JP4353167B2 - Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents

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本発明は、半導体積層構造を有する半導体発光素子に係り、特に支持体に貼り合わされてなる半導体発光素子とその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device having a semiconductor laminated structure, and more particularly to a semiconductor light emitting device bonded to a support and a method for manufacturing the same.

半導体を用いた発光素子は、基板上に半導体積層構造となるn型、p型などの半導体層を積層して、各導電型層に電極を設けて、電極により通電して発光させるものである。また、このように基板上に半導体の素子構造を形成したものを支持体に貼り付けて、その支持体と半導体積層構造でもって発光素子とするものもある(例えば、特許文献1の図2)。
特開2003−31858号公報
A light-emitting element using a semiconductor is one in which an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer having a semiconductor multilayer structure is stacked on a substrate, electrodes are provided on each conductive type layer, and light is emitted by energizing the electrodes. . In addition, there is also a device in which a semiconductor element structure formed on a substrate in this manner is attached to a support, and the support and the semiconductor laminated structure are used as a light emitting element (for example, FIG. 2 of Patent Document 1). .
JP 2003-31858 A

しかしながら、従来の発光素子の構造では、十分な発光特性を引き出すことができず、また支持体に貼り合わせた発光素子においては、その電極が製造上の制約により、発光素子に適した十分な特性を有するように形成することができなかった。   However, the structure of the conventional light-emitting element cannot extract sufficient light-emitting characteristics, and the light-emitting element bonded to the support has sufficient characteristics suitable for the light-emitting element due to manufacturing restrictions. Could not be formed.

具体的には、支持体に貼り合わせる半導体積層構造において、貼り合わせ前に半導体積層構造に設けた電極は、電極形成後に熱処理などにより電極を合金化することができ、その電極特性、例えばオーミック性、耐熱性、発光素子動作時の信頼性、例えば素子の耐熱性、接着性などを向上させることができる。しかしながら、支持体との接着後に半導体積層構造に設けられた電極は、その接着部材の耐熱性、例えば熱処理により接着部材の変質、変形などで接着強度を低下する様な場合、そうならないように熱処理温度を低くする必要があるなど、の制限から、十分な熱処理をすることができない。そのため、支持体を貼り合わせ後に半導体積層構造に設ける電極は、十分な特性のものを得ることが困難であった。   Specifically, in a semiconductor multilayer structure to be bonded to a support, an electrode provided in the semiconductor multilayer structure before bonding can be alloyed by heat treatment or the like after electrode formation. In addition, the heat resistance, reliability during operation of the light emitting element, for example, the heat resistance of the element, adhesion, and the like can be improved. However, the electrode provided in the semiconductor laminated structure after bonding with the support is heat-treated so that the heat resistance of the bonding member, for example, when the bonding strength is reduced due to alteration or deformation of the bonding member due to heat treatment, etc. Sufficient heat treatment cannot be performed due to limitations such as the need to lower the temperature. For this reason, it has been difficult to obtain an electrode provided in the semiconductor multilayer structure after the support is bonded to one having sufficient characteristics.

また、別の課題として、半導体積層構造における電極構造、電極配置は、電極の材質によっては発光を遮光するものとなるため、その構造は高度な設計が必要となる。一方で、半導体からなる各導電型層においてキャリアの易動度に違いがある場合には、各導電型層に形成される電極の配置が、キャリアの制御、引いては発光効率に重要な影響を与えるものとなる。例えば、発光素子の面積が大きくなると、素子面積に比した発光構造部の面積を有していても、その電極構造により一部の発光構造部が十分な発光とならずに、却って発光素子内を伝搬する光を吸収する原因となり、素子面積増に応じた発光出力向上が図れない場合がある。このように、発光素子、発光構造の面積、発光構造部の数を多くした場合には、発光の均一性などの問題が発生し、発光効率の低い部分における光損失も問題となるため、そのような電極構造、素子構造の設計は重要となる。   Further, as another problem, the electrode structure and electrode arrangement in the semiconductor multilayer structure shield light emission depending on the material of the electrode, and thus the structure needs to be highly designed. On the other hand, if there is a difference in the mobility of carriers in each conductive type layer made of semiconductor, the arrangement of the electrodes formed in each conductive type layer has an important influence on the control of the carrier and hence the luminous efficiency. Will be given. For example, when the area of the light emitting element is increased, even if the area of the light emitting structure portion is larger than the area of the element, some light emitting structure portions do not emit sufficient light due to the electrode structure. In some cases, the light output cannot be improved according to the increase in the element area. Thus, when the area of the light emitting element, the light emitting structure, and the number of light emitting structure portions are increased, problems such as uniformity of light emission occur, and light loss in a portion with low light emission efficiency also becomes a problem. Such an electrode structure and element structure design are important.

また、電極を放熱経路として用いる場合には、電極の外部接続用の取り出し部と、半導体積層構造からの放熱経路とをどのように配置するかについて、考慮して設計する必要もあり、最適な半導体積層構造及び電極構造とするために、きわめて高度な設計を必要とする。   In addition, when the electrode is used as a heat dissipation path, it is necessary to design in consideration of how to arrange the lead-out part for external connection of the electrode and the heat dissipation path from the semiconductor multilayer structure. In order to obtain a semiconductor laminated structure and an electrode structure, a very advanced design is required.

更に、支持体と貼り合わせた構造を有する半導体積層構造における課題として、支持体と半導体積層構造との間に発光素子の電極を設ける場合に、その接着部材又は、半導体積層構造の電極と接着部材とを絶縁にする絶縁膜との接着性、それらの面内配置、積層構造が重要となり、また製造工程上、電極の熱処理と接着部材の耐熱性を考慮する必要がある。また、発光素子に用いられる各部材が素子動作熱においても、接着強度などの点で十分な信頼性を得るために、半導体積層構造から支持体への放熱経路の設計が重要となる。   Further, as a problem in a semiconductor laminated structure having a structure bonded to a support, when an electrode of a light emitting element is provided between the support and the semiconductor laminated structure, an adhesive member thereof, or an electrode and an adhesive member of the semiconductor laminated structure Adhesiveness with the insulating film that insulates them from each other, their in-plane arrangement, and laminated structure are important, and heat treatment of the electrode and heat resistance of the adhesive member need to be considered in the manufacturing process. Further, in order to obtain sufficient reliability in terms of adhesive strength and the like for each member used in the light emitting element, it is important to design a heat dissipation path from the semiconductor multilayer structure to the support.

本発明は、以上のような課題を解決するものであり、特に、支持体上に半導体積層構造を貼り合わせた半導体発光素子において、好適な電極構造を提供し、優れた特性を有する半導体発光素子を提供することを目的とするものである。
具体的には、本発明に係る半導体発光素子は、半導体積層構造に設けられる電極について、その電極の一方の主面の一部を半導体積層構造に電気的に導通するように接触させ、その他の部分を外部接続用として露出させることで、上述した様々な課題を解決したものである。
The present invention solves the above-described problems. In particular, in a semiconductor light-emitting device in which a semiconductor multilayer structure is bonded onto a support, it provides a suitable electrode structure and has excellent characteristics. Is intended to provide.
Specifically, in the semiconductor light emitting device according to the present invention, with respect to the electrode provided in the semiconductor stacked structure, a part of one main surface of the electrode is brought into contact with the semiconductor stacked structure so as to be electrically connected, and the other By exposing the portion for external connection, the above-described various problems are solved.

すなわち、互いに導電型の異なる第1の半導体層と第2の半導体層を含む半導体積層構造と、前記第1の半導体層に接続された第1電極と、前記第1電極と同一面側で前記第2の半導体層に接続された第2電極とを有し、前記半導体積層構造の前記第1電極及び第2電極側が支持体に接着された半導体発光素子であって、前記第1電極及び第2電極と前記支持体との間に接着部材を設けることで、前記支持体と前記半導体積層構造とが接着されており、前記第1電極は、一方の主面に、前記第1の半導体層に電気的に導通するように接する部分と、外部接続部とを有することを特徴とする。
That is, a semiconductor multilayer structure including a conductive type different first semiconductor layer and the second semiconductor layer from each other, a first electrode connected to said first semiconductor layer, said at the first electrode and the same side and a second electrode connected to the second semiconductor layer, wherein the first electrode and the second electrode side of the semiconductor multilayer structure is a semiconductor light-emitting element bonded to a support, wherein the first electrode and the By providing an adhesive member between two electrodes and the support, the support and the semiconductor laminated structure are bonded, and the first electrode has the first semiconductor layer on one main surface. It has the part which touches so that it may electrically conduct, and an external connection part, It is characterized by the above-mentioned.

以上のように構成された本発明に係る半導体発光素子では、半導体積層構造を構成する半導体層に設けられた電極が、その半導体積層構造に接触して所定の機能を果たす半導体接触部と、外部電源などに接続するための外部接続部と、を同一面に有するものであり、以下のような作用効果を有するものである。
前記構成により、電極配置の自由度が高まり、また、半導体積層構造に電極を形成した後、電極を熱処理してから外部接続部を露出させることができるため、電極の信頼性を高めることができる。
In the semiconductor light emitting device according to the present invention configured as described above, the electrode provided in the semiconductor layer constituting the semiconductor multilayer structure is in contact with the semiconductor multilayer structure and performs a predetermined function, and the external The external connection part for connecting to a power supply etc. has on the same surface, and has the following effects.
With the above structure, the degree of freedom of electrode arrangement is increased, and the reliability of the electrode can be increased because the external connection portion can be exposed after the electrode is heat-treated after the electrode is formed in the semiconductor multilayer structure. .

また、電極の一方の主面において、その一部を半導体積層部の電極形成部に接触する半導体接触部とし、他の部分を外部接続部とすることにより、半導体接触部と外部接続部とを接続するための複雑な配線用電極を設ける必要がないため電極形成に係る工数を低減でき、また構造が単純になるので、電極に対する信頼性も向上する。また、上記外部接続部は、半導体製造プロセス中において形成されるため、極めて高い精度で形成することができ、最小限の面積で形成可能である。   Further, on one main surface of the electrode, a part of the electrode is a semiconductor contact part that is in contact with the electrode forming part of the semiconductor lamination part, and the other part is an external connection part, whereby the semiconductor contact part and the external connection part are Since it is not necessary to provide a complicated wiring electrode for connection, man-hours related to electrode formation can be reduced, and the structure is simplified, so that the reliability of the electrode is improved. Moreover, since the external connection portion is formed during the semiconductor manufacturing process, it can be formed with extremely high accuracy and can be formed with a minimum area.

また、本発明に係る半導体発光素子においては、外部接続部に、例えば、ワイヤ、金属の配線等の外部の配線部材との接続用に、パッド電極を設けることができる。これにより、外部配線との接着性、接着強度に優れた部材をパッド電極用材料として用いることができるため、信頼性の高い外部配線との接続が確保できる。   In the semiconductor light emitting device according to the present invention, a pad electrode can be provided in the external connection portion for connection with an external wiring member such as a wire or a metal wiring. As a result, a member excellent in adhesiveness and adhesive strength with the external wiring can be used as the pad electrode material, so that a reliable connection with the external wiring can be ensured.

本発明において、半導体積層構造が第1導電型の第1の半導体層と第2導電型の第2の半導体層とを含んで構成されており、その第1の半導体層に第1電極が形成され、第2の半導体層に第2電極が形成されているような場合には、その第1電極と第2電極の両方とも同一面上に半導体接触部と外部接続部とを有する電極としてもよいし、第1電極のみを同一面に半導体接触部と外部接続部とを有する電極とし、第2電極を異なる構成としてもよい。   In the present invention, the semiconductor stacked structure includes a first conductive type first semiconductor layer and a second conductive type second semiconductor layer, and a first electrode is formed in the first semiconductor layer. In the case where the second electrode is formed on the second semiconductor layer, both the first electrode and the second electrode can be formed as electrodes having a semiconductor contact portion and an external connection portion on the same surface. Alternatively, only the first electrode may be an electrode having a semiconductor contact portion and an external connection portion on the same surface, and the second electrode may be configured differently.

すなわち、第1電極のみを同一面側に半導体接触部と外部接続部とを有する電極とし、第2電極を、例えば、その一方の主面が第2の半導体層に電気的に導通するように接するようにし、第2電極の他方の主面側が第2電極の外部接続部とされていてもよい。   That is, only the first electrode is an electrode having a semiconductor contact portion and an external connection portion on the same surface side, and the second electrode is, for example, electrically connected to the second semiconductor layer on one main surface thereof. The other main surface side of the second electrode may be used as an external connection portion of the second electrode.

第2電極を、第1電極と同様に、その1つの主面においてその一部を半導体接触部とし他の部分を外部接続部とすることにより、第1電極の外部接続部と第2電極の外部接続部とが同じ向きになるように第1電極と第2電極とを設けることができ、例えば、同じ方向からワイヤーボンディング等により接続することが可能となる(例えば、図9参照)。
これにより、第1電極と第2電極が形成された電極構造層を境に、一方の側を実装面側となる支持体、他方の側は、半導体積層構造が設けられた発光部とでき、好適な配置が実現できる。
Similarly to the first electrode, the second electrode is configured such that a part of the main surface of the second electrode is a semiconductor contact part and the other part is an external connection part, whereby the external connection part of the first electrode and the second electrode The first electrode and the second electrode can be provided so that the external connection portion is in the same direction, and for example, it is possible to connect by wire bonding or the like from the same direction (see, for example, FIG. 9).
Thereby, with the electrode structure layer on which the first electrode and the second electrode are formed as a boundary, the one side can be a support body that is a mounting surface side, and the other side can be a light emitting unit provided with a semiconductor multilayer structure, A suitable arrangement can be realized.

また、第2電極を、第1電極とは異なり、一方の主面が半導体接触部となり、他方の主面が外部接続部となるようにした場合には、たとえば、半導体発光素子を実装するときに、第2電極の外部接続部を実装基板に対向させて接続し、その反対側の面から第1電極の外部接続部の接続ができるので、立体的な配線が可能となり、より高密度な実装が可能な配線構造とすることができる(例えば、図8参照)。また、発光側、放熱経路を効率的に制御することが可能な素子構造が得られる。   Further, when the second electrode is different from the first electrode and has one main surface serving as a semiconductor contact portion and the other main surface serving as an external connection portion, for example, when mounting a semiconductor light emitting element In addition, since the external connection portion of the second electrode is connected to the mounting substrate so that the external connection portion of the first electrode can be connected from the opposite surface, three-dimensional wiring is possible and higher density is achieved. A wiring structure that can be mounted can be obtained (see, for example, FIG. 8). Further, an element structure capable of efficiently controlling the light emission side and the heat dissipation path is obtained.

また、素子構造の第1,2電極形成面が互いに対向して、素子構造を挟むように互いに対向する第1,2電極が形成される場合には、第1,2電極の外部接続部が発光素子の同一面側に配置される構造とでき、外部配線を同一面側とした発光素子とでき、第2電極は半導体積層構造内に電極上面の外部接続部を配することができるため、実装密度、小面積の発光素子に有利な構造の発光素子とできる。   In addition, when the first and second electrodes are formed so that the first and second electrode forming surfaces of the element structure face each other and the element structure is sandwiched between the first and second electrodes, Since the structure can be arranged on the same surface side of the light emitting element, the light emitting element can be an external wiring on the same surface side, and the second electrode can be provided with an external connection portion on the upper surface of the electrode in the semiconductor laminated structure, A light-emitting element having a structure advantageous for a light-emitting element having a small mounting area and packaging density can be obtained.

また、半導体積層構造の同一面側(電極形成面側)に第1電極と第2電極が形成され、かつ第1電極が、その一方の主面に半導体接触部と外部接続部とを有するものであり、第2電極が、一方の主面に半導体接触部を有し、他方の主面に外部接続部を有するような電極構造とした場合には、半導体積層構造の電極形成面側以外の面が電極に覆われないような構造とできるので、半導体積層構造で発光した光を、電極により遮られないように、電極形成面側以外の面から出射できる。
本発明の発光素子において、上記支持体のような支持体に半導体積層構造が貼り合わされる構造において、上述したように、その支持体と半導体積層構造との間に第1電極と第2電極とを配することで、貼り合わせ面以外の露出された半導体積層構造の表面から効率的に光を取り出せる構造とできる。
Also, the first electrode and the second electrode are formed on the same surface side (electrode formation surface side) of the semiconductor multilayer structure, and the first electrode has a semiconductor contact portion and an external connection portion on one main surface thereof When the second electrode has an electrode structure having a semiconductor contact portion on one main surface and an external connection portion on the other main surface, the second electrode has a structure other than the electrode formation surface side of the semiconductor multilayer structure. Since the surface is not covered with the electrode, the light emitted from the semiconductor stacked structure can be emitted from a surface other than the electrode formation surface side so as not to be blocked by the electrode.
In the light emitting device of the present invention, in the structure in which the semiconductor multilayer structure is bonded to the support such as the support, as described above, the first electrode and the second electrode are interposed between the support and the semiconductor multilayer structure. By arranging the above, light can be efficiently extracted from the exposed surface of the semiconductor multilayer structure other than the bonding surface.

また、上記半導体積層構造が、複数に分離された部分電極を有するような素子構造の場合に、各部分電極を接続する導電性部材を、支持体と半導体積層構造の間に設けることができる。これにより、半導体積層構造として様々な構造を採用できることに加えさらに、上記半導体接触部および外部接続部を同一面側に備えた電極を有していることにより設計の自由度が高いため、半導体積層構造側、支持体側に部分電極を接続するための導電性部材を容易に設けることができる。具体的には、半導体積層構造上に、上記第1電極と、部分電極を有する第2電極を有する場合に、第1,2電極間に絶縁膜を設けて、支持体の貼り合わせ側に、その部分電極を互いに接続する導電性部材を、半導体積層構造の部分電極全体の形成面より大きな領域で形成できる。また、支持体と半導体積層構造とを接着するための接着部材が上記部分電極を接続するための導電性部材を兼ねることで、さらに効率的な素子構造とできる。   In the case where the semiconductor multilayer structure is an element structure having a plurality of separated partial electrodes, a conductive member for connecting each partial electrode can be provided between the support and the semiconductor multilayer structure. As a result, various structures can be adopted as the semiconductor multilayer structure, and furthermore, since the semiconductor contact portion and the external connection portion are provided on the same surface side, the design flexibility is high. A conductive member for connecting the partial electrode to the structure side and the support side can be easily provided. Specifically, in the case of having the first electrode and the second electrode having a partial electrode on the semiconductor multilayer structure, an insulating film is provided between the first and second electrodes, and on the bonding side of the support, The conductive member that connects the partial electrodes to each other can be formed in a larger area than the formation surface of the entire partial electrodes of the semiconductor multilayer structure. In addition, since an adhesive member for bonding the support and the semiconductor laminated structure also serves as a conductive member for connecting the partial electrodes, a more efficient element structure can be obtained.

また、本発明の発光素子の製造方法は、従来例の素子製造上の課題を解決するものである。具体的には、半導体積層構造の一方の面にその半導体積層構造に接続される電極を形成した後、半導体積層構造の一部を半導体積層構造に形成された電極の一部が露出されるまで除去して、その露出させた電極面を外部接続用の電極部とするものである。   In addition, the method for manufacturing a light-emitting element according to the present invention solves the problems in manufacturing the element of the conventional example. Specifically, after an electrode connected to the semiconductor multilayer structure is formed on one surface of the semiconductor multilayer structure, a part of the semiconductor multilayer structure is exposed until a part of the electrode formed in the semiconductor multilayer structure is exposed. The electrode surface that is removed and exposed is used as an electrode portion for external connection.

具体的には、半導体により半導体積層構造を形成した後、その半導体積層構造の電極形成面に電極を設ける工程を経て、該半導体積層構造側の電極表面を外部接続用に露出させるために半導体積層構造の一部を除去する工程により、発光素子を製造する。このような方法により、従来の問題が解決される。   Specifically, after a semiconductor multilayer structure is formed with a semiconductor, an electrode is provided on the electrode formation surface of the semiconductor multilayer structure, and then the semiconductor multilayer structure is exposed in order to expose the electrode surface on the semiconductor multilayer structure side for external connection. A light emitting element is manufactured by a process of removing a part of the structure. By such a method, the conventional problem is solved.

すなわち、通常、外部接続用の電極は、支持体側に配線電極として設けられるため、その貼り合わせ時の位置あわせ精度を考慮して比較的大きな外部接続用の配線電極を形成する必要がある。しかし、本発明の製造方法では、半導体加工技術により外部接続用電極を、まず、半導体積層構造に形成しているので、上記貼り合わせ時の位置あわせ精度と無関係に外部接続部と半導体接触部の所定の位置が確保される。従って、従来例に比較して、格段に優れた精度で外部接続部を設けることができるため、高精度、高密度の素子構造とでき、高密度での素子実装が可能となる。   That is, since the external connection electrode is normally provided as a wiring electrode on the support side, it is necessary to form a relatively large external connection wiring electrode in consideration of the alignment accuracy at the time of bonding. However, in the manufacturing method of the present invention, since the external connection electrodes are first formed in the semiconductor multilayer structure by semiconductor processing technology, the external connection portion and the semiconductor contact portion are independent of the alignment accuracy at the time of bonding. A predetermined position is secured. Therefore, since the external connection portion can be provided with a remarkably superior accuracy as compared with the conventional example, a high-precision and high-density element structure can be obtained, and high-density element mounting is possible.

また、支持体に貼り合わせる場合に、その貼り合わせ前に半導体積層構造に電極を形成しているので、貼り合わせ時に使用する接着部材の耐熱性に制限されることなく、形成された電極の熱処理が可能となる。また、その他の素子の熱処理、たとえば熱的アニールによるp型窒化物半導体の低抵抗化、p型半導体化、などの工程も貼り合わせ時に使用する接着部材の耐熱性に制限されることなく行うことができる。このように、貼り合わせ前に、様々な工程を経ることができるのは、半導体積層構造にあらかじめ、第1,2電極を設けても、その電極の少なくとも一方を、支持体への貼り合わせ工程後の半導体加工により、外部接続部を設けることができるためであり、支持体へ貼り合わせない発光素子と同様な製造工程を経ることができる。
ここで、エッチングなどの加工が容易な成長用基板を用いる場合、例えばGaN基板などの半導体基板、には、電極露出工程における半導体の一部除去において、成長用基板も一緒に除去することができる。一方で、成長用基板には、サファイア基板などのエッチング困難な成長用基板を用いる場合がある。その場合には、本発明の製造方法において、支持体に半導体積層構造を貼り合わせて、半導体積層構造の成長用基板を除去することが好ましい。
上記電極露出工程における半導体層の除去により、図13に示すように複数の素子領域を有するウエハを用いて製造する場合に、図13Eにみるように、素子領域となる素子構造部13に互いに分離させることができる。
In addition, in the case of bonding to a support, since the electrodes are formed in the semiconductor laminated structure before the bonding, heat treatment of the formed electrodes is not limited by the heat resistance of the adhesive member used at the time of bonding. Is possible. Also, heat treatment of other elements, for example, reduction of resistance of p-type nitride semiconductor by thermal annealing, formation of p-type semiconductor, etc. should be performed without being limited by the heat resistance of the adhesive member used at the time of bonding. Can do. As described above, various steps can be performed before bonding, even if the first and second electrodes are provided in advance in the semiconductor multilayer structure, at least one of the electrodes is bonded to the support. This is because an external connection portion can be provided by subsequent semiconductor processing, and a manufacturing process similar to that of a light-emitting element that is not attached to a support can be performed.
Here, when a growth substrate that is easy to process such as etching is used, for example, a semiconductor substrate such as a GaN substrate can be removed together with the growth substrate in the partial removal of the semiconductor in the electrode exposure step. . On the other hand, a growth substrate such as a sapphire substrate that is difficult to etch may be used as the growth substrate. In that case, in the manufacturing method of the present invention, it is preferable that the semiconductor multilayer structure is bonded to the support and the growth substrate having the semiconductor multilayer structure is removed.
As shown in FIG. 13E, when the semiconductor layer is removed in the electrode exposure step and the wafer having a plurality of element regions is manufactured as shown in FIG. 13, the element structure portions 13 that become the element regions are separated from each other. Can be made.

また、本発明の発光素子の製造方法において、電極露出工程などの素子加工工程後に、設けられた電極の外部接続部に、外部配線に適したパッド電極を設けることもできる。
さらに本発明の発光素子においては、上述したように、半導体積層構造側に、電極と電極間を絶縁する絶縁膜、さらには、支持体との接着用の部材を形成した後、支持体の貼り合わせ工程を経る方法をとることができ、各部材を精度よく形成することができる。また、絶縁膜が形成されているために、素子構造の2つの電極形成面に重なって、たとえば素子構造のほぼ全面を覆う接着部材を設けることができ、支持体との接着性を向上させることができる。
In the method for manufacturing a light-emitting element of the present invention, a pad electrode suitable for external wiring can be provided in an external connection portion of the provided electrode after an element processing step such as an electrode exposure step.
Furthermore, in the light emitting device of the present invention, as described above, an insulating film that insulates between the electrodes and a member for bonding to the support are formed on the semiconductor multilayer structure side, and then the support is attached. It is possible to adopt a method that goes through a matching step, and each member can be formed with high accuracy. In addition, since an insulating film is formed, an adhesive member that covers, for example, almost the entire surface of the element structure can be provided so as to overlap the two electrode formation surfaces of the element structure, thereby improving the adhesion to the support. Can do.

本発明は、半導体積層構造側に設けられた電極の一部を外部接続用電極として供することで、高密度の電極構造を備えた素子構造を実現でき、高精度に形成することが可能な様々な電極構造、半導体積層構造を実現することができ、用途に応じた様々な発光素子を提供できる。
また、半導体積層構造を支持体に貼り合わせた発光素子の場合には、その貼り合わせ面側に半導体積層構造の第1,2電極を高密度、高精度に配置でき、かつ、貼り合わせの精度の高い発光素子を作製でき、複雑な構造の発光素子でも高歩留まりで作製できる。
In the present invention, by providing a part of the electrode provided on the semiconductor laminated structure side as an external connection electrode, an element structure having a high-density electrode structure can be realized and can be formed with high accuracy. Thus, various electrode structures and semiconductor laminated structures can be realized, and various light-emitting elements can be provided depending on applications.
In the case of a light emitting device in which a semiconductor multilayer structure is bonded to a support, the first and second electrodes of the semiconductor multilayer structure can be arranged with high density and high precision on the bonding surface side, and the bonding accuracy is also high. A light-emitting element having a high level can be manufactured, and even a light-emitting element having a complicated structure can be manufactured with a high yield.

以下、本発明の発光素子について、実施形態及び実施例を用いて、本発明の構成、およびそれを構成する要素などについて具体的に説明するが、本発明は後述の実施例、実施形態に限定されるものではない。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態などにも利用可能なものもある。また、実施例、実施形態にて説明する図面は、本発明の理解を助けるために、一部誇張した図面となっている場合がある。   Hereinafter, the light emitting device of the present invention will be described in detail with respect to the configuration of the present invention and elements constituting the same, using the embodiments and examples. However, the present invention is limited to the following examples and embodiments. Is not to be done. The contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments. The drawings described in the examples and embodiments may be partially exaggerated in order to help understanding of the present invention.

(半導体積層構造)
本発明の半導体積層構造は、半導体を成長させる成長用基板1上に、所望の半導体材料からなる所定の導電型層を形成することにより構成することができる。
本発明に係る半導体積層構造を構成する材料として、例えば、窒化物半導体材料を用いることができる。その窒化物半導体材料は、特に限定されないが、具体的には、GaN、AlN、もしくはInN、又はこれらの混晶であるIII−V族窒化物半導体(InαAlβGa1−α−βN、0≦α、0≦β、α+β≦1)を用いることができ、またこれに加えて、III族元素として一部若しくは全部にBなどを用いたり、V族元素としてNの一部をP、As、Sbなどで置換したりした混晶を利用してもよい。
(Semiconductor laminated structure)
The semiconductor multilayer structure of the present invention can be configured by forming a predetermined conductivity type layer made of a desired semiconductor material on a growth substrate 1 on which a semiconductor is grown.
As a material constituting the semiconductor multilayer structure according to the present invention, for example, a nitride semiconductor material can be used. As the nitride semiconductor material is not particularly limited, specifically, GaN, AlN, or InN, or a group III-V nitride semiconductor is a mixed crystal thereof (In α Al β Ga 1- α-β N , 0 ≦ α, 0 ≦ β, α + β ≦ 1), and in addition to this, a part or all of B is used as a group III element, or a part of N is used as a group V element. Alternatively, a mixed crystal substituted with As, Sb, or the like may be used.

本発明の発光素子に用いることができる他の半導体材料の例としては、AlGaAs、InGaAsなどのGaAs系材料、AlGaInPなどのInP系材料、これらの混晶であるInGaAsPなどの他のIII−V族化合物半導体が挙げられる。本発明の実施例、実施形態では窒化物半導体について説明するが、本発明はこれに限定されない。   Examples of other semiconductor materials that can be used in the light emitting device of the present invention include GaAs-based materials such as AlGaAs and InGaAs, InP-based materials such as AlGaInP, and other III-V groups such as InGaAsP which is a mixed crystal thereof. A compound semiconductor is mentioned. The nitride semiconductor is described in the examples and embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to this.

半導体積層構造は、MOVPE(有機金属気相成長法)、HDVPE(ハライド気相成長法)、MBE(分子線気相成長法)、MOMBE(有機金属分子線気相成長法)等の気相成長装置を用いて、基板上に窒化物半導体などの半導体を、n型層、p型層などにして成長させることにより構成できる。このような種々の材料および成長方法を利用して所望の半導体積層構造を形成することができる。   The semiconductor stacked structure is vapor phase growth such as MOVPE (metal organic vapor phase epitaxy), HDVPE (halide vapor phase epitaxy), MBE (molecular beam vapor phase epitaxy), MOMBE (organic metal molecular vapor phase epitaxy). A semiconductor device such as a nitride semiconductor can be grown as an n-type layer, a p-type layer, or the like on a substrate using an apparatus. A desired semiconductor multilayer structure can be formed using such various materials and growth methods.

具体的な半導体積層構造としては、例えば、半導体成長用基板のサファイア基板上に、
膜厚20nmでGaN(ノンドープ)の低温成長バッファ層と、膜厚5μmでGaN(ノンドープ)の第1下地層と、Al混晶比を0から0.07まで組成傾斜させ、Siを0から1×1019/cmまで濃度傾斜させた膜厚0.4μmで組成濃度傾斜(AlGaN)層を第2下地層として、これらを素子構造の下地層として形成し、
Siを1×1019/cmドープしたn型Al0.07Ga0.93Nで膜厚1.7μmの第1n型層と、Siを2×1017/cmドープしたn型Al0.07Ga0.93Nで膜厚0.8μmの第2n型層を積層したn型層と、
Siを1×1019/cmドープしたAl0.09Ga0.91Nよりなる20nmの障壁層(B)、ノンドープのIn0.01Ga0.99Nよりなる15nmの井戸層(W)をB/W/B/W/B/W/B/W/B/W/Bの順に積層した活性層、
Mgを1×1020/cmドープした膜厚20nmのAl0.38Ga0.62Nよりなる第1p型層(p型クラッド層)、Mgを4×1018/cmドープした膜厚0.1μmでAl0.07Ga0.93Nよりなる第2p型層、Mgを1×1020/cmドープした膜厚0.02μmのAl0.07Ga0.93Nよりなる第3p型層(p型コンタクト層)、を積層したp型層と、
を積層した素子構造が用いられる。上記例示した半導体積層構造は、支持体に貼り合わせて用いる紫外発光の発光素子を実現するための素子構造であり、上記下地層部分は、貼り合わせ後に成長用基板と共に除去する。
As a specific semiconductor stacked structure, for example, on a sapphire substrate of a semiconductor growth substrate,
A low-temperature growth buffer layer of GaN (non-doped) with a film thickness of 20 nm, a first underlayer of GaN (non-doped) with a film thickness of 5 μm, and a composition gradient of Al mixed crystal from 0 to 0.07, and Si from 0 to 1 A thickness gradient of 0.4 μm and a composition concentration gradient (AlGaN) layer as a second underlayer with a concentration gradient up to × 10 19 / cm 3 are formed as an underlayer of the element structure,
An n-type Al 0.07 Ga 0.93 N doped with Si at 1 × 10 19 / cm 3 and a thickness of 1.7 μm, and an n-type Al 0 doped with Si at 2 × 10 17 / cm 3 An n-type layer in which a second n-type layer having a thickness of 0.8 μm is stacked with 0.07 Ga 0.93 N;
20 nm barrier layer (B) made of Al 0.09 Ga 0.91 N doped with Si 1 × 10 19 / cm 3, 15 nm well layer (W) made of non-doped In 0.01 Ga 0.99 N An active layer in which B / W / B / W / B / W / B / W / B / W / B are stacked in this order,
A first p-type layer (p-type cladding layer) made of Al 0.38 Ga 0.62 N with a thickness of 20 nm doped with 1 × 10 20 / cm 3 Mg, and a thickness doped with 4 × 10 18 / cm 3 Mg A second p-type layer made of Al 0.07 Ga 0.93 N at 0.1 μm, and a third p made of Al 0.07 Ga 0.93 N with a thickness of 0.02 μm doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg A p-type layer in which a mold layer (p-type contact layer) is stacked;
An element structure in which is laminated is used. The semiconductor laminated structure exemplified above is an element structure for realizing an ultraviolet light emitting element used by being bonded to a support, and the underlying layer portion is removed together with the growth substrate after bonding.

また、上記素子構造に形成する電極の例としては、図2Aに示すような上記積層構造を一部エッチングして、図2Bに示すようにn型層2(第1導電型層)を一部露出させて、p型層3(第2導電型層)、n型層2(第2導電型層)に第1,2電極21,31として、それぞれRh、Ti−Alを形成する。更に、電極形成後に、成長用基板を露出する前に、正負電極を互いに絶縁する絶縁膜、支持体に接着するための接着部材となる接着層5a、接着層5aと絶縁膜4及び電極とを接続する接着層5aの下地層5′を形成したり、また形成された電極の熱処理工程を実施したりすることができる。   Further, as an example of the electrode formed in the element structure, a part of the laminated structure as shown in FIG. 2A is partially etched, and a part of the n-type layer 2 (first conductivity type layer) is shown in FIG. 2B. Rh and Ti—Al are formed as the first and second electrodes 21 and 31 on the p-type layer 3 (second conductivity type layer) and the n-type layer 2 (second conductivity type layer), respectively. Further, after the electrodes are formed and before the growth substrate is exposed, an insulating film that insulates the positive and negative electrodes from each other, an adhesive layer 5a that serves as an adhesive member for bonding to the support, an adhesive layer 5a, the insulating film 4 and the electrode A base layer 5 ′ of the adhesive layer 5 a to be connected can be formed, and a heat treatment step can be performed on the formed electrode.

(素子構造の電極)
本発明の発光素子において、素子を構成する本発明に特有の電極は、半導体積層構造に接する側の電極面において、その一部がオーミック接触する部分として機能し、他の部分が、半導体積層構造の外側まで引き出されて外部接続用に露出される。本実施形態の発光素子では、半導体積層構造に接続される電極のうちの少なくとも1つがこのような特有の構成とされる。
(Electrode of element structure)
In the light emitting device of the present invention, the electrode unique to the present invention constituting the device functions as an ohmic contact part on the electrode surface on the side in contact with the semiconductor multilayer structure, and the other part is a semiconductor multilayer structure. It is pulled out to the outside and exposed for external connection. In the light emitting device of this embodiment, at least one of the electrodes connected to the semiconductor stacked structure has such a specific configuration.

このように、本発明に特有の電極は、その一方の主面(第1主面)の一部が半導体積層構造に面で接触する半導体接触面であり、その一部を除く一方の主面の残りの面が外部接続用の外部接続面となっている。   As described above, the electrode unique to the present invention is a semiconductor contact surface in which part of one main surface (first main surface) is in contact with the semiconductor multilayer structure, and one main surface excluding that part. The remaining surface is an external connection surface for external connection.

従来、半導体積層構造の底部から一方の導電型層に通じる孔を設けて電極を設けるビアホールを利用した方法、支持体への貼り合わせ、実装面への実装に際して、該支持体側、実装面側に設けた配線部で、外部接続用配線を設けた構造などがあったが、これはいずれも電極の対向する面のうちの一方の面を半導体に接続される面とし、他方の面を外部回路と接続するための電極面とするものであった。   Conventionally, a method using a via hole in which an electrode is provided by providing a hole from the bottom of a semiconductor multilayer structure to one conductivity type layer, bonding to a support, and mounting on a mounting surface, the support side and the mounting surface side There was a structure where external connection wiring was provided in the provided wiring part, but in this case, one of the opposing surfaces of the electrode was the surface connected to the semiconductor, and the other surface was the external circuit The electrode surface for connection to the.

このように対向する2つの電極表面の一方を素子との接続用の電極面(半導体層との接触面)とし、他方を外部接続面とする構造とした場合には、製造上の制約(製造工程、その順序の制限)、素子構造設計に対する制約が問題となる。しかし、本発明では、半導体積層構造に設けられた少なくとも1つの電極が、素子に直接接するように設けられた半導体接触部と、外部に露出した外部接続部とを同一面側に有しているため、設計自由度に優れ、またその電極の信頼性、例えば素子構造との密着性、電気特性、外部配線との密着性、などに優れた電極が容易に得られる。   When one of the two electrode surfaces facing each other is used as an electrode surface (contact surface with a semiconductor layer) for connection with an element and the other is used as an external connection surface, manufacturing restrictions (manufacturing) Restrictions on the process and the order thereof) and the device structure design are problems. However, in the present invention, at least one electrode provided in the semiconductor multilayer structure has a semiconductor contact portion provided so as to be in direct contact with the element and an external connection portion exposed to the outside on the same surface side. Therefore, an electrode excellent in design flexibility and excellent in electrode reliability, for example, adhesion to the element structure, electrical characteristics, adhesion to external wiring, and the like can be easily obtained.

本発明の発光素子において、半導体積層構造に設けられる電極の一方(第1電極)は、上述した電極構造であるが、他の電極は、この第1電極と同様に同一面側に半導体接触部と外部接続部を有するものであってもよいし、電極の対向する面の一方の面が半導体接触部となっており、他方の面が外部接続部となったものであってもよい。これは、上記素子構造の設計自由度に依るものであり、発光素子全体として、どのような実装方法、電極配置を必要とするかにより、様々な電極構造をとることができる。   In the light-emitting element of the present invention, one of the electrodes (first electrode) provided in the semiconductor multilayer structure has the above-described electrode structure, but the other electrode has a semiconductor contact portion on the same surface side as the first electrode. And one of the opposing surfaces of the electrode may be a semiconductor contact portion, and the other surface may be an external connection portion. This depends on the degree of design freedom of the element structure, and various electrode structures can be adopted depending on what mounting method and electrode arrangement are required for the entire light emitting element.

また、半導体積層構造は、後述する実施例に示すように、例えば、第1,2導電型層の間に発光層を有する構造であって、一方の導電型層に第1電極を有し、他方の導電型層に第2電極を有する構造であるが、半導体積層構造は、図1〜3、5、6、11Bのように、複数の発光構造部を含む構造であっても良く、図4、11Aに示すように、1つ発光構造部により構成され、その1つの発光構造部が第1と2電極を有する構造となっていてもよい。ここで、発光構造部とは、発光素子構造中に、発光する構造を有した部分であり、具体的には、素子構造中において、p−n接合面、発光部若しくは活性層、第1,2導電型層の接合部、を有する構造であり、具体例として、図、実施例で示すように、少なくとも活性層若しくは第1,2導電型層の界面と第2導電型層3を有する構造である。   In addition, as shown in the examples to be described later, the semiconductor stacked structure is, for example, a structure having a light emitting layer between first and second conductivity type layers, and having a first electrode in one conductivity type layer, Although the second conductive type layer has the second electrode, the semiconductor stacked structure may be a structure including a plurality of light emitting structure portions as shown in FIGS. 1 to 3, 5, 6, and 11 B. 4 and 11A, it may be constituted by one light emitting structure part, and the one light emitting structure part may have a structure having first and two electrodes. Here, the light emitting structure part is a part having a light emitting structure in the light emitting element structure. Specifically, in the element structure, the pn junction surface, the light emitting part or the active layer, A structure having a junction of two conductivity type layers. As a specific example, as shown in the drawings and examples, a structure having at least an interface between the active layer or the first and second conductivity type layers and the second conductivity type layer 3 It is.

具体的に発光構造部は、例えば、第1導電型層、発光層、第2導電型層が積層された半導体積層構造において、第1導電型層が露出されるまでエッチングして、発光層および第2導電型層が島状又はストライプ状に分離されることにより構成される。尚、このように、発光構造部が互いに分離されると、各々の発光構造部に設けられる第2電極は、互いに接続する必要がある。   Specifically, the light emitting structure portion is etched, for example, in a semiconductor stacked structure in which a first conductive type layer, a light emitting layer, and a second conductive type layer are stacked, until the first conductive type layer is exposed, The second conductivity type layer is formed by being separated into islands or stripes. In addition, when the light emitting structure parts are separated from each other in this way, the second electrodes provided in the respective light emitting structure parts need to be connected to each other.

本発明の発光素子においては、また、図7に示すように半導体積層構造を複数有していても良く、また、発光構造部、素子構造の他に、各導電型層に設けられる電極を分離して複数設けることもできる。このように、多様な素子構造、発光構造、電極構造が実現できるのは、上述した本発明に特有の電極構成によるものである。   The light-emitting element of the present invention may have a plurality of semiconductor stacked structures as shown in FIG. 7, and in addition to the light-emitting structure part and the element structure, the electrodes provided in each conductive type layer are separated. A plurality of them can be provided. In this way, various element structures, light emitting structures, and electrode structures can be realized by the electrode configuration unique to the present invention described above.

(発光素子の構造)
発光素子の構造は、上述したように、半導体積層構造の少なくとも1つの電極を半導体接触部と外部接続部とを同一面側とすれば良く、その具体的構成を以下に図面を用いて説明する。以下の例では、半導体積層構造がp型、n型層を有していてそれぞれの層に電極を形成したものについて説明する。
(Structure of light emitting element)
As described above, the structure of the light-emitting element may be such that at least one electrode of the semiconductor multilayer structure has the semiconductor contact portion and the external connection portion on the same surface side, and a specific configuration thereof will be described below with reference to the drawings. . In the following example, a semiconductor stacked structure having p-type and n-type layers and electrodes are formed on the respective layers will be described.

図1は、本発明に係る一実施形態の発光素子の構成を示す断面図であり、その断面において、互いに分離された発光構造部12を2つ有し、各発光構造部12のp型層3にそれぞれ第2電極31が形成されている。ここでは、発光構造部12の第2電極31は、支持体7との間の接着部材5を導電性とすることにより、互いに電気的に接続している。一方、第1電極21は、発光構造部12の外側に配置された電極が、上述した同一面側に半導体接触部21bと外部接続部21aを備えた電極となっている。第1電極21と第2電極31は、絶縁膜4により、半導体積層構造上で互いに絶縁されている。また、発光構造部間にあって他の第1電極とは分離しているように描かれている第1電極21は、実際には、半導体積層構造上の配線(図示はされていない)により外側の第1電極21に接続されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. In the cross section, two light emitting structure portions 12 are separated from each other, and p-type layers of each light emitting structure portion 12 are provided. 3, the second electrode 31 is formed on each. Here, the 2nd electrode 31 of the light emission structure part 12 is electrically connected mutually by making the adhesive member 5 between the support bodies 7 electroconductive. On the other hand, in the first electrode 21, the electrode disposed outside the light emitting structure 12 is an electrode including the semiconductor contact portion 21 b and the external connection portion 21 a on the same surface side. The first electrode 21 and the second electrode 31 are insulated from each other on the semiconductor multilayer structure by the insulating film 4. In addition, the first electrode 21 that is drawn between the light emitting structure parts and separated from the other first electrodes is actually arranged on the outer side by wiring (not shown) on the semiconductor stacked structure. It is connected to the first electrode 21.

また、第2電極31は断面で互いに分離され、半導体積層構造上でも互いに分離されている。一方で、上記第1電極21と同様に、半導体積層構造上で互いに接続した連続した電極とすることもできる。この実施の形態では、上述の通り、接着部材5を導電性とし、かつ支持体7を導電性の基板とすることにより、第2電極31の一方の主面をp型層3に接触させ、第2電極31の他方の主面側から外部接続できるようにしている。すなわち、第2電極31の一方の主面は半導体と接触させるための面であり、第2電極31の他方の主面は外部接続用の面として機能している。そして、貼り合わせる支持体7を導電性材料として、支持体7を第2電極31に電気的に接続し、半導体積層構造側の面に対向する裏面側を、第2電極の外部接続とでき、例えば支持体7裏面に設けた電極を介して、外部回路との接続が可能となる。これにより、例えば、支持体7の裏面に、第2電極に接続された電極を備え、半導体積層構造側に第1電極21の外部接続部21aを備えた電極構造が実現できる。また、支持体を絶縁性材料とした場合では、半導体積層構造側に形成された支持体の電極と、その反対側の裏面に形成された電極と、を配線電極によって接続するようにしても、支持体裏面側からの電極取り出しできる。   The second electrodes 31 are separated from each other in cross section, and are separated from each other even on the semiconductor multilayer structure. On the other hand, similar to the first electrode 21, continuous electrodes connected to each other on the semiconductor multilayer structure can be used. In this embodiment, as described above, the adhesive member 5 is made conductive and the support 7 is made a conductive substrate, whereby one main surface of the second electrode 31 is brought into contact with the p-type layer 3, External connection can be made from the other main surface side of the second electrode 31. That is, one main surface of the second electrode 31 is a surface for contacting the semiconductor, and the other main surface of the second electrode 31 functions as a surface for external connection. Then, using the support 7 to be bonded as a conductive material, the support 7 can be electrically connected to the second electrode 31, and the back side facing the surface on the semiconductor multilayer structure side can be externally connected to the second electrode. For example, it is possible to connect to an external circuit via an electrode provided on the back surface of the support 7. Thereby, for example, an electrode structure in which an electrode connected to the second electrode is provided on the back surface of the support 7 and the external connection portion 21a of the first electrode 21 is provided on the semiconductor multilayer structure side can be realized. In addition, when the support is an insulating material, the electrode of the support formed on the semiconductor laminated structure side and the electrode formed on the back surface on the opposite side may be connected by the wiring electrode. The electrode can be taken out from the back side of the support.

図3Cの発光素子では、断面図に示すように、複数の発光構造部12を有しており、その複数の発光構造部12が共通の第2電極32により互いに接続されている。第2電極32は、第1電極21と絶縁膜4を介して重なっている。図3Cの発光素子では、第2電極32のp型層3に接する電極面の一部が半導体積層構造の一部を除去することにより露出されており、その露出部が第2電極の外部接続部32aとされている。図3Cの発光素子において、第1電極21の1つは、図1に示す発光素子と同様に、第1電極21のn型層2に接する面である一方の主面の一部が半導体積層構造の一部を除去することにより露出されており、その露出部が第1電極の外部接続部21aとされている。このように、図3の発光素子では、第1電極21と第2電極32がいずれも、同一面側に半導体接触部と外部接続部とを有しており、支持体7は、図1の発光素子とは異なり外部接続用ではないため、絶縁性の基板を利用することも可能である。すなわち、第1電極21,第2電極32の両方が上記同一面側の電極構造であり、その内の一方は、分離された発光構造部を互いに接続する共通電極で、他方の電極は半導体積層構造上で互いに接続された配線状の電極となっている。尚、図1,2と同様に、発光構造部は面内で分離されていても、互いに接続して分岐された形状でもいずれでも、可能である。ここで、図3、5、9の発光素子では、発光構造部の第2の半導体層に第2電極32,34が設けられているが、オーミック性、電極の形成精度において、各発光構造部の第2の半導体層3にそれぞれオーミック用の電極を設けて、それら発光構造部の電極を互いに接続する配線用の電極、例えば外部接続部を設ける配線電極を更に設けることが好ましい。   As shown in the cross-sectional view, the light emitting element of FIG. 3C has a plurality of light emitting structure portions 12, and the plurality of light emitting structure portions 12 are connected to each other by a common second electrode 32. The second electrode 32 overlaps the first electrode 21 with the insulating film 4 interposed therebetween. In the light emitting device of FIG. 3C, a part of the electrode surface in contact with the p-type layer 3 of the second electrode 32 is exposed by removing a part of the semiconductor multilayer structure, and the exposed part is an external connection of the second electrode. Part 32a. In the light emitting device of FIG. 3C, one of the first electrodes 21 is part of one main surface which is a surface in contact with the n-type layer 2 of the first electrode 21 as in the light emitting device shown in FIG. 1. It is exposed by removing a part of the structure, and the exposed portion is the external connection portion 21a of the first electrode. As described above, in the light emitting device of FIG. 3, both the first electrode 21 and the second electrode 32 have the semiconductor contact portion and the external connection portion on the same surface side. Unlike a light emitting element, it is not for external connection, and therefore an insulating substrate can be used. That is, both the first electrode 21 and the second electrode 32 have the same electrode structure, and one of them is a common electrode that connects the separated light emitting structures, and the other electrode is a semiconductor laminated layer. Wiring electrodes are connected to each other on the structure. As in FIGS. 1 and 2, the light emitting structure can be separated in the plane or can be connected and branched. 3, 5 and 9, the second electrodes 32 and 34 are provided in the second semiconductor layer of the light emitting structure. However, each light emitting structure has an ohmic property and electrode formation accuracy. It is preferable that an ohmic electrode is provided on each of the second semiconductor layers 3 and a wiring electrode for connecting the electrodes of the light emitting structure part to each other, for example, a wiring electrode for providing an external connection part is further provided.

図4の発光素子は、図3Cと同様に半導体積層構造の電極形成面側に、第1電極と第2電極が形成され、第1,2電極が共に、その一方の主面に半導体接触部と外部接続部とを有するものであり、半導体積層構造側から外部 接続することができる電極構造となる。また、図3Cとの相違点は、発光構造部12を1つであるため、第1電極23と第2電極33が互いに重ならずにそれぞれ1つであり、半導体積層構造と支持体7との間に絶縁膜4が設けられ、互いに絶縁された構造としているため信頼性に優れる。以上の図3C,4においては、支持体7への接着部材5は、支持体に導通しないため絶縁性でも良いが、発光素子の放熱性を考慮すると、熱伝導性に優れた合金などの金属部材が好ましく用いられる。   In the light emitting device of FIG. 4, the first electrode and the second electrode are formed on the electrode forming surface side of the semiconductor laminated structure, as in FIG. 3C, and the first and second electrodes are both semiconductor contact portions on one main surface. And an external connection portion, and an electrode structure that can be externally connected from the semiconductor multilayer structure side. Further, the difference from FIG. 3C is that there is one light emitting structure 12, so that the first electrode 23 and the second electrode 33 are one each without overlapping each other, and the semiconductor laminated structure and the support 7 Since the insulating film 4 is provided between them, and the structure is insulated from each other, the reliability is excellent. In FIGS. 3C and 4 above, the adhesive member 5 to the support 7 may be insulating because it does not conduct to the support. However, in consideration of the heat dissipation of the light emitting element, a metal such as an alloy having excellent thermal conductivity. A member is preferably used.

図5の発光素子は、図3Cの発光素子との相違点は、図1の発光素子と同様に接着部材51として導電性接着部材を用いており、第2電極34の一方の主面をp型層3に接触させる面とし、第2電極34の他方の主面を外部接続させる面としている点である。図1の発光素子と同じく、支持体7として導電性基板を用いることにより、例えば、支持体7の下面において外部回路と接続される。
また、図5の発光素子は、図3Cの発光素子と同様、複数の発光構造部12を有しており、その複数の発光構造部12が共通の第2電極34により互いに接続されている。この共通電極は図1の発光素子に比して、製造に有利である一方、図3Cと同様に第1電極と重なること、各発光構造部に個別に電極が形成されないため信頼性に劣る。
The light emitting element of FIG. 5 is different from the light emitting element of FIG. 3C in that a conductive adhesive member is used as the adhesive member 51 in the same manner as the light emitting element of FIG. This is a surface that is brought into contact with the mold layer 3 and the other main surface of the second electrode 34 is a surface that is externally connected. Similar to the light emitting element of FIG. 1, by using a conductive substrate as the support 7, for example, the lower surface of the support 7 is connected to an external circuit.
5 has a plurality of light emitting structure portions 12 similar to the light emitting device of FIG. 3C, and the plurality of light emitting structure portions 12 are connected to each other by a common second electrode 34. The common electrode is advantageous in manufacturing as compared with the light emitting element of FIG. 1, but is inferior in reliability because it overlaps with the first electrode as in FIG. 3C and no electrode is individually formed in each light emitting structure.

図6に示す素子おける、図1に示す素子構造との相違点は、第1,2電極の構造が逆になっていることにある。具体的には、第2電極35が、半導体積層構造上で互いに接続された配線状の電極となるため、発光構造部12が互いに接続された構造とすることができる。他方、第1電極25は、導電性接着部材により互いに接続された構造となっている。このように、一方の電極のみが同一面に半導体接触部と外部接続部を有する場合、その電極は第1電極(n電極)でも第2電極(p電極)でもよい。   The element shown in FIG. 6 is different from the element structure shown in FIG. 1 in that the structures of the first and second electrodes are reversed. Specifically, since the second electrode 35 becomes a wiring electrode connected to each other on the semiconductor stacked structure, the light emitting structure 12 can be connected to each other. On the other hand, the first electrodes 25 are connected to each other by a conductive adhesive member. Thus, when only one electrode has the semiconductor contact portion and the external connection portion on the same surface, the electrode may be the first electrode (n electrode) or the second electrode (p electrode).

図7の発光素子では、互いに分離された2つの半導体積層構造部10aが、その両者に半導体接触部を供する共通電極の第1電極26により接続され、該第1電極26の同一面側に外部接続部を備えた構造となっている。具体的には、第1電極26は、その一方の主面の一部が半導体積層構造10の一部を除去することにより露出されて外部接続部26aとされている。また、第1電極26の一方の主面における外部接続部26aの両側は、分離された2つの半導体積層構造部10aのn型層と接触している。このようにして、図7の発光素子において、第1電極26は、その同一面側に半導体接触部26bと外部接続部26aを備えた電極となっている。   In the light emitting device of FIG. 7, two semiconductor stacked structure portions 10a separated from each other are connected to each other by a first electrode 26 of a common electrode that provides a semiconductor contact portion, and externally connected to the same surface side of the first electrode 26. It has a structure with a connection part. Specifically, a part of one main surface of the first electrode 26 is exposed by removing a part of the semiconductor multilayer structure 10 to be an external connection part 26a. Further, both sides of the external connection portion 26a on one main surface of the first electrode 26 are in contact with the n-type layers of the two separated semiconductor stacked structure portions 10a. Thus, in the light emitting device of FIG. 7, the first electrode 26 is an electrode having the semiconductor contact portion 26b and the external connection portion 26a on the same surface side.

一方、図7の発光素子では、接着部材を導電性接着部材としかつ支持体7を導電性の基板とすることにより、第2電極36の一方の主面をp型層3に接触させ、第2電極36の他方の主面側から外部接続できるようにしている。すなわち、第2電極36の一方の主面は半導体と接触させるための面であり、第2電極36の他方の主面は外部接続用の面として機能している。
ここで、2つの半導体積層構造は互いに分離された複数の半導体積層構造であって、この例のように本発明の発光素子は、1つの発光素子中に複数の半導体積層構造を設けることもできる。このように分離された積層構造を複数有することで、各積層構造10内で光の伝播による吸収損失を抑えて、外部取り出し効率に優れた発光素子構造とできる。
On the other hand, in the light emitting element of FIG. 7, by using the adhesive member as a conductive adhesive member and the support 7 as a conductive substrate, one main surface of the second electrode 36 is brought into contact with the p-type layer 3, External connection can be made from the other main surface side of the two electrodes 36. That is, one main surface of the second electrode 36 is a surface for contacting the semiconductor, and the other main surface of the second electrode 36 functions as a surface for external connection.
Here, the two semiconductor multilayer structures are a plurality of semiconductor multilayer structures separated from each other. As in this example, the light emitting element of the present invention can be provided with a plurality of semiconductor multilayer structures in one light emitting element. . By having a plurality of laminated structures separated in this way, it is possible to suppress the absorption loss due to the propagation of light in each laminated structure 10 and to obtain a light emitting element structure excellent in external extraction efficiency.

(電極)
第1,2電極21,31の電極材料、特にp型窒化物半導体層用の電極の材料としては、ニッケル(Ni)、白金(Pt)パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ランタン(La)、銅(Cu)、銀(Ag)、イットリウム(Y)よりなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金、積層構造、さらには、それらの化合物、例えば、導電性の酸化物、窒化物などがあり、導電性の金属酸化物(酸化物半導体)も、錫をドーピングした厚さ5nm〜10μmの酸化インジウム(Indium Tin Oxide ;ITO)、ZnO、In、またはSnO、若しくはそれらにGaなどの窒化物半導体のIII族元素などをドーピングしたものなどが挙げられ、透光性を有する電極として好適に用いられる。酸化物半導体材料の場合には、各導電型層2,3とその電極21、31との中間的な機能を有する形態となり、導電型層2,3と金属酸化物の導電性を同じとしてもよく、異なる導電型の酸化物半導体層を電極とする場合には、半導体積層構造10との間に何らかの介在層(逆導電型層、酸化物半導体、金属層)を更に介して使用してもよく、また拡散導体として機能することからも、第1導電型層2側の拡散導体として、このような半導体層、電極材料を用いても良い。電極21が、金属層の場合には、透光性とするには透光性が確保される薄膜で形成することができ、反射性の電極とする場合には、反射性の大きい金属、例えばAl,Ag,Rhを用いることができる。
ここで、第1電極としては、Ti/Alなどのように、第1導電型層とのオーミック用と窒化物半導体層との密着用としてのTi層(第1層)と、絶縁膜4・接着部材5との接着用若しくはボンディング用としてのAl層(第2層)、好ましくは金、Al、白金族の構成とできる。また、オーミック用の第1層(例えば、W、Mo、Tiが第1導電型層とのオーミック接触に好ましい)と、接着用若しくはパッド用の第2層との間にバリア層として、高融点金属層(W、Mo、白金族)を設ける構造、例えばW/Pt/Al、Ti/Rh(バリア層1)/Pt(バリア層2)/Al、Ti/Al/Ti/Pt(バリア層)/Alが用いられ、特に第1電極(オーミック接触用)として好適に用いられる。また、第2導電型層3のオーミック用の電極23としては、p型層側から順に積層した、Ni/Au、Co/Auの2層構造の他、ITOなどの導電性酸化物を用いたもの、白金族元素の金属及びその積層構造・合金、例えばRh/Ir、Pt/Pdの2層構造などが好適に用いられる。
また本発明の発光素子構造において、図6に示すように半導体積層構造における電極形成面、支持体側に対向する面を、光取り出し面側とする場合、凹凸部9を半導体積層構造に形成して、該凹凸加工により、好適な光取り出しが実現でき、外部量子効率が増大できる。このような凹凸部9は、発光素子の光取り出し面となる半導体積層構造10の端面、側面、露出面、界面などに、異なる材料間の界面、例えば半導体層の表面、基板面、金属形成面、絶縁膜などの膜界面・表面のいずれに形成しても良い。また、反射に寄与するように、反射面側、例えば支持体側に形成することもできる。例えば、図6の透明絶縁膜8の表面に膜を加工して凹凸を形成することができる。ここで、凹凸部6の形状としては、面内で、ドット状、格子状、ハニカム状、枝状、矩形状、多角形状、円形状など様々な形状の凸部(上面)又は凹部(底面)とすることができ、断面形状としては矩形状、台形状、錐体断面などとできる。その大きさは、適宜設定されるが、具体的には開口部、凸部、凹部の間隔、1辺の長さ(矩形状、多角形状)、直径(ドット状、円形状)を、1〜10μm、好ましくは2〜5μmである。
(electrode)
The electrode materials for the first and second electrodes 21 and 31, particularly the electrode material for the p-type nitride semiconductor layer, are nickel (Ni), platinum (Pt) palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru). , Osmium (Os), Iridium (Ir), Titanium (Ti), Zirconium (Zr), Hafnium (Hf), Vanadium (V), Niobium (Nb), Tantalum (Ta), Cobalt (Co), Iron (Fe) At least one selected from the group consisting of manganese (Mn), molybdenum (Mo), chromium (Cr), tungsten (W), lanthanum (La), copper (Cu), silver (Ag), and yttrium (Y) Including metals, alloys, laminated structures, and their compounds, for example, conductive oxides and nitrides, conductive metal oxides (oxide semiconductors) also dopin tin Indium oxide thickness 5nm~10μm that (Indium Tin Oxide; ITO), ZnO, such as doped and In 2 O 3 or SnO 2, or a nitride semiconductor of the group III element such as those in Ga, can be cited It is preferably used as an electrode having translucency. In the case of an oxide semiconductor material, the conductive layers 2 and 3 and the electrodes 21 and 31 have intermediate functions, and the conductivity of the conductive layers 2 and 3 and the metal oxide is the same. When an oxide semiconductor layer having a different conductivity type is used as an electrode, an intervening layer (reverse conductivity type layer, oxide semiconductor, metal layer) may be further interposed between the semiconductor stacked structure 10 and the semiconductor laminate structure 10. In addition, since it functions as a diffusion conductor, such a semiconductor layer or electrode material may be used as the diffusion conductor on the first conductivity type layer 2 side. In the case where the electrode 21 is a metal layer, it can be formed of a thin film that ensures translucency in order to be translucent, and in the case of a reflective electrode, a highly reflective metal, for example, Al, Ag, and Rh can be used.
Here, as the first electrode, a Ti layer (first layer) for the ohmic contact with the first conductivity type layer and the nitride semiconductor layer, such as Ti / Al, and the insulating film 4. An Al layer (second layer) for bonding to the bonding member 5 or bonding, preferably gold, Al, or a platinum group can be used. Further, a high melting point as a barrier layer between the first layer for ohmic (for example, W, Mo, Ti is preferable for ohmic contact with the first conductivity type layer) and the second layer for bonding or padding. Structure for providing a metal layer (W, Mo, platinum group), for example W / Pt / Al, Ti / Rh (barrier layer 1) / Pt (barrier layer 2) / Al, Ti / Al / Ti / Pt (barrier layer) / Al is used, and is particularly preferably used as the first electrode (for ohmic contact). In addition, as the ohmic electrode 23 of the second conductivity type layer 3, a conductive oxide such as ITO is used in addition to a two-layer structure of Ni / Au and Co / Au laminated in order from the p-type layer side. Metals of platinum group elements and laminated structures / alloys thereof, for example, a two-layer structure of Rh / Ir, Pt / Pd, etc. are preferably used.
Further, in the light emitting device structure of the present invention, when the electrode formation surface and the surface facing the support in the semiconductor multilayer structure are the light extraction surface side as shown in FIG. By this uneven | corrugated process, suitable light extraction can be implement | achieved and external quantum efficiency can increase. Such an uneven portion 9 is formed on the end surface, side surface, exposed surface, interface, etc. of the semiconductor multilayer structure 10 serving as the light extraction surface of the light emitting element, such as an interface between different materials, for example, the surface of the semiconductor layer, the substrate surface, the metal formation surface. Alternatively, it may be formed at any of the film interface and the surface of the insulating film. Moreover, it can also form in the reflective surface side, for example, a support body side, so that it may contribute to reflection. For example, the film can be processed on the surface of the transparent insulating film 8 in FIG. 6 to form irregularities. Here, as the shape of the concavo-convex portion 6, a convex portion (top surface) or a concave portion (bottom surface) of various shapes such as a dot shape, a lattice shape, a honeycomb shape, a branch shape, a rectangular shape, a polygonal shape, a circular shape, etc. The cross-sectional shape may be a rectangular shape, a trapezoidal shape, a cone cross-section, or the like. The size is appropriately set. Specifically, the distance between the opening, the convex portion, and the concave portion, the length of one side (rectangular shape, polygonal shape), the diameter (dot shape, circular shape), 1 to 10 μm, preferably 2 to 5 μm.

(支持体とその接着構造)
支持体と半導体積層構造とを接着する構造は、上述した図1〜7に見るように、様々な形態とすることができる。この接着形態を大別すると、支持体を一方の電極の外部接続用として用いるものと、用いないものに分けられる。すなわち、導電性接着部材により、半導体積層構造の一方の電極と支持体7又は支持体に形成された電極とを電気的に接続するものと、支持体を半導体積層構造とは電気的に分離する構造とがある。また、半導体積層構造上の第1,2電極の面内配置と両電極を絶縁する絶縁膜の配置、及びそれらの積層構造により、更に分類することができる。すなわち、半導体積層構造上の各電極を面内で分離しているもの(図1,2,6など)、一方の電極が他方の電極に絶縁膜を介して重なるもの(図3,5など)、2種類があり、更に前者は、半導体積層構造上で配線により互いに電極が連続して接続されたもの(図11A)、分離されて導電性接着部材により互いに接続されるもの(図11B)に分けられる。
ここで、半導体積層構造10を成長させる成長用基板としては、窒化物半導体素子の場合、C面、R面、及びA面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル(MgA124)のような絶縁性基板、また炭化珪素(6H、4H、3C)、シリコン、ZnS、ZnO、Si、GaAs、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板が挙げられる。また、デバイス加工が出来る程度の厚膜(数十μm以上)であればGaNやAlN等の窒化物半導体基板を用いることもできる。異種基板はオフアングルしていてもよく、サファイアC面を用いる場合には、0.01°〜3.0°、好ましくは0.05°〜0.5°の範囲とする。
また、支持体7の材料としては、その目的により種々の材料を用いることができ、素子の放熱性を高めるためには、放熱用の導電性基板として、金属材料の基板、半導体材料の基板が用いられ、その他にセラミックス、焼結体などの絶縁性基板なども用いることができる。具体的な材料としては、Si、SiC、GaAs、GaP、InP、ZnSe、ZnS、ZnO等の半導体から成る半導体基板、又は、金属単体基板、又は相互に非固溶あるいは固溶限界の小さい2種以上の金属の複合体から成る金属基板を用いることができ、金属材料として具体的にはAg,Cu,Au,Pt等の高導電性金属から選択された1種以上の金属と、W,Mo,Cr,Ni等の高硬度の金属から選択された1種以上の金属と、から成るものを用いることができる。ここで、図10にも示すように、半導体材料の支持体7を用いる場合には、それに素子機能、例えばツェナーダイオード、を付加した半導体素子の支持体7とすることもできる。さらに、金属基板としては、Cu−WあるいはCu−Moの複合体を用いることが好ましい。支持体7による発光素子の光の吸収・損失、半導体積層構造10との接着性を考慮して、支持体7の材料、及び接着方法が選択され、支持体7側から光を取出す場合には、透光性材料を選択し、また樹脂材料のような透光性の接着部材5若しくは部分的な接着方法により、光損失が少なくなるような構造とし、また、半導体積層構造10側を光り取出し方向とする場合には、接着部材5若しくは支持体7、絶縁膜4又は半導体積層構造10の一部に、Al、Agなどの反射膜、若しくは反射性の電極を設けるなどして、外部取出し効率を高めると良い。
また、接着部材の材料、構造としては、Agペースト、カーボンペースト、ITOペーストのような混合、複合組成物(有機物)、半田材料の他、発光素子120からの放熱性を考慮して、耐熱性に優れた材料、構造として、Au、Sn、Pd、In等の金属若しくはその積層体並びに合金などが、本発明の大面積、大電流駆動で高発熱性の素子に効果的である。共晶形成層の組合せは、Au−Sn、Sn−Pd、又はIn−Pdが好ましい。そのほかに、金属バンプ、Au−Au接合などの金属・金属接合なども用いることができる。
接着部材を形成して支持体に貼り合わせることにより、貼り合わせ部分において、半導体積層構造と支持体との間に空隙を設けずに、貼り合わせできる。これにより、半導体積層構造からの発光が、支持体との間の空隙により失われることがなく、効率的な発光が可能となる。また、接着部材として導電性の材料を用いることにより、半導体積層構造上において分離された複数の部分電極を電気的に接続することが可能であり、接着部材を介して支持体側と電気的に接続することもできる。半導体積層構造上の電極と支持体側とを電気的に接続する場合は、支持体側に外部回路と接続するための配線部を形成することが可能なため、支持体との貼り合わせ時に、その位置精度が低い場合であっても、位置精度による影響を受けることなく優れた発光特性を確保でき、製造歩留まりを向上させることができる点で有利である。
(Support and its bonding structure)
The structure for bonding the support and the semiconductor laminated structure can be in various forms as seen in FIGS. This bonding mode is roughly classified into those used for external connection of one electrode and those not used. That is, the conductive adhesive member electrically separates one electrode of the semiconductor multilayer structure and the support 7 or the electrode formed on the support from the semiconductor multilayer structure. There is a structure. Further, it can be further classified by the in-plane arrangement of the first and second electrodes on the semiconductor laminated structure, the arrangement of the insulating film that insulates both electrodes, and the laminated structure thereof. That is, the electrodes on the semiconductor laminated structure are separated in the plane (FIGS. 1, 2, 6 etc.), and one electrode overlaps the other electrode through an insulating film (FIGS. 3, 5 etc.) There are two types, and the former is one in which the electrodes are continuously connected to each other by wiring on the semiconductor laminated structure (FIG. 11A), and the other is separated and connected to each other by a conductive adhesive member (FIG. 11B). Divided.
Here, as a growth substrate on which the semiconductor multilayer structure 10 is grown, in the case of a nitride semiconductor element, sapphire or spinel (MgA1 2 O 4 ) whose principal surface is one of the C-plane, R-plane, and A-plane is used. Insulating substrates such as silicon carbide (6H, 4H, 3C), silicon, ZnS, ZnO, Si, GaAs, diamond, and oxide substrates such as lithium niobate and neodymium gallate that are lattice-bonded to nitride semiconductors. Can be mentioned. In addition, a nitride semiconductor substrate such as GaN or AlN can be used as long as it is thick enough to allow device processing (several tens of μm or more). The heterogeneous substrate may be off-angle, and when using the sapphire C-plane, the range is 0.01 ° to 3.0 °, preferably 0.05 ° to 0.5 °.
Various materials can be used as the material of the support 7 depending on the purpose, and in order to increase the heat dissipation of the element, a metal material substrate or a semiconductor material substrate is used as the heat dissipation conductive substrate. In addition, insulating substrates such as ceramics and sintered bodies can also be used. Specific materials include a semiconductor substrate made of a semiconductor such as Si, SiC, GaAs, GaP, InP, ZnSe, ZnS, ZnO, or a single metal substrate, or two types having a small non-solid solubility or solid solution limit. A metal substrate made of a composite of the above metals can be used. Specifically, the metal material is one or more metals selected from highly conductive metals such as Ag, Cu, Au, and Pt, and W, Mo. , Cr, Ni, etc., and one or more metals selected from metals with high hardness can be used. Here, as shown in FIG. 10, when a support 7 made of a semiconductor material is used, the support 7 of the semiconductor element can be made by adding an element function, for example, a Zener diode. Furthermore, it is preferable to use a Cu—W or Cu—Mo composite as the metal substrate. When taking out light from the support 7 side by selecting the material of the support 7 and the bonding method in consideration of the absorption and loss of light of the light emitting element by the support 7 and the adhesion to the semiconductor laminated structure 10. The light-transmitting material is selected, and the light-transmitting adhesive member 5 such as a resin material or a partial bonding method is used to reduce the light loss. In the case of the direction, the external extraction efficiency can be improved by providing a reflective film such as Al or Ag or a reflective electrode on a part of the adhesive member 5 or the support 7, the insulating film 4 or the semiconductor laminated structure 10. It is good to raise.
In addition, as a material and structure of the adhesive member, in addition to a mixture such as an Ag paste, a carbon paste, an ITO paste, a composite composition (organic substance), a solder material, heat resistance from the light emitting element 120 is taken into consideration. As an excellent material and structure, metals such as Au, Sn, Pd, and In or their laminates and alloys are effective for the large area, large current drive and high heat generating element of the present invention. The combination of the eutectic forming layers is preferably Au—Sn, Sn—Pd, or In—Pd. In addition, metal / metal bonding such as metal bumps and Au-Au bonding can also be used.
By bonding the adhesive member to the support, the bonding can be performed without providing a gap between the semiconductor multilayer structure and the support at the bonded portion. As a result, light emission from the semiconductor multilayer structure is not lost due to a gap between the support and the substrate, and efficient light emission is possible. In addition, by using a conductive material as the adhesive member, it is possible to electrically connect a plurality of partial electrodes separated on the semiconductor multilayer structure, and to electrically connect to the support side through the adhesive member. You can also When electrically connecting the electrode on the semiconductor laminated structure and the support side, it is possible to form a wiring part for connecting to an external circuit on the support side. Even when the accuracy is low, it is advantageous in that excellent light emission characteristics can be secured without being affected by the positional accuracy and the manufacturing yield can be improved.

すなわち、図11Aでは、第1電極21及び第2電極31はそれぞれ配線電極81により半導体積層構造上で接続されており、図11Bでは、第1電極21は配線電極81により半導体積層構造上で接続されており、分離された第2電極31は、例えば、支持体と貼り合わせる際に用いる導電性接着部材により互いに接続される。   That is, in FIG. 11A, the first electrode 21 and the second electrode 31 are each connected on the semiconductor multilayer structure by the wiring electrode 81, and in FIG. 11B, the first electrode 21 is connected on the semiconductor multilayer structure by the wiring electrode 81. The separated second electrodes 31 are connected to each other by, for example, a conductive adhesive member used when being bonded to the support.

(発光装置)
以下、実施の形態の発光素子を用いて構成した発光装置の例を説明する。
図8は、図5に示す発光素子をパッケージ100に実装して発光装置を構成した例を示している。
この図5の発光素子は、支持体7の実装面側に一方(例えば、p側)の外部接続用の支持体電極を形成しており、その支持体電極と一方のリード101aとが導電性接着部材51により接合されて電気的に接続されている。また、発光素子のn側の第1電極24は、その外部接続部24aにおいて他方のリード102aと導電性ワイヤにより接続されている。
(Light emitting device)
Hereinafter, an example of a light-emitting device configured using the light-emitting element of the embodiment will be described.
FIG. 8 shows an example in which the light emitting device shown in FIG.
In the light emitting device of FIG. 5, one (for example, p-side) support electrode for external connection is formed on the mounting surface side of the support 7, and the support electrode and one lead 101a are electrically conductive. They are joined and electrically connected by an adhesive member 51. Further, the n-side first electrode 24 of the light emitting element is connected to the other lead 102a by a conductive wire at the external connection portion 24a.

図9は、図4の発光素子を用いて構成した発光装置の例を示している。本例では、第1電極23の外部接続部23aと第2電極33の外部接続部33aがそれぞれ導電性ワイヤによりリード101b及びリード102bに接続されている。このように、第1電極23と第2電極33が共に本発明に特有の電極構造をとる場合には、支持体側を、例えば放熱基体上に実装して、半導体積層構造の各電極は各外部接続部から配線部材によりリード101b及びリード102bに電気的に接続した形態をとることができる。
尚、図9において、符号110を付して示すものは、例えば、金属からなる放熱体である。
FIG. 9 illustrates an example of a light-emitting device configured using the light-emitting element of FIG. In this example, the external connection portion 23a of the first electrode 23 and the external connection portion 33a of the second electrode 33 are respectively connected to the lead 101b and the lead 102b by conductive wires. Thus, when both the first electrode 23 and the second electrode 33 have an electrode structure peculiar to the present invention, the support side is mounted on, for example, a heat dissipation base, and each electrode of the semiconductor laminated structure A form in which the lead 101b and the lead 102b are electrically connected from the connecting portion by the wiring member can be taken.
In addition, in FIG. 9, what is shown with the code | symbol 110 is the heat radiator which consists of metals, for example.

また、別の例では、図10に示すように、支持体を発光素子の保護素子、例えばツェナーダイオードとして、保護回路を形成するようにして、パッケージ内に実装して発光装置を構成している。具体的には、半導体積層構造の発光ダイオードに保護素子であるツェナーダイオードを逆並列で接続されるように、支持体70においてツェナーダイオードを構成し、第1電極21の外部接続部21aとツェナーダイオードの正電極71aとを配線電極81で接続し、さらにリードフレーム101cに導電性ワイヤで接続している。また、第2電極31は、ツェナーダイオードの負電極72aに接続してさらに導電性ワイヤによりリードフレーム102cに接続している。   In another example, as shown in FIG. 10, a light-emitting device is configured by mounting a support body as a protective element of a light-emitting element, for example, a Zener diode, and forming a protective circuit in a package. . Specifically, a zener diode is formed in the support body 70 so that a zener diode as a protection element is connected in reverse parallel to the light emitting diode of the semiconductor multilayer structure, and the external connection portion 21a of the first electrode 21 and the zener diode The positive electrode 71a is connected with the wiring electrode 81, and further connected to the lead frame 101c with a conductive wire. The second electrode 31 is connected to the negative electrode 72a of the Zener diode and further connected to the lead frame 102c by a conductive wire.

尚、図10に示す例において、パッケージは、リードフレーム101cとリードフレーム102cとを備えてステム105と、発光素子を封止するキャップ106からなっており、キャップ106は、窓部106aを有している。   In the example shown in FIG. 10, the package includes a lead frame 101c and a lead frame 102c, and includes a stem 105 and a cap 106 that seals the light emitting element. The cap 106 includes a window portion 106a. ing.

(発光素子の製造方法)
本発明の発光素子の製造方法については、以下の実施例1〜3により説明する。
尚、実施例1は、図13を用いて図12に示す発光素子を製造する方法を示し、実施例2では、図2、実施例3では図3をそれぞれ用いて発光素子を製造する方法を示している。
(Manufacturing method of light emitting element)
The manufacturing method of the light emitting device of the present invention will be described with reference to the following Examples 1 to 3.
In addition, Example 1 shows the method of manufacturing the light emitting element shown in FIG. 12 using FIG. 13, Example 2 shows the method of manufacturing a light emitting element using FIG. 2 in Example 2, and FIG. Show.

実施例1では、まず、成長用基板1上に窒化物半導体からなるn型層、p型層を積層した半導体積層構造10を成長させ、第1電極(n電極)を形成するための電極形成部11(n型層2の表面を露出した部分)を形成する(図13A)。ここで、具体的な積層構造は上記半導体積層構造を用いる。図13Aに観るように、成長基板1上の半導体積層構造10に、複数の素子構造部13を設け、素子構造部13には、第1電極形成部11と、それに隣り合う発光構造部12が設けられている。ここで、電極形成部11は、発光構造部12に挟まれた形成部11aと、図12にも観るように、各電極21xが接続して、素子構造部13の外周部に延在して外部接続電極21yが設けられた外部露出部11bとが設けられる。次に、電極形成部11と発光構造部12に、それぞれTi−Al−Ti−Pt−Alを順に積層した構造の第1電極(n電極)21、Rh−Ir−Ptを順に積層した構造の第2電極(p電極)31を形成する(図13B)。このとき、電極形成後に600℃でアニールする。
次に、図13Cに示すように、半導体積層構造10の上に、各電極21,31を介して、絶縁膜4として、SiOを形成して、支持体側に電気的に接続される第2電極31の一部を露出させる。さらに、図13Dに示すように、絶縁膜4上に、接着部材の下地層として、且つ第2電極31に電気的に接続するパッド電極37を兼ねたTi−Pt−Auを積層した接合層を、発光構造部12(第2電極31)上、電極形成部11(絶縁膜4、第1電極21)上に、素子構造部13上ほぼ全面を覆う層5′として予め形成し、その接合層上に素子構造部13をほぼ全面で覆う接着部材5aとして、Sn−Auを積層した部材を形成する。他方支持体7(ここではCu−Wを用いる)側にも、下地層のTi−Pt−Auの接合層と、その上のSn−Auからなる接着部材5bを形成する。
次に、図13Eに示すように、素子側と支持体側の接着部材5(5aと5b)で互いに熱圧着して、接合した後、レーザ光を基板側から照射して成長用基板1を除去して、さらに半導体積層構造10の一部である下地層とn型層の一部を研磨などにより除去して、n型層を露出させる。続いて、外部露出部11bの半導体積層構造10をエッチングにより除去して、第1電極21の形成面側の一部を、半導体接触部21bを残して、露出させて、支持体上で互いに分離された半導体積層構造部10aと各構造部10aに、そこから外部に突出した露出部11bに設けられた外部接続部21aを形成する。その電極部21aにパッド電極を設け、更に素子積層構造10のほぼ全面を覆う透光性の保護膜(図示せず)を形成する。ここで、外部接続部21aにはTi/Pt/Auを順に積層したパッド電極を形成する。最後に、素子構造部13間(図13Eに示すDD線)をダイサーで切断して、発光素子120を得る。
以上のようにして得られる発光素子101は、図12に示すような構造であり、以下具体的に説明する。図12Aは、各電極21,31形成後の発光素子構造を電極形成面側から見た上面について説明する平面図である。第1導電型層(n型層)2が露出されて、形成された第1電極(n電極)21が設けられ、その線状の電極21xに囲まれて互いに分離した複数の島状の発光構造部12aにおける第2導電型層(p型層)3の上に、第2電極31aがそれぞれ設けられている。さらに、その複数の発光構造部12aが配置された領域を囲む外縁部の発光構造部12bを有し、該発光構造部12bの第2導電型層(p型層)3bに第2電極(p電極)31cを有する。また、前記格子状の第1電極21xに、電気的に接続する外部露出部11bとして、第1電極部21yを有する。図12Bは、得られる発光素子の平面図であり、図12CはそのAA断面図を示すものであり、図からわかるように、素子積層構造10に設けられた第1電極21が、接触部21bと外部接続部21aとを有して、その外部接続部21aにパッド電極22が設けられた構造となっている。
このような実施例1の発光素子は光出力が74.64mWのものが得られ、一方比較例1は69.59mWのものが得られ、比較例1に比して約7%の光出力向上が観られる。
In Example 1, first, an electrode formation for forming a first electrode (n electrode) by growing a semiconductor stacked structure 10 in which an n-type layer and a p-type layer made of a nitride semiconductor are stacked on a growth substrate 1 is performed. A portion 11 (a portion where the surface of the n-type layer 2 is exposed) is formed (FIG. 13A). Here, the above-described semiconductor stacked structure is used as a specific stacked structure. As shown in FIG. 13A, the semiconductor multilayer structure 10 on the growth substrate 1 is provided with a plurality of element structure portions 13, and the element structure portion 13 includes a first electrode formation portion 11 and a light emitting structure portion 12 adjacent thereto. Is provided. Here, the electrode forming portion 11 is connected to the forming portion 11a sandwiched between the light emitting structure portions 12 and the electrodes 21x as shown in FIG. An external exposed portion 11b provided with an external connection electrode 21y is provided. Next, a first electrode (n electrode) 21 having a structure in which Ti—Al—Ti—Pt—Al is sequentially stacked on the electrode forming portion 11 and the light emitting structure portion 12 and a structure in which Rh—Ir—Pt are sequentially stacked. A second electrode (p electrode) 31 is formed (FIG. 13B). At this time, annealing is performed at 600 ° C. after electrode formation.
Next, as shown in FIG. 13C, the SiO 2 is formed as the insulating film 4 on the semiconductor multilayer structure 10 via the electrodes 21 and 31, and is electrically connected to the support side. A part of the electrode 31 is exposed. Further, as shown in FIG. 13D, a bonding layer in which Ti—Pt—Au is stacked on the insulating film 4 as a base layer of the adhesive member and also serves as the pad electrode 37 electrically connected to the second electrode 31. The layer 5 'is formed in advance on the light emitting structure 12 (second electrode 31) and on the electrode forming portion 11 (insulating film 4, first electrode 21) to cover almost the entire surface of the element structure 13, and its bonding layer A member in which Sn—Au is laminated is formed as an adhesive member 5 a that covers the element structure portion 13 over almost the entire surface. On the other side of the support 7 (here, Cu—W is used), a bonding layer of Ti—Pt—Au as a base layer and an adhesive member 5b made of Sn—Au thereon are formed.
Next, as shown in FIG. 13E, the element-side and support-side adhesive members 5 (5a and 5b) are thermocompression bonded to each other, bonded, and then irradiated with laser light from the substrate side to remove the growth substrate 1. Then, the base layer and a part of the n-type layer, which are part of the semiconductor multilayer structure 10, are removed by polishing or the like to expose the n-type layer. Subsequently, the semiconductor laminated structure 10 of the externally exposed portion 11b is removed by etching, and a part of the first electrode 21 on the formation surface side is exposed leaving the semiconductor contact portion 21b and separated from each other on the support. An external connection portion 21a provided on the exposed portion 11b protruding outward from the semiconductor laminated structure portion 10a and each structure portion 10a is formed. A pad electrode is provided on the electrode portion 21a, and a light-transmitting protective film (not shown) that covers almost the entire surface of the element laminated structure 10 is formed. Here, a pad electrode in which Ti / Pt / Au is sequentially laminated is formed on the external connection portion 21a. Finally, the element structure 13 (DD line shown in FIG. 13E) is cut with a dicer to obtain the light emitting element 120.
The light emitting element 101 obtained as described above has a structure as shown in FIG. 12, and will be specifically described below. FIG. 12A is a plan view for explaining the upper surface of the light emitting element structure after the electrodes 21 and 31 are formed as viewed from the electrode forming surface side. The first conductivity type layer (n-type layer) 2 is exposed, and the formed first electrode (n electrode) 21 is provided, and is surrounded by the linear electrode 21x, and is separated from each other by a plurality of islands. On the second conductivity type layer (p-type layer) 3 in the structure portion 12a, the second electrodes 31a are respectively provided. Furthermore, it has a light emitting structure portion 12b at the outer edge surrounding the region where the plurality of light emitting structure portions 12a are arranged, and a second electrode (p) is formed on the second conductive type layer (p-type layer) 3b of the light emitting structure portion 12b. Electrode) 31c. Further, the first electrode portion 21y is provided as the externally exposed portion 11b that is electrically connected to the lattice-shaped first electrode 21x. FIG. 12B is a plan view of the obtained light-emitting element, and FIG. 12C is a cross-sectional view taken along the line AA. As can be seen from the figure, the first electrode 21 provided in the element stacked structure 10 includes the contact portion 21b. And the external connection portion 21a, and the pad electrode 22 is provided on the external connection portion 21a.
Such a light emitting device of Example 1 has a light output of 74.64 mW, while Comparative Example 1 has a light output of 69.59 mW, which is about 7% higher than that of Comparative Example 1. Can be seen.

実施例2では、まず、成長用基板1上に、それぞれ窒化物半導体からなるn型層2とp型層3を成長させる(図2A)。尚、n型層2とp型層3を成長させる前に、下地層を成長させているが、図示はしていない。ここで、具体的な積層構造としては、上記半導体積層構造と同様にサファイア基板上に、下地層(低温バッファ層、第1下地層、第2下地層)、n型層(第1n型層、第2n型層)、活性層、p型層(第1〜3p型層)を積層した構造とする。   In Example 2, first, an n-type layer 2 and a p-type layer 3 each made of a nitride semiconductor are grown on a growth substrate 1 (FIG. 2A). The base layer is grown before the n-type layer 2 and the p-type layer 3 are grown, but this is not shown. Here, as a specific laminated structure, a base layer (low-temperature buffer layer, first base layer, second base layer), n-type layer (first n-type layer, The second n-type layer), the active layer, and the p-type layer (first to third p-type layers) are stacked.

次に、第1電極(n電極)を形成するための電極形成面(n型層2の表面)を露出させかつ複数の発光構造部12に分離するためにエッチングをして、n型層2の電極形成面に第1電極21を形成し、発光構造部12のp型層3上に第2電極31を形成する(図2B)。
そして、第1電極21と第2電極31間を絶縁する絶縁膜4を形成し(図2C)、その上に、支持体7との接着用の接着部材5aを半導体積層構造の電極、絶縁膜上を覆うように設ける(図2D)。ここで、具体的な第1,2電極は、第1電極21として露出させたn型層表面にTi−Al−Ti−Pt−Alを順に積層した構造、第2電極31としてp型層表面にRh−Ir−Ptを順に積層した構造、を用いることができ、電極形成後、支持体への貼り合わせ前に電極を熱処理すること、例えばこの電極構造では600℃で、第1,2電極をアニールできる。また、絶縁膜4としてはSiOを形成し、接着部材としては、素子構造と支持体7の各々の接着面側に、接着部材用の下地層として、また素子構造側では第2電極のパッド電極を兼ねたものとして、Ti−Pt−Auを積層した接合層を予め形成し(図示せず)、その接合層上に接着部材5aとして、Sn−Auを積層した部材を、用いることができる。
Next, the n-type layer 2 is etched to expose the electrode formation surface (the surface of the n-type layer 2) for forming the first electrode (n-electrode) and separate it into a plurality of light emitting structure portions 12. The first electrode 21 is formed on the electrode forming surface, and the second electrode 31 is formed on the p-type layer 3 of the light emitting structure 12 (FIG. 2B).
Then, the insulating film 4 that insulates between the first electrode 21 and the second electrode 31 is formed (FIG. 2C), and an adhesive member 5a for bonding to the support 7 is formed thereon as an electrode and insulating film having a semiconductor laminated structure. It is provided so as to cover the top (FIG. 2D). Here, the specific first and second electrodes have a structure in which Ti—Al—Ti—Pt—Al is sequentially stacked on the n-type layer surface exposed as the first electrode 21, and the p-type layer surface as the second electrode 31. A structure in which Rh—Ir—Pt is laminated in order can be used. After the electrode is formed, the electrode is heat-treated before being bonded to the support. For example, in this electrode structure, the first and second electrodes are formed at 600 ° C. Can be annealed. Further, SiO 2 is formed as the insulating film 4, the adhesive member is the bonding surface side of each of the element structure and the support 7, the underlayer for the adhesive member, and the element structure side is the second electrode pad. As the electrode, a bonding layer in which Ti—Pt—Au is stacked is formed in advance (not shown), and a member in which Sn—Au is stacked on the bonding layer can be used as the adhesive member 5a. .

一方の面に接着部材5bを設けた支持体7を準備し、その接着部材5bと接着部材5aとを対向させて、第1電極21と第2電極31が形成された半導体積層構造を内側に挟むように、支持体7と成長基板1の積層構造とを熱圧着して貼り合わせる(図2E)。ここで、支持体としてはCu−Wを用いることができる。尚、この貼り合わせ工程において、支持体7と半導体積層構造側のいずれか一方にのみ接着部材5を形成して貼り合わせてもよい。
貼り合わせた後、成長用基板1と下地層を除去する(図2F)。ここで、基板1の除去は、レーザ光(KrF(波長248nm)のエキシマレーザ)を基板側から照射して、基板と半導体の界面付近の半導体をレーザアブレーションにより分解し、基板を分離する方法を用いることができる。また、基板除去後の下地層除去は研磨などを用いることができる。
A support body 7 provided with an adhesive member 5b on one side is prepared, and the semiconductor laminate structure in which the first electrode 21 and the second electrode 31 are formed on the inner side with the adhesive member 5b and the adhesive member 5a facing each other. The support 7 and the laminated structure of the growth substrate 1 are bonded together by thermocompression bonding so as to sandwich them (FIG. 2E). Here, Cu-W can be used as the support. In this bonding step, the adhesive member 5 may be formed and bonded only to either the support 7 or the semiconductor laminated structure side.
After the bonding, the growth substrate 1 and the underlayer are removed (FIG. 2F). Here, the substrate 1 is removed by irradiating laser light (KrF (wavelength 248 nm) excimer laser) from the substrate side, decomposing the semiconductor near the interface between the substrate and the semiconductor by laser ablation, and separating the substrate. Can be used. Polishing or the like can be used for removing the underlayer after removing the substrate.

そして、第1電極21の半導体接触面と同一面上に、外部接続部21aとなる第1電極21の表面を露出させるために、発光素子構造の外側の半導体積層構造を除去する(図2G)。
さらに、本実施例2では、図示はしていないが、半導体積層構造の表面に保護膜を形成し、外部接続部21aにパッド電極を形成する。
尚、実施例2においては、半導体積層構造の光取り出し側に、図6に示すように、光取り出し効率を高める光学的な機能を付与する素子加工工程を具備することもできる。
また、上記電極形成工程後に、電極の熱処理、素子構造の熱処理を施す工程を具備して、電極特性、素子特性を向上させることもできる。
このようにして、図1に示す発光素子が製造できる。
Then, in order to expose the surface of the first electrode 21 serving as the external connection portion 21a on the same surface as the semiconductor contact surface of the first electrode 21, the semiconductor stacked structure outside the light emitting element structure is removed (FIG. 2G). .
Further, in the second embodiment, although not shown, a protective film is formed on the surface of the semiconductor multilayer structure, and a pad electrode is formed on the external connection portion 21a.
In Example 2, as shown in FIG. 6, an element processing step for providing an optical function for increasing the light extraction efficiency may be provided on the light extraction side of the semiconductor multilayer structure.
In addition, after the electrode forming step, a step of performing heat treatment of the electrode and heat treatment of the element structure can be provided to improve electrode characteristics and device characteristics.
In this way, the light emitting device shown in FIG. 1 can be manufactured.

実施例3では、それぞれ半導体接触面と同一の面上に、外部接続部が形成された第1電極及び第2電極を有する発光素子を製造する。
実施例3では、成長用基板1上に、n型層2とp型層3を成長させ、第1電極を形成する電極形成面を露出させかつ複数の発光構造部12に分離するエッチングをして、n型層2の電極形成面に第1電極21を形成し、発光構造部12のp型層3上に第2電極32を形成する(図3A)。この実施例3では、図3Aに示すように、第2電極32を複数の発光構造部の共通電極としている。
In Example 3, a light emitting device having a first electrode and a second electrode each having an external connection portion formed on the same surface as the semiconductor contact surface is manufactured.
In Example 3, the n-type layer 2 and the p-type layer 3 are grown on the growth substrate 1 to expose the electrode formation surface for forming the first electrode and to separate the light-emitting structure portions 12 into each other. Then, the first electrode 21 is formed on the electrode formation surface of the n-type layer 2, and the second electrode 32 is formed on the p-type layer 3 of the light emitting structure 12 (FIG. 3A). In Example 3, as shown in FIG. 3A, the second electrode 32 is used as a common electrode for a plurality of light emitting structure portions.

そして、第1電極21と第2電極31間の上に、支持体7との接着用の接着部材5aを塗布し、一方の面に接着部材5bを塗布した支持体7と貼り合わせる(図3A)。
貼り合わせた後、成長用基板1と下地層を除去する(図3B)。
ここでは、支持体として絶縁性の基板を用い、接着部材として絶縁性の部材を用いて貼り合わせる。
Then, an adhesive member 5a for adhesion to the support 7 is applied between the first electrode 21 and the second electrode 31, and is bonded to the support 7 having the adhesive member 5b applied to one surface (FIG. 3A). ).
After the bonding, the growth substrate 1 and the underlayer are removed (FIG. 3B).
Here, an insulating substrate is used as a support, and an insulating member is used as an adhesive member.

そして、第1電極21の半導体接触面21bと同一面上に、外部接続部21aとなる第1電極21の表面を露出させるため、及び第2電極32の半導体接触面32bと同一面上に、外部接続部32aとなる第2電極32の表面を露出させるために、発光素子構造の外側の半導体積層構造をそれぞれ除去する(図3C)。
以上のようにして、第1電極22が同一面側に半導体接触部21bと外部接続部21aとを有し、第2電極32も同様な電極構造をとっている本発明に係る発光素子が製造できる。
(比較例1)
実施例1において、以下の点以外は同様に作製する。n型層の表面を露出させた電極形成部を形成せず、支持体への接合前には第2電極(p電極)のみを形成する。第1電極(n電極)は、支持体へ接合後、成長基板および下地層とn型層の一部を除去してから、露出したn型層上に形成する。ここで実施例1の外部接続部を設けるための半導体積層構造の除去は行わず、パッド電極も形成しない。つまり、比較例1の発光素子は、第1、2電極のいずれも外部接続部を有さず、第1、2電極が互いに半導体積層構造を挟むように対向配置された構造を有する。
比較例1では光取り出し側に第1電極を形成したため、その電極による遮光、電極材料の光吸収などにより実施例1よりも光出力が低下する傾向にある。また、第1電極を貼り合わせ後に形成するため、熱処理は接着部材の耐熱性を考慮する必要があり、十分な熱処理を行うことができない。このため、十分な特性(耐熱性、接着性など)の第1の電極を持つ発光素子を得ることは困難である。
And on the same surface as the semiconductor contact surface 21b of the first electrode 21, in order to expose the surface of the first electrode 21 serving as the external connection portion 21a, and on the same surface as the semiconductor contact surface 32b of the second electrode 32, In order to expose the surface of the second electrode 32 serving as the external connection portion 32a, the semiconductor laminated structure outside the light emitting element structure is removed (FIG. 3C).
As described above, the light emitting device according to the present invention in which the first electrode 22 has the semiconductor contact portion 21b and the external connection portion 21a on the same surface side, and the second electrode 32 has the same electrode structure is manufactured. it can.
(Comparative Example 1)
In Example 1, it produces similarly except the following points. Only the second electrode (p electrode) is formed before bonding to the support without forming the electrode forming portion exposing the surface of the n-type layer. The first electrode (n-electrode) is formed on the exposed n-type layer after removing the growth substrate, the base layer, and part of the n-type layer after bonding to the support. Here, the semiconductor laminated structure for providing the external connection portion of Example 1 is not removed, and the pad electrode is not formed. That is, the light emitting element of Comparative Example 1 has a structure in which neither the first or second electrode has an external connection portion, but the first and second electrodes are arranged to face each other so as to sandwich the semiconductor multilayer structure.
In Comparative Example 1, since the first electrode is formed on the light extraction side, the light output tends to be lower than that in Example 1 due to light shielding by the electrode, light absorption of the electrode material, and the like. In addition, since the first electrode is formed after bonding, the heat treatment needs to consider the heat resistance of the adhesive member, and the heat treatment cannot be performed sufficiently. For this reason, it is difficult to obtain a light-emitting element having a first electrode with sufficient characteristics (heat resistance, adhesiveness, etc.).

本発明は、半導体を積層して形成された半導体積層構造について、それに設けられた電極構造に主に適用することができるものであり、このような素子構造は、発光素子、LED、LDの他、その発光素子を基板、パッケージなどに実装した発光装置、発光素子の光を一部変換する蛍光体などの変換部材を用いた発光装置、などにも利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be mainly applied to a semiconductor laminated structure formed by laminating semiconductors to an electrode structure provided thereon, and such an element structure includes light emitting elements, LEDs, and LDs. It can also be used for a light-emitting device in which the light-emitting element is mounted on a substrate, a package, or the like, a light-emitting device using a conversion member such as a phosphor that partially converts light of the light-emitting element, and the like.

本発明に係る一実施形態の発光素子の模式断面図1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 図1の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(1)1 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the light-emitting element shown in FIG. 図1の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(2)Schematic cross-sectional view (2) illustrating the manufacturing process of the light-emitting element of FIG. 図1の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(3)Schematic cross-sectional view (3) explaining the manufacturing process of the light-emitting element of FIG. 図1の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(4)FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the light-emitting element shown in FIG. 図1の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(5)Schematic cross-sectional view (5) explaining the manufacturing process of the light-emitting element of FIG. 図1の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(6)FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the light-emitting element shown in FIG. 図1の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(7)Schematic cross-sectional view (7) explaining the manufacturing process of the light emitting device of FIG. 本発明に係る他の実施形態の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(1)Schematic cross-sectional view (1) explaining the manufacturing process of the light emitting element of other embodiment which concerns on this invention 上記他の実施形態の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(2)Schematic cross-sectional view (2) explaining the manufacturing process of the light emitting element of said other embodiment 上記他の実施形態の発光素子の製造工程を説明する模式断面図(3)Schematic cross-sectional view (3) explaining the manufacturing process of the light emitting element of said other embodiment 本発明に係る変形例1の発光素子の模式断面図Schematic cross-sectional view of a light emitting device of Modification 1 according to the present invention 本発明に係る変形例2の発光素子の模式断面図Schematic cross-sectional view of a light emitting device of Modification 2 according to the present invention 本発明に係る変形例3の発光素子の模式断面図Schematic cross-sectional view of a light emitting device of Modification 3 according to the present invention 本発明に係る変形例4の発光素子の模式断面図Schematic cross-sectional view of a light emitting device of Modification 4 according to the present invention 本発明に係る一形態の発光素子を用いて構成した発光装置の模式断面図Schematic cross-sectional view of a light-emitting device configured using a light-emitting element according to an embodiment of the present invention 本発明に係る他の形態の発光素子を実装した様子を示す模式断面図Schematic sectional view showing a state in which a light emitting element of another form according to the present invention is mounted 本発明に係る発光素子とツェナーダイオードとが一体的に構成された発光装置の模式断面図Schematic sectional view of a light-emitting device in which a light-emitting element and a Zener diode according to the present invention are integrally formed 本発明に係る一実施形態における半導体積層構造の模式上面図The schematic top view of the semiconductor laminated structure in one Embodiment which concerns on this invention 本発明に係る他の実施の形態における半導体積層構造の模式上面図Schematic top view of a semiconductor multilayer structure according to another embodiment of the present invention 本発明に係る実施例1の電極形成面側から見た平面図The top view seen from the electrode formation surface side of Example 1 which concerns on this invention 実施例1で得られる発光素子の平面図The top view of the light emitting element obtained in Example 1 図12AのA−A線についての断面図Sectional drawing about the AA line of FIG. 12A 実施例1の発光素子の製造工程において、成長用基板に窒化物半導体からなるn型層、p型層を積層した半導体積層構造に電極形成部を形成した後の断面図Sectional drawing after forming the electrode formation part in the semiconductor lamination structure which laminated the n type layer and p type layer which consist of a nitride semiconductor in the growth substrate in the manufacturing process of the light emitting element of Example 1. 実施例1の発光素子の製造工程において、第1電極(n電極)と第2電極(p電極)とを形成した後の断面図Sectional drawing after forming the 1st electrode (n electrode) and the 2nd electrode (p electrode) in the manufacturing process of the light emitting element of Example 1. 実施例1の発光素子の製造工程において、半導体積層構造の上に絶縁膜4を形成して、第2電極31の一部を露出させた後の断面図Sectional drawing after forming the insulating film 4 on a semiconductor laminated structure and exposing a part of 2nd electrode 31 in the manufacturing process of the light emitting element of Example 1. FIG. 実施例1の発光素子の製造工程において、支持体側に接合層と接着部材5bとを形成した後の断面図Sectional drawing after forming the joining layer and the adhesive member 5b in the support body side in the manufacturing process of the light emitting element of Example 1. FIG. 実施例1の発光素子の製造工程において、個々の発光素子に分割する前の断面図Sectional drawing before dividing | segmenting into each light emitting element in the manufacturing process of the light emitting element of Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 成長用基板、2 n型層、3 p型層、4 絶縁膜,5,5a,5b,51 接着部材、7 支持体、21,23,24,25,26 第1電極、21a,23a,24a,26a,32a,33a,35a 外部接続部、21b,23b,24b,26b,32b,33b,35b 半導体接触部、22 パッド電極、31,32,33,34,35,36 第2電極、81 配線電極、100 パッケージ、101a,101b,102a,102b リード、101c,102c リードフレーム、105 ステム、106 キャップ、106a 窓部、10 半導体積層構造(10a 半導体積層構造部)、11 第1電極形成部(11a 電極形成部、11b 外部露出部)、12 発光構造部、13 素子構造部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Growth substrate, 2 n-type layer, 3 p-type layer, 4 Insulating film, 5, 5a, 5b, 51 Adhesive member, 7 Support body, 21, 23, 24, 25, 26 1st electrode, 21a, 23a, 24a, 26a, 32a, 33a, 35a External connection part, 21b, 23b, 24b, 26b, 32b, 33b, 35b Semiconductor contact part, 22 Pad electrode, 31, 32, 33, 34, 35, 36 Second electrode, 81 Wiring electrode, 100 package, 101a, 101b, 102a, 102b lead, 101c, 102c lead frame, 105 stem, 106 cap, 106a window, 10 semiconductor stacked structure (10a semiconductor stacked structure), 11 first electrode forming section ( 11a electrode formation part, 11b external exposure part), 12 light emission structure part, 13 element structure part.

Claims (7)

互いに導電型の異なる第1の半導体層と第2の半導体層が積層され、前記第1の半導体層の一部が露出された半導体積層構造と、
前記第1の半導体層の露出された表面に形成され、前記第1の半導体層に接続された第1電極と、
前記第1電極の形成された面と同一面側の前記第2半導体層の表面に形成され、前記第2の半導体層に接続された第2電極とを有し、
前記半導体積層構造の前記第1電極及び第2電極が形成された側が支持体に接着された半導体発光素子であって、
前記第1電極及び第2電極と前記支持体との間に接着部材を設けることで、前記支持体と前記半導体積層構造とが接着されており、
前記第1電極は、前記接着部材に沿って前記半導体積層構造から外側に引き出されており、前記第1の半導体層に接する面である一方の主面の一部を外部接続部としたことを特徴とする半導体発光素子。
A semiconductor stacked structure in which a first semiconductor layer and a second semiconductor layer having different conductivity types are stacked, and a part of the first semiconductor layer is exposed ;
A first electrode formed on the exposed surface of the first semiconductor layer and connected to the first semiconductor layer;
A second electrode formed on a surface of the second semiconductor layer on the same side as the surface on which the first electrode is formed, and connected to the second semiconductor layer;
A semiconductor light emitting device in which the side on which the first electrode and the second electrode of the semiconductor multilayer structure are formed is bonded to a support;
By providing an adhesive member between the first electrode and the second electrode and the support, the support and the semiconductor laminated structure are bonded,
The first electrode is led out from the semiconductor stacked structure along the adhesive member, and a part of one main surface which is a surface in contact with the first semiconductor layer is an external connection portion. A semiconductor light emitting device characterized .
前記接着部材は絶縁性であり、前記第2電極は、前記接着部材に沿って前記半導体積層構造から外側に引き出されており、前記第2の半導体層に接する面である一方の主面の一部を外部接続部とした請求項1記載の半導体発光素子。 The adhesive member is an insulating, the second electrode, the are from the semiconductor multilayer structure along the adhesive member is drawn to the outside, the second one main surface is a surface in contact with the semiconductor layer one the device according to claim 1, the part was external connection. 前記支持体及び接着部材は導電性であり、前記第2電極において、前記第2の半導体層に接する面である一方の主面に対向する他方の主面が前記接着部材により前記支持体に導通されている請求項1に記載の半導体発光素子。 The support and the adhesive member are conductive, and in the second electrode, the other main surface opposite to one main surface that is in contact with the second semiconductor layer is electrically connected to the support by the adhesive member. The semiconductor light emitting device according to claim 1. 前記接着部材は導電性であり、前記2電極、前記半導体積層構造上において複数の部分電極に分離されており、該複数の部分電極が前記導電性の接着部材により互いに電気的に接続された請求項1〜のうちのいずれか1つに記載の半導体発光素子。 The adhesive member is conductive, and the second electrode is separated into a plurality of partial electrodes on the semiconductor multilayer structure, and the plurality of partial electrodes are electrically connected to each other by the conductive adhesive member. the device according to any one of claims 1 to 3 were. 成長用基板上に、互いに導電型の異なる第1の半導体層と第2の半導体層を含み、前記第1の半導体層の一部が露出された半導体積層構造を、形成する工程と、
前記第1の半導体層の露出された表面に、前記第1の半導体層に接続された第1電極を形成し、前記第1電極と同一面側の前記第2半導体層の表面に前記第2の半導体層に接続された第2の電極とを形成する工程と、
前記半導体積層構造の前記第1電極及び第2電極が形成された側を、接着部材を介して支持体に貼り付ける工程と、
前記成長用基板を除去し、前記半導体積層構造の一部を除去して、前記第1電極の一部を前記接着部材に沿って前記半導体積層構造から外側に引き出して露出させる電極露出工程と、を含む半導体発光素子の製造方法。
Forming a semiconductor multilayer structure including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer having different conductivity types on the growth substrate, wherein a part of the first semiconductor layer is exposed ;
A first electrode connected to the first semiconductor layer is formed on the exposed surface of the first semiconductor layer, and the second electrode is formed on the surface of the second semiconductor layer on the same side as the first electrode. Forming a second electrode connected to the semiconductor layer;
A step of attaching the side on which the first electrode and the second electrode of the semiconductor multilayer structure are formed to a support through an adhesive member;
An electrode exposing step of removing the growth substrate, removing a part of the semiconductor multilayer structure, and extracting and exposing a part of the first electrode to the outside along the adhesive member from the semiconductor multilayer structure ; A method for manufacturing a semiconductor light-emitting device including:
前記支持体を貼り付ける工程において、前記第1電極を覆う絶縁膜を設けた後、前記支持体に貼り付ける請求項に記載の半導体発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 5 , wherein, in the step of attaching the support, after providing an insulating film covering the first electrode, the support is attached to the support. 前記半導体積層工程において、それぞれ素子構造部となる複数の素子領域を有する半導体積層構造を形成し、前記電極露出工程において、前記半導体積層構造の一部除去により、前記第1電極の一部を露出させるとともに前記複数の素子領域を互いに分離させる請求項5又は6に記載の半導体発光素子の製造方法。 In the semiconductor lamination step, a semiconductor lamination structure having a plurality of element regions each serving as an element structure portion is formed, and in the electrode exposure step, a part of the first electrode is exposed by partially removing the semiconductor lamination structure. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 5 , wherein the plurality of device regions are separated from each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100946523B1 (en) * 2008-04-24 2010-03-11 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
KR100956499B1 (en) * 2008-08-01 2010-05-07 주식회사 실트론 Compound semiconductor substrate having metal layer, method for manufacturing the same, and compound semiconductor device using the same
KR101020910B1 (en) * 2008-12-24 2011-03-09 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
US8471288B2 (en) 2009-09-15 2013-06-25 Toyoda Gosei Co., Ltd. Group III nitride semiconductor light-emitting device including an auxiliary electrode in contact with a back surface of an n-type layer
JP2011198997A (en) * 2010-03-19 2011-10-06 Toyoda Gosei Co Ltd Group iii nitride semiconductor light emitting element
JP5953155B2 (en) * 2012-02-24 2016-07-20 スタンレー電気株式会社 Semiconductor light emitting device
JP5949140B2 (en) * 2012-05-21 2016-07-06 日亜化学工業株式会社 Semiconductor light emitting device
US9196807B2 (en) 2012-10-24 2015-11-24 Nichia Corporation Light emitting element
JP6028597B2 (en) * 2013-01-31 2016-11-16 豊田合成株式会社 Group III nitride semiconductor light emitting device
JP6024506B2 (en) 2013-02-18 2016-11-16 豊田合成株式会社 Group III nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
JP6159130B2 (en) * 2013-04-12 2017-07-05 スタンレー電気株式会社 Semiconductor light emitting device
TWI661578B (en) 2013-06-20 2019-06-01 晶元光電股份有限公司 Light-emitting device and light-emitting array
JP2015015326A (en) * 2013-07-04 2015-01-22 晶元光電股▲ふん▼有限公司 Light emitting device
JP6348439B2 (en) * 2015-03-17 2018-06-27 日本電信電話株式会社 Wavelength conversion element
KR102487989B1 (en) * 2015-09-30 2023-01-12 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 Light emitting device
KR102399464B1 (en) 2017-06-27 2022-05-19 주식회사 루멘스 LED panel
TWI799483B (en) * 2017-12-27 2023-04-21 大陸商蘇州樂琻半導體有限公司 Semiconductor device
JP7096489B2 (en) * 2018-09-20 2022-07-06 日亜化学工業株式会社 Manufacturing method of semiconductor device

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