JP2011192675A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光部23を含む積層体20と、積層体20の第1主面20aに選択的に設けられた第1電極30と、積層体20の第1主面20aとは反対側の第2主面20bに選択的に設けられた第2電極40と、積層体20の第2主面20bの側に、接合金属61を介して接合された支持基板60と、積層体20において、第2主面20bを除く少なくとも側面20cに設けられた保護膜80と、第2主面20bにおける第2電極40が設けられていない領域と、接合金属61と、の間、及び保護膜80における第2主面20bの側の保護主面80aと、接合金属61と、の間に設けられた誘電体膜50と、を備える。
【選択図】図1
Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施の形態に係る半導体発光素子110を例示する模式的断面図である。
図1に表したように、第1の実施の形態に係る半導体発光素子110は、積層体20と、積層体20の第1主面20aに選択的に設けられた第1電極30と、積層体20の第1主面20aとは反対側の第2主面20bに選択的に設けられた第2電極40と、第2電極40の側に設けられ、接合金属61を介して接合された支持基板60と、積層体20において、第2主面20bを除く少なくとも側面20cに設けられた保護膜80と、第2主面20bにおける第2電極40が設けられていない領域と、接合金属61と、の間、及び保護膜80における第2主面20bの側の面(保護主面80a)と、接合金属61と、の間に設けられた誘電体膜50と、を備える。
半導体発光素子110は、例えば、LED(Light Emitting Diode)である。
図2は、他の第2電極を有する半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図2に表した半導体発光素子110では、第2電極40が全面に形成されている。すなわち、図1に表した半導体発光素子110の第2電極40では、パターニングされているのに対し、図2に表した半導体発光素子110の第2電極40では、パターニングされていない。このため、図2に表した第2電極40は、積層体20の第2主面20bの側において、第2主面20bの一部から誘電体膜50にかかるまで形成されている。
このような第2電極40を用いることで、第2電極40のパターニング工程が不要になる。よって、製造工程が簡素化される。また、第2電極40の平坦性が向上し、接合金属61の密着性を向上できるようになる。
積層体20の第1半導体層21及び第2半導体層22は、例えば窒化物半導体を含む。
発光部23は、例えば多重量子井戸(MQW:Multiple Quantum Well)構造を有する。すなわち、発光部23は、複数の障壁層及び複数の井戸層が、交互に繰り返し積層された構造を含んでいる。なお、発光部23は、単一量子井戸(SQW:Single Quantum Well)構造であってもよい。
また、積層体20は、第1半導体層21と発光部23との間に、例えば超格子構造を含んでいてもよい。このような構造により、発光部23は、例えば、青色光、紫色光等を放射する。
nd=mλ/4(m=1、3、5…) …(式1)
なお、上記の式1で、nは誘電体膜50の屈折率、λは発光光の波長である。この式1を満たす膜厚dを有する誘電体膜50では、発光光が効率良く反射される。これにより、半導体発光素子110では、光取り出し効率が向上する。
図4は、比較例に係る半導体発光素子190を例示する模式的断面図である。
比較例に係る半導体発光素子190は、積層体20と、積層体20の第1主面20aの側に選択的に設けられた第1電極30と、積層体20の第1主面20aとは反対側の第2主面20bの側に選択的に設けられた第2電極40と、第2電極40の側に設けられ、接合金属61を介して積層体20を支持する支持基板60と、を備える。
次に、第2の実施の形態に係る半導体発光素子110の製造方法の一例を説明する。
図5〜図7は、第2の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を説明する模式的断面図である。
なお、誘電体膜50として単層膜が適用される場合、膜厚dは、上記(式1)を満たすように設定される。
第1金属611と第2金属612とは、例えば荷重及び加熱によって接合される。すなわち、第1金属611と第2金属612とを対向させた状態で、例えば5kgf/cm2以上、500kgf/cm2以下の荷重をかけ、例えば、200℃以上、400℃以下に加熱する。これにより、第1金属611と第2金属612とが相互拡散され、これらを接合する。
図8〜図10は、比較例に係る半導体発光素子の製造方法の一例を説明する模式図である。
まず、図8(a)に表したように、例えばサファイアからなる成長用基板70の主面70a上に、バッファ層71を形成した後、第1半導体層21、発光部23及び第2半導体層22を含む積層体20を結晶成長させる。
図11は、第3の実施の形態に係る半導体発光素子120を例示する模式的断面図である。
図12は、第2電極及び誘電体膜の構成を例示する模式的断面図である。
図11に表したように、第3の実施の形態に係る半導体発光素子120は、積層体20、第1電極30、第2電極40、支持基板60、保護膜80及び誘電体膜50を備えている。
第2電極40及び誘電体膜50は、積層体20の第2主面20bにそれぞれ複数設けられている。また、複数の第2電極40と、複数の誘電体膜50と、は交互に配置されている。さらに、複数の誘電体膜50のそれぞれには、第2主面20bとは反対側に、複数の反射膜40aがそれぞれ設けられている。
半導体発光素子120は、例えば、LED(Light Emitting Diode)である。
次に、第4の実施の形態に係る半導体発光素子120の製造方法の一例を説明する。
図13〜図15は、第4の実施の形態に係る半導体発光素子120の製造方法の一例を説明する模式的断面図である。
ここで、積層体20の第2主面20bが露出部分に形成された反射金属膜40mは、第2電極40になる。また、誘電体膜50の上に形成された反射金属膜40mは、反射膜40aになる。つまり、第2電極40及び反射膜40aは、反射金属膜40mの形成によって同一工程で形成される。
第1金属611には、凹凸構造BPの凹凸形状が反映される。
第1金属611と第2金属612とは、例えば荷重及び加熱によって接合される。すなわち、第1金属611と第2金属612とを対向させた状態で、例えば5kgf/cm2以上、500kgf/cm2以下の荷重をかけ、例えば、200℃以上、400℃以下に加熱する。これにより、第1金属611と第2金属612とが相互拡散され、これらを接合する。
第1金属611には凹凸構造BPの凹凸形状が反映されているため、平坦形状の場合に比べて第1金属611と第2金属612との接合強度が高まる。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
Claims (5)
- 第1導電型の第1半導体層、第2導電型の第2半導体層及び前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光部を含む積層体と、
前記積層体の第1主面に選択的に設けられた第1電極と、
前記積層体の前記第1主面とは反対側の第2主面に選択的に設けられた第2電極と、
前記積層体の前記第2主面の側に、接合金属を介して接合された支持基板と、
前記積層体において、前記第2主面を除く少なくとも側面に設けられた保護膜と、
前記第2主面における前記第2電極が設けられていない領域と、前記接合金属と、の間、及び前記保護膜における前記第2主面の側の面と、前記接合金属と、の間に設けられた誘電体膜と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。 - 前記誘電体膜は、屈折率の異なる複数の膜を積層した多層膜を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
- 前記第2主面において、前記誘電体膜が複数設けられ、前記第2電極が複数設けられ、前記複数の誘電体膜と、前記複数の第2電極と、が交互に配置され、
前記複数の誘電体膜のそれぞれにおいて、前記第2主面とは反対側に、複数の反射膜がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体発光素子。 - 前記誘電体膜は、前記第2主面に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項3記載の半導体発光素子。
- 第1基板に、第1導電型の第1半導体層、発光部及び第2導電型の第2半導体層を含む積層体を形成する工程と、
前記積層体における前記第1基板とは反対側の第2主面に、誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜を選択的に除去して前記積層体を露出させ、前記積層体の露出した面に第2電極を形成する工程と、
前記第2電極の側に金属層を形成し、前記金属層を介して第2基板を接合する工程と、
前記第1基板における前記第2基板とは反対側の面からレーザ光を照射し、前記第1基板を前記積層体から剥離する工程と、
前記積層体を、前記第2主面の側から前記誘電体膜手前まで選択的に除去する工程と、
前記積層体の前記第2主面とは反対側の第1主面に、第1電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
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