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JP5708285B2 - Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description

本発明は、半導体発光素子及び半導体発光装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting element and a semiconductor light emitting device.

半導体発光素子は、通常、透明電極上に、金(Au)等のボンディングワイヤと接続する部分にボンディングパッドを形成している。最近、発光波長に対して透光性の基板上に形成された半導体発光素子を裏返し、回路基板(サブマウント)またはパッケージに搭載するフリップチップボンディング(FC)実装技術が開発されている。   In a semiconductor light emitting device, a bonding pad is usually formed on a transparent electrode at a portion connected to a bonding wire such as gold (Au). Recently, flip chip bonding (FC) mounting technology has been developed in which a semiconductor light emitting element formed on a substrate that is transparent to the emission wavelength is turned over and mounted on a circuit board (submount) or package.

例えば、特許文献1には、透光性基板と、n型半導体層/発光層/p型半導体層が積層された半導体層と、n型半導体層に接合される負電極と、p型半導体層に接合される正電極と、正電極及び負電極にそれぞれ接続される正電極パッド及び負電極パッドとを備えたフリップチップ型半導体発光素子が記載されている。   For example, Patent Document 1 discloses a translucent substrate, a semiconductor layer in which an n-type semiconductor layer / a light emitting layer / p-type semiconductor layer are stacked, a negative electrode bonded to the n-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer. There is described a flip-chip type semiconductor light emitting device including a positive electrode bonded to the positive electrode and a positive electrode pad and a negative electrode pad connected to the positive electrode and the negative electrode, respectively.

特開2007−173269号公報JP 2007-173269 A

ところで、FC実装技術によれば、正電極を構成する透明導電層の膜厚を薄くすることにより、発光層から出射される光の吸収が減少する傾向がある。一方、透明導電層の膜厚を過度に薄くするとシート抵抗が増大する傾向がある。そのため、電流の拡散が不良となり、順方向電圧(Vf)が上昇するおそれがある。
また、発光層からは、基板側および基板と反対側以外の方向にも光が出力されており、このような光は、光取り出し効率の向上に貢献しないという問題がある。
本発明の目的は、半導体発光素子のFC(フリップチップ)実装技術において、順方向電圧(Vf)の上昇を抑制し、且つ発光出力(Po)を増大させて光取り出し効率を向上させることにある。
By the way, according to the FC mounting technology, the absorption of light emitted from the light emitting layer tends to decrease by reducing the film thickness of the transparent conductive layer constituting the positive electrode. On the other hand, when the film thickness of the transparent conductive layer is excessively reduced, the sheet resistance tends to increase. Therefore, current diffusion becomes poor, and the forward voltage (Vf) may increase.
In addition, light is output from the light emitting layer in directions other than the substrate side and the opposite side of the substrate, and there is a problem that such light does not contribute to improvement of light extraction efficiency.
An object of the present invention is to improve the light extraction efficiency by suppressing the increase of the forward voltage (Vf) and increasing the light emission output (Po) in the FC (flip chip) mounting technology of the semiconductor light emitting device. .

本発明によれば、以下、[1]〜[10]が提供される。
[1]請求項1に係る発明は、第1の導電型を有する第1の半導体層、発光層及び当該第1の導電型とは逆の導電性を示す第2の導電型を有する第2の半導体層が積層された積層半導体層と、前記第1の半導体層と接続する第1の電極と、前記第2の半導体層の表面に設けた第2の電極と、を備え、前記第2の電極は、他の部分より膜厚が大きい複数の膜厚部を有し且つ前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す透明導電層と、前記透明導電層上に積層され且つ、第1の屈折率を有し前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す第1の絶縁層と当該第1の屈折率より高い第2の屈折率を有し当該発光層から出射される光に対して光透過性を示す第2の絶縁層とを交互に積層して構成された多層絶縁層と、前記多層絶縁層上に積層され且つ導電性を有するとともに前記発光層から出射される光に対して反射性を示す金属反射層と、前記多層絶縁層を通して設けられ、一端が前記透明導電層の前記膜厚部に電気的に接続され且つ他端が前記金属反射層と電気的に接続される導体部と、を含むことを特徴とする半導体発光素子である。
According to the present invention, the following [1] to [10] are provided.
[1] The invention according to claim 1 is the first semiconductor layer having the first conductivity type, the light emitting layer, and the second conductivity type having the second conductivity type opposite to the first conductivity type. A stacked semiconductor layer on which the semiconductor layers are stacked, a first electrode connected to the first semiconductor layer, and a second electrode provided on a surface of the second semiconductor layer, The electrode includes a transparent conductive layer having a plurality of film thickness portions that are thicker than other portions and exhibiting light transmittance with respect to light emitted from the light emitting layer, and is laminated on the transparent conductive layer. And a first insulating layer having a first refractive index and exhibiting optical transparency with respect to light emitted from the light emitting layer, and a second refractive index higher than the first refractive index. A multilayer insulating layer configured by alternately laminating second insulating layers exhibiting optical transparency with respect to light emitted from the layer, and on the multilayer insulating layer A metal reflective layer exhibiting reflective to light emitted from the light emitting layer and having a stacked and electrically conductive, said formed through a multilayer insulating layer, electrically to the thickness of one end the transparent conductive layer And a conductor portion electrically connected to the metal reflective layer at the other end.

[2]請求項2に係る発明は、前記透明導電層は、前記第2の半導体層の表面を連続的に覆うように形成された基部と、前記多層絶縁層側に当該基部より膜厚が大きい凸部を有するように形成された複数の前記膜厚部とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子である。
[3]請求項3に係る発明は、前記透明導電層の前記凸部は、一定の間隔を設けて前記基部上に配置されることを特徴とする請求項2に記載の半導体発光素子である。
[4]請求項4に係る発明は、前記透明導電層の前記膜厚部は、一定の間隔を設けて前記基部上に配置された第1の凸部と、当該第1の凸部を互いに結合する直線状の第2の凸部を有する格子状パターンを構成することを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体発光素子である。
尚、透明導電層に形成された複数の膜厚部の配置パターンは、格子状パターンに限定されず、第2の半導体層の表面を連続的に覆う基部上に、互いに所定の間隔を設けて等間隔で又はランダムに形成されたパターン(「孤立パターン」と称する)でもよい。
[5]請求項5に係る発明は、前記多層絶縁層は、2つの前記第1の絶縁層によって1つの前記第2の絶縁層を挟み込む構造を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体発光素子である。
[6]請求項6に係る発明は、前記多層絶縁層は、前記透明導電層側の表面と前記金属反射層側の表面とに其々前記第1の屈折率を有する前記第1の絶縁層を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体発光素子である。
[7]請求項7に係る発明は、前記導体部は、前記多層絶縁層の全体に分布するように複数形成されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体発光素子である。
[8]請求項8に係る発明は、前記第1の電極と外部との電気的な接続に用いられる第1の接続子と、前記第2の電極と外部との電気的な接続に用いられる第2の接続子と、を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体発光素子である。
[2] In the invention according to claim 2, the transparent conductive layer has a base portion formed so as to continuously cover the surface of the second semiconductor layer, and a film thickness from the base portion on the multilayer insulating layer side. 2. The semiconductor light emitting element according to claim 1, comprising a plurality of the film thickness portions formed so as to have large convex portions.
[3] The invention according to claim 3 is the semiconductor light-emitting element according to claim 2, wherein the convex portions of the transparent conductive layer are arranged on the base portion with a certain interval. .
[4] In the invention according to claim 4, the film-thickness portion of the transparent conductive layer includes a first convex portion disposed on the base portion with a certain interval, and the first convex portion being connected to each other. a semiconductor light-emitting device according to claim 2 or 3, characterized in that it constitutes a grid pattern and a second protrusion linear binding.
The arrangement pattern of the plurality of film thickness portions formed on the transparent conductive layer is not limited to the lattice pattern, and a predetermined interval is provided on the base portion that continuously covers the surface of the second semiconductor layer. Patterns formed at regular intervals or randomly (referred to as “isolated patterns”) may be used.
[5] The invention according to claim 5 is characterized in that the multilayer insulating layer has a structure in which one second insulating layer is sandwiched between two first insulating layers. It is a semiconductor light emitting element of any one.
[6] The invention according to claim 6 is characterized in that the multilayer insulating layer has the first refractive index on the surface on the transparent conductive layer side and on the surface on the metal reflective layer side, respectively. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein
[7] The semiconductor device according to any one of [1] to [6], wherein a plurality of the conductor portions are formed so as to be distributed over the entire multilayer insulating layer. It is a light emitting element.
[8] The invention according to claim 8 is used for a first connector used for electrical connection between the first electrode and the outside, and an electrical connection between the second electrode and the outside. A semiconductor light emitting element according to claim 1, further comprising a second connector.

[9]請求項9に係る発明は、半導体発光素子と当該半導体発光素子を実装する回路基板を備える半導体発光装置であって、前記半導体発光素子は、n型半導体層、発光層及びp型半導体層が積層された積層半導体層と、当該n型半導体層と接続する負極と、当該p型半導体層の表面に設けた正極と、を備え、前記正極は、前記積層半導体層側と反対側に複数の凸部を有し且つインジウムを含む透明導電層と、前記透明導電層の前記凸部側に積層され且つ第1の屈折率を有し前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す第1の絶縁層と当該第1の屈折率より高い第2の屈折率を有し当該発光層から出射される光に対して光透過性を示す第2の絶縁層とを交互に積層して構成された多層絶縁層と、前記多層絶縁層上に積層され且つ銀を含むとともに前記発光層から出射される光に対して反射性を示す金属反射層と、前記多層絶縁層を通して形成され一端が前記透明導電層の前記凸部に電気的に接続され且つ他端が前記金属反射層と電気的に接続される複数の導体部と、を含み、前記回路基板は、前記半導体発光素子の前記正極と対向するように配置されることを特徴とする半導体発光装置である。
[10]請求項10に係る発明は、前記回路基板は、前記半導体発光素子の前記負極及び前記正極と、それぞれ接続子により接続された一対の配線を備えることを特徴とする請求項9に記載の半導体発光装置である。
[9] An invention according to claim 9 is a semiconductor light emitting device including a semiconductor light emitting element and a circuit board on which the semiconductor light emitting element is mounted, the semiconductor light emitting element including an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type. A laminated semiconductor layer in which semiconductor layers are laminated; a negative electrode connected to the n-type semiconductor layer; and a positive electrode provided on a surface of the p-type semiconductor layer, wherein the positive electrode is opposite to the laminated semiconductor layer side A transparent conductive layer having a plurality of convex portions and containing indium; and a layer that is laminated on the convex portion side of the transparent conductive layer and has a first refractive index and emits light with respect to light emitted from the light emitting layer. A first insulating layer exhibiting transparency and a second insulating layer having a second refractive index higher than the first refractive index and exhibiting optical transparency with respect to light emitted from the light emitting layer are alternately arranged. A multilayer insulating layer formed by laminating, and silver laminated on the multilayer insulating layer Wherein the metal reflective layer exhibiting reflective to light emitted from the light-emitting layer, electrically connected and the other end the said projecting portion of the one end is formed through the multilayer dielectric layer is the transparent conductive layer together comprises A semiconductor light emitting device including a plurality of conductor portions electrically connected to the metal reflective layer, wherein the circuit board is disposed to face the positive electrode of the semiconductor light emitting element.
[10] The invention according to claim 10 is characterized in that the circuit board includes a pair of wirings respectively connected to the negative electrode and the positive electrode of the semiconductor light emitting element by connectors. This is a semiconductor light emitting device.

本発明によれば、複数の膜厚部を有しない透明導電層と屈折率が異なる複数の絶縁層からなる多層絶縁層を有しない半導体発光素子と比較して、順方向電圧(Vf)の上昇を抑制しつつ、発光出力(Po:単位mW)が増大する。   According to the present invention, the forward voltage (Vf) is increased as compared with a semiconductor light emitting device not having a multilayer insulating layer composed of a plurality of insulating layers having different refractive indexes from a transparent conductive layer not having a plurality of film thickness portions. The light emission output (Po: unit mW) increases while suppressing the above.

半導体発光装置の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a semiconductor light-emitting device. 半導体発光素子の一例を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows an example of a semiconductor light-emitting device. 積層半導体の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a laminated semiconductor. 第1の電極の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a 1st electrode. 第2の電極の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a 2nd electrode. 図6に示す第2の電極の一部の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a part of the second electrode shown in FIG. 多層絶縁層の層構造の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the layer structure of a multilayer insulating layer. 透明導電層に設けた膜厚部の配置パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the arrangement pattern of the film thickness part provided in the transparent conductive layer. 透明導電層に設けた膜厚部の格子状パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the grid | lattice pattern of the film thickness part provided in the transparent conductive layer. 透明導電層に設けた膜厚部の孤立パターンの他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the isolated pattern of the film thickness part provided in the transparent conductive layer. 透明導電層に設けた膜厚部の配置パターンの他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the arrangement pattern of the film thickness part provided in the transparent conductive layer. 半導体発光素子における発光強度の角度分布の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of angle distribution of the emitted light intensity in a semiconductor light-emitting device.

以下、本発明を実施するための形態(実施の形態)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するための一例であり、実際の大きさを表すものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention. The drawings used are examples for explaining the present embodiment and do not represent actual sizes.

<半導体発光装置1>
図1は、本実施の形態が適用される半導体発光装置1の一例を示す断面模式図である。半導体発光装置1は、光を出射する半導体発光素子10と、回路基板の一例としてのサブマウント15とを備えている。サブマウント15は、半導体発光素子10を固定するとともに、半導体発光素子10に電力を供給する配線を設けている。
<Semiconductor light emitting device 1>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a semiconductor light emitting device 1 to which the present embodiment is applied. The semiconductor light emitting device 1 includes a semiconductor light emitting element 10 that emits light and a submount 15 as an example of a circuit board. The submount 15 fixes the semiconductor light emitting element 10 and is provided with wiring for supplying power to the semiconductor light emitting element 10.

半導体発光素子10は、基板110、中間層120、下地層130、積層半導体層100を備えている。また、半導体発光素子10は、正負一対の接続電極の一例として、負極として働く第1の電極180と、正極として働く第2の電極170とを備えている。積層半導体層100は、後述するように、n型半導体層140、発光層150およびp型半導体層160から構成されている。尚、第1の電極180は、積層半導体層100の一部を切り欠いた部分に設けられている。
また、第1の電極180および第2の電極170の表面の一部を除き、中間層120、下地層130、積層半導体層100の表面および側面を覆う保護層190を備えている。尚、半導体発光素子10の詳細については後述する。
The semiconductor light emitting device 10 includes a substrate 110, an intermediate layer 120, a base layer 130, and a laminated semiconductor layer 100. The semiconductor light emitting element 10 includes a first electrode 180 that functions as a negative electrode and a second electrode 170 that functions as a positive electrode, as an example of a pair of positive and negative connection electrodes. The laminated semiconductor layer 100 includes an n-type semiconductor layer 140, a light emitting layer 150, and a p-type semiconductor layer 160, as will be described later. Note that the first electrode 180 is provided in a part of the stacked semiconductor layer 100 that is cut away.
In addition, a protective layer 190 is provided to cover the surface and side surfaces of the intermediate layer 120, the base layer 130, and the stacked semiconductor layer 100 except for part of the surfaces of the first electrode 180 and the second electrode 170. Details of the semiconductor light emitting element 10 will be described later.

サブマウント15は、サブマウント基板10B、サブマウント基板10B上に設けられたサブマウント配線11、12、半導体発光素子10の第1の電極180および第2の電極170とサブマウント配線11、12とを電気的に接続する接続子の一例としてのバンプ21,22を備えている。   The submount 15 includes a submount substrate 10B, submount wirings 11 and 12 provided on the submount substrate 10B, the first electrode 180 and the second electrode 170 of the semiconductor light emitting element 10, and the submount wirings 11 and 12. Bumps 21 and 22 are provided as an example of connectors that electrically connect the two.

図1では、半導体発光素子10は、基板110側が上側に位置している。すなわち、半導体発光素子10は、裏返してサブマウント15に実装されている。このように、サブマウント15に対して、半導体発光素子10を裏返して実装することをフリップチップ(FC)実装またはフリップチップ(FC)ボンディングと呼ぶ。また、半導体発光素子10が裏返して実装されることから、この実装形式をフェイスダウン(FD)実装とも呼ぶ。   In FIG. 1, the semiconductor light emitting element 10 has the substrate 110 side positioned on the upper side. That is, the semiconductor light emitting element 10 is turned over and mounted on the submount 15. Thus, mounting the semiconductor light emitting element 10 upside down on the submount 15 is called flip chip (FC) mounting or flip chip (FC) bonding. Further, since the semiconductor light emitting device 10 is mounted upside down, this mounting format is also referred to as face-down (FD) mounting.

本実施の形態における光の取り出しについて説明する。半導体発光素子10の積層半導体層100(具体的には、後述する図2における発光層150)において出射した光のうち、基板110側に進む光(矢印B)は、外部に取り出される(矢印D)。一方、発光層150が出射する光のうち、第2の電極170側に進む光は(矢印A)、第2の電極170に設けられ、発光層150が出射する光に対して反射性を示す反射層(後述する、図6に示す多層絶縁層172及び第2金属反射層173a)で反射され、基板110側に向かい、外部(図1の上側方向)に取り出される。また、積層半導体層100、中間層120、下地層130の側面から外部に取り出される光もある。以下、サブマウント15、半導体発光素子10の順に詳細な構成を説明する。   The light extraction in this embodiment will be described. Of the light emitted from the laminated semiconductor layer 100 of the semiconductor light emitting element 10 (specifically, the light emitting layer 150 in FIG. 2 described later), the light (arrow B) traveling toward the substrate 110 is extracted outside (arrow D). ). On the other hand, of the light emitted from the light emitting layer 150, the light traveling to the second electrode 170 side (arrow A) is provided on the second electrode 170 and is reflective to the light emitted from the light emitting layer 150. The light is reflected by a reflective layer (a multilayer insulating layer 172 and a second metal reflective layer 173a shown in FIG. 6, which will be described later), is taken out toward the substrate 110 side, and taken out to the outside (upward direction in FIG. 1). In addition, there is also light extracted from the side surfaces of the stacked semiconductor layer 100, the intermediate layer 120, and the base layer 130 to the outside. Hereinafter, a detailed configuration will be described in the order of the submount 15 and the semiconductor light emitting element 10.

(サブマウント15)
サブマウント15のサブマウント基板10Bとしては特に限定されず、例えば、セラミック基板、AlN(窒化アルミニウム)基板、Al(アルミ)基板、Cu(銅)基板、ガラスエポキシ基板等の絶縁性または導電性の各種の基板を選択して用いることができる。
尚、Al基板等の導電性の基板を用いるときには、サブマウント配線11,12とサブマウント基板10Bとを電気的に絶縁するため、サブマウント配線11,12の少なくとも一方は絶縁層を介して設けられている。
半導体発光素子10の第1の電極180及び第2の電極170とサブマウント基板10Bのサブマウント配線11,12とを接続するバンプ21,22としては、例えば、Sn(錫)を添加したAu(Au−Sn合金)ボールや半田ボールが用いうる。特に、接続(圧着)時の加熱温度が約300℃のAu−Sn合金が好ましい。
以下、半導体発光素子10について詳細な構成を説明する。
(Submount 15)
The submount substrate 10B of the submount 15 is not particularly limited, and for example, an insulating or conductive material such as a ceramic substrate, an AlN (aluminum nitride) substrate, an Al (aluminum) substrate, a Cu (copper) substrate, or a glass epoxy substrate. Various substrates can be selected and used.
When a conductive substrate such as an Al substrate is used, at least one of the submount wirings 11 and 12 is provided via an insulating layer in order to electrically insulate the submount wirings 11 and 12 from the submount substrate 10B. It has been.
As the bumps 21 and 22 that connect the first electrode 180 and the second electrode 170 of the semiconductor light emitting element 10 and the submount wirings 11 and 12 of the submount substrate 10B, for example, Au (Sn (tin) added Au (tin) Au-Sn alloy) balls and solder balls can be used. In particular, an Au—Sn alloy having a heating temperature of about 300 ° C. at the time of connection (crimping) is preferable.
Hereinafter, a detailed configuration of the semiconductor light emitting element 10 will be described.

<半導体発光素子10>
図2は、半導体発光素子10の一例を示す断面模式図である。図3は、図2においてIII方向からみた半導体発光素子10の一例を示す平面模式図である。図4は、半導体発光素子10を構成する積層半導体の一例を示す断面模式図である。尚、図2は、図3に示す半導体発光素子10のII−II断面図である。
図2に示すように、半導体発光素子10は、基板110と、基板110上に積層される中間層120と、中間層120上に積層される下地層130とを備える。また、半導体発光素子10は、下地層130上に積層される積層半導体層100を備えている。積層半導体層100は、下地層130側から、第1の導電型を有する第1の半導体層としてのn型半導体層140と、n型半導体層140上に積層される発光層150と、発光層150上に積層される第1の導電型とは逆の第2の導電型を有する第2の半導体層としてのp型半導体層160とから構成されている。
<Semiconductor light emitting element 10>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the semiconductor light emitting device 10. FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the semiconductor light emitting element 10 viewed from the III direction in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a laminated semiconductor constituting the semiconductor light emitting element 10. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the semiconductor light emitting device 10 shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the semiconductor light emitting element 10 includes a substrate 110, an intermediate layer 120 stacked on the substrate 110, and a base layer 130 stacked on the intermediate layer 120. In addition, the semiconductor light emitting element 10 includes a laminated semiconductor layer 100 that is laminated on the base layer 130. The stacked semiconductor layer 100 includes an n-type semiconductor layer 140 as a first semiconductor layer having the first conductivity type, a light-emitting layer 150 stacked on the n-type semiconductor layer 140, and a light-emitting layer from the base layer 130 side. A p-type semiconductor layer 160 serving as a second semiconductor layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type stacked on 150 is formed.

半導体発光素子10は、積層されたp型半導体層160、発光層150、第1の電極180と、第2の電極170とを備えている。第1の電極180は、n型半導体層140の一部を切り欠くことによって露出した半導体層露出面140cに形成される。第2の電極170は、p型半導体層160の上面160cに形成される。尚、第1の電極180と第2の電極170の詳細な構造は後述する。   The semiconductor light emitting element 10 includes a stacked p-type semiconductor layer 160, a light emitting layer 150, a first electrode 180, and a second electrode 170. The first electrode 180 is formed on the semiconductor layer exposed surface 140 c exposed by cutting out a part of the n-type semiconductor layer 140. The second electrode 170 is formed on the upper surface 160 c of the p-type semiconductor layer 160. The detailed structure of the first electrode 180 and the second electrode 170 will be described later.

半導体発光素子10は、第1の電極180および第2の電極170と、p型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140の一部(半導体層露出面140cよりも発光層150側)に積層される保護層190をさらに備える。ただし、保護層190は、p型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140の一部(半導体層露出面140cよりも発光層150側)の側壁面の全域、基板110の一部の上面110cを覆うように形成される。   The semiconductor light emitting device 10 includes a first electrode 180 and a second electrode 170, a p-type semiconductor layer 160, a light emitting layer 150, and a part of the n-type semiconductor layer 140 (on the light emitting layer 150 side from the semiconductor layer exposed surface 140c). A protective layer 190 is further provided. However, the protective layer 190 is formed on the entire side wall surface of the p-type semiconductor layer 160, the light emitting layer 150, and a part of the n-type semiconductor layer 140 (on the light emitting layer 150 side with respect to the semiconductor layer exposed surface 140c) and part of the substrate 110 It is formed so as to cover the upper surface 110c.

第1の電極180に対しては、図2において上方側となる面の一部を露出させ、後述するように、バンプ(第1の接続子)21により外部との電気的な接続に用いられる第1の開口部180aが形成されている。同様に、第2の電極170に対しては、図2において上方側となる面の一部を露出させ、後述するように、バンプ(第2の接続子)22により外部との電気的な接続に用いられる第2の開口部170aが形成されている。   A part of the upper surface in FIG. 2 is exposed to the first electrode 180 and is used for electrical connection with the outside by a bump (first connector) 21 as will be described later. A first opening 180a is formed. Similarly, with respect to the second electrode 170, a part of the upper surface in FIG. 2 is exposed and, as will be described later, the bump (second connector) 22 is electrically connected to the outside. A second opening 170a used in the above is formed.

本実施の形態の半導体発光素子10は、基板110とは反対側となる一方の面側に第1の電極180および第2の電極170が形成された構造を有している。この半導体発光素子10においては、第1の電極180を負極、第2の電極170を正極とし、両者を介して積層半導体層100(より具体的にはp型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140)に電流を流すことで、発光層150が発光するようになっている。   The semiconductor light emitting device 10 of the present embodiment has a structure in which a first electrode 180 and a second electrode 170 are formed on one surface side opposite to the substrate 110. In this semiconductor light emitting device 10, the first electrode 180 is a negative electrode and the second electrode 170 is a positive electrode, and the stacked semiconductor layer 100 (more specifically, the p-type semiconductor layer 160, the light emitting layer 150, and the n is interposed therebetween). The light emitting layer 150 emits light by passing a current through the type semiconductor layer 140).

次に、図3に示すように、平面視したとき(図2に示す半導体発光素子10をIII方向からみた平面模式図)、第1の電極180は、平面形状が正方形の基板110の一つの角部に近接した部分に形成されている。第1の電極180は、露出した半導体層露出面140c上に形成され、さらに、第1の電極180の上面には、外部との電気的な接続に用いられる第1の開口部180aが形成されている。
第2の電極170は、第1の電極180を形成するためにエッチング等の手段により一部が除去された部分を除き、p型半導体層160の上面160cの略全面を覆うように形成されている。第2の電極170の上面には、第2の電極170を露出させ、外部との電気的な接続に用いられる第2の開口部170aが形成されている。また、後述するように、第2の電極170を構成する透明導電層171(図6参照)に設けた膜厚部171bと金属反射層とを電気的に接続する複数の導体部176が設けられている。尚、図3では、第1の電極180及び第2の電極170の表面を覆う保護層190を省略している。
次に、半導体発光素子10の各層について説明する。
Next, as shown in FIG. 3, when viewed in plan (schematic plan view of the semiconductor light emitting element 10 shown in FIG. 2 from the III direction), the first electrode 180 is one of the substrates 110 having a square planar shape. It is formed in a part close to the corner part. The first electrode 180 is formed on the exposed semiconductor layer exposed surface 140c, and a first opening 180a used for electrical connection with the outside is formed on the upper surface of the first electrode 180. ing.
The second electrode 170 is formed so as to cover substantially the entire upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160, except for a portion that is partially removed by means such as etching to form the first electrode 180. Yes. On the upper surface of the second electrode 170, the second electrode 170 is exposed, and a second opening 170a used for electrical connection with the outside is formed. Further, as will be described later, a plurality of conductor portions 176 are provided to electrically connect the film thickness portion 171b provided in the transparent conductive layer 171 (see FIG. 6) constituting the second electrode 170 and the metal reflective layer. ing. In FIG. 3, the protective layer 190 that covers the surfaces of the first electrode 180 and the second electrode 170 is omitted.
Next, each layer of the semiconductor light emitting element 10 will be described.

(基板110)
基板110としては、III族窒化物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長される基板であれば、特に限定されず、各種の基板を選択して用いることができる。ただし、本実施の形態の半導体発光素子10は、後述するように、基板110側から光を取り出すようにフリップチップ実装されることから、発光層150から出射される光に対する光透過性を有していることが好ましい。例えば、サファイア、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムアルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン等からなる基板110を用いることができる。
また、上記材料の中でも、特に、C面を主面とするサファイアを基板110として用いることが好ましい。サファイアを基板110として用いる場合は、サファイアのC面上に中間層120(バッファ層)を形成するとよい。
(Substrate 110)
The substrate 110 is not particularly limited as long as a group III nitride semiconductor crystal is epitaxially grown on the surface, and various substrates can be selected and used. However, as will be described later, the semiconductor light emitting element 10 of the present embodiment is flip-chip mounted so as to extract light from the substrate 110 side, and thus has light transmittance with respect to light emitted from the light emitting layer 150. It is preferable. For example, sapphire, zinc oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, magnesium aluminum oxide, gallium oxide, indium oxide, lithium gallium oxide, lithium aluminum oxide, neodymium gallium oxide, lanthanum strontium aluminum tantalum, strontium titanium oxide, titanium oxide, etc. A substrate 110 can be used.
Further, among the above materials, it is particularly preferable to use sapphire whose C surface is a main surface as the substrate 110. When sapphire is used as the substrate 110, an intermediate layer 120 (buffer layer) is preferably formed on the C surface of sapphire.

(積層半導体層100)
III族窒化物半導体層の一例としての積層半導体層100は、例えば、III族窒化物半導体からなる層であって、図2に示すように、基板110上に、n型半導体層140、発光層150およびp型半導体層160の各層が、この順で積層されて構成されている。また、図4に示すように、n型半導体層140、発光層150及びp型半導体層160の各層は、それぞれ、複数の半導体層から構成してもよい。積層半導体層100は、さらに下地層130、中間層120を含めて呼んでもよい。ここで、n型半導体層140は、電子をキャリアとする第1の導電型にて電気伝導を行い、p型半導体層160は、正孔をキャリアとする第2の導電型にて電気伝導を行う。
尚、積層半導体層100は、MOCVD法で形成すると結晶性の良いものが得られるが、スパッタ法によっても条件を最適化することで、MOCVD法よりも優れた結晶性を有する半導体層を形成できる。以下、順次説明する。
(Laminated semiconductor layer 100)
The laminated semiconductor layer 100 as an example of the group III nitride semiconductor layer is a layer made of, for example, a group III nitride semiconductor, and as shown in FIG. 2, an n-type semiconductor layer 140, a light emitting layer are formed on the substrate 110. The layers 150 and p-type semiconductor layer 160 are stacked in this order. As shown in FIG. 4, each of the n-type semiconductor layer 140, the light emitting layer 150, and the p-type semiconductor layer 160 may be composed of a plurality of semiconductor layers. The laminated semiconductor layer 100 may further be referred to as including the base layer 130 and the intermediate layer 120. Here, the n-type semiconductor layer 140 conducts electricity in the first conductivity type using electrons as carriers, and the p-type semiconductor layer 160 conducts electricity in the second conductivity type using holes as carriers. Do.
Note that although the stacked semiconductor layer 100 can be formed with a good crystallinity when formed by the MOCVD method, a semiconductor layer having a crystallinity superior to that of the MOCVD method can be formed by optimizing the conditions also by the sputtering method. . Hereinafter, description will be made sequentially.

(中間層120)
中間層120は、多結晶のAlGa1−xN(0≦x≦1)からなるものが好ましく、単結晶のAlGa1−xN(0≦x≦1)のものがより好ましい。
中間層120は、上述のように、例えば、多結晶のAlGa1−xN(0≦x≦1)からなる厚さ0.01〜0.5μmのものとすることができる。中間層120の厚みが0.01μm未満であると、中間層120により基板110と下地層130との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、中間層120の厚みが0.5μmを超えると、中間層120としての機能には変化が無いのにも関わらず、中間層120の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。
中間層120は、基板110と下地層130との格子定数の違いを緩和し、基板110の(0001)面(C面)上にC軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、中間層120の上を介し、より一層結晶性の良い下地層130が積層できる。尚、本実施の形態においては、中間層120を形成することが好ましいが、行なわなくても良い。
(Intermediate layer 120)
The intermediate layer 120 is preferably made of polycrystalline Al x Ga 1-x N ( 0 ≦ x ≦ 1) , and more preferably those of the single crystal Al x Ga 1-x N ( 0 ≦ x ≦ 1) .
As described above, the intermediate layer 120 can be, for example, made of polycrystalline Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) and having a thickness of 0.01 to 0.5 μm. If the thickness of the intermediate layer 120 is less than 0.01 μm, the intermediate layer 120 may not sufficiently obtain an effect of relaxing the difference in lattice constant between the substrate 110 and the base layer 130. In addition, when the thickness of the intermediate layer 120 exceeds 0.5 μm, the film forming process time of the intermediate layer 120 becomes longer and the productivity may be lowered, although the function as the intermediate layer 120 is not changed. There is.
The intermediate layer 120 has a function of reducing the difference in lattice constant between the substrate 110 and the base layer 130 and facilitating formation of a C-axis oriented single crystal layer on the (0001) plane (C plane) of the substrate 110. . Therefore, the base layer 130 with better crystallinity can be stacked via the intermediate layer 120. In the present embodiment, it is preferable to form the intermediate layer 120, but it may not be performed.

また、中間層120は、III族窒化物半導体からなる六方晶系の結晶構造を持つものであってもよい。また、中間層120をなすIII族窒化物半導体の結晶は、単結晶構造を有するものが好ましく用いられる。III族窒化物半導体の結晶は、成長条件を制御することにより、上方向だけでなく、面内方向にも成長して単結晶構造を形成する。このため、中間層120の成膜条件を制御することにより、単結晶構造のIII族窒化物半導体の結晶からなる中間層120とすることができる。このような単結晶構造を有する中間層120を基板110上に成膜した場合、中間層120のバッファ機能が有効に作用するため、その上に成膜されたIII族窒化物半導体は良好な配向性及び結晶性を有する結晶膜となる。   The intermediate layer 120 may have a hexagonal crystal structure made of a group III nitride semiconductor. The group III nitride semiconductor crystal forming the intermediate layer 120 preferably has a single crystal structure. By controlling the growth conditions, the group III nitride semiconductor crystal grows not only in the upward direction but also in the in-plane direction to form a single crystal structure. Therefore, by controlling the film forming conditions of the intermediate layer 120, the intermediate layer 120 made of a crystal of a group III nitride semiconductor having a single crystal structure can be obtained. When the intermediate layer 120 having such a single crystal structure is formed on the substrate 110, the buffer function of the intermediate layer 120 works effectively, so that the group III nitride semiconductor formed thereon has a good orientation. It becomes a crystal film having the property and crystallinity.

(下地層130)
下地層130としては、AlGaInN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)を用いることができるが、AlGa1−xN(0≦x<1)を用いると結晶性の良い下地層130を形成できるため好ましい。
下地層130の膜厚は0.1μm以上が好ましく、より好ましくは0.5μm以上であり、1μm以上が最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なAlGa1−xN層が得られやすい。また、下地層130の膜厚は、生産コストの点で好ましくは15μm以下であり、さらに好ましくは10μm以下である。
下地層130の結晶性を良くするためには、下地層130は不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、p型あるいはn型の導電性が必要な場合は、アクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することができる。
(Underlayer 130)
As the underlayer 130, Al x Ga y In z N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1) can be used, but Al x Ga 1-x N It is preferable to use (0 ≦ x <1) because the base layer 130 with good crystallinity can be formed.
The film thickness of the underlayer 130 is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and most preferably 1 μm or more. An Al x Ga 1-x N layer with good crystallinity is more easily obtained when the thickness is increased. Further, the film thickness of the underlayer 130 is preferably 15 μm or less, and more preferably 10 μm or less, in terms of production cost.
In order to improve the crystallinity of the underlayer 130, it is desirable that the underlayer 130 is not doped with impurities. However, when p-type or n-type conductivity is required, acceptor impurities or donor impurities can be added.

(n型半導体層140)
図4に示すように、例えば、第1の導電型を有する第1の半導体層の一例としての、電子をキャリアとするn型半導体層140は、nコンタクト層140aとnクラッド層140bとから構成されるのが好ましい。尚、nコンタクト層140aはnクラッド層140bを兼ねることも可能である。また、前述の下地層130をn型半導体層140に含めてもよい。
nコンタクト層140aは、第1の電極180を設けるための層である。nコンタクト層140aとしては、AlGa1−xN層(0≦x<1、好ましくは0≦x≦0.5、さらに好ましくは0≦x≦0.1)から構成されることが好ましい。
(N-type semiconductor layer 140)
As shown in FIG. 4, for example, an n-type semiconductor layer 140 using electrons as carriers as an example of a first semiconductor layer having a first conductivity type includes an n-contact layer 140a and an n-cladding layer 140b. Preferably it is done. The n contact layer 140a can also serve as the n clad layer 140b. In addition, the base layer 130 described above may be included in the n-type semiconductor layer 140.
The n contact layer 140 a is a layer for providing the first electrode 180. The n contact layer 140a is preferably composed of an Al x Ga 1-x N layer (0 ≦ x <1, preferably 0 ≦ x ≦ 0.5, more preferably 0 ≦ x ≦ 0.1). .

また、nコンタクト層140aにはn型不純物がドープされていることが好ましく、n型不純物を1×1017〜1×1020/cm、好ましくは1×1018〜1×1019/cmの濃度で含有すると、第2の電極170との良好なオーミック接触を維持できる点で好ましい。n型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Si、GeおよびSn等が挙げられ、好ましくはSiおよびGeが挙げられる。
nコンタクト層140aの膜厚は、0.5μm〜5μmに設定することが好ましく、1μm〜3μmの範囲に設定することがより好ましい。nコンタクト層140aの膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。
The n-contact layer 140a is preferably doped with an n-type impurity, and the n-type impurity is preferably 1 × 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3 , preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm. It is preferable that it is contained at a concentration of 3 in that good ohmic contact with the second electrode 170 can be maintained. Although it does not specifically limit as an n-type impurity, For example, Si, Ge, Sn, etc. are mentioned, Preferably Si and Ge are mentioned.
The film thickness of the n contact layer 140a is preferably set to 0.5 μm to 5 μm, and more preferably set to a range of 1 μm to 3 μm. When the thickness of the n-contact layer 140a is in the above range, the crystallinity of the semiconductor is maintained well.

nコンタクト層140aと発光層150との間には、nクラッド層140bを設けることが好ましい。nクラッド層140bは、発光層150へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層である。nクラッド層140bはAlGaN、GaN、GaInNなどで形成することが可能である。なお、本明細書中では、各元素の組成比を省略してAlGaNやGaInNのように記載することがある。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。nクラッド層140bをGaInNで形成する場合には、発光層150のGaInNのバンドギャップよりも大きくすることが望ましい。
nクラッド層140bの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは0.005〜0.5μmであり、より好ましくは0.005〜0.1μmである。nクラッド層140bのn型ドープ濃度は1×1017〜1×1020/cmが好ましく、より好ましくは1×1018〜1×1019/cmである。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および発光素子の動作電圧低減の点で好ましい。
An n-clad layer 140b is preferably provided between the n-contact layer 140a and the light emitting layer 150. The n-cladding layer 140b is a layer that injects carriers into the light emitting layer 150 and confines carriers. The n-clad layer 140b can be formed of AlGaN, GaN, GaInN, or the like. In the present specification, the composition ratio of each element may be omitted and described as AlGaN or GaInN. Alternatively, a heterojunction of these structures or a superlattice structure in which a plurality of layers are stacked may be used. When the n-cladding layer 140b is formed of GaInN, it is desirable to make it larger than the band gap of GaInN of the light emitting layer 150.
The thickness of the n-cladding layer 140b is not particularly limited, but is preferably 0.005 to 0.5 μm, and more preferably 0.005 to 0.1 μm. The n-type doping concentration of the n-clad layer 140b is preferably 1 × 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3 , more preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3 . A doping concentration within this range is preferable in terms of maintaining good crystallinity and reducing the operating voltage of the light emitting element.

尚、nクラッド層140bを、超格子構造を含む層とする場合には、詳細な図示を省略するが、100オングストローム以下の膜厚を有したIII族窒化物半導体からなるn側第1層と、n側第1層と組成が異なるとともに100オングストローム以下の膜厚を有したIII族窒化物半導体からなるn側第2層とが積層された構造を含むものであっても良い。また、nクラッド層140bは、n側第1層とn側第2層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであってもよく、GaInNとGaNとの交互構造又は組成の異なるGaInN同士の交互構造であることが好ましい。   When the n-cladding layer 140b is a layer including a superlattice structure, a detailed illustration is omitted, but an n-side first layer made of a group III nitride semiconductor having a thickness of 100 angstroms or less and It may include a structure in which an n-side second layer made of a group III nitride semiconductor having a composition different from that of the n-side first layer and having a film thickness of 100 angstroms or less is stacked. Further, the n-cladding layer 140b may include a structure in which n-side first layers and n-side second layers are alternately and repeatedly stacked. The GaInN and GaN alternate structures or GaInN having different compositions. It is preferable that they have an alternating structure.

(発光層150)
n型半導体層140の上に積層される発光層150としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などを採用することができる。
図4に示すような、量子井戸構造の井戸層150bとしては、Ga1−yInN(0<y<0.4)からなるIII族窒化物半導体層が通常用いられる。井戸層150bの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば1〜10nmとすることができ、好ましくは2〜6nmとすると発光出力の点で好ましい。
また、多重量子井戸構造の発光層150の場合は、上記Ga1−yInNを井戸層150bとし、井戸層150bよりバンドギャップエネルギが大きいAlGa1−zN(0≦z<0.3)を障壁層150aとする。井戸層150bおよび障壁層150aには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。
尚、本実施の形態では、発光層150が、青色光(発光波長λ=400nm〜465nm程度)を出力するようになっている。
(Light emitting layer 150)
As the light emitting layer 150 stacked on the n-type semiconductor layer 140, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure can be employed.
As the well layer 150b having a quantum well structure as shown in FIG. 4, a group III nitride semiconductor layer made of Ga 1-y In y N (0 <y <0.4) is usually used. The film thickness of the well layer 150b can be set to a film thickness that provides a quantum effect, for example, 1 to 10 nm, and preferably 2 to 6 nm, from the viewpoint of light emission output.
In the case of the light emitting layer 150 having a multiple quantum well structure, the Ga 1-y In y N is used as the well layer 150b, and Al z Ga 1-z N (0 ≦ z <0), which has a larger band gap energy than the well layer 150b. .3) is defined as a barrier layer 150a. The well layer 150b and the barrier layer 150a may or may not be doped with impurities by design.
In the present embodiment, the light emitting layer 150 outputs blue light (emission wavelength λ = about 400 nm to 465 nm).

(p型半導体層160)
図4に示すように、例えば、第2の導電型を有する第2の半導体層の一例としての、正孔をキャリアとするp型半導体層160は、通常、pクラッド層160aおよびpコンタクト層160bから構成される。また、pコンタクト層160bがpクラッド層160aを兼ねることも可能である。
pクラッド層160aは、発光層150へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入とを行なう層である。pクラッド層160aとしては、発光層150のバンドギャップエネルギより大きくなる組成であり、発光層150へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、AlGa1−xN(0<x≦0.4)のものが挙げられる。
(P-type semiconductor layer 160)
As shown in FIG. 4, for example, a p-type semiconductor layer 160 having holes as carriers, which is an example of a second semiconductor layer having a second conductivity type, is generally formed of a p-clad layer 160a and a p-contact layer 160b. Consists of The p contact layer 160b can also serve as the p clad layer 160a.
The p-cladding layer 160a is a layer that performs confinement of carriers in the light emitting layer 150 and injection of carriers. The p-cladding layer 160a is not particularly limited as long as it has a composition larger than the band gap energy of the light-emitting layer 150 and can confine carriers in the light-emitting layer 150, but is preferably Al x Ga 1-x N. (0 <x ≦ 0.4).

pクラッド層160aが、このようなAlGaNからなると、発光層150へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。pクラッド層160aの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは1〜400nmであり、より好ましくは5〜100nmである。
pクラッド層160aのp型ドープ濃度は、1×1018〜1×1021/cmが好ましく、より好ましくは1×1019〜1×1020/cmである。p型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なp型結晶が得られる。
また、pクラッド層160aは、複数回積層した超格子構造としてもよく、AlGaNとAlGaNとの交互構造又はAlGaNとGaNとの交互構造であることが好ましい。
It is preferable that the p-cladding layer 160a is made of such AlGaN from the viewpoint of confining carriers in the light-emitting layer 150. The film thickness of the p-cladding layer 160a is not particularly limited, but is preferably 1 to 400 nm, more preferably 5 to 100 nm.
The p-type doping concentration of the p-clad layer 160a is preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm 3 , more preferably 1 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3 . When the p-type dope concentration is in the above range, a good p-type crystal can be obtained without reducing the crystallinity.
The p-cladding layer 160a may have a superlattice structure in which a plurality of layers are stacked, and preferably has an alternating structure of AlGaN and AlGaN or an alternating structure of AlGaN and GaN.

pコンタクト層160bは、第2の電極170を設けるための層である。pコンタクト層160bは、AlGa1−xN(0≦x≦0.4)であることが好ましい。Al組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持および第2の電極170との良好なオーミック接触の維持が可能となる点で好ましい。
p型不純物(ドーパント)を1×1018〜1×1021/cmの濃度、好ましくは5×1019〜5×1020/cmの濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。p型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはMgが挙げられる。
pコンタクト層160bの膜厚は、特に限定されないが、10nm〜500nmが好ましく、より好ましくは50nm〜200nmである。pコンタクト層160bの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
The p contact layer 160 b is a layer for providing the second electrode 170. The p contact layer 160b is preferably Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 0.4). When the Al composition is in the above range, it is preferable in that good crystallinity and good ohmic contact with the second electrode 170 can be maintained.
When a p-type impurity (dopant) is contained at a concentration of 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm 3 , preferably 5 × 10 19 to 5 × 10 20 / cm 3 , good ohmic contact can be obtained. It is preferable in terms of maintenance, prevention of crack generation, and good crystallinity. Although it does not specifically limit as a p-type impurity, For example, Preferably Mg is mentioned.
The thickness of the p contact layer 160b is not particularly limited, but is preferably 10 nm to 500 nm, and more preferably 50 nm to 200 nm. When the film thickness of the p-contact layer 160b is within this range, it is preferable in terms of light emission output.

(第1の電極180)
図5は、第1の電極180の一例を示す断面模式図である。
第1の電極180は、n型半導体層140の半導体層露出面140c上に積層される第1金属反射層181と、図5において第1金属反射層181から上に向かって順に、第1の電極180における第1拡散防止層182a、第2拡散防止層182b、第3拡散防止層182c、第4拡散防止層182dが積層されている。第1の電極180における第4拡散防止層182d上には第1ボンディング層182eが積層され、さらに、第1ボンディング層182eの露出部位を除いて第1ボンディング層182eを覆うように積層される第1保護密着層183と有している。第1拡散防止層182a〜第4拡散防止層182dは、材料構成によりいずれかの層を省略してもよい。
(First electrode 180)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the first electrode 180.
The first electrode 180 includes a first metal reflective layer 181 stacked on the semiconductor layer exposed surface 140c of the n-type semiconductor layer 140, and a first metal 180 in order from the first metal reflective layer 181 in FIG. A first diffusion barrier layer 182a, a second diffusion barrier layer 182b, a third diffusion barrier layer 182c, and a fourth diffusion barrier layer 182d in the electrode 180 are laminated. A first bonding layer 182e is stacked on the fourth diffusion prevention layer 182d of the first electrode 180, and further stacked so as to cover the first bonding layer 182e except for an exposed portion of the first bonding layer 182e. 1 protective adhesion layer 183. Any of the first diffusion prevention layer 182a to the fourth diffusion prevention layer 182d may be omitted depending on the material configuration.

(第1金属反射層181)
図5に示すように、n型半導体層140の上には第1金属反射層181が積層されている。したがって、n型半導体層140との密着性の良い材質が好ましい。そして、第1金属反射層181の中央部は一定の膜厚を有し、ほぼ平坦に形成される一方、第1金属反射層181の端部側は膜厚が漸次薄くなることでn型半導体層140の上面(半導体層露出面140c)に対し傾斜して形成されている。第1金属反射層181としては、アルミニウム(Al)またはAl合金が挙げられる。尚、第1金属反射層181を形成する前に、密着層を形成してもよい。また、第1金属反射層181は、Al(アルミニウム)、Ni(ニッケル)、Nd(ネオジム)、Ag(銀)等の金属および少なくともこれらの1つを含む合金で構成されてもよい。なお、第1金属反射層181は、n型半導体層140に給電を行う機能も有していることから、その抵抗値は低いことが好ましい。第1金属反射層181の膜厚は、好ましくは80nm〜200nmの範囲で用いられる。膜厚が過度に薄いと、反射層としての反射率が低下する傾向がある。膜厚が過度に厚いと、半導体発光素子10の製造コストが高くなる傾向がある。
(First metal reflective layer 181)
As shown in FIG. 5, a first metal reflective layer 181 is stacked on the n-type semiconductor layer 140. Therefore, a material with good adhesion to the n-type semiconductor layer 140 is preferable. The central portion of the first metal reflective layer 181 has a constant film thickness and is substantially flat. On the other hand, the end of the first metal reflective layer 181 is gradually thinned so that the n-type semiconductor is thin. The layer 140 is formed to be inclined with respect to the upper surface (semiconductor layer exposed surface 140c). Examples of the first metal reflective layer 181 include aluminum (Al) or an Al alloy. Note that an adhesion layer may be formed before the first metal reflective layer 181 is formed. The first metal reflective layer 181 may be made of a metal such as Al (aluminum), Ni (nickel), Nd (neodymium), Ag (silver), or an alloy including at least one of them. In addition, since the 1st metal reflective layer 181 also has the function to supply electric power to the n-type semiconductor layer 140, it is preferable that the resistance value is low. The film thickness of the first metal reflective layer 181 is preferably in the range of 80 nm to 200 nm. When the film thickness is excessively thin, the reflectance as the reflective layer tends to decrease. If the film thickness is excessively thick, the manufacturing cost of the semiconductor light emitting element 10 tends to increase.

(第1拡散防止層182a乃至第4拡散防止層182d)
第1の電極180における第1拡散防止層182a乃至第4拡散防止層182dは、接触状態にある第1金属反射層181を構成する金属と、第4拡散防止層182dを構成する金属の拡散を抑制する。
また、第4拡散防止層182dは、接触状態にある第3拡散防止層182cを構成する金属と第1ボンディング層182eを構成する金属の拡散を抑制する。第1の電極180における第1拡散防止層182a、第2拡散防止層182b、第3拡散防止層182cは、接触状態にある第1金属反射層181を構成する金属(この例では、Ag(銀))、および第4拡散防止層182dを構成する金属(この例では、Pt(プラチナ))の拡散を抑制する。第4拡散防止層182dは、接触状態にある第3拡散防止層182cを構成する金属(この例では、Ta(タンタル))と第1ボンディング層182eを構成する金属(この例では、Au(金))の拡散を抑制する。
第1の電極180においては、第1拡散防止層182a、第2拡散防止層182b、第3拡散防止層182c、第4拡散防止層182dは、第1金属反射層181の全域を覆うように形成されている。そして、各拡散防止層の中央部は一定の膜厚を有し且つほぼ平坦に形成される一方、それぞれの端部側は膜厚が漸次薄くなることにより、n型半導体層140の半導体層露出面140cに対し傾斜して形成されている。
(First diffusion prevention layer 182a to fourth diffusion prevention layer 182d)
The first diffusion prevention layer 182a to the fourth diffusion prevention layer 182d in the first electrode 180 diffuse the metal constituting the first metal reflection layer 181 in contact with the metal constituting the fourth diffusion prevention layer 182d. Suppress.
The fourth diffusion preventing layer 182d suppresses diffusion of the metal constituting the third diffusion preventing layer 182c in contact with the metal constituting the first bonding layer 182e. The first diffusion prevention layer 182a, the second diffusion prevention layer 182b, and the third diffusion prevention layer 182c in the first electrode 180 are made of a metal (in this example, Ag (silver) in the first metal reflection layer 181. )) And the metal constituting the fourth diffusion preventing layer 182d (in this example, Pt (platinum)) is suppressed. The fourth diffusion prevention layer 182d is formed of a metal (Ta (tantalum) in this example) constituting the third diffusion prevention layer 182c in contact and a metal (Au (gold) in this example) constituting the first bonding layer 182e. )) Diffusion is suppressed.
In the first electrode 180, the first diffusion prevention layer 182a, the second diffusion prevention layer 182b, the third diffusion prevention layer 182c, and the fourth diffusion prevention layer 182d are formed so as to cover the entire area of the first metal reflection layer 181. Has been. The central portion of each diffusion prevention layer has a constant thickness and is substantially flat, while the thickness of each end portion gradually decreases, so that the n-type semiconductor layer 140 is exposed to the semiconductor layer. Inclined with respect to the surface 140c.

各拡散防止層(182a〜182d)は、それぞれの層が接触する層とのオーミックコンタクトがとれ、かつ、接触する層との接触抵抗が小さいものを用いることが好ましい。
本実施の形態では、第1拡散防止層182aとしてTa(タンタル)、第2拡散防止層182bとしてTaN(窒化タンタル)、第3拡散防止層182cとしてTa(タンタル)、第4拡散防止層182dとしてPt(プラチナ)が用いられている。
第1拡散防止層182aの膜厚は、好ましくは20nm〜200nmの範囲で用いられる。第2拡散防止層182bの膜厚は、好ましくは1nm〜50nmの範囲で用いられる。第3拡散防止層182cの膜厚は、好ましくは20nm〜200nmの範囲で用いられる。第4拡散防止層182dの膜厚は、好ましくは50nm〜200nmの範囲で用いられる。
Each diffusion prevention layer (182a to 182d) is preferably one having an ohmic contact with the layer in contact with each layer and a low contact resistance with the layer in contact.
In the present embodiment, Ta (tantalum) is used as the first diffusion preventing layer 182a, TaN (tantalum nitride) is used as the second diffusion preventing layer 182b, Ta (tantalum) is used as the third diffusion preventing layer 182c, and the fourth diffusion preventing layer 182d is used. Pt (platinum) is used.
The film thickness of the first diffusion preventing layer 182a is preferably in the range of 20 nm to 200 nm. The film thickness of the second diffusion preventing layer 182b is preferably used in the range of 1 nm to 50 nm. The thickness of the third diffusion preventing layer 182c is preferably in the range of 20 nm to 200 nm. The film thickness of the fourth diffusion prevention layer 182d is preferably in the range of 50 nm to 200 nm.

(第1ボンディング層182e)
図5に示すように、第1拡散防止層182a乃至第4拡散防止層182dの上面には第1ボンディング層182eが積層されている。第1ボンディング層182eは、第1拡散防止層182a乃至第4拡散防止層182dの全域を覆うように形成されている。そして、第1ボンディング層182eの中央部は一定の膜厚を有しほぼ平坦に形成される。第1ボンディング層182eの端部側は膜厚が漸次薄くなることでn型半導体層140の半導体層露出面140cに対し傾斜して形成されている。
(First bonding layer 182e)
As shown in FIG. 5, a first bonding layer 182e is stacked on the top surfaces of the first diffusion prevention layer 182a to the fourth diffusion prevention layer 182d. The first bonding layer 182e is formed so as to cover the entire area of the first diffusion prevention layer 182a to the fourth diffusion prevention layer 182d. The central portion of the first bonding layer 182e has a certain thickness and is formed almost flat. The end portion side of the first bonding layer 182e is formed so as to be inclined with respect to the semiconductor layer exposed surface 140c of the n-type semiconductor layer 140 by gradually decreasing the film thickness.

第1ボンディング層182eは、後述する第2の電極170の第2ボンディング層174(図6参照)と同様、少なくとも1層以上の金属層を備える。その場合、最も外側となる最表層の金属層には、例えば、Au(金)が用いられる。また、第1ボンディング層182eの全体の厚さは、好ましくは100nm〜2μmに設定されている。膜厚が過度に薄いと抵抗が高くなる傾向がある。膜厚が過度に厚いと、発光素子の製造コストが高くなる傾向がある。   The first bonding layer 182e includes at least one metal layer as in a second bonding layer 174 (see FIG. 6) of the second electrode 170 described later. In this case, for example, Au (gold) is used for the outermost metal layer which is the outermost layer. The total thickness of the first bonding layer 182e is preferably set to 100 nm to 2 μm. When the film thickness is excessively thin, the resistance tends to increase. If the film thickness is excessively thick, the manufacturing cost of the light emitting element tends to increase.

(第1保護密着層183)
図5に示すように、第1ボンディング層182eの上には第1保護密着層183が積層されている。第1保護密着層183は第1ボンディング層182eの露出部位を除く領域を覆うように形成されている。そして、第1保護密着層183の中央部は一定の膜厚を有し且つほぼ平坦に形成される一方、第1保護密着層183の端部側はn型半導体層140の半導体層露出面140cに対し傾斜して形成されている。この第1保護密着層183の側面側の端部は、n型半導体層140の半導体層露出面140cと接するように設けられている。
(First protective adhesion layer 183)
As shown in FIG. 5, a first protective adhesion layer 183 is laminated on the first bonding layer 182e. The first protective adhesion layer 183 is formed so as to cover a region excluding the exposed portion of the first bonding layer 182e. The central portion of the first protective adhesion layer 183 has a constant film thickness and is substantially flat, while the end portion of the first protective adhesion layer 183 is the semiconductor layer exposed surface 140c of the n-type semiconductor layer 140. It is inclined with respect to. The end portion on the side surface side of the first protective adhesion layer 183 is provided so as to be in contact with the semiconductor layer exposed surface 140 c of the n-type semiconductor layer 140.

第1保護密着層183は、例えば、Au(金)で構成された第1ボンディング層182eと保護層190との物理的な密着性を向上させるために設けられている。本実施の形態において、第1保護密着層183はTa(タンタル)で形成されている。ただし、第1保護密着層183として、Ti(チタン)を用いることも可能である。第1保護密着層183の膜厚は、好ましくは1nm〜50nmの範囲で用いられる。膜厚が過度に小さいと、保護層190や第1ボンディング層182eとの密着性が低下する傾向がある。膜厚が過度に大きいと、エッチング工程における作業時間が長くなり、半導体発光素子10の製造コストが高くなる傾向がある。   The first protective adhesion layer 183 is provided to improve the physical adhesion between the first bonding layer 182e made of Au (gold) and the protective layer 190, for example. In the present embodiment, the first protective adhesion layer 183 is made of Ta (tantalum). However, Ti (titanium) can also be used as the first protective adhesion layer 183. The film thickness of the first protective adhesion layer 183 is preferably in the range of 1 nm to 50 nm. If the film thickness is excessively small, the adhesion with the protective layer 190 and the first bonding layer 182e tends to decrease. When the film thickness is excessively large, the working time in the etching process becomes long, and the manufacturing cost of the semiconductor light emitting element 10 tends to increase.

(第2の電極170)
次に、第2の電極170の構成について説明する。図6は、第2の電極170の一例を示す断面模式図である。
図6に示すように、第2の電極170は、第2の半導体層としてのp型半導体層160の上面160cに積層される透明導電層171と、この透明導電層171上面に積層される多層絶縁層172と、多層絶縁層172上面に積層される第2金属反射層173aとが積層されている。第2金属反射層173a上面には、図6において第2金属反射層173aから上に向かって順に、第2の電極170における第1拡散防止層173b、第2拡散防止層173c、第3拡散防止層173d、第4拡散防止層173eが積層されている。さらに、第4拡散防止層173e上面には、第2ボンディング層174が積層され、第2ボンディング層174の露出部位を除いて第2ボンディング層174を覆うように積層される第2保護密着層175を有している。
図6に示すように、透明導電層171は、厚さが略一定の基部171aと基部171aより厚さが大きい膜厚部としての凸部171bとから構成されている。さらに、多層絶縁層172を通して設けられ、一端が透明導電層171の膜厚部(=凸部171b)に電気的に接続され且つ他端が第2金属反射層173aと電気的に接続される導体部176を有している。透明導電層171は、前述した第1の電極180(図5参照)を形成するために、公知なエッチング等の手段によって一部が除去されたp型半導体層160の上面160cの周縁部を除くほぼ全面に形成されている。透明導電層171、多層絶縁層172及び導体部176については後述する。
(Second electrode 170)
Next, the configuration of the second electrode 170 will be described. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the second electrode 170.
As shown in FIG. 6, the second electrode 170 includes a transparent conductive layer 171 stacked on the upper surface 160c of a p-type semiconductor layer 160 as a second semiconductor layer, and a multilayer stacked on the upper surface of the transparent conductive layer 171. An insulating layer 172 and a second metal reflective layer 173a stacked on the upper surface of the multilayer insulating layer 172 are stacked. On the upper surface of the second metal reflective layer 173a, the first diffusion prevention layer 173b, the second diffusion prevention layer 173c, and the third diffusion prevention in the second electrode 170 are sequentially arranged upward from the second metal reflection layer 173a in FIG. A layer 173d and a fourth diffusion prevention layer 173e are stacked. Further, a second bonding layer 174 is laminated on the upper surface of the fourth diffusion preventing layer 173e, and a second protective adhesion layer 175 is laminated so as to cover the second bonding layer 174 except for an exposed portion of the second bonding layer 174. have.
As shown in FIG. 6, the transparent conductive layer 171 includes a base portion 171a having a substantially constant thickness and a convex portion 171b as a film thickness portion having a thickness larger than that of the base portion 171a. Further, a conductor provided through the multilayer insulating layer 172 and having one end electrically connected to the film thickness portion (= convex portion 171b) of the transparent conductive layer 171 and the other end electrically connected to the second metal reflective layer 173a. Part 176. The transparent conductive layer 171 excludes the peripheral portion of the upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160, which has been partially removed by means such as known etching, in order to form the first electrode 180 (see FIG. 5). It is formed on almost the entire surface. The transparent conductive layer 171, the multilayer insulating layer 172, and the conductor part 176 will be described later.

(透明導電層171)
図6に示すように、本実施の形態では、透明導電層171は、p型半導体層160の上面160cを覆うように形成された連続的な基部171aと、p型半導体層160側と反対側の多層絶縁層172側に設けた膜厚部としての複数の凸部171bとから構成されている。透明導電層171の凸部171bを設けた部分は、他の部分より厚さが大きい膜厚部を構成している。
尚、図示しないが、本実施の形態に限定されず、膜厚部を構成するために、透明導電層171の凸部171bは、基部171aのp型半導体層160側に設けてもよい。その場合、透明導電層171の多層絶縁層172側は平坦な形状に形成される。
(Transparent conductive layer 171)
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the transparent conductive layer 171 includes a continuous base 171a formed so as to cover the upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160, and a side opposite to the p-type semiconductor layer 160 side. It is comprised from the several convex part 171b as a film thickness part provided in the multilayer insulation layer 172 side. The portion of the transparent conductive layer 171 provided with the convex portion 171b constitutes a film thickness portion having a larger thickness than other portions.
Although not shown, the present invention is not limited to this embodiment mode, and the convex portion 171b of the transparent conductive layer 171 may be provided on the p-type semiconductor layer 160 side of the base portion 171a in order to form a film thickness portion. In that case, the transparent conductive layer 171 is formed in a flat shape on the multilayer insulating layer 172 side.

図7は、第2の電極170の要部を説明する図である。
図7に示すように、透明導電層171の凸部171bを設けない領域の厚さ(基部171aの厚さ(x)という。)は、本実施の形態では、5nm〜150nmの範囲より選択することができる。また、好ましくは、本実施の形態では20nm〜100nmの範囲より選択される。例えば、参考データとして、凸部171bを有しない基部171aの厚さ(x)からなる透明導電層171のシート抵抗は、製造方法にも依存するものの、膜厚が10nmの場合は無限大(∞)であり、膜厚が20nmの場合は250Ω/□、膜厚が25nmの場合は175Ω/□、膜厚が50nmの場合は72Ω/□、膜厚が100nmの場合は29Ω/□、膜厚が200nmの場合は15Ω/□である。
基部171aの厚さ(x)が過度に薄いと、p型半導体層160とオーミックコンタクトが取れにくく、また順方向電圧(Vf)が上昇する傾向がある。基部171aの厚さ(x)が過度に厚いと、発光層150からの発光及び第2金属反射層173aからの反射光の光透過性の点で好ましくない傾向がある。
尚、本実施の形態では、基部171aの中央部は一定の膜厚を有し、p型半導体層160の上面160cに対しほぼ平坦に形成される一方、基部171aの端部側は膜厚が漸次薄くなることでp型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。
FIG. 7 is a diagram illustrating the main part of the second electrode 170.
As shown in FIG. 7, the thickness of the transparent conductive layer 171 where the convex portion 171b is not provided (referred to as the thickness (x) of the base portion 171a) is selected from the range of 5 nm to 150 nm in this embodiment. be able to. In the present embodiment, it is preferably selected from the range of 20 nm to 100 nm. For example, as reference data, the sheet resistance of the transparent conductive layer 171 composed of the thickness (x) of the base 171a not having the convex portion 171b depends on the manufacturing method, but is infinite when the film thickness is 10 nm (∞ When the film thickness is 20 nm, it is 250 Ω / □, when the film thickness is 25 nm, 175 Ω / □, when the film thickness is 50 nm, 72 Ω / □, when the film thickness is 100 nm, 29 Ω / □, When the thickness is 200 nm, it is 15Ω / □.
If the thickness (x) of the base portion 171a is excessively thin, ohmic contact with the p-type semiconductor layer 160 is difficult to occur, and the forward voltage (Vf) tends to increase. When the thickness (x) of the base portion 171a is excessively thick, there is a tendency that it is not preferable in terms of light emission from the light emitting layer 150 and light transmittance of the reflected light from the second metal reflective layer 173a.
In the present embodiment, the central portion of the base portion 171a has a constant film thickness and is formed substantially flat with respect to the upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160, while the end portion side of the base portion 171a has a film thickness. By gradually becoming thinner, the p-type semiconductor layer 160 is formed so as to be inclined with respect to the upper surface 160c.

基部171aに凸部171bを設けた膜厚部の厚さ(y)は、本実施の形態では、100nm〜300nmの範囲より選択される。但し、y>xの関係を有する。また、当該膜厚部の厚さ(y)は、好ましくは、150nm〜250nmの範囲より選択される。膜厚部の厚さ(y)が過度に薄い場合又は過度に厚い場合、発光層150からの発光及び第2金属反射層173aからの反射光の光透過性の点で好ましくない傾向がある。尚、透明導電層171は、FC実装技術における使用において、光吸収性があるが故に特定の膜厚以下の薄膜として使用するのが好ましい。   In this embodiment, the thickness (y) of the film thickness portion in which the convex portion 171b is provided on the base portion 171a is selected from the range of 100 nm to 300 nm. However, there is a relationship of y> x. In addition, the thickness (y) of the film thickness portion is preferably selected from the range of 150 nm to 250 nm. When the thickness (y) of the film thickness portion is excessively thin or excessively thick, there is a tendency that it is not preferable in terms of light emission from the light emitting layer 150 and light transmittance of the reflected light from the second metal reflective layer 173a. Note that the transparent conductive layer 171 is preferably used as a thin film having a specific thickness or less because of its light absorption in use in the FC mounting technology.

基部171aに凸部171bを設けた膜厚部の幅(φ)は、本実施の形態では、10μm〜30μmの範囲より選択される。また、好ましくは、15μm〜25μmの範囲より選択される。膜厚部の幅(φ)が過度に大きいと、当該膜厚部による光の吸収により、反射層から光の強度に影響が出る傾向がある。膜厚部の幅(φ)が過度に小さいと、多層絶縁層172中の貫通穴(導体部176:径φ)とのアライメントが困難になる傾向がある。本実施の形態では、膜厚部(=凸部171b)の幅(φ)を18μmにしている。 In the present embodiment, the width (φ 1 ) of the film thickness portion in which the convex portion 171b is provided on the base portion 171a is selected from the range of 10 μm to 30 μm. Moreover, it is preferably selected from the range of 15 μm to 25 μm. When the width (φ 1 ) of the film thickness part is excessively large, the light intensity from the reflective layer tends to be affected by light absorption by the film thickness part. When the width (φ 1 ) of the film thickness portion is excessively small, alignment with the through hole (conductor portion 176: diameter φ 2 ) in the multilayer insulating layer 172 tends to be difficult. In the present embodiment, the width (φ 1 ) of the film thickness portion (= convex portion 171b) is set to 18 μm.

尚、平面視における凸部171bを含む膜厚部の断面形状は特に限定されず、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、台形、五角形その他の多辺形(星形を含む)、楔形等が挙げられる。また、凸部171bの縦方向の断面形状は、特に限定されず、長方形、台形、円錐、角錐、楔形等が挙げられる。また、凸部171bの膜厚部は、これらの断面形状を有する凸部171bを結合する直線状部分とから構成される格子状パターンを有してもよい(後述)。さらにまた、凸部171bの平面断面積は特に限定されず、さらに、複数の凸部171bのそれぞれの平面断面積は、同一又は異なる場合も含まれる。   Note that the cross-sectional shape of the film thickness portion including the convex portion 171b in plan view is not particularly limited, and is circular, elliptical, triangular, square, rectangular, trapezoidal, pentagonal, other polygons (including star shape), wedge shape, etc. Is mentioned. Moreover, the cross-sectional shape of the convex part 171b in the vertical direction is not particularly limited, and examples thereof include a rectangle, a trapezoid, a cone, a pyramid, and a wedge. Moreover, the film thickness part of the convex part 171b may have a grid | lattice pattern comprised from the linear part which couple | bonds the convex part 171b which has these cross-sectional shapes (after-mentioned). Furthermore, the planar cross-sectional area of the convex part 171b is not particularly limited, and the planar cross-sectional area of each of the plurality of convex parts 171b includes the same or different cases.

透明導電層171における凸部171bを含む複数の膜厚部は、所定の間隔(ピッチl)で設けられる。本実施の形態では、ピッチlは、10μm〜120μmの範囲より選択される。また、好ましくは、20μm〜100μmの範囲より選択される。ピッチlが過度に大きいと、凸部171bを設けた膜厚部の透明導電層171に占める割合(A/B)が小さくなり、発明の効果が低減し、順方向電圧(Vf)が増大する傾向がある。ピッチlが過度に小さいと、前記割合(A/B)が大きくなり、発光強度が向上しない傾向がある。   The plurality of film thickness portions including the convex portions 171b in the transparent conductive layer 171 are provided at a predetermined interval (pitch l). In the present embodiment, the pitch l is selected from the range of 10 μm to 120 μm. Moreover, it is preferably selected from the range of 20 μm to 100 μm. When the pitch l is excessively large, the ratio (A / B) of the film thickness portion provided with the convex portions 171b to the transparent conductive layer 171 is reduced, the effect of the invention is reduced, and the forward voltage (Vf) is increased. Tend. When the pitch l is excessively small, the ratio (A / B) increases, and the light emission intensity tends not to improve.

図9〜図12に示すように、本実施の形態では、凸部171bを有する透明導電層171の面積は、基部171aを有する透明導電層171の総面積に対して5%〜60%の面積率(%)の範囲で設けられる。なお、前記面積率(%)を凸部171bの占有面積率(%)ともいう。さらに、凸部171bを有する透明導電層171は、好ましくは7%〜50%の面積率(%)の範囲、さらに好ましく8%〜40%の面積率(%)の範囲で設けるのが良い。   As shown in FIGS. 9-12, in this Embodiment, the area of the transparent conductive layer 171 which has the convex part 171b is an area of 5%-60% with respect to the total area of the transparent conductive layer 171 which has the base part 171a. It is provided in the range of rate (%). The area ratio (%) is also referred to as the occupied area ratio (%) of the convex portion 171b. Furthermore, the transparent conductive layer 171 having the convex portion 171b is preferably provided in an area ratio (%) range of 7% to 50%, and more preferably in an area ratio (%) range of 8% to 40%.

さらに、本発明では、後述の多層絶縁層172の構造と凸部171bを含む複数の膜厚部を格子状パターン又は互いに所定の間隔を設けて等間隔で又はランダムに形成する配置パターン(孤立パターン)に設けることにより、フリップチップにおける半導体発光素子10の正面光の発光強度が格段と増大する効果がある。また、凸部171bを含む複数の膜厚部を孤立パターンに設けることにより、発光層150からの光の反射効果も高めれ、半導体発光素子10の発光出力が増大する。
また、当該孤立パターンを前述の占有面積率(%)で設けることにより、半導体発光素子10の発光出力を増大すると共に、順方向電圧(Vf)を最適な範囲に低下させることができるので好ましい。
本発明が適用される半導体発光素子10の大きさは、特に制限を受けるものではないが、例えば一辺の大きさが1cm以下の矩形チップが好ましく、また1mm以下の矩形チップや350μm角の正方形チップや長尺チップが用いられる。
Furthermore, in the present invention, a structure of a multilayer insulating layer 172 described later and a plurality of film thickness portions including the convex portion 171b are arranged in a lattice pattern or at an equal interval or at random with a predetermined interval (isolated pattern). ), The light emission intensity of the front light of the semiconductor light emitting element 10 in the flip chip is remarkably increased. Further, by providing a plurality of film thickness portions including the convex portion 171b in the isolated pattern, the reflection effect of light from the light emitting layer 150 is enhanced, and the light emission output of the semiconductor light emitting element 10 is increased.
In addition, it is preferable to provide the isolated pattern at the above-described occupation area ratio (%) because the light emission output of the semiconductor light emitting element 10 can be increased and the forward voltage (Vf) can be lowered to an optimum range.
The size of the semiconductor light emitting device 10 to which the present invention is applied is not particularly limited. For example, a rectangular chip having a side of 1 cm or less is preferable, and a rectangular chip of 1 mm or less or a 350 μm square chip. And long chips are used.

透明導電層171を構成する材料は、酸化物の導電性材料であって、発光層150から出射される波長の光を、少なくとも80%程度透過する材料が用いられる。例えば、In(インジウム)を含む酸化物の一部は、他の透明導電膜と比較して光透過性および導電性の両者がともに優れている点で好ましい。Inを含む導電性の酸化物としては、例えば、ITO(酸化インジウム錫(In−SnO))、IZO(酸化インジウム亜鉛(In−ZnO))、IGO(酸化インジウムガリウム(In−Ga))、ICO(酸化インジウムセリウム(In−CeO))等が挙げられる。尚、これらの中に、例えば、フッ素等のドーパントが添加されていてもよい。また、例えば、Inを含まない酸化物として、例えば、キャリアをドープしたSnO、ZnO、TiO等の導電性材料を用いることもできる。これらの材料を用い、当該技術分野でよく知られた慣用手段によって、透明導電層171を形成できる。また、透明導電層171を形成した後、透明導電層171の透明化と更なる低抵抗化とを目的とした熱アニールを施す場合もある。 The material forming the transparent conductive layer 171 is an oxide conductive material, and a material that transmits at least about 80% of light having a wavelength emitted from the light emitting layer 150 is used. For example, part of an oxide containing In (indium) is preferable in that both light transmittance and conductivity are superior to other transparent conductive films. As the conductive oxide containing In, for example, ITO (indium tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 )), IZO (indium zinc oxide (In 2 O 3 —ZnO)), IGO (indium gallium oxide ( In 2 O 3 —Ga 2 O 3 )), ICO (indium cerium oxide (In 2 O 3 —CeO 2 )) and the like. In these, for example, a dopant such as fluorine may be added. For example, as the oxide not containing In, for example, a conductive material such as SnO 2 , ZnO 2 , or TiO 2 doped with carriers can be used. Using these materials, the transparent conductive layer 171 can be formed by conventional means well known in the art. In addition, after the transparent conductive layer 171 is formed, thermal annealing may be performed for the purpose of making the transparent conductive layer 171 transparent and further reducing the resistance.

本実施の形態において、透明導電層171の材料として、結晶構造を有するものを使用することができる。例えば、特に、六方晶構造又はビックスバイト構造を有するIn結晶を含む透光性材料(例えば、ITO、IZO等)が好ましい。また、例えば、六方晶構造のIn結晶を含むIZOを用いる場合、エッチング性に優れたアモルファスのIZO膜を用いて特定形状に加工することができ、さらにその後、熱処理等によりアモルファス状態から結晶を含む構造に転移させ、アモルファスのIZO膜よりも透光性の優れた電極に加工することができる。 In this embodiment mode, a material having a crystal structure can be used as the material of the transparent conductive layer 171. For example, a light-transmitting material containing an In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure or a bixbite structure (for example, ITO, IZO, etc.) is particularly preferable. Further, for example, when using IZO containing an In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure, it can be processed into a specific shape using an amorphous IZO film having excellent etching properties. The structure can be transferred to a structure including a crystal and processed into an electrode having higher translucency than an amorphous IZO film.

また、透明導電層171に用いるIZO膜としては、比抵抗が最も低くなる組成を使用することが好ましい。例えば、IZO中のZnO濃度は1〜20質量%が好ましく、5〜15質量%の範囲が更に好ましく、10質量%が特に好ましい。   In addition, as the IZO film used for the transparent conductive layer 171, it is preferable to use a composition having the lowest specific resistance. For example, the ZnO concentration in IZO is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 5 to 15% by mass, and particularly preferably 10% by mass.

透明導電層171に用いるIZO膜の熱処理は、Oを含まない雰囲気で行なうことが望ましく、Oを含まない雰囲気としては、N雰囲気などの不活性ガス雰囲気や、またはNなどの不活性ガスとHとの混合ガス雰囲気などを挙げることができ、N雰囲気、またはNとHとの混合ガス雰囲気とすることが望ましい。尚、IZO膜の熱処理をN雰囲気、またはNとHとの混合ガス雰囲気中で行なうと、例えば、IZO膜を六方晶構造のIn結晶を含む膜に結晶化させるとともに、IZO膜のシート抵抗を効果的に減少させることが可能である。 Heat treatment of the IZO film used for the transparent conductive layer 171 is desirably performed in an atmosphere containing no O 2, as the atmosphere containing no O 2, or an inert gas atmosphere such as N 2 atmosphere, or such as N 2 non An atmosphere of a mixed gas of active gas and H 2 can be given, and it is desirable to use an N 2 atmosphere or a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 . When the heat treatment of the IZO film is performed in an N 2 atmosphere or a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 , for example, the IZO film is crystallized into a film containing In 2 O 3 crystals having a hexagonal structure, It is possible to effectively reduce the sheet resistance of the IZO film.

IZO膜の熱処理温度は、500℃〜1000℃が好ましい。熱処理温度が過度に低いと、IZO膜を十分に結晶化できず、IZO膜の光透過率が十分に高いものとならない傾向がある。熱処理温度が過度に高いと、IZO膜は結晶化されているが光透過率が十分に高いものとならない傾向がある。また、この場合、IZO膜の下にある半導体層を劣化させるおそれもある。   The heat treatment temperature of the IZO film is preferably 500 ° C. to 1000 ° C. If the heat treatment temperature is excessively low, the IZO film cannot be sufficiently crystallized, and the light transmittance of the IZO film tends not to be sufficiently high. If the heat treatment temperature is excessively high, the IZO film is crystallized, but the light transmittance tends not to be sufficiently high. In this case, the semiconductor layer under the IZO film may be deteriorated.

アモルファス状態のIZO膜を結晶化させる場合、成膜条件や熱処理条件などが異なるとIZO膜中の結晶構造が異なる。しかし、本発明の実施形態においては、他の層との接着性の点において、透明導電層171は材料に限定されないが結晶性の材料の方が好ましく、特に結晶性IZOの場合にはビックスバイト結晶構造のIn結晶を含むIZOであってもよく、六方晶構造のIn結晶を含むIZOであってもよい。特に六方晶構造のIn結晶を含むIZOがよい。 In the case of crystallizing an amorphous IZO film, the crystal structure in the IZO film differs depending on the film formation conditions, heat treatment conditions, and the like. However, in the embodiment of the present invention, the transparent conductive layer 171 is not limited to a material in terms of adhesiveness to other layers, but is preferably a crystalline material, and particularly in the case of crystalline IZO, bixbite. It may be IZO including an In 2 O 3 crystal having a crystal structure or IZO including an In 2 O 3 crystal having a hexagonal structure. In particular, IZO containing In 2 O 3 crystal having a hexagonal structure is preferable.

特に、熱処理によって結晶化したIZO膜は、アモルファス状態のIZO膜に比べ、p型半導体層160との密着性が良いため、仕事関数が高い。また、熱処理によって結晶化したIZO膜は、アモルファス状態のIZO膜に比べて、抵抗値が低下することから、半導体発光素子10を構成した際に、順方向電圧Vfを低減できる点でも好ましい。   In particular, an IZO film crystallized by heat treatment has a high work function because it has better adhesion to the p-type semiconductor layer 160 than an amorphous IZO film. In addition, an IZO film crystallized by heat treatment has a lower resistance value than an amorphous IZO film, and thus is preferable in that the forward voltage Vf can be reduced when the semiconductor light emitting device 10 is configured.

(多層絶縁層172)
図6に示すように、多層絶縁層172は、透明導電層171上面に透明導電層171の表面形状を倣うように形成されている。多層絶縁層172は、第1の屈折率(n)を有し発光層150から出射される光に対して光透過性を示す第1の絶縁層と第1の屈折率より高い第2の屈折率(n)(n<n)を有し発光層150から出射される光に対して光透過性を示す第2の絶縁層とを交互に積層して構成されている。多層絶縁層172は、第2金属反射層173aと組み合わせて、発光層150から出力される光を反射する反射膜としての機能を有している。本実施の形態では、後述するように、多層絶縁層172を貫通するように形成された導体部176が設けられている。
多層絶縁層172は、発光層150から出力される光に対し少なくとも90%程度、好ましくは95%以上の反射性を有し、透明導電層171と比べて低屈折率、且つ絶縁性を有する。
(Multilayer insulating layer 172)
As shown in FIG. 6, the multilayer insulating layer 172 is formed on the upper surface of the transparent conductive layer 171 so as to follow the surface shape of the transparent conductive layer 171. The multilayer insulating layer 172 includes a first insulating layer having a first refractive index (n L ) and exhibiting optical transparency with respect to light emitted from the light emitting layer 150 and a second higher than the first refractive index. Second insulating layers having a refractive index (n H ) (n L <n H ) and exhibiting light transmittance with respect to light emitted from the light emitting layer 150 are alternately stacked. The multilayer insulating layer 172 functions as a reflective film that reflects light output from the light emitting layer 150 in combination with the second metal reflective layer 173a. In the present embodiment, as will be described later, a conductor portion 176 formed so as to penetrate the multilayer insulating layer 172 is provided.
The multilayer insulating layer 172 has a reflectivity of about 90%, preferably 95% or more, with respect to the light output from the light emitting layer 150, and has a lower refractive index and an insulating property than the transparent conductive layer 171.

図8は、多層絶縁層172の層構造の一例を示す断面模式図である。
前述したように、多層絶縁層172は、第1の屈折率を有する第1の絶縁層172aと第1の屈折率より高い第2の屈折率を有する第2の絶縁層172bとを、交互に積層して構成されている。特に、本実施の形態では、2つの第1の絶縁層172aによって1つの第2の絶縁層172bを挟み込む構成を採用している。図8に示す例では、6層の第1の絶縁層172aの間に5層の第2の絶縁層172bを挟み込むことにより、合計11層の積層構造を有している。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of the layer structure of the multilayer insulating layer 172.
As described above, the multilayer insulating layer 172 includes the first insulating layer 172a having the first refractive index and the second insulating layer 172b having the second refractive index higher than the first refractive index alternately. It is configured by stacking. In particular, in this embodiment, a configuration in which one second insulating layer 172b is sandwiched between two first insulating layers 172a is employed. In the example shown in FIG. 8, a five-layered second insulating layer 172b is sandwiched between six first-insulating layers 172a to have a total of 11 layers.

第1の絶縁層172aおよび第2の絶縁層172bには、発光層150から出力される光に対する光透過性能が高いものが用いられる。ここで、第1の絶縁層172aとしては、例えば、SiO(酸化ケイ素:屈折率1.48(450nm波長))やMgF(フッ化マグネシウム)を使用することができる。第2の絶縁層172bとしては、TiO(酸化チタン)、Ta(酸化タンタル:屈折率2.16(550nm波長))、ZrO(酸化ジルコニウム)、HfO(酸化ハフニウム)、Nb(酸化ニオブ)を使用することができる。ただし、第2の絶縁層172bとの間の屈折率の関係が満たされるのであれば、第1の絶縁層172aに、これらTiO、Ta、ZrO、HfO、Nbを用いてもかまわない。 As the first insulating layer 172a and the second insulating layer 172b, a material having high light transmission performance with respect to light output from the light emitting layer 150 is used. Here, as the first insulating layer 172a, for example, SiO 2 (silicon oxide: refractive index 1.48 (450 nm wavelength)) or MgF 2 (magnesium fluoride) can be used. As the second insulating layer 172b, TiO 2 (titanium oxide), Ta 2 O 5 (tantalum oxide: refractive index 2.16 (550 nm wavelength)), ZrO 2 (zirconium oxide), HfO 2 (hafnium oxide), Nb 2 O 5 (niobium oxide) can be used. However, if the refractive index relationship with the second insulating layer 172b is satisfied, the TiO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , HfO 2 , and Nb 2 O 5 are added to the first insulating layer 172a. May be used.

本実施の形態では、第1の絶縁層172aとしてSiO(酸化ケイ素)を用い、第2の絶縁層172bとしてTa(酸化タンタル)を用いている。これらは、発光層150の発光波長λ(=400nm〜450nm)の光に対し高い光透過性を有している。
なお、発光層150の発光波長λがさらに短く、近紫外領域の光を発する場合、第2の絶縁層172bとして、Nb(酸化ニオブ)、ZrO(酸化ジルコニウム)、HfO(酸化ハフニウム)等の、光学バンドギャップがTiO(酸化チタン)より大きいものを使用することが望ましい。ただし、発光層150が紫外領域の光を発する場合であっても、第1の絶縁層172aにはSiO(酸化ケイ素)を用いることができる。
In this embodiment mode, SiO 2 (silicon oxide) is used as the first insulating layer 172a, and Ta 2 O 5 (tantalum oxide) is used as the second insulating layer 172b. These have high light transmittance with respect to light of the light emission wavelength λ (= 400 nm to 450 nm) of the light emitting layer 150.
Note that when the emission wavelength λ of the light-emitting layer 150 is further shorter and emits light in the near-ultraviolet region, Nb 2 O 5 (niobium oxide), ZrO 2 (zirconium oxide), HfO 2 (oxidation) is used as the second insulating layer 172b. It is desirable to use a material having an optical band gap larger than TiO 2 (titanium oxide), such as hafnium. However, even when the light-emitting layer 150 emits light in the ultraviolet region, SiO 2 (silicon oxide) can be used for the first insulating layer 172a.

本実施の形態では、第1の絶縁層172aの層厚さdと、第2の絶縁層172bの層厚さdは、発光層150の発光波長λ(nm)、発光波長λにおける第1の絶縁層172aの屈折率n、発光波長λにおける第2の絶縁層172bの屈折率nとしたとき(n<n)、以下に示す式(1)及び式(2)に基づいて設定されている。尚、式中、Rは任意の実数を表す。 In this embodiment mode, the layer thickness d L of the first insulating layer 172a and the layer thickness d H of the second insulating layer 172b are the light emission wavelength λ (nm) and the light emission wavelength λ at the light emission wavelength λ. refractive index n L of the first insulating layer 172a, when the refractive index n H of the second insulating layer 172b at the emission wavelength lambda (n L <n H), the equation (1) and (2) shown below Is set based on. In the formula, R represents an arbitrary real number.

Figure 0005708285
Figure 0005708285

(導体部176)
図6に示すように、複数の導体部176は、それぞれ多層絶縁層172を貫通して形成され、一端が透明導電層171の凸部171bに電気的に接続され且つ他端が第2金属反射層173aと電気的に接続されるように設けられている。導体部176は、第2の電極170全体に複数形成され、各導体部176を流れる電流が発光層150の発光に用いられる電流となる。本実施の形態では、複数の導体部176を設け、p型半導体層160の上面160cの面上において、p型半導体層160の全面に電流を拡散させ、発光層150における発光むらを低減している。
(Conductor portion 176)
As shown in FIG. 6, each of the plurality of conductor portions 176 is formed through the multilayer insulating layer 172, one end is electrically connected to the convex portion 171 b of the transparent conductive layer 171, and the other end is a second metal reflecting member. It is provided so as to be electrically connected to the layer 173a. A plurality of conductor portions 176 are formed on the entire second electrode 170, and a current flowing through each conductor portion 176 becomes a current used for light emission of the light emitting layer 150. In this embodiment, a plurality of conductor portions 176 are provided, current is diffused over the entire surface of the p-type semiconductor layer 160 on the surface of the upper surface 160c of the p-type semiconductor layer 160, and unevenness in light emission in the light-emitting layer 150 is reduced. Yes.

導体部176のそれぞれの径(φ)(図7参照)は、前述した透明導電層171の膜厚部(=凸部171b)の幅(φ)、または、凸部171bが前述したように互いに所定の間隔を設けて等間隔又はランダムに形成された配置パターン(孤立パターン)で設けられた1単位である場合は、径(φ)と同等もしくはそれよりも小さい範囲で設けられる。なお、本明細書中では、φを単に径(φ)と記載する。本実施の形態では、導体部176の径(φ)は透明導電層171の膜厚部の当該φより小さく形成され、5μm〜30μmの範囲より選択される。また、好ましくは、5μm〜20μmの範囲より選択される。本実施の形態では、導体部176の径(φ)を8μmに形成している。尚、平面視における導体部176の断面形状は特に限定されず、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、台形、五角形その他の多辺形(星形を含む)、楔形等が挙げられる。 Each diameter (φ 2 ) (see FIG. 7) of the conductor portion 176 is the width (φ 1 ) of the film thickness portion (= convex portion 171b) of the transparent conductive layer 171 described above or the convex portion 171b as described above. In the case of one unit provided with an arrangement pattern (isolated pattern) formed at equal intervals or at random with a predetermined interval, they are provided within a range equal to or smaller than the diameter (φ 1 ). In the present specification, φ 1 is simply referred to as a diameter (φ 1 ). In the present embodiment, the diameter (φ 2 ) of the conductor portion 176 is smaller than the φ 1 of the film thickness portion of the transparent conductive layer 171 and is selected from the range of 5 μm to 30 μm. Moreover, it is preferably selected from the range of 5 μm to 20 μm. In the present embodiment, the diameter (φ 2 ) of the conductor portion 176 is 8 μm. Note that the cross-sectional shape of the conductor portion 176 in plan view is not particularly limited, and examples thereof include a circle, an ellipse, a triangle, a square, a rectangle, a trapezoid, a pentagon, and other polygons (including a star), a wedge shape, and the like.

導体部176は、例えば、予め成膜された多層絶縁層172に、ドライエッチングあるいはリフトオフ等を用いて形成された貫通孔に導電性材料を充填することにより形成することができる。導体部176は、少なくとも1種の導電性材料を用いて形成され、また複数の導電性材料を用いて形成してもよい。導体部176の形成に使用する導電性材料としては、例えば、アモルファスIZO/銀合金/Ta等が挙げられる。本実施の形態においては、多層絶縁層172に複数の導体部176を設けることにより、第2の電極170の面上において、透明導電層171を介し、p型半導体層160の全面に亘り均一に電流を拡散させる。このことにより、発光層150における発光むらを改善することを可能とする。導体部176は、ドライエッチあるいはリフトオフ等により形成された貫通孔の壁面及び底面に施される。あるいは、多層絶縁層172の貫通孔に金属を充填したものとして形成されてもよい。   The conductor portion 176 can be formed by, for example, filling a through hole formed by dry etching or lift-off into a multilayer insulating layer 172 formed in advance with a conductive material. The conductor portion 176 is formed using at least one conductive material, and may be formed using a plurality of conductive materials. Examples of the conductive material used for forming the conductor portion 176 include amorphous IZO / silver alloy / Ta. In the present embodiment, by providing a plurality of conductor portions 176 in the multilayer insulating layer 172, the entire surface of the p-type semiconductor layer 160 is uniformly provided on the surface of the second electrode 170 via the transparent conductive layer 171. Spread current. This makes it possible to improve light emission unevenness in the light emitting layer 150. The conductor portion 176 is applied to the wall surface and bottom surface of the through hole formed by dry etching or lift-off. Alternatively, the through hole of the multilayer insulating layer 172 may be formed as a metal filled.

(第2金属反射層173a)
図6に示すように、第2金属反射層173aは、多層絶縁層172の全域を覆うように形成されている。第2金属反射層173aの中央部は、一定の膜厚を有しほぼ平坦に形成される一方、第2金属反射層173aの端部側は膜厚が漸次薄くなることでp型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。第2金属反射層173aは、p型半導体層160に給電を行う機能も有しているため、接触抵抗を低く抑える必要がある。
(Second metal reflective layer 173a)
As shown in FIG. 6, the second metal reflective layer 173 a is formed so as to cover the entire area of the multilayer insulating layer 172. The central portion of the second metal reflective layer 173a has a constant film thickness and is substantially flat, while the end portion of the second metal reflective layer 173a is gradually thinned so that the p-type semiconductor layer 160 is thin. The upper surface 160c is inclined. Since the second metal reflective layer 173a also has a function of supplying power to the p-type semiconductor layer 160, it is necessary to keep the contact resistance low.

第2金属反射層173aは、Ag(銀)、Pd(パラジウム)、Cu(銅)、Nd(ネオジム)Al(アルミニウム)、Ni(ニッケル)、Cr(クロム)などの金属および少なくともこれらの1つを含む合金で構成されている。特に、第2金属反射層173aとして銀または銀合金を用いた場合は、発光層150から出射される青色〜緑色の領域の波長の光に対して、高い光反射性を有しているため好ましい。第2金属反射層173aとして銀を用いた場合、使用環境によっては耐熱性、耐高温高湿性が十分でない場合もあり、銀合金が好ましく使用される。
第2金属反射層173aの膜厚は、好ましくは80nm〜200nmの範囲で用いられ
る。膜厚が過度に薄いと、反射層としての反射率が低下する傾向がある。膜厚が過度に厚いと、半導体発光素子10の製造コストが高くなる傾向がある。
The second metal reflective layer 173a is made of a metal such as Ag (silver), Pd (palladium), Cu (copper), Nd (neodymium) Al (aluminum), Ni (nickel), Cr (chromium), and at least one of them. It is comprised with the alloy containing. In particular, when silver or a silver alloy is used as the second metal reflective layer 173a, it is preferable because it has high light reflectivity with respect to light having a wavelength in a blue to green region emitted from the light emitting layer 150. . When silver is used as the second metal reflective layer 173a, heat resistance and high temperature and high humidity resistance may not be sufficient depending on the use environment, and a silver alloy is preferably used.
The film thickness of the second metal reflective layer 173a is preferably used in the range of 80 nm to 200 nm. When the film thickness is excessively thin, the reflectance as the reflective layer tends to decrease. If the film thickness is excessively thick, the manufacturing cost of the semiconductor light emitting element 10 tends to increase.

(第1拡散防止層173b〜第4拡散防止層173e)
第2の電極170における第1拡散防止層173b〜第4拡散防止層173eは、接触状態にある第2金属反射層173aを構成する金属と、第4拡散防止層173eを構成する金属の拡散を抑制する。
また、第4拡散防止層173eは、接触状態にある第3拡散防止層173dを構成する金属と第2ボンディング層174を構成する金属の拡散を抑制する。この第1拡散防止層173b、第2拡散防止層173c、第3拡散防止層173dは、接触状態にある第2金属反射層173aを構成する金属(この例ではAg(銀))、および第4拡散防止層173eを構成する金属(この例ではPt(プラチナ))の拡散を抑制する。第4拡散防止層173eは、接触状態にある第3拡散防止層173dを構成する金属(この例では、Ta(タンタル))と第2ボンディング層174を構成する金属(この例では、Au(金))の拡散を抑制する。
(First diffusion prevention layer 173b to fourth diffusion prevention layer 173e)
The first diffusion prevention layer 173b to the fourth diffusion prevention layer 173e in the second electrode 170 diffuse the metal constituting the second metal reflection layer 173a in contact and the metal constituting the fourth diffusion prevention layer 173e. Suppress.
The fourth diffusion prevention layer 173e suppresses diffusion of the metal constituting the third diffusion prevention layer 173d in contact with the metal constituting the second bonding layer 174. The first diffusion prevention layer 173b, the second diffusion prevention layer 173c, and the third diffusion prevention layer 173d are a metal (Ag (silver) in this example) constituting the second metal reflection layer 173a in contact, and the fourth Diffusion of the metal (Pt (platinum) in this example) constituting the diffusion preventing layer 173e is suppressed. The fourth diffusion prevention layer 173e is composed of a metal (Ta (tantalum) in this example) constituting the third diffusion prevention layer 173d in contact and a metal (Au (gold) in this example) constituting the second bonding layer 174. )) Diffusion is suppressed.

第2の電極170においては、第1拡散防止層173b、第2拡散防止層173c、第3拡散防止層173d、第4拡散防止層173eは、第2金属反射層173aの全域を覆うように形成されている。そして、第2の電極170においては、第1拡散防止層173b〜第4拡散防止層173eは、第2金属反射層173aの全域を覆うように形成されている。そして、各拡散防止層の中央部は一定の膜厚を有し且つほぼ平坦に形成される一方、それぞれの端部側は膜厚が漸次薄くなり、p型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。   In the second electrode 170, the first diffusion prevention layer 173b, the second diffusion prevention layer 173c, the third diffusion prevention layer 173d, and the fourth diffusion prevention layer 173e are formed so as to cover the entire area of the second metal reflection layer 173a. Has been. In the second electrode 170, the first diffusion prevention layer 173b to the fourth diffusion prevention layer 173e are formed so as to cover the entire area of the second metal reflection layer 173a. The central portion of each diffusion prevention layer has a constant film thickness and is substantially flat, while the respective end portions are gradually thinned and inclined with respect to the upper surface 160 c of the p-type semiconductor layer 160. Is formed.

第2の電極170における各拡散防止層(173b〜173e)は、それぞれの層が接触する層とのオーミックコンタクトがとれ、かつ、接触する層との接触抵抗が小さいものを用いることが好ましい。
本実施の形態では、第1拡散防止層173bとしてTa(タンタル)、第2拡散防止層173cとしてTaN(窒化タンタル)、第3拡散防止層173dとしてTa(タンタル)、第4拡散防止層173eとしてPt(プラチナ)が用いられている。
第1拡散防止層173bの膜厚は、好ましくは20nm〜200nmの範囲で用いられる。第2拡散防止層173cの膜厚は、好ましくは1nm〜50nmの範囲で用いられる。第3拡散防止層173dの膜厚は、好ましくは20nm〜200nmの範囲で用いられる。第4拡散防止層173eの膜厚は、好ましくは50nm〜200nmの範囲で用いられる。
It is preferable that the diffusion prevention layers (173b to 173e) in the second electrode 170 have an ohmic contact with the layer in contact with each layer and have a small contact resistance with the layer in contact with the layer.
In the present embodiment, Ta (tantalum) is used as the first diffusion prevention layer 173b, TaN (tantalum nitride) is used as the second diffusion prevention layer 173c, Ta (tantalum) is used as the third diffusion prevention layer 173d, and the fourth diffusion prevention layer 173e is used. Pt (platinum) is used.
The film thickness of the first diffusion preventing layer 173b is preferably in the range of 20 nm to 200 nm. The film thickness of the second diffusion prevention layer 173c is preferably in the range of 1 nm to 50 nm. The film thickness of the third diffusion preventing layer 173d is preferably in the range of 20 nm to 200 nm. The film thickness of the fourth diffusion prevention layer 173e is preferably used in the range of 50 nm to 200 nm.

(第2ボンディング層174)
図6に示すように、第4拡散防止層173eの上面には、第2金属反射層173aを覆うように第2ボンディング層174が積層されている。第2ボンディング層174は、第4拡散防止層173eの全域を覆うように形成されている。第2ボンディング層174の中央部は一定の膜厚を有し且つほぼ平坦に形成される。本実施の形態では、第2ボンディング層174の端部側は膜厚が漸次薄くなることでp型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。
(Second bonding layer 174)
As shown in FIG. 6, the second bonding layer 174 is laminated on the upper surface of the fourth diffusion preventing layer 173e so as to cover the second metal reflective layer 173a. The second bonding layer 174 is formed so as to cover the entire region of the fourth diffusion prevention layer 173e. The central portion of the second bonding layer 174 has a certain film thickness and is formed almost flat. In the present embodiment, the end portion side of the second bonding layer 174 is formed so as to be inclined with respect to the upper surface 160 c of the p-type semiconductor layer 160 by gradually decreasing the film thickness.

外部との電気的な接続に用いられる接続層としての第2ボンディング層174は、最も内側の第4拡散防止層173e等と接するように、少なくとも1層の金属層を備える。また、最も外側となる最表層の金属層には、例えば、Au(金)が用いられる。さらに、本実施の形態では、第2ボンディング層174として、Au(金)の単層膜を用いている。第2ボンディング層174の膜厚は、好ましくは100nm〜2μmの範囲で用いられる。膜厚が過度に薄いと抵抗が高くなる傾向がある。膜厚が過度に厚いと、発光素子の製造コストが高くなる傾向がある。   The second bonding layer 174 as a connection layer used for electrical connection with the outside includes at least one metal layer so as to be in contact with the innermost fourth diffusion prevention layer 173e and the like. Further, for example, Au (gold) is used for the outermost metal layer which is the outermost layer. Further, in the present embodiment, a single layer film of Au (gold) is used as the second bonding layer 174. The film thickness of the second bonding layer 174 is preferably in the range of 100 nm to 2 μm. When the film thickness is excessively thin, the resistance tends to increase. If the film thickness is excessively thick, the manufacturing cost of the light emitting element tends to increase.

(第2保護密着層175)
図6に示すように、第2ボンディング層174の上面および側面には、第2ボンディング層174を覆うように第2保護密着層175が積層されている。第2保護密着層175は第2ボンディング層174の露出部位を除く領域を覆うように形成されている。そして、第2保護密着層175の中央部は一定の膜厚を有し且つほぼ平坦に形成される一方、第2保護密着層175の端部側はp型半導体層160の上面160cに対し傾斜して形成されている。この第2保護密着層175の側面側の端部は、p型半導体層160の上面160cと接するように設けられている。
(Second protective adhesion layer 175)
As shown in FIG. 6, a second protective adhesion layer 175 is laminated on the upper surface and side surfaces of the second bonding layer 174 so as to cover the second bonding layer 174. The second protective adhesion layer 175 is formed so as to cover the region excluding the exposed portion of the second bonding layer 174. The central portion of the second protective adhesion layer 175 has a constant thickness and is substantially flat, while the end portion of the second protective adhesion layer 175 is inclined with respect to the upper surface 160 c of the p-type semiconductor layer 160. Is formed. The end portion on the side surface side of the second protective adhesion layer 175 is provided so as to be in contact with the upper surface 160 c of the p-type semiconductor layer 160.

密着層の一例としての第2保護密着層175は、Au(金)で構成された第2ボンディング層174と保護層190との物理的な密着性を向上させるために設けられている。本実施の形態において、第2保護密着層175は、例えば、Ta(タンタル)で形成されている。また、第2保護密着層175として、Ti(チタン)を用いることも可能である。
第2保護密着層175の膜厚は、好ましくは5nm〜50nmの範囲で用いられる。膜厚が過度に薄いと、第2ボンディング層174と保護層190との密着性が低下する傾向がある。膜厚が過度に厚いと、エッチング工程における作業時間が長くなり、半導体発光素子10の製造コストが高くなる傾向がある。
The second protective adhesion layer 175 as an example of the adhesion layer is provided to improve physical adhesion between the second bonding layer 174 made of Au (gold) and the protection layer 190. In the present embodiment, the second protective adhesion layer 175 is made of, for example, Ta (tantalum). Further, Ti (titanium) can be used as the second protective adhesion layer 175.
The film thickness of the second protective adhesion layer 175 is preferably in the range of 5 nm to 50 nm. If the film thickness is excessively thin, the adhesion between the second bonding layer 174 and the protective layer 190 tends to be reduced. If the film thickness is excessively thick, the working time in the etching process becomes long, and the manufacturing cost of the semiconductor light emitting element 10 tends to increase.

(保護層190)
図5又は図6に示すように、SiO等のシリコン酸化物からなる保護層190は、第1の電極180の一部および第2の電極170の一部を除いて、これら第1の電極180および第1の電極180を覆い、且つ、p型半導体層160、発光層150およびn型半導体層140の一部(半導体層露出面140cよりも発光層150側(図2参照))を覆うように積層されている。保護層190は、外部から水等が発光層150、第2の電極170および第1の電極180に浸入するのを抑制する保護層としての機能と、発光層150から出射された光のうち、直接基板110側に向かわず、しかも、第2の電極170の第2金属反射層173aや第1の電極180の第1金属反射層181で反射されなかった光を基板110側に向けて反射する補助反射層としての機能とを有している。保護層190の膜厚は、通常50nm〜1μmの範囲内で設けられる。保護層190の膜厚が過度に小さいと保護膜としての機能を損なう恐れがあり、使用環境によっては発光出力が短期間に低下する傾向がある。
(Protective layer 190)
As shown in FIG. 5 or FIG. 6, the protective layer 190 made of silicon oxide such as SiO 2 has the first electrode except for a part of the first electrode 180 and a part of the second electrode 170. 180 and the first electrode 180, and a part of the p-type semiconductor layer 160, the light-emitting layer 150, and the n-type semiconductor layer 140 (the light-emitting layer 150 side from the semiconductor layer exposed surface 140c (see FIG. 2)). Are stacked. The protective layer 190 has a function as a protective layer for suppressing water and the like from entering the light emitting layer 150, the second electrode 170, and the first electrode 180 from the outside, and among the light emitted from the light emitting layer 150, Light that is not reflected directly toward the substrate 110 but is not reflected by the second metal reflective layer 173a of the second electrode 170 or the first metal reflective layer 181 of the first electrode 180 is reflected toward the substrate 110. It functions as an auxiliary reflective layer. The thickness of the protective layer 190 is usually provided in the range of 50 nm to 1 μm. If the thickness of the protective layer 190 is too small, the function as the protective film may be impaired, and the light emission output tends to decrease in a short time depending on the use environment.

(バンプ21,22)
図1に示したバンプ(接続子)21,22は、実装基板側に予め形成しておいたボールバンプや半田バンプに限定されず、例えば、半導体発光素子10側の第1の電極180と第2の電極170の上に、予めメッキ法や蒸着を用いて突起状にバンプを形成しておいてもよい。
本実施の形態においては、この方法により半導体発光素子10側にバンプを作製することができる。特に、フォトリソグラフィー工程によりウェハ毎にバンプを形成できるので、4インチ以上の大口径ウェハでは、実装基板毎にバンプボールを形成していくよりも、生産負荷を大幅に減らすことができる利点がある。
(Bumps 21 and 22)
The bumps (connectors) 21 and 22 shown in FIG. 1 are not limited to ball bumps or solder bumps formed in advance on the mounting substrate side. For example, the first electrodes 180 and the first bumps on the semiconductor light emitting element 10 side A bump may be formed in advance on the second electrode 170 using a plating method or vapor deposition.
In the present embodiment, bumps can be formed on the semiconductor light emitting element 10 side by this method. In particular, since bumps can be formed for each wafer by a photolithography process, a large-diameter wafer of 4 inches or more has an advantage that the production load can be greatly reduced as compared to forming bump balls for each mounting substrate. .

(膜厚部の平面形状)
図9は、透明導電層171に設けた膜厚部(凸部171b)の配置パターンの一例を示す図である。図9には、図6に示した第2の電極170の断面模式図において、IX方向から見た凸部171bの平面模式図が示されている。尚、図9では、第1の電極180及び第2の電極170の表面を覆う保護層190を省略している。また、導体部176(図6又は7参照)を凸部171bの中央部分に円形の空白部分(径φ=8μm)として表示している。
図9(a)〜図9(c)は、基板110の一辺の長さ(L)が350mmである半導体発光素子10において、複数の膜厚部(凸部171b)が互いに間隔(ピッチl)を設けて第2の電極170の全体に配置されたパターン(「孤立パターン」と称する)を示す図である。
(Planar shape of film thickness part)
FIG. 9 is a diagram showing an example of an arrangement pattern of the film thickness portions (convex portions 171b) provided in the transparent conductive layer 171. As shown in FIG. FIG. 9 is a schematic plan view of the convex portion 171b viewed from the IX direction in the schematic cross-sectional view of the second electrode 170 shown in FIG. In FIG. 9, the protective layer 190 that covers the surfaces of the first electrode 180 and the second electrode 170 is omitted. In addition, the conductor portion 176 (see FIG. 6 or 7) is displayed as a circular blank portion (diameter φ 2 = 8 μm) in the central portion of the convex portion 171b.
9A to 9C show a plurality of film thickness portions (convex portions 171b) spaced apart from each other (pitch l) in the semiconductor light emitting device 10 in which the length (L) of one side of the substrate 110 is 350 mm. FIG. 6 is a diagram showing a pattern (referred to as an “isolated pattern”) arranged on the entire second electrode 170 by providing a pattern.

前述したように、透明導電層171が膜厚部を有するように基部171aに設けた凸部171bの形状は、例えば、平面視で所定の径(φ=18μm)を有する円形である。複数の凸部171bは、基部171a上の全体に亘り所定の間隔(ピッチl)を隔てて設けられている。そして、隣接する一組の列において、隣の列の凸部171bとは互いにピッチlの(1/2)ずつ平行方向にずれるように配置されている。
ここで、図9(a)では、複数の凸部171bのピッチlは42.4μmである(パターン1)。図9(b)では、複数の凸部171bのピッチlは35.4μmである(パターン2)。図9(c)では、複数の凸部171bのピッチlは30μmである(パターン3)。
As described above, the shape of the convex portion 171b provided on the base portion 171a so that the transparent conductive layer 171 has a film thickness portion is, for example, a circle having a predetermined diameter (φ 1 = 18 μm) in plan view. The plurality of convex portions 171b are provided at a predetermined interval (pitch l) over the entire base portion 171a. Then, in a pair of adjacent rows, the protrusions 171b in the adjacent rows are arranged so as to be shifted in the parallel direction by (1/2) of the pitch l.
Here, in FIG. 9A, the pitch 1 of the plurality of convex portions 171b is 42.4 μm (pattern 1). In FIG. 9B, the pitch 1 of the plurality of convex portions 171b is 35.4 μm (pattern 2). In FIG. 9C, the pitch 1 of the plurality of convex portions 171b is 30 μm (pattern 3).

図10(a)〜図10(c)は、透明導電層171に設けた膜厚部(凸部171b)の格子状パターンの一例を示す図である。基板110の一辺の長さ(L)が350mmである半導体発光素子10において、透明導電層171の基部171aと合わせて膜厚部を構成する凸部171bの形状は、平面視で所定の径(φ=18μm)を有する複数の円形部分(第1の凸部)と、これらの円形部分を結合する直線状部分(第2の凸部)とから構成された格子状パターンを有している。尚、導体部176(図6又は7参照)は、円形部分の凸部171bの中央部分にのみ形成され、図9と同様に、円形の空白部分(径φ=8μm)として表示している。
直線状部分の膜厚は、前述の凸部171b部分と同等な膜厚を有し、直線状部分の幅は、前述の凸部171bの平面長さ(凸部171bが円形の場合、直径に相当する)か、もしくはそれ以下の大きさで設けられ、通常、5μm〜18μmの範囲内で選択される。本実施の形態では8μmである。
FIG. 10A to FIG. 10C are diagrams illustrating an example of a lattice pattern of film thickness portions (convex portions 171 b) provided in the transparent conductive layer 171. In the semiconductor light emitting device 10 in which the length (L) of one side of the substrate 110 is 350 mm, the shape of the convex portion 171b that forms the film thickness portion together with the base portion 171a of the transparent conductive layer 171 has a predetermined diameter (in plan view) It has a grid pattern composed of a plurality of circular portions (first convex portions) having φ 1 = 18 μm) and linear portions (second convex portions) connecting these circular portions. . The conductor portion 176 (see FIG. 6 or 7) is formed only at the central portion of the convex portion 171b of the circular portion, and is displayed as a circular blank portion (diameter φ 2 = 8 μm) as in FIG. .
The film thickness of the linear portion has the same film thickness as that of the convex portion 171b described above, and the width of the linear portion is the planar length of the convex portion 171b (in the case where the convex portion 171b is circular, the diameter is Or a size smaller than that, and is usually selected within a range of 5 μm to 18 μm. In this embodiment, it is 8 μm.

図10(a)では、膜厚部のパターンは、前述した図9(a)(パターン1)に示したように、断面形状が円形(φ=18μm)の複数の凸部171bがピッチl=42.4μmを隔てて配置され、これらの凸部171bを複数の直線状部分で接続した格子状パターンが形成されている(パターン4)。パターン4では、直線状の部分は、透明導電層171の基部171aの一辺に対し略45度の角度で交差するように形成されている。図10(b)では、膜厚部のパターンは、円形(φ=18μm)の複数の凸部171bの一部を残し、他の凸部171bを、基部171aの一辺に対し平行な複数の直線状部分で接続した格子状パターンが形成されている(パターン5)。図10(c)では、膜厚部のパターンは、図10(a)の(パターン4)と図10(b)の(パターン5)を組み合わせた格子状パターンが形成されている(パターン6)。 In FIG. 10 (a), the pattern of the film thickness portion has a plurality of convex portions 171b having a circular cross section (φ 1 = 18 μm) as shown in FIG. 9 (a) (pattern 1) described above. = 42.4 μm apart, and a lattice pattern is formed by connecting these convex portions 171b by a plurality of linear portions (pattern 4). In the pattern 4, the linear portion is formed so as to intersect with one side of the base 171a of the transparent conductive layer 171 at an angle of approximately 45 degrees. In FIG. 10B, the pattern of the film thickness portion is a plurality of circular (φ 1 = 18 μm) convex portions 171b, and other convex portions 171b are parallel to one side of the base portion 171a. A grid pattern connected by linear portions is formed (pattern 5). In FIG. 10C, the pattern of the film thickness portion is formed as a lattice pattern combining (pattern 4) of FIG. 10 (a) and (pattern 5) of FIG. 10 (b) (pattern 6). .

図11(a)〜図11(c)は、透明導電層171に設けた膜厚部(凸部171b)の孤立パターンの他の一例を示す図である。基板110の一辺の長さ(L)が350mmである半導体発光素子10において、前述したように基部171aに設けた凸部171bの形状は、平面視で所定の径(φ=18μm)を有する円形である。尚、図9と同様に、導体部176(図6又は7参照)は中央部分の円形の空白部分(径φ=8μm)として表示した。複数の凸部171bは、基部171a上の全体に亘り所定の間隔(ピッチl)を設けて形成されている。そして、隣接する一組の列において、隣の列の凸部171bとは互いにずれないように配置されている。
図11(a)では、複数の凸部171bのピッチlは27μmである(IZODOT II−(1))。図11(b)では、複数の凸部171bのピッチlは25μmである(IZODOT II−(2))。図11(c)では、複数の凸部171bのピッチlは23μmである(IZODOT II−(3))。
FIG. 11A to FIG. 11C are diagrams showing another example of the isolated pattern of the film thickness portion (convex portion 171 b) provided in the transparent conductive layer 171. In the semiconductor light emitting device 10 in which the length (L) of one side of the substrate 110 is 350 mm, as described above, the shape of the convex portion 171b provided on the base portion 171a has a predetermined diameter (φ 1 = 18 μm) in plan view. It is circular. As in FIG. 9, the conductor portion 176 (see FIG. 6 or 7) is displayed as a circular blank portion (diameter φ 2 = 8 μm) in the central portion. The plurality of convex portions 171b are formed with a predetermined interval (pitch l) over the entire base portion 171a. And in a pair of adjacent row | line | column, it arrange | positions so that it may not mutually shift with the convex part 171b of an adjacent row | line | column.
In FIG. 11A, the pitch 1 of the plurality of convex portions 171b is 27 μm (IZODOT II- (1)). In FIG.11 (b), the pitch 1 of the some convex part 171b is 25 micrometers (IZODOT II- (2)). In FIG.11 (c), the pitch 1 of the some convex part 171b is 23 micrometers (IZODOT II- (3)).

図12は、透明導電層171に設けた膜厚部(凸部171b)の配置パターンの他の一例を示す図である。図12(a)〜図12(d)では、半導体発光素子10の第1の電極180がn型半導体層140の中央部に設けられ、円形の第1の開口部180aが半導体発光素子10の中央部分に形成されている。
透明導電層171の膜厚部は、第1の開口部180aが形成された部分を除き、透明導電層171の基部171a上に、所定の間隔を隔てて複数の凸部171bを配置することにより構成されている。前述したように基部171aに設けた凸部171bの形状は、平面視で所定の径(φ=18μm)を有する円形である。尚、図9と同様に、導体部176(図6又は7参照)は中央部分の円形の空白部分(径φ=8μm)として表示した。
FIG. 12 is a diagram illustrating another example of the arrangement pattern of the film thickness portions (convex portions 171 b) provided in the transparent conductive layer 171. 12A to 12D, the first electrode 180 of the semiconductor light emitting element 10 is provided in the central portion of the n-type semiconductor layer 140, and the circular first opening 180 a of the semiconductor light emitting element 10. It is formed in the central part.
The film thickness portion of the transparent conductive layer 171 is formed by disposing a plurality of convex portions 171b at a predetermined interval on the base portion 171a of the transparent conductive layer 171 except for the portion where the first opening 180a is formed. It is configured. As described above, the shape of the convex portion 171b provided on the base portion 171a is a circular shape having a predetermined diameter (φ 1 = 18 μm) in plan view. As in FIG. 9, the conductor portion 176 (see FIG. 6 or 7) is displayed as a circular blank portion (diameter φ 2 = 8 μm) in the central portion.

図12(a)は、膜厚部(凸部171b)の孤立パターンを示す。複数の凸部171bは、基板110の一辺の長さ(L)が500mmである半導体発光素子10において、基部171a上の全体に亘り所定の間隔(56μm)を隔てて設けられ、隣接する一組の列において、隣の列の凸部171bとは互いにピッチlの(1/2)ずつ平行方向にずれるように配置されている(IZODOT−(1))。   FIG. 12A shows an isolated pattern of the film thickness portion (convex portion 171b). In the semiconductor light emitting device 10 in which the length (L) of one side (L) of the substrate 110 is 500 mm, the plurality of convex portions 171b are provided at predetermined intervals (56 μm) over the entire base portion 171a, and are adjacent to each other. In this row, the protrusions 171b in the adjacent row are arranged so as to be shifted in the parallel direction by (1/2) of the pitch l (IZODOT- (1)).

図12(b)は、膜厚部の孤立パターンの他の実施形態を示す。複数の凸部171bは、基板110の一辺の長さ(L)が500mmである半導体発光素子10において、基部171a上の全体に亘り所定の間隔(25μm)を隔てて設けられ、隣接する一組の列において、隣の列の凸部171bとは互いにずれないように配置されている(IZODOT−(2))。   FIG. 12B shows another embodiment of the isolated pattern of the film thickness portion. In the semiconductor light emitting device 10 in which the length (L) of one side of the substrate 110 is 500 mm, the plurality of convex portions 171 b are provided at a predetermined interval (25 μm) over the entire base portion 171 a and are adjacent to each other. In this row, the projections 171b in the next row are arranged so as not to be shifted from each other (IZODOT- (2)).

図12(c)は、基板110の一辺の長さ(L)が500mmである半導体発光素子10において、複数の凸部171bを複数の直線状部分で接続した格子状パターンを示す。直線状の部分は、透明導電層171の基部171aの一辺に対し略45度の角度で交差するように形成されている(IZODOT−(3))。
基板110の一辺の長さ(L)が500mmである半導体発光素子10において、基部171aの一辺に対し平行に配置された複数の凸部171bの間隔(ピッチl)は82μmである。隣接する一組の列において、隣の列の凸部171bとは互いにピッチlの(1/2(=41μm))ずつ平行方法にずれるように配置されている。直線状部分の幅は8μmである。尚、導体部176(図6又は7参照)は、円形部分の凸部171bの中央部分にのみ形成され、図9と同様に、円形の空白部分(径φ=8μm)として表示している。また、第1の開口部180aの周囲に設けた4個の凸部171bは、第1の開口部180aの形状に倣うように形成された幅8μmの膜厚部分によって結合されている。
FIG. 12C shows a lattice pattern in which a plurality of convex portions 171b are connected by a plurality of linear portions in the semiconductor light emitting device 10 in which the length (L) of one side of the substrate 110 is 500 mm. The straight portion is formed so as to intersect with one side of the base portion 171a of the transparent conductive layer 171 at an angle of about 45 degrees (IZODOT- (3)).
In the semiconductor light emitting device 10 in which the length (L) of one side of the substrate 110 is 500 mm, the interval (pitch l) between the plurality of convex portions 171b arranged in parallel to one side of the base portion 171a is 82 μm. In a pair of adjacent rows, the protrusions 171b in the adjacent rows are arranged so as to be shifted from each other in a parallel manner with a pitch l (1/2 (= 41 μm)). The width of the straight portion is 8 μm. The conductor portion 176 (see FIG. 6 or 7) is formed only at the central portion of the convex portion 171b of the circular portion, and is displayed as a circular blank portion (diameter φ 2 = 8 μm) as in FIG. . Further, the four convex portions 171b provided around the first opening 180a are joined by a film thickness portion having a width of 8 μm formed so as to follow the shape of the first opening 180a.

図12(d)は、基板110の一辺の長さ(L)が500mmである半導体発光素子10において、複数の凸部171bを、基部171aの一辺に対し平行な複数の直線状部分で接続した格子状パターンと、図12(c)に示したように、透明導電層171の基部171aの一辺に対し略45度の角度で交差するように形成された格子状パターンとを組み合わせた複合パターンが形成されている(IZODOT−(4))。   FIG. 12D shows the semiconductor light emitting device 10 in which the length (L) of one side of the substrate 110 is 500 mm, and a plurality of convex portions 171b are connected by a plurality of linear portions parallel to one side of the base portion 171a. As shown in FIG. 12C, a composite pattern in which the lattice pattern is combined with the lattice pattern formed so as to intersect with one side of the base portion 171a of the transparent conductive layer 171 at an angle of about 45 degrees as shown in FIG. It is formed (IZODOT- (4)).

(サブマウントへの実装工程)
図1に示す半導体発光素子10は、例えば、次のような操作を経てサブマウント基板10Bに実装される。初めに、半導体発光素子10のウェハ全面にTiW/Auを公知のスパッタ法で成膜した後、公知のフォトリソグラフィー技術により第1の開口部180a及び第2の開口部170aを開口させたレジストを形成し、続いて公知の成膜法により第1の電極180と第2の電極170上に所定膜厚のAuを成長させ、バンプ21、22を形成する。AlN基板を用いたサブマウント15上に発光チップを裏返して設置し、サブマウント配線11、12と、半導体発光素子10のバンプ21、22とがそれぞれ対応するように半導体発光素子10とサブマウント15とを位置合わせして電気的に接続する。AuSn(20質量%〜25質量%)を蒸着により成膜する。
(Mounting process on submount)
The semiconductor light emitting device 10 shown in FIG. 1 is mounted on the submount substrate 10B through the following operation, for example. First, after a TiW / Au film is formed on the entire surface of the semiconductor light emitting device 10 by a known sputtering method, a resist having the first opening 180a and the second opening 170a opened by a known photolithography technique is formed. Then, Au of a predetermined thickness is grown on the first electrode 180 and the second electrode 170 by a known film formation method, and bumps 21 and 22 are formed. The light emitting chip is placed over the submount 15 using an AlN substrate, and the semiconductor light emitting element 10 and the submount 15 are arranged so that the submount wirings 11 and 12 correspond to the bumps 21 and 22 of the semiconductor light emitting element 10, respectively. Are aligned and electrically connected. AuSn (20% by mass to 25% by mass) is formed by vapor deposition.

以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明する。但し、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.

(実施例1〜2、比較例1)
図2に示すように、一辺が500μm角(正方形)の大きさを有する半導体発光素子10において、図6に示す第2の電極170を、IZO製の透明導電層171の膜厚部のパターンが、図12(c)の格子状パターン(IZODOT−(3))を有する形状に調製した。
ここで、透明導電層171は、基部171aの厚さ(x)が25nmと50nmの2種類を形成した。各透明導電層171における膜厚部の厚さ(y)は、それぞれ200nmである。凸部171bの形状は、径(φ)18μmの円形である。複数の凸部171b間の間隔(ピッチl)は82μmである。また、凸部171b間を結合する直線状部分の幅は8μmである。また、凸部171bの占有面積率(%)は、15%である。
(Examples 1-2, Comparative Example 1)
As shown in FIG. 2, in the semiconductor light emitting device 10 having a side of 500 μm square (square), the second electrode 170 shown in FIG. 6 has a pattern of the film thickness portion of the transparent conductive layer 171 made of IZO. The shape having a lattice pattern (IZODOT- (3)) in FIG.
Here, the transparent conductive layer 171 was formed in two types in which the thickness (x) of the base 171a was 25 nm and 50 nm. The thickness (y) of the film thickness portion in each transparent conductive layer 171 is 200 nm. The shape of the convex portion 171b is a circle having a diameter (φ 1 ) of 18 μm. The interval (pitch l) between the plurality of convex portions 171b is 82 μm. Further, the width of the linear portion connecting the convex portions 171b is 8 μm. Moreover, the occupation area ratio (%) of the convex part 171b is 15%.

次に、透明導電層171上面に、6層の第1の絶縁層172aの間に5層の第2の絶縁層172bを挟み込むことにより、合計11層の積層構造を有する多層絶縁層172を成膜した。第1の絶縁層172aは、SiO(酸化ケイ素:屈折率1.48(450nm波長)を用いて成膜した(膜厚76nm)。第2の絶縁層172bは、Ta(酸化タンタル:屈折率2.16(550nm波長))を用いて成膜した(膜厚54nm)。第2の電極170における多層絶縁層172の全体の厚さ(H)は726nmである。尚、第2金属反射層173aは、銀(Ag)とアルミニウム(Al)を用いて各々成膜した。
また、導体部176(径φ=8μm)は、(アモルファスIZO/銀合金)を用いて、凸部171bの上面においてのみ導体部176の一端と透明導電層171とが電気的に接続するように形成した。このように調製した4種類の半導体発光素子10についてLED特性を測定した。
Next, a multilayer insulating layer 172 having a total of 11 layers is formed on the upper surface of the transparent conductive layer 171 by sandwiching the five second insulating layers 172b between the six first insulating layers 172a. Filmed. The first insulating layer 172a was formed using SiO 2 (silicon oxide: refractive index 1.48 (450 nm wavelength) (film thickness 76 nm). The second insulating layer 172b was formed using Ta 2 O 5 (tantalum oxide). : Refractive index 2.16 (550 nm wavelength)) (film thickness 54 nm) The total thickness (H) of the multilayer insulating layer 172 in the second electrode 170 is 726 nm. The metal reflection layer 173a was formed using silver (Ag) and aluminum (Al).
Further, the conductor portion 176 (diameter φ 2 = 8 μm) is made of (amorphous IZO / silver alloy) so that one end of the conductor portion 176 and the transparent conductive layer 171 are electrically connected only on the upper surface of the convex portion 171b. Formed. The LED characteristics of the four types of semiconductor light emitting devices 10 prepared in this way were measured.

また、比較例として、一定の厚さ(200nm)を有する透明導電層(IZO)上面に、多層絶縁層172に代えて、SiO(酸化ケイ素)を用いて、厚さ(5Q=380nm)の絶縁層を成膜し、それ以外は前述と同様な操作により2種類の半導体発光素子を調製した。
尚、SiO(酸化ケイ素)を用いて成膜した絶縁層の厚さ(5Q)は、SiO(酸化ケイ素)の屈折率nと発光層150の発光波長λ(nm)とを用いて定義したQ=(λ/4n)の5倍の数値(380nm)である。
Further, as a comparative example, SiO 2 (silicon oxide) is used instead of the multilayer insulating layer 172 on the upper surface of the transparent conductive layer (IZO) having a constant thickness (200 nm), and the thickness (5Q = 380 nm) Two types of semiconductor light emitting elements were prepared by the same operation as described above except that an insulating layer was formed.
The thickness of SiO 2 (silicon oxide) insulation layer formed using (5Q), using the emission wavelength of the refractive index n and the light emitting layer 150 of SiO 2 (silicon oxide) lambda (nm) defined Q = (λ / 4n) which is five times the numerical value (380 nm).

次に、図1に示すように、これら6種類の半導体発光素子10をそれぞれサブマウント15に実装し、6個のフリップチップ型の半導体発光装置1を調製した。続いて、これらの6個の半導体発光装置1について、それぞれ、LED特性を測定した。結果を表1に示す。尚、表1において、Vfは順方向電圧(単位:V)であり、Poは、発光出力(単位:mW)である。   Next, as shown in FIG. 1, these six types of semiconductor light emitting elements 10 were each mounted on a submount 15 to prepare six flip-chip type semiconductor light emitting devices 1. Subsequently, LED characteristics of each of these six semiconductor light emitting devices 1 were measured. The results are shown in Table 1. In Table 1, Vf is a forward voltage (unit: V), and Po is a light emission output (unit: mW).

Figure 0005708285
Figure 0005708285

表1に示す結果から、複数の膜厚部を有する透明導電層171と屈折率が異なる複数の層の積層体からなる多層絶縁層172を有する半導体発光素子10を用いて調製したFC(フリップチップ)型半導体発光装置(実施例1A〜2A)では、Po@20mAにおける発光出力Poは、第2金属反射層が銀(Ag)の場合、32.94mW(透明導電層の基部(x)25nm)及び32.85mW(透明導電層の基部(x)50nm)である。これに対し、複数の膜厚部を有しない従来の透明導電層とSiO(酸化ケイ素)からなる単層の絶縁層を備えた半導体発光素子(比較例1A;厚みは5Q相当)では、Po@20mAにおける発光出力Poは、第2金属反射層が銀(Ag)の場合、30.16mWである。
同様に、第2金属反射層がアルミニウム(Al)の場合、31.20mW(透明導電層の基部(x)25nm)及び31.55mW(透明導電層の基部(x)50nm)である。これに対し、従来の透明導電層とSiO(酸化ケイ素)からなる単層の絶縁層を備えた半導体発光素子(比較例1A)では、Po@20mAにおける発光出力Poは、第2金属反射層がアルミニウム(Al)の場合、27.25mWである。
一方、順方向電圧(Vf)は、第2金属反射層が銀(Ag)の場合、2.93V(透明導電層の基部(x)25nm)及び2.91V(透明導電層の基部(x)50nm)である。これに対し、従来の透明導電層とSiO(酸化ケイ素)からなる単層の絶縁層を備えた半導体発光素子(比較例1A)では、Po@20mAにおける順方向電圧(Vf)は、第2金属反射層が銀(Ag)の場合、3.07Vであり、第2金属反射層がアルミニウム(Al)の場合、4.31Vである。
From the results shown in Table 1, FC (flip chip) prepared using a semiconductor light emitting device 10 having a multilayer conductive layer 172 composed of a laminate of a plurality of layers having different refractive indexes and a transparent conductive layer 171 having a plurality of film thickness portions. ) Type semiconductor light emitting device (Examples 1A to 2A), the light emission output Po at Po @ 20 mA is 32.94 mW when the second metal reflective layer is silver (Ag) (base (x) 25 nm of transparent conductive layer) And 32.85 mW (base (x) 50 nm of transparent conductive layer). On the other hand, in a semiconductor light emitting device (Comparative Example 1A; thickness equivalent to 5Q) provided with a conventional transparent conductive layer having no plurality of film thickness portions and a single insulating layer made of SiO 2 (silicon oxide), Po is used. The light emission output Po at @ 20 mA is 30.16 mW when the second metal reflective layer is silver (Ag).
Similarly, when the second metal reflective layer is aluminum (Al), the thickness is 31.20 mW (base (x) 25 nm of transparent conductive layer) and 31.55 mW (base (x) 50 nm of transparent conductive layer). On the other hand, in the semiconductor light emitting device (Comparative Example 1A) provided with the conventional transparent conductive layer and the single insulating layer made of SiO 2 (silicon oxide), the light emission output Po at Po @ 20 mA is the second metal reflective layer. Is aluminum (Al), it is 27.25 mW.
On the other hand, the forward voltage (Vf) is 2.93 V (base of transparent conductive layer (x) 25 nm) and 2.91 V (base of transparent conductive layer (x)) when the second metal reflective layer is silver (Ag). 50 nm). On the other hand, in the semiconductor light emitting device (Comparative Example 1A) including the conventional transparent conductive layer and the single insulating layer made of SiO 2 (silicon oxide), the forward voltage (Vf) at Po @ 20 mA is When the metal reflective layer is silver (Ag), it is 3.07V, and when the second metal reflective layer is aluminum (Al), it is 4.31V.

さらに、複数の膜厚部を有する透明導電層171と屈折率が異なる複数の層の積層体からなる多層絶縁層172を有する半導体発光素子10を用いて調製したFC(フリップチップ)型半導体発光装置(実施例1B〜2B)では、Po@80mAにおける発光出力Poは、第2金属反射層が銀(Ag)の場合、113.01mW(透明導電層の基部(x)25nm)及び113.14mW(透明導電層の基部(x)50nm)である。これに対し、複数の膜厚部を有しない従来の透明導電層とSiO(酸化ケイ素)からなる単層の絶縁層を備えた半導体発光素子(比較例1B)では、Po@80mAにおける発光出力Poは、第2金属反射層が銀(Ag)の場合、103.80mWである。
同様に、第2金属反射層がアルミニウム(Al)の場合、107.22mW(透明導電層の基部(x)25nm)及び108.96mW(透明導電層の基部(x)50nm)である。これに対し、従来の透明導電層とSiO(酸化ケイ素)からなる単層の絶縁層を備えた半導体発光素子(比較例1B)では、Po@80mAにおける発光出力Poは、第2金属反射層がアルミニウム(Al)の場合、93.82mWである。
一方、順方向電圧(Vf)は、第2金属反射層が銀(Ag)の場合、3.23V(透明導電層の基部(x)25nm)及び3.19V(透明導電層の基部(x)50nm)である。これに対し、従来の透明導電層とSiO(酸化ケイ素)からなる単層の絶縁層を備えた半導体発光素子(比較例1B)では、Po@80mAにおける順方向電圧(Vf)は、第2金属反射層が銀(Ag)の場合、3.38Vであり、第2金属反射層がアルミニウム(Al)の場合、4.94Vである。
Further, the FC (flip chip) type semiconductor light emitting device prepared by using the semiconductor light emitting element 10 having the multilayer insulating layer 172 composed of a laminate of a plurality of layers having different refractive indexes from the transparent conductive layer 171 having a plurality of film thickness portions. In Examples 1B to 2B, the light emission output Po at Po @ 80 mA is 113.01 mW (base (x) 25 nm of the transparent conductive layer) and 113.14 mW when the second metal reflective layer is silver (Ag). This is the base (x) 50 nm of the transparent conductive layer. On the other hand, in the semiconductor light emitting device (Comparative Example 1B) provided with a conventional transparent conductive layer having no plurality of film thickness portions and a single insulating layer made of SiO 2 (silicon oxide), the light emission output at Po @ 80 mA. Po is 103.80 mW when the second metal reflective layer is silver (Ag).
Similarly, when the second metal reflective layer is aluminum (Al), the thickness is 107.22 mW (base (x) 25 nm of transparent conductive layer) and 108.96 mW (base (x) 50 nm of transparent conductive layer). On the other hand, in the semiconductor light emitting device (Comparative Example 1B) provided with the conventional transparent conductive layer and the single insulating layer made of SiO 2 (silicon oxide), the light emission output Po at Po @ 80 mA is the second metal reflective layer. Is aluminum (Al), it is 93.82 mW.
On the other hand, the forward voltage (Vf) is 3.23 V (base of transparent conductive layer (x) 25 nm) and 3.19 V (base of transparent conductive layer (x) when the second metal reflective layer is silver (Ag). 50 nm). On the other hand, in the semiconductor light emitting device (Comparative Example 1B) provided with the conventional transparent conductive layer and the single insulating layer made of SiO 2 (silicon oxide), the forward voltage (Vf) at Po @ 80 mA is When the metal reflective layer is silver (Ag), it is 3.38V, and when the second metal reflective layer is aluminum (Al), it is 4.94V.

このように、表1に示す結果から、複数の膜厚部を有する透明導電層171と屈折率が異なる複数の層の積層体からなる多層絶縁層172を有する半導体発光素子10を用いて調製したFC(フリップチップ)型半導体発光装置(実施例1〜実施例2)では、複数の膜厚部を有しない従来の透明導電層とSiO(酸化ケイ素)からなる単層の絶縁層を備えた半導体発光素子と比較して、順方向電圧(Vf:V)の上昇を抑制しつつ、発光出力(Po:mW)が増大することが分かる。
この結果から、屈折率が異なる複数の層の積層体からなる多層絶縁層172は、第2金属反射層173aと組み合わせて、発光層150から出力される光を反射する反射膜としての優れた機能を有していることが分かる。また、複数の膜厚部を有する透明導電層171を用いることにより、複数の膜厚部を有しない従来の透明導電層を使用する場合と略同程度の順方向電圧(Vf:V)が保持されることが分かる。
Thus, from the result shown in Table 1, it prepared using the semiconductor light-emitting element 10 which has the multilayer insulating layer 172 which consists of the laminated body of the transparent conductive layer 171 which has a some film thickness part, and a several layer from which a refractive index differs. The FC (flip chip) type semiconductor light emitting device (Examples 1 to 2) includes a conventional transparent conductive layer having no plurality of film thickness portions and a single insulating layer made of SiO 2 (silicon oxide). It can be seen that the light emission output (Po: mW) increases while suppressing an increase in the forward voltage (Vf: V) as compared with the semiconductor light emitting element.
From this result, the multilayer insulating layer 172 composed of a laminate of a plurality of layers having different refractive indexes is combined with the second metal reflective layer 173a and has an excellent function as a reflective film that reflects the light output from the light emitting layer 150. It can be seen that Further, by using the transparent conductive layer 171 having a plurality of film thickness portions, a forward voltage (Vf: V) substantially the same as that in the case of using a conventional transparent conductive layer not having a plurality of film thickness portions is maintained. You can see that

また、本実施例欄には詳細なデータの記載を省略するが、前述の透明導電層171に関連し、凸部171bを有する透明導電層171は、8%〜40%の面積率(%)の範囲で設けるのが発光出力と順方向電圧の面で特に好ましく、最適な条件が存在することが分かった。
即ち、凸部171bの占有面積率(%)が60%を超える面積率の条件下では、8%〜40%の面積率(%)を有する条件下での発光出力比べて、当該発光出力は低下した。この条件域では、順方向電圧は低く推移した。一方、凸部171bの占有面積率(%)が8%未満の面積率の条件下では、8%〜40%の面積率(%)を有する条件下での発光出力に比べて、当該発光出力は低下し、また順方向電圧(Vf:V)も高く推移した。
In addition, although detailed data is not described in this embodiment column, the transparent conductive layer 171 having the convex portions 171b related to the transparent conductive layer 171 described above has an area ratio (%) of 8% to 40%. It is particularly preferable in terms of the light emission output and the forward voltage to be provided in the range, and it has been found that optimum conditions exist.
That is, under the condition where the area ratio (%) of the convex portion 171b exceeds 60%, the light emission output is higher than the light emission output under the condition of the area ratio (%) of 8% to 40%. Declined. In this condition range, the forward voltage remained low. On the other hand, when the area ratio (%) of the convex portion 171b is less than 8%, the light emission output is higher than the light emission output under the condition of the area ratio (%) of 8% to 40%. The forward voltage (Vf: V) also remained high.

また、本実施例欄には詳細なデータの記載を省略するが、前述の複数の凸部171b間の間隔(ピッチl)は実施例1〜実施例2で用いた82μm以外にも、図9〜図12に示すようなパターン(孤立パターン)を検討し、凸部171b間の間隔(ピッチl)は10μm〜120μmの範囲が好ましいことを確認した。
ピッチlが過度に大きいと、凸部171bを設けた膜厚部の透明導電層171に占める割合(A/B)が小さくなり、前述の発明の効果が低減した。特に、順方向電圧(Vf)が増大する傾向が見られた。ピッチlが過度に小さいと、前記割合(A/B)が大きくなり、発光強度が向上しない傾向が見られた。
Although detailed data description is omitted in the present embodiment column, the interval (pitch l) between the plurality of convex portions 171b is not limited to 82 μm used in the first and second embodiments, but is also shown in FIG. 12 A pattern (isolated pattern) as shown in FIG. 12 was examined, and it was confirmed that the interval (pitch l) between the convex portions 171b is preferably in the range of 10 μm to 120 μm.
When the pitch l is excessively large, the ratio (A / B) of the film thickness portion provided with the convex portions 171b to the transparent conductive layer 171 is reduced, and the effect of the above-described invention is reduced. In particular, there was a tendency for the forward voltage (Vf) to increase. When the pitch l was excessively small, the ratio (A / B) was increased, and the tendency that the emission intensity was not improved was observed.

図13は、半導体発光装置1における発光強度の角度分布の測定結果を示す図である。図13(a)は、実施例1A(透明導電層171の基部171aの厚さ(x)25nm/多層絶縁層172)で使用した半導体発光装置1において、第2金属反射層173aの金属が銀(Ag)の場合(太線:多層Ag増反射)とアルミニウム(Al)の場合(細線:多層Al増反射)の測定結果である。
図13(b)は、実施例2A(透明導電層171の基部171aの厚さ(x)50nm/多層絶縁層172)で使用した半導体発光装置1において、第2金属反射層173aの金属が銀(Ag)の場合(太線:多層Ag増反射)とアルミニウム(Al)の場合(細線:多層Al増反射)の測定結果である。
図13(c)は、比較例1A(一定の厚さ(200nm)を有する透明導電層(IZO)/SiO(酸化ケイ素)絶縁層(厚さ380nm))で使用した半導体発光装置において、第2金属反射層173aの金属が銀(Ag)の場合(太点線:単層Ag増反射)とアルミニウム(Al)の場合(細点線:単層Al増反射)の測定結果である。
FIG. 13 is a diagram showing the measurement result of the angular distribution of the emission intensity in the semiconductor light emitting device 1. FIG. 13A shows the semiconductor light emitting device 1 used in Example 1A (the thickness (x) of the base portion 171a of the transparent conductive layer 171: 25 nm / multilayer insulating layer 172), and the metal of the second metal reflective layer 173a is silver. It is a measurement result in the case of (Ag) (thick line: multilayer Ag increased reflection) and in the case of aluminum (Al) (thin line: multilayer Al increased reflection).
FIG. 13B shows the semiconductor light emitting device 1 used in Example 2A (the thickness (x) of the base portion 171a of the transparent conductive layer 171: 50 nm / multilayer insulating layer 172). The metal of the second metal reflective layer 173a is silver. It is a measurement result in the case of (Ag) (thick line: multilayer Ag increased reflection) and in the case of aluminum (Al) (thin line: multilayer Al increased reflection).
FIG. 13C shows a semiconductor light emitting device used in Comparative Example 1A (transparent conductive layer (IZO) / SiO 2 (silicon oxide) insulating layer (thickness: 380 nm) having a constant thickness (200 nm)). This is a measurement result when the metal of the two-metal reflective layer 173a is silver (Ag) (thick dotted line: single layer Ag increased reflection) and aluminum (Al) (thin dotted line: single layer Al increased reflection).

図13に示す結果から、複数の膜厚部を有する透明導電層171と屈折率が異なる複数の層の積層体からなる多層絶縁層172とを組み合わせた半導体発光素子10を用いて調製したFC(フリップチップ)型半導体発光装置(実施例1A〜2A)の場合(図13(a)〜(b))は、角度90度における発光強度(「正面光」と称する)が2000(単位なし)を超えることが分かる。
これに対し、複数の膜厚部を有しない従来の透明導電層(IZO)とSiO(酸化ケイ素)からなる単層の絶縁層を有する半導体発光素子を用いて調製したFC(フリップチップ)型半導体発光装置(比較例1A)の場合(図13(c))は、角度90度における発光強度(正面光)が1500(単位なし)にも達しないことが分かる。
これにより、本実施の形態が適用される半導体発光装置1は、正面光が増大することが分かる。
From the results shown in FIG. 13, an FC (prepared using a semiconductor light emitting device 10 in which a transparent conductive layer 171 having a plurality of film thickness portions and a multilayer insulating layer 172 composed of a stack of a plurality of layers having different refractive indexes are combined. In the case of the flip chip) type semiconductor light emitting device (Examples 1A to 2A) (FIGS. 13A to 13B), the emission intensity at 90 degrees (referred to as “front light”) is 2000 (no unit). I understand that it exceeds.
In contrast, an FC (flip chip) type prepared using a semiconductor light-emitting element having a single transparent insulating layer made of a conventional transparent conductive layer (IZO) and SiO 2 (silicon oxide) having no plurality of film thickness portions. In the case of the semiconductor light emitting device (Comparative Example 1A) (FIG. 13C), it can be seen that the emission intensity (front light) at an angle of 90 degrees does not reach 1500 (no unit).
Thereby, it can be seen that the front light increases in the semiconductor light emitting device 1 to which the present exemplary embodiment is applied.

1…半導体発光装置、10…半導体発光素子、10B…サブマウント基板、11、12…サブマウント配線、15…サブマウント、21,22…バンプ(接続子)、100…積層半導体層、110…基板、110c,160c…上面、120…中間層、130…下地層、140…n型半導体層、140c…半導体層露出面、150…発光層、160…p型半導体層、170…第2の電極、171…透明導電層、171a…基部、171b…凸部、172…多層絶縁層、173a…第2金属反射層、174…第2ボンディング層、175…第2保護密着層、176…導体部、180…第1の電極、180a…第1の開口部、181…第1金属反射層、182e…第1ボンディング層、183…第1保護密着層、190…保護層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor light-emitting device, 10 ... Semiconductor light-emitting element, 10B ... Submount board | substrate, 11, 12 ... Submount wiring, 15 ... Submount, 21,22 ... Bump (connector), 100 ... Multilayer semiconductor layer, 110 ... Substrate 110c, 160c ... upper surface, 120 ... intermediate layer, 130 ... underlayer, 140 ... n-type semiconductor layer, 140c ... exposed semiconductor layer, 150 ... light emitting layer, 160 ... p-type semiconductor layer, 170 ... second electrode, 171 ... transparent conductive layer, 171a ... base, 171b ... convex part, 172 ... multilayer insulating layer, 173a ... second metal reflective layer, 174 ... second bonding layer, 175 ... second protective adhesion layer, 176 ... conductor part, 180 ... 1st electrode, 180a ... 1st opening part, 181 ... 1st metal reflective layer, 182e ... 1st bonding layer, 183 ... 1st protective adhesion layer, 190 ... Protective layer

Claims (10)

第1の導電型を有する第1の半導体層、発光層及び当該第1の導電型とは逆の導電性を示す第2の導電型を有する第2の半導体層が積層された積層半導体層と、
前記第1の半導体層と接続する第1の電極と、
前記第2の半導体層の表面に設けた第2の電極と、を備え、
前記第2の電極は、
他の部分より膜厚が大きい複数の膜厚部を有し且つ前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す透明導電層と、
前記透明導電層上に積層され且つ、第1の屈折率を有し前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す第1の絶縁層と当該第1の屈折率より高い第2の屈折率を有し当該発光層から出射される光に対して光透過性を示す第2の絶縁層とを交互に積層して構成された多層絶縁層と、
前記多層絶縁層上に積層され且つ導電性を有するとともに前記発光層から出射される光に対して反射性を示す金属反射層と、
前記多層絶縁層を通して設けられ、一端が前記透明導電層の前記膜厚部に電気的に接続され且つ他端が前記金属反射層と電気的に接続される導体部と、を含む
ことを特徴とする半導体発光素子。
A laminated semiconductor layer in which a first semiconductor layer having a first conductivity type, a light emitting layer, and a second semiconductor layer having a second conductivity type exhibiting conductivity opposite to the first conductivity type are laminated; ,
A first electrode connected to the first semiconductor layer;
A second electrode provided on the surface of the second semiconductor layer,
The second electrode is
A transparent conductive layer having a plurality of film thickness portions having a larger film thickness than other portions and exhibiting light transmittance with respect to light emitted from the light emitting layer;
A first insulating layer that is laminated on the transparent conductive layer and has a first refractive index and exhibits light transmittance with respect to light emitted from the light emitting layer, and a second higher than the first refractive index. A multilayer insulating layer configured by alternately laminating a second insulating layer having a refractive index of 2 and exhibiting optical transparency with respect to light emitted from the light emitting layer;
A metal reflective layer laminated on the multilayer insulating layer and having conductivity and exhibiting reflectivity with respect to light emitted from the light emitting layer ;
A conductive portion provided through the multilayer insulating layer, having one end electrically connected to the film thickness portion of the transparent conductive layer and the other end electrically connected to the metal reflective layer. A semiconductor light emitting device.
前記透明導電層は、前記第2の半導体層の表面を連続的に覆うように形成された基部と、前記多層絶縁層側に当該基部より膜厚が大きい凸部を有するように形成された複数の前記膜厚部とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。   The transparent conductive layer includes a base formed so as to continuously cover the surface of the second semiconductor layer, and a plurality of protrusions formed on the multilayer insulating layer side so as to have a convex portion having a thickness larger than the base. The semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein 前記透明導電層の前記凸部は、一定の間隔を設けて前記基部上に配置されることを特徴とする請求項2に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the convex portions of the transparent conductive layer are disposed on the base portion with a certain interval. 前記透明導電層の前記膜厚部は、一定の間隔を設けて前記基部上に配置された第1の凸部と、当該第1の凸部を互いに結合する直線状の第2の凸部を有する格子状パターンを構成することを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体発光素子。 The thickness of the transparent conductive layer includes a first protrusion disposed on the base provided with a constant interval, and the second protrusion linear binding together the first protrusion 4. The semiconductor light-emitting element according to claim 2, wherein a lattice-like pattern is formed. 前記多層絶縁層は、2つの前記第1の絶縁層によって1つの前記第2の絶縁層を挟み込む構造を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体発光素子。   5. The semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the multilayer insulating layer has a structure in which one second insulating layer is sandwiched between two first insulating layers. 6. 前記多層絶縁層は、前記透明導電層側の表面と前記金属反射層側の表面とに其々前記第1の屈折率を有する前記第1の絶縁層を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体発光素子。   The multilayer insulating layer includes the first insulating layer having the first refractive index on a surface on the transparent conductive layer side and on a surface on the metal reflective layer side, respectively. 4. The semiconductor light emitting device according to any one of 3 above. 前記導体部は、前記多層絶縁層の全体に分布するように複数形成されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a plurality of the conductor portions are formed so as to be distributed over the entire multilayer insulating layer. 前記第1の電極と外部との電気的な接続に用いられる第1の接続子と、前記第2の電極と外部との電気的な接続に用いられる第2の接続子と、を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体発光素子。   A first connector used for electrical connection between the first electrode and the outside; and a second connector used for electrical connection between the second electrode and the outside. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light-emitting device is a light-emitting device. 半導体発光素子と当該半導体発光素子を実装する回路基板を備える半導体発光装置であって、
前記半導体発光素子は、
n型半導体層、発光層及びp型半導体層が積層された積層半導体層と、当該n型半導体層と接続する負極と、当該p型半導体層の表面に設けた正極と、を備え、
前記正極は、
前記積層半導体層側と反対側に複数の凸部を有し且つインジウムを含む透明導電層と、
前記透明導電層の前記凸部側に積層され且つ第1の屈折率を有し前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す第1の絶縁層と当該第1の屈折率より高い第2の屈折率を有し当該発光層から出射される光に対して光透過性を示す第2の絶縁層とを交互に積層して構成された多層絶縁層と、
前記多層絶縁層上に積層され且つ銀を含むとともに前記発光層から出射される光に対して反射性を示す金属反射層と、
前記多層絶縁層を通して形成され一端が前記透明導電層の前記凸部に電気的に接続され且つ他端が前記金属反射層と電気的に接続される複数の導体部と、を含み、
前記回路基板は、前記半導体発光素子の前記正極と対向するように配置される
ことを特徴とする半導体発光装置。
A semiconductor light emitting device comprising a semiconductor light emitting element and a circuit board on which the semiconductor light emitting element is mounted,
The semiconductor light emitting element is
a laminated semiconductor layer in which an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer are laminated, a negative electrode connected to the n-type semiconductor layer, and a positive electrode provided on a surface of the p-type semiconductor layer,
The positive electrode is
A transparent conductive layer having a plurality of protrusions on the side opposite to the laminated semiconductor layer side and containing indium;
From the first insulating layer, which is laminated on the convex portion side of the transparent conductive layer and has a first refractive index and exhibits light transmittance with respect to light emitted from the light emitting layer, and the first refractive index A multilayer insulating layer configured by alternately laminating second insulating layers having a high second refractive index and exhibiting optical transparency with respect to light emitted from the light emitting layer;
A metal reflective layer laminated on the multilayer insulating layer and containing silver and exhibiting reflectivity with respect to light emitted from the light emitting layer ;
A plurality of conductor portions formed through the multilayer insulating layer and having one end electrically connected to the convex portion of the transparent conductive layer and the other end electrically connected to the metal reflective layer;
The circuit board is disposed so as to face the positive electrode of the semiconductor light emitting element.
前記回路基板は、前記半導体発光素子の前記負極及び前記正極と、それぞれ接続子により接続された一対の配線を備えることを特徴とする請求項9に記載の半導体発光装置。   10. The semiconductor light emitting device according to claim 9, wherein the circuit board includes a pair of wirings connected to the negative electrode and the positive electrode of the semiconductor light emitting element by connectors.
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