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JP2017050328A - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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JP2017050328A
JP2017050328A JP2015170671A JP2015170671A JP2017050328A JP 2017050328 A JP2017050328 A JP 2017050328A JP 2015170671 A JP2015170671 A JP 2015170671A JP 2015170671 A JP2015170671 A JP 2015170671A JP 2017050328 A JP2017050328 A JP 2017050328A
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light
light emitting
semiconductor
phosphor
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JP2015170671A
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Japanese (ja)
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進 小幡
Susumu Obata
進 小幡
元 渡
Hajime Watari
元 渡
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Toshiba Corp
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Abstract

【課題】実施形態は、光取り出し効率を向上させた半導体発光装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体発光装置は、第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、を含む発光体と、前記発光体上に設けられ、蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体層上に設けられ、前記発光層および前記蛍光体の放射光を透過する透明層と、前記透明層の上に設けられた複数の突起と、を備える。【選択図】図1Embodiments provide a semiconductor light emitting device with improved light extraction efficiency. A semiconductor light emitting device according to an embodiment includes a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type, and between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A light-emitting body including the light-emitting layer, a phosphor layer provided on the light-emitting body and including the phosphor, and a light-emitting layer provided on the phosphor layer, and emitting light emitted from the light-emitting layer and the phosphor. The transparent layer which permeate | transmits, and the some protrusion provided on the said transparent layer. [Selection] Figure 1

Description

実施形態は、半導体発光装置に関する。   Embodiments relate to a semiconductor light emitting device.

半導体発光装置は、半導体中に設けられた発光層を備える。半導体発光装置の高輝度化のためには、半導体から外部へ発光層の放射光を取り出すことが重要である。例えば、半導体と外部との境界において、半導体側から臨界角よりも大きな角度を持って入射する光は全反射される。このため、発光層から放射される光の全てを外部に取り出すことはできない。半導体表面を粗面化し、樹脂層などの低屈折率材料によりその表面を覆うことにより、外部に取り出される光の割合を大きくすることが可能である。しかしながら、これではまだ十分とは言えない。そこで、発光層から放射される光をさらに効率良く取り出す技術が必要とされている。   A semiconductor light emitting device includes a light emitting layer provided in a semiconductor. In order to increase the brightness of the semiconductor light emitting device, it is important to extract the emitted light of the light emitting layer from the semiconductor to the outside. For example, light incident at an angle larger than the critical angle from the semiconductor side is totally reflected at the boundary between the semiconductor and the outside. For this reason, all the light radiated | emitted from a light emitting layer cannot be taken out outside. By roughening the surface of the semiconductor and covering the surface with a low refractive index material such as a resin layer, it is possible to increase the proportion of light extracted to the outside. However, this is not enough. Therefore, there is a need for a technique for more efficiently extracting light emitted from the light emitting layer.

特開2012−195402号公報JP 2012-195402 A

実施形態は、光取り出し効率を向上させた半導体発光装置を提供する。   Embodiments provide a semiconductor light emitting device with improved light extraction efficiency.

実施形態に係る半導体発光装置は、第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、を含む発光体と、前記発光体上に設けられ、蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体層上に設けられ、前記発光層および前記蛍光体の放射光を透過する透明層と、前記透明層の上に設けられた複数の突起と、を備える。   The semiconductor light emitting device according to the embodiment includes a first conductivity type first semiconductor layer, a second conductivity type second semiconductor layer, and light emission provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A light emitting body including a layer, a phosphor layer provided on the light emitting body and including a phosphor, and a transparent layer provided on the phosphor layer and transmitting light emitted from the light emitting layer and the phosphor. And a plurality of protrusions provided on the transparent layer.

第1実施形態に係る半導体発光装置を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting device according to a first embodiment. 第1実施形態に係る半導体発光装置の製造過程を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment. 図2に続く製造過程を示す模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process following FIG. 2. 図3に続く製造過程を示す模式断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process following FIG. 3. 図4に続く製造過程を示す模式断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process following FIG. 4. 図5に続く製造過程を示す模式断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process following FIG. 5. 第2実施形態に係る半導体発光装置を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the semiconductor light-emitting device concerning 2nd Embodiment.

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The same parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted as appropriate, and different parts will be described. The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.

さらに、各図中に示すX軸、Y軸およびZ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。X軸、Y軸、Z軸は、相互に直交し、それぞれX方向、Y方向、Z方向を表す。また、Z方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。   Furthermore, the arrangement and configuration of each part will be described using the X-axis, Y-axis, and Z-axis shown in each drawing. The X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other and represent the X direction, the Y direction, and the Z direction, respectively. Further, the Z direction may be described as the upper side and the opposite direction as the lower side.

実施形態の記載は例示であり、本願請求項に係る発明は、これらに限定される訳ではない。また、各実施形態に記載の構成要素は、技術的に可能であれば、共通に適用できるものである。以下の説明では、第1導電形をn形、第2導電形をp形として説明するが、これに限定される訳ではない。第1導電形をp形、第2導電形をn形としても良い。   Description of embodiment is an illustration and the invention which concerns on a claim of this application is not necessarily limited to these. Further, the constituent elements described in each embodiment can be applied in common if technically possible. In the following description, the first conductivity type is described as n-type and the second conductivity type is defined as p-type. However, the present invention is not limited to this. The first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る半導体発光装置1を示す模式断面図である。図1に示すように、半導体発光装置1は、発光体10と、蛍光体層20と、透明層30と、を備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting device 1 includes a light emitter 10, a phosphor layer 20, and a transparent layer 30.

発光体10は、n形半導体層13と、発光層15と、p形半導体層17と、を含む。発光層15は、n形半導体層13とp形半導体層17との間に設けられる。n形半導体層13は、例えば、n形窒化ガリウム(GaN)を含む。発光層15は、例えば、窒化インジウムガリウム(InGaN)とGaNとを含む量子井戸構造を有する。p形半導体層17は、例えば、p形窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)と、p形GaNと、を含む。p形AlGaNは、発光層15とp形GaNとの間に設けられる。   The light emitter 10 includes an n-type semiconductor layer 13, a light-emitting layer 15, and a p-type semiconductor layer 17. The light emitting layer 15 is provided between the n-type semiconductor layer 13 and the p-type semiconductor layer 17. The n-type semiconductor layer 13 includes, for example, n-type gallium nitride (GaN). The light emitting layer 15 has a quantum well structure including, for example, indium gallium nitride (InGaN) and GaN. The p-type semiconductor layer 17 includes, for example, p-type aluminum gallium nitride (AlGaN) and p-type GaN. The p-type AlGaN is provided between the light emitting layer 15 and the p-type GaN.

発光体10は、n形半導体層13の表面である第1面10aと、p形半導体層17の表面である第2面10bと、を有する。第1面10aは、光取り出し効率を向上させるために、粗面化される。蛍光体層20は、絶縁層25を介して第1面10aの上に設けられる。絶縁層25は、発光体10に対する蛍光体層20の密着性を向上させる。絶縁層25は、例えば、シリコン酸化層である。   The light emitter 10 has a first surface 10 a that is the surface of the n-type semiconductor layer 13 and a second surface 10 b that is the surface of the p-type semiconductor layer 17. The first surface 10a is roughened to improve the light extraction efficiency. The phosphor layer 20 is provided on the first surface 10a via the insulating layer 25. The insulating layer 25 improves the adhesion of the phosphor layer 20 to the light emitter 10. The insulating layer 25 is, for example, a silicon oxide layer.

蛍光体層20は、蛍光体21と母材23とを含む。蛍光体21は、例えば、YAG系もしくは窒化物系の蛍光物質を含み、発光層15から放射される青色光の一部を黄色光もしくは緑色光に変換する。母材23は、例えば、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂であり、発光層15の放射光および蛍光体21の放射光に対して透明である。蛍光体21は、母材23中に分散される。ここで「透明」とは、放射光の全てを透過する場合に限定されず、その一部を吸収する場合も含む。   The phosphor layer 20 includes a phosphor 21 and a base material 23. The phosphor 21 includes, for example, a YAG-based or nitride-based phosphor, and converts part of blue light emitted from the light emitting layer 15 into yellow light or green light. The base material 23 is, for example, a silicone resin or an epoxy resin, and is transparent to the emitted light of the light emitting layer 15 and the emitted light of the phosphor 21. The phosphor 21 is dispersed in the base material 23. Here, “transparent” is not limited to the case of transmitting all of the emitted light, but includes the case of absorbing a part of the light.

透明層30は、蛍光体層20の上に設けられる。透明層30は、発光層15の放射光および蛍光体21の放射光に対して透明である。透明層30は、例えば、シリコーン樹脂もしくはメチル系樹脂である。透明層30には、蛍光体層20の母材23と同じ材料、または、母材23よりも屈折率が低い材料を用いることが好ましい。   The transparent layer 30 is provided on the phosphor layer 20. The transparent layer 30 is transparent to the emitted light of the light emitting layer 15 and the emitted light of the phosphor 21. The transparent layer 30 is, for example, a silicone resin or a methyl resin. The transparent layer 30 is preferably made of the same material as the base material 23 of the phosphor layer 20 or a material having a lower refractive index than the base material 23.

半導体発光装置1は、透明層30の上に設けられた複数の突起40をさらに備える。突起40は、例えば、X方向の幅100〜500ナノメートル(nm)、Z方向の高さ100〜500nmを有する。突起40には、透明層30と同じ材料、または、透明層30よりも屈折率の小さい材料を用いる。突起40は、例えば、シリコーン樹脂もしくはメチル系樹脂である。複数の突起40は、透明層30の中を外部に向かって伝播する光の全反射を抑制する。これにより、発光層15および蛍光体21から放射される光の取り出し効率を向上させることができる。   The semiconductor light emitting device 1 further includes a plurality of protrusions 40 provided on the transparent layer 30. The protrusion 40 has, for example, a width of 100 to 500 nanometers (nm) in the X direction and a height of 100 to 500 nm in the Z direction. The protrusion 40 is made of the same material as the transparent layer 30 or a material having a refractive index smaller than that of the transparent layer 30. The protrusion 40 is, for example, a silicone resin or a methyl resin. The plurality of protrusions 40 suppress total reflection of light propagating through the transparent layer 30 toward the outside. Thereby, the extraction efficiency of the light radiated | emitted from the light emitting layer 15 and the fluorescent substance 21 can be improved.

次に、図1を参照して、半導体発光装置1の構造をさらに詳細に説明する。半導体発光装置1は、絶縁層27、p側電極50、p側配線53、n側電極60、n側配線63および遮光層70を備える。   Next, the structure of the semiconductor light emitting device 1 will be described in more detail with reference to FIG. The semiconductor light emitting device 1 includes an insulating layer 27, a p-side electrode 50, a p-side wiring 53, an n-side electrode 60, an n-side wiring 63 and a light shielding layer 70.

p側電極50は、発光体10の第2面10b側において、p形半導体層17上に設けられる。p側電極50は、p形半導体層17に接し、電気的に接続される。そして、p側電極50には、p形半導体層17に対する接触抵抗が低い材料が用いられる。また、p側電極50には、発光層15の放射光に対して高い反射率を有する材料を用いる。p側電極50には、例えば、銀(Ag)を用いる。   The p-side electrode 50 is provided on the p-type semiconductor layer 17 on the second surface 10 b side of the light emitter 10. The p-side electrode 50 is in contact with and electrically connected to the p-type semiconductor layer 17. A material having a low contact resistance with respect to the p-type semiconductor layer 17 is used for the p-side electrode 50. The p-side electrode 50 is made of a material having a high reflectance with respect to the radiated light from the light emitting layer 15. For the p-side electrode 50, for example, silver (Ag) is used.

n側電極60は、発光体10の第2面10b側において、n形半導体層13の上に設けられる。n側電極60は、n形半導体層13に接する。そして、n側電極60には、n形半導体層13に対する接触抵抗が低い材料が用いられる。また、n側電極60には、発光層15の放射光に対して高い反射率を有する材料を用いる。n側電極60には、例えば、アルミニウム(Al)を用いる。   The n-side electrode 60 is provided on the n-type semiconductor layer 13 on the second surface 10 b side of the light emitter 10. The n-side electrode 60 is in contact with the n-type semiconductor layer 13. A material having a low contact resistance with respect to the n-type semiconductor layer 13 is used for the n-side electrode 60. The n-side electrode 60 is made of a material having a high reflectance with respect to the emitted light from the light emitting layer 15. For the n-side electrode 60, for example, aluminum (Al) is used.

発光体10は、第2面10b側において絶縁層27に覆われる。絶縁層27は、例えば、シリコン酸化層である。絶縁層27は、発光体10の第2面側の表面および側面、p側電極50およびn側電極60を覆う。   The light emitter 10 is covered with the insulating layer 27 on the second surface 10b side. The insulating layer 27 is, for example, a silicon oxide layer. The insulating layer 27 covers the surface and side surfaces of the light emitter 10 on the second surface side, the p-side electrode 50 and the n-side electrode 60.

p側配線53は、絶縁層27およびp側電極50を介して発光体10の第2面10bを覆う。n側配線63は、絶縁層27およびn側電極60を介して発光体10の第2面側を覆う。また、p側配線53は、絶縁層27に設けられた開口部中に延在するコンタクト部53aを有し、コンタクト部53aを介してp側電極50に電気的に接続される。n側配線63は、絶縁層27に設けられた別の開口部中にコンタクト部63aを有し、コンタクト部63aを介してn側電極60に電気的に接続される。   The p-side wiring 53 covers the second surface 10 b of the light emitter 10 through the insulating layer 27 and the p-side electrode 50. The n-side wiring 63 covers the second surface side of the light emitter 10 through the insulating layer 27 and the n-side electrode 60. The p-side wiring 53 has a contact part 53a extending into an opening provided in the insulating layer 27, and is electrically connected to the p-side electrode 50 through the contact part 53a. The n-side wiring 63 has a contact part 63a in another opening provided in the insulating layer 27, and is electrically connected to the n-side electrode 60 through the contact part 63a.

遮光層70は、絶縁層27を介して発光体10の側面を覆うように設けられる。遮光層70は、発光体10の側面から放射される光を遮る。また、遮光層70は、好ましくは、発光層15の放射光を反射する材料を含む。遮光層70は、例えば、アルミニウムを含む。   The light shielding layer 70 is provided so as to cover the side surface of the light emitter 10 through the insulating layer 27. The light shielding layer 70 blocks light emitted from the side surface of the light emitter 10. The light shielding layer 70 preferably includes a material that reflects the emitted light of the light emitting layer 15. The light shielding layer 70 includes, for example, aluminum.

半導体発光装置1は、p側ピラー55、n側ピラー65および絶縁層80をさらに備える。絶縁層80は、発光体10の第2面10b側および遮光層70を覆う。絶縁層80には、例えば、カーボンなどを含む黒樹脂、または、酸化チタニウムなどを含む白樹脂を用いる。すなわち、絶縁層80は、発光層15から放射される光を遮光する。   The semiconductor light emitting device 1 further includes a p-side pillar 55, an n-side pillar 65, and an insulating layer 80. The insulating layer 80 covers the second surface 10 b side of the light emitter 10 and the light shielding layer 70. For the insulating layer 80, for example, a black resin containing carbon or a white resin containing titanium oxide or the like is used. That is, the insulating layer 80 blocks light emitted from the light emitting layer 15.

p側ピラー55は、例えば、絶縁層80を貫通し、p側配線53に接続される。n側ピラー65は、例えば、絶縁層80を貫通し、n側配線63に接続される。p側ピラー55およびn側ピラー65には、例えば、銅(Cu)を用いる。   For example, the p-side pillar 55 passes through the insulating layer 80 and is connected to the p-side wiring 53. For example, the n-side pillar 65 penetrates the insulating layer 80 and is connected to the n-side wiring 63. For the p-side pillar 55 and the n-side pillar 65, for example, copper (Cu) is used.

図1に示すように、透明層30は、蛍光体層20の上面20a、蛍光体層20の側面20sおよび絶縁層80の側面80sを覆うように設けられる。   As shown in FIG. 1, the transparent layer 30 is provided so as to cover the upper surface 20a of the phosphor layer 20, the side surface 20s of the phosphor layer 20, and the side surface 80s of the insulating layer 80.

次に、図2(a)〜図6(c)を参照して、第1実施形態に係る半導体発光装置1の製造方法を説明する。図2(a)〜図6(c)は、半導体発光装置1の製造過程を順に示す模式断面図である。   Next, with reference to FIGS. 2A to 6C, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 2A to FIG. 6C are schematic cross-sectional views sequentially showing the manufacturing process of the semiconductor light emitting device 1.

図2(a)に示すように、基板100の上に発光体10、p側電極50およびn側電極60を形成する。発光体10は、基板100の上に順に積層されたn形半導体層13、発光層15およびp形半導体層17を、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)を用いて選択的にエッチングすることにより形成される。   As shown in FIG. 2A, the light emitter 10, the p-side electrode 50, and the n-side electrode 60 are formed on the substrate 100. The light emitter 10 is formed by selectively etching the n-type semiconductor layer 13, the light-emitting layer 15, and the p-type semiconductor layer 17 sequentially stacked on the substrate 100 using, for example, RIE (Reactive Ion Etching). Is done.

基板100は、例えば、シリコン基板である。n形半導体層13、発光層15およびp形半導体層17は、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)を用いて基板100の上にエピタキシャル成長される。n形半導体層13は、例えば、基板100の上に形成されたバッファ層と、その上に形成されたn形GaN層を含む。バッファ層は、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、AlGaNなどを含む。   The substrate 100 is, for example, a silicon substrate. The n-type semiconductor layer 13, the light emitting layer 15, and the p-type semiconductor layer 17 are epitaxially grown on the substrate 100 using, for example, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition). The n-type semiconductor layer 13 includes, for example, a buffer layer formed on the substrate 100 and an n-type GaN layer formed thereon. The buffer layer includes, for example, aluminum nitride (AlN), AlGaN, or the like.

発光体10は、n形半導体層13、発光層15およびp形半導体層17を含む発光部10eと、発光層15およびp形半導体層17が除去された非発光部10fと、を含む。p側電極50は、発光部10e上においてp形半導体層17の上に設けられる。n側電極60は、非発光部10f上においてn形半導体層13の上に設けられる。   The light emitter 10 includes a light emitting portion 10e including an n-type semiconductor layer 13, a light emitting layer 15, and a p-type semiconductor layer 17, and a non-light emitting portion 10f from which the light emitting layer 15 and the p-type semiconductor layer 17 are removed. The p-side electrode 50 is provided on the p-type semiconductor layer 17 on the light emitting unit 10e. The n-side electrode 60 is provided on the n-type semiconductor layer 13 on the non-light emitting portion 10f.

図2(b)に示すように、発光体10を覆う絶縁層27、p側配線53、n側配線63および遮光層70を形成する。絶縁層27は、例えば、シリコン酸化層であり、CVD(Chemical Vapor Deposition)を用いて形成される。絶縁層27は、発光体10および基板100の表面を覆う。   As shown in FIG. 2B, the insulating layer 27, the p-side wiring 53, the n-side wiring 63, and the light shielding layer 70 that cover the light emitter 10 are formed. The insulating layer 27 is a silicon oxide layer, for example, and is formed using CVD (Chemical Vapor Deposition). The insulating layer 27 covers the surfaces of the light emitter 10 and the substrate 100.

p側配線53は、発光部10eにおいて絶縁層27の上に設けられる。p側配線53は、絶縁層27に設けられたコンタクトホール27aを介してp側電極50に電気的に接続される。   The p-side wiring 53 is provided on the insulating layer 27 in the light emitting unit 10e. The p-side wiring 53 is electrically connected to the p-side electrode 50 through a contact hole 27 a provided in the insulating layer 27.

n側配線63は、絶縁層27の上において非発光部10fおよび発光部10eに跨がって設けられる。非発光部10fにおいて、n側配線63は、絶縁層27に設けられたコンタクトホール27bを介してn側電極60に電気的に接続される。   The n-side wiring 63 is provided on the insulating layer 27 across the non-light emitting portion 10f and the light emitting portion 10e. In the non-light emitting unit 10 f, the n-side wiring 63 is electrically connected to the n-side electrode 60 through a contact hole 27 b provided in the insulating layer 27.

遮光層70は、絶縁層27を介して発光体10の側面を覆うように形成される。p側配線53、n側配線63および遮光層70は、例えば、同時に形成され、絶縁層27に接するアルミニウム層と、その上に形成される銅層と、を含む。   The light shielding layer 70 is formed so as to cover the side surface of the light emitter 10 with the insulating layer 27 interposed therebetween. The p-side wiring 53, the n-side wiring 63, and the light shielding layer 70 include, for example, an aluminum layer that is simultaneously formed and is in contact with the insulating layer 27, and a copper layer formed thereon.

図2(c)に示すように、p側ピラー55およびn側ピラー65を形成する。例えば、発光体10および基板100を覆うレジスト層101を形成する。レジスト層101は、例えば、フォトリソグラフィを用いて形成される開口55aおよび65aを有する。開口55aおよび65aは、それぞれp側配線53およびn側配線63にそれぞれ連通する。続いて、レジスト層101の開口55aおよび65aの内部に、例えば、銅メッキ法を用いてp側ピラー55およびn側ピラー65を形成する。   As shown in FIG. 2C, the p-side pillar 55 and the n-side pillar 65 are formed. For example, a resist layer 101 that covers the light emitter 10 and the substrate 100 is formed. The resist layer 101 has openings 55a and 65a formed using, for example, photolithography. The openings 55a and 65a communicate with the p-side wiring 53 and the n-side wiring 63, respectively. Subsequently, the p-side pillar 55 and the n-side pillar 65 are formed in the openings 55a and 65a of the resist layer 101 by using, for example, a copper plating method.

図3(a)に示すように、絶縁層80を形成する。レジスト層101を除去した後、例えば、遮光材を含んだシリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂を基板100の上に塗布し硬化させる。これにより、p側ピラー55、n側ピラー65および発光体10を覆う絶縁層80を形成する。なお、図3(a)以下の各図では、図2(c)の上下を逆にして表示している。   As shown in FIG. 3A, an insulating layer 80 is formed. After removing the resist layer 101, for example, a silicone resin or an epoxy resin containing a light shielding material is applied onto the substrate 100 and cured. Thereby, the insulating layer 80 covering the p-side pillar 55, the n-side pillar 65, and the light emitter 10 is formed. In each figure after FIG. 3A, the display is shown upside down in FIG.

図3(b)に示すように、発光体10から基板100を除去する。基板100は、例えば、研削により薄層化した後、ウェットエッチングを用いて除去する。基板100として、例えば、サファイア基板を用いた場合には、レーザリフトオフを用いて基板100を除去することができる。   As shown in FIG. 3B, the substrate 100 is removed from the light emitter 10. For example, the substrate 100 is thinned by grinding and then removed by wet etching. For example, when a sapphire substrate is used as the substrate 100, the substrate 100 can be removed using laser lift-off.

図3(c)に示すように、発光体10の第1面10aを粗面化する。例えば、基板100を除去した後に露出した第1面10aを、アルカリ系のエッチング液によりウェットエッチングすることにより粗面化する。   As shown in FIG. 3C, the first surface 10a of the light emitter 10 is roughened. For example, the first surface 10a exposed after removing the substrate 100 is roughened by wet etching with an alkaline etchant.

図4(a)に示すように、第1面10aの上に絶縁層25を形成する。絶縁層25は、例えば、プラズマCVD法を用いて形成されるシリコン酸化層である。絶縁層25は、隣接する発光体10の間に露出する絶縁層27の上にも形成される。絶縁層25と絶縁層27とが同じシリコン酸化層であれば、両者は一体化される。   As shown in FIG. 4A, an insulating layer 25 is formed on the first surface 10a. The insulating layer 25 is a silicon oxide layer formed using, for example, a plasma CVD method. The insulating layer 25 is also formed on the insulating layer 27 exposed between the adjacent light emitters 10. If the insulating layer 25 and the insulating layer 27 are the same silicon oxide layer, they are integrated.

図4(b)に示すように、発光体10の上に蛍光体層20を形成する。蛍光体層20は、例えば、蛍光体を含む樹脂シートを発光体10の上に貼り付けることにより形成することができる。   As shown in FIG. 4B, the phosphor layer 20 is formed on the light emitter 10. The phosphor layer 20 can be formed, for example, by attaching a resin sheet containing a phosphor on the light emitter 10.

図4(c)に示すように、蛍光体層20とは反対側の絶縁層80の下面80aにおいて、絶縁層80の一部を、例えば、研削もしくは研磨により除去する。これにより、p側ピラー55の端面55sおよびn側ピラー65の端面65sを露出させる。   As shown in FIG. 4C, a part of the insulating layer 80 is removed by, for example, grinding or polishing on the lower surface 80a of the insulating layer 80 opposite to the phosphor layer 20. Thereby, the end surface 55s of the p-side pillar 55 and the end surface 65s of the n-side pillar 65 are exposed.

図5(a)に示すように、絶縁層80の下面80aに、例えば、ダイシングシート103を貼り付ける。続いて、図5(b)に示すように、蛍光体層20および絶縁層80を分断し、隣接する発光体10間に溝105を形成する。溝105は、例えば、ダイシングブレードを用いて形成される。   As shown in FIG. 5A, for example, a dicing sheet 103 is attached to the lower surface 80 a of the insulating layer 80. Subsequently, as shown in FIG. 5B, the phosphor layer 20 and the insulating layer 80 are divided, and a groove 105 is formed between the adjacent light emitters 10. The groove 105 is formed using, for example, a dicing blade.

図5(c)に示すように、蛍光体層20の上面を覆い、溝105の内部を埋め込む樹脂層130を形成する。樹脂層130は、例えば、真空成形を用いて形成することができる。   As shown in FIG. 5C, a resin layer 130 that covers the upper surface of the phosphor layer 20 and fills the inside of the groove 105 is formed. The resin layer 130 can be formed using, for example, vacuum forming.

図6(a)に示すように、樹脂層130の上に樹脂層110を形成し、さらに、成形シート120を圧着させる。樹脂層110は、樹脂層130の上に塗布後、例えば、熱処理を加えて半硬化状態、所謂、Bステージにする。続いて、成形シート120の微細な複数の凹部120pを有する表面を樹脂層110に接触させ、圧力を加えて貼り付ける。さらに、樹脂層110に熱処理を加え、硬化させる。   As shown in FIG. 6A, the resin layer 110 is formed on the resin layer 130, and the molded sheet 120 is further pressure-bonded. After the resin layer 110 is applied on the resin layer 130, for example, a heat treatment is applied to obtain a semi-cured state, that is, a so-called B stage. Subsequently, the surface of the molded sheet 120 having a plurality of fine recesses 120p is brought into contact with the resin layer 110 and is applied with pressure. Further, the resin layer 110 is subjected to heat treatment and cured.

図6(b)に示すように、隣接する蛍光体層20間に溝115を形成し、樹脂層110および130を分断する。これにより、樹脂層130は、蛍光体層20を覆う透明層30に分割される。溝115は、例えば、ダイシングブレードを用いて形成することができる。この場合、図5(b)に示す工程において、溝105の形成に用いるダイシングブレードよりも薄いダイシングブレードを用いる。   As shown in FIG. 6B, a groove 115 is formed between the adjacent phosphor layers 20, and the resin layers 110 and 130 are divided. Thereby, the resin layer 130 is divided into the transparent layer 30 covering the phosphor layer 20. The groove 115 can be formed using, for example, a dicing blade. In this case, a dicing blade thinner than the dicing blade used for forming the groove 105 is used in the step shown in FIG.

図6(c)に示すように、透明層30の表面から成形シート120を剥離する。成形シート120を剥離した後の透明層30の上には、複数の突起40が形成される。すなわち、成形シート120の凹部120pが反転して転写され、結果として、樹脂層110は、複数の突起40に成形される。   As shown in FIG. 6C, the molded sheet 120 is peeled from the surface of the transparent layer 30. A plurality of protrusions 40 are formed on the transparent layer 30 after the molded sheet 120 is peeled off. That is, the concave portion 120p of the molded sheet 120 is inverted and transferred, and as a result, the resin layer 110 is molded into the plurality of protrusions 40.

このように、本実施形態では、透明層30の上に複数の突起40を形成することが可能となり、透明層30から外部への光の取り出し効率を向上させることができる。また、成形シート120は、樹脂層130を分割する際に、透明層30の表面を保護する。   Thus, in this embodiment, it becomes possible to form the some protrusion 40 on the transparent layer 30, and can take out the light from the transparent layer 30 to the exterior. Further, the molded sheet 120 protects the surface of the transparent layer 30 when the resin layer 130 is divided.

突起40の形成方法は、上記の例に限定される訳ではない。例えば、樹脂層130の上に感光性レジストを塗布し、フォトリソグラフィを用いて所定の形状を有する感光性レジストからなる突起を形成しても良い。   The method for forming the protrusion 40 is not limited to the above example. For example, a photosensitive resist may be applied on the resin layer 130, and a protrusion made of the photosensitive resist having a predetermined shape may be formed using photolithography.

[第2実施形態]
図7は、第2実施形態に係る半導体発光装置2を示す模式断面図である。図7に示すように、半導体発光装置2は、リード201、203および半導体発光素子200を備える。半導体発光素子200は、リード201の上にボンディングメタル205を介してマウントされる。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the semiconductor light emitting device 2 according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the semiconductor light emitting device 2 includes leads 201 and 203 and a semiconductor light emitting element 200. The semiconductor light emitting element 200 is mounted on the lead 201 via a bonding metal 205.

半導体発光素子200は、基板210と、発光体220と、を有する。発光体220は、接合層230を介して基板210の上に設けられる。基板210は、例えば、導電性を有するシリコン基板である。接合層230は、例えば、ハンダ材などを含み、基板210と発光体220とを接合する。発光体220は、例えば、n形半導体層221と、発光層223と、p形半導体層225と、を含む。発光層223は、n形半導体層221とp形半導体層225との間に設けられる。   The semiconductor light emitting element 200 includes a substrate 210 and a light emitter 220. The light emitter 220 is provided on the substrate 210 with the bonding layer 230 interposed therebetween. The substrate 210 is, for example, a conductive silicon substrate. The bonding layer 230 includes, for example, a solder material and bonds the substrate 210 and the light emitter 220. The light emitter 220 includes, for example, an n-type semiconductor layer 221, a light-emitting layer 223, and a p-type semiconductor layer 225. The light emitting layer 223 is provided between the n-type semiconductor layer 221 and the p-type semiconductor layer 225.

半導体発光素子200は、p側電極240と、n側電極250と、をさらに有する。p側電極240は、p形半導体層225と接合層230との間に設けられる。p側電極240は、p形半導体層225に電気的に接続される。p側電極250は、例えば、発光層223から放射される光を反射するように設けられる。   The semiconductor light emitting device 200 further includes a p-side electrode 240 and an n-side electrode 250. The p-side electrode 240 is provided between the p-type semiconductor layer 225 and the bonding layer 230. The p-side electrode 240 is electrically connected to the p-type semiconductor layer 225. The p-side electrode 250 is provided so as to reflect light emitted from the light emitting layer 223, for example.

接合層230は、p側電極240を覆うキャップ層245に接し、p側電極240に電気的に接続される。キャップ層245は、例えば、アルミニウムなどを含む金属層である。すなわち、p側電極240は、接合層230、基板210およびボンディングメタル205を介してリード201に電気的に接続される。   The bonding layer 230 is in contact with the cap layer 245 that covers the p-side electrode 240 and is electrically connected to the p-side electrode 240. The cap layer 245 is a metal layer containing, for example, aluminum. That is, the p-side electrode 240 is electrically connected to the lead 201 through the bonding layer 230, the substrate 210, and the bonding metal 205.

n側電極250は、発光体220の上面に設けられ、n形半導体層221に電気的に接続される。また、n側電極250は、金属ワイヤ255を介してリード203に電気的に接続される。   The n-side electrode 250 is provided on the upper surface of the light emitter 220 and is electrically connected to the n-type semiconductor layer 221. The n-side electrode 250 is electrically connected to the lead 203 via the metal wire 255.

さらに、半導体発光装置2は、封止層260と、蛍光体層270と、透明層280と、を備える。封止層260は、リード201、203および半導体発光素子200を覆い、外気から遮断する。封止層260は、例えば、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂であり、真空成形を用いて形成される。封止層260は、発光層223から放射される光に対して透明である。   Furthermore, the semiconductor light emitting device 2 includes a sealing layer 260, a phosphor layer 270, and a transparent layer 280. The sealing layer 260 covers the leads 201 and 203 and the semiconductor light emitting element 200 and shields them from the outside air. The sealing layer 260 is, for example, a silicone resin or an epoxy resin, and is formed using vacuum forming. The sealing layer 260 is transparent to the light emitted from the light emitting layer 223.

蛍光体層270は、封止層260の上に形成される。蛍光体層270は、蛍光体21と母材23とを含む。母材23には、封止層260と同じ材料、もしくは、封止層260よりも屈折率が低い材料を用いる。母材23は、例えば、シリコーン樹脂である。   The phosphor layer 270 is formed on the sealing layer 260. The phosphor layer 270 includes the phosphor 21 and the base material 23. For the base material 23, the same material as the sealing layer 260 or a material having a lower refractive index than the sealing layer 260 is used. The base material 23 is, for example, a silicone resin.

透明層280は、蛍光体層270の上に形成される。透明層280は、発光層223および蛍光体21の放射光に対して透明である。透明層280には、蛍光体層270の母材23と同じ材料、もしくは、母材23よりも屈折率が低い材料を用いる。透明層280は、例えば、シリコーン樹脂もしくはメチル系樹脂である。   The transparent layer 280 is formed on the phosphor layer 270. The transparent layer 280 is transparent to the light emitted from the light emitting layer 223 and the phosphor 21. The transparent layer 280 is made of the same material as the base material 23 of the phosphor layer 270 or a material having a lower refractive index than the base material 23. The transparent layer 280 is, for example, a silicone resin or a methyl resin.

半導体発光装置2は、透明層280の上に設けられた複数の突起290をさらに備える。突起290は、例えば、X方向の幅100〜500nm、Z方向の高さ100〜500nmを有する。突起290は、例えば、シリコーン樹脂もしくはメチル系樹脂である。また、突起290には、透明層280と同じ材料、または、透明層280よりも屈折率の小さい材料を用いる。複数の突起290は、透明層280中を外部に向かって伝播する光の全反射を抑制する。これにより、発光層223および蛍光体21から放射される光の取り出し効率を向上させることができる。   The semiconductor light emitting device 2 further includes a plurality of protrusions 290 provided on the transparent layer 280. The protrusion 290 has, for example, a width of 100 to 500 nm in the X direction and a height of 100 to 500 nm in the Z direction. The protrusion 290 is, for example, a silicone resin or a methyl resin. The protrusion 290 is made of the same material as the transparent layer 280 or a material having a refractive index lower than that of the transparent layer 280. The plurality of protrusions 290 suppress total reflection of light propagating through the transparent layer 280 toward the outside. Thereby, the extraction efficiency of the light radiated | emitted from the light emitting layer 223 and the fluorescent substance 21 can be improved.

なお、本願明細書において、「窒化物半導体」とは、BInAlGa1−x−y−zN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z≦1)のIII−V族化合物半導体を含み、さらに、V族元素としては、N(窒素)に加えてリン(P)や砒素(As)などを含有する混晶も含むものとする。さらに、上記の組成を有し、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。 In the present specification, “nitride semiconductor” means B x In y Al z Ga 1-xyz N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x + y + z ≦ 1) includes a group III-V compound semiconductor, and further includes a mixed crystal containing phosphorus (P), arsenic (As), etc. in addition to N (nitrogen) as a group V element. Furthermore, those having the above composition and further containing various elements added to control various physical properties such as conductivity type, and those further containing various elements included unintentionally, It is included in “nitride semiconductor”.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1、2・・・半導体発光装置、 10・・・発光体、 10a・・・第1面、 10b・・・第2面、 10e・・・発光部、 10f・・・非発光部、 13、221・・・n形半導体層、 15、223・・・発光層、 17、225・・・p形半導体層、 20、270・・・蛍光体層、 20a・・・上面、 20s、80s・・・側面、 21・・・蛍光体、 23・・・母材、 25、27、80・・・絶縁層、 27a、27b・・・コンタクトホール、 30、280・・・透明層、 40、290・・・突起、 50、240・・・p側電極、 53・・・p側配線、 53a、63a・・・コンタクト部、 55・・・p側ピラー、 55a・・・開口、 55s、65s・・・端面、 60、250・・・n側電極、 63・・・n側配線、 65・・・n側ピラー、 70・・・遮光層、 80a・・・下面、 100、210・・・基板、 101・・・レジスト層、 103・・・ダイシングシート、 105、115・・・溝、 110、130・・・樹脂層、 120・・・成形シート、 120p・・・凹部、 200・・・半導体発光素子、 201、203・・・リード、 205・・・ボンディングメタル、 220・・・発光体、 230・・・接合層、 245・・・キャップ層、 255・・・金属ワイヤ、 260・・・封止層   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Semiconductor light-emitting device, 10 ... Light-emitting body, 10a ... 1st surface, 10b ... 2nd surface, 10e ... Light-emitting part, 10f ... Non-light-emitting part, 13, 221 ... n-type semiconductor layer, 15, 223 ... light-emitting layer, 17, 225 ... p-type semiconductor layer, 20, 270 ... phosphor layer, 20a ... upper surface, 20s, 80s ··· Side surface, 21 ... phosphor, 23 ... base material, 25, 27, 80 ... insulating layer, 27a, 27b ... contact hole, 30,280 ... transparent layer, 40,290 ..Protrusions, 50, 240 ... p-side electrode, 53 ... p-side wiring, 53a, 63a ... contact part, 55 ... p-side pillar, 55a ... opening, 55s, 65s ... End face, 60, 250 ... n-side electrode, 63 ... n-side Line 65, n-side pillar, 70 ... shading layer, 80a ... lower surface, 100, 210 ... substrate, 101 ... resist layer, 103 ... dicing sheet, 105, 115 ... -Groove, 110, 130 ... resin layer, 120 ... molded sheet, 120p ... recess, 200 ... semiconductor light emitting element, 201, 203 ... lead, 205 ... bonding metal, 220- ..Luminescent body, 230 ... Junction layer, 245 ... Cap layer, 255 ... Metal wire, 260 ... Sealing layer

Claims (5)

第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、を含む発光体と、
前記発光体上に設けられ、蛍光体を含む蛍光体層と、
前記蛍光体層上に設けられ、前記発光層および前記蛍光体の放射光を透過する透明層と、
前記透明層の上に設けられた複数の突起と、
を備えた半導体発光装置。
A light emitting body including a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type, and a light emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
A phosphor layer provided on the light emitter and including a phosphor;
A transparent layer that is provided on the phosphor layer and transmits the light emitted from the light emitting layer and the phosphor;
A plurality of protrusions provided on the transparent layer;
A semiconductor light emitting device comprising:
前記蛍光体層は、前記蛍光体が分散された母材を含み、
前記発光層の放射光に対する前記透明層の屈折率は、前記放射光に対する前記母材の屈折率よりも小さい請求項1記載の半導体発光装置。
The phosphor layer includes a base material in which the phosphor is dispersed,
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a refractive index of the transparent layer with respect to the emitted light of the light emitting layer is smaller than a refractive index of the base material with respect to the emitted light.
前記透明層は、前記母材と同じ材料を含む請求項1記載の半導体発光装置。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the transparent layer includes the same material as the base material. 前記複数の突起の前記発光層の放射光に対する屈折率は、前記放射光に対する前記透明層の屈折率よりも小さい請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光装置。   4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a refractive index of the plurality of protrusions with respect to the emitted light of the light emitting layer is smaller than a refractive index of the transparent layer with respect to the emitted light. 前記複数の突起は、前記透明層と同じ材料を含む請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光装置。
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the plurality of protrusions include the same material as the transparent layer.
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