JP5045001B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオードや半導体レーザなどの半導体発光素子に関し、特に、窒化物系半導体を積層した半導体層を用いて形成した窒化物半導体素子に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device such as a light emitting diode or a semiconductor laser, and more particularly to a nitride semiconductor device formed using a semiconductor layer in which nitride semiconductors are stacked.
従来から、半導体発光素子として、サファイアなどの基板上にn型半導体層、活性層、p型半導体層が積層され、n型およびp型の半導体層のそれぞれと電気的に接続する電極が形成された構造が知られている。例えば、それぞれの電極を同一面側に設ける場合は、p側電極がp型半導体層上に配置されると共に、p型半導体層、活性層、n型半導体層の一部が除去され、露出したn型半導体層上にn側電極が配置された構成が知られている。
これらの半導体発光素子は、通常は発光した光を主に縦方向(n型半導体層、p型半導体層が積層される方向)へ取り出すように構成される。このような半導体発光素子の発光出力を向上させるために、半導体発光素子の外形として様々なものが提案されている。例えば、特許文献1では、発光層を含む半導体積層部に対し、該半導体積層部の発光観測面側から発光層まで達する溝を形成し、その溝の開口部から横方向へ放出された光を溝の側面で反射させる構成とすることで、発光出力を向上させることが開示されている。
These semiconductor light emitting devices are usually configured to extract emitted light mainly in the vertical direction (direction in which the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer are stacked). In order to improve the light emission output of such a semiconductor light emitting device, various types of semiconductor light emitting devices have been proposed. For example, in
しかしながら、上記のような半導体発光素子は、縦方向だけでなく横方向からも多くの光が放出されるため、発光した光を効果的に利用することが困難であった。また、特許文献1は、半導体積層部に溝を形成することにより発光層の面積が減少してしまう。
また、上記のような従来の半導体発光素子は、サファイア基板や半導体層の内部において、基板と半導体との格子定数、熱膨張係数の差異に基づく引っ張り歪又は圧縮歪が発生し、基板を含む半導体層の反り等が生じることがあり、素子の特性が悪化してしまう恐れがあった。
However, since the semiconductor light emitting element as described above emits a lot of light not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, it is difficult to effectively use the emitted light. In
In addition, the conventional semiconductor light emitting device as described above generates a tensile strain or a compressive strain based on a difference in lattice constant and thermal expansion coefficient between the substrate and the semiconductor inside the sapphire substrate or the semiconductor layer, and the semiconductor including the substrate. Layer warpage or the like may occur, and the characteristics of the element may be deteriorated.
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、活性層から放出された発光出力を向上することができ、かつ、歩留まりよく製造できる半導体発光素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that can improve the light emission output emitted from the active layer and can be manufactured with high yield.
以上の目的を達成するために、本発明に係る半導体発光素子は、基板上に、n型半導体層とp型半導体層と該p型半導体層の少なくとも一部に接続されてなるp側電極とを有する第1領域と、n型半導体層とn型半導体層の少なくとも一部に接続されてなるn側電極とを有する第2領域と、第3領域とからなる半導体発光素子であって、
前記第3領域は、前記基板が露出してなるとともに、半導体からなる複数の凸部を有することを特徴とする。
また、この半導体発光素子は、電極側からみて外周が多角形であり、前記第3領域が、前記第1領域及び第2領域と前記外周の少なくとも一辺との間に位置することが好ましい。
また、第1領域及び第2領域は、第3領域に囲まれていることが好ましい。
また、第2領域は、少なくとも一部が前記第3領域に隣接していることが好ましい。
また、第2領域は、第1領域に囲まれていることが好ましい。
また、基板の半導体を有する面と平行な方向の任意の直線上に、前記第3領域の凸部を少なくとも1つ有することが好ましい。
また、第3領域の凸部は、表面に金属膜を有することが好ましい。
また、第2領域は、n型半導体層が露出された領域に、半導体からなる複数の凸部を有することが好ましい。
また、第2領域の凸部は、表面に金属膜を有することが好ましい。
また、この凸部は、基板側から電極側にむけて先細であることが好ましい。
In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting device according to the present invention includes an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer, and a p-side electrode connected to at least a part of the p-type semiconductor layer on a substrate. A semiconductor light emitting device comprising a first region having a second region having an n-type semiconductor layer and an n-side electrode connected to at least part of the n-type semiconductor layer, and a third region,
The third region is characterized in that the substrate is exposed and has a plurality of convex portions made of a semiconductor.
The semiconductor light emitting element preferably has a polygonal outer periphery when viewed from the electrode side, and the third region is located between the first region and the second region and at least one side of the outer periphery.
The first region and the second region are preferably surrounded by the third region.
Moreover, it is preferable that at least a part of the second region is adjacent to the third region.
The second region is preferably surrounded by the first region.
Moreover, it is preferable to have at least one convex part of the third region on an arbitrary straight line in a direction parallel to the surface having the semiconductor of the substrate.
Moreover, it is preferable that the convex part of a 3rd area | region has a metal film on the surface.
Further, the second region preferably has a plurality of convex portions made of a semiconductor in a region where the n-type semiconductor layer is exposed.
Moreover, it is preferable that the convex part of a 2nd area | region has a metal film on the surface.
Moreover, it is preferable that this convex part is tapered from the substrate side to the electrode side.
以上のように、本発明に係る半導体発光素子は、基板上に、n型半導体層とp型半導体層と該p型半導体層に接続されてなるp側電極とを有する第1領域と、n型半導体層とn型半導体層に接続されてなるn側電極とを有する第2領域と、第3領域とからなる半導体発光素子であって、第3領域は、基板が露出してなるとともに、半導体からなる複数の凸部を有するので、発光出力が向上する。また、素子の反りを緩和することができるため、歩留よく製造することができる。 As described above, the semiconductor light emitting device according to the present invention includes a first region having an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer, and a p-side electrode connected to the p-type semiconductor layer on a substrate, and n A semiconductor light emitting device comprising a second region having a n-type electrode connected to the n-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, and a third region, wherein the third region has a substrate exposed; Since it has a plurality of convex portions made of a semiconductor, the light emission output is improved. In addition, since the warpage of the element can be reduced, the device can be manufactured with high yield.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体発光素子を例示するものであって、本発明は以下のものに限定しない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a semiconductor light emitting device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following.
図1は、本発明の一実施の形態に係る半導体発光素子を電極配置面側から見た模式的平面図である。また、図2は、図1のI−I’線における部分的な断面を模式的に示す図である。本発明の半導体発光素子は、図1に示すように、n側電極7及びp側電極6が同一面側に設けられており、電極側を発光観測面側とした構成である。
図2に示すように、本発明の半導体発光素子は、基板1上に、任意にバッファ層等の1層又は複数層(図示せず。)を介して、n型半導体層2、活性層3、p型半導体層4がこの順に積層され、n型半導体層2にn側電極が接続され、p型半導体層4にp側電極が接続されて構成される。
p側電極6は、外部回路と接続するために形成される電極であり、基板側を実装基板に実装する場合は、p側電極がワイヤボンディング等によって外部回路と接続される。また、電極配置面側を実装基板に実装する場合は、p側電極は共晶層(バンプ:Ag、Au、Sn、In、Bi、Cu、Zn等)を介して外部回路の電極に接続される。
また、本発明の半導体発光素子においては、例えば、p型半導体層及び活性層、任意にn型半導体層の深さ方向の一部が除去されることにより、n型半導体層の表面が露出されている。そして、その露出したn型半導体層の表面にn側電極7が形成されている。
FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention as viewed from the electrode arrangement surface side. FIG. 2 is a diagram schematically showing a partial cross section taken along line II ′ of FIG. As shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting device of the present invention has an n-
As shown in FIG. 2, the semiconductor light-emitting device of the present invention includes an n-
The p-
In the semiconductor light emitting device of the present invention, for example, the surface of the n-type semiconductor layer is exposed by removing a part of the p-type semiconductor layer and the active layer, and optionally the depth direction of the n-type semiconductor layer. ing. An n-
本発明の半導体発光素子は、図2に示すように、p側電極6とp型半導体層4との間に、p側電流拡散部5を有していてもよい。p側電流拡散部5は、導電率の高い材料であることが好ましい。また、p側電流拡散部5は、p型半導体層4に対して接触抵抗が小さい、もしくはオーミック接触となる。
p側電流拡散部5は、可視光(可視領域)において高い光透過性を有する材料を用いることができる。p側電流拡散部5がこのような材料であると、半導体層内を進む光をp側電流拡散部を透過させて効率よく電極配置面側へ取り出すことができるので好ましく、このような半導体発光素子は、例えば基板側を実装基板に実装する場合に好ましく用いることができる。このような材料としては、例えば、金属薄膜や導電性酸化物膜などがある。金属薄膜としては、p型半導体層4側から順にNi,Auを積層した金属薄膜、Ni,Auの合金の薄膜等が挙げられる。また、導電性酸化物膜としては、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、ガリウム(Ga)及びマグネシウム(Mg)からなる群から選択された少なくとも1種の元素を含む酸化膜が挙げられる。具体的には、ITO(SnドープIn2O3)、In2O3、IFO(FドープIn2O3)、SnO2、ATO(SbドープSnO2)、FTO(FドープSnO2)、CTO(CdドープSnO2)、AZO(AlドープZnO)、IZO(InドープZnO)、又はGZO(GaドープZnO)などが挙げられるが、特にITO(酸化インジウム錫)が、好ましく用いることができる。
また、p側電流拡散部5は、半導体発光素子が発光する光に対する反射率が高い材料を用いることができる。p側電流拡散部5がこのような材料であると、半導体層内を進む光をp側電流拡散部によって反射させることができるので好ましく、このような半導体発光素子は、例えば電極配置面側を実装基板に実装する場合に好ましく用いることができる。具体的な材料としては、ロジウム(Rh)、アルミ(Al)、銀(Ag)から選択された少なくとも一種を含む金属又は合金が挙げられる。
なお、上述したp側電流拡散部5は、半導体発光素子において、少なくとも第1領域のp型半導体層上に略全面を覆うように形成されていることが好ましい。
The semiconductor light-emitting device of the present invention may have a p-side
The p-side
The p-side
Note that the p-side
本発明においては、通常、基板上に半導体層及び電極等を形成することで得られるウェハを、所望の大きさに分割することにより半導体発光素子を得る。
ここで、本発明の半導体発光素子においては、電極配置面側から見て、基板上に、n型半導体層とp型半導体層とp型半導体層の少なくとも一部に接続されてなるp側電極とを有する第1領域と、n型半導体層とn型半導体層の少なくとも一部に接続されてなるn側電極とを有する第2領域と、基板が露出してなるとともに、半導体からなる複数の凸部を有する第3領域とを有している。
図2に示すように、上述した電極が形成されたn型半導体層及びp型半導体層を含む半導体積層構造のうち、n型半導体層からp型半導体層までを含む積層構造を有する領域を第1領域11とし、露出したn型半導体層とn側電極を含む積層構造を有する領域を第2領域12とする。さらに、本発明の半導体発光素子は、基板が露出した第3領域13を有しており、この第3領域には、半導体からなる複数の凸部が設けられている。
このような構成とすることで、半導体発光素子の発光出力が向上すると共に、素子の反りを緩和することができるので、上記のウェハを分割する工程が容易となり、歩留よく製造することができる。
第3領域に凸部を設けることにより、発光出力が向上する理由としては、以下の(1)〜(3)のいずれか1つまたは複数が考えられる。(1)第1領域及び第2領域の半導体層端面から外部に横方向へ出射された光が第3領域の複数の凸部により反射または散乱され発光観測面側へ光が取り出され、(2)基板内を導波する光が基板から第3領域の凸部内部に光が取り込まれ、凸部の頂部又はその側面から光が観測面側に取り出され、(3)基板内を導波する光が凸部の根本(基板と凸部との接続部分)にて乱反射され、発光観測面側へ光が取り出されるからである。
また、素子の反りを緩和することができる理由としては、第3領域13において基板が露出していることにより、この領域において基板と半導体との格子定数、熱膨張係数の差異による引っ張り歪又は圧縮歪を低減しており、基板と半導体との接合面が、この露出した領域によって寸断された状態となっているためである。
In the present invention, a semiconductor light emitting device is usually obtained by dividing a wafer obtained by forming a semiconductor layer, an electrode and the like on a substrate into a desired size.
Here, in the semiconductor light emitting device of the present invention, as viewed from the electrode arrangement surface side, the p-side electrode connected to at least a part of the n-type semiconductor layer, the p-type semiconductor layer, and the p-type semiconductor layer on the substrate. And a second region having an n-type semiconductor layer and an n-side electrode connected to at least a part of the n-type semiconductor layer, a substrate is exposed, and a plurality of semiconductors are formed. And a third region having a convex portion.
As shown in FIG. 2, among the semiconductor stacked structure including the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer on which the electrodes are formed, a region having a stacked structure including the n-type semiconductor layer to the p-type semiconductor layer is formed. A
With such a structure, the light emission output of the semiconductor light emitting device can be improved and the warpage of the device can be alleviated. Therefore, the process of dividing the wafer is facilitated and can be manufactured with high yield. .
One or more of the following (1) to (3) can be considered as the reason why the light emission output is improved by providing the convex portion in the third region. (1) The light emitted laterally outward from the semiconductor layer end faces of the first region and the second region is reflected or scattered by the plurality of convex portions of the third region, and the light is extracted to the emission observation surface side. ) Light guided in the substrate is taken into the convex portion of the third region from the substrate, light is extracted from the top of the convex portion or its side surface to the observation surface side, and (3) Guided in the substrate This is because light is diffusely reflected at the base of the convex portion (the connection portion between the substrate and the convex portion), and the light is extracted to the emission observation surface side.
Further, the reason why the warpage of the element can be alleviated is that the substrate is exposed in the
また、一般的に、半導体発光素子は、発光観測面側からみて素子の外周が多角形となるように、さらに好ましくは矩形となるように形成されるが、このように素子の外周が多角形の場合において、第1領域11及び第2領域12に設けられた半導体層と外周の少なくとも一辺との間に、第3領域13が位置していることが好ましい。このようにすると、半導体発光素子の第3領域を有する方向の外周付近において全体的に反りを緩和することができるため好ましい。また、このように第1領域及び第2領域と素子の外周との間に第3領域を有するようにすることで、第1領域及び第2領域から上記の素子の第3領域を有する方の外周の一辺に向かって横方向に出射される光を第3領域の凸部によって反射、散乱させることができるため、縦方向へ出射する光を増加させることができる。これにより、発光観測面側へ進む光が増加するため、発光出力が向上する。
Further, in general, the semiconductor light emitting element is formed so that the outer periphery of the element is a polygon as viewed from the light emission observation surface side, more preferably a rectangle, but the outer periphery of the element is thus a polygon. In this case, it is preferable that the
さらに、第1領域及び第2領域を、素子の外周から離れた位置となるように配置し、かつ、第1領域及び第2領域と素子の外周との間に第3領域を設けると、全ての外周部において、半導体発光素子の第1領域及び第2領域から外周方向へ出射される光が、第3領域の凸部に当たるため、縦方向へ出射する光を増加させることができる。また、半導体発光素子の全ての外周付近において反りを均一に緩和することができる。 Further, when the first region and the second region are arranged so as to be separated from the outer periphery of the element, and the third region is provided between the first region and the second region and the outer periphery of the element, all Since the light emitted in the outer peripheral direction from the first region and the second region of the semiconductor light emitting element hits the convex portion in the third region, the light emitted in the vertical direction can be increased. Further, the warpage can be alleviated uniformly in the vicinity of the entire outer periphery of the semiconductor light emitting device.
第1領域及び第2領域が第3領域に囲まれている場合、第3領域の凸部は、第1領域及び第2領域を囲むように形成されていることが好ましい。第1領域及び第2領域を第3領域の凸部で囲むことにより、半導体発光素子の第1領域及び第2領域から外周方向へ横方向に出射される全ての光を、第3領域の凸部に当てることができるため、縦方向へ出射する光をさらに増加させることができる。 When the first region and the second region are surrounded by the third region, the convex portion of the third region is preferably formed so as to surround the first region and the second region. By surrounding the first region and the second region with the convex portion of the third region, all the light emitted in the lateral direction from the first region and the second region of the semiconductor light emitting element in the outer circumferential direction is projected. Therefore, the light emitted in the vertical direction can be further increased.
また、本発明の半導体発光素子は、基板の半導体を有する面と平行な方向の任意の直線上に、少なくとも1つの凸部が配置されていることが好ましい。これは、言い換えると、半導体発光素子を発光観測面側から見て、どのような直線上においても、上記の凸部が少なくとも1つ存在するということになる。これにより、第1領域及び第2領域からの光が凸部に当たることになるので、上記の発光出力向上の効果がより顕著なものとなる。さらに、上記した任意の直線上に、2以上、好ましくは3以上の凸部が配置されていることがより好ましい。
例えば、図8のように、各凸部の幅Aが、隣接する凸部との間隔Bよりも大きくなるように、かつ、凸部21a、21b、21cのように各凸部が略正三角形の頂点となるように配置することで、効率よく光を反射、散乱させることができる。
In the semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable that at least one convex portion is arranged on an arbitrary straight line in a direction parallel to the surface of the substrate having the semiconductor. In other words, at least one of the convex portions is present on any straight line when the semiconductor light emitting element is viewed from the light emission observation surface side. Thereby, since the light from the first region and the second region hits the convex portion, the above-described effect of improving the light emission output becomes more remarkable. Furthermore, it is more preferable that two or more, preferably three or more convex portions are arranged on the above-described arbitrary straight line.
For example, as shown in FIG. 8, the width A of each convex portion is larger than the interval B between adjacent convex portions, and each convex portion is a substantially equilateral triangle like the
凸部は、その横断面形状が、円形、菱形、三角形、六角形等、どのような形状であってもよく、また、その縦断面形状は、三角形、四角形、台形、半円形等、どのような形状であってもよく、凸部自体が基板から電極側にむけて先細であることが好ましい。この場合の凸部の傾斜角(凸部の側面と基板の半導体層積層面がなす角)は、例えば、図2のように、30°〜80°が挙げられ、好ましくは40°〜70°、さらに好ましくは45°〜50°とすることができる。これにより、凸部を設けた領域からの光の取り出し量が増加するので、全体としてより均一な光取り出しが可能となる。また、凸部側面の表面積が増えるので、発光出力が向上すると考えられる。さらに、凸部が徐々に細くなることで、凸部の上面が存在する場合においても、その凸部の上辺、すなわち頂部の表面積が狭くなるので、凸部内部に取り込まれて頂部で全反射される光が少なくなることも発光出力の向上に寄与していると考えられる。 The convex section may have any shape such as a circle, rhombus, triangle, hexagon, etc., and the longitudinal section may have any shape such as a triangle, a rectangle, a trapezoid, a semicircle, etc. The convex part itself is preferably tapered from the substrate toward the electrode. In this case, the inclination angle of the convex portion (the angle formed between the side surface of the convex portion and the semiconductor layer lamination surface of the substrate) is, for example, 30 ° to 80 °, preferably 40 ° to 70 °, as shown in FIG. More preferably, it can be 45 ° to 50 °. As a result, the amount of light extracted from the region provided with the convex portion increases, so that more uniform light extraction can be achieved as a whole. Moreover, since the surface area of a convex part side surface increases, it is thought that light emission output improves. Furthermore, since the convex part gradually becomes thin, even when the upper surface of the convex part exists, the upper side of the convex part, that is, the surface area of the top part becomes narrow, so that it is taken into the convex part and totally reflected at the top part. It is thought that the reduction of the light that contributes to the improvement of the light emission output.
発光観測面側からみて、第3領域における凸部は、1つの凸部と基板との界面の面積を小さくして高密度に設けると、光の進行方向を変えることができる凸部側面の表面積が増えるので、効率よく縦方向の光を増やすことができ、発光出力が向上すると考えられる。なお、発光観測面側から見て、第3領域における凸部の面積が占める面積の割合(詳細には、第3領域における、凸部と基板との界面の面積の占める割合)は、20パーセント以上、好ましくは30パーセント以上、さらに好ましくは40パーセント以上とすることができる。1つの凸部と基板との界面の面積は、3〜300μm2、好ましくは6〜80μm2、さらに好ましくは12〜50μm2とすることができる。 When viewed from the emission observation surface side, the convex portion in the third region has a surface area on the side surface of the convex portion that can change the traveling direction of light when the area of the interface between one convex portion and the substrate is reduced to provide a high density. Therefore, it is considered that the light in the vertical direction can be increased efficiently and the light emission output is improved. Note that the ratio of the area occupied by the area of the protrusions in the third region (specifically, the ratio of the area of the interface between the protrusions and the substrate in the third area) as viewed from the emission observation surface side is 20%. More preferably, it can be 30% or more, and more preferably 40% or more. The area of the interface between one convex portion and the substrate can be 3 to 300 μm 2 , preferably 6 to 80 μm 2 , and more preferably 12 to 50 μm 2 .
第3領域に設ける凸部の高さは、少なくとも光を反射することができる程度であればよい。これにより、発光出力が向上する。
凸部頂部は、n型半導体層より高いことが好ましく、p型半導体層と実質的に同じ高さ(図1参照)であることがより好ましい。n型半導体層とp型半導体層との間に活性層を有する場合は、活性層とそれに隣接するn型半導体層との界面より高いこと、活性層よりもp型半導体層側にその頂部が位置すること、あるいはp型半導体層と実質的に同じ高さであることがより好ましい。このようにすると、凸部側面の表面積が増えるので、半導体層から横方向に放出された光が、凸部側面に当たりやすくなる。これにより、半導体層から横方向に放出された光が凸部により反射または散乱され、発光観測面側に光の進行方向を変えることができるので、発光出力が向上する。
The height of the convex portion provided in the third region may be at least enough to reflect light. Thereby, the light emission output is improved.
The top of the convex portion is preferably higher than the n-type semiconductor layer, and more preferably substantially the same height as the p-type semiconductor layer (see FIG. 1). In the case where an active layer is provided between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, the active layer is higher than the interface between the active layer and the n-type semiconductor layer adjacent to the active layer, and the apex portion is closer to the p-type semiconductor layer than the active layer. More preferably, it is positioned or substantially the same height as the p-type semiconductor layer. In this way, the surface area of the convex side surface increases, so that light emitted from the semiconductor layer in the lateral direction is likely to hit the convex side surface. Thereby, the light emitted from the semiconductor layer in the lateral direction is reflected or scattered by the convex portion, and the light traveling direction can be changed to the light emission observation surface side, so that the light emission output is improved.
また、p側電極とp型半導体層との間に、p側電流拡散部を有する場合、第3領域の凸部は、p側電流拡散部と実質的に同じ高さとすることもできる。この場合、凸部頂部は、p側電流拡散部と同じ材料を有することが好ましい。p側電流拡散部が、光が透過しやすい材料である場合は、凸部内部に取り込まれた光を凸部頂部から外部へ取り出しやすくなる。また、p側電流拡散部が、発光する光に対する反射率が高い材料である場合は、凸部頂部において光を反射しやすくなる。
このような場合、凸部頂部とp側電流拡散部を同じ工程で形成することができる。
Further, when the p-side current diffusion portion is provided between the p-side electrode and the p-type semiconductor layer, the convex portion of the third region can be substantially the same height as the p-side current diffusion portion. In this case, it is preferable that the convex part top part has the same material as the p-side current diffusion part. When the p-side current diffusion portion is a material that allows light to easily pass through, it becomes easy to extract light taken into the convex portion from the top of the convex portion to the outside. Further, when the p-side current diffusion portion is a material having a high reflectance with respect to the emitted light, the light is easily reflected at the top of the convex portion.
In such a case, the convex part top part and the p-side current diffusion part can be formed in the same process.
第3領域の凸部は、露出した基板上に、半導体層を成長させるなどして、凸部を形成するための特別な工程を行ってもよいが、例えば、上記のような各素子の大きさに分割するために所定の領域を薄膜化する工程等を利用して形成することが好ましい。詳細には、半導体層の表面に、例えば、レジスト膜を塗布して所望のパターンに露光し、残存するレジスト膜をマスクとして用い、第1領域、第2領域、及び第3領域の凸部を形成する領域(第3領域の一部分)以外を基板が露出するまでエッチング等により除去する。これにより、ウェハを分割するために所定の領域を薄膜化すると共に凸部を同時に形成することができるので、工程を簡略化することが可能となる。このようにエッチングにより除去する場合は、半導体層の表面に、円形、三角形、四角形など所定の形状の開口を有するマスクを形成し、このマスクを利用して、RIE(反応性イオンエッチング)することにより凸部を形成してもよいし、所定の形状を覆うマスクを形成し、このマスクを利用して凸部を形成してもよい。
なお、マスクの材料としては、上述したレジスト以外の有機系材料、金属、酸化物等、特に限定されるものではないが、素子の電気特性の悪化を防ぐことができることから、レジストを用いることが好ましい。
The protrusions in the third region may be subjected to a special process for forming the protrusions by growing a semiconductor layer on the exposed substrate. In order to divide the film, it is preferable to use a process of thinning a predetermined region. Specifically, for example, a resist film is applied to the surface of the semiconductor layer and exposed to a desired pattern, and the remaining resist film is used as a mask, and the convex portions of the first region, the second region, and the third region are formed. The part other than the region to be formed (a part of the third region) is removed by etching or the like until the substrate is exposed. As a result, it is possible to reduce the thickness of a predetermined region and to form the convex portion at the same time to divide the wafer, thereby simplifying the process. When removing by etching as described above, a mask having an opening of a predetermined shape such as a circle, a triangle, or a rectangle is formed on the surface of the semiconductor layer, and RIE (reactive ion etching) is performed using this mask. A convex part may be formed by, or a mask covering a predetermined shape may be formed, and the convex part may be formed using this mask.
The material of the mask is not particularly limited, and is not particularly limited to organic materials other than the resists described above, metals, oxides, and the like, but resists can be used because deterioration of the electrical characteristics of the element can be prevented. preferable.
このように、各素子に分割する工程を利用して形成された第3領域の凸部は、第1領域における半導体積層構造と同じ積層構造を備える。しかしながら、第1領域に含まれる活性層は発光する層として機能するが、第3領域の凸部に含まれる活性層は、発光する層として機能しない。これは、第3領域の凸部は、p側電極を有する第1領域とは電気的に絶縁されていることによる。第3領域の凸部の頂部には、p側電極と同じ材料の層を有していてもよいが、この第3領域の凸部は外部回路と電気的に接続されない。 Thus, the convex part of the 3rd field formed using the process divided into each element is provided with the same lamination structure as the semiconductor lamination structure in the 1st field. However, the active layer included in the first region functions as a light emitting layer, but the active layer included in the convex portion of the third region does not function as a light emitting layer. This is because the convex portion of the third region is electrically insulated from the first region having the p-side electrode. The top of the convex portion in the third region may have the same material layer as the p-side electrode, but the convex portion in the third region is not electrically connected to an external circuit.
上記のように形成された凸部は、第1領域における半導体積層構造と同じ積層構造となっており、言い換えれば、凸部が材料の異なる複数層からなっている。各層の材料が異なれば、必然的に、各層の屈折率も異なるので、凸部で反射されずに凸部に取り込まれた光が各界面で屈折することで進行方向が変わり、結果として、発光観測面側への発光出力向上に寄与しているものと考えられる。 The protrusions formed as described above have the same stacked structure as the semiconductor stacked structure in the first region. In other words, the protrusions are composed of a plurality of layers made of different materials. If the material of each layer is different, the refractive index of each layer is inevitably different, so that the direction of travel is changed by refracting light at the interface without being reflected by the protrusion, resulting in light emission. This is thought to contribute to the improvement of the light emission output to the observation surface.
また、凸部の表面には、半導体発光素子が発光する光を反射することができる程度の厚さの金属からなる膜を有していてもよい。ここで、凸部の表面とは、凸部の半導体が露出した面のことをいう。これにより、凸部に向かう光を凸部表面の金属により反射させることができる。凸部の表面に設ける金属の材料としては、半導体発光素子が発光する光に対する反射率が高いロジウム(Rh)、アルミ(Al)、銀(Ag)等を用いることが好ましい。また、この凸部の表面に設ける金属とp側電極及び/又はn側電極が同じ材料であると、これらの電極においても反射率が向上するとともに、同じ工程で形成することができるため、製造工程を簡略化することができる。 Further, a film made of a metal having a thickness that can reflect light emitted from the semiconductor light emitting element may be provided on the surface of the convex portion. Here, the surface of a convex part means the surface where the semiconductor of the convex part was exposed. Thereby, the light which goes to a convex part can be reflected with the metal of a convex part surface. As the metal material provided on the surface of the convex portion, it is preferable to use rhodium (Rh), aluminum (Al), silver (Ag), or the like, which has high reflectivity with respect to light emitted from the semiconductor light emitting element. In addition, when the metal and the p-side electrode and / or the n-side electrode provided on the surface of the convex portion are made of the same material, the reflectance can be improved in these electrodes and the electrode can be formed in the same process. The process can be simplified.
また、本発明の半導体発光素子においては、上述したように、n型半導体層の露出した表面である第2領域の表面の一部に、複数の凸部が形成されていてもよい。第2領域に設ける凸部は、n側電極の直下に形成されていてもよいが、第2領域であってn側電極を配置する領域以外の領域に形成されていることが適当である。これにより、縦方向へ出射する光を増加させることができるので、結果的に発光観測面側への発光出力を向上させることができる。特に、この第2領域に設ける凸部は、図3、図5及び図6に示すように、半導体発光素子のn側電極と第1領域との間に形成されていることが好ましい。特に、n側電極7と対向する第1領域の端面は、比較的発光が強いので、n側電極7と第1領域との間に凸部を設けることにより、この端面から出射される光を凸部によって発光観測面側へ取り出すことができるため、発光出力をさらに向上させることができる。さらに、第2領域のn側電極での光の吸収を防止することができる。また、第2領域に上述した凸部を設けることにより、図3、図5及び図6のように、ある第1領域の半導体層の端面から垂直方向に第1領域の半導体層の端面がもう1つ存在するような場合には、第1領域の半導体層の端面から横方向へ出射された光が再び第1領域の半導体層内への取り込まれることを防止することができる。特に、図6のように、第2領域が第1領域に囲まれている場合は、上記の効果がより顕著なものとなる。
In the semiconductor light emitting device of the present invention, as described above, a plurality of convex portions may be formed on a part of the surface of the second region, which is the exposed surface of the n-type semiconductor layer. The convex portion provided in the second region may be formed immediately below the n-side electrode, but is suitably formed in a region other than the region in which the n-side electrode is disposed in the second region. Thereby, since the light radiate | emitted to a vertical direction can be increased, the light emission output to the light emission observation surface side can be improved as a result. In particular, the protrusion provided in the second region is preferably formed between the n-side electrode of the semiconductor light emitting element and the first region, as shown in FIGS. In particular, since the end face of the first region facing the n-
また、本発明の半導体発光素子において、第2領域に複数の凸部を形成する場合は、第1領域の一部を例えば第2領域に露出したn型半導体層と同じ高さとなる程度まで除去し、除去することで露出したn型半導体層の表面に複数の凸部を設けてもよい。
図5に示す半導体発光素子は、n側電極とp側電極との間に位置する第1領域に設けられた半導体積層構造が、n側電極とp側電極を結ぶII−II’の延長線上において、n側電極側からくびれ部分を有し、第2領域としてn型半導体層の表面が露出したくびれ部分に複数の凸部が設けられている。通常、電流はII−II’の延長線に主に流れるが、この半導体発光素子においては、第1領域のII−II’の延長線上の一部をあえて除去し、その除去領域のn型半導体層上に複数の凸部を設けることにより、結果的に、発光出力、光の指向性制御を効果的に向上させることができる。これは、直線II−II’上の一部を除去することにより、電流を半導体積層構造のより広い領域に広げることが可能となるとともに、II−II’の延長線上から除去した領域における活性層を含む半導体積層構造端面から出射される比較的強い光を、効果的に観測面側に取り出すことができるためと考えられる。
In the semiconductor light emitting device of the present invention, when a plurality of convex portions are formed in the second region, a part of the first region is removed to the same height as the n-type semiconductor layer exposed in the second region, for example. Then, a plurality of convex portions may be provided on the surface of the n-type semiconductor layer that is exposed by the removal.
In the semiconductor light emitting device shown in FIG. 5, the semiconductor multilayer structure provided in the first region located between the n-side electrode and the p-side electrode is on an extension line II-II ′ connecting the n-side electrode and the p-side electrode. In FIG. 2, a constricted portion is provided from the n-side electrode side, and a plurality of convex portions are provided in the constricted portion where the surface of the n-type semiconductor layer is exposed as the second region. Usually, the current mainly flows through the extension line II-II ′. In this semiconductor light emitting device, a part of the extension line II-II ′ in the first region is intentionally removed and the n-type semiconductor in the removal region is removed. By providing a plurality of convex portions on the layer, as a result, light emission output and light directivity control can be effectively improved. By removing a part on the straight line II-II ′, the current can be spread over a wider region of the semiconductor multilayer structure, and the active layer in the region removed from the extended line of II-II ′ It is considered that relatively strong light emitted from the end surface of the semiconductor multilayer structure including can be effectively extracted to the observation surface side.
第2領域に凸部を設けることにより、発光観測面側への発光出力が向上する理由としては、以下の(1)〜(3)が考えられる。すなわち、(1)n型半導体層(例えば、n側コンタクト層)内を導波する光がn側コンタクト層から凸部内部に光が取り込まれ、凸部の頂部又はその途中部分から光が発光観測面側に取り出され、(2)活性層端面から側面外部に出射された光が複数の凸部により反射または散乱され発光観測面側へ光が取り出され、(3)n側コンタクト層内を導波する光が凸部の根本(n側コンタクト層と凸部の接続部分)にて乱反射され、発光観測面側へ光が取り出されるからである。 The following (1) to (3) can be considered as the reason why the light emission output to the light emission observation surface side is improved by providing the convex portion in the second region. That is, (1) light guided in an n-type semiconductor layer (for example, n-side contact layer) is taken into the convex portion from the n-side contact layer, and light is emitted from the top portion of the convex portion or in the middle thereof (2) The light emitted from the end face of the active layer to the outside of the side surface is reflected or scattered by a plurality of convex portions, and the light is extracted to the emission observation surface side. (3) In the n-side contact layer This is because the guided light is irregularly reflected at the root of the convex portion (the connection portion between the n-side contact layer and the convex portion), and the light is extracted to the emission observation surface side.
第2領域に設ける凸部の形状、大きさ等は、特に限定されるものではないが、第3領域に設ける凸部と同じ構成とすることができる。 The shape, size, and the like of the convex portions provided in the second region are not particularly limited, but can be the same as the convex portions provided in the third region.
以下、本発明の半導体発光素子10のその他の構成について詳細に説明する。 Hereinafter, other configurations of the semiconductor light emitting device 10 of the present invention will be described in detail.
(基板1)
本発明の半導体発光素子を形成する基板としては、例えば、サファイア、スピネル、SiC、GaN、GaAs等の公知の絶縁性基板又は導電性基板を用いることができる。なかでも、サファイア基板が好ましい。
(Substrate 1)
As a substrate for forming the semiconductor light emitting device of the present invention, for example, a known insulating substrate or conductive substrate such as sapphire, spinel, SiC, GaN, GaAs or the like can be used. Of these, a sapphire substrate is preferable.
(n型半導体層2、p型半導体層4)
n型半導体層2、p型半導体層4としては、特に限定されるものではないが、例えば、InXAlYGa1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等の窒化ガリウム系化合物半導体が好適に用いられる。これらの半導体層は、それぞれ単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造等であってもよい。また、n型半導体層2とp型半導体層4との間に、活性層3を有していてもよい。活性層は、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸又は多重量子井戸構造であることが好ましい。
(N-
The n-
また、通常、このような半導体層は、MIS接合、PIN接合又はPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造又はダブルへテロ構造等として構成されてもよい。半導体層は、例えば、MOVPE、有機金属気相成長法(MOCVD)、ハイドライド気相成長法(HVPE)、分子線エピタキシャル成長法(MBE)等の公知の技術により形成することができる。また、半導体層の膜厚は特に限定されるものではなく、種々の膜厚のものを適用することができる。 In general, such a semiconductor layer may be configured as a homostructure, a heterostructure, a double heterostructure having a MIS junction, a PIN junction, or a PN junction. The semiconductor layer can be formed by a known technique such as MOVPE, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor deposition (HVPE), molecular beam epitaxy (MBE), or the like. Further, the thickness of the semiconductor layer is not particularly limited, and various thicknesses can be applied.
なお、半導体層の積層構造としては、例えば、AlGaNよりなるバッファ層、アンドープGaN層、Siドープn型GaNよりなるn側コンタクト層、GaN層とInGaN層とを交互に積層させた超格子層、GaN層とInGaN層とを交互に積層させた多重量子井戸構造の活性層、MgドープAlGaN層とMgドープInGaN層とを交互に積層させた超格子層、MgドープGaNよりなるp側コンタクト層、等が挙げられる。 As the laminated structure of the semiconductor layer, for example, a buffer layer made of AlGaN, an undoped GaN layer, an n-side contact layer made of Si-doped n-type GaN, a superlattice layer in which GaN layers and InGaN layers are alternately laminated, An active layer having a multiple quantum well structure in which GaN layers and InGaN layers are alternately stacked, a superlattice layer in which Mg-doped AlGaN layers and Mg-doped InGaN layers are alternately stacked, a p-side contact layer made of Mg-doped GaN, Etc.
(p側電極6)
p側電極6は、p型半導体層4の表面の一部が露出するように配置されることが好ましい。
p側電極6の形状は特に限定されるものではなく、例えば、円形、三角形、四角形等の多角形などの種々の形状とすることができる。p側電極6の大きさは特に限定されるものではないが、ワイヤボンディング、またはバンプ、共晶接合等の実装を行える大きさとする。
p側電極6を構成する材料の種類及び形態は特に限定されるものではなく、通常、電極として用いられるものであればどのようなものでも使用することができる。例えば、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ランタン(La)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、イットリウム(Y)等の金属、合金の単層膜又は積層膜等が挙げられる。なかでも、抵抗が低いものが好ましく、具体的には、W、Rh、Ag、Pt、Pd、Al等の単層膜又は積層膜が挙げられる。さらに、p型半導体層4あるいはp側電流拡散部5との密着性が良好なもの、例えば、p側電極6とp型半導体層4との間にp側電流拡散部5としてITO膜を設ける場合は、具体的には、W、Rh、Ptの単層膜又は積層膜が好ましい。また、反射特性が良好であるもの、具体的には、Ag、Rhの単層膜又は積層膜が好ましい。
(P-side electrode 6)
The p-
The shape of the p-
The kind and form of the material constituting the p-
(n側電極7)
n側電極7は、p側電極6と同様に、種々のものを用いることができる。また、n側電極7は、p側電極6と同一の材料を用いてもよい。本発明の半導体発光素子のように、p側電極とn側電極が同一面側にある構造では、p側電極及びn側電極が同じ材料であると、p側電極とn側電極を同じ工程で形成することができる。このように同じ製造工程でp側電極とn側電極を形成すると、製造工程が簡略化され、安価で信頼性の高い半導体発光素子が得られる。
(N-side electrode 7)
As the n-
実施例1
この実施例の半導体発光素子を図1及び図2に基づき説明する。図1は本実施例の半導体発光素子を電極側からみた平面図である。また、図2は、図1のI−I’における部分的な断面図である。
本実施例の半導体発光素子10は、第1領域及び第2領域と素子の外周との間に第3領域が設けられ、第1領域及び第2領域は第3領域に囲まれている。そして、この第3領域には、複数の凸部が形成されている。また、第2領域の一部分が第3領域と隣接している。
Example 1
The semiconductor light emitting device of this example will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of the semiconductor light emitting device of this embodiment as viewed from the electrode side. FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along line II ′ of FIG.
In the semiconductor light emitting device 10 of this example, a third region is provided between the first region and the second region and the outer periphery of the device, and the first region and the second region are surrounded by the third region. And in this 3rd field, a plurality of convex parts are formed. A part of the second region is adjacent to the third region.
この半導体発光素子10は、サファイア基板1の上に、AlGaNよりなるバッファ層(図示せず)、ノンドープGaN層(図示せず)が積層され、その上に、n型半導体層2として、SiドープGaNよりなるn型コンタクト層、GaN層とInGaN層とを交互に積層させた超格子のn型クラッド層が積層され、さらにその上に、最初にアンドープGaNからなる障壁層と続いてInGaNからなる井戸層とのInGaNからなる第1の障壁層とのアンドープGaNからなる第2の障壁層が繰り返し交互に積層されて形成された多重量子井戸構造の活性層3、p型半導体層4として、MgドープAlGaN層とMgドープInGaN層とが交互に積層された超格子のp型クラッド層、MgドープGaNよりなるp型コンタクト層がこの順に積層されて構成される。
In this semiconductor light emitting device 10, a buffer layer (not shown) made of AlGaN and a non-doped GaN layer (not shown) are stacked on a
n型半導体層2の一部の領域においては、その上に積層された活性層3及びp型半導体層4が除去され、さらにn型半導体層2自体の厚さ方向の一部が除去されて露出しており、その露出したn型半導体層2上にn側電極7が形成されている。
p型半導体層3上には、ITOからなるp側電流拡散部5と、p側電極6が形成されている。p側電流拡散部5は、p型半導体層4上のほぼ全面に形成されており、p側電極6は、このp側電流拡散部5の一部上に形成されている。
In a part of the n-
On the p-
この実施例1の半導体発光素子は、以下の製造方法により作製した。
<半導体層の形成>
2インチφのサファイア基板1の上に、MOVPE反応装置を用い、Al0.1Ga0.9Nよりなるバッファ層を100Å、ノンドープGaN層を1.5μm、n型半導体層2として、SiドープGaNよりなるn型コンタクト層を2.165μm、GaN層(40Å)とInGaN層(20Å)とを交互に10回積層させた超格子のn型クラッド層を640Å、最初に膜厚が250ÅのアンドープGaNからなる障壁層と続いて膜厚が30ÅのIn0.3Ga0.7Nからなる井戸層と膜厚が100ÅのIn0.02Ga0.98Nからなる第1の障壁層と膜厚が150ÅのアンドープGaNからなる第2の障壁層が繰り返し交互に6層ずつ積層されて形成された多重量子井戸構造の活性層3(総膜厚1930Å)、p型窒化物半導体層4として、MgドープAl0.1Ga0.9N層(40Å)とMgドープInGaN層(20Å)とを交互に10回積層させた超格子のp型クラッド層を0.2μm、MgドープGaNよりなるp型コンタクト層を0.5μmの膜厚でこの順に成長させ、ウェハを作製する。
得られたウェハを反応容器内で、窒素雰囲気中、600℃にてアニールし、p型クラッド層及びp型コンタクト層をさらに低抵抗化する。
The semiconductor light emitting device of Example 1 was manufactured by the following manufacturing method.
<Formation of semiconductor layer>
Using a MOVPE reactor on a 2-inch
The obtained wafer is annealed in a reaction vessel at 600 ° C. in a nitrogen atmosphere to further reduce the resistance of the p-type cladding layer and the p-type contact layer.
<エッチング>
アニール後、ウェハを反応容器から取り出し、最上層のp型コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成し、エッチング装置でマスクの上からエッチングし、n型コンタクト層の一部を露出させる。
<Etching>
After annealing, the wafer is removed from the reaction vessel, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the uppermost p-type contact layer, and etching is performed from above the mask with an etching apparatus to expose a part of the n-type contact layer.
<p側電流拡散部5の形成>
マスクを除去した後、スパッタ装置にウェハを設置し、In2O3とSnO2との焼結体からなる酸化物ターゲットをスパッタ装置内に設置した。スパッタ装置によって、ウェハのp型コンタクト層8のほぼ全面に、p側電流拡散部5としてITO膜を1800Åの膜厚で形成する。
<Formation of p-side
After removing the mask, a wafer was placed in the sputtering apparatus, and an oxide target made of a sintered body of In 2 O 3 and SnO 2 was placed in the sputtering apparatus. An ITO film having a thickness of 1800 mm is formed as the p-side
<p側電極6、n側電極7の形成>
p側電流拡散部5及びn型コンタクト層の上に、レジストにより所定のパターンを有するマスクを形成し、その上に、Ti、Rh、Auをこの順に積層し、リフトオフ法により、総膜厚がそれぞれ約7000Åのp側電極6及びn側電極7を形成する。
<Formation of p-
A mask having a predetermined pattern is formed on the p-side
次いで、レジスト膜をマスクとして用いて、エッチング装置でマスクの上からエッチングし、第1領域、第2領域、及び凸部を形成する領域(第3領域の一部分)以外を基板が露出するまでエッチングで除去することにより、第3領域に複数の凸部を形成する。
得られたウエハを所定の箇所で分割することにより、半導体発光素子10を得る。
Next, using the resist film as a mask, etching is performed from above the mask with an etching apparatus, and etching is performed until the substrate is exposed except for the first region, the second region, and the region for forming the convex portion (a part of the third region). A plurality of protrusions are formed in the third region by removing at.
The semiconductor light emitting element 10 is obtained by dividing the obtained wafer at predetermined locations.
以上のようにして形成した実施例1の半導体発光素子は、上記の凸部を設けない半導体発光素子よりも発光出力が向上すると共に、素子の反りを緩和することができるため、歩留が向上する。 The semiconductor light-emitting device of Example 1 formed as described above has improved light output as compared with the semiconductor light-emitting device not provided with the above-described convex portion, and can reduce the warpage of the device, thereby improving the yield. To do.
実施例2.
この実施例の半導体発光素子を図3及び図4に基づき説明する。図3は本実施例の半導体発光素子を電極側からみた平面図である。また、図4は、図3のII−II’における部分的な断面図である。
本実施例の半導体発光素子は、実施例1の半導体発光素子において、第2領域に複数の凸部を備えること以外は、実施例1と同様に構成される。
Example 2
The semiconductor light emitting device of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a plan view of the semiconductor light emitting device of this example as viewed from the electrode side. 4 is a partial cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG.
The semiconductor light emitting device of this example is configured in the same manner as in Example 1 except that the semiconductor light emitting device of Example 1 includes a plurality of convex portions in the second region.
本実施例の半導体発光素子は、n型半導体層が露出する第2領域において、n側電極7が配置される領域以外の領域に複数の凸部が形成されている。
なお、本実施例において、上記の第2領域の凸部を形成する工程は、実施例1のn型半導体層の一部を露出させるためのエッチング工程と同時に行うことができる。
In the semiconductor light emitting device of this example, a plurality of convex portions are formed in a region other than the region where the n-
In this embodiment, the step of forming the convex portion of the second region can be performed simultaneously with the etching step for exposing a part of the n-type semiconductor layer of the first embodiment.
この半導体発光素子は、第1領域と第2領域の境界において、第1領域の活性層を含む半導体積層構造端面から第2領域へ出射される比較的強い光を、効果的に観測面側に取り出すことができる。また、第1領域とn側電極との間に凸部を設けることにより、この凸部によって上記の端面からn側電極に向かって出射される光を反射、散乱させることができるため、n側電極での光の吸収を防止することができる。
このような半導体発光素子は、実施例1の半導体発光素子よりも発光出力が向上する。
This semiconductor light emitting device effectively emits relatively strong light emitted from the end surface of the semiconductor multilayer structure including the active layer of the first region to the second region at the boundary between the first region and the second region toward the observation surface. It can be taken out. In addition, by providing a convex portion between the first region and the n-side electrode, the light emitted from the end face toward the n-side electrode can be reflected and scattered by the convex portion. Absorption of light at the electrode can be prevented.
Such a semiconductor light emitting device has a light emission output improved as compared with the semiconductor light emitting device of Example 1.
実施例3.
この実施例の半導体発光素子を図5に基づき説明する。図5は本実施例の半導体発光素子を電極側からみた平面図である。
本実施例の半導体発光素子は、実施例2の半導体発光素子において、第1領域及び第2領域における半導体層の形状が異なること以外は、実施例2と同様に構成される。
Example 3
The semiconductor light emitting device of this example will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view of the semiconductor light emitting device of this example as viewed from the electrode side.
The semiconductor light emitting device of this example is the same as the semiconductor light emitting device of Example 2 except that the shapes of the semiconductor layers in the first region and the second region are different.
本実施例の半導体発光素子は、電極側からみて、n側電極とp側電極との間に位置する第1領域に設けられた半導体積層構造が、n側電極とp側電極を結ぶII−II’の延長線上において、n側電極側からくびれ部分を有し、第2領域としてn型半導体層の表面が露出したくびれ部分に第2領域が設けられている。そして、くびれ部分に露出したn型半導体層の表面に複数の凸部が設けられている。
なお、本実施例において、上記のくびれ部分及び第2領域の凸部を形成する工程は、実施例1のn型半導体層の一部を露出させるためのエッチング工程と同時に行うことができる。
In the semiconductor light emitting device of this example, as viewed from the electrode side, the semiconductor laminated structure provided in the first region located between the n-side electrode and the p-side electrode connects the n-side electrode and the p-side electrode. On the extension line II ′, there is a constricted portion from the n-side electrode side, and the second region is provided in the constricted portion where the surface of the n-type semiconductor layer is exposed as the second region. And the some convex part is provided in the surface of the n-type semiconductor layer exposed to the constriction part.
In this embodiment, the step of forming the constricted portion and the convex portion of the second region can be performed simultaneously with the etching step for exposing a part of the n-type semiconductor layer of the first embodiment.
この半導体発光素子は、電流を半導体積層構造のより広い領域に広げることが可能となるとともに、II−II’の延長線上から除去した領域における活性層を含む半導体積層構造端面から出射される比較的強い光を、効果的に観測面側に取り出すことができるため、実施例1の半導体発光素子よりもさらに発光出力が向上する。 This semiconductor light emitting device can spread the current over a wider region of the semiconductor multilayer structure, and emits relatively from the end surface of the semiconductor multilayer structure including the active layer in the region removed from the extension line II-II ′. Since strong light can be effectively extracted to the observation surface side, the light emission output is further improved as compared with the semiconductor light emitting device of Example 1.
実施例1乃至3で示した半導体発光素子は、電極側から見て、外形が長方形であり、さらにその長手方向の両端の略中央にn側電極及びp側電極がそれぞれ配置された構成であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、四角形の対角線上に、n側電極及びp側電極がそれぞれ配置された構成とすることもできる。 The semiconductor light-emitting elements shown in Examples 1 to 3 have a configuration in which the outer shape is rectangular when viewed from the electrode side, and an n-side electrode and a p-side electrode are arranged at substantially the center of both ends in the longitudinal direction. However, the present invention is not limited to this. For example, an n-side electrode and a p-side electrode may be arranged on a rectangular diagonal.
実施例4.
この実施例の半導体発光素子を図6及び図7に基づき説明する。図6は本実施例の半導体発光素子を電極側からみた平面図である。また、図7は、図6のIII−III’における部分的な断面図である。
本実施例の半導体発光素子は、実施例2の半導体発光素子において、素子の外形が異なること以外は、実施例2と同様に構成される。
図6に示すように、第1領域のp側電極6及び第2領域のn側電極7は、それぞれの一部分から延伸した延伸部を備えている。これにより、第1領域の半導体層全体に効率よく電流を注入することができ、効率よく発光させることができる。
Example 4
The semiconductor light emitting device of this example will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a plan view of the semiconductor light emitting device of this example as viewed from the electrode side. FIG. 7 is a partial cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG.
The semiconductor light emitting device of this example is the same as that of Example 2 except that the outer shape of the device is different from that of the semiconductor light emitting device of Example 2.
As shown in FIG. 6, the p-
本発明の半導体発光素子は、電極側からみて、第2領域が第1領域に囲まれている。さらに、第1領域は第3領域に囲まれている。
この半導体発光素子においては、第1領域の半導体側面から第2領域へ横方向に出射される光、第1領域の半導体層から第2領域のn型半導体層内へ横方向に進む光を、第2領域の凸部で反射させて発光観測面側へ取り出すことができる。また、第1領域の半導体層側面から第3領域へ横方向に出射される光を、第3領域の凸部で反射させて発光観測面側へ取り出すことができる。
この半導体発光素子においても、発光出力が向上すると共に、素子の反りを緩和することができるので、歩留が向上する。
In the semiconductor light emitting device of the present invention, the second region is surrounded by the first region when viewed from the electrode side. Further, the first area is surrounded by the third area.
In this semiconductor light emitting device, light emitted laterally from the semiconductor side surface of the first region to the second region, light traveling laterally from the semiconductor layer of the first region into the n-type semiconductor layer of the second region, The light can be reflected by the convex portion of the second region and taken out to the emission observation surface side. Further, light emitted in the lateral direction from the side surface of the semiconductor layer in the first region to the third region can be reflected by the convex portion in the third region and extracted to the light emission observation surface side.
Also in this semiconductor light emitting device, the light emission output is improved and the warpage of the device can be reduced, so that the yield is improved.
1 サファイア基板
2 n型半導体層
3 活性層
4 p型半導体層
5 p側電流拡散部
6 p側電極
7 n側電極
10 半導体発光素子
11 第1領域
12 第2領域
13 第3領域
21、22 凸部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第3領域は、前記基板が露出してなるとともに、半導体からなる複数の凸部を有し、
前記第2領域は、前記n型半導体層の露出面に半導体からなる複数の凸部を有し、該凸部が、電極配置面側からみて前記n側電極と前記第1領域との間に位置することを特徴とする半導体発光素子。 A first region having an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer, and a p-side electrode connected to the p-type semiconductor layer in order on the substrate, and the n-type exposed by removing the p-type semiconductor layer a second region having a semiconductor layer and the n-type semiconductor layer n-side electrode connected onto the exposed surface of, and a third region as viewed from the electrode arrangement surface surrounding the first region and the second region A semiconductor light emitting device comprising:
The third region, together with the substrate is exposed, have a plurality of protrusions made of a semiconductor,
The second region has a plurality of semiconductor convex portions on the exposed surface of the n-type semiconductor layer, and the convex portions are located between the n-side electrode and the first region when viewed from the electrode placement surface side. A semiconductor light emitting element characterized by being positioned .
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