JP5008262B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents

Semiconductor light emitting device Download PDF

Info

Publication number
JP5008262B2
JP5008262B2 JP2005057874A JP2005057874A JP5008262B2 JP 5008262 B2 JP5008262 B2 JP 5008262B2 JP 2005057874 A JP2005057874 A JP 2005057874A JP 2005057874 A JP2005057874 A JP 2005057874A JP 5008262 B2 JP5008262 B2 JP 5008262B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
layer
metal film
semiconductor layer
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005057874A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006245231A (en
JP2006245231A5 (en
Inventor
健 楠瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Corp
Original Assignee
Nichia Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichia Corp filed Critical Nichia Corp
Priority to JP2005057874A priority Critical patent/JP5008262B2/en
Publication of JP2006245231A publication Critical patent/JP2006245231A/en
Publication of JP2006245231A5 publication Critical patent/JP2006245231A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5008262B2 publication Critical patent/JP5008262B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48095Kinked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/49105Connecting at different heights
    • H01L2224/49107Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

本発明は、半導体発光素子に関し、より詳細には、半導体発光素子における電極の改良に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to improvement of an electrode in a semiconductor light emitting device.

従来から、フリップチップタイプの窒化物半導体発光素子において、p電極として、銀又は銀合金からなる電極が形成された構成が利用されている。銀は、発光素子における発光層で生じた光を高効率に反射させることから、高輝度の発光素子を実現することができる。
しかし、p側の電極材料として銀を用いた場合には、外部等との接続のために銀電極表面の一部を露出させることが必要であり、これが一因となってマイグレーションが発生、促進され、発光強度及び寿命の低下等を招くという問題があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a flip chip type nitride semiconductor light emitting device, a configuration in which an electrode made of silver or a silver alloy is formed as a p electrode has been used. Since silver reflects light generated in the light emitting layer of the light emitting element with high efficiency, a light emitting element with high luminance can be realized.
However, when silver is used as the p-side electrode material, it is necessary to expose a part of the surface of the silver electrode for connection to the outside, etc., which causes migration and promotes. As a result, there is a problem that the emission intensity and the lifetime are reduced.

そこで、銀電極表面の露出を防止するために、銀を含まない電極材料によって銀電極を完全に被覆したり、銀電極と銀を含まない電極材料との間に、複数の貫通孔を有するSiO2膜を配置し、この貫通孔を通じて銀電極と銀を含まない電極材料との電気的接続を行い、銀のマイグレーションを防止する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。 Therefore, in order to prevent the exposure of the silver electrode surface, the silver electrode is completely covered with an electrode material not containing silver, or SiO having a plurality of through holes between the silver electrode and the electrode material not containing silver. A method for preventing silver migration by arranging two films and electrically connecting a silver electrode and an electrode material not containing silver through the through-hole has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2003−168823号公報JP 2003-168823 A

しかし、電極形成後の熱処理により又はその熱処理条件等により、銀が、銀を含まない電極材料に拡散することを十分に抑えることはできないという問題がある。
また、銀電極と銀を含まない電極材料との間にSiO2膜を配置するため、貫通孔により電気的な接続を確保しているとはいえ、両者の接触抵抗が上昇するという問題を招く。
However, there is a problem that silver cannot be sufficiently prevented from diffusing into an electrode material not containing silver by heat treatment after electrode formation or by the heat treatment conditions.
In addition, since the SiO 2 film is disposed between the silver electrode and the electrode material not containing silver, although the electrical connection is ensured by the through hole, the contact resistance between the two increases. .

さらに、SiO2膜による物理的な遮断によって、銀を含まない電極材料への銀のマイグレーションが抑えられるとしても、窒化物半導体層への銀のマイグレーションを有効に防止するまでには至っておらず、依然として銀のマイグレーションに起因する発光強度の低下、発光素子の寿命の低下を抑制することができないのが現状である。 Furthermore, even if silver migration to the electrode material that does not contain silver is suppressed by physical blocking by the SiO 2 film, it has not yet reached the point of effectively preventing silver migration to the nitride semiconductor layer, At present, it is still impossible to suppress a decrease in emission intensity and a decrease in lifetime of the light emitting element due to silver migration.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、窒化物半導体層上に高反射効率を有する銀又は銀を主体とする電極が接触して形成されている場合において、銀の窒化物半導体へのマイグレーションを有効に防止することにより、信頼性の高い、高品質の半導体発光素子を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in the case where a silver having a high reflection efficiency or an electrode mainly composed of silver is formed on a nitride semiconductor layer in contact with the nitride semiconductor layer, An object is to obtain a highly reliable and high-quality semiconductor light-emitting device by effectively preventing migration.

本発明の発明者は、銀又は銀合金からなる電極の銀のマイグレーションについて鋭意研究を行った結果、銀又は銀合金からなる電極における銀のマイグレーションが、他の電極材料や半導体と接触すること、接触状態で熱処理すること又は接触状態で通電することなどにより生じるのみならず、通電時の電界強度や、半導体発光素子の周辺のわずかな水分(湿度)が銀に対して作用することにより、銀のマイグレーションが生じやすく、したがって、通電時の電界強度を緩和し、また銀又は銀合金からなる電極を水分及び湿度から隔離することにより、劇的に銀のマイグレーションを回避することができることを見出し、本発明の完成に至った。   The inventors of the present invention, as a result of earnest research on silver migration of electrodes made of silver or silver alloy, as a result of silver migration in the electrode made of silver or silver alloy is in contact with other electrode materials and semiconductors, In addition to heat treatment in the contact state or energization in the contact state, the electric field strength at the time of energization and the slight moisture (humidity) around the semiconductor light emitting element act on the silver, It is found that the migration of silver can be dramatically avoided by reducing the electric field strength during energization and isolating the electrode made of silver or a silver alloy from moisture and humidity. The present invention has been completed.

すなわち、本発明の半導体発光素子は、第1導電型半導体層と、第2導電型半導体層とを少なくとも有し、前記第1導電型半導体層に接続された第1電極と、前記第2導電型半導体層に接続された第2電極とを備え、前記第1電極と第2電極とは前記第1導電型半導体層の同一面側に配置されて構成される半導体素子であって、
(1)前記第2電極は、銀又は銀合金を含む第1金属膜と、該第1金属膜を被覆し、銀とは異なる金属からなる第2金属膜とを有すると共に、前記第1電極に対向する第1領域と、該第1領域以外の領域である第2領域とを有し、かつ前記第1領域の少なくとも一部における第1金属膜の端部と第2金属膜の端部との距離が、前記第2領域における該距離よりも大きくなるように設けられているか、あるいは、
(2)前記第2電極は、銀又は銀合金を含む第1金属膜と、該第1金属膜を被覆し、銀とは異なる金属からなる第2金属膜とを有すると共に、前記第2金属膜は、第1金属膜から露出した第2導電型半導体層の一部を被覆して配設されており、第1電極に対向する領域における前記第2導電型半導体層を被覆する幅が、半導体素子の縁部に対向する領域における前記幅よりも大きいことを特徴とする。
That is, the semiconductor light emitting device of the present invention includes at least a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer, the first electrode connected to the first conductivity type semiconductor layer, and the second conductivity type. A second electrode connected to a type semiconductor layer, wherein the first electrode and the second electrode are arranged on the same surface side of the first conductivity type semiconductor layer,
(1) The second electrode includes a first metal film containing silver or a silver alloy, and a second metal film that covers the first metal film and is made of a metal different from silver, and the first electrode. a first region facing the, and a second region which is a region other than the first region, or one prior SL end and a second metal layer of the first metal layer in at least a portion of the first region The distance to the end is set to be larger than the distance in the second region, or
(2) The second electrode includes a first metal film containing silver or a silver alloy, and a second metal film that covers the first metal film and is made of a metal different from silver, and the second metal. The film is disposed so as to cover a part of the second conductive semiconductor layer exposed from the first metal film, and the width of the film covering the second conductive semiconductor layer in the region facing the first electrode is It is characterized by being larger than the width in the region facing the edge of the semiconductor element.

このような半導体発光素子においては、第2金属膜が、前記第1金属膜から露出した第2導電型半導体層に接して配設されており、第2導電型半導体層との接触抵抗が第1金属膜との接触抵抗より大きいことが好ましい。
また、第1導電型半導体層および第2導電型半導体層は、窒化物半導体層であることが好ましい。
さらに、第2金属膜の少なくとも一部を被覆する窒化物からなる絶縁膜を有する、この絶縁膜が、窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
また、第1金属膜は、少なくとも、銀又は銀合金からなる膜と、該膜上に配置された銀と実質的に反応しない金属膜との積層膜により形成されてなることが好ましい。
さらに、第1導電型半導体層がn型半導体層であり、第2導電型半導体層がp型半導体層であることが好ましい。
In such a semiconductor light emitting device, the second metal film is disposed in contact with the second conductive semiconductor layer exposed from the first metal film, and the contact resistance with the second conductive semiconductor layer is the first. The contact resistance with one metal film is preferably larger.
The first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer are preferably nitride semiconductor layers.
Furthermore, it is preferable that the insulating film having a nitride covering at least a part of the second metal film is at least one selected from the group consisting of silicon nitride or silicon nitride oxide.
The first metal film is preferably formed of a laminated film of at least a film made of silver or a silver alloy and a metal film that does not substantially react with silver disposed on the film.
Furthermore, it is preferable that the first conductive semiconductor layer is an n-type semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer is a p-type semiconductor layer.

本発明の半導体発光素子によれば、銀又は銀合金からなる第1金属膜が、第2金属膜によって被覆されているために、銀又は銀合金からなる第1金属膜と水分との接触を防止することができる。しかも、少なくとも第1電極に対向する第1領域において、第1金属膜端部から第2金属膜端部までの距離が、第2領域のその距離よりも大きいか、あるいは、第1電極に対向する領域における第2導電型半導体層を被覆する第2金属膜の幅が、半導体素子の縁に対向する領域における前記幅よりも大きいために、第1及び第2電極が同一面側に配置している場合の一部領域での電界強度の強さを緩和させることができる。その結果、銀を含む第1金属膜を用いた半導体発光素子におけるAgのマイグレーション及びリーク電流を有効に防止することができ、発光強度の向上及び寿命の増大を図り、信頼性の高い、高品質の半導体発光素子を得ることが可能となる。   According to the semiconductor light emitting device of the present invention, since the first metal film made of silver or a silver alloy is covered with the second metal film, contact between the first metal film made of silver or the silver alloy and moisture is prevented. Can be prevented. In addition, at least in the first region facing the first electrode, the distance from the end of the first metal film to the end of the second metal film is larger than that of the second region, or opposed to the first electrode. Since the width of the second metal film covering the second conductivity type semiconductor layer in the region to be processed is larger than the width in the region facing the edge of the semiconductor element, the first and second electrodes are arranged on the same surface side. In this case, the strength of the electric field strength in a partial region can be reduced. As a result, Ag migration and leakage current in the semiconductor light emitting device using the first metal film containing silver can be effectively prevented, the emission intensity is improved, the lifetime is increased, and the reliability is high. It is possible to obtain a semiconductor light emitting device.

特に、第2金属膜が、第1金属膜から露出した第2導電型半導体層に接して配設されており、第2導電型半導体層との接触抵抗が第1金属膜との接触抵抗より大きい場合には、第2金属膜に流れる電流がすみやかに第1金属膜に流れ、さらに、第1金属膜から第2導電型半導体層に流れるため、第1金属膜の直下において、半導体層への電流の供給を十分に行うことができ、そこでの発光効率を向上させることができる。しかも、そこで発生した光は、第1金属膜を構成する銀によって効率よく反射することができるため、より発光効率を向上させることが可能となる。   In particular, the second metal film is disposed in contact with the second conductive semiconductor layer exposed from the first metal film, and the contact resistance with the second conductive semiconductor layer is greater than the contact resistance with the first metal film. In the case of being large, the current flowing through the second metal film immediately flows into the first metal film, and further flows from the first metal film to the second conductivity type semiconductor layer, so that the semiconductor layer is directly below the first metal film. Can be sufficiently supplied, and the light emission efficiency can be improved. Moreover, since the light generated there can be efficiently reflected by the silver constituting the first metal film, the light emission efficiency can be further improved.

また、絶縁膜として特定の窒化物を用いることにより、通常の製造プロセスを行うのみで、簡便に絶縁膜を形成することができることに加えて、銀電極のAgのマイグレーションに作用する水分又は湿気を回避して、上記効果をより顕著に実現することができる。   Further, by using a specific nitride as the insulating film, it is possible to easily form the insulating film only by performing a normal manufacturing process, and in addition, moisture or moisture acting on Ag migration of the silver electrode By avoiding this, the above effect can be realized more remarkably.

本発明の半導体発光素子は、上述したように、第1導電型半導体層(以下、単に「半導体層」と記す場合がある)及び第2導電型半導体層がこの順に積層された半導体層と、第1及び第2導電型半導体層上にそれぞれ接続された第1及び第2電極とから構成される。また、通常、第1及び第2導電型半導体層間には、発光層が配置されている。   As described above, the semiconductor light emitting device of the present invention includes a semiconductor layer in which a first conductivity type semiconductor layer (hereinafter sometimes simply referred to as “semiconductor layer”) and a second conductivity type semiconductor layer are stacked in this order; The first and second electrodes are connected to the first and second conductivity type semiconductor layers, respectively. In general, a light emitting layer is disposed between the first and second conductive semiconductor layers.

ここで、1導電型とは、p型又はn型を指し、第2導電型とは、第1導電型とは異なる導電型、つまりn型又はp型を示す。好ましくは、第1導電型半導体層がn型を示し、第2導電型半導体層がp型を示す。これらの半導体層は、通常、基板の上に形成されている。   Here, the one conductivity type indicates p-type or n-type, and the second conductivity type indicates a conductivity type different from the first conductivity type, that is, n-type or p-type. Preferably, the first conductivity type semiconductor layer is n-type, and the second conductivity type semiconductor layer is p-type. These semiconductor layers are usually formed on a substrate.

基板としては、例えば、サファイア、スピネル、SiC、GaN、GaAs等の公知の絶縁性基板及び導電性基板を用いることができる。なかでも、サファイア基板が好ましい。
絶縁性基板は、最終的に取り除いてもよいし、取り除かなくてもよい。絶縁性基板を取り除く場合、p電極及びn電極は、同一面側に形成されていてもよいし、異なる面に形成されていてもよい。絶縁性基板を取り除かない場合、通常、p電極およびn電極はいずれも半導体層上の同一面側に形成されることになる。
As the substrate, for example, a known insulating substrate and conductive substrate such as sapphire, spinel, SiC, GaN, GaAs or the like can be used. Of these, a sapphire substrate is preferable.
The insulating substrate may be finally removed or may not be removed. When removing the insulating substrate, the p electrode and the n electrode may be formed on the same surface side or may be formed on different surfaces. When the insulating substrate is not removed, both the p electrode and the n electrode are usually formed on the same surface on the semiconductor layer.

半導体層としては、特に限定されるものではないが、窒化物半導体、例えば、InXAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等の窒化ガリウム系化合物半導体が好適に用いられる。半導体層は、単層構造でもよいが、MIS接合、PIN接合又はPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造又はダブルへテロ構造等の積層構造であってもよく、超格子構造や、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造であってもよい。また、n型、p型のいずれかの不純物がドーピングされていてもよい。この半導体層は、例えば、有機金属気相成長法(MOCVD)、ハイドライド気相成長法(HVPE)、分子線エピタキシャル成長法(MBE)等の公知の技術により形成することができる。半導体層の膜厚は特に限定されるものではなく、種々の膜厚のものを適用することができる。 The semiconductor layer is not particularly limited, the nitride semiconductor, for example, In X Al Y Ga 1- XY N (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) is a gallium nitride-based compound such as a semiconductor Preferably used. The semiconductor layer may have a single layer structure, but may have a laminated structure such as a homo structure, a hetero structure, or a double hetero structure having a MIS junction, a PIN junction, or a PN junction, and has a superlattice structure or a quantum effect. It may be a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the resulting thin films are stacked. Further, either n-type or p-type impurities may be doped. This semiconductor layer can be formed by a known technique such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor deposition (HVPE), molecular beam epitaxy (MBE), or the like. The thickness of the semiconductor layer is not particularly limited, and various thicknesses can be applied.

半導体層の積層構造としては、例えば、次の(1)〜(5)に示すものが挙げられる。
(1)GaNよりなるバッファ層(膜厚:200Å)、Siドープn型GaNよりなるn側コンタクト層(4μm)、アンドープIn0.2Ga0.8Nよりなる単一量子井戸構造の発光層(30Å)、Mgドープp型Al0.1Ga0.9Nよりなるp型クラッド層(0.2μm)、Mgドープp型GaNよりなるp側コンタクト層(0.5μm)。
Examples of the laminated structure of the semiconductor layers include those shown in the following (1) to (5).
(1) A buffer layer (thickness: 200 mm) made of GaN, an n-side contact layer (4 μm) made of Si-doped n-type GaN, a light emitting layer (30 mm) having a single quantum well structure made of undoped In 0.2 Ga 0.8 N, A p-type cladding layer (0.2 μm) made of Mg-doped p-type Al 0.1 Ga 0.9 N, and a p-side contact layer (0.5 μm) made of Mg-doped p-type GaN.

(2)AlGaNからなるバッファ層(膜厚:約100Å)、アンドープGaN層(1μm)、Siを4.5×1018/cm3含むGaNからなるn側コンタクト層(5μm)、アンドープGaNからなる下層(3000Å)と、Siを4.5×1018/cm3含むGaNからなる中間層(300Å)と、アンドープGaNからなる上層(50Å)との3層からなるn側第1多層膜層(総膜厚:3350Å)、アンドープGaN(40Å)とアンドープIn0.1Ga0.9N(20Å)とが繰り返し交互に10層ずつ積層されてさらにアンドープGaN(40Å)が積層された超格子構造のn側第2多層膜層(総膜厚:640Å)、アンドープGaNからなる障壁層(250Å)とIn0.3Ga0.7Nからなる井戸層(30Å)とが繰り返し交互に6層ずつ積層されてさらにアンドープGaNからなる障壁層(250Å)が積層された多重量子井戸構造の発光層(総膜厚:1930Å)、Mgを5×1019/cm3含むAl0.15Ga0.85N(40Å)とMgを5×1019/cm3含むIn0.03Ga0.97N(25Å)とが繰り返し5層ずつ交互に積層されてさらにMgを5×1019/cm3含むAl0.15Ga0.85N(40Å)が積層された超格子構造のp側多層膜層(総膜厚:365Å)、Mgを1×1020/cm3含むGaNからなるp側コンタクト層(1200Å)。 (2) A buffer layer (thickness: about 100 mm) made of AlGaN, an undoped GaN layer (1 μm), an n-side contact layer (5 μm) made of GaN containing Si of 4.5 × 10 18 / cm 3 , and made of undoped GaN An n-side first multilayer film layer composed of three layers: a lower layer (3000 Å), an intermediate layer (300 Å) made of GaN containing Si of 4.5 × 10 18 / cm 3 , and an upper layer (50 Å) made of undoped GaN ( Total thickness: 3350 mm), undoped GaN (40 mm) and undoped In 0.1 Ga 0.9 N (20 mm) are repeatedly stacked alternately in 10 layers, and further, undoped GaN (40 mm) is stacked on the n-side first layer 2 multilayer layers (total film thickness: 640 mm), barrier layers (250 mm) made of undoped GaN and well layers (30 mm) made of In 0.3 Ga 0.7 N are alternately repeated 6 Light emitting layer (total film thickness: 1930Å) having a multilayered structure in which barrier layers (250Å) made of undoped GaN are further laminated, Al 0.15 Ga 0.85 N containing 5 × 10 19 / cm 3 Mg ( 40 Å) and a Mg containing 5 × 10 19 / cm 3 in 0.03 Ga 0.97 N (25Å) Al 0.15 includes a repeating five layers each 5 × 10 19 / cm 3 further Mg are laminated alternately Ga 0.85 N (40 Å P-side multilayer film layer (total film thickness: 365 mm) having a superlattice structure, and p-side contact layer (1200 mm) made of GaN containing 1 × 10 20 / cm 3 of Mg.

(3)AlGaNからなるバッファ層(膜厚:約100Å)アンドープGaN層(1μm)、Siを4.5×1018/cm3含むGaNからなるn側コンタクト層(5μm)、アンドープGaNからなる下層(3000Å)と、Siを4.5×1018/cm3含むGaNからなる中間層(300Å)と、アンドープGaNからなる上層(50Å)との3層からなるn側第1多層膜層(総膜厚:3350Å)、アンドープGaN(40Å)とアンドープIn0.1Ga0.9N(20Å)とが繰り返し交互に10層ずつ積層されてさらにアンドープGaN(40Å)が積層された超格子構造のn側第2多層膜層(総膜厚:640Å)、アンドープGaNからなる障壁層(250Å)とIn0.3Ga0.7Nからなる井戸層(30Å)とIn0.02Ga0.98Nからなる第1の障壁層(100Å)とアンドープGaNからなる第2の障壁層(150Å)が繰り返し交互に6層ずつ積層されて形成された多重量子井戸構造の発光層(総膜厚:1930Å)(繰り返し交互に積層する層は3層〜6層の範囲が好ましい)、Mgを5×1019/cm3含むAl0.15Ga0.85N(40Å)とMgを5×1019/cm3含むIn0.03Ga0.97N(25Å)とが繰り返し5層ずつ交互に積層されてさらにMgを5×1019/cm3含むAl0.15Ga0.85N(40Å)が積層された超格子構造のp側多層膜層(総膜厚:365Å)、Mgを1×1020/cm3含むGaNからなるp側コンタクト層(1200Å)。 (3) AlGaN buffer layer (film thickness: about 100 mm) undoped GaN layer (1 μm), n-side contact layer (5 μm) made of GaN containing 4.5 × 10 18 / cm 3 Si, lower layer made of undoped GaN (3000 Å), an n-side first multilayer film layer (total of 3 layers of an intermediate layer (300 Å) made of GaN containing Si of 4.5 × 10 18 / cm 3 and an upper layer (50 Å) made of undoped GaN (total) Film thickness: 3350Å), undoped GaN (40Å) and undoped In 0.1 Ga 0.9 N (20Å) are alternately and repeatedly stacked 10 layers each, and the n-side second of the superlattice structure in which undoped GaN (40Å) is further stacked Multilayer (total thickness: 640 mm), barrier layer (250 mm) made of undoped GaN, well layer (30 mm) made of In 0.3 Ga 0.7 N, and In 0.02 Ga 0.98 N A light emitting layer having a multiple quantum well structure (total film thickness: 1930 Å) formed by repeatedly stacking six layers of first barrier layers (100 Å) and second barrier layers (150 Å) made of undoped GaN repeatedly and alternately. (a layer to be laminated to the repeated alternately is preferably from 3 layers to 6 layers), an in 0.03 comprising Al 0.15 Ga 0.85 N (40Å) and a Mg 5 × 10 19 / cm 3 containing Mg 5 × 10 19 / cm 3 A p-side multilayer layer having a superlattice structure in which five layers of Ga 0.97 N (25 繰 り 返 し) are alternately laminated and Al 0.15 Ga 0.85 N (40Å) containing 5 × 10 19 / cm 3 of Mg is further laminated ( Total film thickness: 365 mm), p-side contact layer (1200 mm) made of GaN containing 1 × 10 20 / cm 3 of Mg.

なお、このうち、n側に設けるアンドープGaNからなる下層(3000Å)を、下からアンドープGaNからなる第1の層(1500Å)、Siを5×1017/cm3含むGaNからなる第2の層(100Å)及びアンドープGaNからなる第3の層(1500Å)からなる3層構造の下層とすることで、発光素子の駆動時間経過に伴うVfの変動を抑えることが可能となる。 Of these, the lower layer (3000 Å) made of undoped GaN provided on the n side is the first layer (1500 Å) made of undoped GaN from the bottom, and the second layer made of GaN containing 5 × 10 17 / cm 3 of Si. By making the lower layer of a three-layer structure consisting of (100Å) and a third layer (1500Å) made of undoped GaN, it becomes possible to suppress the variation in Vf with the lapse of the driving time of the light emitting element.

さらに、p側多層膜層とp側コンタクト層との間に、GaN又はAlGaN(2000Å)で形成してもよい。この層は、アンドープで形成され、隣接する層からのMgの拡散により、p型を示す。この層を設けることで、発光素子の静電耐圧が向上する。この層は、静電保護機能を別途設けた発光装置に用いる場合にはなくてもよいが、発光素子外部に静電保護素子など、静電保護手段を設けない場合には、静電耐圧を向上させることができるので設けることが好ましい。   Further, GaN or AlGaN (2000 mm) may be formed between the p-side multilayer film layer and the p-side contact layer. This layer is undoped and exhibits p-type due to diffusion of Mg from adjacent layers. By providing this layer, the electrostatic withstand voltage of the light emitting element is improved. This layer may be omitted when used in a light emitting device provided with an electrostatic protection function separately, but when an electrostatic protection means such as an electrostatic protection element is not provided outside the light emitting element, an electrostatic withstand voltage is not required. Since it can improve, providing is preferable.

(4)バッファ層、アンドープGaN層、Siを6.0×1018/cm3含むGaNからなるn側コンタクト層、アンドープGaN層(以上が総膜厚6nmのn型窒化物半導体層)、Siを2.0×1018/cm3含むGaN障壁層とInGaN井戸層とを繰り返し5層ずつ交互に積層された多重量子井戸の発光層(総膜厚:1000Å)、Mgを5.0×1018/cm3含むGaNからなるp型窒化物半導体層(膜厚:1300Å)。 (4) Buffer layer, undoped GaN layer, n-side contact layer made of GaN containing 6.0 × 10 18 / cm 3 of Si, undoped GaN layer (the above is an n-type nitride semiconductor layer with a total film thickness of 6 nm), Si 5 × 10 18 / cm 3 of GaN barrier layers and InGaN well layers are repeatedly stacked in a multiple quantum well light emitting layer (total film thickness: 1000 Å), Mg is 5.0 × 10 5 A p-type nitride semiconductor layer (film thickness: 1300 mm) made of GaN containing 18 / cm 3 .

さらに、p型窒化物半導体層の上にInGaN層(30〜100Å、好ましくは50Å)を有してもよい。これにより、このInGaN層が電極と接するp側コンタクト層となる。このようにMgがドープされていない層であっても、隣接するp型半導体層よりも相対的に膜厚が薄ければ、p電極を形成するp型窒化物半導体層として機能する。   Furthermore, an InGaN layer (30 to 100 mm, preferably 50 mm) may be provided on the p-type nitride semiconductor layer. Thereby, this InGaN layer becomes a p-side contact layer in contact with the electrode. Thus, even a layer not doped with Mg functions as a p-type nitride semiconductor layer for forming a p-electrode if the film thickness is relatively smaller than that of an adjacent p-type semiconductor layer.

(5)バッファ層、アンドープGaN層、Siを1.3×1019/cm3含むGaNからなるn側コンタクト層、アンドープGaN層(以上が総膜厚6nmのn型窒化物半導体層)、Siを3.0×1018/cm3含むGaN障壁層とInGaN井戸層とを繰り返し7層ずつ交互に積層された多重量子井戸の発光層(総膜厚:800Å)、Mgを2.5×1020/cm3含むGaNからなるp型窒化物半導体層。このp型窒化物半導体層の上には、p側コンタクト層として、InGaN層(30〜100Å、好ましくは50Å)を形成してもよい。 (5) Buffer layer, undoped GaN layer, n-side contact layer made of GaN containing 1.3 × 10 19 / cm 3 of Si, undoped GaN layer (the above is an n-type nitride semiconductor layer having a total film thickness of 6 nm), Si Is a multiple quantum well light emitting layer (total film thickness: 800 mm) in which 7 layers of GaN barrier layers and InGaN well layers containing 3.0 × 10 18 / cm 3 are alternately stacked, and Mg is 2.5 × 10 A p-type nitride semiconductor layer made of GaN containing 20 / cm 3 . On this p-type nitride semiconductor layer, an InGaN layer (30 to 100 mm, preferably 50 mm) may be formed as a p-side contact layer.

これらの半導体層によって構成される半導体発光素子は、平面視が、通常、四角形又は略これに近い形状であり、第1導電型半導体層は、1つの半導体発光素子の一部の領域において、第2導電型半導体層及び発光層、任意に第1半導体層の深さ方向の一部が除去されて、その表面が露出している。   The semiconductor light emitting element constituted by these semiconductor layers is generally square or substantially similar in shape in plan view, and the first conductivity type semiconductor layer is a part of one semiconductor light emitting element. The two-conductivity type semiconductor layer and the light emitting layer, and optionally a part of the first semiconductor layer in the depth direction are removed, and the surface thereof is exposed.

例えば、図3(a)に示すように、発光素子Hの一辺に対向する領域において第2導電型半導体層等Pの一部が除去されて第1導電型半導体層Nが露出する形状、図3(b)に示すように、発光素子Hの1つの角に対向する領域において第2導電型半導体層等Pの一部が除去されて第1導電型半導体層Nが露出する形状、図3(c)、(d)〜図4(h)に示すように発光素子Hの外周及び/又は内部の一部の領域において第2導電型半導体層等Pが除去されて第1導電型半導体層Nが露出する形状等どのような形状であってもよい。1つの半導体素子では、露出した第1導電型半導体層の面積と、第2導電型半導体層の面積とは、例えば、1:1〜4程度とすることができる。   For example, as shown in FIG. 3A, a shape in which the first conductive semiconductor layer N is exposed by removing a part of the second conductive semiconductor layer P and the like in a region facing one side of the light emitting element H, 3 (b), a shape in which the first conductive semiconductor layer N is exposed by removing a part of the second conductive semiconductor layer P, etc. in a region facing one corner of the light emitting element H, As shown in (c), (d) to FIG. 4 (h), the second conductive type semiconductor layer P or the like is removed in the outer periphery and / or a partial region inside the light emitting element H, and the first conductive type semiconductor layer is removed. Any shape such as a shape where N is exposed may be used. In one semiconductor element, the exposed area of the first conductivity type semiconductor layer and the area of the second conductivity type semiconductor layer can be set to about 1: 1 to 4, for example.

この露出した第1導電型半導体層の表面には、第1電極が形成されている。
第1電極は、その材料及び膜厚は限定されるものではなく、通常、電極として用いることができる導電性材料の単層膜又は積層膜により形成することができる。なお、第1電極は、第2導電型半導体層との距離を離して配置されていることが好ましい。それらの距離は、得ようとする半導体発光素子の大きさ、第1電極及び第2電極の材料、大きさ及び配置等によって適宜調整することができる。第1電極と第2半導体層との最短距離は、例えば、1μm程度以上、3〜10μm程度が挙げられる。
A first electrode is formed on the exposed surface of the first conductive type semiconductor layer.
The material and film thickness of the first electrode are not limited, and can usually be formed of a single layer film or a laminated film of a conductive material that can be used as an electrode. In addition, it is preferable that the 1st electrode is arrange | positioned apart from the 2nd conductivity type semiconductor layer. These distances can be appropriately adjusted according to the size of the semiconductor light emitting element to be obtained, the materials, sizes, and arrangements of the first electrode and the second electrode. The shortest distance between the first electrode and the second semiconductor layer is, for example, about 1 μm or more and about 3 to 10 μm.

第2導電型半導体層の表面には、第2電極が形成されている。したがって、第1電極と第2電極とは、平面視において、同一面に配置される。
第2電極は、第2導電型半導体層上に直接接触しており、オーミック接続されていることが好ましい。ここでオーミック接続とは、当該分野で通常用いられている意味であり、例えば、その電流−電圧特性が直線又は略直線となる接合を指す。また、デバイス動作時の接合部での電圧降下及び電力損失が無視できるほど小さいことを意味する。
A second electrode is formed on the surface of the second conductivity type semiconductor layer. Therefore, the first electrode and the second electrode are arranged on the same plane in plan view.
The second electrode is preferably in direct contact with the second conductivity type semiconductor layer and is ohmic-connected. Here, the ohmic connection has a meaning normally used in the field, and refers to, for example, a junction whose current-voltage characteristic is a straight line or a substantially straight line. It also means that the voltage drop and power loss at the junction during device operation are negligibly small.

第2電極は、銀又は銀合金からなる第1金属膜と、この第1金属膜を被覆する第2金属膜とを含んで構成されている。なお、第1金属膜は、第2半導体層にオーミック接続されて効率的な電流の投入を図るとともに、発光層からの光を効率よく反射させることを意図するものであるため、後述する、第2導電型半導体層及び第2金属膜との関係を満たす限り、第2半導体層上の略全面に、広い面積で形成されることが好ましい。   The second electrode includes a first metal film made of silver or a silver alloy and a second metal film that covers the first metal film. The first metal film is ohmic-connected to the second semiconductor layer and is intended to efficiently input current and to reflect light from the light emitting layer efficiently. As long as the relationship between the two-conductivity type semiconductor layer and the second metal film is satisfied, it is preferably formed on a substantially entire surface of the second semiconductor layer with a large area.

第1金属膜は、銀の単層膜であってもよいし、銀合金の単層膜であってもよいし、銀又は銀合金を最下層に含む積層膜であってもよい。
銀合金としては、銀と、Pt、Co、Au、Pd、Ti、Mn、V、Cr、Zr、Rh、Cu、Al、Mg、Bi、Sn、Ir、Ga、Nd及びReからなる群から選択される1種又は2種以上の電極材料との合金が挙げられる。なお、Niは銀とは合金化されにくいが、銀膜中にNi元素を含むものであってもよい。
The first metal film may be a silver single layer film, a silver alloy single layer film, or a laminated film containing silver or a silver alloy in the lowermost layer.
The silver alloy is selected from the group consisting of silver and Pt, Co, Au, Pd, Ti, Mn, V, Cr, Zr, Rh, Cu, Al, Mg, Bi, Sn, Ir, Ga, Nd and Re. And an alloy with one or more electrode materials. Ni is difficult to be alloyed with silver, but the silver film may contain Ni element.

第1金属膜は、半導体層側から第2金属膜側にかけて、その組成に傾斜があってもよい。例えば、半導体側においては銀膜又は銀と1%程度までの銀以外の元素とを含む合金等であってもよく、第2金属膜側においては銀と5%程度までの銀以外の元素とを含む合金等であってもよい。
最下層以外の膜は、銀又は銀合金であってもよいし、銀又は銀合金を含まない電極材料により形成されていてもよい。また、最下層以外の膜は、これら電極材料及びNiを含む群から選択される1種又は2種以上の金属又は合金の単層膜又は2層以上の積層膜、銀と実質的に反応しない金属膜等であることが好ましい。
The composition of the first metal film may be inclined from the semiconductor layer side to the second metal film side. For example, it may be a silver film or an alloy containing silver and an element other than silver up to about 1% on the semiconductor side, and silver and an element other than silver up to about 5% on the second metal film side. An alloy containing
The film other than the lowermost layer may be silver or a silver alloy, or may be formed of an electrode material that does not contain silver or a silver alloy. Further, the films other than the lowermost layer substantially do not react with silver, a single layer film of two or more kinds of metal or alloy selected from the group including these electrode materials and Ni, or a laminated film of two or more layers. A metal film or the like is preferable.

第1金属膜の好ましい例としては、銀の単層膜であり、さらに、銀と実質的に反応しない金属(上)/銀又は銀合金(下)の2層構造、貴金属(上)/銀又は銀合金(下)の2層構造、貴金属(上)/銀と実質的に反応しない金属(中)/銀又は銀合金(下)の3層構造、貴金属2層(上)/銀と実質的に反応しない金属(中)/銀又は銀合金(下)の4層構造等がより好ましい。ここでの貴金属は白金族系金属又は金等が挙げられ、なかでもPt及び金が好ましい。   A preferred example of the first metal film is a single layer film of silver, and further has a two-layer structure of metal (upper) / silver or silver alloy (lower) that does not substantially react with silver, noble metal (upper) / silver Or a two-layer structure of silver alloy (lower), a three-layer structure of a metal (medium) / silver or silver alloy (lower) that does not substantially react with noble metal (upper) / silver, a noble metal two-layer (upper) / substantially silver and A 4-layer structure of metal (medium) / silver or silver alloy (bottom) that does not react automatically is more preferable. Examples of the noble metal include platinum group metals and gold. Among them, Pt and gold are preferable.

銀と実質的に反応しない金属としては、1000℃以下の温度で銀と実質的に反応しない金属、具体的には、ニッケル(Ni)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、タングステン(W)等が挙げられる。なかでも、Niが好ましい。   As a metal that does not substantially react with silver, a metal that does not substantially react with silver at a temperature of 1000 ° C. or less, specifically, nickel (Ni), ruthenium (Ru), osmium (Os), iridium (Ir) , Titanium (Ti), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), cobalt (Co), iron (Fe), chromium (Cr), tungsten (W), and the like. Of these, Ni is preferable.

第1金属膜の膜厚は特に限定されないが、例えば、銀又は銀合金単層の場合は発光層からの光を有効に反射させることができる膜厚、具体的には、200Å〜1μm程度、500Å〜3000Å程度、好ましくは1000Å程度が挙げられる。積層構造の場合は、総膜厚が、500Å〜5μm程度、500Å〜1μm程度が挙げられ、この程度の範囲内で、それに含まれる銀又は銀合金膜を適宜調整することができる。また、積層構造の場合は、銀又は銀合金膜とその上に積層される膜とは、同一工程でパターニングすることによって同一の形状であってもよいが、最下層の銀又は銀合金膜をその上に積層される膜(好ましくは、銀と反応しない金属膜)で被覆することが好ましい。これにより、銀と反応しない金属膜の上に、第1金属膜の一部としてどのような電極材料が形成されても、銀又は銀合金膜とは直接接触しないために、銀との反応を阻止することができる。   The film thickness of the first metal film is not particularly limited. For example, in the case of a silver or silver alloy single layer, the film thickness that can effectively reflect light from the light emitting layer, specifically, about 200 to 1 μm, About 500 to 3000 mm, preferably about 1000 mm. In the case of a laminated structure, the total film thickness is about 500 to 5 μm and about 500 to 1 μm, and the silver or silver alloy film contained therein can be appropriately adjusted within this range. In the case of a laminated structure, the silver or silver alloy film and the film laminated thereon may have the same shape by patterning in the same process, but the lowermost silver or silver alloy film It is preferable to coat with a film laminated thereon (preferably a metal film that does not react with silver). As a result, no matter what electrode material is formed as a part of the first metal film on the metal film that does not react with silver, it does not come into direct contact with the silver or silver alloy film. Can be blocked.

第1金属膜は、第1金属膜の積層状態によって、例えば、銀の単層膜の直上にニッケル膜が配置する場合などにおいて、少なくとも半導体層との界面において結晶化されていてもよい。第1金属膜の結晶化によって、半導体層とのより良好なオーミック性を確保することができる。ここで、結晶化とは、例えば、断面を透過電子顕微鏡法(TEM)により観察する方法、走査型電子顕微鏡法(SEM)により観察する方法、電子回折パターンを測定する方法、超薄膜評価装置で観察する方法等によって、結晶粒の界面が視認できることを意味する。この場合の結晶粒は、例えば、10〜100nm程度の径(長さ、高さ又は幅)を有しているものとして視認し得ることが好ましい。   Depending on the stacked state of the first metal film, the first metal film may be crystallized at least at the interface with the semiconductor layer, for example, when a nickel film is disposed immediately above the silver single layer film. By crystallization of the first metal film, better ohmic properties with the semiconductor layer can be ensured. Here, crystallization is, for example, a method of observing a cross section by transmission electron microscopy (TEM), a method of observing by scanning electron microscopy (SEM), a method of measuring an electron diffraction pattern, or an ultra-thin film evaluation apparatus. It means that the interface of crystal grains can be visually recognized by an observation method or the like. It is preferable that the crystal grains in this case can be visually recognized as having a diameter (length, height, or width) of about 10 to 100 nm, for example.

第1金属膜を、半導体層との界面において結晶化する方法は、公知の方法、例えば、蒸着法、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法等の方法により第1金属膜を形成した後、大気雰囲気下又は窒素雰囲気下で、10〜30分間程度、300〜600℃程度の温度範囲で熱処理する方法が挙げられる。   The first metal film is crystallized at the interface with the semiconductor layer by a known method such as vapor deposition, sputtering, ion beam assisted vapor deposition, etc. The method of heat-processing in the temperature range of about 300-600 degreeC for about 10 to 30 minutes under a nitrogen atmosphere is mentioned.

第2金属膜は、第1金属膜の少なくとも一部を被覆していればどのような形態であってもよいが、第1金属膜を完全又は略完全に被覆しており、さらに、第2導電型半導体層の上面に一部が接触(又は被覆)していることが好ましい。完全に又は略完全に被覆するとは、第2金属膜に対して、積極的に第1金属膜を露出させるような加工を施さないことを指す。よって、第1金属膜の上面のすべて及び側面の全面を実質的に被覆されていることがより好ましい。   The second metal film may be in any form as long as it covers at least a part of the first metal film. However, the second metal film completely or substantially completely covers the first metal film, It is preferable that part of the upper surface of the conductive semiconductor layer is in contact (or covered). “Completely or substantially completely covered” means that the second metal film is not subjected to processing that positively exposes the first metal film. Therefore, it is more preferable that all of the upper surface and the entire side surface of the first metal film are substantially covered.

なお、第2電極は、上述したように、発光層からの光を効率よく反射させることを意図するものであるため、後述する、第2導電型半導体層及び第1金属膜との関係を満たす限り、第1金属膜とともに、第2導電型半導体層上の略全面に、広い面積で形成されることが好ましい。これにより、発光層からの光を高効率で取り出すことが可能となる。ただし、第2金属膜は、必ずしも第1金属膜を完全又は略完全に被覆せず、通常のパッド電極等のように、第1金属膜の表面及び/又は側面の一部上に形成されていてもよい。また、第1金属膜を完全又は略完全に被覆する第2金属膜を、いわゆるカバー電極として形成し、さらにこの上にパッド電極等を形成してもよい。パッド電極を設ける場合、少なくともp電極に接して設ければよく、p電極とn電極のそれぞれに接して設けてもよい。また、絶縁膜とパッド電極との両方を形成する場合、絶縁膜を形成した後にパッド電極を形成してもよいし、パッド電極を形成した後に絶縁膜を形成してもよい。つまり、パッド電極の一部が絶縁膜を介してp電極と接していてもよいし、パッド電極の全面がp電極に接していてもよい。   Since the second electrode is intended to efficiently reflect the light from the light emitting layer as described above, the second electrode satisfies the relationship with the second conductivity type semiconductor layer and the first metal film, which will be described later. As long as the first metal film is formed, it is preferably formed on a substantially entire surface on the second conductivity type semiconductor layer in a wide area. Thereby, light from the light emitting layer can be extracted with high efficiency. However, the second metal film does not necessarily completely or substantially completely cover the first metal film, and is formed on a part of the surface and / or side surface of the first metal film, such as a normal pad electrode. May be. Alternatively, the second metal film that completely or substantially completely covers the first metal film may be formed as a so-called cover electrode, and a pad electrode or the like may be further formed thereon. When the pad electrode is provided, it may be provided in contact with at least the p electrode, or may be provided in contact with each of the p electrode and the n electrode. When both the insulating film and the pad electrode are formed, the pad electrode may be formed after the insulating film is formed, or the insulating film may be formed after the pad electrode is formed. That is, a part of the pad electrode may be in contact with the p electrode through the insulating film, or the entire surface of the pad electrode may be in contact with the p electrode.

第2金属膜は、銀とは異なる金属により形成されており、例えば、亜鉛(Zn)、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)、金(Au)、アルミニウム(Al)等の金属、合金、ITO、ZnO2、SnO等の導電性酸化物膜の単層膜又は積層膜等が挙げられる。 The second metal film is made of a metal different from silver. For example, zinc (Zn), 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), manganese (Mn), molybdenum (Mo), chromium (Cr), tungsten (W), lanthanum (La), copper (Cu), silver (Ag), yttrium (Y), gold (Au), aluminum (Al), etc. Examples thereof include a single layer film or a laminated film of a conductive oxide film such as metal, alloy, ITO, ZnO 2 , and SnO.

例えば、Pt単層膜、Au(上)/Pt(下)の2層構造膜、Pt(上)/Au(中)/Pt(下)の3層構造膜等が好ましい。
また、第1金属膜が銀又は銀合金の単層膜の場合には、上述したように、銀と実質的に反応しない金属を、第2金属膜の少なくとも第1金属膜と接触する領域に配置することが好ましい。
さらに、第1金属膜が、最上層に銀又は銀合金を含まない積層膜として形成されている場合には、第2金属膜にはチタンを含むことが好ましく、第2金属膜の最下層にチタン膜を配置することが好ましい。
For example, a Pt single layer film, a two-layer structure film of Au (upper) / Pt (lower), a three-layer structure film of Pt (upper) / Au (middle) / Pt (lower), and the like are preferable.
Further, when the first metal film is a single layer film of silver or a silver alloy, as described above, the metal that does not substantially react with silver is in the region of the second metal film that is in contact with at least the first metal film. It is preferable to arrange.
Furthermore, when the first metal film is formed as a laminated film that does not contain silver or a silver alloy in the uppermost layer, the second metal film preferably contains titanium, and the lowermost layer of the second metal film It is preferable to dispose a titanium film.

また、これら電極の上にワイヤボンディングなど、他の端子との接続のために通常用いられる導電性材料、例えば、金、白金等を第2金属膜の上面(接続領域)に配置させることが好ましい。さらに、後述する絶縁膜との密着性の良好な材料を第2金属膜の上面に配置させることが好ましい。   Moreover, it is preferable to arrange a conductive material usually used for connection with other terminals such as wire bonding, such as gold or platinum, on the upper surface (connection region) of the second metal film on these electrodes. . Furthermore, it is preferable to dispose a material having good adhesion to the insulating film described later on the upper surface of the second metal film.

第2金属膜の膜厚は、特に限定されるものではなく、例えば、その上にAuバンプを形成する場合には第2金属膜を比較的厚めに、共晶(Au−Sn等)バンプを形成する場合には第2金属膜を比較的薄めに設定するなど、具体的には、総膜厚が100〜1000nm程度となる範囲で適宜調整することが好ましい。   The film thickness of the second metal film is not particularly limited. For example, when an Au bump is formed on the second metal film, the second metal film is made relatively thick and an eutectic (Au—Sn, etc.) bump is formed. Specifically, it is preferable to adjust the thickness of the second metal film so that the total film thickness is about 100 to 1000 nm.

本発明の半導体発光素子では、少なくとも第2電極は、第1領域と第2領域とを有していることが好ましい。あるいは、第1電極に対向する領域と、発光素子の縁部に対向する領域とを有していることが好ましい。そして、第1領域の少なくとも一部における第1金属膜の端部と第2金属膜の端部との距離が、第2領域におけるその距離よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。あるいは、第1電極に対向する領域における第2導電型半導体層に接した(第2導電型半導体層を被覆した)第2金属膜の幅が、半導体素子の縁部に対向する領域におけるその幅よりも大きいことが好ましい。ただし、第1電極が複数ある場合には、第1金属膜の端部と第2金属膜の端部との距離が小さくなる領域、あるいは、第2導電型半導体層を被覆する幅が大きくなる領域は、第1領域又は第1電極に対向する領域の一部においてのみであってもよい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable that at least the second electrode has a first region and a second region. Alternatively, it is preferable to have a region facing the first electrode and a region facing the edge of the light emitting element. The distance between the end of the first metal film and the end of the second metal film in at least a part of the first region is preferably set to be smaller than the distance in the second region. Alternatively, the width of the second metal film in contact with the second conductivity type semiconductor layer (covering the second conductivity type semiconductor layer) in the region facing the first electrode is the width in the region facing the edge of the semiconductor element. Is preferably larger. However, when there are a plurality of first electrodes, the region where the distance between the end portion of the first metal film and the end portion of the second metal film is reduced, or the width covering the second conductivity type semiconductor layer is increased. The region may be only in a part of the region facing the first region or the first electrode.

ここで、第1領域とは、第1電極に対向する第2電極又は第2金属膜の縁部を含み、かるそれに隣接する領域を指す。第2領域とは、例えば、半導体発光素子において、第2電極又は2金属膜の縁部を含んでそれに隣接する領域のうち、第1電極に対向しない領域を指す。第2領域は、発光素子の縁部に対向する領域と言い換えることができる。例えば、図3(a)〜図4(h)に示すように、半導体発光素子Hにおいては、第2電極又は2金属膜の縁部を含み、かつそれに隣接する領域のうち、第1電極Eに対向する第1領域aと、例えば、第2領域b、つまり、第1領域以外の領域、つまり第1電極Eには対向しない領域又は発光素子の縁部に対向する領域とを有していることが好ましい。なお、図3(a)〜図4(h)では、第2導電型半導体層等P上に形成される第2電極は省略し、第1導電型半導体層N上に形成された第1電極Eのみを表している。   Here, the first region refers to a region adjacent to the edge of the second electrode or the second metal film facing the first electrode. For example, in the semiconductor light emitting device, the second region refers to a region that does not oppose the first electrode among regions adjacent to and including the edge of the second electrode or the two metal films. In other words, the second region is a region facing the edge of the light emitting element. For example, as shown in FIG. 3A to FIG. 4H, in the semiconductor light emitting device H, the first electrode E in the region including the edge of the second electrode or the two metal films and adjacent thereto. For example, a second region b, that is, a region other than the first region, that is, a region not facing the first electrode E or a region facing the edge of the light emitting element. Preferably it is. In FIG. 3A to FIG. 4H, the second electrode formed on the second conductive semiconductor layer P is omitted, and the first electrode formed on the first conductive semiconductor layer N is omitted. Only E is shown.

また、第1金属膜端部から第2金属膜端部までの距離が大きいとは、例えば、図1(a)に示すように、第2導電型半導体5の上に、第2電極として、第1金属膜6と、この第1金属膜6を完全に被覆するように第2金属膜7とが形成され、第1導電型半導体3の露出面に第1電極9が形成されてなる半導体発光素子1で、第1領域aと、第2領域bとにおいて、第1金属膜6端部から第2金属膜7端部までの距離La、Lbを比較した場合、La>Lbとなることを示す。ここでのLa及びLbの長さは、素子の大きさ、第1金属膜及び第2金属膜の材料及び膜厚等によって適宜調整することができ、例えば、Laは5〜10μm程度、Lbは2〜5μm程度が適当であり、両者の差は3〜5μm程度が好ましい。なお、距離La及びLbは、第1領域に対向する領域において第2金属膜が第2導電型半導体層を被覆する幅及び半導体素子の縁部に被覆領域における幅と、それぞれ言い換えることができる。   In addition, the distance from the first metal film end to the second metal film end is, for example, as shown in FIG. 1A, on the second conductivity type semiconductor 5, as the second electrode, A semiconductor in which a first metal film 6 and a second metal film 7 are formed so as to completely cover the first metal film 6, and a first electrode 9 is formed on the exposed surface of the first conductivity type semiconductor 3. In the light emitting element 1, when the distances La and Lb from the first metal film 6 end to the second metal film 7 end are compared in the first region a and the second region b, La> Lb. Indicates. Here, the lengths of La and Lb can be appropriately adjusted according to the size of the element, the material and film thickness of the first metal film and the second metal film, etc. For example, La is about 5 to 10 μm, and Lb is About 2 to 5 μm is appropriate, and the difference between the two is preferably about 3 to 5 μm. The distances La and Lb can be rephrased as the width of the second metal film covering the second conductive type semiconductor layer in the region facing the first region and the width of the covering region at the edge of the semiconductor element, respectively.

さらに、少なくとも第1領域において、第2領域よりも、第1金属膜端部から第2導電型半導体層端部までの距離が大きいことが好ましい。つまり、図1(a)において、第1領域aと、第2領域bとにおいて、第1金属膜6端部から第2導電型半導体層5端部までの距離Ma、Mbを比較した場合、Ma>Mbとなることを示す。ここでのMa及びMbの長さは、素子の大きさ、第1金属膜及び第2金属膜の材料及び膜厚等によって適宜調整することができ、例えば、Maは7〜15μm程度、Mbは4〜10μm程度が適当であり、両者の差は3〜5μm程度が好ましい。   Furthermore, at least in the first region, it is preferable that the distance from the end portion of the first metal film to the end portion of the second conductivity type semiconductor layer is larger than that in the second region. That is, in FIG. 1A, when comparing the distances Ma and Mb from the first metal film 6 end to the second conductivity type semiconductor layer 5 end in the first region a and the second region b, It shows that Ma> Mb. The lengths of Ma and Mb here can be appropriately adjusted according to the size of the element, the material and film thickness of the first metal film and the second metal film, etc. For example, Ma is about 7 to 15 μm, and Mb is About 4 to 10 μm is appropriate, and the difference between the two is preferably about 3 to 5 μm.

本発明の半導体発光素子は、さらに、第2金属膜の一部を被覆する絶縁膜を備えていることが好ましい。絶縁膜は、例えば、第2金属膜の外周の一部又は全部を被覆し、第1及び第2半導体層の上面及び/又は側面の一部又は全部を被覆するように形成されていることがより好ましい。絶縁膜は、酸化物膜(Al23)及び窒化物膜を用いることが好ましく、窒化物膜がより好ましい。窒化物膜としては、代表的には、SiN、TiN、SiOxy等の単層膜又は積層膜が挙げられる。なかでも、SiNの単層膜等が好ましい。このように、電極を被覆する絶縁膜に、SiO2のような比較的水分の多い膜を用いず、Nを含有する膜を用いることにより、窒素原子が水分又は湿気を捉え、銀及び銀合金からなる電極への水分又は湿気を有効に防止すると考えられ、銀のマイグレーションを防止することができる。
なお、絶縁膜は、電極を完全に被覆している必要はなく、電極が他の端子との接続のために必要な領域を除いて被覆されていることが好ましい。絶縁膜の膜厚は、例えば、400〜1000nm程度が適当である。
The semiconductor light emitting device of the present invention preferably further includes an insulating film that covers a part of the second metal film. For example, the insulating film may be formed so as to cover part or all of the outer periphery of the second metal film and to cover part or all of the upper surface and / or the side surface of the first and second semiconductor layers. More preferred. As the insulating film, an oxide film (Al 2 O 3 ) and a nitride film are preferably used, and a nitride film is more preferable. A typical example of the nitride film is a single-layer film or a laminated film such as SiN, TiN, or SiO x N y . Among these, a single layer film of SiN or the like is preferable. In this way, by using a film containing N instead of a film with relatively high water content such as SiO 2 as the insulating film covering the electrode, nitrogen atoms capture water or moisture, and silver and silver alloys It is considered that moisture or moisture to the electrode made of is effectively prevented, and migration of silver can be prevented.
The insulating film does not need to completely cover the electrode, and the electrode is preferably covered except for a region necessary for connection with another terminal. The film thickness of the insulating film is suitably about 400 to 1000 nm, for example.

本発明の半導体発光素子は、少なくとも、露出領域であって第1電極が形成されていない領域(半導体発光素子の外縁部も含む)に、複数の凹凸が形成されていることが好ましい。つまり、後述するように、発光層が存在しているとしても、正孔及び電子が供給されないために、発光層として機能せず、それ自体発光しない領域に、複数の凹凸が形成されていることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable that a plurality of irregularities be formed at least in the exposed region where the first electrode is not formed (including the outer edge portion of the semiconductor light emitting device). In other words, as will be described later, even if a light emitting layer is present, holes and electrons are not supplied, so that it does not function as a light emitting layer and a plurality of irregularities are formed in a region that does not emit light itself. Is preferred.

このように、凹凸が形成されていることにより、(1)第1半導体層内を導波する光が、凸部内部に取り込まれ、凸部の頂部又はその途中部分から取り出され、(2)第1半導体層内を導波する光が、凸部の根本にて乱反射し、取り出され、(3)発光層端面から側方に出射した光が、複数の凸部により反射散乱され、取り出されると考えられ、つまり、横方向(半導体発光素子の側面方向)に出射する光を凹凸によって第2半導体層側に選択的に出射させることができ、これにより、光取り出し効率を、例えば、10〜20%程度向上させることができるとともに、光指向性の制御を行うことができる。特に、発光層をそれよりも屈折率の低い層で挟んだ構造(所謂、ダブルヘテロ構造)の半導体発光素子においては、これら屈折率の低い層間で光が閉じ込められてしまうために、側面方向への光が主となってしまうが、このような構造の発光素子に対して、特に効果的である。さらに、凹凸を複数設けることにより、第2半導体層側の全領域に渡って均一な光取り出しが可能となる。   Thus, by forming the unevenness, (1) the light guided in the first semiconductor layer is taken into the convex portion, and is extracted from the top of the convex portion or the middle portion thereof. (2) The light guided in the first semiconductor layer is irregularly reflected and extracted at the root of the convex portion, and (3) the light emitted laterally from the end surface of the light emitting layer is reflected and scattered by the plurality of convex portions and extracted. In other words, the light emitted in the lateral direction (side surface direction of the semiconductor light emitting element) can be selectively emitted to the second semiconductor layer side by the unevenness, whereby the light extraction efficiency is, for example, 10 to 10%. It can be improved by about 20%, and the light directivity can be controlled. In particular, in a semiconductor light emitting device having a structure in which a light emitting layer is sandwiched between layers having a lower refractive index (so-called double heterostructure), light is confined between the layers having a lower refractive index, so that the lateral direction is increased. This is particularly effective for a light emitting device having such a structure. Furthermore, by providing a plurality of projections and depressions, uniform light extraction can be performed over the entire region on the second semiconductor layer side.

凹凸は、露出した第1半導体層上に、半導体層を成長させるなどして、凸部を形成するための特別な工程を行ってもよいが、第1半導体層を露出させる際又は各チップに分割するために所定の領域を薄膜化する際などに、同時に形成することが好ましい。これにより、製造工程の増加を抑えることができる。このように、凹凸は、半導体発光素子の半導体積層構造と同じ積層構造、つまり、異なる材料の複数層から構成されているために、各層の屈折率の差異により、凸部に取り込まれた光が、各層の界面で反射し易くなり、結果として、第2半導体層側への光取り出し向上に寄与しているものと考えられる。   Concavities and convexities may be formed on the exposed first semiconductor layer by, for example, growing a semiconductor layer to perform a special process for forming a convex portion. However, when the first semiconductor layer is exposed or on each chip It is preferable that the predetermined regions are formed at the same time, for example, when a predetermined region is thinned for division. Thereby, the increase in a manufacturing process can be suppressed. As described above, the unevenness is composed of the same stacked structure as the semiconductor stacked structure of the semiconductor light-emitting element, that is, a plurality of layers made of different materials. Therefore, the light taken into the convex portion is caused by the difference in refractive index of each layer. It is considered that the light is easily reflected at the interface between the layers, and as a result, the light extraction toward the second semiconductor layer is improved.

凹凸における凸部は、半導体発光素子断面において、少なくとも発光層とそれに隣接する第1半導体層との界面より高ければよいが、発光層よりも第2半導体層側にその頂部が位置することが好ましく、さらに、第2半導体層と実質的に同じ高さであることがより好ましい。つまり、凸部の頂部が発光層よりも高くなるように形成されていることが好ましい。凸部を、第2半導体層を含むように構成することにより、それらの頂部が略同じ高さとなるので、後述する第2電極などに遮られることなく、凸部の頂部から第2半導体層側に効果的に光を取り出すことができる。凸部を第2半導体層、好ましくは第2電極よりも高くなるように構成することにより、より効果的に光を取り出すことができる。また、凸部間の凹部は、少なくとも発光層とそれに隣接する第2半導体層との界面より低ければよく、発光層よりも低くなるように形成されていることが好ましい。   The convex portion in the unevenness may be higher than at least the interface between the light emitting layer and the first semiconductor layer adjacent thereto in the cross section of the semiconductor light emitting device, but the top portion is preferably located on the second semiconductor layer side of the light emitting layer. Furthermore, it is more preferable that the height is substantially the same as that of the second semiconductor layer. That is, it is preferable that the top of the convex portion is formed so as to be higher than the light emitting layer. By configuring the protrusions so as to include the second semiconductor layer, the tops thereof are substantially the same height, so that the second semiconductor layer side from the top of the protrusions is not obstructed by the second electrode or the like described later. Can effectively extract light. By configuring the convex portion to be higher than the second semiconductor layer, preferably the second electrode, light can be extracted more effectively. In addition, the concave portion between the convex portions may be at least lower than the interface between the light emitting layer and the second semiconductor layer adjacent thereto, and is preferably formed to be lower than the light emitting layer.

凹凸の密度は特に限定されるものではなく、1つの半導体発光素子において、少なくとも100個以上、好ましくは200個以上、さらに好ましくは300個以上、より好ましくは500個以上とすることができる。これにより、上記効果をより向上させることができる。なお、電極形成面側から見て、凹凸が形成される領域が占める面積の割合は、20パーセント以上、好ましくは30パーセント以上、さらに好ましくは40パーセント以上とすることができる。上限は特に限定されないが、80パーセント以下とすることが好ましい。また、1つの凸部の面積は、凸部の根本で、3〜300μm2、好ましくは6〜80μm2、さらに好ましくは12〜50μm2とすることができる。 The density of the unevenness is not particularly limited, and in one semiconductor light emitting device, it can be at least 100, preferably 200, more preferably 300, more preferably 500. Thereby, the said effect can be improved more. Note that the ratio of the area occupied by the region where unevenness is formed as viewed from the electrode forming surface side can be 20% or more, preferably 30% or more, and more preferably 40% or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 80% or less. The area of one of the projections, at the root of the protrusion, 3~300Myuemu 2, preferably 6~80Myuemu 2, more preferably be a 12~50μm 2.

凸部は、その縦断面形状が、四角形、台形、半円等どのような形状であってもよいが、台形、つまり、凸部自体が徐々に細くなる円錐台形状であることが好ましい。この場合の凸部の傾斜角は、例えば、30°〜80°が挙げられ、40°〜70°が好ましい。つまり、凸部が先端に向かって徐々に細くなるように傾斜させることにより、発光層からの光を凸部表面にて全反射させて、あるいは、第1半導体層を導波した光を散乱させ、結果として第2半導体層側への光取り出しを効果的に行うことができる。加えて、光の指向性制御がより容易になるとともに、全体としてより均一な光取り出しが可能となる。   The convex portion may have any shape such as a quadrangular shape, a trapezoidal shape, or a semicircular shape, but is preferably a trapezoidal shape, that is, a frustoconical shape in which the convex portion itself gradually narrows. In this case, the inclination angle of the convex portion is, for example, 30 ° to 80 °, and preferably 40 ° to 70 °. That is, by inclining the convex portion so that it gradually becomes thinner toward the tip, the light from the light emitting layer is totally reflected on the surface of the convex portion, or the light guided through the first semiconductor layer is scattered. As a result, light extraction toward the second semiconductor layer can be effectively performed. In addition, the directivity control of light becomes easier and more uniform light extraction is possible as a whole.

なお、凸部は、円錐台形状である場合、台形の上辺(第2半導体層側)において、さらに凹部が形成されていてもよい。これにより、第1半導体層内を導波してきた光が凸部内部に侵入した際に、凸部の頂部に形成された凹部により、第2半導体層側に光が出射されやすくなる。
さらに、凸部は、半導体積層構造の出射端面とほぼ垂直をなす方向において、2以上、好ましくは3以上、少なくとも部分的に重複して配置されていることが好ましい。これにより、発光層からの光が、高確率で凸部に作用させることとなるので、上記効果をより容易に得ることができる。
In addition, when a convex part is truncated cone shape, the recessed part may be further formed in the upper side (2nd semiconductor layer side) of trapezoid. Thereby, when the light guided in the first semiconductor layer enters the inside of the convex portion, the concave portion formed at the top of the convex portion facilitates light to be emitted toward the second semiconductor layer side.
Furthermore, it is preferable that the convex portions are arranged to be at least partially overlapped by 2 or more, preferably 3 or more, in a direction substantially perpendicular to the emission end face of the semiconductor multilayer structure. Thereby, the light from the light emitting layer is allowed to act on the convex portion with a high probability, so that the above effect can be obtained more easily.

本発明の半導体発光素子は、通常、フリップチップ実装(フェイスダウン実装)により、支持基板に実装され、半導体発光装置を構成する。
支持基板は、少なくとも発光素子の電極に対向する面に配線が施され、任意に保護素子等が形成されていてもよく、フリップチップ実装された発光素子を固定・支持する。支持基板は、発光素子と熱膨張係数がほぼ等しい材料、例えば、窒化物半導体発光素子に対して窒化アルミニウムが好ましい。これにより、支持基板と発光素子との間に発生する熱応力の影響を緩和することができる。また、静電保護素子等の機能を付加することができ、安価であるシリコンを用いてもよい。配線のパターンは、特に限定されるものではないが、例えば、正負一対の配線パターンが絶縁分離されて互いに一方を包囲するように形成されることが好ましい。
支持基板をリード電極に接続する際には、発光素子に対向する面からリード電極に対向する面にかけて導電部材により配線が施されていてもよい。
The semiconductor light-emitting device of the present invention is usually mounted on a support substrate by flip chip mounting (face-down mounting) to constitute a semiconductor light-emitting device.
The support substrate may be provided with wiring on at least a surface facing the electrode of the light emitting element, and a protective element or the like may be arbitrarily formed, and fixes and supports the light emitting element mounted in flip chip. The support substrate is preferably made of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the light emitting element, for example, aluminum nitride for the nitride semiconductor light emitting element. Thereby, the influence of the thermal stress which generate | occur | produces between a support substrate and a light emitting element can be relieve | moderated. Further, silicon that can be added with a function such as an electrostatic protection element and is inexpensive may be used. The wiring pattern is not particularly limited. For example, it is preferable that a pair of positive and negative wiring patterns be insulated and separated so as to surround one another.
When the support substrate is connected to the lead electrode, wiring may be provided by a conductive member from the surface facing the light emitting element to the surface facing the lead electrode.

保護素子の機能を備える支持基板としては、例えば、Siダイオード素子のn型シリコン基板を利用することができる。このn型シリコン基板内に選択的に不純物イオンの注入を行うことにより1以上のp型半導体領域を形成し、逆方向ブレークダウン電圧を所定の電圧に設定する。そして、このシリコン基板のp型半導体領域及びn型半導体領域(n型シリコン基板自体)の上に、p電極及びn電極を形成する。これらのp電極及びn電極の一部は、それぞれボンディングパッドとすることができる。あるいは、n型シリコン基板の下面にAu等からなるn電極を形成し、ボンディングパッドとしてもよい。なお、半導体領域には、p電極及び/又はn電極として、銀白色の金属材料(例えば、Al、Ag)からなる反射膜の機能を備える電極が形成されていてもよい。   As the support substrate having the function of the protection element, for example, an n-type silicon substrate of an Si diode element can be used. By selectively implanting impurity ions into the n-type silicon substrate, one or more p-type semiconductor regions are formed, and the reverse breakdown voltage is set to a predetermined voltage. Then, a p electrode and an n electrode are formed on the p type semiconductor region and the n type semiconductor region (n type silicon substrate itself) of the silicon substrate. Some of these p-electrode and n-electrode can be used as bonding pads. Alternatively, an n electrode made of Au or the like may be formed on the lower surface of the n-type silicon substrate to form a bonding pad. In the semiconductor region, an electrode having a function of a reflective film made of a silver-white metal material (for example, Al or Ag) may be formed as a p electrode and / or an n electrode.

半導体発光素子を支持基板に実装する場合には、例えば、支持基板にAu等からなるバンプを載置するか、上述した保護素子におけるp電極及び/又はn電極をバンプとして用いて、半導体発光素子のp電極及びn電極を、支持基板に形成されたバンプ又は電極に対向させ、電気的および機械的に接続する。接続は、例えば、Au、共晶材(Au−Sn、Ag−Sn)、ハンダ(Pb−Sn)、鉛フリーハンダ等の接合部材によって、超音波接合及び/又は熱処理によって行うことができる。配線とリード電極とを直接接続する構成とするときは、例えば、Auペースト、Agペースト等の接合部材によって行うことができる。Auをバンプとして用いる場合には、超音波と熱とをかけて接続を得るため、発光素子における半導体層にダメージを与える恐れがあるため、半導体発光素子の第2金属膜として、最上層に、Au(上)/Pt(下)膜を形成することが好ましい。また、共晶材をバンプとして用いる場合には、熱をかけるのみであるため、第2金属膜としてAu膜を形成するのみでもよいし、第1金属膜はAgの単層膜としてもよい。バンプを用いる場合には、バンプの面積が大きく、数が多いことが好ましい。これにより、発光素子からの放熱性を向上させることができるとともに、発光素子の支持基板への接合強度を高めることができる。   When mounting a semiconductor light emitting element on a support substrate, for example, a bump made of Au or the like is placed on the support substrate, or the p electrode and / or the n electrode in the protection element described above is used as a bump, thereby providing the semiconductor light emitting element. The p-electrode and n-electrode are opposed to the bumps or electrodes formed on the support substrate, and are electrically and mechanically connected. The connection can be performed by ultrasonic bonding and / or heat treatment with a bonding member such as Au, eutectic material (Au—Sn, Ag—Sn), solder (Pb—Sn), lead-free solder, or the like. When the wiring and the lead electrode are configured to be directly connected, for example, a bonding member such as Au paste or Ag paste can be used. In the case of using Au as a bump, since connection is obtained by applying ultrasonic waves and heat, there is a risk of damaging the semiconductor layer in the light emitting element. Therefore, as the second metal film of the semiconductor light emitting element, An Au (upper) / Pt (lower) film is preferably formed. Further, when the eutectic material is used as a bump, since only heat is applied, an Au film may be formed as the second metal film, or the first metal film may be a single layer film of Ag. When bumps are used, it is preferable that the bump area is large and the number is large. Accordingly, heat dissipation from the light emitting element can be improved, and the bonding strength of the light emitting element to the support substrate can be increased.

なお、保護素子(例えば、ダイオード)が支持基板に形成されている場合には、半導体発光素子と保護素子とは、2つのダイオードの直列接続による双方向ダイオードと、半導体発光素子との並列接続とすることが好ましい。これにより、半導体発光素子は、順方向・逆方向の過電圧から保護され、信頼性の高い半導体装置とすることができる。   In the case where a protective element (for example, a diode) is formed on the support substrate, the semiconductor light emitting element and the protective element include a bidirectional diode formed by connecting two diodes in series and a parallel connection of the semiconductor light emitting element. It is preferable to do. As a result, the semiconductor light emitting element can be protected from overvoltage in the forward direction and the reverse direction, and can be a highly reliable semiconductor device.

本発明の発光素子は、発光素子から光の一部をそれとは異なる波長の光に変換する光変換部材を有していることが好ましい。光変換部材は、少なくとも、発光素子からの発光波長によって励起され蛍光光を発する蛍光物質によって、あるいは蛍光物質と結着材と、任意に無機部材(ガラス、フィラー等)等とを含んで構成される。これにより、発光素子の光を変換させ、発光素子からの光と変換光及び蛍光光とを混色させ、例えば、色度が色度図における黒体放射の軌跡上に位置する白色系の光、色温度Tcp=4600K付近において特殊演色評価数R9が40付近の光などの白色系、電球色など所望の光を発する発光装置を得ることができる。   The light-emitting element of the present invention preferably has a light conversion member that converts part of light from the light-emitting element into light having a different wavelength. The light conversion member is configured to include at least a fluorescent material that is excited by a light emission wavelength from the light emitting element and emits fluorescent light, or includes a fluorescent material and a binder, and optionally an inorganic member (glass, filler, etc.). The Thereby, the light of the light emitting element is converted, the light from the light emitting element is mixed with the converted light and the fluorescent light, for example, white light whose chromaticity is located on the locus of black body radiation in the chromaticity diagram, It is possible to obtain a light emitting device that emits desired light such as a white color or a light bulb color such as light having a special color rendering index R9 of around 40 at a color temperature of Tcp = 4600K.

光変換部材は、通常、光取出面し側に配置することが好ましい。例えば、光変換部材は、蛍光物質を、後述する発光素子を被覆する封止部材、発光素子がフリップチップ実装されたサブマウントを他の支持体に固着させるダイボンド材、発光素子と支持基板の周囲に設けられる樹脂層、サブマウントおよびパッケージのような支持基体などの各構成部材中および/または各構成部材の周辺に配置させることにより形成することができる。複数の発光素子を1つの支持基板に搭載する場合には、素子間の隙間に配置してもよい。特に、蛍光物質を封止部材と組み合わさる場合には、封止部材の発光観測面側表面を被覆するシート状としてもよいし、その表面および発光素子から離間させた位置に、蛍光体を含む層、シート、キャップあるいはフィルターとして封止部材の内部に設けてもよい。また、フリップチップ実装された発光素子を被覆する場合には、メタルマスク、スクリーン印刷、孔版印刷等により形成してもよい。これにより、均一な膜厚で容易に形成することができる。   In general, the light conversion member is preferably disposed on the light extraction surface side. For example, the light conversion member includes a fluorescent material, a sealing member that covers a light emitting element to be described later, a die bond material that fixes the submount on which the light emitting element is flip-chip mounted to another support, and the periphery of the light emitting element and the supporting substrate. It can be formed by arranging in and / or around each constituent member such as a support layer such as a resin layer, a submount and a package provided on the substrate. When a plurality of light emitting elements are mounted on one support substrate, they may be arranged in a gap between the elements. In particular, when a fluorescent material is combined with a sealing member, it may be in the form of a sheet that covers the light emission observation surface side surface of the sealing member, and includes a phosphor at a position spaced from the surface and the light emitting element. A layer, a sheet, a cap, or a filter may be provided inside the sealing member. Further, when the light emitting element mounted on the flip chip is covered, it may be formed by a metal mask, screen printing, stencil printing or the like. Thereby, it can form easily with a uniform film thickness.

光変換部材は、1種の蛍光物質等の単層、2種以上の蛍光物質等が均一に混合された単層、1種又は2種以上の蛍光物質等を含有する単層の2層以上の積層構造として形成することができる。なお、単層を2層以上積層させる場合には、各層に含有される蛍光物質等は、同程度の波長の光を同程度の波長の出射光に波長変換するものであってもよいし、同程度の波長の入射光を異なる波長の出射光に変換するものであってもよい。
色ムラを減少させるためには、各蛍光体の平均粒径及び形状は同程度であることが好ましい。蛍光体の粒径は、例えば、特開2004−207688号に記載の体積基準粒度分布曲線により測定することができる。
The light conversion member is a single layer of one kind of fluorescent substance, a single layer in which two or more kinds of fluorescent substances are uniformly mixed, and two or more layers of a single layer containing one kind or two or more kinds of fluorescent substances It can be formed as a laminated structure. In addition, when laminating two or more single layers, the fluorescent substance or the like contained in each layer may be one that converts the wavelength of light having the same wavelength into emitted light having the same wavelength, The incident light having the same wavelength may be converted into the outgoing light having a different wavelength.
In order to reduce color unevenness, it is preferable that the average particle diameter and the shape of each phosphor are comparable. The particle size of the phosphor can be measured by, for example, a volume reference particle size distribution curve described in JP-A No. 2004-207688.

発光装置の発光色は、蛍光体と結着材と任意に無機部材との比率、蛍光体の比重、蛍光体量および形状、発光素子の発光波長等を適宜選択することにより、混色光の色温度を変化させ、電球色領域の光など任意の白色系の色調とすることができる。発光装置の外部には、発光素子からの光と蛍光体からの光がモールド部材を効率よく透過することが好ましい。   The light emission color of the light emitting device is selected by appropriately selecting the ratio of the phosphor, the binder, and optionally the inorganic member, the specific gravity of the phosphor, the amount and shape of the phosphor, the emission wavelength of the light emitting element, and the like. The temperature can be changed to obtain an arbitrary white color tone such as light in a light bulb color region. It is preferable that the light from the light emitting element and the light from the phosphor efficiently pass through the mold member outside the light emitting device.

蛍光物質としては、例えば、
(i)希土類アルミン酸塩、
(ii)窒化物又は酸窒化物、
(iii)アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類窒化ケイ素、
(iv)アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト、
(v)アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン、
(vi)アルカリ土類金属アルミン酸塩、
(vii)硫化物、
(viii)アルカリ土類チオガレート、
(ix)ゲルマン酸塩、
(x)希土類ケイ酸塩、
(xi)Eu等のランタノイド系元素で主に賦活された有機及び有機錯体等の種々の蛍光物質が挙げられる。これらの蛍光物質は公知のもののいずれをも用いることができる。
Examples of fluorescent materials include:
(i) rare earth aluminate,
(ii) nitrides or oxynitrides,
(iii) alkaline earth silicate, alkaline earth silicon nitride,
(iv) alkaline earth metal halogen apatite,
(v) alkaline earth metal halogen borate,
(vi) alkaline earth metal aluminate,
(vii) sulfides,
(viii) alkaline earth thiogallate,
(ix) germanate,
(x) rare earth silicates,
(xi) Various fluorescent materials such as organic and organic complexes mainly activated with a lanthanoid element such as Eu. Any of these fluorescent substances can be used.

特に、(i)希土類アルミン酸塩としては、Ce等の希土類元素、特にランタノイド系元素で主に賦活されたものが好ましく、代表的には、アルミニウム・ガーネット系(特に、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(LAG)が挙げられる。   In particular, (i) as the rare earth aluminate, those mainly activated by rare earth elements such as Ce, particularly lanthanoid elements, are preferable, and typically aluminum garnet series (particularly activated by cerium). Examples thereof include yttrium / aluminum / garnet phosphors (YAG) and lutetium / aluminum / garnet phosphors (LAG).

YAG蛍光物質としては、例えば、特開2004−207688号に記載のものが好ましい。具体的には、高輝度かつ長時間の使用を考慮すると、(Re1-xSmx3(Al1-yGay512:Ce(0≦x<1、0≦y≦1、但し、Reは、Y、Gd、Laからなる群より選択される少なくとも1種の元素)等が好ましい。つまり、この蛍光物質は、励起スペクトルのピークを470nm付近等にすることができ、530nm付近にあり720nmまで裾を引くブロードな発光スペクトルをもたせることができる。特にこの蛍光物質は、Al、Ga、Y、La及びGd、Smの含有量が異なるものを組み合わせて用いることによりRGBの波長成分を増やすことができる。YAG系蛍光体を使用すると、放射照度として(Ee)=0.1W・cm-2以上1000W・cm-2以下の発光素子とともに用いられた場合にも高効率に十分な耐光性を有する発光装置を得ることができる。 As the YAG fluorescent material, for example, those described in JP-A No. 2004-207688 are preferable. Specifically, considering the high brightness and the long-term use, (Re 1-x Sm x ) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce (0 ≦ x <1,0 ≦ y ≦ 1 However, Re is preferably at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La). That is, this fluorescent substance can have an excitation spectrum peak near 470 nm or the like, and can have a broad emission spectrum near 530 nm and extending to 720 nm. In particular, this fluorescent material can increase RGB wavelength components by using a combination of materials having different contents of Al, Ga, Y, La and Gd, Sm. When a YAG phosphor is used, a light emitting device having sufficient light resistance with high efficiency even when used with a light emitting element having an irradiance of (Ee) = 0.1 W · cm −2 or more and 1000 W · cm −2 or less Can be obtained.

LAG蛍光物質は、一般式(Lu1-a-bab3(Al1-cGac512(但し、RはCeを必須とし、Ce、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lrの少なくとも1種の希土類元素である。MはSc、Y、La、Gdから選択される少なくとも1種の元素であり、0.0001≦a≦0.5、0≦b≦0.5、0.0001≦a+b<1、0≦c≦0.8である。)で表される蛍光物質でえあり、例えば、(Lu0.99Ce0.013Al512、(Lu0.90Ce0.103Al512、(Lu0.99Ce0.013(Al0.5Ga0.5512等が挙げられる。 LAG phosphor is represented by the general formula (Lu 1-ab R a M b) 3 (Al 1-c Ga c) 5 O 12 ( where, R represents an essential Ce, Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu , Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lr, and M is at least one element selected from Sc, Y, La, Gd, 0.0001 ≦ a ≦ 0.5, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0.0001 ≦ a + b <1, 0 ≦ c ≦ 0.8.), For example, (Lu 0.99 Ce 0.01) 3 Al 5 O 12, (Lu 0.90 Ce 0.10) 3 Al 5 O 12, include (Lu 0.99 Ce 0.01) 3 ( Al 0.5 Ga 0.5) 5 O 12 and the like.

ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は300nm〜550nmの波長域の紫外線又は可視光により効率よく励起され発光することから、光変換部材に含有される蛍光体として有効に利用することができる。また、温度特性に優れるため、劣化、色ずれの少ない発光装置を得ることができる。   Since the lutetium / aluminum / garnet phosphor is efficiently excited and emitted by ultraviolet rays or visible light in the wavelength region of 300 nm to 550 nm, it can be effectively used as a phosphor contained in the light conversion member. In addition, since the temperature characteristics are excellent, a light-emitting device with little deterioration and color shift can be obtained.

また、(ii)窒化物又は酸窒化物は、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含む蛍光物質であることが好ましい。また、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で賦活されたものが好ましい。例えば、
xy((2/3)x+(4/3)y):R
xyz((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z):R
xytz((2/3)x+(4/3)y+t-(2/3)z):R
(Lは、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群から選ばれる少なくとも1種の第II族元素である。Jは、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hfからなる群から選ばれる少なくとも1種の第IV族元素である。Qは、B、Al、Ga、Inからなる群から選ばれる少なくとも1種の第III族元素である。Rは、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu、Sc、Yb、Tmからなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類元素であり、L、J及びRは、上記と同義である。x、y、zは、0.5≦x≦3、1.1.5<y≦8、0<t<0.5、0<z≦3である。)
が挙げられる。
(Ii) The nitride or oxynitride contains N and at least one element selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn, and C, Si, Ge, Sn, Ti, A fluorescent material containing at least one element selected from Zr and Hf is preferable. Moreover, what was activated with the at least 1 element selected from the rare earth elements is preferable. For example,
L x J y N ((2/3) x + (4/3) y) : R
L x J y O z N ((2/3) x + (4/3) y- (2/3) z) : R
L x J y Q t O z N ((2/3) x + (4/3) y + t- (2/3) z): R
(L is at least one group II element selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn. J consists of C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf. At least one Group IV element selected from the group, Q is at least one Group III element selected from the group consisting of B, Al, Ga, and In, and R is Y, La, Ce Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Lu, Sc, Yb, Tm is at least one rare earth element, and L, J, and R are (X, y, and z are 0.5 ≦ x ≦ 3, 1.1.5 <y ≦ 8, 0 <t <0.5, and 0 <z ≦ 3.)
Is mentioned.

さらに、(iii)アルカリ土類ケイ酸塩及びアルカリ土類窒化ケイ素は、例えば、ユウロピウムで賦活されたものが好ましい。例えば、
(2−x−y)SrO・x(Ba,Ca)O・(1−a−b−c−d)SiO2・aP25bAl23cB23dGeO2:yEu2+
(式中、0<x<1.6、0.005<y<0.5、0<a、b、c、d<0.5である。)
(2−x−y)BaO・x(Sr,Ca)O・(1−a−b−c−d)SiO2・aP25bAl23cB23dGeO2:yEu2+
(式中、0.01<x<1.6、0.005<y<0.5、0<a、b、c、d<0.5である。)
等が挙げられる。
Furthermore, (iii) the alkaline earth silicate and the alkaline earth silicon nitride are preferably activated with europium, for example. For example,
(2-x-y) SrO · x (Ba, Ca) O · (1-a-b-c-d) SiO 2 · aP 2 O 5 bAl 2 O 3 cB 2 O 3 dGeO 2: yEu 2+
(Where 0 <x <1.6, 0.005 <y <0.5, 0 <a, b, c, d <0.5).
(2-x-y) BaO · x (Sr, Ca) O · (1-a-b-c-d) SiO 2 · aP 2 O 5 bAl 2 O 3 cB 2 O 3 dGeO 2: yEu 2+
(In the formula, 0.01 <x <1.6, 0.005 <y <0.5, 0 <a, b, c, d <0.5.)
Etc.

アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光物質としては、好ましくは、Eu等のランタノイド系及び/又はMn等の遷移金属系の元素により主に賦活されたものであり、例えば、M5(PO43X:RE (Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上;Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上;REは、Eu及び/又はMnである。)等が挙げられる。例えば、カルシウムクロルアパタイト(CCA)、バリウムクロルアパタイト(BCA)、あるいはCa10(PO46FCl:Sb,Mn等が例示される。 The alkaline earth metal halogen apatite fluorescent material is preferably mainly activated by a lanthanoid-based element such as Eu and / or a transition metal-based element such as Mn. For example, M 5 (PO 4 ) 3 X : R E (M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn; X is at least one selected from F, Cl, Br, I; R E is Eu and / or Mn.) And the like. For example, calcium chlorapatite (CCA), barium chloroapatite (BCA), Ca 10 (PO 4 ) 6 FCl: Sb, Mn, etc. are exemplified.

アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光物質としては、M259X:RE(M、X及びREは、上記と同義である)等が挙げられる。例えば、カルシウムクロルボレート(CCB)等が例示される。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光物質としては、ユウロピウムおよび/またはマンガンで賦活されたが好ましく、例えば、ユーロピウム賦活ストロンチウムアルミネート(SAE)、バリウムマグネシウムアルミネート(BAM)、あるいは、SrAl24:RE、Sr4Al1425:RE、CaAl24:RE、BaMg2Al1627:RE、BaMgAl1017:RE、CaAl24:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mn(REは、Eu及び/又はMnである。)等が挙げられる。
Examples of the alkaline earth metal borate fluorescent substance include M 2 B 5 O 9 X: R E (M, X and R E are as defined above). For example, calcium chlorborate (CCB) is exemplified.
The alkaline earth metal aluminate fluorescent material is preferably activated with europium and / or manganese. For example, europium activated strontium aluminate (SAE), barium magnesium aluminate (BAM), or SrAl 2 O 4 : R E, Sr 4 Al 14 O 25: R E, CaAl 2 O 4: R E, BaMg 2 Al 16 O 27: R E, BaMgAl 10 O 17: R E, CaAl 2 O 4: Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn (R E is Eu and / or Mn) and the like.

アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類窒化ケイ素としては、
Me(3−x−y)MgSi23:xEu,yMn
(式中、0.005<x<0.5、0.005<y<0.5、Meは、Baおよび/またはSrおよび/またはCaを示す。)
が挙げられ、具体的には、M2Si58:Eu、MSi710:Eu、M1.8Si50.28:Eu、M0.9Si70.110:Eu
(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上である。)等が挙げられる。
As alkaline earth silicate and alkaline earth silicon nitride,
Me (3-xy) MgSi 2 O 3 : xEu, yMn
(In the formula, 0.005 <x <0.5, 0.005 <y <0.5, Me represents Ba and / or Sr and / or Ca.)
Specifically, M 2 Si 5 N 8 : Eu, MSi 7 N 10 : Eu, M 1.8 Si 5 O 0.2 N 8 : Eu, M 0.9 Si 7 O 0.1 N 10 : Eu
(M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg, Zn).

硫化物としては、CaS:Eu、SrS:Eu等のアルカリ土類硫化物の他、La22S:Eu、Y22S:Eu、Gd22S:Eu、ZnS:Eu、ZnS:Mn、ZnCdS:Cu、ZnCdS:Ag,Al、ZnCdS:Cu,Al、(Mg、Ca、Sr、Ba)Ga24:Eu等が挙げられる。
(vii)アルカリ土類チオガレートとしては、MGa24:Eu(Mは、上記と同義である。)等が挙げられる。
ゲルマン酸塩としては、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn、Zn2GeO4:Mn等が挙げられる。
Examples of sulfides include alkaline earth sulfides such as CaS: Eu and SrS: Eu, La 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 2 S: Eu, Gd 2 O 2 S: Eu, ZnS: Eu, ZnS: Mn, ZnCdS: Cu, ZnCdS: Ag, Al, ZnCdS: Cu, Al, (Mg, Ca, Sr, Ba) Ga 2 S 4 : Eu and the like.
(vii) Examples of the alkaline earth thiogallate include MGa 2 S 4 : Eu (M is as defined above).
Examples of the germanate include 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 : Mn, Zn 2 GeO 4 : Mn, and the like.

希土類ケイ酸塩としては、Y2SiO5:Ce、Y2SiO5:Tb等が挙げられる。
有機及び有機錯体としては、特に限定されず、いずれの公知のものを用いてもよい。例えば、Mg6As211:Mn等が挙げれる。好ましくはEu等のランタノイド系元素で主に賦活されたものであるが、任意に、Euに代えて又は加えて、上述した希土類元素ならびにCu、Ag、Au、Cr、Co、Ni、Ti及びMnからなる群から選択される少なくとも1種を用いてもよい。
Examples of the rare earth silicate include Y 2 SiO 5 : Ce, Y 2 SiO 5 : Tb, and the like.
It does not specifically limit as an organic and an organic complex, You may use any well-known thing. For example, Mg 6 As 2 O 11: Mn , etc. are exemplified. Preferably, it is mainly activated with a lanthanoid element such as Eu, but optionally, instead of or in addition to Eu, the above-mentioned rare earth elements and Cu, Ag, Au, Cr, Co, Ni, Ti and Mn You may use at least 1 sort (s) selected from the group which consists of.

蛍光体は、例えば、以下の表に示されるように単独で又は組み合わせて用いることにより、所望の色温度を有する発光色および高い色再現性を得ることができる。   For example, as shown in the following table, the phosphors can be used alone or in combination to obtain an emission color having a desired color temperature and high color reproducibility.

Figure 0005008262
Figure 0005008262

結着材としては、例えば、無機ガラス、イットリアゾル、アルミナゾル、シリカゾル等の無機物質;ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、メタクリル樹脂(PMMA等)、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂(例えばジメチルシロキサン系、メチルポリシロキサン系等)、変性シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂等の1種又は2種以上等の樹脂;金属アルコキシド、金属ジケトナート、金属ジケトナート錯体、カルボン酸金属塩等の有機金属化合物を出発原料としてゾルゲル法により形成した透光性材料;液晶ポリマー等の有機物質が挙げられる。光変換部材を、蛍光物質等と結着材とで構成する場合には、蛍光物質等と結着材とは、0.1〜10:1程度の重量比の範囲で用いることが好ましい。   Examples of the binder include inorganic substances such as inorganic glass, yttria sol, alumina sol, and silica sol; polyolefin resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, epoxy resin, acrylic resin, acrylate resin, methacrylic resin (PMMA, etc.), polyimide resin , Fluororesin, silicone resin (eg, dimethylsiloxane, methylpolysiloxane, etc.), modified silicone resin, one or more resins such as modified epoxy resin; metal alkoxide, metal diketonate, metal diketonate complex, carboxylic acid Examples thereof include a translucent material formed by a sol-gel method using an organometallic compound such as a metal salt as a starting material; and an organic substance such as a liquid crystal polymer. When the light conversion member is composed of a fluorescent substance or the like and a binder, the fluorescent substance or the like and the binder are preferably used in a weight ratio range of about 0.1 to 10: 1.

無機部材としては、例えば、シリカ、石英、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、一酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、SiC、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ほう酸アルミニウム、チタン酸バリウム、リン酸カルシウム、珪酸カルシウム、クレー、硫酸バリウム、白土、無機バルーン、タルク、ゼオライト、ハロイサイト、金属片(銀粉等)等が挙げられる。無機部材は、例えば、光変換部材全体量の0.1〜80重量%で含有させることができる。   Examples of inorganic members include silica, quartz, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, tin monoxide, calcium oxide, magnesium oxide, beryllium oxide, aluminum oxide, silicon nitride, aluminum nitride, SiC, calcium carbonate, potassium carbonate, Examples thereof include barium carbonate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum borate, barium titanate, calcium phosphate, calcium silicate, clay, barium sulfate, white clay, inorganic balloon, talc, zeolite, halloysite, and metal pieces (silver powder, etc.). The inorganic member can be contained, for example, at 0.1 to 80% by weight of the total amount of the light conversion member.

光変換部材は、例えば、上述した蛍光物質等を、任意に無機部材とともに、結着材中に混合し、必要があれば適当な溶媒を用いて、ポッティング法、スプレー法、スクリーン印刷法、注型法、圧縮法、トランスファー法、射出法、押し出し法、積層法、カレンダー法、真空被覆法、粉末噴霧被覆法、静電堆積法等により所望の形状に形成することができる。また、蛍光物質等と、任意に無機部材及び適当な溶媒とともに混合し、任意に加熱しながら、加圧により成型する方法、電着等を利用してもよい。   The light conversion member may be, for example, the above-described fluorescent material or the like, optionally mixed with an inorganic member in a binder, and if necessary, using a suitable solvent, potting method, spray method, screen printing method, injection It can be formed into a desired shape by a mold method, a compression method, a transfer method, an injection method, an extrusion method, a lamination method, a calendar method, a vacuum coating method, a powder spray coating method, an electrostatic deposition method, or the like. Moreover, you may utilize the method, electrodeposition, etc. which mix with a fluorescent substance etc. with an inorganic member and a suitable solvent arbitrarily, and shape | mold by pressurizing, heating arbitrarily.

本発明の半導体発光素子は、封止部材により封止されていることが好ましい。これにより、半導体素子などを外部環境からの外力、塵芥や水分などから保護することができる。また、その形状を適宜調整することによって、発光素子から放出される光の指向特性、例えば、レンズ効果を付与し、制御することができる。封止部材の形状は、例えば、凸レンズ形状又はドーム型、凹レンズ形状など、発光観測面側から見て楕円状、立方体、三角柱など種々の形状とすることができる。封止部材としては、上述の結着材、無機部材と同様の材料を用いることができる。また、外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を得るために各種着色剤、蛍光物質等を添加させてもよい。
以下に、本発明の半導体発光素子を図面に基づいて詳細に説明する。
The semiconductor light emitting device of the present invention is preferably sealed with a sealing member. Thereby, a semiconductor element etc. can be protected from the external force, dust, moisture, etc. from an external environment. Further, by appropriately adjusting the shape, it is possible to impart and control the directivity characteristics of light emitted from the light emitting element, for example, the lens effect. The shape of the sealing member may be various shapes such as an elliptical shape, a cube, and a triangular prism as seen from the light emission observation surface side, such as a convex lens shape, a dome shape, or a concave lens shape. As the sealing member, the same material as the above-described binder and inorganic member can be used. In addition, various colorants, fluorescent substances, and the like may be added in order to obtain a filter effect that cuts unnecessary wavelengths from extraneous light and light emitting elements.
Hereinafter, a semiconductor light emitting device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例1
この実施例の半導体発光素子を図1に示す。
この半導体発光素子1は、サファイア基板2の上に、Al0.1Ga0.9Nよりなるバッファ層(図示せず)、ノンドープGaN層(図示せず)が積層され、その上に、n型半導体層3として、SiドープGaNよりなるn側コンタクト層、GaN層(40Å)とInGaN層(20Å)とを交互に10回積層させた超格子のn型クラッド層が積層され、さらにその上に、GaN層(250Å)とInGaN層(30Å)とが交互に3〜6回積層された多重量子井戸構造の発光層4、p型半導体層5として、MgドープAl0.1Ga0.9N層(40Å)とMgドープInGaN層(20Å)とが交互に10回積層された超格子のp型クラッド層、MgドープGaNよりなるp側コンタクト層がこの順に積層されて構成される。
Example 1
The semiconductor light emitting device of this example is shown in FIG.
In this semiconductor light emitting device 1, a buffer layer (not shown) made of Al 0.1 Ga 0.9 N and a non-doped GaN layer (not shown) are stacked on a sapphire substrate 2, and an n-type semiconductor layer 3 is formed thereon. A n-side contact layer made of Si-doped GaN, a superlattice n-type cladding layer in which a GaN layer (40Å) and an InGaN layer (20 積 層) are alternately stacked 10 times, and further, a GaN layer As the light-emitting layer 4 and the p-type semiconductor layer 5 having a multiple quantum well structure in which (250Å) and InGaN layers (30Å) are alternately stacked three to six times, an Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer (40Å) and an Mg-doped layer A superlattice p-type cladding layer in which InGaN layers (20Å) are alternately stacked 10 times and a p-side contact layer made of Mg-doped GaN are stacked in this order.

n型半導体層3の一部の領域においては、その上に積層された発光層4及びp型半導体層5が除去され、さらにn型半導体層3自体の厚さ方向の一部が除去されて露出しており、その露出したn型半導体層3上にn電極9が形成されている。   In a partial region of the n-type semiconductor layer 3, the light emitting layer 4 and the p-type semiconductor layer 5 stacked thereon are removed, and further, a part of the n-type semiconductor layer 3 itself in the thickness direction is removed. An n-electrode 9 is formed on the exposed n-type semiconductor layer 3.

p型半導体層5上には、膜厚1000ÅのAg膜からなる第1金属膜6と、これを完全に被覆し、その一部がp型半導体層5上にまで及ぶ膜厚1000ÅのPt膜からなる第2金属膜7とからなるp電極が形成されている。第1金属膜6は、n電極9に対向する端部領域(図1(a)及び(b)中、領域a)において、n電極9に対向しない端部領域(図1(a)及び(b)中、領域b)よりも、その端部が内側に配置されている。さらに、第2金属膜7は、領域aにおいて、領域bよりも、p型半導体層5の上面に接触している距離が長い。   On the p-type semiconductor layer 5, a first metal film 6 made of an Ag film having a thickness of 1000 と and a Pt film having a thickness of 1000 及 ぶ completely covering the first metal film 6 and partially covering the p-type semiconductor layer 5 are formed. A p-electrode made of the second metal film 7 made of is formed. The first metal film 6 is formed in the end region (FIG. 1A and FIG. 1B, region a) facing the n electrode 9 and the end region not facing the n electrode 9 (FIGS. 1A and 1B). In b), the edge part is arrange | positioned inside rather than area | region b). Furthermore, the distance between the second metal film 7 and the upper surface of the p-type semiconductor layer 5 is longer in the region a than in the region b.

つまり、図1(a)及び(b)において、第1電極に対向する第2電極端部領域aの第1金属膜6端部から第2金属膜7端部までの距離Laは10μm、第1電極に対向しない第2電極端部領域bの第1金属膜6端部から第2金属膜7端部までの距離Lbは5μmであり、La>Lbとした。
また、第1電極に対向する第2電極端部領域aの第1金属膜6端部から第2導電型半導体層5端部までの距離Maは15μm、第1電極に対向しない第2電極端部領域bの第1金属膜6端部から第2導電型半導体層5端部までの距離Mbは10μmであり、Ma>Mbとした。
That is, in FIGS. 1A and 1B, the distance La from the end of the first metal film 6 to the end of the second metal film 7 in the second electrode end region a facing the first electrode is 10 μm, The distance Lb from the end of the first metal film 6 to the end of the second metal film 7 in the second electrode end region b that does not face one electrode is 5 μm, and La> Lb.
Further, the distance Ma from the end of the first metal film 6 to the end of the second conductive semiconductor layer 5 in the second electrode end region a facing the first electrode is 15 μm, and the second electrode end not facing the first electrode The distance Mb from the end of the first metal film 6 to the end of the second conductive semiconductor layer 5 in the partial region b is 10 μm, and Ma> Mb.

このような半導体発光素子は、以下の製造方法により形成することができる。
<半導体層の形成>
2インチφのサファイア基板2の上に、MOVPE反応装置を用い、Al0.1Ga0.9Nよりなるバッファ層を100Å、ノンドープGaN層を1.5μm、n型半導体層3として、SiドープGaNよりなるn側コンタクト層を2.165μm、GaN層(40Å)とInGaN層(20Å)とを交互に10回積層させた超格子のn型クラッド層を640Å、GaN層(250Å)とInGaN層(30Å)とを交互に3〜6回積層させた多重量子井戸構造の発光層4、p型半導体層5として、MgドープAl0.1Ga0.9N層(40Å)とMgドープInGaN層(20Å)とを交互に10回積層させた超格子のp型クラッド層を0.2μm、MgドープGaNよりなるp側コンタクト層を0.5μmの膜厚でこの順に成長させ、ウェハを作製した。
Such a semiconductor light emitting device can be formed by the following manufacturing method.
<Formation of semiconductor layer>
On a sapphire substrate 2 having a diameter of 2 inches, using a MOVPE reactor, a buffer layer made of Al 0.1 Ga 0.9 N is made 100 μm, a non-doped GaN layer is 1.5 μm, and an n-type semiconductor layer 3 is made of n doped Si-doped GaN. A side contact layer of 2.165 μm, a superlattice n-type cladding layer in which a GaN layer (40 cm) and an InGaN layer (20 cm) are alternately stacked 10 times, a 640 mm, a GaN layer (250 mm) and an InGaN layer (30 mm) As the light emitting layer 4 and the p-type semiconductor layer 5 having a multiple quantum well structure in which 3 to 6 layers are alternately stacked, an Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer (40Å) and an Mg-doped InGaN layer (20Å) are alternately 10 A wafer is fabricated by growing a p-type cladding layer of a superlattice layered twice and a thickness of 0.2 μm and a p-side contact layer made of Mg-doped GaN in this order in a thickness of 0.5 μm. It was.

<エッチング>
得られたウェハを反応容器内で、窒素雰囲気中、600℃にてアニールし、p型クラッド層及びp側コンタクト層をさらに低抵抗化した。
アニール後、ウェハを反応容器から取り出し、最上層のp側コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成し、エッチング装置でマスクの上からエッチングし、n側コンタクト層の一部を露出させた。
<Etching>
The obtained wafer was annealed in a reaction vessel at 600 ° C. in a nitrogen atmosphere to further reduce the resistance of the p-type cladding layer and the p-side contact layer.
After annealing, the wafer was taken out from the reaction vessel, a mask having a predetermined shape was formed on the surface of the uppermost p-side contact layer, and etching was performed from above the mask with an etching apparatus to expose a part of the n-side contact layer. .

<電極の形成>
マスクを除去した後、スパッタ装置にウェハを設置し、Agターゲットをスパッタ装置内に設置した。スパッタ装置によって、スパッタガスとしてアルゴンガスを用い、ウェハのp側コンタクト層のほぼ全面に、Ag膜を1000Åの膜厚で形成した。
得られたAg膜をレジストを用いて所定の形状にパターニングし、さらに、その上に、Ptターゲットを用いて、Ag膜を被覆するように、Pt膜を1000Åの膜厚で形成し、p電極8を形成した。
次いで、アニール装置にて、p側コンタクト層等の半導体層の素子特性に影響を与えず、AgとPtとが混ざらない温度以下の温度で熱処理を施した。また、露出したn側コンタクト層上に、Al/Pt/Auからなるn電極9を7000Åの膜厚で形成した。
<Formation of electrode>
After removing the mask, the wafer was placed in the sputtering apparatus, and the Ag target was placed in the sputtering apparatus. Using a sputtering apparatus, an argon gas was used as a sputtering gas, and an Ag film having a thickness of 1000 mm was formed on almost the entire surface of the p-side contact layer of the wafer.
The obtained Ag film is patterned into a predetermined shape using a resist, and further, a Pt film is formed thereon with a thickness of 1000 mm so as to cover the Ag film using a Pt target. 8 was formed.
Next, heat treatment was performed at a temperature not higher than the temperature at which Ag and Pt were not mixed without affecting the element characteristics of the semiconductor layer such as the p-side contact layer by an annealing apparatus. On the exposed n-side contact layer, an n electrode 9 made of Al / Pt / Au was formed to a thickness of 7000 mm.

<絶縁膜の形成>
n電極9及びp電極8を含むp側コンタクト層及びn側コンタクト層上に、レジストにより所定のパターンを有するマスクを形成し、その上に膜厚6000ÅでSiN膜(図示せず)を成膜し、リフトオフ法により、n電極9及びp電極8の一部を被覆する絶縁膜を形成した。
<Formation of insulating film>
A mask having a predetermined pattern is formed with a resist on the p-side contact layer and the n-side contact layer including the n-electrode 9 and the p-electrode 8, and a SiN film (not shown) is formed thereon with a film thickness of 6000 mm. And the insulating film which coat | covers a part of n electrode 9 and p electrode 8 was formed by the lift-off method.

<パッド電極の形成>
絶縁膜、n電極9及びp電極8の上に、レジストにより所定のパターンを有するマスクを形成し、その上にW層、Pt層およびAu層をこの順に積層し、リフトオフ法により、ボンディング用のパッド電極(図示せず)を総膜厚1μmで形成した。
得られたウェハを所定の箇所で分割することにより、半導体発光素子1を得た。
<Formation of pad electrode>
A mask having a predetermined pattern is formed on the insulating film, the n-electrode 9 and the p-electrode 8 with a resist, and a W layer, a Pt layer and an Au layer are stacked in this order on the insulating film, the n-electrode 9 and the p-electrode 8. A pad electrode (not shown) was formed with a total film thickness of 1 μm.
A semiconductor light emitting device 1 was obtained by dividing the obtained wafer at predetermined locations.

以上のようにして形成した半導体発光素子について、温度85℃、湿度85%の雰囲気中、If=20mAの条件で通電したところ、7000時間連続通電した後においても、その断面におけるSEM観察ではAgのマイクレーションが認められず、さらに、電界強度が強い領域aにおいてもリーク電流の発生は認められなかった。   The semiconductor light-emitting device formed as described above was energized in an atmosphere of temperature 85 ° C. and humidity 85% under the condition of If = 20 mA. Even after continuous energization for 7000 hours, SEM observation on the cross section showed that Ag No generation of leakage current was observed even in the region a where the electric field strength was strong.

比較のために、LaとLbとを5μmと同じ長さとし、MaとMbとを10μmと同じ長さとした以外、上述した半導体発光素子と同様の発光素子を形成した。
この半導体発光素子では、温度85℃、湿度85%の雰囲気中、If=20mAの条件で通電したところ、リーク電流が断続的に発生し、この素子の寿命は、1000時間以下であった。
また、その断面におけるSEM観察ではAgがn側コンタクト層側に析出されていることが確認された。
For comparison, a light-emitting element similar to the semiconductor light-emitting element described above was formed except that La and Lb were the same length as 5 μm and Ma and Mb were the same length as 10 μm.
In this semiconductor light emitting device, when current was passed in an atmosphere of temperature 85 ° C. and humidity 85% under the condition of If = 20 mA, a leak current was intermittently generated, and the lifetime of this device was 1000 hours or less.
Further, SEM observation in the cross section confirmed that Ag was precipitated on the n-side contact layer side.

実施例2
この実施例の半導体発光素子は、実施例1における銀電極に代えて、Pt(上)/Ni(中)/Ag(下)の積層膜を1000Å/1000Å/1000Åで形成し、p電極8及びn電極9形成後のアニール温度を600℃程度まで上昇させた以外、実施例1の半導体発光素子と同様の構成の半導体発光素子を得た。
得られた半導体発光素子では、実施例1と同様の条件で通電したところ、10000時間連続通電した後においても、オーミック性が良好で、マイグレーションが発生せず、高品質で信頼性の高い半導体発光素子を得ることができた。
さらに、通電する前後において、Ag電極は、p側コンタクト層との界面付近において、10〜100nm程度の結晶粒が観察され、オーミック特性も変化なく、良好であった。
加えて、Ag電極の上面が、Agと反応しないNiで覆われているため、AgとNiとの合金化を回避することができ、窒化物半導体層の直上にAgを高密度で配置することができるために、反射効率が良好であり、一層、光の取り出し効率が向上した。
Example 2
In the semiconductor light emitting device of this example, instead of the silver electrode in Example 1, a laminated film of Pt (top) / Ni (medium) / Ag (bottom) was formed at 1000 Å / 1000 Å / 1000 、, A semiconductor light emitting device having the same configuration as the semiconductor light emitting device of Example 1 was obtained except that the annealing temperature after the formation of the n electrode 9 was increased to about 600 ° C.
In the obtained semiconductor light emitting device, when energized under the same conditions as in Example 1, even after continuous energization for 10,000 hours, ohmic property is good, no migration occurs, and high quality and reliable semiconductor light emission. An element was obtained.
Furthermore, before and after energization, the Ag electrode was good in that crystal grains of about 10 to 100 nm were observed near the interface with the p-side contact layer, and the ohmic characteristics did not change.
In addition, since the upper surface of the Ag electrode is covered with Ni that does not react with Ag, alloying of Ag and Ni can be avoided, and Ag is disposed at a high density directly on the nitride semiconductor layer. Therefore, the reflection efficiency is good, and the light extraction efficiency is further improved.

実施例3
この実施例の半導体発光素子は、実施例2における絶縁膜10をSiNに代えてTiN又はSiONとした以外、実施例1と実質的に同様の構成の半導体発光素子を、それぞれ得た。
得られた半導体発光素子は、動作環境にもよるが、例えば、湿度が比較的低い場合においては、いずれも、実施例2と同様に、オーミック性が良好で、マイグレーションが発生せず、反射効率が高く、高品質で信頼性の高い半導体発光素子を得ることができた。
Example 3
As the semiconductor light emitting device of this example, semiconductor light emitting devices having substantially the same configuration as in Example 1 were obtained except that the insulating film 10 in Example 2 was replaced with TiN or SiON instead of SiN.
Although the obtained semiconductor light emitting device depends on the operating environment, for example, in the case where the humidity is relatively low, the ohmic property is good, no migration occurs, and the reflection efficiency is the same as in Example 2. Thus, a high-quality and highly reliable semiconductor light-emitting device could be obtained.

実施例4
p型半導体層5、第1金属膜6及び第2金属膜7の大きさを変更する以外、実施例1と同様の方法で、同様の半導体発光素子を複数個形成した。
つまり、図2(a)に示したように、Maが15μm、Laが10μm、第1金属膜6とn電極9との最短距離が15μmの素子を形成した。
また、図2(b)に示したように、第1金属膜6とn電極9との最短距離は図2(a)の半導体発光素子と同じで、Maが15μm、Laが5μmの素子を形成した。
さらに、図2(c)に示したように、第1金属膜6とn電極9との最短距離は図2(a)の半導体発光素子と同じで、Maが10μm、Laが5μmの素子を形成した。
Example 4
A plurality of similar semiconductor light emitting elements were formed in the same manner as in Example 1 except that the sizes of the p-type semiconductor layer 5, the first metal film 6 and the second metal film 7 were changed.
That is, as shown in FIG. 2A, an element having Ma of 15 μm, La of 10 μm, and the shortest distance between the first metal film 6 and the n-electrode 9 of 15 μm was formed.
Further, as shown in FIG. 2B, the shortest distance between the first metal film 6 and the n-electrode 9 is the same as that of the semiconductor light emitting device of FIG. 2A, and an element having Ma of 15 μm and La of 5 μm is used. Formed.
Further, as shown in FIG. 2 (c), the shortest distance between the first metal film 6 and the n-electrode 9 is the same as that of the semiconductor light emitting device of FIG. 2 (a), and an element having Ma of 10 μm and La of 5 μm. Formed.

得られた素子について、同じ条件で通電して、素子のリーク電流の発生及びAgのマイグレーションについて評価した。その結果、p電極(厳密には第2金属膜7)とn電極9との距離が最も短い図2(a)の素子において、リーク電流の発生及びAgのマイグレーションの発生が認められなかった。これは、第2金属膜7がp型半導体層5と良好な密着性で接触することにより、p型半導体層の表面が大気と接触することを防止しているため、Agの水分(湿気)の接触を回避することができ、よって、通電により電界強度が強くなると考えられる領域においても、Agのマイグレーションを有効に防止することができたためと考えられる。   The obtained device was energized under the same conditions, and the occurrence of leakage current and migration of Ag were evaluated. As a result, in the element of FIG. 2A in which the distance between the p-electrode (strictly, the second metal film 7) and the n-electrode 9 is the shortest, generation of leakage current and occurrence of Ag migration were not observed. This is because the second metal film 7 is in contact with the p-type semiconductor layer 5 with good adhesion to prevent the surface of the p-type semiconductor layer from coming into contact with the atmosphere. This is considered to be because Ag migration can be effectively prevented even in a region where the electric field strength is considered to be increased by energization.

一方、図2(a)の素子よりも、第2金属膜7とn電極との距離が長い図2(b)及び(c)の素子では、リーク電流の発生及びAgのマイグレーションの発生が認められた。
また、図2(b)と図2(c)とのように、第2金属膜7とn電極との距離が同じ素子であっても、図2(b)のように第2金属膜7とn電極との間において、第2金属膜7の端部から、p型半導体層の端部までの距離がより長い状態で両者が配置することにより、通電による電界強度を緩和させることができ、よって、リーク電流及びAgのマイグレーションをより有効に防止することができることが確認された。
On the other hand, in the device shown in FIGS. 2B and 2C where the distance between the second metal film 7 and the n-electrode is longer than that in the device shown in FIG. 2A, the occurrence of leakage current and the occurrence of Ag migration are recognized. It was.
Moreover, even if the distance between the second metal film 7 and the n electrode is the same as in FIGS. 2B and 2C, the second metal film 7 as shown in FIG. 2B. Between the n electrode and the n electrode, the electric field strength due to energization can be alleviated by arranging both of them with a longer distance from the end of the second metal film 7 to the end of the p-type semiconductor layer. Therefore, it was confirmed that the leakage current and the migration of Ag can be more effectively prevented.

実施例5
この実施例の半導体発光素子22は、図5(a)及び(b)に示したように、実施例1と同様に、サファイア基板11の上に、バッファ層12、ノンドープGaN層13、n側コンタクト層14、n型クラッド層15、多重量子井戸構造の活性層16、p型クラッド層17、p側コンタクト層18がこの順に積層されて構成され、p側コンタクト層18上に、ほぼ全面に、Ag膜22が形成されており、さらにその上に、第2金属膜21としてPt(上)/Ni(下)膜が積層されてp電極が形成されている。また、露出領域上には、n電極19が形成されている。
Example 5
As shown in FIGS. 5A and 5B, the semiconductor light emitting device 22 of this example has a buffer layer 12, a non-doped GaN layer 13, and an n side on the sapphire substrate 11 as in Example 1. A contact layer 14, an n-type cladding layer 15, an active layer 16 having a multiple quantum well structure, a p-type cladding layer 17, and a p-side contact layer 18 are laminated in this order. , An Ag film 22 is formed, and a Pt (upper) / Ni (lower) film is stacked thereon as the second metal film 21 to form a p-electrode. An n electrode 19 is formed on the exposed region.

さらにこの半導体発光素子22では、p型半導体層及び活性層16が除去され、n側コンタクト層18が露出した露出領域であって、n電極19形成されていない半導体発光素子22の外縁領域に、活性層16及びp型半導体層とほぼ同じ高さの円錐台形状の凸部20が複数個形成されている。
この凸部20の大きさは、その付け根付近で20μm2程度であり、この凸部の総数は800個程度、1つの発光素子における凸部20の占有面積は約16%である。
このような凸部を形成したことにより、凸部が形成されていない素子に比較して、Φvは約10%程度向上することがわかった。
Further, in this semiconductor light emitting device 22, the p-type semiconductor layer and the active layer 16 are removed, and the n-side contact layer 18 is exposed, in the outer edge region of the semiconductor light emitting device 22 where the n electrode 19 is not formed. A plurality of frustoconical convex portions 20 having substantially the same height as the active layer 16 and the p-type semiconductor layer are formed.
The size of the convex portion 20 is about 20 μm 2 near the base thereof, the total number of the convex portions is about 800, and the area occupied by the convex portion 20 in one light emitting element is about 16%.
It has been found that by forming such a convex portion, Φv is improved by about 10% compared to an element having no convex portion.

実施例6
この実施例では、図6に示したように、実施例1に示した半導体発光素子1を、実装基体201に、フリップチップ実装することにより発光装置を形成した。
Example 6
In this example, as shown in FIG. 6, the light emitting device was formed by flip-chip mounting the semiconductor light emitting element 1 shown in Example 1 on the mounting substrate 201.

この発光装置は、リード203が固定された実装基体201を含むパッケージ212の凹部202に、接着層204を介してサブマウント基板205に載置されたLEDチップ1が実装されて構成されている。凹部202の側面は反射部206として機能し、実装基体201は放熱部として機能し、外部放熱器(図示せず)に接続されている。また、実装基体201には、凹部202の外部にテラス部207が形成されており、ここに、保護素子(図示せず)が実装されている。実装基体201の凹部202の上方には、光取り出し部208として開口部が形成されており、この開口部に、透光性の封止部材209が埋設されて封止されている。
このような構成により、p電極のAg膜により高効率で光を反射させることができ、半導体発光素子の基板側からの光の取り出し効率を一層向上させることができる。
This light emitting device is configured by mounting the LED chip 1 mounted on the submount substrate 205 via the adhesive layer 204 in the recess 202 of the package 212 including the mounting base 201 to which the leads 203 are fixed. The side surface of the concave portion 202 functions as the reflecting portion 206, and the mounting substrate 201 functions as a heat radiating portion and is connected to an external heat radiator (not shown). In addition, a terrace portion 207 is formed on the mounting base 201 outside the recess 202, and a protective element (not shown) is mounted thereon. An opening is formed as a light extraction portion 208 above the recess 202 of the mounting substrate 201, and a light-transmitting sealing member 209 is embedded and sealed in this opening.
With such a configuration, light can be reflected with high efficiency by the Ag film of the p electrode, and the light extraction efficiency from the substrate side of the semiconductor light emitting element can be further improved.

実施例7
この実施例では、図7に示したように、実施例1に示した半導体発光素子1を、サブマウント部材160を介してステム120の凹部120a内に、フリップチップ実装することにより発光装置を形成した。
Example 7
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the light-emitting device is formed by flip-chip mounting the semiconductor light-emitting element 1 shown in Embodiment 1 into the recess 120a of the stem 120 via the submount member 160. did.

ステム120は、第1のリード121と第2のリード122とが樹脂によって一体成型されており、第1のリード121及び第2のリード122の端部の一部が、ステムの凹部120a内で露出している。露出している第2のリード122の上に、サブマウント部材160が載置されている。このサブマウント部材160上であって、凹部120aの略中央に、LEDチップ200が載置されている。サブマウント部材160に設けられた電極161は、ワイアを介して第1のリード121と電気的に接続され、また、電極162は、ワイアを介して第2のリード122と電気的に接続されている。   In the stem 120, the first lead 121 and the second lead 122 are integrally formed of resin, and part of the end portions of the first lead 121 and the second lead 122 are within the recess 120 a of the stem. Exposed. A submount member 160 is placed on the exposed second lead 122. The LED chip 200 is placed on the submount member 160 and in the approximate center of the recess 120a. The electrode 161 provided on the submount member 160 is electrically connected to the first lead 121 via a wire, and the electrode 162 is electrically connected to the second lead 122 via a wire. Yes.

ステムの凹部120a内には、蛍光体150を含む封止部材131が埋設されており、さらにその上に、封止部材141が封止部材131及びステム120の一部を被覆している。
なお、この発光装置においては、サブマウント部材を介さず、半導体発光素子1を直接リードにマウントし、超音波振動装置を用いて鉛フリーの半田バンプを介してボンディングして電気的に接続してもよい。
このような構成により、p電極のAg膜により高効率で光を反射させることができ、半導体発光素子の基板側からの光の取り出し効率を一層向上させることができる。
A sealing member 131 including a phosphor 150 is embedded in the recess 120a of the stem, and further, the sealing member 141 covers a part of the sealing member 131 and the stem 120 thereon.
In this light-emitting device, the semiconductor light-emitting element 1 is directly mounted on a lead without using a submount member, and is bonded and electrically connected through a lead-free solder bump using an ultrasonic vibration device. Also good.
With such a configuration, light can be reflected with high efficiency by the Ag film of the p electrode, and the light extraction efficiency from the substrate side of the semiconductor light emitting element can be further improved.

実施例8
この実施例の半導体発光素子30は、図8(a)に示したように、エッチングにより、n型半導体層は、nパッド電極が形成される端部31から発光素子の中央方向に向かって細くなった括れ部32を有し、互いに対向する一対の括れ部32を結ぶように延伸部33を有した形状で、露出している。また、延伸部33を挟む領域に、p型半導体層が形成されている。
これらの構成以外は、実施例2と実質的に同様の積層構造を有する。
Example 8
In the semiconductor light emitting device 30 of this embodiment, as shown in FIG. 8A, the n-type semiconductor layer is thinned from the end portion 31 where the n pad electrode is formed toward the center of the light emitting device by etching. The constricted portion 32 is exposed, and is exposed in a shape having an extending portion 33 so as to connect a pair of constricted portions 32 facing each other. A p-type semiconductor layer is formed in a region sandwiching the extending portion 33.
Except for these configurations, the laminated structure is substantially the same as in Example 2.

なお、図8(b)に示したように、延伸部33を挟む領域に形成されたp型半導体層の上には、Pt(上)/Ni(中)/Ag(下)の積層膜と、第2金属膜34としてPt(上)/Au(下)膜が形成されており、さらに、n型半導体層上であって、端部31から括れ部32及び延伸部33の上には、n電極35が形成されている。また、これら第2金属膜34及びn電極35の上には、パッド電極36、37がそれぞれ形成されている。パッド電極36、37は、同じ材料で同時に形成することができ、これにより、電極を形成するための製造工程数を減らすことができる。   As shown in FIG. 8B, a Pt (upper) / Ni (middle) / Ag (lower) laminated film is formed on the p-type semiconductor layer formed in the region sandwiching the extending portion 33. A Pt (upper) / Au (lower) film is formed as the second metal film 34, and further on the n-type semiconductor layer from the end 31 to the constricted part 32 and the extended part 33. An n-electrode 35 is formed. Also, pad electrodes 36 and 37 are formed on the second metal film 34 and the n-electrode 35, respectively. The pad electrodes 36 and 37 can be formed of the same material at the same time, thereby reducing the number of manufacturing steps for forming the electrodes.

このように構成される半導体発光素子30は、図8(b)におけるX−X断面図である図9(a)及び(b)に示すように、窒化アルミニウム板に、例えば、めっきにより形成されたAuからなる導体配線40、41が形成された支持基板42に、p及びnパッド電極、バンプ電極を介して2つ並列接続でフリップチップ・ボンディングされて、発光装置43を構成する(図9(c))。   The semiconductor light emitting element 30 configured as described above is formed on an aluminum nitride plate by plating, for example, as shown in FIGS. 9A and 9B which are XX cross-sectional views in FIG. Two light-emitting devices 43 are formed by flip-chip bonding to a support substrate 42 on which conductor wirings 40 and 41 made of Au are formed in parallel connection via p and n pad electrodes and bump electrodes (FIG. 9). (C)).

導体配線40、41は、正負一対の電極として、互いに絶縁分離され、かつ互いに一部を包囲するように櫛状に形成されている。
支持基板42に配置される正(+)極側の導体配線40、外部電極(図示せず)の正極側に接続される領域から、一方の発光素子のpパッド電極に対向する位置を経由して他方の発光素子のpパッド電極に対向する位置まで延伸している。同様に、支持基板42に配置される負(−)極側の導体配線41は、一方の発光素子及び他方の発光素子の一方のnパッド電極に対向する領域から、外部電極(図示せず)の負極側に接続される領域、および他方の発光素子の他方のnパッド電極に対向する領域を経由して、一方の発光素子の他方のnパッド電極に対向する領域まで延伸している。また、支持基板42に垂直な方向から見て、負極側の導体配線41の外縁は、正極側の導体配線40の方向に凸な多数の円弧状の形状を有し、一方、正極側の導体配線40の外縁部は、負極側の凸状の外縁に対応するような凹形状を有している。なお、発光素子30のpパッド電極36に対向する領域の面積は、nパッド電極37に対向する領域の面積より大きく、pパッド電極36がnパッド電極37の数よりも多く設定されている。
The conductor wirings 40 and 41 are formed in a comb shape so as to be insulated and separated from each other as a pair of positive and negative electrodes.
From the area connected to the positive electrode side of the positive (+) pole side conductor wiring 40 and the external electrode (not shown) arranged on the support substrate 42, the position is opposed to the p pad electrode of one light emitting element. Extending to a position facing the p-pad electrode of the other light emitting element. Similarly, the negative (−) pole side conductor wiring 41 disposed on the support substrate 42 is connected to an external electrode (not shown) from a region facing one n-pad electrode of one light-emitting element and the other light-emitting element. Extending to a region facing the other n pad electrode of one light emitting element via a region connected to the negative electrode side of the light emitting element and a region facing the other n pad electrode of the other light emitting element. In addition, when viewed from the direction perpendicular to the support substrate 42, the outer edge of the negative-side conductor wiring 41 has a number of arcuate shapes protruding in the direction of the positive-side conductor wiring 40, while the positive-side conductor The outer edge portion of the wiring 40 has a concave shape corresponding to the convex outer edge on the negative electrode side. The area of the light emitting element 30 facing the p pad electrode 36 is larger than the area facing the n pad electrode 37, and the number of p pad electrodes 36 is set larger than the number of n pad electrodes 37.

このような支持基板42に半導体発光素子30を2つ並列接続で実装することにより、直列接続とした場合と比較して、導体配線が簡略化される。しかも、導体配線40、41が櫛状で形成されることと相まって、フリップチップ実装された半導体発光素子30からの放熱性をより向上させることができる。   By mounting two semiconductor light emitting elements 30 on such a support substrate 42 in parallel connection, the conductor wiring is simplified as compared with the case of serial connection. In addition, combined with the formation of the conductor wirings 40 and 41 in a comb shape, it is possible to further improve the heat dissipation from the semiconductor light emitting element 30 that is flip-chip mounted.

また、半導体発光素子30と支持基板42とが、バンプ電極44でボンディングされている領域以外の領域においては、半導体発光素子30と支持基板42との間にシリコーン樹脂によって樹脂層39が配置されている。シリコーン樹脂は、支持基板42表面に対するスクリーン印刷によって形成することができる。そして、シリコーン樹脂による樹脂層39のバンプ電極44形成領域には貫通孔が設けられ、導体配線40、41の表面が露出している。なお、樹脂層39における貫通孔の内壁は、テーパー形状である。このような形状とすることによりバンプ電極44での接続を容易に行うことができる。   Further, in a region other than the region where the semiconductor light emitting element 30 and the support substrate 42 are bonded by the bump electrode 44, a resin layer 39 is disposed between the semiconductor light emitting element 30 and the support substrate 42 with silicone resin. Yes. The silicone resin can be formed by screen printing on the surface of the support substrate 42. And the through-hole is provided in the bump electrode 44 formation area | region of the resin layer 39 by a silicone resin, and the surface of the conductor wiring 40 and 41 is exposed. The inner wall of the through hole in the resin layer 39 has a tapered shape. With such a shape, the connection with the bump electrode 44 can be easily performed.

バンプ電極44は、Auからなり、pパッド電極36を接合するバンプを24個、nパッド電極37を接合するバンプを12個とし、1×2mmの大きさの発光素子に対して最大径が約105μm、最大高さが約40μmの大きさに設定されボンディングされている。
バンプによるボンディングは、発光素子の正負両電極が、バンプの直上にてそれぞれ対向するように、発光素子を、樹脂層の上面に載せて接触させ、発光素子の基板側から加圧しながら超音波を当てることにより、バンプを介して発光素子の正負両電極と導体配線とを接合する。このとき、シリコーン樹脂は、柔らかく弾力性に富むため、圧力によって収縮し、LEDチップの電極面の隙間にもよく入り込む。また、貫通孔内のバンプ数は、ダイボンドにより押し縮められたシリコーン樹脂の弾性力よりも発光素子の電極と、導体配線との接合力のほうが十分大きくなるように、ダイボンド前に予め調節しておく。このようにすると、発光素子が、シリコーン樹脂の弾性力によって支持基板とは逆の方向へ押し戻されることがなく、発光素子の電極と導体配線との接合の強度が一定に保たれ、発光素子の電極と導体配線との導通が断たれることはないため、信頼性の高い発光装置とすることができる。
The bump electrode 44 is made of Au, and includes 24 bumps for bonding the p-pad electrode 36 and 12 bumps for bonding the n-pad electrode 37. The maximum diameter is about 1 × 2 mm for the light-emitting element. Bonding is set to a size of 105 μm and a maximum height of about 40 μm.
Bonding by bumps is performed by applying ultrasonic waves while applying pressure from the substrate side of the light emitting element so that the positive and negative electrodes of the light emitting element face each other directly above the bump. By applying, both the positive and negative electrodes of the light emitting element and the conductor wiring are joined via the bump. At this time, since the silicone resin is soft and rich in elasticity, it shrinks due to pressure, and often enters the gaps on the electrode surface of the LED chip. In addition, the number of bumps in the through hole is adjusted in advance before die bonding so that the bonding force between the electrode of the light emitting element and the conductor wiring is sufficiently larger than the elastic force of the silicone resin compressed by die bonding. deep. In this way, the light emitting element is not pushed back in the direction opposite to the support substrate due to the elastic force of the silicone resin, the strength of bonding between the electrode of the light emitting element and the conductor wiring is kept constant, and Since conduction between the electrode and the conductor wiring is not interrupted, a highly reliable light-emitting device can be obtained.

支持基板は、所望の数、図9においては、2つの発光素子が含まれるように、カットされ、パッケージに搭載され、導電性ワイヤを介して外部電極と接続され、発光装置となる、なお、カット後の支持基板の形状は、矩形の他、どのような形状でもよい。   The support substrate is cut so as to include a desired number of light emitting elements in FIG. 9, mounted on a package, connected to an external electrode through a conductive wire, and becomes a light emitting device. The shape of the support substrate after cutting may be any shape other than a rectangle.

このような構成とすることにより、熱が籠もりやすい発光素子において、内側の熱を、載置されるバンプの数が相対的に多く、広い導体配線にて放熱させることができ、発光素子の放熱性が向上し、高輝度発光が可能かつ信頼性の高い発光装置とすることができる。
また、樹脂層の存在により、半導体発光素子と支持基板との間の隙間をほぼなくすことができ、隙間に存在する空気に起因する複雑な光の屈折を防止して光の取り出し効率を向上させることができるとともに、樹脂層により熱伝導を促進することが可能となり、放熱効果の向上を図ることができる。
By adopting such a configuration, in the light-emitting element in which heat is likely to be trapped, the inner heat can be dissipated by a relatively large number of bumps mounted and wide conductor wiring, A light emitting device with improved heat dissipation, high luminance light emission, and high reliability can be obtained.
In addition, the presence of the resin layer can substantially eliminate the gap between the semiconductor light emitting element and the support substrate, and prevents the complicated light refraction caused by the air present in the gap, thereby improving the light extraction efficiency. In addition, the heat conduction can be promoted by the resin layer, and the heat dissipation effect can be improved.

しかも、このような構成により、発光素子からの光がp電極を構成する最下層のAg膜によって、高効率で反射させることができ、フリップチップ実装された発光素子におけるサファイア基板側からの光取り出し効率をより一層向上させることができる。   Moreover, with such a configuration, light from the light emitting element can be reflected with high efficiency by the lowermost Ag film constituting the p-electrode, and light extraction from the sapphire substrate side in the flip chip mounted light emitting element is possible. Efficiency can be further improved.

実施例9
この実施例における発光装置は、フィラーとして酸化アルミニウムを含むシリコーン樹脂を用い、バンプの高さ以上までスキージングし、スクリーン印刷を行って、樹脂層を形成する以外、実質的に実施例7と同様である。
これにより、より放熱効果を高めた、光取り出し効率の高い発光装置を得ることができる。
Example 9
The light-emitting device in this example is substantially the same as Example 7 except that a silicone resin containing aluminum oxide is used as a filler, squeezing to the height of the bump or more, screen printing, and forming a resin layer. It is.
Thereby, the light-emitting device with higher light extraction efficiency and higher heat dissipation effect can be obtained.

実施例10
この実施例の発光装置45は、図10に示したように、フリップチップ実装された発光素子30と発光素子30との間に生じた間隙に、透光性の樹脂層39aが埋め込まれており、さらに、それらの発光素子30の光出射面側および樹脂層39aの上面に、面一に、発光素子30からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発する蛍光体を含有する波長変換部材47が形成されている以外、実質的に実施例7の発光装置と同様である。
なお、蛍光体は、波長変換部材47中のみならず、樹脂層39、39aの双方に含有されていてもよいし、樹脂層39、39aのいずれか一方又は双方にのみ含有されていてもよい。
このように、樹脂層39aが発光素子の少なくとも側面を被覆することにより、波長変換部材47が、その形成工程において発光素子30の側面側に入り込むことを防ぐことができる。
Example 10
In the light emitting device 45 of this embodiment, as shown in FIG. 10, a translucent resin layer 39a is embedded in a gap formed between the light emitting element 30 and the light emitting element 30 which are flip-chip mounted. Further, the light emitting surface side of these light emitting elements 30 and the upper surface of the resin layer 39a contain a phosphor that absorbs at least a part of the light from the light emitting elements 30 and emits light having a different wavelength. Except for the fact that the wavelength conversion member 47 is formed, it is substantially the same as the light emitting device of Example 7.
The phosphor may be contained not only in the wavelength conversion member 47 but also in both the resin layers 39 and 39a, or may be contained only in one or both of the resin layers 39 and 39a. .
As described above, the resin layer 39a covers at least the side surface of the light emitting element, whereby the wavelength conversion member 47 can be prevented from entering the side surface side of the light emitting element 30 in the formation process.

実施例11
この実施例では、図11に示したように、LEDチップ200を、実装基体201に、フェイスアップ実装することにより発光装置を形成する。
この発光装置は、リード203と絶縁分離された実装基体201を含むパッケージ212の凹部202に、LEDチップ200が接着層204を介して固定されている。この凹部202は、その側面が反射部206として機能し、開口方向に向かって広くなる形状(テーパー形状)である。このような形状により、LEDチップ200から出た光が凹部202の側面に反射してパッケージ正面に向かうため、光取り出し効率を向上させることができる。実装基体201は、例えば、ガラスエポキシ樹脂又はセラミック等によって形成されている。また、接着層204は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。実装基体201は放熱部として機能し、外部放熱器(図示せず)に接続されている。このように、実装基体201とリード203とを分離するとともに、放熱を確保することができる構成により、熱設計に優れた発光装置を得ることができる。
Example 11
In this embodiment, as shown in FIG. 11, the LED chip 200 is mounted face-up on the mounting base 201 to form a light emitting device.
In this light emitting device, an LED chip 200 is fixed to a recess 202 of a package 212 including a mounting base 201 insulated from a lead 203 via an adhesive layer 204. The concave portion 202 has a shape (tapered shape) whose side surface functions as the reflective portion 206 and becomes wider in the opening direction. With such a shape, light emitted from the LED chip 200 is reflected on the side surface of the recess 202 and travels toward the front of the package, so that light extraction efficiency can be improved. The mounting substrate 201 is made of, for example, glass epoxy resin or ceramic. The adhesive layer 204 is a thermosetting resin such as an epoxy resin, for example. The mounting substrate 201 functions as a heat radiating portion and is connected to an external heat radiator (not shown). In this manner, a light emitting device with excellent thermal design can be obtained with a configuration that separates the mounting base 201 and the leads 203 and can ensure heat dissipation.

また、実装基体201の凹部202内及びその上方は、光透過性の封止部材209が埋設され、さらに光学レンズ形状に成形されている。光学系(レンズ)を設けることにより、所望の指向性の発光を得ることができる。
さらに、LEDチップ200の電極は、それぞれワイヤ210によってリード203と電気的に接続され、パッケージ外部におよんでいる。
Further, a light-transmitting sealing member 209 is embedded in and above the concave portion 202 of the mounting substrate 201, and further formed into an optical lens shape. By providing the optical system (lens), light emission with desired directivity can be obtained.
Further, the electrodes of the LED chip 200 are electrically connected to the leads 203 by wires 210 and extend outside the package.

パッケージ212は、外部電極と一体的に形成していてもよく、さらに、複数の部品に分割され、はめ込みなどにより組み合わせて用いられる。このようなパッケージ212は、インサート成形などにより比較的簡単に形成することができる。パッケージ材料が金属の場合には、紫外線を含む光を発光するLEDチップを用いた発光装置を高出力で使用しても、紫外線によって劣化、黄変等して、発光効率低下、機械的強度の低下を招くことがなく、発光装置の寿命を向上させることができる。   The package 212 may be formed integrally with the external electrode, and further divided into a plurality of parts and used in combination by fitting or the like. Such a package 212 can be formed relatively easily by insert molding or the like. When the package material is a metal, even if a light emitting device using an LED chip that emits light including ultraviolet rays is used at a high output, it deteriorates due to ultraviolet rays, yellows, etc. The lifetime of the light emitting device can be improved without causing a decrease.

なお、ワイヤ210は、特に限定されるものではないが、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用い、10〜70μm程度の直径である。
また、封止部材209は、発光装置の使用用途に応じてLEDチップ200、ワイヤ210、任意に、蛍光体が含有されたコーティング層などを外部から保護するため、あるいは光取り出し効率を向上させるために設けられる。封止部材209は、モールド部材に拡散剤を含有させることによってLEDチップ200からの指向性を緩和させ、視野角を増やすこともできる。
In addition, although the wire 210 is not specifically limited, For example, metals, such as gold | metal | money, copper, platinum, aluminum, and those alloys are used, and it is a diameter of about 10-70 micrometers.
Further, the sealing member 209 protects the LED chip 200, the wire 210, and optionally the coating layer containing the phosphor from the outside, or improves the light extraction efficiency, depending on the use application of the light emitting device. Provided. The sealing member 209 can relax the directivity from the LED chip 200 by adding a diffusing agent to the mold member, and can also increase the viewing angle.

なお、この実施例及び上述のいずれの実施例においても、金属製の基体に凹部を設けて、発光素子を実装し、基体と絶縁分離されたリードに電気的に接続させて気密封止したもの、COBのように金属基板上の凹部に直接LEDチップを実装してもよい。また、1つの実装基体に又は1つの凹部内に、複数の素子を集積実装したもの、発光素子を実装した基体を複数設けたもの等であってもよい。   In this embodiment and any of the above-described embodiments, a concave portion is provided in a metal base, a light emitting element is mounted, and the lead is insulated and separated from the base and hermetically sealed. The LED chip may be directly mounted on the concave portion on the metal substrate like COB. In addition, a single mounting substrate or a single recess in which a plurality of elements are integrated and mounted, or a plurality of light-emitting elements mounted on a substrate may be provided.

本発明の半導体発光素子は、バックライト光源、ディスプレイ、照明、車両用ランプ等の各種光源を構成する半導体発光素子に好適に利用することができる。   The semiconductor light emitting device of the present invention can be suitably used for a semiconductor light emitting device constituting various light sources such as a backlight light source, a display, illumination, and a vehicle lamp.

本発明における半導体発光素子の実施の形態を示す断面図及び平面図である。It is sectional drawing and the top view which show embodiment of the semiconductor light-emitting device in this invention. 本発明の半導体発光素子の別の実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another embodiment of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子における半導体層の平面形状を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the planar shape of the semiconductor layer in the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子における別の半導体層の平面形状を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the planar shape of another semiconductor layer in the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明における半導体発光素子の別の実施の形態を示す上面図(a)及び部分断面図(b)である。It is the top view (a) and partial sectional view (b) which show another embodiment of the semiconductor light-emitting device in this invention. 本発明における半導体発光素子を実装した発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device which mounted the semiconductor light-emitting device in this invention. 本発明における半導体発光素子を実装した別の発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another light-emitting device which mounted the semiconductor light-emitting device in this invention. 本発明における半導体発光素子における電極の配置を示す上面図(a)及びパッド電極の配置を示す上面図(b)である。It is the top view (a) which shows arrangement | positioning of the electrode in the semiconductor light-emitting device in this invention, and the top view (b) which shows arrangement | positioning of a pad electrode. 本発明における半導体発光素子を実装するための支持基板の上面図(a)、実装した発光装置の回路図(b)及び発光装置を示す断面図(c)である。It is the top view (a) of the support substrate for mounting the semiconductor light emitting element in this invention, the circuit diagram (b) of the mounted light-emitting device, and sectional drawing (c) which shows a light-emitting device. 本発明における半導体発光素子を実装した発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device which mounted the semiconductor light-emitting device in this invention. 本発明における半導体発光素子を実装した発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device which mounted the semiconductor light-emitting device in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、30 半導体発光素子
2、11 サファイア基板
3 n型半導体層
4 発光層
5 p型半導体層
6 第1金属膜
7、21、34 第2金属膜
8 p電極(電極)
9、19、35 n電極
10 絶縁膜
12 バッファ層
13 ノンドープGaN層
14 n側コンタクト層
15 n型クラッド層
16 活性層
17 p型クラッド層
18 p側コンタクト層
20 凸部
22 Ag膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 30 Semiconductor light-emitting device 2, 11 Sapphire substrate 3 N-type semiconductor layer 4 Light-emitting layer 5 P-type semiconductor layer 6 1st metal film 7, 21, 34 2nd metal film 8 P electrode (electrode)
9, 19, 35 n-electrode 10 insulating film 12 buffer layer 13 non-doped GaN layer 14 n-side contact layer 15 n-type cladding layer 16 active layer 17 p-type cladding layer 18 p-side contact layer 20 convex portion 22 Ag film

31 端部
32 括れ部
33 延伸部
36、37 パッド電極
38 pパッド電極
39、39a 樹脂層
40、41 導体配線
42 支持基板
43、45 発光装置
44 バンプ電極
47 波長変換部材
120 ステム
120a 凹部
121 第1のリード
122 第2のリード
131、141 封止部材
150 蛍光体
160 サブマウント部材
161、162 電極
31 End portion 32 Constriction portion 33 Extension portion 36, 37 Pad electrode 38 p Pad electrode 39, 39a Resin layer 40, 41 Conductor wiring 42 Support substrate 43, 45 Light emitting device 44 Bump electrode 47 Wavelength conversion member 120 Stem 120a Recess 121 First Lead 122 second lead 131, 141 sealing member 150 phosphor 160 submount member 161, 162 electrode

200 LEDチップ
201 実装基体
202 凹部
203 リード
204 接着層
205 サブマウント基板
206 反射部
207 テラス部
208 光取り出し部
209 封止部材
210 ワイヤ
211 内表面
212 パッケージ
a 第1領域
b 第2領域
N 第1導電型半導体層
P 第2導電型半導体層
E 第1電極
La、Lb 第1金属膜端部から第2金属膜端部までの距離
Ma、Mb 第1金属膜端部から第2導電型半導体層端部までの距離

200 LED chip 201 Mounting base 202 Recess 203 Lead 204 Adhesive layer 205 Submount substrate 206 Reflection portion 207 Terrace portion 208 Light extraction portion 209 Sealing member 210 Wire 211 Inner surface 212 Package a First region b Second region N First conductivity Type semiconductor layer P second conductivity type semiconductor layer E first electrodes La, Lb distance Ma, Mb from the first metal film end to the second metal film end to the second conductivity type semiconductor layer end Distance to the part

Claims (7)

第1導電型半導体層と、第2導電型半導体層とを少なくとも有し、前記第1導電型半導体層に接続された第1電極と、前記第2導電型半導体層に接続された第2電極とを備え、前記第1電極と第2電極とは前記第1導電型半導体層の同一面側に配置されて構成される半導体素子であって、
前記第2電極は、銀又は銀合金を含む第1金属膜と、該第1金属膜を被覆し、銀とは異なる金属からなる第2金属膜とを有すると共に、前記第1電極に対向する第1領域と、該第1領域以外の領域である第2領域とを有し、かつ前記第1領域の少なくとも一部における第1金属膜の端部と第2金属膜の端部との距離が、前記第2領域における該距離よりも大きくなるように設けられていることを特徴とする半導体素子。
A first electrode having at least a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer, connected to the first conductivity type semiconductor layer, and a second electrode connected to the second conductivity type semiconductor layer And the first electrode and the second electrode are arranged on the same surface side of the first conductivity type semiconductor layer,
The second electrode includes a first metal film containing silver or a silver alloy, a second metal film that covers the first metal film and is made of a metal different from silver, and faces the first electrode. a first region, a second region which is a region other than the first region, and whether one prior Symbol ends of the first metal layer in at least a portion of the first region and the end portion of the second metal film The semiconductor element is provided so that the distance is larger than the distance in the second region.
第1導電型半導体層と、第2導電型半導体層とを少なくとも有し、前記第1導電型半導体層に接続された第1電極と、前記第2導電型半導体層に接続された第2電極とを備え、前記第1電極と第2電極とは前記第1導電型半導体層の同一面側に配置されて構成される半導体素子であって、
前記第2電極は、銀又は銀合金を含む第1金属膜と、該第1金属膜を被覆し、銀とは異なる金属からなる第2金属膜とを有すると共に、
前記第2金属膜は、第1金属膜から露出した第2導電型半導体層の一部を被覆して配設されており、第1電極に対向する領域における前記第2導電型半導体層を被覆する幅が、前記半導体素子の縁部に対向する領域における前記幅よりも大きいことを特徴とする半導体素子。
A first electrode having at least a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer, connected to the first conductivity type semiconductor layer, and a second electrode connected to the second conductivity type semiconductor layer And the first electrode and the second electrode are arranged on the same surface side of the first conductivity type semiconductor layer,
The second electrode includes a first metal film containing silver or a silver alloy, and a second metal film that covers the first metal film and is made of a metal different from silver,
The second metal film is disposed so as to cover a part of the second conductive semiconductor layer exposed from the first metal film, and covers the second conductive semiconductor layer in a region facing the first electrode. A width of the semiconductor element is larger than the width in a region facing the edge of the semiconductor element.
第2金属膜が、前記第1金属膜から露出した第2導電型半導体層に接して配設されており、第2導電型半導体層との接触抵抗が第1金属膜との接触抵抗より大きい請求項1または2に記載の半導体素子。   A second metal film is disposed in contact with the second conductive semiconductor layer exposed from the first metal film, and a contact resistance with the second conductive semiconductor layer is greater than a contact resistance with the first metal film. The semiconductor device according to claim 1. 前記第1導電型半導体層および第2導電型半導体層は、窒化物半導体層である請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体素子。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer are nitride semiconductor layers. さらに、第2金属膜の少なくとも一部を被覆する窒化物からなる絶縁膜を有する請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体素子。   Furthermore, the semiconductor element as described in any one of Claims 1-4 which has the insulating film which consists of nitride which coat | covers at least one part of a 2nd metal film. 第1金属膜は、少なくとも、銀又は銀合金からなる膜と、該膜上に配置された銀と実質的に反応しない金属膜との積層膜により形成されてなる請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体素子。   The first metal film is formed of a laminated film of at least a film made of silver or a silver alloy and a metal film that does not substantially react with silver disposed on the film. The semiconductor element as described in one. 前記第1領域又は前記第1電極に対向する領域における前記第1金属膜端部から前記第2導電型半導体層端部までの距離Maと、前記第2領域又は前記半導体素子の縁部に対向する領域における前記第1金属膜端部から前記第2導電型半導体層端部までの距離Mbとが、Ma>Mbを満たす請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体素子。   The distance Ma from the first metal film end to the second conductivity type semiconductor layer end in the first region or the region facing the first electrode, and the edge of the second region or the semiconductor element The semiconductor element according to claim 1, wherein a distance Mb from an end of the first metal film to an end of the second conductivity type semiconductor layer in a region to be satisfied satisfies Ma> Mb.
JP2005057874A 2005-03-02 2005-03-02 Semiconductor light emitting device Active JP5008262B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005057874A JP5008262B2 (en) 2005-03-02 2005-03-02 Semiconductor light emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005057874A JP5008262B2 (en) 2005-03-02 2005-03-02 Semiconductor light emitting device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006245231A JP2006245231A (en) 2006-09-14
JP2006245231A5 JP2006245231A5 (en) 2008-03-27
JP5008262B2 true JP5008262B2 (en) 2012-08-22

Family

ID=37051343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005057874A Active JP5008262B2 (en) 2005-03-02 2005-03-02 Semiconductor light emitting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5008262B2 (en)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5139005B2 (en) 2007-08-22 2013-02-06 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting device
JP5191837B2 (en) * 2008-08-28 2013-05-08 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting device
JP5325506B2 (en) * 2008-09-03 2013-10-23 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP5334601B2 (en) * 2009-01-21 2013-11-06 株式会社東芝 Semiconductor light emitting diode element and semiconductor light emitting device
JP5258707B2 (en) 2009-08-26 2013-08-07 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device
WO2012026068A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 パナソニック株式会社 Light-emitting element
JP2010272894A (en) * 2010-08-27 2010-12-02 Toshiba Lighting & Technology Corp Light emitting device
JP5886584B2 (en) 2010-11-05 2016-03-16 ローム株式会社 Semiconductor light emitting device
US8785952B2 (en) * 2011-10-10 2014-07-22 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device and light emitting device package including the same
KR101832165B1 (en) * 2011-11-15 2018-02-26 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device
KR101872735B1 (en) * 2011-11-15 2018-08-02 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device package
JP5395916B2 (en) * 2012-01-27 2014-01-22 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device
JP5535250B2 (en) * 2012-01-27 2014-07-02 株式会社東芝 Manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP5319820B2 (en) * 2012-04-27 2013-10-16 株式会社東芝 Semiconductor light emitting diode element and semiconductor light emitting device
JP6003246B2 (en) * 2012-06-04 2016-10-05 日亜化学工業株式会社 Light emitting device
JP5372220B2 (en) * 2012-07-13 2013-12-18 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting device
JP6221926B2 (en) 2013-05-17 2017-11-01 日亜化学工業株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP5774650B2 (en) * 2013-08-13 2015-09-09 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device
JP6661964B2 (en) * 2014-10-28 2020-03-11 日亜化学工業株式会社 Light emitting device
TWI565102B (en) * 2015-04-29 2017-01-01 隆達電子股份有限公司 Light-emitting diode module and lamp using the same
JP7445120B2 (en) 2020-02-21 2024-03-07 日亜化学工業株式会社 light emitting device
CN116979000A (en) * 2021-11-23 2023-10-31 厦门市三安光电科技有限公司 Light-emitting diode chip and light-emitting device
CN117497681B (en) * 2023-12-29 2024-04-05 南昌凯捷半导体科技有限公司 Mini-LED chip and manufacturing method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0634007Y2 (en) * 1989-11-02 1994-09-07 住友重機械工業株式会社 Coil winding device
JP3503439B2 (en) * 1997-09-11 2004-03-08 日亜化学工業株式会社 Nitride semiconductor device
JP4118370B2 (en) * 1997-12-15 2008-07-16 フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー Nitride semiconductor light-emitting device having reflective p-electrode, method for manufacturing the same, and semiconductor optoelectronic device
JPH11220171A (en) * 1998-02-02 1999-08-10 Toyoda Gosei Co Ltd Gallium nitride compound semiconductor device
JP2001217461A (en) * 2000-02-04 2001-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Compound light-emitting device
JP2003168823A (en) * 2001-09-18 2003-06-13 Toyoda Gosei Co Ltd Iii nitride based compound semiconductor light emitting element
JP2003243705A (en) * 2002-02-07 2003-08-29 Lumileds Lighting Us Llc Light emitting semiconductor method and device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006245231A (en) 2006-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5008262B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP5008263B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP4951865B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP4973189B2 (en) Semiconductor element
JP4765632B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP4882792B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP5634003B2 (en) Light emitting device
JP5186800B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device, light emitting device including the same, and method for manufacturing nitride semiconductor light emitting device
JP5333226B2 (en) Light emitting element and light emitting device using the same
JP5040355B2 (en) Semiconductor light emitting device and light emitting device having the same
JP4622253B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
US7902565B2 (en) Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same
US8916887B2 (en) Light emitting device package and lighting system using the same
JP4773755B2 (en) Chip-type semiconductor light emitting device
JP5326225B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
US9373767B2 (en) Light emitting device with light reflecting member having protrusion over bonding ball of wire
JP4069936B2 (en) Nitride semiconductor light-emitting element, light-emitting element, element laminate, and light-emitting device using the same
JP2007189097A (en) Semiconductor light emitting element
JP2007287912A (en) Semiconductor light-emitting element and semiconductor light-emitting device
KR20160005827A (en) Side emitting type nitride semiconductor light emitting chip and light emitting device having the same
JP2007300134A (en) Nitride semiconductor light emitting element, light emitting element, element laminate, and light emitting device using the same
EP2405496A2 (en) Light emitting device with an N-face between two n-type semiconductor layers
KR102075132B1 (en) Light emitting device
KR20150137767A (en) Light emitting device package including oxinitride phosphore

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080206

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100803

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100927

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110315

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120425

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120529

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5008262

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150608

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150608

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250