JPWO2011040478A1 - 発光素子、および発光素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本実施形態にかかる発光素子20の斜視図、図2は図1に示す発光素子20の断面図であり、図1のA−A’線で切断したときの断面に相当する。
導電反射層4は、図4に示すように、導電層5の貫通孔6と対応する位置に凹部12を設けてもよい。凹部12は、円柱、多角柱、円錐台または多角錐台などを用いることができる。凹部12の直径は、貫通孔6の直径と同じ寸法に設定してもよく、例えば0.02μm以上3μm以下に設定される。導電反射層4が凹部12を有することにより、導電反射層4と酸素とが接触する面積を増やすことができる。導電反射層4が露出する表面積を増やすことができることから、光半導体層2で発生した熱の放熱性を向上させることができる。
次に、発光素子20の製造方法を説明する。図11から図16は、発光素子20の製造方法を説明するための断面図であり、図1に示す発光素子20のA―A’線における断面に相当する部分を示している。上述した発光素子20と重複する部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図11に示すように、基板1上に、第1半導体層2a、発光素子2bおよび第2半導体層2cを順次積層した光半導体層2を形成する。光半導体層2は、例えばガリウム、インジウムおよびアルミニウムのうち少なくとも一つを含む窒化物の混晶を用いることができる。
次に、第2金属層22に、第2金属層22の厚み方向に貫通する貫通孔6を複数形成する。貫通孔6を形成する方法としては、例えば、レジストなどのマスクを用いたフォトリソグラフィ法またはリフトオフ法を用いることができる。本実施形態においては、フォトリソグラフィ法を用いている。リフトオフ法などを用いる場合、前述した積層体30を積層する工程において、レジストパターンを第1金属層21上に設ける工程を有していてもよい。他の方法としては、集束イオンビーム(Focused Ion Beam、略称FIB)法などを用いることができる。フォトリソグラフィ法またはリフトオフ法を用いた場合、複数の貫通孔6を同時に形成することができるため、高い生産性で貫通孔6を形成することができる。
その後、第1金属層21と貫通孔6が形成された第2金属層22とからなる積層体30を加熱する。このように積層体30を加熱することにより、第2半導体層2cも加熱される。積層体30を加熱する温度は、例えば、第1金属層21の酸化物の融点よりも高く、第1金属層21および第2金属層22の融点よりも低い温度に設定することができる。
貫通孔6を複数形成する工程において、第1金属層21の表面が露出するまで第2金属層22をエッチングして貫通孔6を形成した後、第1金属層21の表面から第1金属層21をエッチングしてもよい。第2金属層22をエッチングした後、続けて第1金属層21のエッチングを行うことにより、図4または図5に示すように、第1金属層21に貫通孔6と対応した位置に凹部12を形成することができる。
本実施形態にかかる発光素子20を第2金属層22の表面から深さ方向にXPS法を用いて分析した結果の一部を、図15に示す。具体的には、第2金属層22の表面から第2半導体層2cまでの深さ方向に存在する酸素、銀、ガリウムおよびアルミニウムのそれぞれの原子濃度を測定した。図15において、横軸は第2金属層22からの深さを示し、縦軸は原子濃度を示しており、酸素の原子濃度のみ自然対数の値としている。今回のXPS法による分析に用いた試料は、第2半導体層2cと第1金属層21とが接触する界面領域においてオーミック接触されたものを用いた。
Claims (15)
- 第1半導体層、発光層および第2半導体層が順次積層された光半導体層と、
前記第1半導体層に電気的に接続された第1電極層と、
前記第2半導体層に電気的に接続された、前記第2半導体層上に位置する導電反射層および該導電反射層上に位置しているとともに厚み方向を貫通する貫通孔を複数持つ導電層を有する第2電極層と
を備えた発光素子。 - 前記導電反射層は、前記貫通孔に対応する部位に凹部を有する、請求項1に記載の発光素子。
- 前記凹部は、前記導電層側に向かうにつれて、前記導電反射層の厚み方向と垂直な断面の面積である第1断面積が大きくなっている、請求項2に記載の発光素子。
- 前記貫通孔は、前記導電反射層側に向かうにつれて、前記導電層の厚み方向と垂直な断面の面積である第2断面積が小さくなっている、請求項1〜3のいずれかに記載の発光素子。
- 前記導電層は前記導電反射層側の表面に前記貫通孔の一端側の開口部である第1開口部を有し、前記導電反射層は前記導電層側の表面に前記凹部の開口部である第2開口部を有しており、平面透視において、前記第1開口部の外周は前記第2開口部の外周よりも外側に位置する、請求項2〜4のいずれかに記載の発光素子。
- 平面視において、前記導電層は、内方に向かうにつれて、前記貫通孔の存在する密度が高くなっている、請求項1〜5のいずれかに記載の発光素子。
- 前記貫通孔に充填されているとともに前記導電層の表面を被覆する保護金属層をさらに備え、
該保護金属層を構成する材料の熱膨張係数は、前記導電層を構成する材料の熱膨張係数よりも小さい、請求項1〜6のいずれかに記載の発光素子。 - 前記第2半導体層は前記導電反射層との界面領域に酸化ガリウムを含む、請求項1〜7のいずれかに記載の発光素子。
- 前記導電反射層は酸化銀を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の発光素子。
- 前記導電反射層は20nm以上の厚みを有する、請求項9に記載の発光素子。
- 前記導電層はアルミニウムを含む、請求項1〜10のいずれかに記載の発光素子。
- 前記導電層は1nm以上30nm以下の厚みを有する、請求項11に記載の発光素子。
- 光半導体層、第1金属層および該第1金属層の酸化物よりも融点が高い第2金属層が順次積層された積層体を準備する工程と、
前記第2金属層に厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成する工程と、
前記積層体を、前記第1金属層の酸化物の融点よりも高くかつ前記第1金属層の融点および前記第2金属層の融点のいずれよりも低い温度で加熱し、前記光半導体層の前記第1金属層との界面領域を酸化する工程と
を備える発光素子の製造方法。 - 前記第1金属層のうち前記貫通孔に対応する部位に凹部を形成する工程をさらに備える、請求項13に記載の発光素子の製造方法。
- 前記積層体の前記加熱を酸素雰囲気中で行なう、請求項13または14に記載の発光素子の製造方法。
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