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JP7312056B2 - Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device - Google Patents

Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device Download PDF

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JP7312056B2
JP7312056B2 JP2019151150A JP2019151150A JP7312056B2 JP 7312056 B2 JP7312056 B2 JP 7312056B2 JP 2019151150 A JP2019151150 A JP 2019151150A JP 2019151150 A JP2019151150 A JP 2019151150A JP 7312056 B2 JP7312056 B2 JP 7312056B2
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哲彦 稲津
紀隆 丹羽
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Nikkiso Co Ltd
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Nikkiso Co Ltd
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Description

本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing a semiconductor light emitting device.

深紫外光用の発光素子は、基板上に順に積層される窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系のn型クラッド層、活性層、p型クラッド層を有する。エッチングにより露出させたn型クラッド層の一部領域上にn側電極が形成され、p型クラッド層上にはp側電極が形成される。n側電極およびp側電極の上には、酸化シリコン(SiO)や酸化アルミニウム(Al)等の保護絶縁膜が設けられる(例えば、特許文献1参照)。 A light-emitting device for deep ultraviolet light has an aluminum gallium nitride (AlGaN)-based n-type clad layer, an active layer, and a p-type clad layer that are sequentially stacked on a substrate. An n-side electrode is formed on the partial region of the n-type clad layer exposed by etching, and a p-side electrode is formed on the p-type clad layer. A protective insulating film made of silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like is provided on the n-side electrode and the p-side electrode (see Patent Document 1, for example).

特許第5985782号公報Japanese Patent No. 5985782

発光素子の表面をより好適に被覆できることが好ましい。 It is preferable that the surface of the light-emitting element can be more suitably coated.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、半導体発光素子の信頼性を向上させることにある。 The present invention has been made in view of these problems, and one of its exemplary purposes is to improve the reliability of semiconductor light emitting devices.

本発明のある態様の半導体発光素子は、基板上に設けられるn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料のn型半導体層と、n型半導体層上の第1領域に設けられるAlGaN系半導体材料の活性層と、活性層上に設けられるp型AlGaN系半導体材料のp型半導体層と、n型半導体層上の第1領域とは異なる第2領域と、活性層の側面と、p型半導体層とを被覆するように設けられ、酸化アルミニウム(Al)で構成される第1被覆層と、第1被覆層を貫通してn型半導体層に接するn側コンタクト電極と、第1被覆層を貫通してp型半導体層に接するp側コンタクト電極と、第1被覆層、n側コンタクト電極およびp側コンタクト電極を被覆するように設けられる第2被覆層と、第2被覆層を貫通してn側コンタクト電極と接続されるn側パッド電極と、第2被覆層を貫通してp側コンタクト電極と接続されるp側パッド電極と、を備える。 A semiconductor light emitting device according to one aspect of the present invention comprises an n-type semiconductor layer of an n-type aluminum gallium nitride (AlGaN) based semiconductor material provided on a substrate, and an AlGaN based semiconductor material provided in a first region on the n-type semiconductor layer. a p-type semiconductor layer of a p-type AlGaN-based semiconductor material provided on the active layer, a second region different from the first region on the n-type semiconductor layer, a side surface of the active layer, and a p-type semiconductor a first covering layer made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), an n-side contact electrode penetrating the first covering layer and in contact with the n-type semiconductor layer; a p-side contact electrode penetrating the covering layer and contacting the p-type semiconductor layer; a second covering layer provided so as to cover the first covering layer, the n-side contact electrode and the p-side contact electrode; It has an n-side pad electrode that penetrates and is connected to the n-side contact electrode, and a p-side pad electrode that penetrates through the second covering layer and is connected to the p-side contact electrode.

この態様によると、AlGaN系半導体材料で構成されるn型半導体層、活性層およびp型半導体層が耐湿性の優れた酸化アルミニウム(Al)で被覆されるため、これらの半導体層の表面をより好適に被覆できる。さらに、第1被覆層と、n側コンタクト電極およびp側コンタクト電極とをさらに被覆する第2被覆層を設けることで、第1被覆層を保護しつつ、コンタクト電極の表面を好適に被覆できる。これにより、信頼性の高い半導体発光素子を提供できる。 According to this aspect, since the n-type semiconductor layer, the active layer, and the p-type semiconductor layer made of AlGaN-based semiconductor material are coated with aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having excellent moisture resistance, these semiconductor layers are The surface can be more suitably coated. Furthermore, by providing the second covering layer that further covers the first covering layer, the n-side contact electrode, and the p-side contact electrode, the surfaces of the contact electrodes can be suitably covered while protecting the first covering layer. Thereby, a highly reliable semiconductor light emitting device can be provided.

基板の表面、第2被覆層、n側パッド電極の側面およびp側パッド電極の側面のそれぞれの少なくとも一部を被覆するように設けられ、酸化アルミニウム(Al)で構成される第3被覆層をさらに備えてもよい。 A third layer made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is provided to cover at least part of each of the surface of the substrate, the second coating layer, the side surface of the n-side pad electrode and the side surface of the p-side pad electrode. A coating layer may be further provided.

n側パッド電極と接続されるn側実装電極と、p側パッド電極と接続されるp側実装電極とを含む実装基板をさらに備えてもよい。第3被覆層はさらに、実装基板の表面の少なくとも一部を被覆するように設けられてもよい。 A mounting substrate including an n-side mounting electrode connected to the n-side pad electrode and a p-side mounting electrode connected to the p-side pad electrode may be further provided. The third covering layer may further be provided to cover at least part of the surface of the mounting substrate.

第1被覆層に含まれる水素の濃度は、第3被覆層に含まれる水素の濃度よりも低い。 The concentration of hydrogen contained in the first coating layer is lower than the concentration of hydrogen contained in the third coating layer.

p型半導体層と第1被覆層の間に設けられ、酸化シリコン(SiO)または酸窒化シリコン(SiON)で構成される保護絶縁層をさらに備えてもよい。 A protective insulation layer may be provided between the p-type semiconductor layer and the first covering layer and made of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon oxynitride (SiON).

n型半導体層は、窒化アルミニウム(AlN)のモル分率が20%以上であり、活性層は、波長350nm以下の紫外光を発するよう構成されてもよい。 The n-type semiconductor layer may have a molar fraction of aluminum nitride (AlN) of 20% or more, and the active layer may be configured to emit ultraviolet light with a wavelength of 350 nm or less.

本発明の別の態様は、半導体発光素子の製造方法である。この方法は、基板上に、n型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料のn型半導体層、n型半導体層上のAlGaN系半導体材料の活性層、活性層上のp型AlGaN系半導体材料のp型半導体層を順に積層する工程と、n型半導体層の一部が露出するようにp型半導体層、活性層およびn型半導体層の一部を除去する工程と、n型半導体層の露出領域上と、活性層の側面と、p型半導体層とを被覆するように、酸化アルミニウム(Al)で構成される第1被覆層を形成する工程と、第1被覆層を部分的に除去してn型半導体層に接するn側コンタクト電極を形成する工程と、第1被覆層を部分的に除去してp型半導体層に接するp側コンタクト電極を形成する工程と、第1被覆層と、n側コンタクト電極と、p側コンタクト電極とを被覆する第2被覆層を形成する工程と、第2被覆層を部分的に除去してn側コンタクト電極と接続されるn側パッド電極を形成する工程と、第2被覆層を部分的に除去してp側コンタクト電極と接続されるp側パッド電極を形成する工程と、を備える。 Another aspect of the invention is a method for manufacturing a semiconductor light emitting device. This method comprises forming an n-type semiconductor layer of an n-type aluminum gallium nitride (AlGaN) semiconductor material on a substrate, an active layer of an AlGaN semiconductor material on the n-type semiconductor layer, and a p-type AlGaN semiconductor material on the active layer. sequentially stacking p-type semiconductor layers; removing portions of the p-type semiconductor layer, the active layer, and the n-type semiconductor layer so as to partially expose the n-type semiconductor layer; and exposing the n-type semiconductor layer. forming a first coating layer made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) so as to cover the region, the side surface of the active layer, and the p-type semiconductor layer; forming an n-side contact electrode in contact with the n-type semiconductor layer by partially removing the first covering layer to form a p-side contact electrode in contact with the p-type semiconductor layer; forming a second covering layer covering the layer, the n-side contact electrode, and the p-side contact electrode; partially removing the second covering layer to connect the n-side pad electrode to the n-side contact electrode; and partially removing the second covering layer to form a p-side pad electrode connected to the p-side contact electrode.

この態様によると、AlGaN系半導体材料で構成されるn型半導体層、活性層およびp型半導体層が耐湿性の優れた酸化アルミニウム(Al)で被覆されるため、これらの半導体層の表面をより好適に被覆できる。さらに、第1被覆層と、n側コンタクト電極およびp側コンタクト電極とをさらに被覆する第2被覆層を設けることで、第1被覆層を保護しつつ、コンタクト電極の表面を好適に被覆できる。これにより、信頼性の高い半導体発光素子を提供できる。 According to this aspect, since the n-type semiconductor layer, the active layer, and the p-type semiconductor layer made of AlGaN-based semiconductor material are coated with aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having excellent moisture resistance, these semiconductor layers are The surface can be more suitably coated. Furthermore, by providing the second covering layer that further covers the first covering layer, the n-side contact electrode, and the p-side contact electrode, the surfaces of the contact electrodes can be suitably covered while protecting the first covering layer. Thereby, a highly reliable semiconductor light emitting device can be provided.

第1被覆層は、有機アルミニウム化合物と、酸素ガス(O)プラズマまたはオゾンガス(O)とを原料とする原子層堆積法により形成されてもよい。 The first coating layer may be formed by atomic layer deposition using an organoaluminum compound and oxygen gas (O 2 ) plasma or ozone gas (O 3 ) as raw materials.

基板の表面、第2被覆層、n側パッド電極の側面およびp側パッド電極の側面の少なくとも一部を被覆するように、酸化アルミニウム(Al)で構成される第3被覆層を形成する工程をさらに備えてもよい。第3被覆層は、有機アルミニウム化合物と、水(HO)とを原料とする原子層堆積法により形成されてもよい。 A third coating layer made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is formed so as to cover at least part of the surface of the substrate, the second coating layer, the side surface of the n-side pad electrode and the side surface of the p-side pad electrode. You may further provide the process of carrying out. The third coating layer may be formed by atomic layer deposition using an organoaluminum compound and water (H 2 O) as raw materials.

本発明によれば、半導体発光素子の信頼性を向上できる。 According to the present invention, reliability of a semiconductor light emitting device can be improved.

実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows roughly the structure of the semiconductor light-emitting device which concerns on embodiment. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 別の実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the semiconductor light-emitting device which concerns on another embodiment. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the manufacturing process of a semiconductor light-emitting device.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted as appropriate. Also, in order to facilitate understanding of the explanation, the dimensional ratio of each component in each drawing does not necessarily match the dimensional ratio of the actual light emitting element.

図1は、実施の形態に係る半導体発光素子10の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光素子10は、中心波長λが約360nm以下となる「深紫外光」を発するように構成されるLED(Light Emitting Diode)チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、半導体発光素子10は、バンドギャップが約3.4eV以上となる窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料で構成される。本実施の形態では、特に、中心波長λが約240nm~350nmの深紫外光を発する場合について示す。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a semiconductor light emitting device 10 according to an embodiment. The semiconductor light emitting element 10 is an LED (Light Emitting Diode) chip configured to emit "deep ultraviolet light" with a center wavelength λ of approximately 360 nm or less. In order to output deep ultraviolet light with such a wavelength, the semiconductor light emitting device 10 is made of an aluminum gallium nitride (AlGaN) based semiconductor material with a bandgap of about 3.4 eV or more. In this embodiment, a case of emitting deep ultraviolet light having a center wavelength λ of approximately 240 nm to 350 nm will be described.

本明細書において、「AlGaN系半導体材料」とは、少なくとも窒化アルミニウム(AlN)および窒化ガリウム(GaN)を含む半導体材料のことをいい、窒化インジウム(InN)などの他の材料を含有する半導体材料を含むものとする。したがって、本明細書にいう「AlGaN系半導体材料」は、例えば、In1-x-yAlGaN(0<x+y≦1、0<x<1、0<y<1)の組成で表すことができ、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)または窒化インジウムアルミニウムガリウム(InAlGaN)を含む。本明細書の「AlGaN系半導体材料」は、例えば、AlNおよびGaNのそれぞれのモル分率が1%以上であり、好ましくは5%以上、10%以上または20%以上である。 As used herein, "AlGaN-based semiconductor material" refers to a semiconductor material containing at least aluminum nitride (AlN) and gallium nitride (GaN), and a semiconductor material containing other materials such as indium nitride (InN). shall include Therefore, the “AlGaN-based semiconductor material” referred to in this specification is, for example, a composition of In 1-xy Al x Ga y N (0<x+y≦1, 0<x<1, 0<y<1). and includes aluminum gallium nitride (AlGaN) or indium aluminum gallium nitride (InAlGaN). The "AlGaN-based semiconductor material" of the present specification is, for example, AlN and GaN each having a molar fraction of 1% or more, preferably 5% or more, 10% or more, or 20% or more.

また、AlNを含まない材料を区別するために「GaN系半導体材料」ということがある。「GaN系半導体材料」には、GaNやInGaNが含まれる。同様に、GaNを含まない材料を区別するために「AlN系半導体材料」ということがある。「AlN系半導体材料」には、AlNやInAlNが含まれる。 In order to distinguish materials that do not contain AlN, they are sometimes referred to as "GaN-based semiconductor materials". "GaN-based semiconductor material" includes GaN and InGaN. Similarly, the term "AlN-based semiconductor material" may be used to distinguish materials that do not contain GaN. The "AlN-based semiconductor material" includes AlN and InAlN.

半導体発光素子10は、ダイ12と、実装基板14と、金属接合材16n,16pと、被覆層(第3被覆層ともいう)18とを備える。ダイ12は、基板20と、バッファ層22と、n型クラッド層24と、活性層26と、電子ブロック層28と、p型クラッド層30と、保護絶縁層32と、第1被覆層34と、n側コンタクト電極36と、n側保護金属層38と、p側コンタクト電極40と、p側保護金属層42と、第2被覆層44と、n側パッド電極46と、p側パッド電極48とを備える。 The semiconductor light emitting device 10 includes a die 12 , a mounting substrate 14 , metal bonding materials 16 n and 16 p, and a coating layer (also referred to as a third coating layer) 18 . Die 12 includes a substrate 20, a buffer layer 22, an n-type cladding layer 24, an active layer 26, an electron blocking layer 28, a p-type cladding layer 30, a protective insulating layer 32, and a first cladding layer 34. , an n-side contact electrode 36, an n-side protective metal layer 38, a p-side contact electrode 40, a p-side protective metal layer 42, a second coating layer 44, an n-side pad electrode 46, and a p-side pad electrode 48. and

図1において、基板20から実装基板14に向かう方向を「上側」ということがある。これは、後述する図2~図12の製造工程において、基板20の上に各層を積層させた後に、ダイ12の向きを上下反転して実装基板14の上に実装するためである。 In FIG. 1, the direction from the board 20 to the mounting board 14 is sometimes called "upper side". 2 to 12, which will be described later, after laminating each layer on the substrate 20, the die 12 is turned upside down and mounted on the mounting substrate .

基板20は、半導体発光素子10が発する深紫外光に対して透光性を有する基板であり、例えば、サファイア(Al)基板である。基板20は、第1主面20aと、第1主面20aの反対側の第2主面20bを有する。第1主面20aは、バッファ層22より上の各層を成長させるための結晶成長面となる一主面である。第1主面20aの外周には、第1主面20aとは高さの異なる外周面20cが設けられている。第2主面20bは、活性層26が発する深紫外光を外部に取り出すための光取出面となる一主面である。変形例において、基板20は、窒化アルミニウム(AlN)基板であってもよいし、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)基板であってもよい。 The substrate 20 is a substrate having translucency to deep ultraviolet light emitted by the semiconductor light emitting device 10, and is, for example, a sapphire ( Al2O3 ) substrate. The substrate 20 has a first major surface 20a and a second major surface 20b opposite the first major surface 20a. The first main surface 20a is one main surface that serves as a crystal growth surface for growing each layer above the buffer layer 22 . An outer peripheral surface 20c having a height different from that of the first main surface 20a is provided on the outer periphery of the first main surface 20a. The second main surface 20b is one main surface that serves as a light extraction surface for extracting deep ultraviolet light emitted from the active layer 26 to the outside. Alternatively, the substrate 20 may be an aluminum nitride (AlN) substrate or an aluminum gallium nitride (AlGaN) substrate.

バッファ層22は、基板20の第1主面20aの上に形成される。バッファ層22は、n型クラッド層24より上の各層を形成するための下地層(テンプレート層)である。バッファ層22は、例えば、アンドープのAlN層であり、具体的には高温成長させたAlN(HT-AlN;High Temperature AlN)層である。バッファ層22は、AlN層上に形成されるアンドープのAlGaN層を含んでもよい。変形例において、基板20がAlN基板またはAlGaN基板である場合、バッファ層22は、アンドープのAlGaN層のみで構成されてもよい。つまり、バッファ層22は、アンドープのAlN層およびAlGaN層の少なくとも一方を含む。 A buffer layer 22 is formed on the first main surface 20 a of the substrate 20 . The buffer layer 22 is a base layer (template layer) for forming each layer above the n-type cladding layer 24 . The buffer layer 22 is, for example, an undoped AlN layer, and more specifically, an AlN (HT-AlN; High Temperature AlN) layer grown at a high temperature. The buffer layer 22 may include an undoped AlGaN layer formed on the AlN layer. In a modification, if the substrate 20 is an AlN substrate or an AlGaN substrate, the buffer layer 22 may be composed of only an undoped AlGaN layer. That is, the buffer layer 22 includes at least one of an undoped AlN layer and an AlGaN layer.

n型クラッド層24は、バッファ層22の上に形成されるn型半導体層である。n型クラッド層24は、n型のAlGaN系半導体材料層であり、例えば、n型の不純物としてシリコン(Si)がドープされるAlGaN層である。n型クラッド層24は、活性層26が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、AlNのモル分率が25%以上、好ましくは、40%以上または50%以上となるように形成される。n型クラッド層24は、活性層26が発する深紫外光の波長よりも大きいバンドギャップを有し、例えば、バンドギャップが4.3eV以上となるように形成される。n型クラッド層24は、AlNのモル分率が80%以下、つまり、バンドギャップが5.5eV以下となるように形成されることが好ましく、AlNのモル分率が70%以下(つまり、バンドギャップが5.2eV以下)となるように形成されることがより望ましい。n型クラッド層24は、1μm~3μm程度の厚さを有し、例えば、2μm程度の厚さを有する。 The n-type cladding layer 24 is an n-type semiconductor layer formed on the buffer layer 22 . The n-type cladding layer 24 is an n-type AlGaN-based semiconductor material layer, for example, an AlGaN layer doped with silicon (Si) as an n-type impurity. The composition ratio of the n-type cladding layer 24 is selected so as to transmit the deep ultraviolet light emitted by the active layer 26. For example, the molar fraction of AlN is 25% or more, preferably 40% or more or 50% or more. is formed as The n-type cladding layer 24 has a bandgap greater than the wavelength of deep ultraviolet light emitted from the active layer 26, and is formed to have a bandgap of 4.3 eV or more, for example. The n-type cladding layer 24 is preferably formed so that the molar fraction of AlN is 80% or less, that is, the band gap is 5.5 eV or less, and the molar fraction of AlN is 70% or less (that is, the band gap is 5.5 eV or less). It is more desirable that the gap be 5.2 eV or less). The n-type cladding layer 24 has a thickness of about 1 μm to 3 μm, for example, about 2 μm.

n型クラッド層24は、不純物であるシリコン(Si)の濃度が1×1018/cm以上5×1019/cm以下となるように形成される。n型クラッド層24は、Si濃度が5×1018/cm以上3×1019/cm以下となるように形成されることが好ましく、7×1018/cm以上2×1019/cm以下となるように形成されることが好ましい。ある実施例において、n型クラッド層24のSi濃度は、1×1019/cm前後であり、8×1018/cm以上1.5×1019/cm以下の範囲である。 The n-type cladding layer 24 is formed so that the concentration of silicon (Si), which is an impurity, is 1×10 18 /cm 3 or more and 5×10 19 /cm 3 or less. The n-type cladding layer 24 is preferably formed so that the Si concentration is 5×10 18 /cm 3 or more and 3×10 19 /cm 3 or less, and 7×10 18 /cm 3 or more and 2×10 19 /cm 3 or more. It is preferably formed so as to be cm 3 or less. In one embodiment, the Si concentration of the n-type cladding layer 24 is around 1×10 19 /cm 3 and ranges from 8×10 18 /cm 3 to 1.5×10 19 /cm 3 .

活性層26は、AlGaN系半導体材料で構成され、n型クラッド層24と電子ブロック層28の間に挟まれてダブルへテロ接合構造を形成する。活性層26は、単層または多層の量子井戸構造を有してもよく、例えば、アンドープのAlGaN系半導体材料で形成されるバリア層と、アンドープのAlGaN系半導体材料で形成される井戸層の積層体で構成されてもよい。活性層26は、波長355nm以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが3.4eV以上となるように構成され、例えば、波長310nm以下の深紫外光を出力できるようにAlN組成比が選択される。活性層26は、n型クラッド層24の第1上面24aに設けられ、第1上面24aの隣の第2上面24bには設けられない。つまり、活性層26は、n型クラッド層24の全面に形成されず、n型クラッド層24の一部領域にのみ形成される。 The active layer 26 is composed of an AlGaN-based semiconductor material, and is sandwiched between the n-type cladding layer 24 and the electron blocking layer 28 to form a double heterojunction structure. The active layer 26 may have a single-layer or multi-layer quantum well structure, for example, a laminate of a barrier layer made of an undoped AlGaN-based semiconductor material and a well layer made of an undoped AlGaN-based semiconductor material. It may consist of a body. The active layer 26 is configured to have a bandgap of 3.4 eV or more in order to output deep ultraviolet light with a wavelength of 355 nm or less. For example, the AlN composition ratio is selected so as to output deep ultraviolet light with a wavelength of 310 nm or less. be done. The active layer 26 is provided on the first upper surface 24a of the n-type cladding layer 24 and is not provided on the second upper surface 24b adjacent to the first upper surface 24a. That is, the active layer 26 is not formed over the entire surface of the n-type clad layer 24, but is formed only in a partial region of the n-type clad layer 24. As shown in FIG.

電子ブロック層28は、活性層26の上に形成される。電子ブロック層28は、アンドープのAlGaN系半導体材料層であり、例えば、AlNのモル分率が40%以上、好ましくは、50%以上となるように形成される。電子ブロック層28は、AlNのモル分率が80%以上となるように形成されてもよく、GaNを含まないAlN系半導体材料で形成されてもよい。電子ブロック層は、1nm~10nm程度の厚さを有し、例えば、2nm~5nm程度の厚さを有する。電子ブロック層28は、p型のAlGaN系半導体材料層であってもよい。 An electron blocking layer 28 is formed over the active layer 26 . The electron block layer 28 is an undoped AlGaN-based semiconductor material layer, and is formed, for example, so that the molar fraction of AlN is 40% or more, preferably 50% or more. The electron blocking layer 28 may be formed such that the molar fraction of AlN is 80% or more, or may be formed of an AlN-based semiconductor material that does not contain GaN. The electron blocking layer has a thickness of about 1 nm to 10 nm, for example, a thickness of about 2 nm to 5 nm. The electron block layer 28 may be a p-type AlGaN-based semiconductor material layer.

p型クラッド層30は、電子ブロック層28の上に形成されるp型半導体層である。p型クラッド層30は、p型のAlGaN系半導体材料層であり、例えば、p型の不純物としてマグネシウム(Mg)がドープされるAlGaN層である。p型クラッド層30は、300nm~700nm程度の厚さを有し、例えば、400nm~600nm程度の厚さを有する。p型クラッド層30は、AlNを含まないp型GaN系半導体材料で形成されてもよい。 The p-type cladding layer 30 is a p-type semiconductor layer formed on the electron blocking layer 28 . The p-type cladding layer 30 is a p-type AlGaN-based semiconductor material layer, for example, an AlGaN layer doped with magnesium (Mg) as a p-type impurity. The p-type cladding layer 30 has a thickness of approximately 300 nm to 700 nm, for example, approximately 400 nm to 600 nm. The p-type cladding layer 30 may be made of a p-type GaN-based semiconductor material that does not contain AlN.

保護絶縁層32は、p型クラッド層30の上に設けられる。保護絶縁層32は、酸化シリコン(SiO)または酸窒化シリコン(SiON)で構成される。保護絶縁層32は、p型クラッド層30に比べて活性層26から出力される深紫外光に対する屈折率が低い材料で構成される。p型クラッド層30を構成するAlGaN系半導体材料の屈折率は組成比によるが2.1~2.56程度である。一方、保護絶縁層32を構成するSiOの屈折率は1.4程度であり、SiONの屈折率は1.4~2.1程度である。低屈折率の保護絶縁層32を設けることで、p型クラッド層30と保護絶縁層32の界面で活性層26からの紫外光のより多くを全反射させ、光取出面である基板20の第2主面20bに向かわせることができる。特に、酸化シリコン(SiO)はp型クラッド層30との屈折率差が大きいため、反射特性をより高めることができる。保護絶縁層32の厚みは、50nm以上であり、例えば100nm以上500nm以下とすることができる。 A protective insulating layer 32 is provided on the p-type clad layer 30 . The protective insulating layer 32 is composed of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon oxynitride (SiON). The protective insulating layer 32 is made of a material having a lower refractive index with respect to deep ultraviolet light output from the active layer 26 than the p-type cladding layer 30 . The AlGaN semiconductor material forming the p-type cladding layer 30 has a refractive index of about 2.1 to 2.56 depending on the composition ratio. On the other hand, the refractive index of SiO 2 forming the protective insulating layer 32 is about 1.4, and the refractive index of SiON is about 1.4 to 2.1. By providing the protective insulating layer 32 with a low refractive index, more of the ultraviolet light from the active layer 26 is totally reflected at the interface between the p-type cladding layer 30 and the protective insulating layer 32, thereby increasing the amount of ultraviolet light from the substrate 20, which is the light extraction surface. It can be directed to the second main surface 20b. In particular, since silicon oxide (SiO 2 ) has a large difference in refractive index from the p-type cladding layer 30, the reflection characteristics can be further improved. The thickness of the protective insulating layer 32 is 50 nm or more, and can be, for example, 100 nm or more and 500 nm or less.

第1被覆層34は、保護絶縁層32の上と、n型クラッド層24の第2上面24bの上と、n型クラッド層24、活性層26および電子ブロック層28の側面とを被覆するように設けられる。第1被覆層34は、図示されるように、バッファ層22の側面や基板20の外周面20cを被覆してもよい。第1被覆層34は、酸化アルミニウム(Al)で構成される。第1被覆層34を構成する酸化アルミニウム(Al)は、酸化シリコン(SiO)に比べて耐湿性に優れる。そのため、半導体層の上面および側面の全体を第1被覆層34で被覆することで、耐湿性に優れた保護機能を提供できる。また、第1被覆層34を構成する酸化アルミニウム(Al)は、活性層26から出力される深紫外光の吸収率が低いため、第1被覆層34を設けることによる光出力の低下も抑制できる。第1被覆層34の厚みは、10nm以上50nm以下とすることができ、例えば、10nm~30nm程度とすることができる。 The first covering layer 34 covers the protective insulating layer 32 , the second upper surface 24 b of the n-type cladding layer 24 , and the side surfaces of the n-type cladding layer 24 , the active layer 26 and the electron blocking layer 28 . provided in The first covering layer 34 may cover the side surfaces of the buffer layer 22 and the outer peripheral surface 20c of the substrate 20, as shown. The first coating layer 34 is composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) forming the first coating layer 34 is superior in moisture resistance to silicon oxide (SiO 2 ). Therefore, by covering the entire upper and side surfaces of the semiconductor layer with the first covering layer 34, a protective function with excellent moisture resistance can be provided. In addition, since aluminum oxide (Al 2 O 3 ) constituting the first coating layer 34 has a low absorptivity of deep ultraviolet light output from the active layer 26, the provision of the first coating layer 34 reduces the light output. can also be suppressed. The thickness of the first coating layer 34 can be 10 nm or more and 50 nm or less, for example, about 10 nm to 30 nm.

第1被覆層34を構成するAlは、膜密度の高い緻密な構造であることが好ましく、例えば原子層堆積(ALD;Atomic Layer Deposition)法を用いて形成されることが好ましい。また、第1被覆層34は、水素濃度が低いことが好ましい。第1被覆層34に高濃度の水素(H)が含まれていると、活性層26やp型クラッド層30に水素が拡散し、これらの半導体層を劣化させる原因となる。水素濃度の低いAlとするため、酸素原子の供給源として、水(HO)ではなく、酸素ガス(O)プラズマやオゾンガス(O)を用いることが好ましい。つまり、第1被覆層34は、トリメチルアルミニウム(TMA)などの有機アルミニウム化合物と、OプラズマまたはOとを原料とするALD法により形成されることが好ましい。 The Al 2 O 3 forming the first coating layer 34 preferably has a dense structure with a high film density, and is preferably formed using, for example, an atomic layer deposition (ALD) method. Also, the first coating layer 34 preferably has a low hydrogen concentration. If the first coating layer 34 contains high-concentration hydrogen (H), the hydrogen diffuses into the active layer 26 and the p-type cladding layer 30, causing deterioration of these semiconductor layers. In order to obtain Al 2 O 3 with a low hydrogen concentration, it is preferable to use oxygen gas (O 2 ) plasma or ozone gas (O 3 ) instead of water (H 2 O) as a supply source of oxygen atoms. That is, the first coating layer 34 is preferably formed by ALD using an organic aluminum compound such as trimethylaluminum (TMA) and O 2 plasma or O 3 as raw materials.

n側コンタクト電極36は、n型クラッド層24の第2上面24bに設けられ、n型クラッド層24の第2上面24bにて第1被覆層34を貫通する開口を通じてn型クラッド層24と接する。n側コンタクト電極36は、例えばn型クラッド層24上に接するTi層と、Ti層上に接するAl層とを含む。Ti層の厚さは1nm~10nm程度であり、5nm以下であることが好ましく、2nm以下であることがより好ましい。Ti層の厚さを小さくすることで、n型クラッド層24から見たときのn側コンタクト電極36の紫外光反射率を高めることができる。Al層の厚さは100nm~1000nm程度であり、200nm以上であることが好ましく、300nm以上であることがより好ましい。Al層の厚さを大きくすることで、n側コンタクト電極36の紫外光反射率を高めることができる。なお、n側コンタクト電極36には、紫外光反射率の低下の要因となりうる金(Au)が含まれないことが好ましい。 The n-side contact electrode 36 is provided on the second upper surface 24b of the n-type cladding layer 24 and is in contact with the n-type cladding layer 24 through an opening penetrating the first coating layer 34 on the second upper surface 24b of the n-type cladding layer 24. . The n-side contact electrode 36 includes, for example, a Ti layer on and in contact with the n-type cladding layer 24 and an Al layer on and in contact with the Ti layer. The thickness of the Ti layer is about 1 nm to 10 nm, preferably 5 nm or less, more preferably 2 nm or less. By reducing the thickness of the Ti layer, the ultraviolet light reflectance of the n-side contact electrode 36 viewed from the n-type cladding layer 24 can be increased. The thickness of the Al layer is about 100 nm to 1000 nm, preferably 200 nm or more, more preferably 300 nm or more. By increasing the thickness of the Al layer, the ultraviolet light reflectance of the n-side contact electrode 36 can be increased. It is preferable that the n-side contact electrode 36 does not contain gold (Au), which may cause a decrease in ultraviolet light reflectance.

p側コンタクト電極40は、p型クラッド層30上に設けられ、p型クラッド層30上の保護絶縁層32および第1被覆層34を貫通する開口を通じてp型クラッド層30と接する。p側コンタクト電極40は、酸化錫(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、インジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電性酸化物(TCO)により構成される。p側コンタクト電極40の厚さは20nm~500nm程度であり、50nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましい。 The p-side contact electrode 40 is provided on the p-type cladding layer 30 and contacts the p-type cladding layer 30 through an opening penetrating the protective insulating layer 32 on the p-type cladding layer 30 and the first covering layer 34 . The p-side contact electrode 40 is made of transparent conductive oxide (TCO) such as tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO). The thickness of the p-side contact electrode 40 is about 20 nm to 500 nm, preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more.

n側保護金属層38は、n側コンタクト電極36の上に設けられ、p側保護金属層42は、p側コンタクト電極40の上に設けられる。n側保護金属層38およびp側保護金属層42(総称して保護金属層ともいう)は、第2被覆層44との密着性の高い金属材料で形成され、単一金属膜または金属積層膜で構成される。保護金属層38,42は、第2被覆層44を貫通する開口を形成するためのドライエッチング工程でのストップ層として機能させるため、エッチングガスに対する耐性の高い金属材料で構成されることが好ましい。保護金属層38,42の材料として、例えば白金族金属を用いることができ、パラジウム(Pd)を用いることができる。保護金属層38,42の厚みは、50nm以上であることが好ましく、100nm以上であることが好ましい。 The n-side protective metal layer 38 is provided on the n-side contact electrode 36 and the p-side protective metal layer 42 is provided on the p-side contact electrode 40 . The n-side protective metal layer 38 and the p-side protective metal layer 42 (also collectively referred to as a protective metal layer) are formed of a metal material having high adhesion to the second coating layer 44, and are composed of a single metal film or a metal laminated film. consists of Since the protective metal layers 38 and 42 function as stop layers in the dry etching process for forming the opening penetrating the second coating layer 44, they are preferably made of a metal material that is highly resistant to etching gases. As a material for the protective metal layers 38 and 42, for example, a platinum group metal can be used, and palladium (Pd) can be used. The thickness of the protective metal layers 38 and 42 is preferably 50 nm or more, preferably 100 nm or more.

第2被覆層44は、第1被覆層34と、n側コンタクト電極36およびn側保護金属層38と、p側コンタクト電極40およびp側保護金属層42とを被覆するように設けられる。第2被覆層44は、絶縁性の酸化物、窒化物または酸窒化物で構成され、例えば酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、窒化アルミニウム(AlN)、酸窒化シリコン(SiON)または酸窒化アルミニウム(AlON)を用いることができる。第2被覆層44の厚さは50nm以上であり、100nm以上であることが好ましい。第2被覆層44の厚さは500nm~1000nm程度あってもよい。第2被覆層44の厚さを大きくすることで、半導体層に比べて厚みの大きいコンタクト電極36,40および保護金属層38,42を好適に被覆できる。 The second covering layer 44 is provided to cover the first covering layer 34 , the n-side contact electrode 36 and the n-side protective metal layer 38 , the p-side contact electrode 40 and the p-side protective metal layer 42 . The second coating layer 44 is composed of an insulating oxide, nitride or oxynitride, such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), aluminum nitride (AlN), silicon oxynitride (SiON) or Aluminum oxynitride (AlON) can be used. The thickness of the second coating layer 44 is 50 nm or more, preferably 100 nm or more. The thickness of the second coating layer 44 may be about 500 nm to 1000 nm. By increasing the thickness of the second covering layer 44, the contact electrodes 36, 40 and the protective metal layers 38, 42, which are thicker than the semiconductor layers, can be preferably covered.

n側パッド電極46およびp側パッド電極48(総称してパッド電極ともいう)は、ダイ12を実装基板14に実装する際にボンディング接合される部分である。n側パッド電極46は、n側保護金属層38の上に設けられ、第2被覆層44を貫通する開口を通じてn側保護金属層38と接する。n側パッド電極46は、n側保護金属層38を介してn側コンタクト電極36と電気的に接続される。p側パッド電極48は、p側保護金属層42の上に設けられ、第2被覆層44を貫通する開口を通じてp側保護金属層42と接する。p側パッド電極48は、p側保護金属層42を介してp側コンタクト電極40と電気的に接続される。 The n-side pad electrode 46 and the p-side pad electrode 48 (generically referred to as pad electrodes) are portions that are bonded when the die 12 is mounted on the mounting substrate 14 . The n-side pad electrode 46 is provided on the n-side protective metal layer 38 and is in contact with the n-side protective metal layer 38 through an opening penetrating the second covering layer 44 . The n-side pad electrode 46 is electrically connected to the n-side contact electrode 36 via the n-side protective metal layer 38 . The p-side pad electrode 48 is provided on the p-side protective metal layer 42 and is in contact with the p-side protective metal layer 42 through an opening penetrating the second covering layer 44 . The p-side pad electrode 48 is electrically connected to the p-side contact electrode 40 via the p-side protective metal layer 42 .

パッド電極46,48は、耐腐食性の観点から金(Au)を含むように構成され、例えば、ニッケル(Ni)/Au、チタン(Ti)/AuまたはTi/白金(Pt)/Auの積層構造で構成される。パッド電極46,48が金錫(AuSn)で接合される場合、金属接合材となるAuSn層をパッド電極46,48が含んでもよい。 The pad electrodes 46 and 48 are configured to contain gold (Au) from the viewpoint of corrosion resistance, and are, for example, a laminate of nickel (Ni)/Au, titanium (Ti)/Au, or Ti/platinum (Pt)/Au. Consists of structure. When the pad electrodes 46 and 48 are bonded with gold tin (AuSn), the pad electrodes 46 and 48 may include an AuSn layer as a metal bonding material.

ダイ12は、実装基板14の上に実装されている。実装基板14は、基部50と、実装電極52n,52pと、外部端子54n,54pとを備える。基部50は、窒化アルミニウム(AlN)などのセラミック材料で構成される板状部材である。実装電極52n,52pは、基部50の第1主面50aに設けられる。実装電極52n,52pは、ダイ12のパッド電極46,48と接合される金属電極であり、耐腐食性の観点から金(Au)を含むように構成される。外部端子54n,54pは、半導体発光素子10をプリント基板などにハンダ付けするための金属端子であり、基部50の第1主面50aとは反対側の第2主面50bに設けられる。基部50の内部において、n側実装電極52nとn側外部端子54nが電気的に接続され、p側実装電極52pとp側外部端子54pが電気的に接続されている。 Die 12 is mounted on mounting substrate 14 . The mounting substrate 14 includes a base 50, mounting electrodes 52n and 52p, and external terminals 54n and 54p. The base 50 is a plate-like member made of a ceramic material such as aluminum nitride (AlN). The mounting electrodes 52n and 52p are provided on the first main surface 50a of the base 50. As shown in FIG. The mounting electrodes 52n, 52p are metal electrodes that are bonded to the pad electrodes 46, 48 of the die 12, and are configured to contain gold (Au) from the viewpoint of corrosion resistance. The external terminals 54n and 54p are metal terminals for soldering the semiconductor light emitting element 10 to a printed circuit board or the like, and are provided on the second main surface 50b of the base 50 opposite to the first main surface 50a. Inside the base 50, the n-side mounting electrode 52n and the n-side external terminal 54n are electrically connected, and the p-side mounting electrode 52p and the p-side external terminal 54p are electrically connected.

金属接合材16n,16pは、ダイ12と実装基板14を接合する。金属接合材16n,16pは、金錫(AuSn)や錫亜鉛(SnZn)系の半田材料で構成される。n側金属接合材16nは、n側パッド電極46とn側実装電極52nを接合し、p側金属接合材16pは、p側パッド電極48とp側実装電極52pを接合する。 The metal bonding materials 16n and 16p bond the die 12 and the mounting substrate 14 together. The metal bonding materials 16n and 16p are made of a gold-tin (AuSn) or tin-zinc (SnZn)-based solder material. The n-side metal bonding material 16n bonds the n-side pad electrode 46 and the n-side mounting electrode 52n, and the p-side metal bonding material 16p bonds the p-side pad electrode 48 and the p-side mounting electrode 52p.

第3被覆層18は、ダイ12の表面全体と、実装基板14の表面の一部と、金属接合材16n、16pとを被覆するように設けられる。第3被覆層18は、基板20の第2主面20bおよび側面20dと、第2被覆層44の表面と、n側パッド電極46およびp側パッド電極48の側面とを被覆する。また、第3被覆層18は、実装基板14の第1主面50aおよび側面50cと、実装電極52n,52pの表面とを被覆する。 The third coating layer 18 is provided so as to cover the entire surface of the die 12, part of the surface of the mounting substrate 14, and the metal bonding materials 16n and 16p. The third covering layer 18 covers the second main surface 20b and side surfaces 20d of the substrate 20, the surface of the second covering layer 44, and the side surfaces of the n-side pad electrode 46 and the p-side pad electrode 48. FIG. The third covering layer 18 also covers the first main surface 50a and the side surface 50c of the mounting substrate 14, and the surfaces of the mounting electrodes 52n and 52p.

第3被覆層18は、酸化アルミニウム(Al)で構成され、上述の第1被覆層34と同様、膜密度の高い緻密な構造となるように原子層堆積(ALD)法を用いて形成されることが好ましい。一方で、第3被覆層18は、ダイ12の活性層26などの半導体層と直接接触しないため、必ずしも水素濃度が低くなくてもよい。つまり、第3被覆層18の水素濃度は、第1被覆層34の水素濃度よりも高くてもよい。したがって、第3被覆層18を構成するAlの酸素原子の供給源として、水(HO)を使用してもよく、TMAなどの有機アルミニウム化合物と、HOとを原料とするALD法により形成されてもよい。HOを原料として用いることで、OプラズマまたはOを用いる場合に比べて原料を狭い隙間まで行き渡らせることが容易となり、ダイ12と実装基板14の間の狭い隙間においても緻密なAlを好適に形成できる。第3被覆層18の厚みは、10nm以上50nm以下とすることができ、例えば、10nm~30nm程度とすることができる。 The third coating layer 18 is made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and is deposited using an atomic layer deposition (ALD) method so as to have a dense structure with a high film density, similar to the first coating layer 34 described above. preferably formed. On the other hand, since the third coating layer 18 does not come into direct contact with semiconductor layers such as the active layer 26 of the die 12, the hydrogen concentration does not necessarily have to be low. That is, the hydrogen concentration of the third coating layer 18 may be higher than the hydrogen concentration of the first coating layer 34 . Therefore, water (H 2 O) may be used as a supply source of oxygen atoms of Al 2 O 3 constituting the third coating layer 18, and an organic aluminum compound such as TMA and H 2 O are used as raw materials. It may be formed by an ALD method. By using H 2 O as a raw material, it becomes easier to spread the raw material into a narrow gap compared to the case of using O 2 plasma or O 3 , and even in a narrow gap between the die 12 and the mounting substrate 14, dense Al can be obtained. 2 O 3 can be preferably formed. The thickness of the third coating layer 18 can be 10 nm or more and 50 nm or less, for example, about 10 nm to 30 nm.

つづいて、半導体発光素子10の製造方法について説明する。図2~図13は、半導体発光素子10の製造工程を概略的に示す図である。まず、図2に示されるように、基板20の第1主面20aの上にバッファ層22、n型クラッド層24、活性層26、電子ブロック層28、p型クラッド層30、保護絶縁層32が順に形成される。 Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device 10 will be described. 2 to 13 are diagrams schematically showing the manufacturing process of the semiconductor light emitting device 10. First, as shown in FIG. First, as shown in FIG. 2, a buffer layer 22, an n-type cladding layer 24, an active layer 26, an electron blocking layer 28, a p-type cladding layer 30, and a protective insulation layer 32 are formed on a first main surface 20a of a substrate 20. are formed in sequence.

基板20は、サファイア(Al)基板であり、例えばサファイア基板の(0001)面上にバッファ層22が形成される。バッファ層22は、例えば、高温成長させたAlN(HT-AlN)層と、アンドープのAlGaN(u-AlGaN)層とを含む。n型クラッド層24、活性層26、電子ブロック層28およびp型クラッド層30は、AlGaN系半導体材料、AlN系半導体材料またはGaN系半導体材料で形成される層であり、有機金属化学気相成長(MOVPE)法や、分子線エピタキシ(MBE)法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。保護絶縁層32は、SiOまたはSiONで構成され、化学気相成長(CVD)法などの周知の技術を用いて形成できる。 The substrate 20 is a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, and a buffer layer 22 is formed on the (0001) plane of the sapphire substrate, for example. The buffer layer 22 includes, for example, a high temperature grown AlN (HT-AlN) layer and an undoped AlGaN (u-AlGaN) layer. The n-type clad layer 24, the active layer 26, the electron block layer 28, and the p-type clad layer 30 are layers formed of an AlGaN-based semiconductor material, an AlN-based semiconductor material, or a GaN-based semiconductor material, and are formed by metalorganic chemical vapor deposition. It can be formed using well-known epitaxial growth methods such as the (MOVPE) method and the molecular beam epitaxy (MBE) method. Protective insulating layer 32 is composed of SiO 2 or SiON and can be formed using well-known techniques such as chemical vapor deposition (CVD).

次に、図3に示すように、保護絶縁層32の上に第1マスク61が形成され、第1マスク61が形成されていない第1領域W1の保護絶縁層32、p型クラッド層30、電子ブロック層28、活性層26およびn型クラッド層24の一部が除去される。これにより、第1領域(露出領域ともいう)W1にn型クラッド層24の第2上面24b(露出面)が形成される。n型クラッド層24の露出面を形成する工程では、ドライエッチング71により各層を除去できる。例えば、エッチングガスのプラズマ化による反応性イオンエッチングを用いることができ、例えば、誘導結合型プラズマ(ICP;Inductive Coupled Plasma)エッチングを用いることができる。その後、第1マスク61が除去される。 Next, as shown in FIG. 3, a first mask 61 is formed on the protective insulating layer 32, and the protective insulating layer 32, the p-type cladding layer 30, and the first region W1 where the first mask 61 is not formed are formed. Parts of the electron blocking layer 28, the active layer 26 and the n-type cladding layer 24 are removed. As a result, a second upper surface 24b (exposed surface) of the n-type cladding layer 24 is formed in the first region (also called exposed region) W1. In the step of forming the exposed surface of the n-type clad layer 24 , each layer can be removed by dry etching 71 . For example, reactive ion etching by turning etching gas into plasma can be used, for example, inductive coupled plasma (ICP) etching can be used. After that, the first mask 61 is removed.

次に、図4に示すように、保護絶縁層32の上およびn型クラッド層24の第2上面24bの上に第2マスク62が形成される。その後、第2マスク62が形成されていない第2領域(外周領域ともいう)W2の保護絶縁層32、p型クラッド層30、電子ブロック層28、活性層26およびn型クラッド層24がドライエッチング72により除去される。第2領域W2は、1枚の基板上に複数の発光素子(ダイ)を形成する場合の素子間の分離領域である。第2領域W2において、バッファ層22が部分的に除去されてもよいし、バッファ層22が完全に除去されて基板20が露出してもよい。第2領域W2において、基板20の一部が除去されて第1主面20aとは高さの異なる基板20の外周面20cが露出してもよい。その後、第2マスク62が除去される。 Next, as shown in FIG. 4, a second mask 62 is formed on the protective insulating layer 32 and on the second upper surface 24b of the n-type cladding layer 24. Next, as shown in FIG. After that, the protective insulating layer 32, the p-type cladding layer 30, the electron blocking layer 28, the active layer 26 and the n-type cladding layer 24 are dry-etched in the second region (also referred to as the peripheral region) W2 where the second mask 62 is not formed. 72. The second area W2 is an isolation area between elements when a plurality of light emitting elements (dies) are formed on one substrate. In the second region W2, the buffer layer 22 may be partially removed, or the buffer layer 22 may be completely removed to expose the substrate 20. FIG. In the second region W2, part of the substrate 20 may be removed to expose the outer peripheral surface 20c of the substrate 20 having a height different from that of the first main surface 20a. After that, the second mask 62 is removed.

次に、図5に示すように、素子構造の上面の全体を被覆するように第1被覆層34を形成する。第1被覆層34は、Alで構成され、例えばTMAとOプラズマまたはOとを原料とするALD法により形成される。第1被覆層34は、保護絶縁層32の上と、n型クラッド層24の第2上面24bの上と、n型クラッド層24、活性層26、電子ブロック層28およびp型クラッド層30の側面を被覆するように形成される。保護絶縁層32は、バッファ層22の側面を被覆してもよいし、基板20の外周面20cや側面の少なくとも一部を被覆してもよい。 Next, as shown in FIG. 5, a first covering layer 34 is formed to cover the entire upper surface of the device structure. The first coating layer 34 is made of Al 2 O 3 and is formed, for example, by the ALD method using TMA and O 2 plasma or O 3 as raw materials. The first covering layer 34 is formed on the protective insulating layer 32 , on the second upper surface 24 b of the n-type cladding layer 24 , on the n-type cladding layer 24 , the active layer 26 , the electron blocking layer 28 and the p-type cladding layer 30 . It is formed to cover the sides. The protective insulating layer 32 may cover the side surface of the buffer layer 22, or may cover the outer peripheral surface 20c of the substrate 20 and at least part of the side surface.

次に、図6に示すように、第1被覆層34の上に第3マスク63が形成される。第3マスク63は、n型クラッド層24の第2上面24bの上のn側電極領域W3nと、p型クラッド層30の上のp側電極領域W3pとを除いて形成される。つづいて、n側電極領域W3nおよびp側電極領域W3pにおいて第1被覆層34がドライエッチング73により除去される。これにより、n側電極領域W3nにてn型クラッド層24が露出する第1開口81が形成され、p側電極領域W3pにて保護絶縁層32が露出する第2開口82が形成される。その後、第3マスク63が除去される。 Next, as shown in FIG. 6, a third mask 63 is formed on the first covering layer 34 . The third mask 63 is formed except for the n-side electrode region W3n on the second upper surface 24b of the n-type cladding layer 24 and the p-side electrode region W3p on the p-type cladding layer 30 . Subsequently, the first covering layer 34 is removed by dry etching 73 in the n-side electrode region W3n and the p-side electrode region W3p. Thereby, a first opening 81 exposing the n-type cladding layer 24 is formed in the n-side electrode region W3n, and a second opening 82 exposing the protective insulating layer 32 is formed in the p-side electrode region W3p. After that, the third mask 63 is removed.

次に、図7に示すように、第1開口81にて露出するn型クラッド層24の上にn側コンタクト電極36が形成され、n側コンタクト電極36の上にn側保護金属層38が形成される。n側コンタクト電極36は、例えばTi層とAl層の積層構造であり、n側保護金属層38は、例えばPd層である。n側コンタクト電極36およびn側保護金属層38は、スパッタリング法または電子ビーム(EB)蒸着法で形成できる。 Next, as shown in FIG. 7, the n-side contact electrode 36 is formed on the n-type cladding layer 24 exposed in the first opening 81, and the n-side protective metal layer 38 is formed on the n-side contact electrode 36. It is formed. The n-side contact electrode 36 has, for example, a laminated structure of a Ti layer and an Al layer, and the n-side protective metal layer 38 is, for example, a Pd layer. The n-side contact electrode 36 and the n-side protective metal layer 38 can be formed by sputtering or electron beam (EB) evaporation.

次に、図8に示すように、第2開口82に対応する第4領域W4を除いて第4マスク64が形成される。つづいて、第4領域において保護絶縁層32がウェットエッチングにより除去され、p型クラッド層30が露出する第3開口83が形成される。保護絶縁層32は、例えば、フッ化水素酸(HF)とフッ化アンモニウム(NHF)の混合液であるバッファードフッ酸(BHF)を用いて除去できる。保護絶縁層32をウェットエッチングすることで、保護絶縁層32をドライエッチングする場合に比べて、第3開口83にて露出するp型クラッド層30へのダメージ影響を低減できる。その後、第4マスク64が除去される。 Next, as shown in FIG. 8, a fourth mask 64 is formed except for the fourth region W4 corresponding to the second opening 82. Next, as shown in FIG. Subsequently, the protective insulating layer 32 is removed by wet etching in the fourth region to form a third opening 83 exposing the p-type cladding layer 30 . The protective insulating layer 32 can be removed using, for example, buffered hydrofluoric acid (BHF), which is a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ammonium fluoride (NH 4 F). By wet-etching the protective insulating layer 32, damage to the p-type cladding layer 30 exposed in the third opening 83 can be reduced as compared with dry-etching the protective insulating layer 32. FIG. After that, the fourth mask 64 is removed.

次に、図9に示すように、第3開口83にて露出するp型クラッド層30の上にp側コンタクト電極40が形成され、p側コンタクト電極40の上にp側保護金属層42が形成される。p側コンタクト電極40は、例えばITO層であり、p側保護金属層42は、例えばPd層である。p側コンタクト電極40およびp側保護金属層42は、スパッタリング法または電子ビーム(EB)蒸着法で形成できる。 Next, as shown in FIG. 9 , the p-side contact electrode 40 is formed on the p-type cladding layer 30 exposed through the third opening 83 , and the p-side protective metal layer 42 is formed on the p-side contact electrode 40 . It is formed. The p-side contact electrode 40 is, for example, an ITO layer, and the p-side protective metal layer 42 is, for example, a Pd layer. The p-side contact electrode 40 and the p-side protective metal layer 42 can be formed by sputtering or electron beam (EB) evaporation.

次に、図10に示すように、素子構造の上面の全体を被覆するように第2被覆層44が形成される。第2被覆層44は、第1被覆層34の上を被覆するとともに、n側コンタクト電極36、n側保護金属層38、p側コンタクト電極40およびp側保護金属層42の上を被覆するように形成される。第2被覆層44は、例えばSiO層であり、化学気相成長(CVD)法などの周知の技術を用いて形成できる。 Next, as shown in FIG. 10, a second covering layer 44 is formed to cover the entire upper surface of the device structure. The second covering layer 44 covers the first covering layer 34, the n-side contact electrode 36, the n-side protective metal layer 38, the p-side contact electrode 40, and the p-side protective metal layer 42. formed in The second coating layer 44 is, for example, a SiO 2 layer and can be formed using well-known techniques such as chemical vapor deposition (CVD).

次に、図11に示すように、第2被覆層44の上に第5マスク65が形成される。第5マスク65は、n側コンタクト電極36に対応するn側電極領域W5nおよびp側コンタクト電極40に対応するp側電極領域W5pを除いて形成される。つづいて、n側電極領域W5nおよびp側電極領域W5pにおいて第2被覆層44がドライエッチング75により除去される。第2被覆層44は、CF系のエッチングガスを用いてドライエッチングすることができ、例えば、六フッ化エタン(C)を用いることができる。このドライエッチング工程にて、n側保護金属層38およびp側保護金属層42がエッチングストップ層として機能し、その下のn側コンタクト電極36およびp側コンタクト電極40へのダメージを防ぐことができる。これにより、n側電極領域W5nにてn側保護金属層38が露出する第4開口84と、p側電極領域W5pにてp側保護金属層42が露出する第5開口85とが形成される。その後、第5マスク65が除去される。 Next, as shown in FIG. 11, a fifth mask 65 is formed on the second covering layer 44. Then, as shown in FIG. The fifth mask 65 is formed except for the n-side electrode region W5n corresponding to the n-side contact electrode 36 and the p-side electrode region W5p corresponding to the p-side contact electrode 40 . Subsequently, the second covering layer 44 is removed by dry etching 75 in the n-side electrode region W5n and the p-side electrode region W5p. The second coating layer 44 can be dry-etched using a CF-based etching gas, for example, hexafluoroethane (C 2 F 6 ) can be used. In this dry etching step, the n-side protective metal layer 38 and the p-side protective metal layer 42 function as etching stop layers, and can prevent damage to the underlying n-side contact electrode 36 and p-side contact electrode 40 . . As a result, a fourth opening 84 exposing the n-side protective metal layer 38 in the n-side electrode region W5n and a fifth opening 85 exposing the p-side protective metal layer 42 in the p-side electrode region W5p are formed. . After that, the fifth mask 65 is removed.

次に、図12に示すように、第4開口84にて露出するn側保護金属層38の上にn側パッド電極46が形成され、第5開口85にて露出するp側保護金属層42の上にp側パッド電極48が形成される。パッド電極46,48は、例えばNi層またはTi層を堆積し、その上にAu層を堆積することで形成できる。Au層の上にさらに別の金属層が設けられてもよく、例えば、Sn層、AuSn層、Sn/Auの積層構造を形成してもよい。以上の工程により、図1のダイ12ができあがる。 Next, as shown in FIG. 12, the n-side pad electrode 46 is formed on the n-side protective metal layer 38 exposed through the fourth opening 84, and the p-side protective metal layer 42 exposed through the fifth opening 85 is formed. A p-side pad electrode 48 is formed thereon. The pad electrodes 46 and 48 can be formed, for example, by depositing a Ni layer or a Ti layer and then depositing an Au layer thereon. Another metal layer may be provided on the Au layer, for example, a Sn layer, an AuSn layer, and a Sn/Au layered structure may be formed. Through the above steps, the die 12 shown in FIG. 1 is completed.

次に、図13に示すように、ダイ12を実装基板14の上に実装する。まず、n側実装電極52nの上にn側パッド電極46が位置し、p側実装電極52pの上にp側パッド電極48が位置するようにダイ12を配置する。つづいて、金錫(AuSn)や半田などの金属接合材16n,16pを溶融させ、パッド電極46,48と実装電極52n,52pとを接合する。 Next, the die 12 is mounted on the mounting board 14 as shown in FIG. First, the die 12 is arranged so that the n-side pad electrode 46 is positioned on the n-side mounting electrode 52n and the p-side pad electrode 48 is positioned on the p-side mounting electrode 52p. Subsequently, metal bonding materials 16n and 16p such as gold tin (AuSn) and solder are melted to bond the pad electrodes 46 and 48 and the mounting electrodes 52n and 52p.

その後、実装基板14に実装されたダイ12の表面全体を被覆するように第3被覆層18を形成する。第3被覆層18は、Alで構成され、例えばTMAとHOを原料とするALD法により形成される。これにより、図1に示す半導体発光素子10ができあがる。 After that, a third covering layer 18 is formed so as to cover the entire surface of the die 12 mounted on the mounting substrate 14 . The third coating layer 18 is made of Al 2 O 3 and is formed, for example, by the ALD method using TMA and H 2 O as raw materials. Thereby, the semiconductor light emitting device 10 shown in FIG. 1 is completed.

本実施の形態によれば、n型クラッド層24、活性層26および電子ブロック層28といった半導体層と直接接触する第1被覆層34をALD法で形成されるAl層とすることで、これらの半導体層に対する耐湿性を高めることができる。また、第1被覆層34の原料として水(HO)を使用しないことで、第1被覆層34に含まれる水素濃度を低くできる。つまり、第3被覆層18よりも第1被覆層34の水素濃度を低くできる。これにより、第1被覆層34に含まれる水素が半導体層に拡散することによる半導体層の劣化を好適に防止できる。 According to the present embodiment, the first coating layer 34 that is in direct contact with the semiconductor layers such as the n-type cladding layer 24, the active layer 26 and the electron blocking layer 28 is an Al 2 O 3 layer formed by the ALD method. , the moisture resistance of these semiconductor layers can be enhanced. Moreover, by not using water (H 2 O) as a raw material for the first coating layer 34, the concentration of hydrogen contained in the first coating layer 34 can be reduced. That is, the hydrogen concentration of the first covering layer 34 can be made lower than that of the third covering layer 18 . As a result, deterioration of the semiconductor layer due to diffusion of hydrogen contained in the first covering layer 34 into the semiconductor layer can be preferably prevented.

本実施の形態によれば、第1被覆層34の上に第2被覆層44をさらに設けることでダイ12の保護機能を高めることができる。Alで構成される第1被覆層34は、ALD法で形成されるため、膜厚を大きくすることが難しく、50nm程度の厚さが実用上の上限となりうる。一方で、n側コンタクト電極36やp側コンタクト電極40の膜厚は、50nm以上あり、100nm以上の厚さを有することが好ましいため、第1被覆層34のみではコンタクト電極の被覆性能が下がるおそれがある。その一方で、CVD法などで形成される第2被覆層44は、100nm以上の膜厚にすることが容易であるため、膜厚の大きいコンタクト電極を好適に被覆することができる。本実施の形態によれば、緻密であるが膜厚の小さい第1被覆層34と、膜厚の大きい第2被覆層44とを組み合わせることで、ダイ12の封止性を高めることができる。 According to the present embodiment, by further providing the second coating layer 44 on the first coating layer 34, the function of protecting the die 12 can be enhanced. Since the first coating layer 34 made of Al 2 O 3 is formed by the ALD method, it is difficult to increase the film thickness, and a thickness of about 50 nm may be the practical upper limit. On the other hand, the film thickness of the n-side contact electrode 36 and the p-side contact electrode 40 is 50 nm or more, and preferably 100 nm or more. There is On the other hand, since the second covering layer 44 formed by the CVD method or the like can easily have a thickness of 100 nm or more, it can suitably cover a contact electrode having a large thickness. According to this embodiment, the sealing performance of the die 12 can be improved by combining the dense but thin first coating layer 34 and the thick second coating layer 44 .

本実施の形態によれば、実装基板14の上にダイ12を実装した後に第3被覆層18でさらに全体を被覆するため、半導体発光素子10の封止性を高めることができる。特に、パッド電極46,48、実装電極52n,52pおよび金属接合材16n,16pなどの金属材料の表面を被覆することで、金属材料の腐食を好適に防止できる。また、第3被覆層18をAlで構成することで、金(Au)を含有する金属材料との密着性を高めることができ、第3被覆層18の剥がれなどによる信頼性低下を抑制できる。 According to the present embodiment, after the die 12 is mounted on the mounting substrate 14, the third covering layer 18 further covers the entire surface, so that the sealing performance of the semiconductor light emitting device 10 can be improved. In particular, by coating the surfaces of the metal materials such as the pad electrodes 46 and 48, the mounting electrodes 52n and 52p, and the metal bonding materials 16n and 16p, corrosion of the metal materials can be preferably prevented. In addition, by forming the third coating layer 18 from Al 2 O 3 , it is possible to improve the adhesion to a metal material containing gold (Au), thereby preventing deterioration in reliability due to peeling of the third coating layer 18. can be suppressed.

本実施の形態によれば、第3被覆層18を水(HO)を原料とするALD法で形成することにより、ダイ12と実装基板14が接合された状態であっても、ダイ12および実装基板14の全体を被覆するように第3被覆層18を形成できる。仮に、第1被覆層34と同様に、OプラズマやOを原料として用いる場合、ダイ12と実装基板14の間の隙間などに活性化した酸素(O)が到達する前に失活してしまい、Al層が適切に形成されない箇所が生じうる。一方、HOを原料とする場合にはプラズマ状態にする必要がないため、ダイ12と実装基板14の間の隙間に原料を十分に行き渡らせることができ、より適切にAl層を形成できる。これにより、第3被覆層18の信頼性を高めることができる。 According to the present embodiment, the third coating layer 18 is formed by the ALD method using water (H 2 O) as a raw material. And the third covering layer 18 can be formed so as to cover the entire mounting board 14 . If O 2 plasma or O 3 is used as a raw material like the first coating layer 34 , activated oxygen (O) is deactivated before it reaches the gap between the die 12 and the mounting substrate 14 . As a result, there may be places where the Al 2 O 3 layer is not properly formed. On the other hand, when H 2 O is used as a raw material, it is not necessary to be in a plasma state, so the raw material can be sufficiently spread in the gap between the die 12 and the mounting substrate 14, and the Al 2 O 3 layer can be formed more appropriately. can be formed. Thereby, the reliability of the third coating layer 18 can be improved.

本実施の形態によれば、p型クラッド層30と第1被覆層34の間に保護絶縁層32を設けることで、p型クラッド層30を露出させるためのエッチング工程におけるp型クラッド層30へのダメージ影響を低減できる。これにより、p側コンタクト電極40のコンタクト抵抗を改善することができ、半導体発光素子10の出力特性を向上させることができる。 According to the present embodiment, by providing the protective insulating layer 32 between the p-type cladding layer 30 and the first covering layer 34, the p-type cladding layer 30 is not exposed during the etching process for exposing the p-type cladding layer 30. can reduce the damage effect of Thereby, the contact resistance of the p-side contact electrode 40 can be improved, and the output characteristics of the semiconductor light emitting device 10 can be improved.

図14は、別の実施の形態に係る半導体発光素子110の構成を概略的に示す断面図である。本実施の形態では、第2被覆層144が第1層144aおよび第2層144bの二層構造となっている点で上述の実施の形態と相違する。以下、本実施の形態について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。 FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a semiconductor light emitting device 110 according to another embodiment. This embodiment differs from the above-described embodiments in that the second covering layer 144 has a two-layer structure of a first layer 144a and a second layer 144b. The present embodiment will be described below, focusing on the differences from the above-described embodiments.

半導体発光素子110は、ダイ112と、実装基板14と、金属接合材16n,16pと、第3被覆層18とを備える。実装基板14、金属接合材16n,16pおよび第3被覆層18は、上述の実施の形態と同様に構成される。 The semiconductor light emitting device 110 includes a die 112, a mounting substrate 14, metal bonding materials 16n and 16p, and a third coating layer . Mounting substrate 14, metal bonding materials 16n and 16p, and third coating layer 18 are configured in the same manner as in the above-described embodiment.

ダイ112は、基板20と、バッファ層22と、n型クラッド層24と、活性層26と、電子ブロック層28と、p型クラッド層30と、保護絶縁層32と、第1被覆層34と、n側コンタクト電極36と、n側保護金属層38と、p側コンタクト電極40と、p側保護金属層42と、第2被覆層144と、n側パッド電極46と、p側パッド電極48とを備える。ダイ112は、第2被覆層144が二層構造となっている点を除いて、上述の実施の形態に係るダイ12と同様に構成される。 Die 112 includes a substrate 20, a buffer layer 22, an n-type cladding layer 24, an active layer 26, an electron blocking layer 28, a p-type cladding layer 30, a protective insulating layer 32, and a first cladding layer 34. , an n-side contact electrode 36, an n-side protective metal layer 38, a p-side contact electrode 40, a p-side protective metal layer 42, a second coating layer 144, an n-side pad electrode 46, and a p-side pad electrode 48. and The die 112 is constructed similarly to the die 12 according to the above-described embodiment, except that the second coating layer 144 has a two-layer structure.

第2被覆層144は、第1層144aと、第2層144bとを含む。第1層144aは、第1被覆層34、n側コンタクト電極36、n側保護金属層38、p側コンタクト電極40およびp側保護金属層42と直接接触するように設けられる。第2層144bは、第1層144aを被覆するように設けられ、第1被覆層34、n側コンタクト電極36、n側保護金属層38、p側コンタクト電極40およびp側保護金属層42から離れて設けられる。 The second covering layer 144 includes a first layer 144a and a second layer 144b. The first layer 144 a is provided so as to be in direct contact with the first covering layer 34 , the n-side contact electrode 36 , the n-side protective metal layer 38 , the p-side contact electrode 40 and the p-side protective metal layer 42 . The second layer 144b is provided so as to cover the first layer 144a, and is formed from the first covering layer 34, the n-side contact electrode 36, the n-side protective metal layer 38, the p-side contact electrode 40 and the p-side protective metal layer 42. placed apart.

第1層144aは、例えばSiOで構成され、第1被覆層34および第2層144bよりも低屈折率となる。第1層144aは、第1被覆層34および第2層144bよりも厚さが大きくなるよう構成される。第1層144aの厚さは、100nm以上であり、例えば500nm~1000nm程度である。第1層144aの厚さは、第1被覆層34の厚さの10倍以上となるよう構成される。第1層144aの厚さは、n側コンタクト電極36やp側コンタクト電極40の厚さよりも大きくてもよい。第1層144aの厚さは、n側コンタクト電極36とn側保護金属層38の厚みの合計より大きくてもよいし、p側コンタクト電極40とp側保護金属層42の厚みの合計より大きくてもよい。 The first layer 144a is made of, for example, SiO 2 and has a lower refractive index than the first covering layer 34 and the second layer 144b. The first layer 144a is configured to be thicker than the first covering layer 34 and the second layer 144b. The thickness of the first layer 144a is 100 nm or more, for example, about 500 nm to 1000 nm. The thickness of the first layer 144 a is configured to be ten times or more the thickness of the first covering layer 34 . The thickness of the first layer 144 a may be greater than the thickness of the n-side contact electrode 36 and the p-side contact electrode 40 . The thickness of the first layer 144a may be larger than the total thickness of the n-side contact electrode 36 and the n-side protective metal layer 38, or larger than the total thickness of the p-side contact electrode 40 and the p-side protective metal layer 42. may

第2層144bは、第1層144aとは異なる材料で構成され、AlNやSiNなどの窒化物で構成される。第2層144bは、例えばSiNで構成され、保護絶縁層32、第1被覆層34および第1層144aよりも高屈折率となる。波長280nmの紫外光に対して、SiOの屈折率は1.49であり、Alの屈折率は1.82であり、SiNの屈折率は2.18であり、AlNの屈折率は2.28である。したがって、SiNまたはAlNで構成される第2層144bの屈折率(2.18または2.28)は、SiOで構成される保護絶縁層32および第1層144aの屈折率(1.49)よりも大きく、Alで構成される第1被覆層34の屈折率(1.82)よりも大きい。第2層144bの厚さは、第1層144aの厚さよりも小さく、50nm~200nm程度である。第2層144bの厚さは、保護絶縁層32の厚さより小さくてもよい。第2層144bの厚さは、第1被覆層34や第3被覆層18の厚さより大きくてもよい。 The second layer 144b is made of a material different from that of the first layer 144a, and is made of a nitride such as AlN or SiN. The second layer 144b is made of SiN, for example, and has a higher refractive index than the protective insulating layer 32, the first coating layer 34, and the first layer 144a. For ultraviolet light with a wavelength of 280 nm, the refractive index of SiO2 is 1.49, the refractive index of Al2O3 is 1.82 , the refractive index of SiN is 2.18, and the refractive index of AlN is is 2.28. Therefore, the refractive index (2.18 or 2.28) of the second layer 144b made of SiN or AlN is the refractive index (1.49) of the protective insulating layer 32 and the first layer 144a made of SiO2. and greater than the refractive index (1.82) of the first coating layer 34 made of Al 2 O 3 . The thickness of the second layer 144b is smaller than the thickness of the first layer 144a, and is about 50 nm to 200 nm. The thickness of the second layer 144b may be smaller than the thickness of the protective insulating layer 32. FIG. The thickness of the second layer 144 b may be greater than the thicknesses of the first coating layer 34 and the third coating layer 18 .

本実施の形態によれば、第1層144aの上に第1層144aとは材料の異なる第2層144bを積層させることで、第1層144aに発生しうるピンホールを好適に塞ぐことができ、第2被覆層144による封止性を高めることができる。 According to the present embodiment, by laminating the second layer 144b made of a different material from the first layer 144a on the first layer 144a, pinholes that may occur in the first layer 144a can be preferably blocked. It is possible to improve the sealing performance of the second covering layer 144 .

本実施の形態によれば、保護絶縁層32の材料の屈折率をnとし、第1被覆層34の材料の屈折率をnとし、第2被覆層144の第1層144aの屈折率をnとし、第2被覆層144の第2層144bの屈折率をnとした場合、n<n<nの関係式およびn<n<nの関係式が成立する。本実施の形態によれば、第1層144aの屈折率nを第1被覆層34の屈折率nよりも小さくすることで、活性層26にて生じた深紫外光を第1被覆層34と第1層144aの界面で全反射させ、光取出面となる第2主面20bに向かわせることができる。これにより、半導体発光素子10の光取出効率を高めることができる。また、第1層144aの材料よりも高屈折率である窒化物で構成される第2層144bにより第1層144aを被覆することで、第2被覆層144の封止性および信頼性を高めることができる。 According to this embodiment, the refractive index of the material of the protective insulation layer 32 is n1 , the refractive index of the material of the first coating layer 34 is n2 , and the refractive index of the first layer 144a of the second coating layer 144 is is n3 and the refractive index of the second layer 144b of the second coating layer 144 is n4 , the relational expressions of n1 < n2 < n4 and n3 < n2 < n4 hold. do. According to the present embodiment, by making the refractive index n3 of the first layer 144a smaller than the refractive index n2 of the first coating layer 34, the deep ultraviolet light generated in the active layer 26 is The light can be totally reflected at the interface between 34 and the first layer 144a and directed toward the second main surface 20b, which is the light extraction surface. Thereby, the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device 10 can be enhanced. In addition, by covering the first layer 144a with the second layer 144b made of nitride having a higher refractive index than the material of the first layer 144a, the sealing performance and reliability of the second covering layer 144 are improved. be able to.

つづいて、半導体発光素子110の製造方法について説明する。半導体発光素子110の製造工程の一部は、上述の半導体発光素子10の製造工程の一部と共通であり、まず図2~図9に示される工程が実行される。図15~図18は、半導体発光素子110の製造工程を概略的に示す図であり、図9より後の工程を示している。 Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device 110 will be described. A part of the manufacturing process of the semiconductor light emitting device 110 is common to a part of the manufacturing process of the semiconductor light emitting device 10 described above, and first, the steps shown in FIGS. 2 to 9 are performed. 15 to 18 are diagrams schematically showing the manufacturing steps of the semiconductor light emitting device 110, and show the steps subsequent to FIG.

図15に示すように、素子構造の上面の全体を被覆するように第2被覆層144が形成される。第2被覆層144は、第1層144aと、第2層144bとを含む。第1層144aは、第1被覆層34の露出面を被覆するとともに、n側コンタクト電極36、n側保護金属層38、p側コンタクト電極40およびp側保護金属層42の露出面を被覆するように形成される。第2層144bは、第1層144aの露出面を被覆するように形成される。第1層144aは、例えばSiO層であり、プラズマCVD法などの周知の技術を用いて形成できる。第2層144bは、例えばSiN層であり、プラズマCVD法などの周知の技術を用いて形成できる。 As shown in FIG. 15, a second covering layer 144 is formed to cover the entire top surface of the device structure. The second covering layer 144 includes a first layer 144a and a second layer 144b. The first layer 144a covers the exposed surface of the first covering layer 34 and covers the exposed surfaces of the n-side contact electrode 36, the n-side protective metal layer 38, the p-side contact electrode 40 and the p-side protective metal layer 42. is formed as The second layer 144b is formed to cover the exposed surface of the first layer 144a. The first layer 144a is, for example, a SiO 2 layer and can be formed using a well-known technique such as plasma CVD. The second layer 144b is, for example, a SiN layer, and can be formed using a well-known technique such as plasma CVD.

次に、図16に示すように、第2被覆層144の上に第6マスク66が形成される。第6マスク66は、n側コンタクト電極36に対応するn側電極領域W6nおよびp側コンタクト電極40に対応するp側電極領域W6pを除いて形成される。つづいて、n側電極領域W6nおよびp側電極領域W6pにおいて第2被覆層144の第2層144bがドライエッチング76により除去される。第2被覆層144は、CF系のエッチングガスを用いてドライエッチングすることができ、例えば、六フッ化エタン(C)を用いることができる。このドライエッチング工程は、n側電極領域W6nおよびp側電極領域W6pにおいて第2層144bが除去されて第1層144aが露出するまで実行される。これにより、n側電極領域W6nにて第1層144aが露出する第6開口86と、p側電極領域W6pにてp側保護金属層42が露出する第7開口87とが形成される。なお、図16に示すように、このドライエッチング工程において、第1層144aの露出部分が所定の深さだけ更に除去されてもよい。すなわち、第1層144aの上面に段差が形成されてもよい。その後、第6マスク66が除去される。 Next, as shown in FIG. 16, a sixth mask 66 is formed over the second covering layer 144 . The sixth mask 66 is formed except for the n-side electrode region W6n corresponding to the n-side contact electrode 36 and the p-side electrode region W6p corresponding to the p-side contact electrode 40 . Subsequently, the second layer 144b of the second covering layer 144 is removed by dry etching 76 in the n-side electrode region W6n and the p-side electrode region W6p. The second coating layer 144 can be dry-etched using a CF-based etching gas, for example, hexafluoroethane (C 2 F 6 ) can be used. This dry etching step is performed until the second layer 144b is removed in the n-side electrode region W6n and the p-side electrode region W6p to expose the first layer 144a. As a result, a sixth opening 86 exposing the first layer 144a in the n-side electrode region W6n and a seventh opening 87 exposing the p-side protective metal layer 42 in the p-side electrode region W6p are formed. As shown in FIG. 16, in this dry etching process, the exposed portion of the first layer 144a may be further removed by a predetermined depth. That is, a step may be formed on the top surface of the first layer 144a. After that, the sixth mask 66 is removed.

次に、図17に示すように、第2被覆層144の上に第7マスク67が形成される。第7マスク67は、n側コンタクト電極36に対応するn側電極領域W7nおよびp側コンタクト電極40に対応するp側電極領域W7pを除いて形成される。第7マスク67は、第2層144bを完全に被覆するように設けられ、第6開口86および第7開口87における第2層144bの側壁を被覆して保護するように設けられる。したがって、第7マスク67のn側電極領域W7nの開口幅は、第6マスク66のn側電極領域W6nの開口幅よりも小さい。同様に、第7マスク67のp側電極領域W7pの開口幅は、第6マスク66のp側電極領域W6pの開口幅よりも小さい。つづいて、n側電極領域W7nおよびp側電極領域W7pにおいて第2被覆層144の第1層144aがドライエッチング77により除去される。第2被覆層144は、CF系のエッチングガスを用いてドライエッチングすることができ、例えば、六フッ化エタン(C)を用いることができる。このドライエッチング工程は、n側電極領域W7nおよびp側電極領域W7pにおいて第1層144aが除去されてn側保護金属層38およびp側保護金属層42が露出するまで実行される。このドライエッチング工程にて、n側保護金属層38およびp側保護金属層42がエッチングストップ層として機能し、その下のn側コンタクト電極36およびp側コンタクト電極40へのダメージを防ぐことができる。これにより、n側電極領域W7nにてn側保護金属層38が露出する第8開口88と、p側電極領域W7pにてp側保護金属層42が露出する第9開口89とが形成される。その後、第7マスク67が除去される。 Next, as shown in FIG. 17, a seventh mask 67 is formed on the second covering layer 144. As shown in FIG. The seventh mask 67 is formed except for the n-side electrode region W7n corresponding to the n-side contact electrode 36 and the p-side electrode region W7p corresponding to the p-side contact electrode 40 . A seventh mask 67 is provided to completely cover the second layer 144b and to cover and protect the sidewalls of the second layer 144b in the sixth opening 86 and the seventh opening 87. FIG. Therefore, the opening width of the n-side electrode region W7n of the seventh mask 67 is smaller than the opening width of the n-side electrode region W6n of the sixth mask 66. FIG. Similarly, the opening width of the p-side electrode region W7p of the seventh mask 67 is smaller than the opening width of the p-side electrode region W6p of the sixth mask 66 . Subsequently, the first layer 144a of the second covering layer 144 is removed by dry etching 77 in the n-side electrode region W7n and the p-side electrode region W7p. The second coating layer 144 can be dry-etched using a CF-based etching gas, for example, hexafluoroethane (C 2 F 6 ) can be used. This dry etching step is performed until the first layer 144a is removed in the n-side electrode region W7n and the p-side electrode region W7p to expose the n-side protective metal layer 38 and the p-side protective metal layer . In this dry etching step, the n-side protective metal layer 38 and the p-side protective metal layer 42 function as etching stop layers, and can prevent damage to the underlying n-side contact electrode 36 and p-side contact electrode 40 . . As a result, an eighth opening 88 exposing the n-side protective metal layer 38 in the n-side electrode region W7n and a ninth opening 89 exposing the p-side protective metal layer 42 in the p-side electrode region W7p are formed. . After that, the seventh mask 67 is removed.

次に、図18に示すように、第8開口88にて露出するn側保護金属層38の上にn側パッド電極46が形成され、第9開口89にて露出するp側保護金属層42の上にp側パッド電極48が形成される。パッド電極46,48は、例えばNi層またはTi層を堆積し、その上にAu層を堆積することで形成できる。Au層の上にさらに別の金属層が設けられてもよく、例えば、Sn層、AuSn層、Sn/Auの積層構造を形成してもよい。以上の工程により、図14に示すダイ112ができあがる。 Next, as shown in FIG. 18, the n-side pad electrode 46 is formed on the n-side protective metal layer 38 exposed through the eighth opening 88, and the p-side protective metal layer 42 exposed through the ninth opening 89 is formed. A p-side pad electrode 48 is formed thereon. The pad electrodes 46 and 48 can be formed, for example, by depositing a Ni layer or a Ti layer and then depositing an Au layer thereon. Another metal layer may be provided on the Au layer, for example, a Sn layer, an AuSn layer, and a Sn/Au layered structure may be formed. Through the above steps, the die 112 shown in FIG. 14 is completed.

つづいて、図13と同様に、ダイ112を実装基板14の上に実装し、実装基板14に実装されたダイ112の表面全体を被覆するように第3被覆層18を形成する。第3被覆層18は、Alで構成され、例えばTMAとHOを原料とするALD法により形成される。これにより、図14に示す半導体発光素子110ができあがる。 13, the die 112 is mounted on the mounting board 14, and the third covering layer 18 is formed so as to cover the entire surface of the die 112 mounted on the mounting board 14. FIG. The third coating layer 18 is made of Al 2 O 3 and is formed, for example, by the ALD method using TMA and H 2 O as raw materials. Thereby, the semiconductor light emitting device 110 shown in FIG. 14 is completed.

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上述の実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the examples. Those skilled in the art will understand that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various design changes and modifications are possible, and that such modifications are within the scope of the present invention. It is about to be done.

上述の実施の形態において、ALD法によりAl層を形成する場合、TMAを投入する第1工程と、Oプラズマ、OまたはHOを投入する第2工程とが交互に繰り返される。このとき、第1工程を最初に実行することで、Al層で被覆されるべき表面が最初にTMAで被覆されるようにしてもよい。つまり、最初に第2工程を実行することでAl層で被覆されるべき表面がOプラズマ等によって酸化されたり、エッチングされたりすることによるダメージが生じないようにしてもよい。特に、活性層26の側面を被覆する第1被覆層34の形成時に最初にTMAを投入することで、活性層26の側面に対するダメージを防ぐことができる。これにより、半導体発光素子10,110の信頼性を高めることができる。 In the above embodiment, when the Al 2 O 3 layer is formed by the ALD method, the first step of introducing TMA and the second step of introducing O 2 plasma, O 3 or H 2 O are alternately repeated. be In this case, the first step may be carried out first so that the surface to be coated with the Al 2 O 3 layer is first coated with TMA. That is, by performing the second step first, the surface to be covered with the Al 2 O 3 layer may be prevented from being damaged by being oxidized or etched by O 2 plasma or the like. In particular, the side surfaces of the active layer 26 can be prevented from being damaged by applying TMA first when forming the first coating layer 34 covering the side surfaces of the active layer 26 . Thereby, the reliability of the semiconductor light emitting devices 10 and 110 can be improved.

上述の実施の形態において、n側保護金属層38の代わりに、導電性の窒化チタン(TiN)で構成されるn側保護層を用いてもよい。同様に、p側保護金属層42の代わりに、窒化チタン(TiN)で構成されるp側保護層を用いてもよい。TiNで構成するn側保護層およびp側保護層を用いる場合であっても、TiN層をドライエッチング工程のストップ層として機能させることができる。また、TiNを用いることで、第2被覆層44または第2被覆層144に対する密着性を高めることができ、コンタクト電極36,38からの第2被覆層44または第2被覆層144の剥離を好適に防止できる。 In the above embodiments, instead of the n-side protective metal layer 38, an n-side protective layer made of conductive titanium nitride (TiN) may be used. Similarly, instead of the p-side protective metal layer 42, a p-side protective layer made of titanium nitride (TiN) may be used. Even when the n-side protective layer and the p-side protective layer made of TiN are used, the TiN layer can function as a stop layer in the dry etching process. In addition, by using TiN, the adhesion to the second covering layer 44 or the second covering layer 144 can be improved, and the peeling of the second covering layer 44 or the second covering layer 144 from the contact electrodes 36 and 38 is preferable. can be prevented.

上述の実施の形態では、実装基板14にダイ12,112を実装させた半導体発光素子10,110について示した。別の実施の形態では、実装基板14に実装されていないダイ12,112を半導体発光素子として用いてもよい。この場合、ダイ12,112の表面には、第3被覆層18が設けられてもよいし、第3被覆層18が設けられなくてもよい。 In the above embodiments, the semiconductor light emitting devices 10 and 110 having the dies 12 and 112 mounted on the mounting substrate 14 are shown. In another embodiment, dies 12 and 112 that are not mounted on mounting substrate 14 may be used as semiconductor light emitting devices. In this case, the surfaces of the dies 12 and 112 may or may not be provided with the third coating layer 18 .

10…半導体発光素子、12…ダイ、14…実装基板、16…金属接合材、18…第3被覆層、20…基板、24…n型クラッド層、26…活性層、30…p型クラッド層、32…保護絶縁層、34…第1被覆層、36…n側コンタクト電極、40…p側コンタクト電極、44…第2被覆層、46…n側パッド電極、48…p側パッド電極、52…実装電極、52n…n側実装電極、52p…p側実装電極。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Semiconductor light-emitting element, 12... Die, 14... Mounting board, 16... Metal joining material, 18... Third coating layer, 20... Substrate, 24... N-type clad layer, 26... Active layer, 30... P-type clad layer , 32... Protective insulating layer 34... First covering layer 36... n-side contact electrode 40... p-side contact electrode 44... Second covering layer 46... n-side pad electrode 48... p-side pad electrode 52 Mounting electrodes, 52n n-side mounting electrodes, 52p p-side mounting electrodes.

Claims (12)

基板上に設けられるn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料のn型半導体層と、
前記n型半導体層上の第1領域に設けられるAlGaN系半導体材料の活性層と、
前記活性層上に設けられるp型AlGaN系半導体材料のp型半導体層と、
前記n型半導体層上の前記第1領域とは異なる第2領域と、前記活性層の側面と、前記p型半導体層とを被覆するように設けられ、酸化アルミニウム(Al)で構成され、膜厚が10nm以上50nm以下である第1被覆層と、
前記第1被覆層を貫通して前記n型半導体層に接するn側コンタクト電極と、
前記第1被覆層を貫通して前記p型半導体層に接するp側コンタクト電極と、
前記第1被覆層、前記n側コンタクト電極および前記p側コンタクト電極を被覆するように設けられ、膜厚が100nm以上である第2被覆層と、
前記第2被覆層を貫通して前記n側コンタクト電極と接続されるn側パッド電極と、
前記第2被覆層を貫通して前記p側コンタクト電極と接続されるp側パッド電極と、を備え
前記第2被覆層は、前記第1被覆層の厚さの10倍以上の厚さを有するSiO 層を含み、
前記第2被覆層は、前記SiO 層を被覆する窒化物層をさらに含むことを特徴とする半導体発光素子。
an n-type semiconductor layer of an n-type aluminum gallium nitride (AlGaN) based semiconductor material provided on a substrate;
an active layer of an AlGaN-based semiconductor material provided in a first region on the n-type semiconductor layer;
a p-type semiconductor layer of a p-type AlGaN semiconductor material provided on the active layer;
A second region different from the first region on the n-type semiconductor layer, a side surface of the active layer, and the p-type semiconductor layer are provided to cover the second region, and are made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). and a first coating layer having a film thickness of 10 nm or more and 50 nm or less;
an n-side contact electrode penetrating the first covering layer and contacting the n-type semiconductor layer;
a p-side contact electrode penetrating through the first covering layer and in contact with the p-type semiconductor layer;
a second coating layer provided to cover the first coating layer, the n-side contact electrode and the p-side contact electrode and having a thickness of 100 nm or more;
an n-side pad electrode penetrating through the second covering layer and connected to the n-side contact electrode;
a p-side pad electrode that penetrates the second covering layer and is connected to the p-side contact electrode ;
said second coating layer comprises a SiO2 layer having a thickness greater than or equal to 10 times the thickness of said first coating layer ;
The semiconductor light emitting device , wherein the second coating layer further comprises a nitride layer covering the SiO2 layer .
基板上に設けられるn型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料のn型半導体層と、
前記n型半導体層上の第1領域に設けられるAlGaN系半導体材料の活性層と、
前記活性層上に設けられるp型AlGaN系半導体材料のp型半導体層と、
前記n型半導体層上の前記第1領域とは異なる第2領域と、前記活性層の側面と、前記p型半導体層とを被覆するように設けられ、酸化アルミニウム(Al)で構成される第1被覆層と、
前記第1被覆層を貫通して前記n型半導体層に接するn側コンタクト電極と、
前記第1被覆層を貫通して前記p型半導体層に接するp側コンタクト電極と、
前記第1被覆層、前記n側コンタクト電極および前記p側コンタクト電極を被覆するように設けられる第2被覆層と、
前記第2被覆層を貫通して前記n側コンタクト電極と接続されるn側パッド電極と、
前記第2被覆層を貫通して前記p側コンタクト電極と接続されるp側パッド電極と、を備え、
前記第2被覆層は、前記第1被覆層の材料よりも低屈折率の材料で構成される第1層と、前記第1被覆層の材料よりも高屈折率の材料で構成され、前記第1層を被覆する第2層とを含むことを特徴とする半導体発光素子。
an n-type semiconductor layer of an n-type aluminum gallium nitride (AlGaN) based semiconductor material provided on a substrate;
an active layer of an AlGaN-based semiconductor material provided in a first region on the n-type semiconductor layer;
a p-type semiconductor layer of a p-type AlGaN semiconductor material provided on the active layer;
A second region different from the first region on the n-type semiconductor layer, a side surface of the active layer, and the p-type semiconductor layer are provided to cover the second region, and are made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). a first coating layer coated with
an n-side contact electrode penetrating the first covering layer and contacting the n-type semiconductor layer;
a p-side contact electrode penetrating through the first covering layer and in contact with the p-type semiconductor layer;
a second covering layer provided to cover the first covering layer, the n-side contact electrode and the p-side contact electrode;
an n-side pad electrode penetrating through the second covering layer and connected to the n-side contact electrode;
a p-side pad electrode that penetrates the second covering layer and is connected to the p-side contact electrode;
The second coating layer is composed of a first layer made of a material having a lower refractive index than the material of the first coating layer and a material having a higher refractive index than the material of the first coating layer. and a second layer covering the one layer.
前記基板の表面、前記第2被覆層、前記n側パッド電極の側面および前記p側パッド電極の側面のそれぞれの少なくとも一部を被覆するように設けられ、酸化アルミニウム(Al)で構成される第3被覆層をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体発光素子。 It is provided so as to cover at least a part of each of the surface of the substrate, the second coating layer, the side surface of the n-side pad electrode and the side surface of the p-side pad electrode, and is made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). 3. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, further comprising a third coating layer. 前記n側パッド電極と接続されるn側実装電極と、前記p側パッド電極と接続されるp側実装電極とを含む実装基板をさらに備え、
前記第3被覆層はさらに、前記実装基板の表面の少なくとも一部を被覆するように設けられることを特徴とする請求項3に記載の半導体発光素子。
further comprising a mounting substrate including an n-side mounting electrode connected to the n-side pad electrode and a p-side mounting electrode connected to the p-side pad electrode;
4. The semiconductor light emitting device according to claim 3, wherein said third covering layer is further provided so as to cover at least part of the surface of said mounting substrate.
前記第1被覆層に含まれる水素の濃度は、前記第3被覆層に含まれる水素の濃度よりも低いことを特徴とする請求項3または4に記載の半導体発光素子。 5. The semiconductor light emitting device according to claim 3, wherein the concentration of hydrogen contained in said first coating layer is lower than the concentration of hydrogen contained in said third coating layer. 前記p型半導体層と前記第1被覆層の間に設けられ、酸化シリコン(SiO)または酸窒化シリコン(SiON)で構成される保護絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体発光素子。 6. A protective insulating layer provided between the p-type semiconductor layer and the first covering layer and made of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon oxynitride (SiON), further comprising a protective insulating layer. The semiconductor light emitting device according to any one of 1. 前記第2被覆層は、前記第1被覆層の厚さの10倍以上の厚さを有するSiO層を含むことを特徴とする請求項に記載の半導体発光素子。 3. The semiconductor light emitting device of claim 2, wherein the second coating layer comprises a SiO2 layer having a thickness ten times or more that of the first coating layer. 前記第2被覆層は、前記SiO層を被覆する窒化物層をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device of claim 7, wherein the second covering layer further comprises a nitride layer covering the SiO2 layer. 前記n型半導体層は、窒化アルミニウム(AlN)のモル分率が20%以上であり、
前記活性層は、波長350nm以下の紫外光を発するよう構成されることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
The n-type semiconductor layer has a molar fraction of aluminum nitride (AlN) of 20% or more,
9. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein said active layer is configured to emit ultraviolet light having a wavelength of 350 nm or less.
基板上に、n型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料のn型半導体層、n型半導体層上のAlGaN系半導体材料の活性層、活性層上のp型AlGaN系半導体材料のp型半導体層を順に積層する工程と、
前記n型半導体層の一部が露出するように前記p型半導体層、前記活性層および前記n型半導体層の一部を除去する工程と、
前記n型半導体層の露出領域上と、前記活性層の側面と、前記p型半導体層とを被覆するように、酸化アルミニウム(Al)で構成され、膜厚が10nm以上50nm以下である第1被覆層を形成する工程と、
前記第1被覆層を部分的に除去して前記n型半導体層に接するn側コンタクト電極を形成する工程と、
前記第1被覆層を部分的に除去して前記p型半導体層に接するp側コンタクト電極を形成する工程と、
前記第1被覆層と、前記n側コンタクト電極と、前記p側コンタクト電極とを被覆し、膜厚が100nm以上である第2被覆層を形成する工程と、
前記第2被覆層を部分的に除去して前記n側コンタクト電極と接続されるn側パッド電極を形成する工程と、
前記第2被覆層を部分的に除去して前記p側コンタクト電極と接続されるp側パッド電極を形成する工程と、を備え
前記第2被覆層を形成する工程は、前記第1被覆層の厚さの10倍以上の厚さを有するSiO 層を形成する工程と、前記SiO 層を被覆する窒化物層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
On a substrate, an n-type semiconductor layer made of n-type aluminum gallium nitride (AlGaN) based semiconductor material, an active layer made of AlGaN based semiconductor material on the n-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer made of p-type AlGaN based semiconductor material on the active layer a step of sequentially laminating the
removing portions of the p-type semiconductor layer, the active layer and the n-type semiconductor layer so as to expose a portion of the n-type semiconductor layer;
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) with a thickness of 10 nm or more and 50 nm or less so as to cover the exposed region of the n-type semiconductor layer, the side surface of the active layer, and the p-type semiconductor layer. forming a first coating layer;
partially removing the first covering layer to form an n-side contact electrode in contact with the n-type semiconductor layer;
partially removing the first covering layer to form a p-side contact electrode in contact with the p-type semiconductor layer;
forming a second coating layer having a thickness of 100 nm or more, covering the first coating layer, the n-side contact electrode, and the p-side contact electrode;
partially removing the second covering layer to form an n-side pad electrode connected to the n-side contact electrode;
forming a p-side pad electrode connected to the p-side contact electrode by partially removing the second covering layer ;
The step of forming the second coating layer comprises: forming a SiO2 layer having a thickness 10 times or more the thickness of the first coating layer; and forming a nitride layer covering the SiO2 layer . A method for manufacturing a semiconductor light emitting device , comprising :
基板上に、n型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料のn型半導体層、n型半導体層上のAlGaN系半導体材料の活性層、活性層上のp型AlGaN系半導体材料のp型半導体層を順に積層する工程と、
前記n型半導体層の一部が露出するように前記p型半導体層、前記活性層および前記n型半導体層の一部を除去する工程と、
前記n型半導体層の露出領域上と、前記活性層の側面と、前記p型半導体層とを被覆するように、酸化アルミニウム(Al)で構成される第1被覆層を形成する工程と、
前記第1被覆層を部分的に除去して前記n型半導体層に接するn側コンタクト電極を形成する工程と、
前記第1被覆層を部分的に除去して前記p型半導体層に接するp側コンタクト電極を形成する工程と、
前記第1被覆層と、前記n側コンタクト電極と、前記p側コンタクト電極とを被覆する第2被覆層を形成する工程と、
前記第2被覆層を部分的に除去して前記n側コンタクト電極と接続されるn側パッド電極を形成する工程と、
前記第2被覆層を部分的に除去して前記p側コンタクト電極と接続されるp側パッド電極を形成する工程と、を備え、
前記第2被覆層を形成する工程は、前記第1被覆層の材料よりも低屈折率の材料で構成される第1層を形成する工程と、前記第1被覆層の材料よりも高屈折率の材料で構成され、前記第1層を被覆する第2層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
On a substrate, an n-type semiconductor layer made of n-type aluminum gallium nitride (AlGaN) based semiconductor material, an active layer made of AlGaN based semiconductor material on the n-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer made of p-type AlGaN based semiconductor material on the active layer a step of sequentially laminating the
removing portions of the p-type semiconductor layer, the active layer and the n-type semiconductor layer so as to expose a portion of the n-type semiconductor layer;
forming a first covering layer made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) so as to cover the exposed region of the n-type semiconductor layer, the side surface of the active layer, and the p-type semiconductor layer; and,
partially removing the first covering layer to form an n-side contact electrode in contact with the n-type semiconductor layer;
partially removing the first covering layer to form a p-side contact electrode in contact with the p-type semiconductor layer;
forming a second covering layer covering the first covering layer, the n-side contact electrode, and the p-side contact electrode;
partially removing the second covering layer to form an n-side pad electrode connected to the n-side contact electrode;
forming a p-side pad electrode connected to the p-side contact electrode by partially removing the second covering layer;
The step of forming the second coating layer includes forming a first layer composed of a material having a lower refractive index than the material of the first coating layer, and a step of forming a first layer composed of a material having a higher refractive index than the material of the first coating layer. and forming a second layer covering the first layer.
前記基板の表面、前記第2被覆層、前記n側パッド電極の側面および前記p側パッド電極の側面の少なくとも一部を被覆するように、酸化アルミニウム(Al)で構成される第3被覆層を形成する工程をさらに備え、
前記第1被覆層は、有機アルミニウム化合物と、酸素ガス(O)プラズマまたはオゾンガス(O)とを原料とする原子層堆積法により形成され、
前記第3被覆層は、有機アルミニウム化合物と、水(HO)とを原料とする原子層堆積法により形成されることを特徴とする請求項10または11に記載の半導体発光素子の製造方法。
A third layer made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) so as to cover at least part of the surface of the substrate, the second coating layer, the side surface of the n-side pad electrode and the side surface of the p-side pad electrode. Further comprising the step of forming a coating layer,
The first coating layer is formed by an atomic layer deposition method using an organic aluminum compound and oxygen gas (O 2 ) plasma or ozone gas (O 3 ) as raw materials,
12. The method of manufacturing a semiconductor light-emitting device according to claim 10, wherein the third coating layer is formed by an atomic layer deposition method using an organoaluminum compound and water ( H2O ) as raw materials. .
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