JP2018117089A - Light-emitting device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device capable of having an excellent contact for both of a p-side and an n-side, and realizing a p-electrode and an n-electrode with a high reflectance ratio.SOLUTION: A p-electrode 16 and an n-electrode 17 have a structure formed by laminating an Ni layer 100 formed by Ni, an AL alloy layer 101 formed by an Al alloy, a Ti layer 102 formed by Ti, a first Au layer 103 formed by Au, a second Au layer 104 similarly formed by Au, and an Al layer 105 formed by Al from an insulation film 15 side in this order. The Ni layer 100 is equal to 3 to 8Å, the Al alloy layer 101 is equal to 100nm. The Ni layer 100 is provided in an island shape so as to be isolated into a plural number. Thus, the Al alloy layer 101 of the Ni layer 100 is provided so as to embed a region between islands of the Ni layer 100. Also, both of the Ni layer 100 and the Al alloy layer 101 are contacted onto a transparent electrode 14 and an n layer 11.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、III 族窒化物半導体からなる発光素子に関するものであり、特に電極材料に特徴を有するものである。   The present invention relates to a light emitting device made of a group III nitride semiconductor, and particularly has a feature in an electrode material.

III 族窒化物半導体からなるフェイスアップ型の発光素子では、p電極やn電極により光が吸収されてしまい、光取り出し効率が低下してしまうのを抑制する必要がある。その方法の1つは、p電極やn電極の材料として高い反射率を有した材料を用いることである。たとえばp電極およびn電極として、透明電極とn層の双方にコンタクト可能なTi/Rhが用いられている。p電極とn電極で同一材料であるため、p電極とn電極を同時に形成することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。ここで記号「/」は、積層を意味し、A/BはAを成膜した後Bを成膜した積層構造であることを意味する。以下においても材料の説明において「/」を同様の意味で用いる。   In a face-up type light-emitting element made of a group III nitride semiconductor, it is necessary to suppress the light extraction efficiency from being reduced due to light being absorbed by the p electrode and the n electrode. One of the methods is to use a material having a high reflectance as a material for the p electrode and the n electrode. For example, Ti / Rh capable of contacting both the transparent electrode and the n layer is used as the p electrode and the n electrode. Since the p electrode and the n electrode are made of the same material, the p electrode and the n electrode can be formed at the same time, and the manufacturing process can be simplified. Here, the symbol “/” means a laminate, and A / B means a laminate structure in which A is deposited and then B is deposited. Hereinafter, “/” is used in the same meaning in the description of the material.

特許文献1には、p電極を覆うバリアメタルとn電極とを同一の材料とすることが記載されており、その材料として、Ti/Rh/Ti/Au/Alが例示されている。   Patent Document 1 describes that the barrier metal covering the p-electrode and the n-electrode are made of the same material, and Ti / Rh / Ti / Au / Al is exemplified as the material.

特開2016−62970号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-62970

発明者らは、Rhよりも反射率が高くて安価な材料であるAlあるいはAl合金を用いて透明電極およびn層の双方に良好なコンタクトを取ることができないか検討した。その結果、透明電極上にAlを形成すると、透明電極とAlとの界面に酸化膜が形成され、高抵抗化してしまい、透明電極に対して良好なコンタクトを取ることができないことがわかった。   The inventors examined whether good contact could be made on both the transparent electrode and the n layer using Al or an Al alloy which is a material having a higher reflectance than Rh and is inexpensive. As a result, it was found that when Al was formed on the transparent electrode, an oxide film was formed at the interface between the transparent electrode and Al, resulting in high resistance, and good contact with the transparent electrode could not be obtained.

そこで本発明の目的は、p側とn側の双方に対して良好なコンタクトを取ることができ、かつ反射率の高いp電極およびn電極を実現することである。   Accordingly, an object of the present invention is to realize a p-electrode and an n-electrode that can make good contact with both the p-side and the n-side and have high reflectivity.

本発明は、III 族窒化物半導体からなり、n層、発光層、p層の順に積層された半導体層と、p層上に設けられた透明電極と、透明電極に接して設けられたp電極と、n層に接して設けられ、p電極と同一材料からなるn電極と、を有した発光素子において、p電極およびn電極は、p電極については透明電極上に接して位置し、n電極についてはn層上に接して位置し、AlまたはAl合金からなる第1層と、第1層中に島状に複数に分離して形成され、p電極については透明電極に接し、n電極についてはn層に接触し、Ni、Co、Cu、または、Ni、Co、Cuのうち少なくとも1種の元素を含むAl合金からなる第2層と、を含むことを特徴とする発光素子である。   The present invention includes a semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor and laminated in the order of an n layer, a light emitting layer, and a p layer, a transparent electrode provided on the p layer, and a p electrode provided in contact with the transparent electrode And the n electrode made of the same material as the p electrode, the p electrode and the n electrode are positioned on the transparent electrode with respect to the p electrode, and the n electrode Is formed in contact with the first layer made of Al or an Al alloy and separated into a plurality of islands in the first layer, the p electrode is in contact with the transparent electrode, and the n electrode is And a second layer made of an Al alloy containing Ni, Co, Cu, or at least one element of Ni, Co, and Cu in contact with the n layer.

第2層の平均膜厚は、3〜8Åであることが望ましい。この範囲であれば、p電極およびn電極は透明電極、n層の双方に対してより良好にコンタクトを取ることができる。   The average film thickness of the second layer is desirably 3 to 8 mm. Within this range, the p electrode and the n electrode can make better contact with both the transparent electrode and the n layer.

第1層は、Al、または任意のAl合金を用いることができる。Al合金は、たとえばAl−Ni合金、Al−Nd合金、Al−Ta合金である。AlまたはAl−Ni合金を用いれば、より良好にコンタクトを取ることができ、駆動電圧の低減を図ることができ、Al−Nd合金、Al−Ta合金を用いれば、その高い反射率によってp電極およびn電極による光の吸収をより低減することができ、光出力の向上を図ることができる。   For the first layer, Al or any Al alloy can be used. The Al alloy is, for example, an Al—Ni alloy, an Al—Nd alloy, or an Al—Ta alloy. If Al or Al-Ni alloy is used, contact can be made better and the driving voltage can be reduced. If Al-Nd alloy or Al-Ta alloy is used, the p-electrode is obtained due to its high reflectance. In addition, the absorption of light by the n-electrode can be further reduced, and the light output can be improved.

第1層の厚さは100nm以上とすることが望ましい。第1層の反射率を十分に高めることができ、p電極およびn電極による光の吸収をより低減することができ、光出力の向上を図ることができる。   The thickness of the first layer is desirably 100 nm or more. The reflectance of the first layer can be sufficiently increased, light absorption by the p electrode and the n electrode can be further reduced, and the light output can be improved.

本発明によれば、p層側の透明電極とn層の双方に良好なコンタクトを取ることができ、かつ反射率の高いp電極およびn電極を、低コストな材料で実現できる。その結果、発光素子の出力を安価に向上させることができる。   According to the present invention, good contact can be made with both the transparent electrode on the p-layer side and the n-layer, and a p-electrode and an n-electrode with high reflectivity can be realized with a low-cost material. As a result, the output of the light emitting element can be improved at a low cost.

実施例1の発光素子の構成について示した断面図。3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a light-emitting element of Example 1. 実施例1の発光素子を上方から見た平面図。The top view which looked at the light emitting element of Example 1 from upper direction. p電極16およびn電極17の積層構造を示した図。The figure which showed the laminated structure of the p electrode 16 and the n electrode 17. FIG. 変形例の発光素子の構成について示した断面図。Sectional drawing shown about the structure of the light emitting element of a modification. 実施例1の発光素子の製造工程を示した図。FIG. 6 shows a manufacturing process of the light-emitting element of Example 1. Ni層100の厚さとp側コンタクト性の関係を示したグラフ。The graph which showed the relationship between the thickness of Ni layer 100, and p side contact property. Ni層100の厚さとn側コンタクト性の関係を示したグラフ。The graph which showed the relationship between the thickness of Ni layer, and n side contact property. Ni層100の厚さと順方向電圧VFの関係を示したグラフ。The graph which showed the relationship between the thickness of the Ni layer 100, and the forward voltage VF. Ni層100の厚さと全放射束の関係を示したグラフ。3 is a graph showing the relationship between the thickness of the Ni layer 100 and the total radiant flux. 実施例1と比較例1の全放射束を比較したグラフ。The graph which compared the total radiant flux of Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the examples.

図1は、実施例1の発光素子の構成を示した図である。また、図2は、実施例1の発光素子を上方から見た平面図である。図1は、図2におけるA−A’での断面図である。図2のように、実施例1の発光素子は、平面視で長方形のフェイスアップ型素子である。   FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the light emitting device of Example 1. FIG. FIG. 2 is a plan view of the light emitting device of Example 1 as viewed from above. 1 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 2. As shown in FIG. 2, the light-emitting element of Example 1 is a rectangular face-up element in plan view.

図1のように、実施例1の発光素子は、基板10と、基板10上にn層11、発光層12、p層13の順に積層されたIII 族窒化物半導体からなる半導体層と、p層13上の所定領域に設けられた電流阻止層18と、p層13および電流阻止層18上に設けられた透明電極14と、透明電極14および露出させたn層11を覆う絶縁膜15と、絶縁膜15上にそれぞれ離間して設けられたp電極16およびn電極17と、素子上面を覆う保護膜19と、によって構成されている。以下、各構成を詳しく説明する。   As shown in FIG. 1, the light emitting device of Example 1 includes a substrate 10, a semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor stacked in this order on the substrate 10, an n layer 11, a light emitting layer 12, and a p layer 13, p A current blocking layer 18 provided in a predetermined region on the layer 13, a transparent electrode 14 provided on the p layer 13 and the current blocking layer 18, and an insulating film 15 covering the transparent electrode 14 and the exposed n layer 11; The p electrode 16 and the n electrode 17 are provided on the insulating film 15 so as to be separated from each other, and the protective film 19 covers the upper surface of the element. Hereinafter, each configuration will be described in detail.

(基板10の構成)
基板10は、その主面上にIII 族窒化物半導体を形成するための成長基板である。基板10のn層11側の表面には凹凸加工が施されており(図示しない)、光取り出し効率の向上が図られている。基板10の材料はサファイア以外を用いてもよく、Si、GaN、SiC、ZnOなどを用いてもよい。
(Configuration of substrate 10)
The substrate 10 is a growth substrate for forming a group III nitride semiconductor on its main surface. The surface of the substrate 10 on the side of the n layer 11 is subjected to uneven processing (not shown), so that the light extraction efficiency is improved. The material of the substrate 10 may be other than sapphire, and Si, GaN, SiC, ZnO or the like may be used.

(半導体層の構成)
n層11、発光層12、およびp層13の構成は、発光素子の構成として従来採用されている任意の構成でよい。たとえば、n層11は、n−GaNからなるnコンタクト層、アンドープGaNとn−GaNを順に積層させた静電耐圧層、n−GaNとInGaNを交互に繰り返し積層させたn超格子層を順に積層させた構造である。また、発光層12は、InGaNからなる井戸層、GaNまたはAlGaNからなるキャップ層、AlGaNからなる障壁層を順に積層させた構造を1単位として、これを複数回繰り返し積層させたMQW構造である。また、p層13は、p−AlGaNとp−InGaNを交互に繰り返し積層させたpクラッド層、p−GaNからなるpコンタクト層を順に積層させた構造である。
(Configuration of semiconductor layer)
The configuration of the n layer 11, the light emitting layer 12, and the p layer 13 may be any configuration conventionally employed as the configuration of the light emitting element. For example, the n layer 11 includes an n-contact layer made of n-GaN, an electrostatic withstand voltage layer in which undoped GaN and n-GaN are sequentially stacked, and an n superlattice layer in which n-GaN and InGaN are alternately and repeatedly stacked. It is a laminated structure. The light emitting layer 12 has an MQW structure in which a structure in which a well layer made of InGaN, a cap layer made of GaN or AlGaN, and a barrier layer made of AlGaN are sequentially laminated is taken as one unit, and this is repeated several times. The p layer 13 has a structure in which a p-clad layer in which p-AlGaN and p-InGaN are alternately and repeatedly stacked, and a p-contact layer made of p-GaN are sequentially stacked.

p層13表面の所定領域には、n層11に達する深さの溝20が設けられている。この溝20は、n電極17を設けるためにn層11表面を露出させるものである。溝20のパターンは、n電極17のパターンより一回り広いパターンとなっている。   A groove 20 having a depth reaching the n layer 11 is provided in a predetermined region on the surface of the p layer 13. The groove 20 exposes the surface of the n layer 11 in order to provide the n electrode 17. The pattern of the groove 20 is slightly wider than the pattern of the n-electrode 17.

(透明電極14の構成)
透明電極14は、p層13および電流阻止層18上に連続して形成されている。透明電極14の材料はIZO(亜鉛ドープの酸化インジウム)である。他にもITO(スズドープの酸化インジウム)やICO(セリウムドープの酸化インジウム)などの導電性酸化物を用いることができる。
(Configuration of transparent electrode 14)
The transparent electrode 14 is continuously formed on the p layer 13 and the current blocking layer 18. The material of the transparent electrode 14 is IZO (zinc-doped indium oxide). In addition, conductive oxides such as ITO (tin-doped indium oxide) and ICO (cerium-doped indium oxide) can be used.

(絶縁膜15の構成)
絶縁膜15は、素子上面全体を覆うようにして設けられている。つまり、溝の底面に露出するn層11表面から透明電極14表面にかけて覆うようにして形成されている。絶縁膜15の材料はSiO2 である。もちろん、絶縁膜15の材料はSiO2 に限らず、TiO2 、Nb2 5 、Al2 3 、ZrO2 、HfO2 などの酸化膜、SiN、TiN、などの窒化膜、SiONなどの酸窒化膜、MgF2 などのフッ化膜等を用いることができる。また、それらの材料の積層とすることができる。
(Configuration of insulating film 15)
The insulating film 15 is provided so as to cover the entire upper surface of the element. That is, it is formed so as to cover from the surface of the n layer 11 exposed on the bottom surface of the groove to the surface of the transparent electrode 14. The material of the insulating film 15 is SiO 2 . Of course, the material of the insulating film 15 is not limited to SiO 2 , but oxide films such as TiO 2 , Nb 2 O 5 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , and HfO 2 , nitride films such as SiN and TiN, and acids such as SiON. A nitride film, a fluoride film such as MgF 2, or the like can be used. Moreover, it can be set as the lamination | stacking of those materials.

(p電極16の構成)
p電極16は、素子外部と電気的に接続されるpパッド部160と、pパッド部160から延伸するp配線部161と、を有している。
(Configuration of p-electrode 16)
The p-electrode 16 includes a p-pad portion 160 that is electrically connected to the outside of the device, and a p-wiring portion 161 that extends from the p-pad portion 160.

pパッド部160は円形であり、絶縁膜15上に位置している。図2のように、pパッド部160は、一方の短辺側に位置してる。   The p pad portion 160 is circular and is located on the insulating film 15. As shown in FIG. 2, the p-pad portion 160 is located on one short side.

そのpパッド部160から、1本の直線状のp配線部161が長辺に平行に延伸している。p配線部161の線幅は3.5μmである。また、p配線部161は、短辺方向において中央近傍に位置している。絶縁膜15のうち、平面視でp配線部161と重なる領域には孔21が設けられており、p配線部161のパターン全体が、その孔21の底面に露出する透明電極14と接触している。つまり、p電極16は透明電極14に線接触している。   From the p pad portion 160, one linear p wiring portion 161 extends parallel to the long side. The line width of the p wiring portion 161 is 3.5 μm. The p wiring portion 161 is located near the center in the short side direction. In the insulating film 15, a hole 21 is provided in a region overlapping the p wiring part 161 in plan view, and the entire pattern of the p wiring part 161 is in contact with the transparent electrode 14 exposed on the bottom surface of the hole 21. Yes. That is, the p electrode 16 is in line contact with the transparent electrode 14.

また、p配線部161は、pパッド部160の中央部ではなく、端部で接続している。これにより、p配線部161をより長く確保することができ、透明電極14との接触面積も広く取ることができるので、順方向電圧VFをより低減することができる。   Further, the p wiring portion 161 is connected not at the center portion of the p pad portion 160 but at the end portion. Thereby, the p wiring part 161 can be secured longer and the contact area with the transparent electrode 14 can be increased, so that the forward voltage VF can be further reduced.

このように、p電極16のうち、pパッド部160は絶縁膜15上に配置して透明電極14と接触しないようにし、配線状に延伸するp配線部161で透明電極14と接触するようにすることで、電流を面内に効率的に拡散させ、発光強度分布が均一となるようにしている。そして、p配線部161によって透明電極14と線接触するようにして、透明電極14との接触面積を広くし、これにより順方向電圧VFの低減を図っている。   As described above, of the p-electrode 16, the p-pad portion 160 is disposed on the insulating film 15 so as not to contact the transparent electrode 14, and the p-wiring portion 161 extending in a wiring shape is brought into contact with the transparent electrode 14. By doing so, the current is efficiently diffused in the plane so that the light emission intensity distribution becomes uniform. The p wiring portion 161 is in line contact with the transparent electrode 14 to increase the contact area with the transparent electrode 14, thereby reducing the forward voltage VF.

(n電極17の構成)
n電極17は、素子外部と電気的に接続されるnパッド部170と、nパッド部170から延伸するn配線部171と、を有している。
(Configuration of n-electrode 17)
The n electrode 17 has an n pad portion 170 electrically connected to the outside of the element, and an n wiring portion 171 extending from the n pad portion 170.

nパッド部170は、長円形を短手方向で半分にした形状であり、絶縁膜15上に位置している。図2のように、nパッド部170は、pパッド部160側とは反対側の短辺中央近傍に位置してる。   The n pad portion 170 has a shape in which an oval is halved in the lateral direction, and is located on the insulating film 15. As shown in FIG. 2, the n pad portion 170 is located near the center of the short side opposite to the p pad portion 160 side.

n配線部171は、nパッド部170から短辺に沿って延伸し、発光素子の長方形の角部にて屈曲し、長辺近傍において、pパッド部160側の短辺に向かって長辺方向に延伸する直線状の形状であり、pパッド部160近傍まで延びている。n配線部171は絶縁膜15上に位置している。p配線部161とn配線部171は平行であり、その間隔は、短辺の長さの1/2である。このn配線部171により、電流が面内に均一に拡散するようにしている。   The n wiring portion 171 extends from the n pad portion 170 along the short side, bends at a rectangular corner of the light emitting element, and in the long side direction toward the short side on the p pad portion 160 side in the vicinity of the long side. A linear shape extending in the direction extending to the vicinity of the p-pad portion 160. The n wiring portion 171 is located on the insulating film 15. The p wiring part 161 and the n wiring part 171 are parallel, and the interval is ½ of the length of the short side. By this n wiring portion 171, the current is uniformly diffused in the plane.

絶縁膜15のうち、n配線部171下の領域には、その絶縁膜15を貫通する孔21が等間隔に複数設けられている。孔21の底面にはn層11が露出している。n配線部171は、この孔21を埋めるようにして設けられており、孔21を介してn配線部171はn層11と接触し、電気的に接続されている。つまり、n電極17はn層11に点接触している。   In the insulating film 15, a plurality of holes 21 penetrating the insulating film 15 are provided at equal intervals in a region below the n wiring portion 171. The n layer 11 is exposed on the bottom surface of the hole 21. The n wiring portion 171 is provided so as to fill the hole 21, and the n wiring portion 171 is in contact with and electrically connected to the n layer 11 through the hole 21. That is, the n electrode 17 is in point contact with the n layer 11.

(p電極16およびn電極17の材料)
p電極16およびn電極17は、Ni/Al合金/Ti/Au/Au/Alからなる。つまり、NiからなるNi層100、Al合金からなるAl合金層101、TiからなるTi層102、Auからなる第1Au層103、同じくAuからなる第2Au層104、AlからなるAl層105を絶縁膜15側から順に積層した構造である。各層の厚さは、積層順に、3〜8Å、100nm、70nm、10nm、1500nm、10nmである。
(Material of p-electrode 16 and n-electrode 17)
The p electrode 16 and the n electrode 17 are made of Ni / Al alloy / Ti / Au / Au / Al. That is, the Ni layer 100 made of Ni, the Al alloy layer 101 made of Al alloy, the Ti layer 102 made of Ti, the first Au layer 103 made of Au, the second Au layer 104 made of Au, and the Al layer 105 made of Al are insulated. In this structure, the layers are laminated in order from the film 15 side. The thickness of each layer is 3 to 8 mm, 100 nm, 70 nm, 10 nm, 1500 nm, and 10 nm in the order of lamination.

図3に、p電極16およびn電極17の積層構造を示す。図3(a)は、孔21を介してp配線部161と透明電極14とが接触する領域における、p配線部161の積層構造を示した図である。また、図3(b)は、孔21を介してn配線部171とn層11とが接触する領域における、n配線部171の積層構造を示した図である。   FIG. 3 shows a laminated structure of the p electrode 16 and the n electrode 17. FIG. 3A is a diagram showing a stacked structure of the p wiring portion 161 in a region where the p wiring portion 161 and the transparent electrode 14 are in contact with each other through the hole 21. FIG. 3B is a diagram showing a stacked structure of the n wiring portion 171 in a region where the n wiring portion 171 and the n layer 11 are in contact with each other through the hole 21.

p電極16およびn電極17の積層構造における各層の役割は次の通りである。Ni層100は、透明電極14に対して良好なコンタクトを取るために設ける層である。Al合金層101は、n層11に対して良好なコンタクトを取るため、および、発光層12から放射される光のうち、およびp電極16およびn電極17に向かう光を反射し、p電極16およびn電極17による光の吸収を低減するために設ける層である。Ti層101は、Al合金層101と第1Au層103間の金属の拡散をバリアする層である。第1Au層103は、表面酸化を防止するための層である。第2Au層104は、電流を輸送するための層である。Al層105は、保護膜19との密着性を高めるための層である。   The role of each layer in the laminated structure of the p electrode 16 and the n electrode 17 is as follows. The Ni layer 100 is a layer provided for making good contact with the transparent electrode 14. The Al alloy layer 101 reflects the light emitted from the light-emitting layer 12 and toward the p-electrode 16 and the n-electrode 17 in order to make a good contact with the n-layer 11. And a layer provided to reduce light absorption by the n-electrode 17. The Ti layer 101 is a layer that blocks diffusion of metal between the Al alloy layer 101 and the first Au layer 103. The first Au layer 103 is a layer for preventing surface oxidation. The second Au layer 104 is a layer for transporting current. The Al layer 105 is a layer for improving adhesion with the protective film 19.

Ni層100は、図3のように、島状に複数に分離して設けられている。そのため、Ni層100上のAl合金層101は、そのNi層100の島と島の間の領域を埋めるように設けられている。   As shown in FIG. 3, the Ni layer 100 is provided in a plurality of islands. Therefore, the Al alloy layer 101 on the Ni layer 100 is provided so as to fill a region between the islands of the Ni layer 100.

したがって、p電極16と透明電極14が接する孔21の領域では、図3(a)のように、透明電極14上にNi層100とAl合金層101の双方が接する。Niは耐酸化性が高く、透明電極14とNi層100との間に酸化物を形成せず、透明電極14とNi層100とが直接接する。そのため、透明電極14とNi層100との間で局所的な導通領域を形成し、p電極16は透明電極14に対して良好にコンタクトを取ることができる。   Therefore, in the region of the hole 21 where the p electrode 16 and the transparent electrode 14 are in contact, both the Ni layer 100 and the Al alloy layer 101 are in contact with the transparent electrode 14 as shown in FIG. Ni has high oxidation resistance and does not form an oxide between the transparent electrode 14 and the Ni layer 100, and the transparent electrode 14 and the Ni layer 100 are in direct contact with each other. Therefore, a local conduction region is formed between the transparent electrode 14 and the Ni layer 100, and the p electrode 16 can make good contact with the transparent electrode 14.

また、n電極17とn層11が接する孔21の領域においても、図3(b)のように、n層11上にNi層100とAl合金層101の双方が接する。Al合金層101は、n層11に対して良好にコンタクトを取ることができ、n層11とAl合金層101との間で導通領域を形成する。そのため、n電極17はn層11に対して良好にコンタクトを取ることができる。   In the region of the hole 21 where the n electrode 17 and the n layer 11 are in contact, both the Ni layer 100 and the Al alloy layer 101 are in contact with the n layer 11 as shown in FIG. The Al alloy layer 101 can satisfactorily make contact with the n layer 11, and a conduction region is formed between the n layer 11 and the Al alloy layer 101. Therefore, the n electrode 17 can make good contact with the n layer 11.

このように、p電極16とn電極17は同一材料でありながら、透明電極14とn層11の双方に対して良好なコンタクトを取ることができる。   Thus, although the p electrode 16 and the n electrode 17 are made of the same material, good contact can be made with respect to both the transparent electrode 14 and the n layer 11.

Ni層100の厚さは、3〜8Åである。ここで、厚さは平均膜厚であり、厚さの均一な1つの膜に換算したときの厚さである。Ni層100が島状に複数に分離して形成されているのであれば、Ni層100の厚さは上記範囲に限らないが、実施例1のように3〜8Åとすることが望ましい。Ni層100の厚さを3Å以上とすれば、p電極16は透明電極14に対して良好にコンタクトを取ることができる。また、Ni層100の厚さを8Å以下とすれば、n電極17はn層11に対して良好にコンタクトを取ることができる。より望ましいNi層100の厚さは6〜8Åである。   The thickness of the Ni layer 100 is 3 to 8 mm. Here, the thickness is an average film thickness, and is a thickness when converted into one film having a uniform thickness. If the Ni layer 100 is formed to be separated into a plurality of islands, the thickness of the Ni layer 100 is not limited to the above range, but is preferably 3 to 8 mm as in the first embodiment. If the thickness of the Ni layer 100 is 3 mm or more, the p-electrode 16 can make good contact with the transparent electrode 14. Further, if the thickness of the Ni layer 100 is 8 mm or less, the n-electrode 17 can make good contact with the n-layer 11. A more desirable thickness of the Ni layer 100 is 6 to 8 mm.

なお、Ni層100に替えて、CoまたはCuからなる層を用いてもよいし、Ni、Co、Cuのうち少なくとも1種の元素を主成分とする合金を用いてもよい。   Instead of the Ni layer 100, a layer made of Co or Cu may be used, or an alloy containing at least one element of Ni, Co, and Cu as a main component may be used.

Al合金層101は、Al−Ni合金からなる。Al−Ni合金以外にも、Al−Nd合金、Al−Ta合金、など任意のAl合金を用いることができる。また、合金ではなくAlを用いてもよい。特に、n層11へのコンタクト抵抗の低さから、AlまたはAl−Nd合金を用いるのがよい。n電極17がn層11に対してより良好にコンタクトを取ることができる。また、Al−Nd合金は、高い反射率を有しているため、p電極16およびn電極17の光吸収低減により光出力の向上を期待できる。なお、Ni層100は非常に薄く、かつ島状に形成されているため、p電極16およびn電極17に向かう光はNi層100にほとんど影響されず、p電極16およびn電極17の反射率は、ほぼAl合金層101の反射率と等しくなる。   The Al alloy layer 101 is made of an Al—Ni alloy. In addition to the Al—Ni alloy, any Al alloy such as an Al—Nd alloy or an Al—Ta alloy can be used. Moreover, you may use Al instead of an alloy. In particular, Al or an Al—Nd alloy is preferably used because of the low contact resistance to the n layer 11. The n electrode 17 can make better contact with the n layer 11. Moreover, since the Al—Nd alloy has a high reflectance, an improvement in light output can be expected by reducing light absorption of the p electrode 16 and the n electrode 17. Since the Ni layer 100 is very thin and is formed in an island shape, the light traveling toward the p electrode 16 and the n electrode 17 is hardly affected by the Ni layer 100, and the reflectance of the p electrode 16 and the n electrode 17 is not affected. Is substantially equal to the reflectance of the Al alloy layer 101.

Al合金層101の厚さは、100nmに限らないが、75nm以上とすることが望ましい。75nm以上とすることで、反射率を十分に高めることができ、p電極16およびn電極17による光の吸収を十分に抑制できるためである。厚さの上限は特にないが、反射率向上の飽和などを考慮して、300nm以下とすることが望ましい。より望ましくは75〜200nmである。   The thickness of the Al alloy layer 101 is not limited to 100 nm, but is preferably 75 nm or more. This is because by setting the thickness to 75 nm or more, the reflectance can be sufficiently increased, and light absorption by the p-electrode 16 and the n-electrode 17 can be sufficiently suppressed. There is no particular upper limit on the thickness, but it is desirable that the thickness be 300 nm or less in consideration of saturation for improving the reflectance. More desirably, it is 75 to 200 nm.

(反射膜22の構成)
絶縁膜15中であって、pパッド部160下、nパッド部170下およびn配線部171下の領域には、Alからなる反射膜22が設けられている。反射膜22は絶縁膜15中にあるため、電気的に絶縁されており、マイグレーションが防止される。この反射膜22は、p電極16、n電極17方向へ向かう光を反射させることでp電極16、n電極17による光の吸収を抑制し、これにより発光効率を向上させるために設けるものである。
(Configuration of the reflective film 22)
In the insulating film 15, a reflective film 22 made of Al is provided under the p pad portion 160, the n pad portion 170, and the n wiring portion 171. Since the reflective film 22 is in the insulating film 15, it is electrically insulated and migration is prevented. This reflection film 22 is provided to suppress light absorption by the p-electrode 16 and the n-electrode 17 by reflecting light traveling toward the p-electrode 16 and the n-electrode 17, thereby improving luminous efficiency. .

反射膜22は、Al以外にも、Ag、Al合金、Ag合金などの反射率の高い材料を用いることができる。反射膜22は単層としてもよいし多層としてもよい。多層とする場合、Al合金/Ti、Ag合金/Al、Ag合金/Ti、Al/Ag/Al、Ag合金/Niなどを用いることができる。反射膜22と絶縁膜15との密着性を向上させるために、Ti、Cr、Alなどの薄膜を、反射膜22と絶縁膜15との間に設けてもよい。   In addition to Al, the reflective film 22 can be made of a highly reflective material such as Ag, Al alloy, or Ag alloy. The reflective film 22 may be a single layer or a multilayer. In the case of a multilayer, Al alloy / Ti, Ag alloy / Al, Ag alloy / Ti, Al / Ag / Al, Ag alloy / Ni, or the like can be used. In order to improve the adhesion between the reflective film 22 and the insulating film 15, a thin film such as Ti, Cr, or Al may be provided between the reflective film 22 and the insulating film 15.

なお、図4に示すように、反射膜22は設けなくともよい。反射膜22を設けないことで光出力は低下するものの、製造工程がより簡素となり、コストの低減を図ることができる。   In addition, as shown in FIG. 4, the reflective film 22 does not need to be provided. Although the light output is reduced by not providing the reflective film 22, the manufacturing process becomes simpler and the cost can be reduced.

(電流阻止層18の構成)
電流阻止層18は、p層13と透明電極14との間であって孔21下の領域(すなわち、p配線部161と透明電極14とが接触している領域下)に設けられている。電流阻止層18はSiO2 からなる。このように電流阻止層18を設けることで、発光層12のうち孔21下の領域を発光させないようにしている。また、電流阻止層18とp層13との界面での反射によりp配線部161に向かう光を減少させている。これらによりp配線部161による光吸収を減少させ、光出力の向上を図っている。
(Configuration of current blocking layer 18)
The current blocking layer 18 is provided between the p layer 13 and the transparent electrode 14 and in a region below the hole 21 (that is, below a region where the p wiring portion 161 and the transparent electrode 14 are in contact). Current blocking layer 18 is made of SiO 2. By providing the current blocking layer 18 in this way, the region under the hole 21 in the light emitting layer 12 is prevented from emitting light. Further, the light traveling toward the p wiring portion 161 is reduced by reflection at the interface between the current blocking layer 18 and the p layer 13. As a result, light absorption by the p wiring portion 161 is reduced to improve light output.

電流阻止層18の材料はSiO2 に限らず、TiO2 、Nb2 5 、Al2 3 、ZrO2 、HfO2 などの酸化膜、SiN、TiN、などの窒化膜、SiONなどの酸窒化膜、MgF2 などのフッ化膜等を用いることができる。また、それらの材料の積層とすることができる。反射率を高めるためにDBR構造としてもよい。 The material of the current blocking layer 18 is not limited to SiO 2 , but oxide films such as TiO 2 , Nb 2 O 5 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , and HfO 2 , nitride films such as SiN and TiN, and oxynitrides such as SiON A film or a fluoride film such as MgF 2 can be used. Moreover, it can be set as the lamination | stacking of those materials. A DBR structure may be used in order to increase the reflectance.

(保護膜19の構成)
pパッド部160とnパッド部170を除いた上面全体には、SiO2 からなる保護膜19が形成されている。保護膜19の材料はSiO2 に限らず、TiO2 、Nb2 5 、Al2 3 、ZrO2 、HfO2 などの酸化膜、SiN、TiN、などの窒化膜、SiONなどの酸窒化膜、MgF2 などのフッ化膜等を用いることができる。また、それらの材料の積層とすることができる。
(Configuration of protective film 19)
A protective film 19 made of SiO 2 is formed on the entire top surface excluding the p pad portion 160 and the n pad portion 170. The material of the protective film 19 is not limited to SiO 2 , but oxide films such as TiO 2 , Nb 2 O 5 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , and HfO 2 , nitride films such as SiN and TiN, and oxynitride films such as SiON Fluoride films such as MgF 2 can be used. Moreover, it can be set as the lamination | stacking of those materials.

以上、実施例1の発光素子では、p電極16およびn電極17がNi層100とAl合金層101の積層であり、Ni層100が透明電極14上あるいはn層11上に島状に複数に分離して形成されているため、透明電極14とn層11の双方に対して良好なコンタクトを取ることができ、p電極16とn電極17とを同一材料とできる。   As described above, in the light-emitting element of Example 1, the p electrode 16 and the n electrode 17 are the stacked layers of the Ni layer 100 and the Al alloy layer 101, and the Ni layer 100 is formed in a plurality of island shapes on the transparent electrode 14 or the n layer 11. Since they are formed separately, good contact can be made with respect to both the transparent electrode 14 and the n layer 11, and the p electrode 16 and the n electrode 17 can be made of the same material.

また、p電極16とn電極17はNi層100上にAl合金層101を有するため、反射率が高い。そのため、発光層12から放射されてp電極16およびn電極17に向かう光をAl合金層101によって効果的に反射させることができ、p電極16およびn電極17による光の吸収が低減される。その結果、実施例1の発光素子は光出力が向上している。   Moreover, since the p electrode 16 and the n electrode 17 have the Al alloy layer 101 on the Ni layer 100, the reflectance is high. Therefore, light emitted from the light emitting layer 12 and traveling toward the p electrode 16 and the n electrode 17 can be effectively reflected by the Al alloy layer 101, and light absorption by the p electrode 16 and the n electrode 17 is reduced. As a result, the light output of the light emitting device of Example 1 is improved.

(実施例1の発光素子の製造方法)
次に、実施例1の発光素子の製造方法について、図5を参照に説明する。
(Method for Manufacturing Light-Emitting Element of Example 1)
Next, the manufacturing method of the light emitting element of Example 1 will be described with reference to FIG.

まず、表面に凹凸加工が施されたサファイアからなる基板10を用意し、水素雰囲気下で熱処理して表面に付着する不純物を除去する。次に、MOCVD法を用いて、基板10上にn層11、発光層12、p層13を順に積層する。原料ガスには、Ga源としてTMG(トリメチルガリウム)、Al源としてTMA(トリメチルアルミニウム)、In源としてTMI(トリメチルインジウム)、N源としてアンモニア、p型ドーパントガスとしてビスシクロペンタジエニルマグネシウム、n型ドーパントガスとしてシランを用いる。キャリアガスには水素と窒素を用いる。 First, a substrate 10 made of sapphire having a concavo-convex surface is prepared and heat-treated in a hydrogen atmosphere to remove impurities adhering to the surface. Next, the n layer 11, the light emitting layer 12, and the p layer 13 are sequentially stacked on the substrate 10 using the MOCVD method. Source gases include TMG (trimethylgallium) as a Ga source, TMA (trimethylaluminum) as an Al source, TMI (trimethylindium) as an In source, ammonia as an N source, biscyclopentadienylmagnesium as a p-type dopant gas, n Silane is used as the type dopant gas. Hydrogen and nitrogen are used for the carrier gas.

次に、p層13上に電流阻止層18を形成する。電流阻止層18は、蒸着またはCVDによってSiO2 膜を形成後、フォトリソグラフィとウェットエッチングによってパターン形成する。フォトリソグラフィ、スパッタまたは蒸着、リフトオフによってパターン形成してもよい。電流阻止層18は、p層13上であって、後に形成する孔21を含む領域にのみ形成する。 Next, the current blocking layer 18 is formed on the p layer 13. The current blocking layer 18 is formed by photolithography and wet etching after forming a SiO 2 film by vapor deposition or CVD. The pattern may be formed by photolithography, sputtering or vapor deposition, or lift-off. The current blocking layer 18 is formed only on the p layer 13 and the region including the hole 21 to be formed later.

次に、p層13および電流阻止層18上の所定領域に、透明電極14を形成する。透明電極14は、スパッタによってIZO膜を形成後、フォトリソグラフィとウェットエッチングによってパターン形成する。   Next, the transparent electrode 14 is formed in a predetermined region on the p layer 13 and the current blocking layer 18. The transparent electrode 14 is formed with a pattern by photolithography and wet etching after forming an IZO film by sputtering.

次に、p層13表面の所定の領域をドライエッチングして溝20を形成し、溝20の底面にn層11を露出させる(図5(a)参照)。   Next, a predetermined region on the surface of the p layer 13 is dry-etched to form the groove 20, and the n layer 11 is exposed on the bottom surface of the groove 20 (see FIG. 5A).

次に、上方全面を覆うようにして、反射膜22が埋め込まれた絶縁膜15を形成する。詳細には次のように形成する。まず、CVD法によって上方全面に第1絶縁膜を形成する。そして、第1絶縁膜上の所定領域(後に形成するpパッド部160、p配線部161、nパッド部170およびn配線部171に平面視で重なる領域)に、蒸着、フォトリソグラフィ、エッチングによって反射膜22を形成する。リフトオフによって反射膜22を形成してもよい。次に、CVD法によって、第1絶縁膜上および反射膜22上に第2絶縁膜を形成し、第1絶縁膜と第2絶縁膜とで一体の絶縁膜15とする。以上により、内部の所定領域に反射膜22が埋め込まれた絶縁膜15を形成する。   Next, the insulating film 15 in which the reflective film 22 is embedded is formed so as to cover the entire upper surface. In detail, it forms as follows. First, a first insulating film is formed on the entire upper surface by a CVD method. Then, it is reflected by vapor deposition, photolithography, and etching on a predetermined region on the first insulating film (a region overlapping the p pad unit 160, the p wiring unit 161, the n pad unit 170, and the n wiring unit 171 to be formed later). A film 22 is formed. The reflective film 22 may be formed by lift-off. Next, a second insulating film is formed on the first insulating film and the reflective film 22 by a CVD method, and the first insulating film and the second insulating film are integrated into the insulating film 15. As described above, the insulating film 15 in which the reflective film 22 is embedded in the predetermined region is formed.

なお、図4に示す変形例の発光素子のように、反射膜22を設けない場合には、単に絶縁膜15を形成する工程とできるので、製造工程をより簡素化することができ、製造コストの低減を図ることができる。   In the case where the reflective film 22 is not provided as in the light emitting element of the modified example shown in FIG. 4, the manufacturing process can be further simplified and the manufacturing cost can be simplified because the insulating film 15 can be simply formed. Can be reduced.

次に、絶縁膜15の所定領域(p配線部161と透明電極14あるいはn配線部171とn層11とを接触させる領域)をドライエッチングして絶縁膜15を貫通する孔21を形成する。孔21の底面には透明電極14、n層11が露出する(図5(b)参照)。   Next, a predetermined region of the insulating film 15 (a region where the p wiring portion 161 and the transparent electrode 14 or the n wiring portion 171 and the n layer 11 are in contact with each other) is dry-etched to form a hole 21 penetrating the insulating film 15. The transparent electrode 14 and the n layer 11 are exposed on the bottom surface of the hole 21 (see FIG. 5B).

次に、絶縁膜15上の所定領域に、p電極16のpパッド部160、p配線部161、およびn電極17のnパッド部170、n配線部171を形成し、孔21を介してp配線部161は透明電極14と接触し、n配線部171はn層11に接触するように形成する(図5(c)参照)。パターニングはリフトオフ法による。より詳細に説明すると、以下の通りである。   Next, a p pad portion 160 of the p electrode 16, a p wiring portion 161, an n pad portion 170 of the n electrode 17, and an n wiring portion 171 are formed in a predetermined region on the insulating film 15. The wiring part 161 is in contact with the transparent electrode 14 and the n wiring part 171 is formed in contact with the n layer 11 (see FIG. 5C). Patterning is performed by a lift-off method. This will be described in more detail as follows.

まず、フォトリソグラフィにより、絶縁膜15上およびn層11上にレジスト層を形成する。レジスト層のうち、後にp電極16のpパッド部160、p配線部161、およびn電極17のnパッド部170、n配線部171を形成する領域は開口したパターンとする。   First, a resist layer is formed on the insulating film 15 and the n layer 11 by photolithography. In the resist layer, regions where p pad portion 160 and p wiring portion 161 of p electrode 16 and n pad portion 170 and n wiring portion 171 of n electrode 17 will be formed later have an open pattern.

次に、レジスト層上、および開口に露出する絶縁膜15およびn層11上に、EB(電子ビーム)蒸着法によりNiからなるNi層100を3〜8Å形成する。ここで、3〜8Åの厚さは、平均の厚さである。平均の厚さがこの範囲では、Ni層100は複数の島状に分離されて形成される。   Next, Ni layers 100 made of Ni are formed on the resist layer and on the insulating film 15 and the n layer 11 exposed in the openings by EB (electron beam) vapor deposition. Here, the thickness of 3 to 8 mm is an average thickness. When the average thickness is within this range, the Ni layer 100 is formed by being separated into a plurality of islands.

次に、スパッタ法によってAl−NiからなるAl合金層101を100nm、TiからなるTi層102を70nm、Auからなる第1Au層103を10nm、順に積層する。ここでAl合金層101は、Ni層100の島と島の間の領域も埋めるようにして形成される。そのため、孔21の領域では、透明電極14上、あるはn層11上に、Ni層100とAl合金層101の双方が接触する。   Next, an Al alloy layer 101 made of Al—Ni is deposited to 100 nm, a Ti layer 102 made of Ti to 70 nm, and a first Au layer 103 made of Au to 10 nm in this order by sputtering. Here, the Al alloy layer 101 is formed so as to fill the region between the islands of the Ni layer 100. Therefore, in the region of the hole 21, both the Ni layer 100 and the Al alloy layer 101 are in contact with the transparent electrode 14 or the n layer 11.

次に、RH(抵抗加熱)蒸着法により、Auからなる第2Au層104を1500nm、AlからなるAl層105を10nm、順に積層する。   Next, the second Au layer 104 made of Au is 1500 nm and the Al layer 105 made of Al is laminated in order of 10 nm by RH (resistance heating) vapor deposition.

次に、レジスト層を除去するとともに、レジスト層上に形成された金属の積層も除去する。以上により、所定の領域にNi/Al合金/Ti/Au/Au/Alからなるp電極16のpパッド部160、p配線部161、およびn電極17のnパッド部170、n配線部171を形成する。   Next, the resist layer is removed, and the metal stack formed on the resist layer is also removed. As described above, the p pad portion 160 and p wiring portion 161 of the p electrode 16 made of Ni / Al alloy / Ti / Au / Au / Al and the n pad portion 170 and the n wiring portion 171 of the n electrode 17 are formed in predetermined regions. Form.

次に、pパッド部160およびnパッド部170を除く全面に、CVD法、フォトリソグラフィ、ドライエッチングによって保護膜19を形成する。以上により、実施例1の発光素子が作製される。このように、実施例1の発光素子では、p電極16およびn電極17を、透明電極14とn層11の双方に対して良好なコンタクトを取ることができる材料としており、p電極16とn電極17を同時に形成することで製造工程を簡略化している。   Next, the protective film 19 is formed on the entire surface excluding the p pad portion 160 and the n pad portion 170 by CVD, photolithography, and dry etching. Thus, the light-emitting element of Example 1 is manufactured. As described above, in the light emitting device of Example 1, the p electrode 16 and the n electrode 17 are made of materials that can make good contact with both the transparent electrode 14 and the n layer 11. The manufacturing process is simplified by forming the electrodes 17 simultaneously.

(各種実験例)
次に、実施例1の発光素子に関する各種のデータを説明する。
(Various experimental examples)
Next, various data relating to the light emitting element of Example 1 will be described.

図6は、p電極16およびn電極17のp側コンタクト性についてのNi層100厚さ依存性を示したグラフである。p側コンタクト性は、透明電極14上にテストエレメントグループ(TEG)用パターンであってp電極16およびn電極17と同一の積層構造の電極を形成して、20mAでの電圧値ppによって評価した。比較のため、Ni層100およびAl合金層101を、Ti層とRh層の積層に置き換えた電極(比較例1)についても、電圧値ppのTi層厚さ依存性を評価した。   FIG. 6 is a graph showing the Ni layer 100 thickness dependence of the p-side contact property of the p-electrode 16 and the n-electrode 17. The p-side contact property was evaluated by a voltage value pp at 20 mA by forming a test element group (TEG) pattern on the transparent electrode 14 and having the same stacked structure as the p electrode 16 and the n electrode 17. . For comparison, the dependency of the voltage value pp on the Ti layer thickness was also evaluated for an electrode (Comparative Example 1) in which the Ni layer 100 and the Al alloy layer 101 were replaced with a laminate of a Ti layer and an Rh layer.

図6のように、Ni層100、Ti層がいずれの厚さであっても、Ni層100を用いた実施例1の電極は、Ti層を用いた比較例の電極に比べてpp値が低く、比較例よりも実施例1の方が、透明電極14に対して良好なコンタクトを取ることができるとわかった。また、図6のように、実施例1の電極では、Ni層100の厚さが増加すると急激にpp値が減少し、3Å以上でほぼ一定のpp値となることがわかった。   As shown in FIG. 6, regardless of the thickness of the Ni layer 100 and the Ti layer, the electrode of Example 1 using the Ni layer 100 has a pp value compared to the electrode of the comparative example using the Ti layer. It was found that Example 1 can make better contact with the transparent electrode 14 than the comparative example. Further, as shown in FIG. 6, in the electrode of Example 1, it was found that as the thickness of the Ni layer 100 increased, the pp value suddenly decreased and became a substantially constant pp value at 3 mm or more.

図7は、p電極16およびn電極17のn側コンタクト性についてのNi層100厚さ依存性を示したグラフである。n側コンタクト性は、n層11上にテストエレメントグループ(TEG)用パターンであってp電極16およびn電極17と同一の積層構造の電極を形成して、20mAでの電圧値nnによって評価した。同様に比較例1についても電圧値nnを評価した。   FIG. 7 is a graph showing the Ni layer 100 thickness dependence of the n-side contact property of the p-electrode 16 and the n-electrode 17. The n-side contact property was evaluated by a voltage value nn at 20 mA by forming a test element group (TEG) pattern on the n layer 11 and having the same stacked structure as the p electrode 16 and the n electrode 17. . Similarly, the voltage value nn was also evaluated for Comparative Example 1.

図7のように実施例1、比較例1の双方ともに、Ni層100、Ti層の厚さの増加とともにnn値が増加していくことがわかった。特に、厚さ10Åまでは実施例1、比較例1とでほぼ同等のnn値増加であるが、厚さ10Åより大きくなると、実施例1の方がnn値の増加が大きくなることがわかった。また、8Å以下ではnn値の増加は微増であることがわかった。   As shown in FIG. 7, in both Example 1 and Comparative Example 1, it was found that the nn value increased as the thicknesses of the Ni layer 100 and the Ti layer increased. In particular, up to a thickness of 10 mm, the nn value increase was almost the same in Example 1 and Comparative Example 1. However, when the thickness was larger than 10 mm, the increase in the nn value was greater in Example 1. . In addition, it was found that the increase in the nn value was a slight increase below 8%.

図8は、実施例1の発光素子について、20mAでの順方向電圧VFとNi層100の厚さとの関係を示したグラフである。比較例1の発光素子についても、同様に順方向電圧VFとNi層100の厚さとの関係を示す。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the forward voltage VF at 20 mA and the thickness of the Ni layer 100 for the light-emitting element of Example 1. The relationship between the forward voltage VF and the thickness of the Ni layer 100 is similarly shown for the light emitting element of Comparative Example 1.

図8のように、実施例1の発光素子では、Ni層100の厚さが3Åまでは急激にVFが低下し、3〜8Åではほぼ一定のVFとなり、8Åを超えるとVFがわずかに上昇していくことがわかった。また、比較例1の発光素子では、Ti層の厚さが12Åまでは次第にVFが低下していくが、12Åより厚いとほぼVFは一定となった。また、いずれの厚さにおいても、実施例1の発光素子の方が比較例1の発光素子よりもVFが小さいことがわかった。   As shown in FIG. 8, in the light emitting device of Example 1, the VF sharply decreases until the thickness of the Ni layer 100 is 3 mm, becomes almost constant VF when the thickness is 3 to 8 mm, and increases slightly beyond 8 mm. I found out that In the light emitting device of Comparative Example 1, the VF gradually decreased until the thickness of the Ti layer was 12 mm. However, when the thickness was larger than 12 mm, the VF was substantially constant. It was also found that the VF of the light emitting element of Example 1 was smaller than that of the light emitting element of Comparative Example 1 at any thickness.

図6〜8から、Ni層100の厚さを3〜8Åとすることにより、p側とn側の双方に対して良好なコンタクトを取ることができ、VFを低減できることがわかった。また、p側のコンタクト性の方が、n側のコンタクト性よりもVFへの寄与が大きいことがわかった。   6 to 8, it was found that by setting the thickness of the Ni layer 100 to 3 to 8 mm, good contact can be made on both the p side and the n side, and VF can be reduced. It was also found that the p-side contact property contributes more to VF than the n-side contact property.

図9は、実施例1の発光素子について、20mAで駆動した場合の全放射束のNi層100厚さ依存性を示したグラフである。図9のように、Ni層100の厚さが増加するにつれて全放射束も増加する傾向にあり、厚さが6Å以上では全放射束はほぼ一定となって飽和する傾向にあることがわかった。図6〜8と図9から、VFを維持しつつ光出力を向上させるためには、Ni層100の厚さを6〜8Åとすることが最適であるとわかった。   FIG. 9 is a graph showing the dependence of the total radiant flux on the thickness of the Ni layer 100 when the light emitting device of Example 1 is driven at 20 mA. As shown in FIG. 9, the total radiant flux tends to increase as the thickness of the Ni layer 100 increases, and it has been found that when the thickness is 6 mm or more, the total radiant flux tends to be almost constant and saturated. . From FIGS. 6 to 8 and FIG. 9, it was found that the thickness of the Ni layer 100 is optimally 6 to 8 mm in order to improve the light output while maintaining VF.

図10は、実施例1の発光素子と比較例1の発光素子について、20mAで駆動した場合の全放射束を比較したグラフである。実施例1におけるNi層100の厚さ、および比較例1におけるTi層の厚さは6Å、8Åとした。図10のように、実施例1の発光素子は比較例1の発光素子に比べて光出力が高く、0.6〜2.2%光出力が向上することがわかった。   FIG. 10 is a graph comparing the total radiant flux when the light-emitting element of Example 1 and the light-emitting element of Comparative Example 1 are driven at 20 mA. The thickness of the Ni layer 100 in Example 1 and the thickness of the Ti layer in Comparative Example 1 were 6 mm and 8 mm. As shown in FIG. 10, the light output of the light emitting device of Example 1 was higher than that of the light emitting device of Comparative Example 1, and the light output was improved by 0.6 to 2.2%.

実施例2は、Ni層100を、Niを含むAl合金(たとえばAl−Ni合金)に変更したものである。Niを含むAl合金は、熱処理によってAl合金中に複数のNi粒が析出する。よって、実施例1のNi層100と同様に、透明電極14上あるいはn層11上にNi粒が島状に複数に分離して位置する構造となる。また、そのNi粒間はAl合金で満たされた構造となり、透明電極14上あるいはn層11上にAl合金も接触する構造となる。すなわち、Niを含むAl合金を熱処理することで、実施例1と同様の構造が実現される。その結果、実施例1と同様の効果が得られる。   In Example 2, the Ni layer 100 is changed to an Al alloy containing Ni (for example, an Al—Ni alloy). In an Al alloy containing Ni, a plurality of Ni grains are precipitated in the Al alloy by heat treatment. Therefore, similarly to the Ni layer 100 of the first embodiment, a structure is obtained in which Ni grains are separated into a plurality of islands on the transparent electrode 14 or the n layer 11. Further, the space between the Ni grains is filled with an Al alloy, and the Al alloy is also in contact with the transparent electrode 14 or the n layer 11. That is, the same structure as in Example 1 is realized by heat-treating an Al alloy containing Ni. As a result, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

なお、Niを含むAl合金以外に、Co、Cuを含むAl合金も用いることができる。つまり、Ni、Co、Cuのうち少なくとも1種の元素を含むAl合金であればよい。   In addition to Al alloys containing Ni, Al alloys containing Co and Cu can also be used. That is, an Al alloy containing at least one element of Ni, Co, and Cu may be used.

(各種変形例)
実施例1の発光素子は、p電極については線接触、n電極については点接触させる構造であるが、これに限らず、点接触、線接触、面接触のいずれであってもよい。
(Various modifications)
The light emitting element of Example 1 has a structure in which the p electrode is in line contact and the n electrode is in point contact, but is not limited thereto, and may be any of point contact, line contact, and surface contact.

また、実施例1、2の発光素子はフェイスアップ型の素子であったが、本発明はフリップチップ型の素子にも適用することができる。   Further, although the light-emitting elements of Examples 1 and 2 are face-up type elements, the present invention can also be applied to flip-chip type elements.

実施例1では、Ni層を蒸着やスパッタなどで成膜することにより、島状に複数に分離した形状を形成し、実施例2では、Niを含むAl合金中にNi粒を析出させることで、Al合金中にNiが島状に複数に分離した形状を形成したが、本発明はこれらの方法に限らない。透明電極あるいはn層上にAl合金が接して設けられ、Al合金中に島状に複数に分離してNi層が形成され、Ni層が透明電極あるいはn層に接するのであれば、任意の形成方法を採用することができる。   In Example 1, a Ni layer is formed by vapor deposition or sputtering to form a plurality of island-shaped shapes. In Example 2, Ni particles are precipitated in an Al alloy containing Ni. In the Al alloy, a shape in which Ni is separated into a plurality of islands is formed, but the present invention is not limited to these methods. Any formation is possible as long as an Al alloy is provided in contact with the transparent electrode or the n layer, and a Ni layer is formed by separating the Al alloy into a plurality of islands, and the Ni layer is in contact with the transparent electrode or the n layer. The method can be adopted.

本発明の発光素子は、照明装置や表示装置などの光源として利用することができる。   The light-emitting element of the present invention can be used as a light source for a lighting device or a display device.

10:基板
11:n層
12:発光層
13:p層
14:透明電極
15:絶縁膜
16:p電極
17:n電極
18:電流阻止層
19:保護膜
22:反射膜
100:Ni層
101:Al合金層
102:Ti層
103:第1Au層
104:第2Au層
105:Al層
160:pパッド部
161:p配線部
170:nパッド部
171:n配線部
10: Substrate 11: n layer 12: light emitting layer 13: p layer 14: transparent electrode 15: insulating film 16: p electrode 17: n electrode 18: current blocking layer 19: protective film 22: reflective film 100: Ni layer 101: Al alloy layer 102: Ti layer 103: 1st Au layer 104: 2nd Au layer 105: Al layer 160: p pad part 161: p wiring part 170: n pad part 171: n wiring part

Claims (5)

III 族窒化物半導体からなり、n層、発光層、p層の順に積層された半導体層と、前記p層上に設けられた透明電極と、前記透明電極に接して設けられたp電極と、前記n層に接して設けられ、前記p電極と同一材料からなるn電極と、を有した発光素子において、
前記p電極および前記n電極は、
前記p電極については前記透明電極上に接して位置し、前記n電極については前記n層上に接して位置し、AlまたはAl合金からなる第1層と、
前記第1層中に島状に複数に分離して形成され、前記p電極については透明電極に接し、前記n電極についてはn層に接触し、Ni、Co、Cu、または、Ni、Co、Cuのうち少なくとも1種の元素を含むAl合金からなる第2層と、を含む
ことを特徴とする発光素子。
A semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor and stacked in the order of an n layer, a light emitting layer, and a p layer, a transparent electrode provided on the p layer, a p electrode provided in contact with the transparent electrode, A light-emitting element provided in contact with the n-layer and having an n-electrode made of the same material as the p-electrode,
The p electrode and the n electrode are
The p-electrode is positioned on the transparent electrode, the n-electrode is positioned on the n-layer, and a first layer made of Al or an Al alloy;
The p-electrode is formed into a plurality of islands and is in contact with the transparent electrode, the n-electrode is in contact with the n-layer, Ni, Co, Cu, or Ni, Co, And a second layer made of an Al alloy containing at least one element of Cu.
前記第2層の平均膜厚は、3〜8Åである、ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein an average film thickness of the second layer is 3 to 8 mm. 前記第2層は、Niからなる、ことを特徴とする請求項2に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 2, wherein the second layer is made of Ni. 前記第1層は、Al、Al−Ni合金、Al−Nd合金、またはAl−Ta合金からなる、ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の発光素子。   4. The light emitting device according to claim 1, wherein the first layer is made of Al, an Al—Ni alloy, an Al—Nd alloy, or an Al—Ta alloy. 5. 前記第1層の厚さは100nm以上である、ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の発光素子。   5. The light-emitting element according to claim 1, wherein the first layer has a thickness of 100 nm or more.
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