Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5454303B2 - Semiconductor light emitting device array - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5454303B2 - Semiconductor light emitting device array - Google Patents

Semiconductor light emitting device array Download PDF

Info

Publication number
JP5454303B2
JP5454303B2 JP2010079294A JP2010079294A JP5454303B2 JP 5454303 B2 JP5454303 B2 JP 5454303B2 JP 2010079294 A JP2010079294 A JP 2010079294A JP 2010079294 A JP2010079294 A JP 2010079294A JP 5454303 B2 JP5454303 B2 JP 5454303B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
multilayer structure
semiconductor
chromaticity conversion
conversion layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010079294A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011211084A (en
Inventor
暁 大前
淳 安田
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2010079294A priority Critical patent/JP5454303B2/en
Publication of JP2011211084A publication Critical patent/JP2011211084A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5454303B2 publication Critical patent/JP5454303B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

本発明は、積層方向に光を射出する半導体発光素子アレイに関する。 The present invention relates to semi-conductor light emitting element array you emit light in the stacking direction.

従来、GaN系の半導体発光素子では、半導体発光素子から出力された光の波長を変換する方法として、半導体発光素子の外部に蛍光体材料を設けることが一般に行われている。   Conventionally, in a GaN-based semiconductor light emitting device, a phosphor material is generally provided outside the semiconductor light emitting device as a method for converting the wavelength of light output from the semiconductor light emitting device.

なお、上記とは異なる技術分野において、紫外線による蛍光体膜励起発光、電子線による蛍光体膜励起発光など、励起光源と発光部分とが互いに分離されている例がよく知られている(特許文献1〜3参照)。   In a technical field different from the above, examples in which the excitation light source and the light emitting part are separated from each other, such as phosphor film excitation light emission by ultraviolet rays and phosphor film excitation light emission by electron beams, are well known (Patent Literature). 1-3).

特許3724490号公報Japanese Patent No. 3724490 特許3736357号公報Japanese Patent No. 3736357 特許3609365号公報Japanese Patent No. 3609365

ところで、半導体発光素子の外部に蛍光体材料を設ける場合には、半導体発光素子を製造するプロセスとは異なるプロセスが必要となる。そのため、開発・製造コストが増大してしまうという問題があった。また、蛍光体材料では、ストークシフトが小さく、材料自体の色を選択することが容易ではない。さらに、変換後の発光スペクトルが、現状の蛍光体材料の励起側スペクトルよりも大幅にブロードになってしまう。   By the way, when providing a phosphor material outside the semiconductor light emitting device, a process different from the process for manufacturing the semiconductor light emitting device is required. Therefore, there has been a problem that the development and manufacturing costs increase. In addition, the phosphor material has a small Stoke shift, and it is not easy to select the color of the material itself. Furthermore, the emission spectrum after conversion becomes significantly broader than the excitation-side spectrum of the current phosphor material.

また、波長変換の他の方法として、希土類元素などを混入することにより電子励起型の発光素子を形成することも考えられていた。この方式による発光素子は、変換後の発光波長として赤色を選択できることから、波長選択に有利であるとされている。しかし、この発光素子の製造方法は極めて困難であり、実用性が低い。   As another method of wavelength conversion, it has been considered to form an electron excitation type light emitting element by mixing rare earth elements and the like. A light-emitting element according to this method is advantageous for wavelength selection because red can be selected as the emission wavelength after conversion. However, this method for manufacturing a light-emitting element is extremely difficult and has low practicality.

このように、従来では、ストークシフトを大きくすることが容易ではなく、また、簡易な方法で波長変換構造をチップ内に設けることが困難であった。   Thus, conventionally, it is not easy to increase the Stoke shift, and it is difficult to provide the wavelength conversion structure in the chip by a simple method.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ストークシフトの大きな波長変換構造を簡易な方法でチップ内に設けることの可能な半導体発光素子アレイを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, its object is to provide a semi-conductor light emitting element array capable of providing in a chip of large wavelength converting structure of the Stokes shift in a simple manner.

本発明の第1および第2の半導体発光素子アレイは、第1導電型半導体層、活性層、第2導電型半導体層、色度変換層をこの順に含み、活性層から発せられた光を、色度変換層を介して外部に出力する複数のメサ部を有する半導体層を備えたものである。第1および第2の半導体発光素子アレイは、さらに、色度変換層を介さずに活性層に電流注入することの可能な位置に配置された電極を備えている。
本発明の第1の半導体発光素子アレイは、以下の(A1)〜(A3)の構成要素をさらに備えている。
(A1)複数のメサ部のうち第1のメサ部に含まれる色度変換層は、活性層から発せられた光を吸収し、第1の波長帯の波長の光を発する第1の多層構造を有している。
(A2)複数のメサ部のうち第2のメサ部に含まれる色度変換層は、第1の多層構造と、第1の多層構造から発せられた光を吸収し、第1の波長帯よりも長波長の光を発する第2の多層構造とを有している。
(A3)複数のメサ部のうち第3のメサ部に含まれる色度変換層は、第1の多層構造と、第2の多層構造と、第2の多層構造から発せられた光を吸収し、第2の波長帯よりも長波長の光を発する第3の多層構造とを有している。
本発明の第2の半導体発光素子アレイは、以下の(B1)〜(B5)の構成要素をさらに備えている。
(B1)複数のメサ部のうち第1のメサ部に含まれる色度変換層は、活性層から発せられた光を吸収し、第1の波長帯の波長の光を発する第1の多層構造を有している。
(B2)複数のメサ部のうち第2のメサ部に含まれる色度変換層は、活性層から発せられた光を吸収し、第1の波長帯よりも長波長の光を発する第2の多層構造を有している。
(B3)複数のメサ部のうち第3のメサ部に含まれる色度変換層は、活性層から発せられた光を吸収し、第2の波長帯よりも長波長の光を発する第3の多層構造を有している。
(B4)半導体層は、第2導電型半導体層と色度変換層との間に半導体基板を有している。
(B5)色度変換層は、半導体基板上への結晶成長によって形成されたものである。
The first and second semiconductor light emitting element arrays of the present invention include a first conductive type semiconductor layer, an active layer, a second conductive type semiconductor layer, and a chromaticity conversion layer in this order, and emit light emitted from the active layer. A semiconductor layer having a plurality of mesa portions to be output to the outside through a chromaticity conversion layer is provided. The first and second semiconductor light emitting element arrays further include electrodes arranged at positions where current can be injected into the active layer without going through the chromaticity conversion layer.
The first semiconductor light emitting element array of the present invention further includes the following components (A1) to (A3).
(A1) The chromaticity conversion layer included in the first mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs light emitted from the active layer and emits light having a wavelength in the first wavelength band. have.
(A2) The chromaticity conversion layer included in the second mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs the light emitted from the first multilayer structure and the first multilayer structure, and from the first wavelength band And a second multilayer structure that emits light having a long wavelength.
(A3) The chromaticity conversion layer included in the third mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs light emitted from the first multilayer structure, the second multilayer structure, and the second multilayer structure. And a third multilayer structure that emits light having a wavelength longer than that of the second wavelength band.
The second semiconductor light emitting element array of the present invention further includes the following components (B1) to (B5).
(B1) A chromaticity conversion layer included in the first mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs light emitted from the active layer and emits light having a wavelength in the first wavelength band. have.
(B2) The chromaticity conversion layer included in the second mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs the light emitted from the active layer, and emits light having a wavelength longer than the first wavelength band. It has a multilayer structure.
(B3) The chromaticity conversion layer included in the third mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs light emitted from the active layer, and emits light having a wavelength longer than that of the second wavelength band. It has a multilayer structure.
(B4) The semiconductor layer has a semiconductor substrate between the second conductivity type semiconductor layer and the chromaticity conversion layer.
(B5) The chromaticity conversion layer is formed by crystal growth on a semiconductor substrate.

本発明の第1および第2の半導体発光素子アレイでは、半導体層内に色度変換層が設けられている。これにより、活性層などと同様の製法を用いて半導体層内に色度変換層を設けることができる。さらに、本発明では、半導体層のうち、電極によって注入される電流経路とは異なる部位に色度変換層が設けられている。これにより、駆動条件を変更することなく、半導体層内に色度変換層を設けることができる。また、色度変換層の組成比や積層構造は自由に変更可能であることから、それらを適宜、変更するだけで、ストークシフト量を自由に変更することが可能である。 In the first and second semiconductor light emitting element arrays of the present invention, a chromaticity conversion layer is provided in the semiconductor layer. Thereby, the chromaticity conversion layer can be provided in the semiconductor layer using the same manufacturing method as that for the active layer. Further, in the present invention, the chromaticity conversion layer is provided in a portion of the semiconductor layer that is different from the current path injected by the electrode. Thereby, a chromaticity conversion layer can be provided in the semiconductor layer without changing the driving conditions. In addition, since the composition ratio and the laminated structure of the chromaticity conversion layer can be freely changed, the stalk shift amount can be freely changed only by appropriately changing them.

本発明の第1および第2の半導体発光素子アレイによれば、半導体層内に色度変換層を設け、第1導電型半導体層などと同様の製法を用いて半導体層内に色度変換層を設けることができるようにした。また、色度変換層の組成比や積層構造を適宜、変更するだけで、ストークシフト量を自由に変更することができるようにした。これにより、ストークシフトの大きな波長変換構造(色度変換層)を簡易な方法でチップ内に設けることができる。 According to the first and second semiconductor light emitting element arrays of the present invention, the chromaticity conversion layer is provided in the semiconductor layer, and the chromaticity conversion layer is formed in the semiconductor layer using the same manufacturing method as that of the first conductivity type semiconductor layer. Can be provided. In addition, the stalk shift amount can be freely changed simply by appropriately changing the composition ratio and the laminated structure of the chromaticity conversion layer. Thereby, a wavelength conversion structure (chromaticity conversion layer) having a large Stoke shift can be provided in the chip by a simple method.

本発明の第1の実施の形態に係る面発光型の半導体発光素子の斜視図である。1 is a perspective view of a surface emitting semiconductor light emitting element according to a first embodiment of the present invention. 図1の半導体発光素子のA−A矢視方向の断面図である。It is sectional drawing of the AA arrow direction of the semiconductor light-emitting device of FIG. 図1の色度変換層の一例を表す断面図である。It is sectional drawing showing an example of the chromaticity conversion layer of FIG. 図1の色度変換層の他の例を表す断面図である。It is sectional drawing showing the other example of the chromaticity conversion layer of FIG. 図2の半導体発光素子の一変形例を表す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a modification of the semiconductor light emitting element of FIG. 2. 本発明の第2の実施の形態に係る面発光型の半導体発光素子アレイの斜視図である。It is a perspective view of the surface emitting semiconductor light emitting element array which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図6の半導体発光素子アレイのA−A矢視方向の断面図である。It is sectional drawing of the AA arrow direction of the semiconductor light-emitting element array of FIG. 図7の半導体発光素子アレイの第1の変形例を表す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a first modification of the semiconductor light emitting element array in FIG. 7. 図7の半導体発光素子アレイの第2の変形例を表す断面図である。It is sectional drawing showing the 2nd modification of the semiconductor light-emitting element array of FIG. 図7の半導体発光素子アレイの第3の変形例を表す断面図である。It is sectional drawing showing the 3rd modification of the semiconductor light-emitting element array of FIG.

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

1.第1の実施の形態(図1〜図4)
○色度変換層がメサ部の上面に設けられている例
2.第1の実施の形態の変形例(図5)
○色度変換層が基板裏面に設けられている例
3.第2の実施の形態(図6、図7)
○複数のメサ部が設けられている例
4.第2の実施の形態の変形例(図8〜図10)
○色度変換層の内部構造および配置のバリエーション
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.

1. 1st Embodiment (FIGS. 1-4)
An example in which the chromaticity conversion layer is provided on the upper surface of the mesa portion. Modification of the first embodiment (FIG. 5)
An example in which the chromaticity conversion layer is provided on the back surface of the substrate. Second embodiment (FIGS. 6 and 7)
○ Example in which multiple mesa parts are provided Modified example of the second embodiment (FIGS. 8 to 10)
○ Variation of internal structure and arrangement of chromaticity conversion layer

<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る面発光型の半導体発光素子1を斜視的に表したものである。図2は、図1の半導体発光素子1のA−A矢視方向の断面構成の一例を表したものである。図3、図4は、後述する色度変換層15の内部構成の一例を表したものである。なお、図1〜図4は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of a surface-emitting type semiconductor light emitting device 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 illustrates an example of a cross-sectional configuration of the semiconductor light emitting device 1 in FIG. 3 and 4 show an example of an internal configuration of a chromaticity conversion layer 15 described later. 1 to 4 are schematically shown and are different from actual dimensions and shapes.

本実施の形態の半導体発光素子1は、例えば、LED(Light Emitting Diode)を含んで構成されている。半導体発光素子1は、例えば、基板10の一面側に、下部クラッド層11、活性層12、上部クラッド層13、コンタクト層14および色度変換層15をこの順に積層してなる半導体層20を備えている。この半導体層20の上部、具体的には、下部クラッド層11の一部(上部)、活性層12、上部クラッド層13、コンタクト層14および色度変換層15には柱状のメサ部16が形成されている。メサ部16は、活性層12から発せられた光を、色度変換層15を介して外部に出力するようになっている。   The semiconductor light emitting element 1 of the present embodiment is configured to include, for example, an LED (Light Emitting Diode). The semiconductor light emitting device 1 includes, for example, a semiconductor layer 20 formed by laminating a lower clad layer 11, an active layer 12, an upper clad layer 13, a contact layer 14 and a chromaticity conversion layer 15 in this order on one surface side of a substrate 10. ing. A columnar mesa portion 16 is formed on the semiconductor layer 20, specifically, a part (upper portion) of the lower cladding layer 11, the active layer 12, the upper cladding layer 13, the contact layer 14, and the chromaticity conversion layer 15. Has been. The mesa unit 16 outputs light emitted from the active layer 12 to the outside via the chromaticity conversion layer 15.

なお、本実施の形態では、下部クラッド層11が本発明の「第1導電型半導体層」の一具体例に相当する。上部クラッド層13が本発明の「第2導電型半導体層」の一具体例に相当する。基板10および半導体層20が本発明の「半導体層」の一具体例に相当する。   In the present embodiment, the lower clad layer 11 corresponds to a specific example of “first conductivity type semiconductor layer” of the present invention. The upper cladding layer 13 corresponds to a specific example of a “second conductivity type semiconductor layer” of the present invention. The substrate 10 and the semiconductor layer 20 correspond to a specific example of “semiconductor layer” of the present invention.

基板10は、例えば、GaNなどのIII−V族窒化物半導体からなる。なお、基板10は、サファイア基板、SiC基板、Si基板などの、GaN基板以外の基板であってもよい。ここで、「III−V族窒化物半導体」とは、短周期型周期率表における3B族元素群のうちの少なくとも1種と、短周期型周期率表における5B族元素のうちの少なくともNとを含むものを指している。III−V族窒化物半導体としては、例えば、GaおよびNを含んだ窒化ガリウム系化合物が挙げられる。窒化ガリウム系化合物には、例えば、GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaNなどが含まれる。III−V族窒化物半導体には、必要に応じてSi、Ge、O、SeなどのIV族またはVI族元素のn型不純物、または、Mg、Zn、CなどのII族またはIV族元素のp型不純物がドープされている。   The substrate 10 is made of a group III-V nitride semiconductor such as GaN, for example. The substrate 10 may be a substrate other than a GaN substrate, such as a sapphire substrate, a SiC substrate, or a Si substrate. Here, the “III-V nitride semiconductor” means at least one of the group 3B elements in the short period periodic table, and at least N of the group 5B elements in the short period periodic table. Points to things that contain Examples of the group III-V nitride semiconductor include a gallium nitride compound containing Ga and N. Examples of the gallium nitride compound include GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, and the like. For group III-V nitride semiconductors, an n-type impurity of a group IV or VI element such as Si, Ge, O, or Se, or a group II or group IV element such as Mg, Zn, or C, if necessary. A p-type impurity is doped.

半導体層20(メサ部16)内の各層は、互いに同一の材料系によって構成されており、具体的にはIII−V族窒化物半導体によって構成されている。半導体層20は、ウルツ鉱型結晶構造を有している。半導体層20の成長面方位は(0001)方向となっており、半導体層20内の各層の結晶面方位は、全て同一の方向となっている。半導体層20(メサ部16)は、基板10上への結晶成長によって形成されたものであり、半導体層20内の各層は、互いに一括して形成されたものである。つまり、色度変換層15は、半導体層20内の他の層とともに一括に形成されたものである。   Each layer in the semiconductor layer 20 (mesa portion 16) is composed of the same material system, specifically, a group III-V nitride semiconductor. The semiconductor layer 20 has a wurtzite crystal structure. The growth plane orientation of the semiconductor layer 20 is the (0001) direction, and the crystal plane orientations of the layers in the semiconductor layer 20 are all the same direction. The semiconductor layer 20 (mesa portion 16) is formed by crystal growth on the substrate 10, and the layers in the semiconductor layer 20 are formed in a lump together. That is, the chromaticity conversion layer 15 is formed together with the other layers in the semiconductor layer 20.

下部クラッド層11は、例えば、n型AlGaNにより構成されている。活性層12は、例えば、アンドープGaInNにより構成されている。活性層12は、例えば、紫外領域の光(紫外光)の波長帯に対応するバンドギャップを有しており、電流注入により紫外光を発するようになっている。上部クラッド層13は、例えば、p型AlGaNにより構成されている。コンタクト層14は、例えばp型AlGaNにより構成されている。   The lower cladding layer 11 is made of, for example, n-type AlGaN. The active layer 12 is made of, for example, undoped GaInN. The active layer 12 has, for example, a band gap corresponding to a wavelength band of light in the ultraviolet region (ultraviolet light), and emits ultraviolet light by current injection. The upper cladding layer 13 is made of, for example, p-type AlGaN. The contact layer 14 is made of, for example, p-type AlGaN.

色度変換層15は、半導体層20のうち、後述の下部電極35と上部電極31によって注入される電流経路とは異なる部位に形成されている。そのため、色度変換層15は、半導体発光素子1の駆動条件に何ら影響を及ぼすものではなく、活性層12から発せられた光に対してだけ作用を及ぼすものである。色度変換層15は、活性層12から発せられた光を吸収し、吸収した光の波長とは異なる波長の光を発する多層構造を有している。色度変換層15は、例えば、図3(A)に示したように、活性層12から発せられた紫外光を吸収し、赤色の波長帯の光を発する多層構造15aを有している。また、色度変換層15は、例えば、図3(B)に示したように、活性層12から発せられた紫外光を吸収し、緑色の波長帯の光を発する多層構造15bを有している。また、色度変換層15は、例えば、図3(C)に示したように、活性層12から発せられた紫外光を吸収し、青色の波長帯の光を発する多層構造15cを有している。   The chromaticity conversion layer 15 is formed in a portion of the semiconductor layer 20 that is different from a current path injected by a lower electrode 35 and an upper electrode 31 described later. For this reason, the chromaticity conversion layer 15 does not affect the driving conditions of the semiconductor light emitting element 1, but only affects the light emitted from the active layer 12. The chromaticity conversion layer 15 has a multilayer structure that absorbs light emitted from the active layer 12 and emits light having a wavelength different from the wavelength of the absorbed light. For example, as shown in FIG. 3A, the chromaticity conversion layer 15 has a multilayer structure 15a that absorbs ultraviolet light emitted from the active layer 12 and emits light in the red wavelength band. Further, for example, as shown in FIG. 3B, the chromaticity conversion layer 15 has a multilayer structure 15b that absorbs ultraviolet light emitted from the active layer 12 and emits light in the green wavelength band. Yes. The chromaticity conversion layer 15 has a multilayer structure 15c that absorbs ultraviolet light emitted from the active layer 12 and emits light in a blue wavelength band, for example, as shown in FIG. Yes.

多層構造15a、多層構造15bおよび多層構造15cは、それぞれ、例えば、組成比の互いに異なるGaInNによりそれぞれ形成された井戸層およびバリア層を交互に積層してなる多重量子井戸構造となっている。多層構造15a、多層構造15bおよび多層構造15cに含まれるIn組成比は、互いに異なっている。多層構造15aに含まれるIn組成比が、例えば、30〜35%程度となっており、多層構造15bに含まれるIn組成比が、例えば、25%程度となっており、多層構造15cに含まれるIn組成比が、例えば、15%程度となっている。つまり、In組成比の違いだけで、多層構造15a、多層構造15bおよび多層構造15cから発せられる光の波長が規定されている。なお、In組成比だけでなく、多層構造に含まれる各層の厚さや組み合わせなどを調整することによっても、多層構造15a、多層構造15bおよび多層構造15cから発せられる光の波長が調整されていてもよい。   Each of the multilayer structure 15a, the multilayer structure 15b, and the multilayer structure 15c has a multiple quantum well structure in which, for example, well layers and barrier layers formed of GaInN having different composition ratios are alternately stacked. The In composition ratios included in the multilayer structure 15a, the multilayer structure 15b, and the multilayer structure 15c are different from each other. The In composition ratio included in the multilayer structure 15a is, for example, about 30 to 35%, and the In composition ratio included in the multilayer structure 15b is, for example, about 25%, and is included in the multilayer structure 15c. The In composition ratio is about 15%, for example. That is, the wavelength of light emitted from the multilayer structure 15a, the multilayer structure 15b, and the multilayer structure 15c is defined only by the difference in the In composition ratio. Even if the wavelength of light emitted from the multilayer structure 15a, the multilayer structure 15b, and the multilayer structure 15c is adjusted by adjusting not only the In composition ratio but also the thickness and combination of each layer included in the multilayer structure. Good.

なお、本明細書では、色度変換層15が赤色光を外部に出力するようになっている場合は、色度変換層15を赤色度変換層15Rと称するものとする。また、色度変換層15が緑色光を外部に出力するようになっている場合は、色度変換層15を緑色度変換層15Gと称するものとする。また、色度変換層15が青色光を外部に出力するようになっている場合は、色度変換層15を青色度変換層15Bと称するものとする。   In this specification, when the chromaticity conversion layer 15 outputs red light to the outside, the chromaticity conversion layer 15 is referred to as a redness conversion layer 15R. In addition, when the chromaticity conversion layer 15 outputs green light to the outside, the chromaticity conversion layer 15 is referred to as a greenness conversion layer 15G. When the chromaticity conversion layer 15 outputs blue light to the outside, the chromaticity conversion layer 15 is referred to as a blueness conversion layer 15B.

色度変換層15は、図3に示したような単一の多層構造のみからなっていてもよいが、例えば、図4(A),(B)に示したような複数の多層構造を含んで構成されていてもよい。色度変換層15(赤色度変換層15R)は、例えば、図4(A)に示したように、多層構造15c、多層構造15bおよび多層構造15aを上部クラッド層13側から順に積層して構成されている。また、色度変換層15(緑色度変換層15G)は、例えば、図4(B)に示したように、多層構造15cおよび多層構造15bを上部クラッド層13側から順に積層して構成されている。   The chromaticity conversion layer 15 may consist of only a single multilayer structure as shown in FIG. 3, but includes a plurality of multilayer structures as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), for example. It may be comprised. For example, as shown in FIG. 4A, the chromaticity conversion layer 15 (redness conversion layer 15R) is formed by laminating a multilayer structure 15c, a multilayer structure 15b, and a multilayer structure 15a in this order from the upper cladding layer 13 side. Has been. Further, the chromaticity conversion layer 15 (greenness conversion layer 15G) is configured by, for example, laminating a multilayer structure 15c and a multilayer structure 15b in order from the upper cladding layer 13 side, as shown in FIG. 4B. Yes.

メサ部16の上面(コンタクト層14の外縁)には、少なくともメサ部16の上面の中央領域との対向領域に開口を有する環状の上部電極31が形成されている。上部電極31は、コンタクト層14と電気的に接続されており、かつ、色度変換層15を介さずに活性層12に電流注入することの可能な位置に配置されている。また、メサ部16の側面および周辺の表面には、絶縁層32が形成されている。絶縁層32のうちメサ部16の周辺に対応する表面上には、ワイヤ(図示せず)をボンディングするための電極パッド33,36と、接続部34、37とが設けられている。さらに、絶縁層32のうちメサ部16のすそ野には、下部クラッド層11の一部が露出する開口32Aが設けられており、この開口32A内に露出する下部クラッド層11の表面上にC型の下部電極35が設けられている。下部電極35は下部クラッド層11と電気的に接続されている。電極パッド33は、接続部34を介して上部電極31と電気的に接続されている。電極パッド36は、接続部37を介して下部電極35と電気的に接続されている。   On the upper surface of the mesa portion 16 (outer edge of the contact layer 14), an annular upper electrode 31 having an opening at least in a region facing the central region of the upper surface of the mesa portion 16 is formed. The upper electrode 31 is electrically connected to the contact layer 14 and is disposed at a position where current can be injected into the active layer 12 without using the chromaticity conversion layer 15. An insulating layer 32 is formed on the side surface and the peripheral surface of the mesa portion 16. On the surface of the insulating layer 32 corresponding to the periphery of the mesa portion 16, electrode pads 33 and 36 for bonding wires (not shown) and connection portions 34 and 37 are provided. Further, an opening 32A in which a part of the lower cladding layer 11 is exposed is provided at the base of the mesa portion 16 in the insulating layer 32, and a C-type is formed on the surface of the lower cladding layer 11 exposed in the opening 32A. The lower electrode 35 is provided. The lower electrode 35 is electrically connected to the lower cladding layer 11. The electrode pad 33 is electrically connected to the upper electrode 31 through the connection portion 34. The electrode pad 36 is electrically connected to the lower electrode 35 via the connection portion 37.

ここで、絶縁層32は、例えば酸化物または窒化物などの絶縁材料からなる。上部電極31、電極パッド33,36および接続部34,37は、例えば、Ti,PtおよびAuをコンタクト層14側から順に積層して構成されたものである。下部電極35は、例えば、AuとGeとの合金,NiおよびAuとを下部クラッド層11側から順に積層した構造を有している。   Here, the insulating layer 32 is made of an insulating material such as oxide or nitride. The upper electrode 31, the electrode pads 33 and 36, and the connection portions 34 and 37 are configured by, for example, sequentially stacking Ti, Pt, and Au from the contact layer 14 side. The lower electrode 35 has, for example, a structure in which an alloy of Au and Ge, Ni, and Au are sequentially stacked from the lower cladding layer 11 side.

[製造方法]
本実施の形態の半導体発光素子1は、例えば次のようにして製造することができる。
[Production method]
The semiconductor light emitting device 1 of the present embodiment can be manufactured as follows, for example.

ここでは、GaNからなる基板10上の化合物半導体層を、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ;有機金属化学気相成長)法により形成する。この際、III−V族窒化物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMIn)、アンモニア (NH3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、H2Seを用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク(DMZ)を用いる。 Here, the compound semiconductor layer on the substrate 10 made of GaN is formed by, for example, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition). At this time, for example, trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMIn), and ammonia (NH3) are used as the raw material for the III-V group nitride semiconductor. , H 2 Se, and dimethyl zinc (DMZ), for example, is used as the acceptor impurity material.

具体的には、まず、基板10上に、下部クラッド層11、活性層12、上部クラッド層13、コンタクト層14および色度変換層15をこの順に積層する。次に、色度変換層15の表面に、円形状のレジスト層を形成する。続いて、例えば反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)法により、レジスト層をマスクとして、色度変換層15を選択的に除去する。これにより、コンタクト層14上に円形状の色度変換層15が形成される。その後、レジスト層を除去する。   Specifically, first, the lower clad layer 11, the active layer 12, the upper clad layer 13, the contact layer 14, and the chromaticity conversion layer 15 are laminated on the substrate 10 in this order. Next, a circular resist layer is formed on the surface of the chromaticity conversion layer 15. Subsequently, the chromaticity conversion layer 15 is selectively removed by, for example, reactive ion etching (RIE) method using the resist layer as a mask. As a result, a circular chromaticity conversion layer 15 is formed on the contact layer 14. Thereafter, the resist layer is removed.

次に、色度変換層15を含むコンタクト層14の表面に、色度変換層15を覆うように円形状のレジスト層を形成する。続いて、例えばRIE法により、レジスト層をマスクとして、コンタクト層14から下部クラッド層11の上部までを選択的に除去する。これにより、円形状のレジスト層の直下に、下部クラッド層11の上部から色度変換層15まで伸びた柱状のメサ部16が形成される。その後、レジスト層を除去する。   Next, a circular resist layer is formed on the surface of the contact layer 14 including the chromaticity conversion layer 15 so as to cover the chromaticity conversion layer 15. Subsequently, the contact layer 14 to the upper part of the lower cladding layer 11 are selectively removed by, for example, RIE, using the resist layer as a mask. As a result, a columnar mesa portion 16 extending from the upper portion of the lower cladding layer 11 to the chromaticity conversion layer 15 is formed immediately below the circular resist layer. Thereafter, the resist layer is removed.

次に、表面全体に、例えばシリコン酸化物(SiO2)などの絶縁性無機材料からなる絶縁層32を形成する。続いて、メサ部16の上面(コンタクト層14の上面)に環状の開口を有するとともにメサ部16のすそ野にC型の開口を有するレジスト層(図示せず)を表面全体に形成する。その後、例えばRIE法により、レジスト層をマスクとして、絶縁層32を選択的に除去する。これにより、上部電極31の形成される部分と、下部電極35の形成される部分とに開口(図示せず)が形成される。その後、レジスト層を除去する。 Next, an insulating layer 32 made of an insulating inorganic material such as silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the entire surface. Subsequently, a resist layer (not shown) having an annular opening on the upper surface of the mesa portion 16 (upper surface of the contact layer 14) and a C-shaped opening at the base of the mesa portion 16 is formed on the entire surface. Thereafter, the insulating layer 32 is selectively removed by, for example, RIE using the resist layer as a mask. Thereby, an opening (not shown) is formed in a portion where the upper electrode 31 is formed and a portion where the lower electrode 35 is formed. Thereafter, the resist layer is removed.

次に、例えば真空蒸着法により、表面全体に前述の金属材料を積層させる。その後、例えば選択エッチングにより、絶縁層32の開口を埋め込むようにして環状の上部電極31およびC型の下部電極35を形成すると共に、絶縁層32のうちメサ部17の周辺に対応する表面に電極パッド33,36を形成する。さらに、電極パッド33と上部電極31との間に接続部34を形成するとともに、電極パッド36と下部電極35との間に接続部37を形成する。このようにして、本実施の形態の半導体発光素子1が製造される。   Next, the above-mentioned metal material is laminated on the entire surface by, for example, vacuum deposition. Thereafter, for example, by selective etching, the annular upper electrode 31 and the C-shaped lower electrode 35 are formed so as to fill the opening of the insulating layer 32, and the electrode is formed on the surface of the insulating layer 32 corresponding to the periphery of the mesa portion 17. Pads 33 and 36 are formed. Further, a connection portion 34 is formed between the electrode pad 33 and the upper electrode 31, and a connection portion 37 is formed between the electrode pad 36 and the lower electrode 35. In this way, the semiconductor light emitting device 1 of the present embodiment is manufactured.

次に、本実施の形態の半導体発光素子1の作用および効果について説明する。   Next, the operation and effect of the semiconductor light emitting device 1 of the present embodiment will be described.

[作用・効果]
本実施の形態の半導体発光素子1では、下部電極35と上部電極31との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層19における電流注入領域19Aを通して活性層12に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。活性層12で生じた光は、メサ部17の上面から外部に出力される。
[Action / Effect]
In the semiconductor light emitting device 1 of the present embodiment, when a predetermined voltage is applied between the lower electrode 35 and the upper electrode 31, a current is injected into the active layer 12 through the current injection region 19A in the current confinement layer 19, This causes light emission due to recombination of electrons and holes. The light generated in the active layer 12 is output from the upper surface of the mesa unit 17 to the outside.

ところで、本実施の形態では、色度変換層15は、半導体層20のうち、下部電極35と上部電極31によって注入される電流経路とは異なる部位に形成されている。そのため、色度変換層15には、電流が流れることがなく、色度変換層15が半導体発光素子1の駆動条件に何らの影響も及ぼさない。従って、色度変換層15の組成比や積層構造は半導体発光素子1の駆動条件によって制約されることはない。   In the present embodiment, the chromaticity conversion layer 15 is formed in a portion of the semiconductor layer 20 that is different from the current path injected by the lower electrode 35 and the upper electrode 31. Therefore, no current flows through the chromaticity conversion layer 15, and the chromaticity conversion layer 15 has no influence on the driving conditions of the semiconductor light emitting element 1. Therefore, the composition ratio and the laminated structure of the chromaticity conversion layer 15 are not limited by the driving conditions of the semiconductor light emitting device 1.

また、本実施の形態では、半導体層20内に色度変換層15が設けられている。これにより、活性層12などと同様の製法を用いて半導体層20内に色度変換層15を設けることができる。また、色度変換層15の組成比や積層構造は上述のように自由に変更可能であることから、それらを適宜、変更するだけで、ストークシフト量を自由に変更することが可能である。従って、ストークシフトの大きな波長変換構造(色度変換層15)を簡易な方法でチップ内(半導体層20内)に設けることができる。   In the present embodiment, the chromaticity conversion layer 15 is provided in the semiconductor layer 20. Thereby, the chromaticity conversion layer 15 can be provided in the semiconductor layer 20 using the same manufacturing method as that for the active layer 12 and the like. Further, since the composition ratio and the laminated structure of the chromaticity conversion layer 15 can be freely changed as described above, the stalk shift amount can be freely changed by changing them appropriately. Therefore, the wavelength conversion structure (chromaticity conversion layer 15) having a large Stoke shift can be provided in the chip (in the semiconductor layer 20) by a simple method.

<第1の実施の形態の変形例>
上記実施の形態では、色度変換層15は、メサ部16の上面に設けられていたが、例えば、図5に示したように、基板10の裏面に形成されていてもよい。この場合、色度変換層15は、基板10への結晶成長によって形成されたものであり、半導体発光素子1の光射出面15Aが、基板10の裏面側となる。このとき、メサ部16の上面には、コンタクト層14が露出することになるが、例えば、図5に示したように、メサ部16の上面全体に、上部電極31を形成してもよい。なお、本変形例においては、色度変換層15、基板10および半導体層20が本発明の「半導体層」の一具体例に相当する。
<Modification of the first embodiment>
In the above embodiment, the chromaticity conversion layer 15 is provided on the upper surface of the mesa unit 16, but may be formed on the back surface of the substrate 10 as shown in FIG. 5, for example. In this case, the chromaticity conversion layer 15 is formed by crystal growth on the substrate 10, and the light emission surface 15 </ b> A of the semiconductor light emitting element 1 is the back side of the substrate 10. At this time, the contact layer 14 is exposed on the upper surface of the mesa unit 16. For example, as shown in FIG. 5, the upper electrode 31 may be formed on the entire upper surface of the mesa unit 16. In this modification, the chromaticity conversion layer 15, the substrate 10, and the semiconductor layer 20 correspond to a specific example of the “semiconductor layer” of the present invention.

<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態に係る面発光型の半導体発光素子アレイ2について説明する。図6は、半導体発光素子アレイ2を斜視的に表したものである。図7、図8は、図6の半導体発光素子アレイ2のA−A矢視方向の断面構成の一例を表したものである。なお、図6〜図8は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なっている。
<Second Embodiment>
Next, a surface emitting semiconductor light emitting element array 2 according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a perspective view of the semiconductor light emitting element array 2. 7 and 8 illustrate an example of a cross-sectional configuration of the semiconductor light emitting element array 2 in FIG. 6 to 8 are schematically shown and are different from actual dimensions and shapes.

本実施の形態の半導体発光素子アレイ2は、複数の半導体発光素子1を1つのチップに形成したものである。そこで、以下では、上記実施の形態との共通点についての説明を適宜省略し、本実施の形態の特徴点について詳細に説明するものとする。なお、各半導体発光素子1の下部電極35は図6に示したように共通化されていてもよいし、図示しないが互いに別個に形成されていてもよい。   The semiconductor light emitting element array 2 of the present embodiment has a plurality of semiconductor light emitting elements 1 formed on one chip. Therefore, in the following, description of points in common with the above embodiment will be omitted as appropriate, and feature points of this embodiment will be described in detail. In addition, the lower electrode 35 of each semiconductor light emitting element 1 may be made common as shown in FIG. 6, or may be formed separately from each other although not shown.

半導体発光素子アレイ2は、基板10の一面側に、複数のメサ部16を備えている。各メサ部16内の各層は、互いに同一の材料系によって構成されており、具体的にはIII−V族窒化物半導体によって構成されている。各メサ部16は、基板10上への結晶成長によって形成されたものであり、半導体層20(各メサ部16)内の各層は、互いに一括して形成されたものである。つまり、色度変換層15は、半導体層20内の他の層とともに一括に形成されたものである。各メサ部16は、活性層12から発せられた光を、色度変換層15を介して外部に出力するようになっている。ここで、図6に示したように、複数のメサ部16のうち一のメサ部16(第1のメサ部)に含まれる色度変換層15が、赤色度変換層15Rとなっている。また、複数のメサ部16のうち他のメサ部16(第2のメサ部)に含まれる色度変換層15が、緑色度変換層15Gとなっており、さらに、複数のメサ部16のうちその他のメサ部16(第3のメサ部)に含まれる色度変換層15が、青色度変換層15Gとなっている。   The semiconductor light emitting element array 2 includes a plurality of mesa portions 16 on one surface side of the substrate 10. Each layer in each mesa portion 16 is composed of the same material system, and specifically is composed of a group III-V nitride semiconductor. Each mesa portion 16 is formed by crystal growth on the substrate 10, and each layer in the semiconductor layer 20 (each mesa portion 16) is formed in a lump. That is, the chromaticity conversion layer 15 is formed together with the other layers in the semiconductor layer 20. Each mesa unit 16 outputs light emitted from the active layer 12 to the outside via the chromaticity conversion layer 15. Here, as illustrated in FIG. 6, the chromaticity conversion layer 15 included in one mesa unit 16 (first mesa unit) among the plurality of mesa units 16 is a redness conversion layer 15R. In addition, the chromaticity conversion layer 15 included in another mesa unit 16 (second mesa unit) among the plurality of mesa units 16 is a greenness conversion layer 15G, and among the plurality of mesa units 16 The chromaticity conversion layer 15 included in the other mesa unit 16 (third mesa unit) is a blueness conversion layer 15G.

ここで、赤色度変換層15Rは、例えば、図7に示したように、活性層12から発せられた紫外光を吸収し、赤色の波長帯の光を発する多層構造15aを有している。また、緑色度変換層15Gは、例えば、図7に示したように、活性層12から発せられた紫外光を吸収し、緑色の波長帯の光を発する多層構造15bを有している。また、青色度変換層15Bは、例えば、図7に示したように、活性層12から発せられた紫外光を吸収し、青色の波長帯の光を発する多層構造15cを有している。多層構造15a、多層構造15bおよび多層構造15cは、例えば、組成比の互いに異なるGaInNによりそれぞれ形成された井戸層およびバリア層を交互に積層してなる多重量子井戸構造となっている。多層構造15a、多層構造15bおよび多層構造15cに含まれるIn組成比は、互いに異なっている。なお、多層構造15a、多層構造15bおよび多層構造15cに含まれるIn組成比は、第1の実施の形態で説明した値と同様である。   Here, for example, as shown in FIG. 7, the redness conversion layer 15 </ b> R has a multilayer structure 15 a that absorbs ultraviolet light emitted from the active layer 12 and emits light in the red wavelength band. Further, as shown in FIG. 7, for example, the green degree conversion layer 15G has a multilayer structure 15b that absorbs ultraviolet light emitted from the active layer 12 and emits light in the green wavelength band. In addition, the blue degree conversion layer 15B has a multilayer structure 15c that absorbs ultraviolet light emitted from the active layer 12 and emits light in a blue wavelength band, for example, as shown in FIG. The multilayer structure 15a, the multilayer structure 15b, and the multilayer structure 15c have, for example, a multiple quantum well structure in which well layers and barrier layers respectively formed of GaInN having different composition ratios are alternately stacked. The In composition ratios included in the multilayer structure 15a, the multilayer structure 15b, and the multilayer structure 15c are different from each other. The In composition ratios included in the multilayer structure 15a, the multilayer structure 15b, and the multilayer structure 15c are the same as the values described in the first embodiment.

なお、赤色度変換層15Rおよび緑色度変換層15Gは、図7に示したような単一の多層構造のみからなっていてもよいが、例えば、図8に示したような複数の多層構造を含んで構成されていてもよい。赤色度変換層15Rは、例えば、図8に示したように、多層構造15c、多層構造15bおよび多層構造15aを上部クラッド層13側から順に積層して構成されていてもよい。このとき、多層構造15bは、活性層12および多層構造15cから発せられた光を吸収し、緑色の波長帯の光を発するようになっている。多層構造15aは、活性層12、多層構造15cおよび多層構造15bから発せられた光を吸収し、赤色の波長帯の光を発するようになっている。また、緑色度変換層15Gは、例えば、図8に示したように、多層構造15cおよび多層構造15bを上部クラッド層13側から順に積層して構成されていてもよい。このとき、多層構造15bは、活性層12および多層構造15cから発せられた光を吸収し、緑色の波長帯の光を発するようになっている。   Note that the redness conversion layer 15R and the greenness conversion layer 15G may have only a single multilayer structure as shown in FIG. 7, for example, a plurality of multilayer structures as shown in FIG. It may be configured to include. For example, as illustrated in FIG. 8, the redness conversion layer 15 </ b> R may be configured by sequentially laminating a multilayer structure 15 c, a multilayer structure 15 b, and a multilayer structure 15 a from the upper cladding layer 13 side. At this time, the multilayer structure 15b absorbs light emitted from the active layer 12 and the multilayer structure 15c, and emits light in the green wavelength band. The multilayer structure 15a absorbs light emitted from the active layer 12, the multilayer structure 15c, and the multilayer structure 15b, and emits light in the red wavelength band. Further, for example, as shown in FIG. 8, the green degree conversion layer 15G may be configured by laminating a multilayer structure 15c and a multilayer structure 15b in order from the upper clad layer 13 side. At this time, the multilayer structure 15b absorbs light emitted from the active layer 12 and the multilayer structure 15c, and emits light in the green wavelength band.

[製造方法]
次に、本実施の形態の半導体発光素子アレイ2の製造方法の一例について説明する。半導体発光素子アレイ2は、基本的には、半導体発光素子1の製造方法と同様の方法によって製造可能である。ただし、赤色度変換層15Rおよび緑色度変換層15Gを、例えば、図8に示したような複数の多層構造を含んで構成する場合には、以下に示す方法を用いることが好ましい。
[Production method]
Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor light emitting element array 2 of the present embodiment will be described. The semiconductor light emitting element array 2 can be basically manufactured by a method similar to the method for manufacturing the semiconductor light emitting element 1. However, when the redness conversion layer 15R and the greenness conversion layer 15G are configured to include a plurality of multilayer structures as shown in FIG. 8, for example, the following method is preferably used.

具体的には、まず、基板10上に、下部クラッド層11、活性層12、上部クラッド層13、コンタクト層14および色度変換層15をこの順に積層する。また、色度変換層15として、多層構造15c、多層構造15bおよび多層構造15aを上部クラッド層13側から順に積層したものを、上部クラッド層13上に形成しておく。   Specifically, first, the lower clad layer 11, the active layer 12, the upper clad layer 13, the contact layer 14, and the chromaticity conversion layer 15 are laminated on the substrate 10 in this order. Further, as the chromaticity conversion layer 15, a multilayer structure 15 c, a multilayer structure 15 b, and a multilayer structure 15 a that are stacked in order from the upper cladding layer 13 side are formed on the upper cladding layer 13.

次に、色度変換層15のうち、赤色度変換層15Rを形成することとなる領域を含む表面を覆うとともに、緑色度変換層15Gおよび青色度変換層15Bを形成することとなる領域を含む表面に開口を有するレジスト層を形成する。続いて、例えばRIE法により、レジスト層をマスクとして、色度変換層15のうち多層構造15aを選択的に除去する。その後、レジスト層を除去する。   Next, in the chromaticity conversion layer 15, the surface including the region where the redness conversion layer 15R is to be formed is covered, and the region where the greenness conversion layer 15G and the blueness conversion layer 15B are to be formed is included. A resist layer having an opening on the surface is formed. Subsequently, the multilayer structure 15a in the chromaticity conversion layer 15 is selectively removed by the RIE method, for example, using the resist layer as a mask. Thereafter, the resist layer is removed.

続いて、色度変換層15のうち、赤色度変換層15Rおよび緑色度変換層15Gを形成することとなる領域を含む表面を覆うとともに、青色度変換層15Bを形成することとなる領域を含む表面に開口を有するレジスト層を形成する。続いて、例えばRIE法により、レジスト層をマスクとして、色度変換層15のうち多層構造15bを選択的に除去する。その後、レジスト層を除去する。   Subsequently, the chromaticity conversion layer 15 covers a surface including a region where the redness conversion layer 15R and the greenness conversion layer 15G are formed, and includes a region where the blueness conversion layer 15B is formed. A resist layer having an opening on the surface is formed. Subsequently, for example, by the RIE method, the multilayer structure 15b in the chromaticity conversion layer 15 is selectively removed using the resist layer as a mask. Thereafter, the resist layer is removed.

さらに、色度変換層15のうち、メサ部16を形成することとなる領域に、メサ部16の上面よりも小さな面積の複数の円形状のレジスト層を形成する。続いて、例えばRIE法により、レジスト層をマスクとして、色度変換層15を選択的に除去する。その後、レジスト層を除去する。これにより、赤色の波長帯の光を発することとなるメサ部16の上面に、多層構造15c、多層構造15bおよび多層構造15aが上部クラッド層13側から順に積層された赤色度変換層15Rが形成される。また、緑色の波長帯の光を発することとなるメサ部16の上面に、多層構造15cおよび多層構造15bが上部クラッド層13側から順に積層された緑色度変換層15Gが形成される。さらに、青色の波長帯の光を発することとなるメサ部16の上面に、多層構造15cからなる青色度変換層15Bが形成される。   Further, a plurality of circular resist layers having an area smaller than the upper surface of the mesa portion 16 are formed in a region where the mesa portion 16 is to be formed in the chromaticity conversion layer 15. Subsequently, the chromaticity conversion layer 15 is selectively removed by the RIE method using the resist layer as a mask. Thereafter, the resist layer is removed. Thereby, the redness conversion layer 15R in which the multilayer structure 15c, the multilayer structure 15b, and the multilayer structure 15a are sequentially laminated from the upper clad layer 13 side is formed on the upper surface of the mesa portion 16 that emits light in the red wavelength band. Is done. A green degree conversion layer 15G in which the multilayer structure 15c and the multilayer structure 15b are sequentially stacked from the upper clad layer 13 side is formed on the upper surface of the mesa unit 16 that emits light in the green wavelength band. Further, a blueness conversion layer 15B made of a multilayer structure 15c is formed on the upper surface of the mesa unit 16 that emits light in the blue wavelength band.

次に、色度変換層15を含むコンタクト層14の表面に、個々の色度変換層15を覆うように複数の円形状のレジスト層を形成する。続いて、例えばRIE法により、レジスト層をマスクとして、コンタクト層14から下部クラッド層11の上部までを選択的に除去する。これにより、円形状のレジスト層の直下に、下部クラッド層11の上部から色度変換層15まで伸びた柱状のメサ部16が形成される。その後、レジスト層を除去する。   Next, a plurality of circular resist layers are formed on the surface of the contact layer 14 including the chromaticity conversion layer 15 so as to cover the individual chromaticity conversion layers 15. Subsequently, the contact layer 14 to the upper part of the lower cladding layer 11 are selectively removed by, for example, RIE, using the resist layer as a mask. As a result, a columnar mesa portion 16 extending from the upper portion of the lower cladding layer 11 to the chromaticity conversion layer 15 is formed immediately below the circular resist layer. Thereafter, the resist layer is removed.

その後は、上記の半導体発光素子1の製造方法と同様の工程を実行する。このようにして、本実施の形態の半導体発光素子アレイ2が製造される。   After that, the same process as the manufacturing method of the semiconductor light emitting device 1 is performed. In this way, the semiconductor light emitting element array 2 of the present embodiment is manufactured.

次に、本実施の形態の半導体発光素子アレイ2の作用および効果について説明する。   Next, the operation and effect of the semiconductor light emitting element array 2 of the present embodiment will be described.

[作用・効果]
本実施の形態の半導体発光素子アレイ2では、下部電極35と、個々の上部電極31との間に所定の電圧が印加されると、個々のメサ部17において、電流狭窄層19の電流注入領域19Aを通して活性層12に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。活性層12で生じた光は、メサ部17の上面から外部に出力される。
[Action / Effect]
In the semiconductor light emitting element array 2 of the present embodiment, when a predetermined voltage is applied between the lower electrode 35 and each upper electrode 31, the current injection region of the current confinement layer 19 in each mesa portion 17. A current is injected into the active layer 12 through 19A, thereby causing light emission due to recombination of electrons and holes. The light generated in the active layer 12 is output from the upper surface of the mesa unit 17 to the outside.

ところで、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様、色度変換層15は、半導体層20のうち、下部電極35と上部電極31によって注入される電流経路とは異なる部位に形成されている。そのため、色度変換層15には、電流が流れることがなく、色度変換層15が半導体発光素子1の駆動条件に何らの影響も及ぼさない。従って、色度変換層15の組成比や積層構造は半導体発光素子1の駆動条件によって制約されることはない。   By the way, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the chromaticity conversion layer 15 is formed in a portion of the semiconductor layer 20 that is different from the current path injected by the lower electrode 35 and the upper electrode 31. Has been. Therefore, no current flows through the chromaticity conversion layer 15, and the chromaticity conversion layer 15 has no influence on the driving conditions of the semiconductor light emitting element 1. Therefore, the composition ratio and the laminated structure of the chromaticity conversion layer 15 are not limited by the driving conditions of the semiconductor light emitting device 1.

また、第1の実施の形態と同様、半導体層20内に色度変換層15が設けられている。これにより、活性層12などと同様の製法を用いて半導体層20内に色度変換層15を設けることができる。また、色度変換層15の組成比や積層構造は上述のように自由に変更可能であることから、それらを適宜、変更するだけで、ストークシフト量を自由に変更することが可能である。従って、ストークシフトの大きな波長変換構造(色度変換層15)を簡易な方法でチップ内(半導体層20内)に設けることができる。   Further, as in the first embodiment, a chromaticity conversion layer 15 is provided in the semiconductor layer 20. Thereby, the chromaticity conversion layer 15 can be provided in the semiconductor layer 20 using the same manufacturing method as that for the active layer 12 and the like. Further, since the composition ratio and the laminated structure of the chromaticity conversion layer 15 can be freely changed as described above, the stalk shift amount can be freely changed by changing them appropriately. Therefore, the wavelength conversion structure (chromaticity conversion layer 15) having a large Stoke shift can be provided in the chip (in the semiconductor layer 20) by a simple method.

<第2の実施の形態の変形例>
上記第2の実施の形態では、色度変換層15は、メサ部16の上面に設けられていたが、例えば、図9、図10に示したように、基板10の裏面に形成されていてもよい。この場合、色度変換層15は、基板10への結晶成長によって形成されたものであり、半導体発光素子アレイ2の光射出面15Aが、基板10の裏面側となる。このとき、メサ部16の上面には、コンタクト層14が露出することになるが、例えば、図9、図10に示したように、メサ部16の上面全体に、上部電極31を形成してもよい。なお、本変形例においては、色度変換層15、基板10および半導体層20が本発明の「半導体層」の一具体例に相当する。
<Modification of Second Embodiment>
In the second embodiment, the chromaticity conversion layer 15 is provided on the upper surface of the mesa unit 16. However, for example, as illustrated in FIGS. 9 and 10, the chromaticity conversion layer 15 is formed on the back surface of the substrate 10. Also good. In this case, the chromaticity conversion layer 15 is formed by crystal growth on the substrate 10, and the light emission surface 15 </ b> A of the semiconductor light emitting element array 2 is the back surface side of the substrate 10. At this time, the contact layer 14 is exposed on the upper surface of the mesa unit 16. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, the upper electrode 31 is formed on the entire upper surface of the mesa unit 16. Also good. In this modification, the chromaticity conversion layer 15, the substrate 10, and the semiconductor layer 20 correspond to a specific example of the “semiconductor layer” of the present invention.

以上、複数の実施の形態およびそれらの変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。   Although the present invention has been described with reference to a plurality of embodiments and their modifications, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications can be made.

例えば、上記第2の実施の形態およびその変形例では、各メサ部16は、基板10上への結晶成長によって形成されたものであったが、例えば、図示しないが、全てのメサ部16のうち少なくとも1つが、基板10上への実装によって搭載されたものであってもよい。   For example, in the second embodiment and the modifications thereof, each mesa portion 16 is formed by crystal growth on the substrate 10. For example, although not shown, all the mesa portions 16 are formed. At least one of them may be mounted on the substrate 10.

また、上記各実施の形態等では、III−V族窒化物半導体発光素子を例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体発光素子にも適用可能である。   In each of the above-described embodiments, the present invention has been described by taking a group III-V nitride semiconductor light emitting device as an example. However, the present invention can also be applied to other compound semiconductor light emitting devices.

また、上記各実施の形態等では、LEDを例にして本発明を説明したが、面発光型の半導体レーザにももちろん適用可能である。   In each of the above embodiments and the like, the present invention has been described by taking the LED as an example, but it is of course applicable to a surface emitting semiconductor laser.

1…半導体発光素子、2…半導体発光素子アレイ、10…基板、11…下部クラッド層、12…活性層、13…上部クラッド層、14…コンタクト層、15…色度変換層、15A…光射出面、15R…赤色度変換層、15G…緑色度変換層、15B…青色度変換層、15a,15b,15c…多層構造、16…メサ部、20…半導体層、31…上部電極、32…絶縁層、32A…開口、33,36…電極パッド、34,37…接続部、35…下部電極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor light-emitting device, 2 ... Semiconductor light-emitting device array, 10 ... Substrate, 11 ... Lower clad layer, 12 ... Active layer, 13 ... Upper clad layer, 14 ... Contact layer, 15 ... Chromaticity conversion layer, 15A ... Light emission 15R ... Redness conversion layer, 15G ... Greenness conversion layer, 15B ... Blueness conversion layer, 15a, 15b, 15c ... Multilayer structure, 16 ... Mesa portion, 20 ... Semiconductor layer, 31 ... Upper electrode, 32 ... Insulation Layer, 32A ... opening, 33, 36 ... electrode pad, 34, 37 ... connection, 35 ... lower electrode.

Claims (7)

第1導電型半導体層、活性層、第2導電型半導体層、色度変換層をこの順に含み、前記活性層から発せられた光を、前記色度変換層を介して外部に出力する複数のメサ部を有する半導体層と、
前記色度変換層を介さずに各活性層に電流注入することの可能な位置に配置された電極と
を備え、
複数のメサ部のうち第1のメサ部に含まれる色度変換層は、前記活性層から発せられた光を吸収し、第1の波長帯の波長の光を発する第1の多層構造を有し、
複数のメサ部のうち第2のメサ部に含まれる色度変換層は、前記第1の多層構造と、前記第1の多層構造から発せられた光を吸収し、前記第1の波長帯よりも長波長の光を発する第2の多層構造とを有し、
複数のメサ部のうち第3のメサ部に含まれる色度変換層は、前記第1の多層構造と、前記第2の多層構造と、前記第2の多層構造から発せられた光を吸収し、前記第2の波長帯よりも長波長の光を発する第3の多層構造とを有する
半導体発光素子アレイ。
A plurality of first conductivity type semiconductor layers, active layers, second conductivity type semiconductor layers, and chromaticity conversion layers are arranged in this order, and light emitted from the active layer is output to the outside through the chromaticity conversion layers. A semiconductor layer having a mesa portion;
An electrode disposed at a position where current can be injected into each active layer without going through the chromaticity conversion layer;
With
The chromaticity conversion layer included in the first mesa portion among the plurality of mesa portions has a first multilayer structure that absorbs light emitted from the active layer and emits light having a wavelength in the first wavelength band. And
The chromaticity conversion layer included in the second mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs the light emitted from the first multilayer structure and the first multilayer structure, and from the first wavelength band. And a second multilayer structure that emits light of a long wavelength,
The chromaticity conversion layer included in the third mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs light emitted from the first multilayer structure, the second multilayer structure, and the second multilayer structure. And a third multilayer structure that emits light having a wavelength longer than that of the second wavelength band.
Semiconductors light emitting element array.
第1導電型半導体層、活性層、第2導電型半導体層、色度変換層をこの順に含み、前記活性層から発せられた光を、前記色度変換層を介して外部に出力する複数のメサ部を有する半導体層と、
前記色度変換層を介さずに各活性層に電流注入することの可能な位置に配置された電極と
を備え、
複数のメサ部のうち第1のメサ部に含まれる色度変換層は、前記活性層から発せられた光を吸収し、第1の波長帯の波長の光を発する第1の多層構造を有し、
複数のメサ部のうち第2のメサ部に含まれる色度変換層は、前記活性層から発せられた光を吸収し、前記第1の波長帯よりも長波長の光を発する第2の多層構造を有し、
複数のメサ部のうち第3のメサ部に含まれる色度変換層は、前記活性層から発せられた光を吸収し、前記第2の波長帯よりも長波長の光を発する第3の多層構造を有し、
前記半導体層は、前記第2導電型半導体層と前記色度変換層との間に半導体基板を有し、
前記色度変換層は、前記半導体基板上への結晶成長によって形成されたものである
半導体発光素子アレイ。
A plurality of first conductivity type semiconductor layers, active layers, second conductivity type semiconductor layers, and chromaticity conversion layers are arranged in this order, and light emitted from the active layer is output to the outside through the chromaticity conversion layers. A semiconductor layer having a mesa portion;
An electrode disposed at a position where current can be injected into each active layer without going through the chromaticity conversion layer;
With
The chromaticity conversion layer included in the first mesa portion among the plurality of mesa portions has a first multilayer structure that absorbs light emitted from the active layer and emits light having a wavelength in the first wavelength band. And
The chromaticity conversion layer included in the second mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs the light emitted from the active layer and emits light having a wavelength longer than that of the first wavelength band. Has a structure,
A chromaticity conversion layer included in a third mesa portion among the plurality of mesa portions absorbs light emitted from the active layer and emits light having a longer wavelength than the second wavelength band. structure have a,
The semiconductor layer has a semiconductor substrate between the second conductivity type semiconductor layer and the chromaticity conversion layer,
The chromaticity conversion layer is formed by crystal growth on the semiconductor substrate.
Semiconductors light emitting element array.
各メサ部は、III−V族窒化物半導体によって構成されている
請求項または請求項に記載の半導体発光素子アレイ。
Each mesa portion is a semiconductor light-emitting element array according to claim 1 or claim 2 is constituted by a group III-V nitride semiconductor.
前記第1の多層構造、前記第2の多層構造および前記第3の多層構造は、いずれも、Inを含んで構成されており、
前記第1の多層構造、前記第2の多層構造および前記第3の多層構造のIn組成比は、互いに異なっている
請求項に記載の半導体発光素子アレイ。
The first multilayer structure, the second multilayer structure, and the third multilayer structure are all configured to include In,
4. The semiconductor light-emitting element array according to claim 3 , wherein In composition ratios of the first multilayer structure, the second multilayer structure, and the third multilayer structure are different from each other.
前記半導体層は、前記第1導電型半導体層から見た位置関係で前記活性層とは反対側に半導体基板を有し、
各メサ部は、前記半導体基板上への結晶成長によって形成されたものである
請求項に記載の半導体発光素子アレイアレイ。
The semiconductor layer has a semiconductor substrate on a side opposite to the active layer side in a positional relationship viewed from the first conductivity type semiconductor layer,
Each mesa portion, the semiconductor light-emitting element array array of claim 1 and is formed by crystal growth on a semiconductor substrate.
前記半導体層は、前記第2導電型半導体層と前記色度変換層との間に半導体基板を有し、
前記色度変換層は、前記半導体基板上への結晶成長によって形成されたものである
請求項に記載の半導体発光素子アレイ。
The semiconductor layer has a semiconductor substrate between the second conductivity type semiconductor layer and the chromaticity conversion layer,
The semiconductor light-emitting element array according to claim 1 , wherein the chromaticity conversion layer is formed by crystal growth on the semiconductor substrate.
前記半導体層は、前記第1導電型半導体層から見た位置関係で前記活性層とは反対側に半導体基板を有し、
全てのメサ部のうち少なくとも1つは、前記半導体基板上への実装によって搭載されたものである
請求項に記載の半導体発光素子アレイ。
The semiconductor layer has a semiconductor substrate on a side opposite to the active layer side in a positional relationship viewed from the first conductivity type semiconductor layer,
At least one semiconductor light-emitting element array according to claim 1 wherein in which is mounted by the mounting of a semiconductor substrate of all of the mesa portion.
JP2010079294A 2010-03-30 2010-03-30 Semiconductor light emitting device array Expired - Fee Related JP5454303B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010079294A JP5454303B2 (en) 2010-03-30 2010-03-30 Semiconductor light emitting device array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010079294A JP5454303B2 (en) 2010-03-30 2010-03-30 Semiconductor light emitting device array

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011211084A JP2011211084A (en) 2011-10-20
JP5454303B2 true JP5454303B2 (en) 2014-03-26

Family

ID=44941813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010079294A Expired - Fee Related JP5454303B2 (en) 2010-03-30 2010-03-30 Semiconductor light emitting device array

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5454303B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015063947A1 (en) * 2013-11-01 2015-05-07 星和電機株式会社 Semiconductor light-emitting element and light-emitting device
CN108475712B (en) * 2015-12-01 2021-11-09 夏普株式会社 image forming element
JP2019537255A (en) * 2016-11-22 2019-12-19 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH Method of manufacturing at least one optoelectronic semiconductor component and optoelectronic semiconductor component
JP7105568B2 (en) * 2018-01-26 2022-07-25 ローム株式会社 Semiconductor light-emitting element and light-emitting device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10261818A (en) * 1997-03-19 1998-09-29 Fujitsu Ltd Light emitting semiconductor device
JP4008656B2 (en) * 2000-12-27 2007-11-14 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device
KR100723233B1 (en) * 2006-03-31 2007-05-29 삼성전기주식회사 White light emitting device
CN101821866B (en) * 2007-10-08 2012-05-23 3M创新有限公司 Light emitting diode with bonded semiconductor wavelength converter
DE102009023351A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip and method for producing an optoelectronic semiconductor chip

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011211084A (en) 2011-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12176379B2 (en) Optoelectronic device comprising pixels which emit three colors
JP5638514B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
US7291865B2 (en) Light-emitting semiconductor device
KR101493321B1 (en) Light emitting diode with excellent current spreading effect and method of manufacturing the same
CN100403564C (en) Monolithic multi-color, multi-quantum well semiconductor light-emitting diode and method of manufacturing same
US9070847B2 (en) Ultraviolet semiconductor light-emitting element that emits ultraviolet light from one surface side
KR101611412B1 (en) Light emitting device
WO2010146808A1 (en) Gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting diode
CN102067334A (en) Semiconductor light emitting device
KR101000276B1 (en) Semiconductor light emitting device
US8759815B2 (en) Nitride based semiconductor light emitting device
JP2009302314A (en) GaN-BASED SEMICONDUCTOR DEVICE
WO2014167773A1 (en) Semiconductor light emitting element and method for manufacturing same
JP5454303B2 (en) Semiconductor light emitting device array
JP2007149791A (en) Semiconductor light emitting device and method for producing semiconductor light emitting device
KR20110044020A (en) Light emitting device and manufacturing method
JP2009070893A (en) Light-emitting device and manufacturing method therefor
KR20110043282A (en) Light emitting device and manufacturing method
KR20110083292A (en) Group III nitride semiconductor light emitting device
JP2012227289A (en) Semiconductor light-emitting device
JP6948494B2 (en) UV light emitting element and light emitting element package
KR102250523B1 (en) Light emitting device and lighting system
KR100985720B1 (en) Method of forming light emitting device package
KR100631970B1 (en) Nitride semiconductor light emitting device for flip chip
CN115606010B (en) Semiconductor structure and method for manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130221

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131003

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131210

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131223

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees