JP4956014B2 - Semiconductor light emitting element and light emitting device - Google Patents

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Description

本発明は発光素子及び発光装置に係わり、特に半導体材料を用いた半導体発光素子及び発光装置に関する。   The present invention relates to a light emitting element and a light emitting device, and more particularly to a semiconductor light emitting element and a light emitting device using a semiconductor material.

半導体発光素子は広く表示装置、照明装置、記録装置等に用いられている。特に誘導放出を用いない半導体発光ダイオード(LED)は輝度が高いために表示装置として用いられている。最近の新たな応用として、LEDと蛍光体層とを組み合わせて照明装置として用いる試みがなされている(例えば特許文献1参照)。この公報には、LED等の半導体発光素子上に二種類の蛍光体層が演色性を高めるように積層した蛍光体積層構造及びそれを用いた白色等の発光装置が開示されている。この発光装置の蛍光体層中には、拡散剤、バインダー樹脂、及び蛍光体が調整されて配合されている。これにより、発光効率を高め、蛍光体層の劣化を抑えている。   Semiconductor light emitting elements are widely used in display devices, illumination devices, recording devices, and the like. In particular, semiconductor light emitting diodes (LEDs) that do not use stimulated emission are used as display devices because of their high luminance. As a recent new application, an attempt has been made to use an LED and a phosphor layer in combination as an illumination device (see, for example, Patent Document 1). This publication discloses a phosphor laminated structure in which two types of phosphor layers are laminated on a semiconductor light emitting element such as an LED so as to enhance color rendering, and a white light emitting device using the same. In the phosphor layer of the light emitting device, a diffusing agent, a binder resin, and a phosphor are adjusted and blended. Thereby, luminous efficiency is increased and deterioration of the phosphor layer is suppressed.

上記公報に記載された発光装置等では、LEDと蛍光体層とを組み合わせた照明装置において、蛍光体層の材料や構造を工夫することにより、照明装置の輝度を向上させようとしているが、この手法は照明装置として用いるには十分なものとはいえない。以下、その理由について説明する。   In the light emitting device and the like described in the above publication, in a lighting device in which an LED and a phosphor layer are combined, the brightness and brightness of the lighting device are improved by devising the material and structure of the phosphor layer. The technique is not sufficient for use as a lighting device. The reason will be described below.

既存の電球と比べて、LEDは効率が高く発熱が少ない点で優れているため、LEDと高輝度の蛍光体層との組合せにより、既存の電球の置き換えが今後進むと考えられる。一方、広く照明装置として用いられている蛍光灯と比べて、LEDはまだまだ効率、発熱、動作電源の面で課題が多く、高輝度の蛍光体層を用いたとしても、蛍光灯を置き換えるほどの優れた発光効率(入力電力に対する発光効率)を得ることは難しいのが実情である。
特開2004-179644公報
Compared with existing light bulbs, LEDs are superior in terms of efficiency and low heat generation, so replacement of existing light bulbs will be promoted in the future by combining LEDs with high-luminance phosphor layers. On the other hand, compared with fluorescent lamps that are widely used as lighting devices, LEDs still have many problems in terms of efficiency, heat generation, and operating power supply, and even if a high-luminance phosphor layer is used, it is enough to replace fluorescent lamps. Actually, it is difficult to obtain excellent luminous efficiency (luminous efficiency with respect to input power).
JP 2004-179644 JP

このように、従来のLEDは効率、発熱、動作電源の面で十分とはいえず、広く照明装置として用いられている蛍光灯等を置き換えるほどの優れた発光効率を得ることが難しいという問題がある。   As described above, conventional LEDs are not sufficient in terms of efficiency, heat generation, and operation power supply, and it is difficult to obtain excellent luminous efficiency enough to replace fluorescent lamps widely used as lighting devices. is there.

本発明の一態様によれば、半導体からなる発光層と、この発光層を挟んで設けられた半導体からなる第1及び第2のクラッド層と、を含む積層部と、この積層部の積層方向と直交する第1方向において前記発光層を挟んで設けられ前記発光層で生ずる光に対して高反射率を有する一対の第1の高反射層と、前記積層方向と直交し前記第1方向と交差する第2方向において前記発光層を挟んで設けられ前記発光層で生ずる光に対してそれぞれ低反射率及び高反射率を有する低反射層及び第2の高反射層と、を具備することを特徴とする半導体発光素子が提供される。   According to one aspect of the present invention, a laminated portion including a light emitting layer made of a semiconductor, and first and second cladding layers made of a semiconductor provided with the light emitting layer interposed therebetween, and a lamination direction of the laminated portion A pair of first high reflection layers that have a high reflectivity with respect to the light generated in the light emitting layer provided in the first direction orthogonal to the first direction, and the first direction orthogonal to the stacking direction A low-reflection layer and a second high-reflection layer, each having a low reflectance and a high reflectance with respect to the light generated in the light-emitting layer provided across the light-emitting layer in the intersecting second direction, A featured semiconductor light emitting device is provided.

また、本発明の一態様によれば、ヒートシンクを有するマウント基板と、前記ヒートシンクに取り付けられる半導体発光素子と、を具備し、前記半導体発光素子は、半導体からなる発光層と、この発光層を挟んで設けられた半導体からなる第1及び第2のクラッド層と、を含む積層部と、この積層部の積層方向と直交する第1方向において前記発光層を挟んで設けられ前記発光層で生ずる光に対して高反射率を有する一対の第1の高反射層と、前記積層方向と直交し前記第1方向と交差する第2方向において前記発光層を挟んで設けられ前記発光層で生ずる光に対してそれぞれ低反射率及び高反射率を有する低反射層及び第2の高反射層と、を有し、前記積層部の積層方向は、前記ヒートシンクの前記半導体発光素子が配置される面に対して平行に配置されることを特徴とする半導体発光装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a mounting substrate having a heat sink and a semiconductor light emitting element attached to the heat sink are provided. The semiconductor light emitting element has a light emitting layer made of a semiconductor and sandwiches the light emitting layer. And a light generated in the light emitting layer sandwiched between the light emitting layers in a first direction orthogonal to the stacking direction of the stacked portions. A pair of first high reflection layers having a high reflectance with respect to the light generated in the light emitting layer provided between the light emitting layers in a second direction perpendicular to the stacking direction and intersecting the first direction A low-reflection layer and a second high-reflection layer each having a low reflectance and a high reflectance, and the stacking direction of the stacked portion is relative to the surface of the heat sink on which the semiconductor light emitting element is disposed. Parallel A semiconductor light emitting device is provided.

また、本発明の一態様によれば、半導体基板上に、半導体からなる発光層と、この発光層を挟んで設けられた半導体からなる第1及び第2のクラッド層と、を含む積層部を形成する工程と、前記積層部の上面に同一サイズからなる複数のレジストパターンを形成する工程と、前記半導体基板のへき開方向である第1方向に沿って、前記レジストパターンにより形成された電極または絶縁体開口部の並ぶ方向に第1のへき開を行う工程と、前記第1のへき開により得られた対向する二面に、前記発光層で生ずる光に対して高反射率を有する一対の第1の高反射層を形成する工程と、前記第1方向と交差する第2方向に沿って、隣接する2つの前記電極または前記絶縁体開口部の間で第2のへき開を行う工程と、前記第2のへき開により得られた対向する二面に、前記発光層で生ずる光に対してそれぞれ低反射率及び高反射率を有する低反射層及び第2の高反射層を形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a stacked portion including a light emitting layer made of a semiconductor and first and second cladding layers made of a semiconductor provided with the light emitting layer interposed therebetween on a semiconductor substrate. Forming a plurality of resist patterns having the same size on the upper surface of the stacked portion, and forming an electrode or an insulation formed by the resist pattern along a first direction that is a cleavage direction of the semiconductor substrate. A first cleaving step in the direction in which the body openings are arranged, and a pair of first crests having high reflectivity with respect to the light generated in the light emitting layer on two opposing surfaces obtained by the first cleaving Forming a highly reflective layer, performing a second cleavage between the two adjacent electrodes or the insulator openings along a second direction intersecting the first direction, and the second Obtained by cleavage Forming a low reflection layer and a second high reflection layer each having a low reflectance and a high reflectance with respect to the light generated in the light emitting layer, on the two facing surfaces. An element manufacturing method is provided.

また、本発明の一態様によれば、半導体基板上に、半導体からなる発光層と、この発光層を挟んで設けられた半導体からなる第1及び第2のクラッド層と、を含む積層部を形成する工程と、前記積層部の上面に同一サイズからなる複数のレジストパターンを形成する工程と、前記半導体基板のへき開方向である第1方向に沿って、前記レジストパターンにより形成された電極または絶縁体開口部の並ぶ方向に第1のへき開を行う工程と、前記第1のへき開により得られた対向する二面に、前記発光層で生ずる光に対してそれぞれ低反射率及び高反射率を有する低反射層及び第1の高反射層を形成する工程と、前記第1方向と交差する第2方向に沿って、隣接する2つの前記電極または前記絶縁体開口部の間で第2のへき開を行う工程と、前記第2のへき開により得られた対向する二面に、前記発光層で生ずる光に対して高反射率を有する一対の第2の高反射層を形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a stacked portion including a light emitting layer made of a semiconductor and first and second cladding layers made of a semiconductor provided with the light emitting layer interposed therebetween on a semiconductor substrate. Forming a plurality of resist patterns having the same size on the upper surface of the stacked portion, and forming an electrode or an insulation formed by the resist pattern along a first direction that is a cleavage direction of the semiconductor substrate. A step of performing a first cleavage in a direction in which the body openings are arranged, and two opposing surfaces obtained by the first cleavage have a low reflectance and a high reflectance with respect to light generated in the light emitting layer, respectively. Forming a low-reflection layer and a first high-reflection layer, and performing a second cleavage between the two adjacent electrodes or the insulator openings along a second direction intersecting the first direction. And performing the step Forming a pair of second highly reflective layers having high reflectivity with respect to light generated in the light emitting layer on two opposing surfaces obtained by cleavage of 2; An element manufacturing method is provided.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、投入電力に対する発光効率が高い半導体発光素子及び発光装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light-emitting element and a light-emitting device having high luminous efficiency with respect to input power.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す斜視図である。図1に示す半導体発光素子は、直方体状のGaN系化合物半導体チップを備えている。このチップは、Mgがドープされたp型GaNコンタクト層103と、Mgがドープされたp型Al0.05Ga0.95Nクラッド層104と、MgがドープされたP型Al0.2Ga0.8Nオーバーフロー防止層105と、アンドープのGaNガイド層106と、井戸層をln0.2Ga0.8Nとし障壁層をln0.03Ga0.97Nとする多重量子井戸(MQW)からなる活性層107と、Siがドープされたn型GaNガイド層108と、Siがドープされたn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層109と、Siがドープされたn型GaNコンタクト層110とを順に積層した構造である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor light emitting device shown in FIG. 1 includes a rectangular parallelepiped GaN-based compound semiconductor chip. This chip includes a p-type GaN contact layer 103 doped with Mg, a p-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer 104 doped with Mg, and a P-type Al 0.2 Ga 0.8 N overflow prevention layer 105 doped with Mg. An undoped GaN guide layer 106, an active layer 107 made of multiple quantum wells (MQW) with a well layer of ln 0.2 Ga 0.8 N and a barrier layer of ln 0.03 Ga 0.97 N, and an n-type GaN doped with Si The guide layer 108, the Si-doped n-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 109, and the Si-doped n-type GaN contact layer 110 are sequentially stacked.

P型GaNコンタクト層103にはP側電極102が接続され、n型GaNコンタクト層110にはn側電極101が接続されている。p側電極102はチップの二面に沿って配置され、n側電極101もチップの二面に沿って配置されている。n側電極101の面A側の形状は実線で示されるように矩形形状である。n側電極101内の点線で示される櫛型形状については後述する。   A P-side electrode 102 is connected to the P-type GaN contact layer 103, and an n-side electrode 101 is connected to the n-type GaN contact layer 110. The p-side electrode 102 is disposed along two surfaces of the chip, and the n-side electrode 101 is also disposed along two surfaces of the chip. The shape on the surface A side of the n-side electrode 101 is a rectangular shape as shown by the solid line. The comb shape indicated by the dotted line in the n-side electrode 101 will be described later.

図1に示すGaN系化合物半導体チップの複数の面(n側電極101が設けられた面とp側電極102が設けられた面を除く4つの面A、B、C、D)には、高反射層と低反射層のいずれかが設けられている。図2Aはn側電極101側(E方向)から見た側面図、図2Bはp側電極102側(F方向)から見た側面図である。   A plurality of surfaces (four surfaces A, B, C, D excluding the surface provided with the n-side electrode 101 and the surface provided with the p-side electrode 102) of the GaN-based compound semiconductor chip shown in FIG. Either a reflective layer or a low reflective layer is provided. 2A is a side view seen from the n-side electrode 101 side (E direction), and FIG. 2B is a side view seen from the p-side electrode 102 side (F direction).

図2Aに示すように、GaN系化合物半導体チップのA側の面には低反射層203が設けられ、B側の面には高反射層202が設けられている。また、C側の面及びD側の面にはそれぞれ高反射層201b、201aが設けられている。これら高反射層201b、201a、202と低反射層203は図1では省略されている。   As shown in FIG. 2A, a low-reflection layer 203 is provided on the A-side surface of the GaN-based compound semiconductor chip, and a high-reflection layer 202 is provided on the B-side surface. High reflection layers 201b and 201a are provided on the C-side surface and the D-side surface, respectively. These high reflection layers 201b, 201a, and 202 and the low reflection layer 203 are omitted in FIG.

低反射層203は誘電体多層膜等からなり、例えばSiO2やSiN、Al203等を用いることが可能である。本実施形態における低反射層203の反射率は例えば10%である。また、高反射層201b、201a、202は誘電体多層膜等からなり、例えばTiO2/SiO2が繰り返し形成された積層膜等を用いることができる。TiO2及びSiO2それぞれの膜厚は、発光層(活性層107)の中心波長の1/4に相当する厚みとなっている。繰り返しの数は例えば合計10ペアとすることができるが、これに限られることは無い。本実施形態では高反射層の反射率は例えば99%である。 The low reflection layer 203 is made of a dielectric multilayer film or the like, and for example, SiO 2 , SiN, Al 2 O 3, or the like can be used. The reflectance of the low reflective layer 203 in this embodiment is, for example, 10%. The highly reflective layers 201b, 201a, and 202 are made of a dielectric multilayer film or the like, and for example, a laminated film in which TiO 2 / SiO 2 is repeatedly formed can be used. The film thickness of each of TiO 2 and SiO 2 is a thickness corresponding to 1/4 of the center wavelength of the light emitting layer (active layer 107). The number of repetitions can be, for example, a total of 10 pairs, but is not limited thereto. In the present embodiment, the reflectance of the highly reflective layer is, for example, 99%.

上述した高反射層201a、201bは、活性層107と、n型Al0.05Ga0.95Nクラッド層109と、p型Al0.05Ga0.95Nクラッド層104とを有する積層部の積層方向と直交する第1方向(CとDを結ぶ方向)の両端面に配置され、活性層107で生ずる光に対して高反射率をもっている。 The high reflection layers 201a and 201b described above are the first layers orthogonal to the stacking direction of the stacked portion including the active layer 107, the n-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer 109, and the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer 104. It is disposed on both end faces in the direction (direction connecting C and D), and has a high reflectance with respect to light generated in the active layer 107.

上述した低反射層203と高反射層202は、上記積層方向と直交し第1方向と交差する第2方向(AとBを結ぶ方向)において活性層107を挟んで両端面に設けられ活性層107で生ずる光に対してそれぞれ低反射率及び高反射率をもっている。   The low reflection layer 203 and the high reflection layer 202 described above are provided on both end faces across the active layer 107 in the second direction (direction connecting A and B) perpendicular to the stacking direction and intersecting the first direction. The light generated in 107 has a low reflectance and a high reflectance, respectively.

図1の半導体発光素子に電流を流すと、n型Al0.05Ga0.95Nクラッド層109とp型Al0.05Ga0.95Nクラッド層104により導波構造が形成され、活性層107に光を閉じ込めることができ、かつ高反射率を有する一対の高反射層201a、201bにより光を共振させることができる。活性層107は利得を持つため、活性層107で発光した光が内部反射(多重反射)により再び活性層107を横切ることによる光の吸収を抑制することが可能となる。 When a current is passed through the semiconductor light emitting device of FIG. 1, a waveguide structure is formed by the n-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 109 and the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 104, and light can be confined in the active layer 107. In addition, light can be resonated by the pair of high reflection layers 201a and 201b having high reflectivity. Since the active layer 107 has gain, it is possible to suppress light absorption due to light emitted from the active layer 107 crossing the active layer 107 again by internal reflection (multiple reflection).

この際、発振の方向と交差する方向に光を取り出せるように低反射層203及び高反射層202が設けられているので、活性層107で発光した光を低反射層203を介して外部に取り出すことにより、素子の発光効率を2倍程度に増加させることができる。   At this time, since the low reflection layer 203 and the high reflection layer 202 are provided so that light can be extracted in a direction intersecting the oscillation direction, the light emitted from the active layer 107 is extracted to the outside through the low reflection layer 203. As a result, the luminous efficiency of the device can be increased by a factor of about two.

また、本実施形態の半導体発光素子では、上記積層方向と第2方向(AとBを結ぶ方向)の双方に垂直な方向(図1の奥行き方向すなわち第1方向)の長さが、当該積層方向と第1方向(CとDを結ぶ方向)の双方に垂直な方向の長さ(図1の上下方向すなわち第2方向の長さ)よりも長い素子形状を有している。この素子形状の場合は、第2方向と垂直な面における活性層107の断面積が、第1方向と垂直な面における活性層107の断面積よりも大きい構成となっている。このため、素子の光放射方向の発光領域の面積が放射方向に垂直な方向の断面積に比べて大きくなり、また、前記第1方向の長さが、前記第2方向の長さよりも長い素子形状であるため、反射率が十分でない場合であっても、発振閾値電流が低減され、入力電力に対する発光効率を向上させることができる。   In the semiconductor light emitting device of this embodiment, the length in the direction (depth direction in FIG. 1, that is, the first direction) perpendicular to both the stacking direction and the second direction (direction connecting A and B) is It has an element shape longer than the length in the direction perpendicular to both the direction and the first direction (the direction connecting C and D) (the vertical direction in FIG. 1, ie, the length in the second direction). In the case of this element shape, the sectional area of the active layer 107 in the plane perpendicular to the second direction is larger than the sectional area of the active layer 107 in the plane perpendicular to the first direction. Therefore, the area of the light emitting region in the light emission direction of the element is larger than the cross-sectional area in the direction perpendicular to the radiation direction, and the length in the first direction is longer than the length in the second direction Because of the shape, even when the reflectivity is not sufficient, the oscillation threshold current is reduced, and the light emission efficiency with respect to the input power can be improved.

さらにまた、通常のレーザではn側電極やp側電極にワイヤーを接続する領域が必要であり、素子の限られた部分のみが発光領域となる。本実施形態の半導体発光素子によれば、素子の中に占める発光領域をはるかに大きくすることができ、素子チップを有効に使用できる。このため、一枚のウエハーから得られる素子の数を20倍程度向上させることが可能である。.
また、高反射層201a、201bの反射率が、活性層107で生ずる光に対してそれぞれ80%以上、好ましくは95%以上にすることにより、発振閾値電流が低下し、入力電力に対する発光効率を向上させることができる。また、低反射層203の反射率が、活性層107で生ずる光に対して10%以下にすることにより、光の取り出し効率を向上でき、入力電力に対する発光効率を向上させることができる。
Furthermore, a normal laser requires a region where a wire is connected to the n-side electrode and the p-side electrode, and only a limited portion of the element is a light emitting region. According to the semiconductor light emitting device of this embodiment, the light emitting area occupied in the device can be made much larger, and the device chip can be used effectively. For this reason, the number of elements obtained from one wafer can be improved by about 20 times. .
Further, by making the reflectivity of the highly reflective layers 201a and 201b be 80% or more, preferably 95% or more, respectively, with respect to the light generated in the active layer 107, the oscillation threshold current is reduced, and the luminous efficiency with respect to the input power is reduced. Can be improved. Further, when the reflectance of the low reflection layer 203 is 10% or less with respect to the light generated in the active layer 107, the light extraction efficiency can be improved, and the light emission efficiency with respect to the input power can be improved.

また、活性層107に電流を供給するn側電極101がn型GaNコンタクト層110の上記積層部の積層方向に平行な面(面A)と接しているため、当該平行な面において広いコンタクト面積を確保することができることができる。これにより、金属半導体界面の接触抵抗を下げることができ、素子の動作電圧も低下させることができる。   In addition, since the n-side electrode 101 that supplies current to the active layer 107 is in contact with a surface (surface A) parallel to the stacking direction of the stacked portion of the n-type GaN contact layer 110, a wide contact area on the parallel surface Can be ensured. Thereby, the contact resistance of the metal semiconductor interface can be lowered, and the operating voltage of the element can also be lowered.

ここで、p側電極102がp型GaNコンタクト層103の上記積層部の積層方向に平行な面(面B)と接している場合には、同様に素子の動作電圧を低下させることができる。本実施形態では、上記積層部の積層方向の長さが上述した第1及び第2方向の長さよりも長い素子形状を有しているので、広いコンタクト面積を得ることが極めて容易となる。   Here, when the p-side electrode 102 is in contact with a surface (surface B) parallel to the stacking direction of the stacked portion of the p-type GaN contact layer 103, the operating voltage of the element can be similarly lowered. In the present embodiment, since the length of the stacked portion in the stacking direction has an element shape longer than the length in the first and second directions described above, it is extremely easy to obtain a wide contact area.

さらにまた、本実施形態の半導体発光素子では、通常の端面発光レーザに比べてn側電極101やp側電極102が広い面積で素子と接しているため、放熱性が良く電流密度を高くすることができる。   Furthermore, in the semiconductor light emitting device of this embodiment, since the n-side electrode 101 and the p-side electrode 102 are in contact with the device over a larger area than a normal edge emitting laser, heat dissipation is good and the current density is increased. Can do.

次に、本実施形態の半導体発光素子の製造方法について説明する。図3は本実施形態の半導体発光素子の製造方法を示す斜視図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device of this embodiment will be described. FIG. 3 is a perspective view showing a method for manufacturing the semiconductor light emitting device of this embodiment.

まず、n型GaN基板を結晶成長装置の中に配置する。このn型GaN基板はSiがドープされたn型GaNコンタクト層110として機能する。このn型GaN基板上にMOCVD法を用いた結晶成長により、Siがドープされたn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層109と、Siがドープされたn型GaNガイド層108と、井戸層をIn0.2Ga0.8Nとし障壁層をIn0.03Ga0.97Nとする多重量子井戸(MQW)からなる活性層107と、アンドープのGaNガイド層106と、Mgがドープされたp型AI0.2Ga0.8Nオーバーフロー防止層105と、Mgがドープされたp型Al0.05Ga0.95Nクラッド層104と、Mgがドープされたp型GaNコンタクト層103とを順に形成する。 First, an n-type GaN substrate is placed in a crystal growth apparatus. This n-type GaN substrate functions as an n-type GaN contact layer 110 doped with Si. By crystal growth using this MOCVD method on this n-type GaN substrate, a Si-doped n-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer 109, a Si-doped n-type GaN guide layer 108, and a well layer are formed as In. Active layer 107 consisting of multiple quantum wells (MQW) with 0.2 Ga 0.8 N and barrier layer In 0.03 Ga 0.97 N, undoped GaN guide layer 106, and Mg-doped p-type AI 0.2 Ga 0.8 N to prevent overflow A layer 105, a p-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer 104 doped with Mg, and a p-type GaN contact layer 103 doped with Mg are formed in this order.

次に、このような結晶成長を行ったn型GaN基板を結晶成長装置から取り出し、図3Aに示すようにp型GaNコンタクト層103上にSiO2膜401を積層する。 Next, the n-type GaN substrate on which such crystal growth has been performed is taken out of the crystal growth apparatus, and an SiO 2 film 401 is laminated on the p-type GaN contact layer 103 as shown in FIG. 3A.

次に、SiO2膜401の表面にレジストパターンを形成し、このレジストパターンを用いてSiO2膜401をパターニングすることにより、SiO2膜401に5μm×80μmの長方形からなる開口部を縦横に列設する。開口部の長手方向に隣接する複数の開口部のピッチを100μm、短い辺の方向に隣接する複数の開口部のピッチを10μmとする。SiO2膜401の除去にはフッ化アンモニウムを用いる。 Next, a resist pattern on the surface of the SiO 2 film 401 by patterning the SiO 2 film 401 by using the resist pattern, the column an opening comprising a rectangular 5 [mu] m × 80 [mu] m in the SiO 2 film 401 on the vertical and horizontal Set up. The pitch of the plurality of openings adjacent in the longitudinal direction of the openings is 100 μm, and the pitch of the plurality of openings adjacent in the short side direction is 10 μm. For removing the SiO 2 film 401, ammonium fluoride is used.

次に、図3Bに示すように、n型GaN基板の表面に、開口部の並ぶ方向に沿ってスクライブラインを入れる。へき開方向としては、例えば<11-20>方向を用いる。スクライブラインは、P型GaNコンタクト層103上の開口部を避けてへき開ができるようにP型GaNコンタクト層103の表面を観察しながら行う。スクライブラインを起点としてへき開面に沿ってへき開し、複数のバー状体402に分離する。バー状体402の短い辺に沿った幅(開口部の長手方向に沿った幅)は100μmとする。   Next, as shown in FIG. 3B, scribe lines are formed on the surface of the n-type GaN substrate along the direction in which the openings are arranged. For example, the <11-20> direction is used as the cleavage direction. The scribe line is performed while observing the surface of the P-type GaN contact layer 103 so that cleavage can be performed while avoiding the opening on the P-type GaN contact layer 103. Cleaving along the cleavage plane using the scribe line as a starting point, and separating into a plurality of bar-like bodies 402. The width along the short side of the bar-shaped body 402 (the width along the longitudinal direction of the opening) is 100 μm.

次に、図3Cに示すように、この状態でへき開面に高反射層201b、201aとして誘電体多層膜403を蒸着する。誘電体多層膜403はTiO2/SiO2の繰り返しで合計10ペアーを積層する。この誘電体多層膜403の反射率は発光波長に対して99%以上である。誘電体多層膜403の蒸着中は発光層(活性層107)の中心波長の1/4に相当する厚みとなるように各層の膜厚を調節する。この蒸着はバー状体402の両側のヘキ開面に対して行う。 Next, as shown in FIG. 3C, in this state, a dielectric multilayer film 403 is deposited on the cleaved surface as the highly reflective layers 201b and 201a. The dielectric multilayer film 403 is laminated with a total of 10 pairs by repeating TiO 2 / SiO 2 . The reflectance of the dielectric multilayer film 403 is 99% or more with respect to the emission wavelength. During the deposition of the dielectric multilayer film 403, the thickness of each layer is adjusted so that the thickness corresponds to 1/4 of the center wavelength of the light emitting layer (active layer 107). This vapor deposition is performed on the cleaved surfaces on both sides of the bar-like body 402.

次に、図3Dに示すように、バー状体402を短手方向でブレーキングを行って一つの素子チップ404を作製する。ここではP型GaNコンタクト層103上の開口部を避けてへき開ができるようにP型GaNコンタクト層103表面を観察しながら行う。素子チップ404の幅(開口部の短手方向に沿った幅)は10μmである。   Next, as shown in FIG. 3D, the bar-like body 402 is braked in the short direction to produce one element chip 404. Here, it is performed while observing the surface of the P-type GaN contact layer 103 so as to avoid the opening on the P-type GaN contact layer 103 and perform cleavage. The width of the element chip 404 (the width along the short direction of the opening) is 10 μm.

このように、へき開により素子チップ404を作製することにより、素子一個あたりの体積を小さくすることができ1枚のウエハーを有効に利用することができ、歩留まりを向上させコストを低減できる。   Thus, by manufacturing the element chip 404 by cleavage, the volume per element can be reduced, and one wafer can be used effectively, yield can be improved, and cost can be reduced.

次に、この状態で素子チップ404を積層方向が水平になるように支持基板若しくは支持台上に並べて固定する。さらに図3Eに示すように、片方のへき開面に高反射層202として誘電体多層膜405を蒸着する。誘電体多層膜405はTiO2/SiO2の繰り返しで合計10ペアーを積層する。この誘電体多層膜405の反射率は発光波長に対して99%以上である。誘電体多層膜405の蒸着中は発光層(活性層107)の中心波長の1/4に相当する厚みとなるように各層の膜厚を調節する。 Next, in this state, the element chips 404 are arranged and fixed on a support substrate or a support base so that the stacking direction is horizontal. Further, as shown in FIG. 3E, a dielectric multilayer film 405 is deposited as a highly reflective layer 202 on one of the cleavage planes. The dielectric multilayer film 405 is laminated with a total of 10 pairs by repeating TiO 2 / SiO 2 . The reflectance of the dielectric multilayer film 405 is 99% or more with respect to the emission wavelength. During the deposition of the dielectric multilayer film 405, the thickness of each layer is adjusted so that the thickness corresponds to 1/4 of the center wavelength of the light emitting layer (active layer 107).

次に、図3Fに示すように、P側電極102として金属膜406を、P型GaNコンタクト層103上の開口部から誘電体多層膜405が形成された面にかけて蒸着する。ここで、P側電極102とP型GaNコンタクト層103とのコンタクト面積を増加させるために、P型GaNコンタクト層103の誘電体多層膜405が形成された面にも開口部を設け、この開口部を埋め込むように金属膜406を形成することも可能である。金属膜406は必要に応じてパターニングする。   Next, as shown in FIG. 3F, a metal film 406 is deposited as the P-side electrode 102 from the opening on the P-type GaN contact layer 103 to the surface on which the dielectric multilayer film 405 is formed. Here, in order to increase the contact area between the P-side electrode 102 and the P-type GaN contact layer 103, an opening is also provided on the surface of the P-type GaN contact layer 103 where the dielectric multilayer film 405 is formed. It is also possible to form the metal film 406 so as to embed the portion. The metal film 406 is patterned as necessary.

次に、図3Gに示すように、素子チップ404を別の支持基板若しくは支持台に移し変え、誘電体多層膜405を積層した側の面が当該支持基板若しくは支持台に接するように素子チップ404を並べて固定する。さらに図3Gに示すように、反対側のへき開面に低反射層203として誘電体膜407を蒸着する。誘電体膜407としては例えばSiO2を積層する。この誘電体膜407の反射率は発光波長に対して10%以下である。誘電体膜407の蒸着中は発光層(活性層107)の中心波長の1/2に相当する厚みとなるように膜厚を調節する。 Next, as shown in FIG. 3G, the element chip 404 is transferred to another support substrate or support base, and the element chip 404 is placed so that the surface on which the dielectric multilayer film 405 is laminated is in contact with the support substrate or support base. Are fixed side by side. Further, as shown in FIG. 3G, a dielectric film 407 is deposited as a low reflection layer 203 on the opposite cleavage surface. For example, SiO 2 is laminated as the dielectric film 407. The reflectance of the dielectric film 407 is 10% or less with respect to the emission wavelength. During the deposition of the dielectric film 407, the film thickness is adjusted so as to have a thickness corresponding to half the center wavelength of the light emitting layer (active layer 107).

その後、n型GaNコンタクト層110の誘電体膜407が形成された面(結晶成長の積層方向に平行な面)に開口部を形成する。誘電体膜(SiO2膜)407の除去にはフッ化アンモニウムを用いる。次に、図3Hに示すように、n側電極101として金属膜408を、n型GaNコンタクト層110を露出する開口部を埋め込み、かつこの開口部が設けられた面(結晶成長の積層方向に平行な面)に隣り合う面(結晶成長の積層方向に垂直な面)にかけて金属膜408を蒸着する。n型GaNコンタクト層110の誘電体膜407が形成された面(結晶成長の積層方向に平行な面)には比較的大きな開口部を設けることができ、n側電極101とn型GaNコンタクト層110とのコンタクト面積を増加させることが可能である。 Thereafter, an opening is formed on the surface of the n-type GaN contact layer 110 where the dielectric film 407 is formed (a surface parallel to the stacking direction of crystal growth). For removing the dielectric film (SiO 2 film) 407, ammonium fluoride is used. Next, as shown in FIG. 3H, a metal film 408 is embedded as an n-side electrode 101, an opening exposing the n-type GaN contact layer 110 is embedded, and the surface provided with this opening (in the stacking direction of crystal growth). A metal film 408 is deposited over a plane adjacent to the (parallel plane) (a plane perpendicular to the stacking direction of crystal growth). A relatively large opening can be provided on the surface of the n-type GaN contact layer 110 where the dielectric film 407 is formed (a surface parallel to the stacking direction of crystal growth), and the n-side electrode 101 and the n-type GaN contact layer The contact area with 110 can be increased.

次に、金属膜408により活性層107が覆われないようにするために、金属膜408をパターニングする。パターニングの方法としては、例えばリフトオフ法が用いられ、活性層107等を含む領域上にレジストパターンを形成し、金属膜408の蒸着後にこのレジストパターンを有機溶剤等で除去することにより、金属膜408のパターニングを行うことができる。   Next, in order to prevent the active layer 107 from being covered with the metal film 408, the metal film 408 is patterned. As a patterning method, for example, a lift-off method is used. A resist pattern is formed on a region including the active layer 107 and the like, and after the metal film 408 is deposited, the resist pattern is removed with an organic solvent or the like. Can be patterned.

このように、第1の実施形態では、活性層107で発光した光を第1方向で往復させて光強度を高めた後に、低反射層203を介して外部に取り出すことができ、発光効率の向上が図れる。また、光の放射方向である第2方向における活性層の断面積を光の放射方向に垂直な第1方向における活性層の断面積よりも大きくしたため、より発光効率の向上が図れる。   As described above, in the first embodiment, after the light emitted from the active layer 107 is reciprocated in the first direction to increase the light intensity, the light can be extracted to the outside through the low reflection layer 203. Improvement can be achieved. In addition, since the cross-sectional area of the active layer in the second direction, which is the light emission direction, is larger than the cross-sectional area of the active layer in the first direction perpendicular to the light emission direction, the light emission efficiency can be further improved.

さらに、n側電極101がn型コンタクト層110と面接触し、p側電極102もp型GaNコンタクト層103と面接触するため、接触抵抗を下げることができ、素子の動作電圧を低下させることができる。また、n側電極101とp側電極102が広い面積で素子と接するため、放熱性がよくなり、電流密度を高くすることができる。   Furthermore, since the n-side electrode 101 is in surface contact with the n-type contact layer 110 and the p-side electrode 102 is also in surface contact with the p-type GaN contact layer 103, the contact resistance can be lowered and the operating voltage of the element can be lowered. Can do. Further, since the n-side electrode 101 and the p-side electrode 102 are in contact with the element over a wide area, the heat dissipation is improved and the current density can be increased.

(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。本実施形態では、図1の半導体発光素子をヒートシンクに搭載した発光装置について説明する。図4の実線で示されるようにvマウント基板301の上面の一領域にこれと接してヒートシンク302が配置されており、マウント基板301上面の他領域には絶縁体304を介してヒートシンク305が配置されている。このヒートシンク302、305は導体で形成されている。ただし、ヒートシンク302、305は互いに絶縁されている。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a light emitting device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a light emitting device in which the semiconductor light emitting element of FIG. 1 is mounted on a heat sink will be described. As shown by a solid line in FIG. 4, a heat sink 302 is disposed in one area on the upper surface of the v-mount substrate 301, and a heat sink 305 is disposed in another area on the upper surface of the mount substrate 301 via an insulator 304. Has been. The heat sinks 302 and 305 are made of a conductor. However, the heat sinks 302 and 305 are insulated from each other.

図1に示す半導体発光素子は、高反射層(誘電体多層膜)202を積層した側の面がヒートシンク302に向くようにしてヒートシンク302上に半田303を介して配置されている。半田303は、誘電体多層膜202上に延在しているp側電極102の部分とヒートシンク302とを電気的に導通する。   The semiconductor light emitting device shown in FIG. 1 is arranged on the heat sink 302 via the solder 303 so that the surface on which the highly reflective layer (dielectric multilayer film) 202 is laminated faces the heat sink 302. The solder 303 electrically connects the portion of the p-side electrode 102 extending on the dielectric multilayer film 202 and the heat sink 302.

また、n側電極101とヒートシンク305との間には、半田306が形成されており、この半田306によりn側電極101とヒートシンク305とは電気的に導通する。半田306の代わりにAuワイヤーを用いて電気的に接続してもよい。307は、ヒートシンク302とヒートシンク305との間に電圧を印加する電源であり、かかる構成によりn側電極101とp側電極102との間に電圧が印加される。   Further, solder 306 is formed between the n-side electrode 101 and the heat sink 305, and the n-side electrode 101 and the heat sink 305 are electrically connected by the solder 306. Instead of the solder 306, an electrical connection may be made using an Au wire. Reference numeral 307 denotes a power source that applies a voltage between the heat sink 302 and the heat sink 305. With this configuration, a voltage is applied between the n-side electrode 101 and the p-side electrode 102.

第2の実施形態の発光装置によれば、第1の実施形態で述べた効果と同様の効果を得ることができる他、素子と広い面積で接しているn側電極101やp側電極102から、それぞれ半田306及び半田303を介してヒートシンク305及びヒートシンク302にそれぞれ熱を逃がすことができる。このため、放熱性をさらに向上させて素子の温度特性や信頼性を向上させることができ、高出力での動作が可能となる。特に、発熱の大きな活性層107、及びp側電極102をヒートシンク302の近傍に位置させることができ、これにより放熱効率を著しく向上させ、高出力で安定して動作させることが可能となる。   According to the light emitting device of the second embodiment, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained, and the n-side electrode 101 and the p-side electrode 102 that are in contact with the element over a wide area can be obtained. The heat can be released to the heat sink 305 and the heat sink 302 through the solder 306 and the solder 303, respectively. For this reason, the heat dissipation can be further improved, the temperature characteristics and reliability of the element can be improved, and operation at a high output becomes possible. In particular, the active layer 107 that generates a large amount of heat and the p-side electrode 102 can be positioned in the vicinity of the heat sink 302, thereby significantly improving the heat dissipation efficiency and enabling stable operation with high output.

(第3の実施形態)
第3の実施形態は白色発光の発光装置に係るものであり、蛍光灯等に代わる照明装置の例である。この装置の構成を図4を用いて説明する。図4に示すように、本実施形態の発光装置では、第2の実施形態の構造(図4の実線部分)に加えて、点線で示した部材が加わっている。510はプラスチック製のセルであり、このセル510内に図1の半導体発光素子が配置される。この半導体発光素子上のセル510内部には蛍光体層511が埋め込まれており、蛍光体層511を覆うように光取り出し窓512が設けられている。
(Third embodiment)
The third embodiment relates to a light emitting device that emits white light, and is an example of an illumination device that replaces a fluorescent lamp or the like. The configuration of this apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, in the light emitting device of the present embodiment, in addition to the structure of the second embodiment (solid line portion in FIG. 4), members indicated by dotted lines are added. 510 is a plastic cell, and the semiconductor light emitting device shown in FIG. A phosphor layer 511 is embedded in the cell 510 on the semiconductor light emitting device, and a light extraction window 512 is provided so as to cover the phosphor layer 511.

蛍光体層511は、赤色の蛍光体、緑色の蛍光体、青色の蛍光体をフッ素系ポリマーに分散した層である。赤色の蛍光体としてはLa2O2S:Eu、Sm(:の後の元素は付活元素を示す。以下同じ)等が、緑色の蛍光体としてはlnGaNやBaMgAl27O17:Eu,Mn等が、青色の蛍光体としてはlnGaNや(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu等が用いられる。半導体発光素子から発光される光によりこれらの色の蛍光体が励起されて発光を生じ、各色の蛍光体による発光が重ね合わされることにより白色光を得ることができる。なお、緑色の蛍光体の代わりに、或いはこれと併せて黄色の蛍光体を用いることも可能であり、例えば(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu等が用いられる。 The phosphor layer 511 is a layer in which a red phosphor, a green phosphor, and a blue phosphor are dispersed in a fluoropolymer. Red phosphors include La 2 O 2 S: Eu, Sm (elements after: indicate active elements; the same shall apply hereinafter), and green phosphors include lnGaN and BaMgAl 27 O 17 : Eu, Mn As the blue phosphor, lnGaN, (Sr, Ca, Ba) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, or the like is used. The phosphors of these colors are excited by the light emitted from the semiconductor light emitting element to emit light, and white light can be obtained by superimposing the light emission of the phosphors of the respective colors. It is also possible to use a yellow phosphor instead of or in combination with the green phosphor. For example, (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu or the like is used.

セル510はここではプラスチックであるが、金属やセラミック、ガラスでもよく、その場合には放熱性が良好で劣化が少ない発光装置とすることができ、高出力で信頼性の高い発光装置を提供することができる。また、蛍光体は半導体発光素子に接していてもよく、セル510の外側であってもよく、それらの中間でも良い。   The cell 510 is plastic here, but may be made of metal, ceramic, or glass. In that case, the light-emitting device has good heat dissipation and little deterioration, and provides a light-emitting device with high output and high reliability. be able to. In addition, the phosphor may be in contact with the semiconductor light emitting element, may be outside the cell 510, or may be intermediate between them.

第3の実施形態による発光装置によれば、第1及び第2の実施形態と同様の効果を得ることができる他に、優れた演色性を備え発光効率の高い白色発光の発光装置を得ることができる。このため、従来の蛍光灯に代わる新規な照明システムが実現可能である。   According to the light emitting device according to the third embodiment, in addition to obtaining the same effects as those of the first and second embodiments, it is possible to obtain a white light emitting device with excellent color rendering and high luminous efficiency. Can do. For this reason, a novel illumination system that can replace the conventional fluorescent lamp can be realized.

(第4の実施形態)
第4の実施形態は、図1の半導体発光素子において、n型Al0.05Ga0.95Nクラッド層109の代わりに、各層の厚みが発光波長の光路長で1/4波長に相当するAIGaN/GaNの積層構造を用いたものである。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, in the semiconductor light emitting device of FIG. 1, instead of the n-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer 109, the thickness of each layer is AIGaN / GaN equivalent to 1/4 wavelength in terms of the optical path length of the emission wavelength. A laminated structure is used.

図5A、5Bは、このn型クラッド層の屈折率分布を示した図である。横軸は膜厚方向の位置、縦軸は屈折率を示す。図5Bに示すように、n型クラッド層は、発光波長の光路長で1/4波長の厚みにそれぞれ相当するAl0.3Ga0.7N層(503、504)とGaN層とを交互に積層した積層構造を有する。この構造により、活性層107からの光がn型GaN基板側(n型GaNコンタクト層110側)へ漏れる光量を低減することができ、発光効率を向上させることがでいる。 5A and 5B are diagrams showing the refractive index distribution of the n-type cladding layer. The horizontal axis represents the position in the film thickness direction, and the vertical axis represents the refractive index. As shown in FIG.5B, the n-type cladding layer is a laminate in which Al 0.3 Ga 0.7 N layers (503, 504) and GaN layers, which are equivalent to the thickness of the quarter wavelength in the optical path length of the emission wavelength, are alternately laminated. It has a structure. With this structure, the amount of light leaking from the active layer 107 to the n-type GaN substrate side (n-type GaN contact layer 110 side) can be reduced, and the light emission efficiency can be improved.

ここで、図5Aに示すように、図5BのAl0.3Ga0.7N層(503、504)をそれぞれAl0.65Ga0.35NとGaNの超格子(501、502)で構成し、屈折率分布が2重の周期を有するようにしてもよい。ここで、Al0.65Ga0.35NとGaNのそれぞれの厚みを4.6rmと5mmとすることができる。 Here, as shown in FIG. 5A, the Al 0.3 Ga 0.7 N layer (503, 504) of FIG. 5B is composed of Al 0.65 Ga 0.35 N and GaN superlattices (501, 502), respectively, and the refractive index distribution is 2 You may make it have a heavy period. Here, the thicknesses of Al 0.65 Ga 0.35 N and GaN can be 4.6 rms and 5 mm, respectively.

第5の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる他、図5Bの例では電圧が上昇するものの、動作時の光出力を従来の約3倍とすることができる。また、図5Aの例では動作時の光出力を従来の約3倍とするとともに、動作電圧を従来と同様な値とすることができる。   According to the fifth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and in the example of FIG. 5B, although the voltage increases, the light output during operation is about three times that of the conventional one. Can do. In the example of FIG. 5A, the optical output during operation can be about three times that of the conventional one, and the operating voltage can be set to a value similar to the conventional one.

また、p型Al0.05Ga0.95Nクラッド層104を、発光波長の光路長で1/4波長の厚みにそれぞれ相当するAIGaN層とGaN層とを交互に積層した積層構造としてもよい。これにより、活性層107からの光がp型GaNコンタクト層103側へ漏れる光量を低減することができ、発光効率を向上させることができる。 Alternatively, the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 104 may have a laminated structure in which AIGaN layers and GaN layers, each corresponding to a quarter wavelength thickness with an optical path length of the emission wavelength, are alternately laminated. Thereby, the amount of light leaking from the active layer 107 to the p-type GaN contact layer 103 side can be reduced, and the light emission efficiency can be improved.

なお、n型Al0.05Ga0.95Nクラッド層109のみを上記積層構造としても良いし、p型Al0.05Ga0.95Nクラッド層104のみを上記積層構造としても良く、さらには両者をそれぞれ上記積層構造としても良い。 Only the n-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 109 may have the above-mentioned laminated structure, or only the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 104 may have the above-mentioned laminated structure. Also good.

(第5の実施形態)
第5の実施形態は、活性層107の側面と高反射層201a、201b、202や低反射層203との間に窒化物系絶縁物、例えば窒化シリコンからなる膜を設けたり、活性層107の側面を窒化処理することが特徴である。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, a nitride-based insulator, for example, a film made of silicon nitride is provided between the side surface of the active layer 107 and the high reflection layers 201a, 201b, 202 and the low reflection layer 203. The side surface is characterized by nitriding treatment.

本実施形態の素子構造によれば、活性層107とこの活性層107側面に形成される高反射層201a、201b、202や低反射層203との間に窒化物系絶縁物が設けられているので、活性層107の側面付近を電流が流れた場合でも、窒化シリコンからなる膜により表面再結合を低減化させて無効電流を減らすことができ、入力電力に対する発光効率を向上させることが可能となる。   According to the element structure of the present embodiment, a nitride-based insulator is provided between the active layer 107 and the high reflection layers 201a, 201b, 202 and the low reflection layer 203 formed on the side surfaces of the active layer 107. Therefore, even when a current flows in the vicinity of the side surface of the active layer 107, the reactive current can be reduced by reducing the surface recombination by the film made of silicon nitride, and the light emission efficiency with respect to the input power can be improved. Become.

なお、窒化シリコンの代わりに窒化アルミニウム等からなる膜を用いることもできる。これらの窒化物系絶縁物はCVDやスパッタリングにより成膜することが可能である。   Note that a film made of aluminum nitride or the like can be used instead of silicon nitride. These nitride-based insulators can be formed by CVD or sputtering.

さらに、活性層107側面に窒化物系絶縁物からなる膜及び高反射層201a、201b、202や低反射層203を形成する前に、活性層107側面を窒化処理することが望ましく、この処理により無効電流の低減化及び発光効率の向上の効果をさらに向上させることができる。窒化処理としては、例えば、窒素やアンモニア等のガス中で放電を行い、これにより窒素ラジカルを発生させ、この窒素ラジカルにより表面処理を行うことが好ましい。なお〜窒化処理のみを行い、活性層107側面を上記窒化物系絶縁物で覆わなくても良い。.
(第6の実施形態)
第6の実施形態の半導体発光素子は、n型GaN基板の代わりにp型GaN基板を用いたものであり、この点を除けば第1の実施形態と同様である。
Further, it is desirable to nitride the side surface of the active layer 107 before forming the high-reflection layers 201a, 201b, 202 and the low-reflection layer 203 on the side surface of the active layer 107, and by this treatment. The effects of reducing the reactive current and improving the light emission efficiency can be further improved. As the nitriding treatment, for example, it is preferable to perform discharge in a gas such as nitrogen or ammonia, thereby generating nitrogen radicals, and performing surface treatment with the nitrogen radicals. Note that only the nitriding treatment is performed, and the side surfaces of the active layer 107 may not be covered with the nitride-based insulator. .
(Sixth embodiment)
The semiconductor light emitting device of the sixth embodiment uses a p-type GaN substrate instead of the n-type GaN substrate, and is the same as the first embodiment except for this point.

図6は本実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す斜視図である。図6に示すように、本実施形態の半導体発光素子は、直方体状のGaN系化合物半導体チップからなる。このチップは、Mgがドープされたp型GaNコンタクト層603と、Mgがドープされたp型Al0.05Ga0.95Nクラッド層604、Mgがドープされたp型Al0.2Ga0.8Nオーバーフロー防止層605と、アンドープのGaNガイド層606と、井戸層をln0.2Ga0.8Nとし障壁層をln0.03Ga0.97:Nとする多重量子井戸(MQW)からなる活性層607と、Siがドープされたn型GaNガイド層608と、Siがドープされたn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層609と、Siがドープされたn型GaNコンタクト層610とを順に積層した構造となっている。p型GaNコンタクト層603にはp側電極602が接続され、n型GaNコンタクト層610にはn側電極601が接続されている。かかる構造の素子は、n型GaN基板をp型GaN基板とした他は、第1の実施形態と同様の工程で製造することができる。 FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the semiconductor light emitting device according to this embodiment. As shown in FIG. 6, the semiconductor light emitting device of this embodiment is composed of a rectangular parallelepiped GaN compound semiconductor chip. This chip includes a p-type GaN contact layer 603 doped with Mg, a p-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer 604 doped with Mg, a p-type Al 0.2 Ga 0.8 N overflow prevention layer 605 doped with Mg, , An undoped GaN guide layer 606, an active layer 607 composed of a multiple quantum well (MQW) in which the well layer is ln 0.2 Ga 0.8 N and the barrier layer is ln 0.03 Ga 0.97 : N, and Si-doped n-type GaN The guide layer 608, the Si-doped n-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer 609, and the Si-doped n-type GaN contact layer 610 are sequentially stacked. A p-side electrode 602 is connected to the p-type GaN contact layer 603, and an n-side electrode 601 is connected to the n-type GaN contact layer 610. The element having such a structure can be manufactured by the same process as that of the first embodiment except that the n-type GaN substrate is a p-type GaN substrate.

第6の実施形態の素子構造は、第1の実施形態における層構造のpとnとを入れ替えた構造であり、第1の実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、本実施形態によれば、p型GaNコンタクト層603とp側電極602とのコンタクト面積を飛躍的に大きくすることができ、コンタクト抵抗が大きくなりやすいp側電極602においてコンタクト抵抗を大幅に低下させることができる。これにより動作電圧を大幅に低減でき、素子の発熱を飛躍的に低減することが可能となる。   The element structure of the sixth embodiment is a structure in which p and n of the layer structure in the first embodiment are interchanged, and the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained. That is, according to the present embodiment, the contact area between the p-type GaN contact layer 603 and the p-side electrode 602 can be dramatically increased, and the contact resistance can be greatly increased in the p-side electrode 602 where the contact resistance tends to increase. Can be reduced. As a result, the operating voltage can be greatly reduced, and the heat generation of the element can be drastically reduced.

図6に示す半導体発光素子を用いて図4のような発光装置を構成することも可能である。p側電極602を半田306を介してヒートシンク305と電気的に接続するとともにn側電極601を半田303を介してヒートシンク302と電気的に接続することにより、放熱効率を向上させ、高出力で動作させることが可能となる。   A light-emitting device as shown in FIG. 4 can also be configured using the semiconductor light-emitting element shown in FIG. The p-side electrode 602 is electrically connected to the heat sink 305 via the solder 306 and the n-side electrode 601 is electrically connected to the heat sink 302 via the solder 303 to improve the heat dissipation efficiency and operate at high output. It becomes possible to make it.

また、p側電極602を半田303を介してヒートシンク302と電気的に接続するとともにn側電極601を半田306を介してヒートシンク305と電気的に接続することも可能である。この場合は、低反射層203と高反射層202とを入れ替え、活性層607の光放射面上をn側電極601が覆わないようにする。この場合は、放熱効率がさらに向上し、高出力で安定して動作させることが可能となる。   In addition, the p-side electrode 602 can be electrically connected to the heat sink 302 via the solder 303 and the n-side electrode 601 can be electrically connected to the heat sink 305 via the solder 306. In this case, the low reflection layer 203 and the high reflection layer 202 are exchanged so that the n-side electrode 601 does not cover the light emission surface of the active layer 607. In this case, the heat dissipation efficiency is further improved, and it is possible to operate stably at a high output.

(第7の実施形態)
上述した第3の実施形態では、半導体発光素子の周囲に蛍光体を塗布して白色光を得る例を説明したが、以下に説明する第7の実施形態は、蛍光体の塗布方法に特徴があるものである。
(Seventh embodiment)
In the above-described third embodiment, the example in which the phosphor is applied around the semiconductor light emitting element to obtain white light has been described. However, the seventh embodiment described below is characterized by the method of applying the phosphor. There is something.

図7は図1の半導体発光素子を配線基板上にマウントする例を示す斜視図である。配線基板700上には、半導体発光素子のn側電極101とp側電極102にそれぞれ電気的に接続されるn側配線パターン701とp側配線パターン702が形成されている。これら電極101,102と配線パターン701,702とは、例えばはんだ703にて接合される。図7では省略しているが、図4と同様のヒートシンクを半導体発光素子に接続してもよい。   FIG. 7 is a perspective view showing an example in which the semiconductor light emitting device of FIG. 1 is mounted on a wiring board. On the wiring substrate 700, an n-side wiring pattern 701 and a p-side wiring pattern 702 that are electrically connected to the n-side electrode 101 and the p-side electrode 102 of the semiconductor light emitting element are formed. The electrodes 101 and 102 and the wiring patterns 701 and 702 are joined by, for example, solder 703. Although omitted in FIG. 7, a heat sink similar to that in FIG. 4 may be connected to the semiconductor light emitting element.

図7では不図示であるが、配線基板700に半導体発光素子をマウントした状態で、基板全面に蛍光体が塗布される。蛍光体を塗布することにより、半導体発光素子から発光された光の波長が変化し、白色光が得られる。   Although not shown in FIG. 7, the phosphor is applied to the entire surface of the substrate with the semiconductor light emitting element mounted on the wiring substrate 700. By applying the phosphor, the wavelength of light emitted from the semiconductor light emitting element changes, and white light is obtained.

蛍光体は通常粒子状の形状であり、この種の蛍光体を半導体発光素子の上面や側面に塗布すると、粒径のばらつきによる色むらが生じる。これを防止するために、本実施形態では、蛍光体を半導体発光素子の活性層の周囲に直接スパッタにより塗布する。具体的には、通常と同様の手法で作製した蛍光体を、半導体発光素子の電極が形成されていない面に積層する。   Phosphors are usually in the form of particles, and when this type of phosphor is applied to the top and side surfaces of a semiconductor light emitting device, color unevenness due to variation in particle size occurs. In order to prevent this, in this embodiment, the phosphor is applied directly around the active layer of the semiconductor light emitting device by sputtering. Specifically, a phosphor manufactured by the same method as usual is laminated on the surface of the semiconductor light emitting element where no electrode is formed.

蛍光体を積層する具体的な手法として、例えば半導体発光素子にヒートシンクを取り付けた状態でプラネタリー方式で回転させながらスパッタを行って蛍光体を積層する。   As a specific method of stacking the phosphors, for example, the phosphors are stacked by performing sputtering while rotating in a planetary manner with a heat sink attached to the semiconductor light emitting element.

より望ましくは、レーザアブレーションにより蛍光体を積層する。これにより、粒径のばらつきのない良好な発光効率の蛍光体を均一に形成することができる。   More preferably, the phosphor is laminated by laser ablation. This makes it possible to uniformly form a phosphor with good luminous efficiency without variation in particle size.

素子の発光光を一部透過させて白色光の一部として用いる場合には、蛍光体層を薄く形成し、紫外光で蛍光体を励起する場合には複数の蛍光体層を積層構造として形成する。また、酸化亜鉛などの水溶液中で微細結晶を他の結晶面に積層させることもできる。このような手法により、色むらのない良好な白色光を得ることができる。   When transmitting part of the light emitted from the device and using it as part of white light, the phosphor layer is formed thin, and when the phosphor is excited with ultraviolet light, a plurality of phosphor layers are formed as a laminated structure. To do. In addition, fine crystals can be stacked on other crystal planes in an aqueous solution such as zinc oxide. By such a method, it is possible to obtain good white light without color unevenness.

上述した各実施形態による半導体発光素子を用いて照明装置を作製する場合、そのままでは半導体発光素子の活性層の周囲だけが輝度が高く、グレアが生じる。そこで、図8に示すように、活性層の周囲に導光板711を配置して、この導光板711により発光面積を広げて光の密度を低下させてもよい。あるいは、導光板711の代わりに、図9に示すように、半導体発光素子の発光方向に沿って反射板や拡散板712を配置して、発光面積を広げてもよい。図9の場合、半導体発光素子に蛍光体を塗布する代わりに、反射板や拡散板に蛍光体を塗布しておく。これにより、光密度を下げながら良好な白色を得ることができる。   When a lighting device is manufactured using the semiconductor light emitting element according to each of the above-described embodiments, the luminance is high only around the active layer of the semiconductor light emitting element, and glare occurs. Therefore, as shown in FIG. 8, a light guide plate 711 may be disposed around the active layer, and the light emission area may be widened by the light guide plate 711 to reduce the light density. Alternatively, instead of the light guide plate 711, as shown in FIG. 9, a reflection plate or a diffusion plate 712 may be arranged along the light emitting direction of the semiconductor light emitting element to increase the light emitting area. In the case of FIG. 9, instead of applying the phosphor to the semiconductor light emitting element, the phosphor is applied to the reflection plate or the diffusion plate. Thereby, good white color can be obtained while lowering the light density.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、図3の例では、半導体発光素子のチップを作製する際、まず一対の高反射層を形成する面を基板のへき開で作製するとともに基板を複数のバー状片に分離し、その後、各バー状片に対してへき開により高反射層と低反射層を形成する面を作製するとともに各バー状片を複数の素子チップに分離したが、その逆の工程を採用してもよい。   The present invention is not limited to the embodiments described above. For example, in the example of FIG. 3, when manufacturing a chip of a semiconductor light emitting device, first, a surface on which a pair of highly reflective layers is formed is formed by cleaving the substrate, and the substrate is separated into a plurality of bar-shaped pieces. The surface on which the high-reflection layer and the low-reflection layer are formed by cleaving the bar-shaped piece and each bar-shaped piece is separated into a plurality of element chips, but the reverse process may be employed.

すなわち、まず素子の長手方向となる方向にスクライブラインを入れ、へき開により高反射層と低反射層を形成する面を作製するとともに基板を複数のバー状片に分離し、その後、各バー状片に対してへき開により一対の高反射層を形成する面を作製するとともに各バー状片を複数の素子チップに分離することも可能である。前者の順番の作製工程では、へき開面を一度に作成できるので効率が良いという効果を得ることができ、後者の順番の作製工程では、素子一つ一つのへき開面を作るので正確にへき開面が得られ歩留まりが良いという効果を得ることができる。   That is, first, a scribe line is inserted in the longitudinal direction of the element, a surface for forming a high reflection layer and a low reflection layer is formed by cleavage, and the substrate is separated into a plurality of bar-shaped pieces. On the other hand, it is possible to produce a surface on which a pair of highly reflective layers are formed by cleavage, and to separate each bar-shaped piece into a plurality of element chips. In the former order of production steps, the cleavage plane can be created at a time, so that an effect of good efficiency can be obtained.In the latter order of production steps, each element is cleaved so that the cleavage plane can be accurately formed. The effect that the obtained yield is good can be obtained.

また、図3の例では素子の分離をスクライブとへき開により行ったが、ドライエッチングにより行ってもよい。この場合は、基板の分離領域が露出するようにマスクパターンを基板表面に形成し、このマスクパターンを用いて基板をドライエッチングする。Ga:N系材料からなる基板を用いる場合は、マスクパターンとしてはSiO2やMoといった金属等を、エッチングガスとしてはアルゴンや塩素等を用いることができる。その際には図3のDにあたる形状がエッチングのみでできるため素子の並び替えや張替の回数が低減できる。 Further, in the example of FIG. 3, the elements are separated by scribing and cleaving, but may be performed by dry etching. In this case, a mask pattern is formed on the substrate surface so that the separation region of the substrate is exposed, and the substrate is dry etched using this mask pattern. When a substrate made of a Ga: N-based material is used, a metal such as SiO 2 or Mo can be used as the mask pattern, and argon or chlorine can be used as the etching gas. In that case, since the shape corresponding to D in FIG. 3 can be formed only by etching, the number of times the elements are rearranged and stretched can be reduced.

また、n側電極を櫛型にした構造を採用することができる。例えば、図1ではn側電極101の面Aにおける平面形状を点線に示す形状とすることができる。この場合には、電極面積を減少させ電極部分での反射による光吸収を低減化することができ、発光層以外での光吸収による発光効率の低下をより一層抑制することが可能である。P側電極を櫛型にする構造や、n側電極及びp側電極の両方を櫛型形状にする構造を採用してもよく、同様の効果を得ることができる。   Further, a structure in which the n-side electrode is comb-shaped can be employed. For example, in FIG. 1, the planar shape on the surface A of the n-side electrode 101 can be a shape indicated by a dotted line. In this case, the electrode area can be reduced, light absorption due to reflection at the electrode portion can be reduced, and a decrease in light emission efficiency due to light absorption outside the light emitting layer can be further suppressed. A structure in which the P-side electrode is in a comb shape or a structure in which both the n-side electrode and the p-side electrode are in a comb shape may be employed, and similar effects can be obtained.

上述した各実施形態では、基板としてGaNを用いているが、サファイア基板やSic基板等、他の基板を用いてもよい。その際の基板側の電極は導電性のある基板または積層層に接するように形成される。例えば、サファイア基板の場合は基板が絶縁性なので、基板に積層された導電性半導体層に電極が接する構造とすることができる。電極は絶縁性基板から導電性半導体層にかけて延在する構造とすることもでき、この場合には放熱性を向上させることも可能である。   In each of the embodiments described above, GaN is used as the substrate, but other substrates such as a sapphire substrate and a Sic substrate may be used. In this case, the substrate-side electrode is formed so as to be in contact with a conductive substrate or a laminated layer. For example, in the case of a sapphire substrate, since the substrate is insulative, the electrode can be in contact with the conductive semiconductor layer stacked on the substrate. The electrode may have a structure extending from the insulating substrate to the conductive semiconductor layer. In this case, heat dissipation can be improved.

その他、本発明は上記の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す斜視図。1 is a perspective view illustrating a configuration of a semiconductor light emitting element according to a first embodiment. 図1の半導体発光素子の側面図。FIG. 2 is a side view of the semiconductor light emitting device of FIG. 図3A−3Hは図1の半導体発光素子を製造する製造方法を示す工程図。3A-3H are process diagrams showing a manufacturing method for manufacturing the semiconductor light emitting device of FIG. 第2および第3の実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the light-emitting device which concerns on 2nd and 3rd embodiment. 第4の実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a semiconductor light emitting element according to a fourth embodiment. 第6の実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a semiconductor light emitting element according to a sixth embodiment. 図1の半導体発光素子を配線基板上にマウントする例を示す斜視図。The perspective view which shows the example which mounts the semiconductor light-emitting device of FIG. 1 on a wiring board. 活性層の周囲に導光板を配置した図。The figure which has arrange | positioned the light-guide plate around the active layer. 半導体発光素子の発光方向に沿って反射板や拡散板を配置する例を示す図。The figure which shows the example which arrange | positions a reflecting plate and a diffusion plate along the light emission direction of a semiconductor light-emitting device.

符号の説明Explanation of symbols

101 n側電極
102 P側電極
103 Mgがドープされたp型GaNコンタクト層
104 Mgがドープされたp型Al0.05Ga0.95Nクラッド層
105 Mgがドープされたp型Al0.2Ga0.8オーバーフロー防止層
106 アンドープのGaNガイド層
107 井戸層をIn0.2Ga0.8Nとし障壁層をIn0.03Ga0.97Nとする多重量子井戸(MQW)からなる活性層
108 Siがドープされたn型GaNガイド層
109 Siがドープされたn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層
110 Siがドープされたn型GaNコンタクト層
201a、201b 高反射層
202 高反射層
203 低反射層
301 マウント基板
302,305 ヒートシンク
303、306 はんだ
304 絶縁体
307 電源
401 SiO2
402 複数のバー状体
403 誘電体多層膜
404 素子チップ
405 誘電体多層膜
406 金属膜
407 誘電体膜
408 金属膜
501、502 Al0.65Ga0.35NとGaNの超格子
503、504 Al0.3Ga0.7N層
510 プラスチップ製のセル
511 蛍光体層
512 光取り出し窓
601 n側電極
602 p側電極
603 p側GaNコンタクト層
604 Mgがドープされたp型Al0.05Ga0.95Nクラッド層
605 Mgがドープされたp型Al0.2Ga0.8Nオーバーフロー防止層
606 アンドープのGaNガイド層
607 井戸層をIn0.2Ga0.8Nとし障壁層をIn0.03Ga0.97Nとする多重量子井戸(MQW)からなる活性層
608 Siがドープされたn型GaNガイド層
609 Siがドープされたn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層
610 Siがドープされたn型GaNコンタクト層
101 n-side electrode 102 P-side electrode 103 p-type GaN contact layer doped with Mg 104 p-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer doped with Mg 105 p-type Al 0.2 Ga 0.8 overflow prevention layer doped with Mg 106 Undoped GaN guide layer 107 Active layer made of multiple quantum well (MQW) with well layer In 0.2 Ga 0.8 N and barrier layer In 0.03 Ga 0.97 N 108 n-type GaN guide layer 109 doped with Si 109 Si doped N-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 110 Si-doped n-type GaN contact layer 201a, 201b High reflection layer 202 High reflection layer 203 Low reflection layer 301 Mount substrate 302, 305 Heat sink 303, 306 Solder 304 Insulator 307 Power supply 401 SiO 2 film 402 Multiple bars 403 Dielectric multilayer film 404 Element chip 405 Dielectric multilayer film 406 Metal film 407 Dielectric film 408 Metal film 501, 502 Al 0.65 Ga 0.35 N and GaN superlattice 503, 504 Al 0.3 Ga 0.7 N layer 510 Cell made of plus chip 511 Phosphor layer 512 Light extraction window 601 N side electrode 602 P side Electrode 603 p-side GaN contact layer 604 Mg-doped p-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer 605 Mg-doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N overflow prevention layer 606 Undoped GaN guide layer 607 Well layer In 0.2 Active layer made of multiple quantum well (MQW) with Ga 0.8 N and barrier layer In 0.03 Ga 0.97 N 608 n-type GaN guide layer doped with Si 609 n-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer doped with Si 610 n-type GaN contact layer doped with Si

Claims (17)

半導体からなる発光層と、この発光層を挟んで設けられ、半導体からなり、前記発光層
に利得を持たせる導波構造としての第1及び第2のクラッド層と、を含む積層部と、
この積層部の積層方向と直交する第1方向において前記発光層を挟んで設けられ前記発
光層で生ずる光に対して高反射率を有する一対の第1の高反射層と、
前記積層方向と直交し前記第1方向と交差する第2方向において前記発光層を挟んで設け
られ前記発光層で生ずる光に対してそれぞれ低反射率及び高反射率を有する低反射層及び
第2の高反射層と、
前記第1及び第2のクラッド層の前記発光層とは反対側にそれぞれ形成される第1及び第2
のコンタクト層と、
前記第1及び第2のコンタクト層に積層され前記第1及び第2のコンタクト層を介して前
記発光層に電流を供給する第1及び第2の電極を具備し、
前記積層方向の長さが前記第1及び第2方向の長さよりも長い素子形状を有し、
前記第1及び第2の電極は、それぞれ前記第1及び第2のコンタクト層の、前記積層部の積
層方向に平行な面にも接していることを特徴とする発光素子。
A laminated portion including a light emitting layer made of a semiconductor, and a first clad layer and a second clad layer which are provided between the light emitting layers and are made of a semiconductor and have a gain structure for the light emitting layer;
A pair of first highly reflective layers that are provided across the light emitting layer in a first direction perpendicular to the stacking direction of the stacked portion and have a high reflectance with respect to light generated in the light emitting layer;
A low reflection layer and a second reflection layer, which are provided with the light emitting layer sandwiched in a second direction perpendicular to the stacking direction and intersecting the first direction, and have a low reflectance and a high reflectance, respectively, with respect to the light generated in the light emitting layer. A highly reflective layer,
First and second layers formed on opposite sides of the first and second cladding layers from the light emitting layer, respectively.
A contact layer of
Stacked on the first and second contact layers and through the first and second contact layers
Comprising first and second electrodes for supplying current to the light emitting layer ,
The length in the stacking direction has an element shape longer than the length in the first and second directions,
The first and second electrodes are formed by stacking the stacked portions of the first and second contact layers, respectively.
A light-emitting element which is also in contact with a plane parallel to the layer direction .
前記第1の電極は、前記低反射層の表面の一部に形成された開口部を介して第1のコンタ
クト層と導通し、前記低反射層の表面に形成され、
前記第2の電極は、前記第2の高反射層の表面の一部に形成され、第2のコンタクト層と
導通し、前記第2の高反射層の表面に形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体
発光素子。
The first electrode is connected to the first contour through an opening formed in a part of the surface of the low reflection layer.
Is formed on the surface of the low reflection layer,
The second electrode is formed on a part of the surface of the second highly reflective layer, and the second contact layer
2. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting element is conductive and formed on a surface of the second highly reflective layer .
前記第2方向と垂直な面における前記発光層の断面積が、前記第1方向と垂直な面にお
ける前記発光層の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子
2. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a cross sectional area of the light emitting layer in a plane perpendicular to the second direction is larger than a cross sectional area of the light emitting layer in a plane perpendicular to the first direction.
前記第1及び第2のクラッド層は、前記発光層で生ずる光に対して高反射率を有する一
対の第3の高反射層を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。
2. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the first and second cladding layers include a pair of third high reflection layers having high reflectivity with respect to light generated in the light emitting layer.
前記第1および第2の高反射層の反射率は、前記発光層で生ずる光に対してそれぞれ80
%以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。
The reflectivity of the first and second highly reflective layers is 80 for the light generated in the light emitting layer, respectively.
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting element is at least%.
前記低反射層の反射率は、前記発光層で生ずる光に対して10%以下であることを特徴と
する請求項1に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a reflectance of the low reflection layer is 10% or less with respect to light generated in the light emitting layer.
前記発光層の側面の少なくとも一部は窒化物系絶縁物で覆われていることを特徴とする
請求項1に記載の半導体発光素子。
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein at least a part of a side surface of the light emitting layer is covered with a nitride-based insulator.
前記窒化物系絶縁物が窒化シリコンであることを特徴とする請求項に記載の半導体発
光素子。
8. The semiconductor light emitting device according to claim 7 , wherein the nitride-based insulator is silicon nitride.
前記発光層は窒化物系化合物半導体からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体
発光素子。
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting layer is made of a nitride compound semiconductor.
ヒートシンクを有するマウント基板と、
前記ヒートシンクに取り付けられる半導体発光素子と、を具備し、
前記半導体発光素子は、半導体からなる発光層と、この発光層を挟んで設けられた半導
体からなり前記発光層に利得を持たせる導波構造としての第1及び第2のクラッド層と、を
含む積層部と、
この積層部の積層方向と直交する第1方向において前記発光層を挟んで設けられ前記発
光層で生ずる光に対して高反射率を有する一対の第1の高反射層と、
前記積層方向と直交し前記第1方向と交差する第2方向において前記発光層を挟んで設け
られ前記発光層で生ずる光に対してそれぞれ低反射率及び高反射率を有する低反射層及び
第2の高反射層と、
前記第1及び第2のクラッド層それぞれの前記発光層とは反対側にそれぞれ形成される第
1及び第2のコンタクト層と、
前記第1及び第2のコンタクト層に積層され前記第1及び第2のコンタクト層を介して前
記発光層に電流を供給する第1及び第2の電極を具備し、
前記積層方向の長さが前記第1及び第2方向の長さよりも長い素子形状を有し、
前記第1及び第2の電極は、それぞれ前記第1及び第2のコンタクト層の、前記積層部の積
層方向に平行な面にも接している素子であり、
前記積層部の積層方向は、前記ヒートシンクの前記半導体発光素子が配置される面に対
して平行に配置されることを特徴とする半導体発光装置。
A mounting substrate having a heat sink;
A semiconductor light emitting element attached to the heat sink,
The semiconductor light emitting element includes a light emitting layer made of a semiconductor, and first and second cladding layers as a waveguide structure made of a semiconductor provided with the light emitting layer sandwiched between them to give gain to the light emitting layer. A laminated part;
A pair of first highly reflective layers that are provided across the light emitting layer in a first direction perpendicular to the stacking direction of the stacked portion and have a high reflectance with respect to light generated in the light emitting layer;
A low reflection layer and a second reflection layer, which are provided with the light emitting layer sandwiched in a second direction perpendicular to the stacking direction and intersecting the first direction, and have a low reflectance and a high reflectance, respectively, for the light generated in the light emitting layer. A highly reflective layer,
First and second cladding layers are formed on opposite sides of the light emitting layer, respectively.
The first and second contact layers;
Stacked on the first and second contact layers and through the first and second contact layers
Comprising first and second electrodes for supplying current to the light emitting layer ,
The length in the stacking direction has an element shape longer than the length in the first and second directions,
The first and second electrodes are formed by stacking the stacked portions of the first and second contact layers, respectively.
It is an element in contact with the plane parallel to the layer direction,
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the stacking direction of the stacked portions is disposed in parallel to a surface of the heat sink on which the semiconductor light emitting element is disposed.
前記ヒートシンクに取り付けられた前記半導体発光素子の前記発光層の周囲に形成され
る蛍光体を備えることを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
The light emitting device according to claim 11, further comprising a phosphor formed around the light emitting layer of the semiconductor light emitting element attached to the heat sink.
前記ヒートシンクに取り付けられた前記半導体発光素子の前記発光層の周囲に配置され
る導光板、反射板または拡散板を備えることを特徴とする請求項10に記載の発光装置。
The light emitting device according to claim 10, further comprising a light guide plate, a reflection plate, or a diffusion plate disposed around the light emitting layer of the semiconductor light emitting element attached to the heat sink.
前記第2方向と垂直な面における前記発光層の断面積が、前記第1方向と垂直な面にお
ける前記発光層の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項10に記載の発光装置。
11. The light emitting device according to claim 10, wherein a cross sectional area of the light emitting layer in a plane perpendicular to the second direction is larger than a cross sectional area of the light emitting layer in a plane perpendicular to the first direction.
前記第1及び第2のクラッド層は、前記発光層で生ずる光に対して高反射率を有する一
対の第3の高反射層を含むことを特徴とする請求項10に記載の発光装置。
11. The light emitting device according to claim 10, wherein the first and second cladding layers include a pair of third highly reflective layers having a high reflectance with respect to light generated in the light emitting layer.
前記発光層の側面の少なくとも一部は窒化物系絶縁物で覆われていることを特徴とする
請求項10に記載の発光装置。
The light emitting device according to claim 10, wherein at least a part of a side surface of the light emitting layer is covered with a nitride-based insulator.
半導体基板上に、半導体からなる発光層と、この発光層を挟んで設けられた半導体から
なり前記発光層に利得を持たせる導波構造としての第1及び第2のクラッド層と、を含む
積層部を形成するとともに、前記積層部を挟んで両側に第1および第2のコンタクト層を
形成する工程と、
前記積層部の上面に同一サイズからなる複数のレジストパターンを形成する工程と、
前記半導体基板のへき開方向である第1方向に沿って、前記レジストパターンにより形
成された電極または絶縁体開口部の並ぶ方向に第1のへき開を行う工程と、
前記第1のへき開により得られた対向する二面に、前記発光層で生ずる光に対して高反
射率を有する一対の第1の高反射層を形成する工程と、
前記第1方向と交差する第2方向に沿って、隣接する2つの前記電極または前記絶縁体
開口部の間で第2のへき開を行う工程と、
前記第2のへき開により得られた対向する二面に、前記発光層で生ずる光に対してそれ
ぞれ低反射率及び高反射率を有する低反射層及び第2の高反射層を形成する工程と、
前記低反射層の表面の一部に開口部を形成して、前記開口部を介して前記低反射層の表
面に、前記第1のコンタクト層と導通される第1の電極を形成するとともに、前記第2の
高反射層の表面の一部に形成されて、前記第2のコンタクト層と導通される第2の電極を
形成する工程と、
を備えた半導体発光素子の製造方法であって、
前記積層方向の長さが前記第1及び第2方向の長さよりも長い素子形状を有し、
前記第1及び第2の電極は、それぞれ前記第1及び第2のコンタクト層の、前記積層部の積
層方向に平行な面にも接していることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
A laminate including a light emitting layer made of a semiconductor and a first clad layer and a second clad layer as a waveguide structure made of a semiconductor provided with the light emitting layer sandwiched between them to give gain to the light emitting layer. Forming a first portion and a second contact layer on both sides of the laminated portion,
Forming a plurality of resist patterns having the same size on the upper surface of the laminated portion;
Performing a first cleavage in a direction in which electrodes or insulator openings formed by the resist pattern are aligned along a first direction which is a cleavage direction of the semiconductor substrate;
Forming a pair of first highly reflective layers having high reflectivity with respect to light generated in the light emitting layer on two opposing surfaces obtained by the first cleavage;
Performing a second cleavage between two adjacent electrodes or the insulator opening along a second direction intersecting the first direction;
Forming a low reflection layer and a second high reflection layer each having a low reflectance and a high reflectance with respect to light generated in the light-emitting layer on two opposing surfaces obtained by the second cleavage;
Forming an opening in a part of the surface of the low reflection layer, and forming a first electrode electrically connected to the first contact layer on the surface of the low reflection layer through the opening; Forming a second electrode formed on a part of the surface of the second highly reflective layer and electrically connected to the second contact layer;
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device comprising:
The length in the stacking direction has an element shape longer than the length in the first and second directions,
The first and second electrodes are formed by stacking the stacked portions of the first and second contact layers, respectively.
The method of manufacturing a semiconductor light emitting element characterized that you have also contact with the plane parallel to the layer direction.
半導体基板上に、半導体からなる発光層と、この発光層を挟んで設けられた半導体から
なる第1及び第2のクラッド層と、を含む積層部を形成するとともに、前記積層部を挟ん
で両側に第1および第2のコンタクト層を形成する工程と、
前記積層部の上面に同一サイズからなる複数のレジストパターンを形成する工程と、
前記半導体基板のへき開方向である第1方向に沿って、前記レジストパターンにより形
成された電極または絶縁体開口部の並ぶ方向に第1のへき開を行う工程と、
前記第1のへき開により得られた対向する二面に、前記発光層で生ずる光に対してそれ
ぞれ低反射率及び高反射率を有する低反射層及び第1の高反射層を形成する工程と、
前記第1方向と交差する第2方向に沿って、隣接する2つの前記電極または前記絶縁体
開口部の間で第2のへき開を行う工程と、
前記第2のへき開により得られた対向する二面に、前記発光層で生ずる光に対して高反
射率を有する一対の第2の高反射層を形成する工程と、
前記低反射層の表面の一部に開口部を形成して、前記開口部を介して前記低反射層の表
面に、前記第1のコンタクト層と導通される第1の電極を形成するとともに、前記第2の
高反射層の表面の一部に形成されて、前記第2のコンタクト層と導通される第2の電極を
形成する工程と、を備える半導体発光素子の製造方法であって、
前記積層方向の長さが前記第1及び第2方向の長さよりも長い素子形状を有し、
前記第1及び第2の電極は、それぞれ前記第1及び第2のコンタクト層の、前記積層部の積
層方向に平行な面にも接していることを特徴とする半導体発光素子の製造方法
On the semiconductor substrate, a laminated portion including a light emitting layer made of a semiconductor and first and second clad layers made of a semiconductor provided with the light emitting layer sandwiched therebetween is formed, and both sides sandwiching the laminated portion. Forming a first contact layer and a second contact layer;
Forming a plurality of resist patterns having the same size on the upper surface of the laminated portion;
Performing a first cleavage in a direction in which electrodes or insulator openings formed by the resist pattern are aligned along a first direction which is a cleavage direction of the semiconductor substrate;
Forming a low reflection layer and a first high reflection layer each having a low reflectance and a high reflectance with respect to light generated in the light emitting layer on two opposing surfaces obtained by the first cleavage;
Performing a second cleavage between two adjacent electrodes or the insulator opening along a second direction intersecting the first direction;
Forming a pair of second highly reflective layers having a high reflectance with respect to the light generated in the light emitting layer on two opposing surfaces obtained by the second cleavage;
Forming an opening in a part of the surface of the low reflection layer, and forming a first electrode electrically connected to the first contact layer on the surface of the low reflection layer through the opening; Forming a second electrode formed on a part of the surface of the second highly reflective layer and electrically connected to the second contact layer, comprising:
The length in the stacking direction has an element shape longer than the length in the first and second directions,
The first and second electrodes are formed by stacking the stacked portions of the first and second contact layers, respectively.
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the method is also in contact with a plane parallel to the layer direction .
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