JP2015185548A - Semiconductor light-emitting element, method of manufacturing the same, and light-emitting device - Google Patents
Semiconductor light-emitting element, method of manufacturing the same, and light-emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015185548A JP2015185548A JP2014057573A JP2014057573A JP2015185548A JP 2015185548 A JP2015185548 A JP 2015185548A JP 2014057573 A JP2014057573 A JP 2014057573A JP 2014057573 A JP2014057573 A JP 2014057573A JP 2015185548 A JP2015185548 A JP 2015185548A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- emitting device
- semiconductor light
- transparent insulating
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子とその製造方法および発光装置に関する。さらに詳細には、光吸収層の形成の抑制を図った半導体発光素子とその製造方法および発光装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor light emitting element, a manufacturing method thereof, and a light emitting device. More specifically, the present invention relates to a semiconductor light-emitting element that suppresses formation of a light absorption layer, a method for manufacturing the same, and a light-emitting device.
半導体発光素子は、表面を保護膜で覆われていることが通常である。半導体層を機械的に、もしくは電気的に保護するためである。この保護膜として、ＳｉＯ2 が用いられることが多い。このＳｉＯ2 の屈折率は、１．４５〜１．４７程度である。 The surface of a semiconductor light emitting element is usually covered with a protective film. This is to protect the semiconductor layer mechanically or electrically. As this protective film, SiO 2 is often used. The refractive index of SiO 2 is about 1.45 to 1.47.
例えば特許文献１には、III 族窒化物半導体と、ＩＴＯからなる透明電極と、ＳｉＯ2 からなる保護膜と、を有する半導体発光素子が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a semiconductor light emitting device having a group III nitride semiconductor, a transparent electrode made of ITO, and a protective film made of SiO 2 .
ところで、発光装置は、III 族窒化物半導体発光素子を基板等に実装して、封止樹脂により封止することが一般的である。この封止樹脂として、屈折率が１．５程度の材質が用いられることがある。一方、ＧａＮの屈折率は、２．５程度である。つまり、III 族窒化物半導体の屈折率は、封止樹脂の屈折率よりも大きい。そのため、III 族窒化物半導体の内部で発生した光の一部は封止樹脂を透過する。しかし、その光の残部は全反射し、外部に出ることができない。仮に保護膜がＳｉＯ2 であるとすると、保護膜の屈折率は、封止樹脂の屈折率より小さい。そのため、臨界角は、屈折率のより小さい保護膜の屈折率に依存して、より小さい値をとる。このように、保護膜の屈折率が小さいほど、光取り出し効率は低い。 By the way, in a light emitting device, a group III nitride semiconductor light emitting element is generally mounted on a substrate and sealed with a sealing resin. A material having a refractive index of about 1.5 may be used as the sealing resin. On the other hand, the refractive index of GaN is about 2.5. That is, the refractive index of the group III nitride semiconductor is larger than the refractive index of the sealing resin. Therefore, part of the light generated inside the group III nitride semiconductor passes through the sealing resin. However, the rest of the light is totally reflected and cannot go out. Assuming that the protective film is SiO 2 , the refractive index of the protective film is smaller than the refractive index of the sealing resin. Therefore, the critical angle takes a smaller value depending on the refractive index of the protective film having a smaller refractive index. Thus, the smaller the refractive index of the protective film, the lower the light extraction efficiency.
そこで、本発明者は、より屈折率の大きい材料を保護膜に適用することを検討した。例えば、ＳｉＯＮもしくはＳｉＮである。これらの屈折率は、その組成にもよるが、およそ１．５５以上２．０以下の程度である。しかし、予想に反して、保護膜としてＳｉＯＮもしくはＳｉＮを用いると、光取り出し効率が減少した。このようにして、本発明者は、保護膜としてＳｉＯＮもしくはＳｉＮを用いた場合に、光吸収が生じるという問題点を発見した。そこで本発明者は、このような場合に、透明電極と保護膜との間に何らかの光吸収層が形成されると考えるに至った。明るい半導体発光素子を製造するためには、この光吸収層の発生を抑制することが好ましい。 Therefore, the present inventor has studied to apply a material having a higher refractive index to the protective film. For example, SiON or SiN. These refractive indexes are about 1.55 or more and 2.0 or less, although depending on the composition. However, contrary to expectation, when SiON or SiN was used as the protective film, the light extraction efficiency decreased. Thus, the present inventor has found a problem that light absorption occurs when SiON or SiN is used as a protective film. Therefore, the present inventor has come to consider that some kind of light absorption layer is formed between the transparent electrode and the protective film in such a case. In order to manufacture a bright semiconductor light emitting device, it is preferable to suppress the generation of this light absorption layer.
本発明は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、透明電極と保護膜との間での光吸収を抑制する半導体発光素子とその製造方法および発光装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the object is to provide a semiconductor light emitting element that suppresses light absorption between the transparent electrode and the protective film, a manufacturing method thereof, and a light emitting device.
第１の態様における半導体発光素子は、半導体層と、半導体層の上に形成された透明電極と、半導体層の少なくとも一部を覆う保護膜と、透明電極と保護膜との間に配置された透明絶縁膜と、を有する。透明電極は、透明導電性酸化物から成る。透明絶縁膜は、透明絶縁性酸化物から成る。保護膜は、ＳｉＮまたはＳｉＯＮから成る。 The semiconductor light emitting element in the first aspect is disposed between a semiconductor layer, a transparent electrode formed on the semiconductor layer, a protective film covering at least a part of the semiconductor layer, and the transparent electrode and the protective film. And a transparent insulating film. The transparent electrode is made of a transparent conductive oxide. The transparent insulating film is made of a transparent insulating oxide. The protective film is made of SiN or SiON.
この半導体発光素子では、保護膜の屈折率が封止樹脂の屈折率よりも大きい。そのため、この半導体発光素子をパッケージにした場合に、保護膜の屈折率に依存して、臨界角が小さくなるおそれがない。つまり、この半導体発光素子の光取り出し効率は、従来の半導体発光素子に比べて高い。また、透明絶縁膜があるため、透明電極と保護膜との間で吸収層が形成されることを防止できる。 In this semiconductor light emitting device, the refractive index of the protective film is larger than the refractive index of the sealing resin. Therefore, when this semiconductor light emitting device is packaged, there is no possibility that the critical angle becomes small depending on the refractive index of the protective film. That is, the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device is higher than that of the conventional semiconductor light emitting device. Moreover, since there is a transparent insulating film, it can prevent that an absorption layer is formed between a transparent electrode and a protective film.
第２の態様における半導体発光素子では、透明絶縁膜の膜厚は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内である。透明絶縁膜の膜厚が十分に薄いので、光の染み出しが生じて光の全反射が生じない。 In the semiconductor light emitting device according to the second aspect, the film thickness of the transparent insulating film is in the range of 5 nm to 100 nm. Since the transparent insulating film is sufficiently thin, light oozes out and does not cause total reflection of light.
第３の態様における半導体発光素子では、透明絶縁膜の屈折率は、保護膜の屈折率よりも小さく、透明電極の屈折率よりも小さい。 In the semiconductor light emitting device according to the third aspect, the refractive index of the transparent insulating film is smaller than the refractive index of the protective film and smaller than the refractive index of the transparent electrode.
第４の態様における半導体発光素子では、透明絶縁膜は、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、ＺｒＯ2 のうちの少なくとも１種類の材質を有する。 In the semiconductor light emitting device according to the fourth aspect, the transparent insulating film has at least one material selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , and ZrO 2 .
第５の態様における半導体発光素子では、透明電極の材質は、インジウム酸化物である。 In the semiconductor light emitting device according to the fifth aspect, the material of the transparent electrode is indium oxide.
第６の態様における半導体発光素子では、透明電極の材質は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＣＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 のうちのいずれかである。 In the semiconductor light emitting device according to the sixth aspect, the material of the transparent electrode is any one of ITO, IZO, ICO, and In 2 O 3 .
第７の態様における半導体発光素子では、保護膜の膜厚は、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内である。 In the semiconductor light emitting device according to the seventh aspect, the thickness of the protective film is in the range of 100 nm to 1000 nm.
第８の態様における半導体発光素子の製造方法は、基板の上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、半導体層の上に透明電極を形成する透明電極形成工程と、少なくとも透明電極の上に透明絶縁膜を形成する透明絶縁膜形成工程と、少なくとも透明絶縁膜の上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、を有する。透明電極形成工程では、透明電極を透明導電性酸化物で形成する。透明絶縁膜形成工程では、透明絶縁膜を透明絶縁性酸化物で形成する。保護膜形成工程では、保護膜をＳｉＮまたはＳｉＯＮで形成する。 A method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to an eighth aspect includes a semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer on a substrate, a transparent electrode forming step of forming a transparent electrode on the semiconductor layer, and at least on the transparent electrode. A transparent insulating film forming step of forming a transparent insulating film; and a protective film forming step of forming a protective film on at least the transparent insulating film. In the transparent electrode forming step, the transparent electrode is formed of a transparent conductive oxide. In the transparent insulating film forming step, the transparent insulating film is formed of a transparent insulating oxide. In the protective film forming step, the protective film is formed of SiN or SiON.
第９の態様における半導体発光素子の製造方法において、透明絶縁膜形成工程では、透明絶縁膜を５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の膜厚で形成する。 In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the ninth aspect, in the transparent insulating film forming step, the transparent insulating film is formed with a film thickness of 5 nm to 100 nm.
第１０の態様における半導体発光素子の製造方法において、透明絶縁膜形成工程では、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、ＺｒＯ2 のうちの少なくとも１種類を積層して透明絶縁膜を形成する。 In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the tenth aspect, in the transparent insulating film forming step, at least one of SiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , and ZrO 2 is laminated to form a transparent insulating film.
第１１の態様における半導体発光素子の製造方法において、透明電極形成工程では、インジウム酸化物を材料として透明電極を形成する。 In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the eleventh aspect, in the transparent electrode forming step, a transparent electrode is formed using indium oxide as a material.
第１２の態様における半導体発光素子の製造方法において、透明絶縁膜形成工程では、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング、イオンアシスト蒸着、プラズマＡＬＤのうちのいずれかの方法により保護膜を形成する。 In the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the twelfth aspect, in the transparent insulating film forming step, a protective film is formed by any one of plasma CVD, sputtering, ion-assisted vapor deposition, and plasma ALD.
第１３の態様における発光装置は、上記のいずれかの半導体発光素子と、半導体発光素子を実装するためのケースと、ケースを封止する封止樹脂と、を有する。そして、保護膜の屈折率は、封止樹脂の屈折率よりも高い。そのため、保護膜の屈折率により臨界角が制限されない。よって、この発光装置の光取り出し効率は、従来の発光装置に比べて高い。 A light emitting device according to a thirteenth aspect includes any one of the semiconductor light emitting elements described above, a case for mounting the semiconductor light emitting element, and a sealing resin for sealing the case. And the refractive index of a protective film is higher than the refractive index of sealing resin. Therefore, the critical angle is not limited by the refractive index of the protective film. Therefore, the light extraction efficiency of the light emitting device is higher than that of the conventional light emitting device.
本発明では、透明電極と保護膜との間での光吸収を抑制する半導体発光素子とその製造方法および発光装置が提供されている。 In the present invention, a semiconductor light emitting element that suppresses light absorption between a transparent electrode and a protective film, a manufacturing method thereof, and a light emitting device are provided.
以下、具体的な実施形態について、半導体発光素子とその製造方法および発光装置を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、これらの実施形態に限定されるものではない。また、後述する半導体発光素子の各層の積層構造および電極構造は、例示である。実施形態とは異なる積層構造であってももちろん構わない。そして、それぞれの図における各層の厚みは、概念的に示したものであり、実際の厚みを示しているわけではない。 Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings, taking a semiconductor light emitting element, a manufacturing method thereof, and a light emitting device as examples. However, it is not limited to these embodiments. Moreover, the laminated structure and electrode structure of each layer of the semiconductor light emitting element described later are examples. Of course, a laminated structure different from that of the embodiment may be used. And the thickness of each layer in each figure is shown conceptually and does not indicate the actual thickness.
１．半導体発光素子
本実施形態に係る発光素子１００の概略構成を図１に示す。発光素子１００は、フェイスアップ型の半導体発光素子である。発光素子１００は、III 族窒化物半導体から成る半導体層Ｅｐ１を有する。
1. Semiconductor Light Emitting Element FIG. 1 shows a schematic configuration of a light emitting element 100 according to this embodiment. The light emitting element 100 is a face-up type semiconductor light emitting element. The light emitting device 100 includes a semiconductor layer Ep1 made of a group III nitride semiconductor.
図１に示すように、発光素子１００は、基板１１０と、半導体層Ｅｐ１と、透明電極Ｔ１と、透明絶縁膜Ｉ１と、保護膜Ｆ１と、ｎ電極Ｎ１と、ｐ電極Ｐ１と、を有している。ここで、半導体層Ｅｐ１は、低温バッファ層１２０と、ｎ型コンタクト層１３０と、ｎ側静電耐圧層１４０と、ｎ側超格子層１５０と、発光層１６０と、ｐ側超格子層１７０と、ｐ型コンタクト層１８０と、を有している。また、光取り出し面Ｚは、保護膜Ｆ１の表面に位置している。 As shown in FIG. 1, the light emitting device 100 includes a substrate 110, a semiconductor layer Ep1, a transparent electrode T1, a transparent insulating film I1, a protective film F1, an n electrode N1, and a p electrode P1. ing. Here, the semiconductor layer Ep1 includes the low-temperature buffer layer 120, the n-type contact layer 130, the n-side electrostatic withstand voltage layer 140, the n-side superlattice layer 150, the light emitting layer 160, and the p-side superlattice layer 170. And a p-type contact layer 180. Further, the light extraction surface Z is located on the surface of the protective film F1.
低温バッファ層１２０は、基板１１０の主面の上に形成されている。ｎ型コンタクト層１３０は、低温バッファ層１２０の上に形成されている。ｎ側静電耐圧層１４０は、ｎ型コンタクト層１３０の上に形成されている。ｎ側静電耐圧層１４０は、半導体層Ｅｐ１の静電破壊を防止するための層である。ｎ側超格子層１５０は、ｎ側静電耐圧層１４０の上に形成されている。ｎ側超格子層１５０は、発光層１６０に加わる応力を緩和するための歪緩和層である。発光層１６０は、ｎ側超格子層１５０の上に形成されている。発光層１６０は、正孔と電子とが再結合することにより発光する層である。ｐ側超格子層１７０は、発光層１６０の上に形成されている。ｐ型コンタクト層１８０は、ｐ側超格子層１７０の上に形成されている。 The low temperature buffer layer 120 is formed on the main surface of the substrate 110. The n-type contact layer 130 is formed on the low temperature buffer layer 120. The n-side electrostatic withstand voltage layer 140 is formed on the n-type contact layer 130. The n-side electrostatic withstand voltage layer 140 is a layer for preventing the electrostatic breakdown of the semiconductor layer Ep1. The n-side superlattice layer 150 is formed on the n-side electrostatic withstand voltage layer 140. The n-side superlattice layer 150 is a strain relaxation layer for relaxing stress applied to the light emitting layer 160. The light emitting layer 160 is formed on the n-side superlattice layer 150. The light emitting layer 160 is a layer that emits light by recombination of holes and electrons. The p-side superlattice layer 170 is formed on the light emitting layer 160. The p-type contact layer 180 is formed on the p-side superlattice layer 170.
ｎ電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１３０の上に形成されている。ｎ電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１３０の側から、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｌを順に形成したものである。また、Ｔｉ、Ａｌを順に形成してもよい。または、Ｖ、Ａｌを順に形成してもよい。ｐ電極Ｐ１は、透明電極Ｔ１の上に形成されている。ｐ電極Ｐ１は、透明電極Ｔ１の側から、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｌを順に形成したものである。また、Ｃｒ、Ａｕを順に形成してもよい。 The n electrode N <b> 1 is formed on the n-type contact layer 130. The n electrode N1 is formed by sequentially forming Ni, Au, and Al from the n-type contact layer 130 side. Ti and Al may be formed in order. Alternatively, V and Al may be formed in order. The p electrode P1 is formed on the transparent electrode T1. The p electrode P1 is formed by sequentially forming Ni, Au, and Al from the transparent electrode T1 side. Further, Cr and Au may be formed in order.
２．透明電極および透明絶縁膜および保護膜
２−１．積層構造
図２は、透明電極Ｔ１の周囲の積層構造を模式的に示す図である。図２には、各層の材質が具体的に示されている。しかし、これらは例示であり、図２に示した材質に限らない。透明電極Ｔ１は、半導体層Ｅｐ１におけるｐ型コンタクト層１８０の上に形成されている。透明絶縁膜Ｉ１は、透明電極Ｔ１の上に形成されている。そして、透明絶縁膜Ｉ１は、透明電極Ｔ１と、半導体層Ｅｐ１の側面と、ｐ電極Ｐ１の一部と、ｎ電極Ｎ１の一部と、を覆っている。
2. 2. Transparent electrode, transparent insulating film and protective film 2-1. Stacked Structure FIG. 2 is a diagram schematically showing a stacked structure around the transparent electrode T1. FIG. 2 specifically shows the material of each layer. However, these are examples and are not limited to the materials shown in FIG. The transparent electrode T1 is formed on the p-type contact layer 180 in the semiconductor layer Ep1. The transparent insulating film I1 is formed on the transparent electrode T1. The transparent insulating film I1 covers the transparent electrode T1, the side surface of the semiconductor layer Ep1, a part of the p electrode P1, and a part of the n electrode N1.
保護膜Ｆ１は、透明絶縁膜Ｉ１の表面を覆っている。そのため、保護膜Ｆ１は、透明電極Ｔ１と、半導体層Ｅｐ１の側面と、ｐ電極Ｐ１の一部と、ｎ電極Ｎ１の一部と、を覆っている。ただし、図１に示すように、保護膜Ｆ１は、透明電極Ｔ１と、半導体層Ｅｐ１と、ｐ電極Ｐ１と、ｎ電極Ｎ１とに、接触していない。このように、保護膜Ｆ１は、半導体層Ｅｐ１の少なくとも一部を半導体層Ｅｐ１に接触しないで覆っている。ここで、透明絶縁膜Ｉ１は、透明電極Ｔ１と保護膜Ｆ１との間に配置されている。透明電極Ｔ１の光取り出し面Ｚの側の表面Ｔ１ａは、ｐ電極Ｐ１もしくは透明絶縁膜Ｉ１で覆われている。そして、透明電極Ｔ１の表面Ｔ１ａは、保護膜Ｆ１と接触していない。そのため、透明電極Ｔ１の表面Ｔ１ａと透明絶縁膜Ｉ１との間で光吸収層が生じるおそれはない。また、透明電極Ｔ１の側面Ｔ１ｂは、透明絶縁膜Ｉ１と接触している。そして、透明電極Ｔ１の側面Ｔ１ｂは、保護膜Ｆ１と接触していない。そのため、同様に、透明電極Ｔ１の側面Ｔ１ｂと透明絶縁膜Ｉ１との間で光吸収層が生じるおそれはない。 The protective film F1 covers the surface of the transparent insulating film I1. Therefore, the protective film F1 covers the transparent electrode T1, the side surface of the semiconductor layer Ep1, a part of the p electrode P1, and a part of the n electrode N1. However, as shown in FIG. 1, the protective film F1 is not in contact with the transparent electrode T1, the semiconductor layer Ep1, the p electrode P1, and the n electrode N1. Thus, the protective film F1 covers at least a part of the semiconductor layer Ep1 without contacting the semiconductor layer Ep1. Here, the transparent insulating film I1 is disposed between the transparent electrode T1 and the protective film F1. The surface T1a on the light extraction surface Z side of the transparent electrode T1 is covered with the p electrode P1 or the transparent insulating film I1. The surface T1a of the transparent electrode T1 is not in contact with the protective film F1. Therefore, there is no possibility that a light absorption layer is generated between the surface T1a of the transparent electrode T1 and the transparent insulating film I1. Further, the side surface T1b of the transparent electrode T1 is in contact with the transparent insulating film I1. The side surface T1b of the transparent electrode T1 is not in contact with the protective film F1. Therefore, similarly, there is no possibility that a light absorption layer is generated between the side surface T1b of the transparent electrode T1 and the transparent insulating film I1.
２−２．透明電極
透明電極Ｔ１の材質は、透明導電性酸化物である。透明電極Ｔ１の材質は、特に、インジウム酸化物であるとよい。インジウム酸化物として、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＣＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 が挙げられる。
2-2. Transparent electrode The material of the transparent electrode T1 is a transparent conductive oxide. The material of the transparent electrode T1 is particularly preferably indium oxide. Examples of the indium oxide include ITO, IZO, ICO, and In 2 O 3 .
２−３．透明絶縁膜
透明絶縁膜Ｉ１の膜厚Ｈ１は、後述するように、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内である。この範囲のときに、光吸収の程度が小さい。好ましくは、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚Ｈ１は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内である。
2-3. Transparent Insulating Film The film thickness H1 of the transparent insulating film I1 is in the range of 5 nm to 100 nm, as will be described later. In this range, the degree of light absorption is small. Preferably, the film thickness H1 of the transparent insulating film I1 is in the range of 5 nm to 50 nm.
透明絶縁膜Ｉ１の材質は、ＳｉＯ2 である。または、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、ＺｒＯ2 であってもよい。このように、透明絶縁膜Ｉ１の材質は、透明絶縁性酸化物である。 The material of the transparent insulating film I1 is SiO 2 . Alternatively, Al 2 O 3 , HfO 2 , and ZrO 2 may be used. Thus, the material of the transparent insulating film I1 is a transparent insulating oxide.
２−４．保護膜
保護膜Ｆ１の膜厚Ｈ２は、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内の程度である。保護膜Ｆ１の材質は、ＳｉＯＮもしくはＳｉＮである。好ましくは、保護膜Ｆ１の膜厚Ｈ２は、２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲内である。
2-4. Protective film The thickness H2 of the protective film F1 is in the range of 100 nm to 1000 nm. The material of the protective film F1 is SiON or SiN. Preferably, the thickness H2 of the protective film F1 is in the range of 200 nm to 800 nm.
２−５．透明絶縁膜の効果
このように、透明電極Ｔ１の光取り出し面側の表面Ｔ１ａは、ｐ電極Ｐ１もしくは透明絶縁膜Ｉ１で覆われている。そのため、透明電極Ｔ１と保護膜Ｆ１とは接触しない。そのため、光吸収層が形成されるおそれはほとんどない。透明電極Ｔ１の側面Ｔ１ｂは、透明絶縁膜Ｉ１と接触している。
2-5. Effect of Transparent Insulating Film Thus, the surface T1a on the light extraction surface side of the transparent electrode T1 is covered with the p electrode P1 or the transparent insulating film I1. Therefore, the transparent electrode T1 and the protective film F1 are not in contact. Therefore, there is almost no possibility that the light absorption layer is formed. The side surface T1b of the transparent electrode T1 is in contact with the transparent insulating film I1.
３．半導体発光素子の製造方法
３−１．半導体層形成工程
ここで、本実施形態に係る発光素子１００の製造方法について説明する。有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、ウエハ状態の基板１１０の上に半導体層Ｅｐ１の結晶をエピタキシャル成長させる。基板１１０の上に半導体層Ｅｐ１を形成した後の様子を図３に示す。
3. Manufacturing method of semiconductor light emitting device 3-1. Semiconductor Layer Formation Step Here, a method for manufacturing the light emitting device 100 according to the present embodiment will be described. A crystal of the semiconductor layer Ep1 is epitaxially grown on the substrate 110 in a wafer state by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). A state after the semiconductor layer Ep1 is formed on the substrate 110 is shown in FIG.
３−２．透明電極形成工程
次に、ｐ型コンタクト層１８０の上に透明電極Ｔ１を形成する。そのために、スパッタリングもしくは蒸着法を用いる。そして、成膜した透明電極Ｔ１のパターニングを実施する。この段階で、透明電極Ｔ１は、ｎ電極Ｎ１を形成する凹部を形成する領域を除いて、ｐ型コンタクト層１８０を覆っている。そして、メサパターニングを実施する。その後、焼成を行う。
3-2. Transparent Electrode Formation Step Next, the transparent electrode T1 is formed on the p-type contact layer 180. For this purpose, sputtering or vapor deposition is used. Then, patterning of the formed transparent electrode T1 is performed. At this stage, the transparent electrode T1 covers the p-type contact layer 180 except for a region where a recess for forming the n-electrode N1 is formed. Then, mesa patterning is performed. Thereafter, firing is performed.
３−３．電極形成工程
次に、図４に示すように、レーザーもしくはエッチングにより、ｐ型コンタクト層１８０の側から半導体層Ｅｐ１の一部を抉ってｎ型コンタクト層１３０を露出させる。そして、その露出箇所１３０ａに、ｎ電極Ｎ１を形成する。そして、透明電極Ｔ１の上にｐ電極Ｐ１を形成する。ｐ電極Ｐ１の形成工程とｎ電極Ｎ１の形成工程は、いずれを先に行ってもよい。また、同時に行ってもよい。また、ｎ型コンタクト層１３０の露出は、半導体層Ｅｐ１を形成した後、ｎ電極Ｎ１を形成する前であれば、いつ行ってもよい。ｐ電極Ｐ１およびｎ電極Ｎ１を形成後の様子を図５に示す。
3-3. Next, as shown in FIG. 4, the n-type contact layer 130 is exposed across a part of the semiconductor layer Ep1 from the p-type contact layer 180 side by laser or etching. Then, an n-electrode N1 is formed at the exposed portion 130a. Then, the p electrode P1 is formed on the transparent electrode T1. Either the p-electrode P1 formation step or the n-electrode N1 formation step may be performed first. Moreover, you may carry out simultaneously. The n-type contact layer 130 may be exposed anytime after the formation of the semiconductor layer Ep1 and before the formation of the n-electrode N1. FIG. 5 shows a state after the p electrode P1 and the n electrode N1 are formed.
３−４．透明絶縁膜形成工程
次に、図６に示すように、透明電極Ｔ１の表面と、半導体層Ｅｐ１の側面と、に透明絶縁膜Ｉ１を形成する。透明絶縁膜Ｉ１を形成するために、プラズマＣＶＤ法を用いる。または、スパッタリングにより透明絶縁膜Ｉ１を形成してもよい。これにより、透明絶縁膜Ｉ１は、ｐ電極Ｐ１に覆われていない透明電極Ｔ１の表面と、半導体層Ｅｐ１の側面と、ｐ電極Ｐ１の一部と、ｎ電極Ｎ１の一部と、を覆うこととなる。
3-4. Next, as shown in FIG. 6, a transparent insulating film I1 is formed on the surface of the transparent electrode T1 and the side surface of the semiconductor layer Ep1. A plasma CVD method is used to form the transparent insulating film I1. Alternatively, the transparent insulating film I1 may be formed by sputtering. Thereby, the transparent insulating film I1 covers the surface of the transparent electrode T1, which is not covered by the p electrode P1, the side surface of the semiconductor layer Ep1, a part of the p electrode P1, and a part of the n electrode N1. It becomes.
３−５．保護膜形成工程
次に、透明絶縁膜Ｉ１の上に、保護膜Ｆ１を形成する。そして、ｐ電極Ｐ１の露出箇所およびｎ電極Ｎ１の露出箇所を除いた素子の箇所を保護膜Ｆ１で覆う。このように、少なくとも透明絶縁膜Ｉ１の上に保護膜Ｆ１を形成する。または、保護膜Ｆ１で、発光素子１００の全体を覆った後に、必要な箇所だけ露出させることとしてもよい。この際に、プラズマＣＶＤ法を用いるとよい。
3-5. Next, a protective film F1 is formed on the transparent insulating film I1. And the part of the element except the exposed part of the p electrode P1 and the exposed part of the n electrode N1 is covered with the protective film F1. Thus, the protective film F1 is formed on at least the transparent insulating film I1. Or after covering the whole light emitting element 100 with the protective film F1, it is good also as exposing only a required location. At this time, a plasma CVD method may be used.
３−６．素子分離工程
次に、ウエハを各素子に分割する。この際に、レーザー装置やブレーキング装置を用いればよい。
3-6. Element Isolation Step Next, the wafer is divided into each element. At this time, a laser device or a braking device may be used.
３−７．その他の工程
また、上記の工程の他、熱処理工程等、その他の工程を実施してもよい。以上により、図１に示した発光素子１００が製造される。なお、上記の工程は、適宜入れ替えてもよい場合が有る。
3-7. Other Steps In addition to the above steps, other steps such as a heat treatment step may be performed. Thus, the light emitting device 100 shown in FIG. 1 is manufactured. In addition, said process may be replaced suitably.
４．保護膜の屈折率と光吸収率（実験：光吸収層の有無）
４−１．実験方法
ここで、保護膜Ｆ１について行った実験について説明する。そのために、半導体層を形成しないサンプルを作製し、そのサンプルに外部から光を照射して光の吸収率を測定した。
4). Refractive index and light absorption rate of protective film (Experiment: Presence or absence of light absorption layer)
4-1. Experimental Method Here, an experiment performed on the protective film F1 will be described. For this purpose, a sample in which a semiconductor layer was not formed was produced, and the sample was irradiated with light from the outside to measure the light absorption rate.
実験に用いるサンプルとして、２種類のサンプルを作製した。第１のサンプルは、サファイア基板に、透明電極Ｔ１と、保護膜Ｆ１と、を形成したものである。透明電極Ｔ１としてＩＴＯを形成した。第２のサンプルは、サファイア基板に、保護膜Ｆ１を形成したものである。なお、これらの膜を形成するために、プラズマＣＶＤ法を用いた。このように、これらのサンプルにおいては、半導体層を形成しない状態で実験を行った。 Two types of samples were prepared as samples used in the experiment. In the first sample, a transparent electrode T1 and a protective film F1 are formed on a sapphire substrate. ITO was formed as the transparent electrode T1. In the second sample, a protective film F1 is formed on a sapphire substrate. In order to form these films, a plasma CVD method was used. Thus, in these samples, the experiment was performed without forming a semiconductor layer.
保護膜Ｆ１を形成する際に、シランおよび窒素ガスを供給する他に、Ｎ2 Ｏガスを供給した。このＮ2 Ｏガスの供給量により、ＳｉＯＮの酸素原子と窒素原子の組成比率が変化する。そこで、ＳｉＯＮにおける窒素原子の含有比を変えて、光吸収率を測定した。 In forming the protective film F1, in addition to supplying silane and nitrogen gas, N 2 O gas was supplied. The composition ratio of oxygen atoms and nitrogen atoms in SiON varies depending on the supply amount of this N 2 O gas. Therefore, the light absorptance was measured by changing the content ratio of nitrogen atoms in SiON.
４−２．実験結果
図７に実験結果を示す。図７の横軸は、サンプルにおける保護膜Ｆ１の屈折率である。図７の縦軸は、サンプルの光吸収率である。この光吸収率は、サンプルの外部から照射した光の強度に対するサンプルの外部に取り出された光の強度である。図７に示すように、第１のサンプル（ＩＴＯ有り）では、光の吸収がある。そして、保護膜Ｆ１の屈折率が高いほど、光吸収率は大きい。なお、ＳｉＯＮにおける窒素濃度を高くするほど、屈折率は高い。実際に、ＳｉＯ2 の屈折率は、１．４６であり、ＳｉＮの屈折率は、１．９５である。このように、窒素濃度を高くするほど、光吸収率は大きい。一方、第２のサンプル（ＩＴＯ無し）では、光の吸収が見られなかった。
4-2. Experimental Results FIG. 7 shows the experimental results. The horizontal axis of FIG. 7 is the refractive index of the protective film F1 in the sample. The vertical axis in FIG. 7 is the light absorption rate of the sample. The light absorptance is the intensity of light extracted outside the sample with respect to the intensity of light irradiated from outside the sample. As shown in FIG. 7, the first sample (with ITO) has light absorption. The higher the refractive index of the protective film F1, the greater the light absorption rate. The higher the nitrogen concentration in SiON, the higher the refractive index. Actually, the refractive index of SiO 2 is 1.46, and the refractive index of SiN is 1.95. Thus, the higher the nitrogen concentration, the greater the light absorption rate. On the other hand, no light absorption was observed in the second sample (without ITO).
上記の実験結果から、本発明者は、ＩＴＯがＳｉＯＮにより窒化され、光吸収層が形成されるという考えに至った。 From the above experimental results, the present inventor has come to the idea that ITO is nitrided with SiON to form a light absorption layer.
なお、本実験では、プラズマＣＶＤ法により保護膜Ｆ１を成膜した。しかし、スパッタリング、イオンアシスト蒸着、プラズマＡＬＤなど、イオンにより反応を促進する成膜手法では、同様に、ＩＴＯを窒化するという問題が生じるおそれがある。 In this experiment, the protective film F1 was formed by plasma CVD. However, film formation techniques that promote the reaction by ions, such as sputtering, ion-assisted vapor deposition, and plasma ALD, may similarly cause a problem of nitriding ITO.
５．透明絶縁膜の膜厚と光吸収（実験）
５−１．実験方法
ここで、透明絶縁膜Ｉ１について行った実験について説明する。実験に用いるサンプルとして、３種類のサンプルＡ、Ｂ、Ｃを用意した。サンプルＡは、サファイア基板に、透明絶縁膜Ｉ１と、保護膜Ｆ１と、をこの順序で成膜した。サンプルＢは、サファイア基板に、ＩＴＯと、透明絶縁膜Ｉ１と、保護膜Ｆ１と、をこの順序で成膜した。サンプルＣは、サファイア基板に、ＩＺＯと、透明絶縁膜Ｉ１と、保護膜Ｆ１と、をこの順序で成膜した。これらの３種類のサンプルについて、膜厚を変えたものを作製した。このように、これらのサンプルにおいては、半導体層を形成していない。そして、これらのサンプルＡ、Ｂ、Ｃについて、光吸収率を測定した。
5. Transparent insulation film thickness and light absorption (experiment)
5-1. Experimental Method Here, an experiment performed on the transparent insulating film I1 will be described. Three types of samples A, B, and C were prepared as samples used in the experiment. In sample A, a transparent insulating film I1 and a protective film F1 were formed in this order on a sapphire substrate. In sample B, ITO, a transparent insulating film I1, and a protective film F1 were formed in this order on a sapphire substrate. In Sample C, IZO, transparent insulating film I1, and protective film F1 were formed in this order on a sapphire substrate. About these three types of samples, what changed film thickness was produced. Thus, in these samples, the semiconductor layer is not formed. And about these samples A, B, and C, the light absorption rate was measured.
５−２．実験結果
図８に実験結果を示す。図８の左端には、透明電極Ｔ１の上に、膜を形成しなかった場合が示されている。この場合には、光吸収の程度は十分に小さい。図８の左から２番目には、透明電極Ｔ１の上に、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2 を形成した場合が示されている。この場合には、光吸収の程度は十分に小さい。しかし、この場合には、ＳｉＯ2 の膜厚が厚いため、ＳｉＯ2 による全反射が生じるおそれがある。
5-2. Experimental Results FIG. 8 shows the experimental results. The left end of FIG. 8 shows the case where no film is formed on the transparent electrode T1. In this case, the degree of light absorption is sufficiently small. The second from the left in FIG. 8 shows a case where SiO 2 having a film thickness of 300 nm is formed on the transparent electrode T1. In this case, the degree of light absorption is sufficiently small. However, in this case, since the film thickness of SiO 2 is large, total reflection by SiO 2 may occur.
また、透明電極の上にＳｉＯ2 を形成し、そのＳｉＯ2 の上に膜厚３００ｎｍのＳｉＮを形成した場合には、ＳｉＯ2 の膜厚が０ｎｍ、１ｎｍ、２ｎｍであってＳｉＮの膜厚が３００ｎｍの場合には、光の吸収が２％以上と比較的大きい。一方、ＳｉＯ2 の膜厚が５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍであってＳｉＮの膜厚が３００ｎｍの場合には、光の吸収が比較的小さい。したがって、ＳｉＯ2 の膜厚が５ｎｍ以上の場合に、透明電極Ｔ１と保護膜Ｆ１との間の光吸収が抑制される。 Further, SiO 2 is formed on the transparent electrode, the formation of the SiN film thickness 300nm on top of the SiO 2, the thickness of SiO 2 is 0 nm, 1 nm, the film thickness of the SiN an 2nm In the case of 300 nm, light absorption is relatively large at 2% or more. On the other hand, when the SiO 2 film thickness is 5 nm, 10 nm, and 15 nm and the SiN film thickness is 300 nm, light absorption is relatively small. Therefore, when the film thickness of SiO 2 is 5 nm or more, light absorption between the transparent electrode T1 and the protective film F1 is suppressed.
６．透明絶縁膜の膜厚と積分透過率（計算）
６−１．計算方法
ここでは、半導体層Ｅｐ１と、透明電極Ｔ１と、透明絶縁膜Ｉ１と、保護膜Ｆ１と、封止樹脂と、をこの順序で配置した場合の積分透過率を計算した。半導体層Ｅｐ１の材質をＧａＮとした。透明電極Ｔ１の材質をＩＴＯとした。透明絶縁膜Ｉ１の材質をＳｉＯ2 とした。保護膜Ｆ１の材質をＳｉＮとした。そして、ＧａＮ、ＩＴＯ、ＳｉＯ2 、ＳｉＮの屈折率を、それぞれ、２．５、２．０、１．４６、１．９５の値を用いた。なお、封止樹脂の屈折率として１．５２を用いた。なお、入射媒質はＧａＮであった。出射媒質は封止樹脂であった。
6). Transparent insulation film thickness and integral transmittance (calculation)
6-1. Calculation Method Here, the integrated transmittance when the semiconductor layer Ep1, the transparent electrode T1, the transparent insulating film I1, the protective film F1, and the sealing resin are arranged in this order was calculated. The material of the semiconductor layer Ep1 was GaN. The material of the transparent electrode T1 was ITO. The material of the transparent insulating film I1 and the SiO 2. The material of the protective film F1 was SiN. The refractive indexes of GaN, ITO, SiO 2 and SiN were 2.5, 2.0, 1.46 and 1.95, respectively. In addition, 1.52 was used as the refractive index of the sealing resin. The incident medium was GaN. The emission medium was a sealing resin.
そして、保護膜Ｆ１の膜厚を５００ｎｍとして、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚を変化させて、透過率Ｔ（θ）を計算した。透過率Ｔ（θ）は次式で与えられる。
Ｔ（θ） ＝ ｛（Ｔｓ＋Ｔｐ）／２ ｝・ ｓｉｎθ ………（１）
Then, the transmittance T (θ) was calculated while changing the thickness of the transparent insulating film I1 with the thickness of the protective film F1 being 500 nm. The transmittance T (θ) is given by the following equation.
T (θ) = {(Ts + Tp) / 2} · sin θ (1)
６−２．計算結果
図９に、ｓ波の透過率Ｔｓの角度依存性を示すグラフである。図９の横軸は、光の入射角である。図９の縦軸は、ｓ波の透過率Ｔｓである。図９に示すように、入射角が３８°以下の場合に、光は透過するが、入射角が３９°以上の場合には、光はほとんど透過しない。そして、この傾向は、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚によらない。
6-2. Calculation Result FIG. 9 is a graph showing the angle dependence of the transmittance Ts of the s wave. The horizontal axis of FIG. 9 is the incident angle of light. The vertical axis in FIG. 9 is the s-wave transmittance Ts. As shown in FIG. 9, light is transmitted when the incident angle is 38 ° or less, but hardly transmits when the incident angle is 39 ° or more. This tendency does not depend on the film thickness of the transparent insulating film I1.
図１０にｐ波の透過率Ｔｐの角度依存性を示すグラフである。図１０の横軸は、光の入射角である。図１０の縦軸は、ｐ波の透過率Ｔｐである。図１０に示すように、入射角が３８°以下の場合に、光は透過するが、入射角が３９°以上の場合には、光はほとんど透過しない。そして、この傾向は、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚によらない。 FIG. 10 is a graph showing the angle dependence of the p-wave transmittance Tp. The horizontal axis of FIG. 10 is the incident angle of light. The vertical axis in FIG. 10 is the p-wave transmittance Tp. As shown in FIG. 10, light is transmitted when the incident angle is 38 ° or less, but hardly transmits when the incident angle is 39 ° or more. This tendency does not depend on the film thickness of the transparent insulating film I1.
図１１に透過率Ｔ（θ）の角度依存性を示すグラフである。図１１の横軸は、光の入射角である。図１１の縦軸は、透過率Ｔ（θ）である。 FIG. 11 is a graph showing the angle dependency of the transmittance T (θ). The horizontal axis in FIG. 11 is the incident angle of light. The vertical axis in FIG. 11 is the transmittance T (θ).
図１２は、図９に対応する図である。図１３は、図１０に対応する図である。図１４は、図１１に対応する図である。図１２から図１４までのグラフでは、図９から図１１までのグラフに比べて、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚の厚い場合がプロットされている。図１２および図１３に示すように、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が５００ｎｍの場合には、入射角が３７°で透過率Ｔｓおよび透過率Ｔｐがほぼゼロである。つまり、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が厚くなることにより、臨界角が３９°から３７°にシフトしている。この臨界角のシフトは、ＳｉＯ2 による全反射が生じていることを意味している。なお、図９および図１０に示すように、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の場合には、臨界角のシフトは、生じていない。 FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. FIG. 13 corresponds to FIG. FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. In the graphs of FIGS. 12 to 14, the case where the transparent insulating film I <b> 1 is thicker than the graphs of FIGS. 9 to 11 is plotted. As shown in FIGS. 12 and 13, when the thickness of the transparent insulating film I1 is 500 nm, the transmittance Ts and the transmittance Tp are almost zero at an incident angle of 37 °. That is, as the film thickness of the transparent insulating film I1 is increased, the critical angle is shifted from 39 ° to 37 °. This shift of the critical angle means that total reflection is caused by SiO 2 . As shown in FIGS. 9 and 10, when the film thickness of the transparent insulating film I1 is not less than 0 nm and not more than 100 nm, the critical angle does not shift.
図１５は、透明絶縁膜Ｉ１の厚みＨ１と積分透過率ＩＴを示すグラフである。図１５の横軸は、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚である。図１５の縦軸は、積分透過率ＩＴである。積分透過率ＩＴは、図１１の透過率Ｔ（θ）を積分区画０からπ／２まで積分した値である（式（１）参照）。この積分透過率ＩＴが大きいほど、光取り出し効率は高い。 FIG. 15 is a graph showing the thickness H1 and integrated transmittance IT of the transparent insulating film I1. The horizontal axis in FIG. 15 is the film thickness of the transparent insulating film I1. The vertical axis in FIG. 15 is the integrated transmittance IT. The integrated transmittance IT is a value obtained by integrating the transmittance T (θ) of FIG. 11 from the integration section 0 to π / 2 (see Expression (1)). The larger the integrated transmittance IT, the higher the light extraction efficiency.
図１５に示すように、積分透過率ＩＴは、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が０ｎｍのときに一番大きい。そして、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が大きくなるにしたがって、積分透過率ＩＴは小さくなる。そして、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が１００ｎｍより大きい場合には、積分透過率ＩＴはほぼ一定である。 As shown in FIG. 15, the integrated transmittance IT is the largest when the thickness of the transparent insulating film I1 is 0 nm. As the film thickness of the transparent insulating film I1 increases, the integrated transmittance IT decreases. When the thickness of the transparent insulating film I1 is larger than 100 nm, the integrated transmittance IT is substantially constant.
図１５に示すように、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が１００ｎｍ以下である場合に、積分透過率ＩＴは９％以上である。透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が１００ｎｍより大きい場合に、積分透過率ＩＴは８．８％程度である。ここで、８．８％程度という積分透過率ＩＴの値は、保護膜をＳｉＯ2 とした場合とほぼ同じである。つまり、保護膜Ｆ１として、屈折率の高い材料を用いた利点が失われている。一方、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が１００ｎｍ以下である場合には、保護膜Ｆ１として、屈折率の高い材料を用いたことによる光取り出し効率の向上が見込める。 As shown in FIG. 15, when the film thickness of the transparent insulating film I1 is 100 nm or less, the integrated transmittance IT is 9% or more. When the thickness of the transparent insulating film I1 is larger than 100 nm, the integrated transmittance IT is about 8.8%. Here, the value of the integral transmittance IT of about 8.8% is almost the same as that when the protective film is made of SiO 2 . That is, the advantage of using a material having a high refractive index as the protective film F1 is lost. On the other hand, when the film thickness of the transparent insulating film I1 is 100 nm or less, the light extraction efficiency can be improved by using a material having a high refractive index as the protective film F1.
したがって以上の結果から、次の式（２）を満たす場合に、透明電極Ｔ１と保護膜Ｆ１との間の光吸収が抑制されるとともに、光取り出し効率が高い。
５ｎｍ ≦ Ｈ１ ≦ １００ｎｍ ………（２）
Ｈ１： 透明絶縁膜Ｉ１の膜厚
Therefore, from the above results, when the following formula (2) is satisfied, light absorption between the transparent electrode T1 and the protective film F1 is suppressed, and light extraction efficiency is high.
5 nm ≦ H1 ≦ 100 nm (2)
H1: Film thickness of the transparent insulating film I1
また、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚が５０ｎｍ以下である場合に、積分透過率ＩＴは９．８％以上である。そのため、より好ましくは、透明絶縁膜Ｉ１の膜厚Ｈ１は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内である。 Further, when the film thickness of the transparent insulating film I1 is 50 nm or less, the integrated transmittance IT is 9.8% or more. Therefore, more preferably, the film thickness H1 of the transparent insulating film I1 is in the range of 5 nm to 50 nm.
６−３．屈折率と光取り出し効率との関係
なお、ＩＴＯの屈折率は、１．７〜２．３の程度である。ＩＺＯの屈折率は、１．９〜２．４の程度である。ＳｉＯ2 の屈折率は、およそ１．４６である。ＳｉＮの屈折率は、２程度である。ＳｉＯＮの屈折率は、酸素原子と窒素原子との組成比率によるが、ＳｉＯ2 の屈折率より高く、ＳｉＮの屈折率より低い。
6-3. Relationship between Refractive Index and Light Extraction Efficiency The refractive index of ITO is about 1.7 to 2.3. The refractive index of IZO is on the order of 1.9 to 2.4. The refractive index of SiO 2 is approximately 1.46. The refractive index of SiN is about 2. The refractive index of SiON depends on the composition ratio of oxygen atoms and nitrogen atoms, but is higher than that of SiO 2 and lower than that of SiN.
このように、透明絶縁膜Ｉ１の屈折率は、保護膜Ｆ１の屈折率よりも低く、かつ、透明電極Ｔ１の屈折率よりも低い。この場合であっても、透明絶縁膜Ｉ１が式（２）を満たす場合には、透明絶縁膜Ｉ１は十分に薄い。そのため、透明電極Ｔ１と透明絶縁膜Ｉ１との境界面において、全反射は生じにくいと考えられる。また、透明絶縁膜Ｉ１が透明電極Ｔ１と保護膜Ｆ１との間の位置にあるため、前述した光吸収層はほとんど形成されないと考えられる。 Thus, the refractive index of the transparent insulating film I1 is lower than the refractive index of the protective film F1 and lower than the refractive index of the transparent electrode T1. Even in this case, when the transparent insulating film I1 satisfies the formula (2), the transparent insulating film I1 is sufficiently thin. Therefore, it is considered that total reflection hardly occurs at the boundary surface between the transparent electrode T1 and the transparent insulating film I1. Further, since the transparent insulating film I1 is located between the transparent electrode T1 and the protective film F1, it is considered that the light absorption layer described above is hardly formed.
７．変形例
７−１．透明絶縁膜
７−１−１．透明絶縁膜の覆う箇所
図１６に示すように、透明絶縁膜Ｉ２が、透明電極Ｔ１の表面Ｔ１ａおよび側面Ｔ１ｂを覆うこととしてもよい。このように、透明絶縁膜Ｉ２が、少なくとも透明電極Ｔ１の表面Ｔ１ａを覆っていれば、光吸収層の形成を防止することができることに変わりない。
7). Modification 7-1. Transparent insulating film 7-1-1. Location Covered by Transparent Insulating Film As shown in FIG. 16, the transparent insulating film I2 may cover the surface T1a and the side surface T1b of the transparent electrode T1. Thus, as long as the transparent insulating film I2 covers at least the surface T1a of the transparent electrode T1, the formation of the light absorption layer can be prevented.
７−１−２．複数層の透明絶縁膜
本実施形態では、透明絶縁膜Ｉ１は、単一層の膜である。しかし、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、ＺｒＯ2 のうちから複数層形成することとしてもよい。例えば、図１７の発光素子３００に示すように、ＩＴＯの上にＡｌ2 Ｏ3 から成る透明絶縁膜Ｉ３を形成し、その透明絶縁膜Ｉ３の上にＳｉＯ2 から成る透明絶縁膜Ｉ４を形成してもよい。ただし、その複数層の合計の膜厚は、もちろん、上記の式（２）を満たすことが好ましい。
7-1-2. Multiple layers of transparent insulating film In the present embodiment, the transparent insulating film I1 is a single layer film. However, a plurality of layers may be formed from SiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , and ZrO 2 . For example, as shown in the light emitting element 300 of FIG. 17, a transparent insulating film I3 made of Al 2 O 3 is formed on ITO, and a transparent insulating film I4 made of SiO 2 is formed on the transparent insulating film I3. May be. However, it is preferable that the total film thickness of the plurality of layers satisfy the above formula (2).
７−２．発光装置および保護膜の屈折率
図１８は、発光素子１００を有する発光装置１０００である。発光装置１０００は、発光素子１００と、ケース１１００と、封止樹脂１２００と、を有する。ケース１１００は、リードフレーム１１１０、１１２０を有する。ケース１１００は、発光素子１００を実装するためのものである。封止樹脂１２００は、ケース１１００を封止するためのものである。封止樹脂１２００は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂からなる。また、封止樹脂１２００は、蛍光体を含んでいてもよい。
7-2. Refractive Index of Light-Emitting Device and Protective Film FIG. 18 shows a light-emitting device 1000 having a light-emitting element 100. The light emitting device 1000 includes a light emitting element 100, a case 1100, and a sealing resin 1200. Case 1100 includes lead frames 1110 and 1120. The case 1100 is for mounting the light emitting element 100. The sealing resin 1200 is for sealing the case 1100. The sealing resin 1200 is made of a transparent resin such as a silicone resin or an epoxy resin, for example. Further, the sealing resin 1200 may include a phosphor.
保護膜Ｆ１の屈折率は、パッケージに用いる封止樹脂１２００の屈折率より高い。封止樹脂の屈折率が、１．５２程度であるとすると、保護膜Ｆ１の屈折率は、１．５３以上であるとよい。また、保護膜Ｆ１の屈折率は、パッケージに用いる封止樹脂１２００の屈折率より高く、透明電極Ｔ１の屈折率より低いとなおよい。つまり、保護膜Ｆ１の屈折率が、１．５５以上２．０以下であるとなおよい。 The refractive index of the protective film F1 is higher than the refractive index of the sealing resin 1200 used for the package. If the refractive index of the sealing resin is about 1.52, the refractive index of the protective film F1 is preferably 1.53 or more. The refractive index of the protective film F1 is preferably higher than the refractive index of the sealing resin 1200 used for the package and lower than the refractive index of the transparent electrode T1. That is, the refractive index of the protective film F1 is preferably 1.55 or more and 2.0 or less.
７−３．半導体の種類
本実施形態では、発光素子の半導体層としてIII 族窒化物半導体を用いることとした。しかし、ＧａＡｓ等、その他の半導体を用いてもよい。
7-3. Kind of Semiconductor In this embodiment, a group III nitride semiconductor is used as the semiconductor layer of the light emitting element. However, other semiconductors such as GaAs may be used.
７−４．透明絶縁膜および保護膜の成膜方法
本実施形態の透明絶縁膜Ｉ１および保護膜Ｆ１を形成する際に、プラズマＣＶＤ法を用いた。しかし、その代わりに、スパッタリング、イオンアシスト蒸着、プラズマＡＬＤを用いてもよい。
7-4. Method for Forming Transparent Insulating Film and Protective Film When forming the transparent insulating film I1 and the protective film F1 of this embodiment, a plasma CVD method was used. However, instead, sputtering, ion-assisted vapor deposition, or plasma ALD may be used.
７−５．組み合わせ
また、上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
7-5. Combination In addition, the above modified examples may be freely combined.
８．まとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態の発光素子１００は、透明電極Ｔ１と保護膜Ｆ１との間に透明絶縁膜Ｉ１を有する。そして、その透明絶縁膜Ｉ１の膜厚は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内である。この発光素子１００は、透明電極Ｔ１と保護膜Ｆ１との間での光吸収を抑制することができる。また、発光素子１００の光取り出し効率は高い。
8). Summary As described in detail above, the light emitting device 100 of the present embodiment includes the transparent insulating film I1 between the transparent electrode T1 and the protective film F1. The film thickness of the transparent insulating film I1 is in the range of 5 nm to 100 nm. The light emitting element 100 can suppress light absorption between the transparent electrode T1 and the protective film F1. In addition, the light extraction efficiency of the light emitting element 100 is high.
なお、以上に説明した実施形態は単なる例示にすぎない。したがって当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。積層体の積層構造については、必ずしも図に示したものに限らない。積層構造や各層の繰り返し回数等、任意に選択してよい。また、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）に限らない。キャリアガスを用いて結晶を成長させる方法であれば、他の方法を用いてもよい。また、液相エピタキシー法、分子線エピタキシー法等、その他のエピタキシャル成長法により半導体層を形成することとしてもよい。 The embodiment described above is merely an example. Therefore, naturally, various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. The laminated structure of the laminated body is not necessarily limited to that shown in the drawing. You may select arbitrarily, such as a laminated structure and the repetition frequency of each layer. Moreover, it is not restricted to a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method). Any other method may be used as long as the crystal is grown using a carrier gas. Further, the semiconductor layer may be formed by other epitaxial growth methods such as a liquid phase epitaxy method and a molecular beam epitaxy method.
１００、２００、３００…発光素子
１１０…基板
１２０…低温バッファ層
１３０…ｎ型コンタクト層
１４０…ｎ側静電耐圧層
１５０…ｎ側超格子層
１６０…発光層
１７０…ｐ側超格子層
１８０…ｐ型コンタクト層
Ｅｐ１…半導体層
Ｎ１…ｎ電極
Ｐ１…ｐ電極
Ｔ１…透明電極
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４…透明絶縁膜
Ｆ１…保護膜
100, 200, 300 ... light emitting element 110 ... substrate 120 ... low temperature buffer layer 130 ... n-type contact layer 140 ... n-side electrostatic withstand voltage layer 150 ... n-side superlattice layer 160 ... light-emitting layer 170 ... p-side superlattice layer 180 ... p-type contact layer Ep1 ... semiconductor layer N1 ... n electrode P1 ... p electrode T1 ... transparent electrodes I1, I2, I3, I4 ... transparent insulating film F1 ... protective film
Claims (13)
前記半導体層の上に形成された透明電極と、
前記半導体層の少なくとも一部を覆う保護膜と、
前記透明電極と前記保護膜との間に配置された透明絶縁膜と、
を有する半導体発光素子において、
前記透明電極は、
透明導電性酸化物から成り、
前記透明絶縁膜は、
透明絶縁性酸化物から成り、
前記保護膜は、
ＳｉＮまたはＳｉＯＮから成ること
を特徴とする半導体発光素子。 A semiconductor layer;
A transparent electrode formed on the semiconductor layer;
A protective film covering at least a part of the semiconductor layer;
A transparent insulating film disposed between the transparent electrode and the protective film;
In a semiconductor light emitting device having
The transparent electrode is
Made of transparent conductive oxide,
The transparent insulating film is
Made of transparent insulating oxide,
The protective film is
A semiconductor light emitting device comprising SiN or SiON.
前記透明絶縁膜の膜厚は、
５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内であること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 1,
The film thickness of the transparent insulating film is
A semiconductor light emitting device having a thickness in the range of 5 nm to 100 nm.
前記透明絶縁膜の屈折率は、
前記保護膜の屈折率よりも小さく、
前記透明電極の屈折率よりも小さいこと
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 2,
The refractive index of the transparent insulating film is
Smaller than the refractive index of the protective film,
A semiconductor light emitting device having a refractive index smaller than that of the transparent electrode.
前記透明絶縁膜は、
ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、ＺｒＯ2 のうちの少なくとも１種類の材質を有すること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light-emitting device according to any one of claims 1 to 3,
The transparent insulating film is
A semiconductor light emitting device comprising at least one material selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , and ZrO 2 .
前記透明電極の材質は、
インジウム酸化物であること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein:
The material of the transparent electrode is:
A semiconductor light-emitting element, which is indium oxide.
前記透明電極の材質は、
ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＣＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 のうちのいずれかであること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein
The material of the transparent electrode is:
A semiconductor light-emitting element, which is any one of ITO, IZO, ICO, and In 2 O 3 .
前記保護膜の膜厚は、
１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内であること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light-emitting device according to any one of claims 1 to 6,
The thickness of the protective film is
A semiconductor light emitting device having a thickness in the range of 100 nm to 1000 nm.
前記半導体層の上に透明電極を形成する透明電極形成工程と、
少なくとも前記透明電極の上に透明絶縁膜を形成する透明絶縁膜形成工程と、
少なくとも前記透明絶縁膜の上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
を有し、
前記透明電極形成工程では、
前記透明電極を透明導電性酸化物で形成し、
前記透明絶縁膜形成工程では、
前記透明絶縁膜を透明絶縁性酸化物で形成し、
前記保護膜形成工程では、
前記保護膜をＳｉＮまたはＳｉＯＮで形成すること
を特徴とする半導体発光素子の製造方法。 A semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer on the substrate;
A transparent electrode forming step of forming a transparent electrode on the semiconductor layer;
A transparent insulating film forming step of forming a transparent insulating film on at least the transparent electrode;
A protective film forming step of forming a protective film on at least the transparent insulating film;
Have
In the transparent electrode forming step,
Forming the transparent electrode with a transparent conductive oxide;
In the transparent insulating film forming step,
Forming the transparent insulating film with a transparent insulating oxide;
In the protective film forming step,
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the protective film is formed of SiN or SiON.
前記透明絶縁膜形成工程では、
前記透明絶縁膜を５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の膜厚で形成すること
を特徴とする半導体発光素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device according to claim 8,
In the transparent insulating film forming step,
A method of manufacturing a semiconductor light emitting element, wherein the transparent insulating film is formed with a thickness of 5 nm to 100 nm.
前記透明絶縁膜形成工程では、
ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、ＺｒＯ2 のうちの少なくとも１種類を積層して前記透明絶縁膜を形成すること
を特徴とする半導体発光素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device according to claim 8 or 9,
In the transparent insulating film forming step,
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising forming at least one of SiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , and ZrO 2 to form the transparent insulating film.
前記透明電極形成工程では、
インジウム酸化物を材料として前記透明電極を形成すること
を特徴とする半導体発光素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device according to any one of claims 8 to 10,
In the transparent electrode forming step,
A method for producing a semiconductor light emitting device, comprising forming the transparent electrode using indium oxide as a material.
前記透明絶縁膜形成工程では、
プラズマＣＶＤ法、スパッタリング、イオンアシスト蒸着、プラズマＡＬＤのうちのいずれかの方法により前記保護膜を形成すること
を特徴とする半導体発光素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device according to any one of claims 8 to 11,
In the transparent insulating film forming step,
A method for producing a semiconductor light-emitting element, comprising forming the protective film by any one of plasma CVD, sputtering, ion-assisted deposition, and plasma ALD.
前記半導体発光素子を実装するためのケースと、
前記ケースを封止する封止樹脂と、
を有し、
前記保護膜の屈折率は、
前記封止樹脂の屈折率よりも高いこと
を特徴とする発光装置。 A semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 7,
A case for mounting the semiconductor light emitting element;
A sealing resin for sealing the case;
Have
The refractive index of the protective film is
A light emitting device having a refractive index higher than that of the sealing resin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014057573A JP2015185548A (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Semiconductor light-emitting element, method of manufacturing the same, and light-emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014057573A JP2015185548A (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Semiconductor light-emitting element, method of manufacturing the same, and light-emitting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015185548A true JP2015185548A (en) | 2015-10-22 |
Family
ID=54351817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014057573A Withdrawn JP2015185548A (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Semiconductor light-emitting element, method of manufacturing the same, and light-emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015185548A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019140314A (en) * | 2018-02-14 | 2019-08-22 | Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 | Method for manufacturing silicon nitride film and manufacturing device |
| US10847678B2 (en) | 2016-05-09 | 2020-11-24 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device that includes a light-transmissive conductive layer |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01124222A (en) * | 1987-11-09 | 1989-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of gaas semiconductor device |
| JP2009231549A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Toyoda Gosei Co Ltd | Nitride-based semiconductor light-emitting device |
| JP2014045094A (en) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Sharp Corp | Method for preparing protective film with high transmittance and method for manufacturing semiconductor light emitting element |
-
2014
- 2014-03-20 JP JP2014057573A patent/JP2015185548A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01124222A (en) * | 1987-11-09 | 1989-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of gaas semiconductor device |
| JP2009231549A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Toyoda Gosei Co Ltd | Nitride-based semiconductor light-emitting device |
| JP2014045094A (en) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Sharp Corp | Method for preparing protective film with high transmittance and method for manufacturing semiconductor light emitting element |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10847678B2 (en) | 2016-05-09 | 2020-11-24 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device that includes a light-transmissive conductive layer |
| JP2019140314A (en) * | 2018-02-14 | 2019-08-22 | Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 | Method for manufacturing silicon nitride film and manufacturing device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109768139B (en) | Group III nitride semiconductor light-emitting device and method for manufacturing same | |
| JP5002703B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP5991176B2 (en) | Group III nitride semiconductor light emitting device manufacturing method | |
| KR20130128931A (en) | N-algan thin film and light emitting device for emitting ultraviolet | |
| US20190081212A1 (en) | Group iii nitride semiconductor light-emitting device and production method therefor | |
| JP2009129941A (en) | Light-emitting device | |
| JP2015511776A5 (en) | ||
| Lee et al. | Increase in the efficiency of III-nitride micro LEDs by atomic layer deposition | |
| TW201318209A (en) | Method for producing an optoelectronic semiconductor chip and optoelectronic semiconductor chip | |
| JP6500239B2 (en) | Group III nitride semiconductor light emitting device | |
| US20090010293A1 (en) | Nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing nitride semiconductor light emitting device | |
| JP2017085035A (en) | Ultra-violet light-emitting diode and electrical apparatus including the same | |
| JP2015185548A (en) | Semiconductor light-emitting element, method of manufacturing the same, and light-emitting device | |
| JP2005191220A (en) | Semiconductor light emitting element and its manufacturing method | |
| JP6474044B2 (en) | Light emitting unit | |
| JP6648685B2 (en) | Method for manufacturing group III nitride semiconductor light emitting device | |
| US8912028B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same | |
| US20170084784A1 (en) | Light-emitting device and production method therefor | |
| JP6269362B2 (en) | Group III nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same | |
| US9793431B2 (en) | Optoelectronic device with improved light extraction efficiency | |
| JP2014157852A (en) | Group iii nitride semiconductor light-emitting element and manufacturing method of the same | |
| US11342485B2 (en) | Optoelectronic semiconductor component, and method for producing an optoelectronic semiconductor component | |
| JP2006210961A (en) | Gallium-nitride-based compound semiconductor light-emitting device | |
| JP5983090B2 (en) | Group III nitride compound semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| JP5426650B2 (en) | Semiconductor light emitting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160420 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170118 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170131 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20170217 |