JP2015012044A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】光取り出し効率を向上させ、色割れを抑制することができる半導体発光素子を提供する。
【解決手段】電極と、第1積層体10と、第2積層体20と、第1光透過電極41と、第1配線電極46と、を備えた半導体発光素子110において、第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15とを含み、第2半導体層13は、第1半導体層11と電極との間に設けられ、第1発光層15は、第1半導体層11と第2半導体層13との間に設けられ、第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。第3半導体層21は、第2半導体層13と電極との間に設けられる。第4半導体層23は、第3半導体層21と反射電極51との間に設けられる。第2発光層25は、第3半導体層21と第4半導体層23との間に設けられる。第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。
【選択図】図1
【解決手段】電極と、第1積層体10と、第2積層体20と、第1光透過電極41と、第1配線電極46と、を備えた半導体発光素子110において、第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15とを含み、第2半導体層13は、第1半導体層11と電極との間に設けられ、第1発光層15は、第1半導体層11と第2半導体層13との間に設けられ、第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。第3半導体層21は、第2半導体層13と電極との間に設けられる。第4半導体層23は、第3半導体層21と反射電極51との間に設けられる。第2発光層25は、第3半導体層21と第4半導体層23との間に設けられる。第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。
LED(Light Emitting Diode)などの半導体発光素子の構造として、複数のLEDチップが積層された複数色LEDの構造が提案されている。複数のLEDチップが積層されるため、各基板の厚さや積層方法などによっては、光取り出し効率の低下や放熱性の低下が生ずることがある。複数のLEDチップのそれぞれの発光領域が異なるため、色割れが生ずることがある。半導体発光素子において、光取り出し効率の向上や色割れの抑制などが求められている。
本発明の実施形態は、光取り出し効率を向上させることができる、あるいは色割れを抑制することができる半導体発光素子を提供する。
実施形態によれば、電極と、第1積層体と、第2積層体と、第1光透過電極と、第1配線電極と、を備えた半導体発光素子が提供される。前記第1積層体は、第1半導体層と、第2半導体層と、第1発光層と、を含む。前記第1半導体層は、前記電極と第1方向に離間して設けられる。前記第2半導体層は、前記第1半導体層と前記電極との間に設けられる。前記第1発光層は、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられる。前記第2積層体は、第3半導体層と、第4半導体層と、第2発光層と、を含む。前記第3半導体層は、前記第2半導体層と前記電極との間に設けられる。前記第4半導体層は、前記第3半導体層と前記電極との間に設けられる。前記第2発光層は、前記第3半導体層と前記第4半導体層との間に設けられる。前記第1光透過電極は、前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられる。前記第1光透過電極は、前記第2半導体層および前記第3半導体層とオーミック接触する。前記第1光透過電極は、前記第1発光層および前記第2発光層が放出する光を透過する。前記第1配線電極は、前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられる。前記第1配線電極は、前記第1光透過電極と電気的に接続される。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施形態)
図1(a)および図1(b)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の概略を表す模式的斜視図である。
図1(a)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構造の概略を表す模式的斜視図である。図1(b)は、第1発光層から放出される光の取り出し領域および第2発光層から放出される光の取り出し領域を表す模式的斜視図である。
図1(a)および図1(b)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の概略を表す模式的斜視図である。
図1(a)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構造の概略を表す模式的斜視図である。図1(b)は、第1発光層から放出される光の取り出し領域および第2発光層から放出される光の取り出し領域を表す模式的斜視図である。
図1(a)および図1(b)に表した半導体発光素子110は、第1積層体10と、第2積層体20と、第1光透過電極41と、第1配線電極46と、反射電極51と、を備える。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1半導体層11は、第1導電形である。第2半導体層13は、第2導電形である。第2導電形は、第1導電形とは異なる。例えば、第1導電形は、n形である。例えば、第2導電形は、p形である。第1導電形は、p形であってもよい。第2導電形は、n形であってよい。以下の例では、第1導電形がn形である。以下の例では、第2導電形がp形である。
第3半導体層21は、第3導電形である。第4半導体層23は、第4導電形である。第4導電形は、第3導電形とは異なる。例えば、第3導電形は、n形である。例えば、第4導電形は、p形である。第3導電形は、p形であってもよい。第4導電形は、n形であってよい。以下の例では、第3導電形がn形である。以下の例では、第4導電形がp形である。
第1半導体層11は、反射電極51と第1方向に離間する。第2半導体層13は、第1半導体層11と反射電極51との間に設けられる。第1発光層15は、第1半導体層11と第2半導体層13との間に設けられる。例えば図1(a)に表したように、第1発光層15は、第1光L1を放出する。第1光L1は、第1ピーク波長を有する。
反射電極51から第1半導体層11に向かう方向をZ軸とする。Z軸方向と直交する1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向及びX軸方向と直交する方向をY軸方向とする。この例では、Z軸方向は、第1方向に一致する。
第3半導体層21は、第2半導体層13と反射電極51との間に設けられる。第4半導体層23は、第3半導体層21と反射電極51との間に設けられる。第2発光層25は、第3半導体層21と第4半導体層23との間に設けられる。例えば図1(a)に表したように、第2発光層25は、第2光L2を放出する。第2光L2は、第2ピーク波長を有する。第2光L2の第2ピーク波長は、第1光L1の第1ピーク波長とは異なる。
第1光透過電極41は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。第1光透過電極41は、第2半導体層13とオーミック接触する。第1光透過電極41は、第3半導体層21とオーミック接触する。第1光透過電極41は、第1発光層15が放出する第1光L1を透過する。第1光透過電極41は、第2発光層25が放出する第2光L2を透過する。
第1光透過電極41は、第1発光層15から放出される光に対して透過率50%以上の特性を示す。第1光透過電極41は、第2発光層25から放出される光に対して透過率50%以上の特性を示す。第1光透過電極41は、導電性を有する。第1光透過電極41は、p形半導体層およびn形半導体層の少なくともいずれかに対してオーミック接触可能な材料を含む。例えば、第1光透過電極41の材料としては、ITO、ITONおよびZnOなどが挙げられる。第1光透過電極41の厚さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約10ナノメートル(nm)以上10000nm以下程度である。第1光透過電極41の厚さが比較的薄い場合には、光の透過率が向上する。第1光透過電極41の厚さが比較的厚い場合には、第1光透過電極41のシート抵抗が低減する。これにより、第1光透過電極41を流れる電流の広がり性が向上する。第1光透過電極41は、比較的薄い金属や、比較的薄い金属の酸化物を含んでいてもよい。
第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。第1配線電極46は、第1光透過電極41と電気的に接続される。
第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、第1発光層15は、反射電極51の内側に位置する。これについては、後に詳述する。反射電極51は、第4半導体層23とオーミック接触する。反射電極51は、例えば銀(Ag)を含む。
第1光透過電極41は、第2半導体層13のオーミック電極と、第3半導体層21のオーミック電極と、を兼ねる。つまり、第1光透過電極41は、第2半導体層13と第3半導体層21との間における共通のオーミック電極である。
第1配線電極46は、第2半導体層13の配線電極と、第3半導体層21の配線電極と、を兼ねる。つまり、第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間における共通の配線電極である。
第1配線電極46は、第2半導体層13と非オーミック接触する。
第1配線電極46は、第2半導体層13の配線電極と、第3半導体層21の配線電極と、を兼ねる。つまり、第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間における共通の配線電極である。
第1配線電極46は、第2半導体層13と非オーミック接触する。
第1発光層15から反射電極51へ向かって放出される第1光L1は、反射電極51により主にZ軸方向へ反射される。第2発光層25から反射電極51へ向かって放出される第2光L2は、反射電極により主にZ軸方向へ反射される。実施形態に係る半導体発光素子110では、第1発光層15から放出される光は、主にZ軸方向へ取り出される。実施形態に係る半導体発光素子110では、第2発光層25から放出される光は、主にZ軸方向へ取り出される。本願明細書において、「主にZ軸方向」という範囲には、Z軸方向に対して厳密に平行な方向だけではなく、Z軸方向に対して斜めの方向であって、Z軸方向に対して平行な成分をZ軸方向に対して垂直な成分よりも多く有する方向が含まれる。
第1発光層15から放出しZ軸方向へ取り出される第1光L1においては、第1発光層15の非発光領域17cが生ずる。そのため、例えば図1(b)に表したように、第1光取り出し領域17は、第1取り出し部分17aと、第2取り出し部分17bと、を含む。第1取り出し部分17aは、Z軸方向に対して垂直な平面(XY平面)内において第2取り出し部分17bと離間する。
第2発光層25から放出しZ軸方向へ取り出される第2光L2においては、第1配線電極46により陰27cが生ずる。そのため、例えば図1(b)に表したように、第2光取り出し領域27は、第3取り出し部分27aと、第4取り出し部分27bと、を含む。第3取り出し部分27aは、Z軸方向に対して垂直な平面(XY平面)内において第4取り出し部分27bと離間する。
前述したように、第1光透過電極41は、第2半導体層13と第3半導体層21との間における共通のオーミック電極である。第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間における共通の配線電極である。
実施形態によれば、オーミック電極の設置数および配線電極の設置数を低減することができる。オーミック電極の設置数および配線電極の設置数を減らすと、第1光取り出し領域17および第2光取り出し領域27が広がる。これにより、半導体発光素子110の発光効率を向上させることができる。
実施形態によれば、オーミック電極の設置数および配線電極の設置数を低減することができる。オーミック電極の設置数および配線電極の設置数を減らすと、第1光取り出し領域17および第2光取り出し領域27が広がる。これにより、半導体発光素子110の発光効率を向上させることができる。
実施形態によれば、セルフアラインで第1光取り出し領域17と第2光取り出し領域27とを合わせることができる。つまり、セルフアラインで第1取り出し部分17aと第3取り出し部分27aを合わせることができる。セルフアラインで第2取り出し部分17bと第4取り出し部分27bとを合わせることができる。言い換えれば、XY平面内において、セルフアラインで1非発光領域17cの位置と陰27cの位置とを合わせることができる。これにより、色割れを抑制することができる。
図2(a)〜図2(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式図である。
図3(a)〜図3(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図4(a)〜図4(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図5(a)〜図5(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図2(a)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的平面図である。図2(b)は、図2(a)に表したA1−A2線断面図である。図2(c)は、図2(a)に表したB1−B2線断面図である。
図3(a)〜図3(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図4(a)〜図4(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図5(a)〜図5(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図2(a)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的平面図である。図2(b)は、図2(a)に表したA1−A2線断面図である。図2(c)は、図2(a)に表したB1−B2線断面図である。
図2(a)〜図2(c)に表した半導体発光素子111は、第1積層体10と、第2積層体20と、第1光透過電極41と、第1配線電極46と、反射電極51と、絶縁層53と、支持基板55と、裏面電極57と、第1電極61と、第2電極63と、を備える。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、は、図1(a)および図1(b)に関して前述したものと同様である。これらの詳細な説明については、適宜省略する。
裏面電極57は、反射電極51と第1方向とは反対方向(この例ではマイナスZ軸方向)に離間する。支持基板55は、裏面電極57と反射電極51との間に設けられる。支持基板55は、例えばシリコン基板などである。図2(b)〜図3(b)に表したように、裏面電極57は、支持基板55の表面(第1支持基板面55s)に設けられる。
図3(c)に表したように、反射電極51の周囲には、絶縁層53が設けられる。絶縁層は、例えばSiO2を含む。
図4(b)に表したように、第1光透過電極41は、第1透過部分41pと、第2透過部分41qと、を有する。第1透過部分41pは、第2半導体層23と、第3半導体層21と、の間に設けられる。第2透過部分41qは、第1方向に対して垂直な平面内で第1透過部分41pと並ぶ。言い換えれば、第1方向に対して垂直な方向において、第2透過部分41qは、第1透過部分41pと並ぶ。また、第1方向において、第1透過部分41pは、第1発光層15と一致してもよい。
第1電極61と、第1発光層15と、の間に、第1半導体層11が配置される。第1電極61は、第1半導体層11と電気的に接続される。図2(a)および図5(c)に表したように、第1電極61は、パッド部61pと、第1細線部61qと、第2細線部61rと、を有する。第1細線部61qは、パッド部61pを基部としてパッド部61pの外方へ延在する。第2細線部61rは、パッド部61pを基部としてパッド部61pの外方へ延在する。
図2(c)に表したように、第2電極63と、第3半導体層21と、の間に、第2透過部分41qが配置される。第2電極63は、第2半導体層13と電気的に接続される。第2電極63は、第3半導体層21と電気的に接続される。
図3(c)および図5(a)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第1発光層15を投影して形成される第1発光層領域15aの外縁(第1発光層外縁15b)は、第1方向に対して垂直な平面に反射電極51を投影して形成される反射電極領域51aの外縁(反射電極外縁51b)の内側に位置する。言い換えれば、第1方向において、第1発光層15は、反射電極51の内側に位置する。第1方向において、反射電極51は、第1発光層15と一致してもよい。第1方向において、反射電極51は、第1透過部分41pと一致してもよい。
これにより、第1光取り出し領域17(図1(b)参照)を第2光取り出し領域27(図1(b)参照)と略同じにすることができ、光取り出し効率を向上させつつ、色むらを低減することができる。
図3(c)および図5(b)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第2電極63を投影して形成される第2電極領域63aは、第1方向に対して垂直な平面に反射電極51を投影して形成される反射電極領域51aと離間する。言い換えれば、第1方向に対して垂直な方向において、第2電極63は、反射電極51と離間する。
第1方向において、第2電極63と重なる位置で放出される光は、第2電極63に比較的吸収されやすい。第1方向に対して垂直な方向において、第2電極63が反射電極51と離間すると、第2電極63に到達して吸収される光の割合を低減し、光取り出し効率を向上させることができる。
図5(c)に表したように、第1方向に対して垂直な平面に第1電極61を投影して形成される第1電極領域61aの少なくとも一部は、第1方向に対して垂直な平面に第1配線電極46を投影して形成される第1配線領域46aと重なる。言い換えれば、第1方向において、第1電極61の少なくとも一部は、第1配線電極46と重なる。これにより、第1光取り出し領域17を第2光取り出し領域27とさらに略同じにすることができ、光取り出し効率を向上させつつ、色むらを低減することができる。
図2(a)〜図2(c)に表した半導体発光素子111の製造方法の例について説明する。
成長基板(例えばサファイア基板またはシリコン(Si)基板など)上に、第3半導体層21と、第2発光層25と、第4半導体層23と、がこの順に設けられる第2積層体20を含む第2結晶層を、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法で成長させる。これにより、第2半導体ウェーハを作製する。第2発光層25は、第2ピーク波長を有する第2光L2を放出する。
第2積層体20を含む第2結晶層上(この例では第4半導体層23上)に、400nmの厚さのSiO2(図2(b)および図2(c)の例では絶縁層53)を形成する。
リフトオフ法により、SiO2を除去した第4半導体層23上に200nmの厚さの銀(Ag)を形成し、熱処理を行う。例えば、酸素中で300℃の熱処理、または酸素中で800℃の熱処理を行う。これにより、第4半導体層23上に反射電極51を形成する。
リフトオフ法により、SiO2を除去した第4半導体層23上に200nmの厚さの銀(Ag)を形成し、熱処理を行う。例えば、酸素中で300℃の熱処理、または酸素中で800℃の熱処理を行う。これにより、第4半導体層23上に反射電極51を形成する。
第4半導体層23の表面(第4半導体層面23s)(図2(b)および図2(c)参照)の略全体に、バリアメタルと半田接合用の金属層(TiW50nm/Pt100nm/TiW50nm/Pt100nm/Ti100nm/Au50nm)とを形成する。これにより、バリアメタルと半田接合用の金属層とで反射電極51を覆う。
2000nmの厚さのAuSn半田が形成されたシリコン基板を、別途用意する。そのシリコン基板と、前述した第2半導体ウェーハと、を例えば約280℃程度で接合する。シリコン基板と第2半導体ウェーハとの接合には、AuInやNiSnなどの半田層を用いる液相拡散接合が用いられてもよい。この場合には、接合温度(200℃以上250℃以下)に対して、半田層の融点は400℃以上1100℃以下となる。半田接合後の工程温度を、接合温度以上にすることができる。
成長基板を除去する。成長基板がサファイア基板である場合には、LLO(レーザリフトオフ)法により成長基板を除去する。成長基板がシリコン基板である場合には、ドライエッチングなどにより成長基板を除去する。
成長基板を除去し露出した第2結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第3半導体層21を露出させる。
成長基板を除去し露出した第2結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第3半導体層21を露出させる。
露出した第3半導体層21の上に、400nmの厚さの光透過電極(例えばITOなど)を形成し、熱処理を行う。例えば、窒素中で700℃の熱処理を行う。これにより、第1光透過電極41の一部(第2透過電極部分41b)(図2(b)および図2(c)参照)を形成する。第2透過電極部分41bの厚さ(Z軸方向の長さ)は、400nmに限定されず、例えば約50nm以上10000nm以下程度である。
CMP(Chemical Mechanical Polishing)処理により、第2透過電極部分41bの表面(第2電極面41d)を平坦化する。
CMP(Chemical Mechanical Polishing)処理により、第2透過電極部分41bの表面(第2電極面41d)を平坦化する。
成長基板(例えばサファイア基板またはシリコン(Si)基板など)上に、MOCVD法で、第1半導体層11と、第1発光層15と、第2半導体層13と、がこの順に設けられる第1積層体10を含む第1結晶層をMOCVD法で成長させる。これにより、第1半導体ウェーハを作製する。第1発光層15は、第2ピーク波長とは異なる第1ピーク波長を有する第1光L1を放出する。第1ピーク波長は、第2ピーク波長よりも長くともよく、第2ピーク波長よりも短くともよい。第1ピーク波長が第2ピーク波長よりも短い場合には、第1ピーク波長が第2ピーク波長よりも長い場合と比較して、第1発光層15は、第2発光層25から放出された第2光L2を吸収し難い。これによれば、半導体発光素子111の光取り出し効率が向上する。
第1結晶層上(この例では第2半導体層13上)に、400nmの厚さの光透過電極(例えばITOなど)を形成し、熱処理を行う。例えば、窒素中で700℃の熱処理を行う。これにより、第1光透過電極41の別の一部(第1透過電極部分41a)(図2(b)および図2(c)参照)を形成する。
第1透過電極部分41aに、ドライエッチング加工を施す。これにより、第2半導体層13を露出させる。リフトオフ法にて、400nmの厚さのTi/Pt/Auを形成する。これにより、第1配線電極46を形成する。第1配線電極46は、第2半導体層13上に形成された光透過電極と電気的に接続され、露出した第2半導体層13と接触する。第1配線電極46の幅(第1配線電極幅W1)(図4(c)参照)は、例えば約10マイクロメートル(μm)程度である。第1配線電極幅W1は、10μmには限定されない。また、第1配線電極46の作り方は、これに限定されない。例えば、400nmの厚さの光透過電極を形成しないで、第1配線電極46のみを形成してもよい。その場合には、後述する接合用の光透過電極を形成した後に、熱処理を行う。
第1配線電極46は、各層(この例では第2半導体層13)に対する密着性が比較的高い材料を含む。第1配線電極46は、抵抗率が比較的低い材料を含む。第1配線電極幅W1が相対的に狭いと、放出される光に対する吸収領域が相対的に減る。そのため、光取り出し領域が向上する。第1配線電極幅W1が相対的に広いと、第1配線電極46の抵抗が減る。そのため、電流の広がりが良くなる。発光効率が向上する。動作電圧が低下する。寿命が向上する。
第1配線電極46は、第2半導体層13と非オーミック接触する。第1配線電極46のコンタクト抵抗は、光透過電極42のコンタクト抵抗よりも高い。第1配線電極46が第2半導体層13と非オーミック接触することと、第1配線電極46のコンタクト抵抗が光透過電極42のコンタクト抵抗よりも高いことと、については、両者の少なくともいずれかが成立していればよい。第1配線電極46と第2半導体層13との間においては、絶縁されていることがより望ましい。
第2半導体層13の表面(第2半導体層面13s)(図2(b)および図2(c)参照)の略全体に、接合用の光透過電極を形成する。これにより、第1光透過電極41の別の一部(第1透過電極部分41a)(図2(b)および図2(c)参照)を形成し、第1配線電極46を覆う。第1透過電極部分41aの厚さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約50nm以上10000nm以下程度である。
CMP処理により、第1透過電極部分41aの表面(第1電極面41c)を平坦化する。
CMP処理により、第1透過電極部分41aの表面(第1電極面41c)を平坦化する。
CMP処理した第1透過電極部分41aと、CMP処理した第2透過電極部分41bと、を直接接合で接合する。真空中で、酸素雰囲気によるプラズマ洗浄処理を行う。100℃の熱と1キロニュートン(kN)の圧力とを加えつつ、第1半導体ウェーハと第2半導体ウェーハとを接合する。これにより、第2半導体層13が第3半導体層21と電気的に接続される。これにより、第1透過電極部分41aおよび第2透過電極部分41bを、同一の電極(第1光透過電極41)とみなすことができる。第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間における共通の配線電極の機能を有する。
第1半導体ウェーハの成長基板を除去する。第1半導体ウェーハの成長基板がサファイア基板である場合には、LLO法により成長基板を除去する。第1半導体ウェーハの成長基板がシリコン基板である場合には、ドライエッチングなどにより成長基板を除去する。 露出した第1結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第1半導体層11を露出させる。
露出した第1半導体層11を含む第1結晶層の一部を、ドライエッチングにより除去する。これにより、第1光透過電極41を露出させる。
露出した第1光透過電極41の一部を、ドライエッチングにより除去する。これにより、第2結晶層(この例では第3半導体層21)を露出させる。
露出した第2結晶層の一部を、ドライエッチングにより、除去する。これにより、第4半導体層23に接触していたSiO2を露出させる。
露出した第1光透過電極41の一部を、ドライエッチングにより除去する。これにより、第2結晶層(この例では第3半導体層21)を露出させる。
露出した第2結晶層の一部を、ドライエッチングにより、除去する。これにより、第4半導体層23に接触していたSiO2を露出させる。
露出した第1光透過電極41上に、500nmの厚さのTi/Pt/Auをリフトオフ法で形成する。これにより、第2電極63を形成する。
露出した第1半導体層11上に、500nmの厚さのAl/Ni/Auをリフトオフ法で形成する。これにより、第1電極61を形成する。図5(c)に表したように、第1電極61は、パッド部61pと、第1細線部61qと、第2細線部61rと、を有する。第1細線部61qの幅(第1細線部幅W2)(図5(c)参照)は、例えば約10μm程度である。第2細線部61rの幅(第2細線部幅W3)(図5(c)参照)は、例えば約10μm程度である。
露出した第1半導体層11上に、500nmの厚さのAl/Ni/Auをリフトオフ法で形成する。これにより、第1電極61を形成する。図5(c)に表したように、第1電極61は、パッド部61pと、第1細線部61qと、第2細線部61rと、を有する。第1細線部61qの幅(第1細線部幅W2)(図5(c)参照)は、例えば約10μm程度である。第2細線部61rの幅(第2細線部幅W3)(図5(c)参照)は、例えば約10μm程度である。
第1光透過電極41は、第2半導体層13における光透過電極と、第3半導体層21における光透過電極と、を兼ねる。第1配線電極46は、第2半導体層13における配線電極と、第3半導体層21における配線電極と、を兼ねる。
実施形態によれば、配線電極が、1つ減る。光透過電極が、1つ減る。パッドが、1つ減る。発光領域を拡大させることができる。半導体発光素子111の製造工程を削減することができる。直接接合用のCMP処理を容易にすることができる。これにより、光取り出し効率が向上する。発光効率が向上する。歩留りが向上する。コストが低減する。動作電圧が低減する。
実施形態によれば、配線電極が、1つ減る。光透過電極が、1つ減る。パッドが、1つ減る。発光領域を拡大させることができる。半導体発光素子111の製造工程を削減することができる。直接接合用のCMP処理を容易にすることができる。これにより、光取り出し効率が向上する。発光効率が向上する。歩留りが向上する。コストが低減する。動作電圧が低減する。
実施形態では、第2発光層25に対して陰となる配線電極(この例では第1配線電極46)が、第1発光層15の非発光領域となる配線電極(この例では第1配線電極46)と同一である。そのため、第1発光層15の発光領域は、第2発光層25の主面から放出される光の光取り出し領域とセルフアラインで略一致する。これにより、色割れを抑制することができる。
第1積層体10と第2積層体20との間には、接合用の誘電体(例えばSiO2など)が設けられていてもよい。第1透過電極部分41aと第2透過電極部分41bとの間の接合強度が比較的低い場合には、接合用の誘電体は、第1透過電極部分41aと第2透過電極部分41bとの間の接合強度を補うことができる。
半導体発光素子111の製造方法の例では、第1半導体層11を露出させた段階で、第1半導体層11の表面に光取り出し用の凹凸構造を形成してもよい。第3半導体層21を露出させた段階で、第3半導体層21の表面に光取り出し用の凹凸構造を形成してもよい。
図6(a)〜図6(c)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。
図7(a)〜図7(d)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図8(a)〜図8(d)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図9(a)〜図9(c)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図7(a)〜図7(d)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図8(a)〜図8(d)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図9(a)〜図9(c)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図6(a)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的平面図である。図6(b)は、図6(a)に表したC1−C2線断面図である。図6(c)は、図6(a)に表したD1−D2線断面図である。
図6(a)〜図6(c)に表した半導体発光素子112は、第1積層体10と、第2積層体20と、第1光透過電極41と、第1配線電極46と、第2配線電極47と、反射電極51と、第1接合層54と、第2接合層56と、支持基板55と、裏面電極57と、第1貫通電極58aと、第2貫通電極58bと、第3貫通電極58cと、を備える。
第1積層体10と、第2積層体20と、第1光透過電極41と、第1配線電極46と、反射電極51と、支持基板55と、は、図1(a)〜図2(c)に関して前述したものと同様である。これらの詳細な説明については、適宜省略する。
図6(b)、図6(c)および図7(a)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子112では、裏面電極57は、第1裏面パッド57aと、第2裏面パッド57bと、第3裏面パッド57cと、を含む。第1支持基板面55s上において、第1裏面パッド57aは、第2裏面パッド57bと離間する。第1支持基板面55s上において、第1裏面パッド57aは、第3裏面パッド57cと離間する。第1支持基板面55s上において、第2裏面パッド57bは、第3裏面パッド57cと離間する。裏面電極57の他の設置形態は、図2(a)〜図2(c)に関して前述したものと同様である。
図6(c)および図7(c)に表したように、第1接合層54は、第1接合部54aと、第2接合部54bと、第1絶縁層54cと、第2絶縁層54dと、第3絶縁層54eと、を有する。第1接合層54は、例えばSiO2を含む。
図6(b)および図6(c)に表したように、第2接合層56は、第3接合部56aと、第4接合部56bと、を有する。第1貫通電極58aは、第1貫通電極部58aaと、第2貫通電極部58abと、を有する。第2貫通電極58bは、第3貫通電極部58baと、第4貫通電極部58bbと、第5貫通電極部58bcと、を有する。第3貫通電極は、第6貫通電極部58caと、第7貫通電極部58cbと、を有する。
第1貫通電極58aは、支持基板55と、反射電極51と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を第1方向(この例ではZ軸方向)に貫通する。第1貫通電極58aは、第2半導体層13および第3半導体層21と電気的に接続される。第1貫通電極58aは、第1裏面パッド57aと電気的に接続される。
図6(b)および図6(c)に表したように、第2接合層56は、第3接合部56aと、第4接合部56bと、を有する。第1貫通電極58aは、第1貫通電極部58aaと、第2貫通電極部58abと、を有する。第2貫通電極58bは、第3貫通電極部58baと、第4貫通電極部58bbと、第5貫通電極部58bcと、を有する。第3貫通電極は、第6貫通電極部58caと、第7貫通電極部58cbと、を有する。
第1貫通電極58aは、支持基板55と、反射電極51と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を第1方向(この例ではZ軸方向)に貫通する。第1貫通電極58aは、第2半導体層13および第3半導体層21と電気的に接続される。第1貫通電極58aは、第1裏面パッド57aと電気的に接続される。
第2貫通電極58bは、支持基板55と、第2積層体20(第4半導体層23、第2発光層25、第3半導体層21)と、第1光透過電極41と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を第1方向に貫通する。第2貫通電極58bは、第1半導体層11と電気的に接続される。第2貫通電極58bは、第2裏面パッド57bと電気的に接続される。
第3貫通電極58cは、支持基板55と、第1接合部54aと、第2接合部54bと、を貫通する。第3貫通電極58cは、反射電極51と電気的に接続される。第3貫通電極58cは、第3裏面パッド57cと電気的に接続される。
第1絶縁層54cは、第1貫通電極58aと反射電極51との間、第1貫通電極58aと第4半導体層23との間、および、第1貫通電極58aと第2発光層25との間に設けられる。第1絶縁層54cは、第3半導体層21と第4半導体層23との間のショートを防ぐ。
第2絶縁層54dは、第2貫通電極58bと反射電極51との間、第2貫通電極58bと第2積層体20(第4半導体層23、第2発光層25、第3半導体層21)との間、第2貫通電極58bと第1光透過電極41との間、第2貫通電極58bと第2半導体層13との間、および、第2貫通電極58bと第1発光層15との間に設けられる。第2絶縁層54dは、第3半導体層21と第4半導体層23との間のショートを防ぐ。第2絶縁層54dは、第2貫通電極58bと第2積層体20との間のショートを防ぐ。
図6(b)、図6(c)、図8(c)および図8(d)に表したように、第2接合層56は、第1光透過電極41の周囲に設けられる。第2接合層56は、例えばSiO2を含む。
図6(b)および図6(c)に表したように、第2配線電極47は、第1方向において第1配線電極46と離間する。第2配線電極47と第2半導体層13との間に、第1発光層15が配置される。
図9(a)および図9(c)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第1配線電極46を投影して形成される第1配線領域46aの少なくとも一部は、第1方向に対して垂直な平面に第2配線電極47を投影して形成される第2配線領域47aと重なる。言い換えれば、第1方向において、第1配線電極46の少なくとも一部は、第2配線電極47と重なる。
図6(a)〜図6(c)に表した半導体発光素子112の製造方法の例について説明する。
ドーピングされていないシリコン(Si)の支持基板55の表面(第2支持基板面55t)(図6(b)および図6(c)参照)に、例えば1000nmの厚さのSiO2を形成する。このSiO2は、第1接合部54aの一部となる。第1接合部54aの形成方法としては、例えばECRスパッタ法やプラズマCVD法を用いることができる。ECRスパッタ法およびプラズマCVD法においては、低温で良質な層質が得られる。プラズマCVD法では、材料の回り込み性が比較的良好である。そのため、段差が比較的大きい場合には、ボイドの発生を抑制することができる。
第1貫通電極58aの第2部分(第2貫通電極部58ab)と、第2貫通電極58bの第3部分(第5貫通電極部58bc)と、第3貫通電極58cの第2部分(第7貫通電極部58cb)と、を形成する。例えば、Through−Silicon Via(TSV)技術を用いることができる。第2貫通電極部58abは、SiO2と支持基板55とを第1方向に貫通する。第5貫通電極部58bcは、SiO2と支持基板55とを第1方向に貫通する。第7貫通電極部58cbは、SiO2と支持基板55とを第1方向に貫通する。各貫通電極部と支持基板55との間の絶縁を確実にするため、各貫通電極部と支持基板55との間に絶縁膜を形成してもよい。
支持基板55の第1支持基板面55sに、例えば、800nmの厚さのTi/Pt/Auを形成する。これにより、第1裏面パッド57aと、第2裏面パッド57bと、第3裏面パッド57cと、を形成する。第1裏面パッド57aは、第2貫通電極部58abと電気的に接続される。第2裏面パッド57bは、第5貫通電極部58bcと電気的に接続される。第3裏面パッド57cは、第7貫通電極部58cbと電気的に接続される。
例えば、第1方向に対して垂直な平面に投影したときの半導体発光素子112のサイズが1mm□の場合には、第1裏面パッド57a、第2裏面パッド57bおよび第3裏面パッド57cのそれぞれのサイズは、例えば約100nm□以上400nm□以下程度である。第1方向に対して垂直な平面に投影したときの第1裏面パッド57a、第2裏面パッド57bおよび第3裏面パッド57cのそれぞれ形としては、例えば矩形、円形、扇形およびそれらの組合せのいずれかが挙げられる。
CMP処理により、第1接合部54aを平坦化する。その際、第2貫通電極部58ab、第5貫通電極部58bcおよび第7貫通電極部58cbを露出させる。段差が比較的大きい場合において、CMP処理により第1接合部54aを平坦化するときには、より厚い厚さのSiO2が必要となる。例えば、段差の3倍の厚さのSiO2が必要となる。CMP処理前に、SiO2の段差をドライエッチングなどで減らし擬似的な平坦状態を作ることで、平坦化に必要となるSiO2の厚さを薄く抑えることができる。また、スラリーを変えて、金属とSiO2との選択比を調整することで、金属とSiO2とが混在した状態における平坦化を容易にすることができる。
成長基板(例えばサファイア基板またはシリコン(Si)基板など)上に、第3半導体層21と、第2発光層25と、第4半導体層23と、がこの順に設けられる第2積層体20を含む第2結晶層を、MOCVD法で成長させる。これにより、第2半導体ウェーハを作製する。第2発光層25は、第2ピーク波長を有する第2光L2を放出する。
第2結晶層上(この例では第4半導体層23上)に、400nmの厚さのSiO2を形成する。このSiO2は、第3絶縁層54eの一部となる。
リフトオフ法により、SiO2を除去した第4半導体層23上に200nmの厚さの銀(Ag)を形成し、熱処理を行う。これにより、第4半導体層23上に反射電極51を形成する。
リフトオフ法により、SiO2を除去した第4半導体層23上に200nmの厚さの銀(Ag)を形成し、熱処理を行う。これにより、第4半導体層23上に反射電極51を形成する。
第4半導体層23の第4半導体層面23s(図6(b)参照)の略全体に、金属層(TiW50nm/Pt100nm/Au1000nm/Ti50nm)を形成してもよい。これにより、反射電極51を金属層(TiW50nm/Pt100nm/Au1000nm/Ti50nm)覆ってもよい。金属層(TiW50nm/Pt100nm/Au1000nm/Ti50nm)は、第4半導体層23の比較的広い領域に電流を広げることができる。これにより、実効的な発光領域が増える。発光効率が向上する。動作電圧が低減する。
ドライエッチングにより、反射電極51と、第4半導体層23と、第2発光層25の一部と、を除去する。これにより、第3半導体層21を露出する第1穴を形成する。第1穴の深さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約1000nm程度である。第1穴の内壁は、XY平面に対して垂直方向(Z軸方向)に延在していてもよい。第1穴の内壁は、Z軸方向に対して傾斜した方向に延在していてもよい。言い換えれば、第1穴の内壁は、テーパ形状に形成されていてもよい。
第1穴の内壁がXY平面に対して垂直方向に延在している場合には、第1穴が占有する面積を最小化することができる。そのため、発光面積を増やすことができる。
第1穴の内壁がテーパ形状に形成されている場合には、第1絶縁層54cのカバレージおよび第2絶縁層54dのカバレージが向上する。
第1穴の内壁がテーパ形状に形成されている場合には、第1絶縁層54cのカバレージおよび第2絶縁層54dのカバレージが向上する。
第1穴の内径は、例えば約1μm以上100μm以下程度である。第1穴の内径は、好ましくは約5μm以上20μm以下程度である。
第1穴の内径が相対的に小さいと、第2発光層25の面積を相対的に増やすことができる。発光領域を拡大することができる。発光効率が向上する。動作電圧が低減する。
第1穴の内径が相対的に大きいと、相対的に大きい直径の第1貫通電極58aを形成することができる。
第1穴の内径が相対的に小さいと、第2発光層25の面積を相対的に増やすことができる。発光領域を拡大することができる。発光効率が向上する。動作電圧が低減する。
第1穴の内径が相対的に大きいと、相対的に大きい直径の第1貫通電極58aを形成することができる。
ドライエッチングにより、反射電極51と、第4半導体層23と、第2発光層25と、第3半導体層21の一部と、を除去する。これにより、成長基板を露出する第2穴を形成する。第2穴の深さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約5000nm程度である。
反射電極51と、露出した第4半導体層23と、露出した第2発光層25と、露出した第3半導体層21と、成長基板と、の表面上の全体に、1000nmの厚さの誘電体(例えばSiO2)を形成する。これにより、第1絶縁層54cおよび第2絶縁層54dを形成する。第1絶縁層54cは、第3半導体層21と第4半導体層23との間のショートを防ぐ。第2絶縁層54dは、第3半導体層21と第4半導体層23との間のショートを防ぐ。第2絶縁層54dは、第4貫通電極部58bbと第2積層体20との間のショートを防ぐ。第4半導体層23上のSiO2は、第2接合部54bの一部となる。
第1穴の底のSiO2を除去することで、第3半導体層21を露出させる。露出した第3半導体層21に、200nmの厚さのAl/Tiを形成する。これにより、第1端部電極58d(図6(c)参照)を形成する。第1端部電極58dの厚さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約10nm以上10000nm以下程度である。第1端部電極58dの厚さは、好ましくは約50nm以上1000nm以下程度である。第1端部電極58dの材料は、Al/Tiに限定されず、第3半導体層21とオーミック接触する材料であればよい。第1端部電極58dは、単層構造を有する。第1端部電極58dは、異なる金属が積層される構造を有していてもよい。
第1穴をアルミニウム(Al)で塞ぐ。これにより、第1貫通電極58aの第1部分(第1貫通電極部58aa)を形成する。第2穴をアルミニウム(Al)で塞ぐ。これにより、第2貫通電極58bの第2部分(第4貫通電極部58bb)を形成する。反射電極51上のSiO2の一部を除去する。これにより、反射電極51を露出させる。露出した反射電極51に、第3貫通電極58cの第1部分(第6貫通電極部58ca)を形成する。
第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caの形成方法は、蒸着法と組み合わせたリフトオフ法、スパッタ法、CVD法、めっき、またはそれらの組合せでもよい。例えば、無電解めっき法で銅(Cu)を形成してもよい。その場合には、シード層として銅(Cu)の層または金(Au)の層を第1穴および第2穴のそれぞれに形成してもよい。めっき用シード層延長技術として、Seed Layer Enhancement処理を行ってもよい。例えば、CVD法でタングステン(W)を形成してもよい。
第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caのそれぞれの材料は、Cu、Ag、Ni、Ti、Au、WおよびAlよりなる群から選択されるいずれかの金属、または、Cu、Ag、Ni、Ti、Au、WおよびAlよりなる群から選択される少なくともいずれかを含む合金であってもよい。第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caのそれぞれの材料は、大電流を流せるように抵抗率が比較的低い金属であってもよい。これによれば、第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caのそれぞれに、比較的大電流を流すことができる。第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caのそれぞれの材料は、放出される光に対する反射率が高い金属であってもよい。これによれば、光取り出し効率が向上する。
反射電極51の上に、第2接合部54bを形成する。例えば、第2接合部54bの材料は、SiO2である。第2接合部54bの厚さは、例えば約100nm以上10000nm以下程度である。第2接合部54bの形成方法としては、例えばECRスパッタ法やプラズマCVD法を用いることができる。ECRスパッタ法およびプラズマCVD法においては、低温で良質な層質が得られる。プラズマCVD法では、材料の回り込み性が比較的良好である。そのため、段差が比較的大きい場合には、ボイドの発生を抑制することができる。
CMP処理により、第2接合部54bを平坦化する。その際、第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caを露出させる。
CMP処理で、第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caのそれぞれと、SiO2と、を同時に平坦化するためには、第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caのそれぞれと、SiO2と、のエッチングレート比を調整したスラリーを用いるとよい。平坦化後に、第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caのそれぞれの材料のエッチングレートが遅いスラリーで僅かに削ることで、第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caのそれぞれを僅かに飛び出させることができる。
支持基板55上において、第2貫通電極部58ab、第5貫通電極部58bcおよび第7貫通電極部58cbのそれぞれについても同様の処理を施す。第1貫通電極部58aaと、第2貫通電極部58abと、を接合して接触させる。第4貫通電極部58bbと、第5貫通電極部58bcと、を接合して接触させる。第6貫通電極部58caと、第7貫通電極部58cbと、を接合して接触させる。金属は、延性があるため圧縮応力を受けつつ潰れる。これにより、SiO2を接合させつつ、第1貫通電極部58aaと、第2貫通電極部58abと、を歩留り良く導通させることができる。第4貫通電極部58bbと、第5貫通電極部58bcと、を歩留り良く導通させることができる。第6貫通電極部58caと、第7貫通電極部58cbと、を歩留り良く導通させることができる。
金属の比較的高い熱膨張係数を利用し、第1貫通電極部58aaと第2貫通電極部58abとの間、第4貫通電極部58bbと第5貫通電極部58bcとの間、及び、第6貫通電極部58caと第7貫通電極部58cbとの間を導通させる方法を用いてもよい。CMP処理後に接合させて350℃程度の熱処理を行うことで、第1貫通電極部58aaと、第2貫通電極部58abと、第4貫通電極部58bbと、第5貫通電極部58bcと、第6貫通電極部58caと、第7貫通電極部58cbと、が膨張する。これにより、確実な導通が得られる。
CMP処理した第1接合部54aと、CMP処理した第2接合部54bと、を直接接合で接合する。真空中で、酸素雰囲気によるプラズマ洗浄処理を行う。150℃の熱と1kNの圧力とを加えつつ、支持基板55と第2半導体ウェーハとを接合する。その際、第1貫通電極部58aaと第2貫通電極部58abとの位置合わせ、第4貫通電極部58bbと第5貫通電極部58bcとの位置合わせ、第6貫通電極部58caと第7貫通電極部58cbとの位置合わせを行う。これにより、第1貫通電極部58aaと第2貫通電極部58abとの間、第4貫通電極部58bbと第5貫通電極部58bcとの間、及び、第6貫通電極部58caと第7貫通電極部58cbとの間を導通させる。
成長基板を除去する。成長基板がサファイア基板である場合には、LLO法により成長基板を除去する。成長基板がシリコン基板である場合には、ドライエッチングなどで成長基板を除去する。
露出した第2結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第3半導体層21および第4貫通電極部58bbを露出させる。
露出した第2結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第3半導体層21および第4貫通電極部58bbを露出させる。
露出した第3半導体層21および露出した第4貫通電極部58bbの上に、500nmの厚さの光透過電極(例えばITOなど)を形成し、熱処理を行う。これにより、第3半導体層21に対するオーミック電極を形成する。このオーミック電極は、第2透過電極部分41bの一部となる。このオーミック電極を加工し、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に投影したときに、オーミック電極の外周部を反射電極51の外周部と略同じ形とする。これにより、第2透過電極部分41bを形成する。その際、第4貫通電極部58bb上の光透過電極を除去する。これにより、第4貫通電極部58bbを露出させる。
第3半導体層21上および第2透過電極部分41b上に、400nmの厚さのSiO2を形成する。このSiO2は、第2透過電極部分41bと第4貫通電極部58bbとの間を絶縁する絶縁部となる。第4貫通電極部58bb上のSiO2を除去する。これにより、第4貫通電極部58bbを露出させる。露出した第2貫通電極58b上に金属を形成し、第2貫通電極58bを第1方向へ延在させる。第2貫通電極58b上に金属を形成する方法は、前述した通りである。
第3半導体層21の上に、第4接合部56bを形成する。第4接合部56bは、例えばSiO2を含む。第4接合部56bの厚さは、例えば約100nm以上10000nm以下程度である。第4接合部56bの厚さは、好ましくは例えば約1000nm程度である。CMP処理により、第4接合部56bを平坦化する。その際、第4貫通電極部58bbおよび第2透過電極部分41bを露出させる。
成長基板(例えばサファイア基板またはシリコン(Si)基板など)上に、MOCVD法で、第1半導体層11と、第1発光層15と、第2半導体層13と、がこの順に設けられる第1積層体10を含む第1結晶層をMOCVD法で成長させる。これにより、第1半導体ウェーハを作製する。第1発光層15は、第2ピーク波長とは異なる第1ピーク波長を有する第1光L1を放出する。第1ピーク波長は、第2ピーク波長よりも長くともよく、第2ピーク波長よりも短くともよい。第1ピーク波長が第2ピーク波長よりも短い場合には、第1ピーク波長が第2ピーク波長よりも長い場合と比較して、第1発光層15は、第2発光層25から放出された第2光L2を吸収し難い。これによれば、半導体発光素子111の光取り出し効率が向上する。
第1結晶層上(この例では第2半導体層13上)に、500nmの厚さのAl/Ni/Au/Tiをリフトオフ法にて形成する。これにより、第2半導体層13の第1配線電極46を形成する。第1配線電極46については、電流広がり性を改善するために形成する。電流広がり性の度合いは、光透過電極の抵抗率に起因する。第1配線電極46の形成により、第2半導体層13の比較的広い領域に電流を広げることができる。
第1配線電極46は、第2半導体層13と非オーミック接触していてもよい。第1配線電極幅W1(図9(a)参照)は、例えば約10μm程度である。半導体発光素子112のサイズが小さい場合には、第1配線電極46を形成しなくともよい。第1配線電極46の厚さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約10nm以上10000nm以下程度である。第1配線電極46の厚さは、好ましくは約50nm以上1000nm以下程度である。
第1配線電極46の厚さが相対的に薄いと、CMP工程で平坦化する際に、段差が相対的に小さくなる。そのため、必要な削り量が少なくなる。第3接合部56aの厚さ(Z軸方向の長さ)の薄層化や、処理時間短縮により、コストが低減する。第1配線電極46の厚さが相対的に厚いと、第1配線電極46の配線抵抗が相対的に低下する。そのため、電流広がりがよくなる。実効的な発光領域が増える。発光効率が向上する。動作電圧が低下する。
第2半導体層13の上の略全体に、500nmの厚さの光透過電極(例えばITOなど)を形成する。これにより、光透過電極で第1配線電極46を覆う。光透過電極を加工し、第1透過電極部分41aと第2透過電極部分41bとを貼り合わせるときの形状を実質的に同じとする。熱処理を行い、第1透過電極部分41aを形成する。
ドライエッチングにより、第1透過電極部分41aと、第2半導体層13と、第1発光層15の一部と、を除去する。これにより、第1半導体層11を露出する第3穴を形成する。第3穴の深さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約1000nm程度である。第3穴の内壁は、XY平面に対して垂直方向(Z軸方向)に延在していてもよい。第3穴の内壁は、Z軸方向に対して傾斜した方向に延在していてもよい。言い換えれば、第3穴の内壁は、テーパ形状に形成されていてもよい。
第3穴の内壁がXY平面に対して垂直方向に延在している場合には、第3穴が占有する面積を最小化することができる。そのため、発光面積を増やすことができる。
第3穴の内壁がテーパ形状に形成されている場合には、第2絶縁層54dのカバレージのカバレージが向上する。
第3穴の内壁がテーパ形状に形成されている場合には、第2絶縁層54dのカバレージのカバレージが向上する。
第3穴の内径は、例えば約1μm以上100μm以下程度である。第3穴の内径は、好ましくは約5μm以上20μm以下程度である。
第3穴の内径が相対的に小さいと、第1発光層15の面積を相対的に増やすことができる。発光領域を拡大することができる。発光効率が向上する。動作電圧が低減する。
第3穴の内径が相対的に大きいと、相対的に大きい直径の第2貫通電極58bを形成することができる。
第3穴の内径が相対的に小さいと、第1発光層15の面積を相対的に増やすことができる。発光領域を拡大することができる。発光効率が向上する。動作電圧が低減する。
第3穴の内径が相対的に大きいと、相対的に大きい直径の第2貫通電極58bを形成することができる。
第1透過電極部分41aと、露出した第2半導体層13と、露出した第1発光層15と、露出した第1半導体層11と、の表面上の全体に、1000nmの厚さの誘電体(例えばSiO2)を形成する。これにより、第3接合部56aおよび第2絶縁層54dを形成する。第2絶縁層54dは、第1半導体層11と第2半導体層13との間のショートを防ぐ。第2半導体層13上のSiO2は、第3接合部56aの一部となる。
第3穴の底のSiO2を除去することで、第1半導体層11を露出させる。露出した第1半導体層11に、200nmの厚さのAl/Tiを形成する。これにより、第2端部電極58e(図6(c)参照)を形成する。第2端部電極58eの厚さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約10nm以上10000nm以下程度である。第2端部電極58eの厚さは、好ましくは約50nm以上1000nm以下程度である。第2端部電極58eの材料は、Al/Tiに限定されず、第1半導体層11とオーミック接触する材料であればよい。第2端部電極58eは、単層構造を有する。第2端部電極58eは、異なる金属が積層される構造を有していてもよい。
第3穴をアルミニウム(Al)で塞ぐ。これにより、第2貫通電極58bの第1部分(第3貫通電極部58ba)を形成する。第3貫通電極部58baの形成方法は、第1貫通電極部58aa、第4貫通電極部58bbおよび第6貫通電極部58caに関して前述した通りである。
CMP処理により、第3接合部56aを平坦化する。その際、第3貫通電極部58baおよび第1透過電極部分41aを露出させる。
CMP処理した第3接合部56aと、CMP処理した第4接合部56bと、を直接接合で接合する。同時に、CMP処理した第1透過電極部分41aと、CMP処理した第2透過電極部分41bと、を直接接合で接合する。真空中で、酸素雰囲気によるプラズマ洗浄処理を行う。150℃の熱と1kNの圧力とを加えつつ、第1半導体ウェーハと第2半導体ウェーハとを接合する。その際、第3貫通電極部58baと第4貫通電極部58bbとの位置合わせを行う。これにより、第3貫通電極部58baと第4貫通電極部58bbとを導通させる。
成長基板を除去する。成長基板がサファイア基板である場合には、LLO法により成長基板を除去する。成長基板がシリコン基板である場合には、ドライエッチングなどで成長基板を除去する。
露出した第1結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第1半導体層11を露出させる。
露出した第1結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第1半導体層11を露出させる。
露出した第1半導体層11上に、1000nmの厚さのAl/Ni/Auをリフトオフ法で形成する。これにより、第2配線電極47を形成する。第2配線電極47の厚さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約100nm以上10000nm以下程度である。第2配線電極47の厚さが相対的に厚いと、第2配線電極47の配線抵抗が相対的に下がる。そのため、電流をより広げることができる。
第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に投影したときに、第1配線電極46の少なくとも一部は、第2配線電極47と重なる。第2発光層25から放出される第2光の一部は、第1配線電極46に遮られ、第1配線電極46の直上には取り出されにくい。これに対して、実施形態によれば、第1方向において、第1配線電極46の少なくとも一部が第2配線電極47と重なるため、第2発光層25から放出される第2光は、第2配線電極47で遮られにくい。そのため、光取り出し効率が向上する。色むらを低減させることができる。
ダイシングなどで個片化し、半導体発光素子112とする。
ダイシングなどで個片化し、半導体発光素子112とする。
第1方向において、第1貫通電極58aは、第1配線電極46と重なっていてもよい。第1方向において、第1貫通電極58aは、第2配線電極47と重なっていてもよい。第1方向において、第2貫通電極58bは、第1配線電極46と重なっていてもよい。第1方向において、第2貫通電極58bは、第2配線電極47と重なっていてもよい。これにより、新たな貫通電極を設けることで生ずる発光領域の縮小を抑えることができる。光取り出し効率が向上する。色割れを低減することができる。
各半導体層(例えば第1半導体層11など)に対しては、複数の貫通電極を接続させてもよい。面内の複数箇所に電流経路を設けることで、電流の広がりを改善させることができる。光出力が向上する。動作電圧を低減することができる。複数箇所の貫通電極を支持基板55内または接合層(例えば第1接合層54)内で、電気的に接続させてもよい。裏面パッド(この例では、第1裏面パッド57a、第2裏面パッド57bおよび第3裏面パッド57c)を1つにまとめることで、アセンブリ工程を簡略化することができる。歩留りが向上する。
第1貫通電極58aは、第3半導体層21ではなく、第1光透過電極41に接触していてもよい。第1貫通電極58aは、半導体発光素子112の外側(周辺)に形成されてもよい。第2貫通電極58bは、半導体発光素子112の外側(周辺)に形成されてもよい。第3貫通電極58cは、半導体発光素子112の外側(周辺)に形成されてもよい。
図10(a)〜図10(d)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。
図11(a)〜図11(c)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図12(a)〜図12(d)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図13(a)〜図13(d)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図11(a)〜図11(c)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図12(a)〜図12(d)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図13(a)〜図13(d)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図10(a)は、第1の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的平面図である。図10(b)は、図10(a)に表したE1−E2線断面図である。図10(c)は、図10(a)に表したF1−F2線断面図である。図10(d)は、図10(a)に表したG1−G2線断面図である。
図10(a)〜図10(d)に表した半導体発光素子113は、図2(a)〜図2(c)に表した半導体発光素子111に対して、第3積層体30と、第2光透過電極43と、第2配線電極47と、をさらに備える。半導体発光素子113は、第1電極61(例えば図2(a)参照)および第2電極63(例えば図2(a)参照)の代わりに、第3電極65と、第4電極67と、第5電極69と、を備える。
第1積層体10と、第2積層体20と、反射電極51と、支持基板55と、は、図1(a)〜図2(c)に関して前述したものと同様である。これらの詳細な説明については、適宜省略する。
第3積層体30は、第5半導体層31と、第6半導体層33と、第3発光層35と、を含む。第5半導体層31は、第5導電形である。第6半導体層33は、第6導電形である。第6導電形は、第5導電形とは異なる。例えば、第5導電形は、n形である。例えば、第6導電形は、p形である。第5導電形は、p形であってもよい。第6導電形は、n形であってよい。以下の例では、第5導電形がn形である。以下の例では、第6導電形がp形である。
第5半導体層31は、第1半導体層11と第1方向(この例ではZ軸方向)に離間する。第6半導体層33は、第5半導体層31と第1半導体層11との間に設けられる。第3発光層35は、第5半導体層31と第6半導体層33との間に設けられる。例えば図10(b)〜図10(d)に表したように、第3発光層35は、第3光L3を放出する。第3光は、第3ピーク波長を有する。第3ピーク波長は,第1ピーク波長とは異なる。第3ピーク波長は、第2ピーク波長とは異なる。
第2光透過電極43は、第1半導体層11と第6半導体層33との間に設けられる。図12(d)に表したように、第2光透過電極43は、第3透過部分43pと、第4透過部分43qと、を有する。第3透過部分43pは、第1半導体層11と、第6半導体層33と、の間に設けられる。第4透過部分43qは、第1方向に対して垂直な平面内で第3透過部分43pと並ぶ。言い換えれば、第1方向に対して垂直な方向において、第4透過部分43qは、第3透過部分43pと並ぶ。
第2光透過電極43は、第1半導体層11とオーミック接触する。第2光透過電極43は、第6半導体層33とオーミック接触する。第2光透過電極43は、第1発光層15が放出する第1光L1を透過する。第2光透過電極43は、第2発光層25が放出する第2光L2を透過する。第2光透過電極43は、第3発光層35が放出する第3光L3を透過する。
図12(a)に表したように、第1配線電極46は、第1配線電極部46sと、第2配線電極部46tと、を有する。
第2配線電極47は、第1半導体層11と、第6半導体層33と、の間に設けられる。第2配線電極47は、第2光透過電極43と電気的に接続される。図13(a)に表したように、第2配線電極47は、第3配線電極部47sと、第4配線電極部47tと、を有する。
第2配線電極47は、第1半導体層11と、第6半導体層33と、の間に設けられる。第2配線電極47は、第2光透過電極43と電気的に接続される。図13(a)に表したように、第2配線電極47は、第3配線電極部47sと、第4配線電極部47tと、を有する。
図13(a)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第1配線電極46を投影して形成される第1配線領域46aの少なくとも一部は、第1方向に対して垂直な平面に第2配線電極47を投影して形成される第2配線領域47aと重なる。言い換えれば、第1方向において、第1配線電極46の少なくとも一部は、第2配線電極47と重なる。これにより、光取り出し効率を向上させつつ、色むらを低減することができる。
第3電極65と、第3発光層35と、の間に、第5半導体層31が配置される。第3電極65は、第5半導体層31と電気的に接続される。図10(a)および図13(d)に表したように、第3電極65は、パッド部65pと、第1細線部65qと、第2細線部65rと、を有する。第1細線部65qは、パッド部65pを基部としてパッド部65pの外方へ延在する。第2細線部65rは、パッド部65pを基部としてパッド部65pの外方へ延在する。
第4電極67と、第1半導体層11と、の間に、第4透過部分43qが配置される。第4電極67は、第1半導体層11と電気的に接続される。第4電極67は、第6半導体層33と電気的に接続される。
第5電極69と、第3半導体層21と、の間に、第2透過部分41q(図11(c)参照)が配置される。第5電極69は、第2半導体層13と電気的に接続される。第5電極69は、第3半導体層21と電気的に接続される。
図11(a)および図13(c)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第1発光層15を投影して形成される第1発光層領域15aの外縁(第1発光層外縁15b)は、第1方向に対して垂直な平面に反射電極51を投影して形成される反射電極領域51aの外縁(反射電極外縁51b)の内側に位置する。言い換えれば、第1方向において、第1発光層15は、反射電極51の内側に位置する。第1方向において、第1発光層15は、反射電極51と一致してもよい。
これにより、第1発光層15の光取り出し領域(第1光取り出し領域17(図1(b)参照))と、第2発光層の光取り出し領域(第2光取り出し領域27(図1(b)参照))と、第3発光層35の光取り出し領域と、を略同じにすることができ、光取り出し効率を向上させつつ、色むらを低減することができる。
図11(a)および図13(b)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第4電極67を投影して形成される第4電極領域67aは、第1方向に対して垂直な平面に反射電極51を投影して形成される反射電極領域51aと離間する。言い換えれば、第1方向に対して垂直な方向において、第4電極67は、反射電極51と離間する。
これにより、第4電極67に吸収される光の割合を低減し、光取り出し効率を向上させることができる。
これにより、第4電極67に吸収される光の割合を低減し、光取り出し効率を向上させることができる。
図11(a)および図12(b)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第5電極69を投影して形成される第5電極領域69aは、第1方向に対して垂直な平面に反射電極51を投影して形成される反射電極領域51aと離間する。言い換えれば、第1方向に対して垂直な方向において、第5電極69は、反射電極51と離間する。
これにより、第5電極69に吸収される光の割合を低減し、光取り出し効率を向上させることができる。
これにより、第5電極69に吸収される光の割合を低減し、光取り出し効率を向上させることができる。
図13(d)に表したように、第1方向に対して垂直な平面に第3電極65を投影して形成される第3電極領域65aの少なくとも一部は、第1方向に対して垂直な平面に第2配線電極47を投影して形成される第1配線領域47aと重なる。言い換えれば、第1方向において、第3電極65の少なくとも一部は、第2配線電極47と重なる。
図10(a)〜図10(d)に表した半導体発光素子113の製造方法の例について説明する。
第3半導体層21と、第2発光層25と、第4半導体層23と、がこの順に設けられる第2積層体20を含む第2結晶層の製造方法は、半導体発光素子111の製造方法に関して前述したものと同様である。これにより、第2半導体ウェーハを作製する。
反射電極51の形成方法、絶縁層53の形成方法、及び、第2透過電極部分41bの形成方法は、半導体発光素子111の製造方法に関して前述したものと同様である。
反射電極51の形成方法、絶縁層53の形成方法、及び、第2透過電極部分41bの形成方法は、半導体発光素子111の製造方法に関して前述したものと同様である。
第1半導体層11と、第1発光層15と、第2半導体層13と、がこの順に設けられる第1積層体10を含む第1結晶層の製造方法は、半導体発光素子111の製造方法に関して前述したものと同様である。これにより、第1半導体ウェーハを作製する。
第1透過電極部分41aの形成方法は、半導体発光素子111の製造方法に関して前述したものと同様である。第3透過電極部分43a(図10(b)〜図10(d)参照)の形成方法は、第1透過電極部分41aの形成方法と同様である。第5電極69の形成方法は、第2電極63の形成方法と同様である。
第1透過電極部分41aの形成方法は、半導体発光素子111の製造方法に関して前述したものと同様である。第3透過電極部分43a(図10(b)〜図10(d)参照)の形成方法は、第1透過電極部分41aの形成方法と同様である。第5電極69の形成方法は、第2電極63の形成方法と同様である。
第5半導体層31と、第3発光層35と、第6半導体層33と、がこの順に設けられる第3積層体30を含む第3結晶層の製造方法は、第1結晶層の製造方法と同様である。これにより、第3半導体ウェーハを作製する。
第4透過電極部分43b(図10(b)〜図10(d)参照)の形成方法は、第1透過電極部分41aの形成方法と同様である。第4電極67の形成方法は、第2電極63の形成方法と同様である。第3電極65の形成方法は、第1電極61の形成方法と同様である。
前述したものと同様の方法の詳細な説明については、適宜省略する。
第4透過電極部分43b(図10(b)〜図10(d)参照)の形成方法は、第1透過電極部分41aの形成方法と同様である。第4電極67の形成方法は、第2電極63の形成方法と同様である。第3電極65の形成方法は、第1電極61の形成方法と同様である。
前述したものと同様の方法の詳細な説明については、適宜省略する。
CMP処理した第1透過電極部分41aと、CMP処理した第2透過電極部分41bと、を直接接合で接合する。真空中で、酸素雰囲気によるプラズマ洗浄処理を行う。100℃の熱と1キロニュートン(kN)の圧力とを加えつつ、第1半導体ウェーハと第2半導体ウェーハとを接合する。これにより、第1透過電極部分41aが第2透過電極部分41bと電気的に接続される。第1透過電極部分41aおよび第2透過電極部分41bを、同一の電極(第1光透過電極41)とみなすことができる。第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間における共通の配線電極の機能を有する。
第1半導体ウェーハの成長基板を除去する。第1半導体ウェーハの成長基板がサファイア基板である場合には、LLO法により成長基板を除去する。
露出した第1結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第1半導体層11を露出させる。
露出した第1半導体層11の上に、第2光透過電極43の一部(第3透過電極部分43a)を形成する。第2透過電極部分43aの厚さは、例えば約50nm以上10000nm以下程度である。
露出した第1結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第1半導体層11を露出させる。
露出した第1半導体層11の上に、第2光透過電極43の一部(第3透過電極部分43a)を形成する。第2透過電極部分43aの厚さは、例えば約50nm以上10000nm以下程度である。
CMP処理により、第3透過電極部分43aの表面(第3電極面43c)を平坦化する。
CMP処理した第3透過電極部分43aと、CMP処理した第4透過電極部分43bと、を直接接合で接合する。真空中で、酸素雰囲気によるプラズマ洗浄処理を行う。100℃の熱と1キロニュートン(kN)の圧力とを加えつつ、第1半導体ウェーハと第3半導体ウェーハとを接合する。これにより、第3透過電極部分43aが第4透過電極部分43bと電気的に接続される。第3透過電極部分43aおよび第4透過電極部分43bを、同一の電極(第2光透過電極43)とみなすことができる。第2配線電極47は、第1半導体層11と第6半導体層33との間における共通の配線電極の機能を有する。
第3半導体ウェーハの成長基板を除去する。第3半導体ウェーハの成長基板がサファイア基板である場合には、LLO法により成長基板を除去する。
露出した第3結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第5半導体層31を露出させる。
露出した第5半導体層31上に、Al/Ni/Auをリフトオフ法で形成する。これにより、第3電極65を形成する。
露出した第3結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第5半導体層31を露出させる。
露出した第5半導体層31上に、Al/Ni/Auをリフトオフ法で形成する。これにより、第3電極65を形成する。
実施形態によれば、同じ工程を繰り返すことで、任意の数の発光層を積層することができる。
例えば、各発光層(この例では、第1発光層15、第2発光層25および第3発光層35)のそれぞれの発光波長を赤、緑および青とすると、白色LEDを実現することができる。これに対して、蛍光体においては、波長変換によるストークスシフトロスが存在する。そのため、効率の向上を図るという点においては改善の余地がある。全ての色をLEDで作り出すと、波長変換の必要性が無い。そのため、効率の向上を図ることができる。
例えば、各発光層(この例では、第1発光層15、第2発光層25および第3発光層35)のそれぞれの発光波長を赤、緑および青とすると、白色LEDを実現することができる。これに対して、蛍光体においては、波長変換によるストークスシフトロスが存在する。そのため、効率の向上を図るという点においては改善の余地がある。全ての色をLEDで作り出すと、波長変換の必要性が無い。そのため、効率の向上を図ることができる。
(第2の実施形態)
図14(a)および図14(b)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の概略を表す模式的斜視図である。
図14(a)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の構造の概略を表す模式的斜視図である。図14(b)は、第1発光層から放出される光の取り出し領域および第2発光層から放出される光の取り出し領域を表す模式的斜視図である。
図14(a)および図14(b)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の概略を表す模式的斜視図である。
図14(a)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の構造の概略を表す模式的斜視図である。図14(b)は、第1発光層から放出される光の取り出し領域および第2発光層から放出される光の取り出し領域を表す模式的斜視図である。
図14(a)および図14(b)に表した半導体発光素子120は、第1積層体10と、第2積層体20と、光透過電極42と、第1配線電極46と、第2配線電極47と、反射電極51と、接合層52と、を備える。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、は、図1(a)および図1(b)に関して前述したものと同様である。これらの詳細な説明については、適宜省略する。
接合層52は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。接合層52は、第1発光層15が放出する第1光L1を透過する。接合層52は、第2発光層25が放出する第2光L2を透過する。
第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。
第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。
光透過電極42は、第2半導体層13と接合層52との間に設けられる。光透過電極42は、第2半導体層13とオーミック接触する。光透過電極42は、第1配線電極46と電気的に接続される。光透過電極42は、第1発光層15が放出する第1光L1を透過する。光透過電極42は、第2発光層25が放出する第2光L2を透過する。
光透過電極42は、第1発光層15から放出される光に対して透過率50%以上の特性を示す。光透過電極42は、第2発光層25から放出される光に対して透過率50%以上の特性を示す。光透過電極42は、導電性を有する。光透過電極42は、p形半導体層およびn形半導体層の少なくともいずれかに対してオーミック接触可能な材料を含む。例えば、光透過電極42の材料としては、ITO、ITONおよびZnOなどが挙げられる。光透過電極42の厚さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約10nm以上10000nm以下程度である。光透過電極42の厚さが比較的薄い場合には、光の透過率が向上する。光透過電極42の厚さが比較的厚い場合には、光透過電極42のシート抵抗が低減する。これにより、光透過電極42を流れる電流の広がり性が向上する。光透過電極42は、比較的薄い金属や、比較的薄い金属の酸化物や、グラフェンを含んでいてもよい。
第2配線電極47は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。第2配線電極47は、第3半導体層21とオーミック接触する。
第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、第1発光層15は、反射電極51の内側に位置する。これについては、後に詳述する。反射電極51は、第4半導体層23とオーミック接触する。反射電極51は、例えば銀(Ag)を含む。
図1(a)および図1(b)に関して前述した半導体発光素子110と同様に、図14(a)および図14(b)に表した半導体発光素子120では、第1発光層15から放出される光は、主にZ軸方向へ取り出される。第2発光層25から放出される光は、主にZ軸方向へ取り出される。
第1発光層15から放出しZ軸方向へ取り出される第1光L1においては、陰は生じない。第1発光層15の非発光領域は、生じない。そのため、例えば図14(b)に表したように、第1光L1においては、第1光取り出し領域17が存在する。
第2発光層25から放出しZ軸方向へ取り出される第2光L2においては、第1配線電極46および第2配線電極47により陰27cが生ずる。そのため、例えば図14(b)に表したように、第2光取り出し領域27は、第3取り出し部分27aと、第4取り出し部分27bと、を含む。第3取り出し部分27aは、Z軸方向に対して垂直な平面(XY平面)内において第4取り出し部分27bと離間する。
実施形態では、第1方向においてに、第1配線電極46は、第2配線電極47と重なる。これにより、第2発光層25から放出される第2光L2において、第1配線電極46により陰27cが生ずることを抑えることができる。第2光取り出し領域27の面積をより広くすることができる。そのため、半導体発光素子120の発光効率を向上させることができる。第2光取り出し領域27が第1光取り出し領域17と重なる部分の面積をより広くすることができる。そのため、色割れを抑制することができる。
図15(a)〜図15(d)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式図である。
図16(a)〜図16(c)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図17(a)〜図17(d)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図18(a)〜図18(c)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図16(a)〜図16(c)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図17(a)〜図17(d)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図18(a)〜図18(c)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の別の要素を例示する模式的平面図である。
図15(a)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的平面図である。図15(b)は、図15(a)に表したH1−H2線断面図である。図15(c)は、図15(a)に表したI1−I2線断面図である。図15(d)は、図15(a)に表したJ1−J2線断面図である。
図15(a)〜図15(d)に表した半導体発光素子121は、第1積層体10と、第2積層体20と、光透過電極42と、第1配線電極46と、第2配線電極47と、接合層52と、反射電極51と、絶縁層53と、支持基板55と、裏面電極57と、第1電極71と、第2電極73と、第3電極75と、を備える。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、反射電極51と、絶縁層53と、支持基板55と、裏面電極57と、は、図1(a)および図1(b)に関して前述したものと同様である。これらの詳細な説明については、適宜省略する。
図17(d)に表したように、光透過電極42は、第1透過部分42pと、第2透過部分42qと、を有する。第1透過部分42pは、第2半導体層23と、接合層52と、の間に設けられる。第2透過部分42qは、第1方向に対して垂直な平面内で第1透過部分42pと並ぶ。言い換えれば、第1方向に対して垂直な方向において、第2透過部分42qは、第1透過部分42pと並ぶ。
第1電極71と、第1発光層15と、の間に、第1半導体層11が配置される。第1電極71は、第1半導体層11と電気的に接続される。図15(a)および図18(c)に表したように、第1電極71は、パッド部71pと、第1細線部71qと、第2細線部71rと、を有する。第1細線部71qは、パッド部71pを基部としてパッド部71pの外方へ延在する。第2細線部71rは、パッド部71pを基部としてパッド部71pの外方へ延在する。
図15(c)および図15(d)に表したように、第2電極73と、接合層52と、の間に、第2透過部分42qが配置される。第2電極73は、第2半導体層13と電気的に接続される。
図17(a)に表したように、第2配線電極47は、第1配線部分47pと、第1細線部47qと、第2細線部47rと、を有する。第1細線部47qは、第1配線部分47pを基部として第1配線部分47pの外方へ延在する。第2細線部47rは、第1配線部分47pを基部として第1配線部分47pの外方へ延在する。
図15(a)、図15(b)および図15(d)に表したように、第3電極75と、第3半導体層21と、の間に、第1配線部分47pが配置される。第3電極75は、第3半導体層21と電気的に接続される。
図16(a)および図18(a)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第1発光層15を投影して形成される第1発光層領域15aの外縁(第1発光層外縁15b)は、第1方向に対して垂直な平面に反射電極51を投影して形成される反射電極領域51aの外縁(反射電極外縁51b)の内側に位置する。言い換えれば、第1方向において、第1発光層15は、反射電極51の内側に位置する。第1方向において、第1発光層15は、反射電極51と一致してもよい。
これにより、光取り出し効率を向上させつつ、色むらを低減することができる。
これにより、光取り出し効率を向上させつつ、色むらを低減することができる。
図17(a)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第1配線電極46を投影して形成される第1配線領域46aの少なくとも一部は、第1方向に対して垂直な平面に第2配線電極47を投影して形成される第2配線領域47aと重なる。言い換えれば、第1方向において、第1配線電極46の少なくとも一部は、第2配線電極47と重なる。これにより、光取り出し効率を向上させつつ、色むらを低減することができる。
図16(a)および図18(b)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第2電極73を投影して形成される第2電極領域73aは、第1方向に対して垂直な平面に反射電極51を投影して形成される反射電極領域51aと離間する。言い換えれば、第1方向に対して垂直な方向において、第2電極73は、反射電極51と離間する。
第1方向において、第2電極73と重なる位置で放出される光は、第2電極73に比較的吸収されやすい。第1方向に対して垂直な方向において、第2電極73が反射電極51と離間すると、第2電極73に吸収される光の割合を低減し、光取り出し効率を向上させることができる。
図16(a)および図17(c)に表したように、第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に第3電極75を投影して形成される第3電極領域75aは、第1方向に対して垂直な平面に反射電極51を投影して形成される反射電極領域51aと離間する。言い換えれば、第1方向に対して垂直な方向において、第3電極75は、反射電極51と離間する。
第1方向において、第3電極75と重なる位置で放出される光は、第3電極75に比較的吸収されやすい。第1方向に対して垂直な方向において、第3電極75が反射電極51と離間すると、第3電極75に吸収される光の割合を低減し、光取り出し効率を向上させることができる。
図18(c)に表したように、第1方向に対して垂直な平面に第1電極71を投影して形成される第1電極領域71aの少なくとも一部は、第1方向に対して垂直な平面に第1配線電極46を投影して形成される第1配線領域46aと重なる。言い換えれば、第1方向において、第1電極71の少なくとも一部は、第1配線電極46と重なる。これにより、光取り出し効率を向上させつつ、色むらを低減することができる。
図15(a)〜図15(d)に表した半導体発光素子121の製造方法の例について説明する。
第2結晶層を成長させる工程から第3半導体層21を露出させる工程までの製造方法は、図2(a)〜図2(c)に表した半導体発光素子111の製造方法の例に関して前述したものと同様である。これらの詳細な説明については、適宜省略する。
露出した第3半導体層21の上に、500nmの厚さのAl/Ni/Auをリフトオフ法にて形成する。これにより、第2配線電極47を形成する。第2配線電極47は、第1配線部分47pと、第1細線部47qと、第2細線部47rと、を有する。第1細線部47qの幅(第1細線部幅W2)(図17(a)参照)は、例えば約10μm程度である。第2細線部47rの幅(第2細線部幅W3)(図17(a)参照)は、例えば約10μm程度である。
第3半導体層21の上に、SiO2を形成する。これにより、接合層52の一部(第2接合部52b)を形成する。第2接合部52bは、第2配線電極47を覆う。第2接合部52bの厚さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約500nm以上10000nm以下程度である。CMP処理により、第2接合部52bの表面(第2接合面52d)を平坦化する。
第1結晶層を成長させる工程から光透過電極42(半導体発光素子111では第1光透過電極41)を形成する工程までの製造方法は、図2(a)〜図2(c)に表した半導体発光素子111の製造方法の例に関して前述したものと同様である。これらの詳細な説明については、適宜省略する。
光透過電極42の上に、500nmの厚さのTi/Pt/Auをリフトオフ法にて形成する。これにより、第1配線電極46を形成する。光透過電極42の抵抗率は、比較的高い。第1配線電極46については、電流広がり性を改善するために形成する。電流広がり性の度合いは、光透過電極42の抵抗率に起因する。第1配線電極46の形成により、第2半導体層13の比較的広い領域に電流を広げることができる。第1配線電極46の幅(第1配線電極幅W1)(図17(b)参照)は、例えば約10μm程度である。
光透過電極42の上の略全体に、SiO2を形成する。これにより、接合層52の別の一部(第1接合部52a)を形成する。第1接合部52aは、第1配線電極46を覆う。第1接合部52aの厚さ(Z軸方向の長さ)は、例えば約500nm以上10000nm以下程度である。CMP処理により、第1接合部52aの表面(第1接合面52c)を平坦化する。
CMP処理した第1接合部52aと、CMP処理した第2接合部52bと、を直接接合で接合する。真空中で、酸素雰囲気によるプラズマ洗浄処理を行う。100℃の熱と1kNの圧力とを加えつつ、第1半導体ウェーハと第2半導体ウェーハとを接合する。
第1半導体ウェーハの成長基板を除去する。第1半導体ウェーハの成長基板がサファイア基板である場合には、LLO法により成長基板を除去する。
露出した第1結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第1半導体層11を露出させる。
露出した第1結晶層を、ドライエッチングする。これにより、第1半導体層11を露出させる。
第1結晶層の一部を、ドライエッチングにより除去する。これにより、光透過電極42を露出させる。
露出した光透過電極42の一部を、ドライエッチングにより除去する。これにより、第2結晶層(この例では第3半導体層21)と、第2配線電極47の第1配線部分47pと、を露出させる。
露出した第2結晶層の一部を、ドライエッチングにより除去する。これにより、絶縁層53を露出させる。
露出した光透過電極42の一部を、ドライエッチングにより除去する。これにより、第2結晶層(この例では第3半導体層21)と、第2配線電極47の第1配線部分47pと、を露出させる。
露出した第2結晶層の一部を、ドライエッチングにより除去する。これにより、絶縁層53を露出させる。
露出した光透過電極42上に、500nmの厚さのTi/Pt/Auをリフトオフ法にて形成する。これにより、第2電極73を形成する。露出した第1配線部分47p上に、500nmの厚さのTi/Pt/Auをリフトオフ法にて形成する。これにより、第3電極75を形成する。
露出した第1半導体層11上に、500nmの厚さのAl/Ni/Auをリフトオフ法にて形成する。第1電極71は、パッド部71pと、第1細線部71qと、第2細線部71rと、を有する。第1細線部71qおよび第2細線部71rは、電流を広げる機能を有する。第1細線部71qの幅(第1細線部幅W4)(図18(c)参照)は、例えば約10μm程度である。第2細線部71rの幅(第2細線部幅W5)(図18(c)参照)は、例えば約10μm程度である。
第1方向(この例ではZ軸方向)において、第1配線電極46の少なくとも一部は、第2配線電極47と重なる。第2発光層25から放出される第2光の一部は、第1配線電極46に遮られ、第1配線電極46の直上には取り出されにくい。これに対して、実施形態によれば、第1方向において、第1配線電極46の少なくとも一部が第2配線電極47と重なるため、第2発光層25から放出される第2光は、第2配線電極47で遮られにくい。そのため、光取り出し効率が向上する。色むらを低減させることができる。
第1結晶層と第2結晶層との間に、ダイクロイックミラーを設けてもよい。この場合には、ダイクロイックミラーは、第2発光層25から放出される第2光L2を透過し、第1発光層15から放出される第1光L1を反射する。このダイクロイックミラーと同様の作用については、光透過電極42の厚さ(Z軸方向の長さ)と、第1接合部52aの厚さ(Z軸方向の長さ)と、第2接合部52bの厚さ(Z軸方向の長さ)と、を調整することで実現してもよい。第1接合部52aの内部または第2接合部52bの内部に、ダイクロイックミラーを設けてもよい。
接合層52の材料は、SiO2に限定されず、別の誘電体であってもよい。接合層52は、第1発光層15から放出される第1光L1と、第2発光層25から放出される第2光L2と、に対して透過性を有する材料、接合強度を確保できる材料、および絶縁性を有する材料を含んでいればよい。接合層52の材料がSiO2である場合には、SiO2の厚さ(Z軸方向の長さ)が相対的に薄いと、第1積層体10からの放熱性が相対的によい。
図19(a)〜図19(c)は、第2の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。
図19(a)は、図15(a)に表したI1−I2線断面図に相当する。
図19(a)は、図15(a)に表したI1−I2線断面図に相当する。
図19(b)に表したように、第1配線電極46は、第2配線部分46pを有する。 図19(a)に表した半導体発光素子122では、図15(a)〜図15(d)に表した半導体発光素子121に対して、第2電極73と、接合層52と、の間に、第1配線電極46の第2配線部分46pが配置される。言い換えれば、第2電極73と、接合層52と、の間には、第2透過部分42q(図17(d)参照)は配置されない。図19(c)に表したように、光透過電極42は、第2透過部分42qを有していない。
第2配線電極47は、図17(a)に関して前述したものと同様である。図17(a)に表したように、第2配線電極47は、第3配線部分47uを有する。図15(a)〜図15(d)に関して前述した半導体発光素子121における第1配線部分47pは、図19(a)に表した半導体発光素子122においては第3配線部分47uに相当する。
実施形態によれば、第1結晶層をドライエッチングする際に、光透過電極42をエッチングストップ層に使用することができる。実施形態によれば、光透過電極42を加工しなくとも、第1接合部52aと第2接合部52bとを直接接合で接合することができる。第2電極73と、第2配線部分46pと、の接触抵抗が比較的低い。第2電極73と、第2配線部分46pと、の密着性が比較的高い。
(第3の実施形態)
図20(a)および図20(b)は、第3の実施形態に係る半導体発光素子の概略を表す模式的斜視図である。
図20(a)は、第3の実施形態に係る半導体発光素子の構造の概略を表す模式的斜視図である。図20(b)は、第1発光層から放出される光の取り出し領域および第2発光層から放出される光の取り出し領域を表す模式的斜視図である。
図20(a)および図20(b)は、第3の実施形態に係る半導体発光素子の概略を表す模式的斜視図である。
図20(a)は、第3の実施形態に係る半導体発光素子の構造の概略を表す模式的斜視図である。図20(b)は、第1発光層から放出される光の取り出し領域および第2発光層から放出される光の取り出し領域を表す模式的斜視図である。
図20(a)および図20(b)に表した半導体発光素子130は、第1積層体10と、第2積層体20と、光透過電極42と、第1配線電極46と、第2配線電極47と、反射電極51と、接合層52と、を備える。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、は、図1(a)および図1(b)に関して前述したものと同様である。これらの詳細な説明については、適宜省略する。
第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。第1配線電極46は、光透過電極42と電気的に接続される。第1配線電極46は、第2半導体層13と非オーミック接触する。その他の構造は、図14(a)および図14(b)に関して前述した半導体発光素子120の構造と同様である。
第1発光層15から放出しZ軸方向へ取り出される第1光L1においては、第1発光層15の非発光領域17cが生ずる。そのため、例えば図20(b)に表したように、第1光取り出し領域17は、第1取り出し部分17aと、第2取り出し部分17bと、を含む。第1取り出し部分17aは、Z軸方向に対して垂直な平面(XY平面)内において第2取り出し部分17bと離間する。
第2発光層25から放出しZ軸方向へ取り出される第2光L2においては、第1配線電極46により陰27cが生ずる。そのため、例えば図20(b)に表したように、第2光取り出し領域27は、第3取り出し部分27aと、第4取り出し部分27bと、を含む。第3取り出し部分27aは、Z軸方向に対して垂直な平面(XY平面)内において第4取り出し部分27bと離間する。
実施形態によれば、非発光領域17cが生ずるため、第1光取り出し領域17と第2光取り出し領域27とを合わせることができる。これにより、光取り出し効率を向上させつつ、色割れをさらに抑制することができる。第1方向(この例ではZ軸方向)に対して垂直な平面に投影したときの第1配線電極46と第2配線電極47との間のずれD1を相対的に小さくすると、色割れが相対的に抑制される。
図21(a)〜図21(d)は、第3の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式図である。
図22(a)および図22(b)は、第3の実施形態に係る半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図22(a)および図22(b)は、第3の実施形態に係る半導体発光素子の要素を例示する模式的平面図である。
図21(a)は、第3の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的平面図である。図21(b)は、図21(a)に表したK1−K2線断面図である。図21(c)は、図21(a)に表したM1−M2線断面図である。図21(d)は、図21(a)に表したN1−N2線断面図である。
図21(a)〜図21(d)に表した半導体発光素子131は、第1積層体10と、第2積層体20と、光透過電極42と、第1配線電極46と、第2配線電極47と、接合層52と、反射電極51と、絶縁層53と、支持基板55と、裏面電極57と、第1電極71と、第2電極73と、第3電極75と、を備える。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1積層体10は、第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、を含む。
第2積層体20は、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、を含む。
第1半導体層11と、第2半導体層13と、第1発光層15と、第3半導体層21と、第4半導体層23と、第2発光層25と、反射電極51と、絶縁層53と、支持基板55と、裏面電極57と、は、図1(a)および図1(b)に関して前述したものと同様である。これらの詳細な説明については、適宜省略する。
図22(a)に表したように、光透過電極42は、第1透過部分42pと、第2透過部分42qと、を有する。第2透過部分42qは、第1方向に対して垂直な平面内で第1透過部分42pと並ぶ。言い換えれば、第1方向に対して垂直な方向において、第2透過部分42qは、第1透過部分42pと並ぶ。図21(c)および図21(d)に表したように、第2電極73と、接合層52と、の間に、第2透過部分42qが配置される。第2電極73は、第2半導体層13と電気的に接続される。
図22(b)に表したように、第1配線電極46は、第1配線電極部46sと、第2配線電極部46tと、を有する。第1配線電極46は、第2半導体層13と第3半導体層21との間に設けられる。第1配線電極46は、光透過電極42と電気的に接続される。第1配線電極46は、第2半導体層13と非オーミック接触する。その他の構造は、図15(a)〜図15(d)に関して前述した半導体発光素子121の構造と同様である。
図21(a)〜図21(d)に表した半導体発光素子131の製造方法の例について説明する。
図21(a)〜図21(d)に表した半導体発光素子131の製造方法では、第1配線電極46の形成方法が、図15(a)〜図15(d)に関して前述した半導体発光素子121の第1配線電極46の形成方法と異なる。その他の製造方法は、図15(a)〜図15(d)に関して前述した半導体発光素子121の製造方法と同様である。
第1結晶層を成長させた後、第2半導体層13に、ドライエッチング加工を施す。これにより、第2半導体層13を露出させる。リフトオフ法にて、400nmの厚さのTi/Pt/Auを形成する。これにより、第1配線電極46を形成する。第1配線電極46は、光透過電極42と電気的に接続される。第1配線電極46は、露出した第2半導体層13と接触する。第1配線電極46の幅(第1配線電極幅W1)(図22(b)参照)は、例えば約10μm程度である。
第1配線電極46は、第2半導体層13と非オーミック接触する。第1配線電極46のコンタクト抵抗は、光透過電極42のコンタクト抵抗よりも高い。第1配線電極46が第2半導体層13と非オーミック接触することと、第1配線電極46のコンタクト抵抗が光透過電極42のコンタクト抵抗よりも高いことと、については、両者の少なくともいずれかが成立していればよい。第1配線電極46と第2半導体層13との間においては、絶縁されていることがより望ましい。
第1方向(この例ではZ軸方向)において、第1配線電極46は、第2配線電極47と実質的と重なる。これにより、第1光取り出し領域17が、第2光取り出し領域27と略一致する。そのため、光取り出し効率を向上させつつ、色割れを抑制することができる。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であればよい。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれる半導体層、発光層、電極、接合層、支持基板、反射電極、裏面電極、絶縁層、及び、積層体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…第1積層体、 11…第1半導体層、 13…第2半導体層、 13s…第2半導体層面、 15…第1発光層、 15a…第1発光層領域、 15b…第1発光層外縁、 17…第1光取り出し領域、 17a…第1取り出し部分、 17b…第2取り出し部分、 17c…非発光領域、 20…第2積層体、 21…第3半導体層、 23…第4半導体層、 23s…第4半導体層面、 25…第2発光層、 27…第2光取り出し領域、 27a…第3取り出し部分、 27b…第4取り出し部分、 27c…陰、 30…第3積層体、 31…第5半導体層、 33…第6半導体層、 35…第3発光層、 41…第1光透過電極、 41a…第1透過電極部分、 41b…第2透過電極部分、 41c…第1電極面、 41d…第2電極面、 41p…第1透過部分、 41q…第2透過部分、 42…光透過電極、 42p…第1透過部分、 42q…第2透過部分、 43…第2光透過電極、 43a…第3透過電極部分、 43b…第4透過電極部分、 43c…第3電極面、 43p…第3透過部分、 43q…第4透過部分、 46…第1配線電極、 46a…第1配線領域、 46p…第2配線部分、 46s…第1配線電極部、 46t…第2配線電極部、 47…第2配線電極、 47a…第2配線領域、 47p…第1配線部分、 47q…第1細線部、 47r…第2細線部、 47s…第3配線電極部、 47t…第4配線電極部、 51…反射電極、 51a…反射電極領域、 51b…反射電極外縁、 52…接合層、 52a…第1接合部、 52b…第2接合部、 52c…第1接合面、 52d…第2接合面、 53…絶縁層、 54…第1接合層、 54a…第1接合部、 54b…第2接合部、 54c…第1絶縁層、 54d…第2絶縁層、 54e…第3絶縁層、 55…支持基板、 55s…第1支持基板面、 55t…第2支持基板面、 56…第2接合層、 56a…第3接合部、 56b…第4接合部、 57…裏面電極、 57a…第1裏面パッド、 57b…第2裏面パッド、 57c…第3裏面パッド、 58a…第1貫通電極、 58aa…第1貫通電極部、 58ab…第2貫通電極部、 58b…第2貫通電極、 58ba…第3貫通電極部、 58bb…第4貫通電極部、 58bc…第5貫通電極部、 58c…第3貫通電極、 58ca…第6貫通電極部、 58cb…第7貫通電極部、 58d…第1端部電極、 58e…第2端部電極、 61…第1電極、 61a…第1電極領域、 61p…パッド部、 61q…第1細線部、 61r…第2細線部、 63…第2電極、 63a…第2電極領域、 65…第3電極、 65a…第3電極領域、 65p…パッド部、 65q…第1細線部、 65r…第2細線部、 67…第4電極、 67a…第4電極領域、 69…第5電極、 69a…第5電極領域、 71…第1電極、 71a…第1電極領域、 71p…パッド部、 71q…第1細線部、 71r…第2細線部、 73…第2電極、 73a…第2電極領域、 75…第3電極、 75a…第3電極領域、 110、111、112、113、120、121、122、130、131…半導体発光素子、 L1…第1光、 L2…第2光、 L3…第3光、 W1…第1配線電極幅、 W2…第1細線部幅、 W3…第2細線部幅、 W4…第1細線部幅、 W5…第2細線部幅
Claims (21)
- 電極と、
前記電極と第1方向に離間して設けられた第1半導体層と、前記第1半導体層と前記電極との間に設けられた第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた第1発光層と、を含む第1積層体と、
前記第2半導体層と前記電極との間に設けられた第3半導体層と、前記第3半導体層と前記電極との間に設けられた第4半導体層と、前記第3半導体層と前記第4半導体層との間に設けられた第2発光層と、を含む第2積層体と、
前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられ、前記第2半導体層および前記第3半導体層とオーミック接触し前記第1発光層および前記第2発光層が放出する光を透過する第1光透過電極と、
前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられ前記第1光透過電極と電気的に接続された第1配線電極と、
を備えた半導体発光素子。 - 前記電極は、前記第4半導体層とオーミック接触する請求項1記載の半導体発光素子。
- 前記第1半導体層と電気的に接続された第1電極と、
前記第2半導体層および前記第3半導体層と電気的に接続された第2電極と、
をさらに備え、
前記第1光透過電極は、
前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられた第1透過部分と、
前記第1方向に対して垂直な方向において前記第1透過部分と並ぶ第2透過部分と、
を有し、
前記第1電極と前記第1発光層との間に前記第1半導体層が配置され、
前記第2電極と前記第3半導体層との間に前記第2透過部分が配置された請求項1または2に記載の半導体発光素子。 - 前記第1方向に対して垂直な方向において、前記第2電極は、前記電極と離間して設けられた請求項3記載の半導体発光素子。
- 前記第1方向において、前記第1電極の少なくとも一部は、前記第1配線電極と重なる請求項3または4に記載の半導体発光素子。
- 前記電極と、前記第4半導体層と、前記第2発光層と、を前記第1方向に貫通し前記第2半導体層および前記第3半導体層と電気的に接続された第1貫通電極と、
前記第1貫通電極と前記第4半導体層との間、及び、前記第1貫通電極と前記第2発光層との間に設けられた第1絶縁層と、
前記電極と、前記第2積層体と、前記第1光透過電極と、前記第2半導体層と、前記第1発光層と、を前記第1方向に貫通し前記第1半導体層と電気的に接続された第2貫通電極と、
前記第2貫通電極と前記第2積層体との間、前記第2貫通電極と前記第1光透過電極との間、前記第2貫通電極と前記第2半導体層との間、及び、前記第2貫通電極と前記第1発光層との間に設けられた第2絶縁層と、
をさらに備えた請求項1または2に記載の半導体発光素子。 - 前記第1半導体層と前記第1方向に離間して設けられた第5導電形の第5半導体層と、前記第5半導体層と前記第1半導体層との間に設けられ前記第5導電形とは異なる第6導電形の第6半導体層と、前記第5半導体層と前記第6半導体層との間に設けられた第3発光層と、を含む第3積層体と、
前記第1半導体層と前記第6半導体層との間に設けられ、前記第1半導体層および前記第6半導体層とオーミック接触し前記第1発光層、前記第2発光層および前記第3発光層が放出する光を透過する第2光透過電極と、
前記第1半導体層と前記第6半導体層との間に設けられ前記第2光透過電極と電気的に接続された第2配線電極と、
をさらに備えた請求項1または2に記載の半導体発光素子。 - 前記第1方向において、前記第1配線電極の少なくとも一部は、前記第2配線電極と重なる請求項7記載の半導体発光素子。
- 前記第5半導体層と電気的に接続された第3電極と、
前記第1半導体層および前記第6半導体層と電気的に接続された第4電極と、
前記第2半導体層および前記第3半導体層と電気的に接続された第5電極と、
をさらに備え、
前記第1光透過電極は、
前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられた第1透過部分と、
前記第1方向に対して垂直な方向において前記第1透過部分と並ぶ第2透過部分と、
を有し、
前記第2光透過電極は、
前記第1半導体層と前記第6半導体層との間に設けられた第3透過部分と、
前記第1方向に対して垂直な方向において前記第3透過部分と並ぶ第4透過部分と、
を有し、
前記第3電極と前記第3発光層との間に前記第5半導体層が配置され、
前記第4電極と前記第1半導体層との間に前記第4透過部分が配置され、
前記第5電極と前記第3半導体層との間に前記第2透過部分が配置された請求項7または8に記載の半導体発光素子。 - 前記第1方向に対して垂直な方向において、前記第4電極および前記第5電極は、前記電極と離間して設けられた請求項9記載の半導体発光素子。
- 前記第1方向において、前記第3電極の少なくとも一部は、前記第2配線電極と重なる請求項9または10に記載の半導体発光素子。
- 前記第2発光層は、前記第1発光層が放出する光とは異なる光を放出する請求項1〜11のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 電極と、
前記電極と第1方向に離間して設けられた第1半導体層と、前記第1半導体層と前記電極との間に設けられた第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた第1発光層と、を含む第1積層体と、
前記第2半導体層と前記電極との間に設けられた第3半導体層と、前記第3半導体層と前記電極との間に設けられた第4半導体層と、前記第3半導体層と前記第4半導体層との間に設けられた第2発光層と、を含む第2積層体と、
前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられ前記第1発光層および前記第2発光層が放出する光を透過する接合層と、
前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられた第1配線電極と、
前記第2半導体層と前記接合層との間に設けられ、前記第2半導体層とオーミック接触し前記第1配線電極と電気的に接続され、前記第1発光層および前記第2発光層が放出する光を透過する光透過電極と、
を備えた半導体発光素子。 - 前記電極は、前記第4半導体層とオーミック接触する請求項13記載の半導体発光素子。
- 前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられ前記第3半導体層とオーミック接触する第2配線電極をさらに備えた請求項13または14に記載の半導体発光素子。
- 前記第1方向において、前記第1配線電極の少なくとも一部は、前記第2配線電極と重なる請求項15記載の半導体発光素子。
- 前記第1半導体層と電気的に接続された第1電極と、
前記第2半導体層と電気的に接続された第2電極と、
前記第3半導体層と電気的に接続された第3電極と、
をさらに備え、
前記第2配線電極は、第1配線部分を有し、
前記光透過電極は、
前記第2半導体層と前記接合層との間に設けられた第1透過部分と、
前記第1方向に対して垂直な方向において前記第1透過部分と並ぶ第2透過部分と、
を有し、
前記第1電極と前記第1発光層との間に前記第1半導体層が配置され、
前記第2電極と前記接合層との間に前記第2透過部分が配置され、
前記第3電極と前記第3半導体層との間に前記第1配線部分が配置された請求項15または16に記載の半導体発光素子。 - 前記第1半導体層と電気的に接続された第1電極と、
前記第2半導体層と電気的に接続された第2電極と、
前記第3半導体層と電気的に接続された第3電極と、
をさらに備え、
前記第1配線電極は、第2配線部分を有し、
前記第2配線電極は、第3配線部分を有し、
前記第1電極と前記第1発光層との間に前記第1半導体層が配置され、
前記第2電極と前記接合層との間に前記第2配線部分が配置され、
前記第3電極と前記第3半導体層との間に前記第3配線電極部分が配置された請求項15または16に記載の半導体発光素子。 - 前記第1方向に対して垂直な方向において、前記第2電極および前記第3電極は、前記電極と離間して設けられた請求項17または18に記載の半導体発光素子。
- 前記第1方向において、前記第1電極の少なくとも一部は、前記第1配線電極と重なる請求項17〜19のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記第2発光層は、前記第1発光層が放出する光とは異なる光を放出する請求項13〜20のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
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