JP6617875B2 - LED element and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same.

近年、窒化物半導体を用いた発光素子の開発が進められている。この発光素子は、n型半導体層と、p型半導体層と、これらn型半導体層及びp型半導体層に挟まれるように形成された活性層とを含んで構成される。n型半導体層とp型半導体層の間に電位差が設けられることで両者間に電流が流れ、活性層内で電子と正孔が再結合して発光する。活性層内で生成されたこの光を有効に利用すべく、種々の研究開発が進められている。   In recent years, light-emitting elements using nitride semiconductors have been developed. This light-emitting element includes an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer, and an active layer formed so as to be sandwiched between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer. By providing a potential difference between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, a current flows between them, and electrons and holes are recombined in the active layer to emit light. Various researches and developments are in progress to effectively use the light generated in the active layer.

例えば、下記特許文献1には、いわゆる「縦型構造」を有する発光素子が開示されている。縦型構造の素子とは、活性層に対して基板に直交する方向に電圧が印加されることで、活性層が発光する素子を指す。   For example, Patent Document 1 below discloses a light-emitting element having a so-called “vertical structure”. An element having a vertical structure refers to an element in which the active layer emits light when a voltage is applied to the active layer in a direction perpendicular to the substrate.

図7は、特許文献1に開示された半導体発光素子の断面図を模式的に示したものである。従来の半導体発光素子90は、基板91上に導電層92、反射膜93、絶縁層94、反射電極95、半導体層99、及びn側電極100を備えて構成される。半導体層99は、p型半導体層96、活性層97、及びn型半導体層98が基板91側から順に積層されて構成される。   FIG. 7 schematically shows a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. A conventional semiconductor light emitting device 90 includes a conductive layer 92, a reflective film 93, an insulating layer 94, a reflective electrode 95, a semiconductor layer 99, and an n-side electrode 100 on a substrate 91. The semiconductor layer 99 is configured by sequentially stacking a p-type semiconductor layer 96, an active layer 97, and an n-type semiconductor layer 98 from the substrate 91 side.

絶縁層94の下層には金属材料からなる反射膜93が形成されているが、この反射膜93はオーミック性を有さず電極としての機能を奏さない。一方、反射電極95は金属材料からなり、p型半導体層96の間でオーミック接触が実現されることで電極(p側電極)として機能している。   A reflective film 93 made of a metal material is formed below the insulating layer 94. However, the reflective film 93 does not have ohmic properties and does not function as an electrode. On the other hand, the reflective electrode 95 is made of a metal material and functions as an electrode (p-side electrode) by realizing ohmic contact between the p-type semiconductor layers 96.

反射電極95は、活性層97で生成された光のうち、基板91に向かう方向(図面下向き)に放射された光を反射させてn側半導体層98側(図面上向き)に取り出すことで、光の取り出し効率を高める目的を兼ねている。反射膜93も同様の目的で形成されており、反射電極95が形成されていない箇所を通過して下向きに進行した光を反射させてn側半導体層98側に進行方向を変えることで、光の取り出し効率が高められる。   The reflective electrode 95 reflects light emitted in the direction toward the substrate 91 (downward in the drawing) out of the light generated in the active layer 97 and extracts the light to the n-side semiconductor layer 98 side (upward in the drawing). It also serves the purpose of increasing the take-out efficiency. The reflective film 93 is also formed for the same purpose, and reflects light that travels downward through a portion where the reflective electrode 95 is not formed, and changes the traveling direction to the n-side semiconductor layer 98 side. The take-out efficiency is increased.

特許第4207781号公報Japanese Patent No. 4207781

ところで、図7に示す半導体発光素子90を発光させると、n側電極100の端部には電界が集中しやすい。このため、n側電極100の端部の近傍において温度が上昇する傾向を示す。温度が上昇した箇所において、大気中の水分が浸透すると、p側電極95の構成材料がマイグレーションを生じやすくなる。この結果、発光を継続すると、p側電極95の構成材料が半導体層99内の貫通転位を通じてn側電極100の端部近傍にまで達して、リーク電流が発生し、発光しなくなる場合がある。   By the way, when the semiconductor light emitting device 90 shown in FIG. 7 emits light, the electric field tends to concentrate on the end portion of the n-side electrode 100. For this reason, the temperature tends to increase in the vicinity of the end of the n-side electrode 100. When moisture in the atmosphere permeates at a location where the temperature has risen, the constituent material of the p-side electrode 95 tends to migrate. As a result, when the light emission is continued, the constituent material of the p-side electrode 95 reaches the vicinity of the end portion of the n-side electrode 100 through threading dislocations in the semiconductor layer 99, a leakage current may be generated, and the light emission may be stopped.

このような観点から、本発明者は、図8に示す発光素子110のように、n側電極100の近傍におけるn型半導体層98の上面から、n側電極100の側面及び上面を覆うように保護層101を設けることを考案した。この構成によれば、特に温度が高くなるn側電極100の端部近傍が保護層101で覆われているため、この箇所において大気中の水分が浸透するのを抑制することができる。   From such a viewpoint, the present inventor covers the side surface and the upper surface of the n-side electrode 100 from the upper surface of the n-type semiconductor layer 98 in the vicinity of the n-side electrode 100 as in the light emitting element 110 shown in FIG. It was devised to provide the protective layer 101. According to this configuration, since the vicinity of the end of the n-side electrode 100 where the temperature is particularly high is covered with the protective layer 101, it is possible to suppress the penetration of moisture in the atmosphere at this location.

しかし、本発明者の鋭意研究によれば、図8に示す発光素子110においても、一定時間利用した後においては、発光素子110が発光しなくなる場合があることが確認された。そして、このように非発光となった素子を分析すると、保護層101にクラックが生じていたことを突き止めた。   However, according to the diligent research of the present inventors, it has been confirmed that even in the light emitting element 110 shown in FIG. 8, the light emitting element 110 may not emit light after being used for a certain period of time. And when the element which did not emit light in this way was analyzed, it was ascertained that the protective layer 101 had cracks.

本発明は、上記の課題に鑑み、良好な寿命特性を示す半導体発光素子を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the semiconductor light-emitting device which shows a favorable lifetime characteristic in view of said subject.

本発明に係る半導体発光素子は、
基板と、
前記基板の上層に形成された、n型又はp型の第一半導体層と、活性層と、前記第一半導体層とは導電型の異なる第二半導体層とを含む半導体層と、
前記第一半導体層の面のうち、前記活性層とは反対側の面に接触して形成された第一電極と、
前記第一電極よりも熱膨張係数が低い材料からなり、前記第一電極の外側面に接触して形成された保護層とを有し、
前記保護層は、前記第一電極の、前記第一半導体層に接する側の端部を含む外側面に形成されており、
前記第一電極は、少なくとも一部の上面が前記保護層で覆われていないことを特徴とする。
The semiconductor light emitting device according to the present invention is
A substrate,
A semiconductor layer including an n-type or p-type first semiconductor layer formed on the substrate, an active layer, and a second semiconductor layer having a different conductivity type from the first semiconductor layer;
A first electrode formed in contact with a surface of the first semiconductor layer opposite to the active layer;
A material having a lower coefficient of thermal expansion than the first electrode, and a protective layer formed in contact with the outer surface of the first electrode;
The protective layer is formed on an outer surface of the first electrode including an end portion on a side in contact with the first semiconductor layer,
The first electrode is characterized in that at least a part of the upper surface is not covered with the protective layer.

上記構成の素子によれば、第一電極の、第一半導体層に接する側の端部を含む外側面に形成された保護層が設けられている。このため、電界が集中する第一電極の端部近傍に位置する第一半導体層の上面に、大気中の水蒸気や酸素が接触することが抑制される。すなわち、温度が上昇しやすい領域に形成されている半導体層に水蒸気や酸素が侵入しないため、第二電極を構成する材料がマイグレーションして第一電極まで拡散することが抑制される。   According to the element having the above configuration, the protective layer formed on the outer surface including the end of the first electrode on the side in contact with the first semiconductor layer is provided. For this reason, it is suppressed that the water vapor | steam and oxygen in air | atmosphere contact the upper surface of the 1st semiconductor layer located in the edge part vicinity of the 1st electrode where an electric field concentrates. That is, since water vapor and oxygen do not enter the semiconductor layer formed in the region where the temperature is likely to rise, the material constituting the second electrode is prevented from migrating and diffusing to the first electrode.

ところで、「発明が解決しようとする課題」の項で上述したように、図8に示す発光素子110では保護層101にクラックが発生して非発光になる素子が確認された。本発明者はこの原因を以下のように推察している。   Incidentally, as described above in the section “Problems to be Solved by the Invention”, in the light emitting element 110 shown in FIG. The inventor presumes this cause as follows.

素子を発光すべく通電をすると、特に第一電極100の端部近傍において温度が上昇し、通電を停止すると温度が低下する。ところで、保護層101は、金属材料で構成される第一電極100と比較して熱膨張係数が小さい。このため、通電によって温度が上昇すると、第一電極100は膨張をしようとするが、第一電極100の周囲を覆う保護層101は第一電極100ほど膨張しようとしないため、第一電極100は保護層101に膨張が遮られ、両者間に応力が発生する。その後、通電を停止すると、第一電極100は収縮する。このような温度上昇/低下を繰り返すことで、第一電極100から保護層101に対して大きな応力が発生し、やがて保護層101にクラックが生じたものと考えられる。このようなクラックが生じると、当該クラックを通じて大気中の水蒸気や酸素が、第一電極100の端部近傍から半導体層99へと流入し、マイグレーションや半導体層99の酸化を引き起こす。   When energization is performed to emit light from the element, the temperature increases particularly near the end of the first electrode 100, and when energization is stopped, the temperature decreases. By the way, the protective layer 101 has a smaller thermal expansion coefficient than the first electrode 100 made of a metal material. For this reason, when the temperature rises due to energization, the first electrode 100 tries to expand, but the protective layer 101 covering the periphery of the first electrode 100 does not try to expand as much as the first electrode 100. Expansion is blocked by the protective layer 101, and stress is generated between the two. Thereafter, when the energization is stopped, the first electrode 100 contracts. By repeating such a temperature increase / decrease, it is considered that a large stress is generated from the first electrode 100 to the protective layer 101, and a crack is generated in the protective layer 101 in due course. When such a crack occurs, water vapor or oxygen in the atmosphere flows into the semiconductor layer 99 from the vicinity of the end of the first electrode 100 through the crack, causing migration and oxidation of the semiconductor layer 99.

これに対し、上記構成の素子によれば、少なくとも第一電極の上面の一部は保護層で覆われていない。このため、通電に伴う温度上昇によって、第一電極が膨張しても、保護層で覆われていない領域を通じて第一電極と保護層の間に生じる応力を逃がすことができる。この結果、図8に示した発光素子110のように、通電と停止を繰り返しても保護層にクラックが生じにくくなり、寿命特性が向上する。   On the other hand, according to the element having the above configuration, at least a part of the upper surface of the first electrode is not covered with the protective layer. For this reason, even if a 1st electrode expand | swells by the temperature rise accompanying electricity supply, the stress which arises between a 1st electrode and a protective layer through the area | region which is not covered with a protective layer can be released. As a result, as in the light-emitting element 110 shown in FIG. 8, even if the energization and the stop are repeated, the protective layer is hardly cracked, and the life characteristics are improved.

なお、前記保護層が、前記第一電極の外側の位置における前記第一半導体層の上面と、前記第一電極の外側面とを連絡するように形成されているものとしても構わない。   The protective layer may be formed so as to connect the upper surface of the first semiconductor layer at the position outside the first electrode and the outer surface of the first electrode.

また、上記構成において、前記保護層は、前記第一電極の外側面を介して、前記第一電極の一部上面に達するように形成されているものとしても構わない。より具体的な構成として、前記保護層は、前記第一電極の外側面を介して、前記第一電極の外側の位置における前記第一半導体層の上面と、前記第一電極の一部上面とを連絡するように形成されているものとしても構わない。   Moreover, the said structure WHEREIN: The said protective layer is good also as what is formed so that it may reach a partial upper surface of said 1st electrode through the outer surface of said 1st electrode. As a more specific configuration, the protective layer includes an upper surface of the first semiconductor layer at a position outside the first electrode and a partial upper surface of the first electrode via the outer surface of the first electrode. It may be configured to be in contact with each other.

前記第一電極は、前記第一半導体層の面上において、所定の方向に延伸して形成されており、
前記保護層は、前記所定の方向に沿って、前記第一電極の外側面上に接触して形成されているものとしても構わない。
The first electrode is formed by extending in a predetermined direction on the surface of the first semiconductor layer,
The protective layer may be formed in contact with the outer surface of the first electrode along the predetermined direction.

この構成において、
前記保護層は、前記第一電極の一部上面を覆い、
前記保護層によって覆われていない前記第一電極の露出面は、前記所定の方向に沿ったスリット形状を示すものとしても構わない。
In this configuration,
The protective layer covers a partial upper surface of the first electrode,
The exposed surface of the first electrode that is not covered by the protective layer may have a slit shape along the predetermined direction.

特に上記の構成によれば、保護層にクラックが発生するのを抑制する効果に加えて、異物が素子に付着した場合においても、当該異物を保護層の上面に留めて第一電極の上面に付着する蓋然性を低下させる効果も得られる。   In particular, according to the above configuration, in addition to the effect of suppressing the generation of cracks in the protective layer, even when a foreign substance adheres to the element, the foreign substance is retained on the upper surface of the protective layer and is applied to the upper surface of the first electrode. The effect which reduces the probability of adhering is also acquired.

上記の構成において、前記スリット形状を示す前記第一電極の露出面の幅は、前記所定の方向に沿って延伸する前記第一電極の幅の10%以上とすることができる。   In the above configuration, the width of the exposed surface of the first electrode showing the slit shape may be 10% or more of the width of the first electrode extending along the predetermined direction.

前記第一電極は、Auを含む材料からなるものとしても構わない。第一電極としては、導電性が高く、安定した材料であることが好ましく、このような材料としてはAuを含む材料が挙げられる。ところが、Auは柔らかく、熱膨張係数が高いため、上述した課題が生じやすい。しかし、本構成によれば、第一電極と保護層の間の応力を緩和することができるため、保護層にクラックを生じにくくする効果が得られる。   The first electrode may be made of a material containing Au. The first electrode is preferably a highly conductive and stable material, and examples of such a material include a material containing Au. However, since Au is soft and has a high coefficient of thermal expansion, the above-described problems are likely to occur. However, according to this structure, since the stress between the first electrode and the protective layer can be relaxed, an effect of making it difficult to cause cracks in the protective layer is obtained.

上記の構成において、
前記第二半導体層の面のうち、前記活性層とは反対側の面に接触して形成された第二電極と、
前記基板の面に直交する方向に関して前記第一電極と対向する位置において、前記第二電極の面のうち、前記第二半導体層とは反対側の面に、直接又は他の導電層を介して接触して形成された電流遮断層とを有し、
前記第二電極の面のうち、前記第二半導体層側の面の全面が前記第二半導体層と接触しているものとしても構わない。
In the above configuration,
A second electrode formed on the surface of the second semiconductor layer in contact with the surface opposite to the active layer;
At a position facing the first electrode in a direction orthogonal to the surface of the substrate, the surface of the second electrode, on the surface opposite to the second semiconductor layer, directly or via another conductive layer A current blocking layer formed in contact with,
Of the surface of the second electrode, the entire surface on the second semiconductor layer side may be in contact with the second semiconductor layer.

図7及び図8に示した発光素子においては、活性層97から下向きに放射された光が反射膜93によって反射されて上向きに取り出されるに際し、この光は、反射膜93で反射される前と反射した後の2回にわたって、絶縁層94内を通過することになる。絶縁層94は透明膜として構成されるものの、この絶縁層94内を光が通過する際に数%の光が絶縁層94によって吸収されてしまう。より詳細には、活性層97から絶縁層94を通過して反射膜93に達するまでに3〜4%程度の光が吸収され、更に反射膜93で反射された光が絶縁層94を通過してn型半導体層98側の外部に取り出されるまでに更に3〜4%の光が吸収される。   In the light emitting device shown in FIGS. 7 and 8, when the light emitted downward from the active layer 97 is reflected by the reflective film 93 and extracted upward, this light is reflected before being reflected by the reflective film 93. The light passes through the insulating layer 94 twice after the reflection. Although the insulating layer 94 is configured as a transparent film, several percent of light is absorbed by the insulating layer 94 when light passes through the insulating layer 94. More specifically, about 3 to 4% of light is absorbed from the active layer 97 through the insulating layer 94 to reach the reflective film 93, and the light reflected by the reflective film 93 passes through the insulating layer 94. Thus, 3 to 4% of light is further absorbed before being extracted to the outside on the n-type semiconductor layer 98 side.

つまり、図7及び図8に示した発光素子では、活性層97から放射された光のうち、下向きに放射された光を反射させて取り出し効率を高めてはいるものの、一部の光が絶縁層94内に吸収されてしまっているため、取り出し効率を十分に高められているとはいえない。   That is, in the light emitting device shown in FIG. 7 and FIG. 8, although the light emitted from the active layer 97 is reflected downward to improve the extraction efficiency, a part of the light is insulated. Since it is absorbed in the layer 94, it cannot be said that the extraction efficiency is sufficiently increased.

ところで、上記の構成において、電流遮断層は、基板の面に直交する方向に関して第一電極と対向する位置において、第二電極の面のうち、第二半導体層とは反対側の面に接触して形成されている。このため、第一電極と第二電極の間を流れる電流が、基板の面に直交する方向に集中して流れるのが抑制される。これにより、活性層内を流れる電流を、基板の面に平行な方向に拡げる効果が得られ、発光効率が向上する。この結果、上記の素子のように、第二電極の一方の面の全面が第二半導体層と接触する構成を採用することができ、第二電極と第二半導体層の間に絶縁層を設ける必要がなくなるため、絶縁層内での光吸収が抑制され、光取り出し効率が向上する。   By the way, in the above configuration, the current blocking layer contacts the surface of the second electrode opposite to the second semiconductor layer at a position facing the first electrode in the direction orthogonal to the surface of the substrate. Is formed. For this reason, it is suppressed that the electric current which flows between a 1st electrode and a 2nd electrode concentrates and flows in the direction orthogonal to the surface of a board | substrate. Thereby, the effect of spreading the current flowing in the active layer in the direction parallel to the surface of the substrate is obtained, and the light emission efficiency is improved. As a result, it is possible to employ a configuration in which the entire surface of one surface of the second electrode is in contact with the second semiconductor layer as in the above-described element, and an insulating layer is provided between the second electrode and the second semiconductor layer. Since it is not necessary, light absorption in the insulating layer is suppressed, and light extraction efficiency is improved.

ところが、このような構成では、第二電極と第二半導体層の間に絶縁層を設けた場合と比較して、第二電極と第一電極の距離(基板の面に直交する方向に関する距離)が近づく。この結果、マイグレーションが生じやすい環境が成立すると、第二電極を構成する材料が第一電極側に拡散しやすくなり、リーク電流が生じやすくなるという懸念がある。   However, in such a configuration, the distance between the second electrode and the first electrode (distance with respect to the direction orthogonal to the surface of the substrate) as compared with the case where an insulating layer is provided between the second electrode and the second semiconductor layer. Approaches. As a result, when an environment in which migration is likely to occur is established, there is a concern that the material constituting the second electrode is likely to diffuse to the first electrode side and leakage current is likely to occur.

しかしながら、上記の素子においては、温度が高くなりやすい第一電極の端部近傍が保護層で覆われていると共に、少なくとも第一電極の上面の一部が保護層で覆われていない。これにより、温度が高い領域の半導体層内に大気中の水蒸気が浸透しにくい構成が実現できている。よって、この素子によれば、光取り出し効率の向上と寿命特性の向上の両立を図ることができる。   However, in the element described above, the vicinity of the end of the first electrode where the temperature tends to be high is covered with the protective layer, and at least a part of the upper surface of the first electrode is not covered with the protective layer. Thereby, the structure in which water vapor | steam in air | atmosphere does not osmose | permeate in the semiconductor layer of a high temperature area | region is implement | achieved. Therefore, according to this element, it is possible to achieve both improvement in light extraction efficiency and improvement in life characteristics.

なお、上記の構成において、前記活性層は、ピーク波長が400nm以下の光を放射する窒化物半導体で構成されているものとしても構わない。   In the above configuration, the active layer may be formed of a nitride semiconductor that emits light having a peak wavelength of 400 nm or less.

ピーク波長が400nm以下の光を発する発光素子においては、第一半導体層及び第二半導体層内での光吸収を抑制するため、これらの半導体層の厚みをなるべく薄くする必要がある。例えば、半導体層の厚みは5μm以下で構成される。このとき、基板の面に直交する方向に関し、第一電極と第二電極の離間距離が短くなり、上述したように、第二電極を構成する材料が第一電極側に拡散しやすくなる。しかしながら、上記の素子においては、温度が高くなりやすい第一電極の端部近傍が保護層で覆われていると共に、少なくとも第一電極の上面の一部が保護層で覆われていない。これにより、温度が高い領域の半導体層内に大気中の水蒸気が浸透しにくい構成が実現できている。よって、この素子によれば、光取り出し効率の向上と寿命特性の向上の両立を図ることができる。   In a light-emitting element that emits light having a peak wavelength of 400 nm or less, it is necessary to reduce the thickness of these semiconductor layers as much as possible in order to suppress light absorption in the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. For example, the thickness of the semiconductor layer is 5 μm or less. At this time, in the direction orthogonal to the surface of the substrate, the separation distance between the first electrode and the second electrode is shortened, and as described above, the material constituting the second electrode is easily diffused to the first electrode side. However, in the element described above, the vicinity of the end of the first electrode where the temperature tends to be high is covered with the protective layer, and at least a part of the upper surface of the first electrode is not covered with the protective layer. Thereby, the structure in which water vapor | steam in air | atmosphere does not osmose | permeate in the semiconductor layer of a high temperature area | region is implement | achieved. Therefore, according to this element, it is possible to achieve both improvement in light extraction efficiency and improvement in life characteristics.

前記第一電極と前記保護層との界面に形成された、Tiを含む材料からなる密着補助層を有するものとしても構わない。   It may have an adhesion auxiliary layer made of a material containing Ti formed at the interface between the first electrode and the protective layer.

上述したように、通電と停止を繰り返すことで、第一電極が膨張と収縮を繰り返す。このとき、第一電極と保護層との熱膨張係数の違いに生じて、保護層の一部が第一電極の表面から剥がれる可能性がある。上記のように、密着補助層を介して第一電極と保護層とを接触させることで、通電と停止を繰り返しても、保護層を第一電極の表面に安定的に密着させることができ、マイグレーションの抑制効果を維持することができる。   As described above, the first electrode repeats expansion and contraction by repeating energization and stopping. At this time, a part of the protective layer may be peeled off from the surface of the first electrode due to a difference in thermal expansion coefficient between the first electrode and the protective layer. As described above, by contacting the first electrode and the protective layer through the adhesion auxiliary layer, the protective layer can be stably adhered to the surface of the first electrode even when energization and stop are repeated, The effect of suppressing migration can be maintained.

前記保護層は、前記活性層から放射される光を透過する材料からなるものとしても構わない。一例として、前記保護層は、SiO、Al、Y、ZnO、ZrO等で構成されることができる。 The protective layer may be made of a material that transmits light emitted from the active layer. As an example, the protective layer may be composed of SiO 2, Al 2 O 3, Y 2 O 3, ZnO, ZrO 2 and the like.

本発明に係る半導体発光素子の製造方法は、
成長基板を準備する工程(a)と、
前記成長基板の上層に、n型又はp型の第一半導体層と、活性層と、前記第一半導体層とは導電型の異なる第二半導体層とを含む半導体層を形成する工程(b)と、
前記第二半導体層の上面に第二電極を形成する工程(c)と、
前記第二電極の上層に、接合層を介して前記成長基板とは別の支持基板を貼り合わせる工程(d)と、
前記成長基板を剥離して前記第一半導体層を露出させる工程(e)と、
前記第一半導体層の面上の所定の領域に第一電極を形成する工程(f)と、
前記第一電極の、前記第一半導体層に接する側の端部を含む外側面上に、前記第一電極よりも熱膨張係数が低い材料からなる保護層を形成する工程(g)とを有することを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention includes:
A step (a) of preparing a growth substrate;
Forming a semiconductor layer including an n-type or p-type first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer having a different conductivity type from the first semiconductor layer on the growth substrate (b) When,
Forming a second electrode on the upper surface of the second semiconductor layer (c);
A step (d) of attaching a support substrate different from the growth substrate to the upper layer of the second electrode via a bonding layer;
Peeling the growth substrate to expose the first semiconductor layer (e);
Forming a first electrode in a predetermined region on the surface of the first semiconductor layer (f);
Forming a protective layer made of a material having a lower thermal expansion coefficient than that of the first electrode on the outer surface of the first electrode including the end portion on the side in contact with the first semiconductor layer (g). It is characterized by that.

上記方法において、
前記工程(f)は、前記第一半導体層の面上において、所定の方向に延伸するように前記第一電極を形成する工程であって、
前記工程(g)は、前記第一電極の外側面を介して、前記第一電極の一部上面に達するように、前記保護層を形成する工程であり、
前記工程(g)の後に露出している前記第一電極の面が、前記所定の方向に延伸するスリット形状を示すものとしても構わない。
In the above method,
The step (f) is a step of forming the first electrode so as to extend in a predetermined direction on the surface of the first semiconductor layer,
The step (g) is a step of forming the protective layer so as to reach a partial upper surface of the first electrode via the outer surface of the first electrode.
The surface of the first electrode exposed after the step (g) may have a slit shape extending in the predetermined direction.

本発明によれば、良好な寿命特性を有し、且つ従来よりも光取り出し効率の向上した半導体発光素子が実現される。   According to the present invention, a semiconductor light emitting device having good lifetime characteristics and improved light extraction efficiency as compared with the conventional one is realized.

半導体発光素子の一実施形態の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of one Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of one Embodiment of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造方法における一工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1 process in the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device. 参考例1の半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor light emitting element of Reference Example 1. FIG. 参考例2の半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the semiconductor light-emitting device of the reference example 2. 実施例1〜5、参考例1〜2の各発光素子に対して、点灯を行った後の故障率を比較した結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of having compared the failure rate after performing lighting with respect to each light emitting element of Examples 1-5 and Reference Examples 1-2. 別実施形態の半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the semiconductor light-emitting device of another embodiment. 別実施形態の半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the semiconductor light-emitting device of another embodiment. 別実施形態の半導体発光素子の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of the semiconductor light-emitting device of another embodiment. 従来の半導体発光素子の構成を模式的に示す図面である。1 is a drawing schematically showing a configuration of a conventional semiconductor light emitting device. 図7に示す半導体発光素子に対して保護層を設けた半導体発光素子の構成を模式的に示す図面である。8 is a drawing schematically showing a configuration of a semiconductor light emitting device in which a protective layer is provided for the semiconductor light emitting device shown in FIG.

本発明の半導体発光素子及びその製造方法につき、図面を参照して説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。また、以下において、「AlGaN」という記述は、AlGa1−mN(0<m<1)という記述と同義であり、AlとGaの組成比の記述を単に省略して記載したものであって、AlとGaの組成比が1:1である場合に限定する趣旨ではない。「InGaN」等の記述についても同様である。 A semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the dimensional ratio in the drawing does not necessarily match the actual dimensional ratio. In the following, the description “AlGaN” is synonymous with the description Al m Ga 1-m N (0 <m <1), and the description of the composition ratio of Al and Ga is simply omitted. And it is not the meaning limited to the case where the composition ratio of Al and Ga is 1: 1. The same applies to descriptions such as “InGaN”.

[構造]
図1A〜図1Bは、本発明の半導体発光素子の一実施形態の構成を模式的に示す図面である。図1Aは光取り出し方向から見たときの平面図に対応する。図1Bは、図1A内におけるX1−X1線で切断したときの断面図に対応する。以下では、光取り出し面をX−Y平面とし、このX−Y平面に直交する方向をZ方向と規定する。
[Construction]
1A to 1B are drawings schematically showing a configuration of an embodiment of a semiconductor light emitting device of the present invention. FIG. 1A corresponds to a plan view when viewed from the light extraction direction. FIG. 1B corresponds to a cross-sectional view taken along line X1-X1 in FIG. 1A. Hereinafter, the light extraction surface is defined as an XY plane, and a direction orthogonal to the XY plane is defined as a Z direction.

図1Bに示すように、半導体発光素子1は、基板3と、基板3の上層に形成された半導体層5と、第一電極15と、第二電極13と、保護層28とを備える。以下では、半導体発光素子1を単に「発光素子1」と適宜略記することがある。   As shown in FIG. 1B, the semiconductor light emitting device 1 includes a substrate 3, a semiconductor layer 5 formed on the upper layer of the substrate 3, a first electrode 15, a second electrode 13, and a protective layer 28. Hereinafter, the semiconductor light emitting element 1 may be simply abbreviated as “light emitting element 1” as appropriate.

(基板3)
基板3は、例えばCuW、W、Moなどの導電性基板、又はSiなどの半導体基板で構成される。
(Substrate 3)
The substrate 3 is composed of a conductive substrate such as CuW, W, or Mo, or a semiconductor substrate such as Si.

(半導体層5)
本実施形態では、半導体層5は、基板3に近い側からp型半導体層11、活性層9及びn型半導体層7が順に積層されて形成されている。本実施形態では、n型半導体層7が「第一半導体層」に対応し、p型半導体層11が「第二半導体層」に対応する。
(Semiconductor layer 5)
In the present embodiment, the semiconductor layer 5 is formed by sequentially stacking a p-type semiconductor layer 11, an active layer 9, and an n-type semiconductor layer 7 from the side close to the substrate 3. In the present embodiment, the n-type semiconductor layer 7 corresponds to a “first semiconductor layer”, and the p-type semiconductor layer 11 corresponds to a “second semiconductor layer”.

p型半導体層11は、例えばMg、Be、Zn、又はCなどのp型不純物がドープされた窒化物半導体層で構成される。窒化物半導体層としては、例えばGaN、AlGaN、AlInGaN等を利用することができる。   The p-type semiconductor layer 11 is composed of a nitride semiconductor layer doped with a p-type impurity such as Mg, Be, Zn, or C, for example. As the nitride semiconductor layer, for example, GaN, AlGaN, AlInGaN, or the like can be used.

活性層9は、例えばInGaNで構成される発光層及びn型AlGaNで構成される障壁層が周期的に繰り返されてなる半導体層で形成される。これらの層はアンドープでもp型又はn型にドープされていても構わない。活性層9は、少なくともエネルギーバンドギャップの異なる2種類の材料からなる層が積層されて構成されていればよい。活性層9の構成材料は、生成したい光の波長に応じて適宜選択される。本実施形態の発光素子1は、例えば活性層9で生成される光の波長が400nm以下である。例えば、発光波長が365nmの場合、活性層9は、In0.05Ga0.95NとAl0.09Ga0.91Nとが繰り返し積層されて構成される。 The active layer 9 is formed of a semiconductor layer in which, for example, a light emitting layer made of InGaN and a barrier layer made of n-type AlGaN are periodically repeated. These layers may be undoped or p-type or n-type doped. The active layer 9 only needs to be configured by laminating layers made of at least two kinds of materials having different energy band gaps. The constituent material of the active layer 9 is appropriately selected according to the wavelength of light to be generated. In the light emitting element 1 of the present embodiment, for example, the wavelength of light generated in the active layer 9 is 400 nm or less. For example, when the emission wavelength is 365 nm, the active layer 9 is configured by repeatedly laminating In 0.05 Ga 0.95 N and Al 0.09 Ga 0.91 N.

n型半導体層7は、例えばSi、Ge、S、Se、Sn、又はTeなどのn型不純物がドープされた窒化物半導体層で構成される。この窒化物半導体層としては、例えばGaN、AlGaN、AlInGaN等を利用することができる。なお、n型半導体層7は、p型半導体層11と異なる組成の材料で構成されているものとしても構わない。   The n-type semiconductor layer 7 is composed of a nitride semiconductor layer doped with an n-type impurity such as Si, Ge, S, Se, Sn, or Te. As this nitride semiconductor layer, for example, GaN, AlGaN, AlInGaN or the like can be used. The n-type semiconductor layer 7 may be made of a material having a composition different from that of the p-type semiconductor layer 11.

特に、発光素子1が波長400nm以下の光を放射する素子の場合、半導体層5,特にn型半導体層7内での光吸収を抑制するべく、光取り出し面を構成するn型半導体層7の厚みを薄くするのが好ましい。一例として、n型半導体層7の厚みは4.5μm以下であるのが好ましく、4μm以下であるのがより好ましく、3.5μm以下であるのが更により好ましい。なお、半導体層5全体の厚みとしては、5μm以下であるのが好ましく、4.5μm以下であるのがより好ましく、4μm以下であるのが更により好ましい。半導体層5のうち、p型半導体層11及び活性層9と比較して、n型半導体層7の厚みが十分に大きい。   In particular, in the case where the light-emitting element 1 is an element that emits light having a wavelength of 400 nm or less, the n-type semiconductor layer 7 constituting the light extraction surface of the semiconductor layer 5, in particular, the n-type semiconductor layer 7, may be suppressed to suppress light absorption. It is preferable to reduce the thickness. As an example, the thickness of the n-type semiconductor layer 7 is preferably 4.5 μm or less, more preferably 4 μm or less, and even more preferably 3.5 μm or less. The total thickness of the semiconductor layer 5 is preferably 5 μm or less, more preferably 4.5 μm or less, and even more preferably 4 μm or less. In the semiconductor layer 5, the n-type semiconductor layer 7 is sufficiently thicker than the p-type semiconductor layer 11 and the active layer 9.

(第一電極15)
第一電極15は、第一半導体層7の面のうち、活性層9とは反対側の面に形成されている。本実施形態では、第一電極15はn側の電極を構成する。第一電極15は、例えば、Ni/Al/Ni/Ti/Auの多層構造の他、Cr/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Pt/Cr/Au/Cr/Pt/Au等で構成することができる。
(First electrode 15)
The first electrode 15 is formed on the surface of the first semiconductor layer 7 opposite to the active layer 9. In the present embodiment, the first electrode 15 constitutes an n-side electrode. The first electrode 15 is made of, for example, a Ni / Al / Ni / Ti / Au multilayer structure, Cr / Au, Ti / Pt / Au, Ti / Pt / Cr / Au / Cr / Pt / Au, or the like. be able to.

本実施形態の発光素子1においては、図1Aに示すように、第一電極15は、Z方向に見たときに枠形状を示す。より詳細には、第一電極15の外縁部は、半導体層5(第一半導体層7)の外縁部に沿って枠形状を有して構成されている。なお、図1Aに示す発光素子1は、枠形状を示す第一電極15の外縁部の内側の2箇所で、外縁部からX方向に離間した位置に、Y方向に延伸した2本の第一電極15を有している。しかし、枠形状を示す領域の内側において、第一電極15の延伸する本数は2本に限られるものではなく、1本でもよいし、3本以上であっても構わない。図1Aに示した第一電極15の形状はあくまで一例であり、設計に応じて任意に変更可能である。   In the light emitting device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the first electrode 15 has a frame shape when viewed in the Z direction. More specifically, the outer edge portion of the first electrode 15 has a frame shape along the outer edge portion of the semiconductor layer 5 (first semiconductor layer 7). In addition, the light emitting element 1 shown to FIG. 1A is the two 1st extended | stretched to the Y direction in the two places inside the outer edge part of the 1st electrode 15 which shows frame shape, and the position spaced apart from the outer edge part to the X direction. An electrode 15 is provided. However, the number of the first electrodes 15 to be extended inside the region indicating the frame shape is not limited to two, and may be one or three or more. The shape of the first electrode 15 shown in FIG. 1A is merely an example, and can be arbitrarily changed according to the design.

第一電極15は、一部の箇所において、電流供給線14が連結される電流供給部15aを含んで構成される。電流供給部15aは、第一電極15の他の領域と比較して幅広の領域を示す。電流供給線14は、例えばAu、Cuなどで構成されている。電流供給線14は、電流供給部15aが連結されている端部とは反対側の端部は、例えばパッケージ基板の給電パターンなどに接続されている。   The first electrode 15 is configured to include a current supply unit 15a to which the current supply line 14 is connected in some places. The current supply unit 15 a has a wider area than other areas of the first electrode 15. The current supply line 14 is made of, for example, Au or Cu. The end of the current supply line 14 opposite to the end connected to the current supply unit 15a is connected to, for example, a power supply pattern of a package substrate.

(第二電極13)
第二電極13は、p型半導体層11に接触して形成されており、p型半導体層11との間でオーミック接触が形成されている。本実施形態では、第二電極13はp側電極を構成する。
(Second electrode 13)
The second electrode 13 is formed in contact with the p-type semiconductor layer 11, and an ohmic contact is formed with the p-type semiconductor layer 11. In the present embodiment, the second electrode 13 constitutes a p-side electrode.

第一電極15と第二電極13との間に電圧が印加されることで、活性層9内を電流が流れ、活性層9が発光する。   When a voltage is applied between the first electrode 15 and the second electrode 13, a current flows through the active layer 9, and the active layer 9 emits light.

第二電極13は、活性層9から放射される光に対して高い反射率(例えば80%以上であり、より好ましくは90%以上)を示す導電性の材料で構成されるのが好ましい。より具体的には、第二電極13は、例えばAg、Al、又はRhを含む材料で構成される。上述したように、図1Aに示す発光素子1は、活性層9から放射された光をn型半導体層7側に取り出すことが想定されている。第二電極13を高い反射率を示す材料で構成することで、活性層9から基板3側に向けて放射された光がn型半導体層7側に向けて反射されるため、光取り出し効率が高められる。   The second electrode 13 is preferably made of a conductive material exhibiting a high reflectance (for example, 80% or more, more preferably 90% or more) with respect to light emitted from the active layer 9. More specifically, the second electrode 13 is made of a material containing, for example, Ag, Al, or Rh. As described above, the light emitting element 1 shown in FIG. 1A is assumed to extract light emitted from the active layer 9 to the n-type semiconductor layer 7 side. By configuring the second electrode 13 with a material exhibiting a high reflectance, light emitted from the active layer 9 toward the substrate 3 is reflected toward the n-type semiconductor layer 7. Enhanced.

(導電層20)
導電層20は、基板3の上層に形成されている。本実施形態では、導電層20は、拡散防止層23、接合層21、接合層19、拡散防止層17、及び拡散防止層16の多層構造で構成されている。
(Conductive layer 20)
The conductive layer 20 is formed on the upper layer of the substrate 3. In the present embodiment, the conductive layer 20 has a multilayer structure including a diffusion prevention layer 23, a bonding layer 21, a bonding layer 19, a diffusion prevention layer 17, and a diffusion prevention layer 16.

接合層19及び接合層21は、例えばAu−Sn、Au−In、Au−Cu−Sn、Cu−Sn、Pd−Sn、Snなどで構成される。後述するように、これらの接合層19と接合層21は、基板3上に形成された接合層21と、別の基板(後述する成長基板25)上に形成された接合層19を対向させた後に、両者を貼り合わせることで形成されたものである。これらの接合層19及び接合層21は、単一の層として一体化されているものとしても構わない。   The bonding layer 19 and the bonding layer 21 are made of, for example, Au—Sn, Au—In, Au—Cu—Sn, Cu—Sn, Pd—Sn, Sn, or the like. As will be described later, the bonding layer 19 and the bonding layer 21 make the bonding layer 21 formed on the substrate 3 and the bonding layer 19 formed on another substrate (a growth substrate 25 described later) face each other. Later, they were formed by bonding them together. The bonding layer 19 and the bonding layer 21 may be integrated as a single layer.

拡散防止層16及び拡散防止層17は、例えばNi/Ti/Pt、TiW/Pt等の多層構造で構成されており、接合層(19,21)を構成する材料が第二電極13側に拡散して、第二電極13の反射率が低下することを抑制する目的で設けられている。ただし、発光素子1が、拡散防止層16又は拡散防止層17を備えるか否かは任意である。   The diffusion prevention layer 16 and the diffusion prevention layer 17 have a multilayer structure such as Ni / Ti / Pt, TiW / Pt, etc., and the material constituting the bonding layer (19, 21) diffuses to the second electrode 13 side. And it is provided in order to suppress the reflectance of the second electrode 13 from decreasing. However, whether or not the light emitting element 1 includes the diffusion preventing layer 16 or the diffusion preventing layer 17 is arbitrary.

拡散防止層23は、例えば拡散防止層17と同一の材料で構成され、接合層(19,21)を構成する材料が基板3側に拡散するのを抑制する目的で設けられている。ただし、発光素子1が拡散防止層23を備えるか否かは任意である。   The diffusion prevention layer 23 is made of, for example, the same material as that of the diffusion prevention layer 17 and is provided for the purpose of suppressing diffusion of the material constituting the bonding layers (19, 21) to the substrate 3 side. However, whether or not the light emitting element 1 includes the diffusion preventing layer 23 is arbitrary.

(電流遮断層24)
本実施形態において、電流遮断層24は、例えばSiO2、SiN、Zr、AlN、Alなどで構成される。電流遮断層24は、Z方向に関して、第一電極15と対向する位置に形成されている。電流遮断層24は、活性層9を流れる電流を、XY平面に平行な方向に拡げる役割を果たしている。更に、電流遮断層24は半導体層5の外側の位置にも形成されており、製造方法の説明の際に後述するように(ステップS11)、素子分離時におけるエッチングストッパー層としても機能する。
(Current blocking layer 24)
In the present embodiment, the current blocking layer 24 is constituted for example SiO 2, SiN, Zr 2 O 3, AlN, etc. Al 2 O 3. The current blocking layer 24 is formed at a position facing the first electrode 15 in the Z direction. The current blocking layer 24 plays a role of spreading the current flowing through the active layer 9 in a direction parallel to the XY plane. Furthermore, the current blocking layer 24 is also formed at a position outside the semiconductor layer 5 and functions as an etching stopper layer at the time of element isolation, as will be described later in the description of the manufacturing method (step S11).

(保護層28)
図1Bに示すように、本実施形態の発光素子1は、第一電極15の外側面及び上面の一部を覆うように保護層28が形成されている。より詳細には、保護層28は、第一電極15が形成されている領域の外側の位置におけるn型半導体層7の上面から、第一電極15の外側面を介して、第一電極15の上面を連絡するように、形成されている。この保護層28は、活性層9から放射される光を透過する材料で構成されるのが好ましく、例えば、SiO、Al、Y、ZnO、ZrO等で構成される。これらは、いずれも第一電極15と比較して熱膨張係数が小さい材料である。なお、保護層28と第一電極15との界面に、密着性を高めるための密着補助層を形成しても構わない。このような密着補助層としては、例えばTi等を含む材料で構成することができる。
(Protective layer 28)
As shown in FIG. 1B, in the light emitting element 1 of the present embodiment, a protective layer 28 is formed so as to cover a part of the outer surface and the upper surface of the first electrode 15. More specifically, the protective layer 28 extends from the upper surface of the n-type semiconductor layer 7 at a position outside the region where the first electrode 15 is formed via the outer surface of the first electrode 15. It is formed so as to communicate with the upper surface. The protective layer 28 is composed of a preferably being made of a material that transmits light emitted from the active layer 9, for example, SiO 2, Al 2 O 3 , Y 2 O 3, ZnO, ZrO 2 , etc. . These are all materials having a smaller thermal expansion coefficient than the first electrode 15. Note that an adhesion auxiliary layer for enhancing adhesion may be formed at the interface between the protective layer 28 and the first electrode 15. Such a close adhesion auxiliary layer can be made of, for example, a material containing Ti or the like.

図1Aを参照して上述したように、本実施形態では、第一電極15が所定の方向に延伸して形成されている。保護層28は、この第一電極15の延伸方向に沿って、延伸する構成である。そして、図1Bに示すように、第一電極15の上面は、保護層28によって完全には覆われておらず、開口部28dを有した状態で保護層28によって覆われている。本実施形態では、この開口部28dについても、第一電極15の延伸方向に沿って延伸している。すなわち、開口部28を通じて露出している第一電極15の露出面が、第一電極15の延伸方向に沿ってスリット状に延伸する構成である。   As described above with reference to FIG. 1A, in the present embodiment, the first electrode 15 is formed by extending in a predetermined direction. The protective layer 28 is configured to extend along the extending direction of the first electrode 15. As shown in FIG. 1B, the upper surface of the first electrode 15 is not completely covered with the protective layer 28, but is covered with the protective layer 28 with the opening 28d. In the present embodiment, the opening 28 d is also extended along the extending direction of the first electrode 15. That is, the exposed surface of the first electrode 15 exposed through the opening 28 extends in a slit shape along the extending direction of the first electrode 15.

以下、発光素子1の製造方法を説明した後、発光素子1の作用について述べる。   Hereinafter, after describing the manufacturing method of the light emitting element 1, the operation of the light emitting element 1 will be described.

[製造方法]
発光素子1の製造方法につき、図2A〜図2Sを参照して説明する。なお、以下で説明する製造条件や膜厚等の寸法はあくまで一例である。なお、以下の図2A〜図2Sは、いずれも図1Bと同じ方向に係る模式的な断面図に対応する。
[Production method]
A method for manufacturing the light-emitting element 1 will be described with reference to FIGS. 2A to 2S. In addition, dimensions such as manufacturing conditions and film thickness described below are merely examples. 2A to 2S below correspond to schematic cross-sectional views in the same direction as FIG. 1B.

(ステップS1)
図2Aに示すように、成長基板25を準備する。成長基板25としては、一例としてC面を有するサファイア基板を用いることができる。
(Step S1)
As shown in FIG. 2A, a growth substrate 25 is prepared. As an example of the growth substrate 25, a sapphire substrate having a C-plane can be used.

準備工程として、成長基板25のクリーニングを行う。このクリーニングは、より具体的な一例としては、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属化学気相蒸着)装置の処理炉内に成長基板25を配置し、処理炉内に所定の流量の水素ガスを流しながら、炉内温度を例えば1150℃に昇温することにより行われる。   As a preparation step, the growth substrate 25 is cleaned. As a more specific example of this cleaning, a growth substrate 25 is disposed in a processing furnace of a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus, and hydrogen gas at a predetermined flow rate is placed in the processing furnace. The temperature in the furnace is raised to, for example, 1150 ° C. while flowing.

ステップS1が工程(a)に対応する。   Step S1 corresponds to step (a).

(ステップS2)
図2Bに示すように、成長基板25の上層に、下地層27、n型半導体層7、活性層9、及びp型半導体層11を順に形成する。このステップS2は、例えば以下の手順で行われる。
(Step S2)
As shown in FIG. 2B, an underlayer 27, an n-type semiconductor layer 7, an active layer 9, and a p-type semiconductor layer 11 are formed in this order on the growth substrate 25. This step S2 is performed by the following procedure, for example.

まず、МОCVD装置の炉内圧力を100kPa、炉内温度を480℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量がそれぞれ5slmの窒素ガス及び水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が50μmol/minのトリメチルガリウム(TMG)及び流量が250000μmol/minのアンモニアを処理炉内に68秒間供給する。これにより、成長基板25の表面に、厚みが20nmのGaNよりなる低温バッファ層を形成する。   First, the furnace pressure of the МОCVD apparatus is 100 kPa, and the furnace temperature is 480 ° C. Then, while flowing nitrogen gas and hydrogen gas with a flow rate of 5 slm as carrier gases into the processing furnace, trimethylgallium (TMG) with a flow rate of 50 μmol / min and ammonia with a flow rate of 250,000 μmol / min are used as the raw material gas in the processing furnace. For 68 seconds. Thereby, a low-temperature buffer layer made of GaN having a thickness of 20 nm is formed on the surface of the growth substrate 25.

次に、MOCVD装置の炉内温度を1150℃に昇温する。そして、処理炉内に、キャリアガスとして、流量が20slmの窒素ガス及び流量が15slmの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が100μmol/minのTMG及び流量が250000μmol/minのアンモニアを処理炉内に30分間供給する。これにより、低温バッファ層の表面に、厚みが1.7μmのGaNよりなるバッファ層を形成する。これらのバッファ層により下地層27が形成される。   Next, the furnace temperature of the MOCVD apparatus is raised to 1150 ° C. Then, while supplying nitrogen gas having a flow rate of 20 slm and hydrogen gas having a flow rate of 15 slm as a carrier gas in the processing furnace, TMG having a flow rate of 100 μmol / min and ammonia having a flow rate of 250,000 μmol / min are used as the processing furnace. In for 30 minutes. Thereby, a buffer layer made of GaN having a thickness of 1.7 μm is formed on the surface of the low-temperature buffer layer. The base layer 27 is formed by these buffer layers.

次に、下地層27の上層にn型半導体層7を形成する。n型半導体層7の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。   Next, the n-type semiconductor layer 7 is formed on the base layer 27. A specific method for forming the n-type semiconductor layer 7 is, for example, as follows.

まず、引き続き炉内温度を1150℃とした状態で、MOCVD装置の炉内圧力を30kPaとする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が20slmの窒素ガス及び流量が15slmの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が94μmol/minのTMG、流量が6μmol/minのトリメチルアルミニウム(TMA)、流量が250000μmol/minのアンモニア及び流量が0.013μmol/minのテトラエチルシランを処理炉内に60分間供給する。これにより、例えばAl0.06Ga0.94Nの組成を有し、厚みが2μmのn型半導体層7が下地層27の上層に形成される。なお、n型半導体層7をGaN又はAlGaNで構成する場合、Alの組成比は、0%以上15%以下であるのが好ましく、2%以上11%以下であるのがより好ましく、5%以上9%以下であるのが更により好ましい。 First, with the furnace temperature kept at 1150 ° C., the furnace pressure of the MOCVD apparatus is set to 30 kPa. Then, while flowing nitrogen gas having a flow rate of 20 slm as carrier gas and hydrogen gas having a flow rate of 15 slm into the processing furnace, TMG having a flow rate of 94 μmol / min, trimethylaluminum (TMA) having a flow rate of 6 μmol / min, Ammonia with a flow rate of 250,000 μmol / min and tetraethylsilane with a flow rate of 0.013 μmol / min are supplied into the treatment furnace for 60 minutes. Thereby, for example, an n-type semiconductor layer 7 having a composition of Al 0.06 Ga 0.94 N and a thickness of 2 μm is formed in the upper layer of the base layer 27. When the n-type semiconductor layer 7 is made of GaN or AlGaN, the Al composition ratio is preferably 0% to 15%, more preferably 2% to 11%, and more preferably 5% or more. Even more preferably, it is 9% or less.

なお、この後、TMAの供給を停止すると共に、それ以外の原料ガスを6秒間供給することにより、n型AlGaN層の上層に、厚みが5nm程度のn型GaNよりなる保護層を有してなるn型半導体層7を実現してもよい。なお、上述したように、n型半導体層7の厚みは、4.5μm以下であるのが好ましく、4μm以下であるのがより好ましく、3.5μm以下であるのが更により好ましい。   After this, the supply of TMA is stopped, and other source gases are supplied for 6 seconds, thereby having a protective layer made of n-type GaN having a thickness of about 5 nm on the n-type AlGaN layer. An n-type semiconductor layer 7 may be realized. As described above, the thickness of the n-type semiconductor layer 7 is preferably 4.5 μm or less, more preferably 4 μm or less, and even more preferably 3.5 μm or less.

上記の説明では、n型半導体層7に含まれるn型不純物をSiとする場合について説明したが、n型不純物としては、Si以外にGe、S、Se、Sn又はTe等を用いることができる。   In the above description, the case where Si is used as the n-type impurity contained in the n-type semiconductor layer 7 has been described. However, as the n-type impurity, Ge, S, Se, Sn, Te, or the like can be used in addition to Si. .

次に、n型半導体層7の上層に活性層9を形成する。活性層9の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。   Next, an active layer 9 is formed on the n-type semiconductor layer 7. A specific method for forming the active layer 9 is, for example, as follows.

まずMOCVD装置の炉内圧力を100kPa、炉内温度を830℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が15slmの窒素ガス及び流量が1slmの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が10μmol/minのTMG、流量が12μmol/minのトリメチルインジウム(TMI)及び流量が300000μmol/minのアンモニアを処理炉内に48秒間供給するステップを行う。その後、流量が10μmol/minのTMG、流量が1.6μmol/minのTMA、0.002μmol/minのテトラエチルシラン及び流量が300000μmol/minのアンモニアを処理炉内に120秒間供給するステップを行う。以下、これらの2つのステップを繰り返すことにより、厚みが2nmのInGaNよりなる発光層、及び厚みが7nmのn型AlGaNよりなる障壁層が15周期積層されてなる活性層9が、n型半導体層7の上層に形成される。   First, the furnace pressure of the MOCVD apparatus is 100 kPa, and the furnace temperature is 830 ° C. Then, while flowing nitrogen gas having a flow rate of 15 slm and hydrogen gas having a flow rate of 1 slm as a carrier gas in the processing furnace, TMG having a flow rate of 10 μmol / min, trimethylindium (TMI) having a flow rate of 12 μmol / min, and A step of supplying ammonia at a flow rate of 300,000 μmol / min into the processing furnace for 48 seconds is performed. Thereafter, TMG having a flow rate of 10 μmol / min, TMA having a flow rate of 1.6 μmol / min, tetraethylsilane having a flow rate of 0.002 μmol / min, and ammonia having a flow rate of 300,000 μmol / min are supplied into the processing furnace for 120 seconds. Hereinafter, by repeating these two steps, an active layer 9 in which a light-emitting layer made of InGaN having a thickness of 2 nm and a barrier layer made of n-type AlGaN having a thickness of 7 nm are stacked for 15 periods is formed into an n-type semiconductor layer. 7 is formed on the upper layer.

なお、活性層9から放射される光の波長を400nm以下とする場合には、発光層を構成するInGaNのIn組成比を10%以下とするのが好ましい。この場合、障壁層を構成するGaN又はAlGaNのAl組成比を、0%以上15%以下とするのが好ましく、2%以上13%以下とするのがより好ましく、5%以上10%以下とするのが更により好ましい。   When the wavelength of light emitted from the active layer 9 is 400 nm or less, the In composition ratio of InGaN constituting the light emitting layer is preferably 10% or less. In this case, the Al composition ratio of GaN or AlGaN constituting the barrier layer is preferably 0% to 15%, more preferably 2% to 13%, and more preferably 5% to 10%. Is even more preferred.

次に、活性層9の上層にp型半導体層11を形成する。p型半導体層11の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。   Next, the p-type semiconductor layer 11 is formed on the active layer 9. A specific method for forming the p-type semiconductor layer 11 is, for example, as follows.

具体的には、MOCVD装置の炉内圧力を100kPaに維持し、処理炉内にキャリアガスとして流量が15slmの窒素ガス及び流量が25slmの水素ガスを流しながら、炉内温度を1025℃に昇温する。その後、原料ガスとして、流量が35μmol/minのTMG、流量が20μmol/minのTMA、流量が250000μmol/minのアンモニア及びp型不純物をドープするための流量が0.1μmol/minのビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)を処理炉内に60秒間供給する。これにより、活性層33の表面に、厚みが20nmのAl0.3Ga0.7Nの組成を有する正孔供給層を形成する。その後、TMAの流量を4μmol/minに変更して原料ガスを360秒間供給することにより、厚みが120nmのAl0.13Ga0.87Nの組成を有する正孔供給層を形成する。これらの正孔供給層によりp型半導体層11が形成される。 Specifically, the furnace pressure of the MOCVD apparatus is maintained at 100 kPa, and the furnace temperature is raised to 1025 ° C. while nitrogen gas with a flow rate of 15 slm and hydrogen gas with a flow rate of 25 slm are allowed to flow into the processing furnace as a carrier gas. To do. Thereafter, as source gases, TMG with a flow rate of 35 μmol / min, TMA with a flow rate of 20 μmol / min, ammonia with a flow rate of 250,000 μmol / min, and biscyclopentadi with a flow rate of 0.1 μmol / min for doping p-type impurities. Enilmagnesium (Cp 2 Mg) is fed into the processing furnace for 60 seconds. Thereby, a hole supply layer having a composition of Al 0.3 Ga 0.7 N having a thickness of 20 nm is formed on the surface of the active layer 33. Thereafter, by changing the flow rate of TMA to 4 μmol / min and supplying the source gas for 360 seconds, a hole supply layer having a composition of Al 0.13 Ga 0.87 N having a thickness of 120 nm is formed. A p-type semiconductor layer 11 is formed by these hole supply layers.

なお、この工程の後、TMAの供給を停止すると共に、CP2Mgの流量を0.2μmol/minに変更して原料ガスを20秒間供給することにより、厚みが5nm程度で、p型不純物濃度が1×1020/cm3程度のp型GaN層を有してなるp型半導体層11を実現してもよい。 After this step, the supply of TMA is stopped, the flow rate of CP 2 Mg is changed to 0.2 μmol / min, and the source gas is supplied for 20 seconds, so that the thickness is about 5 nm and the p-type impurity concentration is increased. However, a p-type semiconductor layer 11 having a p-type GaN layer of about 1 × 10 20 / cm 3 may be realized.

上記の説明では、p型半導体層11に含まれるp型不純物をMgとする場合について説明したが、p型不純物としては、Mg以外に、Be、Zn、又はC等を用いることもできる。   In the above description, the case where Mg is used as the p-type impurity contained in the p-type semiconductor layer 11 has been described. However, Be, Zn, C, or the like can be used in addition to Mg as the p-type impurity.

ステップS2が工程(b)に対応する。   Step S2 corresponds to step (b).

(ステップS3)
ステップS2で得られたウェハに対して活性化処理を行う。具体的な一例としては、RTA(Rapid Thermal Anneal:急速加熱)装置を用いて、窒素雰囲気下中650℃で15分間の活性化処理を行う。
(Step S3)
An activation process is performed on the wafer obtained in step S2. As a specific example, an activation process is performed at 650 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere using an RTA (Rapid Thermal Anneal) apparatus.

(ステップS4)
次に、図2Cに示すように、p型半導体層11の上面の所定箇所に第二電極13を形成する。第二電極13の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
(Step S4)
Next, as shown in FIG. 2C, the second electrode 13 is formed at a predetermined position on the upper surface of the p-type semiconductor layer 11. A specific method for forming the second electrode 13 is, for example, as follows.

スパッタリング装置を用いて、p型半導体層11の所定の領域の上面に、膜厚0.7nmのNi及び膜厚150nmのAgを成膜する。その後、RTA装置を用いてドライエア雰囲気中で400℃、2分間のコンタクトアニールを行う。なお、第二電極13の材料としては、NiとAgの合金の他、Al、Rh、AgとPdとCuの合金等によって第二電極13を形成することもできる。   Using a sputtering apparatus, a 0.7 nm thick Ni film and a 150 nm thick Ag film are formed on the upper surface of a predetermined region of the p-type semiconductor layer 11. Thereafter, contact annealing is performed at 400 ° C. for 2 minutes in a dry air atmosphere using an RTA apparatus. In addition, as a material of the 2nd electrode 13, the 2nd electrode 13 can also be formed with Al, Rh, an alloy of Ag, Pd, and Cu other than the alloy of Ni and Ag.

ステップS4が工程(c)に対応する。   Step S4 corresponds to step (c).

(ステップS5)
図2Cに示すように、第二電極13の上面に拡散防止層16を形成する。例えば、電子線蒸着装置(EB装置)を用いて、膜厚80nmのNi、膜厚100nmのTi、及び膜厚200nmのPtを成膜することで拡散防止層16を形成する。なお、拡散防止層16の材料としては、Ni/Ti/Pt以外にも、TiW/Pt等を用いることができる。なお、本ステップS5を行うか否かは任意である。
(Step S5)
As shown in FIG. 2C, the diffusion preventing layer 16 is formed on the upper surface of the second electrode 13. For example, the diffusion prevention layer 16 is formed by depositing Ni with a thickness of 80 nm, Ti with a thickness of 100 nm, and Pt with a thickness of 200 nm using an electron beam evaporation apparatus (EB apparatus). In addition to Ni / Ti / Pt, TiW / Pt or the like can be used as the material of the diffusion preventing layer 16. Whether or not this step S5 is performed is arbitrary.

(ステップS6)
図2Dに示すように、露出しているp型半導体層11の上面、及び、拡散防止層16の上面の所定の領域に、電流遮断層24を形成する。電流遮断層24は、例えば、SiO2、SiN、Zr23、AlN、又はAl23等をスパッタリング法等によって成膜することで形成される。
(Step S6)
As shown in FIG. 2D, a current blocking layer 24 is formed in a predetermined region of the exposed upper surface of the p-type semiconductor layer 11 and the upper surface of the diffusion prevention layer 16. The current blocking layer 24 is formed, for example, by depositing SiO 2 , SiN, Zr 2 O 3 , AlN, Al 2 O 3 or the like by a sputtering method or the like.

なお、本ステップS6において、電流遮断層24は、後のステップで第一電極15を形成する予定の領域に対して、Z方向に対向する位置に形成される。   In step S6, the current blocking layer 24 is formed at a position facing the Z direction with respect to a region where the first electrode 15 is to be formed in a later step.

(ステップS7)
図2Eに示すように、拡散防止層16及び電流遮断層24の上面全体に拡散防止層17を形成し、拡散防止層17の上面に接合層19を形成する。拡散防止層17は、拡散防止層16と同様の方法で形成される。例えば、電子線蒸着装置(EB装置)を用いて、TiとPtを多周期積層させることで形成される。その後、拡散防止層17の上面に、膜厚10nmのTiを蒸着させた後、Au80%Sn20%で構成されるAu−Snハンダを膜厚3μm蒸着させることで、接合層19が形成される。なお、接合層19としては、Au−Snハンダの他、Au−In、Au−Cu−Sn、Cu−Sn、Pd−Sn、Sn等を利用することができる。なお、拡散防止層17を設けるか否かは任意である。
(Step S7)
As shown in FIG. 2E, the diffusion preventing layer 17 is formed on the entire upper surfaces of the diffusion preventing layer 16 and the current blocking layer 24, and the bonding layer 19 is formed on the upper surface of the diffusion preventing layer 17. The diffusion preventing layer 17 is formed by the same method as the diffusion preventing layer 16. For example, it is formed by stacking multiple periods of Ti and Pt using an electron beam evaporation apparatus (EB apparatus). Thereafter, Ti having a film thickness of 10 nm is vapor-deposited on the upper surface of the diffusion preventing layer 17, and Au—Sn solder composed of Au 80% Sn 20% is vapor-deposited with a film thickness of 3 μm, thereby forming the bonding layer 19. As the bonding layer 19, in addition to Au—Sn solder, Au—In, Au—Cu—Sn, Cu—Sn, Pd—Sn, Sn, or the like can be used. Whether or not to provide the diffusion preventing layer 17 is arbitrary.

(ステップS8)
図2Fに示すように、成長基板25とは別に準備された基板3(支持基板3)の上面に、拡散防止層23及び接合層21を形成する。基板3としては、上述したようにCuW、W、Mo等の導電性基板、又はSi等の半導体基板を利用することができる。拡散防止層23は、拡散防止層17と同様に形成することができ、接合層21は、接合層19と同様に形成することができる。拡散防止層23を設けるか否かは任意である。
(Step S8)
As shown in FIG. 2F, the diffusion prevention layer 23 and the bonding layer 21 are formed on the upper surface of the substrate 3 (support substrate 3) prepared separately from the growth substrate 25. As the substrate 3, as described above, a conductive substrate such as CuW, W, or Mo, or a semiconductor substrate such as Si can be used. The diffusion prevention layer 23 can be formed in the same manner as the diffusion prevention layer 17, and the bonding layer 21 can be formed in the same manner as the bonding layer 19. Whether or not to provide the diffusion preventing layer 23 is arbitrary.

(ステップS9)
図2Gに示すように、成長基板25の上層に形成された接合層19と、基板3の上層に形成された接合層21を貼り合わせることで、成長基板25と基板3の貼り合わせを行う。具体的な一例としては、280℃の温度、0.2MPaの圧力下で、貼り合わせ処理が行われる。
(Step S9)
As shown in FIG. 2G, the growth substrate 25 and the substrate 3 are bonded together by bonding the bonding layer 19 formed on the upper layer of the growth substrate 25 and the bonding layer 21 formed on the upper layer of the substrate 3. As a specific example, the bonding process is performed at a temperature of 280 ° C. and a pressure of 0.2 MPa.

この工程により、接合層19及び接合層21が溶融して接合されることで、基板3と成長基板25が表裏面に貼り合わされた構造が形成される。つまり、接合層19と接合層21は、本ステップ以後においては一体化されているものとして構わない。そして、本ステップS9の実行前の段階で拡散防止層23及び拡散防止層17が形成されていることで、接合層(19,21)の構成材料の拡散が抑制されている。   By this process, the bonding layer 19 and the bonding layer 21 are melted and bonded to form a structure in which the substrate 3 and the growth substrate 25 are bonded to the front and back surfaces. That is, the bonding layer 19 and the bonding layer 21 may be integrated after this step. And since the diffusion prevention layer 23 and the diffusion prevention layer 17 are formed in the stage before execution of this step S9, the spreading | diffusion of the constituent material of a joining layer (19, 21) is suppressed.

本ステップS9が、工程(d)に対応する。   This step S9 corresponds to the step (d).

(ステップS10)
図2Hに示すように、成長基板25を剥離する。より具体的には、成長基板25側からレーザ光を照射する。ここで、照射するレーザ光を、成長基板25の構成材料(本実施形態ではサファイア)を透過し、下地層27の構成材料(本実施形態ではGaN)によって吸収されるような波長の光とする。これにより、下地層27でレーザ光が吸収されるため、成長基板25と下地層27の界面が高温化してGaNが分解され、成長基板25が剥離される。
(Step S10)
As shown in FIG. 2H, the growth substrate 25 is peeled off. More specifically, the laser beam is irradiated from the growth substrate 25 side. Here, the laser beam to be irradiated is light having a wavelength that transmits the constituent material of the growth substrate 25 (sapphire in this embodiment) and is absorbed by the constituent material of the base layer 27 (GaN in this embodiment). . As a result, the laser light is absorbed by the underlayer 27, so that the interface between the growth substrate 25 and the underlayer 27 is heated to decompose GaN, and the growth substrate 25 is peeled off.

その後、ウェハ上に残存している金属Gaを塩酸等を用いて除去した後、GaN(下地層27)をICP装置を用いたドライエッチングによって除去し、n型半導体層7を露出させる。なお、本ステップS10において下地層27が除去されて、p型半導体層11、活性層9、及びn型半導体層7が、基板3側からこの順に積層されてなる半導体層5が残存する(図2I参照)。   Thereafter, the metal Ga remaining on the wafer is removed using hydrochloric acid or the like, and then GaN (underlying layer 27) is removed by dry etching using an ICP apparatus, so that the n-type semiconductor layer 7 is exposed. In step S10, the base layer 27 is removed, and the semiconductor layer 5 in which the p-type semiconductor layer 11, the active layer 9, and the n-type semiconductor layer 7 are stacked in this order from the substrate 3 side remains (FIG. 2I).

本ステップS10が、工程(e)に対応する。   This step S10 corresponds to the step (e).

(ステップS11)
図2Jに示すように、隣接する素子同士を分離する。具体的には、隣接素子との境界領域に対し、ICP装置を用いて電流遮断層24の上面が露出するまで半導体層5をエッチングする。このとき、電流遮断層24がエッチングストッパー層として機能する。なお、図2Jでは、半導体層5の側面が鉛直方向に対して傾斜を有するように図示しているが、これは一例であって、このような形状に限定する趣旨ではない。
(Step S11)
As shown in FIG. 2J, adjacent elements are separated. Specifically, the semiconductor layer 5 is etched using an ICP device until the upper surface of the current blocking layer 24 is exposed to the boundary region with the adjacent element. At this time, the current blocking layer 24 functions as an etching stopper layer. In FIG. 2J, the side surface of the semiconductor layer 5 is illustrated as being inclined with respect to the vertical direction. However, this is an example, and the present invention is not limited to such a shape.

(ステップS12)
図2Kに示すように、n型半導体層7の上面の所定の領域に導電性材料を蒸着して、第一電極15を形成する。このとき、第一電極15は、Z方向(基板3の面に直交する方向)に関し、電流遮断層24と直交する領域に形成される。
(Step S12)
As shown in FIG. 2K, a first electrode 15 is formed by evaporating a conductive material in a predetermined region on the upper surface of the n-type semiconductor layer 7. At this time, the first electrode 15 is formed in a region orthogonal to the current blocking layer 24 in the Z direction (direction orthogonal to the surface of the substrate 3).

第一電極15を形成する具体的な方法としては、例えば以下の通りである。   A specific method for forming the first electrode 15 is, for example, as follows.

まず、n型半導体層7の上面の所定の領域、及び半導体層5の側面にレジストマスクを形成する。このレジストマスクには、第一電極15を形成する予定の領域に開口部が設けられている。次に、レジストマスクの開口部を介して露出しているn型半導体層7の上面、及びレジストマスクの上面に、第一電極15の構成材料を形成する。具体的には、電子線蒸着装置によって例えばNi/Al/Ni/Ti/Auからなる導電性材料を、例えば膜厚3μm程度蒸着させる。その後、レジストマスクを剥離することで、n型半導体層7の上面の所定箇所に、第一電極15が形成される。このとき、形成される第一電極15は、図1Aを参照して上述したように、外縁部が枠形状を示す。   First, a resist mask is formed on a predetermined region on the upper surface of the n-type semiconductor layer 7 and on the side surface of the semiconductor layer 5. The resist mask has an opening in a region where the first electrode 15 is to be formed. Next, the constituent material of the first electrode 15 is formed on the upper surface of the n-type semiconductor layer 7 exposed through the opening of the resist mask and the upper surface of the resist mask. Specifically, a conductive material made of, for example, Ni / Al / Ni / Ti / Au is deposited by an electron beam deposition apparatus, for example, with a film thickness of about 3 μm. Thereafter, the first electrode 15 is formed at a predetermined position on the upper surface of the n-type semiconductor layer 7 by removing the resist mask. At this time, as described above with reference to FIG. 1A, the outer edge portion of the formed first electrode 15 has a frame shape.

本ステップS12が工程(f)に対応する。   This step S12 corresponds to the step (f).

(ステップS13)
図2Lに示すように、第一電極15の外側の位置におけるn型半導体層7の上面から、第一電極15の一部の上面を連絡するように保護層28を形成する。このとき、保護層28は、開口部28dを有し、この開口部28dを通じて第一電極15の一部の上面が露出するように形成される。このステップS13が工程(g)に対応する。なお、第一電極15の側面及び上面にTi等からなる密着補助層を形成した後に、保護層28を形成するものとしても構わない。
(Step S13)
As shown in FIG. 2L, a protective layer 28 is formed so as to communicate with the upper surface of a part of the first electrode 15 from the upper surface of the n-type semiconductor layer 7 at a position outside the first electrode 15. At this time, the protective layer 28 has an opening 28d, and is formed so that a part of the upper surface of the first electrode 15 is exposed through the opening 28d. This step S13 corresponds to the step (g). The protective layer 28 may be formed after the adhesion auxiliary layer made of Ti or the like is formed on the side surface and the upper surface of the first electrode 15.

本ステップを実行するに際しては、種々の方法を採用することができる。   In executing this step, various methods can be employed.

(第一の方法)
図2Mに示すように、開口部28dを形成したい領域に対応した第一電極15の上面にレジストマスク31を形成する。次に、図2Nに示すように、レジストマスク31の上面を含む領域に保護層28を形成する。その後に、レジストマスク31を剥離することで、図2Lに示すような構成が実現される。
(First method)
As shown in FIG. 2M, a resist mask 31 is formed on the upper surface of the first electrode 15 corresponding to the region where the opening 28d is to be formed. Next, as shown in FIG. 2N, a protective layer 28 is formed in a region including the upper surface of the resist mask 31. Thereafter, the resist mask 31 is peeled off to realize the configuration shown in FIG. 2L.

(第二の方法)
図2Oに示すように、第一電極15の上面全面を含む領域に保護層28を形成する。次に、開口部28d(図2L参照)を形成したい領域に対応した保護層28の上面に、開口部32dを有したレジストマスク32を形成する。
(Second method)
As shown in FIG. 2O, a protective layer 28 is formed in a region including the entire upper surface of the first electrode 15. Next, a resist mask 32 having an opening 32d is formed on the upper surface of the protective layer 28 corresponding to a region where the opening 28d (see FIG. 2L) is to be formed.

次に、図2Pに示すように、保護層28を構成する材料に対して溶解性を有する溶液40にウェハを浸す。例えば、保護層28がSiOからなる場合であれば、この溶液40としては、フッ化水素水溶液、フッ化アンモニウム水溶液等を用いることができる。このとき、レジストマスク32に覆われていない領域内、すなわち、開口部32dを介して露出している保護層28のみが除去される。その後、レジストマスク32を剥離することで、図2Lに示すような構成が実現される。 Next, as shown in FIG. 2P, the wafer is immersed in a solution 40 that is soluble in the material constituting the protective layer 28. For example, when the protective layer 28 is made of SiO 2 , a hydrogen fluoride aqueous solution, an ammonium fluoride aqueous solution, or the like can be used as the solution 40. At this time, only the protective layer 28 exposed in the region not covered with the resist mask 32, that is, the opening 32d is removed. Thereafter, the resist mask 32 is peeled off to realize the configuration shown in FIG. 2L.

(第三の方法)
第二の方法と同様に、図2Qに示すように、第一電極15の上面全面を含む領域に保護層28を形成する。次に、開口部28d(図2L参照)を形成したい領域に対して、例えば波長266nm、193nm、157nm等のレーザ光41を照射して、当該領域に形成されている保護層28をレーザアブレーション技術により除去する(図2R参照)。これにより、図2Lに示すような構成が実現される。
(Third method)
Similar to the second method, as shown in FIG. 2Q, a protective layer 28 is formed in a region including the entire upper surface of the first electrode 15. Next, a region where the opening 28d (see FIG. 2L) is to be formed is irradiated with laser light 41 having a wavelength of 266 nm, 193 nm, 157 nm, etc., and the protective layer 28 formed in the region is irradiated with the laser ablation technique. (See FIG. 2R). Thereby, the configuration as shown in FIG. 2L is realized.

(ステップS14)
図2Sに示すように、ウェハをチップ単位に分割する。具体的な一例としては、各素子同士を例えばレーザダイシング装置によって分離する。
(Step S14)
As shown in FIG. 2S, the wafer is divided into chips. As a specific example, each element is separated by, for example, a laser dicing apparatus.

その後、基板3の裏面を例えばAgペーストにてパッケージと接合し、電流供給部15aに対して電流供給線14を連結させる。例えば、50gの荷重で、Φ100μmの電流供給部15aにAuからなる電流供給線14を連結させることで、ワイヤボンディングを行う。これにより、図1A〜図1Bに示す発光素子1が形成される。   Thereafter, the back surface of the substrate 3 is joined to the package by, for example, Ag paste, and the current supply line 14 is connected to the current supply unit 15a. For example, wire bonding is performed by connecting a current supply line 14 made of Au to a current supply unit 15a having a diameter of 100 μm with a load of 50 g. Thereby, the light emitting element 1 shown to FIG. 1A-FIG. 1B is formed.

[検証]
以下、実施例及び参考例を参照して説明する。なお、いずれの発光素子も、ピーク発光波長が365nmであり、第一電極15の上面(n型半導体層7とは反対側の面)の幅が20μmである。
[Verification]
Hereinafter, description will be made with reference to Examples and Reference Examples. In any of the light emitting elements, the peak emission wavelength is 365 nm, and the width of the upper surface of the first electrode 15 (surface opposite to the n-type semiconductor layer 7) is 20 μm.

(実施例)
ステップS1〜S14を経て製造された発光素子1を、各実施例の素子とした。なお、実施例1〜5では、ステップS13において設けられる保護層28の開口部28dの幅を異ならせている。具体的には、以下の通りである。
実施例1: 開口部28dの幅は14〜16μmである。
実施例2: 開口部28dの幅は10〜12μmである。
実施例3: 開口部28dの幅は6〜8μmである。
実施例4: 開口部28dの幅は2〜4μmである。
実施例5: 開口部28dの幅は1〜2μmである。
(Example)
The light emitting device 1 manufactured through steps S1 to S14 was used as the device of each example. In Examples 1 to 5, the width of the opening 28d of the protective layer 28 provided in Step S13 is varied. Specifically, it is as follows.
Example 1: The width of the opening 28d is 14 to 16 μm.
Example 2: The width of the opening 28d is 10 to 12 μm.
Example 3 The width of the opening 28d is 6 to 8 μm.
Example 4: The width of the opening 28d is 2 to 4 μm.
Example 5: The width of the opening 28d is 1 to 2 μm.

(参考例1)
ステップS13において、保護層28に開口部28dを設けることなく、保護層28を形成した素子を参考例1の素子とした。図3Aに参考例1の発光素子の模式的な断面図を示す。
(Reference Example 1)
In Step S13, the element in which the protective layer 28 was formed without providing the opening 28d in the protective layer 28 was used as the element of Reference Example 1. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the light-emitting element of Reference Example 1.

(参考例2)
ステップS13を実行せずに生成された素子を参考例2の素子とした。図3Bに参考例2の発光素子の模式的な断面図を示す。
(Reference Example 2)
The element generated without executing Step S13 was used as the element of Reference Example 2. FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the light emitting device of Reference Example 2.

これら各実施例1〜5、参考例1〜2の各発光素子に対して、アルミ基板上にパッケージを実装し、温度85℃、相対湿度85%の環境下において、電流0.7Aで2時間点灯と1時間消灯を繰り返す間欠点灯試験を行った。累計点灯時間1000時間における結果を図4に示す。   For each of the light emitting devices of Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 and 2, a package is mounted on an aluminum substrate, and the temperature is 85 ° C. and the relative humidity is 85%. An intermittent lighting test was repeated in which lighting and lighting for 1 hour were repeated. The results at a cumulative lighting time of 1000 hours are shown in FIG.

図4によれば、保護層28を設けない参考例2の発光素子が最も故障率が高かった。また、保護層28を設けた構成であっても、参考例1の発光素子のように開口部28dを設けない場合には、各実施例1〜5と比較して故障率が高いことが確認された。なお、不点灯になった発光素子の断面を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)で観察し、エネルギー分散型X線分析(Energy dispersive X-ray spectrometry:EDS)の手法を用いて分析を行うと、第一電極15の近傍箇所に、第二電極13の構成材料であるAg成分が検出された。   According to FIG. 4, the light emitting element of Reference Example 2 in which the protective layer 28 is not provided has the highest failure rate. Moreover, even if it is the structure which provided the protective layer 28, when the opening part 28d is not provided like the light emitting element of the reference example 1, it is confirmed that a failure rate is high compared with each Example 1-5. It was done. In addition, the cross section of the light-emitting element that has become unlit is observed with a scanning electron microscope (SEM) and analyzed using an energy dispersive X-ray analysis (EDS) technique. As a result, an Ag component, which is a constituent material of the second electrode 13, was detected in the vicinity of the first electrode 15.

図4に示す結果より、参考例2の発光素子のように保護層28を設けない場合には、保護層28を設けた他の素子と比較して、最もマイグレーションが進展しやすいことが分かる。また、参考例1の発光素子のうち、不点灯の発光素子については、保護層28にクラックが確認されており、クラックを通じて半導体層5へと大気中の水分や酸素が流入し、マイグレーションを促進させたものと考えられる。   From the results shown in FIG. 4, it can be seen that when the protective layer 28 is not provided as in the light emitting element of Reference Example 2, migration is most likely to proceed as compared with other elements provided with the protective layer 28. Among the light emitting elements of Reference Example 1, the non-lighting light emitting elements are confirmed to have cracks in the protective layer 28, and moisture and oxygen in the atmosphere flow into the semiconductor layer 5 through the cracks to promote migration. It is thought that it was made.

これに対し、各実施例の発光素子は、いずれも参考例1の発光素子よりも故障率が低下している。このことは、保護層28に開口部28dを設けたことで、保護層28にクラックが発生するのを抑制する効果があることを示唆するものである。これは、第一電極15が完全に保護層28に覆われている場合、通電と停止を繰り返すことで、第一電極15と保護層28との熱膨張係数の差に起因して、保護層28に対して大きな応力が発生し、やがて保護層28にクラックが生じたものと推察される。これに対し、各実施例の発光素子のように、保護層28に開口部28dを設けたことで、保護層28と第一電極15との間の応力を逃がすことができ、参考例2の素子よりも、寿命特性が向上したものと考えられる。   On the other hand, the failure rate of each of the light-emitting elements of each example is lower than that of the light-emitting element of Reference Example 1. This suggests that the provision of the opening 28d in the protective layer 28 has an effect of suppressing the generation of cracks in the protective layer 28. This is because, when the first electrode 15 is completely covered by the protective layer 28, the protective layer 28 is caused by the difference in thermal expansion coefficient between the first electrode 15 and the protective layer 28 by repeating energization and stopping. It is inferred that a large stress was generated on 28, and cracks occurred in the protective layer 28 over time. On the other hand, the stress between the protective layer 28 and the first electrode 15 can be released by providing the opening 28d in the protective layer 28 as in the light emitting device of each example. It is considered that the life characteristics are improved as compared with the element.

なお、図4の結果によれば、第一電極15の上面の幅に対する開口部28dの幅は、10%以上が好ましく、30%以上80%以下がより好ましく、30%以上60%以下が更により好ましいことが分かる。開口部28dの幅が狭すぎると、応力を逃がす効果があまり得られず、逆に、開口部28dの幅が広すぎると、大気中の水分が流入しやすくなってしまって保護層28の機能を十分に発揮できなくなるためであると推察される。   According to the result of FIG. 4, the width of the opening 28d with respect to the width of the upper surface of the first electrode 15 is preferably 10% or more, more preferably 30% or more and 80% or less, and more preferably 30% or more and 60% or less. It turns out that it is more preferable. If the width of the opening 28d is too narrow, the effect of releasing stress is not obtained so much. Conversely, if the width of the opening 28d is too wide, moisture in the atmosphere easily flows and the function of the protective layer 28 is reduced. This is presumed to be due to the inability to fully demonstrate.

[別実施形態]
以下、別実施形態につき説明する。
[Another embodiment]
Hereinafter, another embodiment will be described.

〈1〉 上述したように、発光素子1が拡散防止層16を備えるか否かは任意である。図5に、拡散防止層16を備えない発光素子1の断面図を模式的に示す。この場合、第二電極13の面のうち、第二半導体層11とは反対側の面と、電流遮断層24とは直接接触している。   <1> As described above, whether or not the light emitting element 1 includes the diffusion preventing layer 16 is arbitrary. FIG. 5 schematically shows a cross-sectional view of the light-emitting element 1 that does not include the diffusion prevention layer 16. In this case, the current blocking layer 24 is in direct contact with the surface of the second electrode 13 opposite to the second semiconductor layer 11.

〈2〉 上記の実施形態では、発光素子1が拡散防止層(16,17)を備えているものとして説明したが、拡散防止層(16,17)を必ずしも備えなければならないものではない。ただし、拡散防止層(16,17)を備えることで、第一電極13の反射率が低下されるのを抑制することができるため、高い光取り出し効率を持続的に実現させるためには拡散防止層(16,17)を備えるのが好ましい。   <2> In the above embodiment, the light-emitting element 1 has been described as including the diffusion prevention layer (16, 17). However, the diffusion prevention layer (16, 17) is not necessarily provided. However, since it is possible to prevent the reflectance of the first electrode 13 from being lowered by providing the diffusion prevention layers (16, 17), it is necessary to prevent diffusion in order to achieve high light extraction efficiency continuously. It is preferable to provide layers (16, 17).

〈3〉 上記の実施形態では、Z方向に直交する方向に関して第一電極15と対向する位置において、第二電極13のp型半導体層11とは反対側の面に、電流遮断層24を備えているものとして説明した。しかし、電流遮断層24を、第二電極13のp型半導体層11と同じ側の面に設けても構わない。この場合、電流遮断層24を所定の材料からなる絶縁層で構成しても構わないし、第二電極13と同一の材料で構成し、且つ、p型半導体層11との界面がショットキー接触させることで実現しても構わない。   <3> In the above embodiment, the current blocking layer 24 is provided on the surface of the second electrode 13 opposite to the p-type semiconductor layer 11 at a position facing the first electrode 15 in the direction orthogonal to the Z direction. It was explained as being. However, the current blocking layer 24 may be provided on the same surface as the p-type semiconductor layer 11 of the second electrode 13. In this case, the current blocking layer 24 may be made of an insulating layer made of a predetermined material, made of the same material as the second electrode 13, and the interface with the p-type semiconductor layer 11 is in Schottky contact. It may be realized.

更にいえば、発光素子1は、電流遮断層24を必ずしも備えなければならないものではない。ただし、活性層9を流れる電流をXY平面に平行な方向に拡げて発光効率を高める観点からは、電流遮断層24を備えるのが好ましい。   Furthermore, the light emitting element 1 does not necessarily have to include the current blocking layer 24. However, from the viewpoint of increasing the light emission efficiency by spreading the current flowing through the active layer 9 in the direction parallel to the XY plane, the current blocking layer 24 is preferably provided.

〈4〉 図1Bに示す発光素子1において、n型半導体層7の上面に凹凸部を設けるものとしても構わない。このような構成にすることで、光取り出し効率が更に高められる。   <4> In the light emitting element 1 shown in FIG. 1B, an uneven portion may be provided on the upper surface of the n-type semiconductor layer 7. With such a configuration, the light extraction efficiency is further improved.

〈5〉 上記の実施形態では、半導体層5を構成する層のうち、基板3に近い側をp型半導体層11とし、基板3から遠い側をn型半導体層7として説明したが、これらの導電型を反転させても構わない。   <5> In the above embodiment, the side close to the substrate 3 among the layers constituting the semiconductor layer 5 is described as the p-type semiconductor layer 11, and the side far from the substrate 3 is described as the n-type semiconductor layer 7. The conductivity type may be reversed.

〈6〉 上記の各実施形態では、発光素子1は、第一電極15と第二電極13とが、活性層9を挟んでZ方向に対向する位置関係に形成される、いわゆる縦型構造の素子であるものと説明した。しかし、発光素子1は、第一電極15と第二電極13とが、活性層9に対して同じ側に形成される、いわゆる横型構造の素子であっても構わない。図6A及び図6Bは、半導体発光素子1の別の構造を模式的に示す図面である。図6Aは平面図に対応し、図6Bは断面図に対応する。この素子においても、第一電極15の外側の位置におけるn型半導体層7の上面と、第一電極15の外側面とを連絡するように保護層28が形成されている。更に、この素子においては、第二電極13の外側の位置におけるp型半導体層11の上面と、第二電極13の外側面とを連絡するようにも保護層28が形成されている。そして、いずれの保護層28も、開口部28dが設けられている。ただし、保護層28はn側のみであっても構わないし、p側のみであっても構わない。   <6> In each of the above embodiments, the light-emitting element 1 has a so-called vertical structure in which the first electrode 15 and the second electrode 13 are formed in a positional relationship facing the Z direction with the active layer 9 interposed therebetween. It was described as an element. However, the light emitting element 1 may be a so-called lateral structure element in which the first electrode 15 and the second electrode 13 are formed on the same side with respect to the active layer 9. 6A and 6B are drawings schematically showing another structure of the semiconductor light emitting device 1. 6A corresponds to a plan view, and FIG. 6B corresponds to a cross-sectional view. Also in this element, the protective layer 28 is formed so as to connect the upper surface of the n-type semiconductor layer 7 at the position outside the first electrode 15 and the outer surface of the first electrode 15. Furthermore, in this element, the protective layer 28 is also formed so as to connect the upper surface of the p-type semiconductor layer 11 at the position outside the second electrode 13 and the outer surface of the second electrode 13. Each protective layer 28 has an opening 28d. However, the protective layer 28 may be only on the n side or only on the p side.

この構造を製造するに際しては、ステップS1〜S3を実行後に以下のステップを行う。   In manufacturing this structure, the following steps are performed after executing steps S1 to S3.

(ステップS21)
一部の領域に形成されたp型半導体層11及び活性層9を、n型半導体層7の上面が露出するまでエッチングする。
(Step S21)
The p-type semiconductor layer 11 and the active layer 9 formed in a part of the region are etched until the upper surface of the n-type semiconductor layer 7 is exposed.

(ステップS22)
p型半導体層11の所定の領域の上面に第二電極13を形成し、露出されたn型半導体層7の所定の領域の上面に第一電極15を形成する。なお、この構造においては、第二電極13は第一電極15と同じ材料で構成しても構わない。
(Step S22)
The second electrode 13 is formed on the upper surface of the predetermined region of the p-type semiconductor layer 11, and the first electrode 15 is formed on the upper surface of the predetermined region of the exposed n-type semiconductor layer 7. In this structure, the second electrode 13 may be made of the same material as the first electrode 15.

その後、ステップS13と同様の方法により、第一電極15の外側の位置におけるn型半導体層7の上面から、第一電極15の一部の上面を連絡するように保護層28を形成する。なお、図6Aに示す構造を示す素子を製造するに際しては、更に、第二電極13の外側の位置におけるp型半導体層11の上面から、第二電極13の一部の上面を連絡するように保護層28を形成するものとしてよい。このとき、ステップS13の説明の際に上述した第一〜第三のいずれかの方法を用いて、開口部28を形成するものとして構わない。   Thereafter, a protective layer 28 is formed by the same method as in step S13 so as to connect a part of the upper surface of the first electrode 15 from the upper surface of the n-type semiconductor layer 7 at a position outside the first electrode 15. In manufacturing the element having the structure shown in FIG. 6A, the upper surface of a part of the second electrode 13 is connected to the upper surface of the p-type semiconductor layer 11 at a position outside the second electrode 13. The protective layer 28 may be formed. At this time, the opening 28 may be formed using any one of the first to third methods described above in the description of step S13.

1 : 半導体発光素子
3 : 基板
5 : 半導体層
7 : n型半導体層
9 : 活性層
11 : p型半導体層
13 : 第二電極
14 : 電流供給線
15 : 第一電極
15a : 電流供給部
16 : 拡散防止層
17 : 拡散防止層
19 : 接合層
20 : 導電層
21 : 接合層
23 : 拡散防止層
24 : 電流遮断層
25 : 成長基板
27 : 下地層
28 : 保護層
28d : 保護層の開口部
31 : レジストマスク
32 : レジストマスク
32d : レジストマスクの開口部
40 : 溶液
41 : レーザ光
90 : 従来の半導体発光素子
91 : 基板
92 : 導電層
93 : 反射膜
94 : 絶縁層
95 : 反射電極
96 : p型半導体層
97 : 活性層
98 : n型半導体層
99 : 半導体層
100 : n側電極
101 : 保護層
110 : 半導体発光素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Semiconductor light emitting element 3: Substrate 5: Semiconductor layer 7: N-type semiconductor layer 9: Active layer 11: P-type semiconductor layer 13: Second electrode 14: Current supply line 15: First electrode 15a: Current supply part 16: Diffusion prevention layer 17: Diffusion prevention layer 19: Bonding layer 20: Conductive layer 21: Bonding layer 23: Diffusion prevention layer 24: Current blocking layer 25: Growth substrate 27: Underlayer 28: Protection layer 28d: Opening 31 of protection layer : Resist mask 32: resist mask 32 d: resist mask opening 40: solution 41: laser light 90: conventional semiconductor light emitting device 91: substrate 92: conductive layer 93: reflective film 94: insulating layer 95: reflective electrode 96: p Type semiconductor layer 97: active layer 98: n-type semiconductor layer 99: semiconductor layer 100: n-side electrode 101: protective layer 110: semiconductor The light-emitting element

Claims (12)

基板と、
前記基板の上層に形成された、n型又はp型の第一半導体層と、活性層と、前記第一半導体層とは導電型の異なる第二半導体層とを含む半導体層と、
前記第一半導体層の面のうち、前記活性層とは反対側の面に接触して形成された第一電極と、
前記第一電極よりも熱膨張係数が低い材料からなり、前記第一電極の外側面に接触して形成された保護層とを有し、
前記保護層は、前記第一電極の、前記第一半導体層に接する側の端部を含む外側面に形成されており、
前記第一電極は、電流供給線が連結される対象の領域であって周囲よりも幅広の電流供給部と、前記電流供給部以外の領域であって前記電流供給部よりも幅が狭く前記第一半導体層の面上において所定の方向に延伸して形成された非電流供給部とを含んでなり、
前記保護層は、前記第一電極のうちの前記非電流供給部の外側面に前記所定の方向に沿って接触し、且つ、前記非電流供給部の少なくとも一部の上面を覆わないように形成されていることを特徴とするLED素子。
A substrate,
A semiconductor layer including an n-type or p-type first semiconductor layer formed on the substrate, an active layer, and a second semiconductor layer having a different conductivity type from the first semiconductor layer;
A first electrode formed in contact with a surface of the first semiconductor layer opposite to the active layer;
A material having a lower coefficient of thermal expansion than the first electrode, and a protective layer formed in contact with the outer surface of the first electrode;
The protective layer is formed on an outer surface of the first electrode including an end portion on a side in contact with the first semiconductor layer,
The first electrode is a region to which a current supply line is connected and is wider than the surroundings, and the first electrode is a region other than the current supply unit and narrower than the current supply unit. A non-current supply unit formed by extending in a predetermined direction on the surface of one semiconductor layer,
The protective layer is formed so as to contact the outer surface of the non-current supply part of the first electrode along the predetermined direction and not cover at least a part of the upper surface of the non-current supply part. LED element characterized by being made .
前記保護層は、前記第一電極の外側面を介して、前記第一電極の一部上面に達するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のLED素子。 2. The LED element according to claim 1, wherein the protective layer is formed so as to reach a partial upper surface of the first electrode via an outer surface of the first electrode. 前記保護層は、前記第一電極の一部上面を覆い、
前記保護層によって覆われていない前記第一電極の露出面は、前記所定の方向に沿ったスリット形状を示すことを特徴とする請求項に記載のLED素子。
The protective layer covers a partial upper surface of the first electrode,
The LED element according to claim 2 , wherein an exposed surface of the first electrode that is not covered by the protective layer exhibits a slit shape along the predetermined direction.
前記スリット形状を示す前記第一電極の露出面の幅は、前記所定の方向に沿って延伸する前記第一電極の幅の10%以上であることを特徴とする請求項に記載のLED素子。 4. The LED element according to claim 3 , wherein the width of the exposed surface of the first electrode showing the slit shape is 10% or more of the width of the first electrode extending along the predetermined direction. . 前記第一電極は、Auを含む材料からなることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のLED素子。 The first electrode, LED element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a material containing a Au. 前記第二半導体層の面のうち、前記活性層とは反対側の面に接触して形成された第二電極と、
前記基板の面に直交する方向に関して前記第一電極と対向する位置において、前記第二電極の面のうち、前記第二半導体層とは反対側の面に、直接又は他の導電層を介して接触して形成された電流遮断層とを有し、
前記第二電極の面のうち、前記第二半導体層側の面の全面が前記第二半導体層と接触していることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のLED素子。
A second electrode formed on the surface of the second semiconductor layer in contact with the surface opposite to the active layer;
At a position facing the first electrode in a direction orthogonal to the surface of the substrate, the surface of the second electrode, on the surface opposite to the second semiconductor layer, directly or via another conductive layer A current blocking layer formed in contact with,
Wherein among surfaces of the second electrode, LED element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that entire surface of the second semiconductor layer side is in contact with said second semiconductor layer .
前記活性層は、ピーク波長が400nm以下の光を放射する窒化物半導体で構成されていることを特徴とする請求項に記載のLED素子。 The LED element according to claim 6 , wherein the active layer is made of a nitride semiconductor that emits light having a peak wavelength of 400 nm or less. 前記第一電極と前記保護層との界面に形成された、Tiを含む材料からなる密着補助層を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のLED素子。 Wherein the first electrode is formed at the interface between the protective layer, LED element according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it has an adhesion aiding layer made of a material containing Ti. 前記保護層が、前記活性層から放射される光を透過する材料からなることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のLED素子。 The protective layer is, LED element according to any one of claims 1-8, characterized in that it consists of a material that transmits light emitted from the active layer. 前記保護層は、SiOからなることを特徴とする請求項に記載のLED素子。 The LED device according to claim 9 , wherein the protective layer is made of SiO 2 . 成長基板を準備する工程(a)と、
前記成長基板の上層に、n型又はp型の第一半導体層と、活性層と、前記第一半導体層とは導電型の異なる第二半導体層とを含む半導体層を形成する工程(b)と、
前記第二半導体層の上面に第二電極を形成する工程(c)と、
前記第二電極の上層に、接合層を介して前記成長基板とは別の支持基板を貼り合わせる工程(d)と、
前記成長基板を剥離して前記第一半導体層を露出させる工程(e)と、
前記第一半導体層の面上の所定の領域に、電流供給線が連結される対象の領域であって周囲よりも幅広の電流供給部と、前記電流供給部以外の領域であって前記電流供給部よりも幅が狭く前記第一半導体層の面上において所定の方向に延伸する非電流供給部とを含んでなる第一電極を形成する工程(f)と、
前記第一電極の、前記第一半導体層に接する側の端部を含む外側面上に、前記第一電極よりも熱膨張係数が低い材料からなる保護層を形成する工程(g)とを有し、
前記工程(g)は、前記所定の方向に沿って、前記第一電極のうちの前記非電流供給部の外側面に接触し、且つ、前記非電流供給部の少なくとも一部の上面を覆わないように、前記保護層を形成する工程であることを特徴とするLED素子の製造方法。
A step (a) of preparing a growth substrate;
Forming a semiconductor layer including an n-type or p-type first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer having a different conductivity type from the first semiconductor layer on the growth substrate (b) When,
Forming a second electrode on the upper surface of the second semiconductor layer (c);
A step (d) of attaching a support substrate different from the growth substrate to the upper layer of the second electrode via a bonding layer;
Peeling the growth substrate to expose the first semiconductor layer (e);
A current supply line connected to a predetermined region on the surface of the first semiconductor layer, the current supply line being wider than the surroundings, and a region other than the current supply unit and the current supply Forming a first electrode comprising a non-current supply portion that is narrower than the portion and extends in a predetermined direction on the surface of the first semiconductor layer ; and
And (g) forming a protective layer made of a material having a lower thermal expansion coefficient than the first electrode on the outer surface of the first electrode including the end on the side in contact with the first semiconductor layer. And
The step (g) is in contact with the outer surface of the non-current supply part of the first electrode along the predetermined direction and does not cover the upper surface of at least a part of the non-current supply part. Thus, it is a process of forming the said protective layer, The manufacturing method of the LED element characterized by the above-mentioned .
前記工程(g)は、前記第一電極の外側面を介して、前記第一電極の一部上面に達するように、前記保護層を形成する工程であり、
前記工程(g)の後に露出している前記第一電極の面が、前記所定の方向に延伸するスリット形状を示すことを特徴とする請求項11に記載のLED素子の製造方法。
The step (g) is a step of forming the protective layer so as to reach a partial upper surface of the first electrode via the outer surface of the first electrode.
The method of manufacturing an LED element according to claim 11 , wherein the surface of the first electrode exposed after the step (g) exhibits a slit shape extending in the predetermined direction.
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