JP2014027236A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element which achieves more improved light-extraction efficiency.SOLUTION: A semiconductor light-emitting element includes an n-type nitride semiconductor layer, a luminescent layer and a p-type nitride semiconductor layer which are stacked in this order on a substrate having a plurality of salients on a surface. The n-type nitride semiconductor layer has an exposed region extending in one direction at least in a partial region. A bottom face of the salient has a shape having a plurality of apexes. The salients among the plurality of salients, which are arranged such that two adjacent apexes have minimal lengths and equal distances from an extended line extending in the one direction including the exposed region, constitute more than half of the whole.

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device.

近年、半導体発光素子は、ディスプレイ、バックライト及び照明等の様々な分野のデバイスにおいて光源として広く利用されている。
このように広く利用されている半導体発光素子においては、その光取り出し効率をより向上させるために、電極材料の選択、電極の配置、半導体発光素子底面における反射膜の配置など、素子自体に発光効率を向上させる工夫がなされている。
その一例として、例えば、発光効率を向上させるために、基板表面に所定形状の凸部を設けることが提案されている(特許文献1等)。
In recent years, semiconductor light emitting devices have been widely used as light sources in devices in various fields such as displays, backlights, and lighting.
In such a widely used semiconductor light emitting device, in order to further improve the light extraction efficiency, the light emission efficiency of the device itself, such as selection of electrode material, electrode placement, reflection film placement on the bottom surface of the semiconductor light emitting device, etc. The idea which improves is made.
As an example, for example, in order to improve the light emission efficiency, it has been proposed to provide a convex portion having a predetermined shape on the surface of the substrate (Patent Document 1, etc.).

特開2011−77562号公報JP 2011-77562 A

しかし、さらなる発光効率の向上を実現することが求められているのが現状である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より一層光取り出し効率の向上を実現した半導体発光素子を提供することを目的とする。
However, the current situation is that further improvement in luminous efficiency is required.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that further improves the light extraction efficiency.

本願は以下の発明を含む。
(1)表面に複数の凸部を有する基板上に、n型窒化物半導体層、発光層及びp型窒化物半導体層がこの順に積層されて構成された半導体発光素子であって、
前記n型窒化物半導体層は、少なくとも一部領域において、一方向に延長する露出領域を有しており、
前記凸部は、その底面形状が複数の頂点を有しており、
前記凸部のうち、隣接する2つの頂点が、前記露出領域を含んで延びる一方向への延長線に対して、最短かつ等距離となるように配置された凸部が全体の半分以上を占めることを特徴とする半導体発光素子。
(2)前記凸部は、底面形状が3つの頂点を有する形状である上記に記載の半導体発光素子。
(3)前記凸部は、錐台状又は錐体状である上記いずれかに記載の半導体発光素子。
(4)前記複数の凸部は、前記延長線に対して平行な複数の列を構成し、該複数の列のうち隣接する2つの列の凸部は、互いに1/2ピッチずれて配置されている上記いずれかに記載の半導体発光素子。
(5)前記複数の凸部は、前記延長線に対して垂直な複数の行を構成し、該複数の行のうち隣接する2つの行の凸部は、互いに1/2ピッチずれて配置されている上記いずれかに記載の半導体発光素子。
(6)前記半導体発光素子は、平面形状が長方形であり、前記一方向が該長方形の長辺に平行又は略平行な方向である上記いずれかに記載の半導体発光素子。
(7)前記n型窒化物半導体層の露出領域上の一部には、n側パッド電極が配置されており、該n側パッド電極は、前記一方向に直交する方向の中央領域に配置されたn側パッド部と、該n側パッド部から延長し、前記一方向に延伸するn側延伸部とを含む上記いずれに記載の半導体発光素子。
(8)前記露出領域を含んで延びる一方向への延長線が、前記一方向に延伸するn側延伸部を含んで延びる延長線と一致し、
前記凸部のうち、隣接する2つの頂点が、前記n側延伸部を含んで延びる一方向への延長線に対して、最短かつ等距離となるように配置された凸部が全体の半分以上を占める上記いずれかに記載の半導体発光素子。
The present application includes the following inventions.
(1) A semiconductor light emitting device configured by laminating an n-type nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a p type nitride semiconductor layer in this order on a substrate having a plurality of convex portions on the surface,
The n-type nitride semiconductor layer has an exposed region extending in one direction at least in a partial region,
The convex portion has a plurality of vertices in its bottom shape,
Among the convex portions, the convex portions arranged so that two adjacent vertices are the shortest and equidistant from an extension line extending in one direction including the exposed region occupy more than half of the whole. A semiconductor light emitting element characterized by the above.
(2) The semiconductor light emitting element according to the above, wherein the convex portion has a shape in which a bottom surface has three vertices.
(3) The semiconductor light emitting element according to any one of the above, wherein the convex portion has a frustum shape or a cone shape.
(4) The plurality of convex portions constitute a plurality of rows parallel to the extension line, and the convex portions of two adjacent rows among the plurality of rows are arranged with a shift of ½ pitch from each other. The semiconductor light-emitting device according to any one of the above.
(5) The plurality of convex portions constitute a plurality of rows perpendicular to the extension line, and the convex portions of two adjacent rows among the plurality of rows are arranged with a shift of ½ pitch from each other. The semiconductor light-emitting device according to any one of the above.
(6) The semiconductor light emitting element according to any one of the above, wherein the semiconductor light emitting element has a rectangular planar shape, and the one direction is a direction parallel or substantially parallel to a long side of the rectangle.
(7) An n-side pad electrode is disposed on a part of the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer, and the n-side pad electrode is disposed in a central region in a direction orthogonal to the one direction. The semiconductor light emitting element according to any one of the above, comprising: an n-side pad portion; and an n-side extending portion extending from the n-side pad portion and extending in the one direction.
(8) An extension line extending in one direction including the exposed region coincides with an extension line extending including the n-side extension portion extending in the one direction,
Of the convex portions, two or more adjacent vertices are shortest and equidistant with respect to an extension line extending in one direction including the n-side extending portion, and more than half of the total convex portions. The semiconductor light-emitting device according to any one of the above.

本発明の半導体発光素子によれば、より一層光取り出し効率の向上を実現することができる。   According to the semiconductor light emitting device of the present invention, it is possible to further improve the light extraction efficiency.

本発明の実施の形態1の半導体発光素子を電極配置面側から見た平面図である。It is the top view which looked at the semiconductor light-emitting device of Embodiment 1 of this invention from the electrode arrangement surface side. 図1のI−I’線断面図である。It is the I-I 'sectional view taken on the line of FIG. 図1のII−II’線断面図である。It is the II-II 'sectional view taken on the line of FIG. 図1の領域Yにおける1つの凸部の向きを示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows the direction of one convex part in the area | region Y of FIG. 図1の領域Yにおける凸部の一配列を示す平面図である。It is a top view which shows one arrangement | sequence of the convex part in the area | region Y of FIG. 図1の領域Yにおける凸部の別の配列を示す平面図である。It is a top view which shows another arrangement | sequence of the convex part in the area | region Y of FIG. 図1の半導体発光素子の指向特性を示すグラフである。2 is a graph showing directivity characteristics of the semiconductor light emitting device of FIG. 1. 本発明の実施の形態2の半導体発光素子を電極配置面側から見た平面図である。It is the top view which looked at the semiconductor light-emitting device of Embodiment 2 of this invention from the electrode arrangement surface side. 半導体発光素子における1つの凸部の別の向きを示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows another direction of one convex part in a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子における1つの凸部のさらに別の向きを示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows another direction of one convex part in a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子における1つの凸部のさらに別の向きを示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows another direction of one convex part in a semiconductor light-emitting device. 本発明の別の形態の半導体発光素子を電極配置面側から見た平面図である。It is the top view which looked at the semiconductor light-emitting device of another form of this invention from the electrode arrangement | positioning surface side.

本発明の半導体発光素子は、主として、表面に複数の凸部を有する基板上に、n型窒化物半導体層、発光層及びp型窒化物半導体層がこの順に積層されて構成される。この半導体発光素子は、通常、n型窒化物半導体層及びp型窒化物半導体層に、それぞれn側電極及びp側電極を備える。   The semiconductor light-emitting device of the present invention is mainly configured by laminating an n-type nitride semiconductor layer, a light-emitting layer, and a p-type nitride semiconductor layer in this order on a substrate having a plurality of convex portions on the surface. This semiconductor light emitting device usually includes an n-side electrode and a p-side electrode in an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer, respectively.

(基板)
基板は、特に限定されるものではなく、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板であればよい。基板は、C面、R面及びA面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル(MgA1)、AlNのような絶縁性基板、炭化珪素(6H、4H、3C)、シリコン、ZnS、ZnO、GaN、GaAs、ダイヤモンド並びに窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板等が挙げられる。なかでも、サファイア基板が好ましく、凸部が形成される前の基板として、C面を一面とするサファイア基板が好ましい。基板は、その表面及び/又は裏面にオフアングルを有していてもよい。このオフアングルは、例えば、0〜10°程度が挙げられ、0〜±5°程度、0〜±2°程度、0〜±1°程度、0〜±0.5°程度、0〜±0.25°程度が好ましい。
基板の厚みは特に限定されないが、凸部の形成及び半導体層の積層等における強度を考慮すると、50μm〜2mm程度であることが適している。
(substrate)
The substrate is not particularly limited as long as it can epitaxially grow a nitride semiconductor. The substrate is an insulating substrate such as sapphire, spinel (MgA1 2 O 4 ), or AlN whose main surface is any of the C-plane, R-plane, and A-plane, silicon carbide (6H, 4H, 3C), silicon, ZnS , ZnO, GaN, GaAs, diamond, and oxide substrates such as lithium niobate and neodymium gallate that are lattice-bonded to nitride semiconductors. Among these, a sapphire substrate is preferable, and a sapphire substrate having a C-plane as one surface is preferable as the substrate before the protrusions are formed. The substrate may have an off-angle on the front surface and / or the back surface. The off-angle is, for example, about 0 to 10 °, and is about 0 to ± 5 °, about 0 to ± 2 °, about 0 to ± 1 °, about 0 to ± 0.5 °, and about 0 to ± 0. About 25 ° is preferable.
Although the thickness of the substrate is not particularly limited, it is suitable that the thickness is about 50 μm to 2 mm in consideration of the strength in the formation of convex portions and lamination of semiconductor layers.

(凸部)
基板の表面に存在する凸部は、その底面形状が複数の頂点を有する形状であればよい。つまり、円又は楕円等のような形状ではなく、底面を形作る線が急激にその方向を変える点(つまり、頂点)が複数存在し、このような複数の線と頂点とによって形作られた形状を意味する。ここでの線は、必ずしも直線のみを意味するのではなく、弧のように湾曲した線であってもよい。具体的には、三角形、五角形、六角形等の多角形又はこれに近似した形状、好ましくは、これらの正多角形又は正多角形に近似した形状、より好ましくは、三角形又は正三角形に近似した形状が挙げられる。ここで、近似した形状とは、上述したように、隣接する頂点同士を結ぶ線が必ずしも直線でなく、湾曲した線によって形作られる形状を意味する(例えば、図1Dの線D、E、F参照)。
(Convex)
The convex part which exists in the surface of a board | substrate should just be the shape in which the bottom face shape has a some vertex. That is, instead of a shape like a circle or ellipse, there are multiple points (that is, vertices) where the line forming the bottom surface suddenly changes its direction, and the shape formed by such multiple lines and vertices means. The line here does not necessarily mean only a straight line, but may be a curved line like an arc. Specifically, polygons such as triangles, pentagons, hexagons, or similar shapes, preferably, regular polygons or shapes approximated to regular polygons, more preferably approximated to triangles or regular triangles. Shape. Here, the approximate shape means a shape formed by a curved line, not a straight line connecting adjacent vertices as described above (see, for example, lines D, E, and F in FIG. 1D). ).

凸部の底面のサイズ、例えば、隣接する頂点を結ぶ線の距離又は任意の頂点間の最長距離は、0.1μm〜5μm程度が挙げられる。また、凸部同士の間隔、つまり、隣接する凸部同士の最小の距離は、0.5〜50μm程度、1〜20μm程度が挙げられる。   The size of the bottom surface of the convex portion, for example, the distance between lines connecting adjacent vertices or the longest distance between arbitrary vertices is about 0.1 μm to 5 μm. Moreover, about 0.5-50 micrometers and about 1-20 micrometers are mentioned for the space | interval of convex parts, ie, the minimum distance of adjacent convex parts.

凸部の形状は、錐体状、錐台状等が挙げられる。錐体状又は錐台状である場合には、その凸部の底面と側面とのなす角は、30〜80°程度が挙げられ、40〜70°程度が好ましい。
凸部の高さは、例えば、0.2μm程度以上、基板上に積層する半導体層の総厚さ以下であることが適している。発光波長をλとしたとき、高さがλ/4以上であることが好ましい。光を十分に散乱又は回折することができるとともに、積層された半導体層の横方向における電流の流れを良好に維持し、発光効率を確保することができる。
Examples of the shape of the convex portion include a cone shape and a frustum shape. In the case of a pyramid shape or a frustum shape, the angle formed by the bottom surface and the side surface of the convex portion is about 30 to 80 °, and preferably about 40 to 70 °.
For example, the height of the protrusion is suitably about 0.2 μm or more and not more than the total thickness of the semiconductor layers stacked on the substrate. When the emission wavelength is λ, the height is preferably λ / 4 or more. Light can be sufficiently scattered or diffracted, and the current flow in the lateral direction of the stacked semiconductor layers can be well maintained, and the light emission efficiency can be ensured.

複数の凸部のうち、特定の凸部は、1つの半導体素子を構成する基板上の凸部数の半分以上を占める(例えばこれを「優勢」ということがある)。この場合、1つの半導体発光素子において配置する複数の凸部の大きさ(底面積)は同じであることが好ましい。   Among the plurality of convex portions, the specific convex portion occupies more than half of the number of convex portions on the substrate constituting one semiconductor element (for example, this may be referred to as “dominance”). In this case, it is preferable that the size (bottom area) of the plurality of convex portions arranged in one semiconductor light emitting element is the same.

例えば、図1Aに示すように、n型窒化物半導体の露出領域2aが発光素子の2つの辺に沿って端部に設けられる場合には、基板表面の全面において、凸部が、図1Dに示す方向で配置していても、n型窒化物半導体の露出領域の大きさにもよるが、略85%程度以上、好ましくは90%以上において、特定の凸部が優勢に配置された状態とすることができる。
また、図2に示すように、n型窒化物半導体の露出領域72aが発光素子の中央付近に設けられる場合には、基板表面の全面において、図1Dに示す方向に配置すれば、略50%程度において、特定の凸部が優勢に配置された状態とすることができる。さらに、図2に示すように、露出領域が中央付近に設けられる場合、例えば、その中央線W(厳密には、n側延伸部の中央線)に対して、Wr側は図1Dに示す方向に配置し、Wl側はその逆、つまり図3に示す方向に配置することにより、略100%において、特定の凸部を優勢に配置させた状態とすることができる。
For example, as shown in FIG. 1A, when the exposed region 2a of the n-type nitride semiconductor is provided at the end along the two sides of the light emitting element, the convex portion is formed on the entire surface of the substrate in FIG. 1D. Even if it is arranged in the direction shown, depending on the size of the exposed region of the n-type nitride semiconductor, a state in which specific convex portions are predominantly arranged at about 85% or more, preferably 90% or more, can do.
Further, as shown in FIG. 2, when the n-type nitride semiconductor exposed region 72a is provided near the center of the light emitting device, the entire surface of the substrate surface is arranged in the direction shown in FIG. In a certain degree, it can be set as the state by which the specific convex part was dominantly arranged. Furthermore, as shown in FIG. 2, when the exposed region is provided near the center, for example, the Wr side is the direction shown in FIG. 1D with respect to the center line W (strictly, the center line of the n-side extension portion). By arranging in the opposite direction, that is, in the direction shown in FIG. 3, the specific convex portions can be preferentially arranged at about 100%.

特定の凸部とは、隣接する2つの頂点が一方向に延長する線に対して等距離となるように配置された凸部を意味する。さらに、凸部における2つの頂点が一方向に延長する線に対して最短かつ等距離となるように配置されていることが好ましい。ここで、一方向に延長する線とは、例えば、後述するn型窒化物半導体層の露出領域が延びる一方向の延長線(この延長線は、露出領域内に及ぶ線も含む)、好ましくは、露出領域の延長方向に延びる露出領域の中央線及びその延長線、露出領域上に形成されているn側電極のn側延伸部の中央線及びその延長線のいずれかを意味する。言い換えると、この特定の凸部は、例えば、隣接する頂点を結ぶ線が、上述した一方向に延長する線に対して平行又は略平行であり、かつ、凸部内で一方向に延長する線に近い側に配置されていることを意味する。ここで、平行又は略平行又は略平行とは、±10°程度、好ましくは±5°程度の傾斜を許容することを意味する。   A specific convex part means the convex part arrange | positioned so that it may become equidistance with respect to the line which two adjacent vertexes extend in one direction. Furthermore, it is preferable that the two vertices in the convex portion are arranged so as to be the shortest and equidistant from a line extending in one direction. Here, the line extending in one direction is, for example, an extension line in one direction in which an exposed region of an n-type nitride semiconductor layer described later extends (this extended line also includes a line extending in the exposed region), preferably It means any one of the center line of the exposed region extending in the extension direction of the exposed region and its extension line, the center line of the n-side extension portion of the n-side electrode formed on the exposed region, and its extension line. In other words, this specific convex portion is, for example, a line connecting adjacent vertices parallel to or substantially parallel to the above-described line extending in one direction, and extending in one direction within the convex portion. It means that it is arranged on the near side. Here, “parallel” or “substantially parallel” or “substantially parallel” means to allow an inclination of about ± 10 °, preferably about ± 5 °.

このような特定の凸部は、上述したように配置されていればよく、基板全面においてランダムに配置されていてもよいし、規則的に配置されていてもよい(図1E及び1F参照)。
規則的な配置としては、例えば、複数の凸部は、上述した延長線に対して平行な複数の列を構成し、複数の列のうち隣接する2つの列の凸部が、互いに1/2ピッチずれた配置(図1E)、複数の凸部は、延長線に対して垂直な複数の行を構成し、複数の行のうち隣接する2つの行の凸部が、互いに1/2ピッチずれた配置(図1F)、言い換えると、複数の凸部は、それぞれ、露出領域を含んで延びる一方向への延長線に対して等距離となる2頂点を結ぶ線が、延長線に対して平行に、かつ(1)複数列を構成するように配置されており、この隣接する列の凸部は、1/2ピッチ列方向にシフトした配置であるか、(2)複数行を構成するように配置されており、この隣接する行の凸部は、1/2ピッチ行方向にシフトした配置等が挙げられる。
Such a specific convex part should just be arrange | positioned as mentioned above, may be arrange | positioned at random in the whole substrate surface, and may be arrange | positioned regularly (refer FIG. 1E and 1F).
As a regular arrangement, for example, the plurality of convex portions constitutes a plurality of columns parallel to the extension line described above, and the convex portions of two adjacent columns among the plurality of columns are ½ each other. Arrangement with a pitch deviation (FIG. 1E), the plurality of convex portions constitute a plurality of rows perpendicular to the extension line, and the convex portions of two adjacent rows out of the plurality of rows are shifted by 1/2 pitch from each other In other words, in each of the plurality of convex portions, a line connecting two vertices that are equidistant to an extension line extending in one direction including the exposed region is parallel to the extension line. And (1) are arranged so as to constitute a plurality of columns, and the convex portions of the adjacent columns are arranged shifted in the 1/2 pitch column direction, or (2) are constituted so as to constitute a plurality of rows. The convex portions of the adjacent rows are arranged in the 1/2 pitch row direction. That.

基板表面に凸部を形成する方法は、例えば、特開2006−310893号公報、特開2008−177528号公報、WO2009/020033号公報、特開2011−77562等に記載されている、当該分野で公知の方法が挙げられる。
具体的には、適当な形状のマスクパターンを用いて、後述するようなドライエッチング又はウェットエッチング等のエッチングを行う方法が挙げられる。なかでも、ウェットエッチングが好ましい。この場合のエッチャントは、例えば、硫酸とリン酸との混酸、KOH、NaOH、リン酸、ピロ硫酸カリウム等が挙げられる。また、マスクパターンを用いてエッチングした後、マスクパターンを除去して、さらに全面エッチングしてもよい。
The method of forming a convex part on the substrate surface is described in, for example, JP-A-2006-310893, JP-A-2008-177528, WO2009 / 020033, JP-A-2011-77562, etc. A well-known method is mentioned.
Specifically, a method of performing etching such as dry etching or wet etching, which will be described later, using a mask pattern having an appropriate shape may be mentioned. Of these, wet etching is preferable. Examples of the etchant include a mixed acid of sulfuric acid and phosphoric acid, KOH, NaOH, phosphoric acid, potassium pyrosulfate, and the like. Further, after etching using the mask pattern, the mask pattern may be removed, and the entire surface may be etched.

凸部の底面形状は、例えば、用いるマスクパターンの形状、エッチング方法及び条件を適宜調整して制御することができる。この際のマスクパターンの材料及び形状は、例えば、絶縁膜(レジスト、SiO等)が挙げられる。その形状は、円形、楕円形、三角形又は四角形等の多角形形状の繰り返しパターン等が挙げられる。このようなマスクパターンの形成は、フォトリソグラフィ及びエッチング工程等の公知の方法により実現することができる。 The bottom surface shape of the convex portion can be controlled by appropriately adjusting the shape of the mask pattern to be used, the etching method and conditions, for example. Examples of the material and shape of the mask pattern at this time include an insulating film (resist, SiO 2, etc.). Examples of the shape include a repeating pattern of a polygonal shape such as a circle, an ellipse, a triangle, or a rectangle. Formation of such a mask pattern can be realized by a known method such as photolithography and an etching process.

このように、基板表面に凸部が形成されている場合には、活性層から、n型窒化物半導体層内を導波してきた光が直接凸部表面に照射され、一部は電極配置面側に進行方向を変化させ、他の一部は、n側の露出面の側面方向に反射させることができるため、光の取り出し効率が効果的なものとなる。   Thus, when the convex part is formed on the substrate surface, the light guided through the n-type nitride semiconductor layer is directly irradiated to the convex part surface from the active layer, and a part of the electrode arrangement surface The traveling direction is changed to the side, and the other part can be reflected in the side surface direction of the n-side exposed surface, so that the light extraction efficiency is effective.

(半導体層)
半導体発光素子を構成する各半導体層は、種々の窒化物半導体を用いることができる。具体的には、有機金属気相成長法(MOCVD)、ハイドライド気相成長法(HVPE)などにより、基板上にInAlGa1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等の半導体を複数積層したものが用いられる。その層構造としては、MIS接合、PIN接合又はPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。各半導体層は、超格子構造、活性層を量子効果が生ずる程度の薄膜に形成した単一量子井戸構造及び多重量子井戸構造としてもよい。
(Semiconductor layer)
Various nitride semiconductors can be used for each semiconductor layer constituting the semiconductor light emitting element. Specifically, the organic metal chemical vapor deposition (MOCVD), or the like hydride vapor phase epitaxy (HVPE), an In on the substrate X Al Y Ga 1-X- Y N (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y A semiconductor in which a plurality of semiconductors such as ≦ 1) are stacked is used. Examples of the layer structure include a homo structure having a MIS junction, a PIN junction, or a PN junction, a hetero structure, or a double hetero structure. Each semiconductor layer may have a superlattice structure, a single quantum well structure or a multi-quantum well structure in which an active layer is formed as a thin film having a quantum effect.

具体的には、半導体発光素子は、例えば、複数の凸部を有するサファイア基板1上に、GaNバッファ層、ノンドープGaN層、n型コンタクト層となるSiドープGaN層、n型クラッド層となるSiドープGaN層、活性層となるInGaN層、p型クラッド層となるMgドープAlGaN層、p型コンタクト層となるMgドープGaN層が、この順に積層された層構造によって構成することができる。   Specifically, the semiconductor light-emitting element includes, for example, a GaN buffer layer, a non-doped GaN layer, a Si-doped GaN layer serving as an n-type contact layer, and a Si serving as an n-type cladding layer on a sapphire substrate 1 having a plurality of protrusions. A doped GaN layer, an InGaN layer serving as an active layer, an Mg-doped AlGaN layer serving as a p-type cladding layer, and an Mg-doped GaN layer serving as a p-type contact layer can be configured by a layered structure in this order.

このような窒化物半導体層の積層構造は、その一部領域において、n型窒化物半導体層が露出する露出領域が形成されている。通常、露出領域は、半導体発光素子の外縁を取り囲む領域と、後述するようなn側電極を形成する領域とを含むが、本発明における露出領域とは、後者を意味する。n側電極を形成するための露出領域は、一方向(例えば、図1Aにおいて矢印Z方向)に延長している。露出領域の長さ、幅及び形状は特に限定されるものではなく、半導体発光素子の大きさ、形状等によって適宜調整することができる。また、このn側電極を形成するための露出領域は、半導体発光素子の外縁を取り囲む露出領域と連結されていてもよいし、この外縁を取り囲む露出領域とは分離して配置されていてもよい。
この露出領域は、窒化物半導体層の積層構造を形成した際、その上に存在するp型窒化物半導体層と発光層、任意にn型窒化物半導体層の深さ方向の一部が除去されることにより形成されている。
In such a laminated structure of nitride semiconductor layers, an exposed region where the n-type nitride semiconductor layer is exposed is formed in a partial region thereof. Normally, the exposed region includes a region surrounding the outer edge of the semiconductor light emitting element and a region for forming an n-side electrode as described later, but the exposed region in the present invention means the latter. The exposed region for forming the n-side electrode extends in one direction (for example, the arrow Z direction in FIG. 1A). The length, width, and shape of the exposed region are not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the size, shape, and the like of the semiconductor light emitting element. The exposed region for forming the n-side electrode may be connected to the exposed region surrounding the outer edge of the semiconductor light emitting element, or may be arranged separately from the exposed region surrounding the outer edge. .
This exposed region is formed by removing a part of the p-type nitride semiconductor layer and the light-emitting layer, and optionally the n-type nitride semiconductor layer in the depth direction, which are present on the laminated structure of the nitride semiconductor layer. Is formed.

上述した例においては、例えば、MgドープGaN層、MgドープAlGaN層、InGaN層、SiドープGaN層、SiドープGaN層は、部分的にエッチング等により除去され、SiドープGaN層が露出する露出領域を有することができる。   In the above-described example, for example, the Mg-doped GaN layer, the Mg-doped AlGaN layer, the InGaN layer, the Si-doped GaN layer, the Si-doped GaN layer is partially removed by etching or the like, and the exposed region where the Si-doped GaN layer is exposed. Can have.

半導体発光素子は、電極配置面側から見て、長方形形状であることが好ましい。長方形形状としては、例えば、2対の辺が1:1.5〜8程度の比となるものが挙げられ、好ましくは1:2〜5程度であり、より好ましくは1:2.5〜4程度である。具体的には、150μm〜250μm×600μm〜900μm程度が挙げられる。特に、長手方向に細長い形状とすることにより、半導体発光素子を、例えばサイドビュー型にパッケージングする場合に、高さ方向に非常に小さい発光装置を得ることができる。   The semiconductor light emitting device preferably has a rectangular shape when viewed from the electrode arrangement surface side. Examples of the rectangular shape include those in which two pairs of sides have a ratio of about 1: 1.5 to 8, preferably about 1: 2 to 5, more preferably 1: 2.5 to 4. Degree. Specifically, about 150 μm to 250 μm × 600 μm to 900 μm can be mentioned. In particular, when the semiconductor light emitting element is packaged in, for example, a side view type, a light emitting device that is very small in the height direction can be obtained by forming the shape elongated in the longitudinal direction.

(電極)
n側電極は、任意にn型窒化物半導体層の略全表面に接続された透光性導電膜と、その上に接続されるn側パッド電極とを備える。p型電極は、p型窒化物半導体層の略全表面に接続された透光性導電膜と、その上に接続されるp側パッド電極とを備える。なお、これらn側の透光性導電膜、n側パッド電極、p側透光性導電膜、p側パッド電極は、上述したn型窒化物半導体層の露出領域の位置に応じて、半導体発光素子の外周に沿って又は内側のいずれに配置されていてもよい。
これらのn側及びp側パッド電極は、通常、上述した透光性導電膜に対して、全域で導通するように配置されている。つまり、パッド電極は、その全面において、透光性導電膜に接触するように配置されている。これによって、n側及びp側パッド電極は、n型半導体層及びp型半導体層に、それぞれ、全域で導通するように配置されることとなる。
(electrode)
The n-side electrode optionally includes a translucent conductive film connected to substantially the entire surface of the n-type nitride semiconductor layer, and an n-side pad electrode connected thereto. The p-type electrode includes a translucent conductive film connected to substantially the entire surface of the p-type nitride semiconductor layer, and a p-side pad electrode connected thereto. Note that these n-side translucent conductive film, n-side pad electrode, p-side translucent conductive film, and p-side pad electrode are used for semiconductor light emission depending on the position of the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer described above. You may arrange | position either along the outer periphery of an element or inside.
These n-side and p-side pad electrodes are normally disposed so as to be electrically connected to the above-described translucent conductive film. That is, the pad electrode is disposed on the entire surface so as to be in contact with the translucent conductive film. As a result, the n-side and p-side pad electrodes are arranged to be electrically connected to the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, respectively.

特に、p型電極では、透光性導電膜を介して、p側パッド電極の直下及びその外周を取り囲む領域であって、p側窒化物半導体層上に、絶縁膜が配置されていることが好ましい(図1B及び図1Cの絶縁膜5参照)。ここでの絶縁膜は、当該分野で通常用いられるもの、例えば、Si、Al、Zr、Ti、Nb等の酸化物又は窒化物等の単層又は積層膜が挙げられる。なかでも、二酸化シリコンが好ましい。絶縁膜の厚みは、例えば、50nm〜2μm程度とすることが好ましい。これにより、電流が直接印加されるp側パッド電極から、その直下のp型窒化物半導体層への直接的な電流の供給を緩和させて、半導体発光素子の全面に渡ってより均一に電流を分布させることが可能となる。   In particular, in the p-type electrode, an insulating film is disposed on the p-side nitride semiconductor layer in a region surrounding the p-side pad electrode directly below and on the outer periphery with a light-transmitting conductive film interposed therebetween. It is preferable (see the insulating film 5 in FIGS. 1B and 1C). Here, examples of the insulating film include those usually used in the field, for example, a single layer or a laminated film of oxides or nitrides such as Si, Al, Zr, Ti, and Nb. Of these, silicon dioxide is preferable. The thickness of the insulating film is preferably about 50 nm to 2 μm, for example. As a result, the supply of the direct current from the p-side pad electrode to which the current is directly applied to the p-type nitride semiconductor layer directly below is relaxed, and the current is more uniformly distributed over the entire surface of the semiconductor light emitting device. It is possible to distribute.

n側及びp側の透光性導電膜は、公知の材料、例えば、ITO等の透明導電性酸化物によって形成することができる。また、後述するパッド電極を構成することができる各種金属又は合金の単層又は積層膜で形成してもよい。
n側及びp側のパッド電極は、公知の材料、例えば、W、Al、Ti、Cr、Rh、Pt、Au、Ni等の金属又は合金の単層又は積層膜で形成することができる。例えば、n型窒化物半導体層側から、Al、W、Pt及びAuを積層した積層膜、p型窒化物半導体層側から、Ni、Au及びAuを積層した積層膜等が挙げられる。
これらの電極は、n側とp側とで、それぞれ異なる材料及び/又は積層構造で形成されていてもよいし、製造方法の簡略化を考慮して、それぞれ同一材料の同一積層構造又は一部同一材料の積層構造で形成されていてもよい。
The translucent conductive film on the n side and the p side can be formed of a known material, for example, a transparent conductive oxide such as ITO. Moreover, you may form with the single layer or laminated film of the various metals or alloy which can comprise the pad electrode mentioned later.
The n-side and p-side pad electrodes can be formed of a known material, for example, a single layer or a laminated film of metals or alloys such as W, Al, Ti, Cr, Rh, Pt, Au, and Ni. For example, a laminated film in which Al, W, Pt and Au are laminated from the n-type nitride semiconductor layer side, a laminated film in which Ni, Au and Au are laminated from the p-type nitride semiconductor layer side, and the like can be mentioned.
These electrodes may be formed of different materials and / or laminated structures on the n-side and p-side, respectively, or considering the simplification of the manufacturing method, the same laminated structure or part of the same material. You may form with the laminated structure of the same material.

n側パッド電極は、n側パッド部と、このn側パッド部から延長するn側延伸部を備える。p側のパッド電極は、p側パッド部と、このp側パッド部から延長するp側延伸部を備える。
このように、パッド部から、延伸部を延長させることにより、パッド部に供給された電流を、半導体発光素子の全面に渡って拡散することができる。
The n-side pad electrode includes an n-side pad portion and an n-side extending portion extending from the n-side pad portion. The p-side pad electrode includes a p-side pad portion and a p-side extending portion extending from the p-side pad portion.
As described above, by extending the extending portion from the pad portion, the current supplied to the pad portion can be diffused over the entire surface of the semiconductor light emitting element.

n側パッド部及びp側パッド部は、ワイヤボンディング等のボンディングを実現できる程度の面積を有していればよく、上述したn型窒化物半導体の露出領域が延長する一方向に直交する方向(例えば、短手方向)の中央領域に、互いに向かい合って配置されていることが好ましい。ここでの中央領域に配置されているとは、n側パッド部及びp側パッド部のそれぞれ一部が、半導体発光素子の、いわゆる短手方向の中央(例えば、図1中、X)に跨って配置していることを意味する。なかでも、n側パッド部及びp側パッド部のそれぞれの重心が中央に配置されていることが好ましい。また、n側パッド部及びp側パッド部は、いわゆる短手方向において、同じ位置に配置されていることが好ましい。
これらのパッド部を、いわゆる短手方向の中央領域に配置することにより、パッケージング等する場合に、半導体発光素子の収容空間が非常に狭い場合であっても、実装性を良好に確保することが可能となる。
The n-side pad portion and the p-side pad portion only need to have an area that can realize bonding such as wire bonding, and the direction orthogonal to one direction in which the exposed region of the n-type nitride semiconductor extends ( For example, it is preferable that they are arranged to face each other in the central region (short direction). Here, “arranged in the central region” means that a part of each of the n-side pad portion and the p-side pad portion straddles the center (for example, X in FIG. 1) of the semiconductor light emitting element in the short direction. Means that it is arranged. Especially, it is preferable that each gravity center of n side pad part and p side pad part is arrange | positioned in the center. Moreover, it is preferable that the n side pad part and the p side pad part are arrange | positioned in the same position in what is called a transversal direction.
By arranging these pad portions in a central region in the so-called short direction, it is possible to ensure good mountability even when the housing space of the semiconductor light emitting element is very narrow when packaging or the like. Is possible.

n側パッド部は、一方向(例えば、長手方向)においては、n型窒化物半導体層から、半導体発光素子の中心側に偏って配置されていてもよいし(図2中、21a参照)、n型窒化物半導体層の端部にほぼ隣接して配置されていてもよい(図1A中、11a参照)。
p側パッド部は、いわゆる長手方向においては、p型窒化物半導体層の端部にほぼ隣接して配置されていてもよいし(図2中、22a参照)、p型窒化物半導体層から、半導体発光素子の中心側に偏って配置されていてもよい(図1A中、12a参照)。言い換えると、p型半導体の短辺から離間して配置されていてもよい。
なかでも、n側パッド部がn型窒化物半導体層の端部に隣接して配置され、p側パッド部が半導体発光素子の中心側に偏って配置されていることが好ましい。このような配置によって、p側パッド電極の全周辺において、より均一に電流を拡散させることができ、半導体発光素子の全面に渡る均一な電流の拡散を実現することができる。また、n側パッド部との距離を最適化することができるため、Vfを低減させることができる。
中心側に偏って配置される程度は、例えば、後述するパッド部の直径又は長さの1〜3倍程度、好ましくは1〜2倍程度が挙げられる。
n側パッド部とp側パッド部との距離は、例えば、半導体発光素子の長手方向の長さの50〜85%程度、好ましくは60〜80%の長さが例示され、具体的には、500μm〜700μm程度が挙げられる。
n側パッド部及びp側パッド部は、必ずしも同じ形状及び大きさでなくてもよいが、例えば、半導体発光素子の短辺の長さの1/6〜1/2程度、好ましくは1/5〜1/3程度の直径を有する円に近い形状又は一辺がこの程度の長さの四角形に近い形状であるものが挙げられ、具体的には、直径又は一辺の長さが40〜80μm程度が挙げられる。
In one direction (for example, the longitudinal direction), the n-side pad portion may be arranged so as to be biased from the n-type nitride semiconductor layer toward the center side of the semiconductor light emitting device (see 21a in FIG. 2). It may be disposed substantially adjacent to the end of the n-type nitride semiconductor layer (see 11a in FIG. 1A).
In the so-called longitudinal direction, the p-side pad portion may be disposed substantially adjacent to the end of the p-type nitride semiconductor layer (see 22a in FIG. 2), or from the p-type nitride semiconductor layer, The semiconductor light emitting element may be arranged so as to be biased toward the center side (see 12a in FIG. 1A). In other words, it may be arranged away from the short side of the p-type semiconductor.
In particular, it is preferable that the n-side pad portion is disposed adjacent to the end portion of the n-type nitride semiconductor layer, and the p-side pad portion is disposed to be biased toward the center side of the semiconductor light emitting element. With such an arrangement, current can be more uniformly diffused around the entire periphery of the p-side pad electrode, and uniform current diffusion can be realized over the entire surface of the semiconductor light emitting device. In addition, since the distance from the n-side pad portion can be optimized, Vf can be reduced.
For example, the degree of disposition to the center side is about 1 to 3 times, preferably about 1 to 2 times the diameter or length of the pad portion described later.
The distance between the n-side pad portion and the p-side pad portion is, for example, about 50 to 85%, preferably 60 to 80% of the length in the longitudinal direction of the semiconductor light emitting device. Specifically, Examples include about 500 μm to 700 μm.
The n-side pad portion and the p-side pad portion do not necessarily have the same shape and size. For example, the length of the short side of the semiconductor light emitting element is about 1/6 to 1/2, preferably 1/5. Examples include a shape close to a circle having a diameter of about 1 / or a shape that is close to a quadrangle whose one side is such a length. Specifically, the diameter or the length of one side is about 40 to 80 μm. Can be mentioned.

n側延伸部及びp側延伸部は、同じ太さであってもよいし、異なる太さであってもよいし、部分的に異なる太さであってもよいし、一部のみ幅広となる太さであってもよい。これら延伸部は、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。例えば、これら延伸部は、n側パッド部及びp側パッド部の1/20〜1/5程度の幅を有するものが挙げられる。具体的には、3μm〜12μm程度、好ましくは5μm〜8μm程度が挙げられる。
n側延伸部及びp側延伸部は、それらの一部同士が、通常、図1Aにおける矢印Z方向(いわゆる長手方向)の一部において、オーバーラップするように配置されている。このようなオーバーラップの部位においては、n側延伸部に隣接するp側半導体層の端部とp側延伸部との距離α(最短距離、例えば、図1参照)は、p側延伸部とn側延伸部とは反対側に位置するp型半導体層の端部)との距離β(最短距離、例えば、図1参照)よりも長いことが好ましい。この距離αと距離βの長さの違いは、例えば、α:β=1.5〜3:1程度が挙げられる。具体的には、αは100〜150μm程度の範囲であり、βは60〜85μm程度の範囲であり、(α−β)は30〜50μm程度が好ましい。
ここで、一方向においてオーバーラップするとは、半導体層の積層方向に重なっていることを意味するものではなく、電極配置面側から見て、一方向に直交する線に平行な線を一方向に移動させた場合に、この平行な線がいずれかの位置で、n側延伸部及びp側延伸部の双方に交差することを意味する。例えば、図1Aにおいては、矢印Mの領域が長手方向においてオーバーラップする領域を指す。
上述したオーバーラップの部位においては、特に電流が集中しやすくなるが、上述した距離αを距離βよりも長くすることにより、電流集中を効果的に緩和させることができる。
The n-side stretched portion and the p-side stretched portion may have the same thickness, may have different thicknesses, may have partially different thicknesses, or may be partially wide. Thickness may be used. These extending portions may have the same length or different lengths. For example, these extending portions include those having a width of about 1/20 to 1/5 of the n-side pad portion and the p-side pad portion. Specifically, it is about 3 μm to 12 μm, preferably about 5 μm to 8 μm.
The n-side stretched part and the p-side stretched part are usually arranged so that a part thereof overlaps in a part in the arrow Z direction (so-called longitudinal direction) in FIG. 1A. In such an overlap portion, the distance α (shortest distance, for example, see FIG. 1) between the end of the p-side semiconductor layer adjacent to the n-side extension and the p-side extension is the p-side extension. It is preferable to be longer than the distance β (shortest distance, for example, see FIG. 1) with respect to the end portion of the p-type semiconductor layer located on the side opposite to the n-side extending portion. The difference in length between the distance α and the distance β is, for example, about α: β = 1.5-3: 1. Specifically, α is in the range of about 100 to 150 μm, β is in the range of about 60 to 85 μm, and (α−β) is preferably about 30 to 50 μm.
Here, overlapping in one direction does not mean that it overlaps in the stacking direction of the semiconductor layers, but a line parallel to a line perpendicular to one direction is seen in one direction as viewed from the electrode arrangement surface side. When moved, it means that this parallel line intersects both the n-side stretched portion and the p-side stretched portion at any position. For example, in FIG. 1A, the area | region of the arrow M points out the area | region which overlaps in a longitudinal direction.
In the overlap region described above, the current tends to concentrate particularly. However, by making the distance α longer than the distance β, the current concentration can be effectively reduced.

ただし、n側延伸部の先端は、一方向において、p側パッド部とオーバーラップしないことが好ましい。また、p側延伸部の先端が、一方向において、n側パッド部とオーバーラップしないことが好ましい。これにより、パッド部と延伸部との間で発生する電流集中を効果的に緩和することができる。   However, it is preferable that the tip of the n-side extending portion does not overlap with the p-side pad portion in one direction. Moreover, it is preferable that the tip of the p-side extending portion does not overlap the n-side pad portion in one direction. Thereby, the electric current concentration which generate | occur | produces between a pad part and an extending | stretching part can be relieve | moderated effectively.

n側延伸部は、n側パッド部から延長する限り、どのように伸びていてもよい。例えば、必ずしも全部が辺に沿わずに、一部のみ辺に向かって伸びていてもよい(例えば、図1A等参照)し、半導体発光素子の短手方向の中央線に沿って伸びていてもよい(例えば、図2参照)。
なお、n側延伸部は、上述したように、n型窒化物半導体層の露出領域上に形成されるため、その形状は、露出領域の形状に対応するため、露出領域を含んで延びる一方向への延長線は、一方向に延伸するn側延伸部を含んで延びる延長線と一致する。
The n-side extending portion may extend in any way as long as it extends from the n-side pad portion. For example, the whole may not necessarily extend along the side but may extend only partially toward the side (see, for example, FIG. 1A), or may extend along the center line in the short direction of the semiconductor light emitting element. Good (see, eg, FIG. 2).
Since the n-side extension portion is formed on the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer as described above, the shape corresponds to the shape of the exposed region, and thus extends in one direction including the exposed region. The extension line to the line coincides with the extension line extending including the n-side extension part extending in one direction.

p側延伸部は、p側パッド部から延伸する限り、さらに、n側パッド部側に延伸する限り、どのように伸びていてもよい。p側延伸部は、少なくとも一部が、半導体発光素子の中央領域から該中央領域に対してn側延伸部が配置された領域とは反対側の領域に及ぶ領域上において、延伸していることが好ましい。例えば、p側パッド部の端部から直線状に伸びるか(例えば、図1A参照)又は屈曲部分を有して直線状に伸びていてもよい(例えば、図2参照)。p側パッド部の端部から伸びる場合、その方向は、半導体発光素子の長辺に沿って、つまり、長辺に平行な方向に伸びることが好ましい。
p側延伸部がp側パッド部の中央から延長する場合には、電流分布の均一性を向上させながら、さらにVfを改善することができる。この場合、特に、p側延伸部がn側延伸部と近づくと、電流集中が生じやすくなるが、オーバーラップ部分以外のところで、p側延伸部をよりn側延伸部に近づけることで、電流集中を軽減したまま、さらにVf改善することができる。
As long as the p-side extending portion extends from the p-side pad portion and further extends to the n-side pad portion side, the p-side extending portion may extend in any manner. The p-side stretched portion is at least partially stretched over a region extending from the central region of the semiconductor light emitting element to a region opposite to the region where the n-side stretched portion is disposed with respect to the central region. Is preferred. For example, it may extend linearly from the end of the p-side pad (for example, see FIG. 1A) or may have a bent portion and extend linearly (for example, see FIG. 2). When extending from the end portion of the p-side pad portion, the direction preferably extends along the long side of the semiconductor light emitting element, that is, in the direction parallel to the long side.
When the p-side extension portion extends from the center of the p-side pad portion, Vf can be further improved while improving the uniformity of the current distribution. In this case, particularly when the p-side stretched portion approaches the n-side stretched portion, current concentration is likely to occur. However, the current concentration is increased by bringing the p-side stretched portion closer to the n-side stretched portion at a place other than the overlap portion. Vf can be further improved while reducing.

(保護膜)
本発明の半導体発光素子は、通常、その上面が保護膜によって形成されており、n側パッド部及びp側パッド部へのワイヤボンディングを確保するために、これらn側パッド部及びp側パッド部の直上に開口(図1等の保護膜6参照)を有している。ここでの保護膜としては、上述した絶縁膜と同様のものが挙げられる。
(Protective film)
The upper surface of the semiconductor light emitting device of the present invention is usually formed by a protective film, and in order to secure wire bonding to the n-side pad portion and the p-side pad portion, these n-side pad portion and p-side pad portion. An opening (see protective film 6 in FIG. 1 and the like) is provided immediately above. As the protective film here, the same film as the insulating film described above can be used.

本発明においては、基板表面の凸部の形状及び配置によって、半導体層内、特に、n型窒化物半導体層内を導波する光を、基板とn側窒化物半導体層との界面で、凸部の側面によって、露出領域を規定する半導体層の側面に向けて効率的に反射させることができる。これによって、露出領域を規定する半導体層の側面に向けて効率的に反射させた光を、光取り出し面に向けることができるため、より効率的に光取り出しを向上させることができる。また、半導体発光素子におけるn側パッド電極及びp側パッド電極の配置及び形状によって、発光強度分布を均一化し、順方向降下電圧(Vf)を低減させて発光特性とともに、実装性にも優れた半導体発光素子を実現することができる。特に、基板表面の凸部の形状及び配置と、n側パッド電極及びp側パッド電極の配置及び形状との双方を組み合わせることにより、より一層の光取り出し効率の向上を実現することができる。
以下に本発明の半導体発光素子の実施形態を具体的に説明する。
In the present invention, the light guided in the semiconductor layer, particularly in the n-type nitride semiconductor layer, is projected at the interface between the substrate and the n-side nitride semiconductor layer depending on the shape and arrangement of the protrusions on the substrate surface. The side surface of the portion can efficiently reflect toward the side surface of the semiconductor layer that defines the exposed region. Accordingly, the light efficiently reflected toward the side surface of the semiconductor layer that defines the exposed region can be directed to the light extraction surface, so that the light extraction can be improved more efficiently. In addition, the arrangement and shape of the n-side pad electrode and the p-side pad electrode in the semiconductor light-emitting element make the light emission intensity distribution uniform and reduce the forward voltage drop (Vf), thereby providing a semiconductor with excellent light-emitting characteristics and mountability. A light emitting element can be realized. In particular, by further combining both the shape and arrangement of the convex portions on the substrate surface and the arrangement and shape of the n-side pad electrode and the p-side pad electrode, it is possible to further improve the light extraction efficiency.
Embodiments of the semiconductor light emitting device of the present invention will be specifically described below.

(実施の形態1)
この実施の形態の半導体発光素子10は、図1A〜図1Cに示すように、複数の凸部1aを備えた基板1上に、n型窒化物半導体層2、発光層3、p型窒化物半導体層4がこの順に積層されて、平面形状が長方形に形成されている。この半導体発光素子10は、電極配置面側から見て、例えば、240μm×800μmの長方形形状である。
半導体発光素子10の一部領域においては、p型窒化物半導体層4及び発光層3とともに、n型窒化物半導体層2が深さ方向に若干除去されて、n型窒化物半導体層2が露出した露出領域2aを備える。この露出領域2aは、一方向、例えば、図1Aにおける矢印Z方向(いわゆる長手方向)に、延長した領域を有するとともに、一方向に直交する方向、つまり、半導体発光素子の短手方向の中央領域(中央線Xを跨ぐ領域)に配置され、半導体発光素子10の短辺に略隣接して配置された領域と、半導体発光素子10の一コーナー部位を含み、一方向に延長した領域につながる領域とを有している。
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1A to 1C, the semiconductor light emitting device 10 of this embodiment includes an n-type nitride semiconductor layer 2, a light emitting layer 3, and a p-type nitride on a substrate 1 having a plurality of convex portions 1 a. The semiconductor layers 4 are laminated in this order to form a rectangular planar shape. The semiconductor light emitting element 10 has a rectangular shape of 240 μm × 800 μm, for example, when viewed from the electrode arrangement surface side.
In a partial region of the semiconductor light emitting device 10, the n-type nitride semiconductor layer 2 is slightly removed in the depth direction together with the p-type nitride semiconductor layer 4 and the light-emitting layer 3, and the n-type nitride semiconductor layer 2 is exposed. The exposed region 2a is provided. The exposed region 2a has an extended region in one direction, for example, the arrow Z direction (so-called longitudinal direction) in FIG. 1A, and a direction perpendicular to the one direction, that is, a central region in the short direction of the semiconductor light emitting element. (A region straddling the center line X), a region disposed substantially adjacent to the short side of the semiconductor light emitting element 10 and a region including one corner portion of the semiconductor light emitting element 10 and extending in one direction And have.

基板1の表面の複数の凸部1aは、図1AのY領域において拡大して模式的に示すとともに、図1Dに示したような形状及び向きで、基板1上の全面にわたって配置されている。
つまり、凸部1aは、底面形状が複数の頂点、例えば、3つの頂点A、B及びCを有しており、隣接する2つの頂点A及びBが、露出領域2aから一方向へ延びる延長線Qに対して、最短かつ等距離となるように配置されている。言い換えると、隣接する頂点A及びBを結ぶ線Gが、一方向に延長した延長線Qに実質的に平行であり、かつ、凸部1a内で一方向に延長する延長線Qに近い側、つまり、図1Aにおいては、左側に配置されている。
これにより、基板1とn型窒化物半導体層2との界面で効果的に光を乱反射させることができ、特に、凸部1aの側面dに照射された光は、n型窒化物半導体層の露出領域2aの側面に反射され、これに起因して、光取り出し側への反射をより一層確実にすることができる。
The plurality of convex portions 1a on the surface of the substrate 1 are schematically shown in an enlarged manner in the Y region of FIG. 1A, and are arranged over the entire surface of the substrate 1 in the shape and orientation as shown in FIG. 1D.
That is, the convex portion 1a has a plurality of vertices, for example, three vertices A, B, and C, and the two adjacent vertices A and B extend in one direction from the exposed region 2a. It is arranged so as to be the shortest and equidistant with respect to Q. In other words, the line G connecting adjacent vertices A and B is substantially parallel to the extension line Q extending in one direction and close to the extension line Q extending in one direction within the convex portion 1a. That is, in FIG. 1A, they are arranged on the left side.
Thereby, light can be effectively diffusely reflected at the interface between the substrate 1 and the n-type nitride semiconductor layer 2, and in particular, the light irradiated on the side surface d of the convex portion 1 a is reflected by the n-type nitride semiconductor layer. Reflected by the side surface of the exposed region 2a, and due to this, reflection to the light extraction side can be further ensured.

ただし、凸部1aの形状及び配置は、図1Dに示されたように基板1上全面にわたって配置されているため、露出領域2a直下の基板1表面では、上述した頂点A及びBの延長線Qに対する最短かつ等距離という関係は、必ずしも該当しないこととなる。   However, since the shape and arrangement of the convex portions 1a are arranged over the entire surface of the substrate 1 as shown in FIG. 1D, the extension lines Q of the vertices A and B described above are formed on the surface of the substrate 1 immediately below the exposed region 2a. The shortest and equidistant relationship to is not necessarily applicable.

この半導体発光素子10では、凸部1aは、その底面の形状が、頂点A、B及びCを結んだ線によって、一辺が2.5μm程度の正三角形を構成し、テーパー角が60°程度の錐台形状である。頂点A及びB、頂点B及びC、頂点A及びCの間に配置する側面d、e、fは、それぞれ、外側に向かって凸の湾曲を有しており、凸部1aの上面jは、正三角形をベースとして円形に近い形状となっている。言い換えると、正三角形の頂点が丸みを帯び、また、各辺が外側に膨らみ丸みを帯びているものである。凸部1aの高さは、例えば、1μm程度である。隣接する頂点A同士の距離(ピッチ)は3.5μm程度である。   In this semiconductor light emitting device 10, the convex portion 1a has a shape of a bottom surface that forms a regular triangle having a side of about 2.5 μm by a line connecting vertices A, B, and C, and a taper angle of about 60 °. It has a frustum shape. The side surfaces d, e, and f arranged between the vertices A and B, the vertices B and C, and the vertices A and C each have a convex curvature toward the outside, and the upper surface j of the convex portion 1a is It has a shape close to a circle based on an equilateral triangle. In other words, the vertices of the equilateral triangle are rounded, and each side is bulged outward and rounded. The height of the convex portion 1a is, for example, about 1 μm. The distance (pitch) between adjacent vertices A is about 3.5 μm.

凸部1aは、基板1の表面において、上述したように図1Dの形状及び配置とし、かつ図1Eに示すように、各凸部1aの2つの頂点を結ぶ線が、斜め方向に隣接する凸部1aにおいて、直線を構成するように配置されている。言い換えると、凸部1aの配置を向かって右から第1列、第2列、第3列とすると、第2列は第1列から凸部1aの半分のピッチだけ列方向(縦方向)にシフトしており、第3列は第2列からさらに凸部1aの半分のピッチだけ列方向にシフトしている。したがって第3列の各凸部1aは、第1列の凸部1aと行方向(横方向)では位置が重なっている。このような配置によれば、凸部1aにより、横方向における光を効果的に凸部1aの側面に照射させ、光取り出し方向への反射を確実にすることができ、光取り出し効果を向上させることができる。   The convex portion 1a has the shape and arrangement of FIG. 1D as described above on the surface of the substrate 1, and as shown in FIG. 1E, the line connecting the two vertices of each convex portion 1a is adjacent to the oblique direction. In the part 1a, it arrange | positions so that a straight line may be comprised. In other words, when the arrangement of the convex portions 1a is the first column, the second column, and the third column from the right, the second column is arranged in the column direction (vertical direction) by a half pitch of the convex portion 1a from the first column. The third row is shifted from the second row by a half pitch of the convex portion 1a in the row direction. Therefore, each convex part 1a of the third column overlaps with the convex part 1a of the first column in the row direction (lateral direction). According to such an arrangement, the convex portion 1a can effectively irradiate the side surface of the convex portion 1a with light in the lateral direction, and can surely reflect in the light extraction direction, thereby improving the light extraction effect. be able to.

また、凸部1aの分布を、図1Fに示すように、凸部1aの行ごとに、凸部1aの半分の幅ずつシフトするように配置することが好ましい。すなわち、図1Fにおいて凸部1aの配置を上から第1行、第2行、第3行とすると、第2行は第1行から凸部1aの半分のピッチだけ行方向(横方向)にシフトしており、第3行は第2行からさらに凸部1aの半分のピッチだけ行方向にシフトしている。したがって第3行の各凸部1aは、第1行の凸部1aと列方向(縦方向)では位置が重なっている。このような配置によれば、図1Eの示す分布において、横方向における光の抜け道Lをより塞ぐことができるために(図1F矢印L参照)、光の凸部1aの側面への照射及び光取り出し方向への反射をより確実にすることができ、光取り出し効果をさらに向上させることができる。   Further, as shown in FIG. 1F, the distribution of the convex portions 1a is preferably arranged so as to shift by half the width of the convex portions 1a for each row of the convex portions 1a. That is, in FIG. 1F, when the arrangement of the convex portions 1a is the first row, the second row, and the third row from the top, the second row extends in the row direction (lateral direction) from the first row by a half pitch of the convex portion 1a. The third row is shifted from the second row in the row direction by a half pitch of the convex portion 1a. Accordingly, each convex portion 1a in the third row overlaps with the convex portion 1a in the first row in the column direction (vertical direction). According to such an arrangement, in the distribution shown in FIG. 1E, the light passage L in the lateral direction can be further blocked (see arrow L in FIG. 1F). Reflection in the extraction direction can be made more reliable, and the light extraction effect can be further improved.

n側電極は、n型窒化物半導体層の露出領域2a表面の大部分に形成されたn側透光性導電膜11nとその上に積層されたn側パッド電極11とによって形成されている。p側電極は、p型窒化物半導体層の表面の略全面に形成されたp側透光性導電膜12pとその上に積層されたp側パッド電極12とによって形成されている。   The n-side electrode is formed by an n-side translucent conductive film 11n formed over most of the surface of the exposed region 2a of the n-type nitride semiconductor layer and an n-side pad electrode 11 stacked thereon. The p-side electrode is formed by a p-side translucent conductive film 12p formed on substantially the entire surface of the p-type nitride semiconductor layer and a p-side pad electrode 12 laminated thereon.

n側パッド電極11は、n側パッド部11aと、n側延伸部11bを有する。n側パッド部11aは、短手方向の中央領域(中央線Xを跨ぐ領域)に配置され、半導体発光素子10の短辺に略隣接して配置されている。n側延伸部11bは、n側パッド部11aから、短辺に沿わずに、短辺から離れ、かつ長辺に向かって伸びるように、半導体発光素子10のコーナー部で丸みを帯びた形状で配置されている。n側延伸部11bは、n側延伸部11bからn側パッド部11aに向かって若干幅広となる部分を有する。   The n-side pad electrode 11 has an n-side pad portion 11a and an n-side extending portion 11b. The n-side pad portion 11 a is disposed in the central region in the short side direction (region straddling the center line X), and is disposed substantially adjacent to the short side of the semiconductor light emitting element 10. The n-side extending portion 11b has a rounded shape at the corner portion of the semiconductor light emitting element 10 so as to extend away from the short side and extend toward the long side without extending along the short side from the n-side pad portion 11a. Has been placed. The n-side extending portion 11b has a portion that is slightly wider from the n-side extending portion 11b toward the n-side pad portion 11a.

p側パッド電極12は、p側パッド部12aと、p側延伸部12bとを有する。p側パッド部12aは、短手方向の中央領域(Xを跨ぐ領域)に配置され、半導体発光素子10のn側パッド部11aが配置された短辺とは異なる短辺から、半導体発光素10子の中心側に偏って配置されている。p側延伸部12bは、p側パッド部12aの端部、つまり、n側延伸部11bが配置する側とは異なる側の、短手方向の端部から、半導体発光素子10長辺に平行な方向に、n側パッド部11aに近づく方向に延伸している。言い換えると、p側延伸部12bは、半導体発光素子10の中央領域に対して、n側延伸部11bが配置された領域とは反対側の領域において延伸している。   The p-side pad electrode 12 has a p-side pad portion 12a and a p-side extending portion 12b. The p-side pad portion 12a is disposed in a central region in the short side direction (region straddling X), and the semiconductor light emitting element 10 starts from a short side different from the short side where the n-side pad portion 11a of the semiconductor light emitting element 10 is disposed. It is biased to the center side of the child. The p-side extending portion 12b is parallel to the long side of the semiconductor light emitting element 10 from the end portion of the p-side pad portion 12a, that is, the end portion in the short direction on the side different from the side where the n-side extending portion 11b is arranged. It extends in a direction approaching the n-side pad portion 11a. In other words, the p-side extending portion 12 b extends in a region opposite to the region where the n-side extending portion 11 b is disposed with respect to the central region of the semiconductor light emitting element 10.

半導体発光素子10の短辺から中心側に偏って配置されたp側パッド部12aは、例えば、半導体発光素子10の長辺長さの18%程度内側に配置されている。具体的には、半導体発光素子10の端部からp側パッド部12aの中心までの距離は150μm程度が挙げられる。
このように、p側パッド部12aが中心側に偏って配置されているために、p側パッド部12aの全周において発光できる領域を確保することができ、発光強度分布をより均一にすることが可能となる。
The p-side pad portion 12 a arranged so as to be deviated from the short side to the center side of the semiconductor light emitting element 10 is arranged, for example, about 18% of the long side length of the semiconductor light emitting element 10. Specifically, the distance from the end portion of the semiconductor light emitting element 10 to the center of the p-side pad portion 12a is about 150 μm.
As described above, since the p-side pad portion 12a is arranged so as to be biased toward the center side, it is possible to secure a region capable of emitting light on the entire circumference of the p-side pad portion 12a, and to make the light emission intensity distribution more uniform. Is possible.

n側延伸部11bの先端は、長手方向において、p側パッド部12aとオーバーラップしておらず、p側延伸部12bの先端は、長手方向において、n側パッド部11aとオーバーラップしていない。
これによって、n側延伸部11bの先端とp側パッド部12aとの間、p側延伸部12bの先端とn側パッド部11aとの間で、電流の集中が発生することなく、半導体発光素子の全体にわたって均一な光強度分布をより図ることができる。
The tip of the n-side extending portion 11b does not overlap with the p-side pad portion 12a in the longitudinal direction, and the tip of the p-side extending portion 12b does not overlap with the n-side pad portion 11a in the longitudinal direction. .
As a result, current concentration does not occur between the tip of the n-side extending portion 11b and the p-side pad portion 12a, and between the tip of the p-side extending portion 12b and the n-side pad portion 11a, and the semiconductor light emitting device It is possible to achieve a more uniform light intensity distribution throughout.

また、この半導体発光素子は、図1A〜図1Cに示したように、p側透光性導電膜12pを介して、p側パッド電極12の直下及びその外周を取り囲むように、p型窒化物半導体層4上に、SiOからなる絶縁膜5(膜厚:300nm)が配置されている。これにより、電流が直接印加されるp側パッド電極12から、その直下のp型窒化物半導体層4への直接的な電流の供給を緩和させて、半導体発光素子の全面に渡ってより均一に電流を分布させることが可能となる。 In addition, as shown in FIGS. 1A to 1C, this semiconductor light emitting device has a p-type nitride so as to surround directly under the p-side pad electrode 12 and its outer periphery via the p-side light-transmitting conductive film 12 p. An insulating film 5 (film thickness: 300 nm) made of SiO 2 is disposed on the semiconductor layer 4. This relaxes the direct supply of current from the p-side pad electrode 12 to which current is directly applied to the p-type nitride semiconductor layer 4 immediately below the p-type pad semiconductor electrode 4 so as to be more uniform over the entire surface of the semiconductor light emitting device. It is possible to distribute the current.

このように基板1の表面に凸部1aが、特定の形状及び配置で形成されている場合の半導体発光素子の指向特性を、配光測定器を用いて測定した。半導体発光素子10長手方向の中央部を、図1Aの線II−II’とし、露出領域2a側(図1Aの左側)側面の法線方向を0°、半導体発光素子10上面の法線方向(図1Aの紙面手前方向)を90°、露出領域2aと反対側(図1Aの右側)側面の法線方向を180°として測定した光強度のプロットを図1Gに示す。
図1Gに丸で示すように、凸部1aの頂点A及びBの間に配置する側面dが、図1Aにおける矢印Z方向(長手方向)に延長した露出領域2aに面することにより、凸部1aの側面dが存在する側に強く光を出射することができる。
In this way, the directivity characteristics of the semiconductor light emitting device in the case where the convex portions 1a are formed on the surface of the substrate 1 with a specific shape and arrangement were measured using a light distribution meter. The central portion of the semiconductor light emitting device 10 in the longitudinal direction is taken as line II-II ′ in FIG. 1A, the normal direction on the side surface of the exposed region 2a (left side in FIG. 1A) is 0 °, and the normal direction on the top surface of the semiconductor light emitting device 10 ( FIG. 1G shows a plot of light intensity measured with 90 ° as the front side of the paper in FIG. 1A and 180 ° as the normal direction on the side opposite to the exposed region 2a (right side in FIG. 1A).
As shown by a circle in FIG. 1G, the side surface d disposed between the vertices A and B of the convex portion 1a faces the exposed region 2a extending in the arrow Z direction (longitudinal direction) in FIG. Light can be emitted strongly to the side where the side surface d of 1a exists.

また、上述した半導体発光素子10をダイボンド樹脂によって反射板(例えば、銀)上に搭載し、その全体をエポキシ樹脂で封止したサンプルを想定し、光取り出し効率をシュミレーションした。
比較例として、半導体発光素子10において、凸部1aの形状は同一であるが、その配置を図4Aのようにしたもの、つまり、隣接する2つの頂点AbとBb、BbとCb及びCbとAbのいずれもが、露出領域を含んで延びる一方向への延長線に対して、最短かつ等距離とならないように配置したもの(比較例1)、図4Bのようにしたもの、つまり、隣接する2つの頂点AdとBd、BdとCd及びCdとAdのいずれもが、露出領域を含んで延びる一方向への延長線に対して、最短かつ等距離とならないように配置したもの(比較例2)以外、同様の構成を有する半導体発光素子を作製し、上記と同様にサンプルを想定して光取り出し効率をシュミレーションした。
その結果、半導体発光素子10では、比較例1及び2に対して、光取り出し効率が6〜7%程度向上した。具体的には、半導体発光素子10の光取り出し効率を100%とすると、比較例1及び2では、いずれも93〜94%程度の光取り出し効率しかシュミレーションされなかった。
これにより、本実施形態の半導体発光素子10では、比較例に対して、約6〜7%程度光取り出し効率が向上することが確認された。
Moreover, light extraction efficiency was simulated assuming the sample which mounted the semiconductor light-emitting device 10 mentioned above on the reflecting plate (for example, silver) with die-bonding resin, and sealed the whole with the epoxy resin.
As a comparative example, in the semiconductor light emitting device 10, the shape of the convex portion 1a is the same, but the arrangement is as shown in FIG. 4A, that is, two adjacent vertices Ab and Bb, Bb and Cb, and Cb and Ab. Are arranged so as not to be the shortest and equidistant with respect to an extension line extending in one direction including the exposed region (Comparative Example 1), as shown in FIG. 4B, that is, adjacent to each other. The two apexes Ad and Bd, Bd and Cd, and Cd and Ad are arranged so as not to be the shortest and equidistant from the extension line extending in one direction including the exposed region (Comparative Example 2). Except for the above, a semiconductor light emitting device having the same configuration was fabricated, and the light extraction efficiency was simulated assuming a sample in the same manner as described above.
As a result, in the semiconductor light emitting device 10, the light extraction efficiency was improved by about 6 to 7% as compared with Comparative Examples 1 and 2. Specifically, assuming that the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device 10 is 100%, in Comparative Examples 1 and 2, only the light extraction efficiency of about 93 to 94% was simulated.
Thereby, in the semiconductor light emitting element 10 of this embodiment, it was confirmed that light extraction efficiency improves about 6 to 7% with respect to a comparative example.

また、この半導体発光素子では、n側パッド部11a及びp側パッド部12aが、短手方向の中央領域に配置されているために、導電性ワイヤをパッド電極に接合する際に、導電性ワイヤが周辺部材等に干渉することなく、適所において接合することができるために、ワイヤの断線などの不具合を招くことがなくなり、実装性を確保することができる。   Further, in this semiconductor light emitting device, since the n-side pad portion 11a and the p-side pad portion 12a are disposed in the central region in the short direction, the conductive wire is bonded when the conductive wire is bonded to the pad electrode. Can be joined at an appropriate place without interfering with peripheral members and the like, so that problems such as wire breakage are not caused, and mountability can be ensured.

(実施の形態2)
この実施の形態の半導体発光素子20では、図2に示すように、n型窒化物半導体層の露出領域72aが、半導体発光素子20の内側に形成され、それに伴って、p側電極及びn側電極の配置が実施の形態1と異なっている。
つまり、この半導体発光素子20では、露出領域72aは、短手方向の中央領域(Xを跨ぐ領域)に配置され、半導体発光素子20の内側に偏って配置された円形に近い領域と、その円形に近い領域から、半導体発光素子20の中央領域上に延長する領域とを備えている。
n側電極は、この露出領域72aの略全面に、透光性導電膜21が形成されており、その上にn側パッド電極21nが形成されている。n側パッド電極21nは、円形に近い領域上に配置されたn側パッド部21aと、その領域から半導体発光素子20の中央領域上に延長するn側延伸部21bを有する。
(Embodiment 2)
In the semiconductor light emitting device 20 of this embodiment, as shown in FIG. 2, the exposed region 72a of the n-type nitride semiconductor layer is formed inside the semiconductor light emitting device 20, and accordingly, the p-side electrode and the n-side are formed. The arrangement of the electrodes is different from that of the first embodiment.
In other words, in this semiconductor light emitting device 20, the exposed region 72a is disposed in the central region (region straddling X) in the short side direction, and a region close to a circle disposed in a biased manner inside the semiconductor light emitting device 20 and its circular shape. And a region extending from the region close to the central region of the semiconductor light emitting element 20 to the semiconductor light emitting device 20.
In the n-side electrode, a translucent conductive film 21 is formed on substantially the entire surface of the exposed region 72a, and an n-side pad electrode 21n is formed thereon. The n-side pad electrode 21n includes an n-side pad portion 21a disposed on a region close to a circle and an n-side extending portion 21b extending from the region to the central region of the semiconductor light emitting element 20.

p側電極は、短手方向の中央領域(中央線Xを跨ぐ領域)であって、半導体発光素子20の短辺に略隣接した領域及びその両側から、短辺に沿わずに、短辺から離れ、かつ長辺に向かってそれぞれ伸び、半導体発光素子20のコーナー部で丸みを帯びた形状の領域の上に配置された透光性導電膜22と、短手方向の中央領域上に配置されたp側パッド部22aと、その両側から延びるp側延伸部22bとを有する。   The p-side electrode is a central region in the short direction (a region straddling the center line X), from the region substantially adjacent to the short side of the semiconductor light emitting element 20 and its both sides, from the short side without being along the short side. A translucent conductive film 22 that is spaced apart and extends toward the long side, and is disposed on the rounded region at the corner of the semiconductor light emitting element 20, and a central region in the short direction. The p-side pad portion 22a and the p-side extending portion 22b extending from both sides thereof.

このようなn型窒化物半導体層の露出領域72aの配置に伴って、露出領域72aを含んで延びる一方向への延長線(図2中、W)、つまり、半導体発光素子20の短手方向の中央線を境として、基板1上に形成される凸部を、その底面の2つの隣接する頂点が、延長線Wに対して最短かつ等距離という関係にするために、図2に対して延長線Wに対する右側(図2中、矢印Wrの領域)においては、領域Yにおいて、拡大して模式的に表したように、図1Dに示す形状及び向きとし、延長線Wに対する左側(図2中、矢印Wlの領域)においては、領域Yにおいて、拡大して模式的に表したように、図3に示す形状及び向き配置とした。
つまり、図2中、矢印Wrの領域では、図1Dに示したように、隣接する頂点A及びBを結ぶ線Gが、一方向に延長した延長線Wに実質的に平行であり、かつ、凸部1aa内で延長線Wに近い側、左側に配置され、矢印Wlの領域では、図3に示したように、隣接する頂点Ac及びBcを結ぶ線Gcが、延長線Wに実質的に平行であり、かつ、凸部1ab内で延長線Wに近い側、右側に配置されている。
With the arrangement of the exposed region 72a of the n-type nitride semiconductor layer, an extension line (W in FIG. 2) extending including the exposed region 72a, that is, the short direction of the semiconductor light emitting element 20 2 with respect to FIG. 2 so that the two adjacent vertices of the bottom surface of the convex portion formed on the substrate 1 with the center line of On the right side with respect to the extension line W (the area indicated by the arrow Wr in FIG. 2), the area Y has the shape and orientation shown in FIG. In the area indicated by the arrow W1), the shape and orientation shown in FIG.
That is, in the region of the arrow Wr in FIG. 2, as shown in FIG. 1D, the line G connecting the adjacent vertices A and B is substantially parallel to the extension line W extending in one direction, and The line Gc connecting the adjacent vertices Ac and Bc is substantially connected to the extension line W, as shown in FIG. They are parallel and are arranged on the side close to the extension line W and on the right side in the convex portion 1ab.

なお、基板の凸部1a及びn型窒化物半導体層の露出部の位置及び形状、n側電極、p側電極が異なる以外は、実質的に半導体発光素子10と同様の構成を有する。
この半導体発光素子20においても、実質的に半導体発光素子10と同様の光取り出し効率を含む同様の効果が得られる。
The structure is substantially the same as that of the semiconductor light emitting device 10 except that the position and shape of the protruding portion 1a of the substrate and the exposed portion of the n-type nitride semiconductor layer, the n-side electrode, and the p-side electrode are different.
In this semiconductor light emitting device 20 as well, the same effect including the light extraction efficiency substantially the same as that of the semiconductor light emitting device 10 can be obtained.

(別の形態)
この形態の半導体発光素子10aは、図5に示すように、基板1の表面に形成される凸部1aが、半導体発光素子10とは水平方向に逆向きに配置されている以外、実質的に半導体発光素子10と同様の構成を有することもできる。
つまり、この凸部1aはすべて、図3に示したように、隣接する頂点Ac及びBcを結ぶ線Gcが、延長線Qに対して等距離(つまり、実質的に平行)であり、凸部1a内で延長線Qに遠い側、右側に配置されている。
(Another form)
As shown in FIG. 5, the semiconductor light emitting device 10 a of this embodiment is substantially the same except that the convex portions 1 a formed on the surface of the substrate 1 are arranged in the horizontal direction opposite to the semiconductor light emitting device 10. A configuration similar to that of the semiconductor light emitting element 10 may be employed.
In other words, as shown in FIG. 3, all the convex portions 1a are such that the line Gc connecting the adjacent vertices Ac and Bc is equidistant (that is, substantially parallel) with respect to the extension line Q. It is arranged on the side far from the extension line Q and on the right side in 1a.

この半導体発光素子10aを用いて、実施の形態1と同様に、ダイボンド樹脂によって反射板(例えば、銀)上に搭載し、その全体をエポキシ樹脂で封止したサンプルを想定し、光取り出し効率をシュミレーションした。
その結果、半導体発光素子10aでは、実施の形態1における半導体発光素子10の光取り出し効率を100%とした場合、略これに匹敵する値、99.5%の光取り出し効率がシュミレーションされた。
これにより、本形態の半導体発光素子10aでは、比較例に対して、約5.5〜6%程度光取り出し効率が向上することが確認された。
Using this semiconductor light emitting element 10a, as in the first embodiment, assuming a sample mounted on a reflector (for example, silver) with a die bond resin and sealed entirely with an epoxy resin, the light extraction efficiency is improved. Simulated.
As a result, in the semiconductor light emitting device 10a, when the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device 10 in the first embodiment was set to 100%, a light extraction efficiency of approximately 99.5% was simulated.
Thereby, in the semiconductor light emitting element 10a of this embodiment, it was confirmed that the light extraction efficiency is improved by about 5.5 to 6% as compared with the comparative example.

(実施の形態3)
この実施の形態の半導体発光素子は、半導体発光素子20のうち、基板1の表面に形成される凸部1aを、全面にわたって、図1Dに示す凸部の形状及び向きで配置した以外、実質的に半導体発光素子20と同様である。
この半導体発光素子においても、実質的に半導体発光素子20と同様の光取り出し効率を含む同様の効果が得られる。
(Embodiment 3)
The semiconductor light emitting device of this embodiment is substantially the same as the semiconductor light emitting device 20 except that the convex portion 1a formed on the surface of the substrate 1 is arranged over the entire surface in the shape and orientation of the convex portion shown in FIG. 1D. The same as the semiconductor light emitting device 20.
Also in this semiconductor light emitting device, substantially the same effect including the same light extraction efficiency as that of the semiconductor light emitting device 20 can be obtained.

(実施の形態4)
この実施の形態の半導体発光素子は、半導体発光素子20のうち、基板1の表面に形成される凸部1aを、全面にわたって、図3に示す凸部の形状及び向きで配置した以外、実質的に半導体発光素子20と同様である。
この半導体発光素子においても、実質的に半導体発光素子20と同様の光取り出し効率を含む同様の効果が得られる。
(Embodiment 4)
The semiconductor light emitting device of this embodiment is substantially the same as the semiconductor light emitting device 20 except that the convex portion 1a formed on the surface of the substrate 1 is arranged over the entire surface in the shape and orientation of the convex portion shown in FIG. The same as the semiconductor light emitting device 20.
Also in this semiconductor light emitting device, substantially the same effect including the same light extraction efficiency as that of the semiconductor light emitting device 20 can be obtained.

本発明の半導体発光素子は、照明用光源、LEDディスプレイ、携帯電話機等のバックライト光源、信号機、照明式スイッチ、車載用ストップランプ、各種センサおよび各種インジケータ等に広範に利用することができる。   The semiconductor light emitting device of the present invention can be widely used for illumination light sources, LED displays, backlight light sources such as mobile phones, traffic lights, illumination switches, in-vehicle stop lamps, various sensors and various indicators.

1 基板
1a、1aa、1ab 凸部
2 n型窒化物半導体層
2a、72a 露出領域
3 活性層
4 p型窒化物半導体層
5 絶縁膜
6 保護膜
10、10a、20 半導体発光素子
11n、21n n側透光性導電膜
11、21 n側パッド電極
11a、21a n側パッド部
11b、21b n側延伸部
12p、22p p側透光性導電膜
12、22 p側パッド電極
12a、22a p側パッド部
12b、22b p側延伸部
A、B、C、Ab、Bb、Cb、Ac、Bc、Cc、Ad、Bd、Cd 頂点
D、E、F、Dc、Ec、Fc 凸部底面を形作る線
G、H、K、Gc、Hc、Kc 2つの頂点を結ぶ線
d、e、f、dc、ec、fc 凸部の側面
j、jc 凸部の上面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 1a, 1aa, 1ab Convex part 2 N-type nitride semiconductor layer 2a, 72a Exposed region 3 Active layer 4 P-type nitride semiconductor layer 5 Insulating film 6 Protective film 10, 10a, 20 Semiconductor light emitting element 11n, 21n n side Translucent conductive film 11, 21 n-side pad electrode 11a, 21a n-side pad portion 11b, 21b n-side extending portion 12p, 22p p-side translucent conductive film 12, 22 p-side pad electrode 12a, 22a p-side pad portion 12b, 22b p-side extension A, B, C, Ab, Bb, Cb, Ac, Bc, Cc, Ad, Bd, Cd Vertex D, E, F, Dc, Ec, Fc Line forming the bottom of the convex portion G, H, K, Gc, Hc, Kc Line connecting two vertices d, e, f, dc, ec, fc Side surface of convex part j, jc Upper surface of convex part

Claims (8)

表面に複数の凸部を有する基板上に、n型窒化物半導体層、発光層及びp型窒化物半導体層がこの順に積層されて構成された半導体発光素子であって、
前記n型窒化物半導体層は、少なくとも一部領域において、一方向に延長する露出領域を有しており、
前記凸部は、その底面形状が複数の頂点を有しており、
前記凸部のうち、隣接する2つの頂点が、前記露出領域を含んで延びる一方向への延長線に対して、最短かつ等距離となるように配置された凸部が全体の半分以上を占めることを特徴とする半導体発光素子。
A semiconductor light emitting device configured by laminating an n-type nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a p type nitride semiconductor layer in this order on a substrate having a plurality of convex portions on the surface,
The n-type nitride semiconductor layer has an exposed region extending in one direction at least in a partial region,
The convex portion has a plurality of vertices in its bottom shape,
Among the convex portions, the convex portions arranged so that two adjacent vertices are the shortest and equidistant from an extension line extending in one direction including the exposed region occupy more than half of the whole. A semiconductor light emitting element characterized by the above.
前記凸部は、底面形状が3つの頂点を有する形状である請求項1に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the convex portion has a shape in which a bottom surface has three vertices. 前記凸部は、錐台状又は錐体状である請求項1又は2に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the convex portion has a frustum shape or a cone shape. 前記複数の凸部は、前記延長線に対して平行な複数の列を構成し、該複数の列のうち隣接する2つの列の凸部は、互いに1/2ピッチずれて配置されている請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The plurality of convex portions constitutes a plurality of rows parallel to the extension line, and the convex portions of two adjacent rows among the plurality of rows are arranged with a shift of ½ pitch. Item 4. The semiconductor light-emitting device according to any one of Items 1 to 3. 前記複数の凸部は、前記延長線に対して垂直な複数の行を構成し、該複数の行のうち隣接する2つの行の凸部は、互いに1/2ピッチずれて配置されている請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The plurality of convex portions constitutes a plurality of rows perpendicular to the extension line, and the convex portions of two adjacent rows among the plurality of rows are arranged so as to be shifted from each other by ½ pitch. Item 4. The semiconductor light-emitting device according to any one of Items 1 to 3. 前記半導体発光素子は、平面形状が長方形であり、前記一方向が該長方形の長辺に平行又は略平行な方向である請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the semiconductor light-emitting element has a rectangular planar shape, and the one direction is a direction parallel to or substantially parallel to a long side of the rectangle. 前記n型窒化物半導体層の露出領域上の一部には、n側パッド電極が配置されており、該n側パッド電極は、前記一方向に直交する方向の中央領域に配置されたn側パッド部と、該n側パッド部から延長し、前記一方向に延伸するn側延伸部とを含む請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   An n-side pad electrode is disposed on a part of the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer, and the n-side pad electrode is disposed on the n-side disposed in a central region in a direction orthogonal to the one direction. The semiconductor light emitting element according to claim 1, comprising a pad portion and an n-side extending portion extending from the n-side pad portion and extending in the one direction. 前記露出領域を含んで延びる一方向への延長線が、前記一方向に延伸するn側延伸部を含んで延びる延長線と一致し、
前記凸部のうち、隣接する2つの頂点が、前記n側延伸部を含んで延びる一方向への延長線に対して、最短かつ等距離となるように配置された凸部が全体の半分以上を占める請求項7に記載の半導体発光素子。
An extension line extending in one direction including the exposed region coincides with an extension line extending including the n-side extension portion extending in the one direction;
Of the convex portions, two or more adjacent vertices are shortest and equidistant with respect to an extension line extending in one direction including the n-side extending portion, and more than half of the total convex portions. The semiconductor light-emitting device according to claim 7, wherein:
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