JP2015050381A - Semiconductor light-emitting element, and method of manufacturing the same - Google Patents

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杉山 徹
Toru Sugiyama
徹 杉山
月原 政志
Masashi Tsukihara
政志 月原
晃平 三好
Kohei Miyoshi
晃平 三好
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element capable of further improving the light extraction efficiency by suppressing generation of voids on a reflection electrode surface, and to provide a method of manufacturing the same.SOLUTION: There is provided a method of manufacturing a semiconductor light-emitting element comprising: an n-type or p-type first semiconductor layer 35; a second semiconductor layer 31 of a conductivity type different from that of the first semiconductor layer; and a light-emitting layer 33 formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. The method includes the step of: (a) preparing a substrate; (b) forming on the substrate the first semiconductor layer, the light-emitting layer, and the second semiconductor layer sequentially from a lower part; (c) evaporating a first conductive layer configuring a reflection electrode 19 on an upper layer of the second semiconductor layer; (d) evaporating a second conductive layer configuring a protection layer 18 on the whole of an upper surface of the first conductive layer without performing an annealing step, after the step (c); and (e) performing annealing at such a temperature that an ohmic contact is formed between the first conductive layer and the second semiconductor layer, after the step (d).

Description

本発明は、支持基板上に、n型半導体層、p型半導体層、及びこれらの間に形成された発光層を有する半導体発光素子に関する。また、本発明はこのような半導体発光素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device having an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer, and a light emitting layer formed therebetween on a support substrate. The present invention also relates to a method for manufacturing such a semiconductor light emitting device.

従来の半導体発光素子として、例えば下記特許文献1に記載の構造が開示されている。   As a conventional semiconductor light emitting device, for example, a structure described in Patent Document 1 is disclosed.

図12は、特許文献1に開示された半導体発光素子の断面図を模式的に示したものである。従来の半導体発光素子90は、支持基板91上に導電層92、反射膜93、絶縁層94、反射電極95、半導体層99、及びn側電極100を備えて構成される。半導体層99は、p型半導体層96、発光層97、及びn型半導体層98が下からこの順に積層されて構成される。   FIG. 12 schematically shows a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. The conventional semiconductor light emitting device 90 includes a conductive layer 92, a reflective film 93, an insulating layer 94, a reflective electrode 95, a semiconductor layer 99, and an n-side electrode 100 on a support substrate 91. The semiconductor layer 99 is formed by stacking a p-type semiconductor layer 96, a light emitting layer 97, and an n-type semiconductor layer 98 in this order from the bottom.

絶縁層94は、n側電極100が形成されている位置の直下の位置を含む領域に形成される。絶縁層94の下層には金属材料からなる反射膜93が形成されているが、この反射膜93はオーミック性を有さず電極としての機能を奏さない。一方、反射電極95は金属材料からなり、p型半導体層96の間でオーミック接触が実現されることで電極(p側電極)として機能している。   The insulating layer 94 is formed in a region including a position immediately below the position where the n-side electrode 100 is formed. A reflective film 93 made of a metal material is formed below the insulating layer 94. However, the reflective film 93 does not have ohmic properties and does not function as an electrode. On the other hand, the reflective electrode 95 is made of a metal material and functions as an electrode (p-side electrode) by realizing ohmic contact between the p-type semiconductor layers 96.

反射電極95は、発光層97で発光した光のうち、支持基板91に向かう方向(図面下向き)に放射された光を反射させてn側半導体層98側(図面上向き)に取り出すことで、光の取り出し効率を高める目的を兼ねている。反射膜93も同様の目的で形成されており、反射電極95が形成されていない箇所を通過して下向きに進行した光を反射させてn側半導体層98側に進行方向を変えることで、光の取り出し効率が高められる。   The reflective electrode 95 reflects the light emitted in the direction toward the support substrate 91 (downward in the drawing) out of the light emitted from the light emitting layer 97 and extracts the light toward the n-side semiconductor layer 98 (upward in the drawing). It also serves the purpose of increasing the take-out efficiency. The reflective film 93 is also formed for the same purpose, and reflects light that travels downward through a portion where the reflective electrode 95 is not formed, and changes the traveling direction to the n-side semiconductor layer 98 side. The take-out efficiency is increased.

特許第4207781号明細書Japanese Patent No. 4207781

図12に示す半導体発光素子90は、次のようにして製造される。まず、所定の基板上に半導体層99を成長させる。次に、半導体層99の上面に底面が接触するように反射電極95を構成する電極材料を蒸着させた後、この電極材料と半導体層99(より詳細にはp型半導体層96)とのオーミックコンタクトを得るために、例えば400℃〜600℃程度の高温でアニール処理を行う。その後、絶縁層94、反射膜93、導電層92を順に積層した後、導電層92側から支持基板91を貼り合わせ、半導体層99を成長させた基板を剥離する。   The semiconductor light emitting device 90 shown in FIG. 12 is manufactured as follows. First, the semiconductor layer 99 is grown on a predetermined substrate. Next, after depositing an electrode material constituting the reflective electrode 95 so that the bottom surface is in contact with the upper surface of the semiconductor layer 99, an ohmic contact between the electrode material and the semiconductor layer 99 (more specifically, the p-type semiconductor layer 96). In order to obtain the contact, for example, annealing is performed at a high temperature of about 400 ° C. to 600 ° C. After that, after the insulating layer 94, the reflective film 93, and the conductive layer 92 are sequentially stacked, the support substrate 91 is bonded from the conductive layer 92 side, and the substrate on which the semiconductor layer 99 is grown is peeled off.

反射電極95を構成する材料としては金属材料が用いられる。金属と半導体の仕事関数は異なり、接触界面ではエネルギー準位に差が生じて障壁となることから、障壁があると電流が流れにくくなり動作電圧を増加させてしまう。従って、金属と半導体のように仕事関数が異なるものが接触して界面を形成する素子において、両者のエネルギー準位の障壁を減らし、反射電極95と半導体層99の間のコンタクト抵抗を低下させるためには、上述の高温アニール処理が必要となる。   A metal material is used as the material constituting the reflective electrode 95. The work functions of metal and semiconductor are different, and a difference occurs in the energy level at the contact interface, resulting in a barrier. If there is a barrier, current does not easily flow and the operating voltage increases. Therefore, in an element in which a work function such as metal and semiconductor contacts to form an interface, the barrier between the energy levels of both is reduced, and the contact resistance between the reflective electrode 95 and the semiconductor layer 99 is reduced. The above-described high temperature annealing treatment is required.

上述したように、反射電極95は、発光層97で発光した光のうち、支持基板91に向かう方向に放射された光をn側半導体層98側に反射させることで、光の取り出し効率を高めることを意図して形成される。このため、反射電極95の構成材料としては、光の反射率の高い材料が好ましく、このような材料としてはAgやAlが挙げられる。しかし、上記の方法で半導体発光素子90を製造すると、反射電極95の表面に多数のボイドが発生することが判明した。   As described above, the reflective electrode 95 increases the light extraction efficiency by reflecting the light emitted in the direction toward the support substrate 91 out of the light emitted from the light emitting layer 97 to the n-side semiconductor layer 98 side. It is formed with the intention. For this reason, the constituent material of the reflective electrode 95 is preferably a material having a high light reflectance, and examples of such a material include Ag and Al. However, it has been found that when the semiconductor light emitting device 90 is manufactured by the above method, many voids are generated on the surface of the reflective electrode 95.

図13は、上記の方法で半導体発光素子90を製造した場合において、反射電極95にアニール処理を施した段階で、光取り出し側(図12におけるn型半導体層98の上方)から半導体層99を成長させる基板を通して撮影した写真である。図13の写真には、反射電極95の表面上にはボイド101に由来した多数の黒い斑点が現れている。このようなボイド101が反射電極95の表面に多数発生すると、反射電極95の表面における光の反射率が低下するため、光取り出し効率を低下させることになる。   FIG. 13 shows a case where the semiconductor layer 99 is manufactured from the light extraction side (above the n-type semiconductor layer 98 in FIG. 12) when the reflective electrode 95 is annealed when the semiconductor light emitting device 90 is manufactured by the above method. It is a photograph taken through a substrate to be grown. In the photograph of FIG. 13, many black spots derived from the void 101 appear on the surface of the reflective electrode 95. When a large number of such voids 101 are generated on the surface of the reflective electrode 95, the light reflectivity on the surface of the reflective electrode 95 is lowered, so that the light extraction efficiency is lowered.

本発明は、反射電極表面へのボイドの発生を抑制することで、光取り出し効率を更に向上させた半導体発光素子及びその製造方法を実現することを目的とする。   An object of the present invention is to realize a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, in which light extraction efficiency is further improved by suppressing generation of voids on the surface of a reflective electrode.

本発明は、n型又はp型の第1半導体層と、前記第1半導体層と導電型の異なる第2半導体層と、前記第1半導体層及び前記第2半導体層の間に形成された発光層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
基板を準備する工程(a)、
基板上に、前記第1半導体層、前記発光層及び前記第2半導体層を下から順に形成する工程(b)、
前記第2半導体層の上層に、反射電極を構成する第1導電層を蒸着する工程(c)、
前記工程(c)の後に、アニール工程を行わずに、前記第1導電層の上面全面に、保護層を構成する第2導電層を蒸着する工程(d)、
及び前記工程(d)の後に、前記第1導電層と前記第2半導体層の間でオーミック接触が形成される温度でアニールする工程(e)を有することを特徴とする。
The present invention provides an n-type or p-type first semiconductor layer, a second semiconductor layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer, and light emission formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A method of manufacturing a semiconductor light emitting device having a layer,
Preparing a substrate (a),
Forming the first semiconductor layer, the light emitting layer, and the second semiconductor layer on the substrate in order from the bottom (b);
Depositing a first conductive layer constituting a reflective electrode on the second semiconductor layer (c);
A step (d) of depositing a second conductive layer constituting a protective layer on the entire upper surface of the first conductive layer without performing an annealing step after the step (c);
And after the step (d), the method includes a step (e) of annealing at a temperature at which an ohmic contact is formed between the first conductive layer and the second semiconductor layer.

本発明者は、鋭意研究により、従来の製造方法によって反射電極の表面に現れていた多数のボイドは、反射電極を構成する電極材料を蒸着後、高温でアニールを行う過程で、当該電極材料が凝集したことが原因で生じたものであるとの推察に至った。そこで、本発明の方法では、反射電極を構成する第1導電層を蒸着後、アニールすることなく第1導電層の上面全面に保護層を構成する第2導電層を蒸着してから、第1導電層と第2半導体層の間のオーミック接触を実現させるためのアニールを行っている。   The present inventor has intensively studied that a large number of voids appearing on the surface of the reflective electrode by the conventional manufacturing method are deposited in the process of annealing at a high temperature after the electrode material constituting the reflective electrode is deposited. It was inferred that it was caused by agglomeration. Therefore, in the method of the present invention, after the first conductive layer constituting the reflective electrode is deposited, the second conductive layer constituting the protective layer is deposited on the entire upper surface of the first conductive layer without annealing, and then the first conductive layer is formed. Annealing is performed to realize ohmic contact between the conductive layer and the second semiconductor layer.

この方法によれば、アニール時においては第1導電層の上面が第2導電層で覆われており露出していないため、アニール時に第1導電層を構成する材料が凝集することがない。この結果、「発明を実施するための形態」の項で後述するように、当該方法で製造された半導体発光素子の反射電極表面にはボイドの形成が大幅に抑制され、光取り出し効率が向上する。   According to this method, since the upper surface of the first conductive layer is covered with the second conductive layer and is not exposed during annealing, the material constituting the first conductive layer does not aggregate during annealing. As a result, as will be described later in the section “DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION”, the formation of voids on the reflective electrode surface of the semiconductor light emitting device manufactured by the method is greatly suppressed, and the light extraction efficiency is improved. .

なお、上記工程(e)におけるアニール温度を、450℃以上550℃以下とすることで、第1導電層と第2半導体層の間のオーミック接触を実現しながら、ボイドの発生を最大限抑制することができる。   By setting the annealing temperature in the step (e) to 450 ° C. or more and 550 ° C. or less, generation of voids is suppressed to the maximum while realizing ohmic contact between the first conductive layer and the second semiconductor layer. be able to.

上記第1導電層としては、光の反射率の高い材料で構成されるのが好ましく、例えば、Ag又はAlの少なくとも一方を含む材料を用いることができる。これらの材料で反射電極を構成した場合、高い反射率が実現できるが、仮に反射電極の表面にボイドが発生していた場合の光取り出し効率は大きく低下してしまう。上記方法によれば、このような高い反射率を確保できる材料で反射電極を形成しても、当該反射電極の表面へのボイドの発生が抑制されるため、高い光取り出し効率が実現できる。   The first conductive layer is preferably made of a material having a high light reflectance, and for example, a material containing at least one of Ag or Al can be used. When the reflective electrode is composed of these materials, a high reflectance can be realized, but if the void is generated on the surface of the reflective electrode, the light extraction efficiency is greatly reduced. According to the above method, even if the reflective electrode is formed of a material that can ensure such a high reflectivity, generation of voids on the surface of the reflective electrode is suppressed, so that high light extraction efficiency can be realized.

上記第1導電層の形成膜厚は、例えば150nm以下とすることができる。反射電極の表面へのボイド形成を防止する観点からは、μmオーダーの厚膜で形成する方法も考えられる。しかし、このように厚膜で反射電極を形成する場合、蒸着工程に極めて時間がかかり、他のプロセスを阻害するばかりか、周辺箇所との高低差が生じて平坦性の確保が問題となる。上記方法によれば、150nm以下の薄い膜厚で反射電極を形成しても、表面へのボイドの発生が抑制される。   The film thickness of the first conductive layer can be set to 150 nm or less, for example. From the viewpoint of preventing the formation of voids on the surface of the reflective electrode, a method of forming a thick film on the order of μm is also conceivable. However, when the reflective electrode is formed with a thick film in this way, the vapor deposition process takes an extremely long time, which not only hinders other processes, but also has a difference in height from the surrounding portions, which makes it difficult to ensure flatness. According to the above method, even when the reflective electrode is formed with a thin film thickness of 150 nm or less, generation of voids on the surface is suppressed.

また、本発明の半導体発光素子は、
基板上に、n型又はp型の第1半導体層と、前記第1半導体層と導電型の異なる第2半導体層と、前記第1半導体層及び前記第2半導体層の間に形成された発光層とを有する半導体発光素子であって、
少なくとも前記第1半導体層及び前記第2半導体層のいずれか一方に接触して形成された反射電極と、
全面を前記反射電極に接触して形成された、前記反射電極とは異なる導電性材料からなる保護層とを備えたことを特徴とする。
The semiconductor light emitting device of the present invention is
Light emission formed on a substrate between an n-type or p-type first semiconductor layer, a second semiconductor layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A semiconductor light emitting device having a layer,
A reflective electrode formed in contact with at least one of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
And a protective layer made of a conductive material different from the reflective electrode, the entire surface being in contact with the reflective electrode.

ここで、本発明の半導体発光素子として、n側電極とp側電極が、前記第1半導体層、前記第2半導体層及び前記発光層を含む積層体を挟んで上下に形成される、いわゆる縦型構造を採用する場合においては、前記基板を支持基板として構わない。この場合、前記反射電極は、前記第1半導体層よりも前記基板に近い位置に形成されている前記第2半導体層の底面に、上面を接触して形成され、前記保護層は、上面の全面を前記反射電極の底面に接触して形成される構成とすることができる。   Here, as a semiconductor light emitting device of the present invention, an n-side electrode and a p-side electrode are formed vertically so as to sandwich a stacked body including the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the light emitting layer. In the case of adopting a mold structure, the substrate may be a support substrate. In this case, the reflective electrode is formed in contact with the bottom surface of the second semiconductor layer formed at a position closer to the substrate than the first semiconductor layer, and the protective layer is formed on the entire top surface. Can be formed in contact with the bottom surface of the reflective electrode.

また、n側電極とp側電極が基板面に平行な方向に離間して形成される、いわゆる横型構造を採用する場合においては、前記基板を例えばサファイア基板とすることができる。この場合、第1半導体層又は第2半導体層の一方に接触して形成された反射電極を備える構成としても構わないし、第1半導体層に接触して形成された反射電極と第2半導体層に接触して形成された反射電極の双方を備える構成としても構わない。   In the case of adopting a so-called lateral structure in which the n-side electrode and the p-side electrode are formed apart from each other in the direction parallel to the substrate surface, the substrate can be a sapphire substrate, for example. In this case, it may be configured to include a reflective electrode formed in contact with one of the first semiconductor layer or the second semiconductor layer, and the reflective electrode formed in contact with the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be provided. It may be configured to include both of the reflective electrodes formed in contact with each other.

また、半導体発光素子が上記縦型構造を示す場合においては、上面を前記第1半導体層の底面に接触して形成された第1電極と、
前記第1電極の形成箇所の直下の位置において、上面を前記保護層の底面に接触して形成された絶縁層を更に備える構成とすることができる。
In the case where the semiconductor light emitting device has the vertical structure, a first electrode formed by contacting an upper surface with a bottom surface of the first semiconductor layer;
An insulating layer formed by contacting the upper surface with the bottom surface of the protective layer may be further provided at a position immediately below the formation position of the first electrode.

この構成によれば、第1電極の形成箇所の直下の位置において、反射電極の底面に接触して形成された保護層の底面には絶縁層が形成される。このため、第1電極の形成箇所の直下の位置に反射電極が形成されていても、この箇所において、反射電極より下方に電流が流れることがない。電流経路は絶縁層が形成されていない領域に形成されることから、上記構成によれば、反射電極と第1電極が鉛直方向に対向する位置関係であっても、反射電極と第1電極に挟まれた領域における発光層内にのみ大部分の電流が流れるということはない。これにより、発光層内を流れる電流を支持基板の基板面に平行な方向(水平方向)に拡げる効果が得られ、光取り出し効率が更に向上する。   According to this configuration, the insulating layer is formed on the bottom surface of the protective layer formed in contact with the bottom surface of the reflective electrode at a position immediately below the location where the first electrode is formed. For this reason, even if the reflective electrode is formed at a position immediately below the location where the first electrode is formed, no current flows below the reflective electrode at this location. Since the current path is formed in a region where the insulating layer is not formed, according to the above configuration, even if the reflective electrode and the first electrode face each other in the vertical direction, the reflective electrode and the first electrode are connected to each other. Most current does not flow only in the light emitting layer in the sandwiched region. Thereby, the effect of spreading the current flowing in the light emitting layer in the direction parallel to the substrate surface of the support substrate (horizontal direction) is obtained, and the light extraction efficiency is further improved.

なお、前記反射電極は、Ag又はAlの少なくとも一方を含む材料で構成することができる。これらの材料は反射率が高いため、表面にボイドが形成されないことで光取り出し効率を更に向上させる効果が得られる。   The reflective electrode can be made of a material containing at least one of Ag and Al. Since these materials have high reflectivity, the effect of further improving the light extraction efficiency can be obtained by not forming voids on the surface.

また、前記反射電極は、例えば150nm以下の膜厚で形成することができる。これにより、薄い膜厚で形成しながらも、表面にボイドが形成されずに高い反射率を示す反射電極が形成されるため、高い光取り出し効率を示す発光素子が実現できる。   The reflective electrode can be formed with a film thickness of 150 nm or less, for example. As a result, a reflective electrode having a high reflectivity is formed without forming voids on the surface while being formed with a thin film thickness, so that a light-emitting element having a high light extraction efficiency can be realized.

なお、本発明の半導体発光素子は、前記第1半導体層、前記第2半導体層、及び前記発光層の全てを窒化物半導体層で形成した窒化物半導体発光素子として実現することができる。   The semiconductor light emitting device of the present invention can be realized as a nitride semiconductor light emitting device in which all of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the light emitting layer are formed of a nitride semiconductor layer.

本発明によれば、反射電極の表面へのボイドの発生が抑制され、高い反射率を示し、光取り出し効率の高い半導体発光素子が実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a semiconductor light emitting device that suppresses generation of voids on the surface of the reflective electrode, exhibits high reflectance, and has high light extraction efficiency.

半導体発光素子の第1実施形態の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 第1実施形態の半導体発光素子を光取り出し側から撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the semiconductor light-emitting device of 1st Embodiment from the light extraction side. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第1実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 1st Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第2実施形態の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of 2nd Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第2実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 2nd Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第2実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 2nd Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の第2実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of 2nd Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の別実施形態の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of another embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の別実施形態の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of another embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の別実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of another embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の別実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of another embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の別実施形態の工程断面図の一部である。It is a part of process sectional drawing of another embodiment of a semiconductor light-emitting device. 比較例1として形成した半導体発光素子の構造を模式的に示す断面図である。6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a semiconductor light emitting device formed as Comparative Example 1. FIG. 比較例2として形成した半導体発光素子の構造を模式的に示す断面図である。10 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a semiconductor light emitting device formed as Comparative Example 2. FIG. 比較例3として形成した半導体発光素子の構造を模式的に示す断面図である。10 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a semiconductor light emitting device formed as Comparative Example 3. FIG. 実施例及び比較例の各素子に対して電圧を印加したときの、流れる電流値と電圧値の関係(I−V特性)を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship (IV characteristic) of the electric current value which flows when a voltage is applied with respect to each element of an Example and a comparative example, and a voltage value. 実施例及び比較例の各素子に対して電流を供給したときに得られる発光出力と電流値の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the light emission output obtained when an electric current is supplied with respect to each element of an Example and a comparative example, and an electric current value. 従来の半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor light-emitting device typically. 従来の製法で製造された半導体発光素子を光取り出し側から撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the semiconductor light-emitting device manufactured with the conventional manufacturing method from the light extraction side.

本発明の半導体発光素子につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。また、本明細書において、「第1の層が第2の層の直下に位置する」とは、支持基板の基板面に垂直な方向に関して、第1の層の下方に第2の層が位置することを意味する。   The semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the dimensional ratio in the drawing does not necessarily match the actual dimensional ratio. Further, in this specification, “the first layer is located immediately below the second layer” means that the second layer is located below the first layer in the direction perpendicular to the substrate surface of the support substrate. It means to do.

[第1実施形態]
本発明の半導体発光素子の第1実施形態の構成について説明する。
[First Embodiment]
The configuration of the first embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention will be described.

〈構造〉
図1は、第1実施形態の半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。半導体発光素子1は、支持基板11、導電層20、絶縁層21、半導体層30及びn側電極(42,43)を含んで構成される。半導体層30は、p型半導体層(32,31)、発光層33、及びn型半導体層35が下からこの順に積層されて形成されている。
<Construction>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor light emitting device of the first embodiment. The semiconductor light emitting device 1 includes a support substrate 11, a conductive layer 20, an insulating layer 21, a semiconductor layer 30, and n-side electrodes (42, 43). The semiconductor layer 30 is formed by stacking a p-type semiconductor layer (32, 31), a light emitting layer 33, and an n-type semiconductor layer 35 in this order from the bottom.

(支持基板11)
支持基板11は、例えばCuW、W、Moなどの導電性基板、又はSiなどの半導体基板で構成される。
(Support substrate 11)
The support substrate 11 is composed of a conductive substrate such as CuW, W, or Mo, or a semiconductor substrate such as Si.

(導電層20)
支持基板11の上層には、多層構造からなる導電層20が形成されている。この導電層20は、本実施形態では、ハンダ層13、ハンダ層15、ハンダ拡散防止層17、保護層18及び反射電極19を含む。
(Conductive layer 20)
A conductive layer 20 having a multilayer structure is formed on the support substrate 11. In this embodiment, the conductive layer 20 includes a solder layer 13, a solder layer 15, a solder diffusion prevention layer 17, a protective layer 18, and a reflective electrode 19.

ハンダ層13及びハンダ層15は、例えばAu−Sn、Au−In、Au−Cu−Sn、Cu−Sn、Pd−Sn、Snなどで構成される。後述するように、これらのハンダ層13とハンダ層15は、支持基板11上に形成されたハンダ層13と、別の基板(後述するサファイア基板61)上に形成されたハンダ層15を対向させた後に、両者を貼り合わせることで形成されたものである。   The solder layer 13 and the solder layer 15 are made of, for example, Au—Sn, Au—In, Au—Cu—Sn, Cu—Sn, Pd—Sn, Sn, or the like. As will be described later, the solder layer 13 and the solder layer 15 make the solder layer 13 formed on the support substrate 11 and the solder layer 15 formed on another substrate (a sapphire substrate 61 described later) face each other. Then, the two are bonded together.

ハンダ拡散防止層17は、例えばPt系の金属(TiとPtの合金)、W、Mo、Niなどで構成される。後述するように、ハンダ層を介した貼り合わせの際、ハンダを構成する材料が後述する反射電極19側に拡散し、反射率が落ちることによる発光効率の低下を防止する機能を果たしている。   The solder diffusion preventing layer 17 is made of, for example, a Pt-based metal (an alloy of Ti and Pt), W, Mo, Ni, or the like. As will be described later, when bonding is performed via the solder layer, the material constituting the solder is diffused to the reflective electrode 19 side described later, and the function of preventing a decrease in luminous efficiency due to a drop in reflectance is achieved.

反射電極19は、Ag又はAlの少なくとも一方を含む材料で構成される。これらは、いずれも高い反射率を示す材料である。半導体発光素子1は、発光層33から放射された光を、図1の上方向(n型半導体層35側)に取り出すことを想定しており、反射電極19は、発光層33から下向きに放射された光を上向きに反射させることで発光効率を高める機能を果たしている。なお、図1内における上向きの矢印は、光の取り出し方向を表している。   The reflective electrode 19 is made of a material containing at least one of Ag or Al. These are all materials showing high reflectance. The semiconductor light emitting element 1 assumes that light emitted from the light emitting layer 33 is extracted upward (on the n-type semiconductor layer 35 side) in FIG. 1, and the reflective electrode 19 radiates downward from the light emitting layer 33. The function of improving the luminous efficiency is achieved by reflecting the emitted light upward. In addition, the upward arrow in FIG. 1 represents the light extraction direction.

反射電極19は、本実施形態の構成では、n側電極(42,43)の直下の位置を含むp型半導体層(31,32)の下層に形成されている。特に、図1に示すように、本実施形態では反射電極19の上面は全てp型半導体層32と接触するように形成されている。そして、支持基板11とn側電極(42,43)の間に電圧が印加されると、支持基板11、ハンダ層(13,15)、ハンダ拡散防止層17、保護層18、反射電極19、半導体層30を介してn側電極(42,43)へと流れる電流経路が形成される。   In the configuration of this embodiment, the reflective electrode 19 is formed in the lower layer of the p-type semiconductor layer (31, 32) including the position immediately below the n-side electrode (42, 43). In particular, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, the upper surface of the reflective electrode 19 is formed so as to be in contact with the p-type semiconductor layer 32. When a voltage is applied between the support substrate 11 and the n-side electrodes (42, 43), the support substrate 11, the solder layers (13, 15), the solder diffusion prevention layer 17, the protective layer 18, the reflective electrode 19, A current path that flows to the n-side electrode (42, 43) through the semiconductor layer 30 is formed.

保護層18は、本実施形態では反射電極19に近い側から順にNi/Ti/Ptの多層構造で形成される。この保護層18は、上面の全面が反射電極19の底面に接触するように形成されている。保護層18としては、反射電極19に接触する箇所(最上面)においては、Cu,Au,Mg,Ni等を用いることができ、その反対側の箇所(最下面)においては、Mo,W,Rh,Pt等を用いることができる。なお、保護層18が反射電極19に対する密着性が十分に確保できている場合には、Ti層を形成しないものとすることもできる。   In this embodiment, the protective layer 18 is formed in a multilayer structure of Ni / Ti / Pt in order from the side closer to the reflective electrode 19. The protective layer 18 is formed such that the entire upper surface is in contact with the bottom surface of the reflective electrode 19. As the protective layer 18, Cu, Au, Mg, Ni, or the like can be used at a location (uppermost surface) in contact with the reflective electrode 19, and Mo, W, or the like can be used at the opposite location (lowermost surface). Rh, Pt, etc. can be used. If the protective layer 18 has sufficient adhesion to the reflective electrode 19, the Ti layer may not be formed.

この保護層18は、後述するように反射電極19の表面にボイドが形成されるのを防止する機能を有する。   As will be described later, the protective layer 18 has a function of preventing voids from being formed on the surface of the reflective electrode 19.

(絶縁層21)
絶縁層21は、例えばSiO2、SiN、Zr、AlN、Alなどで構成される。絶縁層21は、n側電極(42,43)の直下の位置に形成されており、絶縁層21の上面は保護層18の底面に接触している。この絶縁層21は、発光層33を流れる電流を支持基板11の基板面に平行な方向(水平方向)に拡げる役割を果たしている。更に、絶縁層21は半導体層30の外側の位置にも形成されており、プロセスの項で後述するように、素子分離時におけるエッチングストッパー層としても機能する。図1に示す半導体発光素子1においては、外周位置に係る絶縁層21が保護層18及び反射電極19の側面にも接触するように形成されている。
(Insulating layer 21)
Insulating layer 21 is composed for example SiO 2, SiN, Zr 2 O 3, AlN, etc. Al 2 O 3. The insulating layer 21 is formed at a position immediately below the n-side electrodes (42, 43), and the upper surface of the insulating layer 21 is in contact with the bottom surface of the protective layer 18. The insulating layer 21 serves to expand the current flowing through the light emitting layer 33 in a direction (horizontal direction) parallel to the substrate surface of the support substrate 11. Furthermore, the insulating layer 21 is also formed at a position outside the semiconductor layer 30 and functions as an etching stopper layer at the time of element isolation, as will be described later in the section of the process. In the semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. 1, the insulating layer 21 at the outer peripheral position is formed so as to be in contact with the side surfaces of the protective layer 18 and the reflective electrode 19.

(半導体層30)
上述したように、半導体層30は、p型半導体層32、p型半導体層31、発光層33、及びn型半導体層35が下からこの順に積層されて形成される。
(Semiconductor layer 30)
As described above, the semiconductor layer 30 is formed by stacking the p-type semiconductor layer 32, the p-type semiconductor layer 31, the light emitting layer 33, and the n-type semiconductor layer 35 in this order from the bottom.

p型半導体層32は、例えばGaNで構成される。また、p型半導体層31は、例えばAlGa1−mN(0≦m<1)で構成される。いずれの層も、Mg、Be、Zn、又はCなどのp型不純物がドープされている。なお、p型半導体層32は、p型半導体層31よりも不純物濃度が高濃度であり、コンタクト層を形成している。本実施形態では、これらのp型半導体層(31,32)が「第2半導体層」に対応する。 The p-type semiconductor layer 32 is made of, for example, GaN. The p-type semiconductor layer 31 is made of, for example, Al m Ga 1-m N (0 ≦ m <1). All layers are doped with p-type impurities such as Mg, Be, Zn, or C. Note that the p-type semiconductor layer 32 has a higher impurity concentration than the p-type semiconductor layer 31 and forms a contact layer. In the present embodiment, these p-type semiconductor layers (31, 32) correspond to “second semiconductor layers”.

発光層33は、例えばInGaNからなる井戸層とAlGaNからなる障壁層が繰り返されてなる多重量子井戸構造を有する半導体層で形成される。これらの層はアンドープでもp型又はn型にドープされていても構わない。   The light emitting layer 33 is formed of a semiconductor layer having a multiple quantum well structure in which, for example, a well layer made of InGaN and a barrier layer made of AlGaN are repeated. These layers may be undoped or p-type or n-type doped.

n型半導体層35は、例えばAlGa1−nN(0≦n<1)で構成される層とGaNで構成される層を含む多層構造で構成される。少なくともGaNで構成される層には、Si、Ge、S、Se、Sn、又はTeなどのn型不純物がドープされている。本実施形態では、n型半導体層35が「第1半導体層」に対応する。 The n-type semiconductor layer 35 has a multilayer structure including, for example, a layer composed of Al n Ga 1-n N (0 ≦ n <1) and a layer composed of GaN. At least a layer composed of GaN is doped with an n-type impurity such as Si, Ge, S, Se, Sn, or Te. In the present embodiment, the n-type semiconductor layer 35 corresponds to a “first semiconductor layer”.

(n側電極42,n側電極43)
n側電極(42,43)はn型半導体層35の上層に形成され、例えばCr−Auで構成される。このうち、n側電極43には、例えばAu、Cuなどで構成されるワイヤ45が連絡されており、このワイヤ45の他方は、半導体発光素子1が配置されている基板(支持基板11)の給電パターンなどに接続される(不図示)。つまり、n側電極43は、半導体発光素子1の給電端子として機能している。
(N-side electrode 42, n-side electrode 43)
The n-side electrodes (42, 43) are formed in the upper layer of the n-type semiconductor layer 35 and are made of, for example, Cr—Au. Among these, a wire 45 made of, for example, Au or Cu is connected to the n-side electrode 43, and the other of the wire 45 is a substrate (support substrate 11) on which the semiconductor light emitting element 1 is disposed. It is connected to a power supply pattern (not shown). That is, the n-side electrode 43 functions as a power supply terminal of the semiconductor light emitting element 1.

一方、n側電極42は、n側電極43と電気的に接続され、例えばn型半導体層35の上面の広い範囲に網目状に形成されている。つまり、n型半導体層35の上面のうち、給電端子を構成するn側電極43とは異なる箇所においてn型半導体層35の上面と接触することで、通電時において水平方向に関してn型半導体層35の広い範囲に電流を流し、これによって発光層33内の広い範囲に電流を流すことを目的として形成されている。本実施形態では、これらのn側電極(42,43)が、「第1電極」に対応する。   On the other hand, the n-side electrode 42 is electrically connected to the n-side electrode 43 and formed, for example, in a mesh shape over a wide range of the upper surface of the n-type semiconductor layer 35. That is, by contacting the upper surface of the n-type semiconductor layer 35 at a location different from the n-side electrode 43 constituting the power supply terminal in the upper surface of the n-type semiconductor layer 35, the n-type semiconductor layer 35 in the horizontal direction when energized. It is formed for the purpose of flowing a current over a wide range of the light-emitting layer 33, thereby flowing a current over a wide range of the light emitting layer 33. In the present embodiment, these n-side electrodes (42, 43) correspond to “first electrodes”.

なお、図示していないが、半導体層30の側面に保護膜としての絶縁層を形成しても構わない。なお、この保護膜としての絶縁層は、透光性を有する材料(例えばSiOなど)で構成するのが好ましい。また、上述の実施形態では、p型半導体層31を構成する一材料をAlGa1−mN(0≦m<1)と記載し、n型半導体層35を構成する一材料をAlGa1−nN(0≦n<1)と記載したが、これらは同一の材料であっても構わない。 Although not shown, an insulating layer as a protective film may be formed on the side surface of the semiconductor layer 30. Note that the insulating layer as the protective film is preferably made of a light-transmitting material (eg, SiO 2 ). In the above-described embodiment, one material constituting the p-type semiconductor layer 31 is described as Al m Ga 1-m N (0 ≦ m <1), and one material constituting the n-type semiconductor layer 35 is Al n. Although described as Ga 1-n N (0 ≦ n <1), these may be the same material.

また、光取り出し効率を更に高める目的で、n型半導体層35の上面に微小の凹凸(メサ構造)を形成しても構わない。   Further, for the purpose of further increasing the light extraction efficiency, minute irregularities (mesa structure) may be formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer 35.

図2は、後述するステップを経て製造された図1に示す半導体発光素子1を、図13と同様に、反射電極19及び保護層18にアニール処理を施した段階で光取り出し側から半導体層30を成長させる基板を通して撮影した写真である。図13の写真と比較すると反射電極19の表面に黒い斑点が現れておらず、ボイドが形成されていないことが確認できる。これにより、後述する実施例で示されるように、従来の半導体発光素子90と比べて光取り出し効率が向上する。   2 shows the semiconductor layer 30 from the light extraction side at the stage of annealing the reflective electrode 19 and the protective layer 18 of the semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. It is the photograph taken through the substrate which grows. Compared with the photograph of FIG. 13, no black spots appear on the surface of the reflective electrode 19, and it can be confirmed that no void is formed. As a result, the light extraction efficiency is improved as compared with the conventional semiconductor light emitting device 90, as shown in the examples described later.

また、図1に示す構成によれば、反射電極19はn側電極(42,43)の直下の位置を含む領域に形成されているものの、n側電極(42,43)の直下の位置においては反射電極19の底面に絶縁層21が形成されているため、n側電極(42,43)の直下の位置において反射電極19の底面より下方に電流が流れることがない。電流経路は絶縁層21が形成されていない領域に形成されることから、上記構成によれば、反射電極19とn側電極(42,43)が鉛直方向に対向する位置関係であっても、反射電極19とn側電極(42,43)に挟まれた領域における発光層33内にのみ大部分の電流が流れるということはない。つまり、図1に示す半導体発光素子1によれば、反射電極19の上層に絶縁層を設けなくても、発光層33内を流れる電流を支持基板11の基板面に平行な方向(水平方向)に拡げる効果が得られる。   Further, according to the configuration shown in FIG. 1, the reflective electrode 19 is formed in a region including a position immediately below the n-side electrode (42, 43), but at a position immediately below the n-side electrode (42, 43). Since the insulating layer 21 is formed on the bottom surface of the reflective electrode 19, no current flows below the bottom surface of the reflective electrode 19 at a position immediately below the n-side electrodes (42, 43). Since the current path is formed in a region where the insulating layer 21 is not formed, according to the above configuration, even if the reflective electrode 19 and the n-side electrode (42, 43) are in a positional relationship facing each other in the vertical direction, Most of the current does not flow only in the light emitting layer 33 in the region sandwiched between the reflective electrode 19 and the n-side electrode (42, 43). That is, according to the semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. 1, the current flowing in the light emitting layer 33 is parallel to the substrate surface of the support substrate 11 (horizontal direction) without providing an insulating layer on the reflective electrode 19. The effect can be obtained.

図12に示す半導体発光素子90においても、電流を水平方向に拡げる目的で絶縁層94が設けられている。しかし、発光層97から下向きに放射された光が反射膜93によって反射されて上向きに取り出されるに際し、この光は、反射膜93で反射される前と反射した後の2回にわたって、絶縁膜94内を通過することになる。特許文献1には、絶縁膜94の材料として、SiO、Al、ZrO、TiOなどの材料が挙げられているが、これらの材料によって絶縁膜94を形成した場合、絶縁膜94は透明膜として構成されるものの、この絶縁膜94内を光が通過する際に数%の光が絶縁膜94によって吸収されてしまう。より詳細には、発光層97から絶縁膜94を通過して反射膜93に達するまでに3−4%程度の光が吸収され、更に反射膜93で反射された光が絶縁膜94を通過してn型半導体層98側の外部に取り出されるまでに更に3−4%の光が吸収される。 Also in the semiconductor light emitting device 90 shown in FIG. 12, an insulating layer 94 is provided for the purpose of spreading the current in the horizontal direction. However, when the light emitted downward from the light emitting layer 97 is reflected by the reflective film 93 and extracted upward, this light is reflected twice before the reflection by the reflective film 93 and after the reflection. Will pass through. In Patent Document 1, materials such as SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , and TiO 2 are listed as materials for the insulating film 94. When the insulating film 94 is formed of these materials, the insulating film 94 is used. Although 94 is configured as a transparent film, several% of light is absorbed by the insulating film 94 when light passes through the insulating film 94. More specifically, about 3-4% of light is absorbed from the light emitting layer 97 through the insulating film 94 to reach the reflecting film 93, and the light reflected by the reflecting film 93 passes through the insulating film 94. Thus, 3-4% of light is further absorbed before being extracted to the outside on the n-type semiconductor layer 98 side.

これに対し、図1に示す構成によれば、発光層33から支持基板11側に放射された光が反射電極19で反射されてn型半導体層35側に取り出されるまでに、絶縁層によって吸収されることがないため、従来よりも更に光の取り出し効率が向上する。   On the other hand, according to the configuration shown in FIG. 1, the light emitted from the light emitting layer 33 to the support substrate 11 side is absorbed by the insulating layer before being reflected by the reflective electrode 19 and taken out to the n-type semiconductor layer 35 side. Therefore, the light extraction efficiency is further improved as compared with the prior art.

〈製造方法〉
次に、半導体発光素子1の製造方法の一例につき、図3A〜図3Kに示す工程断面図を参照して説明する。なお、以下で説明する製造条件や膜厚などの寸法は、あくまで一例であって、これらの数値に限定されるものではない。
<Production method>
Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor light emitting device 1 will be described with reference to process cross-sectional views shown in FIGS. 3A to 3K. The dimensions such as manufacturing conditions and film thickness described below are merely examples, and are not limited to these numerical values.

(ステップS1)
図3Aに示すように、サファイア基板61上にエピ層40を形成する。このステップS1は例えば以下の手順により行われる。
(Step S1)
As shown in FIG. 3A, the epi layer 40 is formed on the sapphire substrate 61. This step S1 is performed by the following procedure, for example.

(サファイア基板61の準備)
まず、c面サファイア基板61のクリーニングを行う。このクリーニングは、より具体的には、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属化学気相蒸着)装置の処理炉内にc面サファイア基板61を配置し、処理炉内に流量が10slmの水素ガスを流しながら、炉内温度を例えば1150℃に昇温することにより行われる。
(Preparation of sapphire substrate 61)
First, the c-plane sapphire substrate 61 is cleaned. More specifically, for this cleaning, for example, a c-plane sapphire substrate 61 is placed in a processing furnace of a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus, and hydrogen having a flow rate of 10 slm is placed in the processing furnace. While flowing the gas, the temperature in the furnace is raised to, for example, 1150 ° C.

(アンドープ層36の形成)
次に、c面サファイア基板61の表面に、GaNよりなる低温バッファ層を形成し、更にその上層にGaNよりなる下地層を形成する。これらの低温バッファ層及び下地層がアンドープ層36に対応する。
(Formation of undoped layer 36)
Next, a low-temperature buffer layer made of GaN is formed on the surface of the c-plane sapphire substrate 61, and a base layer made of GaN is further formed thereon. These low-temperature buffer layer and underlayer correspond to the undoped layer 36.

アンドープ層36のより具体的な形成方法は例えば以下の通りである。まず、МОCVD装置の炉内圧力を100kPa、炉内温度を480℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量がそれぞれ5slmの窒素ガス及び水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が50μmol/minのトリメチルガリウム(TMG)及び流量が250000μmol/minのアンモニアを処理炉内に68秒間供給する。これにより、c面サファイア基板61の表面に、厚みが20nmのGaNよりなる低温バッファ層を形成する。   A more specific method for forming the undoped layer 36 is, for example, as follows. First, the furnace pressure of the МОCVD apparatus is 100 kPa, and the furnace temperature is 480 ° C. Then, while flowing nitrogen gas and hydrogen gas with a flow rate of 5 slm respectively as carrier gas into the processing furnace, trimethylgallium (TMG) with a flow rate of 50 μmol / min and ammonia with a flow rate of 250,000 μmol / min are used as the raw material gas in the processing furnace. For 68 seconds. As a result, a low-temperature buffer layer made of GaN having a thickness of 20 nm is formed on the surface of the c-plane sapphire substrate 61.

次に、MOCVD装置の炉内温度を1150℃に昇温する。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が20slmの窒素ガス及び流量が15slmの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が100μmol/minのTMG及び流量が250000μmol/minのアンモニアを処理炉内に30分間供給する。これにより、低温バッファ層の表面に、厚みが1.7μmのGaNよりなる下地層を形成する。   Next, the furnace temperature of the MOCVD apparatus is raised to 1150 ° C. Then, while flowing nitrogen gas having a flow rate of 20 slm and hydrogen gas having a flow rate of 15 slm as a carrier gas in the processing furnace, TMG having a flow rate of 100 μmol / min and ammonia having a flow rate of 250,000 μmol / min are introduced into the processing furnace as source gases. Feed for 30 minutes. As a result, a base layer made of GaN having a thickness of 1.7 μm is formed on the surface of the low-temperature buffer layer.

〈n型半導体層35の形成〉
次に、アンドープ層36の上層にAlGa1−nN(0≦n≦1)の組成からなるn型半導体層35を形成する。
<Formation of n-type semiconductor layer 35>
Next, an n-type semiconductor layer 35 having a composition of Al n Ga 1-n N (0 ≦ n ≦ 1) is formed on the undoped layer 36.

n型半導体層35のより具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。まず、引き続き炉内温度を1150℃とした状態で、MOCVD装置の炉内圧力を30kPaとする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が20slmの窒素ガス及び流量が15slmの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が94μmol/minのTMG、流量が6μmol/minのトリメチルアルミニウム(TMA)、流量が250000μmol/minのアンモニア及び流量が0.025μmol/minのテトラエチルシランを処理炉内に60分間供給する。これにより、例えばAl0.06Ga0.94Nの組成を有し、Si濃度が3×1019/cmで、厚みが2μmのn型半導体層35がアンドープ層36の上層に形成される。 A more specific method for forming the n-type semiconductor layer 35 is, for example, as follows. First, with the furnace temperature kept at 1150 ° C., the furnace pressure of the MOCVD apparatus is set to 30 kPa. Then, while flowing nitrogen gas having a flow rate of 20 slm and hydrogen gas having a flow rate of 15 slm as a carrier gas into the processing furnace, TMG having a flow rate of 94 μmol / min, trimethylaluminum (TMA) having a flow rate of 6 μmol / min, Ammonia with a flow rate of 250,000 μmol / min and tetraethylsilane with a flow rate of 0.025 μmol / min are supplied into the treatment furnace for 60 minutes. Thereby, for example, an n-type semiconductor layer 35 having a composition of Al 0.06 Ga 0.94 N, a Si concentration of 3 × 10 19 / cm 3 , and a thickness of 2 μm is formed in the upper layer of the undoped layer 36. .

なお、この後、TMAの供給を停止すると共に、それ以外の原料ガスを6秒間供給することにより、n−AlGaN層の上層に厚みが5nmのn型GaNを有するn型半導体層35を実現してもよい。   After that, the supply of TMA is stopped, and other source gases are supplied for 6 seconds, thereby realizing an n-type semiconductor layer 35 having n-type GaN with a thickness of 5 nm on the n-AlGaN layer. May be.

上記の説明では、n型半導体層35に含まれるn型不純物をSiとする場合について説明したが、n型不純物としては、Si以外にGe、S、Se、Sn又はTe等を用いることができる。   In the above description, the case where Si is used as the n-type impurity contained in the n-type semiconductor layer 35 has been described. However, Ge, S, Se, Sn, Te, or the like can be used as the n-type impurity in addition to Si. .

〈発光層33の形成〉
次に、n型半導体層35の上層にInGaNで構成される井戸層及びn型AlGaNで構成される障壁層が周期的に繰り返される多重量子井戸構造を有する発光層33を形成する。
<Formation of the light emitting layer 33>
Next, a light emitting layer 33 having a multiple quantum well structure in which a well layer made of InGaN and a barrier layer made of n-type AlGaN are periodically repeated is formed on the n-type semiconductor layer 35.

具体的には、まずMOCVD装置の炉内圧力を100kPa、炉内温度を830℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が15slmの窒素ガス及び流量が1slmの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が10μmol/minのTMG、流量が12μmol/minのトリメチルインジウム(TMI)及び流量が300000μmol/minのアンモニアを処理炉内に48秒間供給するステップを行う。その後、流量が10μmol/minのTMG、流量が1.6μmol/minのTMA、0.002μmol/minのテトラエチルシラン及び流量が300000μmol/minのアンモニアを処理炉内に120秒間供給するステップを行う。以下、これらの2つのステップを繰り返すことにより、厚みが2nmのInGaNよりなる井戸層及び厚みが7nmのn型AlGaNよりなる障壁層による15周期の多重量子井戸構造を有する発光層33が、n型半導体層35の上層に形成される。   Specifically, first, the furnace pressure of the MOCVD apparatus is set to 100 kPa, and the furnace temperature is set to 830 ° C. Then, while flowing nitrogen gas having a flow rate of 15 slm and hydrogen gas having a flow rate of 1 slm as a carrier gas in the processing furnace, TMG having a flow rate of 10 μmol / min, trimethylindium (TMI) having a flow rate of 12 μmol / min, and A step of supplying ammonia at a flow rate of 300,000 μmol / min into the processing furnace for 48 seconds is performed. Thereafter, TMG having a flow rate of 10 μmol / min, TMA having a flow rate of 1.6 μmol / min, tetraethylsilane having a flow rate of 0.002 μmol / min, and ammonia having a flow rate of 300,000 μmol / min are supplied into the processing furnace for 120 seconds. Hereinafter, by repeating these two steps, the light-emitting layer 33 having a multi-quantum well structure of 15 periods with a well layer made of InGaN having a thickness of 2 nm and a barrier layer made of n-type AlGaN having a thickness of 7 nm is formed into an n-type. It is formed in the upper layer of the semiconductor layer 35.

〈p型半導体層31の形成〉
次に、発光層33の上層に、AlGa1−mN(0≦m≦1)で構成されるp型半導体層31を形成する。
<Formation of p-type semiconductor layer 31>
Next, a p-type semiconductor layer 31 composed of Al m Ga 1-m N (0 ≦ m ≦ 1) is formed on the light emitting layer 33.

具体的には、MOCVD装置の炉内圧力を100kPaに維持し、処理炉内にキャリアガスとして流量が15slmの窒素ガス及び流量が25slmの水素ガスを流しながら、炉内温度を1025℃に昇温する。その後、原料ガスとして、流量が35μmol/minのTMG、流量が20μmol/minのTMA、流量が250000μmol/minのアンモニア及びp型不純物をドープするための流量が0.1μmol/minのビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CPMg)を処理炉内に60秒間供給する。これにより、発光層33の表面に、厚みが20nmのAl0.3Ga0.7Nの組成を有する正孔供給層を形成する。その後、TMAの流量を4μmol/minに変更して原料ガスを360秒間供給することにより、厚みが120nmのAl0.13Ga0.87Nの組成を有する正孔供給層を形成する。これらの正孔供給層によりp型半導体層31が形成される。このp型半導体層31のp型不純物濃度は、例えば3×1019/cm程度である。 Specifically, the furnace pressure of the MOCVD apparatus is maintained at 100 kPa, and the furnace temperature is raised to 1025 ° C. while nitrogen gas having a flow rate of 15 slm and hydrogen gas having a flow rate of 25 slm are supplied as carrier gases in the processing furnace. To do. Thereafter, as source gases, TMG with a flow rate of 35 μmol / min, TMA with a flow rate of 20 μmol / min, ammonia with a flow rate of 250,000 μmol / min, and biscyclopentadiene with a flow rate of 0.1 μmol / min for doping p-type impurities. Enilmagnesium (CP 2 Mg) is fed into the processing furnace for 60 seconds. Thereby, a hole supply layer having a composition of Al 0.3 Ga 0.7 N having a thickness of 20 nm is formed on the surface of the light emitting layer 33. Thereafter, by changing the flow rate of TMA to 4 μmol / min and supplying the source gas for 360 seconds, a hole supply layer having a composition of Al 0.13 Ga 0.87 N having a thickness of 120 nm is formed. A p-type semiconductor layer 31 is formed by these hole supply layers. The p-type impurity concentration of the p-type semiconductor layer 31 is, for example, about 3 × 10 19 / cm 3 .

〈p型半導体層32の形成〉
更にその後、TMAの供給を停止すると共に、CPMgの流量を0.2μmol/minに変更して原料ガスを20秒間供給することにより、厚みが5nm程度で、p型不純物濃度が1×1020/cm程度のpGaNよりなるp型半導体層32を形成する。
<Formation of p-type semiconductor layer 32>
Thereafter, the supply of TMA is stopped, the flow rate of CP 2 Mg is changed to 0.2 μmol / min, and the raw material gas is supplied for 20 seconds, whereby the thickness is about 5 nm and the p-type impurity concentration is 1 × 10. A p-type semiconductor layer 32 made of p + GaN of about 20 / cm 3 is formed.

このようにしてサファイア基板61上に、アンドープ層36、n型半導体層35、発光層33、p型半導体層31、及びp型半導体層32からなるエピ層40が形成される。   In this manner, the epi layer 40 including the undoped layer 36, the n-type semiconductor layer 35, the light emitting layer 33, the p-type semiconductor layer 31, and the p-type semiconductor layer 32 is formed on the sapphire substrate 61.

(ステップS2)
次に、ステップS1で得られたウェハに対して活性化処理を行う。より具体的には、RTA(Rapid Thermal Anneal:急速加熱)装置を用いて、窒素雰囲気下中650℃で15分間の活性化処理を行う。
(Step S2)
Next, an activation process is performed on the wafer obtained in step S1. More specifically, activation is performed at 650 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere using an RTA (Rapid Thermal Anneal) device.

(ステップS3)
次に、図3Bに示すように、p型半導体層32の上面の所定箇所に反射電極19を構成する電極材料(第1導電層19a)を蒸着する。ここでは、p型半導体層32の形成領域よりも内側において、p型半導体層32のほぼ全域に反射電極19を形成する場合を示している。より具体的には、後の工程で給電端子としてのn側電極42を形成する領域の直下に位置する箇所を含むように反射電極19が形成されるよう、例えばスパッタ装置にてp型半導体層32の上面に膜厚0.7nmのNi及び膜厚130nmのAgを成膜することで、第1導電層19aを蒸着する。第1導電層19aの膜厚としては、50nm以上150nm以下とするのが好ましい。
(Step S3)
Next, as shown in FIG. 3B, an electrode material (first conductive layer 19 a) that constitutes the reflective electrode 19 is deposited on a predetermined portion of the upper surface of the p-type semiconductor layer 32. Here, a case is shown in which the reflective electrode 19 is formed in almost the entire region of the p-type semiconductor layer 32 inside the region where the p-type semiconductor layer 32 is formed. More specifically, the p-type semiconductor layer is formed by, for example, a sputtering apparatus so that the reflective electrode 19 is formed so as to include a portion located immediately below a region where the n-side electrode 42 as a power supply terminal is formed in a later step. A first conductive layer 19a is deposited by depositing 0.7 nm thick Ni and 130 nm thick Ag on the upper surface of 32. The thickness of the first conductive layer 19a is preferably 50 nm or more and 150 nm or less.

なお、ここでは第1導電層19aの材料としてNiとAgの合金を採用しているが、Alを含む材料を用いることもできる。   In addition, although the alloy of Ni and Ag is employ | adopted as the material of the 1st conductive layer 19a here, the material containing Al can also be used.

(ステップS4)
ステップS3において第1導電層19aを蒸着した後、アニール工程を行うことなく、引き続き、図3Cに示すように、第1導電層19aの上面全面に保護層18を構成する導電性材料(第2導電層)を蒸着する。一例として、膜厚20nmのNi、膜厚20nmのTi、及び膜厚30nmのPtを成膜することで、保護層18を形成する。保護層18の膜厚としては、20nm以上100nm以下とするのが好ましい。
(Step S4)
After depositing the first conductive layer 19a in step S3, without conducting an annealing process, as shown in FIG. 3C, the conductive material (second layer) that forms the protective layer 18 over the entire upper surface of the first conductive layer 19a. A conductive layer is deposited. As an example, the protective layer 18 is formed by depositing Ni with a thickness of 20 nm, Ti with a thickness of 20 nm, and Pt with a thickness of 30 nm. The thickness of the protective layer 18 is preferably 20 nm or more and 100 nm or less.

なお、保護層18を形成する第2導電層の材料として、第1導電層19aに接触する箇所には、Niの他にCu、Au、Mg等を用いることができ、最上面に形成する層としては、Ptの他にMo、W、Rh等を用いることができる。また、保護層18が第1導電層19aに対して十分な密着性を確保できている場合には、中間層としてのTiの形成を行わないものとすることもできる。   In addition, as a material of the second conductive layer forming the protective layer 18, Cu, Au, Mg or the like can be used in addition to Ni at a portion in contact with the first conductive layer 19a. In addition to Pt, Mo, W, Rh, or the like can be used. In addition, when the protective layer 18 can ensure sufficient adhesion to the first conductive layer 19a, Ti as an intermediate layer may not be formed.

(ステップS5)
RTA装置等を用いてドライエア雰囲気中で450℃〜550℃、60秒〜300秒間のアニール処理を行い、第1導電層19aとp型半導体層(31,32)とのオーミック接触を形成させる。この工程により、第1導電層19aは反射電極19として機能する。
(Step S5)
An annealing process is performed at 450 ° C. to 550 ° C. for 60 seconds to 300 seconds in a dry air atmosphere using an RTA apparatus or the like to form ohmic contact between the first conductive layer 19a and the p-type semiconductor layers (31, 32). Through this step, the first conductive layer 19 a functions as the reflective electrode 19.

ステップS4において第1導電層19aの上面全面に保護層18を形成した状態で本ステップS5に係るアニール工程を行うことにより、保護層18がバリア層として機能し、反射電極19の上面へのボイドの形成を防止する効果が得られる。   In Step S4, by performing the annealing process according to Step S5 with the protective layer 18 formed on the entire upper surface of the first conductive layer 19a, the protective layer 18 functions as a barrier layer, and voids on the upper surface of the reflective electrode 19 are formed. The effect of preventing the formation of is obtained.

(ステップS6)
次に、図3Dに示すように、保護層18の上層の所定箇所に絶縁層21を形成する。特に、後の工程でn側電極(42,43)を形成する領域の下方に位置する箇所に絶縁層21を形成する。このとき、図3Dに示すように、絶縁層21の一部が保護層18及び反射電極19の側面を覆うように形成することができる。
(Step S6)
Next, as shown in FIG. 3D, an insulating layer 21 is formed at a predetermined position on the upper layer of the protective layer 18. In particular, the insulating layer 21 is formed at a location located below a region where the n-side electrode (42, 43) is formed in a later step. At this time, as shown in FIG. 3D, a part of the insulating layer 21 can be formed so as to cover the side surfaces of the protective layer 18 and the reflective electrode 19.

より具体的には、絶縁層21の非形成領域に係る保護層18の上層をマスクしておき、例えばSiOをスパッタリング法によって膜厚200nm程度成膜する。なお成膜する材料は絶縁性材料であればよく、例えばSiN、Alでも良い。 More specifically, the upper layer of the protective layer 18 in the region where the insulating layer 21 is not formed is masked, and, for example, SiO 2 is formed to a thickness of about 200 nm by sputtering. Note that the material for forming the film may be an insulating material, such as SiN or Al 2 O 3 .

(ステップS7)
図3Eに示すように、保護層18及び絶縁層21の上面を覆うようにハンダ拡散防止層17及びハンダ層15を形成する。
(Step S7)
As shown in FIG. 3E, the solder diffusion preventing layer 17 and the solder layer 15 are formed so as to cover the upper surfaces of the protective layer 18 and the insulating layer 21.

より詳細には、電子線蒸着装置(EB装置)にて保護層18及び絶縁層21の上面を覆うように、膜厚100nmのTiと膜厚200nmのPtを3周期成膜することで、ハンダ拡散防止層17を形成する。更にその後、ハンダ拡散防止層17の上面(Pt表面)に、膜厚10nmのTiを蒸着させた後、Au80%Sn20%で構成されるAu−Snハンダを膜厚3μm蒸着させることで、ハンダ層15を形成する。   More specifically, solder is formed by depositing three periods of 100 nm thick Ti and 200 nm thick Pt so as to cover the upper surfaces of the protective layer 18 and the insulating layer 21 with an electron beam evaporation apparatus (EB apparatus). A diffusion prevention layer 17 is formed. Further, after depositing 10 nm thick Ti on the upper surface (Pt surface) of the solder diffusion preventing layer 17, Au-Sn solder composed of 80% Sn 20% Au is deposited to a thickness of 3 μm. 15 is formed.

なお、このハンダ層15の形成ステップにおいて、サファイア基板61とは別に準備された支持基板11の上面にもハンダ層13を形成するものとして構わない(図3F参照)。このハンダ層13は、ハンダ層15と同一の材料で構成されるものとしてよく、次のステップにおいてハンダ層13と接合されることで、サファイア基板61と支持基板11が貼り合わせられる。この支持基板11としては、構造の項で前述したように、例えばCuWが用いられる。   In the step of forming the solder layer 15, the solder layer 13 may be formed on the upper surface of the support substrate 11 prepared separately from the sapphire substrate 61 (see FIG. 3F). The solder layer 13 may be made of the same material as the solder layer 15, and is bonded to the solder layer 13 in the next step, whereby the sapphire substrate 61 and the support substrate 11 are bonded together. For example, CuW is used as the support substrate 11 as described above in the section of the structure.

更に、この図3Fにおいて、支持基板11上にハンダ層13の材料の拡散を防止するための保護層をハンダ拡散防止層17と同様の材料で形成し、この保護層の上層にハンダ層13を形成するものとしても構わない。   Further, in FIG. 3F, a protective layer for preventing the material of the solder layer 13 from diffusing is formed on the support substrate 11 with the same material as the solder diffusion preventing layer 17, and the solder layer 13 is formed on the protective layer. It may be formed.

(ステップS8)
次に、図3Gに示すように、サファイア基板61と支持基板11とを貼り合わせる。一例としては、280℃の温度、0.2MPaの圧力下で、ハンダ層15と支持基板11の上層に形成されたハンダ層13とを貼り合わせる。
(Step S8)
Next, as shown in FIG. 3G, the sapphire substrate 61 and the support substrate 11 are bonded together. As an example, the solder layer 15 and the solder layer 13 formed on the upper layer of the support substrate 11 are bonded together at a temperature of 280 ° C. and a pressure of 0.2 MPa.

(ステップS9)
次に、図3Hに示すように、サファイア基板61を剥離する。より具体的には、サファイア基板61を上に、支持基板11を下に向けた状態で、サファイア基板61側からKrFエキシマレーザを照射して、サファイア基板61とエピ層40の界面を分解させることでサファイア基板61の剥離を行う。サファイア61はレーザが通過する一方、その下層のGaN(アンドープ層36)はレーザを吸収するため、この界面が高温化してGaNが分解される。これによってサファイア基板61が剥離される。
(Step S9)
Next, as shown in FIG. 3H, the sapphire substrate 61 is peeled off. More specifically, the interface between the sapphire substrate 61 and the epi layer 40 is decomposed by irradiating a KrF excimer laser from the sapphire substrate 61 side with the sapphire substrate 61 facing upward and the support substrate 11 facing downward. Then, the sapphire substrate 61 is peeled off. While the laser passes through the sapphire 61, the underlying GaN (undoped layer 36) absorbs the laser, so that this interface is heated to decompose GaN. As a result, the sapphire substrate 61 is peeled off.

その後、図3Iに示すように、ウェハ上に残存しているGaN(アンドープ層36)を、塩酸等を用いたウェットエッチング、又はICP装置を用いたドライエッチングによって除去し、n型半導体層35を露出させる。なお、本ステップS9においてアンドープ層36が除去されて、p型半導体層32、p型半導体層31、発光層33、及びn型半導体層35が下からこの順に積層されてなる半導体層30が残存する。   Thereafter, as shown in FIG. 3I, GaN (undoped layer 36) remaining on the wafer is removed by wet etching using hydrochloric acid or the like, or dry etching using an ICP apparatus, and the n-type semiconductor layer 35 is removed. Expose. In this step S9, the undoped layer 36 is removed, and the semiconductor layer 30 in which the p-type semiconductor layer 32, the p-type semiconductor layer 31, the light emitting layer 33, and the n-type semiconductor layer 35 are stacked in this order from the bottom remains. To do.

(ステップS10)
次に、図3Jに示すように、隣接する素子同士を分離する。具体的には、隣接素子との境界領域に対し、ICP装置を用いて絶縁層21の上面が露出するまで半導体層30をエッチングする。上述したように、このとき絶縁層21はエッチング時のストッパーとしても機能する。
(Step S10)
Next, as shown in FIG. 3J, adjacent elements are separated from each other. Specifically, the semiconductor layer 30 is etched using an ICP device until the upper surface of the insulating layer 21 is exposed in a boundary region with an adjacent element. As described above, at this time, the insulating layer 21 also functions as a stopper during etching.

(ステップS11)
次に、図3Kに示すように、n型半導体層35の上面のうち、絶縁層21が形成されている箇所の直上の位置にn側電極(42,43)を形成する。具体的には、膜厚100nmのCrと膜厚3μmのAuからなる電極を形成した後、窒素雰囲気中で250℃、1分間のシンタリングを行う。
(Step S11)
Next, as shown in FIG. 3K, n-side electrodes (42, 43) are formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer 35 at a position immediately above the location where the insulating layer 21 is formed. Specifically, after forming an electrode made of Cr having a thickness of 100 nm and Au having a thickness of 3 μm, sintering is performed at 250 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere.

そして、各素子同士を例えばレーザダイシング装置によって分離し、支持基板11の裏面を例えばAgペーストにてパッケージと接合し、給電端子としてのn側電極43に対してワイヤボンディングを行う。例えば、50gの荷重でΦ100μmのボンディング領域にAuからなるワイヤ45を連結させることで、ワイヤボンディングを行う。これにより、図1に示す窒化物半導体発光素子1が形成される。   Then, the elements are separated from each other by, for example, a laser dicing apparatus, the back surface of the support substrate 11 is joined to the package by, for example, Ag paste, and wire bonding is performed on the n-side electrode 43 as a power supply terminal. For example, wire bonding is performed by connecting a wire 45 made of Au to a bonding region of Φ100 μm with a load of 50 g. Thereby, the nitride semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. 1 is formed.

なお、ステップS10とステップS11の間に、KOH等のアルカリ溶液を浸すことでn型半導体層35の表面に凹凸(メサ構造)を形成しても構わない。また、n型半導体層35の上面にn側電極(42,43)を形成した後、半導体層30の側面を覆うように絶縁層を形成しても構わない。   In addition, an unevenness (mesa structure) may be formed on the surface of the n-type semiconductor layer 35 by immersing an alkaline solution such as KOH between Step S10 and Step S11. In addition, after the n-side electrode (42, 43) is formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer 35, an insulating layer may be formed so as to cover the side surface of the semiconductor layer 30.

[第2実施形態]
本発明の半導体発光素子の第2実施形態の構成について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
The configuration of the second embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention will be described. In addition, about the structure same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図4は、第2実施形態の半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。半導体発光素子1aは、第1実施形態の半導体発光素子1と比較して、絶縁層21がp型半導体層32と接触して形成されている点が異なる。より詳細には、プロセス時において、絶縁層21を、反射電極19及び保護層18よりも先に形成した点が異なる。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor light emitting device of the second embodiment. The semiconductor light emitting device 1a is different from the semiconductor light emitting device 1 of the first embodiment in that the insulating layer 21 is formed in contact with the p-type semiconductor layer 32. More specifically, the difference is that the insulating layer 21 is formed prior to the reflective electrode 19 and the protective layer 18 during the process.

以下、図4に示す半導体発光素子1aの製造方法につき、第1実施形態と異なる箇所のみを説明する。   Hereinafter, only the differences from the first embodiment will be described with respect to the method for manufacturing the semiconductor light emitting device 1a shown in FIG.

まず、第1実施形態と同様、ステップS1及びS2を実行して、サファイア基板61の上層にエピ層40を形成する。   First, as in the first embodiment, steps S1 and S2 are executed to form the epi layer 40 on the upper layer of the sapphire substrate 61.

(ステップS2A)
次に、図5Aに示すように、第1実施形態のステップS6と同様の方法で、後の工程でn側電極(42,43)を形成する領域の下方に位置する箇所に絶縁層21を形成する。
(Step S2A)
Next, as shown in FIG. 5A, the insulating layer 21 is formed at a position located below a region where the n-side electrode (42, 43) is formed in a later step by the same method as Step S 6 of the first embodiment. Form.

(ステップS2B)
次に、図5Bに示すように、ステップS3と同様の方法で反射電極19を構成する電極材料(第1導電層19a)を蒸着する。本実施形態では、絶縁層21及びp型半導体層32の上面を覆うように全面に第1導電層19aを蒸着させる。
(Step S2B)
Next, as shown in FIG. 5B, an electrode material (first conductive layer 19a) constituting the reflective electrode 19 is deposited by the same method as in step S3. In the present embodiment, the first conductive layer 19 a is deposited on the entire surface so as to cover the upper surfaces of the insulating layer 21 and the p-type semiconductor layer 32.

(ステップS2C)
次に、図5Cに示すように、ステップS4と同様の方法で第1導電層19aの上面全面に保護層18を構成する導電性材料(第2導電層)を蒸着する。このときも第1実施形態と同様、ステップS2B実行後に、アニール工程を行うことなく本ステップを実行する。
(Step S2C)
Next, as shown in FIG. 5C, a conductive material (second conductive layer) constituting the protective layer 18 is deposited on the entire upper surface of the first conductive layer 19a by the same method as in step S4. At this time, as in the first embodiment, this step is executed without performing the annealing step after step S2B.

その後、ステップS5と同様にアニール処理を行い、第1導電層19aとp型半導体層(31,32)とのオーミック接触を形成させる。この工程により、第1導電層19aは反射電極19として機能する。以下は、第1実施形態と同様に、ステップS7〜S11を実行することで、図4に示す半導体発光素子1aが形成される。   Thereafter, an annealing process is performed in the same manner as in step S5 to form ohmic contact between the first conductive layer 19a and the p-type semiconductor layers (31, 32). Through this step, the first conductive layer 19 a functions as the reflective electrode 19. In the following, the semiconductor light emitting element 1a shown in FIG. 4 is formed by executing Steps S7 to S11 as in the first embodiment.

本実施形態の構成においても、第1実施形態と同様、反射電極19を構成する第1導電層19aの蒸着後にはアニール工程を行わず、第1導電層19aの上面全面が保護層18に覆われた状態でアニール工程を行っているため、反射電極19の上面へのボイドの形成が防止され、高い反射率が確保される。   Also in the configuration of the present embodiment, as in the first embodiment, the annealing process is not performed after the deposition of the first conductive layer 19a constituting the reflective electrode 19, and the entire upper surface of the first conductive layer 19a is covered with the protective layer 18. Since the annealing process is performed in a broken state, formation of voids on the upper surface of the reflective electrode 19 is prevented, and high reflectance is ensured.

なお、図4に示す半導体発光素子1aによれば、発光層33から下向きに放射された光が反射電極19によって反射されて上向きに取り出されるに際し、この光は、反射電極19で反射される前と反射した後の2回にわたって、絶縁膜21内を通過することになる。このため、絶縁層21においてこの光の一部が吸収される点において、第1実施形態の構成よりは光取り出し効率が多少低下する。しかし、反射電極19の上面へのボイド形成が防止され、高い反射率が実現されているため、従来よりは光取り出し効率が向上する。   According to the semiconductor light emitting device 1a shown in FIG. 4, when light emitted downward from the light emitting layer 33 is reflected by the reflective electrode 19 and extracted upward, this light is reflected before being reflected by the reflective electrode 19. The light passes through the insulating film 21 twice after being reflected. For this reason, the light extraction efficiency is somewhat lower than the configuration of the first embodiment in that a part of this light is absorbed in the insulating layer 21. However, the formation of voids on the upper surface of the reflective electrode 19 is prevented and a high reflectance is realized, so that the light extraction efficiency is improved as compared with the conventional case.

[別実施形態]
以下、別実施形態について説明する。
[Another embodiment]
Hereinafter, another embodiment will be described.

〈1〉 本発明は、上述した図1及び図4に示す構造に限られず、反射電極19を構成する導電性材料(第1導電層19a)を蒸着した後、アニール処理を行わずに第1導電層19aの上面を保護層18で覆ってから反射電極19と半導体層30(より詳細にはp型半導体層32)とのオーミックコンタクトを実現させるためのアニール処理を行って実現された半導体発光素子を対象とする。   <1> The present invention is not limited to the structure shown in FIG. 1 and FIG. 4 described above, and after depositing the conductive material (first conductive layer 19a) constituting the reflective electrode 19, the first treatment is performed without performing annealing. Semiconductor light emission realized by covering the upper surface of the conductive layer 19a with the protective layer 18 and then performing an annealing process for realizing ohmic contact between the reflective electrode 19 and the semiconductor layer 30 (more specifically, the p-type semiconductor layer 32). Target the device.

図6は、別実施形態に係る半導体発光素子1bの構成の一例を模式的に示す断面図である。この構成は、反射電極19がn側電極(42,43)の直下の位置には形成されておらず、n側電極(42,43)の直下の位置には絶縁層21が形成されている。そして、この絶縁層21の底面には反射膜18が形成されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the semiconductor light emitting element 1b according to another embodiment. In this configuration, the reflective electrode 19 is not formed immediately below the n-side electrode (42, 43), and the insulating layer 21 is formed immediately below the n-side electrode (42, 43). . A reflective film 18 is formed on the bottom surface of the insulating layer 21.

この半導体発光素子1bは、図12に示した従来の半導体発光素子90において、反射電極95(図6内における反射電極19に対応)を形成するに際し、この電極材料を蒸着した後に、アニール工程を行うことなく保護層18を形成してからアニール処理を行なったものである。   The semiconductor light emitting device 1b is formed by performing an annealing process after depositing this electrode material when forming the reflective electrode 95 (corresponding to the reflective electrode 19 in FIG. 6) in the conventional semiconductor light emitting device 90 shown in FIG. The protective layer 18 is formed without performing the annealing process.

図6に示す半導体発光素子1bにおいても、反射電極19の上面にボイドが形成されるのを防止できているため、従来の半導体発光素子90よりも反射電極19における反射率が向上し、高い光取り出し効率が実現される。   Also in the semiconductor light emitting device 1b shown in FIG. 6, since the formation of voids on the upper surface of the reflective electrode 19 can be prevented, the reflectance at the reflective electrode 19 is improved compared to the conventional semiconductor light emitting device 90, and high light Extraction efficiency is realized.

〈2〉 上述した各実施形態に係る半導体発光素子(1,1a,1b)は、いずれも光取り出し面をn側とし、その反対側をp側として実現したものを想定していた。しかし、本発明は、n側とp側を完全に反転させた構成として実現しても構わない。   <2> The semiconductor light emitting devices (1, 1a, 1b) according to the respective embodiments described above are assumed to be realized with the light extraction surface as the n side and the opposite side as the p side. However, the present invention may be realized as a configuration in which the n side and the p side are completely inverted.

〈3〉 上述実施形態では、半導体発光素子(1,1a,1b)として、窒化物半導体からなる発光素子を採り上げて説明した。しかし、本発明の構成は、他の半導体からなる発光素子にも適用が可能である。   <3> In the above-described embodiment, the light-emitting element made of a nitride semiconductor has been described as the semiconductor light-emitting element (1, 1a, 1b). However, the structure of the present invention can also be applied to light emitting elements made of other semiconductors.

〈4〉 上述した各実施形態に係る半導体発光素子(1,1a,1b)では、発光層33内を流れる電流を水平方向に拡げる目的で、n側電極(42,43)の直下の位置に絶縁層21を設ける構成としている。しかし、本発明は必ずしもこの絶縁層21を設けなくても構わない。ただし、同一電流量における光取り出し効率を向上させる観点からは絶縁層21を設ける方が好ましい。   <4> In the semiconductor light emitting device (1, 1a, 1b) according to each of the above-described embodiments, the current flowing in the light emitting layer 33 is positioned directly below the n-side electrode (42, 43) for the purpose of spreading the current in the horizontal direction. The insulating layer 21 is provided. However, in the present invention, the insulating layer 21 is not necessarily provided. However, it is preferable to provide the insulating layer 21 from the viewpoint of improving the light extraction efficiency with the same amount of current.

〈5〉 上述の各実施形態では、半導体発光素子が備えるn側電極(42,43)とp側電極を構成する反射電極19とが、半導体層30を挟むように鉛直方向に離間して配置された、いわゆる「縦型構造」を示す場合について説明した。しかし、本発明は、n側電極とp側電極が半導体層30に対して同方向に配置されてなる、いわゆる「横型構造」を示す場合に適用することも可能である。この場合は、サファイア基板61をリフトオフする工程(ステップS9)を有さず、半導体発光素子はサファイア基板61上に形成されることになる。   <5> In each of the above-described embodiments, the n-side electrodes (42, 43) included in the semiconductor light-emitting element and the reflective electrode 19 constituting the p-side electrode are arranged apart from each other in the vertical direction so as to sandwich the semiconductor layer 30. The case where the so-called “vertical structure” is shown has been described. However, the present invention can also be applied to a case where a so-called “lateral structure” in which the n-side electrode and the p-side electrode are arranged in the same direction with respect to the semiconductor layer 30 is shown. In this case, the semiconductor light emitting element is formed on the sapphire substrate 61 without the step of lifting off the sapphire substrate 61 (step S9).

図7は、この別実施形態の窒化物半導体発光素子1cの概略断面図である。なお、第1実施形態と同一の材料については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図7内における矢印は光の取り出し方向を示しており、図1に示す窒化物半導体発光素子1とは光取り出し方向が反対である。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device 1c according to another embodiment. In addition, about the same material as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted. Moreover, the arrow in FIG. 7 has shown the extraction direction of light, and the light extraction direction is opposite to the nitride semiconductor light-emitting device 1 shown in FIG.

この窒化物半導体発光素子1cは、サファイア基板61、半導体層30a、反射電極19,19b、保護層18、給電端子51、給電端子52を備える。半導体層30aは、p型半導体層31、p型半導体層32、発光層33、n型半導体層35、及びアンドープ層36を含んで構成される。なお、この実施形態では、p型半導体層32の上面に形成される反射電極19と区別するために、n型半導体層35の上面に形成される反射電極を「反射電極19b」と称しているが、両者は同一の材料で構成されるものとしても構わない。   The nitride semiconductor light emitting device 1c includes a sapphire substrate 61, a semiconductor layer 30a, reflection electrodes 19 and 19b, a protective layer 18, a power supply terminal 51, and a power supply terminal 52. The semiconductor layer 30 a includes a p-type semiconductor layer 31, a p-type semiconductor layer 32, a light emitting layer 33, an n-type semiconductor layer 35, and an undoped layer 36. In this embodiment, in order to distinguish from the reflective electrode 19 formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer 32, the reflective electrode formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer 35 is referred to as a “reflective electrode 19b”. However, both may be made of the same material.

この構成においても、上述した各実施形態と同様に、反射電極19,19bを構成する金属材料(第1導電層)を蒸着した後、アニール処理を行うことなく保護層18を形成し、その後にアニール処理を行うことで、反射電極19,19bの表面へのボイドの形成が防止される。   Also in this configuration, as in the above-described embodiments, after depositing the metal material (first conductive layer) that constitutes the reflective electrodes 19 and 19b, the protective layer 18 is formed without performing an annealing process, and thereafter By performing the annealing treatment, formation of voids on the surfaces of the reflective electrodes 19 and 19b is prevented.

以下、図7に示す窒化物半導体発光素子1cの製造方法について、第1実施形態と異なる箇所のみを説明する。   Hereinafter, only the points different from the first embodiment will be described for the method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device 1c shown in FIG.

まず第1実施形態と同様に、ステップS1及びステップS2を実行する。   First, similarly to the first embodiment, step S1 and step S2 are executed.

(ステップS12)
ステップS2の後(図3A参照)、図8Aに示すように、n型半導体層35の一部上面が露出するまで、p型半導体層32、p型半導体層31、及び発光層33を、ICP装置を用いたドライエッチングによって除去する。なお、本ステップにおいて、n型半導体層35についても一部エッチング除去しても構わない。
(Step S12)
After step S2 (see FIG. 3A), as shown in FIG. 8A, the p-type semiconductor layer 32, the p-type semiconductor layer 31, and the light-emitting layer 33 are placed on the ICP until a partial upper surface of the n-type semiconductor layer 35 is exposed. It is removed by dry etching using an apparatus. In this step, the n-type semiconductor layer 35 may also be partially removed by etching.

(ステップS13)
図8Bに示すように、p型半導体層32の上面、及び露出したn型半導体層35の上面に、第1実施形態と同様の電極材料(第1導電層19a)を蒸着する。
(Step S13)
As shown in FIG. 8B, the same electrode material (first conductive layer 19a) as that in the first embodiment is deposited on the upper surface of the p-type semiconductor layer 32 and the exposed upper surface of the n-type semiconductor layer 35.

(ステップS14)
次に、ステップS13において第1導電層19aを蒸着後、アニール工程を行うことなく、引き続き、保護層18を構成する導電性材料(第2導電層)を蒸着する。この保護層18の材料も第1実施形態と同様の材料を用いることができる。
(Step S14)
Next, after depositing the first conductive layer 19a in step S13, the conductive material (second conductive layer) constituting the protective layer 18 is continuously deposited without performing an annealing process. The material of the protective layer 18 can be the same material as in the first embodiment.

(ステップS15)
第1実施形態のステップS5と同様に、RTA装置等を用いてドライエア雰囲気中で450℃〜550℃、60秒〜300秒間のアニール処理を行い、第1導電層19aとp型半導体層(31,32)、並びに第1導電層19aとn型半導体層35とのオーミック接触を形成させる。この工程により、第1導電層19aは反射電極19,反射電極19bとして機能する(図8C参照)。この実施形態においても、ステップS14において第1導電層19aの上面全面に保護層18を形成した状態で本ステップS15に係るアニール工程が行われるため、保護層18がバリア層として機能し、反射電極19,反射電極19bの上面へのボイドの形成を防止する効果が得られる。
(Step S15)
Similarly to step S5 of the first embodiment, annealing is performed at 450 ° C. to 550 ° C. for 60 seconds to 300 seconds in a dry air atmosphere using an RTA apparatus or the like, and the first conductive layer 19a and the p-type semiconductor layer (31 , 32), and ohmic contact between the first conductive layer 19a and the n-type semiconductor layer 35 is formed. Through this step, the first conductive layer 19a functions as the reflective electrode 19 and the reflective electrode 19b (see FIG. 8C). Also in this embodiment, since the annealing process according to step S15 is performed in a state where the protective layer 18 is formed on the entire upper surface of the first conductive layer 19a in step S14, the protective layer 18 functions as a barrier layer, and the reflective electrode 19, the effect of preventing the formation of voids on the upper surface of the reflective electrode 19b can be obtained.

(ステップS16)
その後、反射電極19b側の保護層18の上面に給電端子51を、反射電極19側の保護層18の上面に給電端子52をそれぞれ形成する。より具体的には、給電端子51,52を形成する導電材料膜(例えば膜厚100nmのCrと膜厚3μmのAuからなる材料膜)を全面に形成後、リフトオフによって給電端子51,52を形成する。その後、窒素雰囲気中で250℃1分間のシンタリングを行う。
(Step S16)
Thereafter, the power supply terminal 51 is formed on the upper surface of the protective layer 18 on the reflective electrode 19b side, and the power supply terminal 52 is formed on the upper surface of the protective layer 18 on the reflective electrode 19 side. More specifically, after forming a conductive material film (for example, a material film made of Cr with a thickness of 100 nm and Au with a thickness of 3 μm) to form the power supply terminals 51 and 52, the power supply terminals 51 and 52 are formed by lift-off. To do. Thereafter, sintering is performed at 250 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere.

そして、ボンディング電極53を介して基板55と給電端子51を接続し、ボンディング電極54を介して基板55と給電端子52を接続することで、図7に示した窒化物半導体発光素子1cが形成される。   Then, the substrate 55 and the power supply terminal 51 are connected via the bonding electrode 53, and the substrate 55 and the power supply terminal 52 are connected via the bonding electrode 54, thereby forming the nitride semiconductor light emitting element 1c shown in FIG. The

[実施例]
実施例及び比較例の各素子に対し、電流電圧特性と発光特性を対比した。
[Example]
The current-voltage characteristics and the light emission characteristics were compared for each element of the example and the comparative example.

(実施例1)
上述した方法によって製造された第1実施形態の半導体発光素子1(図1)を実施例1とした。なお、膜厚1nmのNiと膜厚130nmのAgで反射電極19を形成し、膜厚20nmのNi、膜厚20nmのTi、及び膜厚30nmのPtにて保護層18を形成した。
(Example 1)
The semiconductor light emitting device 1 (FIG. 1) of the first embodiment manufactured by the method described above was taken as Example 1. The reflective electrode 19 was formed with Ni having a thickness of 1 nm and Ag having a thickness of 130 nm, and the protective layer 18 was formed with Ni having a thickness of 20 nm, Ti having a thickness of 20 nm, and Pt having a thickness of 30 nm.

(実施例2)
上述した方法によって製造された第2実施形態の半導体発光素子1a(図4)を実施例2とした。反射電極19及び保護層18の構成は、実施例1と共通とした。
(Example 2)
The semiconductor light emitting device 1a (FIG. 4) according to the second embodiment manufactured by the above-described method was taken as Example 2. The configurations of the reflective electrode 19 and the protective layer 18 were the same as those in Example 1.

(実施例3)
上述した方法によって製造された別実施形態の半導体発光素子1b(図6)を実施例3とした。反射電極19及び保護層18の構成は、実施例1と共通とした。
Example 3
A semiconductor light emitting device 1b (FIG. 6) according to another embodiment manufactured by the above-described method was taken as Example 3. The configurations of the reflective electrode 19 and the protective layer 18 were the same as those in Example 1.

(比較例1)
実施例1の素子1に対し、保護層18を設けない構成とした(図9A参照)。すなわち、比較例1の素子2においては、反射電極19を構成する導電性材料を蒸着後、保護層18を形成することなくアニール処理を行なって反射電極19を形成した。比較例1の素子2が備える導電層20aは、ハンダ層(13,15)、ハンダ拡散防止層17、及び反射電極19によって構成される。
(Comparative Example 1)
The device 1 of Example 1 was configured such that the protective layer 18 was not provided (see FIG. 9A). That is, in the element 2 of Comparative Example 1, after the conductive material constituting the reflective electrode 19 was deposited, the reflective electrode 19 was formed by performing an annealing process without forming the protective layer 18. The conductive layer 20 a included in the element 2 of Comparative Example 1 includes a solder layer (13, 15), a solder diffusion prevention layer 17, and a reflective electrode 19.

(比較例2)
実施例2の素子1aに対し、保護層18を設けない構成とした(図9B参照)。すなわち、比較例2の素子2aにおいては、反射電極19を構成する導電性材料を蒸着後、保護層18を形成することなくアニール処理を行なって反射電極19を形成した。比較例2の素子2aが備える導電層20aは、ハンダ層(13,15)、ハンダ拡散防止層17、及び反射電極19によって構成される。
(Comparative Example 2)
A configuration in which the protective layer 18 is not provided for the element 1a of Example 2 was used (see FIG. 9B). That is, in the element 2a of Comparative Example 2, after the conductive material constituting the reflective electrode 19 was deposited, the reflective electrode 19 was formed by annealing without forming the protective layer 18. The conductive layer 20 a included in the element 2 a of Comparative Example 2 includes a solder layer (13, 15), a solder diffusion prevention layer 17, and a reflective electrode 19.

(比較例3)
実施例3の素子1bに対し、保護層18を設けない構成とした(図9C参照)。すなわち、比較例3の素子2bにおいては、反射電極19を構成する導電性材料を蒸着後、保護層18を形成することなくアニール処理を行なって反射電極19を形成した。比較例3の素子2bが備える導電層20aは、ハンダ層(13,15)、ハンダ拡散防止層17、及び反射電極19によって構成される。なお、反射膜93も導電層で構成される。
(Comparative Example 3)
A configuration in which the protective layer 18 is not provided for the element 1b of Example 3 was used (see FIG. 9C). That is, in the element 2b of Comparative Example 3, after the conductive material constituting the reflective electrode 19 was deposited, the reflective electrode 19 was formed by performing an annealing process without forming the protective layer 18. The conductive layer 20 a included in the element 2 b of Comparative Example 3 includes a solder layer (13, 15), a solder diffusion prevention layer 17, and a reflective electrode 19. The reflective film 93 is also composed of a conductive layer.

図10は、実施例の各素子(1,1a,1b)及び比較例の各素子(2,2a,2b)に対して電圧を印加したときの、流れる電流値と電圧値の関係(I−V特性)を示すグラフである。実施例の各素子と比較例の各素子を対比すると、同一の電流値を流すのに必要な電圧値はほぼ同等であり、比較例の構成と同等の低電圧駆動が実現できていることが分かる。   FIG. 10 shows the relationship between the flowing current value and the voltage value when voltage is applied to each element (1, 1a, 1b) of the example and each element (2, 2a, 2b) of the comparative example (I− It is a graph which shows a V characteristic. When comparing each element of the example and each element of the comparative example, the voltage values required to flow the same current value are almost the same, and the low voltage driving equivalent to the configuration of the comparative example can be realized. I understand.

図11は、実施例の各素子(1,1a,1b)及び比較例の各素子(2,2a,2b)に対して電流を供給したときに得られる発光出力と電流値の関係を示すグラフである。比較例1と実施例1、比較例2と実施例2、及び比較例3と実施例3をそれぞれ対比すると、図11によれば、保護層18を形成した各実施例の方が、いずれも対応する比較例より発光出力が向上していることが分かる。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the light emission output and the current value obtained when current is supplied to each element (1, 1a, 1b) of the example and each element (2, 2a, 2b) of the comparative example. It is. Comparing Comparative Example 1 and Example 1, Comparative Example 2 and Example 2, and Comparative Example 3 and Example 3, respectively, according to FIG. It can be seen that the light emission output is improved from the corresponding comparative example.

この結果より、反射電極19を構成する電極材料を蒸着後、保護層18を形成してからアニール処理を行った実施例の方が、反射電極19の上面へのボイドの形成が防止され、反射率が向上したことに伴って光取り出し効率が向上していることが分かる。   From this result, the formation of voids on the upper surface of the reflective electrode 19 is prevented in the embodiment in which the electrode layer constituting the reflective electrode 19 is deposited and then the protective layer 18 is formed and then annealed. It can be seen that the light extraction efficiency is improved as the rate is improved.

また、実施例2と実施例1を比べると、実施例1の方が光取り出し効率が高い。これにより、反射電極19の上層に絶縁層を設けない構成としたことで、絶縁層内での一部の光の吸収がなくなり光の取り出し効率が更に向上していることが分かる。   Further, comparing Example 2 and Example 1, Example 1 has higher light extraction efficiency. Thus, it can be seen that the configuration in which the insulating layer is not provided on the reflective electrode 19 eliminates the absorption of a part of the light in the insulating layer and further improves the light extraction efficiency.

1 : 第1実施形態の半導体発光素子
1a : 第2実施形態の半導体発光素子
1b : 別実施形態の半導体発光素子
1c : 別実施形態の半導体発光素子
2 : 比較例1の半導体発光素子
2a : 比較例2の半導体発光素子
2b : 比較例3の半導体発光素子
11 : 支持基板
13 : ハンダ層
15 : ハンダ層
17 : ハンダ拡散防止層
18 : 保護層
19 : 反射電極
19a : 第1導電層
19b : 反射電極
20 : 導電層
21 : 絶縁層
30,30a : 半導体層
31 : p型半導体層
32 : p型半導体層
33 : 発光層
35 : n型半導体層
36 : アンドープ層
40 : エピ層
42 : n側電極
43 : n側電極(給電端子)
45 : ワイヤ
51 : 給電端子
52 : 給電端子
53 : ボンディング電極
55 : 基板
90 : 従来の半導体発光素子
91 : 支持基板
92 : 導電層
93 : 反射膜
94 : 絶縁層
95 : 反射電極
96 : p型半導体層
97 : 発光層
98 : n型半導体層
99 : 半導体層
100 : n側電極
101 : ボイド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Semiconductor light emitting element of 1st Embodiment 1a: Semiconductor light emitting element of 2nd Embodiment 1b: Semiconductor light emitting element of another embodiment 1c: Semiconductor light emitting element of another embodiment 2: Semiconductor light emitting element 2a of Comparative Example 1: Comparison Semiconductor light emitting device 2b of Example 2: Semiconductor light emitting device of Comparative Example 11: Support substrate 13: Solder layer 15: Solder layer 17: Solder diffusion prevention layer 18: Protective layer 19: Reflective electrode 19a: First conductive layer 19b: Reflective Electrode 20: Conductive layer 21: Insulating layer 30, 30a: Semiconductor layer 31: p-type semiconductor layer 32: p-type semiconductor layer 33: light-emitting layer 35: n-type semiconductor layer 36: undoped layer 40: epi layer 42: n-side electrode 43: n-side electrode (feeding terminal)
45: Wire 51: Power supply terminal 52: Power supply terminal 53: Bonding electrode 55: Substrate 90: Conventional semiconductor light emitting device 91: Support substrate 92: Conductive layer 93: Reflective film 94: Insulating layer 95: Reflective electrode 96: P-type semiconductor Layer 97: Light emitting layer 98: N-type semiconductor layer 99: Semiconductor layer 100: N-side electrode 101: Void

Claims (11)

n型又はp型の第1半導体層と、前記第1半導体層と導電型の異なる第2半導体層と、前記第1半導体層及び前記第2半導体層の間に形成された発光層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
基板を準備する工程(a)、
基板上に、前記第1半導体層、前記発光層及び前記第2半導体層を下から順に形成する工程(b)、
前記第2半導体層の上層に、反射電極を構成する第1導電層を蒸着する工程(c)、
前記工程(c)の後に、アニール工程を行わずに、前記第1導電層の上面全面に、保護層を構成する第2導電層を蒸着する工程(d)、
及び前記工程(d)の後に、前記第1導電層と前記第2半導体層の間でオーミック接触が形成される温度でアニールする工程(e)を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
an n-type or p-type first semiconductor layer; a second semiconductor layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer; and a light emitting layer formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
Preparing a substrate (a),
Forming the first semiconductor layer, the light emitting layer, and the second semiconductor layer on the substrate in order from the bottom (b);
Depositing a first conductive layer constituting a reflective electrode on the second semiconductor layer (c);
A step (d) of depositing a second conductive layer constituting a protective layer on the entire upper surface of the first conductive layer without performing an annealing step after the step (c);
And a step (e) of annealing at a temperature at which an ohmic contact is formed between the first conductive layer and the second semiconductor layer after the step (d). .
前記工程(e)が、450℃以上550℃以下の温度でアニールする工程であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the step (e) is a step of annealing at a temperature of 450 ° C or higher and 550 ° C or lower. 前記第1導電層が、Ag又はAlの少なくとも一方を含む材料で構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体発光素子の製造方法。   3. The method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the first conductive layer is made of a material containing at least one of Ag and Al. 4. 前記第1導電層が、150nm以下の厚みで構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体発光素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the first conductive layer is formed with a thickness of 150 nm or less. 前記第1半導体層、前記第2半導体層、及び前記発光層の全てが窒化物半導体層で形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光素子の製造方法。   5. The semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein all of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the light-emitting layer are formed of a nitride semiconductor layer. 6. Production method. 基板上に、n型又はp型の第1半導体層と、前記第1半導体層と導電型の異なる第2半導体層と、前記第1半導体層及び前記第2半導体層の間に形成された発光層とを有する半導体発光素子であって、
少なくとも前記第1半導体層及び前記第2半導体層のいずれか一方に接触して形成された反射電極と、
全面を前記反射電極に接触して形成された、前記反射電極とは異なる導電性材料からなる保護層とを備えたことを特徴とする半導体発光素子。
Light emission formed on a substrate between an n-type or p-type first semiconductor layer, a second semiconductor layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A semiconductor light emitting device having a layer,
A reflective electrode formed in contact with at least one of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
A semiconductor light emitting element comprising: a protective layer made of a conductive material different from the reflective electrode, the entire surface being in contact with the reflective electrode.
前記反射電極は、前記第1半導体層よりも前記基板に近い位置に形成されている前記第2半導体層の底面に、上面を接触して形成され、
前記保護層は、上面の全面を前記反射電極の底面に接触して形成されたことを特徴とする請求項6に記載の半導体発光素子。
The reflective electrode is formed in contact with the bottom surface of the second semiconductor layer formed at a position closer to the substrate than the first semiconductor layer,
The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the protective layer is formed so that the entire upper surface is in contact with the bottom surface of the reflective electrode.
上面を前記第1半導体層の底面に接触して形成された第1電極と、
前記第1電極の形成箇所の直下の位置において、上面を前記保護層の底面に接触して形成された絶縁層とを備えたことを特徴とする請求項7に記載の半導体発光素子。
A first electrode formed by contacting an upper surface with a bottom surface of the first semiconductor layer;
8. The semiconductor light emitting element according to claim 7, further comprising: an insulating layer formed so that an upper surface thereof is in contact with a bottom surface of the protective layer at a position immediately below a position where the first electrode is formed.
前記反射電極が、Ag又はAlの少なくとも一方を含む材料で構成されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 6, wherein the reflective electrode is made of a material containing at least one of Ag and Al. 前記反射電極が、150nm以下の厚みで構成されることを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light-emitting element according to claim 6, wherein the reflective electrode has a thickness of 150 nm or less. 前記第1半導体層、前記第2半導体層、及び前記発光層の全てが窒化物半導体層で形成されていることを特徴とする請求項6〜10のいずれか1項に記載の半導体発光素子。   11. The semiconductor light emitting element according to claim 6, wherein all of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the light emitting layer are formed of a nitride semiconductor layer.
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