JP2015029150A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

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重哉 木村
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浩志 大野
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真嗣 山田
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直治 杉山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-efficiency semiconductor light-emitting element.SOLUTION: There is provided a semiconductor light-emitting element including a first electrode, a first semiconductor layer, a light-emitting layer, a second semiconductor layer, a third semiconductor layer, and a second electrode that are sequentially stacked. The first to third semiconductor layers and the light-emitting layer include a nitride semiconductor. The first semiconductor layer has a first conductivity type. The second semiconductor layer has a second conductivity type. The third semiconductor layer is provided on a part of the second semiconductor layer. The impurity concentration of the second conductivity type of the third semiconductor layer is lower than that of the second semiconductor layer. The second electrode includes a pad portion and a thin-line portion. The pad portion is provided on the third semiconductor layer. The thin-line portion extends from the pad portion, has a portion extending along a flat surface perpendicular to the stacking direction, and is in contact with the second semiconductor layer.

Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor light emitting device.

発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などの半導体発光素子が開発されている。半導体発光素子において、効率の向上が求められている。例えば、遮光性のパッドと重なる位置での発光を抑制するために、電流経路を制御する絶縁層を設ける構成がある。   Semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes (LEDs) have been developed. In semiconductor light emitting devices, improvement in efficiency is required. For example, there is a configuration in which an insulating layer for controlling a current path is provided in order to suppress light emission at a position overlapping with a light-shielding pad.

特開2011−187872号公報JP 2011-187872 A

本発明の実施形態は、高効率の半導体発光素子を提供する。   Embodiments of the present invention provide a highly efficient semiconductor light emitting device.

本発明の実施形態によれば、第1電極と、第1半導体層と、発光層と、第2半導体層と、第3半導体層と、第2電極と、を含む半導体発光素子が提供される。前記第1半導体層は、前記第1電極の上に設けられ窒化物半導体を含みp形である。前記発光層は、前記第1半導体層の上に設けられ、窒化物半導体を含む。前記第2半導体層は、前記発光層の上に設けられ、窒化物半導体を含み、n形である。前記第3半導体層は、前記第2半導体層の一部の上に設けられ、窒化物半導体を含む。前記第3半導体層は、前記第2半導体層のn形の不純物の濃度よりも低く1×1017/cm以下の不純物の濃度を有する。前記第2電極は、パッド部と、細線部と、を含む。前記パッド部は、前記第3半導体層の上に設けられ前記第2半導体層から離間し遮光性である。前記細線部は、前記パッド部から延出する。前記細線部は、前記第1半導体層から前記第2半導体層に向かう積層方向に対して垂直な平面に沿って延在し前記第2半導体層に接する遮光性の細線と、前記細線と前記パッド部との間に設けられ、前記細線と前記パッド部とを接続し、前記第3半導体層の側面に沿う接続部と、を含む。 According to an embodiment of the present invention, a semiconductor light emitting device including a first electrode, a first semiconductor layer, a light emitting layer, a second semiconductor layer, a third semiconductor layer, and a second electrode is provided. . The first semiconductor layer is provided on the first electrode and includes a nitride semiconductor and is p-type. The light emitting layer is provided on the first semiconductor layer and includes a nitride semiconductor. The second semiconductor layer is provided on the light emitting layer, includes a nitride semiconductor, and is n-type. The third semiconductor layer is provided on a part of the second semiconductor layer and includes a nitride semiconductor. The third semiconductor layer has an impurity concentration that is lower than the n-type impurity concentration of the second semiconductor layer and equal to or less than 1 × 10 17 / cm 3 . The second electrode includes a pad portion and a thin line portion. The pad portion is provided on the third semiconductor layer and is spaced from the second semiconductor layer and is light-shielding. The fine line portion extends from the pad portion. The thin line portion extends along a plane perpendicular to the stacking direction from the first semiconductor layer toward the second semiconductor layer and is in contact with the second semiconductor layer, and the thin line and the pad. And a connecting portion that connects the fine wire and the pad portion and extends along a side surface of the third semiconductor layer.

第1の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的斜視図である。1 is a schematic perspective view showing a semiconductor light emitting element according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting element according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting element according to a first embodiment. 図4(a)及び図4(b)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的平面図である。FIG. 4A and FIG. 4B are schematic plan views showing the semiconductor light emitting device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting element according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting element according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device based on 1st Embodiment. 図8(a)〜図8(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式図である。FIG. 8A to FIG. 8C are schematic views showing the semiconductor light emitting device according to the first embodiment. 第2の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a semiconductor light emitting element concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a semiconductor light emitting element concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting element according to a second embodiment. 第2の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing another semiconductor light emitting element concerning a 2nd embodiment. 図13(a)〜図13(c)は、第2の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的平面図である。FIG. 13A to FIG. 13C are schematic plan views showing other semiconductor light emitting elements according to the second embodiment. 図14(a)及び図14(b)は、半導体発光素子の特性を示す模式的平面図である。14A and 14B are schematic plan views showing the characteristics of the semiconductor light emitting device. 半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。It is a graph which shows the characteristic of a semiconductor light-emitting device. 図16(a)〜図16(c)は、第2の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的平面図である。FIG. 16A to FIG. 16C are schematic plan views showing other semiconductor light emitting elements according to the second embodiment. 第2の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing another semiconductor light emitting element concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing another semiconductor light emitting element concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing another semiconductor light emitting element concerning a 2nd embodiment. 図20(a)〜図20(h)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の構成及び特性を示す模式的平面図である。FIG. 20A to FIG. 20H are schematic plan views showing the configuration and characteristics of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment. 図21(a)〜図21(g)は、実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。FIG. 21A to FIG. 21G are schematic cross-sectional views showing the semiconductor light emitting devices according to the embodiment.

以下に、本発明の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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的斜視図である。 図2及び図3は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。図2は、図1のA1−A2線断面図である。図3は、図1のA3−A4線断面図である。
図4(a)及び図4(b)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。図4(a)は、後述する第2電極80の平面パターンを例示している。図4(b)は、後述する第3半導体層60の平面パターンを例示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment. 2 and 3 are schematic cross-sectional views illustrating the configuration of the semiconductor light emitting element according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A3-A4 of FIG.
FIG. 4A and FIG. 4B are schematic plan views illustrating the configuration of the semiconductor light emitting element according to the first embodiment. FIG. 4A illustrates a planar pattern of the second electrode 80 described later. FIG. 4B illustrates a planar pattern of the third semiconductor layer 60 described later.

図1、図2、図3、図4(a)及び図4(b)に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子110は、第1電極40と、第1半導体層10と、発光層30と、第2半導体層20と、第3半導体層60と、第2電極80と、を含む。   As shown in FIGS. 1, 2, 3, 4 (a) and 4 (b), the semiconductor light emitting device 110 according to the present embodiment includes a first electrode 40, a first semiconductor layer 10, The light emitting layer 30, the second semiconductor layer 20, the third semiconductor layer 60, and the second electrode 80 are included.

第1半導体層10は、第1電極40の上に設けられる。第1半導体層10は、窒化物半導体を含み、第1導電形である。発光層30は、第1半導体層10の上に設けられ、窒化物半導体を含む。第2半導体層20は、発光層30の上に設けられ、窒化物半導体を含み、第2導電形である。   The first semiconductor layer 10 is provided on the first electrode 40. The first semiconductor layer 10 includes a nitride semiconductor and has a first conductivity type. The light emitting layer 30 is provided on the first semiconductor layer 10 and includes a nitride semiconductor. The second semiconductor layer 20 is provided on the light emitting layer 30, includes a nitride semiconductor, and has the second conductivity type.

例えば、第1導電形はp形であり、第2導電形はn形である。実施形態において、第1導電形がn形であり、第2導電形がp形でも良い。以下では、第1導電形がp形であり、第2導電形がn形であるとして説明する。   For example, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. In the embodiment, the first conductivity type may be n-type and the second conductivity type may be p-type. In the following description, it is assumed that the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.

第3半導体層60は、第2半導体層20の一部の上に設けられる。第3半導体層60における第2導電形の不純物の濃度は、第2半導体層20における第2導電形の不純物の濃度よりも低い。第3半導体層60は、窒化物半導体を含む。   The third semiconductor layer 60 is provided on a part of the second semiconductor layer 20. The concentration of the second conductivity type impurity in the third semiconductor layer 60 is lower than the concentration of the second conductivity type impurity in the second semiconductor layer 20. The third semiconductor layer 60 includes a nitride semiconductor.

このように、半導体発光素子110において、第1半導体層10、発光層30、第2半導体層20及び第3半導体層60を含む積層半導体層15が設けられる。   As described above, in the semiconductor light emitting device 110, the stacked semiconductor layer 15 including the first semiconductor layer 10, the light emitting layer 30, the second semiconductor layer 20, and the third semiconductor layer 60 is provided.

第1導電形(p形)の不純物として、例えば、Mg、Zn及びCの少なくともいずれかが用いられる。第2導電形(n形)の不純物として、例えば、Si、Ge、Te及びSnの少なくともいずれかが用いられる。   For example, at least one of Mg, Zn, and C is used as the first conductivity type (p-type) impurity. As the second conductivity type (n-type) impurity, for example, at least one of Si, Ge, Te, and Sn is used.

第2半導体層20は、第2導電形の不純物として、例えば、Siを含む。第3半導体層60におけるSiの濃度は、第2半導体層20におけるSiの濃度よりも低い。   The second semiconductor layer 20 includes, for example, Si as an impurity of the second conductivity type. The concentration of Si in the third semiconductor layer 60 is lower than the concentration of Si in the second semiconductor layer 20.

第1半導体層10は、p形の不純物(Mg、Zn及びCの少なくともいずれか)を含む例えばGaN層を含む。第1半導体層10における、p形不純物の濃度は、例えば、1×1018cm−3以上5×1021cm−3以下であるである。第1半導体層10は、例えば、p側コンタクト層を含む。 The first semiconductor layer 10 includes, for example, a GaN layer containing p-type impurities (at least one of Mg, Zn, and C). The concentration of the p-type impurity in the first semiconductor layer 10 is, for example, 1 × 10 18 cm −3 or more and 5 × 10 21 cm −3 or less. The first semiconductor layer 10 includes, for example, a p-side contact layer.

第2半導体層20は、n形の不純物(Si、Ge、Te及びSnの少なくともいずれか)を含む例えばGaN層を含む。第2半導体層20における、p形不純物の濃度は、例えば、1×1017cm−3以上2×1019cm−3以下であるである。第2半導体層20は、例えば、n側コンタクト層を含む。 The second semiconductor layer 20 includes, for example, a GaN layer containing an n-type impurity (at least one of Si, Ge, Te, and Sn). The concentration of the p-type impurity in the second semiconductor layer 20 is, for example, 1 × 10 17 cm −3 or more and 2 × 10 19 cm −3 or less. The second semiconductor layer 20 includes, for example, an n-side contact layer.

第3半導体層60は、例えば、n形の不純物(Si、Ge、Te及びSnなど)がドープされない窒化物半導体層(例えば、GaN層、AlN層、及び、AlGaN層の少なくともいずれか)を含む。第3半導体層60における、p形またはn形の不純物の濃度は、例えば、1×1017cm−3以下である。第3半導体層60における、p形またはn形の不純物の濃度は、さらに好ましくは、1×1016cm−3以下の(例えばノンドープ)である。 The third semiconductor layer 60 includes, for example, a nitride semiconductor layer (for example, at least one of a GaN layer, an AlN layer, and an AlGaN layer) that is not doped with n-type impurities (such as Si, Ge, Te, and Sn). . The concentration of the p-type or n-type impurity in the third semiconductor layer 60 is, for example, 1 × 10 17 cm −3 or less. The concentration of the p-type or n-type impurity in the third semiconductor layer 60 is more preferably 1 × 10 16 cm −3 or less (for example, non-doped).

第3半導体層60における第2導電形の不純物の濃度は、第2半導体層20における第2導電形の不純物の濃度の0.5倍以下である。   The concentration of the second conductivity type impurity in the third semiconductor layer 60 is not more than 0.5 times the concentration of the second conductivity type impurity in the second semiconductor layer 20.

積層半導体層15及び発光層30の例については後述する。   Examples of the laminated semiconductor layer 15 and the light emitting layer 30 will be described later.

第1半導体層10から第2半導体層20に向かう積層方向をZ軸方向とする。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な方向をY軸方向とする。   A stacking direction from the first semiconductor layer 10 toward the second semiconductor layer 20 is taken as a Z-axis direction. One direction perpendicular to the Z-axis direction is taken as an X-axis direction. A direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction is taken as a Y-axis direction.

例えば、半導体発光素子110をZ軸方向に沿ってみたときの形状(平面形状)は、矩形(例えば長方形)である。半導体発光素子110の平面形状の1つの辺は、例えばX軸方向に沿う。半導体発光素子110の平面形状の別の辺は、例えばY軸方向に沿う。但し、実施形態において、X軸方向と半導体発光素子110の辺の方向との関係は、任意である。   For example, the shape (planar shape) when the semiconductor light emitting element 110 is viewed along the Z-axis direction is a rectangle (for example, a rectangle). One side of the planar shape of the semiconductor light emitting device 110 is, for example, along the X-axis direction. Another side of the planar shape of the semiconductor light emitting device 110 is, for example, along the Y-axis direction. However, in the embodiment, the relationship between the X-axis direction and the direction of the side of the semiconductor light emitting element 110 is arbitrary.

第2電極80は、パッド部81と、細線部82と、を含む。パッド部81は、第3半導体層60の上に設けられる。細線部82は、パッド部81から延出し、第2半導体層20に接する。細線部82は、細線82aと、接続部82bと、を含む。細線82aは、X−Y平面に沿って延在する。細線82aは、第2半導体層20に接する。接続部82bは、細線82aとパッド部81との間に設けられ、細線82aとパッド部81とを互いに接続する。接続部82bは、少なくとも第3半導体層60の側面に沿う。このように、細線部82は、第1半導体層10から第2半導体層20に向かう積層方向(Z軸方向)に対して垂直な平面(X−Y平面)に沿って延在する部分(細線82a)を有する。   The second electrode 80 includes a pad portion 81 and a thin wire portion 82. The pad part 81 is provided on the third semiconductor layer 60. The fine wire portion 82 extends from the pad portion 81 and contacts the second semiconductor layer 20. The thin wire portion 82 includes a thin wire 82a and a connecting portion 82b. The fine wire 82a extends along the XY plane. The fine wire 82 a is in contact with the second semiconductor layer 20. The connecting portion 82b is provided between the thin wire 82a and the pad portion 81, and connects the thin wire 82a and the pad portion 81 to each other. The connection part 82 b is along at least the side surface of the third semiconductor layer 60. As described above, the thin wire portion 82 is a portion (thin wire) extending along a plane (XY plane) perpendicular to the stacking direction (Z-axis direction) from the first semiconductor layer 10 toward the second semiconductor layer 20. 82a).

第3半導体層60は、上面60uと下面60lとを有する。第3半導体層60の下面60lは、第2半導体層20に対向する。上面60uは、下面60lとは反対側の面である。第3半導体層60の上面60uは、第2電極80に覆われている部分60pと、第2電極80に覆われていない部分60qと、を有する。この例では、第3半導体層60は、凹凸65を有する。凹凸65は、第3半導体層60の上面60uのうちで少なくとも第2電極80に覆われていない部分60qに設けられる。   The third semiconductor layer 60 has an upper surface 60u and a lower surface 60l. The lower surface 60 l of the third semiconductor layer 60 faces the second semiconductor layer 20. The upper surface 60u is a surface opposite to the lower surface 60l. The upper surface 60u of the third semiconductor layer 60 has a portion 60p covered with the second electrode 80 and a portion 60q not covered with the second electrode 80. In this example, the third semiconductor layer 60 has irregularities 65. The unevenness 65 is provided in a portion 60 q of the upper surface 60 u of the third semiconductor layer 60 that is not covered with at least the second electrode 80.

第1電極40は、第1半導体層10の下面10lに設けられる。この例では、半導体発光素子110は、支持基板70と、第1中間導電層71と、第2中間導電層72と、をさらに含む。支持基板70は、導電性である。支持基板70には、例えば、導電性のシリコン基板などが用いられる。支持基板70の上に、第1電極40が設けられる。すなわち、支持基板70と第1半導体層10との間に第1電極40が配置される。第1中間導電層71は、支持基板70と第1電極40との間に設けられる。第2中間導電層72は、支持基板70と第1中間導電層71との間に設けられる。   The first electrode 40 is provided on the lower surface 101 of the first semiconductor layer 10. In this example, the semiconductor light emitting device 110 further includes a support substrate 70, a first intermediate conductive layer 71, and a second intermediate conductive layer 72. The support substrate 70 is conductive. As the support substrate 70, for example, a conductive silicon substrate or the like is used. A first electrode 40 is provided on the support substrate 70. That is, the first electrode 40 is disposed between the support substrate 70 and the first semiconductor layer 10. The first intermediate conductive layer 71 is provided between the support substrate 70 and the first electrode 40. The second intermediate conductive layer 72 is provided between the support substrate 70 and the first intermediate conductive layer 71.

例えば、第1中間導電層71は、第1電極40の表面(下面10l)上に形成される。第2中間導電層72は、支持基板70の表面に形成される。第1中間導電層71と第2中間導電層72とを互いに対向させて、第1中間導電層71と第2中間導電層72とを接合することで、支持基板70は第1電極40と接合される。   For example, the first intermediate conductive layer 71 is formed on the surface (the lower surface 10l) of the first electrode 40. The second intermediate conductive layer 72 is formed on the surface of the support substrate 70. The support substrate 70 is bonded to the first electrode 40 by bonding the first intermediate conductive layer 71 and the second intermediate conductive layer 72 with the first intermediate conductive layer 71 and the second intermediate conductive layer 72 facing each other. Is done.

第1中間導電層71は、例えば接着金属層である。第1中間導電層71には、例えばTiまたはTi合金が用いられる。第2中間導電層72は、接合用金属層である。第2中間導電層72には、例えば、AnSn合金などが用いられる。   The first intermediate conductive layer 71 is, for example, an adhesive metal layer. For the first intermediate conductive layer 71, for example, Ti or a Ti alloy is used. The second intermediate conductive layer 72 is a bonding metal layer. For the second intermediate conductive layer 72, for example, an AnSn alloy or the like is used.

第2電極80及び第1電極40には、金属(合金を含む)が用いられる。第2電極80の細線部82の材料は、パッド部81の少なくとも一部と同じ材料である。これにより、良好な電気特性が得られ、また、製造も簡単になる。   A metal (including an alloy) is used for the second electrode 80 and the first electrode 40. The material of the thin wire portion 82 of the second electrode 80 is the same material as at least a part of the pad portion 81. This provides good electrical properties and simplifies manufacturing.

半導体発光素子110は、例えば、Thin Film形の半導体発光素子である。後述するように、半導体発光素子110においては、成長用基板の上に、第3半導体層60、第2半導体層20、発光層30及び第1半導体層10が、順次、結晶成長された後に、積層半導体層15に支持基板が接合され、その後、成長用基板が除去される。積層半導体層15への支持基板の接合は、例えば、接合用金属層などを介して、または直接、行われる。   The semiconductor light emitting device 110 is, for example, a thin film type semiconductor light emitting device. As will be described later, in the semiconductor light emitting device 110, after the third semiconductor layer 60, the second semiconductor layer 20, the light emitting layer 30, and the first semiconductor layer 10 are sequentially grown on the growth substrate, A support substrate is bonded to the laminated semiconductor layer 15, and then the growth substrate is removed. The support substrate is bonded to the laminated semiconductor layer 15 through, for example, a bonding metal layer or directly.

なお、本明細書において、「接合」は、直接的に固定される状態の他に、間に別の要素を挿入した状態で固定される状態も含む。また、「上に設けられる」は、直接的に接して配置される場合の他に、間に別の要素が挿入されて配置される場合も含む。また、「対向」は、直接的に面する状態の他に、間に別の要素が挿入されて間接的に面する状態も含む。また、「積層」とは、互いに接して重ねられる状態の他に、間に他の層が挿入されて重ねられる状態も含む。   In this specification, “joining” includes not only the state of being directly fixed, but also the state of being fixed with another element inserted therebetween. Further, “provided on” includes not only the case of being disposed in direct contact but also the case of being disposed with another element interposed therebetween. Further, “opposite” includes not only a state of facing directly but also a state of facing indirectly by inserting another element therebetween. The term “laminated” includes not only the state of being stacked in contact with each other but also the state of being stacked with another layer interposed therebetween.

半導体発光素子110において、第2電極80と第1電極40との間に電圧が印加され、第1半導体層10と第2半導体層20とを介して発光層30に電流が供給され、発光層30から光が放出される。発光のピークの波長は、例えば、370ナノメートル(nm)以上700nm以下である。光は、主に、半導体発光素子110の上面から外部に出射する。   In the semiconductor light emitting device 110, a voltage is applied between the second electrode 80 and the first electrode 40, and a current is supplied to the light emitting layer 30 via the first semiconductor layer 10 and the second semiconductor layer 20, and the light emitting layer Light is emitted from 30. The wavelength of the emission peak is, for example, not less than 370 nanometers (nm) and not more than 700 nm. The light is mainly emitted from the upper surface of the semiconductor light emitting device 110 to the outside.

第2半導体層20の上側部分には、例えば、n側コンタクト層が設けられ、このn側コンタクト層と細線82aとが接する。細線82aは、第2半導体層20(具体的にはn側コンタクト層)とオーミック接触している。   For example, an n-side contact layer is provided on the upper portion of the second semiconductor layer 20, and the n-side contact layer and the fine wire 82a are in contact with each other. The fine wire 82a is in ohmic contact with the second semiconductor layer 20 (specifically, the n-side contact layer).

一方、第3半導体層60における不純物濃度は低い。第3半導体層60の電気抵抗は、第2半導体層20の電気抵抗の2倍以上である。このため、第3半導体層60の上面60uに設けられるパッド部81と第3半導体層60との間の電気抵抗は、細線82aと第2半導体層20との間の電気抵抗よりも高い。   On the other hand, the impurity concentration in the third semiconductor layer 60 is low. The electrical resistance of the third semiconductor layer 60 is at least twice that of the second semiconductor layer 20. For this reason, the electrical resistance between the pad portion 81 provided on the upper surface 60 u of the third semiconductor layer 60 and the third semiconductor layer 60 is higher than the electrical resistance between the thin wire 82 a and the second semiconductor layer 20.

このため、第2電極80と第1電極40との間に電圧を印加したときに、第2電極80のうちの細線部82(細線82a)と第2半導体層20との間に電流が流れ、第2電極80のうちのパッド部81と第3半導体層60との間には実質的には電流は流れない。このため、パッド部81の直下及びその近傍での発光が抑制される。細線部82(細線82a)の下側及びその近傍において発光する。   For this reason, when a voltage is applied between the second electrode 80 and the first electrode 40, a current flows between the thin wire portion 82 (the thin wire 82 a) of the second electrode 80 and the second semiconductor layer 20. No current substantially flows between the pad portion 81 of the second electrode 80 and the third semiconductor layer 60. For this reason, light emission directly under and near the pad portion 81 is suppressed. Light is emitted below and in the vicinity of the thin line portion 82 (thin line 82a).

パッド部81には、電気的な接続性の観点から、金属(合金を含む)が用いられる。もし、パッド部81の直下及びその近傍で発光する場合には、その光は、パッド部81により遮られ、素子の外部に直接に出射せず、損失が生じる。   A metal (including an alloy) is used for the pad portion 81 from the viewpoint of electrical connectivity. If light is emitted directly under and in the vicinity of the pad portion 81, the light is blocked by the pad portion 81 and is not emitted directly to the outside of the element, causing loss.

これに対して、実施形態においては、パッド部81は、不純物濃度の低い第3半導体層60の上に設けられるため、パッド部81の直下及びその近傍での発光が抑制される。そして、細線部82(細線82a)から第2半導体層20へ電流が注入され、パッド部81以外の部分での発光が促進される。   On the other hand, in the embodiment, since the pad portion 81 is provided on the third semiconductor layer 60 having a low impurity concentration, light emission directly under and near the pad portion 81 is suppressed. Then, a current is injected from the thin line portion 82 (thin line 82 a) into the second semiconductor layer 20, and light emission at portions other than the pad portion 81 is promoted.

細線部82は、X−Y平面内に延在しており、X−Y平面内に電流を広げる機能を有する。半導体層を流れる電流はある程度拡散するため、細線部82から注入された電流は、細線部82の直下だけでなく細線部82の直下以外の部分の半導体層にも流れる。このため、発光層30において比較的均一な電流が流れる。このように、半導体層を流れる電流が拡散するため、細線部82の幅(細線部82の延在方向に対して垂直方向の長さ)は、比較的狭く設定することができる。細線部82の直下で発光した光は、各層の界面または第1電極40などで反射して方向を変え、比較的反射の回数が少ない状態で、素子の上面から出射できる。このため、光が取り出されるまでに生じる吸収に起因する損失の程度は、低い。   The thin line portion 82 extends in the XY plane and has a function of spreading a current in the XY plane. Since the current flowing through the semiconductor layer is diffused to some extent, the current injected from the thin line portion 82 flows not only directly below the thin line portion 82 but also to a portion of the semiconductor layer other than directly below the thin line portion 82. For this reason, a relatively uniform current flows in the light emitting layer 30. As described above, since the current flowing through the semiconductor layer is diffused, the width of the thin wire portion 82 (the length in the direction perpendicular to the extending direction of the thin wire portion 82) can be set relatively narrow. The light emitted immediately below the thin wire portion 82 is reflected at the interface of each layer or the first electrode 40 to change its direction, and can be emitted from the upper surface of the element with a relatively small number of reflections. For this reason, the degree of loss due to absorption that occurs before light is extracted is low.

一方、ボンディングなどの電気的な接続性の観点から、パッド部81のサイズ(幅)は比較的大きく設定される。このため、もしパッド部81の直下で発光する場合は、その光が、各層の界面または第1電極40などで反射して方向を変えて素子の上面から出射するためには、反射の回数が多くなり、損失が大きい。このため、パッド部81の直下における発光をできる限り抑制することが望まれる。   On the other hand, from the viewpoint of electrical connectivity such as bonding, the size (width) of the pad portion 81 is set to be relatively large. For this reason, if the light is emitted directly under the pad portion 81, the light is reflected from the interface of each layer or the first electrode 40, etc., and changes its direction to be emitted from the upper surface of the element. Increased and loss is large. For this reason, it is desired to suppress light emission directly under the pad portion 81 as much as possible.

実施形態においては、パッド部81が、不純物濃度の低い第3半導体層60の上に設けられるため、パッド部81の直下及びその近傍での発光が抑制されるため、損失が抑制できる。これにより、高い効率が得られる。   In the embodiment, since the pad portion 81 is provided on the third semiconductor layer 60 having a low impurity concentration, light emission directly under and near the pad portion 81 is suppressed, so that loss can be suppressed. Thereby, high efficiency is obtained.

本実施形態において、第3半導体層60のX−Y平面における面積は、第2半導体層20のX−Y平面における面積の2%以上10%以下であることが好ましい。第3半導体層60のX−Y平面における面積がこの範囲であると、第2電極80の細線部82の面積が確保され、発光が促進される。第3半導体層60のX−Y平面における面積が大きすぎると光取り出しが妨げられ、少なすぎると電流の注入が不足する恐れがある。   In the present embodiment, the area of the third semiconductor layer 60 in the XY plane is preferably 2% or more and 10% or less of the area of the second semiconductor layer 20 in the XY plane. When the area of the third semiconductor layer 60 in the XY plane is within this range, the area of the thin line portion 82 of the second electrode 80 is secured, and light emission is promoted. If the area of the third semiconductor layer 60 in the XY plane is too large, light extraction is hindered, and if it is too small, current injection may be insufficient.

実施形態において、第2電極80のX−Y平面の面積S1に対するパッド部81のX−Y平面の面積S2の比(S2/S1)は、20%以上656%以下である。である。パッド部81の面積がこのように大きいときに、本実施形態による効率向上の効果が得易い。   In the embodiment, the ratio (S2 / S1) of the area S2 of the XY plane of the pad part 81 to the area S1 of the XY plane of the second electrode 80 is 20% or more and 656% or less. It is. When the area of the pad portion 81 is large as described above, it is easy to obtain the effect of improving the efficiency according to the present embodiment.

細線部82の延在方向に直交する方向(例えばY軸方向)に沿った細線部82aの幅は、パッド部81のその方向(Y軸方向に沿った幅)の6%以上15%以下であることが好ましい。この範囲であると、第2電極80の細線部82から電流を十分に注入しつつ、光取り出しの効率を高めることができる。   The width of the thin wire portion 82a along the direction orthogonal to the extending direction of the thin wire portion 82 (for example, the Y-axis direction) is 6% or more and 15% or less of the direction of the pad portion 81 (the width along the Y-axis direction). Preferably there is. Within this range, the efficiency of light extraction can be increased while sufficient current is injected from the thin wire portion 82 of the second electrode 80.

なお、パッド部81からの電流の注入を抑制するために、第3半導体層60を設けずに、第2半導体層20の一部の上に、例えばSiOなどの絶縁層を設ける構成が考えられる。しかし、このような絶縁層は、熱伝導率が窒化物半導体よりも低いため、熱が蓄積し易い。また、窒化物半導体とは異なる材料の絶縁層を設けることで、絶縁層と窒化物半導体との密着性が低く、信頼性が低下することがある。また、それらの間の熱膨張係数の差に起因して、クラックなどの欠陥が生じ、信頼性が低下し易くなる。さらに、SiOなどの絶縁層と第2電極80に用いられる金属(例えばAlなど)との密着性は低い。工程数も増える。 In order to suppress the current injection from the pad portion 81, a configuration in which an insulating layer such as SiO 2 is provided on a part of the second semiconductor layer 20 without providing the third semiconductor layer 60 is considered. It is done. However, since such an insulating layer has a thermal conductivity lower than that of a nitride semiconductor, heat is likely to accumulate. Further, by providing an insulating layer made of a material different from that of the nitride semiconductor, adhesion between the insulating layer and the nitride semiconductor is low, and reliability may be lowered. Moreover, due to the difference in thermal expansion coefficient between them, defects such as cracks are generated, and the reliability is likely to be lowered. Further, the adhesion between the insulating layer such as SiO 2 and the metal (for example, Al) used for the second electrode 80 is low. The number of processes also increases.

これに対して、実施形態においては、パッド部81からの電流の注入を抑制するために、熱伝導性の良好な窒化物半導体の第3半導体層60を用いる。これにより、熱が蓄積し難い。また、他の半導体層と類似の材料の第3半導体層60を用いることで、高い密着性が得られ、また、熱膨張係数の差が生じず、クラックなどの欠陥が抑制され、信頼性が高い。窒化物半導体の第3半導体層60と第2電極80に用いられる金属(例えばAlなど)との密着性は高い。第2半導体層20の成長の前に成長される第3半導体層60を用いるため、工程が増えることがない。   On the other hand, in the embodiment, the third semiconductor layer 60 made of a nitride semiconductor having good thermal conductivity is used in order to suppress current injection from the pad portion 81. Thereby, heat is hard to accumulate. Further, by using the third semiconductor layer 60 made of a material similar to that of other semiconductor layers, high adhesion can be obtained, no difference in thermal expansion coefficient occurs, defects such as cracks are suppressed, and reliability is improved. high. The adhesion between the third semiconductor layer 60 of nitride semiconductor and the metal (for example, Al) used for the second electrode 80 is high. Since the third semiconductor layer 60 grown before the growth of the second semiconductor layer 20 is used, the number of processes does not increase.

第3半導体層60の導電率を制御することで、パッド部81から半導体層に注入される電流と、細線部82から半導体層に注入される電流と、の比を、任意の割合にすることができる。このように、パッド部81の下に絶縁層ではなく、第3半導体層30を設けることで、パッド部81の周辺における電流密度を適切な状態に調整でき、発光分布をより所望の状態に近づけることができる。これにより、効率がさらに高まる。   By controlling the conductivity of the third semiconductor layer 60, the ratio of the current injected from the pad portion 81 into the semiconductor layer and the current injected from the thin wire portion 82 into the semiconductor layer is set to an arbitrary ratio. Can do. Thus, by providing the third semiconductor layer 30 instead of the insulating layer under the pad portion 81, the current density in the periphery of the pad portion 81 can be adjusted to an appropriate state, and the light emission distribution is made closer to a desired state. be able to. This further increases efficiency.

例えば、第3半導体層60を設けない場合におけるパッド部81の近傍における集中的な発光強度は、他の部分の1.5倍程度である。このとき、第3半導体層60における電流密度を、第2半導体層20における電流密度の1/1.5程度にすると電流が均一化できる。このために、例えば、第3半導体層60の抵抗を、第2半導体層20の抵抗の1.5倍にする。   For example, when the third semiconductor layer 60 is not provided, the concentrated light emission intensity in the vicinity of the pad portion 81 is about 1.5 times that of the other portions. At this time, the current can be made uniform by setting the current density in the third semiconductor layer 60 to about 1 / 1.5 of the current density in the second semiconductor layer 20. For this purpose, for example, the resistance of the third semiconductor layer 60 is set to 1.5 times the resistance of the second semiconductor layer 20.

第3半導体層60の抵抗は、第3半導体層60の厚さと第3半導体層60における導電率(例えば不純物濃度に基づく値)と、に基づく。第2半導体層30の抵抗は、第3半導体層30の厚さと第3半導体層30における導電率(例えば不純物濃度に基づく値)と、に基づく。第3半導体層60の導電率は、厚さを考慮して定める。   The resistance of the third semiconductor layer 60 is based on the thickness of the third semiconductor layer 60 and the conductivity (for example, a value based on the impurity concentration) in the third semiconductor layer 60. The resistance of the second semiconductor layer 30 is based on the thickness of the third semiconductor layer 30 and the conductivity in the third semiconductor layer 30 (for example, a value based on the impurity concentration). The conductivity of the third semiconductor layer 60 is determined in consideration of the thickness.

さらに、第2半導体層20がn形である場合、第2電極80から電子が第2半導体層に注入される。電子の注入効率は高い。このため、もし、第3半導体層60を設けずにパッド部81も第2半導体層20に接触させる場合には、パッド部81及びその近傍から電子が第2半導体層20に注入され、細線部82からの電子の注入が抑制される。すなわち、パッド部81の近傍だけで局所的に電流が注入されてしまい、細線部82からは電流が注入されない状態となる。このため、光を取り出し難い、パッド部81及びその近傍において局所的に発光し、他の部分での発光が低くなってしまう。すなわち、面内発光分布は不均一であり、光取り出し効率が低下する。   Further, when the second semiconductor layer 20 is n-type, electrons are injected from the second electrode 80 into the second semiconductor layer. Electron injection efficiency is high. Therefore, if the pad portion 81 is also brought into contact with the second semiconductor layer 20 without providing the third semiconductor layer 60, electrons are injected from the pad portion 81 and the vicinity thereof into the second semiconductor layer 20, and the fine line portion. The injection of electrons from 82 is suppressed. That is, current is locally injected only in the vicinity of the pad portion 81, and no current is injected from the thin wire portion 82. For this reason, it is difficult to extract light, and light is emitted locally at the pad portion 81 and its vicinity, and light emission at other portions is reduced. That is, the in-plane light emission distribution is non-uniform, and the light extraction efficiency decreases.

これに対して、実施形態においては、第2半導体層20がn形である場合においても、パッド部81が高抵抗の第3半導体層60の上に設けられ、パッド部81及びその近傍からの第2半導体層20への注入が抑制されるため、面内発光分布が均一になり、高い光取り出し効率が得られる。その結果、効率が高い。   On the other hand, in the embodiment, even when the second semiconductor layer 20 is n-type, the pad portion 81 is provided on the high-resistance third semiconductor layer 60, and the pad portion 81 and the vicinity thereof are provided. Since the injection into the second semiconductor layer 20 is suppressed, the in-plane light emission distribution becomes uniform, and high light extraction efficiency is obtained. As a result, the efficiency is high.

このように、第1導電形がp側であり第2導電形がn形である場合に、実施形態による高い光取り出し効率の向上が、より効果的となる。   As described above, when the first conductivity type is the p-side and the second conductivity type is the n-type, the improvement of the high light extraction efficiency according to the embodiment becomes more effective.

図4(b)に表したように、第3半導体層60は、第2半導体層20の一部の上に設けられている。例えば、第3半導体層60に、第3半導体層60を貫通するトレンチ60tが設けられる。トレンチ60tは、第2半導体層20に到達している。トレンチ60tにおいて第2半導体層20が露出している。   As shown in FIG. 4B, the third semiconductor layer 60 is provided on a part of the second semiconductor layer 20. For example, the third semiconductor layer 60 is provided with a trench 60 t that penetrates the third semiconductor layer 60. The trench 60 t reaches the second semiconductor layer 20. The second semiconductor layer 20 is exposed in the trench 60t.

図4(a)に表したように、トレンチ60tに埋め込まれるように、第2電極80の細線部82の細線82aが設けられている。   As shown in FIG. 4A, the thin wire 82a of the thin wire portion 82 of the second electrode 80 is provided so as to be embedded in the trench 60t.

実施形態において、細線部82は、X−Y平面内に電流を広げる機能を有する。このため、細線部82は、複数設けられることが好ましい。細線部82の平面形状(X−Y平面に投影したときの形状)は、閉じた形状でも良く、開いた形状でも良い。   In the embodiment, the thin line portion 82 has a function of spreading the current in the XY plane. For this reason, it is preferable that a plurality of thin wire portions 82 are provided. The planar shape of the thin wire portion 82 (the shape when projected onto the XY plane) may be a closed shape or an open shape.

図2及び図3に例示したように、この例では、細線82aは、第2半導体層20に埋め込まれている。このように、細線部82の少なくとも一部は、第2半導体層20に埋め込まれても良い。細線部82(細線82a)の少なくとも一部が、第2半導体層20に埋め込まれると、細線部82の底面と第2半導体層20との接触に加えて、細線部82の側面と第2半導体層20とが接触する。このため、細線部82と第2半導体層20との間の電気抵抗をより低減できる。   As illustrated in FIGS. 2 and 3, in this example, the thin wire 82 a is embedded in the second semiconductor layer 20. As described above, at least a part of the thin line portion 82 may be embedded in the second semiconductor layer 20. When at least a part of the fine wire portion 82 (fine wire 82a) is embedded in the second semiconductor layer 20, in addition to the contact between the bottom surface of the fine wire portion 82 and the second semiconductor layer 20, the side surface of the fine wire portion 82 and the second semiconductor Layer 20 is in contact. For this reason, the electrical resistance between the thin wire | line part 82 and the 2nd semiconductor layer 20 can be reduced more.

第2電極80及び第1電極40は、発光層30から放出される光に対して反射性であることが好ましい。これにより、光取り出し効率が向上できる。   The second electrode 80 and the first electrode 40 are preferably reflective to the light emitted from the light emitting layer 30. Thereby, the light extraction efficiency can be improved.

例えば、第2電極80は、Alを含むことが好ましい。Alは、n形の窒化物半導体に対してのオーミック接触性が良好である。第2電極80が、Al、または、Alを含む合金を含むことで、高い反射性と高い電気特性とが得られる。   For example, the second electrode 80 preferably contains Al. Al has good ohmic contact with the n-type nitride semiconductor. When the second electrode 80 includes Al or an alloy containing Al, high reflectivity and high electrical characteristics can be obtained.

第1電極40は、Agを含むことが好ましい。Agは、p形の窒化物半導体に対してのオーミック接触性が良好である。第1電極40が、Ag、または、Agを含む合金を含むことで、高い反射性と高い電気特性とが得られる。   The first electrode 40 preferably contains Ag. Ag has good ohmic contact with a p-type nitride semiconductor. When the first electrode 40 includes Ag or an alloy containing Ag, high reflectivity and high electrical characteristics can be obtained.

例えば、凹凸65の深さは、発光層30から放出される光のピーク波長の0.8倍以上である。例えば、凹凸65の深さは、光のピーク波長の5倍以下である。凹凸65により、発光層30から放出される光を素子の外に効率良く取り出すことができる。   For example, the depth of the irregularities 65 is 0.8 times or more the peak wavelength of light emitted from the light emitting layer 30. For example, the depth of the unevenness 65 is not more than 5 times the peak wavelength of light. The unevenness 65 allows the light emitted from the light emitting layer 30 to be efficiently extracted out of the device.

図2に例示したように、パッド部81から、細線部82が、第3半導体層60の側面60sに沿って延出し、第2半導体層20の上に延在する。すなわち、第3半導体層60の上に設けられるパッド部81と、第2半導体層20に接する細線82aとは、その間の接続部82bにより接続される。このとき、接続部82bにおいて断線しないように、第3半導体層60の側面60sは、順テーパであることが好ましい。   As illustrated in FIG. 2, the thin wire portion 82 extends from the pad portion 81 along the side surface 60 s of the third semiconductor layer 60 and extends on the second semiconductor layer 20. That is, the pad portion 81 provided on the third semiconductor layer 60 and the fine wire 82a in contact with the second semiconductor layer 20 are connected by the connecting portion 82b therebetween. At this time, the side surface 60s of the third semiconductor layer 60 is preferably forward tapered so as not to be disconnected at the connection portion 82b.

例えば、第3半導体層60の側面60sのうちで第2電極80が設けられている部分と、X−Y平面と、の間の角度θは、20度以上85度以下であることが好ましい。   For example, the angle θ between the portion of the side surface 60s of the third semiconductor layer 60 where the second electrode 80 is provided and the XY plane is preferably 20 degrees or greater and 85 degrees or less.

第3半導体層60の側面60sのテーパの角度θは、第3半導体層60の加工の際のエッチング条件等により調整される。第3半導体層60の加工条件には、積層半導体層15を加工して素子を分断する加工の条件と同様の条件を用いることができる。これにより、加工の安定性が向上する。このときは、第3半導体層60の側面60sのテーパの角度θは、積層半導体層15の側面のテーパの角度と実質的に一致する。例えば、第3半導体層60の側面60sのうちで第2電極80が設けられている部分と、X−Y平面と、の間の角度θは、第2半導体層20の側面と、X−Y平面との間の角度θ1と同じであることが好ましい。   The taper angle θ of the side surface 60 s of the third semiconductor layer 60 is adjusted depending on the etching conditions when processing the third semiconductor layer 60. The processing conditions for the third semiconductor layer 60 can be the same as the processing conditions for processing the laminated semiconductor layer 15 and dividing the element. Thereby, the stability of processing improves. At this time, the taper angle θ of the side surface 60 s of the third semiconductor layer 60 substantially matches the taper angle of the side surface of the stacked semiconductor layer 15. For example, the angle θ between the portion of the side surface 60s of the third semiconductor layer 60 where the second electrode 80 is provided and the XY plane is equal to the side surface of the second semiconductor layer 20 and the XY plane. It is preferable that it is the same as angle (theta) 1 between planes.

図5は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。 図5は、積層半導体層15が結晶成長されるときの状態を例示している。すなわち、図5は、半導体発光素子110の製造工程の1つの段階の状態を例示している。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the semiconductor light emitting element according to the first embodiment. FIG. 5 illustrates the state when the stacked semiconductor layer 15 is crystal-grown. That is, FIG. 5 illustrates the state of one stage of the manufacturing process of the semiconductor light emitting device 110.

図5に表したように、成長用基板5の上に、積層半導体膜15fがエピタキシャル成長される。積層半導体膜15fは、積層半導体層15となる。積層半導体膜15fの成長方法には、例えば、有機金属気相堆積(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)法、または、有機金属気相成長(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)法などを用いることができる。成長用基板5と積層半導体膜15fが、積層体16に含まれる。   As shown in FIG. 5, the laminated semiconductor film 15 f is epitaxially grown on the growth substrate 5. The laminated semiconductor film 15 f becomes the laminated semiconductor layer 15. As a growth method of the laminated semiconductor film 15f, for example, a metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or a metal-organic vapor phase epitaxy method may be used. it can. The growth substrate 5 and the stacked semiconductor film 15 f are included in the stacked body 16.

成長用基板5には、例えばシリコン(Si)が用いられる。実施形態はこれに限らず、例えば、成長用基板5には、Si、SiO、石英、サファイア、GaN、SiC及びGaAsのいずれかが用いられる。このとき、成長用基板5の面方位は任意である。以下では、成長用基板5としてSi基板を用いる例について説明する。 For example, silicon (Si) is used for the growth substrate 5. For example, the growth substrate 5 is made of any one of Si, SiO 2 , quartz, sapphire, GaN, SiC, and GaAs. At this time, the plane orientation of the growth substrate 5 is arbitrary. Hereinafter, an example in which a Si substrate is used as the growth substrate 5 will be described.

成長用基板5の上に第3半導体膜60fが形成される。第3半導体膜60fは、第3半導体層60の少なくとも一部となる。第3半導体膜60fの上に、第2半導体膜20fが設けられる。第2半導体膜20fは、第2半導体層20となる。第2半導体膜20fの上に発光膜30fが設けられる。発光膜30fは、発光層30となる。発光膜30fの上に第1半導体膜10fが設けられる。第1半導体膜10fは、第1半導体層10となる。   A third semiconductor film 60 f is formed on the growth substrate 5. The third semiconductor film 60 f becomes at least a part of the third semiconductor layer 60. The second semiconductor film 20f is provided on the third semiconductor film 60f. The second semiconductor film 20 f becomes the second semiconductor layer 20. A light emitting film 30f is provided on the second semiconductor film 20f. The light emitting film 30 f becomes the light emitting layer 30. The first semiconductor film 10f is provided on the light emitting film 30f. The first semiconductor film 10 f becomes the first semiconductor layer 10.

この例では、第3半導体膜60fとして、例えば、AlN層62aと、AlGaN層63aと、積層中間層64と、が設けられる。AlN層62aは、成長用基板5の上に形成される。   In this example, as the third semiconductor film 60f, for example, an AlN layer 62a, an AlGaN layer 63a, and a stacked intermediate layer 64 are provided. The AlN layer 62a is formed on the growth substrate 5.

AlN層62aは、低温成長または高温成長により形成される。
低温成長の場合は、AlN層62aの形成温度は、例えば、400℃以上500℃以下である。低温成長の場合のAlN層62aの厚さは、例えば、30nm以上100nm以下である。
高温成長の場合は、AlN層62aの形成温度は、例えば、700℃以上1200℃以下である。高温成長の場合のAlN層62aの厚さは、例えば、100nm以上300nm以下である。
AlN層62aとして、低温成長のAlN層と、高温成長のAlN層と、の積層膜を用いても良い。
The AlN layer 62a is formed by low temperature growth or high temperature growth.
In the case of low temperature growth, the formation temperature of the AlN layer 62a is, for example, not less than 400 ° C. and not more than 500 ° C. The thickness of the AlN layer 62a in the case of low temperature growth is, for example, 30 nm or more and 100 nm or less.
In the case of high-temperature growth, the formation temperature of the AlN layer 62a is, for example, 700 ° C. or more and 1200 ° C. or less. The thickness of the AlN layer 62a in the case of high temperature growth is, for example, not less than 100 nm and not more than 300 nm.
As the AlN layer 62a, a laminated film of an AlN layer grown at a low temperature and an AlN layer grown at a high temperature may be used.

AlGaN層63aは、AlN層62aの上に形成される。AlGaN層63aの形成温度は、例えば、800℃以上1200℃以下である。AlGaN層63aの厚さは、例えば、300nm以上2000nm以下である。AlGaN層63aにおけるAl組成比は、0.15以上1未満である。AlGaN層63aは、Al組成比の異なる複数の層の積層膜を含んでも良い。AlGaN層63aは、組成比の連続的な変化を有しても良い。   The AlGaN layer 63a is formed on the AlN layer 62a. The formation temperature of the AlGaN layer 63a is, for example, not less than 800 ° C. and not more than 1200 ° C. The thickness of the AlGaN layer 63a is, for example, not less than 300 nm and not more than 2000 nm. The Al composition ratio in the AlGaN layer 63a is 0.15 or more and less than 1. The AlGaN layer 63a may include a stacked film of a plurality of layers having different Al composition ratios. The AlGaN layer 63a may have a continuous change in the composition ratio.

積層中間層64は、AlGaN層63aの上に形成される。積層中間層64は、複数の第1層61と、複数の第2層62と、を含む。複数の第1層61と、複数の第2層62と、は、交互に積層される。この例では、第1層61と第2層62との間に第3層63が設けられている。第1層61の上に第2層62が設けられ、第2層62の上に第3層63が設けられ、第3層63の上に別の第1層61が設けられる。   The stacked intermediate layer 64 is formed on the AlGaN layer 63a. The stacked intermediate layer 64 includes a plurality of first layers 61 and a plurality of second layers 62. The plurality of first layers 61 and the plurality of second layers 62 are alternately stacked. In this example, a third layer 63 is provided between the first layer 61 and the second layer 62. A second layer 62 is provided on the first layer 61, a third layer 63 is provided on the second layer 62, and another first layer 61 is provided on the third layer 63.

第2層62におけるAl組成比は、第1層61におけるAl組成比よりも高い。第1層61には、例えばGaNが用いられる。第2層62には、例えばAlx1Ga1−x1N(0<x1≦1)が用いられる。第3層63には、Alx2Ga1−x2N(0<x2<x1)が用いられる。 The Al composition ratio in the second layer 62 is higher than the Al composition ratio in the first layer 61. For the first layer 61, for example, GaN is used. For example, Al x1 Ga 1-x1 N (0 <x1 ≦ 1) is used for the second layer 62. For the third layer 63, Al x2 Ga 1-x2 N (0 <x2 <x1) is used.

第1層61の厚さは、例えば150nm以上1000nm以下であり、第2層62の厚さは、10nm以上200nm以下であり、第3層63の厚さは、20nm以上300nm以下である。このとき、積層数(第1層61の数、または、第2層62の数)は、1以上5以下である。   The thickness of the first layer 61 is, for example, 150 nm or more and 1000 nm or less, the thickness of the second layer 62 is 10 nm or more and 200 nm or less, and the thickness of the third layer 63 is 20 nm or more and 300 nm or less. At this time, the number of stacked layers (the number of the first layers 61 or the number of the second layers 62) is 1 or more and 5 or less.

積層中間層64の全体の厚さは、例えば、200nm以上7500nm以下である。第1層61の形成温度は、例えば、800℃以上1100℃以下であり、第2層62の形成温度は、例えば、500℃以上800℃以下であり、第3層63の形成温度は、700℃以上1200℃以下である。   The total thickness of the stacked intermediate layer 64 is, for example, not less than 200 nm and not more than 7500 nm. The formation temperature of the first layer 61 is, for example, 800 ° C. or more and 1100 ° C. or less, the formation temperature of the second layer 62 is, for example, 500 ° C. or more and 800 ° C. or less, and the formation temperature of the third layer 63 is 700 It is not lower than 1200 ° C and not higher than 1200 ° C.

この例では、AlGaN層63aの上に第1層61が設けられている。また、最後の第3層63の上に、第2半導体膜20fが設けられている。   In this example, the first layer 61 is provided on the AlGaN layer 63a. A second semiconductor film 20 f is provided on the last third layer 63.

最も上の第3層63(AlGaN層)は、例えば、第2半導体膜20f(第2半導体層20)に接する。ただし、実施形態において、最も上の第3層63と第2半導体膜20f(第2半導体層20)との間に、別の層が設けられても良い。例えば、半導体発光素子110は、最も上の第3層63と第2半導体膜20f(第2半導体層20)との間に設けられた積層膜をさらに含んでも良い。この積層膜は、例えば、交互に積層された、複数の高バンドギャップエネルギー層と、複数の低バンドギャップエネルギー層と、を含む。高バンドギャップエネルギー層は、例えばGaN層である。低バンドギャップエネルギー層は、例えばInGaN層である。この積層膜により、例えば良好な結晶性が得られる。この積層膜は、例えば、第3半導体膜60f(第3半導体層60)の一部と見なしても良い。   The uppermost third layer 63 (AlGaN layer) is in contact with, for example, the second semiconductor film 20f (second semiconductor layer 20). However, in the embodiment, another layer may be provided between the uppermost third layer 63 and the second semiconductor film 20f (second semiconductor layer 20). For example, the semiconductor light emitting device 110 may further include a stacked film provided between the uppermost third layer 63 and the second semiconductor film 20f (second semiconductor layer 20). This laminated film includes, for example, a plurality of high band gap energy layers and a plurality of low band gap energy layers that are alternately laminated. The high band gap energy layer is, for example, a GaN layer. The low band gap energy layer is, for example, an InGaN layer. With this laminated film, for example, good crystallinity can be obtained. This stacked film may be regarded as a part of the third semiconductor film 60f (third semiconductor layer 60), for example.

積層中間層64のうちで最も上の層は、第3層63(AlGaN層)ではなく、他の層でも良い。例えば、積層中間層64の最も上に、第1層61(例えばGaN層)が配置されても良い。また、積層中間層64の最も上に、第2層62(例えばAlN層)が配置されても良い。   The uppermost layer in the laminated intermediate layer 64 may be other layers instead of the third layer 63 (AlGaN layer). For example, the first layer 61 (for example, a GaN layer) may be disposed on the top of the stacked intermediate layer 64. Further, the second layer 62 (for example, an AlN layer) may be disposed on the top of the laminated intermediate layer 64.

半導体発光素子110において、第3半導体層60は、例えば、積層中間層64の少なくとも一部を含む。第3半導体層60は、第1層61を含む。第3半導体層60は、例えば、第3層63をさらに含む。第3半導体層60は、例えば、第2層62を含む。第3半導体層60は、AlGaN層62a及びAlN層63aをさらに含んでも良い。   In the semiconductor light emitting device 110, the third semiconductor layer 60 includes, for example, at least a part of the stacked intermediate layer 64. The third semiconductor layer 60 includes a first layer 61. For example, the third semiconductor layer 60 further includes a third layer 63. The third semiconductor layer 60 includes, for example, a second layer 62. The third semiconductor layer 60 may further include an AlGaN layer 62a and an AlN layer 63a.

このように、第3半導体層60は、GaN層(例えば第1層61)を含むことができる。このGaN層における第2導電形の不純物の濃度は、1×1017/cm以下である。 As described above, the third semiconductor layer 60 may include a GaN layer (for example, the first layer 61). The concentration of impurities of the second conductivity type in this GaN layer is 1 × 10 17 / cm 3 or less.

第3半導体層60は、Alx1GaN1−x1N層(0<x1≦1)、すなわち、第2層62及び第3層63の少なくともいずれか、を含むことができる。 The third semiconductor layer 60 may include an Al x1 GaN 1-x1 N layer (0 <x1 ≦ 1), that is, at least one of the second layer 62 and the third layer 63.

すなわち、第3半導体層60は、窒化物半導体積層膜を含むことができる。この窒化物半導体積層膜は、Alz1Ga1−z1N層(0<z1<1)と、Alz1Ga1−z1N層の上に設けられたAlz2Ga1−z2N層(z1<z2≦1)と、Alz2Ga1−z2N層の上に設けられたAlz3Ga1−z3N層(0≦z3<x1)と、を含むことができる。Alz1Ga1−z1N層は、例えば、第3層63であり、Alz2Ga1−z2N層は、例えば第2層62であり、Alz3Ga1−z3N層(0≦z3<x1)は、例えば第1層61である。
この窒化物半導体積層膜は、積層方向(Z軸方向)に複数積層されてもよい。
That is, the third semiconductor layer 60 can include a nitride semiconductor multilayer film. The nitride semiconductor multilayer film, Al z1 Ga 1-z1 N layer (0 <z1 <1), Al z1 Ga 1-z1 Al provided on the N layer z2 Ga 1-z2 N layer (z1 < and z2 ≦ 1), Al z2 Ga 1-z2 Al provided on the N layer z3 Ga 1-z3 N layer (0 ≦ z3 <x1), can contain. The Al z1 Ga 1 -z1 N layer is, for example, the third layer 63, the Al z2 Ga 1 -z2 N layer is, for example, the second layer 62, and the Al z3 Ga 1 -z3 N layer (0 ≦ z3 < x1) is, for example, the first layer 61.
A plurality of nitride semiconductor multilayer films may be stacked in the stacking direction (Z-axis direction).

図6は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。 図6は、発光層30の構成の1つの例を示している。
図6に表したように、発光層30は、複数の障壁層31と、複数の障壁層31どうしの間に設けられた井戸層32と、を含む。例えば、複数の障壁層31と、複数の井戸層32と、がZ軸方向に沿って交互に積層される。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the semiconductor light emitting element according to the first embodiment. FIG. 6 shows one example of the configuration of the light emitting layer 30.
As shown in FIG. 6, the light emitting layer 30 includes a plurality of barrier layers 31 and a well layer 32 provided between the plurality of barrier layers 31. For example, a plurality of barrier layers 31 and a plurality of well layers 32 are alternately stacked along the Z-axis direction.

井戸層32は、Inx0Ga1−x0N(0<x0<1)を含む。障壁層31は、GaNを含む。すなわち、井戸層32はInを含み、障壁層31はInを実質的に含まない。障壁層31におけるバンドギャップエネルギーは、井戸層32におけるバンドギャップエネルギーよりも大きい。 The well layer 32 includes In x0 Ga 1-x0 N (0 <x0 <1). The barrier layer 31 includes GaN. That is, the well layer 32 contains In, and the barrier layer 31 does not substantially contain In. The band gap energy in the barrier layer 31 is larger than the band gap energy in the well layer 32.

発光層30は、単一量子井戸(SQW:Single Quantum Well)構成を有することができる。このとき、発光層30は、2つの障壁層31と、その障壁層31の間に設けられた井戸層32と、を含む。または、発光層30は、多重量子井戸(MQW:Multi Quantum Well)構成を有することができる。このとき、発光層30は、3つ以上の障壁層31と、障壁層31どうしのそれぞれの間に設けられた井戸層32と、を含む。   The light emitting layer 30 may have a single quantum well (SQW) configuration. At this time, the light emitting layer 30 includes two barrier layers 31 and a well layer 32 provided between the barrier layers 31. Alternatively, the light emitting layer 30 may have a multi quantum well (MQW) configuration. At this time, the light emitting layer 30 includes three or more barrier layers 31 and a well layer 32 provided between the barrier layers 31.

すなわち、発光層30は、例えば、(n+1)個の障壁層31と、n個の井戸層32と、を含む(nは、2以上の整数)。第(i+1)障壁層BL(i+1)は、第i障壁層BLiと第1半導体層10との間に配置される(iは、1以上(n−1)以下の整数)。第(i+1)井戸層WL(i+1)は、第i井戸層WLiと第1半導体層10との間に配置される。第1障壁層BL1は、第2半導体層20と第1井戸層WL1との間に設けられる。第n井戸層WLnは、第n障壁層BLnと第(n+1)障壁層BL(n+1)との間に設けられる。第(n+1)障壁層BL(n+1)は、第n井戸層WLnと第1半導体層10との間に設けられる。   That is, the light emitting layer 30 includes, for example, (n + 1) barrier layers 31 and n well layers 32 (n is an integer of 2 or more). The (i + 1) -th barrier layer BL (i + 1) is disposed between the i-th barrier layer BLi and the first semiconductor layer 10 (i is an integer not less than 1 and not more than (n−1)). The (i + 1) th well layer WL (i + 1) is disposed between the i-th well layer WLi and the first semiconductor layer 10. The first barrier layer BL1 is provided between the second semiconductor layer 20 and the first well layer WL1. The nth well layer WLn is provided between the nth barrier layer BLn and the (n + 1) th barrier layer BL (n + 1). The (n + 1) th barrier layer BL (n + 1) is provided between the nth well layer WLn and the first semiconductor layer 10.

以下では、半導体発光素子110の製造方法の1つの例について説明する。
図7は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図7に表したように、積層体16を準備する(ステップS110)。積層体16は、成長用基板5と、積層半導体膜15fと、を含む。積層半導体膜15fは、第1導電形の第1半導体膜10fと、成長用基板5と第1半導体膜10fとの間に設けられた第2導電形の第2半導体膜20fと、第1半導体膜10fと第2半導体膜20fとの間に設けられた発光膜30fと、成長用基板5と第2半導体膜20fとの間に設けられ第2導電形の不純物濃度が第2半導体膜20fよりも低い第3半導体膜60fと、を含む。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the semiconductor light emitting device 110 will be described.
FIG. 7 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the semiconductor light emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 7, the stacked body 16 is prepared (step S110). The stacked body 16 includes a growth substrate 5 and a stacked semiconductor film 15f. The laminated semiconductor film 15f includes a first conductivity type first semiconductor film 10f, a second conductivity type second semiconductor film 20f provided between the growth substrate 5 and the first semiconductor film 10f, and a first semiconductor. The light emitting film 30f provided between the film 10f and the second semiconductor film 20f and the impurity concentration of the second conductivity type provided between the growth substrate 5 and the second semiconductor film 20f are higher than those of the second semiconductor film 20f. A lower third semiconductor film 60f.

本製造方法は、積層体16を形成する工程(すなわち、成長用基板5の上に積層半導体膜15fを成長させる工程)を含んでも良い。   The manufacturing method may include a step of forming the stacked body 16 (that is, a step of growing the stacked semiconductor film 15f on the growth substrate 5).

図7に表したように、第1電極40を形成する(ステップS120)。例えば、加工体の上面の全体に、第1電極40となるAg膜を形成する。Ag膜の厚さは、例えば、100nm以上400nm以下である。さらに、Ag膜の上に、第1中間導電層71となるTi膜を形成する。このTi膜の厚さは、例えば5nm以上100nm以下である。第1中間導電層71は、バリアメタルとして機能する。   As shown in FIG. 7, the first electrode 40 is formed (step S120). For example, an Ag film to be the first electrode 40 is formed on the entire top surface of the processed body. The thickness of the Ag film is, for example, 100 nm or more and 400 nm or less. Further, a Ti film to be the first intermediate conductive layer 71 is formed on the Ag film. The thickness of this Ti film is, for example, 5 nm or more and 100 nm or less. The first intermediate conductive layer 71 functions as a barrier metal.

図7に表したように、第1電極40に導電性の支持基板70を接合する(ステップS130)。例えば、支持基板70として、主面に第2中間導電層72(例えばAuSn層)が設けられたシリコン基板を準備する。第1中間導電層71と第2中間導電層72とを互いに対向させて、第1電極40と支持基板70とを配置する。そして、第1中間導電層71と第2中間導電層72とを接触させて加熱し、第1電極40と支持基板70とを接合する。   As shown in FIG. 7, the conductive support substrate 70 is bonded to the first electrode 40 (step S130). For example, a silicon substrate provided with a second intermediate conductive layer 72 (for example, AuSn layer) on the main surface is prepared as the support substrate 70. The first electrode 40 and the support substrate 70 are disposed so that the first intermediate conductive layer 71 and the second intermediate conductive layer 72 are opposed to each other. Then, the first intermediate conductive layer 71 and the second intermediate conductive layer 72 are brought into contact with each other and heated to join the first electrode 40 and the support substrate 70 together.

図7に表したように、成長用基板5を除去する(ステップS140)。この除去は、例えば、研削及びエッチングの少なくともいずれかの処理により行われる。   As shown in FIG. 7, the growth substrate 5 is removed (step S140). This removal is performed, for example, by at least one of grinding and etching.

図7に表したように、第3半導体膜60fの一部を除去する(ステップS150)。例えば、第3半導体膜60fに、第3半導体膜60fを貫通するトレンチ(トレンチ60t)を形成する。   As shown in FIG. 7, a part of the third semiconductor film 60f is removed (step S150). For example, a trench (trench 60t) penetrating the third semiconductor film 60f is formed in the third semiconductor film 60f.

図7に表したように、第3半導体膜60fの表面に凹凸65を形成する。この凹凸65の形成は、例えば、KOHなどを用いたウエット処理、または、任意のドライエッチング処理などを用いることができる。   As shown in FIG. 7, the unevenness 65 is formed on the surface of the third semiconductor film 60f. For the formation of the irregularities 65, for example, a wet process using KOH or an arbitrary dry etching process can be used.

図7に表したように、第2電極80を形成する(ステップS170)。例えば、加工体の上に所定の形状のレジストを形成した後に、導電膜を形成し、レジストを除去することで所定の形状の導電膜が形成される。この導電膜の一部は、トレンチ60tを介して第2半導体膜20f(第2半導体層20)と接する。これにより、第2電極80の細線部82とパッド部81とが形成される。
これにより、半導体発光素子110が得られる。
As shown in FIG. 7, the second electrode 80 is formed (step S170). For example, after a resist having a predetermined shape is formed on the processed body, a conductive film is formed, and the resist is removed to form a conductive film having a predetermined shape. Part of this conductive film is in contact with the second semiconductor film 20f (second semiconductor layer 20) through the trench 60t. Thereby, the thin wire | line part 82 and the pad part 81 of the 2nd electrode 80 are formed.
Thereby, the semiconductor light emitting device 110 is obtained.

なお、上記のステップS110〜S170の順番は、技術的に可能な範囲で入れ替えることができる。ステップS110〜S170の少なくとも2つは、技術的に可能な範囲で同時に実施しても良い。   In addition, the order of said step S110-S170 can be changed in the technically possible range. At least two of steps S110 to S170 may be performed simultaneously as far as technically possible.

本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法によれば、高効率の半導体発光素子の製造方法が提供できる。   According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to this embodiment, a highly efficient method for manufacturing a semiconductor light emitting device can be provided.

上記の成長用基板5の除去(ステップS140)の際に、成長用基板5の上に形成した第3半導体膜60fの一部が残され、一部が除去される。例えば、第3半導体膜60fのうちのAlGaN層62a及びAlN層63aが除去され、積層中間層64の少なくとも一部が残る。例えば、残った積層中間層64の一部が、第3半導体層60となる。   During the removal of the growth substrate 5 (step S140), a part of the third semiconductor film 60f formed on the growth substrate 5 is left and a part thereof is removed. For example, the AlGaN layer 62a and the AlN layer 63a in the third semiconductor film 60f are removed, and at least a part of the stacked intermediate layer 64 remains. For example, a part of the remaining stacked intermediate layer 64 becomes the third semiconductor layer 60.

凹凸65は、例えば、残った積層中間層64の少なくとも一部に形成される。凹凸65の一部が、第2半導体層20に到達しても良い。   The unevenness 65 is formed on at least a part of the remaining laminated intermediate layer 64, for example. A part of the unevenness 65 may reach the second semiconductor layer 20.

図8(a)〜図8(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
図8(a)及び図8(b)は、成長用基板5の上に積層半導体膜15fを形成し、その後、成長用基板5を除去した後に、第1半導体層10の表面から半導体層に含まれる元素をSIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)により分析した結果を表している。これらの図の横軸は、Z軸方向(深さ方向)の位置である。図8(a)の縦軸は、Al(Alイオン)の濃度C(Al)である。図8(b)の縦軸は、Siの濃度C(Si)である。図8(c)は、図8(a)及び図8(b)の横軸に対応する半導体層を模式的に例示している。
FIG. 8A to FIG. 8C are schematic views illustrating the configuration of the semiconductor light emitting element according to the first embodiment.
8A and 8B show a case where a laminated semiconductor film 15f is formed on the growth substrate 5, and after the growth substrate 5 is removed, the surface of the first semiconductor layer 10 is changed to the semiconductor layer. The result of having analyzed the element contained by SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) is represented. The horizontal axis in these drawings is the position in the Z-axis direction (depth direction). The vertical axis | shaft of Fig.8 (a) is the density | concentration C (Al) of Al (Al ion). The vertical axis | shaft of FIG.8 (b) is the density | concentration C (Si) of Si. FIG. 8C schematically illustrates a semiconductor layer corresponding to the horizontal axis of FIGS. 8A and 8B.

図8(a)に表したように、第1半導体層10の一部において、Alの濃度が高い。このAlの濃度が高い部分は、電子オーバーフロー抑制層に対応する。発光層30及び第2半導体層20においては、Al濃度は低い。第3半導体層60においては、第3層63及び第2層62において、Al濃度が高い。第1層61においては、Al濃度は低い。   As shown in FIG. 8A, the Al concentration is high in a part of the first semiconductor layer 10. The portion where the Al concentration is high corresponds to the electron overflow suppression layer. In the light emitting layer 30 and the second semiconductor layer 20, the Al concentration is low. In the third semiconductor layer 60, the Al concentration is high in the third layer 63 and the second layer 62. In the first layer 61, the Al concentration is low.

図8(a)に例示したように、第1層61、第2層62及び第3層63において、Alの濃度は連続的に変化しても良い。また、不連続的に変化しても良い。第1層61、第2層62及び第3層63どうしの境界が不明確な場合があるが、Alの濃度の高い部分と、低い部分と、中間の部分と、が存在することで、第1層61、第2層62及び第3層63の存在が確認できる。   As illustrated in FIG. 8A, in the first layer 61, the second layer 62, and the third layer 63, the concentration of Al may be continuously changed. Moreover, you may change discontinuously. Although the boundary between the first layer 61, the second layer 62, and the third layer 63 may be unclear, the presence of the high Al concentration portion, the low portion, and the intermediate portion, The presence of the first layer 61, the second layer 62, and the third layer 63 can be confirmed.

図8(b)に例示したように、第1半導体層10においては、Siの濃度は低く、第2半導体層20において、Siの濃度が高い。この例では、発光層30において、Siが観測されている。発光層30におけるSiの濃度は、第2半導体層20におけるSiの濃度よりも低い。   As illustrated in FIG. 8B, the first semiconductor layer 10 has a low Si concentration, and the second semiconductor layer 20 has a high Si concentration. In this example, Si is observed in the light emitting layer 30. The concentration of Si in the light emitting layer 30 is lower than the concentration of Si in the second semiconductor layer 20.

この例では、第3半導体層60のうちの第2半導体層20の側の一部(第3層63)において、高い濃度のSiが検出されている(図8(b)の部分PA)。この部分において、Siの濃度の揺らぎが発生している。部分PAを除くと、第3半導体層60におけるSiの濃度は、第2半導体層20におけるSiの濃度よりも低い。このように、第3半導体層60のうちで第2導電形の不純物濃度が第2半導体層20における第2導電形の不純物濃度が低い部分と、第2半導体層20との間に、局所的に第2導電形の不純物濃度が第2半導体層20よりも高い部分(Siの濃度の揺らぎが発生している部分PA)が設けられていても良い。この場合は、第2導電形の不純物濃度が第2半導体層20における第2導電形の不純物濃度よりも低い部分を第3半導体層60と見なすことができる。   In this example, high concentration of Si is detected in a part of the third semiconductor layer 60 on the second semiconductor layer 20 side (third layer 63) (part PA in FIG. 8B). In this portion, fluctuation of the Si concentration occurs. Excluding the portion PA, the Si concentration in the third semiconductor layer 60 is lower than the Si concentration in the second semiconductor layer 20. As described above, the second semiconductor layer 20 is locally localized between the second semiconductor layer 20 and the portion of the second semiconductor layer 20 where the second conductivity type impurity concentration is low in the second semiconductor layer 20. In addition, a portion where the impurity concentration of the second conductivity type is higher than that of the second semiconductor layer 20 (a portion PA where fluctuation of the Si concentration occurs) may be provided. In this case, a portion in which the impurity concentration of the second conductivity type is lower than the impurity concentration of the second conductivity type in the second semiconductor layer 20 can be regarded as the third semiconductor layer 60.

第3半導体層60の第1層61(GaN層)におけるSi(第2導電形の不純物)の濃度は、1×1017/cm以下である。 The concentration of Si (second conductivity type impurity) in the first layer 61 (GaN layer) of the third semiconductor layer 60 is 1 × 10 17 / cm 3 or less.

(第2の実施形態)
図9及び図10は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。図9は、図1のA1−A2線断面に相当する断面図である。図10は、図1のA3−A4線断面に相当する断面図である。
図11は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。図11は、後述する高抵抗部45の平面パターンを例示している。
(Second Embodiment)
9 and 10 are schematic cross-sectional views illustrating the configuration of the semiconductor light emitting element according to the second embodiment. 9 is a cross-sectional view corresponding to the cross section along line A1-A2 of FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to the cross section along line A3-A4 of FIG.
FIG. 11 is a schematic plan view illustrating the configuration of the semiconductor light emitting element according to the second embodiment. FIG. 11 illustrates a planar pattern of the high resistance portion 45 described later.

図9〜図11に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子120は、第1半導体層10、発光層30、第2半導体層20、第3半導体層60、第2電極80及び第1電極40に加え、高抵抗部45をさらに含む。第1半導体層10、発光層30、第2半導体層20、第3半導体層60、第2電極80及び第1電極40の構成は、半導体発光素子110と同様なので説明を省略する。半導体発光素子120における細線82aのパターンは、図4(a)に例示した通りである。   As shown in FIGS. 9 to 11, the semiconductor light emitting device 120 according to the embodiment includes the first semiconductor layer 10, the light emitting layer 30, the second semiconductor layer 20, the third semiconductor layer 60, the second electrode 80, and the first electrode. In addition to the one electrode 40, a high resistance portion 45 is further included. The configurations of the first semiconductor layer 10, the light emitting layer 30, the second semiconductor layer 20, the third semiconductor layer 60, the second electrode 80, and the first electrode 40 are the same as those of the semiconductor light emitting device 110, and thus the description thereof is omitted. The pattern of the thin wire 82a in the semiconductor light emitting device 120 is as illustrated in FIG.

高抵抗部45は、第1電極40と第1半導体層10との間に設けられる。高抵抗部45は、積層方向(Z軸方向)に対して垂直な平面(X−Y平面)に投影したときに、細線82aと重なる。   The high resistance part 45 is provided between the first electrode 40 and the first semiconductor layer 10. The high resistance portion 45 overlaps the thin wire 82a when projected onto a plane (XY plane) perpendicular to the stacking direction (Z-axis direction).

高抵抗部45は、X−Y平面に投影したときに、細線82aと重なる部分45pを有する。この例では、高抵抗部45は、X−Y平面に投影したときに、パッド部81と重なる部分45qも有する。ただし、後述するように、パッド部81と重なる部分45qは設けられなくても良い。   The high resistance portion 45 has a portion 45p that overlaps the thin wire 82a when projected onto the XY plane. In this example, the high resistance portion 45 also includes a portion 45q that overlaps the pad portion 81 when projected onto the XY plane. However, as will be described later, the portion 45q overlapping the pad portion 81 may not be provided.

高抵抗部45の抵抗は、第1半導体層10の抵抗よりも高い。または、高抵抗部45と第1半導体層10との接触抵抗は、第1電極40と第1半導体層10との間の接触抵抗よりも高い。または、高抵抗部45と第1電極40との接触抵抗は、第1半導体層10と第1電極40との接触抵抗よりも高い。   The resistance of the high resistance part 45 is higher than the resistance of the first semiconductor layer 10. Alternatively, the contact resistance between the high resistance portion 45 and the first semiconductor layer 10 is higher than the contact resistance between the first electrode 40 and the first semiconductor layer 10. Alternatively, the contact resistance between the high resistance portion 45 and the first electrode 40 is higher than the contact resistance between the first semiconductor layer 10 and the first electrode 40.

例えば、高抵抗部45の導電率は、第1半導体層10の導電率よりも低い。例えば、第1電極40と第1半導体層10との間に高抵抗部45が設けられていない部分における、第1電極40と第1半導体層10との間の電気抵抗は、第1電極40と第1半導体層10との間に高抵抗部45が設けられている部分における、第1電極40と第1半導体層10との間の電気抵抗よりも低い。   For example, the conductivity of the high resistance portion 45 is lower than the conductivity of the first semiconductor layer 10. For example, the electrical resistance between the first electrode 40 and the first semiconductor layer 10 in the portion where the high resistance portion 45 is not provided between the first electrode 40 and the first semiconductor layer 10 is the first electrode 40. The electrical resistance between the first electrode 40 and the first semiconductor layer 10 is lower in the portion where the high resistance portion 45 is provided between the first semiconductor layer 10 and the first semiconductor layer 10.

例えば、高抵抗部45は、絶縁性である。高抵抗部45は、金属酸化物、金属窒化物及び金属酸窒化物の少なくともいずれかを含むことができる。   For example, the high resistance portion 45 is insulative. The high resistance portion 45 can include at least one of a metal oxide, a metal nitride, and a metal oxynitride.

例えば、第1電極40としてAgを用い第1半導体層10としてp形のGaNを用いる場合、高抵抗部45として、SiOを用いると、高抵抗部45と第1半導体層10との接触抵抗は、第1電極40と第1半導体層10との間の接触抵抗よりも高くなる。 For example, when Ag is used as the first electrode 40 and p-type GaN is used as the first semiconductor layer 10, if SiO 2 is used as the high resistance portion 45, the contact resistance between the high resistance portion 45 and the first semiconductor layer 10. Becomes higher than the contact resistance between the first electrode 40 and the first semiconductor layer 10.

この例では、高抵抗部45は、第1電極40に埋め込まれているが、高抵抗部45は、第1半導体層10に埋め込まれても良い。   In this example, the high resistance portion 45 is embedded in the first electrode 40, but the high resistance portion 45 may be embedded in the first semiconductor layer 10.

高抵抗部45は、第1電極40から第1半導体層10に流れる電流経路を制御する。高抵抗部45は、X−Y平面に投影したときに、細線82aと重なる部分を有しているため、細線82aと重なる部分の発光層30への電流を抑制し、この部分での発光を抑制する。これにより、光を遮蔽する細線82aの直下での発光が抑制されるため、発光効率がより向上する。   The high resistance unit 45 controls a current path that flows from the first electrode 40 to the first semiconductor layer 10. Since the high resistance portion 45 has a portion that overlaps the thin wire 82a when projected onto the XY plane, the high resistance portion 45 suppresses the current to the light emitting layer 30 in the portion that overlaps the thin wire 82a, and emits light at this portion. Suppress. As a result, light emission directly under the thin wire 82a that shields light is suppressed, so that the light emission efficiency is further improved.

図12は、第2の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。図12は、図1のA1−A2線断面に相当する断面図である。
図13(a)〜図13(c)は、第2の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。図13(a)は、第2電極80の平面パターンを例示している。図13(b)は、第3半導体層60の平面パターンを例示している。図13(c)は、高抵抗部45の平面パターンを例示している。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of another semiconductor light emitting element according to the second embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view corresponding to the cross section along line A1-A2 of FIG.
FIG. 13A to FIG. 13C are schematic plan views illustrating the configuration of another semiconductor light emitting element according to the second embodiment. FIG. 13A illustrates a planar pattern of the second electrode 80. FIG. 13B illustrates a planar pattern of the third semiconductor layer 60. FIG. 13C illustrates a planar pattern of the high resistance portion 45.

図12、及び、図13(a)〜図13(c)に表したように、半導体発光素子121は、半導体発光素子120と、高抵抗部45のパターンの点で異なる。これ以外の構成は、半導体発光素子120と同様なので説明を省略する。   As shown in FIG. 12 and FIGS. 13A to 13C, the semiconductor light emitting element 121 is different from the semiconductor light emitting element 120 in the pattern of the high resistance portion 45. Since the configuration other than this is the same as that of the semiconductor light emitting device 120, description thereof is omitted.

半導体発光素子121においては、パッド部81と重なる部分45qは設けられていない。すなわち、高抵抗部45は、X−Y平面に投影したときに、パッド部81の少なくとも一部と重ならない。この場合も、高抵抗部45は、X−Y平面に投影したときに、細線82aと重なる部分45pを有する。   In the semiconductor light emitting device 121, the portion 45q overlapping the pad portion 81 is not provided. That is, the high resistance portion 45 does not overlap at least a part of the pad portion 81 when projected onto the XY plane. Also in this case, the high resistance portion 45 has a portion 45p that overlaps the thin wire 82a when projected onto the XY plane.

パッド部81の直下においては、第3半導体層60により電流の注入が抑制されているため、パッド部81の直下においては、高抵抗部45を設けなくても十分に発光が抑制される。このため、高抵抗部45のうちのパッド部81と重なる部分45qは、省略できる。   Immediately below the pad portion 81, current injection is suppressed by the third semiconductor layer 60, so that light emission is sufficiently suppressed immediately below the pad portion 81 without providing the high resistance portion 45. For this reason, the part 45q which overlaps with the pad part 81 of the high resistance part 45 can be omitted.

高抵抗部45として例えばSiOなどを用いた場合には、高抵抗部45は光吸収体として作用する。このため、高抵抗部45の面積を小さくすることで、光吸収がより抑えられる。 When, for example, SiO 2 or the like is used as the high resistance portion 45, the high resistance portion 45 functions as a light absorber. For this reason, light absorption is suppressed more by making the area of the high resistance part 45 small.

一方、X−Y平面内に電流を広げるために細線82aが設けられ、細線82aから電流(例えば電子流)が半導体層に注入される。細線82aは光を遮蔽(減衰)するため、細線82aの直下では、できるだけ発光しないようにすることがより好ましい。半導体発光素子120及び121においては、高抵抗部45を設けることで、細線82aの直下における発光を抑制し、より高い効率が得られる。さらに、高抵抗部45をパッド部81と重ならない形状とした半導体発光素子121においては、高抵抗部45における光吸収が抑制され、半導体発光素子120よりもさらに高い効率が得られる。   On the other hand, a thin wire 82a is provided in order to spread the current in the XY plane, and current (for example, electron current) is injected from the thin wire 82a into the semiconductor layer. Since the thin wire 82a shields (attenuates) light, it is more preferable that light is not emitted as much as possible immediately below the thin wire 82a. In the semiconductor light emitting devices 120 and 121, by providing the high resistance portion 45, light emission directly below the thin wire 82a is suppressed, and higher efficiency is obtained. Furthermore, in the semiconductor light emitting device 121 in which the high resistance portion 45 has a shape that does not overlap the pad portion 81, light absorption in the high resistance portion 45 is suppressed, and higher efficiency than that of the semiconductor light emitting device 120 is obtained.

図14(a)及び図14(b)は、半導体発光素子の特性を例示する模式的平面図である。
図14(a)は、本実施形態に係る半導体発光素子121の発光特性を例示している。図14(b)は、参考例の半導体発光素子119の特性を例示している。半導体発光素子119においては、第3半導体層60が設けられず、第2電極80のパッド部81及び細線部82が、第2半導体層20に接している。さらに、半導体層119においては、高抵抗部45が設けられていない。これらの図において、明るい部分は発光の輝度が高いことを示し、暗い部分は発光の輝度が低いことを示している。
14A and 14B are schematic plan views illustrating characteristics of the semiconductor light emitting element.
FIG. 14A illustrates the light emission characteristics of the semiconductor light emitting device 121 according to this embodiment. FIG. 14B illustrates characteristics of the semiconductor light emitting device 119 of the reference example. In the semiconductor light emitting device 119, the third semiconductor layer 60 is not provided, and the pad portion 81 and the thin wire portion 82 of the second electrode 80 are in contact with the second semiconductor layer 20. Further, the high resistance portion 45 is not provided in the semiconductor layer 119. In these drawings, a bright part indicates that the luminance of light emission is high, and a dark part indicates that the luminance of light emission is low.

図14(b)に表したように、参考例の半導体発光素子119においては、パッド部81の近傍において、局所的に発光しており、パッド部81から遠い部分では、輝度が低い。このように、半導体発光素子119においては、発光が面内で不均一である。   As shown in FIG. 14B, the semiconductor light emitting device 119 of the reference example emits light locally in the vicinity of the pad portion 81, and the luminance is low in a portion far from the pad portion 81. Thus, in the semiconductor light emitting device 119, light emission is non-uniform in the plane.

図14(a)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子121においては、パッド部81の近傍での局所的な発光が抑制され、発光の面内均一性が向上している。この例では、パッド部81から遠い部分でも、高い輝度が得られている。なお、この例は、第3半導体層60によりパッド部81の近傍の局所的な発光を抑制できることを示すためのものであり、パッド部81から遠い部分における輝度が、パッド部81の近傍における輝度よりも高くなっている。しかしながら、後述するように、細線部82のパターンの設計を変えることで、面内の輝度の均一性をより高めることができる。   As shown in FIG. 14A, in the semiconductor light emitting device 121 according to the embodiment, local light emission in the vicinity of the pad portion 81 is suppressed, and the in-plane uniformity of light emission is improved. In this example, high luminance is obtained even at a portion far from the pad portion 81. This example is for showing that the third semiconductor layer 60 can suppress local light emission in the vicinity of the pad portion 81, and the luminance in the portion far from the pad portion 81 is the luminance in the vicinity of the pad portion 81. Higher than. However, as will be described later, in-plane brightness uniformity can be further improved by changing the design of the pattern of the thin line portion 82.

図15は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
これらの図は、半導体発光素子121及び半導体発光素子119の光出力Poの測定結果を例示している。図15の横軸は、波長λ(nm)である。図15の縦軸は、光出力Po(ミリワット:mW)である。
FIG. 15 is a graph illustrating characteristics of the semiconductor light emitting device.
These drawings illustrate the measurement results of the light output Po of the semiconductor light emitting device 121 and the semiconductor light emitting device 119. The horizontal axis in FIG. 15 is the wavelength λ (nm). The vertical axis in FIG. 15 represents the optical output Po (milliwatt: mW).

図15に表したように、実施形態に係る半導体発光素子121においては、参考例の半導体発光素子119に比べて、高い光出力Poが得られる。例えば、半導体発光素子120の光出力Poは、半導体発光素子119の光出力Poよりも約5%高い。   As shown in FIG. 15, the semiconductor light emitting device 121 according to the embodiment provides a higher light output Po than the semiconductor light emitting device 119 of the reference example. For example, the light output Po of the semiconductor light emitting device 120 is about 5% higher than the light output Po of the semiconductor light emitting device 119.

なお、半導体発光素子119において、第3半導体層60を設けず高抵抗部45だけを設ける構成(半導体発光素子119aとする)もある。これによっても、パッド部81及び細線82aの直下における発光が抑制され光出力が向上する。本願発明者の実験によると、この構成の半導体発光素子119aにおける光出力Poは、半導体発光素子119の光出力Poよりも、約3%高くなる。   In addition, in the semiconductor light emitting device 119, there is a configuration (referred to as a semiconductor light emitting device 119a) in which only the high resistance portion 45 is provided without providing the third semiconductor layer 60. This also suppresses light emission directly below the pad portion 81 and the thin wire 82a and improves the light output. According to an experiment by the present inventor, the light output Po of the semiconductor light emitting device 119a having this configuration is about 3% higher than the light output Po of the semiconductor light emitting device 119.

また、高抵抗部45を設けない第1の実施形態に係る半導体発光素子110の光出力は、半導体発光素子119の光出力Poよりも、約2.5%高くなる。半導体発光素子110においては、第3半導体層60を残すという簡単な構成とプロセスにより、高い効率が得られる点が有利である。   Further, the light output of the semiconductor light emitting device 110 according to the first embodiment in which the high resistance portion 45 is not provided is approximately 2.5% higher than the light output Po of the semiconductor light emitting device 119. The semiconductor light emitting device 110 is advantageous in that high efficiency can be obtained by a simple configuration and process in which the third semiconductor layer 60 is left.

また、第3半導体層60と高抵抗部45との両方を設ける第2の実施形態によれば、非常に高い効率が得られる。   Further, according to the second embodiment in which both the third semiconductor layer 60 and the high resistance portion 45 are provided, very high efficiency can be obtained.

図16(a)〜図16(c)は、第2の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。図16(a)は、第2電極80の平面パターンを例示している。図16(b)は、第3半導体層60の平面パターンを例示している。図16(c)は、高抵抗部45の平面パターンを例示している。   FIG. 16A to FIG. 16C are schematic plan views illustrating the configuration of another semiconductor light emitting element according to the second embodiment. FIG. 16A illustrates a planar pattern of the second electrode 80. FIG. 16B illustrates a planar pattern of the third semiconductor layer 60. FIG. 16C illustrates a planar pattern of the high resistance portion 45.

図16(a)〜図16(c)に表したように、半導体発光素子122は、半導体発光素子121と、第3半導体層60から露出する第2半導体層20のパターン(すなわち、細線部82のパターン)の点で異なる。これ以外の構成は、半導体発光素子121と同様なので説明を省略する。   As illustrated in FIG. 16A to FIG. 16C, the semiconductor light emitting element 122 includes the semiconductor light emitting element 121 and the pattern of the second semiconductor layer 20 exposed from the third semiconductor layer 60 (that is, the thin line portion 82. ) Pattern). Since the other configuration is the same as that of the semiconductor light emitting device 121, the description thereof is omitted.

図16(b)に表したように、半導体発光素子122においては、第3半導体層60から露出する第2半導体層20が、パッド部81のパターンから離れている。第3半導体層60から露出する第2半導体層20と、パッド部81と、の間に、接続部82bが設けられる。   As shown in FIG. 16B, in the semiconductor light emitting device 122, the second semiconductor layer 20 exposed from the third semiconductor layer 60 is separated from the pattern of the pad portion 81. A connection portion 82 b is provided between the second semiconductor layer 20 exposed from the third semiconductor layer 60 and the pad portion 81.

発光層30の1つの点から放出された光は、広がりながら半導体層中を進行する。このため、発光する位置を、光を遮蔽(減衰)させるパッド部81から一定の距離だけ離した方が光の取り出し効率が向上する。第3半導体層60から露出する第2半導体層20の端と、パッド部81と、の間のX−Y平面内に沿った距離は、例えば、第2半導体層20及び第3半導体層60の厚さの1倍以上である。そして、10倍以下程度が好ましい。例えば、第3半導体層60の厚さは、2μm以上3μm以下であるとき、第3半導体層60から露出する第2半導体層20の端と、パッド部81と、の間のX−Y平面内に沿った距離は、例えば5μm以上20μm以下である。   Light emitted from one point of the light emitting layer 30 travels through the semiconductor layer while spreading. For this reason, the light extraction efficiency is improved by separating the light emitting position from the pad portion 81 that shields (attenuates) the light by a certain distance. The distance along the XY plane between the end of the second semiconductor layer 20 exposed from the third semiconductor layer 60 and the pad portion 81 is, for example, the distance between the second semiconductor layer 20 and the third semiconductor layer 60. More than 1 times the thickness. And about 10 times or less is preferable. For example, when the thickness of the third semiconductor layer 60 is not less than 2 μm and not more than 3 μm, in the XY plane between the end of the second semiconductor layer 20 exposed from the third semiconductor layer 60 and the pad portion 81. The distance along the line is, for example, 5 μm or more and 20 μm or less.

図17〜図19は、第2の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。図17〜図19は、図1のA1−A2線断面に相当する断面図である。
図17に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子123においては、第2電極80の一部が、第3半導体層60の上にも延在している。これ以外は、半導体発光素子121と同じである。
17 to 19 are schematic cross-sectional views illustrating the configuration of another semiconductor light emitting element according to the second embodiment. 17 to 19 are cross-sectional views corresponding to the cross section taken along line A1-A2 of FIG.
As shown in FIG. 17, in the semiconductor light emitting device 123 according to the present embodiment, a part of the second electrode 80 extends also on the third semiconductor layer 60. The rest is the same as the semiconductor light emitting device 121.

図18に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子124においては、細線部82のX−Y平面に沿って延在する部分(細線82a)の端が、第3半導体層60と離間している。これ以外は、半導体発光素子121と同じである。   As shown in FIG. 18, in the semiconductor light emitting device 124 according to the present embodiment, the end of the portion (thin wire 82 a) extending along the XY plane of the thin wire portion 82 is separated from the third semiconductor layer 60. doing. The rest is the same as the semiconductor light emitting device 121.

半導体発光素子123または124においては、例えば、第2電極80のパターン形状の余裕度が広く、製造が容易になる。   In the semiconductor light emitting device 123 or 124, for example, the margin of the pattern shape of the second electrode 80 is wide, and the manufacturing becomes easy.

図19に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子125においては、細線部82のX−Y平面に沿って延在する部分(細線82a)の上面82auは、第2半導体層20の上面20uよりも下である。これ以外は、半導体発光素子121と同じである。半導体発光素子125においては、第2半導体層20の厚さ、第3半導体層60に形成するトレンチ60tの深さ、及び、第2電極80の厚さなどの少なくともいずれかの余裕度が広くなり、製造が容易となる。   As shown in FIG. 19, in the semiconductor light emitting device 125 according to the present embodiment, the upper surface 82 au of the portion (thin wire 82 a) extending along the XY plane of the thin wire portion 82 is formed on the second semiconductor layer 20. It is below the upper surface 20u. The rest is the same as the semiconductor light emitting device 121. In the semiconductor light emitting device 125, at least one margin such as the thickness of the second semiconductor layer 20, the depth of the trench 60 t formed in the third semiconductor layer 60, and the thickness of the second electrode 80 becomes wide. Manufacturing becomes easy.

図20(a)〜図20(h)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の構成及び特性を例示する模式的平面図である。
これらの図は、第2電極80のパターン形状を変えたときの発光特性をシミュレーションした結果を例示している。図20(a)〜図20(d)は、実施形態に係る半導体発光素子126〜129における第2電極80の形状を示している。図20(e)〜図20(h)は、半導体発光素子126〜129における発光の輝度の面内分布をそれぞれ表している。図20(e)〜図20(h)において、明るい部分は、輝度が高いことを示し、暗い部分は輝度が低いことを示している。これらの例では、高抵抗部45の構成は、半導体発光素子121の構成と同じである。すなわち、高抵抗部45は、細線82aと重なる位置に設けられ、パッド部81と重なる位置には設けられていない。
FIG. 20A to FIG. 20H are schematic plan views illustrating the configuration and characteristics of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment.
These drawings illustrate the result of simulating the light emission characteristics when the pattern shape of the second electrode 80 is changed. 20A to 20D show the shape of the second electrode 80 in the semiconductor light emitting devices 126 to 129 according to the embodiment. 20 (e) to 20 (h) show the in-plane distribution of the luminance of light emission in the semiconductor light emitting elements 126 to 129, respectively. 20 (e) to 20 (h), a bright part indicates that the luminance is high, and a dark part indicates that the luminance is low. In these examples, the configuration of the high resistance portion 45 is the same as the configuration of the semiconductor light emitting element 121. That is, the high resistance portion 45 is provided at a position overlapping the thin wire 82 a and is not provided at a position overlapping the pad portion 81.

図20(a)に表したように、半導体発光素子126においては、X軸方向に延在する3本の細線82aの両端が、Y軸方向に延在する2本の細線82aで接続されている。図20(e)に表したように、半導体発光素子126においては、パッド部81の近傍だけに発光が集中するのではなく、細線82aの近傍においても発光しており、発光の面内均一性が高い。   As shown in FIG. 20A, in the semiconductor light emitting device 126, both ends of three thin wires 82a extending in the X-axis direction are connected by two thin wires 82a extending in the Y-axis direction. Yes. As shown in FIG. 20E, in the semiconductor light emitting device 126, light emission is not concentrated only in the vicinity of the pad portion 81, but is also emitted in the vicinity of the thin wire 82a. Is expensive.

図20(b)に表したように、半導体発光素子127においては、X軸方向に延在する3本の細線82aの一方の端が、Y軸方向に延在する1本の細線82aで接続されている。3本の細線82aの他方の端は、開放されている。図20(f)に表したように、半導体発光素子127においては、パッド部81の近傍での発光がより抑制されており、細線82aに沿った発光がより促進されている。   As shown in FIG. 20B, in the semiconductor light emitting device 127, one end of three thin wires 82a extending in the X-axis direction is connected by one thin wire 82a extending in the Y-axis direction. Has been. The other end of the three thin wires 82a is open. As shown in FIG. 20F, in the semiconductor light emitting device 127, light emission in the vicinity of the pad portion 81 is further suppressed, and light emission along the thin line 82a is further promoted.

図20(c)に表したように、半導体発光素子128においては、X軸方向に延在する4本の細線82aの一方の端が、Y軸方向に延在する1本の細線82aで接続されている。4本の細線82aの他方の端は、開放されている。図20(g)に表したように、半導体発光素子128においては、発光の面内均一性が、半導体発光素子127よりもさらに向上している。   As shown in FIG. 20C, in the semiconductor light emitting device 128, one end of four thin wires 82a extending in the X-axis direction is connected by one thin wire 82a extending in the Y-axis direction. Has been. The other ends of the four thin wires 82a are open. As shown in FIG. 20G, in the semiconductor light emitting device 128, the in-plane uniformity of light emission is further improved than that of the semiconductor light emitting device 127.

図20(d)に表したように、半導体発光素子129においては、X軸方向に延在する5本の細線82aの一方の端が、Y軸方向に延在する1本の細線82aで接続されている。5本の細線82aの他方の端は、開放されている。図20(h)に表したように、半導体発光素子129においては、発光の面内均一性が、半導体発光素子128よりもさらに向上している。   As shown in FIG. 20D, in the semiconductor light emitting device 129, one end of five thin wires 82a extending in the X-axis direction is connected by one thin wire 82a extending in the Y-axis direction. Has been. The other end of the five thin wires 82a is open. As shown in FIG. 20H, in the semiconductor light emitting device 129, the in-plane uniformity of light emission is further improved as compared with the semiconductor light emitting device 128.

Y軸方向に延在する複数の細線82aのピッチが狭くなると、発光の面内均一性が向上できる。ただし、細線82aの数が増えると光取り出し効率が低下する。細線82aのそれぞれの幅は、細線82aの抵抗が十分に低くなるように設定される。   When the pitch of the plurality of thin wires 82a extending in the Y-axis direction becomes narrow, the in-plane uniformity of light emission can be improved. However, the light extraction efficiency decreases as the number of the thin wires 82a increases. The width of each thin wire 82a is set so that the resistance of the thin wire 82a is sufficiently low.

半導体発光素子127〜129においては、発光の面内分布がより向上する。このように、細線82a(X−Y平面に沿って延在する部分)は複数設けられる場合において、複数の細線82aの少なくとも2つ細線82aのパッド部81とは反対側の端は、互いに接続されていないことが好ましい。   In the semiconductor light emitting devices 127 to 129, the in-plane distribution of light emission is further improved. As described above, when a plurality of thin wires 82a (portions extending along the XY plane) are provided, at least two of the thin wires 82a are connected to ends opposite to the pad portions 81 of the thin wires 82a. Preferably not.

第1、第2の実施形態において、第3半導体層60は、以下のように、種々の構成を有することができる。
図21(a)〜図21(g)は、実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
これらの図は、第2半導体層20及び第3半導体層60の構成を第2電極80と供に例示している。これらの図は、図2に例示した断面図の一部に相当する断面図である。
図21(a)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子131においては、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の上に、第3半導体層60として、第1層61(例えばGaN層)が設けられ、第1層61の上に第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられている。パッド部81は、第2層62に接し、細線部82aは第2半導体層20に接している。
In the first and second embodiments, the third semiconductor layer 60 can have various configurations as follows.
FIG. 21A to FIG. 21G are schematic cross-sectional views illustrating the configuration of the semiconductor light emitting element according to the embodiment.
These drawings illustrate the configuration of the second semiconductor layer 20 and the third semiconductor layer 60 together with the second electrode 80. These drawings are cross-sectional views corresponding to a part of the cross-sectional view illustrated in FIG.
As shown in FIG. 21A, in the semiconductor light emitting device 131 according to the embodiment, the first layer 61 (as the third semiconductor layer 60 is formed on the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer). For example, a GaN layer) is provided, a third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided on the first layer 61, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. The pad portion 81 is in contact with the second layer 62, and the thin wire portion 82 a is in contact with the second semiconductor layer 20.

図21(b)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子132においては、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の上に、第3半導体層60として、第1層61(例えばGaN層)、第3層63(例えばAlGaN層)、第2層62(例えばAlN層)が設けられ、第2層62の上にさらに別の第1層61が設けられている。パッド部81は、上側の第1層61に接し、細線部82aは第2半導体層20に接している。   As shown in FIG. 21B, in the semiconductor light emitting device 132 according to the embodiment, the first layer 61 (as the third semiconductor layer 60 is formed on the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer). For example, a GaN layer), a third layer 63 (for example, an AlGaN layer), and a second layer 62 (for example, an AlN layer) are provided, and another first layer 61 is provided on the second layer 62. The pad portion 81 is in contact with the upper first layer 61, and the thin wire portion 82 a is in contact with the second semiconductor layer 20.

図21(c)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子133においては、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の上に第3半導体層60が設けられている。第3半導体層60は、例えば、交互に積層された、複数の第1層61及び複数の第2層62を含む(例えば、図5参照)。第3半導体層60は、第1層61と第2層62との間に設けられた第3層63をさらに含んでも良い。   As illustrated in FIG. 21C, in the semiconductor light emitting device 133 according to the embodiment, the third semiconductor layer 60 is provided on the second semiconductor layer 20 (for example, an n-type GaN layer). The third semiconductor layer 60 includes, for example, a plurality of first layers 61 and a plurality of second layers 62 that are alternately stacked (see, for example, FIG. 5). The third semiconductor layer 60 may further include a third layer 63 provided between the first layer 61 and the second layer 62.

図21(d)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子134においては、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の一部の厚さが、他の部分の厚さよりも厚い。厚さが厚い上記の部分の上に、第3半導体層60として、第1層61(例えばGaN層)が設けられ、第1層61の上に第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられている。パッド部81は、第2層62に接し、細線部82aは第2半導体層20に接している。   As shown in FIG. 21D, in the semiconductor light emitting device 134 according to the embodiment, the thickness of a part of the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer) is thicker than the thickness of other parts. . A first layer 61 (for example, a GaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60 on the thick portion, and a third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided on the first layer 61. A second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. The pad portion 81 is in contact with the second layer 62, and the thin wire portion 82 a is in contact with the second semiconductor layer 20.

図21(e)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子135においても、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の一部の厚さが、他の部分の厚さよりも厚い。厚さが厚い上記の部分の上に、第3半導体層60として、第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられ、第2層62の上に第1層61(例えばGaN層)が設けられている。パッド部81は、第1層61に接し、細線部82aは第2半導体層20に接している。   As shown in FIG. 21E, also in the semiconductor light emitting device 135 according to the embodiment, the thickness of a part of the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer) is thicker than the thickness of other parts. . A third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60 on the thick portion, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. A first layer 61 (for example, a GaN layer) is provided on the second layer 62. The pad portion 81 is in contact with the first layer 61, and the thin wire portion 82 a is in contact with the second semiconductor layer 20.

図21(f)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子136においても、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の一部の厚さが、他の部分の厚さよりも厚い。厚さが厚い上記の部分の上に、第3半導体層60として、第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられている。パッド部81は、第2層62に接し、細線部82aは第2半導体層20に接している。半導体発光素子136の構成は、第3半導体層60として、第1層61(例えばAlGaN層)が設けられ、第1層61の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられている、と見なしても良い。このように、第2層62は、第1層61よりもAl組成比が高い層であり、第1層61としてAlGaNを用い、第2層62としてAlNを用いても良い。   As shown in FIG. 21F, also in the semiconductor light emitting device 136 according to the embodiment, the thickness of a part of the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer) is thicker than the thickness of other parts. . A third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60 on the thick portion, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. ing. The pad portion 81 is in contact with the second layer 62, and the thin wire portion 82 a is in contact with the second semiconductor layer 20. In the configuration of the semiconductor light emitting device 136, a first layer 61 (for example, an AlGaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the first layer 61. May be considered. As described above, the second layer 62 is a layer having a higher Al composition ratio than the first layer 61, and AlGaN may be used as the first layer 61 and AlN may be used as the second layer 62.

図21(g)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子137においても、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の一部の厚さが、他の部分の厚さよりも厚い。厚さが厚い上記の部分の上に、第3半導体層60として、第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられ、第2層62の上に第1層61(例えばGaN層)が設けられている。パッド部81は、第1層61に接し、細線部82aは第2半導体層20に接している。   As illustrated in FIG. 21G, also in the semiconductor light emitting device 137 according to the embodiment, the thickness of a part of the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer) is thicker than the thickness of the other part. . A third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60 on the thick portion, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. A first layer 61 (for example, a GaN layer) is provided on the second layer 62. The pad portion 81 is in contact with the first layer 61, and the thin wire portion 82 a is in contact with the second semiconductor layer 20.

窒化物半導体を用いた発光素子の高効率化のために、n側電極のパッド部81周辺への電流の集中を抑制することが望まれる。電流集中を抑制することで、面内において均一な発光分布が得られ、発光効率が向上する。第2半導体層20と、n側電極のパッド部81と、の間に絶縁層を設けることで、電流集中を抑制し、発光効率を改善する方法が考えられる。しかしながら、このような絶縁層を用いた場合には、熱伝導性の差が大きいことに起因して、または、絶縁層とn側電極との間の密着性が低いことに起因して、信頼性が低下する。   In order to increase the efficiency of a light emitting device using a nitride semiconductor, it is desired to suppress the concentration of current around the pad portion 81 of the n-side electrode. By suppressing the current concentration, a uniform light emission distribution is obtained in the surface, and the light emission efficiency is improved. A method of suppressing current concentration and improving light emission efficiency by providing an insulating layer between the second semiconductor layer 20 and the pad portion 81 of the n-side electrode can be considered. However, in the case where such an insulating layer is used, the reliability depends on the large difference in thermal conductivity or the low adhesion between the insulating layer and the n-side electrode. Sex is reduced.

実施形態においては、n側電極(第2電極80)のパッド部81を、低電導性の第3半導体層60の上に形成し、細線部82をn形の第2半導体層20の上に形成する。これにより、面内の発光分布を均一化し、発光効率を向上できる。また、熱伝導性が高く、電極との密着性が良い窒化物半導体の第3半導体層60の上にn側電極を形成するため、発熱による劣化が抑制され、電極の剥離が抑制される。実施形態によれば、発光分布の面内均一性が高く、高効率で、高い信頼性の半導体発光素子を提供することができる。   In the embodiment, the pad portion 81 of the n-side electrode (second electrode 80) is formed on the low-conductivity third semiconductor layer 60, and the thin wire portion 82 is formed on the n-type second semiconductor layer 20. Form. Thereby, the in-plane light emission distribution can be made uniform, and the light emission efficiency can be improved. Further, since the n-side electrode is formed on the third semiconductor layer 60 of nitride semiconductor having high thermal conductivity and good adhesion to the electrode, deterioration due to heat generation is suppressed, and peeling of the electrode is suppressed. According to the embodiment, it is possible to provide a semiconductor light emitting device with high in-plane uniformity of light emission distribution, high efficiency, and high reliability.

実施形態によれば、高効率の半導体発光素子が提供できる。   According to the embodiment, a highly efficient semiconductor light emitting device can be provided.

なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、BInAlGa1−x−y−zN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1,x+y+z≦1)なる化学式において組成比x、y及びzをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、N(窒素)以外のV族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。 In this specification, “nitride semiconductor” means B x In y Al z Ga 1-xyz N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z ≦ 1) Semiconductors having all compositions in which the composition ratios x, y, and z are changed within the respective ranges are included. Furthermore, in the above chemical formula, those further containing a group V element other than N (nitrogen), those further containing various elements added for controlling various physical properties such as conductivity type, and unintentionally Those further including various elements included are also included in the “nitride semiconductor”.

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は良い。   In the present specification, “vertical” and “parallel” include not only strict vertical and strict parallel but also include, for example, variations in the manufacturing process, and may be substantially vertical and substantially parallel. is good.

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第1半導体層、第2半導体層、第3半導体層、発光層、第2電極、第1電極、支持基板及び成長用基板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。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, regarding a specific configuration of each element such as a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, a third semiconductor layer, a light emitting layer, a second electrode, a first electrode, a support substrate, and a growth substrate included in the semiconductor light emitting element. Are included in the scope of the present invention as long as those skilled in the art can implement the present invention in the same manner by appropriately selecting from the well-known ranges and obtain similar effects.

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。   Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.

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も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。   In addition, all semiconductor light-emitting elements that can be implemented by those skilled in the art based on the semiconductor light-emitting elements described above as embodiments of the present invention are included in the scope of the present invention as long as they include the gist of the present invention. Belonging to.

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。   In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .

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。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

5…成長用基板、 10…第1半導体層、 10f…第1半導体膜、 10l…下面、 15…積層半導体層、 15f…積層半導体膜、 16…積層体、 20…第2半導体層、 20f…第2半導体膜、 20u…上面、 30…発光層、 30f…発光膜、 31…障壁層、 32…井戸層、 40…第1電極、 45…高抵抗部、 45p…部分、 45q…部分、 60…第3半導体層、 60f…第3半導体膜、 60l…下面、 60p…部分、 60q…部分、 60s…側面、 60t…トレンチ、 60u…上面、 61…第1層、 62…第2層、 62a…AlN層、 63…第3層、 63a…AlGaN層、 64…積層中間層、 65…凹凸、 70…支持基板、 71…第1中間導電層、 72…第2中間導電層、 80…第2電極、 81…パッド部、 82…細線部、 82a…細線、 82au…上面、 82b…接続部、 θ、θ1…角度、 λ…波長、 110、119、120〜129、131〜137…半導体発光素子、 BL…障壁層、 C(Al)…Alの濃度、 C(Si)…Siの濃度、 PA…部分、 Po…光出力、 WL…井戸層   DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Substrate for growth, 10 ... First semiconductor layer, 10f ... First semiconductor film, 10l ... Lower surface, 15 ... Multilayer semiconductor layer, 15f ... Multilayer semiconductor film, 16 ... Multilayer body, 20 ... Second semiconductor layer, 20f ... 2nd semiconductor film, 20u ... upper surface, 30 ... light emitting layer, 30f ... light emitting film, 31 ... barrier layer, 32 ... well layer, 40 ... first electrode, 45 ... high resistance part, 45p ... part, 45q ... part, 60 ... third semiconductor layer, 60f ... third semiconductor film, 60l ... lower surface, 60p ... part, 60q ... part, 60s ... side surface, 60t ... trench, 60u ... upper surface, 61 ... first layer, 62 ... second layer, 62a ... AlN layer, 63 ... third layer, 63a ... AlGaN layer, 64 ... laminated intermediate layer, 65 ... unevenness, 70 ... support substrate, 71 ... first intermediate conductive layer, 72 ... second intermediate conductive layer, 80 ... second electrode 81: Pad portion, 82: Fine wire portion, 82a: Fine wire, 82au ... Upper surface, 82b ... Connection portion, θ, θ1 ... Angle, λ: Wavelength, 110, 119, 120-129, 131-137 ... Semiconductor light emitting device, BL ... Barrier layer, C (Al) ... Al concentration, C (Si) ... Si concentration, PA ... Part, Po ... Light output, WL ... Well layer

第1半導体層10は、p形の不純物(Mg、Zn及びCの少なくともいずれか)を含む例えばGaN層を含む。第1半導体層10における、p形不純物の濃度は、例えば、1×1018cm−3以上5×1021cm−3以下である。第1半導体層10は、例えば、p側コンタクト層を含む。 The first semiconductor layer 10 includes, for example, a GaN layer containing p-type impurities (at least one of Mg, Zn, and C). The first semiconductor layer 10, the concentration of the p-type impurity, for example, Ru der 1 × 10 18 cm -3 or more 5 × 10 21 cm -3 or less. The first semiconductor layer 10 includes, for example, a p-side contact layer.

第2半導体層20は、n形の不純物(Si、Ge、Te及びSnの少なくともいずれか)を含む例えばGaN層を含む。第2半導体層20における、形不純物の濃度は、例えば、1×1017cm−3以上2×1019cm−3以下である。第2半導体層20は、例えば、n側コンタクト層を含む。 The second semiconductor layer 20 includes, for example, a GaN layer containing an n-type impurity (at least one of Si, Ge, Te, and Sn). In the second semiconductor layer 20, the concentration of n-type impurity, for example, Ru der 1 × 10 17 cm -3 or more 2 × 10 19 cm -3 or less. The second semiconductor layer 20 includes, for example, an n-side contact layer.

実施形態において、第2電極80のX−Y平面の面積S1に対するパッド部81のX−Y平面の面積S2の比(S2/S1)は、20%以上である。パッド部81の面積がこのように大きいときに、本実施形態による効率向上の効果が得易い。 In embodiments, the ratio of the X-Y plane of the area S2 of the pad portion 81 for the X-Y plane of the area S1 of the second electrode 80 (S2 / S1) is 20% or more. When the area of Pas head portion 81 is thus large, the effect of efficiency improvement of the present embodiment is easily obtained.

第3半導体層60の導電率を制御することで、パッド部81から半導体層に注入される電流と、細線部82から半導体層に注入される電流と、の比を、任意の割合にすることができる。このように、パッド部81の下に絶縁層ではなく、第3半導体層0を設けることで、パッド部81の周辺における電流密度を適切な状態に調整でき、発光分布をより所望の状態に近づけることができる。これにより、効率がさらに高まる。 By controlling the conductivity of the third semiconductor layer 60, the ratio of the current injected from the pad portion 81 into the semiconductor layer and the current injected from the thin wire portion 82 into the semiconductor layer is set to an arbitrary ratio. Can do. Thus, by providing the third semiconductor layer 60 instead of the insulating layer under the pad portion 81, the current density in the periphery of the pad portion 81 can be adjusted to an appropriate state, and the light emission distribution can be made to a more desired state. You can get closer. This further increases efficiency.

第3半導体層60の抵抗は、第3半導体層60の厚さと第3半導体層60における導電率(例えば不純物濃度に基づく値)と、に基づく。第3半導体層60の導電率は、厚さを考慮して定める。 The resistance of the third semiconductor layer 60 is based on the thickness of the third semiconductor layer 60 and the conductivity (for example, a value based on the impurity concentration) in the third semiconductor layer 60 . The conductivity of the third semiconductor layer 60 is determined in consideration of the thickness.

このように、第1導電形がpであり第2導電形がn形である場合に、実施形態による高い光取り出し効率の向上が、より効果的となる。 Thus, when the second conductivity type first conductivity type is p-type is n-type, the improvement of the high light extraction efficiency according to the embodiment, it becomes more effective.

第3半導体層60は、Alx1 −x1N層(0<x1≦1)、すなわち、第2層62及び第3層63の少なくともいずれか、を含むことができる。 The third semiconductor layer 60, Al x1 G a 1 -x1 N layer (0 <x1 ≦ 1), i.e., at least one of the second layer 62 and third layer 63 may include.

上記の成長用基板5の除去(ステップS140)の際に、成長用基板5の上に形成した第3半導体膜60fの一部が残され、一部が除去される。例えば、第3半導体膜60fのうちのAlN層62a及びAlGaN層63aが除去され、積層中間層64の少なくとも一部が残る。例えば、残った積層中間層64の一部が、第3半導体層60となる。 During the removal of the growth substrate 5 (step S140), a part of the third semiconductor film 60f formed on the growth substrate 5 is left and a part thereof is removed. For example, the third semiconductor film A l N layer 62a and Al Ga N layer 63a of the 60f are removed, at least a portion of the lamination interlayer 64 remains. For example, a part of the remaining stacked intermediate layer 64 becomes the third semiconductor layer 60.

この例では、第3半導体層60のうちの第2半導体層20の側の一部(第3層63)において、高い濃度のSiが検出されている(図8(b)の部分PA)。この部分において、Siの濃度の揺らぎが発生している。部分PAを除くと、第3半導体層60におけるSiの濃度は、第2半導体層20におけるSiの濃度よりも低い。このように、第3半導体層60のうちで第2導電形の不純物濃度が第2半導体層20における第2導電形の不純物濃度よりも低い部分と、第2半導体層20との間に、局所的に第2導電形の不純物濃度が第2半導体層20よりも高い部分(Siの濃度の揺らぎが発生している部分PA)が設けられていても良い。この場合は、第2導電形の不純物濃度が第2半導体層20における第2導電形の不純物濃度よりも低い部分を第3半導体層60と見なすことができる。 In this example, high concentration of Si is detected in a part of the third semiconductor layer 60 on the second semiconductor layer 20 side (third layer 63) (part PA in FIG. 8B). In this portion, fluctuation of the Si concentration occurs. Excluding the portion PA, the Si concentration in the third semiconductor layer 60 is lower than the Si concentration in the second semiconductor layer 20. As described above, the second semiconductor layer 20 has a local concentration between the second semiconductor layer 20 and a portion of the second semiconductor layer 60 in which the second conductivity type impurity concentration is lower than the second conductivity type impurity concentration. In particular, a portion where the impurity concentration of the second conductivity type is higher than that of the second semiconductor layer 20 (a portion PA where fluctuation of the Si concentration occurs) may be provided. In this case, a portion in which the impurity concentration of the second conductivity type is lower than the impurity concentration of the second conductivity type in the second semiconductor layer 20 can be regarded as the third semiconductor layer 60.

図14(a)及び図14(b)は、半導体発光素子の特性を例示する模式的平面図である。
図14(a)は、本実施形態に係る半導体発光素子121の発光特性を例示している。図14(b)は、参考例の半導体発光素子119の特性を例示している。半導体発光素子119においては、第3半導体層60が設けられず、第2電極80のパッド部81及び細線部82が、第2半導体層20に接している。さらに、半導体発光素子119においては、高抵抗部45が設けられていない。これらの図において、明るい部分は発光の輝度が高いことを示し、暗い部分は発光の輝度が低いことを示している。
14A and 14B are schematic plan views illustrating characteristics of the semiconductor light emitting element.
FIG. 14A illustrates the light emission characteristics of the semiconductor light emitting device 121 according to this embodiment. FIG. 14B illustrates characteristics of the semiconductor light emitting device 119 of the reference example. In the semiconductor light emitting device 119, the third semiconductor layer 60 is not provided, and the pad portion 81 and the thin wire portion 82 of the second electrode 80 are in contact with the second semiconductor layer 20. Further, in the semiconductor light emitting device 119, the high resistance portion 45 is not provided. In these drawings, a bright part indicates that the luminance of light emission is high, and a dark part indicates that the luminance of light emission is low.

図15に表したように、実施形態に係る半導体発光素子121においては、参考例の半導体発光素子119に比べて、高い光出力Poが得られる。例えば、半導体発光素子12の光出力Poは、半導体発光素子119の光出力Poよりも約5%高い。 As shown in FIG. 15, the semiconductor light emitting device 121 according to the embodiment provides a higher light output Po than the semiconductor light emitting device 119 of the reference example. For example, the optical output Po of the semiconductor light emitting element 12 1 is about 5% higher than the light output Po of the semiconductor light emitting element 119.

第1、第2の実施形態において、第3半導体層60は、以下のように、種々の構成を有することができる。
図21(a)〜図21(g)は、実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
これらの図は、第2半導体層20及び第3半導体層60の構成を第2電極80と供に例示している。これらの図は、図2に例示した断面図の一部に相当する断面図である。
図21(a)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子131においては、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の上に、第3半導体層60として、第1層61(例えばGaN層)が設けられ、第1層61の上に第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられている。パッド部81は、第2層62に接し、細線82aは第2半導体層20に接している。
In the first and second embodiments, the third semiconductor layer 60 can have various configurations as follows.
FIG. 21A to FIG. 21G are schematic cross-sectional views illustrating the configuration of the semiconductor light emitting element according to the embodiment.
These drawings illustrate the configuration of the second semiconductor layer 20 and the third semiconductor layer 60 together with the second electrode 80. These drawings are cross-sectional views corresponding to a part of the cross-sectional view illustrated in FIG.
As shown in FIG. 21A, in the semiconductor light emitting device 131 according to the embodiment, the first layer 61 (as the third semiconductor layer 60 is formed on the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer). For example, a GaN layer) is provided, a third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided on the first layer 61, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. Pad portion 81, the contact second layer 62, fine lines 8 2a is in contact with the second semiconductor layer 20.

図21(b)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子132においては、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の上に、第3半導体層60として、第1層61(例えばGaN層)、第3層63(例えばAlGaN層)、第2層62(例えばAlN層)が設けられ、第2層62の上にさらに別の第1層61が設けられている。パッド部81は、上側の第1層61に接し、細線82aは第2半導体層20に接している。 As shown in FIG. 21B, in the semiconductor light emitting device 132 according to the embodiment, the first layer 61 (as the third semiconductor layer 60 is formed on the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer). For example, a GaN layer), a third layer 63 (for example, an AlGaN layer), and a second layer 62 (for example, an AlN layer) are provided, and another first layer 61 is provided on the second layer 62. Pad portion 81 is in contact with the first layer 61 of the upper, thin lines 8 2a is in contact with the second semiconductor layer 20.

図21(d)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子134においては、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の一部の厚さが、他の部分の厚さよりも厚い。厚さが厚い上記の部分の上に、第3半導体層60として、第1層61(例えばGaN層)が設けられ、第1層61の上に第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられている。パッド部81は、第2層62に接し、細線82aは第2半導体層20に接している。 As shown in FIG. 21D, in the semiconductor light emitting device 134 according to the embodiment, the thickness of a part of the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer) is thicker than the thickness of other parts. . A first layer 61 (for example, a GaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60 on the thick portion, and a third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided on the first layer 61. A second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. Pad portion 81, the contact second layer 62, fine lines 8 2a is in contact with the second semiconductor layer 20.

図21(e)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子135においても、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の一部の厚さが、他の部分の厚さよりも厚い。厚さが厚い上記の部分の上に、第3半導体層60として、第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられ、第2層62の上に第1層61(例えばGaN層)が設けられている。パッド部81は、第1層61に接し、細線82aは第2半導体層20に接している。 As shown in FIG. 21E, also in the semiconductor light emitting device 135 according to the embodiment, the thickness of a part of the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer) is thicker than the thickness of other parts. . A third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60 on the thick portion, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. A first layer 61 (for example, a GaN layer) is provided on the second layer 62. Pad portion 81, in contact first layer 61, thin lines 8 2a is in contact with the second semiconductor layer 20.

図21(f)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子136においても、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の一部の厚さが、他の部分の厚さよりも厚い。厚さが厚い上記の部分の上に、第3半導体層60として、第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられている。パッド部81は、第2層62に接し、細線82aは第2半導体層20に接している。半導体発光素子136の構成は、第3半導体層60として、第1層61(例えばAlGaN層)が設けられ、第1層61の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられている、と見なしても良い。このように、第2層62は、第1層61よりもAl組成比が高い層であり、第1層61としてAlGaNを用い、第2層62としてAlNを用いても良い。 As shown in FIG. 21F, also in the semiconductor light emitting device 136 according to the embodiment, the thickness of a part of the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer) is thicker than the thickness of other parts. . A third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60 on the thick portion, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. ing. Pad portion 81, the contact second layer 62, fine lines 8 2a is in contact with the second semiconductor layer 20. In the configuration of the semiconductor light emitting device 136, a first layer 61 (for example, an AlGaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the first layer 61. May be considered. As described above, the second layer 62 is a layer having a higher Al composition ratio than the first layer 61, and AlGaN may be used as the first layer 61 and AlN may be used as the second layer 62.

図21(g)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子137においても、第2半導体層20(例えばn形GaN層)の一部の厚さが、他の部分の厚さよりも厚い。厚さが厚い上記の部分の上に、第3半導体層60として、第3層63(例えばAlGaN層)が設けられ、第3層63の上に第2層62(例えばAlN層)が設けられ、第2層62の上に第1層61(例えばGaN層)が設けられている。パッド部81は、第1層61に接し、細線82aは第2半導体層20に接している。 As illustrated in FIG. 21G, also in the semiconductor light emitting device 137 according to the embodiment, the thickness of a part of the second semiconductor layer 20 (for example, the n-type GaN layer) is thicker than the thickness of the other part. . A third layer 63 (for example, an AlGaN layer) is provided as the third semiconductor layer 60 on the thick portion, and a second layer 62 (for example, an AlN layer) is provided on the third layer 63. A first layer 61 (for example, a GaN layer) is provided on the second layer 62. Pad portion 81, in contact first layer 61, thin lines 8 2a is in contact with the second semiconductor layer 20.

Claims (18)

第1電極と、
前記第1電極の上に設けられ窒化物半導体を含みp形の第1半導体層と、
前記第1半導体層の上に設けられ窒化物半導体を含む発光層と、
前記発光層の上に設けられ窒化物半導体を含みn形の第2半導体層と、
前記第2半導体層の一部の上に設けられ窒化物半導体を含み、前記第2半導体層のn形の不純物の濃度よりも低く1×1017/cm以下の不純物の濃度を有する第3半導体層と、
前記第3半導体層の上に設けられ前記第2半導体層から離間した遮光性のパッド部と、
前記パッド部から延出する細線部と、
を含む第2電極と、
を備え、
前記細線部は、
前記第1半導体層から前記第2半導体層に向かう積層方向に対して垂直な平面に沿って延在し前記第2半導体層に接する遮光性の細線と、
前記細線と前記パッド部との間に設けられ、前記細線と前記パッド部とを接続し、前記第3半導体層の側面に沿う接続部と、
を含む半導体発光素子。
A first electrode;
A p-type first semiconductor layer including a nitride semiconductor provided on the first electrode;
A light emitting layer provided on the first semiconductor layer and including a nitride semiconductor;
An n-type second semiconductor layer provided on the light emitting layer and including a nitride semiconductor;
A third semiconductor layer provided on a part of the second semiconductor layer, including a nitride semiconductor and having an impurity concentration of 1 × 10 17 / cm 3 or less lower than an n-type impurity concentration of the second semiconductor layer; A semiconductor layer;
A light-shielding pad portion provided on the third semiconductor layer and spaced from the second semiconductor layer;
A fine wire portion extending from the pad portion;
A second electrode comprising:
With
The thin line portion is
A light-shielding fine line extending along a plane perpendicular to the stacking direction from the first semiconductor layer toward the second semiconductor layer and in contact with the second semiconductor layer;
A connection portion provided between the fine wire and the pad portion, connecting the fine wire and the pad portion, and along a side surface of the third semiconductor layer;
A semiconductor light emitting device comprising:
前記第1電極と前記第1半導体層との間に設けられ、前記平面に投影したときに前記細線と重なる高抵抗部をさらに備え、
前記高抵抗部の抵抗は、前記第1半導体層の抵抗よりも高い請求項1記載の半導体発光素子。
A high resistance portion that is provided between the first electrode and the first semiconductor layer and that overlaps the thin line when projected onto the plane;
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a resistance of the high resistance portion is higher than a resistance of the first semiconductor layer.
前記第1電極と前記第1半導体層との間に設けられ、前記平面に投影したときに前記細線と重なる高抵抗部をさらに備え、
前記高抵抗部と前記第1半導体層との接触抵抗は、前記第1電極と前記第1半導体層との接触抵抗よりも高い請求項1記載の半導体発光素子。
A high resistance portion that is provided between the first electrode and the first semiconductor layer and that overlaps the thin line when projected onto the plane;
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a contact resistance between the high resistance portion and the first semiconductor layer is higher than a contact resistance between the first electrode and the first semiconductor layer.
前記第1電極と前記第1半導体層との間に設けられ、前記平面に投影したときに前記細線と重なる高抵抗部をさらに備え、
前記高抵抗部と前記第1電極との接触抵抗は、前記第1半導体層と前記第1電極との接触抵抗よりも高い請求項1記載の半導体発光素子。
A high resistance portion that is provided between the first electrode and the first semiconductor layer and that overlaps the thin line when projected onto the plane;
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a contact resistance between the high resistance portion and the first electrode is higher than a contact resistance between the first semiconductor layer and the first electrode.
前記高抵抗部は、前記平面に投影したときに、前記パッド部の少なくとも一部と重ならない請求項2〜4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 2, wherein the high resistance portion does not overlap at least a part of the pad portion when projected onto the plane. 前記細線部の少なくとも一部は、前記第2半導体層に埋め込まれている請求項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 at least a part of the thin line portion is embedded in the second semiconductor layer. 前記細線部の材料は、前記パッド部の少なくとも一部と同じ材料である請求項1〜6記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a material of the thin wire portion is the same material as at least a part of the pad portion. 前記第3半導体層の側面のうちで前記接続部が設けられている部分と、前記平面と、の間の角度は、20度以上85度以下である請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The angle between the portion of the side surface of the third semiconductor layer where the connection portion is provided and the plane is 20 degrees or more and 85 degrees or less. The semiconductor light emitting element as described. 前記第3半導体層の側面のうちで前記接続部が設けられている部分と、前記平面と、の間の前記角度は、
前記第2半導体層の側面と、前記平面との間の角度と同じである請求項8記載の半導体発光素子。
Of the side surface of the third semiconductor layer, the angle between the portion where the connection portion is provided and the plane is
The semiconductor light emitting element according to claim 8, wherein the angle between the side surface of the second semiconductor layer and the plane is the same.
前記第3半導体層の前記n形の前記不純物の濃度は、前記第2半導体層の前記n形の前記不純物の濃度の0.5倍以下である請求項1〜9のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   10. The concentration of the n-type impurity in the third semiconductor layer is not more than 0.5 times the concentration of the n-type impurity in the second semiconductor layer. 10. Semiconductor light emitting device. 前記第3半導体層は、GaN層を含む請求項1〜10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 third semiconductor layer includes a GaN layer. 前記第3半導体層は、Alx1Ga1−x1N層(0<x1≦1)を含む請求項1〜11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 third semiconductor layer includes an Al x1 Ga 1-x1 N layer (0 <x1 ≦ 1). 前記第3半導体層は、前記第3半導体層の上面のうちで少なくとも前記第2電極に覆われていない部分に設けられた凹凸を有する請求項1〜12のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the third semiconductor layer has unevenness provided in at least a portion of the upper surface of the third semiconductor layer that is not covered with the second electrode. element. 前記細線は複数設けられ、前記複数の前記細線の少なくとも2つの前記細線の前記パッド部とは反対側の端は、互いに接続されていない請求項1〜13のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein a plurality of the thin lines are provided, and ends of at least two of the plurality of thin lines opposite to the pad portions are not connected to each other. element. 前記第3半導体層の電気抵抗は、前記第2半導体層の電気抵抗の2倍以上である請求項1〜14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 an electrical resistance of the third semiconductor layer is twice or more an electrical resistance of the second semiconductor layer. 前記第2電極は、Alを含み、
前記第1電極は、Agを含む請求項1〜15のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
The second electrode includes Al;
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the first electrode contains Ag.
前記第2電極の前記平面上の面積に対する前記パッド部の前記平面上の面積の比は、20%以上である請求項1〜16のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The ratio of the area on the plane of the pad portion to the area on the plane of the second electrode is 20% or more, The semiconductor light emitting element according to claim 1. 前記細線部の延在方向に直交する方向に沿った前記細線部の幅は、前記パッド部の前記直交する方向に沿った幅の6%以上15%以下である請求項1〜17のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The width of the thin line portion along a direction orthogonal to the extending direction of the thin line portion is 6% or more and 15% or less of a width along the orthogonal direction of the pad portion. The semiconductor light emitting element as described in one.
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