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JP2013048199A - GaN-BASED LED ELEMENT - Google Patents

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JP2013048199A
JP2013048199A JP2011228937A JP2011228937A JP2013048199A JP 2013048199 A JP2013048199 A JP 2013048199A JP 2011228937 A JP2011228937 A JP 2011228937A JP 2011228937 A JP2011228937 A JP 2011228937A JP 2013048199 A JP2013048199 A JP 2013048199A
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JP
Japan
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conductive layer
type conductive
gan
led element
based led
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011228937A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Hiraoka
晋 平岡
Takahide Shiroichi
隆秀 城市
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2011228937A priority Critical patent/JP2013048199A/en
Publication of JP2013048199A publication Critical patent/JP2013048199A/en
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Abstract

【課題】n側メタル電極の延伸部を通してn型導電層に流れる電流を増加させたGaN系LED素子を提供する。
【解決手段】GaN系LED素子100は、複数のGaN系半導体層を含む半導体積層体120を有し、該複数のGaN系半導体には、上面および底面を有するp型導電層123と、p型導電層123の底面側に配置された活性層122と、p型導電層123とで活性層122を挟むように配置されたn型導電層121とが含まれ、p型導電層123の上面にはp側電極が設けられ、p型導電層123側に一部露出したn型導電層121の表面にはn側電極が設けられる。該n側電極は、接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該n側電極の該接続部とn型導電層121との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、該接続部の面積よりも小さい。
【選択図】図1
A GaN-based LED element having an increased current flowing through an n-type conductive layer through an extending portion of an n-side metal electrode is provided.
A GaN-based LED element has a semiconductor stacked body including a plurality of GaN-based semiconductor layers. The plurality of GaN-based semiconductors include a p-type conductive layer having a top surface and a bottom surface, and a p-type. An active layer 122 disposed on the bottom surface side of the conductive layer 123 and an n-type conductive layer 121 disposed so as to sandwich the active layer 122 between the p-type conductive layer 123 are included. Is provided with a p-side electrode, and an n-side electrode is provided on the surface of the n-type conductive layer 121 partially exposed on the p-type conductive layer 123 side. The n-side electrode has a connection portion and an extending portion extending from the connection portion, and an area of an ohmic contact interface formed between the connection portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer 121 is It is smaller than the area of the part.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、GaN系半導体を用いて構成されたpn接合型の発光構造を備えるGaN系LED素子に関する。GaN系半導体は、一般式AlInGa1−a−bN(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)で表される化合物半導体であり、窒化物半導体などとも呼ばれる。 The present invention relates to a GaN-based LED element having a pn-junction light-emitting structure configured using a GaN-based semiconductor. A GaN-based semiconductor is a compound semiconductor represented by a general formula Al a In b Ga 1-ab N (0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ a + b ≦ 1), such as a nitride semiconductor Also called.

pn接合型の発光構造を有するGaN系LED素子、とりわけ、n型導電層とp型導電層との間に活性層を有するダブルヘテロ型のGaN系LED素子は、近紫外〜緑の波長域の光を高い効率で発生させることができる。高効率のGaN系LED素子に蛍光体を組み合わせて構成した白色発光装置が、液晶ディスプレイのバックライトユニット用光源や照明用光源として実用化されている。   A GaN-based LED element having a pn junction type light-emitting structure, in particular, a double hetero-type GaN-based LED element having an active layer between an n-type conductive layer and a p-type conductive layer, has a wavelength range of near ultraviolet to green. Light can be generated with high efficiency. A white light emitting device configured by combining a phosphor with a highly efficient GaN-based LED element has been put into practical use as a light source for a backlight unit of a liquid crystal display or a light source for illumination.

一般的なGaN系LED素子は、サファイア基板上にMOVPE法によりGaN系半導体をエピタキシャル成長させる工程を経て製造される。この工程では、サファイア基板上にバッファ層を介してn型導電層が形成され、そのn型導電層の上に活性層とp型導電層が順次形成される。電極は、p型導電層の表面と、p型導電層側に露出するn型導電層の表面とに、それぞれ形成される。n側電極は、通常はメタル電極である。p側電極は、導電性酸化物からなる透光性電極とメタル電極との組み合せによって構成される。メタル電極には、ボンディングワイヤ等が接続できるよう、接続部が設けられる。大型のLED素子では、素子内で電流が横方向(GaN系半導体膜の厚さ方向と直交する方向)に広がるのを補助するために、n側とp側のいずれかまたは両方のメタル電極に、接続部に加え延伸部が設けられる(特許文献1〜5)。延伸部はライン状、櫛状、ネット状など、種々の形状に形成され得る。ライン状の延伸部は、腕(アーム)あるいは指(フィンガー)に喩えられる場合がある。   A general GaN-based LED element is manufactured through a process of epitaxially growing a GaN-based semiconductor on a sapphire substrate by the MOVPE method. In this step, an n-type conductive layer is formed on the sapphire substrate via a buffer layer, and an active layer and a p-type conductive layer are sequentially formed on the n-type conductive layer. The electrodes are respectively formed on the surface of the p-type conductive layer and the surface of the n-type conductive layer exposed on the p-type conductive layer side. The n-side electrode is usually a metal electrode. The p-side electrode is configured by a combination of a translucent electrode made of a conductive oxide and a metal electrode. The metal electrode is provided with a connecting portion so that a bonding wire or the like can be connected. In a large LED element, in order to assist in spreading the current in the lateral direction (direction perpendicular to the thickness direction of the GaN-based semiconductor film) in the element, either or both of the metal electrodes on the n side and the p side are applied to the metal electrode. In addition to the connecting portion, an extending portion is provided (Patent Documents 1 to 5). The extending portion can be formed in various shapes such as a line shape, a comb shape, and a net shape. The line-shaped extending portion may be likened to an arm or a finger.

特開2000−164930号公報JP 2000-164930 A 特表2003−524295号公報Special Table 2003-524295 特開2001−345480号公報JP 2001-345480 A 特開2004−221529号公報JP 2004-221529 A 特開2004−56109号公報JP 2004-56109 A 特開2006−196692号公報JP 2006-196692 A

L.W. Wu et al., Solid-State Electronics, 47, 2027 (2003)L.W.Wu et al., Solid-State Electronics, 47, 2027 (2003)

接続部と延伸部を有するn側メタル電極を、その全体がn型導電層と接するように設けたGaN系LED素子では、該接続部に接合されるボンディングワイヤからn側メタル電極に供給される電流の多くが接続部から直にn型導電層に流れ込み、延伸部を経由してn型導電層に流れる電流は少ないと考えられる。なぜなら、n型のGaN系半導体は比較的高い導電性を有しており、電極材料との接触抵抗も低いからであり、さらに、GaN系LED素子では、そのようなn型GaN系半導体からなるn型導電層が比較的厚く形成される(通常2μm以上)からである。単純化していえば、n型導電層の抵抗が低いので、電
流がn側電極からn型導電層に容易に流れ出すのである。
In a GaN-based LED element in which an n-side metal electrode having a connecting portion and an extending portion is provided so as to be in contact with the n-type conductive layer as a whole, the n-side metal electrode is supplied from a bonding wire joined to the connecting portion. It is considered that most of the current flows directly from the connection portion into the n-type conductive layer, and the current flowing through the extending portion to the n-type conductive layer is small. This is because an n-type GaN-based semiconductor has a relatively high conductivity and a low contact resistance with an electrode material, and the GaN-based LED element is made of such an n-type GaN-based semiconductor. This is because the n-type conductive layer is formed relatively thick (usually 2 μm or more). If simplified, since the resistance of the n-type conductive layer is low, current easily flows from the n-side electrode to the n-type conductive layer.

本願発明はかかる考察に基づきなされたものであり、n側メタル電極の延伸部を通してn型導電層に流れる電流を増加させたGaN系LED素子を提供することを、主たる目的とする。   The present invention has been made based on such consideration, and a main object is to provide a GaN-based LED element in which the current flowing through the n-type conductive layer through the extending portion of the n-side metal electrode is increased.

本発明の好ましい実施形態によれば、下記のGaN系LED素子が提供される。
(1)複数のGaN系半導体層を含む半導体積層体を有し、該複数のGaN系半導体には、上面および底面を有するp型導電層と、該p型導電層の底面側に配置された活性層と、該p型導電層とで該活性層を挟むように配置されたn型導電層とが含まれ、該p型導電層の上面にはp側電極が設けられ、該p型導電層側に一部露出した該n型導電層の表面にはn側電極が設けられた、GaN系LED素子であって;該n側電極は、接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該n側電極の該接続部と該n型導電層との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、該接続部の面積よりも小さくされた、GaN系LED素子。
(2)前記n側電極の前記延伸部と該n型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記n側電極の前記接続部と前記n型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積よりも大きい、前記(1)のGaN系LED素子。
(3)前記n側電極の前記接続部と該n型導電層との間にオーミック接触界面が形成されていない、前記(1)のGaN系LED素子。
(4)前記n側電極の前記延伸部と前記n型導電層との間に、オーミック接触界面と、界面抵抗が該オーミック接触界面よりも相対的に高い接触界面とが形成された、前記(1)〜(3)のいずれかのGaN系LED素子。
(5)開口部を有する絶縁膜が前記n側電極と前記n型導電層との間に挿入され、前記n側電極と前記n型導電層とが該開口部を通して接触している、前記(1)〜(3)のいずれかのGaN系LED素子。
(6)前記延伸部において、前記n側電極と前記n型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記接続部から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなっている、前記(1)〜(5)のいずれかのGaN系LED素子。
(7)前記延伸部が一定幅を有するライン状の第1部分を含み、該第1部分における前記オーミック接触界面が該第1部分の長手方向に平行なライン状で、かつ、そのライン幅が該第1部分のライン幅よりも狭い、前記(1)〜(6)のいずれかのGaN系LED素子。
(8)前記第1部分において、前記オーミック接触界面のライン幅が一定または前記接続部から離れるにつれて連続的もしくは段階的に広くなっている、前記(7)のGaN系LED素子。
(9)前記延伸部がAu、Ag、CuまたはAlで形成された高導電層を含む、前記(1)〜(8)のいずれかのGaN系LED素子。
According to a preferred embodiment of the present invention, the following GaN-based LED element is provided.
(1) It has a semiconductor laminated body including a plurality of GaN-based semiconductor layers, and the plurality of GaN-based semiconductors are arranged on a p-type conductive layer having a top surface and a bottom surface, and on the bottom surface side of the p-type conductive layer An n-type conductive layer disposed so as to sandwich the active layer between the active layer and the p-type conductive layer. A p-side electrode is provided on the upper surface of the p-type conductive layer, and the p-type conductive layer is provided. A GaN-based LED element in which an n-side electrode is provided on a surface of the n-type conductive layer partially exposed on the layer side; the n-side electrode has a connecting portion and an extending portion extending from the connecting portion. A GaN-based LED element, wherein an area of an ohmic contact interface formed between the connection portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer is smaller than an area of the connection portion.
(2) The area of the ohmic contact interface formed between the extending portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer is formed between the connection portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer. The GaN-based LED element according to (1), which is larger than the area of the formed ohmic contact interface.
(3) The GaN-based LED element according to (1), wherein no ohmic contact interface is formed between the connection portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer.
(4) An ohmic contact interface and a contact interface whose interface resistance is relatively higher than the ohmic contact interface are formed between the extending portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer. The GaN-based LED element according to any one of 1) to (3).
(5) An insulating film having an opening is inserted between the n-side electrode and the n-type conductive layer, and the n-side electrode and the n-type conductive layer are in contact through the opening. The GaN-based LED element according to any one of 1) to (3).
(6) In the extending portion, an area of an ohmic contact interface formed between the n-side electrode and the n-type conductive layer is increased continuously or stepwise as the distance from the connection portion increases. The GaN-based LED element of any one of (1) to (5).
(7) The extending portion includes a line-shaped first portion having a certain width, the ohmic contact interface in the first portion is a line shape parallel to the longitudinal direction of the first portion, and the line width is The GaN-based LED element according to any one of (1) to (6), which is narrower than the line width of the first portion.
(8) The GaN-based LED element according to (7), wherein in the first portion, the line width of the ohmic contact interface is constant or becomes wider continuously or stepwise as the distance from the connection portion increases.
(9) The GaN-based LED element according to any one of (1) to (8), wherein the extending portion includes a highly conductive layer formed of Au, Ag, Cu, or Al.

本発明の実施形態に係る上記GaN系LED素子では、n側メタル電極からn型導電層に供給される電流が延伸部を通して接続部から離れた部位まで十分に行き渡る。   In the GaN-based LED element according to the embodiment of the present invention, the current supplied from the n-side metal electrode to the n-type conductive layer is sufficiently distributed through the extending portion to a site away from the connecting portion.

第1実施形態に係るGaN系LED素子の構造を示しており、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)のX1−X1線の位置における断面図である。The structure of the GaN-type LED element which concerns on 1st Embodiment is shown, Fig.1 (a) is a top view, FIG.1 (b) is sectional drawing in the position of the X1-X1 line | wire of Fig.1 (a). 第1実施形態に係るGaN系LED素子の構造を示しており、図2(c)は図1(a)のY11−Y11線の位置における断面図であり、図2(d)は図1(a)のY12−Y12線の位置における断面図であり、図2(e)は図1(a)のY13−Y13線の位置における断面図である。The structure of the GaN-type LED element which concerns on 1st Embodiment is shown, FIG.2 (c) is sectional drawing in the position of the Y11-Y11 line | wire of Fig.1 (a), FIG.2 (d) is FIG. It is sectional drawing in the position of Y12-Y12 line | wire of a), FIG.2 (e) is sectional drawing in the position of Y13-Y13 line | wire of Fig.1 (a). 第1実施形態に係るGaN系LED素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して表示しており、図3(a)はn側メタル電極の平面図、図3(b)はp側メタル電極の平面図である。FIG. 3A shows a plan view of the n-side metal electrode, and FIG. 3B shows a plan view of the p-side metal electrode. FIG. 3A shows only the metal electrode included in the GaN-based LED element according to the first embodiment. FIG. 第1実施形態に係るGaN系LED素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して、その底面(n型導電層と物理的に接触する面)を表示する平面図である。It is a top view which extracts only the metal electrode contained in the GaN-type LED element which concerns on 1st Embodiment, and displays the bottom face (surface which is in physical contact with an n-type conductive layer). 第1実施形態に係るGaN系LED素子の製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the GaN-type LED element which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るGaN系LED素子の製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the GaN-type LED element which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るGaN系LED素子に含まれるn側メタル電極の形成手順を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the formation procedure of the n side metal electrode contained in the GaN-type LED element which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るGaN系LED素子に含まれるn側メタル電極の形成手順を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the formation procedure of the n side metal electrode contained in the GaN-type LED element which concerns on 1st Embodiment. 図9(a)および図9(b)は、それぞれ、第1実施形態の変形例に係るGaN系LED素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して、その底面(n型導電層と物理的に接触する面)を表示する平面図である。9 (a) and 9 (b) respectively show only the metal electrode included in the GaN-based LED element according to the modification of the first embodiment, and the bottom surface (physical contact with the n-type conductive layer). It is a top view which displays the surface to perform. 図10(c)および図10(d)は、それぞれ、第1実施形態の変形例に係るGaN系LED素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して、その底面(n型導電層と物理的に接触する面)を表示する平面図である。FIG. 10C and FIG. 10D respectively show only the metal electrode included in the GaN-based LED element according to the modification of the first embodiment, and the bottom surface (physical contact with the n-type conductive layer). It is a top view which displays the surface to perform. 第2実施形態に係るGaN系LED素子の構造を示しており、図11(a)は平面図、図11(b)は図11(a)のX2−X2線の位置における断面図である。ただし、接触制限膜280には図13(a)に示す開口パターンが設けられている。The structure of the GaN-type LED element which concerns on 2nd Embodiment is shown, Fig.11 (a) is a top view, FIG.11 (b) is sectional drawing in the position of the X2-X2 line | wire of Fig.11 (a). However, the contact limiting film 280 is provided with an opening pattern shown in FIG. 第2実施形態に係るGaN系LED素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して表示しており、図12(a)はn側メタル電極の平面図、図12(b)はp側メタル電極の平面図である。Only the metal electrode included in the GaN-based LED element according to the second embodiment is extracted and displayed. FIG. 12A is a plan view of the n-side metal electrode, and FIG. 12B is a plane of the p-side metal electrode. FIG. 接触制限膜に設けられる開口パターンを例示する平面図である。It is a top view which illustrates the opening pattern provided in a contact limiting film. 第2実施形態に係るGaN系LED素子の構造を示しており、図14(a)は図11(a)のY21−Y21線の位置における断面図であり、図14(b)は図11(a)のY22−Y22線の位置における断面図である。ただし、接触制限膜280には図13(b)に示す開口パターンが設けられている。The structure of the GaN-type LED element which concerns on 2nd Embodiment is shown, Fig.14 (a) is sectional drawing in the position of the Y21-Y21 line | wire of Fig.11 (a), FIG.14 (b) is FIG. It is sectional drawing in the position of Y22-Y22 line | wire of a). However, the contact limiting film 280 is provided with an opening pattern shown in FIG. 接触制限膜に設けられる開口パターンを例示する平面図である。It is a top view which illustrates the opening pattern provided in a contact limiting film. 第2実施形態の変形に係るGaN系LED素子の構造を示す断図である。It is sectional drawing which shows the structure of the GaN-type LED element which concerns on the deformation | transformation of 2nd Embodiment.

(第1実施形態)
第1実施形態に係るGaN系LED素子100の構造を図1および図2に示す。図1(a)は平面図であり、図1(b)は図1(a)のX1−X1線の位置における断面図である。また、図2(c)、(d)および(e)は、それぞれ、図1(a)のY11−Y11線、Y12−Y12線およびY13−Y13線の位置における断面図である。GaN系LED素子100は、基板110上に半導体積層体120を有している。半導体積層体120は、基板110側から順に、それぞれがGaN系半導体からなるn型導電層121、活性層122およびp型導電層123を含んでいる。これらの層は、それぞれが積層構造を有していてもよい。
(First embodiment)
The structure of the GaN-based LED element 100 according to the first embodiment is shown in FIGS. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line X1-X1 in FIG. FIGS. 2C, 2D, and 2E are cross-sectional views taken along lines Y11-Y11, Y12-Y12, and Y13-Y13 in FIG. 1A, respectively. The GaN-based LED element 100 has a semiconductor stacked body 120 on a substrate 110. The semiconductor stacked body 120 includes an n-type conductive layer 121, an active layer 122, and a p-type conductive layer 123 each made of a GaN-based semiconductor in order from the substrate 110 side. Each of these layers may have a laminated structure.

半導体積層体120の上面には、所定形状にパターニングされた透光性電極140が設けられている。透光性電極140が設けられていない領域において、半導体積層体120の一部がエッチングにより除去されており、該領域に露出したn型導電層121の表面にn側メタル電極130が形成されている。透光性電極140上にはp側メタル電極150が部分的に形成されている。透光性電極140とp側メタル電極150とがp側電極を構
成している。
A translucent electrode 140 patterned in a predetermined shape is provided on the upper surface of the semiconductor stacked body 120. In the region where the translucent electrode 140 is not provided, a part of the semiconductor stacked body 120 is removed by etching, and the n-side metal electrode 130 is formed on the surface of the n-type conductive layer 121 exposed in the region. Yes. A p-side metal electrode 150 is partially formed on the translucent electrode 140. Translucent electrode 140 and p-side metal electrode 150 constitute a p-side electrode.

n側メタル電極130のみを抜き出して表示した平面図が図3(a)、p側メタル電極150のみを抜き出して表示した平面図が図3(b)である。n側メタル電極130は、接続部131および該接続部から延びるライン状の延伸部132とから構成されている。p側メタル電極150は、接続部151および該接続部から延びる2本の延伸部152とから構成されている。p側メタル接続部150の延伸部152は、2つの真直ぐなライン状部分152a、152bが直角をなすように組み合さった形状にパターニングされている。なお、本発明または本明細書でラインという場合には、真直ぐなラインだけではなく、曲がったラインを含むものとする。   3A is a plan view in which only the n-side metal electrode 130 is extracted and displayed, and FIG. 3B is a plan view in which only the p-side metal electrode 150 is extracted and displayed. The n-side metal electrode 130 includes a connection part 131 and a line-shaped extending part 132 extending from the connection part. The p-side metal electrode 150 includes a connecting portion 151 and two extending portions 152 extending from the connecting portion. The extending portion 152 of the p-side metal connecting portion 150 is patterned into a shape in which two straight line-shaped portions 152a and 152b are combined so as to form a right angle. Note that a line in the present invention or the present specification includes not only a straight line but also a bent line.

n側メタル電極130とp側メタル電極150がそれぞれ有する接続部131、151には、LED素子100を実装する際に、ボンディングワイヤ、ハンダ、導電ペースト、メタルバンプなどが接続される。接続部131、151の平面形状は矩形に限定されるものではなく、円形、楕円形などであってもよい。接続部131、151の平面形状が正方形の場合、その1辺は60〜120μmの範囲内であることが好ましい。接続部の平面形状が円形の場合、その直径は60〜120μmの範囲内であることが好ましい。   When the LED element 100 is mounted, bonding wires, solder, conductive paste, metal bumps, and the like are connected to the connection portions 131 and 151 included in the n-side metal electrode 130 and the p-side metal electrode 150, respectively. The planar shape of the connecting portions 131 and 151 is not limited to a rectangle, and may be a circle or an ellipse. When the planar shape of the connection parts 131 and 151 is a square, it is preferable that the one side exists in the range of 60-120 micrometers. When the planar shape of the connecting portion is circular, the diameter is preferably in the range of 60 to 120 μm.

n側メタル電極130とp側メタル電極150のそれぞれの延伸部132、152は、Au、Ag、Cu、Alのような導電率の高い金属で形成された高導電層を含むことが好ましい。高導電層の厚さは好ましくは1μm〜10μm、特に2μm〜5μmである。また、高導電層の幅(ライン幅)は7μm〜30μmとし得るが、好ましくは10μm〜20μmである。機械的な安定性の観点から、延伸部132、152は、高さ(厚さ)よりも幅を大きくすることが好ましい。   The extending portions 132 and 152 of the n-side metal electrode 130 and the p-side metal electrode 150 preferably include a highly conductive layer formed of a metal having high conductivity such as Au, Ag, Cu, and Al. The thickness of the highly conductive layer is preferably 1 μm to 10 μm, particularly 2 μm to 5 μm. Moreover, although the width | variety (line width) of a highly conductive layer can be 7 micrometers-30 micrometers, Preferably they are 10 micrometers-20 micrometers. From the viewpoint of mechanical stability, it is preferable that the extending portions 132 and 152 have a width larger than the height (thickness).

図4はn側メタル電極130のみを抜き出して、その底面、すなわちn型導電層121と物理的に接触する面を表示する平面図である。この図に示すように、n側メタル電極130の底面には、オーミックメタルM1と非オーミックメタルM2とが所定パターンを呈するように露出している。ここでいうオーミックメタルとは、n型GaN系半導体とオーミック接触を形成し得るメタルであり、例えば、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、W(タングステン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)などである。一方、非オーミックメタルとは、n型GaN系半導体に対する接触抵抗の高いメタルであり、例えば、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Rh(ロジウム)のような白金族、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)、Ni(ニッケル)、Co(コバルト)などである。   FIG. 4 is a plan view that displays only the n-side metal electrode 130 and displays the bottom surface thereof, that is, the surface that physically contacts the n-type conductive layer 121. As shown in this figure, the ohmic metal M1 and the non-ohmic metal M2 are exposed on the bottom surface of the n-side metal electrode 130 so as to exhibit a predetermined pattern. Here, the ohmic metal is a metal that can form an ohmic contact with an n-type GaN-based semiconductor. For example, Al (aluminum), Ti (titanium), W (tungsten), V (vanadium), and Cr (chromium). Etc. On the other hand, the non-ohmic metal is a metal having high contact resistance with respect to the n-type GaN-based semiconductor. For example, a platinum group such as Pt (platinum), Pd (palladium), and Rh (rhodium), Au (gold), Ag. (Silver), Cu (copper), Ni (nickel), Co (cobalt), and the like.

図4に示す例では、n側メタル電極130の底面に露出したオーミックメタルM1は、延伸部132の長手方向に平行な一定幅のライン状パターンを呈している。このパターンは、オーミックメタルM1とn型導電層121との界面(オーミック接触界面)のパターンに等しい。接続部131から直接n型導電層121に流れる電流を減少させるために、接続部131とn型導電層121との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、接続部131の面積よりも小さくされている。また、延伸部132の底面は、接続部131の底面よりもオーミックメタルM1の露出部分を多く含むように構成されている。換言すれば、n側メタル電極130の延伸部132とn型導電層121との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、n側メタル電極130の接続部131とn型導電層121との間に形成されるオーミック接触界面の面積よりも大きくされている。該構成によって、接続部131に接続されるボンディングワイヤ、ハンダ、導電ペースト、メタルバンプなどを通してn側メタル電極130に供給される電流の多くは、延伸部132を経由してn型導電層121に注入されることになる。   In the example shown in FIG. 4, the ohmic metal M <b> 1 exposed on the bottom surface of the n-side metal electrode 130 exhibits a line pattern having a constant width parallel to the longitudinal direction of the extending portion 132. This pattern is equal to the pattern of the interface (ohmic contact interface) between the ohmic metal M1 and the n-type conductive layer 121. In order to reduce the current flowing directly from the connection part 131 to the n-type conductive layer 121, the area of the ohmic contact interface formed between the connection part 131 and the n-type conductive layer 121 is smaller than the area of the connection part 131. Has been. In addition, the bottom surface of the extending portion 132 is configured to include more exposed portions of the ohmic metal M <b> 1 than the bottom surface of the connecting portion 131. In other words, the area of the ohmic contact interface formed between the extending portion 132 of the n-side metal electrode 130 and the n-type conductive layer 121 is equal to the connection portion 131 of the n-side metal electrode 130 and the n-type conductive layer 121. It is larger than the area of the ohmic contact interface formed therebetween. With this configuration, most of the current supplied to the n-side metal electrode 130 through the bonding wire, solder, conductive paste, metal bump, etc. connected to the connection part 131 is transferred to the n-type conductive layer 121 via the extension part 132. Will be injected.

更に、n側メタル電極130からn型導電層121に注入される電流が、延伸部132
中を接続部131からできるだけ遠く離れた部位まで流れてから、n型導電層121に注入されるためには、n側メタル電極130の底面に露出するオーミックメタルM1のライン幅を小さくすることが望ましい。該ライン幅は好ましくは0.5〜5μmであり、より好ましくは1〜3μmである。注意すべきは、延伸部132自体の幅をここまで狭くすると電気抵抗が高くなり、延伸部132の電流を横方向に広げる作用が著しく小さくなることである。
Further, the current injected from the n-side metal electrode 130 into the n-type conductive layer 121 is changed to the extended portion 132.
In order to flow into the n-type conductive layer 121 after flowing through as far as possible from the connection portion 131, the line width of the ohmic metal M1 exposed on the bottom surface of the n-side metal electrode 130 must be reduced. desirable. The line width is preferably 0.5 to 5 μm, more preferably 1 to 3 μm. It should be noted that if the width of the stretched portion 132 itself is narrowed so far, the electrical resistance increases, and the action of spreading the current in the stretched portion 132 in the lateral direction is significantly reduced.

p側メタル電極123の接続部の直下には、透光性電極140とp型導電層123との接触を妨げる電流ブロック層170が設けられている。電流ブロック層170の直下ではp型キャリアの注入が抑制されることから、活性層122で発光が生じない。該領域で生じる光は、p側メタル電極123の接続部による強い遮蔽および吸収を受けるので、その発生を抑制した方が発光効率改善の観点から望ましいのである。   A current blocking layer 170 that prevents contact between the translucent electrode 140 and the p-type conductive layer 123 is provided immediately below the connection portion of the p-side metal electrode 123. Immediately below the current blocking layer 170, p-type carrier injection is suppressed, and thus no light emission occurs in the active layer 122. Since the light generated in the region is strongly shielded and absorbed by the connecting portion of the p-side metal electrode 123, it is desirable to suppress the generation from the viewpoint of improving the light emission efficiency.

以下では、GaN系LED素子100の製造手順の一例を、工程断面図を参照しながら説明する。なお、実際にはウェハサイズの基板上に複数のLED素子を形成するところ、工程断面図では便宜のために1個のLED素子の断面のみを示す。   Hereinafter, an example of a manufacturing procedure of the GaN-based LED element 100 will be described with reference to process cross-sectional views. Actually, when a plurality of LED elements are formed on a wafer-sized substrate, only a cross section of one LED element is shown in the process sectional view for convenience.

まず、GaN系半導体のエピタキシャル成長に使用可能なウェハサイズ(例えば、直径2インチ)の基板110を準備する(図5(a))。好ましく使用できる基板として、サファイア、スピネル、炭化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、GaN、AlGaN、AlN、NGO(NdGaO)、LGO(LiGaO)、LAO(LaAlO)などからなる単結晶基板が挙げられる。特に好ましい基板のひとつは、GaN系半導体を成長させるべき表面に、光散乱を発生させるための凸部または凹部がエッチング加工により形成された、PSS(Patterned Sapphire Substrate)である。 First, a substrate 110 having a wafer size (for example, 2 inches in diameter) that can be used for epitaxial growth of a GaN-based semiconductor is prepared (FIG. 5A). As a substrate that can be preferably used, a single crystal substrate made of sapphire, spinel, silicon carbide, zinc oxide, magnesium oxide, GaN, AlGaN, AlN, NGO (NdGaO 3 ), LGO (LiGaO 2 ), LAO (LaAlO 3 ), or the like can be given. It is done. One particularly preferable substrate is PSS (Patterned Sapphire Substrate) in which a convex portion or a concave portion for generating light scattering is formed by etching on the surface on which a GaN-based semiconductor is to be grown.

次に、準備した基板110上に、エピタキシャル成長法によってn型導電層121、活性層122、p型導電層123を順次成長させて、半導体積層体120を形成する(図5(b))。エピタキシャル成長法としては、MOVPE法、HVPE法、MBE法、スパッタリング法、反応性スパッタ法、その他の公知の方法を適宜用いることができる。MOVPE法を用いる場合、p型導電層123を成長させるときの温度を800℃程度の低温とすると、その表面を多数のピットが形成された粗化面(textured surface)とすることができる(非特許文献1)。   Next, an n-type conductive layer 121, an active layer 122, and a p-type conductive layer 123 are sequentially grown on the prepared substrate 110 by an epitaxial growth method to form the semiconductor stacked body 120 (FIG. 5B). As the epitaxial growth method, a MOVPE method, an HVPE method, an MBE method, a sputtering method, a reactive sputtering method, and other known methods can be appropriately used. When the MOVPE method is used, if the temperature at which the p-type conductive layer 123 is grown is set to a low temperature of about 800 ° C., the surface can be a textured surface on which a large number of pits are formed (non-surface). Patent Document 1).

GaN系半導体にn型導電性またはp型導電性を付与するために添加することのできる不純物の種類については、公知技術を参照することができる。n型導電層121は、好ましくは、Si(ケイ素)を3×1018〜5×1019cm−3の濃度で添加したAlGa1−xN(0≦x≦0.05)で、2〜6μmの厚さに形成する。活性層122は、好ましくは、InGa1−xN(0<x)井戸層とInGa1−yN(0≦y<x)障壁層とを交互に積層した多重量子井戸層とする。活性層に添加することのできる不純物の種類および濃度、井戸層および障壁層の厚さなどについては、公知技術を参照することができる。 For the types of impurities that can be added to impart n-type conductivity or p-type conductivity to the GaN-based semiconductor, known techniques can be referred to. The n-type conductive layer 121 is preferably Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 0.05) to which Si (silicon) is added at a concentration of 3 × 10 18 to 5 × 10 19 cm −3 . It is formed to a thickness of 2 to 6 μm. The active layer 122 is preferably a multiple quantum well layer in which In x Ga 1-x N (0 <x) well layers and In y Ga 1-y N (0 ≦ y <x) barrier layers are alternately stacked. To do. For the kind and concentration of impurities that can be added to the active layer, the thickness of the well layer and the barrier layer, etc., known techniques can be referred to.

p型導電層123は、好ましくは、Mg(マグネシウム)を5×1019〜1×1021cm−3の濃度で添加したAlGa1−xN(0≦x≦0.05)で、0.05〜2μmの厚さに形成する。 The p-type conductive layer 123 is preferably Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 0.05) to which Mg (magnesium) is added at a concentration of 5 × 10 19 to 1 × 10 21 cm −3 . A thickness of 0.05 to 2 μm is formed.

基板110とn型導電層121の間、n型導電層121と活性層122の間、活性層122とp型導電層123の間には、公知技術を参照して、様々な機能を有するGaN系半導体層を挿入することができる。例えば、欠陥低減層、歪緩和層、キャップ層(分解防止層)、キャリアブロック層などである。挿入するGaN系半導体層は、超格子のように多
層構造を有するものであってもよい。
GaN having various functions between the substrate 110 and the n-type conductive layer 121, between the n-type conductive layer 121 and the active layer 122, and between the active layer 122 and the p-type conductive layer 123 with reference to known techniques. A system semiconductor layer can be inserted. For example, a defect reduction layer, a strain relaxation layer, a cap layer (decomposition prevention layer), a carrier block layer, and the like. The GaN-based semiconductor layer to be inserted may have a multilayer structure such as a superlattice.

半導体積層体120の形成が完了したら、図5(c)に示すように、塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチングによって半導体積層体120の一部を除去する。エッチング深さは、半導体積層体120が一部除去された領域にn型導電層121が露出するように設定する。p型導電層121の表面を粗化面とした場合であっても、この工程にエッチバック法(特許文献6)を適用することによって、n型導電層121の表面を平坦に露出させることが可能である。なお、このドライエッチングで半導体積層体120を一部除去する工程は、後述する透光性電極140の形成およびパターニングの後に行っても構わない。   When the formation of the semiconductor stacked body 120 is completed, as shown in FIG. 5C, a part of the semiconductor stacked body 120 is removed by dry etching using an etching gas containing chlorine. The etching depth is set so that the n-type conductive layer 121 is exposed in a region where the semiconductor stacked body 120 is partially removed. Even when the surface of the p-type conductive layer 121 is a roughened surface, the surface of the n-type conductive layer 121 can be exposed flat by applying an etch back method (Patent Document 6) to this step. Is possible. Note that the step of removing a part of the semiconductor stacked body 120 by dry etching may be performed after the formation and patterning of the light-transmitting electrode 140 described later.

ドライエッチングの次は、図6(d)に示すように、電流ブロック層170を形成する。電流ブロック層170の材料には、各種の金属酸化物または金属窒化物を特に制限なく使用することができる。例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、スピネル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などである。   Following the dry etching, a current blocking layer 170 is formed as shown in FIG. As the material of the current blocking layer 170, various metal oxides or metal nitrides can be used without particular limitation. For example, silicon oxide, magnesium oxide, spinel, aluminum oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, titanium oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and the like.

電流ブロック層170の形成後、図6(e)に示すように、p型導電層123の表面に、透光性電極140を形成する。透光性電極140の材料には、透明導電性酸化物(TCO:Transparent Conductive Oxide)を好ましく用いることができる。ITO、IZO(インジウム亜鉛酸化物)などの酸化インジウムベースのTCO、AZO(アルミニウム亜鉛酸化物)、GZO(ガリウム亜鉛酸化物)などの酸化亜鉛ベースのTCO、FTO(フッ素ドープ酸化錫)などの酸化錫ベースのTCOは、いずれも使用することができる。透光性電極140の形成方法に限定はなく、スパッタ法、反応性スパッタ法、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、CVD法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法など、公知の方法を適宜用いることができる。透光性電極140は、サブトラクティブ法とアディティブ法(リフトオフ法)のいずれを用いてパターニングしてもよい。   After the formation of the current blocking layer 170, the translucent electrode 140 is formed on the surface of the p-type conductive layer 123 as shown in FIG. As a material for the translucent electrode 140, a transparent conductive oxide (TCO) can be preferably used. Indium oxide based TCO such as ITO and IZO (indium zinc oxide), zinc oxide based TCO such as AZO (aluminum zinc oxide) and GZO (gallium zinc oxide), oxidation such as FTO (fluorine doped tin oxide) Any tin-based TCO can be used. There is no limitation on the method of forming the translucent electrode 140, sputtering method, reactive sputtering method, vacuum deposition method, ion beam assisted deposition method, ion plating method, laser ablation method, CVD method, spray method, spin coating method, A known method such as a dip method can be used as appropriate. The translucent electrode 140 may be patterned using either a subtractive method or an additive method (lift-off method).

透光性電極140の形成後、図6(f)に示すように、n側メタル電極130とp側メタル電極140の形成を行う。形成の順序に特に限定はなく、n側メタル電極130をp側メタル電極140より先に形成してもよいし、後に形成してもよい。n側メタル電極130とp側メタル電極150を同時に形成することも可能である。   After the formation of the translucent electrode 140, the n-side metal electrode 130 and the p-side metal electrode 140 are formed as shown in FIG. The order of formation is not particularly limited, and the n-side metal electrode 130 may be formed before the p-side metal electrode 140 or may be formed later. It is also possible to form the n-side metal electrode 130 and the p-side metal electrode 150 at the same time.

オーミックメタルと非オーミックメタルとからなるパターンをn側メタル電極130の底面に露出させるには、図7(a)に示すように、まずn型導電層121の表面にオーミックメタルM1を所定のパターンに形成し、続いて、図7(b)に示すように、オーミックメタルM1の表面とその周囲に露出するn型導電層121の表面を非オーミックメタルM2で覆えばよい。あるいは、図8(a)に示すように、まずn型導電層121の表面に非オーミックメタルM2を所定形状の開口部OPを有するパターンに形成し、続いて、図8(b)に示すように、該開口部OPに露出するn型導電層121の表面をオーミックメタルM1で覆えばよい。後者の方法では、非オーミックメタルM2に設けられる開口部OPのパターンが、n側メタル電極130の底面でオーミックメタルM1が呈するパターンに等しくなる。   In order to expose a pattern composed of ohmic metal and non-ohmic metal on the bottom surface of the n-side metal electrode 130, first, as shown in FIG. 7A, the ohmic metal M1 is formed on the surface of the n-type conductive layer 121 with a predetermined pattern. Then, as shown in FIG. 7B, the surface of the ohmic metal M1 and the surface of the n-type conductive layer 121 exposed around the surface may be covered with the non-ohmic metal M2. Alternatively, as shown in FIG. 8A, first, a non-ohmic metal M2 is formed in a pattern having an opening OP of a predetermined shape on the surface of the n-type conductive layer 121, and then, as shown in FIG. 8B. In addition, the surface of the n-type conductive layer 121 exposed in the opening OP may be covered with the ohmic metal M1. In the latter method, the pattern of the opening OP provided in the non-ohmic metal M2 is equal to the pattern exhibited by the ohmic metal M1 on the bottom surface of the n-side metal electrode 130.

好適なオーミックメタルとしては、既に述べたAl(アルミニウム)、Ti(チタン)、W(タングステン)、Cr(クロム)、V(バナジウム)の他、これらのメタルを含む合金が挙げられる。近紫外〜青の波長域における反射率が高いことから、AlおよびAl合金は特に好ましいオーミックメタルである。Al合金としては、Ti、Nd(ネオジム)、Si(ケイ素)、Cu(銅)、Mg(マグネシウム)、Mn(マンガン)、Crなど
の添加元素を含むものが例示される。
Examples of suitable ohmic metals include Al (aluminum), Ti (titanium), W (tungsten), Cr (chromium), V (vanadium), and alloys containing these metals. Al and Al alloys are particularly preferred ohmic metals because of their high reflectance in the near ultraviolet to blue wavelength region. Examples of the Al alloy include those containing additive elements such as Ti, Nd (neodymium), Si (silicon), Cu (copper), Mg (magnesium), Mn (manganese), and Cr.

一例では、n側メタル電極130を次の(S1)〜(S3)の手順で設けることができる:
(S1)オーミックメタルM1として、n型導電層121の表面に厚さ0.05〜0.2μmのAl膜を、リフトオフ法を用いて所定のパターンに形成する。形成したAl膜に対して、n型導電層121との接触抵抗を低下させるために、350〜500℃で熱処理を行う。
(S2)形成すべきn側メタル電極130の形状を有する開口部を設けたリフトオフマスクを用いて、上記(S1)で形成したAl膜を覆うように、厚さ0.1〜0.5μmのAg膜、厚さ0.5μm以上のCu膜のデポジションを順次行い、積層膜を形成する。
(S3)上記(S2)で形成した積層膜がn側メタル電極130の形状を呈するように、リフトオフマスクをリフトオフする。
In one example, the n-side metal electrode 130 can be provided by the following procedures (S1) to (S3):
(S1) As the ohmic metal M1, an Al film having a thickness of 0.05 to 0.2 μm is formed in a predetermined pattern on the surface of the n-type conductive layer 121 using a lift-off method. In order to reduce the contact resistance with the n-type conductive layer 121, heat treatment is performed on the formed Al film at 350 to 500 ° C.
(S2) A lift-off mask provided with an opening having the shape of the n-side metal electrode 130 to be formed is used to cover the Al film formed in (S1) with a thickness of 0.1 to 0.5 μm. Deposition of an Ag film and a Cu film having a thickness of 0.5 μm or more is sequentially performed to form a laminated film.
(S3) The lift-off mask is lifted off so that the laminated film formed in (S2) exhibits the shape of the n-side metal electrode 130.

この例においては、(S2)で形成するAg膜とCu膜が、それぞれ、非オーミックメタルM2と高導電層に相当している。必要であれば、Ag膜を厚く形成して、非オーミックメタルM2と高導電層を兼用させることが可能である。p側メタル電極150をn側メタル電極130と同時に形成するには、(S2)で用いるリフトオフマスクに、p側メタル電極150を形成するための開口部を追加すればよい。そうして形成されるp側メタル電極150は、Ag膜上にCu膜が積層された構造となる。   In this example, the Ag film and the Cu film formed in (S2) correspond to the non-ohmic metal M2 and the high conductive layer, respectively. If necessary, it is possible to form a thick Ag film so that the non-ohmic metal M2 can also be used as a highly conductive layer. In order to form the p-side metal electrode 150 simultaneously with the n-side metal electrode 130, an opening for forming the p-side metal electrode 150 may be added to the lift-off mask used in (S2). The p-side metal electrode 150 thus formed has a structure in which a Cu film is laminated on an Ag film.

他の一例では、n側メタル電極130を次の(T1)〜(T3)の手順で形成することができる:
(T1)非オーミックメタルM2として厚さ0.05〜0.2μmのRh膜を、n型導電層121の表面に、開口部を備えたパターンに形成する。パターニングはリフトオフ法を用いて行うことができる。
(T2)形成すべきn側メタル電極130の形状を有する開口部を設けたリフトオフマスクを用いて、上記(T1)で形成したRh膜の開口部に露出するn型導電層121の表面ならびに該Rh膜の表面を覆うように、厚さ0.05〜0.5μmのCr膜、厚さ0.5μm以上のAu膜のデポジションを順次行い、積層膜を形成する。
(T3)上記(T2)で形成した積層膜がn側メタル電極130の形状を呈するように、リフトオフマスクをリフトオフする。
In another example, the n-side metal electrode 130 can be formed by the following procedures (T1) to (T3):
(T1) An Rh film having a thickness of 0.05 to 0.2 μm is formed as a non-ohmic metal M2 in a pattern having an opening on the surface of the n-type conductive layer 121. Patterning can be performed using a lift-off method.
(T2) Using a lift-off mask provided with an opening having the shape of the n-side metal electrode 130 to be formed, the surface of the n-type conductive layer 121 exposed in the opening of the Rh film formed in (T1) and the A multilayer film is formed by sequentially depositing a Cr film having a thickness of 0.05 to 0.5 μm and an Au film having a thickness of 0.5 μm or more so as to cover the surface of the Rh film.
(T3) The lift-off mask is lifted off so that the laminated film formed in (T2) exhibits the shape of the n-side metal electrode 130.

この例においては、(T2)で形成するCr膜とAu膜が、それぞれ、オーミックメタルM1と高導電層に相当している。(T2)で用いるリフトオフマスクに、p側メタル電極150を形成するための開口部を追加することにより、n側メタル電極130と同時にp側メタル電極150を形成することができる。そうして形成されるp側メタル電極150は、Cr膜上にAu膜が積層された構造となる。   In this example, the Cr film and the Au film formed in (T2) correspond to the ohmic metal M1 and the high conductive layer, respectively. The p-side metal electrode 150 can be formed simultaneously with the n-side metal electrode 130 by adding an opening for forming the p-side metal electrode 150 to the lift-off mask used in (T2). The p-side metal electrode 150 thus formed has a structure in which an Au film is laminated on a Cr film.

n側メタル電極130およびp側メタル電極150の表面層の材料は、ボンディングワイヤのボンダビリティを考慮して選択することができる。Auワイヤのボンダビリティを高くするには、該表面層をAuまたはAlで形成することが好ましい。n側メタル電極130およびp側メタル電極150には、ボンディングワイヤの代わりにハンダが接合されることもある。ハンダの濡れ性を高くするには、これらの電極の表面層をAu、Ptのような酸化し難い金属、あるいは、使用が予定されているハンダに含まれる成分金属で形成することが好ましい。前述の高導電層の上に、異なる材料からなる表面層を設ける場合には、これらの層の間で所望しない合金化反応が生じることのないように、高融点金属からなるバリア層を両層の間に設けてもよい。ワイヤボンダビリティやハンダの濡れ性を改善するための表面層は、接続部131、151にのみ設けることもできる。   The material of the surface layer of the n-side metal electrode 130 and the p-side metal electrode 150 can be selected in consideration of the bondability of the bonding wire. In order to increase the bondability of the Au wire, the surface layer is preferably formed of Au or Al. Solder may be bonded to the n-side metal electrode 130 and the p-side metal electrode 150 instead of the bonding wire. In order to increase the wettability of the solder, it is preferable to form the surface layer of these electrodes with a metal that is difficult to oxidize, such as Au or Pt, or a component metal contained in solder that is scheduled to be used. In the case where a surface layer made of a different material is provided on the above-described highly conductive layer, both layers of barrier layers made of a refractory metal are formed so that an undesired alloying reaction does not occur between these layers. You may provide between. A surface layer for improving wire bondability and solder wettability can be provided only at the connection portions 131 and 151.

図示していないが、ウェハを分割してLED素子をチップ(ダイともいう)にするダイシング工程の前に、半導体積層体120が形成された側のウェハ表面(メタル電極の接続部の表面を除く)に、絶縁性かつ透光性の保護膜を形成する。この保護膜の好ましい材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などである。ダイシングの方法については、公知技術を適宜参照することができる。   Although not shown, before the dicing process of dividing the wafer into LED elements as chips (also referred to as dies), the surface of the wafer on which the semiconductor laminate 120 is formed (excluding the surface of the connection portion of the metal electrode). ), An insulating and translucent protective film is formed. Preferred materials for this protective film are silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride and the like. For the dicing method, known techniques can be referred to as appropriate.

上記手順によって得られるGaN系LED素子100は、フェイスアップまたはフェイスダウン(フリップチップ)でパッケージに実装することができる。フェイスダウン(フリップチップ)実装した後、更に、レーザリフトオフ技法を用いて半導体積層体120から基板110を取り外すこともできる。   The GaN-based LED element 100 obtained by the above procedure can be mounted on a package by face-up or face-down (flip chip). After the face-down (flip chip) mounting, the substrate 110 can be further detached from the semiconductor stacked body 120 by using a laser lift-off technique.

(第1実施形態の変形例)
好ましい実施形態では、延伸部132において、n側電極130とn型導電層123との間に形成されるオーミック接触界面の面積が接続部131から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなるようにすることができる。換言すれば、n側電極130の底面におけるオーミックメタルM1の露出部の面積が、延伸部132において、接続部131から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなるようにすることができる。かかる構成の採用により、より多くの電流が、n側メタル電極130の延伸部132を経由してn型導電層121に注入されるようになる。
(Modification of the first embodiment)
In a preferred embodiment, in the extension portion 132, the area of the ohmic contact interface formed between the n-side electrode 130 and the n-type conductive layer 123 is increased continuously or stepwise as the distance from the connection portion 131 increases. be able to. In other words, the area of the exposed portion of the ohmic metal M1 on the bottom surface of the n-side electrode 130 can be increased continuously or stepwise as the distance from the connecting portion 131 increases in the extending portion 132. By adopting such a configuration, a larger amount of current is injected into the n-type conductive layer 121 via the extending portion 132 of the n-side metal electrode 130.

図9(a)は、n側電極130の底面に露出するオーミックメタルM1の面積が、延伸部132において、接続部131から離れるにつれて連続的に大きくなっている例を示している。一方、図9(b)は、n側電極130の底面に露出するオーミックメタルM1の面積が、延伸部132において、接続部131から離れるにつれて段階的に大きくなっている例を示している   FIG. 9A shows an example in which the area of the ohmic metal M <b> 1 exposed on the bottom surface of the n-side electrode 130 is continuously increased in the extending portion 132 as the distance from the connecting portion 131 increases. On the other hand, FIG. 9B shows an example in which the area of the ohmic metal M <b> 1 exposed on the bottom surface of the n-side electrode 130 is gradually increased as the distance from the connection portion 131 increases in the extending portion 132.

図10(a)および(b)は、いずれも、n側電極130の底面に露出するオーミックメタルM1の面積が、延伸部132において、接続部131から離れるにつれて段階的に大きくなっている例である。これらの例では、図9(b)に示す例と異なり、n側電極130の底面におけるオーミックメタルM1の露出部が、延伸部132の長手方向に沿って不連続となっている。   10 (a) and 10 (b) are examples in which the area of the ohmic metal M1 exposed on the bottom surface of the n-side electrode 130 is gradually increased as the distance from the connecting portion 131 increases in the extending portion 132. is there. In these examples, unlike the example shown in FIG. 9B, the exposed portion of the ohmic metal M <b> 1 on the bottom surface of the n-side electrode 130 is discontinuous along the longitudinal direction of the extending portion 132.

図9および図10に示すいずれの例においても、n側メタル電極130の延伸部132のライン幅は一定であるから、該延伸部132の電流を横方向に広げる作用は損なわれていない。必要であれば、延伸部132のライン幅は、接続部131から離れるに従い減少するようにしてもよい。
図9(a)および(b)の例において、n側電極130の底面に露出するライン状のオーミックメタルM1のライン幅は、接続部131から最も離れた部位においては、延伸部132のライン幅と同等程度まで広くすることが好ましい。一方、オーミックメタルM1のライン幅が最も狭くなる接続部131側では、該ライン幅は1μm以下、更には0.5μm以下まで小さくすることができる。技術的観点からは該ライン幅に特に下限はないが、微細過ぎると製造コストが上昇することから、好ましくは0.5μm以上である。
In any of the examples shown in FIGS. 9 and 10, the line width of the extending portion 132 of the n-side metal electrode 130 is constant, so that the action of spreading the current of the extending portion 132 in the lateral direction is not impaired. If necessary, the line width of the extending portion 132 may decrease as the distance from the connecting portion 131 increases.
In the example of FIGS. 9A and 9B, the line width of the line-shaped ohmic metal M1 exposed on the bottom surface of the n-side electrode 130 is the line width of the extending portion 132 at a portion farthest from the connecting portion 131. It is preferable to make it wide to the same extent. On the other hand, on the connection portion 131 side where the line width of the ohmic metal M1 is the narrowest, the line width can be reduced to 1 μm or less, and further to 0.5 μm or less. From the technical point of view, there is no particular lower limit to the line width, but if it is too fine, the production cost will increase, so it is preferably 0.5 μm or more.

図10(a)および(b)に示す、n側電極130の底面におけるオーミックメタルM1の露出部が不連続な場合においても同様で、接続部131から最も離れた部位においては、該露出部の幅(延伸部132のライン幅方向の幅)は延伸部132のライン幅と同等程度まで広くすることが好ましい。また、技術的な観点からは、接続部131側における該露出部の幅に特に下限はないが、微細過ぎると製造コストが上昇することから、好ましくは0.5μm以上である。   The same applies to the case where the exposed portion of the ohmic metal M1 on the bottom surface of the n-side electrode 130 shown in FIGS. 10A and 10B is discontinuous. In the portion farthest from the connecting portion 131, the exposed portion The width (the width of the extending portion 132 in the line width direction) is preferably increased to the same extent as the line width of the extending portion 132. From a technical point of view, there is no particular lower limit to the width of the exposed portion on the connection portion 131 side. However, if it is too fine, the manufacturing cost increases, and therefore it is preferably 0.5 μm or more.

(第2実施形態)
第2実施形態に係るGaN系LED素子200の構造を図11に示す。図11(a)は平面図であり、図11(b)は図11(a)のX2−X2線の位置における断面図である。GaN系LED素子200は、基板210上に半導体積層体220を有している。半導体積層体220は、基板210側から順に、それぞれがGaN系半導体からなるn型導電層221、活性層222およびp型導電層223を含んでいる。
(Second Embodiment)
A structure of a GaN-based LED element 200 according to the second embodiment is shown in FIG. FIG. 11A is a plan view, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line X2-X2 in FIG. 11A. The GaN-based LED element 200 has a semiconductor laminate 220 on a substrate 210. The semiconductor stacked body 220 includes an n-type conductive layer 221, an active layer 222, and a p-type conductive layer 223, each of which is made of a GaN-based semiconductor in order from the substrate 210 side.

半導体積層体220の一部ではp型導電層223と活性層222が除去されてn型導電層221が露出している。n型導電層221の露出面上には、接触制限膜280が形成されており、その上にn側メタル電極230が形成されている。p型導電層223の上面には透光性電極240が略全面的に形成され、その上にp側メタル電極250が部分的に形成されている。透光性電極240とp側メタル電極250とがp側電極を構成している。   In a part of the semiconductor stacked body 220, the p-type conductive layer 223 and the active layer 222 are removed, and the n-type conductive layer 221 is exposed. A contact limiting film 280 is formed on the exposed surface of the n-type conductive layer 221, and an n-side metal electrode 230 is formed thereon. A translucent electrode 240 is formed almost entirely on the upper surface of the p-type conductive layer 223, and a p-side metal electrode 250 is partially formed thereon. The translucent electrode 240 and the p-side metal electrode 250 constitute a p-side electrode.

n側メタル電極230のみを抜き出して表示した平面図が図12(a)、p側メタル電極250のみを抜き出して表示した平面図が図12(b)である。n側メタル電極230は、接続部231および該接続部から延びるライン状の延伸部232とから構成されている。p側メタル電極250も同様で、接続部251および該接続部から延びるライン状の延伸部252とから構成されている。n側メタル電極230は、少なくともn型導電層221と接触する部分、すなわち、底面を含む部分が、オーミックメタルで形成されていればよい。   FIG. 12A is a plan view in which only the n-side metal electrode 230 is extracted and displayed, and FIG. 12B is a plan view in which only the p-side metal electrode 250 is extracted and displayed. The n-side metal electrode 230 includes a connecting portion 231 and a line-shaped extending portion 232 extending from the connecting portion. Similarly, the p-side metal electrode 250 includes a connecting portion 251 and a line-shaped extending portion 252 extending from the connecting portion. In the n-side metal electrode 230, at least a portion in contact with the n-type conductive layer 221, that is, a portion including the bottom surface may be formed of ohmic metal.

第2実施形態のGaN系LED素子200の構成上の特徴は、n型導電層221とn側メタル電極230との間に設けられる接触制限膜280にある。接触制限膜280は絶縁性であり、開口部を有するパターンに形成されている。n型導電層221とn側メタル電極230との接触は、接触制限膜280の開口部を通しての接触に限定されている。この開口部の形状、サイズ、数、配置などを適宜設定することによって、n側メタル電極230とn型導電層221の接触面積が、延伸部232において接続部231よりも大きくされている。かかる構成によって、n側メタル電極230からn型導電層221に注入される電流に占める、延伸部232を通して注入される電流の比率の増大が図られている。   A structural feature of the GaN-based LED element 200 according to the second embodiment resides in a contact limiting film 280 provided between the n-type conductive layer 221 and the n-side metal electrode 230. The contact limiting film 280 is insulative and is formed in a pattern having an opening. The contact between the n-type conductive layer 221 and the n-side metal electrode 230 is limited to the contact through the opening of the contact limiting film 280. By appropriately setting the shape, size, number, arrangement, and the like of the opening, the contact area between the n-side metal electrode 230 and the n-type conductive layer 221 is made larger than the connection portion 231 in the extending portion 232. With this configuration, the ratio of the current injected through the extending portion 232 to the current injected from the n-side metal electrode 230 into the n-type conductive layer 221 is increased.

GaN系LED素子200に含まれる接触制限膜280の平面形状例を図13に示す。図13(a)の接触制限膜280では、円形の開口部OPが複数設けられている。図11(b)に示すGaN系LED素子200の断面図は、接触制限膜280がこの図13(a)に示す平面形状を有している場合の断面図である。   An example of a planar shape of the contact limiting film 280 included in the GaN-based LED element 200 is shown in FIG. In the contact limiting film 280 of FIG. 13A, a plurality of circular openings OP are provided. The cross-sectional view of the GaN-based LED element 200 shown in FIG. 11B is a cross-sectional view when the contact limiting film 280 has the planar shape shown in FIG.

図13(b)の接触制限膜280では、スリット状の開口部OPがn側メタル電極の延伸部232に略平行に設けられている。接触制限膜280がこの図13(b)に示す平面形状を有している場合の、GaN系LED素子200の断面図を図14に示す。図14(a)は、図11(a)のY21−Y21線の位置における断面図、図14(b)は、図11(a)のY22−Y22線の位置における断面図である。
開口部OPのスリット幅は好ましくは0.5〜5μmであり、より好ましくは1〜3μmである。
In the contact limiting film 280 of FIG. 13B, the slit-shaped opening OP is provided substantially parallel to the extending portion 232 of the n-side metal electrode. FIG. 14 shows a cross-sectional view of the GaN-based LED element 200 when the contact limiting film 280 has the planar shape shown in FIG. 14A is a cross-sectional view taken along the line Y21-Y21 in FIG. 11A, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line Y22-Y22 in FIG.
The slit width of the opening OP is preferably 0.5 to 5 μm, more preferably 1 to 3 μm.

接触制限膜280を用いれば、n側メタル電極230の延伸部232の幅を狭くすることなく、n側メタル電極230とn型導電層221との接触面積に制限を加えることが可能であることが理解されよう。つまり、延伸部232の長手方向の電気抵抗を増加させることなく、接続部231やその近傍でn型導電層221に流れ込む電流を減少させることができるのである。延伸部232の電気抵抗が高いと、この効果が十分に発揮されないことから、延伸部232は、Au、Ag、Cu、Alのような導電率の高い金属で形成された高導電層を含むことが好ましい。この高導電層の厚さは好ましくは1μm〜10μm、
特に2μm〜5μmである。また、この高導電層の幅(ライン幅)は7μm〜30μmとし得るが、好ましくは10μm〜20μmである。機械的な安定性の観点から高導電層は高さ(厚さ)よりも幅を大きくすることが好ましい。ただし、メタル材料は活性層222で生じる光の吸収体となることから、高導電層の幅を広くし過ぎた場合にはLED素子200の光出力が低下するので、注意が必要である。
If the contact limiting film 280 is used, it is possible to limit the contact area between the n-side metal electrode 230 and the n-type conductive layer 221 without reducing the width of the extending portion 232 of the n-side metal electrode 230. Will be understood. That is, the current flowing into the n-type conductive layer 221 at or near the connecting portion 231 can be reduced without increasing the electrical resistance in the longitudinal direction of the extending portion 232. If the electrical resistance of the stretched portion 232 is high, this effect cannot be sufficiently exhibited. Therefore, the stretched portion 232 includes a highly conductive layer formed of a metal having high conductivity such as Au, Ag, Cu, and Al. Is preferred. The thickness of this highly conductive layer is preferably 1 μm to 10 μm,
Particularly, it is 2 μm to 5 μm. Moreover, although the width | variety (line width) of this highly conductive layer can be 7 micrometers-30 micrometers, Preferably it is 10 micrometers-20 micrometers. From the viewpoint of mechanical stability, the highly conductive layer preferably has a width larger than the height (thickness). However, since the metal material becomes an absorber of light generated in the active layer 222, the light output of the LED element 200 is lowered when the width of the highly conductive layer is excessively widened.

上記の効果を更に高めるために、延伸部におけるn側メタル電極とn型導電層との接触面積が、n側メタル電極の接続部から離れるにつれ大きくなる構成を採用することができる。この構成を実現するには、図15(a)〜(c)に示す接触制限膜280のように、開口部OPの幅がその上に形成されるn側メタル電極の接続部から離れるにつれて大きくなる接触制限膜を用いればよい。このような接触制限膜280を用いると、n側メタル電極の延伸部232のライン幅を変えることなく、延伸部232とn型導電層221との接触面積を、接続部231からの距離に応じて変化させることができる。   In order to further enhance the above effect, it is possible to employ a configuration in which the contact area between the n-side metal electrode and the n-type conductive layer in the extending portion increases as the distance from the connection portion of the n-side metal electrode increases. In order to realize this configuration, as the contact limiting film 280 shown in FIGS. 15A to 15C, the width of the opening OP increases as the distance from the connecting portion of the n-side metal electrode formed thereon increases. A contact limiting film may be used. When such a contact limiting film 280 is used, the contact area between the extending portion 232 and the n-type conductive layer 221 is changed according to the distance from the connecting portion 231 without changing the line width of the extending portion 232 of the n-side metal electrode. Can be changed.

接触制限膜280を図15(a)のように構成する場合、開口部OPのスリット幅は、接続部231から最も離れた部位においては、延伸部232のライン幅と同等程度まで広くすることが好ましい。一方、スリット幅が最も狭くなる接続部231側では、該スリット幅は1μm以下、更には0.5μm以下まで小さくすることができる。技術的観点からは該スリット幅に特に下限はないが、微細過ぎると製造コストが上昇することから、好ましくは0.5μm以上である。
接触制限膜280を図15(b)または(c)のように構成する場合の、開口部OPの好ましい幅(延伸部232のライン幅方向の幅)についても、図15(a)の場合と同様である。
When the contact limiting film 280 is configured as shown in FIG. 15A, the slit width of the opening OP can be increased to the same level as the line width of the extending portion 232 in the portion farthest from the connecting portion 231. preferable. On the other hand, on the connection portion 231 side where the slit width is the narrowest, the slit width can be reduced to 1 μm or less, and further to 0.5 μm or less. From the technical point of view, there is no particular lower limit to the slit width, but if it is too fine, the manufacturing cost increases, and therefore it is preferably 0.5 μm or more.
In the case where the contact limiting film 280 is configured as shown in FIG. 15B or FIG. 15C, the preferred width of the opening OP (the width of the extending portion 232 in the line width direction) is also the same as in FIG. It is the same.

接触制限膜280の材料には、各種の金属酸化物または金属窒化物を特に制限なく使用することができる。例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、スピネル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などである。接触制限膜280の厚さは、例えば50nm〜500nmとすることができる。接触制限膜280のパターニングは通常のフォトリソグラフィ技法を用いて行うことができる。   Various metal oxides or metal nitrides can be used for the material of the contact limiting film 280 without any particular limitation. For example, silicon oxide, magnesium oxide, spinel, aluminum oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, titanium oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and the like. The thickness of the contact limiting film 280 can be set to, for example, 50 nm to 500 nm. The patterning of the contact limiting film 280 can be performed using a normal photolithography technique.

図16に断面図を示す例のように、接触制限膜280が、半導体積層体220の表面を保護する保護膜を兼用する構成を採用することもできる。   A configuration in which the contact limiting film 280 also serves as a protective film for protecting the surface of the semiconductor stacked body 220 can be adopted as in the example shown in the cross-sectional view of FIG.

第2実施形態に係るGaN系LED素子200の、その他の各部位の好ましい態様は、第1実施形態に係るGaN系LED素子100と同様である。   The preferable aspect of each other site | part of the GaN-type LED element 200 which concerns on 2nd Embodiment is the same as that of the GaN-type LED element 100 which concerns on 1st Embodiment.

以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated according to specific embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range which does not deviate from the meaning.

本発明の・BR>D適な実施形態には下記のGaN系LED素子が含まれることを付記しておく。
(a1)複数のGaN系半導体層を含む半導体積層体を有し、該複数のGaN系半導体には、上面および底面を有するp型導電層と、該p型導電層の底面側に配置された活性層と、該p型導電層とで該活性層を挟むように配置されたn型導電層とが含まれ、該p型導電層の上面にはp側電極が設けられ、該p型導電層側に一部露出した該n型導電層の表面にはn側電極が設けられた、GaN系LED素子であって;該n側電極は、接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該n側電極と該n型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、該延伸部において該接続部よりも大きく、かつ、前記延伸部において、前記オーミック接触界面の面積が、前記n側電極と前記n型導電層との物理的接触面
積よりも小さい、GaN系LED素子。
(a2)前記延伸部において、前記n側電極と前記n型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記接続部から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなっている、前記(a1)のGaN系LED素子。
(a3)前記延伸部が一定幅を有するライン状の第1部分を含み、該第1部分における前記オーミック接触界面が該第1部分の長手方向に平行なライン状で、かつ、そのライン幅が該第1部分のライン幅よりも狭い、前記(a1)のGaN系LED素子。
(a4)前記第1部分において、前記オーミック接触界面のライン幅が一定または前記接続部から離れるにつれて連続的もしくは段階的に広くなっている、前記(a3)のGaN系LED素子。
(a5)前記延伸部がAu、Ag、CuまたはAlで形成された高導電層を含む、前記(a1)〜(a4)のいずれかのGaN系LED素子。
It should be noted that the following GaN-based LED elements are included in the preferred embodiment of the present invention.
(A1) It has a semiconductor laminated body including a plurality of GaN-based semiconductor layers, and the plurality of GaN-based semiconductors are arranged on a p-type conductive layer having a top surface and a bottom surface, and on a bottom surface side of the p-type conductive layer An n-type conductive layer disposed so as to sandwich the active layer between the active layer and the p-type conductive layer. A p-side electrode is provided on the upper surface of the p-type conductive layer, and the p-type conductive layer is provided. A GaN-based LED element in which an n-side electrode is provided on a surface of the n-type conductive layer partially exposed on the layer side; the n-side electrode has a connecting portion and an extending portion extending from the connecting portion. And the area of the ohmic contact interface formed between the n-side electrode and the n-type conductive layer is larger than the connection part in the extending part, and the area of the ohmic contact interface in the extending part Is smaller than the physical contact area between the n-side electrode and the n-type conductive layer. D element.
(A2) In the extending portion, the area of the ohmic contact interface formed between the n-side electrode and the n-type conductive layer is increased continuously or stepwise as the distance from the connection portion increases. (A1) GaN-based LED element.
(A3) The extending portion includes a line-shaped first portion having a constant width, the ohmic contact interface in the first portion is a line shape parallel to the longitudinal direction of the first portion, and the line width is The GaN-based LED element according to (a1), which is narrower than the line width of the first portion.
(A4) The GaN-based LED element according to (a3), wherein in the first portion, the line width of the ohmic contact interface is constant or becomes wider continuously or stepwise as the distance from the connection portion increases.
(A5) The GaN-based LED element according to any one of (a1) to (a4), wherein the extending portion includes a highly conductive layer formed of Au, Ag, Cu, or Al.

(b1)複数のGaN系半導体層を含む半導体積層体を有し、該複数のGaN系半導体には、上面および底面を有するp型導電層と、該p型導電層の底面側に配置された活性層と、該p型導電層とで該活性層を挟むように配置されたn型導電層とが含まれ、該p型導電層の上面にはp側電極が設けられ、該p型導電層側に一部露出した該n型導電層の表面にはn側メタル電極が設けられた、GaN系LED素子であって;該n側メタル電極は接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該n側メタル電極と該n型導電層との接触面積が、該延伸部において該接続部よりも大きくなるように、開口部がパターニングされた絶縁性の接触制限膜が該n型導電層と該n側メタル電極との間に設けられている、GaN系LED素子。
(b2)前記延伸部がラインパターンを含んでおり、前記接触制限膜は該ラインパターンに対応する位置に設けられた、該ラインパターンに略平行かつ該ラインパターンより幅の狭いスリット状の開口部を有している、前記(b1)のGaN系LED素子。
(b3)前記延伸部における前記n側メタル電極と前記n型導電層との接触面積が、前記接続部から離れるにつれ大きくなっている、前記(b1)または(b2)のGaN系LED素子。
(b5)前記第2延伸部がAu、Ag、CuまたはAlで形成された高導電層を含む、前記(b1)〜(b4)のいずれかのGaN系LED素子。
(B1) A semiconductor stacked body including a plurality of GaN-based semiconductor layers, wherein the plurality of GaN-based semiconductors are arranged on a p-type conductive layer having a top surface and a bottom surface, and on a bottom surface side of the p-type conductive layer. An n-type conductive layer disposed so as to sandwich the active layer between the active layer and the p-type conductive layer. A p-side electrode is provided on the upper surface of the p-type conductive layer, and the p-type conductive layer is provided. A GaN-based LED element in which an n-side metal electrode is provided on a surface of the n-type conductive layer partially exposed on the layer side; the n-side metal electrode includes a connecting portion and an extending portion extending from the connecting portion. An insulating contact limiting film having an opening patterned so that a contact area between the n-side metal electrode and the n-type conductive layer is larger than the connection portion in the extended portion. A GaN-based LED element provided between a conductive layer and the n-side metal electrode.
(B2) The extending portion includes a line pattern, and the contact limiting film is provided at a position corresponding to the line pattern, and is a slit-like opening that is substantially parallel to the line pattern and narrower than the line pattern. (B1) GaN-based LED element having
(B3) The GaN-based LED element according to (b1) or (b2), wherein a contact area between the n-side metal electrode and the n-type conductive layer in the extending portion increases as the distance from the connection portion increases.
(B5) The GaN-based LED element according to any one of (b1) to (b4), wherein the second extending portion includes a highly conductive layer formed of Au, Ag, Cu, or Al.

100、200 GaN系LED素子
110、210 基板
120、220 半導体積層体
121、221 n型導電層
122、222 活性層
123、223 p型導電層
130、230 n側メタル電極
131、231 接続部
132、232 延伸部
140、240 透光性電極
150、250 p側メタル電極
151、251 接続部
152、252 延長部
170 電流ブロック層
280 接触制限膜
100, 200 GaN-based LED elements 110, 210 Substrate 120, 220 Semiconductor laminates 121, 221 n-type conductive layers 122, 222 active layers 123, 223 p-type conductive layers 130, 230 n-side metal electrodes 131, 231 connection portion 132, 232 Stretched portion 140, 240 Translucent electrode 150, 250 P-side metal electrode 151, 251 Connection portion 152, 252 Extension portion 170 Current blocking layer 280 Contact limiting film

Claims (9)

複数のGaN系半導体層を含む半導体積層体を有し、該複数のGaN系半導体には、上面および底面を有するp型導電層と、該p型導電層の底面側に配置された活性層と、該p型導電層とで該活性層を挟むように配置されたn型導電層とが含まれ、該p型導電層の上面にはp側電極が設けられ、該p型導電層側に一部露出した該n型導電層の表面にはn側電極が設けられた、GaN系LED素子であって;該n側電極は、接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該n側電極の該接続部と該n型導電層との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、該接続部の面積よりも小さくされた、GaN系LED素子。   A semiconductor laminate including a plurality of GaN-based semiconductor layers, the plurality of GaN-based semiconductors including a p-type conductive layer having a top surface and a bottom surface, and an active layer disposed on a bottom surface side of the p-type conductive layer; And an n-type conductive layer disposed so as to sandwich the active layer with the p-type conductive layer, and a p-side electrode is provided on the upper surface of the p-type conductive layer, and on the p-type conductive layer side A GaN-based LED element in which an n-side electrode is provided on a partially exposed surface of the n-type conductive layer; the n-side electrode having a connection portion and an extending portion extending from the connection portion; A GaN-based LED element in which an area of an ohmic contact interface formed between the connection portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer is smaller than the area of the connection portion. 前記n側電極の前記延伸部と該n型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記n側電極の前記接続部と前記n型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積よりも大きい、請求項1に記載のGaN系LED素子。   The ohmic contact interface area formed between the extending portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer is an ohmic formed between the connection portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer. The GaN-based LED element according to claim 1, wherein the GaN-based LED element is larger than an area of the contact interface. 前記n側電極の前記接続部と該n型導電層との間にオーミック接触界面が形成されていない、請求項1に記載のGaN系LED素子。   The GaN-based LED element according to claim 1, wherein an ohmic contact interface is not formed between the connection part of the n-side electrode and the n-type conductive layer. 前記n側電極の前記延伸部と前記n型導電層との間に、オーミック接触界面と、界面抵抗が該オーミック接触界面よりも相対的に高い接触界面とが形成された、請求項1〜3のいずれか一項に記載のGaN系LED素子。   The ohmic contact interface and the contact interface whose interface resistance is relatively higher than the ohmic contact interface are formed between the extending portion of the n-side electrode and the n-type conductive layer. The GaN-based LED element according to any one of the above. 開口部を有する絶縁膜が前記n側電極と前記n型導電層との間に挿入され、前記n側電極と前記n型導電層とが該開口部を通して接触している、請求項1〜3のいずれか一項に記載のGaN系LED素子。   An insulating film having an opening is inserted between the n-side electrode and the n-type conductive layer, and the n-side electrode and the n-type conductive layer are in contact through the opening. The GaN-based LED element according to any one of the above. 前記延伸部において、前記n側電極と前記n型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記接続部から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなっている、請求項1〜5のいずれか一項に記載のGaN系LED素子。   In the extending portion, an area of an ohmic contact interface formed between the n-side electrode and the n-type conductive layer increases continuously or stepwise as the distance from the connection portion increases. The GaN-based LED element according to any one of 5. 前記延伸部が一定幅を有するライン状の第1部分を含み、該第1部分における前記オーミック接触界面が該第1部分の長手方向に平行なライン状で、かつ、そのライン幅が該第1部分のライン幅よりも狭い、請求項1〜6のいずれか一項に記載のGaN系LED素子。   The extending portion includes a line-shaped first portion having a constant width, the ohmic contact interface in the first portion is a line shape parallel to the longitudinal direction of the first portion, and the line width is the first width. The GaN-based LED element according to claim 1, which is narrower than the line width of the portion. 前記第1部分において、前記オーミック接触界面のライン幅が一定または前記接続部から離れるにつれて連続的もしくは段階的に広くなっている、請求項7に記載のGaN系LED素子。   8. The GaN-based LED element according to claim 7, wherein in the first portion, a line width of the ohmic contact interface is constant or becomes wider continuously or stepwise as the distance from the connection portion increases. 前記延伸部がAu、Ag、CuまたはAlで形成された高導電層を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載のGaN系LED素子。   The GaN-based LED element according to any one of claims 1 to 8, wherein the extending portion includes a highly conductive layer formed of Au, Ag, Cu, or Al.
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