JP2017130609A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor light emitting device.
半導体発光素子において、高い信頼性が望まれる。 In semiconductor light emitting devices, high reliability is desired.
本発明の実施形態は、信頼性を向上できる半導体発光素子を提供する。 Embodiments of the present invention provide a semiconductor light emitting device capable of improving reliability.
実施形態によれば、半導体発光素子は、基体と、第1半導体層と、第2半導体層と、第3半導体層と、第1電極と、第2電極と、第1金属層と、絶縁層と、を含む。前記第1半導体層は、第1導電形である。前記第2半導体層は、前記基体と前記第1半導体層の一部との間に設けられ、第2導電形である。前記第3半導体層は、前記第2半導体層と前記一部との間に設けられる。前記第1電極は、前記基体と前記第1半導体層の別の一部との間に設けられ前記第1半導体層と電気的に接続される。前記第2電極は、前記基体と前記第2半導体層との間に設けられ前記第2半導体層と電気的に接続される。前記第1金属層は、前記基体と前記第1電極との間、及び、前記基体と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極及び前記第2電極の一方と接し、チタンを含む。前記絶縁層は、前記第1電極及び前記第2電極の他方と前記第1金属層との間に設けられ、前記第1半導体層と前記第1金属層との間、及び、前記第1電極及び前記第2電極の前記他方と前記第1金属層との間を絶縁する。 According to the embodiment, the semiconductor light emitting device includes a base, a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, a third semiconductor layer, a first electrode, a second electrode, a first metal layer, and an insulating layer. And including. The first semiconductor layer is of a first conductivity type. The second semiconductor layer is provided between the base and a part of the first semiconductor layer and has a second conductivity type. The third semiconductor layer is provided between the second semiconductor layer and the part. The first electrode is provided between the base and another part of the first semiconductor layer and is electrically connected to the first semiconductor layer. The second electrode is provided between the base and the second semiconductor layer and is electrically connected to the second semiconductor layer. The first metal layer is provided between the base and the first electrode, and between the base and the second electrode, is in contact with one of the first electrode and the second electrode, and is formed of titanium. Including. The insulating layer is provided between the other of the first electrode and the second electrode and the first metal layer, between the first semiconductor layer and the first metal layer, and the first electrode. And insulating the other of the second electrode and the first metal layer.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式断面図である。
図1に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子110は、基体71と、第1半導体層11と、第2半導体層12と、第3半導体層13と、第1電極51と、第2電極52と、第1金属層41と、絶縁層81と、を含む。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the semiconductor light emitting element according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the semiconductor
第1半導体層11は、基体71と第1方向に離間している。
The
第1方向をZ軸方向とする。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な方向をY軸方向とする。 The first direction is the Z-axis direction. One direction perpendicular to the Z-axis direction is taken as an X-axis direction. A direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction is taken as a Y-axis direction.
第1導電形は、例えば、n形である。このとき、後述する第2導電形は、p形である。実施形態において、第1導電形がp形で、第2導電形がn形でも良い。以下では、第1導電形がn形で、第2導電形がp形とする。 The first conductivity type is, for example, an n type. At this time, the second conductivity type described later is a p-type. In the embodiment, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type. Hereinafter, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type.
第1半導体層11は、第1半導体領域11aと、第2半導体領域11bと、第3半導体領域11cと、を含む。第2半導体領域11bは、第2方向において第1半導体領域11aと並ぶ。第2方向は、第1方向(Z軸方向)と交差する。第2方向は、例えば、X軸方向に沿う。第3半導体領域11cは、第1半導体領域11aと第2半導体領域11bとの間に設けられる。
The
第2半導体層12は、基体71と第2半導体領域11bとの間に設けられる。第2半導体層12は、第2導電形(この例ではp形)である。
The
第3半導体層13は、第2半導体層12と第2半導体領域11bとの間に設けられる。第3半導体層13は、例えば、発光層である。
The
第1半導体層11は、例えば、n形の窒化物半導体を含む。第1半導体層11は、例えば、n形のGaNを含む。第2半導体層12は、例えば、p形の窒化物半導体を含む。第2半導体層12は、例えば、p形のGaNを含む。第3半導体層13は、例えば、窒化物半導体を含む。第3半導体層13は、例えば、井戸層を含む。井戸層は、例えばInGaNを含む。第3半導体層13は、例えば、障壁層を含む。障壁層は、例えば、GaNを含む。2つの障壁層の間に井戸層が配置される。井戸層の数は、1でも2以上でも良い。
The
第1電極51は、基体71と第1半導体領域11aとの間に設けられる。第1電極51は、第1半導体層11と電気的に接続される。この例では、第1電極51は、第1半導体領域11aと接する。
The
第2電極52は、基体71と第2半導体層12との間に設けられる。第2電極52は、第2半導体層12と電気的に接続される。この例では、第2電極52は、第2半導体層12と接する。
The
第1金属層41は、基体71と第1電極51との間、基体71と第2電極52との間、及び、基体71と第3半導体領域11cとの間に設けられる。第1金属層41は、第1電極51及び第2電極52の一方と接する。この例では、第1金属層41は、第2電極52と接する。第1金属層41は、チタンを含む。第1金属層41は、チタン層である。
The
絶縁層81は、第1絶縁領域81aと第2絶縁領域81bとを含む。絶縁層81は、第1金属層41と接する。第1絶縁領域81aは、第1電極51及び第2電極52の他方と、第1金属層41と、の間に設けられる。例えば、第1絶縁領域81aは、第1電極51と第1金属層41との間に設けられる。例えば、第2絶縁領域81bは、第1金属層41と第3半導体領域11cとの間に設けられる。絶縁層81は、第1電極51及び第2電極52の他方(この例では第1電極51)とも接する。絶縁層81は、第1電極51と第2電極52とを電気的に絶縁する。
The insulating
絶縁層81は、例えば、第1半導体層11と第1金属層41との間を絶縁する。絶縁層81は、第1電極51及び第2電極52の上記の他方(この例では第1電極51)と、第1金属層41と、の間を絶縁する。絶縁層81は、第3半導体層13と第1金属層41との間を絶縁する。
For example, the insulating
この例では、第2〜第5金属層42〜45がさらに設けられている。第2金属層42は、第1金属層41と基体71との間に設けられる。第3金属層43は、第2金属層42と基体71との間に設けられる。第4金属層44は、第3金属層43と基体71との間に設けられる。第5金属層45は、第4金属層44と基体との間に設けられる。
In this example, second to
第2金属層42は、第1金属層41と接する。第3金属層43は、第2金属層42と接する。第4金属層44は、第3金属層43と接する。第5金属層45は、第4金属層44と接する。第5金属層45は、基体71と接する。
The
例えば、第2金属層42は、白金を含む。第2金属層42は、例えば、白金層である。第3金属層43は、例えば、チタンを含む。第3金属層43は、例えば、チタン層である。第4金属層44は、例えば、ニッケルを含む。第4金属層44は、例えば、ニッケル層である。第5金属層45は、例えば、錫を含む。第5金属層45は、AuSnなどを含んでも良い。第5金属層45は、例えば、はんだなどを含んでも良い。
For example, the
第2〜第4金属層42〜44は、例えば、中間層46に含まれる。第1〜第4金属層41〜44は、例えば、バリアメタル層である。
The second to fourth metal layers 42 to 44 are included in the
第1金属層41におけるチタンの濃度は、第2金属層42におけるチタンの濃度よりも高い。第2金属層42における白金の濃度は、第1金属層41における白金の濃度よりも高い。第2金属層42における白金の濃度は、第3金属層43における白金の濃度よりも高い。第3金属層43におけるチタンの濃度は、第2金属層42におけるチタンの濃度よりも高い。第3金属層43におけるチタンの濃度は、第4金属層44におけるチタンの濃度よりも高い。第4金属層44におけるニッケルの濃度は、第3金属層43におけるニッケルの濃度よりも高い。第4金属層44におけるニッケルの濃度は、第5金属層45におけるニッケルの濃度よりも高い。
The concentration of titanium in the
例えば、成長基板(図示しない)の上に、第1半導体層11、第3半導体層13及び第2半導体層12を含む半導体結晶膜が形成される。第3半導体層13の一部、及び、第2半導体層12の一部が除去されて、第1半導体層11の一部が露出される。第1半導体層11のこの一部の上に、第1電極51が形成される。第2半導体層12の上に第2電極52が形成される。例えば、第1電極51の上、及び、第1半導体層11の第3半導体領域11cの上に、絶縁層81が形成される。絶縁層81の上、及び、第2電極52の上に、第1金属層41が形成される。第1金属層41の上に、第2〜第4金属層42〜44が順次形成される。第4金属層44の上に、第5金属層45の一部となる金属膜が形成される。一方、基体71が用意される。基体71の表面には、第5金属層45の一部となる金属膜が設けられている。これらの金属膜を対向させてこれらの金属膜を接合する。これにより、基体71は、半導体層と接続される。この後、成長基板を除去する。これにより、半導体発光素子110が形成される。
For example, a semiconductor crystal film including the
半導体発光素子110は、例えば、Thin film型の発光素子である。基体71には、例えば、導電性の材料が用いられる。基体71には、例えば、シリコン基板などが用いられる。
The semiconductor
第1金属層41は、例えば、基体71と電気的に接続される。第1金属層41は、第1電極51及び第2電極52の上記の一方(この例では、第2電極52)と電気的に接続される。
The
例えば、第1電極51は、図1では図示しないパッド電極と電気的に接続される。パッド電極と基体71との間に電圧が印加される。これにより、第1電極51と第2電極52との間に電圧が印加される。この電圧により、第1半導体層11及び第2半導体層12を介して、第3半導体層13に電流が供給される。電流に基づいて、第3半導体層13において、光が放出される。半導体発光素子110は、例えば、半導体発光ダイオード(LED)である。
For example, the
絶縁層81は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンを含む。絶縁層81は、酸化シリコンを含む層と、窒化シリコンを含む層と、を含んでも良い。これらの層は、積層される。
The insulating
第1電極51には、例えばアルミニウムが用いられる。これにより、高い反射率が得られる。高い光取り出し効率が得られる。さらに、低いコンタクト抵抗が得られる。この他、第1電極51には、Ag(銀)及びW(タングステン)の少なくともいずれかを用いても良い。
For example, aluminum is used for the
第2電極52には、例えば、銀が用いられる。これにより、高い反射率が得られる。高い光取り出し効率が得られる。さらに、低いコンタクト抵抗が得られる。この他、第2電極52には、Ag合金、または、Ni/Agの積層膜などを用いても良い。
For example, silver is used for the
半導体発光素子110においては、第1金属層41として、チタン層が用いられている。これにより、第1金属層41と絶縁層81との間の剥がれが抑制されることが分かった。これにより、信頼性を向上できる半導体発光素子を提供できる。
In the semiconductor
例えば、第1金属層41としてニッケル層を用いる参考例がある。この参考例において、動作中に光出力が低下する現象が観察された。この試料を調査したところ、絶縁層81とニッケルの第1金属層41との間に、剥がれが観察された。
For example, there is a reference example using a nickel layer as the
本願発明者は、この現象に関して、第1金属層41の材料を変更する実験を行った。その結果、第1金属層41としてチタン層を用いた場合に、剥がれが抑制できることが分かった。
The inventor of the present application conducted an experiment to change the material of the
チタンは、ニッケルに比べて、他の金属層中へ拡散し易い。例えば、300℃で10分の熱処理を行ったときにおいて、チタンの銀層中への拡散した距離は、26.4nmである。一方、300℃で10分の熱処理を行ったときにおいて、ニッケルの銀層中への拡散した距離は、0.01nmである。このように、ニッケルは拡散し難いため、第2電極52と接する層としては、ニッケルを用いることが好ましいと考えられていた。そして、拡散の観点では、第2電極52と接する層としてはチタンを用いることは好ましくないと考えられていた。
Titanium is more likely to diffuse into other metal layers than nickel. For example, when a heat treatment is performed at 300 ° C. for 10 minutes, the distance of diffusion of titanium into the silver layer is 26.4 nm. On the other hand, when the heat treatment is performed at 300 ° C. for 10 minutes, the diffusion distance of nickel into the silver layer is 0.01 nm. As described above, since nickel is difficult to diffuse, it has been considered preferable to use nickel as the layer in contact with the
しかしながら、本願発明者の実験によると、上記のように、第1金属層41としてニッケル層を用いる参考例では、剥がれが生じやすいことが分かった。
However, according to experiments by the inventors of the present application, as described above, in the reference example using the nickel layer as the
一方、適切な熱処理の条件の範囲であれば、第1金属層41としてチタンを用いた場合においても、チタンの拡散は実用的に抑制できる。例えば、上記のように、第1金属層41としてチタンを用いた場合に、銀の第2電極52の厚さを100nm以上とすることで、チタンが第2電極52を介して第2半導体層12に到達することが実質的に抑制できる。
On the other hand, within the range of appropriate heat treatment conditions, even when titanium is used as the
銀の第2電極52の厚さは、100nm以上であることが好ましい。この厚さは、150nm以上であることがさらに好ましい。第2電極52の厚さが150nm以上であることで、チタンが第2電極52を介して第2半導体層12に到達することがより確実に抑制できる。銀の第2電極52の厚さは、400nm以下であることが好ましい。第2電極52の厚さが400nmを超えると、例えば、銀の段差部において、バリアメタルのカバレージ不足、及び/または、段切れが生じ易くなる。これにより、錫が拡散し易くなり、問題となる場合がある。銀の第2電極52の厚さは、例えば、約200nmである。
The thickness of the
実施形態において、第1金属層41(チタン層)の厚さは、例えば、5nm以上30nm以下である。第1金属層41の厚さは、例えば、約10nmである。
In the embodiment, the thickness of the first metal layer 41 (titanium layer) is, for example, not less than 5 nm and not more than 30 nm. The thickness of the
第2金属層42(例えば白金層)の厚さは、例えば、50nm以上200nm以下である。第2金属層42の厚さは、例えば、約100nmである。
The thickness of the second metal layer 42 (for example, a platinum layer) is, for example, not less than 50 nm and not more than 200 nm. The thickness of the
第3金属層43(例えば第2チタン層)の厚さは、例えば、100nm以上300nm以下である。第2金属層42の厚さは、例えば、約200nmである。
The thickness of the third metal layer 43 (for example, the second titanium layer) is, for example, not less than 100 nm and not more than 300 nm. The thickness of the
第4金属層44(例えばニッケル層)の厚さは、例えば、500nm以上2000nm以下である。第2金属層42の厚さは、例えば、約1000nmである。
The thickness of the fourth metal layer 44 (for example, nickel layer) is, for example, not less than 500 nm and not more than 2000 nm. The thickness of the
第5金属層45(例えば錫を含む層)の厚さは、例えば、500nm以上3000nm以下である。第2金属層42の厚さは、例えば、約1000nmである。
The thickness of the fifth metal layer 45 (for example, a layer containing tin) is, for example, not less than 500 nm and not more than 3000 nm. The thickness of the
このような厚さにより、例えば、安定した強度が得られる。高い信頼性が得られる。実施形態において、第1金属層41に含まれるチタンが、第2金属層42に含まれても良い。第2金属層42に含まれる白金が、第3金属層43に含まれても良い。第3金属層43に含まれるチタンが、第2金属層42に含まれても良い。第3金属層42に含まれるチタンが、第4金属層44に含まれても良い。第4金属層44に含まれるニッケルが、第3金属層43に含まれても良い。第4金属層42に含まれるニッケルが、第5金属層45に含まれても良い。第5金属層45に含まれる錫が、第4金属層44に含まれても良い。
With such a thickness, for example, a stable strength can be obtained. High reliability is obtained. In the embodiment, titanium contained in the
実施形態において、基体71の厚さは、例えば、100μm以上1000μm以下である。基体71の厚さは、任意である。
In the embodiment, the thickness of the
図2は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式断面図である。
図2は、絶縁層81の例を示している。図2において、基体71、及び、第2〜第5金属層42〜45は、省略されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the semiconductor light emitting element according to the first embodiment.
FIG. 2 shows an example of the insulating
図2に示すように、絶縁層81は、積層された複数の絶縁膜を含んでも良い。この例では、絶縁層81は、第1絶縁膜81pと、第2絶縁膜81qと、第3絶縁膜81rと、を含む。第1絶縁膜81pは、第1電極51及び第2電極52の上記の他方(この例では、第1電極51)と、第1金属層41との間に設けられる。第2絶縁膜81qは、第1絶縁膜81pと第1金属層41との間に設けられる。第3絶縁膜81rは、第2絶縁膜81qと第1金属層41との間に設けられる。
As shown in FIG. 2, the insulating
この例では、第1絶縁膜81pは、第1半導体層11の第3半導体領域11cと、第1金属層41との間に、さらに設けられる。さらに、第1絶縁膜81pは、第1半導体層11の第2半導体領域11bの側面11bsと、第1金属層41と、の間に設けられる。側面11bsは、第1方向(Z軸方向)に対して垂直な方向(X−Y平面に沿った方向)と交差する。第1絶縁膜81pは、第1電極51の側面51sと、第1半導体層11の第2半導体領域11bの一部と、の間に設けられる。側面51sは、X−Y平面に沿った方向と交差する。第1絶縁膜81pは、電極(第1電極51または第2電極52)の表面、第1電極51の側面51s、第1半導体層11の第3半導体領域11cの表面、及び、第1半導体層11の第2半導体領域11bの側面11bs上にも接触して設けられている。
In this example, the first insulating
例えば、第1絶縁膜81p及び第3絶縁膜81rの少なくともいずれかは、シリコン酸化物を含む。第2絶縁膜81qは、シリコン窒化物を含む。例えば、第1絶縁膜81p及び第3絶縁膜81rは、シリコン酸化膜である。
For example, at least one of the first insulating
図3は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式断面図である。
図3は、本実施形態に係る別の半導体発光素子111を例示している。
半導体発光素子111は、基体71と、第1半導体層11と、第2半導体層12と、第3半導体層13と、第1電極51と、第1金属層41と、絶縁層81と、を含む。これらについては、半導体発光素子110と同様なので説明を省略する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the semiconductor light emitting element according to the first embodiment.
FIG. 3 illustrates another semiconductor
The semiconductor
半導体発光素子111は、第1パッド電極51pと、第1接続導電層51cと、層間絶縁層82と、をさらに含む。
The semiconductor
第1接続導電層51cの一端は、第1電極51と電気的に接続される。図3には表されていない位置(例えばY軸方向の異なる位置)で、第1接続導電層51cの一端は、第1電極51と電気的に接続される。第1接続導電層51cの一部の上に第1パッド電極51pが設けられている。第1パッド電極51pは、第1接続導電層51cと電気的に接続されている。
One end of the first connection
このように、第1パッド電極51pは、第1電極51と電気的に接続されている。第1パッド電極51pは、基体71と第1方向(Z軸方向)において離間する。第1パッド電極51pの少なくとも一部は、第1方向に対して垂直な方向(例えばX軸方向)において、第1半導体層11と重なる。
Thus, the
第1パッド電極51pと基体71との間に、第1接続導電層51cが設けられる。第1接続導電層51cと基体71との間に層間絶縁層82が設けられる。層間絶縁層82と基体71との間に、第1金属層41、中間層46(第2〜第4金属層42〜44)、及び、第5金属層45が設けられる。層間絶縁層82は、第1金属層41と第1接続導電層51cとの間を絶縁する。
A first connection
この例では、第3電極73がさらに設けられている。第3電極73と第5金属層45との間に、基体71が設けられる。第3電極73と第1パッド電極51pとの間に電圧が印加される。これにより、第3半導体層13から光が放出される。
In this example, a
第1半導体層11、第2半導体層12及び第3半導体層13を含む積層体10は、側面10sを有する。側面10sは、第1方向(Z軸方向)に対して垂直な方向(X−Y平面に沿った方向)と交差する。
The
この例では、絶縁膜85がさらに設けられている。絶縁膜85は、積層体10の側面10sの少なくとも一部を覆う。
In this example, an insulating
第1半導体層11は、第1面11pと、第2面11qと、を有する。第2面11qは、第3半導体層13の側の面である。第1半導体層11において、第1面11pは、第2面11qとは反対側である。この例では、第1面11pは、凹凸11dpを有する。凹凸11dpにより、第3半導体層13で放出された光が、第1半導体層11の第1面11pから効率良く外部に出射する。高い光取り出し効率が得られる。
The
半導体発光素子111においても、チタンを含む第1金属層41が設けられている。高い信頼性が得られる。
Also in the semiconductor
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式断面図である。
図4に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子120も、基体71と、第1半導体層11と、第2半導体層12と、第3半導体層13と、第1電極51と、第2電極52と、第1金属層41と、絶縁層81と、を含む。半導体発光素子120において、基体71、第1半導体層11、第2半導体層12、第3半導体層13、第1電極51及び第2電極52については、半導体発光素子110と同様であるので説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting element according to the second embodiment.
As shown in FIG. 4, the semiconductor
第1金属層41は、基体71と第1電極51との間、基体71と第2電極52との間、及び、基体71と第3半導体領域11cとの間に設けられる。第1金属層41は、第1電極51及び第2電極52の一方と接する。半導体発光素子120においては、第1金属層41は、第1電極51と接する。この例においても、第1金属層41は、チタンを含む。
The
絶縁層81は、第1絶縁領域81aと第2絶縁領域81bとを含む。第1絶縁領域81aは、第1電極51及び第2電極52の他方と、第1金属層41と、の間に設けられる。半導体発光素子120においては、第1絶縁領域81aは、第2電極52と第1金属層41との間に設けられる。第2絶縁領域81bは、第1金属層41と第3領域との間に設けられる。第2絶縁領域81bは、第1電極51と第2電極52との間に設けられいる。第2絶縁領域81bは、第1電極51と第2半導体層12との間、及び、第1電極51と第3半導体層13との間を絶縁する。
The insulating
絶縁層81は、例えば、第2半導体層12と第1金属層41との間を絶縁する。絶縁層81は、第1電極51及び第2電極52の上記の他方(この例では第2電極52)と、第1金属層41と、の間を絶縁する。絶縁層81は、第3半導体層13と第1金属層41との間を絶縁する。
For example, the insulating
この例では、第1金属層41は、第1電極51と接している。基体71は、第1〜第5金属層41〜45を介して、第1電極51と電気的に接続される。第1絶縁領域81aは、第1金属層41と第2電極52との間に設けられている。第2電極52は、図4では図示しないパッド電極と電気的に接続される。パッド電極と基体71との間に電圧が印加される。これにより、第1電極51と第2電極52との間に電圧が印加される。この電圧により、第1半導体層11及び第2半導体層12を介して、第3半導体層13に電流が供給される。電流に基づいて、第3半導体層13において、光が放出される。半導体発光素子120は、例えば、半導体発光ダイオード(LED)である。
In this example, the
この例においても、第1金属層41は、チタンを含む。これにより、例えば、第1金属層41と絶縁層81との間の剥がれが抑制される。これにより、信頼性を向上できる半導体発光素子が提供できる。
Also in this example, the
この例において、第1電極51は、例えば、アルミニウムを含む。第1電極51の厚さは、100nm以上である。これにより、第1金属層41に含まれるチタンが第1電極51を介して半導体層などに拡散することが抑制できる。第1電極51の厚さは、200nm以上でも良い。これにより、より確実に、チタンの半導体層への拡散が抑制できる。
In this example, the
図5は、第2の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式断面図である。
図5は、本実施形態に係る別の半導体発光素子121を例示している。
半導体発光素子121は、基体71と、第1半導体層11と、第2半導体層12と、第3半導体層13と、第1電極51と、第1金属層41と、絶縁層81と、を含む。これらについては、半導体発光素子120と同様なので説明を省略する。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting element according to the second embodiment.
FIG. 5 illustrates another semiconductor
The semiconductor
半導体発光素子121は、第2パッド電極52pと、第2接続導電層52cと、層間絶縁層82と、をさらに含む。
The semiconductor
第2接続導電層52cは、第2電極52と連続している。第2接続導電層52cの一部の上に第2パッド電極52pが設けられている。第2パッド電極52pは、第2接続導電層52cと電気的に接続されている。
The second connection
このように、第2パッド電極52pは、第2電極52と電気的に接続されている。第2パッド電極52pは、基体71と第1方向(Z軸方向)において離間する。第2パッド電極52pの少なくとも一部は、第1方向に対して垂直な方向(例えばX軸方向)において、第2半導体層12と重なる。
Thus, the
第2パッド電極52pと基体71との間に、第2接続導電層52cが設けられる。第2接続導電層52cと基体71との間に層間絶縁層82が設けられる。層間絶縁層82と基体71との間に、第1金属層41、中間層46(第2〜第4金属層42〜44)、及び、第5金属層45が設けられる。層間絶縁層82は、第1金属層41と第2接続導電層52cとの間を絶縁する。
A second connection
この例でも、第3電極73がさらに設けられている。第3電極73と第5金属層45との間に、基体71が設けられる。第3電極73と第2パッド電極52pとの間に電圧が印加される。これにより、第3半導体層13から光が放出される。
In this example, the
第1半導体層11、第2半導体層12及び第3半導体層13を含む積層体10は、側面10sを有する。絶縁膜85は、積層体10の側面10sの少なくとも一部を覆う。
The
この例においては、第1半導体層11の第1面11pは、凹凸11dpを有する。高い光取り出し効率が得られる。
In this example, the
半導体発光素子121においても、チタンを含む第1金属層41が設けられている。高い信頼性が得られる。
Also in the semiconductor
実施形態によれば、信頼性を向上できる半導体発光素子が提供できる。 According to the embodiment, a semiconductor light emitting device capable of improving reliability can be provided.
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、BxInyAlzGa1−x−y−zN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1,x+y+z≦1)なる化学式において組成比x、y及びzをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、N(窒素)以外のV族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。 In this specification, “nitride semiconductor” means B x In y Al z Ga 1-xyz N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z ≦ 1) Semiconductors having all compositions in which the composition ratios x, y, and z are changed within the respective ranges are included. Furthermore, in the above chemical formula, those further containing a group V element other than N (nitrogen), those further containing various elements added for controlling various physical properties such as conductivity type, and unintentionally Those further including various elements included are also included in the “nitride semiconductor”.
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。 In the present specification, “vertical” and “parallel” include not only strictly vertical and strictly parallel, but also include, for example, variations in the manufacturing process, and may be substantially vertical and substantially parallel. It ’s fine.
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれる基体、半導体層、金属層、パッド層、金属層、金属膜、電極及び接続部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, the specific configuration of each element such as a substrate, a semiconductor layer, a metal layer, a pad layer, a metal layer, a metal film, an electrode, and a connection part included in the semiconductor light emitting device is appropriately selected by those skilled in the art from a known range. By doing so, the present invention is included in the scope of the present invention as long as the same effects can be obtained and similar effects can be obtained.
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。 Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。 In addition, all semiconductor light-emitting elements that can be implemented by those skilled in the art based on the semiconductor light-emitting elements described above as embodiments of the present invention are included in the scope of the present invention as long as they include the gist of the present invention. Belonging to.
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…積層体、 10s…側面、 11…第1半導体層、 11a、11b、11c…第1〜第3半導体領域、 11bs…側面、 11dp…凹凸、 11p…第1面、 11q…第2面、 12…第2半導体層、 13…第3半導体層、 41〜45…第1〜第5金属層、 46…中間層、 51…第1電極、 51c…第1接続導電層、 51s…側面、 52…第2電極、 52c…第2接続導電層、 71…基体、 73…第3電極、 81…絶縁層、 81a、81b…第1及び第2絶縁領域、 81p〜81r…第1〜第3絶縁膜、 82…層間絶縁層、 85…絶縁膜、 110、111、120、121…半導体発光素子
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第1導電形の第1半導体層と、
前記基体と前記第1半導体層の一部との間に設けられた第2導電形の第2半導体層と、
前記第2半導体層と前記一部との間に設けられた第3半導体層と、
前記基体と前記第1半導体層の別の一部との間に設けられ前記第1半導体層と電気的に接続された第1電極と、
前記基体と前記第2半導体層との間に設けられ前記第2半導体層と電気的に接続された第2電極と、
前記基体と前記第1電極との間、及び、前記基体と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極及び前記第2電極の一方と接し、チタンを含む第1金属層と、
前記第1電極及び前記第2電極の他方と前記第1金属層との間に設けられ、前記第1半導体層と前記第1金属層との間、及び、前記第1電極及び前記第2電極の前記他方と前記第1金属層との間を絶縁する絶縁層と、
を備えた半導体発光素子。 A substrate;
A first semiconductor layer of a first conductivity type;
A second semiconductor layer of a second conductivity type provided between the base and a part of the first semiconductor layer;
A third semiconductor layer provided between the second semiconductor layer and the part;
A first electrode provided between the base and another part of the first semiconductor layer and electrically connected to the first semiconductor layer;
A second electrode provided between the base and the second semiconductor layer and electrically connected to the second semiconductor layer;
A first metal layer provided between the base and the first electrode and between the base and the second electrode, in contact with one of the first electrode and the second electrode, and containing titanium;
Provided between the other of the first electrode and the second electrode and the first metal layer, between the first semiconductor layer and the first metal layer, and between the first electrode and the second electrode An insulating layer that insulates between the other metal layer and the first metal layer;
A semiconductor light emitting device comprising:
前記第2金属層と前記基体との間に設けられチタンを含む第3金属層と、
前記第3金属層と前記基体との間に設けられニッケルを含む第4金属層と、
前記第4金属層と前記基体との間に設けられ錫を含む第5金属層と、
をさらに備えた、
請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体発光素子。 A second metal layer comprising platinum provided between the first metal layer and the substrate;
A third metal layer comprising titanium provided between the second metal layer and the substrate;
A fourth metal layer comprising nickel provided between the third metal layer and the substrate;
A fifth metal layer including tin provided between the fourth metal layer and the base;
Further equipped with,
The semiconductor light-emitting device according to claim 1.
前記第1絶縁膜は、前記第1電極及び前記第2電極の前記他方と、前記第1金属層との間に設けられ、
前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜と前記第1金属層との間に設けられ、
前記第3絶縁膜は、前記第2絶縁膜と前記第1金属層との間に設けられた、
請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体発光素子。 The insulating layer includes a first insulating film, a second insulating film, and a third insulating film,
The first insulating film is provided between the other of the first electrode and the second electrode and the first metal layer,
The second insulating film is provided between the first insulating film and the first metal layer,
The third insulating film is provided between the second insulating film and the first metal layer;
The semiconductor light emitting element according to claim 1.
前記第2絶縁膜は、シリコン窒化物を含む、
請求項7記載の半導体発光素子。 At least one of the first insulating film and the third insulating film includes silicon oxide,
The second insulating film includes silicon nitride.
The semiconductor light emitting device according to claim 7.
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