JP2016015375A - Light emitting element - Google Patents
Light emitting element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016015375A JP2016015375A JP2014135958A JP2014135958A JP2016015375A JP 2016015375 A JP2016015375 A JP 2016015375A JP 2014135958 A JP2014135958 A JP 2014135958A JP 2014135958 A JP2014135958 A JP 2014135958A JP 2016015375 A JP2016015375 A JP 2016015375A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type semiconductor
- light emitting
- side electrode
- semiconductor substrate
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
Abstract
Description
本発明は、発光素子に関する。 The present invention relates to a light emitting element.
従来、Ga2O3基板上に形成されたLED素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, Ga 2 O 3 LED elements formed on a substrate is known (e.g., see Patent Document 1).
特許文献1のLED素子においては、Ga2O3基板に接続されるn側電極として、Ti膜とAu膜を積層した積層構造を有するTi/Au電極が用いられている。TiはGa2O3と低抵抗でオーミック接触するため、Ti/Au電極とGa2O3基板の接触抵抗を低くすることができる。
In the LED element of
一方、Tiは光反射率があまり高くないため、特許文献1のLED素子においては、Ti/Au電極がGa2O3基板内を進んでTi/Au電極へ向かう光を吸収し、LED素子の光取出効率を低下させる原因となっている。
On the other hand, since Ti does not have a high light reflectivity, in the LED element of
本発明の目的の1つは、(AlxGayInz)2O3(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)結晶を母結晶として有する基板に接続された、光反射率の高いn側電極とを有する発光素子を提供することにある。 One object of the present invention is to provide a substrate having an (Al x Ga y In z ) 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1) crystal as a mother crystal. It is providing the light emitting element which has an n side electrode with a high light reflectance connected to.
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、以下の[1]〜[8]の発光素子を提供する。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides the following light-emitting elements [1] to [8].
[1](AlxGayInz)2O3(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)結晶を母結晶として有するn型半導体基板と、前記n型半導体基板に接続されるn側電極と、を有し、前記n側電極は、前記n型半導体基板に接触するTi層と、前記Ti層上のAgを主成分とするAg層とを含む積層構造を有する、発光素子。 [1] An n-type semiconductor substrate having (Al x Ga y In z ) 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1) crystal as a mother crystal, an n-side electrode connected to an n-type semiconductor substrate, wherein the n-side electrode includes a Ti layer in contact with the n-type semiconductor substrate and an Ag layer mainly composed of Ag on the Ti layer. A light-emitting element having a stacked structure.
[2]前記Ti層の厚さが4.5nm以下である、前記[1]に記載の発光素子。 [2] The light emitting device according to [1], wherein the thickness of the Ti layer is 4.5 nm or less.
[3]前記Ti層の厚さが2nm以下である、前記[2]に記載の発光素子。 [3] The light emitting device according to [2], wherein the thickness of the Ti layer is 2 nm or less.
[4]前記Ti層の厚さが0.5nm以上である、前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の発光素子。 [4] The light emitting device according to any one of [1] to [3], wherein the thickness of the Ti layer is 0.5 nm or more.
[5]前記Ag層のAg濃度が95%以上である、前記[1]〜[4]のいずれか1項に記載の発光素子。 [5] The light emitting device according to any one of [1] to [4], wherein the Ag concentration of the Ag layer is 95% or more.
[6]前記n型半導体基板がGa2O3結晶からなる、前記[1]〜[5]のいずれか1項に記載の発光素子。 [6] The light emitting device according to any one of [1] to [5], wherein the n-type semiconductor substrate is made of a Ga 2 O 3 crystal.
[7]前記n側電極上に、バリアメタルとAuを主成分とするパッド層とを含む積層構造を有するパッド電極が形成され、前記バリアメタルは、前記n側電極と前記パッド層との間に位置し、前記Ag層に含まれるAgと前記パッド層に含まれるAuとの反応を防ぐ、前記[1]〜[6]のいずれか1項に記載の発光素子。 [7] A pad electrode having a laminated structure including a barrier metal and a pad layer mainly composed of Au is formed on the n-side electrode, and the barrier metal is interposed between the n-side electrode and the pad layer. The light emitting device according to any one of [1] to [6], wherein the light emitting device is located at a position where the reaction between Ag contained in the Ag layer and Au contained in the pad layer is prevented.
[8]前記n側電極が貫通電極である、前記[1]〜[7]のいずれか1項に記載の発光素子。 [8] The light emitting device according to any one of [1] to [7], wherein the n-side electrode is a through electrode.
本発明によれば、(AlxGayInz)2O3(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)結晶を母結晶として有する基板に接続された、光反射率の高いn側電極とを有する発光素子を提供することができる。 According to the present invention, (Al x Ga y In z ) 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1) is connected to a substrate having a crystal as a mother crystal. In addition, a light-emitting element having an n-side electrode with high light reflectance can be provided.
〔第1の実施の形態〕
(発光素子の構造)
図1(a)は、第1の実施の形態に係る発光素子1の垂直断面図である。
[First Embodiment]
(Structure of light emitting element)
FIG. 1A is a vertical cross-sectional view of the light-emitting
発光素子1は、n型半導体基板10と、n型半導体基板10の一方の表面に誘電体層11を介して形成されたn型半導体層12と、n型半導体層12のn型半導体基板10の反対側に形成されたp型半導体層14と、n型半導体層12とp型半導体層14に挟まれた発光層13と、n型半導体基板10のn型半導体層12と反対側の面上に接続されたn側電極15と、n側電極15のn型半導体基板10と反対側の面上のパッド電極16と、p型半導体層14の発光層13と反対側の面上に接続されたp側電極17と、p側電極17のp型半導体層14と反対側の面上のパッド電極18とを有する。
The light-
また、誘電体層11、n型半導体層12、発光層13、p型半導体層14から構成される積層体の側面は、SiO2等の絶縁材料からなる絶縁膜19に覆われる。
Further, the
図1(b)は、発光素子1のn型電極15とパッド電極16の拡大断面図である。
FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of the n-
n側電極15は、n側電極15がn型半導体基板10にオーミック接触するための、n型半導体基板10に接触するTi層15aと、Ti層15aを透過する光を反射するためのAg層15bとを含む積層構造を有する。図1(b)の矢印は、発光層13から発せられてn側電極15により反射される光の経路を概略的に表すものである。
The n-
Ti層15aは、Tiからなる。Tiは、n型の(AlxGayInz)2O3(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)結晶と低抵抗でオーミック接触するが、光反射率が低いという性質を有する。
The
Ag層15bは、Agを主成分とする材料、すなわち、Ag又はAg合金からなる。Ag層15bのAg濃度は、反射率を高めるために、95%以上であることが好ましい。 The Ag layer 15b is made of a material containing Ag as a main component, that is, Ag or an Ag alloy. The Ag concentration of the Ag layer 15b is preferably 95% or more in order to increase the reflectance.
Ti層15aの厚さは、発光層13から発せられる光のTi層15aによる吸収を抑えて、n側電極15の反射率の低下を抑えるために、4.5nm以下であることが好ましく、2nm以下であることがより好ましい。また、n側電極15をn型半導体基板10に低抵抗で接触させるために0.5nm以上であることが好ましい。
The thickness of the
Ag層15bの厚さは、発光層13から発せられる光を透過せずに反射できる厚さであればよく、例えば、270nmである。
The thickness of the Ag layer 15b may be a thickness that can reflect the light emitted from the
パッド電極16は、密着層16a、バリアメタル16b、パッド層16cを含む積層構造を有する。パッド層16cは、ワイヤーボンディング等により外部電極が接続される低抵抗の層であり、Auからなる。バリアメタル16bは、Ag層15bに含まれるAgのAg層15bからパッド層16cへの拡散を防ぎ、Ag層15bに含まれるAgとパッド電極16に含まれるAuとの反応を防ぐ。密着層16aは、パッド電極16をn側電極15に密着させるための層である。
The
密着層16aは、例えば、厚さ10nmのNi膜からなる。バリアメタル16bは、例えば、厚さ50nmのTi膜と、厚さ20nmのPt膜とから構成される積層構造を有する。パッド層16cは、例えば、厚さ4000nmのAu膜からなる。
The
p側電極17は、p型半導体層14にオーミック接合する電極であり、例えば、厚さ270nmのAg濃度99%のAg合金膜と、厚さ10nmのNi膜と、厚さ10nmのAu膜とを積層した積層構造を有する。
The p-
パッド電極18は、例えば、厚さ100nmのTi膜、厚さ50nmのPt膜、厚さ500nmのAu膜を積層した積層構造を有する。
The
n型半導体基板10は、(AlxGayInz)2O3(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)結晶を母結晶として有し、Si等のn型ドーパントを含む。
The n-
n型半導体基板10のn型ドーパントの濃度は、高いほど電気抵抗が下がるが、光吸収が大きくなるという問題がある。そのため、n型半導体基板10のn型ドーパントの濃度は、光吸収を抑えるため、1×1019/cm−3以下であることが好ましく、5×1018/cm−3以下であることがより好ましい。また、導電性を確保するために、5×1017/cm−3以上であることが好ましい。
The higher the n-type dopant concentration of the n-
n型半導体基板10は、n側電極15が形成される側の面に凹凸を有することが好ましい。この凹凸の形成により、発光素子1の光取出効率が向上する。
The n-
n型半導体層12は、AlxGayInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)結晶を母結晶として有し、Si等のn型ドーパントを含む。n型半導体層12は、n型クラッド層から構成される単層構造、又はn型クラッド層を含む多層構造を有し、例えば、厚さ5μmのn型クラッド層からなる単層構造を有する。
The n-
発光層13は、例えば、5層の厚さ2nmのアンドープ(InxGa1−x)N(0≦x≦1)結晶膜と5層の厚さ6nmのアンドープ(InyGa1−y)N(0≦y≦1、y≦x)結晶膜が1層ずつ交互に積層された多重量子井戸構造を有する。発光層13の発光波長は、例えば、450nmである。
The
p型半導体層14は、AlxGayInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)結晶を母結晶として有し、Mg等のp型ドーパントを含む。p型半導体層14は、p型クラッド層から構成される単層構造、又はp型クラッド層を含む多層構造を有し、例えば、発光層13に接する厚さ50nmのp型クラッド層と、p側電極17に接する厚さ10nmのp型コンタクト層とからなる多層構造を有する。
The p-type semiconductor layer 14 has an Al x Ga y In z N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1) crystal as a mother crystal, and is a p-type such as Mg. Contains a dopant. The p-type semiconductor layer 14 has a single-layer structure composed of a p-type cladding layer or a multilayer structure including the p-type cladding layer. For example, a p-type cladding layer having a thickness of 50 nm in contact with the light-emitting
誘電体層11は、SiNを主成分とするSiN層やHfO2を主成分とするHfO2層等の、n型半導体基板10との屈折率の差が0.15以下である誘電体層である。例えば、n型半導体基板10の屈折率が1.9である場合は、誘電体層11の屈折率は1.75以上かつ2.05以下である。
The
誘電体層11は、n型半導体基板10上に、n型半導体基板10の表面を部分的に覆うように形成される。誘電体層11のパターン形状は限定されず、例えば、メサパターン、リセスパターン、ラインアンドスペースパターンである。
誘電体層11の屈折率はn型半導体基板10の屈折率に近い方が、n型半導体基板10と誘電体層11の界面での全反射を抑制し、発光した光を効率的に取り出すことができる。誘電体層11がSiN層である場合は、O等のSi、N以外の元素を含んでもよい。
When the refractive index of the
誘電体層11の成膜温度等の形成条件を制御することにより、誘電体層11の屈折率を調整して、誘電体層11の屈折率とn型半導体基板10の屈折率の差をより小さくすることができる。
The refractive index of the
なお、例えば、誘電体層11の代わりにn型半導体基板10との屈折率の差が大きいSiO2層を形成した場合、SiO2層とn型半導体基板10の界面の反射率が大きく、n型半導体基板10とn型半導体層12の間の光透過率が低くなる。SiO2層の屈折率はおよそ1.4〜1.55であり、n型半導体基板10の屈折率との差が0.35以上である。
Incidentally, for example, the case of forming the SiO 2 layer a difference in refractive index is large between the n-
n型半導体層12は、n型半導体基板10表面を下地とするエピタキシャル結晶成長により形成されるため、誘電体層11がn型半導体基板10の表面を完全に覆うことはない。n型半導体層12は、誘電体層11、及びn型半導体基板10の表面の誘電体層11に覆われていない部分に接触する。
Since the n-
n型半導体層12を構成する窒化物半導体結晶は、n型半導体基板10の上面の誘電体層11に覆われていない領域から成長し、誘電体層11からは成長しない。このように、窒化物半導体結晶が選択的に成長し、更に横方向へ成長することで、誘電体層11を覆いこむ。この際に、n型半導体層12中の転位密度が低減され、結晶品質が向上する。なお、このような選択横方向成長を用いた結晶成長方法はELO(Epitaxial Lateral Overgrowth)などと呼ばれる。
The nitride semiconductor crystal constituting the n-
発光素子1においては、n型半導体層12と誘電体層11の間では、誘電体層11がパターン加工されているため光が散乱しやすく、n型半導体層などにおける多重全反射を抑制することで、損失を抑えることができる。また、誘電体層11とn型半導体基板10との間では、誘電体層11とn型半導体基板10の屈折率の差が小さいため光が透過しやすい。このため、発光素子1におけるn型半導体層12とn型半導体基板10の間の光の取り出し効率が高い。
In the
発光素子1は、例えば、n型半導体基板10側から光を取り出すLED(Light Emitting Diode)であり、キャンタイプのステムにAuSn共晶接合等を用いて実装される。
The light-emitting
また、発光素子1はレーザーダイオードであってもよい。レーザーダイオードである場合、光が発光層13中で反射を繰り返して増幅されるような構造、例えば、発光層13とn型半導体層12、発光層13とp型半導体層14に屈折率差があり、発光層13の側面が劈開面である構造を有する。
The
(発光素子の製造方法)
以下に、本実施の形態の発光素子の製造方法の一例について説明する。
(Manufacturing method of light emitting element)
Below, an example of the manufacturing method of the light emitting element of this Embodiment is demonstrated.
まず、CMP(Chemical Mechanical Polishing)処理されたn型半導体基板10に有機洗浄、SPM(Sulfuric acid/ hydrogen peroxide mixture)洗浄を施す。
First, organic cleaning and SPM (Sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture) cleaning are performed on the n-
次に、n型半導体基板10上に誘電体層11を形成する。具体的には、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法等により300〜350℃の成長温度でn型半導体基板10上に形成した、厚さ1μm程度のSiN膜を、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより加工して、誘電体層11を形成する。
Next, the
次に、MOCVD法等により、n型半導体基板10上に、n型半導体層12、発光層13、p型半導体層14を順次エピタキシャル成長させる。ここで、n型半導体層12は、例えば、1000〜1100℃の成長温度で形成される。発光層13は、例えば、700〜800℃の成長温度で形成される。p型半導体層14は、例えば、900〜1050℃の成長温度で形成される。
Next, the n-
次に、n側電極15及びp側電極17を形成する。具体的には、n側電極15及びp側電極17は、例えば、フォトリソグラフィーと蒸着により各々の上記の積層構造を形成した後、窒素雰囲気中、500℃、5分間の条件で熱処理を施すことにより得られる。なお、n側電極15を形成する前に、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより、n型半導体基板10のn側電極15が形成される側の面に凹凸を形成することが好ましい。その後、n側電極15上にパッド電極16を形成する。
Next, the n-
次に、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより、誘電体層11、n型半導体層12、発光層13、p型半導体層14から構成される積層体にメサ加工を施した後、その積層体の側面を覆うようにスパッタ等により絶縁膜19を形成する。p側電極17上の絶縁膜19は、フォトリソグラフィーとエッチング等により、選択的に除去される。その後、p側電極17上にパッド電極18を形成する。
Next, after mesa processing is performed on the laminated body composed of the
次に、ウエハ状態のn型半導体基板10をダイシングにより分割することによりチップ化された発光素子1を得る。チップ化された発光素子1の平面形状は、例えば、一片の長さが1mmの正方形である。
Next, the n-
(n側電極とn型半導体基板の接触抵抗の評価)
図2は、n側電極15のTi層15aの厚さと、n側電極15とn型半導体基板10の接触抵抗との関係を示すグラフである。ここで、本評価においては、n型半導体基板10としてGa2O3基板を用い、n側電極15のAg層15bとしてAg濃度99%、Pd濃度1%のAg合金を用いた。
(Evaluation of contact resistance between n-side electrode and n-type semiconductor substrate)
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of the
図2のプロットマーク◇は、n型半導体基板10のキャリア濃度が3.0×1018/cm3であるときの測定値である。プロットマーク○は、n型半導体基板10のキャリア濃度が7.0×1018/cm3であるときの測定値である。プロットマーク□は、n型半導体基板10のキャリア濃度が1.3×1019/cm3であるときの測定値である。
The plot mark の in FIG. 2 is a measured value when the carrier concentration of the n-
また、図2の3本の点線は、厚さ50nmのTi膜と厚さ500nmのAu膜を積層した積層構造を有する従来のTi/Au電極とn型半導体基板10の接触抵抗を表す。これら3本の点線は、それぞれn型半導体基板10のキャリア濃度が3.0×1018/cm3、7.0×1018/cm3、1.3×1019/cm3であるときの測定値を表す。
Also, the three dotted lines in FIG. 2 represent the contact resistance between a conventional Ti / Au electrode having a laminated structure in which a 50 nm thick Ti film and a 500 nm thick Au film are laminated and the n-
図2は、Ti層15aの厚さが少なくとも0.5nm以上のときに、n型半導体基板10との接触抵抗が十分に小さくなることを示している(従来のTi/Au電極の接触抵抗には及ばなくても十分に小さい)。なお、Ti層15aの厚さが0、すなわちTi層15aが設けられない場合は、n側電極15とn型半導体基板10はオーミック接触せず、電流が流れにくい。
FIG. 2 shows that when the thickness of the
本評価の結果から、n側電極15をGa2O3基板に接続する場合には、Ti層15aの厚さが0.5nm以上であることが好ましいことがわかった。
From the result of this evaluation, it was found that when the n-
また、Ga2O3結晶と(AlxGayInz)2O3結晶がほぼ同じ特性を有することから、n側電極15をn型半導体基板10に接続する場合には、Ti層15aの厚さが0.5nm以上であることが好ましいといえる。
In addition, since the Ga 2 O 3 crystal and the (Al x Ga y In z ) 2 O 3 crystal have substantially the same characteristics, when the n-
(n側電極の光反射率の評価)
図3は、n側電極15のTi層15aの厚さと、n側電極15のTi層15a側から入射する光の反射率との関係を示すグラフである。図3の縦軸は、Ag濃度100%のAgミラーの反射率を基準(100%)とした相対反射率である。ここで、本評価においては、n側電極15のAg層15bとしてAg濃度99%、Pd濃度1%のAg合金を用いた。
(Evaluation of light reflectance of n-side electrode)
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of the
図3のプロットマーク◆は、成膜後にアニール処理を施していないn側電極15の測定値であり、プロットマーク□は、成膜後にアニール処理を施したn側電極15の測定値である。図3は、アニール処理の前後でn側電極15の反射率がほとんど変化しないことを示している。
The plot mark ◆ in FIG. 3 is a measured value of the n-
図3の点線は、厚さ50nmのTi膜と厚さ500nmのAu膜を積層した積層構造を有する従来のTi/Au電極の相対反射率(53.5%)を示す。図3によれば、n側電極15のTi層15aの厚さがおよそ4.5nm以下のときに従来のTi/Au電極よりも反射率が大きくなる。そして、およそ2.0nm以下のときに相対反射率が80%よりも大きくなる。
The dotted line in FIG. 3 shows the relative reflectance (53.5%) of a conventional Ti / Au electrode having a laminated structure in which a Ti film having a thickness of 50 nm and an Au film having a thickness of 500 nm are laminated. According to FIG. 3, the reflectance is higher than that of the conventional Ti / Au electrode when the thickness of the
以下の表1に、図3に示される各測定点の数値を表す。 Table 1 below shows the numerical values at each measurement point shown in FIG.
本評価の結果から、n側電極15のTi層15aの厚さは4.5nm以下であることが好ましく、2.0nm以下であることがより好ましいことがわかった。
From the result of this evaluation, it was found that the thickness of the
〔第2の実施の形態〕
第2の実施の形態は、第1の実施の形態の発光素子1と異なる構造を有する発光素子についての形態である。発光素子の構成部材等、第1の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
[Second Embodiment]
The second embodiment is a mode of a light emitting element having a structure different from that of the
(発光素子の構造)
図4は、第2の実施の形態に係る発光素子2の垂直断面図である。
(Structure of light emitting element)
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the light-emitting
発光素子2は、n型半導体基板10と、n型半導体基板10の一方の表面に誘電体層11を介して形成されたn型半導体層12と、n型半導体層12のn型半導体基板10の反対側に形成されたp型半導体層14と、n型半導体層12とp型半導体層14に挟まれた発光層13と、n型半導体基板10のn型半導体層12が形成されている側の面上に接続されたn側電極15と、n側電極15のn型半導体基板10と反対側の面上のパッド電極16と、p型半導体層14の発光層13と反対側の面上のp側電極17と、p側電極17のp型半導体層14と反対側の面上のパッド電極18とを有する。
The light-emitting
また、誘電体層11、n型半導体層12、発光層13、p型半導体層14から構成される積層体の側面は、SiO2等の絶縁材料からなる絶縁膜19に覆われる。
Further, the
発光素子2は、横型の発光素子であり、n側電極15がn型半導体基板10のn型半導体層12が形成されている側の面上に接続される点で、第1の実施の形態に係る発光素子1と異なる。
The light-emitting
発光素子2のn側電極15は、第1の実施の形態に係る発光素子1のn側電極15と同様の積層構造を有するため、発光層13から発せられてn型半導体基板10内をn側電極15に向かって進む光を効率よく反射することができる。このため、第1の実施の形態に係る発光素子1と同様に、発光素子2は高い光取出効率を有する。
Since the n-
〔第3の実施の形態〕
第3の実施の形態は、第1の実施の形態の発光素子1と異なる構造を有する発光素子についての形態である。発光素子の構成部材等、第1の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
[Third Embodiment]
The third embodiment is a mode of a light emitting element having a structure different from that of the
(発光素子の構造)
図5は、第3の実施の形態に係る発光素子3の垂直断面図である。
(Structure of light emitting element)
FIG. 5 is a vertical sectional view of the light-emitting
発光素子3は、n型半導体基板10と、n型半導体基板10の一方の表面に誘電体層11を介して形成されたn型半導体層12と、n型半導体層12のn型半導体基板10の反対側に形成されたp型半導体層14と、n型半導体層12とp型半導体層14に挟まれた発光層13と、p型半導体層14の発光層13と反対側の面上に形成されたp側電極22と、誘電体層11、n型半導体層12、発光層13、p型半導体層14、及びp側電極22を貫通するn側電極20と、p側電極22のp型半導体層14と反対側の面上に絶縁膜19を介して形成され、n側電極20に接続されるパッド電極21とp側電極22のp型半導体層14と反対側の面上のパッド電極23とを有する。
The light-emitting
また、誘電体層11、n型半導体層12、発光層13、p型半導体層14から構成される積層体の側面は、SiO2等の絶縁材料からなる絶縁膜19に覆われる。この積層体は、絶縁膜19により、n側電極20及びパッド電極21と直接接触しない。
Further, the
n側電極20は、n側電極20がn型半導体基板10にオーミック接触するための、n型半導体基板10に接触するTi層20aと、Ti層20aを透過する光を反射するためのAg層20bとを含む積層構造を有する貫通電極である。発光素子3は、図5に示されるように、電流分散のために複数のn側電極20を有することが好ましい。
The n-
Ti層20a、Ag層20bは、それぞれ第1の実施の形態に係るn側電極15のTi層15a、Ag層15bと同様の材料からなる。
The
また、Ti層20aの厚さは、第1の実施の形態に係るn側電極15のTi層15aと同様に、4.5nm以下であることが好ましく、2nm以下であることがより好ましい。また、n側電極20をn型半導体基板10に低抵抗で接触させるために0.5nm以上であることが好ましい。
In addition, the thickness of the
パッド電極21は、第1の実施の形態に係るパッド電極16と同様に、密着層21a、バリアメタル21b、パッド層21cを含む積層構造を有する。密着層21a、バリアメタル21b、パッド層21cは、それぞれ第1の実施の形態に係る密着層16a、バリアメタル16b、パッド層16cと同様の材料からなり、同様の厚さを有する。
Similar to the
p側電極22は、p型半導体層14にオーミック接合する電極であり、例えば、厚さ270nmのAg濃度99%のAg合金膜と、厚さ10nmのNi膜と、厚さ10nmのAu膜とを積層した積層構造を有する。 The p-side electrode 22 is an electrode that is in ohmic contact with the p-type semiconductor layer 14. For example, an Ag alloy film with a thickness of 270 nm, an Ag concentration of 99%, a Ni film with a thickness of 10 nm, and an Au film with a thickness of 10 nm It has the laminated structure which laminated | stacked.
パッド電極23は、例えば、厚さ100nmのTi膜、厚さ50nmのPt膜、厚さ500nmのAu膜を積層した積層構造を有する。 The pad electrode 23 has, for example, a stacked structure in which a Ti film having a thickness of 100 nm, a Pt film having a thickness of 50 nm, and an Au film having a thickness of 500 nm are stacked.
発光素子3は、横型の発光素子であり、主にn側電極20が貫通電極である点において、第1の実施の形態に係る発光素子1と異なる。
The
発光素子3のn側電極20は、第1の実施の形態に係る発光素子1のn側電極15と同様の積層構造を有するため、発光層13から発せられてn型半導体基板10内をn側電極20に向かって進む光を効率よく反射することができる。このため、第1の実施の形態に係る発光素子1と同様に、発光素子3は高い光取出効率を有する。
Since the n-
(実施の形態の効果)
上記第1〜3の実施の形態によれば、n側電極が発光層から発せられた光を効率的に反射することができるため、n側電極の光吸収に起因する発光素子の光取出効率の低下を抑えることができる。
(Effect of embodiment)
According to the first to third embodiments, since the n-side electrode can efficiently reflect the light emitted from the light emitting layer, the light extraction efficiency of the light emitting element due to the light absorption of the n side electrode. Can be suppressed.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
また、上記実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Moreover, the said embodiment does not limit the invention which concerns on a claim. It should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.
1、2、3…発光素子、 10…n型半導体基板10、 12…n型半導体層、 13…発光層、 14…p型半導体層、 15、20…n側電極、 15a、20a…Ti層、 15b、20b…Ag層、 16、21…パッド電極、 16b、21b…バリアメタル、 16c、21c…パッド層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記n型半導体基板に接続されるn側電極と、
を有し、
前記n側電極は、前記n型半導体基板に接触するTi層と、前記Ti層上のAgを主成分とするAg層とを含む積層構造を有する、
発光素子。 An n-type semiconductor substrate having a (Al x Ga y In z ) 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1) crystal as a mother crystal;
An n-side electrode connected to the n-type semiconductor substrate;
Have
The n-side electrode has a laminated structure including a Ti layer in contact with the n-type semiconductor substrate and an Ag layer mainly composed of Ag on the Ti layer.
Light emitting element.
請求項1に記載の発光素子。 The thickness of the Ti layer is 4.5 nm or less,
The light emitting device according to claim 1.
請求項2に記載の発光素子。 The thickness of the Ti layer is 2 nm or less,
The light emitting device according to claim 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光素子。 The thickness of the Ti layer is 0.5 nm or more,
The light emitting element of any one of Claims 1-3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光素子。 The Ag concentration of the Ag layer is 95% or more,
The light emitting element of any one of Claims 1-4.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光素子。 The n-type semiconductor substrate is made of Ga 2 O 3 crystal;
The light emitting element of any one of Claims 1-5.
前記バリアメタルは、前記n側電極と前記パッド層との間に位置し、前記Ag層に含まれるAgと前記パッド層に含まれるAuとの反応を防ぐ、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光素子。 A pad electrode having a laminated structure including a barrier metal and a pad layer mainly composed of Au is formed on the n-side electrode,
The barrier metal is located between the n-side electrode and the pad layer, and prevents reaction between Ag contained in the Ag layer and Au contained in the pad layer;
The light emitting element of any one of Claims 1-6.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光素子。 The n-side electrode is a through electrode;
The light emitting element of any one of Claims 1-7.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014135958A JP2016015375A (en) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | Light emitting element |
PCT/JP2015/068880 WO2016002800A1 (en) | 2014-07-01 | 2015-06-30 | Light-emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014135958A JP2016015375A (en) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | Light emitting element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016015375A true JP2016015375A (en) | 2016-01-28 |
Family
ID=55019331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014135958A Pending JP2016015375A (en) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | Light emitting element |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016015375A (en) |
WO (1) | WO2016002800A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020180807A (en) * | 2019-04-23 | 2020-11-05 | 富士通株式会社 | Specific conductivity measurement method, specific conductivity calculation program and specific conductivity measurement system |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005260101A (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Univ Waseda | Ga2O3-BASED SEMICONDUCTOR ELEMENT |
JP2006032737A (en) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Koha Co Ltd | Light emitting element |
JP2009081468A (en) * | 2009-01-19 | 2009-04-16 | Univ Waseda | Ga2O3-BASED SEMICONDUCTOR ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD OF Ga2O3-BASED SEMICONDUCTOR ELEMENT |
JP2009188422A (en) * | 2009-04-14 | 2009-08-20 | Stanley Electric Co Ltd | Semiconductor light emitting element |
JP2011129915A (en) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Lg Innotek Co Ltd | Light emitting device, light emitting device package, and illumination system |
JP2012114343A (en) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Toyoda Gosei Co Ltd | Semiconductor light-emitting element |
JP2012124342A (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride-based semiconductor light-emitting element |
WO2013011674A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | パナソニック株式会社 | Semiconductor light emitting element |
JP2013135234A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Lg Innotek Co Ltd | Light-emitting device |
-
2014
- 2014-07-01 JP JP2014135958A patent/JP2016015375A/en active Pending
-
2015
- 2015-06-30 WO PCT/JP2015/068880 patent/WO2016002800A1/en active Application Filing
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005260101A (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Univ Waseda | Ga2O3-BASED SEMICONDUCTOR ELEMENT |
JP2006032737A (en) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Koha Co Ltd | Light emitting element |
JP2009081468A (en) * | 2009-01-19 | 2009-04-16 | Univ Waseda | Ga2O3-BASED SEMICONDUCTOR ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD OF Ga2O3-BASED SEMICONDUCTOR ELEMENT |
JP2009188422A (en) * | 2009-04-14 | 2009-08-20 | Stanley Electric Co Ltd | Semiconductor light emitting element |
JP2011129915A (en) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Lg Innotek Co Ltd | Light emitting device, light emitting device package, and illumination system |
JP2012114343A (en) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Toyoda Gosei Co Ltd | Semiconductor light-emitting element |
JP2012124342A (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride-based semiconductor light-emitting element |
WO2013011674A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | パナソニック株式会社 | Semiconductor light emitting element |
JP2013135234A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Lg Innotek Co Ltd | Light-emitting device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020180807A (en) * | 2019-04-23 | 2020-11-05 | 富士通株式会社 | Specific conductivity measurement method, specific conductivity calculation program and specific conductivity measurement system |
JP7215313B2 (en) | 2019-04-23 | 2023-01-31 | 富士通株式会社 | Specific conductivity measurement method, specific conductivity calculation program, and specific conductivity measurement system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016002800A1 (en) | 2016-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7141828B2 (en) | Flip-chip light emitting diode with a thermally stable multiple layer reflective p-type contact | |
US7518153B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting device | |
JP4368225B2 (en) | Method for manufacturing nitride-based semiconductor light-emitting device | |
JP6452651B2 (en) | Semiconductor optical device manufacturing method and semiconductor optical device | |
JP2008205005A (en) | Gallium-nitride-based light emitting device element | |
JP2005223165A (en) | Nitride-based light emitting element | |
JP2009200178A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
US20150263223A1 (en) | Semiconductor light emitting element | |
JP2008112957A (en) | GaN-BASED LED CHIP | |
JP2007103690A (en) | Semiconductor light emitting device and its fabrication process | |
JP2010067858A (en) | Nitride-based semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2009206265A (en) | Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing semiconductor light-emitting device | |
CN107112722A (en) | Optical semiconductor device | |
JP5245529B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device | |
JP2010263251A (en) | Light-emitting device and method of manufacturing the same | |
JP2010263251A5 (en) | ||
CN116210092A (en) | Infrared LED element | |
JP5646545B2 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
KR101499954B1 (en) | fabrication of vertical structured light emitting diodes using group 3 nitride-based semiconductors and its related methods | |
WO2016002800A1 (en) | Light-emitting element | |
JP2012178453A (en) | GaN-BASED LED ELEMENT | |
JP5582025B2 (en) | Semiconductor element | |
KR20090111889A (en) | Fabrication of vertical structured light emitting diodes using group 3 nitride-based semiconductors and its related methods | |
JP2016015376A (en) | Light emitting element | |
JP2009060142A (en) | Nitride semiconductor light emitting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20151020 |