JP5258853B2 - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
光取り出し効率の向上には、改良の余地がある。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)及び図1(b)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
すなわち、図1(b)は模式的平面図であり、図1(a)は図1(b)のA1−A2線断面図である。
図1(a)及び図1(b)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子110は、積層構造体10sと、第1電極70と、第2電極80と、高抵抗層60と、透明導電層50と、を備える。
例えば、第1導電形はn形であり、第2導電形はp形である。ただし、実施形態はこれに限らず、第1導電形がp形であり、第2導電形がn形でも良い。以下では、第1導電形がn形であり、第2導電形がp形である場合として説明する。
発光層30の構成の例については、後述する。
すなわち、これらの図は、発光層30の構成の例を示す模式図である。
半導体発光素子110においては、上記の半導体発光素子110a〜110cに関して説明した種々の構成の発光層30を有することができる。
すなわち、同図は、金属層と、金属層に積層した第1透明層と、を有する2層積層膜119s1及び119s2の光学特性と、金属層と、第1透明層と、金属層と第1透明層との間に設けられ、第1透明層の屈折率よりも低い屈折率を有する第2透明層と、を有する3層積層膜110s1及び110s2の光学特性のシミュレーション結果を例示している。このシミュレーションでは、第1透明層の屈折率は1.78とされ、第2透明層の屈折率は1.46とされた。2層積層膜119s1及び3層積層膜110s1においては、金属層として金(Au)が用いられた場合とされ、2層積層膜119s2及び3層積層膜110s2においては、金属層として銀(Ag)が用いられた場合とされた。発光光の波長は450ナノメートル(nm)とされた。
同図の横軸は、2層積層膜または3層積層膜への光の入射角θ(度)であり、縦軸は、反射率Rrである。
図6(a)〜図6(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図7(a)〜図7(c)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
以下の製造方法において、半導体層の結晶成長には、例えば有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)が用いられる。この他、分子線エピタキシー法(MBE:Molecular Beam Epitaxy)により結晶成長を行っても良い。
これにより、図7(b)に表したように、積層構造体10sが基板5から剥離される。このように、積層構造体10sを形成する際に用いられた基板5が除去されることにより、半導体発光素子110においては、放熱性を向上でき、高い発光効率が得られる。
図8(a)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子111aにおいては、第1電極70のZ軸方向に沿ってみたときの外縁70pのX−Y平面における位置は、高抵抗層60のZ軸方向に沿ってみたときの外縁60pのX−Y平面における位置と、実質的に一致する。
図9(a)に表したように、実施形態に係る半導体発光素子112においては、透明導電層50の一部は、高抵抗層60と第2電極80との間に延在している。このように、高抵抗層60と透明導電層50とのそれぞれが、第2半導体層20に接していれば良く、第2半導体層20と第2電極80との電気的な接続が得られれば、透明導電層50の形状は任意である。
第2の実施の形態は、半導体発光素子の製造方法である。
図10は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図10に表したように、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法においては、第1導電形の第1半導体層10と、第2導電形の第2半導体層20と、第1半導体層10と第2半導体層20との間に設けられた発光層30と、を含む積層構造体10sの第2半導体層20の発光層30とは反対の側の面の上に、高抵抗層60と透明導電層50とを形成する(ステップS110)。
高抵抗層60は、第2半導体層20の抵抗よりも高い抵抗を有する。透明導電層50は、発光層30から放出される発光光に対して透過性を有し、第2半導体層20の屈折率よりも低い屈折率を有し、高抵抗層60の抵抗よりも低い抵抗を有する。
図11(a)及び図11(b)に例示した方法では、透明導電層50を形成した後に高抵抗層60が形成される。
図12に表したように、本製造方法においては、高抵抗層60と透明導電層50との形成(ステップS110)は、第2半導体層20の発光層30とは反対の側の面の一部の上に高抵抗層60を形成すること(ステップS112d)を含む。
Claims (9)
- 第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、を含む積層構造体と、
前記第1半導体層の前記第2半導体層とは反対の側に設けられた第1電極と、
前記第2半導体層の前記第1半導体層とは反対の側に設けられ、前記発光層から放出される発光光に対して反射性を有する第2電極と、
前記第2半導体層と前記第2電極との間において前記第2半導体層に接し、前記第1半導体層から前記第2半導体層に向かう第1方向に沿ってみたときに前記第1電極と重なる部分を有し、前記第2半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する、酸化シリコンの高抵抗層と、
前記第2半導体層と前記第2電極との間において前記第2半導体層に接し、前記発光光に対して透過性を有し、前記第2半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有し、In、Sn、Zn及びTiよりなる群から選ばれた少なくとも1つの元素を含む酸化物を含む透明導電層と、
を備え、
前記透明導電層の一部は、前記高抵抗層と前記第2電極との間に延在し、
前記第1方向に沿ってみたときに、前記第2電極は、前記高抵抗層よりも外側の部分を有し、
前記発光光は、前記第1半導体層の前記第2半導体層とは反対の側の面から取り出されることを特徴とする半導体発光素子。 - 前記第1電極の前記第1方向に沿ってみたときの外縁は、前記高抵抗層の前記第1方向に沿ってみたときの外縁の内側に位置すること特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
- 前記高抵抗層の面積は、前記透明導電層の面積よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体発光素子。
- 前記第2電極の前記第1電極に対向する部分の前記第1電極の側の面と、前記第2半導体層と、の距離は、前記第2電極の前記第1電極には対向しない部分の前記第1電極の側の面と、前記第2半導体層と、の距離と同じであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記第2電極の前記第1電極に対向する部分の前記第1電極の側の面と、前記第2半導体層と、の距離は、前記第2電極の前記第1電極には対向しない部分の前記第1電極の側の面と、前記第2半導体層と、の距離よりも長いことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記第2電極の前記第2半導体層とは反対の側に設けられた導電性基板と、
前記第2電極と前記導電性基板との間に設けられた導電層と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体発光素子。 - 前記高抵抗層の厚さは、50ナノメートル以上200ナノメートル以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、を含む積層構造体の前記第2半導体層の前記発光層とは反対の側の面の一部の上に、前記第2半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する、酸化シリコンの高抵抗層を形成し、
前記高抵抗層の形成の後に、前記高抵抗層が設けられていない前記第2半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面と、前記高抵抗層と、の上に、前記発光層から放出される発光光に対して透過性を有し、前記第2半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有し、In、Sn、Zn及びTiよりなる群から選ばれた少なくとも1つの元素を含む酸化物を含む透明導電層を形成し、
前記透明導電層の上に、前記発光光に対して反射性を有し、前記第1半導体層から前記第2半導体層に向かう第1方向に沿ってみたときに前記高抵抗層よりも外側の部分を有する第2電極を形成し、
前記第1半導体層の前記発光層とは反対の側の面の上に、前記第1方向に沿ってみたときに前記高抵抗層と重なる部分を有する第1電極を形成し、
前記発光光は、前記第1半導体層の前記第2半導体層とは反対の側の面から取り出されることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 前記透明導電層の形成は、前記第2電極の前記第1電極に対向する部分の前記第1電極の側の面と、前記第2半導体層と、の距離を、前記第2電極の前記第1電極には対向しない部分の前記第1電極の側の面と、前記第2半導体層と、の距離よりも長くするように、前記透明導電層を形成することを含む請求項8記載の半導体発光素子の製造方法。
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