JP5106558B2 - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる発光素子を示し、図1(a)は模式平面図、図1(b)はA−A線に沿った模式断面図、である。
発光素子は、下部電極44、基板10、第1の接合金属層12、第2の接合金属層14、誘電体多層膜16、半導体層31、および(ボンディング)パッド電極42a、を有している。第2の接合金属層14は、深さS1の段差を有している。第2の接合金属層14の上面14aは、第1コンタクト層20と接触している。また、上面14aとは反対側となる第2の接合金属層14の下面14bは、第1の接合金属層12と接合されている。この金属接合はウェーハ表面を接触させ、熱圧着法などにより形成できる。また、第2の接合金属層14の上面14aは、例えば図1(a)のように円環状などとすることができる。
コンタクト層21の屈折率を3.2とし、単層誘電体膜19の屈折率を1.45とする。図2(a)において、発光層24からの放出光がコンタクト層21から単層誘電体膜19へ入射する場合、臨界角θcは、略27度となる。すなわち、27度よりも大きな入射角θiを有する光は、界面において全反射されるが、27度よりも小さな入射角θiを有する光は、単層誘電体膜19に入射したのち内部で多重反射され上方に有効に取り出すことが困難となる。
λ1=λ0/n1 式(1)
λ2=λ0/n2 式(2)
(T1/λ1)+(T2/λ2)=m/2 式(3)
但し、mは正の整数
本実施形態において、第2の接合金属層14の段差の底面14cと、第1コンタクト層20と、の間に、底面14c側から、第1の誘電体多層膜16と、誘電体膜18と、が設けられる。例えば、誘電体多層膜16のうち、第1コンタクト層20に一番近い側の誘電体膜が薄すぎると、反射が不十分になることがある。誘電体膜18を厚くすることにより、臨界角θcよりも大きな入射角θiを有する光を確実に全反射することができる。また、誘電体膜18の厚さと誘電体多層膜16との厚さとの和を段差の深さS1の近傍とすると第2の接合金属層14側の表面を平坦にできる。
第1コンタクト層20は、第2の接合金属層14と接合する領域以外には設けられない。すなわち、半導体層31の第2の接合金属層14側には、深さがS2の段差が設けられている。この場合、例えば第2の接合金属層14の上面14aと接触させる領域を除いて第1コンタクト層20を除去し、第1コンタクト層20の非形成領域とし、第1クラッド層22の面22aを露出させる。
上部電極52は、パッド電極52aと、細線電極52bと、パッド電極52aおよび細線電極52bを電気的に接続可能な連結部52cと、を有している。細線電極52bは、上方からみて第1コンタクト層20と第2の接合金属層14との接触領域14aを取り囲むように設けられる。また、パッド電極52aと電流拡散層28との間には、誘電体多層膜54が設けられている。誘電体多層膜54は、発光層24から放出される光に対する反射率がパッド電極52aよりも高い。パッド電極52aの下方において電流が流れた領域で発光を生じるが、その光の一部はパッド電極52aにより遮光されるので光取り出し効率が低下する。
電流が流れない発光層は、光の吸収率が高い。そこで、本実施形態では、非発光領域となる部分の発光層24および電流拡散層28を除去する。このために、光取り出し効率を高めることができる。上部電極42のうち、ボンディングパッド領域42bは、発光層が除去された領域の上とする。また、光取り出し側からみて、第1コンタクト層20と、第2の接合金属層14と、が接触する領域よりも、上部電極42を大きくすると、上部電極42による遮光量を低減できるので、光取り出し効率をさらに高めることができる。
光取り出し層58の上面、側面、などに微小な凹凸58aを設けることができる。光取り出し層58は、GaP、GaAlAs、GaAsP、およびInGaAlNなどからなる電流拡散層とすることができる。また、光取り出し層58は、ITO(Indium Tin Oxide)、ZnO、MgO、In2O3、Sn2O3、GaO、Ga2O3などの酸化物半導体からなる透明導電膜とすることができる。透明導電膜の場合、第2コンタクト層30を透明導電膜と第2クラッド層26との間に設けることができる。
Claims (4)
- 基板と、
前記基板の上に設けられた第1の接合金属層と、
第1コンタクト層および第1クラッド層を含む第1導電型層と、第2クラッド層を含む第2導電型層と、前記第1導電型層と前記第2導電型層との間に設けられた発光層と、を有する半導体層であって、前記第1導電型層は前記第1コンタクト層の非形成領域を有する半導体層と、
前記第1の接合金属層と接合された第1の面と、段差を有する第2の面と、を有し、前記段差の上面は前記第1コンタクト層と接触する第2の接合金属層と、
前記段差の底面と接触する第1の面と、前記第1の面とは反対の側となる第2の面と、を有し、前記発光層から放出される光に対する反射率が前記第2の接合金属層よりも高い第1誘電体多層膜と、
前記第1誘電体多層膜の第1の層と接触し前記第1コンタクト層で囲まれた領域を有する誘電体膜であって、前記第1の層の厚さよりも大きく前記第1コンタクト層の厚さと同一の厚さを有する誘電体膜と、
前記第2導電型層の上に設けられたパッド電極と、
前記パッド電極と前記第2導電型層との間に設けられ、前記発光層から放出される光に対する反射率が前記パッド電極よりも高い第2誘電体多層膜と、
を備えたことを特徴とする発光素子。 - 前記パッド電極と電気的に接続され、上方からみて前記第1コンタクト層と前記第2の接合金属層との接触領域を取り囲むように設けられた細線電極をさらに備え、
前記第2導電型層は、前記第2クラッド層の上方に設けられた電流拡散層と、前記電流拡散層と、前記細線電極と、の間に設けられた第2コンタクト層と、をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の発光素子。 - 前記電流拡散層の表面のうち前記パッド電極と前記細線電極とが設けられない領域には凹凸が設けられたことを特徴とする請求項2記載の発光素子。
- 請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光素子の製造方法であって、
前記第1導電型層の表面は、前記第1コンタクト層の形成領域と、前記第1コンタクト層の表面から後退し前記第1コンタクト層の前記非形成領域である前記第1クラッド層の表面とを含むように前記半導体層を形成する工程と、
前記第1クラッド層の前記表面に前記誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜の表面に前記第1誘電体多層膜を形成する工程と、
前記第1コンタクト層の前記表面と前記第1誘電体多層膜の表面とを覆い、表面が平坦となるように前記第2の接合金属層を形成する工程と、
を備えた発光素子の製造方法。
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