JP2020077817A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents
Semiconductor light-emitting element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020077817A JP2020077817A JP2018211590A JP2018211590A JP2020077817A JP 2020077817 A JP2020077817 A JP 2020077817A JP 2018211590 A JP2018211590 A JP 2018211590A JP 2018211590 A JP2018211590 A JP 2018211590A JP 2020077817 A JP2020077817 A JP 2020077817A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- layer
- emitting device
- semiconductor light
- columnar
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 281
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 212
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 12
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 12
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
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
- H01L33/08—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 plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
-
- 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
- H01L33/20—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 particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
-
- 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
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
-
- 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
- H01L33/42—Transparent materials
Abstract
Description
本明細書の技術分野は、半導体発光素子に関する。 The technical field of the present specification relates to a semiconductor light emitting device.
半導体発光素子は、活性層において正孔と電子とが再結合することにより発光する。従来、活性層として平坦なシート状の井戸層が用いられてきた。近年、柱状などの3次元的構造を有する活性層について研究されてきている。 The semiconductor light emitting device emits light by recombination of holes and electrons in the active layer. Conventionally, a flat sheet-shaped well layer has been used as an active layer. In recent years, active layers having a three-dimensional structure such as a columnar shape have been studied.
例えば、特許文献1には、平坦な半導体層の上に六角柱形状のナノワイヤ半導体を形成し、ナノワイヤ半導体の側面にITO等の透明導電膜を形成する技術が開示されている(特許文献1の請求項1、2および図3A、図3B参照)。
For example,
このようなナノワイヤ構造の半導体は、それ自身が微小な微細構造であると考えられる。そのため、特許文献1では、現に、微細構造であるナノワイヤ構造体から光を外部に取り出そうとしている。
Such a semiconductor having a nanowire structure is considered to be a minute fine structure itself. Therefore, in
しかし、本発明者らの鋭意研究により、ナノワイヤ構造体から光を直接取り出そうとする場合に、ITO等の材料と大気との間で全反射を生じうることが明らかになってきた。これらの2種類の材料の屈折率の差によるものである。この問題点は、微細構造を考慮した計算を行った結果、初めて明らかになったことである。 However, the earnest studies of the present inventors have revealed that when light is directly extracted from the nanowire structure, total reflection may occur between a material such as ITO and the atmosphere. This is due to the difference in refractive index between these two types of materials. This problem has been clarified for the first time as a result of calculation considering the fine structure.
本明細書の技術が解決しようとする課題は、3次元的な微細構造の活性層を有する半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることを図った半導体発光素子を提供することである。 The problem to be solved by the technique of the present specification is to provide a semiconductor light emitting device aiming to improve the light extraction efficiency of a semiconductor light emitting device having an active layer having a three-dimensional fine structure.
第1の態様における半導体発光素子は、下地層と、下地層の上の複数の柱状半導体と、複数の柱状半導体の間の隙間を埋める埋込層と、光取り出し面と、を有する。光取り出し面は、複数の凸形状部を有する。複数の柱状半導体は、六角柱形状をしているとともに、第1のピッチ間隔で配置されている。複数の凸形状部は、第2のピッチ間隔で配置されている。第1のピッチ間隔と第2のピッチ間隔とは異なっている。 The semiconductor light emitting element according to the first aspect includes an underlayer, a plurality of columnar semiconductors on the underlayer, a buried layer filling a gap between the plurality of columnar semiconductors, and a light extraction surface. The light extraction surface has a plurality of convex portions. The plurality of columnar semiconductors have a hexagonal columnar shape and are arranged at a first pitch interval. The plurality of convex portions are arranged at the second pitch interval. The first pitch interval and the second pitch interval are different.
この半導体発光素子は、従来のナノワイヤ構造体を備える発光素子に比べて高い光取り出し効率を有する。 This semiconductor light emitting device has higher light extraction efficiency than a light emitting device including a conventional nanowire structure.
本明細書では、3次元的な微細構造の活性層を有する半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることを図った半導体発光素子が提供されている。 The present specification provides a semiconductor light emitting device aiming to improve the light extraction efficiency of a semiconductor light emitting device having an active layer having a three-dimensional fine structure.
以下、具体的な実施形態について、半導体発光素子を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、本明細書の技術はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、後述する半導体発光素子の各層の積層構造および電極構造は、例示である。実施形態とは異なる積層構造であってもよい場合がある。そして、それぞれの図における各層の厚みの比は、概念的に示したものであり、実際の厚みの比を示しているわけではない。 Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings, taking a semiconductor light emitting element as an example. However, the technology of the present specification is not limited to these embodiments. Further, the laminated structure of each layer and the electrode structure of the semiconductor light emitting element described later are examples. In some cases, a laminated structure different from that of the embodiment may be used. The thickness ratio of each layer in each drawing is a conceptual one, and does not indicate an actual thickness ratio.
(第1の実施形態)
1.半導体発光素子
図1は、第1の実施形態の半導体発光素子100の概略構成を示す斜視図である。半導体発光素子100は、3次元形状の活性層を有する。図1に示すように、半導体発光素子100は、基板110と、マスク120と、柱状半導体130と、埋込層140と、カソード電極N1と、アノード電極P1と、を有する。
(First embodiment)
1. Semiconductor Light Emitting Element FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the semiconductor
基板110は、マスク120と、柱状半導体130と、埋込層140と、を支持するためのものである。基板110は、成長基板111と、バッファ層112と、中間層113と、n型半導体層114と、を有する(図3参照)。成長基板111は、バッファ層112と、中間層113と、n型半導体層114と、それより上層の半導体層等を支持するためのものである。成長基板111は、例えば、サファイア基板、GaN基板、AlN基板、その他の成長基板である。バッファ層112は、例えば、ノンドープのGaN層である。中間層113は、例えば、n型GaN層である。n型半導体層114は、柱状半導体130を成長させるための下地層である。n型半導体層114は、柱状半導体130を成長させるための第1面114aを有する。n型半導体層114は、例えば、n型AlGaN層である。これらは例示であり、上記以外の構造であってもよい。
The
マスク120は、表面から半導体が成長しない材料である。後述するように、マスク120には、貫通孔があいている。マスク120は、透明絶縁膜であるとよい。この場合には、マスク120は、光をほとんど吸収しない。電流は、マスク120を介さず、柱状半導体130に好適に流れる。マスク120の材質として例えば、SiO2 、SiNx、Al2 O3 が挙げられる。
The
図1に示すように、柱状半導体130は、柱状のIII 族窒化物半導体である。柱状半導体130は、基板110の上に形成されている。より具体的には、柱状半導体130は、マスク120の開口部120aに露出する基板110の表面から選択成長させた半導体である(図3参照)。柱状半導体130は、六角柱形状をしている。柱状半導体130における中心軸方向に垂直な断面は、正六角形または扁平形状の六角形である。
As shown in FIG. 1, the
埋込層140は、柱状半導体130と柱状半導体130との間の隙間を埋め込むための層である。埋込層140は、柱状半導体130を覆っている。埋込層140の材料は、例えば、p−GaNである。
The buried
カソード電極N1は、基板110の上に形成されている。
The cathode electrode N1 is formed on the
アノード電極P1は、埋込層140の上に形成されている。アノード電極P1は、埋込層140以外のその他の半導体に形成されていてもよい。
The anode electrode P1 is formed on the buried
2.柱状半導体と光取り出し面との間の関係
2−1.柱状半導体の配列
図2は、半導体発光素子100の断面を示す概念図である。柱状半導体130は、正方格子状に配置されている。図2に示すように、複数の柱状半導体130は、第1のピッチ間隔J1で周期的に配置されている。
2. Relationship between columnar semiconductor and light extraction surface 2-1. Arrangement of Columnar Semiconductors FIG. 2 is a conceptual diagram showing a cross section of the semiconductor
柱状半導体130の高さは、例えば、0.5μm以上5μm以下である。柱状半導体130の径は、例えば、50nm以上500nm以下である。ここで、径とは、中心軸方向に垂直な断面における六角形の向かい合う頂点間の距離である。長辺がある場合には、長辺方向の距離である。柱状半導体130の第1のピッチ間隔J1は、例えば、0.5μm以上5μm以下である。これらの数値は例示であり、上記以外の数値であってもよい。
The height of the
2−2.光取り出し面
図2に示すように、埋込層140は、光取り出し面S1を有する。光取り出し面S1は、複数の凸形状部D1を有する。複数の凸形状部D1は、円錐形状である。複数の凸形状部D1は、正方格子状に配置されている。複数の凸形状部D1は、第2のピッチ間隔J2で周期的に配置されている。
2-2. Light Extraction Surface As shown in FIG. 2, the buried
凸形状部D1の底部の直径は、例えば、100nm以上500nm以下である。凸形状部D1の高さは、例えば、100nm以上500nm以下である。第2のピッチ間隔J2は、例えば、100nm以上500nm以下である。これらの数値は例示であり、上記以外の数値であってもよい。 The diameter of the bottom of the convex portion D1 is, for example, 100 nm or more and 500 nm or less. The height of the convex portion D1 is, for example, 100 nm or more and 500 nm or less. The second pitch interval J2 is, for example, 100 nm or more and 500 nm or less. These numerical values are examples and may be numerical values other than the above.
2−3.柱状半導体と凸形状部との間の関係
図2に示すように、隣り合う柱状半導体130と柱状半導体130との間の第1のピッチ間隔J1は、隣り合う凸形状部D1と凸形状部D1との間の第2のピッチ間隔J2と異なっている。
2-3. Relationship between Columnar Semiconductor and Convex Shaped Part As shown in FIG. 2, the first pitch interval J1 between adjacent
複数の凸形状部D1の頂点をn型半導体層114(下地層)の第1面114aに射影した第1の点群と、複数の柱状半導体130の頂点をn型半導体層114(下地層)の第1面114aに射影した第2の点群と、を仮想的に設定した場合に、第1の点群における各点から半径0.01μm以内の範囲内に第2の点群が入る確率は、3%以下である。より好ましくは、第2の点群は、第1の点群と重ならないとよい。ここで、柱状半導体130の頂点とは、柱状半導体130の表面であって六角柱の中心軸が通る点である。
A first point cloud obtained by projecting the vertices of the plurality of convex portions D1 onto the
3.柱状半導体
図3は、第1の実施形態の半導体発光素子100の柱状半導体130の概略構成図である。柱状半導体130は、柱状n型半導体131と、活性層132と、筒状p型半導体133と、を有する。柱状n型半導体131の側面は、m面である。または、m面に近い面である。m面は非極性面である。そのため、活性層132において、ピエゾ分極による発光効率の低下がほとんどない。
3. Columnar Semiconductor FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
3−1.柱状半導体の構造
柱状n型半導体131は、マスク120の開口部120aに露出しているn型半導体層114を起点に柱状に選択成長させた半導体層である。前述のように、n型半導体層114は、柱状半導体130を成長させるための下地層である。柱状n型半導体131は、六角柱形状をしている。この六角柱の軸方向に垂直な断面は、正六角形または扁平形状の六角形である。柱状n型半導体131は、実際には、横方向にも成長する。そのため、柱状n型半導体131の太さは、マスク120の開口部120aの開口幅よりもやや大きい。柱状n型半導体131は、例えば、n型GaN層である。
3-1. Structure of Columnar Semiconductor The columnar n-
活性層132は、六角柱形状の柱状n型半導体131の外周に沿って形成されている。そのため、活性層132は、六角筒形状を備える。活性層132は、例えば、1個以上5個以下の井戸層と、井戸層を挟む障壁層と、を有する。活性層132の井戸層は、基板110の板面にほぼ垂直である。ただし、活性層132の頂部は、柱状n型半導体131の頂部を覆っていてもよい。活性層132の頂部は、基板110の板面にほぼ平行であってもよい。例えば、井戸層はInGaN層であり、障壁層はAlGaN層である。
The
筒状p型半導体133は、六角筒形状を備える活性層132の外周に沿って形成されている。そのため、筒状p型半導体133は、六角筒形状を備える。筒状p型半導体133は、活性層132と直接に接触するが、柱状n型半導体131と直接には接触しなくともよい。また、筒状p型半導体133は、埋込層140と接触している。筒状p型半導体133は、例えば、p型GaN層である。
The tubular p-
3−2.第1の断面形状
図4は、図3のIV-IV 断面を示す第1の断面図である。図4は、柱状半導体130における基板110の板面に平行な断面を示している。図4に示すように、柱状半導体130における軸方向に垂直な断面の形状は、正六角形である。そして、六角柱形状の柱状半導体130の内側から、柱状n型半導体131と、活性層132と、筒状p型半導体133と、が配置されている。
3-2. First Cross-sectional Shape FIG. 4 is a first cross-sectional view showing the IV-IV cross section of FIG. FIG. 4 shows a cross section of the
3−3.第2の断面形状
図5は、図3のV-V 断面を示す第2の断面図である。図5は、柱状半導体130における基板110の板面に平行な断面を示している。基板110の板面に平行な断面においては、柱状n型半導体131の断面は、扁平形状の六角形である。
3-3. Second Cross-sectional Shape FIG. 5 is a second cross-sectional view showing the VV cross section of FIG. FIG. 5 shows a cross section of the
活性層132は、互いに対向する一対の長辺部132a、132bと、互いに対向する二対の短辺部132c、132d、132e、132fと、を有する。長辺部132a、132bと、短辺部132c、132d、132e、132fとは、柱状n型半導体131のm面から成長した層である。長辺部132a、132bは、もちろん、短辺部132c、132d、132e、132fよりも長い辺を構成する部分である。長辺部132aは、長辺部132bと対向している。
The
活性層132の長辺部132a、132bの長辺方向K1の長さW1は、活性層132の短辺部132c、132d、132e、132fの短辺方向K2の長さW2より長い。ここで、長辺部132aの長辺方向K1の長さW1とは、長辺部132aの膜厚の中心部における長辺方向K1の長さである。短辺部についても、同様である。長辺部132aの長さは、長辺部132bの長さと等しい。短辺部132cの長さは、他の短辺部132d、132e、132fの長さと等しい。もちろん、結晶性の問題で、わずかに差異が生ずる場合がある。
The length W1 of the
4.半導体発光素子の製造方法
4−1.基板準備工程
図6に示すように、基板110を準備する。基板110は、成長基板111の上に、バッファ層112、中間層113、n型半導体層114の順で積層したものである。
4. Manufacturing method of semiconductor light emitting device 4-1. Substrate Preparation Step As shown in FIG. 6, a
4−2.マスク形成工程
図7に示すように、基板110のn型半導体層114の上にマスク120を形成する。なお、図7には、後述する開口部形成工程で形成される開口部120aが描かれている。
4-2. Mask Forming Step As shown in FIG. 7, a
4−3.開口部形成工程
図8に示すように、マスク120にn型半導体層114を露出させる複数の開口部120aを形成する。そのために、エッチング等の技術を用いればよい。図8は、マスク120の開口部120aの配列を示す図である。図8は、基板110の板面に垂直な方向から基板110を視た図である。図8には、参考のために、柱状半導体130の形状が破線で描かれている。図8に示すように、マスク120の開口部120aが円形で正方格子状に配列されている。
4-3. Aperture Forming Step As shown in FIG. 8, a plurality of
なお、マスク120の開口部120aの形状を変えることで、柱状半導体130の形状を制御することができる。開口部120aの形状が円形の場合には、正六角形に近い断面形状を有する柱状半導体130を形成することができる。開口部120aの形状がオーバル形状の場合には、扁平形状に近い断面形状を有する柱状半導体130を形成することができる。
The shape of the
4−4.柱状半導体形成工程
図9に示すように、マスク120の開口部120aの下に露出しているn型半導体層114を起点にして、六角柱形状の柱状n型半導体131を選択的に成長させる。そのために、公知の選択成長の技術を用いればよい。このように半導体層を選択成長させる場合に、m面がファセットとして表出しやすい。
4-4. Columnar Semiconductor Forming Step As shown in FIG. 9, the hexagonal columnar columnar n-
前述したように、マスク120の開口部120aが円形形状であるため、断面が正六角形に近い六角柱形状の柱状n型半導体131が成長する。
As described above, since the
次に、柱状n型半導体131の周囲に活性層132を形成する。活性層132は、断面が正六角形に近い形状の柱状n型半導体131の側面に形成される。また、活性層132が柱状n型半導体131の頂部にも形成される場合がある。
Next, the
次に、活性層132の上に活性層132の外周を覆う筒状p型半導体133を形成する。筒状p型半導体133は六角筒形状を備える。筒状p型半導体133は、活性層132の側面に形成される。筒状p型半導体133が柱状n型半導体131または活性層132の頂部にも形成される場合がある。このようにして、柱状半導体130が形成される。
Next, a cylindrical p-
4−5.埋込層形成工程
図10に示すように、柱状半導体130と柱状半導体130との隙間を埋込層140で埋める。
4-5. Step of Forming Buried Layer As shown in FIG. 10, the gap between the
4−6.凸形状部形成工程
次に、例えば、ICPによるドライエッチングを用いて埋込層140の表面を粗面化する。これにより、複数の凸形状部D1が埋込層140の表面に形成される。
4-6. Next, the surface of the embedded
4−7.電極形成工程
次に、基板110のn型半導体層114の上にカソード電極N1を形成する。また、埋込層140の上にアノード電極P1を形成する。
4-7. Electrode forming step Next, the cathode electrode N1 is formed on the n-
4−8.その他の工程
熱処理工程、半導体層の表面にパッシベーション膜等を成膜する工程、またはその他の工程を実施してもよい。
4-8. Other Steps A heat treatment step, a step of forming a passivation film or the like on the surface of the semiconductor layer, or another step may be performed.
5.第1の実施形態の効果
第1の実施形態の半導体発光素子100は、従来のナノワイヤから素子外部に直接光を取り出す発光素子に比べて、高い光取り出し効率を有する。
5. Effect of First Embodiment The semiconductor
従来においては、ナノワイヤ(本実施形態の柱状半導体130に相当)は、微細構造体である。そのため、ナノワイヤの形状そのものが光取り出し効率を向上させると考えられていた。しかし、ナノワイヤから光を取り出す際に、微細構造であるにもかかわらず、ナノワイヤと空気との屈折率の差に起因して全反射が起こりやすいことが、本発明者らによって明らかとなった。そのため、本発明者らは、従来において光取り出し効率が高いと考えられていたナノワイヤを、図2に示すようにあえて埋め込み、別途光取り出し面を設定した。そのため、本実施形態の半導体発光素子100は、十分に高い光取り出し効率を有する。
Conventionally, the nanowire (corresponding to the
6.変形例
6−1.表面層
本実施形態では、埋込層140が光取り出し面S1を有する。光取り出し面S1が埋込層140以外の層に形成されていてもよい。
6. Modification 6-1. Surface Layer In the present embodiment, the embedded
図11に示すように、埋込層140の上に表面層150を形成してもよい。表面層150は、複数の凸形状部D1を形成された光取り出し面S1を有する。表面層150の材質は、例えば、埋込層140とドープ量の異なるp−GaN層である。また、表面層150の材質は、ITO、IZO等の透明導電性酸化物であってもよい。
As shown in FIG. 11, the
図12に示すように、埋込層140の表面に凹凸形状を形成し、その凹凸形状の上に表面層150を形成することにより、凸形状部D1を形成してもよい。ここで、埋込層140は、例えば、p−GaN等のIII 族窒化物半導体である。表面層150は、例えば、ITO等の透明導電性酸化物である。
As shown in FIG. 12, the convex portion D <b> 1 may be formed by forming an uneven shape on the surface of the embedding
6−2.柱状半導体の配列および凸形状部の配列
複数の柱状半導体130の配列がハニカム状であり、複数の凸形状部D1の配列がハニカム状であってもよい。柱状半導体130のピッチ間隔J1と凸形状部D1のピッチ間隔J2とが異なっていればよい。
6-2. Arrangement of Columnar Semiconductors and Arrangement of Convex Shaped Portions A plurality of
複数の柱状半導体130の配列がハニカム状であり、複数の凸形状部D1の配列が正方格子状であってもよい。また、複数の柱状半導体130の配列が正方格子状であり、複数の凸形状部D1の配列がハニカム状であってもよい。このように、柱状半導体130の配列と凸形状部D1の配列とが異なっていれば、ピッチ間隔J1とピッチ間隔J2とは同じであっても、異なっていてもよい。
The array of the plurality of
なお、柱状半導体130の配列を変えるには、マスク120の開口部120aの配置を変えればよい。複数の凸形状部D1の配列を変えるには、埋込層140をエッチングする際のマスクパターンを変えればよい。
The arrangement of the
6−3.柱状半導体の組成
本実施形態では、柱状n型半導体131はn型GaN層であり、井戸層はInGaN層であり、障壁層はAlGaN層であり、筒状p型半導体133はp型GaN層である。これらは例示であり、その他のIII 族窒化物半導体であってもよい。また、その他の半導体であってもよい。
6-3. Composition of Columnar Semiconductor In this embodiment, the columnar n-
6−4.埋込層の組成
本実施形態では、埋込層140の材料は、p−GaN層である。しかし、埋込層140としてp−GaN層の代わりにp−AlGaN層を用いることができる。AlGaN層の屈折率は、p型GaN層の屈折率よりも小さい。そのため、光取り出し効率が向上する。または、埋込層140は、その他のp−AlInGaN層であってもよい。
6-4. Buried Layer Composition In this embodiment, the material of the buried
6−5.柱状半導体の電流阻止層
柱状半導体130の側面からの電流注入を促進させることが好ましい。例えば、図13に示すように、柱状半導体130の頂部に透明絶縁膜165を設ける。これにより、柱状半導体130の頂部に流れる電流が阻止され、柱状半導体130の側面から良好に電流注入を行うことができる。
6-5. Current Blocking Layer of Columnar Semiconductor It is preferable to promote current injection from the side surface of the
6−6.凹凸加工基板
基板110の成長基板111は、凹凸加工を施されていてもよい。つまり、成長基板111は、半導体層側の面に凹凸を周期的に配置された凹凸形状部を有する。凹凸形状として、例えば、円錐形状、半球形状が挙げられる。これらの凸形状が、例えば、正方格子状またはハニカム状に配置されているとよい。これにより、光取り出し効率がさらに向上する。
6-6. Textured Substrate The
凹凸形状が半球形状であると仮定した場合には、半球形状の底部の直径は1μm以上5μm以下であり、半球形状の高さは0.5μm以上5μm以下であり、半球形状のピッチは1μm以上15μm以下であるとよい。上記の数値範囲は例示であり、上記以外の数値範囲であってよい。 Assuming that the uneven shape is a hemisphere, the diameter of the bottom of the hemisphere is 1 μm or more and 5 μm or less, the height of the hemisphere is 0.5 μm or more and 5 μm or less, and the pitch of the hemisphere is 1 μm or more. The thickness is preferably 15 μm or less. The above numerical range is an example and may be a numerical range other than the above.
6−7.凹形状部
本実施形態の凸形状部D1の代わりに、凹形状部を光取り出し面に形成してもよい。
6-7. Concave portion Instead of the convex portion D1 of the present embodiment, a concave portion may be formed on the light extraction surface.
6−8.反射層
半導体発光素子100は、基板110におけるマスク層120の反対側の裏面に、反射層を有していてもよい。
6-8. Reflective Layer The semiconductor
6−9.組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
6-9. Combination The above modifications may be freely combined.
(第2の実施形態)
第2の実施形態について説明する。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described.
1.半導体発光素子
図14は、第2の実施形態の半導体発光素子200の柱状半導体130の周辺を示す断面図である。図14に示すように、半導体発光素子200は、柱状半導体130の側面にトンネル接合を有する。
1. Semiconductor Light Emitting Element FIG. 14 is a sectional view showing the periphery of the
半導体発光素子200は、柱状半導体130の側面に、p+層271と、n+層272と、を有する。p+層271は、柱状半導体130とn+層272との間の位置にある。p+層271は、高いp型不純物濃度を有する層である。p+層271のMg濃度は、例えば、2×1020cm-3である。n+層272は、高いn型不純物濃度を有する層である。n+層272のSi濃度は、例えば、2×1020cm-3である。
The semiconductor
埋込層140は、柱状半導体130と、p+層271と、n+層272と、を覆っている。埋込層140は、n−GaN層である。
The buried
2.第2の実施形態の効果
これにより、柱状半導体130の側面から効率的に電流を注入することができる。このとき、埋込層140をn型半導体層で構成することができる。そのため、光吸収損失の低減、並びに、素子抵抗の低減に効果的である。
2. Effect of Second Embodiment As a result, the current can be efficiently injected from the side surface of the
3.半導体発光素子の製造方法
3−1.基板準備工程
図15に示すように、第1の実施形態と同様に基板110を準備する。
3. Manufacturing method of semiconductor light emitting device 3-1. Substrate Preparation Step As shown in FIG. 15, a
3−2.マスク形成工程
第1の実施形態と同様に基板110の上にマスク層120を形成する。
3-2. Mask forming step The
3−3.開口部形成工程
図16に示すように、第1の実施形態と同様にマスク層120に開口部120aを形成する。
3-3. Opening Forming Step As shown in FIG. 16, the
3−4.柱状半導体形成工程
第1の実施形態と同様に開口部120aに露出しているn型半導体層114から柱状n型半導体131と活性層132と筒状p型半導体133とを成長させる。
3-4. Columnar Semiconductor Forming Step Similar to the first embodiment, the columnar n-
3−5.トンネル接合形成工程
次に、柱状半導体130の筒状p型半導体133の側面にp+層271を形成する。その後、p+層271の側面にn+層272を形成する。この時の様子を図17に示す。この後、p+層271およびn+層272の上部をエッチングにより除去する。これにより、図18に示すように、柱状半導体130の側面にp+層271およびn+層272が形成される。
3-5. Tunnel Junction Forming Step Next, the p +
3−6.埋込層形成工程
次に、図19に示すように、p+層271およびn+層272を備える柱状半導体130と柱状半導体130との間の隙間を埋込層140により埋める。
3-6. Buried Layer Forming Step Next, as shown in FIG. 19, the gap between the
3−7.凹凸形状形成工程
次に、埋込層140の表面に粗面化処理を施し、複数の凸形状部D1を形成する。
3-7. Concavo-convex shape forming step Next, the surface of the embedding
3−8.電極形成工程
そして、埋込層140の上にアノード電極P1を形成する。また、n型半導体層114の上にカソード電極N1を形成する。
3-8. Electrode Forming Step Then, the anode electrode P1 is formed on the buried
4.変形例
第1の実施形態の変形例を用いることができる。
4. Modifications Modifications of the first embodiment can be used.
(第3の実施形態)
第3の実施形態について説明する。
(Third Embodiment)
A third embodiment will be described.
1.半導体発光素子
図20は、第3の実施形態の半導体発光素子300の概略構成を示す図である。半導体発光素子300は、基板110と、マスク層120と、柱状半導体130と、透明導電膜340と、埋込層350と、を有する。
1. Semiconductor Light Emitting Element FIG. 20 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor
透明導電膜340は、複数の柱状半導体130を覆っている。透明導電膜340の材質は、例えば、ITO等の透明導電性酸化物である。透明導電膜340は、アノード電極P1に電気的に接続されている。
The transparent
埋込層350は、透明導電膜340に接触するとともに、透明導電膜340を有する柱状半導体130と柱状半導体130との間の隙間を埋め込む層である。埋込層350の材質は樹脂である。透明導電膜340が柱状半導体130とアノード電極P1とを導通する役割を担っているため、埋込層350の樹脂は絶縁性であってよい。また、埋込層350の表面には複数の凸形状部D1が形成されている。つまり、埋込層350は、光取り出し面S1を有する。
The burying
2.変形例
2−1.埋込層の材質
埋込層350は、樹脂以外の電気抵抗率の高い材料であってもよい。ただし、埋込層350の材料は、透明性の材料である。
2. Modification 2-1. Material of Buried Layer The buried
2−2.組み合わせ
第1の実施形態および第2の実施形態とこれらの変形例と自由に組み合わせて良い場合がある。
2-2. Combination In some cases, the first embodiment and the second embodiment may be freely combined with these modified examples.
(シミュレーション)
複数の柱状半導体および複数の凸形状部の配列を変えて、光取り出し効率を計算した。なお、柱状半導体の大きさと光取り出し面の凸形状部の大きさとは、桁が違っている。そのため、従来の計算手法では、柱状半導体と凸形状部とを考慮して計算することは容易ではなかった。
(simulation)
The light extraction efficiency was calculated by changing the arrangement of the plurality of columnar semiconductors and the plurality of convex portions. The size of the columnar semiconductor is different from that of the convex portion of the light extraction surface. Therefore, in the conventional calculation method, it was not easy to calculate in consideration of the columnar semiconductor and the convex portion.
1.計算した構造
1−1.第1の構造(第1の実施形態の変形例)
第1の構造は、表1に示す構造である。つまり、第1の構造は、凹凸基板を用いるとともに、柱状半導体を埋め込む埋込層が複数の凸形状部を有する。第1の構造の発光素子の発光波長は、405nmである。また、円錐形状の凸形状部がハニカム状に配置されている。凸形状部の底部の直径は200nmであり、凸形状部の高さは170nmであり、凸形状部同士のピッチ間隔は200nmである。
1. Calculated Structure 1-1. First structure (modification of the first embodiment)
The first structure is the structure shown in Table 1. That is, in the first structure, the uneven substrate is used, and the embedded layer in which the columnar semiconductor is embedded has a plurality of convex portions. The emission wavelength of the light emitting device having the first structure is 405 nm. Further, the conical convex portions are arranged in a honeycomb shape. The diameter of the bottom of the convex portions is 200 nm, the height of the convex portions is 170 nm, and the pitch interval between the convex portions is 200 nm.
埋込層の材質はn−GaNであり、埋込層の高さは2μmである。柱状半導体はハニカム状に配列されており、柱状半導体の高さは1.5μmであり、柱状半導体のピッチ間隔は1.2μmである。筒状p型半導体の材質はp−GaNであり、筒状p型半導体の膜厚は100nmである。活性層の材質はInGaNであり、活性層の膜厚は37nmである。柱状n型半導体の材質はn−GaNであり、柱状n型半導体の径は200nmである。ここで、柱状n型半導体の径とは、正六角形の向かい合う頂点間の長さである。 The material of the buried layer is n-GaN, and the height of the buried layer is 2 μm. The columnar semiconductors are arranged in a honeycomb shape, the columnar semiconductors have a height of 1.5 μm, and the columnar semiconductors have a pitch interval of 1.2 μm. The material of the tubular p-type semiconductor is p-GaN, and the film thickness of the tubular p-type semiconductor is 100 nm. The material of the active layer is InGaN, and the film thickness of the active layer is 37 nm. The material of the columnar n-type semiconductor is n-GaN, and the diameter of the columnar n-type semiconductor is 200 nm. Here, the diameter of the columnar n-type semiconductor is the length between the facing vertices of a regular hexagon.
基板は、半導体から遠い側から、反射層、サファイア基板、n−GaN層、n−Al0.03Ga0.97N層の順で積層されている。サファイア基板の膜厚は120μmである。n−GaN層の膜厚は2.6μmである。n−Al0.03Ga0.97N層の膜厚は1.2μmである。サファイア基板の凹凸形状は半球形状であり、ハニカム状に配置されている。凹凸の直径は2.8μmであり、凹凸の高さは1.5μmであり、凹凸のピッチ間隔は6μmである。 The substrate includes a reflective layer, a sapphire substrate, an n-GaN layer, and an n-Al 0.03 Ga 0.97 N layer stacked in this order from the side farther from the semiconductor. The film thickness of the sapphire substrate is 120 μm. The film thickness of the n-GaN layer is 2.6 μm. The film thickness of the n-Al 0.03 Ga 0.97 N layer is 1.2 μm. The uneven shape of the sapphire substrate has a hemispherical shape and is arranged in a honeycomb shape. The diameter of the unevenness is 2.8 μm, the height of the unevenness is 1.5 μm, and the pitch interval of the unevenness is 6 μm.
[表1]
第1の構造
発光波長 405nm
凸形状部
凸形状部の形状 円錐
凸形状部の配列 ハニカム状(三角格子)
凸形状部の底部の直径 200nm
凸形状部の高さ 170nm
ピッチ間隔 200nm
埋込層
埋込層の材質 n−GaN
埋込層の高さ 2μm
柱状半導体
柱状半導体の形状 六角柱(断面は正六角形)
柱状半導体の配列 ハニカム状(三角格子)
柱状半導体の高さ 1.5μm
ピッチ間隔 1.2μm
筒状p型半導体の材質 p−GaN
筒状p型半導体の膜厚 100nm
活性層の材質 InGaN
活性層の膜厚 37nm
柱状n型半導体の材質 n−GaN
柱状n型半導体の径 200nm
基板
n−Al0.03Ga0.97N層 1.2μm(膜厚)
n−GaN層 2.6μm(膜厚)
サファイア基板 120μm(膜厚)
反射層の材質 Al
サファイア基板の凹凸
凹凸の形状 半球形状
凹凸の配列 ハニカム状(三角格子)
凹凸の直径 2.8μm
凹凸の高さ 1.5μm
凹凸のピッチ間隔 6μm
[Table 1]
First structure Emission wavelength 405 nm
Convex shape Convex shape Conical Convex shape array Honeycomb (triangular lattice)
Diameter of the bottom of the convex portion is 200 nm
Height of convex part 170nm
Pitch interval 200nm
Buried layer Buried layer material n-GaN
Buried layer height 2 μm
Columnar semiconductor Columnar semiconductor shape Hexagonal column (regular cross section)
Array of columnar semiconductors Honeycomb (triangular lattice)
Columnar semiconductor height 1.5 μm
Pitch interval 1.2 μm
Material of tubular p-type semiconductor p-GaN
Thickness of cylindrical p-
Material of active layer InGaN
Thickness of active layer 37nm
Material of columnar n-type semiconductor n-GaN
Diameter of columnar n-
Substrate n-Al 0.03 Ga 0.97 N layer 1.2 μm (film thickness)
n-GaN layer 2.6 μm (film thickness)
Material of reflective layer Al
Asperity of sapphire substrate Asperity shape Hemisphere shape Asperity array Honeycomb shape (triangular lattice)
Uneven diameter 2.8 μm
Uneven height 1.5 μm
Uneven pitch pitch 6 μm
なお、解析結果への影響が小さいと思われる構造については、計算上省略した。省略した構造は、例えば、サファイア基板とn−GaN層との間のバッファ層、トンネル接合するためのp+層、n+層である。これらの膜厚は非常に薄いためである。 Note that the structures that are thought to have a small effect on the analysis results were omitted from the calculation. The omitted structures are, for example, a buffer layer between the sapphire substrate and the n-GaN layer, a p + layer for tunnel junction, and an n + layer. This is because these film thicknesses are very thin.
1−2.第2の構造(第1の実施形態)
第2の構造は、表1のうち凹凸のあるサファイア基板を平坦なサファイア基板に変更した構造である。
1-2. Second structure (first embodiment)
The second structure is a structure in which the uneven sapphire substrate in Table 1 is changed to a flat sapphire substrate.
1−3.第3の構造(従来構造)
第3の構造は、表1のうち凹凸のあるサファイア基板を平坦なサファイア基板に変更するとともに、埋込層を除去して柱状半導体をITOで覆った構造である。
1-3. Third structure (conventional structure)
The third structure is a structure in which the uneven sapphire substrate in Table 1 is changed to a flat sapphire substrate, and the embedded layer is removed to cover the columnar semiconductor with ITO.
2.計算結果
表2は、シミュレーションの結果を示している。表2に示すように、従来の第3の構造では、光取り出し効率は31%であった。これに対して、第1の実施形態の変形例に対応する第1の構造では、光取り出し効率は56%であった。第1の実施形態に対応する第2の構造では、光取り出し効率は53%であった。
2. Calculation Results Table 2 shows the results of the simulation. As shown in Table 2, in the conventional third structure, the light extraction efficiency was 31%. On the other hand, in the first structure corresponding to the modified example of the first embodiment, the light extraction efficiency was 56%. In the second structure corresponding to the first embodiment, the light extraction efficiency was 53%.
[表2]
構造 埋込層 基板の加工 光取り出し効率
第1の構造 有り 有り 56%
第2の構造 有り 無し 53%
第3の構造 無し 無し 31%
[Table 2]
Structure Buried layer Substrate processing Light extraction efficiency First structure Yes Yes 56%
Second structure Yes No No 53%
Third structure None None 31%
このように、微細構造であるはずの柱状半導体から光を直接取り出す場合よりも、柱状半導体をあえて埋め込むとともに別途光取り出し面を設ける場合の方が、光取り出し効率は高い。 As described above, the light extraction efficiency is higher when the columnar semiconductor is intentionally embedded and a separate light extraction surface is provided than when the light is directly extracted from the columnar semiconductor that should have a fine structure.
(付記)
第1の態様における半導体発光素子は、下地層と、下地層の上の複数の柱状半導体と、複数の柱状半導体の間の隙間を埋める埋込層と、光取り出し面と、を有する。光取り出し面は、複数の凸形状部を有する。複数の柱状半導体は、六角柱形状をしているとともに、第1のピッチ間隔で配置されている。複数の凸形状部は、第2のピッチ間隔で配置されている。第1のピッチ間隔と第2のピッチ間隔とは異なっている。
(Appendix)
The semiconductor light emitting element according to the first aspect includes an underlayer, a plurality of columnar semiconductors on the underlayer, a buried layer filling a gap between the plurality of columnar semiconductors, and a light extraction surface. The light extraction surface has a plurality of convex portions. The plurality of columnar semiconductors have a hexagonal columnar shape and are arranged at a first pitch interval. The plurality of convex portions are arranged at the second pitch interval. The first pitch interval and the second pitch interval are different.
第2の態様における半導体発光素子は、第1面を有する下地層と、下地層の上の複数の柱状半導体と、複数の柱状半導体の間の隙間を埋める埋込層と、光取り出し面と、を有する。光取り出し面は、周期的に配置された複数の凸形状部を有する。複数の柱状半導体は、六角柱形状であるとともに周期的に配置されている。複数の凸形状部の頂点を下地層の第1面に射影した第1の点群と、複数の柱状半導体の頂点を下地層の第1面に射影した第2の点群と、を仮想的に設定した場合に、第1の点群における各点から半径0.01μm以内の範囲内に第2の点群が入る確率は、3%以下である。 A semiconductor light emitting device according to a second aspect, an underlayer having a first surface, a plurality of columnar semiconductors on the underlayer, an embedding layer filling a gap between the plurality of columnar semiconductors, a light extraction surface, Have. The light extraction surface has a plurality of convex portions arranged periodically. The plurality of columnar semiconductors have a hexagonal columnar shape and are periodically arranged. A first point group in which the vertices of the plurality of convex portions are projected onto the first surface of the underlayer and a second point group in which the vertices of the plurality of columnar semiconductors are projected onto the first surface of the underlayer are virtually When set to, the probability that the second point group will fall within a radius of 0.01 μm from each point in the first point group is 3% or less.
第3の態様における半導体発光素子においては、第2の点群は、第1の点群と重ならない。 In the semiconductor light emitting device according to the third aspect, the second point cloud does not overlap with the first point cloud.
第4の態様における半導体発光素子においては、埋込層が、光取り出し面を有する。 In the semiconductor light emitting device according to the fourth aspect, the embedded layer has a light extraction surface.
第5の態様における半導体発光素子は、埋込層の上に表面層を有する。表面層が、光取り出し面を有する。 The semiconductor light emitting element in the fifth aspect has a surface layer on the embedded layer. The surface layer has a light extraction surface.
第6の態様における半導体発光素子においては、埋込層が、n−GaN層である。 In the semiconductor light emitting device according to the sixth aspect, the embedded layer is an n-GaN layer.
第7の態様における半導体発光素子においては、埋込層が、p−GaN層である。 In the semiconductor light emitting device according to the seventh aspect, the embedded layer is a p-GaN layer.
第8の態様における半導体発光素子は、複数の柱状半導体を覆う透明導電膜を有する。 The semiconductor light emitting element in the eighth aspect has a transparent conductive film that covers the plurality of columnar semiconductors.
第9の態様における半導体発光素子においては、埋込層は、樹脂であるとともに、透明導電膜に接触している。 In the semiconductor light emitting element according to the ninth aspect, the embedded layer is made of resin and is in contact with the transparent conductive film.
第10の態様における半導体発光素子においては、複数の柱状半導体は、III 族窒化物半導体である。複数の柱状半導体は、ハニカム状に配置されている。 In the semiconductor light emitting device according to the tenth aspect, the plurality of columnar semiconductors are group III nitride semiconductors. The plurality of columnar semiconductors are arranged in a honeycomb shape.
第11の態様における半導体発光素子においては、複数の凸形状部は、ハニカム状に配置されている。 In the semiconductor light emitting element according to the eleventh aspect, the plurality of convex shaped portions are arranged in a honeycomb shape.
第12の態様における半導体発光素子は、下地層を支持する基板を有する。基板は、凹凸形状部を有する。 The semiconductor light emitting element in the twelfth aspect has a substrate that supports the underlayer. The substrate has an uneven portion.
100…半導体発光素子
110…基板
111…成長基板
112…バッファ層
113…中間層
114…n型半導体層
114a…第1面
120…マスク
120a…開口部
130…柱状半導体
131…柱状n型半導体
132…活性層
133…筒状p型半導体
140…埋込層
150…表面層
N1…カソード電極
P1…アノード電極
S1…光取り出し面
D1…凸形状部
100 ... Semiconductor
Claims (12)
前記下地層の上の複数の柱状半導体と、
前記複数の柱状半導体の間の隙間を埋める埋込層と、
光取り出し面と、
を有し、
前記光取り出し面は、
複数の凸形状部を有し、
前記複数の柱状半導体は、
六角柱形状をしているとともに、
第1のピッチ間隔で配置されており、
前記複数の凸形状部は、
第2のピッチ間隔で配置されており、
前記第1のピッチ間隔と前記第2のピッチ間隔とは異なっていること
を特徴とする半導体発光素子。 An underlayer,
A plurality of columnar semiconductors on the underlayer,
A buried layer filling a gap between the plurality of columnar semiconductors,
Light extraction surface,
Have
The light extraction surface is
Has a plurality of convex portions,
The plurality of columnar semiconductors,
While having a hexagonal prism shape,
They are arranged at the first pitch interval,
The plurality of convex shaped portions,
They are arranged at the second pitch interval,
A semiconductor light emitting device characterized in that the first pitch interval and the second pitch interval are different.
前記下地層の上の複数の柱状半導体と、
前記複数の柱状半導体の間の隙間を埋める埋込層と、
光取り出し面と、
を有し、
前記光取り出し面は、
周期的に配置された複数の凸形状部を有し、
前記複数の柱状半導体は、
六角柱形状であるとともに周期的に配置されており、
前記複数の凸形状部の頂点を前記下地層の前記第1面に射影した第1の点群と、前記複数の柱状半導体の頂点を前記下地層の前記第1面に射影した第2の点群と、を仮想的に設定した場合に、
前記第1の点群における各点から半径0.01μm以内の範囲内に前記第2の点群が入る確率は、3%以下であること
を特徴とする半導体発光素子。 An underlayer having a first surface,
A plurality of columnar semiconductors on the underlayer,
A buried layer filling a gap between the plurality of columnar semiconductors,
Light extraction surface,
Have
The light extraction surface is
Having a plurality of convex portions arranged periodically,
The plurality of columnar semiconductors,
It has a hexagonal prism shape and is arranged periodically,
A first point group in which the vertices of the plurality of convex portions are projected onto the first surface of the underlayer, and a second point in which the vertices of the plurality of columnar semiconductors are projected onto the first surface of the underlayer. When the group and are virtually set,
A semiconductor light emitting device characterized in that the probability that the second point group falls within a radius of 0.01 μm from each point in the first point group is 3% or less.
前記第2の点群は、前記第1の点群と重ならないこと
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 2,
The semiconductor light emitting device characterized in that the second point cloud does not overlap with the first point cloud.
前記埋込層が、
光取り出し面を有すること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 3,
The buried layer is
A semiconductor light emitting device having a light extraction surface.
前記埋込層の上に表面層を有し、
前記表面層が、
光取り出し面を有すること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
A surface layer on the buried layer,
The surface layer is
A semiconductor light emitting device having a light extraction surface.
前記埋込層が、n−GaN層であること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
A semiconductor light emitting device, wherein the buried layer is an n-GaN layer.
前記埋込層が、p−GaN層であること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
The semiconductor light emitting device, wherein the buried layer is a p-GaN layer.
前記複数の柱状半導体を覆う透明導電膜を有すること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
A semiconductor light emitting device comprising a transparent conductive film covering the plurality of columnar semiconductors.
前記埋込層は、
樹脂であるとともに、
前記透明導電膜に接触していること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 8,
The buried layer is
Being a resin,
A semiconductor light emitting device, which is in contact with the transparent conductive film.
前記複数の柱状半導体は、III 族窒化物半導体であり、
前記複数の柱状半導体は、
ハニカム状に配置されていること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein:
The plurality of columnar semiconductors is a group III nitride semiconductor,
The plurality of columnar semiconductors,
A semiconductor light emitting device, which is arranged in a honeycomb shape.
前記複数の凸形状部は、
ハニカム状に配置されていること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
The plurality of convex shaped portions,
A semiconductor light emitting device, which is arranged in a honeycomb shape.
前記下地層を支持する基板を有し、
前記基板は、
凹凸形状部を有すること
を特徴とする半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
A substrate supporting the underlayer,
The substrate is
A semiconductor light emitting device having an uneven portion.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018211590A JP7312997B2 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | semiconductor light emitting device |
PCT/JP2019/043056 WO2020095840A1 (en) | 2018-11-09 | 2019-11-01 | Semiconductor light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018211590A JP7312997B2 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | semiconductor light emitting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020077817A true JP2020077817A (en) | 2020-05-21 |
JP7312997B2 JP7312997B2 (en) | 2023-07-24 |
Family
ID=70611885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018211590A Active JP7312997B2 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | semiconductor light emitting device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7312997B2 (en) |
WO (1) | WO2020095840A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022249873A1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-01 | 株式会社小糸製作所 | Semiconductor light-emitting element and method for manufacturing semiconductor light-emitting element |
WO2023282178A1 (en) | 2021-07-08 | 2023-01-12 | 株式会社小糸製作所 | Semiconductor light-emitting element, vehicle lamp, and method for manufacturing semiconductor light-emitting element |
WO2023282177A1 (en) | 2021-07-08 | 2023-01-12 | 株式会社小糸製作所 | Semiconductor light emitting element and method for producing semiconductor light emitting element |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009009977A (en) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Compound semiconductor device and lighting apparatus using the same, and method of manufacturing compound semiconductor device |
JP2009140976A (en) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Semiconductor light-emitting element and lighting device employing it and manufacturing process of semiconductor light-emitting element |
WO2010023921A1 (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-04 | 学校法人上智学院 | Semiconductor optical element array and manufacturing method therefore |
JP2011142293A (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd | Diode-based device and method of manufacturing the same |
JP2015500565A (en) * | 2011-12-07 | 2015-01-05 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | Optoelectronic semiconductor chip |
JP2016021556A (en) * | 2014-07-11 | 2016-02-04 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Semiconductor light emitting element manufacturing method |
US20200105970A1 (en) * | 2018-09-29 | 2020-04-02 | Khaled Ahmed | Nanowire light emitting diodes with high extraction efficiency for micro led displays |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102212557B1 (en) * | 2014-11-03 | 2021-02-08 | 삼성전자주식회사 | Nano-sturucture semiconductor light emitting device |
-
2018
- 2018-11-09 JP JP2018211590A patent/JP7312997B2/en active Active
-
2019
- 2019-11-01 WO PCT/JP2019/043056 patent/WO2020095840A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009009977A (en) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Compound semiconductor device and lighting apparatus using the same, and method of manufacturing compound semiconductor device |
JP2009140976A (en) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Semiconductor light-emitting element and lighting device employing it and manufacturing process of semiconductor light-emitting element |
WO2010023921A1 (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-04 | 学校法人上智学院 | Semiconductor optical element array and manufacturing method therefore |
JP2011142293A (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd | Diode-based device and method of manufacturing the same |
JP2015500565A (en) * | 2011-12-07 | 2015-01-05 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | Optoelectronic semiconductor chip |
JP2016021556A (en) * | 2014-07-11 | 2016-02-04 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Semiconductor light emitting element manufacturing method |
US20200105970A1 (en) * | 2018-09-29 | 2020-04-02 | Khaled Ahmed | Nanowire light emitting diodes with high extraction efficiency for micro led displays |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022249873A1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-01 | 株式会社小糸製作所 | Semiconductor light-emitting element and method for manufacturing semiconductor light-emitting element |
WO2023282178A1 (en) | 2021-07-08 | 2023-01-12 | 株式会社小糸製作所 | Semiconductor light-emitting element, vehicle lamp, and method for manufacturing semiconductor light-emitting element |
WO2023282177A1 (en) | 2021-07-08 | 2023-01-12 | 株式会社小糸製作所 | Semiconductor light emitting element and method for producing semiconductor light emitting element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7312997B2 (en) | 2023-07-24 |
WO2020095840A1 (en) | 2020-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10038115B2 (en) | Nanowire sized opto-electronic structure and method for modifying selected portions of same | |
CN103931004B (en) | Coalescence nano thread structure and its manufacture method with interstitial void | |
KR101901320B1 (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
US9570651B2 (en) | Coalesced nanowire structures with interstitial voids and method for manufacturing the same | |
US9269867B2 (en) | Light emitting device and method of fabricating the same | |
WO2020095840A1 (en) | Semiconductor light emitting element | |
US20070155032A1 (en) | Method of fabricating vertical structure nitrede semiconductor light emitting device | |
US20220029055A1 (en) | Light-emitting device and manufacturing method thereof | |
US10862004B2 (en) | Ultraviolet semiconductor light emitting devices | |
CN112997324A (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP2022117897A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
KR101680852B1 (en) | Semiconductor Light Emitting Device and Manufacturing Method Thereof | |
US9548420B2 (en) | Light-emitting device and manufacturing method thereof | |
TWI624080B (en) | Light emitting diode chip | |
KR100787361B1 (en) | Light emitting diode | |
KR20150121968A (en) | Light emitting device and method of fabricating the same | |
JP2022184248A (en) | Light emitting element and method for manufacturing light emitting element | |
KR101346803B1 (en) | Light emitting diode device and method for fabricating the same | |
KR20170112752A (en) | Uv light emitting device | |
KR20080034581A (en) | Vertically structured gan type led device | |
JP2016012648A (en) | Substrate for gallium nitride-based light-emitting devices |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211027 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20220701 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221027 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20221027 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20221027 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230330 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230606 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230703 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7312997 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |