JP5486759B2 - Manufacturing method of semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、光取り出し効率を高めた高効率の半導体発光素子に関する。 The present invention relates to a highly efficient semiconductor light emitting device with improved light extraction efficiency.
発光ダイオード等の半導体発光素子は、基板にn型及びp型の半導体層を積層して構成されている。半導体発光素子は、発光装置への固定及び外部電源との導通のために、サブマウント等に実装された状態で使用される。実装の形態としては、基板の裏面側をサブマウントに対向させるフェースアップ実装と、半導体層側をサブマウントに対向させるフリップチップ実装がある。半導体発光素子からの発光は、フェースアップ実装では半導体層側から外部に取り出され、フリップチップ実装では基板を通過して取り出される。 A semiconductor light emitting device such as a light emitting diode is configured by stacking n-type and p-type semiconductor layers on a substrate. The semiconductor light emitting element is used in a state of being mounted on a submount or the like for fixing to the light emitting device and conduction with an external power source. As a mounting form, there are face-up mounting in which the back surface side of the substrate is opposed to the submount and flip chip mounting in which the semiconductor layer side is opposed to the submount. Light emitted from the semiconductor light emitting element is extracted from the semiconductor layer side to the outside in face-up mounting, and is extracted through the substrate in flip chip mounting.
フリップチップ実装は、可視光を透過するサファイア基板に積層した窒化物半導体発光素子の実装方法として実用化されている。しなしながら、実装面である半導体積層体に段差があり、発光素子を平坦に実装するためには高度な技術を必要とする。また、n側電極がp型半導体層と隣接しているので、ハンダバンプや共晶層等のはみ出し等による短絡の可能性が高く、絶縁膜による保護を必要とすると共に、正確な実装精度を要求されている。
これに対して、フェースアップ実装は、平坦な基板下面を実装面とし、ワイヤボンディングにより導通することから、フリップチップ実装に比べて実装しやすいという長所がある。
Flip chip mounting has been put to practical use as a method for mounting a nitride semiconductor light emitting device laminated on a sapphire substrate that transmits visible light. However, there is a step in the semiconductor stacked body that is the mounting surface, and advanced technology is required to mount the light emitting element flatly. In addition, since the n-side electrode is adjacent to the p-type semiconductor layer, there is a high possibility of short-circuiting due to protrusion of solder bumps, eutectic layers, etc., which requires protection by an insulating film and requires accurate mounting accuracy. Has been.
On the other hand, face-up mounting has the advantage of being easier to mount than flip chip mounting because the mounting surface is the flat bottom surface of the substrate and conduction is achieved by wire bonding.
このフェースアップ実装は、基板の種類によって外部電極との導通方法が異なってくる。
導電性基板を備えた半導体発光素子では、基板下面のN−コンタクトと、半導体層上面のP−コンタクト(パッド電極)とを、それぞれ外部の電極に接続して実装される(例えば特許文献1の図3C)。
絶縁性基板を備えた半導体発光素子では、半導体層側にp側パッド電極及びn側パッド電極を形成して外部電極と導通をとっている。例えば、n型半導体層の上にp型半導体層を積層させた発光素子では、p型半導体層と活性層とを一部切除してn型半導体層を露出させ、p型半導体層の上面にp側パッド電極を、また露出したn型半導体層の表面にn側パッド電極をそれぞれ形成している(例えば特許文献2)。
In a semiconductor light emitting device including a conductive substrate, an N-contact on the lower surface of the substrate and a P-contact (pad electrode) on the upper surface of the semiconductor layer are connected to external electrodes, respectively (for example, in Patent Document 1). FIG. 3C).
In a semiconductor light emitting device provided with an insulating substrate, a p-side pad electrode and an n-side pad electrode are formed on the semiconductor layer side to conduct with an external electrode. For example, in a light emitting device in which a p-type semiconductor layer is stacked on an n-type semiconductor layer, the p-type semiconductor layer and the active layer are partially cut away to expose the n-type semiconductor layer, and the p-type semiconductor layer is formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer. A p-side pad electrode and an n-side pad electrode are formed on the exposed surface of the n-type semiconductor layer (for example, Patent Document 2).
特許文献1のような導電性基板の半導体発光素子でも、特許文献2のような絶縁性基板の半導体発光素子であっても、半導体層側に形成したパッド電極と外部電極との導通には、金線等によるワイヤボンディングが利用されている。半導体側のワイヤボンディングを適切に行うために、半導体層側に形成するパッド電極は、適切な面積(例えば直径70μm以上)と適度な厚さ(例えば3000Å以上)を有する金属厚膜(例えばTi/Auの積層体)から形成される。3000Å以上の金属厚膜は可視光を透過しないので、半導体発光素子に通電したとき、発光面の中にパッド電極の形状の暗部が現れていた。 Whether the semiconductor light emitting element of the conductive substrate as in Patent Document 1 or the semiconductor light emitting element of the insulating substrate as in Patent Document 2, the conduction between the pad electrode formed on the semiconductor layer side and the external electrode is Wire bonding using a gold wire or the like is used. In order to appropriately perform wire bonding on the semiconductor side, a pad electrode formed on the semiconductor layer side is a metal thick film (for example, Ti / thickness) having an appropriate area (for example, 70 μm or more in diameter) and an appropriate thickness (for example, 3000 mm or more). Au laminate). Since a thick metal film of 3000 mm or more does not transmit visible light, a dark portion in the shape of a pad electrode appeared in the light emitting surface when the semiconductor light emitting element was energized.
パッド電極の寸法は、ワイヤボンディングの精度や金線の太さに依存して、所定の寸法(例えば直径約70μm以上)にする必要がある。そのため、半導体発光素子の面積が小さくなると、発光面積に対する遮光面積の割合が大きくなり、半導体層側からの光取り出し効率が極めて低くなる恐れがある。 The size of the pad electrode needs to be a predetermined size (for example, a diameter of about 70 μm or more) depending on the accuracy of wire bonding and the thickness of the gold wire. Therefore, when the area of the semiconductor light emitting element is reduced, the ratio of the light shielding area to the light emitting area is increased, and the light extraction efficiency from the semiconductor layer side may be extremely low.
また、特に窒化物半導体の発光素子では、p型半導体層の膜抵抗が高いという性質を有しており、p型半導体層の内部で電流を広げることは困難である。そこで、p型半導体層の表面に透光性電極を形成し、p側パッド電極とp型半導体層との間に位置させることにより、p側パッド電極から流入する電流をp型半導体層に広く拡散させる助けとしている。しかしながら、透光性電極を厚膜に形成すると透光性が十分確保できないため、低抵抗化をある程度犠牲にして膜厚を薄くしている。そのため、透光性電極の電流拡散が十分ではなく、p側パッド電極の直下方向に流れる電流の割合が高くなり、p側パッド電極直下が最も強く発光するようになる。しかしながら、p側パッド電極がその強い光を遮ってしまうので、光の取出し効率を大幅に低下させていた。また、p側パッド電極に遮蔽された光の一部は、p側パッド電極の下面で反射し、発光素子内を横方向に伝搬して発光素子の側面から取り出されるが、パッド電極の最下面を形成するのに適した金属材料には、高反射率のものがなく、光の損失の原因になっていた。 In particular, a nitride semiconductor light emitting element has a property that the film resistance of the p-type semiconductor layer is high, and it is difficult to spread the current inside the p-type semiconductor layer. Therefore, by forming a translucent electrode on the surface of the p-type semiconductor layer and positioning it between the p-side pad electrode and the p-type semiconductor layer, a current flowing from the p-side pad electrode is widely spread to the p-type semiconductor layer. It helps to spread. However, if the translucent electrode is formed in a thick film, sufficient translucency cannot be ensured. Therefore, the film thickness is made thin at the expense of some reduction in resistance. For this reason, the current diffusion of the translucent electrode is not sufficient, the ratio of the current flowing directly below the p-side pad electrode is increased, and the light directly below the p-side pad electrode emits the strongest light. However, since the p-side pad electrode blocks the strong light, the light extraction efficiency has been greatly reduced. Further, a part of the light shielded by the p-side pad electrode is reflected by the lower surface of the p-side pad electrode, propagates in the light emitting element in the lateral direction, and is extracted from the side surface of the light emitting element. No metal material suitable for forming the film has a high reflectivity, which causes light loss.
基板上にp型半導体層とn型半導体層とが順次積層された半導体発光素子の場合にも、n側のパッド電極による遮光が問題になっていた。
一例としては、p型窒化物半導体層側に導電性基板を貼りあわせた、いわゆる貼り合わせ発光ダイオードが挙げられる。n側パッド電極は、半導体積層体の上面に形成されて、おり、p型半導体層からの電流が流れ込んでくるようになっている。n型窒化物半導体のシート抵抗は、p型窒化物半導体層に比べればかなり低いが、それでもやはりn側パッド電極の直下が強く光る傾向にある。そのため、n側パッド電極は、その強い光を遮蔽して光の取出し効率を低下させる原因になっていた。また、n型半導体層とn側パッド電極との間に透光性電極を形成して電流を拡散すれば、パッド電極直下が強く発光する傾向を緩和できるが、それでもなお、パッド電極による遮光の問題があり、光の取出し効率を高めることができなかった。
Even in the case of a semiconductor light emitting device in which a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are sequentially laminated on a substrate, light shielding by an n-side pad electrode has been a problem.
An example is a so-called bonded light emitting diode in which a conductive substrate is bonded to the p-type nitride semiconductor layer side. The n-side pad electrode is formed on the upper surface of the semiconductor stacked body, and current from the p-type semiconductor layer flows into the n-side pad electrode. Although the sheet resistance of the n-type nitride semiconductor is considerably lower than that of the p-type nitride semiconductor layer, there is still a tendency that the portion directly below the n-side pad electrode shines strongly. For this reason, the n-side pad electrode is a cause of reducing the light extraction efficiency by shielding the strong light. In addition, if a light-transmitting electrode is formed between the n-type semiconductor layer and the n-side pad electrode to diffuse the current, the tendency of strong light emission immediately below the pad electrode can be alleviated. There was a problem and the light extraction efficiency could not be increased.
また、特許文献2のように、絶縁基板にn型窒化物半導体層とp型窒化物半導体層とを順次積層した半導体発光素子では、n側パッド電極は、活性層まで切除した切除部に形成されているので、n側パッド電極の直下で発光は起こらない。しかしながら、半導体内で発光した光が半導体層を横方向に伝搬して、パッド電極の下面側まで到達することが知られている。これらの伝搬光は、活性層直上ほどの強度ではないが十分な輝度を有しているのにもかかわらず、n側パッド電極により遮光されて、切除部から外部に取り出せていなかった。n側パッド電極に遮光された光の一部は、n側パッド電極の下面で反射され、半導体層をさらに横方向に伝搬することにより、最終的に発光素子の側面から取り出されるが、横方向の伝搬距離が長くなると、パッド電極の低反射率による光の損失や、半導体内部での減衰により、光の強度が減衰する問題があった。よって、光の取出し効率の観点から、伝搬光は、横方向の伝搬距離の短いうちに、外部に取り出すのが好ましい。 Further, as in Patent Document 2, in a semiconductor light emitting device in which an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially stacked on an insulating substrate, the n-side pad electrode is formed in a cut portion cut out to the active layer. Therefore, no light emission occurs immediately below the n-side pad electrode. However, it is known that light emitted in the semiconductor propagates laterally in the semiconductor layer and reaches the lower surface side of the pad electrode. These propagating lights are not as strong as those directly above the active layer, but have sufficient luminance, but are shielded by the n-side pad electrode and cannot be taken out from the cut portion. A part of the light shielded by the n-side pad electrode is reflected by the lower surface of the n-side pad electrode, and further propagates laterally through the semiconductor layer, so that it is finally extracted from the side surface of the light emitting element. When the propagation distance is long, there is a problem that the light intensity is attenuated due to light loss due to the low reflectance of the pad electrode or attenuation inside the semiconductor. Therefore, from the viewpoint of light extraction efficiency, it is preferable to extract the propagation light to the outside while the propagation distance in the lateral direction is short.
一般的なフェースアップ実装では、ワイヤボンディングによって、金属ワイヤが弧を描くように張り渡されるので、金属ワイヤが部分的に半導体発光素子の表面よりも突出し、半導体発光素子を用いた発光装置の薄型化・小型化を阻害する原因になっていた。また、張り渡された金線等の金属ワイヤは、発光素子の発光面と観察方向との間を横切るので、光取出しの妨げにもなっていた。
そして、ワイヤボンディングに使用する金属ワイヤは極めて細いので、応力がかかると断線しやすく、製造工程中の不良発生の原因となっていた。
In general face-up mounting, a metal wire is stretched in an arc by wire bonding, so that the metal wire partially protrudes from the surface of the semiconductor light emitting element, and the light emitting device using the semiconductor light emitting element is thin. It was a cause that hindered downsizing and downsizing. Further, since the stretched metal wire such as a gold wire crosses between the light emitting surface of the light emitting element and the observation direction, it also hinders light extraction.
And since the metal wire used for wire bonding is very thin, when a stress is applied, it is easy to break, causing a defect in the manufacturing process.
また、半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置では、半導体発光素子のフェースアップ実装後に蛍光体を付着させる方法があるが、この方法であると、蛍光体が金属ワイヤに付着して金属ワイヤが切断しやすくなる問題や、ワイヤに付着した蛍光体沿って半導体発光素子の光が漏れ出して異常発光する問題があった。 In addition, in a light-emitting device in which a semiconductor light-emitting element and a phosphor are combined, there is a method of attaching a phosphor after face-up mounting of the semiconductor light-emitting element. In this method, the phosphor adheres to a metal wire and becomes a metal. There is a problem that the wire is easily cut and a problem that the light emitted from the semiconductor light emitting element leaks along the phosphor attached to the wire to cause abnormal light emission.
そこで、本発明は、フェースアップ実装に適しており、光の取出し効率を向上させ、さらに輝度ムラを低減させた半導体発光素子を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、フェースアップ実装時の実装時の厚みを低減でき、ワイヤボンディングによる様々な問題を解決できる半導体発光素子を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that is suitable for face-up mounting, improves light extraction efficiency, and further reduces luminance unevenness. Another object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that can reduce the thickness during mounting face up and can solve various problems caused by wire bonding.
本発明は、下面側から上面側に向って、基板、n型窒化物半導体層、及びp型窒化物半導体層が順に積層された積層体と、
前記p型窒化物半導体層の上面に設けられたp側透光性電極と、
前記p側透光性電極の上面に設けられた透光性の電流拡散部と、
前記電流拡散部と電気的に接続され、前記積層体の上面側から下面側まで延設されたp側導電部と、を備える半導体発光素子の製造方法であって、
前記基板上に前記n型窒化物半導体層と前記p型窒化物半導体層とを順に積層して前記積層体を形成後、前記p型窒化物半導体層側から前記基板の厚さの途中まで達する穴部を形成し、前記穴部の内面から開口部の縁部までを絶縁膜で被覆し、前記p側透光性電極と前記p側導電部とを構成するための導電性酸化物から成る透光性導電膜を、前記絶縁膜を被覆し且つ前記p型窒化物半導体層の前記上面まで延在するように形成し、
その後、前記基板の下面側を研磨して前記穴部を貫通させ且つ前記絶縁膜及び前記透光性導電膜の下端部を開口させた後に、前記貫通孔を通る線に沿って個々の半導体発光素子に分割することによって、前記p側導電部を、前記半導体発光素子の辺部あるいは角部に位置して前記基板の下面から前記p型透光性電極まで延設されたp側溝部の内部に、その下端が前記基板の下面と一致する絶縁膜を介して形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法である。
The present invention includes a laminate in which a substrate, an n-type nitride semiconductor layer, and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially laminated from the lower surface side to the upper surface side,
A p-side translucent electrode provided on the upper surface of the p-type nitride semiconductor layer;
A translucent current spreading portion provided on the upper surface of the p-side translucent electrode;
The current diffusion portion and are electrically connected to the p Gawashirube conductive portion extending to the lower side from the upper surface side of the laminate, a manufacturing method of the semiconductor light emitting element Ru with a
The n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer are sequentially stacked on the substrate to form the stacked body, and then reach the middle of the thickness of the substrate from the p-type nitride semiconductor layer side. A hole is formed, the inner surface of the hole to the edge of the opening is covered with an insulating film, and is made of a conductive oxide for constituting the p-side translucent electrode and the p-side conductive portion. A translucent conductive film is formed so as to cover the insulating film and extend to the upper surface of the p-type nitride semiconductor layer;
Then, after polishing the lower surface side of the substrate to penetrate the hole and opening the lower end of the insulating film and the translucent conductive film, individual semiconductor light emission along the line passing through the through hole by splitting the element, the p and Gawashirubeden unit, before Symbol semiconductor side portions of the light-emitting element or located at a corner from the lower surface of the substrate the p-type light-transmissive electrode to extend to the p-side groove of therein, a method for manufacturing a semiconductor light emitting device characterized by the lower end of that is formed by an insulating film that matches the bottom surface of the substrate.
この半導体発光素子は、p型窒化物半導体層の電極(p側透光性電極)が透光性であるので、活性層で発生した光を電極に遮られることがなく効率よく取り出すことができる。特に、従来ではパッド電極で完全に遮光されていたパッド電極直下での発光も効率よく取り出すことができるので、光の取出し効率向上の効果が顕著である。
なお、本発明においては、「p型窒化物半導体層の上面」に形成したp側透光性電極とは、p型窒化物半導体層の上面側に形成されており且つp側導電型半導体と導通されているp側透光性電極であることを意味している。すなわち、p側透光性電極が、p側導電型半導体に直接接触して導通された形成された形態の他に、別の導電性層又は別の半導体層を介してp側導電型半導体と間接的に導通されている形態も含んでいる。介在するこれらの導電性層及び半導体層は、光の取出しが可能で、半導体発光素子の機能を損なわない限り、さまざまな材料から形成することができる。
The semiconductor light emitting device, the electrode of the p-type nitride semiconductor layer (p-side translucent electrode) is translucent and can be blocked the light generated in the active layer to the electrode efficiently extract without . In particular, since light emitted directly under the pad electrode that has been completely shielded from light by the pad electrode can be extracted efficiently, the effect of improving the light extraction efficiency is remarkable.
In the present invention, the p-side translucent electrode formed on the "p-type nitride semiconductor layer top surface of the" includes a p-type nitride semiconductor and p-side-type conductivity is formed on the upper surface of the layer a semiconductor it is meant to be a p-side light transmitting electrode which is conductive. That, p-side light transmitting electrode, in addition to the form that is formed is conductive in direct contact with the p-side conductive type semiconductor, and a p-side conductive semiconductor through the other conductive layer or another semiconductor layer It includes a form that is indirectly conducted. These intervening conductive layers and semiconductor layers can be formed from various materials as long as light can be taken out and the function of the semiconductor light emitting element is not impaired.
この半導体発光素子は、前記積層体の上面側に部分的に露出された前記n型窒化物半導体層に設けられたn側透光性電極と、前記n側透光性電極から前記基板の下面まで延設された透光性のn側導電部と、をさらに備えることもできる。 The semiconductor light emitting device, the a laminate the n-type nitride semiconductor layer n-side light-transmitting electrode provided on the partially exposed on the upper surface of the lower surface of the substrate from the n-side light transmitting electrode and n-side conductive portion of the extending been translucent to, may further comprise a.
このような半導体発光素子は、n型窒化物半導体層が露出した領域には活性層が存在しないので発光しないが、他の領域で発光した光が半導体積層体の内部を反射しながら横方向に伝搬してくる。この伝搬した光の一部を、n側透光性電極を透過して取り出すことができるので、従来のパッド電極が光を遮蔽して生じていた発光分布の輝度ムラを緩和できる効果がある。また、この半導体発光素子では、パッド電極に代えて第2透光性電極を備えることにより、横方向の伝搬光を、伝搬距離の短いうちにn側導電型半導体層の露出部から取り出すことができるので、伝搬距離の増加による減衰増加を抑え、光の取出し効率を向上させることができる。
Such a semiconductor light emitting device does not emit light because there is no active layer in the region where the n-type nitride semiconductor layer is exposed, but light emitted from other regions is reflected laterally while reflecting the inside of the semiconductor stacked body. Propagating. A portion of this propagated light, it is possible to take out through the n-side light transmitting electrode, there is an effect of relaxing the unevenness in luminance distribution conventional pad electrode had occurred to block the light. Further, in this semiconductor light emitting device, by providing the second light transmissive electrode instead of the pad electrode, the laterally propagated light can be taken out from the exposed portion of the n-side conductive semiconductor layer within a short propagation distance. Therefore, an increase in attenuation due to an increase in propagation distance can be suppressed, and the light extraction efficiency can be improved.
また、この半導体発光素子は、フェースアップ実装用であるにもかかわらず、ワイヤボンディングを使用せずに、基板下面側に露出した導電部によって実装できる。すなわち、この半導体発光素子は、発光を遮光するパッド電極や金属ワイヤなしでフェースアップ実装できるので、光の取出し効率を著しく向上させることができる、という特徴を有する。さらに、金属ワイヤの突出の問題も起こらないので、半導体発光素子の実装高さを抑えることができる。そして、金属ワイヤの切断や剥離等のワイヤボンディングに起因する不良が起こらないので、不良率を低減することができる。 In addition, although this semiconductor light emitting device is for face-up mounting, it can be mounted by a conductive portion exposed on the lower surface side of the substrate without using wire bonding. That is, this semiconductor light emitting device has a feature that the light extraction efficiency can be remarkably improved because it can be face-up mounted without a pad electrode or a metal wire for shielding light emission. Furthermore, since the problem of protrusion of the metal wire does not occur, the mounting height of the semiconductor light emitting element can be suppressed. And since the defect resulting from wire bondings, such as cutting and peeling of a metal wire, does not occur, the defect rate can be reduced.
ワイヤボンディングなしに実装できる半導体発光素子は、半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置への使用に適している。この半導体発光素子は、ワイヤボンディングを必要としないので、蛍光体が金属ワイヤに付着する問題が発生せず、ワイヤ切断の不良や、ワイヤに沿った異常発光が起こらない。また、本発明の半導体発光素子は、発光ダイオードの表面に均一な厚さで蛍光体を堆積させることができる点で有利である。 A semiconductor light-emitting element that can be mounted without wire bonding is suitable for use in a light-emitting device that combines a semiconductor light-emitting element and a phosphor. Since this semiconductor light emitting device does not require wire bonding, the problem that the phosphor adheres to the metal wire does not occur, and defective wire cutting or abnormal light emission along the wire does not occur. The semiconductor light emitting device of the present invention is advantageous in that the phosphor can be deposited on the surface of the light emitting diode with a uniform thickness.
以上のように、本発明にかかる半導体発光素子は、フェースアップ実装に適しており、光の取出し効率を向上することができ、さらに輝度ムラが低減されている。また、本発明にかかる半導体発光素子は、フェースアップ実装時の厚みを低減でき、ワイヤボンディングによる不良発生(例えば、パッド電極の剥離)を防止できる半導体発光素子である。 As described above, the semiconductor light emitting device according to the present invention is suitable for face-up mounting, can improve the light extraction efficiency, and further reduce the luminance unevenness. The semiconductor light emitting device according to the present invention is a semiconductor light emitting device capable of reducing the thickness during face-up mounting and preventing the occurrence of defects due to wire bonding (for example, peeling of pad electrodes).
<実施の形態1>
図1A及び図1Bは、実施の形態1にかかる発光ダイオード10であり、サファイアから成る絶縁体基板12の上面に、窒化物半導体から成る第2導電型半導体層(この例ではn型半導体層)14及び第1導電型半導体層(この例ではp型半導体層)16が順次積層されて、半導体積層体13を構成している。
p型半導体層16は、角部の1つ(図1Aでは左下の角部)が部分的に除去されており、その切除部32から露出したn型半導体層14も、厚さの一部が除去されている。切除部32から露出したn型半導体層14の上面には第2透光性電極(この例ではn側透光性電極)18が、また切除されなかったp型半導体層16の上面には第1透光性電極(この例ではp側透光性電極)20が、それぞれ形成されている。
なお、本発明における「透光性」とは、可視光の透過率が50%以上であることを意味している。
<Embodiment 1>
1A and 1B show a light-emitting
In the p-
The “translucency” in the present invention means that the visible light transmittance is 50% or more.
図1Bに図示するように、切除部32には、n型半導体層14と基板12とを貫通して基板12の下面側まで伸びた第2貫通孔(この例ではn側貫通孔)24が形成されており、また、電流拡散部22の下側には、半導体積層体13(p型半導体層16及びn型半導体層14)と基板12とを貫通して基板12の下面側まで伸びた第1貫通孔(この例ではp側貫通孔)28が形成されている。これらの貫通孔24、28の内面は、いずれも絶縁膜34で覆われており、半導体積層体13と貫通孔内とが電気的に絶縁されている。
As shown in FIG. 1B, the
n側及びp側貫通孔24、28の内部には透光性材料が充填されており、これが第2導電部(この例ではn側導電部)26及び第1導電部(この例ではp側導電部)30を構成している。これらの導電部26、30は、上側の端部が、半導体層14、16の上面に形成されたn側及びp側透光性電極18、20に接続し、下側の端部が、基板12の下面まで到達している。
The insides of the n-side and p-side through
基板12の下面に達したn側及びp側導電部26、30は、そのままハンダバンプ等によってサブマウント60の外部電極62、64と接続することができる。本実施の形態の発光ダイオード10は、実装面である基板下面が平坦であるので発光ダイオード10を平らに実装しやすく、また、基板下面のn側導電部26とp側導電部30とが離れているので、ハンダバンプ等のはみ出しによる短絡が起こりにくい。このように、本発明の発光ダイオード10は、フェースアップ実装と同様の実装のしやすさを有しながら、ワイヤボンディング不要にできる点でも、従来の発光ダイオードよりも優れている。
The n-side and p-side
また、n側及びp側導電部26、30を直接実装基板の電極と導通する以外に、基板下面にn側下面電極36及びp側下面電極38を形成し、それらを介して接続することもできる。図1Bのn側及びp側下面電極36、38は、n側及びp側導電部26、30の下端に導通しており、実装に適した面積を確保するのに適している。
In addition to directly connecting the n-side and p-side
p側透光性電極20の上には、透光性材料から成る電流拡散部22を形成することができる。図1Aの発光ダイオード10に電流を流すと、図中の右上に形成されたp側導電部26と、左下に形成されたn側導電部30とをつなぐ最短距離に多くの電流が集中する傾向がある。p側透光性電極20を設けることによって、電流を全体的に広げているが、p側透光性電極20は、透光性を確保するためにその膜厚を制限されていて、電流を十分に広げられるだけの低抵抗にすることができない場合がある。そのような場合に、p側透光性電極の右下及び左上に延びる電流拡散部22を形成することにより、p側透光性電極による電流の拡散を補助することができる。電流拡散部22は、透光性材料から形成されているので、発光ダイオード10で発した光を遮蔽することなく取り出すことができる。しかしながら、p側透光性電極20と積層することになるので、p側透光性電極20のみを形成する場合に比べて、電流拡散部22の部分だけ透光性は低下する。よって、電流の拡散の効果と透光性との兼ね合いによって、電流拡散部22の膜厚や形状等を調節するとよい。
On the p-side
図1Bに示すように、発光ダイオード10をサブマウント60にフェースアップ実装すると、n側及びp側下面電極36、38をサブマウント60の外部電極62、64に接続する。実装方法は、バンプ結合、共晶結合、圧着、異方性導電材料による結合などの方法を利用できる。図1Bの例では、共晶結合により下面電極36、38と外部電極62、64とを接合して導電をとると共に、発光ダイオード10をサブマウント60に固定している。
As shown in FIG. 1B, when the
発光ダイオード10に通電すると、n型半導体層14とp型半導体層16との間に形成された活性層(図示せず)で光が発生し、図1Bに図示した矢印L方向に照射される。つまり、図1Aに図示されている発光ダイオード10の上面が発光観察面になり、p側透光性電極20が形成された領域全体から発光が観察される。特に、電流拡散部22は、p側透光性電極20の上にさらに透光性材料の導電部分を形成することにより、p側透光性電極20に比べて透光性を多少犠牲にして膜抵抗を低下させている。これにより、電流は、まず電流拡散層22により広げられて、そこからさらに透光性電極20によって全面に広げられる。本発明では、p側透光性電極20と電流拡散部22のいずれもが透光性であるので、活性層で発生した光は、電極に遮られることがなく全面から取り出すことができる。特に、従来では電極で完全に遮光されていた電極直下での発光も、効率よく取り出すことができるので、光の取出し効率向上の効果が顕著である。本発明では、p側貫通孔28の形成によって活性層の面積が減少するが、その面積は、貫通孔に求められる寸法(直径50μm以下で十分)であり、従来の金属電極(直径70μm以上)によって失われていた遮光面積の約半分程度であることから、貫通孔の形成により、従来の半導体発光素子よりも光の取出し効率が低下する恐れはない。
When the
また、本発明の発光ダイオード10は、n側透光性電極18が可視光を透過するので、半導体積層体の内部を反射しながら横方向に伝搬する光の一部を、n側透光性電極18を透過して取り出すことができる。これにより、負電極の光の遮蔽により生じていた輝度ムラを緩和することができる。
また、光の横方向の伝搬において、n型半導体層に従来のような光を透過しない負電極を備えた場合には、横方向に伝搬してきた光は、負電極の下面側で反射してさらに横方向に伝搬するが、負電極の反射率が低いことによる光の損失や、半導体内部を進行するときの減衰により、最終的の取り出せる光の強度は、負電極下面に到達したときの光の強度に比べて弱くなる。しかしながら、本発明の発光ダイオード10では、負電極に代えてn側透光性電極18を備えることにより、減衰前の光を取り出すことができ、これによって光の取出し効率を向上させることができる。
Further, in the
In addition, in the case where the n-type semiconductor layer includes a conventional negative electrode that does not transmit light in the lateral propagation of light, the laterally propagated light is reflected on the lower surface side of the negative electrode. Although it propagates further in the lateral direction, the final intensity of light that can be extracted due to loss of light due to the low reflectance of the negative electrode and attenuation when traveling inside the semiconductor is the light when it reaches the lower surface of the negative electrode. It becomes weaker than the strength of. However, in the
発光ダイオード10の実装では、発光ダイオード10と外部電極62、64との導通は、共晶結合や、バンプボンディング等の方法で行うので、発光ダイオード10の上面に金属ワイヤを張り渡すワイヤボンディングを行う必要がない。よって、ワイヤボンディングの金属ワイヤの突出により、発光ダイオード10の実装高さが高くなることがなく、半導体発光素子を実装した発光装置の厚さを薄くすることができる。さらに、発光面を横切る金属ワイヤが存在しないので、光の取出し効率を良好にすることができる。そして、金属ワイヤの切断や剥離等のワイヤボンディングに起因する不良が起こらないので、不良率を低減することができる。
In mounting the
また、本発明の発光ダイオード10は、ワイヤボンディングを使用せずに実装できるので、半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置を製造するときに、蛍光体が金属ワイヤに付着する問題が発生しないので、ワイヤ切断の不良や、ワイヤに沿った異常発光が起こらない。また、金属ワイヤによって、発光ダイオードの表面が凹凸を有することにより、発光ダイオード表面に、蛍光体を均一な厚さに付着させるのが困難になる。よって、色むらや、蛍光体の過剰堆積などの問題があった。しかしながら、本発明の発光ダイオード10は、金属ワイヤを使用しないで実装するので、発光ダイオード10の表面に均一な厚さで蛍光体を堆積させることができ、適量の蛍光体を均一に堆積させることができる。
Further, since the
<実施の形態2>
実施の形態2にかかる発光ダイオードは、n側及びp側導電部26、30の形成位置が異なっており、それに付随してn側透光性電極18及び電流拡散層22の形状が変更されていることを除いては、実施の形態1と同様である。
実施の形態2の発光ダイオード10は、図2A及び図2Bに示すように、発光ダイオード10の角部の1つに第2溝部(この例ではn側溝部)40が形成されており、n側溝部40の内壁には絶縁膜34が形成され、さらにn側溝部40の内部には、第2導電部(この例ではn側導電部)26が形成されている。また、別の角部に第1溝部(この例ではp側溝部)42が形成されており、p側溝部42の内壁には絶縁膜34が形成され、さらに溝部42の内部には、第1導電部(この例ではp側導電部)30が形成されている。
<Embodiment 2>
In the light emitting diode according to the second embodiment, the n-side and p-side
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
n側透光性電極18は、n側導電部26が形成された発光ダイオード10の角部に向かって延びて、n側導電部26と接続しているn側延設部18’を有している。また、電流拡散層22は、p側導電部30が形成された角部に向かって延びて、p側導電部30と接続しているp側延設部22’を有している。これにより、n側透光性電極18はn側延設部18’を介してn側導電部26と導通し、p側透光性電極20は電流拡散層22及びp側延設部22’を介してp側導電部30と導通している。
The n-side
本実施の形態ではn側及びp側の導電部26、30を発光ダイオード10の角部に形成しているので、発光ダイオード10の輝度分布に与える影響が少ない。
また、ウェハに多数の発光ダイオードを配列して形成する場合には、4つの発光ダイオードの角部が集まった部分に貫通孔を形成し、その後に個々のチップに分割することにより、複数(この例では4つ)の溝部を同時に形成することができ、製造時間を短縮することができる。
In the present embodiment, since the n-side and p-side
In addition, when a large number of light emitting diodes are arranged on a wafer, through holes are formed in a portion where the corners of the four light emitting diodes are gathered, and then divided into individual chips to obtain a plurality of (this In the example, four grooves can be formed at the same time, and the manufacturing time can be shortened.
<実施の形態3>
実施の形態3にかかる発光ダイオード10は、p型半導体層16のほぼ中央部に切除部32が形成されており、これに伴って、n側半導体層14の露出部分、n側透光性電極18、及びn側導電部26の形状及び形成位置が変更されている。また、本実施の形態では、p側導電部30を発光ダイオード10の角部に形成しており、電流拡散部を形成していない。それら以外の構成は、実施の形態1又は2と同様に形成されている。
<Embodiment 3>
In the
実施の形態3の発光ダイオード10は、図3A及び図3Bに示すように、切除部32が、p型半導体層16のほぼ中央に形成されており、この切除部32から露出したn型半導体層14の表面に、n側透光性電極18が形成されている。
n側透光性電極18のほぼ中央には、n型半導体層14と基板12とを貫通して基板12の下面側まで伸びたn側貫通孔24が形成されている。n側貫通孔24の内部には、絶縁膜34及びn側導電部26が形成されている。n側導電部26の上端は、n側透光性電極18と接続している。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the
An n-side through-
発光ダイオード10の角部にはp側溝部42が形成されており、p側溝部42の内側には、絶縁膜34及びp側導電部30が形成されている。4つのp側導電部30は、それぞれの上端がp側透光性電極20と接続している。
A p-
本実施の形態では、n側導電部26及びn側透光性電極18の全周囲を、p側透光性電極20が取り囲んでいるので、電流の流れが、p側透光性電極20の全方位からn側透光性電極18に向かいやすい。よって、電流拡散部を設けずに発光ダイオード全体を光らせることができるので、電流拡散部の製造工程を省くことができ、さらに、p側透光性電極と電流拡散部とが積層することによる透光性の低下がないので、光の取出し効率をあげることができる。
In the present embodiment, since the p-side
発光ダイオードを均一に光らせるには、すべての位置において、活性層に電流を流すことが理想的であるが、従来のパッド電極を有する発光ダイオードでは、パッド電極の寸法制限(ワイヤボンディング可能な程度の面積を有すること)等により、電極配置が制限されていた。これに対して本発明は、ワイヤボンディングを必要としないので、自由に電極の形状や形成位置を変更することができ、これにより、電流拡散の効率を向上させることができる。 In order to uniformly illuminate the light emitting diode, it is ideal to pass a current through the active layer at all positions. However, in a light emitting diode having a conventional pad electrode, the size of the pad electrode is limited (to the extent that wire bonding is possible). The electrode arrangement is limited by having an area. On the other hand, since the present invention does not require wire bonding, it is possible to freely change the shape and formation position of the electrodes, thereby improving the efficiency of current diffusion.
図3Cは、実施の形態3の発光ダイオード10の変形例であり、図3Aとは、発光ダイオード10の角部に形成されていたp側溝部42、絶縁膜34及びp側導電部30が、発光ダイオードの辺部に形成されている点で異なっている。このように、実施の形態3の発光ダイオード10では、p型導電部30を辺部に形成することもできる。この図では、p側導電部30を辺部のほぼ中央に形成しているが、中央からずれた位置に形成することもできる。
FIG. 3C is a modification of the light-emitting
図3Aから図3Cへの変形はきわめて容易である。図3Dを参照して、図3A及び図3Cの発光ダイオード10を製造するときに、p側導電部30を形成する方法の一例を説明する。図3Dは、1枚の基板に多数の発光ダイオード10が形成されている様子を示しており、個々の発光ダイオードチップに分割する前の状態である。図3Aのようなp側導電部30が角部にある発光ダイオード10では、4つの発光ダイオード10の角部が集まった位置Aにp側貫通孔を形成し、その中に絶縁体膜34、p側導電部30を充填する。これに対して、図3Cのようなp側導電部30が辺部にある発光ダイオード10では、2つの発光ダイオード10の辺部が接した位置Cにp側貫通孔を形成し、その中に絶縁体膜34、p側導電部30を充填する。この後に、発光ダイオード10を個々のチップに分割することにより、角部又は辺部にp側導電部30を備えた発光ダイオード10を得ることができる。
The transformation from FIG. 3A to FIG. 3C is very easy. With reference to FIG. 3D, an example of a method for forming the p-side
なお、この実施の形態3では、p側導電部30を、4つの角部のすべて、又は4つの辺部のすべてに形成しているが、必ずしも4箇所全てに形成する必要はなく、角のうちの何カ所かを選択して形成することもできる。さらに、n型導電部26を、角部と辺部との両方に形成してもよい。これらは、p側溝部42内に配置されるp側導電部30とp側透光性電極20とが確実に導通する限りに置いて、発光強度の均一化、実装時の容易さ、製造しやすさ、導電部の導通性等を考慮して任意に変更できる。
In the third embodiment, the p-side
<実施の形態4>
実施の形態4にかかる発光ダイオード10は、p型半導体層16の周縁に切除部32が形成されており、これに伴って、n側半導体層14の露出部分、n側透光性電極18、及びn側導電部26の形状及び形成位置が変更されている。また、本実施の形態では、p側導電部30をp側透光性電極のほぼ中心に形成しており、電流拡散部を形成していない。それら以外の構成は、実施の形態1乃至3と同様に形成されている。
<Embodiment 4>
In the
実施の形態4の発光ダイオード10は、図4A及び図4Bに示すように、切除部32が、p型半導体層16の周縁に形成されており、この切除部32から露出したn型半導体層14の表面に、n側透光性電極18が形成されている。すなわち、n側透光性電極18は、p型半導体層16を取り囲むように形状にされている。
発光ダイオード10の角部にはn側溝部40が形成されており、n側溝部40の内側には、絶縁膜34及びn側導電部26が形成されている。4つのn側導電部26は、それぞれの上端がn側透光性電極18と接続している。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the light-emitting
An n-
p側透光性電極20のほぼ中央には、半導体積層体13(p型半導体層16及びn型半導体層14)と基板12とを貫通して基板12の下面側まで伸びたp側貫通孔28が形成されている。p側貫通孔28の内部には、絶縁膜34及びp側導電部30が形成されている。p側導電部30の上端は、p側透光性電極20と接続している。
Near the center of the p-side
本実施の形態では、p側導電部30及びp側透光性電極20の全周囲を、n側透光性電極18が取り囲んでいるので、電流の流れが、p側導電部30から全方位のn側透光性電極18に向かいやすい。よって、電流拡散部を設けずに発光ダイオード全体を光らせることができるので、電流拡散部の製造工程を省くことができ、さらに、p側透光性電極と電流拡散部とが積層することによる透光性の低下がないので、光の取出し効率をあげることができる。また、この発光ダイオード10は、切除部32の形成位置が周囲になっているので、発光ダイオード10の中央部分が貫通孔28を除いて発光して、きわめて輝度分布に優れたものになる。
In the present embodiment, since the n-side
発光ダイオードを均一に光らせるには、すべての位置において、活性層に電流を流すことが理想的であるが、従来のパッド電極を有する発光ダイオードでは、パッド電極の寸法制限(ワイヤボンディング可能な程度の面積を有すること)等により、電極配置が制限されていた。これに対して本発明は、ワイヤボンディングを必要としないので、自由に電極の形状や形成位置を変更することができ、これにより、電流拡散の効率を向上させることができる。 In order to uniformly illuminate the light emitting diode, it is ideal to pass a current through the active layer at all positions. However, in a light emitting diode having a conventional pad electrode, the size of the pad electrode is limited (to the extent that wire bonding is possible). The electrode arrangement is limited by having an area. On the other hand, since the present invention does not require wire bonding, it is possible to freely change the shape and formation position of the electrodes, thereby improving the efficiency of current diffusion.
なお、この実施の形態4では、p側導電部30を、4つの角部のすべてに形成しているが、必ずしも4箇所全てに形成する必要はなく、角のうちの何カ所かを選択して形成することもできる。また、図3Cのp側導電部30と同様に、n型導電部26を辺部に形成することもできる。さらに、n型導電部26を角部と辺部との両方に形成してもよい。これらは、n側溝部40内に配置されるn側導電部26とn側透光性電極18とが確実に導通する限りに置いて、発光強度の均一化、実装時の容易さ、製造しやすさ、導電部の導通性等を考慮して任意に変更できる。
In the fourth embodiment, the p-side
本実施の形態1〜4では、p型半導体層16の上面にp側透光性電極20が直接接触して形成されているが、p型半導体層16とp側透光性電極20との間に導電性層又は別の半導体層(p型半導体層以外も含む)を介在させることもできる。なお、介在させることのできる層は、p型半導体層16とp側透光性電極20との間の導通を確立できる電気伝導性及び材料特性と、透光性とを有していることが必要であるが、それらの特性を有するのであれば、単一層であろうと、多層であろうと、介在させることができる。
また、本実施の形態1〜4では、第1導電型半導体層としてp型半導体層16を、第2導電型半導体層としてn型半導体層を用いた半導体発光素子を開示しているが、本発明には、p型半導体層とn型半導体層とを入れ替えた半導体発光素子も含まれる。
In the first to fourth embodiments, the p-side
In the first to fourth embodiments, a semiconductor light emitting device using a p-
以下に、実施形態1〜4に使用するのに適した材料について説明する。
(n側透光性電極18)
n側透光性電極18は、可視光を透過し、n側半導体層14とオーミック接触可能な透光性材料から形成される。n側透光性電極18を形成する透光性材料としては、例えば、金属薄膜や導電性酸化物膜などがある。
金属薄膜としては、Ti/Auなどの金属を厚さ50〜300Åの薄膜にしたものが好適である。
また、導電性酸化物膜としては、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)及びマグネシウム(Mg)からなる群から選択された少なくとも1種の元素を含む酸化物膜が適している。具体的には、ZnO、AZO(AlドープZnO)、IZO(InドープZnO)、GZO(GaドープZnO)、In2O3、ITO(SnドープIn2O3)、IFO(FドープIn2O3)、SnO2、ATO(SbドープSnO2)、FTO(FドープSnO2)、CTO(CdドープSnO2)、MgO、などが挙げられる。これらの材料は、物理的成膜方法(蒸着、スパッタ、パルスレーザアブレージョン(PLD)等)や、化学的成膜方法(ゾルゲル、スプレー等)によって成膜することができる。
Below, the material suitable for using for Embodiment 1-4 is demonstrated.
(N-side translucent electrode 18)
The n-side
As the metal thin film, a thin film having a thickness of 50 to 300 mm made of metal such as Ti / Au is suitable.
As the conductive oxide film, an oxide film containing at least one element selected from the group consisting of zinc (Zn), indium (In), tin (Sn), and magnesium (Mg) is suitable. . Specifically, ZnO, AZO (Al-doped ZnO), IZO (In-doped ZnO), GZO (Ga-doped ZnO), In 2 O 3 , ITO (Sn-doped In 2 O 3 ), IFO (F-doped In 2 O 3 ), SnO 2 , ATO (Sb-doped SnO 2 ), FTO (F-doped SnO 2 ), CTO (Cd-doped SnO 2 ), MgO, and the like. These materials can be formed by a physical film formation method (evaporation, sputtering, pulsed laser ablation (PLD), etc.) or a chemical film formation method (sol gel, spray, etc.).
(p側透光性電極20)
p側透光性電極20も、可視光を透過し、p型半導体層16とオーミック接触可能な透光性材料から形成される。p側透光性電極20を形成する透光性材料としては、例えば、金属薄膜や導電性酸化物膜などがある。
金属薄膜としては、Ni/Auなどの金属を厚さ50〜300Åの薄膜にしたものが好適である。
また、導電性酸化物膜としては、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)及びマグネシウム(Mg)からなる群から選択された少なくとも1種の元素を含む酸化物膜が適している。具体的には、ZnO、AZO(Alドープ゜ZnO)、IZO(InドープZnO)、GZO(GaドープZnO)、In2O3、ITO(SnドープIn2O3)、IFO(FドープIn2O3)、SnO2、ATO(SbドープSnO2)、FTO(FドープSnO2)、CTO(CdドープSnO2)、MgO、などが挙げられる。これらの材料は、物理的成膜方法(蒸着、スパッタ、パルスレーザアブレージョン(PLD)等)や、化学的成膜方法(ゾルゲル、スプレー等)によって成膜することができる。
なお、n側透光性電極18とp側透光性電極20とは、別々の透光性材料から形成することもできるが、同じ材料を選択すれば、製造工程において同時に成膜できる利点がある。
(P-side translucent electrode 20)
The p-side
As the metal thin film, a thin film having a thickness of 50 to 300 mm made of metal such as Ni / Au is suitable.
As the conductive oxide film, an oxide film containing at least one element selected from the group consisting of zinc (Zn), indium (In), tin (Sn), and magnesium (Mg) is suitable. . Specifically, ZnO, AZO (Al-doped ZnO), IZO (In-doped ZnO), GZO (Ga-doped ZnO), In 2 O 3 , ITO (Sn-doped In 2 O 3 ), IFO (F-doped In 2). O 3 ), SnO 2 , ATO (Sb doped SnO 2 ), FTO (F doped SnO 2 ), CTO (Cd doped SnO 2 ), MgO, and the like. These materials can be formed by a physical film formation method (evaporation, sputtering, pulsed laser ablation (PLD), etc.) or a chemical film formation method (sol gel, spray, etc.).
The n-side
(n側導電部26及びp側導電部30)
n側導電部26及びp側導電部30は、導電性を有する透光性材料から形成されており、例えば導電性酸化物から形成することができる。n側及びp側導電部26、30は、発光ダイオード10の内部を貫通しているので、不透明な導電性材料から形成すると、活性層からの光が横方向に伝搬するのを遮ったり、材料によっては光を吸収したりする恐れがあるので好ましくない。
n側導電部26及びp側導電部26に好適な導電性酸化物としては、n型透光性電極及びp側透光性電極に使用できる導電性酸化物が挙げられる。
なお、n側導電部26とp側導電部30とは、別々の透光性材料から形成することもできるが、同じ材料から形成すれば、製造工程において同時に成膜できる利点がある。さらには、これらの導電部26、30とn側及びp側透光性電極18、20とを全て同じ材料から形成すれば、さらに製造工程数を減らすことができる。
(N-side
The n-side
Examples of the conductive oxide suitable for the n-side
Note that the n-side
(n側下面電極36及びp側下面電極38)
n側下面電極36及びp側下面電極38は、サブマウント60への実装方法に適した材料から形成するのが好ましい。例えば、サブマウント60の外部電極62、64にバンプ結合により実装する場合には、n側及びp側下面電極36、38をAg、Al等の金属材料か成る金属薄膜にするのが適しており、共晶結合による実装では、Au/Snのように金属薄膜の積層体とするのが好ましい。導電粒子を樹脂シート又は樹脂ペーストに分散させた異方性導電材料を使用した実装では、n側及びp側下面電極36、38をAg、Al等の金属材料から成る金属薄膜とするのが適している。また、n側及びp側下面電極36、38を導電酸化物から形成することもできる。その場合には、外部電極62も導電性酸化物から製造し、実装時に、n側及びp側下面電極36、38と外部電極62とを位置合わせして、加熱圧着することで実装できる。
(N-side
The n-side
<発光ダイオード10の製造方法>
製造方法を、実施の形態2(図2A及び図2Bに示す発光ダイオード10)を例にとって説明する。図5A〜図5Gは、発光ダイオード10の製造工程を、図2Bと同じ断面から観察したものを示している。
<Method for Manufacturing Light-Emitting
A manufacturing method will be described by taking Embodiment 2 (
まず、絶縁体から成る基板12に、n型半導体層14及びp型半導体層16が順次積層して、半導体積層体13を形成した。半導体積層体13側からレーザビームを照射して、直径50μm程度の穴部70を形成した(図5A)。なお、レーザ照射後の穴部の内壁には、溶融物(デブリス)が付着しているので、リン酸系溶液でエッチングして除去するのが好ましい。
次に、形成した穴部70の内面から、穴部70の開口部の縁部までを、絶縁膜34で被覆した(図5B)、さらに、p型半導体層16表面の一部を除いて、p型半導体層16及び絶縁膜34の表面全体を透光性導電膜72で被覆した(図5C)。そして、必要な場合には、透光性導電膜72とp側半導体層16との間にオーミック接触を得るためにアニーリング処理を行った。
First, an n-
Next, from the inner surface of the formed
図5Cにおいて、透光性導電膜72を形成しなかったp型半導体層16の表面を、RIEによりエッチングして切除部32を形成した(図5D)。この切除部32は、穴部70の近傍(図5Dでは、穴部70の左側)に形成された。
そして、切除部32から露出したn型半導体層14の表面から、透光性導電膜72の一部までを覆うように、n側透光性電極18を形成した。このように形成されたn側透光性電極18は、透光性導電膜72と電気的に接続された。
In FIG. 5C, the surface of the p-
Then, the n-side
その後、基板12の下面側を研磨して、穴部70を貫通させた(図5F)。この時点で穴部70が貫通することにより、穴部70内で閉端していた絶縁膜34及び透光性導電膜72の下端部も開口した。
最後に、基板12とn側及びp側半導体層14、16とをスクライブ等によってチップに分離して、発光ダイオード10を得た(図5G)。
Thereafter, the lower surface side of the
Finally, the
図5A〜図5Gでは、下面電極及び電流拡散層を形成していない発光ダイオード10の製造方法を示しているが、この製造方法に簡単な工程を追加することにより、下面電極及び電流拡散層を形成することができる。以下に、共晶接合するための下面電極の形成工程の例を説明する。
5A to 5G show a method for manufacturing the
図5A〜図5Fまで同様に形成した後、図6Aのように、n側及びp側半導体層14、16、透光性導電膜72、及び穴部70をレジスト膜74で被覆して、外部から保護した。基板12の下面側に、穴部70の下端の開口を覆うように、共晶層76を形成した(図6B)。基板12の下面側に露出した穴部70は、内部に絶縁体膜34と透光性導電膜72とが形成されているので、共晶層76と透光性導電膜72とは導通されることになる。
5A to 5F, the n-side and p-side semiconductor layers 14 and 16, the translucent
そして、図6Cのようにレジスト膜74を剥離し、その後に基板12とn側及びp側半導体層14、16とをスクライブ等によってチップに分離して、下面電極を備えた発光ダイオード10を得た(図6D)。
Then, as shown in FIG. 6C, the resist
図5A〜図5Gのような製造方法以外でも、公知の技術を組み合わせて本発明の発光ダイオード10を製造することができる。
簡単な製造方法の変更例としては、図5C〜図5Dのように、透光性導電膜72を形成した後に切除部34を形成する代わりに、先に切除部34を形成して、その後に透光性導電膜72を形成することもできる。
Other than the manufacturing method as shown in FIGS. 5A to 5G, the
As a modification of the simple manufacturing method, as shown in FIGS. 5C to 5D, instead of forming the
また、図5Aで穴部70を形成するのにレーザビームにより開口したが、その代わりにマイクロブラスト加工を使用することができる。この方法では、まず半導体積層体13の上面にドライフィルムレジストをラミネートし、穴部70を形成する位置のレジストをフォトリソグラフィ技術により除去する。そして、微細粒子を噴射するマイクロブラスト加工を行って、レジスト除去部に穴部70を形成する。このマイクロブラスト加工では、レーザビームよりも小径(約20μm)の穴部70を形成することができる。このような小径の穴部70は、例えば実施形態1、3及び4のようにn側及びp側の貫通孔24、28を形成するのに適しており、貫通孔により除去される活性層の面積を減少させることができ、発光ダイオード10の光量を増加させることができる。
Further, although the
10 発光ダイオード
12 基板
13 半導体積層体
14 第2導電型半導体層(n型半導体層)
16 第1導電型半導体層(p型半導体層)
18 第2透光性電極(n側透光性電極)
20 第1透光性電極(p側透光性電極)
22 電流拡散部
24 第2貫通孔(n側貫通孔)
26 第2導電部(n側導電部)
28 第1貫通孔(p側貫通孔)
30 第1導電部(p側導電部)
32 切除部
34 絶縁膜
36 n側下面電極
38 p側下面電極
DESCRIPTION OF
16 First conductivity type semiconductor layer (p-type semiconductor layer)
18 Second translucent electrode (n-side translucent electrode)
20 1st translucent electrode (p side translucent electrode)
22
26 Second conductive part (n-side conductive part)
28 1st through hole (p side through hole)
30 1st conductive part (p side conductive part)
32
Claims (4)
前記p型窒化物半導体層の上面に設けられたp側透光性電極と、
前記p側透光性電極の上面に設けられた透光性の電流拡散部と、
前記電流拡散部と電気的に接続され、前記積層体の上面側から下面側まで延設されたp側導電部と、を備える半導体発光素子の製造方法であって、
前記基板上に前記n型窒化物半導体層と前記p型窒化物半導体層とを順に積層して前記積層体を形成後、前記p型窒化物半導体層側から前記基板の厚さの途中まで達する穴部を形成し、前記穴部の内面から開口部の縁部までを絶縁膜で被覆し、前記p側透光性電極と前記p側導電部とを構成するための導電性酸化物から成る透光性導電膜を、前記絶縁膜を被覆し且つ前記p型窒化物半導体層の前記上面まで延在するように形成し、
その後、前記基板の下面側を研磨して前記穴部を貫通させ且つ前記絶縁膜及び前記透光性導電膜の下端部を開口させた後に、前記貫通孔を通る線に沿って個々の半導体発光素子に分割することによって、前記p側導電部を、前記半導体発光素子の辺部あるいは角部に位置して前記基板の下面から前記p型透光性電極まで延設されたp側溝部の内部に、その下端が前記基板の下面と一致する絶縁膜を介して形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 A laminated body in which a substrate, an n-type nitride semiconductor layer, and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially laminated from the lower surface side to the upper surface side;
A p-side translucent electrode provided on the upper surface of the p-type nitride semiconductor layer;
A translucent current spreading portion provided on the upper surface of the p-side translucent electrode;
The current diffusion portion and are electrically connected to the p Gawashirube conductive portion extending to the lower side from the upper surface side of the laminate, a manufacturing method of the semiconductor light emitting element Ru with a
The n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer are sequentially stacked on the substrate to form the stacked body, and then reach the middle of the thickness of the substrate from the p-type nitride semiconductor layer side. A hole is formed, the inner surface of the hole to the edge of the opening is covered with an insulating film, and is made of a conductive oxide for constituting the p-side translucent electrode and the p-side conductive portion. A translucent conductive film is formed so as to cover the insulating film and extend to the upper surface of the p-type nitride semiconductor layer;
Then, after polishing the lower surface side of the substrate to penetrate the hole and opening the lower end of the insulating film and the translucent conductive film, individual semiconductor light emission along the line passing through the through hole by dividing the elements, the p and Gawashirubeden unit, before Symbol semiconductor side portions of the light-emitting element or located corner from the lower surface of the substrate the p-type light-transmissive electrode to extend to the p-side groove of inside, a method of manufacturing a semiconductor light emitting device lower end of that is characterized by forming with an insulating film that matches the bottom surface of the substrate.
前記n側透光性電極から前記基板の下面まで延設された透光性のn側導電部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子の製造方法。 An n-side translucent electrode provided on the n-type nitride semiconductor layer partially exposed on the upper surface side of the stacked body;
The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, further comprising: a translucent n-side conductive portion extending from the n-side translucent electrode to the lower surface of the substrate.
(a)前記基板の下面から前記n側透光性電極に貫通されたn側貫通孔の内部に、又は
(b)前記半導体発光素子の辺部あるいは角部に位置して前記基板の下面から前記n側透光性電極まで延設されたn側溝部の内部に、
前記絶縁膜を介して形成されることを特徴とする請求項2に記載の半導体発光素子の製造方法。 The n-side conductive portion is
(A) From the lower surface of the substrate to the inside of the n-side through-hole penetrating the n-side translucent electrode, or (b) From the lower surface of the substrate located at a side or corner of the semiconductor light emitting device Inside the n-side groove extending to the n-side translucent electrode,
The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 2, wherein the semiconductor light emitting element is formed through the insulating film .
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