JP5543164B2 - Light emitting element - Google Patents

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Description

本発明は、透明電極を備える発光素子に関する。   The present invention relates to a light emitting device including a transparent electrode.

従来、透光性基板と、透光性基板上に形成されたn型窒化物半導体層と、n型窒化物半導体層上に形成された活性層と、活性層上に形成されたp型窒化物半導体層と、p型窒化物半導体層上に形成され、p型窒化物半導体層が露出した複数のオープン領域を有するメッシュ構造からなるメッシュ型誘電体層と、メッシュ型誘電体層及びp型窒化物半導体層が露出したオープン領域上に形成された高反射性オーミックコンタクト層と、高反射性オーミックコンタクト層及びn型窒化物半導体層上にそれぞれ形成された、p側ボンディング電極及びn側電極とを備えるフリップチップ用窒化物半導体発光素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a translucent substrate, an n-type nitride semiconductor layer formed on the translucent substrate, an active layer formed on the n-type nitride semiconductor layer, and a p-type nitride formed on the active layer A semiconductor layer, a mesh-type dielectric layer formed on the p-type nitride semiconductor layer and having a mesh structure having a plurality of open regions from which the p-type nitride semiconductor layer is exposed, a mesh-type dielectric layer, and a p-type A highly reflective ohmic contact layer formed on the open region where the nitride semiconductor layer is exposed, and a p-side bonding electrode and an n-side electrode formed on the highly reflective ohmic contact layer and the n-type nitride semiconductor layer, respectively. There is known a nitride semiconductor light emitting device for flip-chip including the above (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の半導体発光素子は、メッシュ構造を有する誘電体層を用い、このメッシュ構造を有する誘電体層のオープン領域に高反射性のオーミックコンタクト層を形成することによりn側電極の隣接部分に集中する電流を減少させることができるので、順方向電圧の低下と発光効率の向上とを図ることができる。   The semiconductor light-emitting device described in Patent Document 1 uses a dielectric layer having a mesh structure, and forms a highly reflective ohmic contact layer in the open region of the dielectric layer having the mesh structure, thereby adjacent to the n-side electrode. Since the current concentrated on the portion can be reduced, the forward voltage can be reduced and the light emission efficiency can be improved.

特開2005−347728号公報JP 2005-347728 A

しかし、特許文献1に記載の半導体発光素子は、メッシュ構造の誘電体層上、及びオープン領域にオーミックコンタクト層を形成しており、光の一部はオーミックコンタクト層において反射されるものの、オーミックコンタクト層において吸収される光の量の抑制には限界がある。   However, the semiconductor light emitting device described in Patent Document 1 has an ohmic contact layer formed on a dielectric layer having a mesh structure and an open region, and a part of the light is reflected by the ohmic contact layer. There is a limit to the amount of light absorbed in the layer.

したがって、本発明の目的は、光取り出し効率を向上させることのできる発光素子を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of improving light extraction efficiency.

本発明は、上記の目的を達成するため、第1導電型の半導体層と、発光層と、前記第1導電型とは異なる第2導電型の半導体層とを含む窒化物化合物半導体からなる半導体積層構造と、前記第2導電型の半導体層の表面の一部に設けられる透明中間部であって前記第2導電型の半導体層の屈折率より低い屈折率を有することにより前記発光層からの光の一部を前記第2導電型の半導体層との界面で全反射させる透明中間部と、前記透明中間部及び前記第2導電型の半導体層上に設けられ、前記透明中間部の屈折率より高い屈折率を有するとともに前記第2導電型の半導体層の屈折率より低い屈折率を有することにより前記発光層からの光の一部を前記第2導電型の半導体層との界面で全反射させる透明電極と、前記透明電極の上方に設けられる反射膜層と、を備え、前記透明中間部は、前記透明電極の透過率より高い透過率を有する材料からなり、前記第2導電型の半導体層前記反射膜層との間にあって前記第2導電型の半導体層に接して複数設けられる発光素子が提供される。 In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor composed of a nitride compound semiconductor including a first conductivity type semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductivity type semiconductor layer different from the first conductivity type. A transparent intermediate portion provided on a part of the surface of the second conductivity type semiconductor layer and having a refractive index lower than the refractive index of the second conductivity type semiconductor layer; A transparent intermediate part that totally reflects a part of light at an interface with the second conductive type semiconductor layer; and a refraction of the transparent intermediate part provided on the transparent intermediate part and the second conductive type semiconductor layer. And having a refractive index higher than the refractive index and a refractive index lower than the refractive index of the second conductivity type semiconductor layer, a part of the light from the light emitting layer is totally absorbed at the interface with the second conductivity type semiconductor layer. A transparent electrode to be reflected, and provided above the transparent electrode Comprising a reflective film layer, the that, the transparent intermediate portion is made of a material having a high transmittance than the transmittance of the transparent electrode, wherein there between the reflective layer and the second conductive type semiconductor layer first A plurality of light-emitting elements provided in contact with a two-conductivity type semiconductor layer are provided.

上記発光素子において、前記反射膜層は、前記透明電極に電気的に接続する金属材料あるいは合金材料であり、前記複数の透明中間部は、前記第2導電型の半導体層あるいは前記透明電極の平面視における面積に対して10%以上40%以下の面積を占める。
In the light emitting device, the reflective film layer is a metal material or an alloy material that is electrically connected to the transparent electrode , and the plurality of transparent intermediate portions are the second conductive type semiconductor layer or the plane of the transparent electrode. It occupies an area of 10% or more and 40% or less with respect to the viewing area .

上記発光素子において、透明中間部は、互いに異なる屈折率の複数の層から形成されてもよい。   In the light emitting device, the transparent intermediate portion may be formed of a plurality of layers having different refractive indexes.

上記発光素子において、透明中間部は、SiO、又はAlからなり、透明電極は、ITOからなることが好ましい。 In the light emitting device, the transparent intermediate portion is preferably made of SiO 2 or Al 2 O 3 , and the transparent electrode is preferably made of ITO.

上記発光素子において、複数の透明中間部は、前記第2導電型の半導体層上に、第1の軸、及び第1の軸に直交する第2の軸に沿って周期的に配置されてもよい。   In the light emitting device, the plurality of transparent intermediate portions may be periodically disposed on the second conductive type semiconductor layer along a first axis and a second axis orthogonal to the first axis. Good.

また、上記発光素子は、透明中間部は、第2導電型の半導体層上に格子状に設けられてもよい。   Further, in the light emitting device, the transparent intermediate portion may be provided in a lattice shape on the second conductivity type semiconductor layer.

また、上記発光素子は、反射膜層は、絶縁材料に覆われて設けられ、絶縁材料は、透明電極と外部の電極とを電気的に接続させる開口を有することもできる。   In the light-emitting element, the reflective film layer may be provided so as to be covered with an insulating material, and the insulating material may have an opening for electrically connecting the transparent electrode and an external electrode.

また、上記発光素子は、複数の透明中間部の少なくとも一部は、開口の直下に設けられてもよい。   In the light emitting device, at least a part of the plurality of transparent intermediate portions may be provided immediately below the opening.

本発明に係る発光素子によれば、光取り出し効率を向上させることのできる発光素子を提供できる。   The light emitting device according to the present invention can provide a light emitting device capable of improving the light extraction efficiency.

図1Aは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の縦断面図である。FIG. 1A is a longitudinal sectional view of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention. 図1Bは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の平面図である。FIG. 1B is a plan view of the light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図1Cは、本発明の第1の実施の形態に係る透明中間部の配置を示す図である。FIG. 1C is a diagram showing the arrangement of the transparent intermediate portion according to the first embodiment of the present invention. 図2Aは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の製造工程の概要図である。FIG. 2A is a schematic diagram of a manufacturing process of the light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図2Bは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の製造工程の概要図である。FIG. 2B is a schematic diagram of a manufacturing process of the light-emitting element according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第2の実施の形態に係る発光素子の縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a light emitting device according to the second embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第3の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the third embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第4の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第5の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the fifth embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the transparent intermediate part of the light emitting element which concerns on the 6th Embodiment of this invention.

[第1の実施の形態]
図1Aは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の縦断面の概要を示し、図1Bは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の上面の概要を示す。なお、図1Aは、図1BのA−A線における縦断面の概要を示している。
[First Embodiment]
FIG. 1A shows an outline of a longitudinal section of a light emitting element according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows an outline of an upper surface of the light emitting element according to the first embodiment of the present invention. In addition, FIG. 1A has shown the outline | summary of the longitudinal cross-section in the AA of FIG. 1B.

(発光素子1の構成)
本発明の第1の実施の形態に係る発光素子1は、図1Aに示すように、C面(0001)を有するサファイア基板10と、サファイア基板10上に設けられるバッファ層20と、バッファ層20上に設けられるn型半導体層であるn側コンタクト層22と、n側コンタクト層22上に設けられるn側クラッド層24と、n側クラッド層24上に設けられる発光層25と、発光層25上に設けられるp側クラッド層26と、p側クラッド層26上に設けられるp型半導体層であるp側コンタクト層28とを含む半導体積層構造を備える。
(Configuration of Light-Emitting Element 1)
As shown in FIG. 1A, the light-emitting element 1 according to the first embodiment of the present invention includes a sapphire substrate 10 having a C-plane (0001), a buffer layer 20 provided on the sapphire substrate 10, and a buffer layer 20. An n-side contact layer 22 that is an n-type semiconductor layer provided thereon, an n-side cladding layer 24 provided on the n-side contact layer 22, a light emitting layer 25 provided on the n side cladding layer 24, and a light emitting layer 25 A semiconductor laminated structure including a p-side cladding layer 26 provided on the upper surface and a p-side contact layer 28 which is a p-type semiconductor layer provided on the p-side cladding layer 26 is provided.

また、発光素子1は、p側コンタクト層28から少なくともn側コンタクト層22の表面までエッチングして除去することにより露出したn側コンタクト層22上に設けられるn電極32と、p側コンタクト層28上の一部の領域に設けられる透明中間部40と、透明中間部40が設けられたp側コンタクト層28上に設けられるp電極としての透明電極30と、透明電極30上に設けられる反射膜層としての反射電極50と、反射電極50上に設けられるp側接合電極60と、n電極32上に設けられるn側接合電極62とを備える。なお、p側接合電極60及びn側接合電極62は、反射電極50又はn電極32側からバリア層とはんだ層とを有して形成することができる。   The light-emitting element 1 includes an n-electrode 32 provided on the n-side contact layer 22 exposed by etching from the p-side contact layer 28 to at least the surface of the n-side contact layer 22, and the p-side contact layer 28. The transparent intermediate portion 40 provided in the upper partial region, the transparent electrode 30 as the p-electrode provided on the p-side contact layer 28 provided with the transparent intermediate portion 40, and the reflective film provided on the transparent electrode 30 A reflective electrode 50 as a layer, a p-side junction electrode 60 provided on the reflective electrode 50, and an n-side junction electrode 62 provided on the n-electrode 32 are provided. The p-side bonding electrode 60 and the n-side bonding electrode 62 can be formed having a barrier layer and a solder layer from the reflective electrode 50 or the n-electrode 32 side.

ここで、バッファ層20と、n側コンタクト層22と、n側クラッド層24と、発光層25と、p側クラッド層26と、p側コンタクト層28とはそれぞれ、III族窒化物化合物半導体からなる層である。III族窒化物化合物半導体は、例えば、AlGaIn1−x−yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の四元系のIII族窒化物化合物半導体を用いることができ、また、AlN、GaN、又はInN等の2元系のIII族窒化物化合物半導体、AlGa1−xN、AlIn1−xN、又はGaIn1−xN(ただし、0<x<1)の3元系のIII族窒化物化合物半導体を用いることもできる。 Here, the buffer layer 20, the n-side contact layer 22, the n-side cladding layer 24, the light emitting layer 25, the p-side cladding layer 26, and the p-side contact layer 28 are each made of a group III nitride compound semiconductor. It is a layer. The group III nitride compound semiconductor is, for example, a quaternary group III nitride of Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). A compound compound semiconductor can be used, and a binary group III nitride compound semiconductor such as AlN, GaN, or InN, Al x Ga 1-x N, Al x In 1-x N, or Ga x In A ternary group III nitride compound semiconductor of 1-xN (where 0 <x <1) can also be used.

本実施形態においては、バッファ層20は、AlNから形成される。そして、n側コンタクト層22とn側クラッド層24とは、所定量のn型ドーパント(例えば、Si)をそれぞれドーピングしたn−GaNからそれぞれ形成される。また、発光層25は、InGaN/GaN/AlGaNから形成される多重量子井戸構造を有する。更に、p側クラッド層26とp側コンタクト層28とは、所定量のp型ドーパント(例えば、Mg)をドーピングしたp−GaNからそれぞれ形成される。   In the present embodiment, the buffer layer 20 is made of AlN. The n-side contact layer 22 and the n-side cladding layer 24 are each formed from n-GaN doped with a predetermined amount of n-type dopant (for example, Si). The light emitting layer 25 has a multiple quantum well structure formed of InGaN / GaN / AlGaN. Further, the p-side cladding layer 26 and the p-side contact layer 28 are each formed from p-GaN doped with a predetermined amount of p-type dopant (for example, Mg).

また、本実施形態において透明電極30は、透明中間部40の屈折率よりも高い屈折率を有する酸化物半導体を含んで形成される。透明電極30は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)から形成することができる。透明電極30は、例えば、50nm以上500nm以下の厚さを有して形成される。また、透明中間部40は、p側コンタクト層28及び透明電極30の屈折率よりも低い屈折率を有する材料からなる。また、透明中間部40は、発光層25から放射される波長域の光の透過率が透明電極30を構成する材料の透過率以上の材料からなる。例えば、透明中間部40は、二酸化シリコン(SiO)、アルミナ(Al)等の絶縁材料から形成することができる。すなわち、本実施の形態に係る透明中間部40は、透明中間部40に入射する光を全反射させることを目的として、p側コンタクト層20を構成する材料の屈折率、及び透明電極30を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料であると共に、透明中間部40に余分な光を吸収させないことを目的として、透明電極30を構成する材料の透過率よりも高い透過率を有する材料を用いて構成される。なお、透明中間部40は、互いに異なる屈折率の第1透明中間部及び第2透明中間部のペアを所定の繰り返し単位数だけ含んだ積層構造にすることもできる。 In the present embodiment, the transparent electrode 30 is formed including an oxide semiconductor having a refractive index higher than that of the transparent intermediate portion 40. The transparent electrode 30 can be formed from, for example, ITO (Indium Tin Oxide). The transparent electrode 30 is formed with a thickness of 50 nm or more and 500 nm or less, for example. The transparent intermediate portion 40 is made of a material having a refractive index lower than that of the p-side contact layer 28 and the transparent electrode 30. The transparent intermediate portion 40 is made of a material having a transmittance of light in the wavelength range emitted from the light emitting layer 25 that is equal to or higher than the transmittance of the material constituting the transparent electrode 30. For example, the transparent intermediate portion 40 can be formed of an insulating material such as silicon dioxide (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ). That is, the transparent intermediate portion 40 according to the present embodiment configures the refractive index of the material constituting the p-side contact layer 20 and the transparent electrode 30 for the purpose of totally reflecting light incident on the transparent intermediate portion 40. with a material having a refractive index lower than the refractive index of the material, for the purpose of not absorb excess light transparent intermediate portion 40 has a higher transmittance than the transmittance of the material constituting the transparent electrode 30 Constructed using materials. In addition, the transparent intermediate part 40 can also be made into the laminated structure containing the predetermined number of repeating units of the pair of the 1st transparent intermediate part and 2nd transparent intermediate part of a mutually different refractive index.

n電極32は、図1A及び図1Bに示すように、n側コンタクト層22上に形成され、n側クラッド層24からp側コンタクト層28までの複数の化合物半導体層から構成されるメサ部分から離れた位置に設けられる。具体的に、図1Bに破線で示すように、n電極32は、平面視にて全体として櫛状に形成され、発光素子1の所定の一辺に沿って延びる辺部と、当該辺部から発光素子1の対辺に向けて延びる複数の細線部分32a〜32fと、を有している。各細線部分32a〜32fは、互いに平行に並べられ、辺部により基端が互いに電気的に接続されている。そして、n電極32に電気的に接続するn側接合電極62が、発光素子1の隣接する2つの角部に設けられる。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the n-electrode 32 is formed on the n-side contact layer 22 and is formed from a mesa portion composed of a plurality of compound semiconductor layers from the n-side cladding layer 24 to the p-side contact layer 28. It is provided at a remote location. Specifically, as indicated by a broken line in FIG. 1B, the n-electrode 32 is formed in a comb shape as a whole in plan view, and extends along a predetermined side of the light emitting element 1 and emits light from the side. And a plurality of thin line portions 32 a to 32 f extending toward the opposite side of the element 1. Each thin wire | line part 32a-32f is arranged in parallel mutually, and the base end is mutually electrically connected by the side part. The n-side junction electrode 62 that is electrically connected to the n-electrode 32 is provided at two adjacent corners of the light emitting element 1.

n電極32は、例えば、Ni、Cr、Ti、Al、Pd、Pt、Au、V、Ir、及びRhの金属よりなる群から選ばれた少なくとも1種の金属を含んで形成される。例えば、n側コンタクト層22をn型のGaNから形成する場合、n電極32を、n側コンタクト層22の側からNi層とAu層とを含んで形成させてもよいし、n側コンタクト層22の側からCr層とAu層とを含んで形成してもよい。   For example, the n-electrode 32 is formed to include at least one metal selected from the group consisting of Ni, Cr, Ti, Al, Pd, Pt, Au, V, Ir, and Rh. For example, when the n-side contact layer 22 is formed of n-type GaN, the n-electrode 32 may be formed including an Ni layer and an Au layer from the n-side contact layer 22 side, or the n-side contact layer You may form including a Cr layer and Au layer from the 22 side.

透明電極30は、透明中間部40を覆うようにp側コンタクト層28上の全体に設けられる。具体的に、図1Bに破線で示すように、透明電極30は、各細線部分32a〜32fの間に配置され互いに平行な複数の帯状部分30a〜30eを有し、各帯状部分30a〜30eの一端が互いに電気的に接続されている。すなわち、透明電極30は、n電極32と反対向きの櫛状を呈している。なお、図1Bでは、p側接合電極60が表面に露出しているので、透明電極30、及び透明中間部40を直接的に確認することはできない。   The transparent electrode 30 is provided on the entire p-side contact layer 28 so as to cover the transparent intermediate portion 40. Specifically, as shown by a broken line in FIG. 1B, the transparent electrode 30 has a plurality of strip portions 30a to 30e arranged between the thin wire portions 32a to 32f and parallel to each other. One end is electrically connected to each other. That is, the transparent electrode 30 has a comb shape opposite to the n electrode 32. In FIG. 1B, since the p-side bonding electrode 60 is exposed on the surface, the transparent electrode 30 and the transparent intermediate portion 40 cannot be directly confirmed.

透明電極30上の反射電極50は、発光層25が発する光を反射する金属材料から形成する。反射電極50は、例えば、Ag、Rh、Alを含む金属材料、若しくはAg、Rh、及び/又はAlの合金材料から形成することができる。   The reflective electrode 50 on the transparent electrode 30 is formed of a metal material that reflects light emitted from the light emitting layer 25. The reflective electrode 50 can be formed from, for example, a metal material containing Ag, Rh, and Al, or an alloy material of Ag, Rh, and / or Al.

反射電極50上のp側接合電極60は、透明電極30の各帯状部分30a〜30eの上方にそれぞれ形成され、平面視にて帯状に形成される。尚、発光素子1の2つの角部に設けられるn側接合電極62は、平面視にて略正方形状に形成される。p側接合電極60及びn側接合電極62は、反射電極50及びn電極32との接触部分に主としてTiから構成される金属層をバリア層として有する。また、p側接合電極60及びn側接合電極62は、バリア層上に、共晶材料、例えば、AuSnから形成されるはんだ層を有することができる。はんだ層は、例えば、真空蒸着法(例えば、電子ビーム蒸着法、又は抵抗加熱蒸着法等)、スパッタ法、めっき法、スクリーン印刷法等により形成することができる。また、はんだ層は、AuSn以外の共晶材料からなる共晶はんだ又はSnAgCu等の鉛フリーはんだから形成することもできる。   The p-side bonding electrode 60 on the reflective electrode 50 is formed above each of the strip portions 30a to 30e of the transparent electrode 30, and is formed in a strip shape in plan view. Note that the n-side bonding electrodes 62 provided at the two corners of the light emitting element 1 are formed in a substantially square shape in plan view. The p-side junction electrode 60 and the n-side junction electrode 62 have a metal layer mainly composed of Ti as a barrier layer at a contact portion between the reflective electrode 50 and the n-electrode 32. The p-side bonding electrode 60 and the n-side bonding electrode 62 can have a solder layer formed of a eutectic material, for example, AuSn, on the barrier layer. The solder layer can be formed by, for example, a vacuum evaporation method (for example, an electron beam evaporation method or a resistance heating evaporation method), a sputtering method, a plating method, a screen printing method, or the like. The solder layer can also be formed from eutectic solder made of a eutectic material other than AuSn or lead-free solder such as SnAgCu.

具体的に、バリア層は、n電極32、及び反射電極50に接触する第1のバリア層と、第1のバリア層上に形成され、はんだ層を構成する材料の拡散を抑制する第2のバリア層とを含んで形成することができる。第1のバリア層は、n電極32を構成する材料、及び反射電極50を構成する材料に対してオーミック接触すると共に密着性が良好な材料から形成され、例えば、Tiから主として形成される。また、第2のバリア層は、はんだ層を構成する材料がn電極32、及び反射電極50側に拡散することを抑制することのできる材料から形成され、例えば、Niから主として形成される。   Specifically, the barrier layer is formed on the first barrier layer in contact with the n-electrode 32 and the reflective electrode 50, and the second barrier layer is formed on the first barrier layer, and suppresses the diffusion of the material constituting the solder layer. And a barrier layer. The first barrier layer is formed of a material that has ohmic contact with the material that forms the n-electrode 32 and the material that forms the reflective electrode 50 and has good adhesion, and is mainly formed of, for example, Ti. The second barrier layer is formed of a material that can prevent the material constituting the solder layer from diffusing to the n electrode 32 and the reflective electrode 50 side, and is mainly formed of Ni, for example.

なお、p側接合電極60及びn側接合電極62のバリア層は、第1のバリア層及び第2のバリア層を1つのペア層として、複数のペア層を含むこともできる。バリア層が複数のペア層を含むことにより、はんだ層を構成する材料の拡散を更に抑制できる。そして、バリア層の第1のバリア層の膜厚は、例えば、150nm程度であり、第2のバリア層の膜厚は、例えば、100nm若しくは150nm程度である。更に、はんだ層は、例えば、2μm以上20μm以下の厚さを有して形成される。   Note that the barrier layers of the p-side junction electrode 60 and the n-side junction electrode 62 may include a plurality of pair layers, with the first barrier layer and the second barrier layer as one pair layer. When the barrier layer includes a plurality of pair layers, diffusion of the material constituting the solder layer can be further suppressed. The film thickness of the first barrier layer of the barrier layer is, for example, about 150 nm, and the film thickness of the second barrier layer is, for example, about 100 nm or 150 nm. Furthermore, the solder layer is formed to have a thickness of 2 μm or more and 20 μm or less, for example.

(透明中間部40の配置の詳細)
図1Cは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
(Details of arrangement of transparent intermediate portion 40)
FIG. 1C partially shows an outline of the arrangement of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention.

本実施形態に係る透明中間部40はp側コンタクト層28の表面の一部に設けられる。透明電極30は、透明中間部40の非形成領域を介してp側コンタクト層28に電気的に接触する。   The transparent intermediate portion 40 according to the present embodiment is provided on a part of the surface of the p-side contact layer 28. The transparent electrode 30 is in electrical contact with the p-side contact layer 28 through the non-formation region of the transparent intermediate portion 40.

具体的に、本実施形態に係る透明中間部40は、複数の透明中間部40a〜40iを有し、各透明中間部40は、平面視にてp側コンタクト層28上に規則的に配置される。例えば、複数の透明中間部は、p側コンタクト層28上に第1の軸(図1C中であれば縦方向の軸)とこれに直交する第2の軸(図1C中であれば横方向の軸)とを想定した場合に、第1の軸及び第2の軸に沿って周期的に配置される。ここで、図1Cにおいては、説明のため第1の軸を縦方向とし第2の軸を横方向としているが、実際には図1Bに示すように、第1の軸及び第2の軸を帯状部分30a〜30eに対して所定角度(図1B中では45度)だけ傾斜させている。本実施形態においては、第1の軸及び第2の軸について隣接する透明中間部同士の間隔は一定となっており、各透明中間部40a〜40iは、マトリックスの格子点に対応する位置に設けられている。尚、透明中間部40a〜40iの平面視における形状は、円形、多角形(例えば、三角形、四角形、五角形、六角形等)であってよい。また、第1の軸と第2の軸とのなす角は鋭角であってもよい。   Specifically, the transparent intermediate portion 40 according to the present embodiment has a plurality of transparent intermediate portions 40a to 40i, and each transparent intermediate portion 40 is regularly arranged on the p-side contact layer 28 in plan view. The For example, the plurality of transparent intermediate portions are formed on the p-side contact layer 28 with a first axis (vertical axis in FIG. 1C) and a second axis orthogonal to the first axis (lateral direction in FIG. 1C). Are arranged periodically along the first axis and the second axis. Here, in FIG. 1C, for the sake of explanation, the first axis is the vertical direction and the second axis is the horizontal direction, but actually, as shown in FIG. 1B, the first axis and the second axis are The belt-shaped portions 30a to 30e are inclined by a predetermined angle (45 degrees in FIG. 1B). In the present embodiment, the interval between the transparent intermediate portions adjacent to each other with respect to the first axis and the second axis is constant, and the transparent intermediate portions 40a to 40i are provided at positions corresponding to the lattice points of the matrix. It has been. Note that the shape of the transparent intermediate portions 40a to 40i in plan view may be a circle or a polygon (for example, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, or the like). Further, the angle formed between the first axis and the second axis may be an acute angle.

透明中間部40a〜40iの直径、及び透明中間部同士の間隔は、透明電極30とp側コンタクト層28との間の抵抗増加の最小化、及びp側コンタクト層28と透明中間部40との界面にて発光層25から発せられる光が全反射される割合の最大化を目的として、例えば、直径が2μm以上20μm以下であり、厚さが50nm以上500nm以下であり、間隔が2μm以上50μm以下であることが好ましい。また、p側コンタクト層28又は透明電極30の平面視における面積に占める透明中間部40の面積の割合が10%以上40%以下になるようにすることもできる。   The diameters of the transparent intermediate portions 40a to 40i and the distance between the transparent intermediate portions are minimized in resistance increase between the transparent electrode 30 and the p-side contact layer 28, and between the p-side contact layer 28 and the transparent intermediate portion 40. For the purpose of maximizing the ratio of total reflection of light emitted from the light emitting layer 25 at the interface, for example, the diameter is 2 μm or more and 20 μm or less, the thickness is 50 nm or more and 500 nm or less, and the interval is 2 μm or more and 50 μm or less. It is preferable that Further, the ratio of the area of the transparent intermediate portion 40 to the area of the p-side contact layer 28 or the transparent electrode 30 in a plan view can be 10% or more and 40% or less.

以上のように構成された発光素子1は、青色領域の波長の光を発するフリップチップ型の発光ダイオード(LED)である。例えば、発光素子1は、順電圧が3.2Vで、順電流が350mAの場合に、ピーク波長が450nmの光を発する。また、発光素子1は平面視にて略四角形状に形成され、例えば、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略1mmである。なお、発光素子1は、p電極及びn電極が同一面側に設けられているので、上記のようなフリップチップ型のLEDの他、フェイスアップ型のLED、垂直発光型のLED(すなわち、成長基板上に半導体積層構造を形成し、成長基板の反対側の半導体積層構造の表面に異種基板を貼り付け、その後、成長基板を取り除くことにより形成されるLED)に適用することもできる。   The light emitting element 1 configured as described above is a flip chip type light emitting diode (LED) that emits light having a wavelength in a blue region. For example, the light emitting element 1 emits light having a peak wavelength of 450 nm when the forward voltage is 3.2 V and the forward current is 350 mA. The light emitting element 1 is formed in a substantially square shape in plan view, and has a vertical dimension and a horizontal dimension of approximately 1 mm, for example. Since the p-electrode and the n-electrode are provided on the same surface side in the light-emitting element 1, in addition to the flip chip type LED as described above, a face-up type LED, a vertical light-emitting type LED (that is, a growth type) The present invention can also be applied to an LED formed by forming a semiconductor multilayer structure on a substrate, attaching a heterogeneous substrate to the surface of the semiconductor multilayer structure on the opposite side of the growth substrate, and then removing the growth substrate.

サファイア基板10の上に設けられるバッファ層20からp側コンタクト層28までの各層は、例えば、有機金属化学気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition : MOCVD)、分子線エピタキシー法(Molecular Beam Epitaxy : MBE)、ハライド気相エピタキシー法(Halide Vapor Phase Epitaxy : HVPE)等によって形成することができる。ここで、バッファ層20がAlNから形成されるものを例示したが、バッファ層20はGaNから形成することもできる。また、発光層25の量子井戸構造は、多重量子井戸構造でなく、単一量子井戸構造、歪量子井戸構造にすることもできる。   The layers from the buffer layer 20 to the p-side contact layer 28 provided on the sapphire substrate 10 are, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (Molecular Beam Epitaxy): MBE), halide vapor phase epitaxy (HVPE), and the like. Here, the buffer layer 20 is formed of AlN, but the buffer layer 20 can also be formed of GaN. In addition, the quantum well structure of the light emitting layer 25 may be a single quantum well structure or a strained quantum well structure instead of a multiple quantum well structure.

更に、発光素子1は、紫外領域、近紫外領域、又は緑色領域にピーク波長を有する光を発するLEDであってもよいが、LEDが発する光のピーク波長の領域はこれらに限定されない。なお、他の変形例においては、発光素子1の平面寸法はこれに限られない。例えば、発光素子1の平面寸法を縦寸法及び横寸法がそれぞれ300μmになるよう設計することもでき、縦寸法と横寸法とを互いに異なるようにすることもできる。   Furthermore, the light emitting element 1 may be an LED that emits light having a peak wavelength in the ultraviolet region, the near ultraviolet region, or the green region, but the region of the peak wavelength of the light emitted by the LED is not limited thereto. In other modified examples, the planar dimension of the light emitting element 1 is not limited to this. For example, the planar dimension of the light emitting element 1 can be designed such that the vertical dimension and the horizontal dimension are 300 μm, respectively, and the vertical dimension and the horizontal dimension can be different from each other.

(発光素子1の製造工程)
図2Aから図2Bは、第1の実施の形態に係る発光素子の製造工程の一例を示す。具体的に、図2Aの(a)は、n側コンタクト層の表面を露出させるためのエッチングが施される前の縦断面図である。図2Aの(b)は、n側コンタクト層の表面を露出させるためのエッチングが施された後の縦断面図である。また、図2Aの(c)は、p側コンタクト層上にマスクが形成された状態の縦断面図である。そして、図2Bの(a)は、透明中間部を形成した後の縦断面図である。図2Bの(b)は、透明電極及びn電極を形成した後の縦断面図である。図2Bの(c)は、接合電極を形成した後の縦断面図である。
(Manufacturing process of light-emitting element 1)
2A to 2B show an example of a manufacturing process of the light-emitting element according to the first embodiment. Specifically, FIG. 2A (a) is a longitudinal sectional view before etching for exposing the surface of the n-side contact layer is performed. FIG. 2B is a longitudinal sectional view after the etching for exposing the surface of the n-side contact layer is performed. FIG. 2A (c) is a longitudinal sectional view showing a state in which a mask is formed on the p-side contact layer. And (a) of FIG. 2B is a longitudinal cross-sectional view after forming a transparent intermediate part. FIG. 2B is a longitudinal sectional view after forming the transparent electrode and the n-electrode. FIG. 2B (c) is a longitudinal sectional view after the bonding electrode is formed.

まず、サファイア基板10を準備して、このサファイア基板10の上に、n型半導体層と、発光層と、p型半導体層とをこの順で積層し、半導体積層構造を形成する。具体的には、サファイア基板10上に、バッファ層20と、n側コンタクト層22と、n側クラッド層24と、発光層25と、p側クラッド層26と、p側コンタクト層28とをこの順にエピタキシャル成長してエピタキシャル成長基板を形成する(半導体積層構造形成工程)。   First, a sapphire substrate 10 is prepared, and an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer are stacked in this order on the sapphire substrate 10 to form a semiconductor stacked structure. Specifically, the buffer layer 20, the n-side contact layer 22, the n-side cladding layer 24, the light emitting layer 25, the p-side cladding layer 26, and the p-side contact layer 28 are formed on the sapphire substrate 10. Epitaxial growth is sequentially performed to form an epitaxial growth substrate (semiconductor laminated structure forming step).

続いて、フォトレジストによるマスク200をエピタキシャル成長基板のp側コンタクト層28上にフォトリソグラフィー技術を用いて形成する(図2A(a))。次に、マスク200が形成された部分を除く一部の領域を、p側コンタクト層28からn側コンタクト層22の表面までエッチングした後、マスク200を除去する。これにより、n側クラッド層24からp側コンタクト層28までの複数の化合物半導体層から構成されるメサ部分が形成され、n側コンタクト層22の表面の一部が露出する(図2A(b)、除去工程)。なお、除去工程においては、マスク200が形成されていない部分のn側クラッド層24からp側コンタクト層28までを完全に除去することを目的として、n側コンタクト層22の一部までエッチングする。   Subsequently, a mask 200 made of a photoresist is formed on the p-side contact layer 28 of the epitaxial growth substrate by using a photolithography technique (FIG. 2A (a)). Next, after etching a part of the region excluding the portion where the mask 200 is formed from the p-side contact layer 28 to the surface of the n-side contact layer 22, the mask 200 is removed. Thereby, a mesa portion composed of a plurality of compound semiconductor layers from the n-side cladding layer 24 to the p-side contact layer 28 is formed, and a part of the surface of the n-side contact layer 22 is exposed (FIG. 2A (b)). , Removal step). In the removal step, etching is performed to a part of the n-side contact layer 22 for the purpose of completely removing the portion from the n-side cladding layer 24 to the p-side contact layer 28 where the mask 200 is not formed.

この後、露出しているn側コンタクト層22の表面、メサ部分の側面、及びp側コンタクト層28の表面(すなわち、メサ部分の上面)を覆うように透明中間部40を形成する。例えば、透明中間部40を構成する材料としてSiOを用い、真空蒸着法により形成することができる。そして、透明中間部40を残す領域上にマスク202を形成して、マスク202が形成されていない部分にエッチングを施す。これにより、図2B(a)に示すように、透明中間部40が形成される(透明中間部形成工程)。 Thereafter, the transparent intermediate portion 40 is formed so as to cover the exposed surface of the n-side contact layer 22, the side surface of the mesa portion, and the surface of the p-side contact layer 28 (that is, the upper surface of the mesa portion). For example, it can be formed by a vacuum evaporation method using SiO 2 as a material constituting the transparent intermediate portion 40. Then, a mask 202 is formed on a region where the transparent intermediate portion 40 is left, and etching is performed on a portion where the mask 202 is not formed. Thereby, as shown to Fig.2B (a), the transparent intermediate part 40 is formed (transparent intermediate part formation process).

続いて、透明中間部40が形成されたp側コンタクト層28上に透明電極30を形成する(透明電極形成工程)。例えば、露出しているn側コンタクト層22の表面、メサ部分の側面、及び透明中間部40が形成されたp側コンタクト層28の表面を覆うように透明電極30を形成する。そして、p側コンタクト層28の上方にマスクを形成して、マスクが形成されていない部分にエッチングを施すことにより透明電極30を形成する。なお、透明電極30は、スパッタリング法、CVD法、蒸着法、又はゾルゲル法等により形成することもできる。   Subsequently, the transparent electrode 30 is formed on the p-side contact layer 28 on which the transparent intermediate portion 40 is formed (transparent electrode forming step). For example, the transparent electrode 30 is formed so as to cover the exposed surface of the n-side contact layer 22, the side surface of the mesa portion, and the surface of the p-side contact layer 28 on which the transparent intermediate portion 40 is formed. Then, a transparent electrode 30 is formed by forming a mask above the p-side contact layer 28 and etching the portion where the mask is not formed. The transparent electrode 30 can also be formed by a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, a sol-gel method, or the like.

次に、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、n電極32をn側コンタクト層22の表面の予め定められた一部の領域に形成する(図2B(b)、n電極形成工程)。なお、n電極32と、透明電極30とを形成した後、n側コンタクト層22とn電極32との間、及び透明電極30とp側コンタクト層28との間のオーミック接触と密着性とを確保すべく、所定の温度、所定の雰囲気下で、所定の時間の熱処理を施すこともできる。   Next, the n-electrode 32 is formed in a predetermined partial region on the surface of the n-side contact layer 22 by using a vacuum deposition method and a photolithography technique (FIG. 2B (b), n-electrode forming step). In addition, after forming the n electrode 32 and the transparent electrode 30, ohmic contact and adhesion between the n-side contact layer 22 and the n-electrode 32 and between the transparent electrode 30 and the p-side contact layer 28 are obtained. In order to ensure, heat treatment for a predetermined time can be performed at a predetermined temperature and a predetermined atmosphere.

続いて、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、透明電極30上に反射電極50を形成する(反射電極形成工程)。そして、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、反射電極50上にp側接合電極60を形成すると共に、n電極32上にn側接合電極62を形成する(接合電極形成工程)。なお、接合電極形成工程は、反射電極50に接触するバリア層、及びn電極32に接触するバリア層を形成するバリア層形成工程と、バリア層上にはんだ層を形成するはんだ層形成工程とを含むことができる。これにより、バリア層とはんだ層とからなるp側接合電極60、及びn側接合電極62が形成され、図2B(c)に示す発光素子1が製造される。   Subsequently, the reflective electrode 50 is formed on the transparent electrode 30 using a vacuum deposition method and a photolithography technique (reflective electrode forming step). Then, the p-side bonding electrode 60 is formed on the reflective electrode 50 and the n-side bonding electrode 62 is formed on the n-electrode 32 using a vacuum deposition method and a photolithography technique (bonding electrode forming step). The bonding electrode forming step includes a barrier layer forming step of forming a barrier layer in contact with the reflective electrode 50 and a barrier layer in contact with the n electrode 32, and a solder layer forming step of forming a solder layer on the barrier layer. Can be included. Thereby, the p-side junction electrode 60 and the n-side junction electrode 62 composed of the barrier layer and the solder layer are formed, and the light emitting device 1 shown in FIG. 2B (c) is manufactured.

以上の工程を経て形成された発光素子1は、導電性材料の配線パターンが予め形成されたセラミック等から構成される基板の所定の位置に、フリップチップボンディングにより実装される。そして、基板に実装された発光素子1を、封止材で一体として封止することにより、発光素子1を発光装置としてパッケージ化できる。   The light emitting element 1 formed through the above steps is mounted by flip chip bonding at a predetermined position on a substrate made of ceramic or the like in which a wiring pattern of a conductive material is formed in advance. And the light emitting element 1 mounted on the board | substrate can be packaged as a light emitting device by sealing integrally with a sealing material.

(第1の実施の形態の効果)
本実施の形態に係る発光素子1は、p側コンタクト層26上の一部に透明電極30を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率の材料を含んで形成される透明中間部40を設け、透明中間部40を設けたp側コンタクト層26上に透明中間部40を覆うように透明電極30を形成したので、横方向(すなわち、シート方向(水平方向))への電流拡散を透明中間部40が設けられていない場合と同様に少なくすることができ、透明中間部40を設けても発光素子1の駆動電圧が上昇することを防止できる。更に、本実施の形態に係る発光素子1は上記のような構成を備えるので、p側コンタクト層28に対してオーミックコンタクトを取りにくい材料から透明電極30を形成してもよく、また、抵抗がある程度高い材料から透明電極30を形成してもよい。更に、発光素子1は、反射率の高い材料を用いて反射電極50を形成できるので、反射電極50における光の吸収を減少できる。これにより、本実施の形態に係る発光素子1においては、反射率の高い材料の選択の幅を広げることができる。
(Effects of the first embodiment)
In the light emitting element 1 according to the present embodiment, a transparent intermediate portion 40 formed by including a material having a lower refractive index than that of the material constituting the transparent electrode 30 is provided in part on the p-side contact layer 26. Since the transparent electrode 30 is formed on the p-side contact layer 26 provided with the transparent intermediate portion 40 so as to cover the transparent intermediate portion 40, the current diffusion in the horizontal direction (that is, the sheet direction (horizontal direction)) is transparent. As with the case where the portion 40 is not provided, the number can be reduced, and even if the transparent intermediate portion 40 is provided, the drive voltage of the light emitting element 1 can be prevented from increasing. Furthermore, since the light-emitting element 1 according to the present embodiment has the above-described configuration, the transparent electrode 30 may be formed from a material that is difficult to make ohmic contact with the p-side contact layer 28, and the resistance is low. The transparent electrode 30 may be formed from a material that is somewhat high. Furthermore, since the light emitting element 1 can form the reflective electrode 50 using a material with high reflectance, light absorption in the reflective electrode 50 can be reduced. Thereby, in the light emitting element 1 which concerns on this Embodiment, the breadth of selection of a material with high reflectance can be expanded.

また、本実施の形態に係る発光素子1は、p側コンタクト層26と透明電極30との間の一部に透明中間部40を設けたので、発光層25から発せられる光のうち、p側コンタクト層26と透明中間部40との界面に入射する光の一部を当該界面において全反射させることができる。また、透明電極30とp側コンタクト層26との界面においても光の一部を全反射させることができる。これにより、透明電極30及び反射電極50に入射する光が減少するので、透明電極30及び反射電極50において吸収される光を低減できる。そして、透明電極30は透明中間部40を除く領域においてp側コンタクト層28に一体として接触しているので、透明電極30のコンタクト抵抗の増加を抑制できる。したがって、本実施の形態に係る発光素子1によれば、透明電極30のコンタクト抵抗を低く維持したまま、光取り出し効率を向上させることができる。   In the light emitting element 1 according to the present embodiment, the transparent intermediate portion 40 is provided in a part between the p-side contact layer 26 and the transparent electrode 30, and therefore the p-side of the light emitted from the light-emitting layer 25. A part of the light incident on the interface between the contact layer 26 and the transparent intermediate portion 40 can be totally reflected at the interface. Also, part of the light can be totally reflected at the interface between the transparent electrode 30 and the p-side contact layer 26. Thereby, since the light which injects into the transparent electrode 30 and the reflective electrode 50 reduces, the light absorbed in the transparent electrode 30 and the reflective electrode 50 can be reduced. Since the transparent electrode 30 is in contact with the p-side contact layer 28 as a unit in the region excluding the transparent intermediate portion 40, an increase in contact resistance of the transparent electrode 30 can be suppressed. Therefore, according to the light emitting element 1 according to the present embodiment, it is possible to improve the light extraction efficiency while keeping the contact resistance of the transparent electrode 30 low.

[第2の実施の形態]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る発光素子の縦断面の概要を示す。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows an outline of a longitudinal section of a light emitting device according to the second embodiment of the present invention.

第2の実施の形態に係る発光素子2は、反射膜層である反射層55を絶縁層で挟んでいる点を除き、第1の実施の形態に係る発光素子1と略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。   The light emitting element 2 according to the second embodiment has substantially the same configuration and function as the light emitting element 1 according to the first embodiment, except that the reflective layer 55 that is a reflective film layer is sandwiched between insulating layers. Have Therefore, a detailed description is omitted except for differences.

第2の実施の形態に係る発光素子2は、サファイア基板10と、サファイア基板10上に設けられるバッファ層20と、バッファ層20上に設けられるn側コンタクト層22と、n側コンタクト層22上に設けられるn側クラッド層24と、n側クラッド層24上に設けられる発光層25と、発光層25上に設けられるp側クラッド層26と、p側クラッド層26上に設けられるp側コンタクト層28とを含む半導体積層構造を備える。   The light emitting element 2 according to the second embodiment includes a sapphire substrate 10, a buffer layer 20 provided on the sapphire substrate 10, an n-side contact layer 22 provided on the buffer layer 20, and an n-side contact layer 22. An n-side cladding layer 24 provided on the light-emitting layer 25, a light-emitting layer 25 provided on the n-side cladding layer 24, a p-side cladding layer 26 provided on the light-emitting layer 25, and a p-side contact provided on the p-side cladding layer 26. A semiconductor stacked structure including the layer 28 is provided.

また、発光素子2は、p側コンタクト層28から少なくともn側コンタクト層22の表面までエッチングして除去することにより露出したn側コンタクト層22上に設けられるn電極32と、p側コンタクト層28上の一部の領域に設けられる透明中間部40と、透明中間部40が設けられたp側コンタクト層28上に設けられる透明電極30と、露出したn側コンタクト層22、メサ部分の側面、及び透明電極30上面の一部を被覆する絶縁層70と、絶縁層70上の一部に設けられる反射層55と、絶縁層70の開口70aを介して透明電極30に電気的に接続するp側接合電極60と、n電極32上に設けられるn側接合電極62とを備える。ここで、本実施の形態において反射層55は、絶縁層70内に設けられる。すなわち、反射膜層としての反射層55は、外部から電気的に絶縁される。   The light-emitting element 2 includes an n-electrode 32 provided on the n-side contact layer 22 exposed by etching from the p-side contact layer 28 to at least the surface of the n-side contact layer 22, and the p-side contact layer 28. A transparent intermediate portion 40 provided in a part of the upper region; a transparent electrode 30 provided on the p-side contact layer 28 provided with the transparent intermediate portion 40; an exposed n-side contact layer 22; a side surface of the mesa portion; And an insulating layer 70 covering a part of the upper surface of the transparent electrode 30; a reflective layer 55 provided on a part of the insulating layer 70; and p electrically connected to the transparent electrode 30 through an opening 70a of the insulating layer 70. A side junction electrode 60 and an n side junction electrode 62 provided on the n electrode 32 are provided. Here, in the present embodiment, the reflective layer 55 is provided in the insulating layer 70. That is, the reflective layer 55 as the reflective film layer is electrically insulated from the outside.

反射層55は、発光層25が発する光を反射するAg等の金属材料、又は互いに異なる屈折率を有する絶縁膜のペアを有するDBR層等から構成することができる。また、絶縁層70は、SiO、酸化チタン(TiO)、アルミナ(Al)、五酸化タンタル(Ta)等の酸化物、若しくはポリイミド等の電気絶縁性を有する樹脂材料から形成することができる。また、透明中間部40は、反射層55の開口部直下に優先的に複数設けることもできる。この場合、反射率の低い接合電極60に入射する光を低減させることができ、発光素子2の光取り出し効率を向上させることができる。 The reflective layer 55 can be composed of a metal material such as Ag that reflects light emitted from the light emitting layer 25, or a DBR layer having a pair of insulating films having different refractive indexes. The insulating layer 70 is made of an oxide such as SiO 2 , titanium oxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), or an electrically insulating resin material such as polyimide. Can be formed from A plurality of transparent intermediate portions 40 can also be provided preferentially immediately below the opening of the reflective layer 55. In this case, light incident on the bonding electrode 60 having a low reflectance can be reduced, and the light extraction efficiency of the light emitting element 2 can be improved.

また、第2の実施の形態に係る発光素子2においては、反射層55が絶縁層70に挟まれているので、発光素子2に高電流を流したとしても、エレクトロマイグレーションによる反射層55の特性の劣化が生じない。   Further, in the light emitting element 2 according to the second embodiment, since the reflective layer 55 is sandwiched between the insulating layers 70, the characteristics of the reflective layer 55 due to electromigration even if a high current is passed through the light emitting element 2. No deterioration occurs.

[第3の実施の形態]
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
[Third Embodiment]
FIG. 4 partially shows the arrangement outline of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the third embodiment of the invention.

第3の実施の形態に係る発光素子は、第1の実施の形態に係る発光素子1とは透明中間部の配置が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。   The light emitting device according to the third embodiment has substantially the same configuration and function except that the arrangement of the transparent intermediate portion is different from that of the light emitting device 1 according to the first embodiment. Therefore, a detailed description is omitted except for differences.

第3の実施の形態に係る発光素子が備える透明中間部40は、p側コンタクト層28上に不規則に複数個、配置される。透明中間部40の平面視における形状は円形、多角形等にすることができる。透明中間部40を円状にした場合、その直径は、2μm以上20μm以下にすることができ、例えば、p側コンタクト層28又は透明電極30の平面視における面積に占める透明中間部40の面積の割合を、10%以上40%以下にすることができる。   A plurality of transparent intermediate portions 40 included in the light emitting element according to the third embodiment are irregularly arranged on the p-side contact layer 28. The shape of the transparent intermediate portion 40 in plan view can be a circle, a polygon, or the like. When the transparent intermediate portion 40 is circular, the diameter thereof can be 2 μm or more and 20 μm or less. For example, the area of the transparent intermediate portion 40 occupying the area of the p-side contact layer 28 or the transparent electrode 30 in a plan view. The ratio can be 10% or more and 40% or less.

[第4の実施の形態]
図5は、本発明の第4の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 partially shows an outline of the arrangement of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention.

第4の実施の形態に係る発光素子は、第1の実施の形態に係る発光素子1とは透明中間部の形状が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。   The light emitting device according to the fourth embodiment has substantially the same configuration and function, except that the shape of the transparent intermediate portion is different from that of the light emitting device 1 according to the first embodiment. Therefore, a detailed description is omitted except for differences.

第4の実施の形態に係る発光素子が備える透明中間部42は、p側コンタクト層28上に複数の部分が別個独立に形成されているわけでなく、全体として一体的に形成されている。具体的に、透明中間部42は、平面視にて格子状に設けられる。ここで格子とは、所定の平面において複数の直線を互いに交わるように組み合わせてなる形状であり、交わる2本の直線のなす角αは0°<α≦90°である。ただし、格子点は、2本の直線によって形成される。本実施形態においては、αは90°である。なお、透明中間部42の形状は任意であり、例えば、p側コンタクト層28が露出する領域の形状を、平面視にて矩形状、多角形状、円形状等にすることができるし、露出する複数の領域の形状が別個の形状を呈していてもよい。   The transparent intermediate portion 42 included in the light emitting device according to the fourth embodiment is not integrally formed with a plurality of portions on the p-side contact layer 28, but is integrally formed as a whole. Specifically, the transparent intermediate part 42 is provided in a lattice shape in plan view. Here, the lattice is a shape formed by combining a plurality of straight lines so as to intersect each other on a predetermined plane, and an angle α formed by the two intersecting straight lines is 0 ° <α ≦ 90 °. However, the lattice point is formed by two straight lines. In the present embodiment, α is 90 °. The shape of the transparent intermediate portion 42 is arbitrary. For example, the shape of the region where the p-side contact layer 28 is exposed can be rectangular, polygonal, circular, or the like in plan view, and is exposed. The shapes of the plurality of regions may have different shapes.

[第5の実施の形態]
図6は、本発明の第5の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 partially shows an outline of the arrangement of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the fifth embodiment of the invention.

第5の実施の形態に係る発光素子は、第1の実施の形態に係る発光素子1とは透明中間部の形状が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。   The light emitting device according to the fifth embodiment has substantially the same configuration and function, except that the shape of the transparent intermediate portion is different from that of the light emitting device 1 according to the first embodiment. Therefore, a detailed description is omitted except for differences.

第5の実施の形態に係る発光素子が備える透明中間部は、ドット状透明中間部44と、ドット状透明中間部44間に設けられる連結部46とを有して形成される。ドット状透明中間部44は、例えば、マトリックスの格子点に対応する位置に平面視にて円形状に設けられ、連結部46は、各格子点を結ぶ線上に平面視にて線状に設けられる。連結部46は、一の格子点に隣接する他の格子点のうち、当該一の格子点からの直線距離が最短である他の格子点と当該一の格子点とを連結する。   The transparent intermediate portion included in the light emitting element according to the fifth embodiment is formed by having a dot-like transparent intermediate portion 44 and a connecting portion 46 provided between the dot-like transparent intermediate portions 44. For example, the dot-shaped transparent intermediate portion 44 is provided in a circular shape in a plan view at a position corresponding to a lattice point of the matrix, and the connecting portion 46 is provided in a line shape in a plan view on a line connecting the lattice points. . The connecting unit 46 connects the other lattice point having the shortest linear distance from the one lattice point to the other lattice point among the other lattice points adjacent to the one lattice point.

[第6の実施の形態]
図7は、本発明の第6の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
[Sixth Embodiment]
FIG. 7 partially shows the arrangement outline of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the sixth embodiment of the present invention.

第6の実施の形態に係る発光素子は、第1の実施の形態に係る発光素子1とは透明中間部の形状が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。   The light emitting device according to the sixth embodiment has substantially the same configuration and function except that the shape of the transparent intermediate portion is different from that of the light emitting device 1 according to the first embodiment. Therefore, a detailed description is omitted except for differences.

第6の実施の形態に係る発光素子が備える透明中間部48は、平面視にて略長方形状に形成される。そして、複数の透明中間部48は、間隔をおいてp側コンタクト層28上に配置される。例えば、p側コンタクト層28又は透明電極30の平面視における面積に占める透明中間部40の面積の割合を、10%以上40%以下にすることができる。   The transparent intermediate portion 48 included in the light emitting element according to the sixth embodiment is formed in a substantially rectangular shape in plan view. The plurality of transparent intermediate portions 48 are arranged on the p-side contact layer 28 at intervals. For example, the ratio of the area of the transparent intermediate portion 40 to the area of the p-side contact layer 28 or the transparent electrode 30 in plan view can be 10% or more and 40% or less.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。   While the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.

1、2 発光素子
10 サファイア基板
20 バッファ層
22 n側コンタクト層
24 n側クラッド層
25 発光層
26 p側クラッド層
28 p側コンタクト層
30 透明電極
30a、30b、30c、30d、30e 帯状部分
32 n電極
32a、32b、32c、32d、32e、32f 細線部分
40、40a、40b、40c、40d 透明中間部
40e、40f、40g、40h、40i 透明中間部
42 メッシュ状透明中間部
44 ドット状透明中間部
46 連結部
48 透明中間部
50 反射電極
55 反射層
60、62 接合電極
70 絶縁層
70a 開口
200、202 マスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Light emitting element 10 Sapphire substrate 20 Buffer layer 22 n side contact layer 24 n side clad layer 25 Light emitting layer 26 p side clad layer 28 p side contact layer 30 Transparent electrode 30a, 30b, 30c, 30d, 30e Band-shaped part 32 n Electrode 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f Thin wire part 40, 40a, 40b, 40c, 40d Transparent intermediate part 40e, 40f, 40g, 40h, 40i Transparent intermediate part 42 Mesh-like transparent intermediate part 44 Dot-like transparent intermediate part 46 connecting portion 48 transparent intermediate portion 50 reflective electrode 55 reflective layer 60, 62 junction electrode 70 insulating layer 70a opening 200, 202 mask

Claims (8)

第1導電型の半導体層と、発光層と、前記第1導電型とは異なる第2導電型の半導体層とを含む窒化物化合物半導体からなる半導体積層構造と、
前記第2導電型の半導体層の表面の一部に設けられる透明中間部であって前記第2導電型の半導体層の屈折率より低い屈折率を有することにより前記発光層からの光の一部を前記第2導電型の半導体層との界面で全反射させる透明中間部と、
前記透明中間部及び前記第2導電型の半導体層上に設けられ、前記透明中間部の屈折率より高い屈折率を有するとともに前記第2導電型の半導体層の屈折率より低い屈折率を有することにより前記発光層からの光の一部を前記第2導電型の半導体層との界面で全反射させる透明電極と、
前記透明電極の上方に設けられる反射膜層と、を備え、
前記透明中間部は、前記透明電極の透過率より高い透過率を有する材料からなり、前記第2導電型の半導体層前記反射膜層との間にあって前記第2導電型の半導体層に接して複数設けられる発光素子。
A semiconductor multilayer structure comprising a nitride compound semiconductor including a semiconductor layer of a first conductivity type, a light emitting layer, and a semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type;
Part of light from the light emitting layer by being a transparent intermediate part provided on a part of the surface of the second conductivity type semiconductor layer and having a refractive index lower than that of the second conductivity type semiconductor layer A transparent intermediate part that totally reflects at the interface with the semiconductor layer of the second conductivity type,
It provided in the transparent intermediate portion and on said second conductivity type semiconductor layer, having a refractive index lower than the refractive index of the second conductive type semiconductor layer and having a refractive index higher than the refractive index of the transparent intermediate portion A transparent electrode that totally reflects a part of the light from the light emitting layer at the interface with the semiconductor layer of the second conductivity type,
A reflective film layer provided above the transparent electrode,
The transparent intermediate portion, said of a material having a high transmittance than the transmittance of the transparent electrode, in contact with the semiconductor layer of the second conductivity type located between the second conductive type semiconductor layer and the reflective layer A plurality of light emitting elements provided.
前記反射膜層は、前記透明電極に電気的に接続する金属材料あるいは合金材料であり、
前記複数の透明中間部は、前記第2導電型の半導体層あるいは前記透明電極の平面視における面積に対して10%以上40%以下の面積を占める請求項1に記載の発光素子。
The reflective film layer is a metal material or alloy material that is electrically connected to the transparent electrode ,
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the plurality of transparent intermediate portions occupy an area of 10% to 40% with respect to an area of the second conductive type semiconductor layer or the transparent electrode in a plan view .
前記透明中間部は、互いに異なる屈折率の複数の層からなる請求項1に記載の発光素子。   The light-emitting element according to claim 1, wherein the transparent intermediate portion includes a plurality of layers having different refractive indexes. 前記複数の透明中間部は、SiO、又はAlからなり、
前記透明電極は、ITOからなる請求項1に記載の発光素子。
The plurality of transparent intermediate portions are made of SiO 2 or Al 2 O 3 ,
The light emitting device according to claim 1, wherein the transparent electrode is made of ITO.
前記複数の透明中間部は、前記第2導電型の半導体層上に、第1の軸、及び前記第1の軸に直交する第2の軸に沿って周期的に配置される請求項1に記載の発光素子。   The plurality of transparent intermediate portions are periodically arranged on the second conductive type semiconductor layer along a first axis and a second axis orthogonal to the first axis. The light emitting element of description. 前記複数の透明中間部は、前記第2導電型の半導体層上に格子状に設けられる請求項4に記載の発光素子。 The light emitting device according to claim 4, wherein the plurality of transparent intermediate portions are provided in a lattice shape on the second conductivity type semiconductor layer. 前記反射膜層は、絶縁材料内に設けられることによって外部から電気的に絶縁されており、
前記絶縁材料は、前記透明電極と外部の電極とを電気的に接続させる開口を有する請求項1に記載の発光素子。
The reflective film layer is electrically insulated from the outside by being provided in an insulating material,
The light emitting device according to claim 1, wherein the insulating material has an opening that electrically connects the transparent electrode and an external electrode.
前記複数の透明中間部の少なくとも一部は、前記開口の直下に設けられる請求項7に記載の発光素子。   The light emitting element according to claim 7, wherein at least a part of the plurality of transparent intermediate portions is provided immediately below the opening.
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