JP5543164B2 - Light emitting element - Google Patents
Light emitting element Download PDFInfo
- Publication number
- JP5543164B2 JP5543164B2 JP2009221344A JP2009221344A JP5543164B2 JP 5543164 B2 JP5543164 B2 JP 5543164B2 JP 2009221344 A JP2009221344 A JP 2009221344A JP 2009221344 A JP2009221344 A JP 2009221344A JP 5543164 B2 JP5543164 B2 JP 5543164B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- transparent
- electrode
- transparent intermediate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Description
本発明は、透明電極を備える発光素子に関する。 The present invention relates to a light emitting device including a transparent electrode.
従来、透光性基板と、透光性基板上に形成されたn型窒化物半導体層と、n型窒化物半導体層上に形成された活性層と、活性層上に形成されたp型窒化物半導体層と、p型窒化物半導体層上に形成され、p型窒化物半導体層が露出した複数のオープン領域を有するメッシュ構造からなるメッシュ型誘電体層と、メッシュ型誘電体層及びp型窒化物半導体層が露出したオープン領域上に形成された高反射性オーミックコンタクト層と、高反射性オーミックコンタクト層及びn型窒化物半導体層上にそれぞれ形成された、p側ボンディング電極及びn側電極とを備えるフリップチップ用窒化物半導体発光素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a translucent substrate, an n-type nitride semiconductor layer formed on the translucent substrate, an active layer formed on the n-type nitride semiconductor layer, and a p-type nitride formed on the active layer A semiconductor layer, a mesh-type dielectric layer formed on the p-type nitride semiconductor layer and having a mesh structure having a plurality of open regions from which the p-type nitride semiconductor layer is exposed, a mesh-type dielectric layer, and a p-type A highly reflective ohmic contact layer formed on the open region where the nitride semiconductor layer is exposed, and a p-side bonding electrode and an n-side electrode formed on the highly reflective ohmic contact layer and the n-type nitride semiconductor layer, respectively. There is known a nitride semiconductor light emitting device for flip-chip including the above (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の半導体発光素子は、メッシュ構造を有する誘電体層を用い、このメッシュ構造を有する誘電体層のオープン領域に高反射性のオーミックコンタクト層を形成することによりn側電極の隣接部分に集中する電流を減少させることができるので、順方向電圧の低下と発光効率の向上とを図ることができる。
The semiconductor light-emitting device described in
しかし、特許文献1に記載の半導体発光素子は、メッシュ構造の誘電体層上、及びオープン領域にオーミックコンタクト層を形成しており、光の一部はオーミックコンタクト層において反射されるものの、オーミックコンタクト層において吸収される光の量の抑制には限界がある。
However, the semiconductor light emitting device described in
したがって、本発明の目的は、光取り出し効率を向上させることのできる発光素子を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of improving light extraction efficiency.
本発明は、上記の目的を達成するため、第1導電型の半導体層と、発光層と、前記第1導電型とは異なる第2導電型の半導体層とを含む窒化物化合物半導体からなる半導体積層構造と、前記第2導電型の半導体層の表面の一部に設けられる透明中間部であって前記第2導電型の半導体層の屈折率より低い屈折率を有することにより前記発光層からの光の一部を前記第2導電型の半導体層との界面で全反射させる透明中間部と、前記透明中間部上及び前記第2導電型の半導体層上に設けられ、前記透明中間部の屈折率より高い屈折率を有するとともに前記第2導電型の半導体層の屈折率より低い屈折率を有することにより前記発光層からの光の一部を前記第2導電型の半導体層との界面で全反射させる透明電極と、前記透明電極の上方に設けられる反射膜層と、を備え、前記透明中間部は、前記透明電極の透過率より高い透過率を有する材料からなり、前記第2導電型の半導体層と前記反射膜層との間にあって前記第2導電型の半導体層に接して複数設けられる発光素子が提供される。 In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor composed of a nitride compound semiconductor including a first conductivity type semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductivity type semiconductor layer different from the first conductivity type. A transparent intermediate portion provided on a part of the surface of the second conductivity type semiconductor layer and having a refractive index lower than the refractive index of the second conductivity type semiconductor layer; A transparent intermediate part that totally reflects a part of light at an interface with the second conductive type semiconductor layer; and a refraction of the transparent intermediate part provided on the transparent intermediate part and the second conductive type semiconductor layer. And having a refractive index higher than the refractive index and a refractive index lower than the refractive index of the second conductivity type semiconductor layer, a part of the light from the light emitting layer is totally absorbed at the interface with the second conductivity type semiconductor layer. A transparent electrode to be reflected, and provided above the transparent electrode Comprising a reflective film layer, the that, the transparent intermediate portion is made of a material having a high transmittance than the transmittance of the transparent electrode, wherein there between the reflective layer and the second conductive type semiconductor layer first A plurality of light-emitting elements provided in contact with a two-conductivity type semiconductor layer are provided.
上記発光素子において、前記反射膜層は、前記透明電極に電気的に接続する金属材料あるいは合金材料であり、前記複数の透明中間部は、前記第2導電型の半導体層あるいは前記透明電極の平面視における面積に対して10%以上40%以下の面積を占める。
In the light emitting device, the reflective film layer is a metal material or an alloy material that is electrically connected to the transparent electrode , and the plurality of transparent intermediate portions are the second conductive type semiconductor layer or the plane of the transparent electrode. It occupies an area of 10% or more and 40% or less with respect to the viewing area .
上記発光素子において、透明中間部は、互いに異なる屈折率の複数の層から形成されてもよい。 In the light emitting device, the transparent intermediate portion may be formed of a plurality of layers having different refractive indexes.
上記発光素子において、透明中間部は、SiO2、又はAl2O3からなり、透明電極は、ITOからなることが好ましい。 In the light emitting device, the transparent intermediate portion is preferably made of SiO 2 or Al 2 O 3 , and the transparent electrode is preferably made of ITO.
上記発光素子において、複数の透明中間部は、前記第2導電型の半導体層上に、第1の軸、及び第1の軸に直交する第2の軸に沿って周期的に配置されてもよい。 In the light emitting device, the plurality of transparent intermediate portions may be periodically disposed on the second conductive type semiconductor layer along a first axis and a second axis orthogonal to the first axis. Good.
また、上記発光素子は、透明中間部は、第2導電型の半導体層上に格子状に設けられてもよい。 Further, in the light emitting device, the transparent intermediate portion may be provided in a lattice shape on the second conductivity type semiconductor layer.
また、上記発光素子は、反射膜層は、絶縁材料に覆われて設けられ、絶縁材料は、透明電極と外部の電極とを電気的に接続させる開口を有することもできる。 In the light-emitting element, the reflective film layer may be provided so as to be covered with an insulating material, and the insulating material may have an opening for electrically connecting the transparent electrode and an external electrode.
また、上記発光素子は、複数の透明中間部の少なくとも一部は、開口の直下に設けられてもよい。 In the light emitting device, at least a part of the plurality of transparent intermediate portions may be provided immediately below the opening.
本発明に係る発光素子によれば、光取り出し効率を向上させることのできる発光素子を提供できる。 The light emitting device according to the present invention can provide a light emitting device capable of improving the light extraction efficiency.
[第1の実施の形態]
図1Aは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の縦断面の概要を示し、図1Bは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の上面の概要を示す。なお、図1Aは、図1BのA−A線における縦断面の概要を示している。
[First Embodiment]
FIG. 1A shows an outline of a longitudinal section of a light emitting element according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows an outline of an upper surface of the light emitting element according to the first embodiment of the present invention. In addition, FIG. 1A has shown the outline | summary of the longitudinal cross-section in the AA of FIG. 1B.
(発光素子1の構成)
本発明の第1の実施の形態に係る発光素子1は、図1Aに示すように、C面(0001)を有するサファイア基板10と、サファイア基板10上に設けられるバッファ層20と、バッファ層20上に設けられるn型半導体層であるn側コンタクト層22と、n側コンタクト層22上に設けられるn側クラッド層24と、n側クラッド層24上に設けられる発光層25と、発光層25上に設けられるp側クラッド層26と、p側クラッド層26上に設けられるp型半導体層であるp側コンタクト層28とを含む半導体積層構造を備える。
(Configuration of Light-Emitting Element 1)
As shown in FIG. 1A, the light-
また、発光素子1は、p側コンタクト層28から少なくともn側コンタクト層22の表面までエッチングして除去することにより露出したn側コンタクト層22上に設けられるn電極32と、p側コンタクト層28上の一部の領域に設けられる透明中間部40と、透明中間部40が設けられたp側コンタクト層28上に設けられるp電極としての透明電極30と、透明電極30上に設けられる反射膜層としての反射電極50と、反射電極50上に設けられるp側接合電極60と、n電極32上に設けられるn側接合電極62とを備える。なお、p側接合電極60及びn側接合電極62は、反射電極50又はn電極32側からバリア層とはんだ層とを有して形成することができる。
The light-emitting
ここで、バッファ層20と、n側コンタクト層22と、n側クラッド層24と、発光層25と、p側クラッド層26と、p側コンタクト層28とはそれぞれ、III族窒化物化合物半導体からなる層である。III族窒化物化合物半導体は、例えば、AlxGayIn1−x−yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の四元系のIII族窒化物化合物半導体を用いることができ、また、AlN、GaN、又はInN等の2元系のIII族窒化物化合物半導体、AlxGa1−xN、AlxIn1−xN、又はGaxIn1−xN(ただし、0<x<1)の3元系のIII族窒化物化合物半導体を用いることもできる。
Here, the
本実施形態においては、バッファ層20は、AlNから形成される。そして、n側コンタクト層22とn側クラッド層24とは、所定量のn型ドーパント(例えば、Si)をそれぞれドーピングしたn−GaNからそれぞれ形成される。また、発光層25は、InGaN/GaN/AlGaNから形成される多重量子井戸構造を有する。更に、p側クラッド層26とp側コンタクト層28とは、所定量のp型ドーパント(例えば、Mg)をドーピングしたp−GaNからそれぞれ形成される。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において透明電極30は、透明中間部40の屈折率よりも高い屈折率を有する酸化物半導体を含んで形成される。透明電極30は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)から形成することができる。透明電極30は、例えば、50nm以上500nm以下の厚さを有して形成される。また、透明中間部40は、p側コンタクト層28及び透明電極30の屈折率よりも低い屈折率を有する材料からなる。また、透明中間部40は、発光層25から放射される波長域の光の透過率が透明電極30を構成する材料の透過率以上の材料からなる。例えば、透明中間部40は、二酸化シリコン(SiO2)、アルミナ(Al2O3)等の絶縁材料から形成することができる。すなわち、本実施の形態に係る透明中間部40は、透明中間部40に入射する光を全反射させることを目的として、p側コンタクト層20を構成する材料の屈折率、及び透明電極30を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料であると共に、透明中間部40に余分な光を吸収させないことを目的として、透明電極30を構成する材料の透過率よりも高い透過率を有する材料を用いて構成される。なお、透明中間部40は、互いに異なる屈折率の第1透明中間部及び第2透明中間部のペアを所定の繰り返し単位数だけ含んだ積層構造にすることもできる。
In the present embodiment, the
n電極32は、図1A及び図1Bに示すように、n側コンタクト層22上に形成され、n側クラッド層24からp側コンタクト層28までの複数の化合物半導体層から構成されるメサ部分から離れた位置に設けられる。具体的に、図1Bに破線で示すように、n電極32は、平面視にて全体として櫛状に形成され、発光素子1の所定の一辺に沿って延びる辺部と、当該辺部から発光素子1の対辺に向けて延びる複数の細線部分32a〜32fと、を有している。各細線部分32a〜32fは、互いに平行に並べられ、辺部により基端が互いに電気的に接続されている。そして、n電極32に電気的に接続するn側接合電極62が、発光素子1の隣接する2つの角部に設けられる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the n-
n電極32は、例えば、Ni、Cr、Ti、Al、Pd、Pt、Au、V、Ir、及びRhの金属よりなる群から選ばれた少なくとも1種の金属を含んで形成される。例えば、n側コンタクト層22をn型のGaNから形成する場合、n電極32を、n側コンタクト層22の側からNi層とAu層とを含んで形成させてもよいし、n側コンタクト層22の側からCr層とAu層とを含んで形成してもよい。
For example, the n-
透明電極30は、透明中間部40を覆うようにp側コンタクト層28上の全体に設けられる。具体的に、図1Bに破線で示すように、透明電極30は、各細線部分32a〜32fの間に配置され互いに平行な複数の帯状部分30a〜30eを有し、各帯状部分30a〜30eの一端が互いに電気的に接続されている。すなわち、透明電極30は、n電極32と反対向きの櫛状を呈している。なお、図1Bでは、p側接合電極60が表面に露出しているので、透明電極30、及び透明中間部40を直接的に確認することはできない。
The
透明電極30上の反射電極50は、発光層25が発する光を反射する金属材料から形成する。反射電極50は、例えば、Ag、Rh、Alを含む金属材料、若しくはAg、Rh、及び/又はAlの合金材料から形成することができる。
The
反射電極50上のp側接合電極60は、透明電極30の各帯状部分30a〜30eの上方にそれぞれ形成され、平面視にて帯状に形成される。尚、発光素子1の2つの角部に設けられるn側接合電極62は、平面視にて略正方形状に形成される。p側接合電極60及びn側接合電極62は、反射電極50及びn電極32との接触部分に主としてTiから構成される金属層をバリア層として有する。また、p側接合電極60及びn側接合電極62は、バリア層上に、共晶材料、例えば、AuSnから形成されるはんだ層を有することができる。はんだ層は、例えば、真空蒸着法(例えば、電子ビーム蒸着法、又は抵抗加熱蒸着法等)、スパッタ法、めっき法、スクリーン印刷法等により形成することができる。また、はんだ層は、AuSn以外の共晶材料からなる共晶はんだ又はSnAgCu等の鉛フリーはんだから形成することもできる。
The p-
具体的に、バリア層は、n電極32、及び反射電極50に接触する第1のバリア層と、第1のバリア層上に形成され、はんだ層を構成する材料の拡散を抑制する第2のバリア層とを含んで形成することができる。第1のバリア層は、n電極32を構成する材料、及び反射電極50を構成する材料に対してオーミック接触すると共に密着性が良好な材料から形成され、例えば、Tiから主として形成される。また、第2のバリア層は、はんだ層を構成する材料がn電極32、及び反射電極50側に拡散することを抑制することのできる材料から形成され、例えば、Niから主として形成される。
Specifically, the barrier layer is formed on the first barrier layer in contact with the n-
なお、p側接合電極60及びn側接合電極62のバリア層は、第1のバリア層及び第2のバリア層を1つのペア層として、複数のペア層を含むこともできる。バリア層が複数のペア層を含むことにより、はんだ層を構成する材料の拡散を更に抑制できる。そして、バリア層の第1のバリア層の膜厚は、例えば、150nm程度であり、第2のバリア層の膜厚は、例えば、100nm若しくは150nm程度である。更に、はんだ層は、例えば、2μm以上20μm以下の厚さを有して形成される。
Note that the barrier layers of the p-
(透明中間部40の配置の詳細)
図1Cは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
(Details of arrangement of transparent intermediate portion 40)
FIG. 1C partially shows an outline of the arrangement of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態に係る透明中間部40はp側コンタクト層28の表面の一部に設けられる。透明電極30は、透明中間部40の非形成領域を介してp側コンタクト層28に電気的に接触する。
The transparent
具体的に、本実施形態に係る透明中間部40は、複数の透明中間部40a〜40iを有し、各透明中間部40は、平面視にてp側コンタクト層28上に規則的に配置される。例えば、複数の透明中間部は、p側コンタクト層28上に第1の軸(図1C中であれば縦方向の軸)とこれに直交する第2の軸(図1C中であれば横方向の軸)とを想定した場合に、第1の軸及び第2の軸に沿って周期的に配置される。ここで、図1Cにおいては、説明のため第1の軸を縦方向とし第2の軸を横方向としているが、実際には図1Bに示すように、第1の軸及び第2の軸を帯状部分30a〜30eに対して所定角度(図1B中では45度)だけ傾斜させている。本実施形態においては、第1の軸及び第2の軸について隣接する透明中間部同士の間隔は一定となっており、各透明中間部40a〜40iは、マトリックスの格子点に対応する位置に設けられている。尚、透明中間部40a〜40iの平面視における形状は、円形、多角形(例えば、三角形、四角形、五角形、六角形等)であってよい。また、第1の軸と第2の軸とのなす角は鋭角であってもよい。
Specifically, the transparent
透明中間部40a〜40iの直径、及び透明中間部同士の間隔は、透明電極30とp側コンタクト層28との間の抵抗増加の最小化、及びp側コンタクト層28と透明中間部40との界面にて発光層25から発せられる光が全反射される割合の最大化を目的として、例えば、直径が2μm以上20μm以下であり、厚さが50nm以上500nm以下であり、間隔が2μm以上50μm以下であることが好ましい。また、p側コンタクト層28又は透明電極30の平面視における面積に占める透明中間部40の面積の割合が10%以上40%以下になるようにすることもできる。
The diameters of the transparent
以上のように構成された発光素子1は、青色領域の波長の光を発するフリップチップ型の発光ダイオード(LED)である。例えば、発光素子1は、順電圧が3.2Vで、順電流が350mAの場合に、ピーク波長が450nmの光を発する。また、発光素子1は平面視にて略四角形状に形成され、例えば、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略1mmである。なお、発光素子1は、p電極及びn電極が同一面側に設けられているので、上記のようなフリップチップ型のLEDの他、フェイスアップ型のLED、垂直発光型のLED(すなわち、成長基板上に半導体積層構造を形成し、成長基板の反対側の半導体積層構造の表面に異種基板を貼り付け、その後、成長基板を取り除くことにより形成されるLED)に適用することもできる。
The
サファイア基板10の上に設けられるバッファ層20からp側コンタクト層28までの各層は、例えば、有機金属化学気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition : MOCVD)、分子線エピタキシー法(Molecular Beam Epitaxy : MBE)、ハライド気相エピタキシー法(Halide Vapor Phase Epitaxy : HVPE)等によって形成することができる。ここで、バッファ層20がAlNから形成されるものを例示したが、バッファ層20はGaNから形成することもできる。また、発光層25の量子井戸構造は、多重量子井戸構造でなく、単一量子井戸構造、歪量子井戸構造にすることもできる。
The layers from the
更に、発光素子1は、紫外領域、近紫外領域、又は緑色領域にピーク波長を有する光を発するLEDであってもよいが、LEDが発する光のピーク波長の領域はこれらに限定されない。なお、他の変形例においては、発光素子1の平面寸法はこれに限られない。例えば、発光素子1の平面寸法を縦寸法及び横寸法がそれぞれ300μmになるよう設計することもでき、縦寸法と横寸法とを互いに異なるようにすることもできる。
Furthermore, the
(発光素子1の製造工程)
図2Aから図2Bは、第1の実施の形態に係る発光素子の製造工程の一例を示す。具体的に、図2Aの(a)は、n側コンタクト層の表面を露出させるためのエッチングが施される前の縦断面図である。図2Aの(b)は、n側コンタクト層の表面を露出させるためのエッチングが施された後の縦断面図である。また、図2Aの(c)は、p側コンタクト層上にマスクが形成された状態の縦断面図である。そして、図2Bの(a)は、透明中間部を形成した後の縦断面図である。図2Bの(b)は、透明電極及びn電極を形成した後の縦断面図である。図2Bの(c)は、接合電極を形成した後の縦断面図である。
(Manufacturing process of light-emitting element 1)
2A to 2B show an example of a manufacturing process of the light-emitting element according to the first embodiment. Specifically, FIG. 2A (a) is a longitudinal sectional view before etching for exposing the surface of the n-side contact layer is performed. FIG. 2B is a longitudinal sectional view after the etching for exposing the surface of the n-side contact layer is performed. FIG. 2A (c) is a longitudinal sectional view showing a state in which a mask is formed on the p-side contact layer. And (a) of FIG. 2B is a longitudinal cross-sectional view after forming a transparent intermediate part. FIG. 2B is a longitudinal sectional view after forming the transparent electrode and the n-electrode. FIG. 2B (c) is a longitudinal sectional view after the bonding electrode is formed.
まず、サファイア基板10を準備して、このサファイア基板10の上に、n型半導体層と、発光層と、p型半導体層とをこの順で積層し、半導体積層構造を形成する。具体的には、サファイア基板10上に、バッファ層20と、n側コンタクト層22と、n側クラッド層24と、発光層25と、p側クラッド層26と、p側コンタクト層28とをこの順にエピタキシャル成長してエピタキシャル成長基板を形成する(半導体積層構造形成工程)。
First, a
続いて、フォトレジストによるマスク200をエピタキシャル成長基板のp側コンタクト層28上にフォトリソグラフィー技術を用いて形成する(図2A(a))。次に、マスク200が形成された部分を除く一部の領域を、p側コンタクト層28からn側コンタクト層22の表面までエッチングした後、マスク200を除去する。これにより、n側クラッド層24からp側コンタクト層28までの複数の化合物半導体層から構成されるメサ部分が形成され、n側コンタクト層22の表面の一部が露出する(図2A(b)、除去工程)。なお、除去工程においては、マスク200が形成されていない部分のn側クラッド層24からp側コンタクト層28までを完全に除去することを目的として、n側コンタクト層22の一部までエッチングする。
Subsequently, a mask 200 made of a photoresist is formed on the p-
この後、露出しているn側コンタクト層22の表面、メサ部分の側面、及びp側コンタクト層28の表面(すなわち、メサ部分の上面)を覆うように透明中間部40を形成する。例えば、透明中間部40を構成する材料としてSiO2を用い、真空蒸着法により形成することができる。そして、透明中間部40を残す領域上にマスク202を形成して、マスク202が形成されていない部分にエッチングを施す。これにより、図2B(a)に示すように、透明中間部40が形成される(透明中間部形成工程)。
Thereafter, the transparent
続いて、透明中間部40が形成されたp側コンタクト層28上に透明電極30を形成する(透明電極形成工程)。例えば、露出しているn側コンタクト層22の表面、メサ部分の側面、及び透明中間部40が形成されたp側コンタクト層28の表面を覆うように透明電極30を形成する。そして、p側コンタクト層28の上方にマスクを形成して、マスクが形成されていない部分にエッチングを施すことにより透明電極30を形成する。なお、透明電極30は、スパッタリング法、CVD法、蒸着法、又はゾルゲル法等により形成することもできる。
Subsequently, the
次に、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、n電極32をn側コンタクト層22の表面の予め定められた一部の領域に形成する(図2B(b)、n電極形成工程)。なお、n電極32と、透明電極30とを形成した後、n側コンタクト層22とn電極32との間、及び透明電極30とp側コンタクト層28との間のオーミック接触と密着性とを確保すべく、所定の温度、所定の雰囲気下で、所定の時間の熱処理を施すこともできる。
Next, the n-
続いて、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、透明電極30上に反射電極50を形成する(反射電極形成工程)。そして、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、反射電極50上にp側接合電極60を形成すると共に、n電極32上にn側接合電極62を形成する(接合電極形成工程)。なお、接合電極形成工程は、反射電極50に接触するバリア層、及びn電極32に接触するバリア層を形成するバリア層形成工程と、バリア層上にはんだ層を形成するはんだ層形成工程とを含むことができる。これにより、バリア層とはんだ層とからなるp側接合電極60、及びn側接合電極62が形成され、図2B(c)に示す発光素子1が製造される。
Subsequently, the
以上の工程を経て形成された発光素子1は、導電性材料の配線パターンが予め形成されたセラミック等から構成される基板の所定の位置に、フリップチップボンディングにより実装される。そして、基板に実装された発光素子1を、封止材で一体として封止することにより、発光素子1を発光装置としてパッケージ化できる。
The
(第1の実施の形態の効果)
本実施の形態に係る発光素子1は、p側コンタクト層26上の一部に透明電極30を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率の材料を含んで形成される透明中間部40を設け、透明中間部40を設けたp側コンタクト層26上に透明中間部40を覆うように透明電極30を形成したので、横方向(すなわち、シート方向(水平方向))への電流拡散を透明中間部40が設けられていない場合と同様に少なくすることができ、透明中間部40を設けても発光素子1の駆動電圧が上昇することを防止できる。更に、本実施の形態に係る発光素子1は上記のような構成を備えるので、p側コンタクト層28に対してオーミックコンタクトを取りにくい材料から透明電極30を形成してもよく、また、抵抗がある程度高い材料から透明電極30を形成してもよい。更に、発光素子1は、反射率の高い材料を用いて反射電極50を形成できるので、反射電極50における光の吸収を減少できる。これにより、本実施の形態に係る発光素子1においては、反射率の高い材料の選択の幅を広げることができる。
(Effects of the first embodiment)
In the
また、本実施の形態に係る発光素子1は、p側コンタクト層26と透明電極30との間の一部に透明中間部40を設けたので、発光層25から発せられる光のうち、p側コンタクト層26と透明中間部40との界面に入射する光の一部を当該界面において全反射させることができる。また、透明電極30とp側コンタクト層26との界面においても光の一部を全反射させることができる。これにより、透明電極30及び反射電極50に入射する光が減少するので、透明電極30及び反射電極50において吸収される光を低減できる。そして、透明電極30は透明中間部40を除く領域においてp側コンタクト層28に一体として接触しているので、透明電極30のコンタクト抵抗の増加を抑制できる。したがって、本実施の形態に係る発光素子1によれば、透明電極30のコンタクト抵抗を低く維持したまま、光取り出し効率を向上させることができる。
In the
[第2の実施の形態]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る発光素子の縦断面の概要を示す。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows an outline of a longitudinal section of a light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
第2の実施の形態に係る発光素子2は、反射膜層である反射層55を絶縁層で挟んでいる点を除き、第1の実施の形態に係る発光素子1と略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
The
第2の実施の形態に係る発光素子2は、サファイア基板10と、サファイア基板10上に設けられるバッファ層20と、バッファ層20上に設けられるn側コンタクト層22と、n側コンタクト層22上に設けられるn側クラッド層24と、n側クラッド層24上に設けられる発光層25と、発光層25上に設けられるp側クラッド層26と、p側クラッド層26上に設けられるp側コンタクト層28とを含む半導体積層構造を備える。
The
また、発光素子2は、p側コンタクト層28から少なくともn側コンタクト層22の表面までエッチングして除去することにより露出したn側コンタクト層22上に設けられるn電極32と、p側コンタクト層28上の一部の領域に設けられる透明中間部40と、透明中間部40が設けられたp側コンタクト層28上に設けられる透明電極30と、露出したn側コンタクト層22、メサ部分の側面、及び透明電極30上面の一部を被覆する絶縁層70と、絶縁層70上の一部に設けられる反射層55と、絶縁層70の開口70aを介して透明電極30に電気的に接続するp側接合電極60と、n電極32上に設けられるn側接合電極62とを備える。ここで、本実施の形態において反射層55は、絶縁層70内に設けられる。すなわち、反射膜層としての反射層55は、外部から電気的に絶縁される。
The light-emitting
反射層55は、発光層25が発する光を反射するAg等の金属材料、又は互いに異なる屈折率を有する絶縁膜のペアを有するDBR層等から構成することができる。また、絶縁層70は、SiO2、酸化チタン(TiO2)、アルミナ(Al2O3)、五酸化タンタル(Ta2O5)等の酸化物、若しくはポリイミド等の電気絶縁性を有する樹脂材料から形成することができる。また、透明中間部40は、反射層55の開口部直下に優先的に複数設けることもできる。この場合、反射率の低い接合電極60に入射する光を低減させることができ、発光素子2の光取り出し効率を向上させることができる。
The reflective layer 55 can be composed of a metal material such as Ag that reflects light emitted from the
また、第2の実施の形態に係る発光素子2においては、反射層55が絶縁層70に挟まれているので、発光素子2に高電流を流したとしても、エレクトロマイグレーションによる反射層55の特性の劣化が生じない。
Further, in the
[第3の実施の形態]
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
[Third Embodiment]
FIG. 4 partially shows the arrangement outline of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the third embodiment of the invention.
第3の実施の形態に係る発光素子は、第1の実施の形態に係る発光素子1とは透明中間部の配置が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
The light emitting device according to the third embodiment has substantially the same configuration and function except that the arrangement of the transparent intermediate portion is different from that of the
第3の実施の形態に係る発光素子が備える透明中間部40は、p側コンタクト層28上に不規則に複数個、配置される。透明中間部40の平面視における形状は円形、多角形等にすることができる。透明中間部40を円状にした場合、その直径は、2μm以上20μm以下にすることができ、例えば、p側コンタクト層28又は透明電極30の平面視における面積に占める透明中間部40の面積の割合を、10%以上40%以下にすることができる。
A plurality of transparent
[第4の実施の形態]
図5は、本発明の第4の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 partially shows an outline of the arrangement of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention.
第4の実施の形態に係る発光素子は、第1の実施の形態に係る発光素子1とは透明中間部の形状が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
The light emitting device according to the fourth embodiment has substantially the same configuration and function, except that the shape of the transparent intermediate portion is different from that of the
第4の実施の形態に係る発光素子が備える透明中間部42は、p側コンタクト層28上に複数の部分が別個独立に形成されているわけでなく、全体として一体的に形成されている。具体的に、透明中間部42は、平面視にて格子状に設けられる。ここで格子とは、所定の平面において複数の直線を互いに交わるように組み合わせてなる形状であり、交わる2本の直線のなす角αは0°<α≦90°である。ただし、格子点は、2本の直線によって形成される。本実施形態においては、αは90°である。なお、透明中間部42の形状は任意であり、例えば、p側コンタクト層28が露出する領域の形状を、平面視にて矩形状、多角形状、円形状等にすることができるし、露出する複数の領域の形状が別個の形状を呈していてもよい。
The transparent
[第5の実施の形態]
図6は、本発明の第5の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 partially shows an outline of the arrangement of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the fifth embodiment of the invention.
第5の実施の形態に係る発光素子は、第1の実施の形態に係る発光素子1とは透明中間部の形状が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
The light emitting device according to the fifth embodiment has substantially the same configuration and function, except that the shape of the transparent intermediate portion is different from that of the
第5の実施の形態に係る発光素子が備える透明中間部は、ドット状透明中間部44と、ドット状透明中間部44間に設けられる連結部46とを有して形成される。ドット状透明中間部44は、例えば、マトリックスの格子点に対応する位置に平面視にて円形状に設けられ、連結部46は、各格子点を結ぶ線上に平面視にて線状に設けられる。連結部46は、一の格子点に隣接する他の格子点のうち、当該一の格子点からの直線距離が最短である他の格子点と当該一の格子点とを連結する。
The transparent intermediate portion included in the light emitting element according to the fifth embodiment is formed by having a dot-like transparent
[第6の実施の形態]
図7は、本発明の第6の実施の形態に係る発光素子の透明中間部の配置概要を部分的に示す。
[Sixth Embodiment]
FIG. 7 partially shows the arrangement outline of the transparent intermediate portion of the light emitting device according to the sixth embodiment of the present invention.
第6の実施の形態に係る発光素子は、第1の実施の形態に係る発光素子1とは透明中間部の形状が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
The light emitting device according to the sixth embodiment has substantially the same configuration and function except that the shape of the transparent intermediate portion is different from that of the
第6の実施の形態に係る発光素子が備える透明中間部48は、平面視にて略長方形状に形成される。そして、複数の透明中間部48は、間隔をおいてp側コンタクト層28上に配置される。例えば、p側コンタクト層28又は透明電極30の平面視における面積に占める透明中間部40の面積の割合を、10%以上40%以下にすることができる。
The transparent
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 While the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.
1、2 発光素子
10 サファイア基板
20 バッファ層
22 n側コンタクト層
24 n側クラッド層
25 発光層
26 p側クラッド層
28 p側コンタクト層
30 透明電極
30a、30b、30c、30d、30e 帯状部分
32 n電極
32a、32b、32c、32d、32e、32f 細線部分
40、40a、40b、40c、40d 透明中間部
40e、40f、40g、40h、40i 透明中間部
42 メッシュ状透明中間部
44 ドット状透明中間部
46 連結部
48 透明中間部
50 反射電極
55 反射層
60、62 接合電極
70 絶縁層
70a 開口
200、202 マスク
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第2導電型の半導体層の表面の一部に設けられる透明中間部であって前記第2導電型の半導体層の屈折率より低い屈折率を有することにより前記発光層からの光の一部を前記第2導電型の半導体層との界面で全反射させる透明中間部と、
前記透明中間部上及び前記第2導電型の半導体層上に設けられ、前記透明中間部の屈折率より高い屈折率を有するとともに前記第2導電型の半導体層の屈折率より低い屈折率を有することにより前記発光層からの光の一部を前記第2導電型の半導体層との界面で全反射させる透明電極と、
前記透明電極の上方に設けられる反射膜層と、を備え、
前記透明中間部は、前記透明電極の透過率より高い透過率を有する材料からなり、前記第2導電型の半導体層と前記反射膜層との間にあって前記第2導電型の半導体層に接して複数設けられる発光素子。 A semiconductor multilayer structure comprising a nitride compound semiconductor including a semiconductor layer of a first conductivity type, a light emitting layer, and a semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type;
Part of light from the light emitting layer by being a transparent intermediate part provided on a part of the surface of the second conductivity type semiconductor layer and having a refractive index lower than that of the second conductivity type semiconductor layer A transparent intermediate part that totally reflects at the interface with the semiconductor layer of the second conductivity type,
It provided in the transparent intermediate portion and on said second conductivity type semiconductor layer, having a refractive index lower than the refractive index of the second conductive type semiconductor layer and having a refractive index higher than the refractive index of the transparent intermediate portion A transparent electrode that totally reflects a part of the light from the light emitting layer at the interface with the semiconductor layer of the second conductivity type,
A reflective film layer provided above the transparent electrode,
The transparent intermediate portion, said of a material having a high transmittance than the transmittance of the transparent electrode, in contact with the semiconductor layer of the second conductivity type located between the second conductive type semiconductor layer and the reflective layer A plurality of light emitting elements provided.
前記複数の透明中間部は、前記第2導電型の半導体層あるいは前記透明電極の平面視における面積に対して10%以上40%以下の面積を占める請求項1に記載の発光素子。 The reflective film layer is a metal material or alloy material that is electrically connected to the transparent electrode ,
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the plurality of transparent intermediate portions occupy an area of 10% to 40% with respect to an area of the second conductive type semiconductor layer or the transparent electrode in a plan view .
前記透明電極は、ITOからなる請求項1に記載の発光素子。 The plurality of transparent intermediate portions are made of SiO 2 or Al 2 O 3 ,
The light emitting device according to claim 1, wherein the transparent electrode is made of ITO.
前記絶縁材料は、前記透明電極と外部の電極とを電気的に接続させる開口を有する請求項1に記載の発光素子。 The reflective film layer is electrically insulated from the outside by being provided in an insulating material,
The light emitting device according to claim 1, wherein the insulating material has an opening that electrically connects the transparent electrode and an external electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009221344A JP5543164B2 (en) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | Light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009221344A JP5543164B2 (en) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | Light emitting element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011071340A JP2011071340A (en) | 2011-04-07 |
JP5543164B2 true JP5543164B2 (en) | 2014-07-09 |
Family
ID=44016314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009221344A Active JP5543164B2 (en) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | Light emitting element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5543164B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6624930B2 (en) * | 2015-12-26 | 2019-12-25 | 日亜化学工業株式会社 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
JP6841708B2 (en) * | 2017-03-31 | 2021-03-10 | ソウル バイオシス カンパニー リミテッドSeoul Viosys Co.,Ltd. | Light emitting element and manufacturing method of light emitting element |
CN114464710B (en) * | 2021-12-27 | 2023-08-08 | 厦门士兰明镓化合物半导体有限公司 | A kind of LED chip and preparation method thereof |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3068914U (en) * | 1999-11-11 | 2000-05-26 | 洲磊科技股▲ふん▼有限公司 | Flip-chip light emitting device |
JP2004179347A (en) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Matsushita Electric Works Ltd | Semiconductor light emitting element |
KR100571819B1 (en) * | 2003-10-16 | 2006-04-17 | 삼성전자주식회사 | Nitride-based light emitting device and its manufacturing method |
JP4330476B2 (en) * | 2004-03-29 | 2009-09-16 | スタンレー電気株式会社 | Semiconductor light emitting device |
KR100631840B1 (en) * | 2004-06-03 | 2006-10-09 | 삼성전기주식회사 | Nitride semiconductor light emitting device for flip chip |
JP4450199B2 (en) * | 2004-09-30 | 2010-04-14 | 豊田合成株式会社 | Semiconductor light emitting device |
JP5162909B2 (en) * | 2006-04-03 | 2013-03-13 | 豊田合成株式会社 | Semiconductor light emitting device |
JP5217787B2 (en) * | 2008-08-27 | 2013-06-19 | 日亜化学工業株式会社 | Semiconductor light emitting device |
-
2009
- 2009-09-25 JP JP2009221344A patent/JP5543164B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011071340A (en) | 2011-04-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5633477B2 (en) | Light emitting element | |
JP5333382B2 (en) | Light emitting element | |
JP5152133B2 (en) | Light emitting element | |
JP5777879B2 (en) | Light emitting device, light emitting device unit, and light emitting device package | |
JP5719110B2 (en) | Light emitting element | |
KR100887139B1 (en) | Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method | |
JP5494005B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP2011192960A (en) | Semiconductor light-emitting element | |
JP5589812B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP5326957B2 (en) | Light emitting device manufacturing method and light emitting device | |
JP2012124306A (en) | Semiconductor light-emitting element | |
JP2011071339A (en) | Light-emitting element | |
JP2012204373A (en) | Semiconductor light-emitting element | |
JP5989318B2 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
JP2011071444A (en) | Light-emitting element | |
WO2014192226A1 (en) | Light-emitting element | |
JP5151758B2 (en) | Light emitting element | |
JP5543164B2 (en) | Light emitting element | |
JP5512735B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
WO2015145899A1 (en) | Nitride semiconductor light-emitting element | |
JP5991348B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
KR101746011B1 (en) | Light emitting device | |
KR20120045534A (en) | Light emitting device | |
KR20120017935A (en) | Light emitting element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110927 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121120 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130115 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130416 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130702 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20130709 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20130809 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140319 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140508 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5543164 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |