JP2014093509A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve light extraction efficiency.SOLUTION: A semiconductor light-emitting element 1 comprises: a semiconductor structure 3 including a first semiconductor layer 4 and a second semiconductor layer 6 provided on one region on the first semiconductor layer 4; a first electrode 31 provided in another region on the first semiconductor layer 4; a second electrode 32 provided on the second semiconductor layer 6; and a light reflection film 20 which covers the semiconductor structure 3. The light reflection film 20 includes an insulation film 25 provided on the semiconductor structure 3 and a metal film 26 provided on the insulation film 25. The first electrode 31 is provided so as to overlap the light reflection film 20 at a peripheral part of the first electrode, in which a region which overlaps the insulation film 25 protruding from the metal film 26 in an opposite manner is arranged closer to the semiconductor structure 3 than a region which overlaps the metal film 26 in an opposite manner.

Description

本発明は、半導体発光素子に関し、特に、フリップチップ実装される半導体発光素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a flip-chip mounted semiconductor light emitting device.

フリップチップ実装に用いられる半導体発光素子は、例えば、基板と、基板上に設けられた半導体層と、半導体層上にp側電極とn側電極との両方を備えた構造であり、電極が設けられた面(電極面)を下に向けて外部の実装基板に接合される。このとき、実装基板と半導体発光素子のp側電極及びn側電極とを接合する部材として、一般的には例えばバンプやはんだ等が用いられている。   A semiconductor light emitting device used for flip chip mounting has a structure including, for example, a substrate, a semiconductor layer provided on the substrate, and both a p-side electrode and an n-side electrode on the semiconductor layer. The formed surface (electrode surface) faces downward and is bonded to an external mounting substrate. At this time, as a member for joining the mounting substrate to the p-side electrode and the n-side electrode of the semiconductor light emitting device, generally, for example, bumps, solder, and the like are used.

p側電極とn側電極との両方を一方の面に備える半導体発光素子は、p側半導体層上に設けられたp側電極の表面位置と、p側から削って露出させたn側半導体層上に設けられたn側電極の表面位置との段差が大きい場合が多い。   A semiconductor light emitting device having both a p-side electrode and an n-side electrode on one surface includes a surface position of a p-side electrode provided on the p-side semiconductor layer and an n-side semiconductor layer exposed by shaving from the p-side. In many cases, the level difference from the surface position of the n-side electrode provided above is large.

このため、p側半導体層上にp側電極とn側電極との双方を配置した複雑な構造の半導体発光素子が種々提案されている。そのような複雑な構造の半導体発光素子は、p側電極とn側電極との段差を減らすことができることにより、フリップチップの実装性を向上させることができる。   For this reason, various semiconductor light-emitting elements having a complicated structure in which both the p-side electrode and the n-side electrode are arranged on the p-side semiconductor layer have been proposed. The semiconductor light emitting device having such a complicated structure can reduce the step between the p-side electrode and the n-side electrode, thereby improving the flip chip mounting property.

また、フリップチップ実装に用いる半導体発光素子には、光取り出し効率を高めるために電極面側に反射膜を設ける工夫がなされている。例えば、開口部を備えた第1の反射層と、この開口部を通過した光を反射する第2の反射層とを備える半導体発光素子が知られている(特許文献1参照)。この半導体発光素子は、第1の反射層及び第2の反射層の配置関係から、第1の反射層の上下に透明配線電極層を設け、第1の反射層の開口部にて例えばp側の上下の透明配線電極層を接触させることで、p側半導体層と最表面のp側電極とを導通させている。   In addition, a semiconductor light emitting device used for flip chip mounting has been devised to provide a reflective film on the electrode surface side in order to increase light extraction efficiency. For example, a semiconductor light-emitting element including a first reflective layer having an opening and a second reflective layer that reflects light that has passed through the opening is known (see Patent Document 1). In this semiconductor light emitting device, a transparent wiring electrode layer is provided above and below the first reflective layer due to the arrangement relationship of the first reflective layer and the second reflective layer, and the p-side, for example, is formed at the opening of the first reflective layer. By bringing the upper and lower transparent wiring electrode layers into contact with each other, the p-side semiconductor layer and the outermost p-side electrode are made conductive.

特開2012−69909号公報JP 2012-69909 A

しかしながら、特許文献1に記載の半導体発光素子は、光取り出し効率を高めるために第1の反射層及び第2の反射層を必須とすることから、p側半導体層上に2重に透明配線電極層を積層しなければならない。したがって、光取り出し効率を高めるための工夫によって素子構造が複雑になってしまう。   However, since the semiconductor light emitting device described in Patent Document 1 requires the first reflective layer and the second reflective layer in order to increase the light extraction efficiency, the transparent wiring electrode is doubled on the p-side semiconductor layer. Layers must be laminated. Therefore, the device structure is complicated by a device for increasing the light extraction efficiency.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、光取り出し効率を向上させることができる半導体発光素子を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the problem mentioned above, and makes it a subject to provide the semiconductor light-emitting device which can improve light extraction efficiency.

本発明に係る半導体発光素子は、第1半導体層と、前記第1半導体層上の一領域に設けられた第2半導体層とを備える半導体構造体と、前記第1半導体層上の他の領域に設けられた第1電極と、前記第2半導体層上に設けられた第2電極と、前記半導体構造体を覆う光反射膜と、を備える半導体発光素子であって、前記光反射膜は、前記半導体構造体上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた金属膜と、を有し、前記第1電極は、その周縁部において前記光反射膜上に重なるように設けられており、前記金属膜に対向して重なる領域よりも、前記金属膜から露出した前記絶縁膜に対向して重なる領域の方が、前記半導体構造体に接近して配置されていることを特徴とする。   A semiconductor light emitting device according to the present invention includes a semiconductor structure including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer provided in one region on the first semiconductor layer, and another region on the first semiconductor layer. A semiconductor light emitting device comprising: a first electrode provided on the second semiconductor layer; a second electrode provided on the second semiconductor layer; and a light reflecting film covering the semiconductor structure, wherein the light reflecting film comprises: An insulating film provided on the semiconductor structure and a metal film provided on the insulating film, and the first electrode is provided so as to overlap the light reflecting film at a peripheral portion thereof. And the region overlapping the insulating film exposed from the metal film is disposed closer to the semiconductor structure than the region overlapping the metal film. To do.

かかる構成によれば、半導体発光素子は、半導体構造体からの光が電極面側に漏れたり吸収されたりすることを軽減し、光取り出し効率を向上させることができる。   According to such a configuration, the semiconductor light emitting device can reduce the leakage or absorption of light from the semiconductor structure to the electrode surface side, and can improve the light extraction efficiency.

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記第1電極が、前記金属膜に対向して重なる領域において端部ほど膜厚が薄くなるように形成されていることが好ましい。
かかる構成によれば、半導体発光素子は、第1電極の上に積まれる層において、金属膜による段差の影響を緩和することができる。これにより、第1電極の上に積まれる層において、層間の密着性を向上させると共に、亀裂の発生を抑制することができる。
In the semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that the first electrode is formed so that the film thickness becomes thinner toward the end in the region overlapping the metal film.
According to this configuration, the semiconductor light emitting device can reduce the influence of the step due to the metal film in the layer stacked on the first electrode. Thereby, in the layer stacked on the first electrode, the adhesion between the layers can be improved and the occurrence of cracks can be suppressed.

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記第1電極が、前記金属膜に対向して重なる領域において前記金属膜に対向する面が凹面形状に湾曲していることが好ましい。
かかる構成によれば、金属膜と第1電極との間に積まれる層において、金属膜による段差の影響を緩和することができる。これにより、金属膜と第1電極との間に積まれる層において、層間の密着性を向上させることができる。
In the semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that a surface facing the metal film is curved in a concave shape in a region where the first electrode overlaps the metal film.
According to such a configuration, it is possible to mitigate the influence of the step due to the metal film in the layer stacked between the metal film and the first electrode. Thereby, in the layer stacked between the metal film and the first electrode, the adhesion between the layers can be improved.

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記第2電極は、その半導体構造体の外周側の端部において前記光反射膜上に重なるように設けられており、前記金属膜に対向して重なる領域よりも、前記金属膜から露出した前記絶縁膜に対向して重なる領域の方が、前記半導体構造体に接近して配置されていることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device according to the present invention, the second electrode is provided so as to overlap the light reflecting film at an outer peripheral end of the semiconductor structure, and overlaps the metal film. It is preferable that a region overlapping and facing the insulating film exposed from the metal film is disposed closer to the semiconductor structure than a region.

かかる構成によれば、半導体発光素子は、半導体構造体からの光が電極面側に漏れたり吸収されたりすることを軽減し、光取り出し効率を向上させることができる。   According to such a configuration, the semiconductor light emitting device can reduce the leakage or absorption of light from the semiconductor structure to the electrode surface side, and can improve the light extraction efficiency.

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記絶縁膜が誘電体多層膜であることが好ましい。
かかる構成によれば、半導体発光素子は、半導体構造体からの光が光反射膜中の絶縁膜で反射することにより、基板側から光を効率よく取り出すことができる。
In the semiconductor light emitting device according to the present invention, the insulating film is preferably a dielectric multilayer film.
According to this configuration, the semiconductor light emitting device can efficiently extract light from the substrate side by reflecting light from the semiconductor structure by the insulating film in the light reflecting film.

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記光反射膜が、前記半導体構造体の側から、前記絶縁膜である分布ブラッグ反射器と、該分布ブラッグ反射器に積層された前記金属膜と、前記金属膜に積層された第2絶縁膜と、を備え、前記第1電極は、前記第2絶縁膜を介して、前記金属膜の端部に重なるように延設されていることが好ましい。
かかる構成によれば、分布ブラッグ反射器は光反射による損失が少なく、金属膜は、反射可能な光の波長依存が小さい。よって、これらを組み合わせた光反射膜は、半導体構造体からの光を効率よく反射することができる。
Further, in the semiconductor light emitting device according to the present invention, the light reflecting film is a distributed Bragg reflector that is the insulating film from the semiconductor structure side, and the metal film laminated on the distributed Bragg reflector, And a second insulating film laminated on the metal film, wherein the first electrode extends so as to overlap an end portion of the metal film via the second insulating film.
According to this configuration, the distributed Bragg reflector has a small loss due to light reflection, and the metal film has a small wavelength dependency of the light that can be reflected. Therefore, the light reflecting film combining these can efficiently reflect the light from the semiconductor structure.

また、本発明に係る半導体発光素子は、金属膜の端部を分布ブラッグ反射器と第2絶縁膜とで被覆することで、第1電極及び第2電極への通電時に、金属膜に電流が流れることを防止することができる。   In addition, the semiconductor light emitting device according to the present invention covers the end portion of the metal film with the distributed Bragg reflector and the second insulating film, so that current flows through the metal film when the first electrode and the second electrode are energized. It can be prevented from flowing.

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記光反射膜の前記金属膜が、前記絶縁膜と共に前記第2半導体層上の一領域から、前記第1半導体層上の他の領域の一部まで延設されていることが好ましい。
かかる構成によれば、半導体発光素子は、第1半導体層と第2半導体層の側面において、半導体構造体からの光が光反射膜中の金属膜で反射することにより、基板側から光を効率よく取り出すことができる。
Further, in the semiconductor light emitting device according to the present invention, the metal film of the light reflecting film, together with the insulating film, from one region on the second semiconductor layer to a part of another region on the first semiconductor layer. It is preferable that it is extended.
According to such a configuration, the semiconductor light emitting device efficiently transmits light from the substrate side by reflecting light from the semiconductor structure on the side surfaces of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer by the metal film in the light reflecting film. Can be taken out well.

本発明に係る半導体発光素子は、光取り出し効率を向上させることができる。また、本発明に係る半導体発光素子は、構造を複雑にすることなく光取り出し効率を向上させることができる。   The semiconductor light emitting device according to the present invention can improve the light extraction efficiency. Further, the semiconductor light emitting device according to the present invention can improve the light extraction efficiency without complicating the structure.

本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子を電極面側から見た概略平面図である。It is the schematic plan view which looked at the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment of this invention from the electrode surface side. 図1のA−A線矢視における断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section in the AA arrow of FIG. 図2の領域Wの拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a region W in FIG. 2. 図1のB−B線矢視における断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section in the BB line arrow of FIG. 図1のC−C線矢視における断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section in the CC arrow of FIG. 図1のD−D線矢視における断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section in the DD arrow of FIG. 図1のE−E線矢視における断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section in the EE arrow of FIG. 図1のF−F線矢視における断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section in the FF line arrow of FIG. 図2の領域Xを拡大した図に相当する概略断面図であって、(a)は第1比較例、(b)は本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子を示している。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view corresponding to an enlarged view of a region X in FIG. 2, where (a) shows a first comparative example and (b) shows a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention. 図2の領域Xを拡大した概略断面図であって、(a)は本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の第1変形例、(b)は第2変形例を示している。It is the schematic sectional drawing to which the area | region X of FIG. 2 was expanded, Comprising: (a) is the 1st modification of the semiconductor light-emitting device which concerns on 1st Embodiment of this invention, (b) has shown the 2nd modification. 本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における概略平面図(その1)である。It is a schematic plan view (the 1) in the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における概略平面図(その2)である。It is a schematic plan view (the 2) in the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における概略平面図(その3)である。It is a schematic plan view (the 3) in the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における概略平面図(その4)である。It is a schematic plan view (the 4) in the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における概略平面図(その5)である。It is a schematic plan view in the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device according to the first embodiment of the present invention (No. 5). 本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における概略平面図(その6)である。It is a schematic plan view (the 6) in the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における概略平面図(その7)である。It is a schematic plan view in the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device concerning 1st Embodiment of this invention (the 7). 本発明の第2実施形態に係る半導体発光素子を電極面側から見た概略平面図である。It is the schematic plan view which looked at the semiconductor light-emitting device concerning 2nd Embodiment of this invention from the electrode surface side. 第2比較例に係る半導体発光素子が備える金属膜を模式的に示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows typically the metal film with which the semiconductor light-emitting device which concerns on a 2nd comparative example is provided. 発光中の素子を電極面側から見た概略平面図であって、(a)は第2比較例、(b)は本発明の第2実施形態に係る半導体発光素子を示している。It is the schematic plan view which looked at the element during light emission from the electrode surface side, (a) is a 2nd comparative example, (b) has shown the semiconductor light-emitting element which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図13に示す金属膜の製造方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of the metal film shown in FIG.

以下、本発明に係る半導体発光素子を実施するための形態を、いくつかの具体例を示した図面と共に詳細に説明する。なお、ある部材が「層上に設けられ」といった場合、ある部材が層の上に直接設けられるか、または、介在する他の部材が存在しうることを意味し、ある部材が「層上に直接設けられ」といった場合、介在物は存在しないことを意味する。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for implementing a semiconductor light emitting device according to the present invention will be described in detail with reference to drawings showing some specific examples. In addition, when a certain member is “provided on a layer”, it means that a certain member is directly provided on the layer or there may be another member interposed, and a certain member is “on the layer”. When it is “provided directly”, it means that there are no inclusions. The size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same names and symbols indicate the same or the same members in principle, and detailed description will be omitted as appropriate.

(第1実施形態)
[半導体発光素子の構造の概要]
図1から図3を参照して、本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子1の構造の概要について説明する。なお、図2〜8及び図21では、分かり易くするために符号2,4,5,6,252には、断面を示すハッチングを記載していない。
(First embodiment)
[Outline of structure of semiconductor light emitting device]
With reference to FIGS. 1 to 3, an outline of the structure of the semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described. In FIGS. 2 to 8 and FIG. 21, hatching indicating a cross section is not described in reference numerals 2, 4, 5, 6 252 for easy understanding.

図1に示すように、半導体発光素子1の形状は、電極面側から見て矩形である。この半導体発光素子1は、主として基板側から光が取り出される素子であり、接合部材として合金を用いてフリップチップ実装されるものである。半導体発光素子1は、電極面側の最表面(実装面)に、n側パッド電極(第1パッド電極)51と、p側パッド電極(第2パッド電極)52と、が設けられている。半導体発光素子1の構造は、n側パッド電極51とp側パッド電極52との双方をp側半導体層6(図2参照)上に配置した構造である。なお、図1では、分かり易くするために、紙面に垂直な方向において最も手前に存在するn側パッド電極51とp側パッド電極52を実線で記載し、符号7,8等で示す領域を破線で記載したが、これら破線の領域も実際には顕微鏡写真にて視認可能である。   As shown in FIG. 1, the shape of the semiconductor light emitting device 1 is a rectangle when viewed from the electrode surface side. The semiconductor light emitting element 1 is an element from which light is extracted mainly from the substrate side, and is flip-chip mounted using an alloy as a bonding member. The semiconductor light emitting device 1 is provided with an n-side pad electrode (first pad electrode) 51 and a p-side pad electrode (second pad electrode) 52 on the outermost surface (mounting surface) on the electrode surface side. The structure of the semiconductor light emitting device 1 is a structure in which both the n-side pad electrode 51 and the p-side pad electrode 52 are arranged on the p-side semiconductor layer 6 (see FIG. 2). In FIG. 1, for the sake of clarity, the n-side pad electrode 51 and the p-side pad electrode 52 that are present in the foremost direction in the direction perpendicular to the paper surface are indicated by solid lines, and the regions indicated by reference numerals 7, 8 and the like are broken lines. However, these broken line areas are actually visible in the micrograph.

図2に示すように、半導体発光素子1は、基板2と、半導体構造体3と、透光性導電膜11,12と、光反射膜20と、n側電極層(第1電極)31と、p側電極層(第2電極)32と、保護膜40と、n側パッド電極51と、p側パッド電極52とを、主に備えている。半導体構造体3は、基板2の上に形成され、n側半導体層(第1半導体層)4と、n側半導体層4上の一領域に設けられたp側半導体層(第2半導体層)6とを備える。n側半導体層4上の一領域には、活性層5が積層され、その上にp側半導体層6が積層されている。なお、図2を含む各断面図において、電極側を上、基板側を下と呼ぶ。また、n側半導体層4上の一領域は、図2の断面図において、上側が凹部7を挟んで左右に分かれているが下側は繋がっている。   As shown in FIG. 2, the semiconductor light emitting device 1 includes a substrate 2, a semiconductor structure 3, translucent conductive films 11 and 12, a light reflecting film 20, an n-side electrode layer (first electrode) 31, and The p-side electrode layer (second electrode) 32, the protective film 40, the n-side pad electrode 51, and the p-side pad electrode 52 are mainly provided. The semiconductor structure 3 is formed on the substrate 2, and includes an n-side semiconductor layer (first semiconductor layer) 4 and a p-side semiconductor layer (second semiconductor layer) provided in a region on the n-side semiconductor layer 4. 6. An active layer 5 is stacked in a region on the n-side semiconductor layer 4, and a p-side semiconductor layer 6 is stacked thereon. In each cross-sectional view including FIG. 2, the electrode side is referred to as the upper side, and the substrate side is referred to as the lower side. In addition, in the cross-sectional view of FIG. 2, one region on the n-side semiconductor layer 4 is divided into left and right sides with the recess 7 therebetween, but the lower side is connected.

図2に示すように、n側半導体層4上の他の領域(中央の凹部7)には、n側電極層31が設けられている。p側半導体層6上には、p側電極層32が設けられている。つまり、n側電極層31は、基板2に対してp側電極層32と同じ面側に設けられている。光反射膜20は半導体構造体3を直接、または透光性導電膜11もしくは透光性導電膜12を介して覆っている。光反射膜20は、半導体構造体3上に設けられた絶縁膜25(図3参照)と、この絶縁膜25上に設けられた金属膜26と、を少なくとも備える。図3は、図2においてWで示す領域の拡大図である。本実施形態では、光反射膜20は、図3に示すように、例えば透光性導電膜12の側から、第1絶縁膜24と、絶縁膜であるDBR(分布ブラッグ反射器)25と、金属膜26と、第2絶縁膜27とを備える。DBR25は、低屈折率層251と高屈折率層252とを備えている。なお、これら各層の詳細については後記する。   As shown in FIG. 2, an n-side electrode layer 31 is provided in another region (the central recess 7) on the n-side semiconductor layer 4. A p-side electrode layer 32 is provided on the p-side semiconductor layer 6. That is, the n-side electrode layer 31 is provided on the same surface side as the p-side electrode layer 32 with respect to the substrate 2. The light reflecting film 20 covers the semiconductor structure 3 directly or through the light transmitting conductive film 11 or the light transmitting conductive film 12. The light reflecting film 20 includes at least an insulating film 25 (see FIG. 3) provided on the semiconductor structure 3 and a metal film 26 provided on the insulating film 25. FIG. 3 is an enlarged view of a region indicated by W in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the light reflecting film 20 includes, for example, a first insulating film 24, a DBR (distributed Bragg reflector) 25 that is an insulating film, from the transparent conductive film 12 side, A metal film 26 and a second insulating film 27 are provided. The DBR 25 includes a low refractive index layer 251 and a high refractive index layer 252. Details of these layers will be described later.

図2のX領域に示すように、n側電極層31は、その周縁部において光反射膜20上に重なるように設けられている。本実施形態において、光反射膜20は、金属膜26と、金属膜26と半導体構造体3との間において金属膜26からはみ出して設けられた絶縁膜(DBR25)と、を備えている。金属膜26が設けられた領域は、DBR25が設けられた領域よりも狭いため、光反射膜20を上から見たときに金属膜26の輪郭からDBR25が露出した領域(はみでている領域)がある。断面を見たときの図2のX領域を拡大して図9(b)に示す。図9(b)に示すように、n側電極層31は、金属膜26に対向して重なる領域101よりも、金属膜26から露出したDBR25の表面に対向して重なる領域102の方が、半導体構造体3に接近して配置されている。なお、詳細については後記する。   As shown in the X region of FIG. 2, the n-side electrode layer 31 is provided so as to overlap the light reflection film 20 at the peripheral edge thereof. In the present embodiment, the light reflecting film 20 includes a metal film 26 and an insulating film (DBR 25) provided so as to protrude from the metal film 26 between the metal film 26 and the semiconductor structure 3. Since the region where the metal film 26 is provided is narrower than the region where the DBR 25 is provided, a region where the DBR 25 is exposed from the outline of the metal film 26 when the light reflecting film 20 is viewed from above (a region that is visible). is there. FIG. 9B is an enlarged view of the X region in FIG. 2 when the cross section is viewed. As shown in FIG. 9B, the n-side electrode layer 31 has a region 102 that overlaps the surface of the DBR 25 exposed from the metal film 26, rather than a region 101 that overlaps the metal film 26. The semiconductor structure 3 is disposed close to the semiconductor structure 3. Details will be described later.

半導体発光素子1は、製造工程の過程において半導体構造体3が、p側半導体層6の側から削られて一部が除去される。これにより、半導体構造体3は、p側半導体層6からn側半導体層4が露出された領域として、p側半導体層6に囲まれた凹部7と、半導体構造体3の外周の周縁に形成された周辺部8とを備えている(図11参照)。
図2に示すように、光反射膜20は、凹部7の底面からp側半導体層6上及び周辺部8に延在して半導体構造体3を覆っている。
In the semiconductor light emitting device 1, the semiconductor structure 3 is scraped from the p-side semiconductor layer 6 side in the course of the manufacturing process, and a part thereof is removed. As a result, the semiconductor structure 3 is formed as a region where the n-side semiconductor layer 4 is exposed from the p-side semiconductor layer 6 and on the periphery of the recess 7 surrounded by the p-side semiconductor layer 6 and the outer periphery of the semiconductor structure 3. Peripheral portion 8 (see FIG. 11).
As shown in FIG. 2, the light reflecting film 20 extends from the bottom surface of the recess 7 to the p-side semiconductor layer 6 and to the peripheral portion 8 to cover the semiconductor structure 3.

図2においてZで示すように、p側電極層32は、その半導体構造体3の外周側の端部において光反射膜20上に重なるように設けられている。図2においてZで示す領域には、Xで示す領域と同様の構成が同様に積層されている。したがって、Zで示す領域の拡大図は、図9(b)と同様である。つまり、p側電極層32は、金属膜26に対向して重なる領域よりも、金属膜26からはみだしたDBR25の表面に対向して重なる領域の方が、半導体構造体3に接近して配置されている。   As indicated by Z in FIG. 2, the p-side electrode layer 32 is provided so as to overlap the light reflecting film 20 at the outer peripheral end of the semiconductor structure 3. In the region indicated by Z in FIG. 2, the same configuration as the region indicated by X is similarly stacked. Therefore, the enlarged view of the region indicated by Z is the same as FIG. 9B. That is, the p-side electrode layer 32 is disposed closer to the semiconductor structure 3 in the region overlapping the surface of the DBR 25 protruding from the metal film 26 than in the region overlapping the metal film 26. ing.

図1及び図2に示すように、本実施形態では、凹部7は、図1に示すE−E線に沿った方向に長く伸びた溝の形状となっている。この例では、半導体構造体3の中央に、凹部7の短手方向(図1に示すC−C線に沿った方向)に離間した2つの凹部7が形成されている。凹部7の底面は、n側半導体層4で形成されており、凹部7の側面(内周面)は、n側半導体層4、活性層5及びp側半導体層6で形成されている。本実施形態では、凹部7のn側半導体層4上に透光性導電膜11が直接設けられている。n側電極層31は、透光性導電膜11を介在させてn側半導体層4の上に設けられている。凹部7の底面は、底面の中央部が透光性導電膜11で被覆され、底面の周辺部が光反射膜20で被覆されている。凹部7の側面(内周面)は光反射膜20で被覆されている。周辺部8は、半導体構造体3の実質的な発光部とダイシングラインとの間に形成されている。周辺部8は、光反射膜20で被覆されており、光反射膜20の上には保護膜40が積層されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, the recess 7 has a shape of a groove extending long in the direction along the line EE shown in FIG. In this example, two recesses 7 are formed in the center of the semiconductor structure 3 so as to be separated from each other in the short direction of the recess 7 (the direction along the line CC shown in FIG. 1). The bottom surface of the recess 7 is formed by the n-side semiconductor layer 4, and the side surface (inner peripheral surface) of the recess 7 is formed by the n-side semiconductor layer 4, the active layer 5, and the p-side semiconductor layer 6. In the present embodiment, the translucent conductive film 11 is directly provided on the n-side semiconductor layer 4 of the recess 7. The n-side electrode layer 31 is provided on the n-side semiconductor layer 4 with the translucent conductive film 11 interposed therebetween. The bottom surface of the concave portion 7 is covered with the translucent conductive film 11 at the center of the bottom surface and with the light reflecting film 20 at the periphery of the bottom surface. The side surface (inner peripheral surface) of the recess 7 is covered with the light reflecting film 20. The peripheral portion 8 is formed between the substantial light emitting portion of the semiconductor structure 3 and the dicing line. The peripheral portion 8 is covered with a light reflecting film 20, and a protective film 40 is laminated on the light reflecting film 20.

図2に示すように、p側半導体層6上には、透光性導電膜12が設けられている。透光性導電膜12上には、光反射膜20が設けられている。光反射膜20は、透光性導電膜12を露出する第1貫通孔21及び第2貫通孔22を有している。
光反射膜20上には、p側電極層32が設けられている。p側電極層32は、第1貫通孔21を介して透光性導電膜12と電気的に接続されている。つまり、第1貫通孔21内では電流が流れる。そのため、この領域を以下では導通部61と呼ぶ。
光反射膜20上には、保護膜40が設けられ、p側電極層32の一部を被覆している。保護膜40は、第2貫通孔22を介して透光性導電膜12と接触している。つまり、第2貫通孔22内では電流が流れない。そのため、この領域を以下では非導通部62と呼ぶ。
As shown in FIG. 2, a translucent conductive film 12 is provided on the p-side semiconductor layer 6. A light reflecting film 20 is provided on the translucent conductive film 12. The light reflecting film 20 has a first through hole 21 and a second through hole 22 that expose the translucent conductive film 12.
A p-side electrode layer 32 is provided on the light reflecting film 20. The p-side electrode layer 32 is electrically connected to the translucent conductive film 12 through the first through hole 21. That is, a current flows in the first through hole 21. Therefore, this region is hereinafter referred to as a conduction part 61.
A protective film 40 is provided on the light reflecting film 20 and covers a part of the p-side electrode layer 32. The protective film 40 is in contact with the translucent conductive film 12 through the second through hole 22. That is, no current flows in the second through hole 22. For this reason, this region is hereinafter referred to as a non-conductive portion 62.

本実施形態では、p側電極層32は、アンカー用開口部(貫通孔)33を有している。保護膜40は、アンカー用開口部33に充填されており、アンカー用開口部33及び第2貫通孔22を介して透光性導電膜12と接触し、透光性導電膜12に対してアンカーとして機能する。   In the present embodiment, the p-side electrode layer 32 has an anchor opening (through hole) 33. The protective film 40 is filled in the anchor opening 33, contacts the translucent conductive film 12 through the anchor opening 33 and the second through-hole 22, and anchors the translucent conductive film 12. Function as.

第2貫通孔22は、半導体発光素子1の隅部に設けられている。電流が流れない第2貫通孔22を隅部に設けることで、半導体構造体3における電流の拡散を阻害しないようにすることができる。第2貫通孔22は、一例として、p側パッド電極52の下に当たる位置に設けられている。第2貫通孔22の個数は、1個または複数である。一例として、2個の第2貫通孔22が設けられている。   The second through hole 22 is provided at the corner of the semiconductor light emitting element 1. By providing the second through hole 22 in which no current flows in the corner, it is possible to prevent the current diffusion in the semiconductor structure 3 from being hindered. The 2nd through-hole 22 is provided in the position which hits under the p side pad electrode 52 as an example. The number of second through holes 22 is one or more. As an example, two second through holes 22 are provided.

n側電極層31の上には、n側パッド電極51が設けられている。n側パッド電極51は、保護膜40のn側開口部(貫通孔)41を介して、n側電極層31に電気的に接続されている。n側パッド電極51は、保護膜40を介してp側電極層32上に延在している。   An n-side pad electrode 51 is provided on the n-side electrode layer 31. The n-side pad electrode 51 is electrically connected to the n-side electrode layer 31 through the n-side opening (through hole) 41 of the protective film 40. The n-side pad electrode 51 extends on the p-side electrode layer 32 through the protective film 40.

図2において左側に示すように、p側半導体層6の上方には、p側パッド電極52が設けられている。p側パッド電極52は、保護膜40のp側開口部(貫通孔)42を介して、p側電極層32に電気的に接続されている。p側パッド電極52は、保護膜40を介在させて第2貫通孔22上に設けられている。   As shown on the left side in FIG. 2, a p-side pad electrode 52 is provided above the p-side semiconductor layer 6. The p-side pad electrode 52 is electrically connected to the p-side electrode layer 32 through the p-side opening (through hole) 42 of the protective film 40. The p-side pad electrode 52 is provided on the second through hole 22 with the protective film 40 interposed therebetween.

[半導体発光素子の構造の詳細]
本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子1について、図4から図10を順次参照(適宜図1参照)して詳細に説明する。
[Details of structure of semiconductor light emitting device]
The semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 10 in order (refer to FIG. 1 as appropriate).

図4は、図1のB−B線矢視における模式的な断面図である。図4に示すように、p側パッド電極52は、p側半導体層6の上方で連続している。光反射膜20は、p側半導体層6の上面で透光性導電膜12が被覆していない領域と、透光性導電膜12の上と、半導体構造体3の周縁(側面及びn側半導体層4の上面)とに連続的に形成されているが、透光性導電膜12上において複数の開口部を有している。
具体的には、第2貫通孔22において、p側半導体層6の側から、透光性導電膜12/保護膜40/p側パッド電極52、の順番に積層されている。つまり、光反射膜20の第2貫通孔22が設けられた領域において、透光性導電膜12とp側パッド電極52とは保護膜40によって絶縁されているため、非導通部62(図2参照)になっている。
また、第1貫通孔21において、p側半導体層6の側から、透光性導電膜12/p側電極層32/保護膜40/p側パッド電極52、の順番に積層されている。つまり、導通部61(図2参照)において、p側電極層32が透光性導電膜12と導通するために、光反射膜20が貫通した状態となっている。
光反射膜20に含まれる金属膜26は、p側半導体層6の表面の一部から、半導体構造体3の周縁(側面及びn側半導体層4の上面)まで延設されている。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 4, the p-side pad electrode 52 is continuous above the p-side semiconductor layer 6. The light reflecting film 20 includes a region where the upper surface of the p-side semiconductor layer 6 is not covered with the translucent conductive film 12, the upper surface of the translucent conductive film 12, and the periphery (side surface and n-side semiconductor of the semiconductor structure 3. The upper surface of the layer 4 is continuously formed, and has a plurality of openings on the translucent conductive film 12.
Specifically, in the second through-hole 22, the light-transmitting conductive film 12 / the protective film 40 / p-side pad electrode 52 are stacked in this order from the p-side semiconductor layer 6 side. That is, in the region where the second through hole 22 of the light reflecting film 20 is provided, the translucent conductive film 12 and the p-side pad electrode 52 are insulated from each other by the protective film 40, so that the non-conductive portion 62 (FIG. 2). See).
Further, in the first through hole 21, the transparent conductive film 12 / p-side electrode layer 32 / protective film 40 / p-side pad electrode 52 are stacked in this order from the p-side semiconductor layer 6 side. That is, in the conducting part 61 (see FIG. 2), the light reflecting film 20 is penetrated because the p-side electrode layer 32 is conducted with the translucent conductive film 12.
The metal film 26 included in the light reflecting film 20 extends from a part of the surface of the p-side semiconductor layer 6 to the periphery of the semiconductor structure 3 (side surfaces and the upper surface of the n-side semiconductor layer 4).

図4に示すように、p側電極層32は、p側半導体層6の上方、かつ光反射膜20の上で連続している。ただし、光反射膜20の第2貫通孔22において、保護膜40が透光性導電膜12と接触するために、p側電極層32のアンカー用開口部33が貫通した状態となっている。
保護膜40は、光反射膜20の上面でp側電極層32が被覆していない領域と、p側電極層32の上面とに連続的に形成されているが、p側半導体層6上に開口部を有している。具体的には、p側開口部42の箇所において、p側パッド電極52がp側電極層32と導通するために、保護膜40が貫通した状態となっている。
As shown in FIG. 4, the p-side electrode layer 32 is continuous above the p-side semiconductor layer 6 and on the light reflecting film 20. However, since the protective film 40 is in contact with the translucent conductive film 12 in the second through hole 22 of the light reflecting film 20, the anchor opening 33 of the p-side electrode layer 32 is in a through state.
The protective film 40 is continuously formed on a region of the upper surface of the light reflecting film 20 that is not covered by the p-side electrode layer 32 and an upper surface of the p-side electrode layer 32, but on the p-side semiconductor layer 6. Has an opening. Specifically, the protective film 40 is penetrated at the location of the p-side opening 42 because the p-side pad electrode 52 is electrically connected to the p-side electrode layer 32.

図5は、図1のC−C線矢視における模式的な断面図である。図5に示すように、n側パッド電極51は、p側半導体層6の上方で連続している。光反射膜20は、図4に示した積層状態と同様に設けられている。ただし、C−C断面には、第2貫通孔22が形成されていない。
p側電極層32は、図4に示した積層状態と同様に設けられている。ただし、C−C断面には、アンカー用開口部33が形成されていない。
保護膜40は、光反射膜20の上面でp側電極層32が被覆していない領域と、p側電極層32の上面とに連続的に形成されている。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along the line CC in FIG. As shown in FIG. 5, the n-side pad electrode 51 is continuous above the p-side semiconductor layer 6. The light reflecting film 20 is provided in the same manner as the laminated state shown in FIG. However, the 2nd through-hole 22 is not formed in CC cross section.
The p-side electrode layer 32 is provided similarly to the stacked state shown in FIG. However, the anchor opening 33 is not formed in the CC cross section.
The protective film 40 is continuously formed on a region where the p-side electrode layer 32 is not covered with the upper surface of the light reflecting film 20 and the upper surface of the p-side electrode layer 32.

図6は、図1のD−D線矢視における模式的な断面図である。図6に示すように、p側半導体層6の上方の実装面の位置において、p側パッド電極52とn側パッド電極51とが離間して設けられている。光反射膜20、p側電極層32、保護膜40は、図4に示した積層状態と同様に設けられている。   6 is a schematic cross-sectional view taken along line DD in FIG. As shown in FIG. 6, the p-side pad electrode 52 and the n-side pad electrode 51 are provided apart from each other at the position of the mounting surface above the p-side semiconductor layer 6. The light reflecting film 20, the p-side electrode layer 32, and the protective film 40 are provided in the same manner as in the stacked state shown in FIG.

図7は、図1のE−E線矢視における模式的な断面図である。図7に示すように、p側パッド電極52とn側パッド電極51とは凹部7を介して離間して設けられている。光反射膜20は、p側半導体層6の上と半導体構造体3の周縁では、図4と同様の積層状態となっている。ただし、E−E断面には、第2貫通孔22が形成されていない。p側半導体層6の上では、透光性導電膜12とp側電極層32との間には、光反射膜20が介在しているが、図4に示すように、光反射膜20は、p側電極層32が透光性導電膜12と導通するために、貫通した状態となっている。さらに、光反射膜20は、凹部7の内面の一部を被覆している。具体的には、光反射膜20は、凹部7において、n側半導体層4の上面で透光性導電膜11が被覆していない領域と、透光性導電膜11の一部の上面と、半導体構造体3の側面と、に連続的に形成されている。ただし、光反射膜20は、透光性導電膜11上に、凹部7の長手方向(E−E線に沿った方向)に長く伸びた溝状の第3貫通孔23を有している。つまり、凹部7において、n側電極層31が透光性導電膜11と導通するために、光反射膜20が貫通した状態となっている。   7 is a schematic cross-sectional view taken along line EE in FIG. As shown in FIG. 7, the p-side pad electrode 52 and the n-side pad electrode 51 are provided so as to be separated from each other via the recess 7. The light reflection film 20 is in the same stacked state as in FIG. 4 on the p-side semiconductor layer 6 and on the periphery of the semiconductor structure 3. However, the 2nd through-hole 22 is not formed in the EE cross section. On the p-side semiconductor layer 6, the light reflecting film 20 is interposed between the translucent conductive film 12 and the p-side electrode layer 32, but as shown in FIG. Since the p-side electrode layer 32 is electrically connected to the translucent conductive film 12, the p-side electrode layer 32 is penetrated. Further, the light reflecting film 20 covers a part of the inner surface of the recess 7. Specifically, the light reflection film 20 includes, in the recess 7, a region that is not covered with the light-transmitting conductive film 11 on the upper surface of the n-side semiconductor layer 4, a partial upper surface of the light-transmitting conductive film 11, It is continuously formed on the side surface of the semiconductor structure 3. However, the light reflecting film 20 has a groove-like third through hole 23 extending on the translucent conductive film 11 and extending in the longitudinal direction of the recess 7 (the direction along the line EE). That is, in the recess 7, the n-side electrode layer 31 is electrically connected to the translucent conductive film 11, so that the light reflecting film 20 is penetrated.

図7に示すように、第3貫通孔23内では、位置によって積層されている部材が異なっている。例えば、図7において左側の位置では、n側半導体層4の側から、透光性導電膜11/n側電極層31/保護膜40/p側パッド電極52の順番に積層されている領域が存在する。また、図7において右側の位置では、n側半導体層4の側から、透光性導電膜11/n側電極層31/n側パッド電極51の順番に積層されている領域が存在する。また、これら2つの領域に挟まれた領域では、n側半導体層4の側から、透光性導電膜11/n側電極層31/保護膜40の順番に積層されている。   As shown in FIG. 7, the stacked members differ depending on the position in the third through hole 23. For example, in the position on the left side in FIG. 7, there is a region where the transparent conductive film 11 / n-side electrode layer 31 / protective film 40 / p-side pad electrode 52 are stacked in this order from the n-side semiconductor layer 4 side. Exists. Further, in the right position in FIG. 7, there is a region where the light-transmitting conductive film 11 / n-side electrode layer 31 / n-side pad electrode 51 are stacked in this order from the n-side semiconductor layer 4 side. In the region sandwiched between these two regions, the transparent conductive film 11 / n-side electrode layer 31 / protective film 40 are stacked in this order from the n-side semiconductor layer 4 side.

図7に示すように、光反射膜20に含まれる金属膜26は、DBR25と共にp側半導体層6上の一領域から、凹部7の底面の一部まで延設されている。凹部7において金属膜26及びDBR25(図9(b)参照)は、透光性導電膜11とn側電極層31との間に位置している。図7に示すように、p側半導体層6上では、金属膜26及びDBR25(図9(b)参照)は、透光性導電膜12とp側電極層32との間に位置している。   As shown in FIG. 7, the metal film 26 included in the light reflection film 20 extends from one region on the p-side semiconductor layer 6 to a part of the bottom surface of the recess 7 together with the DBR 25. In the recess 7, the metal film 26 and the DBR 25 (see FIG. 9B) are located between the translucent conductive film 11 and the n-side electrode layer 31. As shown in FIG. 7, on the p-side semiconductor layer 6, the metal film 26 and the DBR 25 (see FIG. 9B) are located between the translucent conductive film 12 and the p-side electrode layer 32. .

図7に示すように、保護膜40は、p側半導体層6の上と半導体構造体3の周縁では、図4と同様の積層状態となっている。さらに、保護膜40は、凹部7の内面の一部を被覆している。具体的には、保護膜40は、凹部7の底面及び内周面に設けられた光反射膜20において、n側電極層31が被覆していない領域と、n側電極層31の一部の上面と、に連続的に形成されている。ただし、保護膜40は、n側電極層31上に、n側開口部41を有している。つまり、保護膜40のn側開口部41において、n側パッド電極51がn側電極層31と導通するために、保護膜40は貫通した状態となっている。n側パッド電極51は、n側開口部41からp側半導体層6(図7中右側)にかけて延在している。p側パッド電極52は、p側半導体層6(図7中左側)から凹部7の底面にかけて延在している。   As shown in FIG. 7, the protective film 40 is in the same stacked state as in FIG. 4 on the p-side semiconductor layer 6 and on the periphery of the semiconductor structure 3. Further, the protective film 40 covers a part of the inner surface of the recess 7. Specifically, the protective film 40 includes a region that is not covered by the n-side electrode layer 31 and a part of the n-side electrode layer 31 in the light reflecting film 20 provided on the bottom surface and the inner peripheral surface of the recess 7. And the upper surface. However, the protective film 40 has an n-side opening 41 on the n-side electrode layer 31. That is, in the n-side opening 41 of the protective film 40, the protective film 40 is penetrated because the n-side pad electrode 51 is electrically connected to the n-side electrode layer 31. The n-side pad electrode 51 extends from the n-side opening 41 to the p-side semiconductor layer 6 (right side in FIG. 7). The p-side pad electrode 52 extends from the p-side semiconductor layer 6 (left side in FIG. 7) to the bottom surface of the recess 7.

図8は、図1のF−F線矢視における模式的な断面図である。図8に示すように、p側半導体層6の上方の実装面の位置において、p側パッド電極52とn側パッド電極51とが離間して設けられている。光反射膜20は、p側半導体層6の上面で透光性導電膜12が被覆していない領域と、透光性導電膜12の上と、半導体構造体3の周縁とに連続的に形成されている。光反射膜20に含まれる金属膜26は、半導体構造体3の一方の周縁(側面及びn側半導体層4の上面)から、p側半導体層6の表面及び半導体構造体3の他方の周縁(側面及びn側半導体層4の上面)まで延設されている。
p側電極層32は、p側半導体層6の上方、かつ光反射膜20の上で連続している。透光性導電膜12とp側電極層32との間には、光反射膜20が介在しているが、図4に示すように、光反射膜20は、p側電極層32が透光性導電膜12と導通するために、貫通した状態となっている。
保護膜40は、光反射膜20の上面でp側電極層32が被覆していない領域と、p側電極層32の上面とに連続的に形成されているが、p側半導体層6上に開口部を有している。具体的には、p側開口部42の箇所において、p側パッド電極52がp側電極層32と導通するために、保護膜40が貫通した状態となっている。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along the line F-F in FIG. 1. As shown in FIG. 8, the p-side pad electrode 52 and the n-side pad electrode 51 are provided apart from each other at the position of the mounting surface above the p-side semiconductor layer 6. The light reflecting film 20 is continuously formed on the upper surface of the p-side semiconductor layer 6 in a region not covered with the light-transmitting conductive film 12, on the light-transmitting conductive film 12, and on the periphery of the semiconductor structure 3. Has been. The metal film 26 included in the light reflecting film 20 extends from one peripheral edge (side surface and top surface of the n-side semiconductor layer 4) of the semiconductor structure 3 to the surface of the p-side semiconductor layer 6 and the other peripheral edge of the semiconductor structure 3 ( Side surfaces and the upper surface of the n-side semiconductor layer 4).
The p-side electrode layer 32 is continuous above the p-side semiconductor layer 6 and on the light reflecting film 20. The light reflecting film 20 is interposed between the translucent conductive film 12 and the p-side electrode layer 32. However, as shown in FIG. In order to conduct with the conductive film 12, the conductive film 12 is penetrated.
The protective film 40 is continuously formed on a region of the upper surface of the light reflecting film 20 that is not covered by the p-side electrode layer 32 and an upper surface of the p-side electrode layer 32, but on the p-side semiconductor layer 6. Has an opening. Specifically, the protective film 40 is penetrated at the location of the p-side opening 42 because the p-side pad electrode 52 is electrically connected to the p-side electrode layer 32.

図9は、図2の領域Xを拡大した図に相当する断面図であって、(a)は第1比較例、(b)は本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子を示している。
図9(a)に示す第1比較例は、n側電極層131を備え、図9(b)に示す本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子は、n側電極層31を備えている。図9(a)に示す第1比較例は、図9(b)に示す本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子と同様の光反射膜20(第1絶縁膜24、DBR25、金属膜26、第2絶縁膜27)を備えている。
FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to an enlarged view of the region X of FIG. 2, wherein (a) shows a first comparative example, and (b) shows a semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention. Yes.
The first comparative example shown in FIG. 9A includes an n-side electrode layer 131, and the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 9B includes an n-side electrode layer 31. Yes. The first comparative example shown in FIG. 9A is the same light reflecting film 20 (first insulating film 24, DBR 25, metal film) as the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 9B. 26, a second insulating film 27).

図9(a),(b)に示すように、n側電極層131,31は光反射膜20上に重なるように設けられている。よって、図9(a),(b)にて白抜き矢印で示す半導体構造体3からの光が、光反射膜20とn側電極層131,31との間から抜けることを軽減できると共に、n側電極層131,31と光反射膜20との重なり部分において光反射膜20から漏れた光をn側電極層131,31で反射することができる。   As shown in FIGS. 9A and 9B, the n-side electrode layers 131 and 31 are provided so as to overlap the light reflecting film 20. Therefore, the light from the semiconductor structure 3 indicated by the white arrow in FIGS. 9A and 9B can be reduced from passing between the light reflecting film 20 and the n-side electrode layers 131 and 31, Light leaking from the light reflection film 20 at the overlapping portion of the n-side electrode layers 131 and 31 and the light reflection film 20 can be reflected by the n-side electrode layers 131 and 31.

ただし、図9(a)に示すn側電極層131と、図9(b)に示すn側電極層31とは形状が相違している。具体的には、図9(a)に示すn側電極層131は、第2絶縁膜27の平らな表面に積層されており、金属膜26に対向して重なる領域101と、金属膜26からはみだしたDBR25の表面に対向して重なる領域102とが、光反射膜20から同じ高さに位置している。つまり、n側電極層131の領域101と領域102とは、DBR25の最上面から距離αだけ離間した同じ高さに位置している。なお、金属膜26からはみだしたDBR25の表面とは、DBR25の上面が金属膜26に被覆されていない領域を指す。   However, the n-side electrode layer 131 shown in FIG. 9A and the n-side electrode layer 31 shown in FIG. 9B are different in shape. Specifically, the n-side electrode layer 131 illustrated in FIG. 9A is stacked on the flat surface of the second insulating film 27, and includes a region 101 that is opposed to the metal film 26 and the metal film 26. The region 102 that overlaps the surface of the protruding DBR 25 is located at the same height from the light reflecting film 20. That is, the region 101 and the region 102 of the n-side electrode layer 131 are located at the same height separated from the uppermost surface of the DBR 25 by the distance α. Note that the surface of the DBR 25 protruding from the metal film 26 refers to a region where the upper surface of the DBR 25 is not covered with the metal film 26.

それに対して、図9(b)に示すn側電極層31は、第2絶縁膜27の段差のある表面に積層されており、金属膜26に対向して重なる領域101よりも、金属膜26からはみだしたDBR25の表面に対向して重なる領域102の方が、半導体構造体3に接近して配置されている。つまり、n側電極層31の領域101は、DBR25の最上面から距離αだけ離間した高さに位置しているのに対して、n側電極層31の領域102は、DBR25の最上面から距離β(β<α)だけ離間した高さに位置している。これにより、図9(b)に示すn側電極層31は、領域102において、半導体構造体3からn側電極層31に入射した光を、図9(a)に示すn側電極層131に比べて効果的に反射できる。よって、図9(b)に示すn側電極層31は、図9(a)に示すn側電極層131に比べて、光の吸収を軽減し、光取り出し効率を向上させることができる。   On the other hand, the n-side electrode layer 31 shown in FIG. 9B is laminated on the stepped surface of the second insulating film 27, and the metal film 26 rather than the region 101 that overlaps the metal film 26. The region 102 that faces the surface of the DBR 25 that protrudes from and overlaps with the semiconductor structure 3 is disposed. That is, the region 101 of the n-side electrode layer 31 is located at a height that is separated from the top surface of the DBR 25 by a distance α, whereas the region 102 of the n-side electrode layer 31 is a distance from the top surface of the DBR 25. It is located at a height separated by β (β <α). Accordingly, in the n-side electrode layer 31 shown in FIG. 9B, in the region 102, the light incident on the n-side electrode layer 31 from the semiconductor structure 3 is applied to the n-side electrode layer 131 shown in FIG. Compared to effective reflection. Therefore, the n-side electrode layer 31 shown in FIG. 9B can reduce light absorption and improve the light extraction efficiency compared to the n-side electrode layer 131 shown in FIG. 9A.

また、DBR25の低屈折率層251及び高屈折率層252のそれぞれの膜厚をγとしたときに、n側電極層31の領域102とDBR25の最上面との距離βの値を、膜厚γの数倍程度の値とすることができる。特に、距離βの値をDBR25の膜厚(この場合、6×γ)と同じ値にすると、領域102において、第2絶縁膜27が誘電多層膜の一部として機能して光の吸収を軽減するので好ましい。この場合、第2絶縁膜27を構成する材料と、DBR25の最上層から2番目の層(この場合、高屈折率層252)を構成する絶縁層の材料とを同一にしてもよい。   Further, when the film thicknesses of the low refractive index layer 251 and the high refractive index layer 252 of the DBR 25 are γ, the value of the distance β between the region 102 of the n-side electrode layer 31 and the uppermost surface of the DBR 25 is set to The value can be several times as large as γ. In particular, when the value of the distance β is set to the same value as the film thickness of the DBR 25 (in this case, 6 × γ), the second insulating film 27 functions as a part of the dielectric multilayer film in the region 102 to reduce light absorption. This is preferable. In this case, the material forming the second insulating film 27 may be the same as the material of the insulating layer forming the second layer from the uppermost layer of the DBR 25 (in this case, the high refractive index layer 252).

図10は、図2の領域Xを拡大した断面図であって、(a)は本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の第1変形例、(b)は第2変形例を示している。図10(a)に示すn側電極層31aは、金属膜26に対向して重なる領域101において端部ほど膜厚が薄くなるように形成されている点が図9(b)に示すn側電極層31と相違している。これにより、n側電極層31aの上に積まれる層(保護膜40やn側パッド電極51)において、金属膜26による段差の影響を緩和することができる。したがって、半導体発光素子の第1変形例は、n側電極層31aの上に積まれる層において、層間の密着性を向上させると共に、亀裂の発生を抑制することができる。   FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the region X of FIG. 2, wherein (a) shows a first modification of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention, and (b) shows a second modification. ing. The n-side electrode layer 31a shown in FIG. 10A is formed so that the film thickness becomes thinner toward the end in the region 101 facing and overlapping the metal film 26, as shown in FIG. 9B. This is different from the electrode layer 31. Thereby, in the layer (the protective film 40 and the n-side pad electrode 51) stacked on the n-side electrode layer 31a, the influence of the step due to the metal film 26 can be reduced. Therefore, the first modification of the semiconductor light emitting device can improve the adhesion between layers and suppress the occurrence of cracks in the layer stacked on the n-side electrode layer 31a.

図10(b)に示すn側電極層31bは、金属膜26に対向して重なる領域101において金属膜26に対向する面103が凹面形状に湾曲している点が図9(b)に示すn側電極層31と相違している。これにより、金属膜26とn側電極層31bとの間に積まれる層(第2絶縁膜27)において、金属膜26による段差の影響を緩和することができる。したがって、半導体発光素子の第2変形例は、金属膜26とn側電極層31bとの間に積まれる層において、層間の密着性を向上させることができる。
なお、図2の領域Zにおいて、p側電極層32の端部は、例えば図9(b)に示すn側電極層31の端部と同様に形成されている。
The n-side electrode layer 31b shown in FIG. 10B is shown in FIG. 9B in that the surface 103 facing the metal film 26 is curved in a concave shape in the region 101 facing and overlapping the metal film 26. This is different from the n-side electrode layer 31. Thereby, in the layer (second insulating film 27) stacked between the metal film 26 and the n-side electrode layer 31b, the influence of the step due to the metal film 26 can be reduced. Therefore, the second modification of the semiconductor light emitting device can improve the interlayer adhesion in the layer stacked between the metal film 26 and the n-side electrode layer 31b.
In the region Z of FIG. 2, the end portion of the p-side electrode layer 32 is formed in the same manner as the end portion of the n-side electrode layer 31 shown in FIG. 9B, for example.

[半導体発光素子の構成部材の詳細]
以下、図2に示す半導体発光素子1における各構成部材について詳述する。
[Details of Components of Semiconductor Light Emitting Element]
Hereinafter, each component in the semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. 2 will be described in detail.

(基板2)
基板2の材料には、半導体構造体3に例えば窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合に好適な材料が用いられる。このような基板材料としては、サファイア、スピネル、SiC、Si、ZnOやGaN単結晶等が挙げられる。中でも結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。基板2には、半導体構造体3が積層される面(電極側の面)に凹凸が形成されている。この凹凸により半導体構造体3からの光を散乱または回折させて光取り出し効率を高めることができる。
(Substrate 2)
As the material of the substrate 2, a material suitable when, for example, a gallium nitride compound semiconductor is used for the semiconductor structure 3 is used. Examples of such a substrate material include sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, and GaN single crystal. In particular, it is preferable to use a sapphire substrate in order to form gallium nitride with good crystallinity with high productivity. On the substrate 2, irregularities are formed on the surface on which the semiconductor structure 3 is laminated (surface on the electrode side). The unevenness can scatter or diffract light from the semiconductor structure 3 to increase light extraction efficiency.

(半導体構造体3)
半導体構造体3において、第1半導体層であるn側半導体層4と、第2半導体層であるp側半導体層6とのうちの一方または双方を複数の半導体層で構成することもできる。また、活性層5も単層であっても多層であってもよい。したがって、例えば、n側半導体層4及びp側半導体層6をそれぞれ、コンタクト層、クラッド層等の必要な機能に対応させた複数の層で構成することができ、用途に応じた発光特性を実現することができる。
(Semiconductor structure 3)
In the semiconductor structure 3, one or both of the n-side semiconductor layer 4 that is the first semiconductor layer and the p-side semiconductor layer 6 that is the second semiconductor layer may be formed of a plurality of semiconductor layers. The active layer 5 may be a single layer or a multilayer. Therefore, for example, each of the n-side semiconductor layer 4 and the p-side semiconductor layer 6 can be composed of a plurality of layers corresponding to necessary functions such as a contact layer and a clad layer, thereby realizing light emission characteristics according to applications. can do.

<n側半導体層4>
n側半導体層4のコンタクト層としては、例えば、Siドープのn型GaN層が挙げられる。n側半導体層4のクラッド層としては、例えば、Siドープのn型AlGaN層が挙げられる。
<N-side semiconductor layer 4>
Examples of the contact layer of the n-side semiconductor layer 4 include a Si-doped n-type GaN layer. Examples of the cladding layer of the n-side semiconductor layer 4 include a Si-doped n-type AlGaN layer.

<p側半導体層6>
p側半導体層6のコンタクト層としては、例えば、Mgドープのp型GaN層が挙げられる。p側半導体層6のクラッド層としては、例えば、Mgドープのp型AlGaN層が挙げられる。
<P-side semiconductor layer 6>
Examples of the contact layer of the p-side semiconductor layer 6 include an Mg-doped p-type GaN layer. Examples of the cladding layer of the p-side semiconductor layer 6 include an Mg-doped p-type AlGaN layer.

<活性層5>
活性層5は、InGaN層、GaNとInGaNとの単一又は多重量子井戸層、InGaN障壁層とその層とは組成比の異なるInGaN井戸層からなる単一又は多重量子井戸層等である。
<Active layer 5>
The active layer 5 is an InGaN layer, a single or multiple quantum well layer of GaN and InGaN, a single or multiple quantum well layer composed of an InGaN barrier layer and an InGaN well layer having a different composition ratio.

なお、n側半導体層4及びp側半導体層6は、アンドープの半導体層をさらに含んでいてもよい。なおまた、n側半導体層4、活性層5及びp側半導体層6は、半導体発光素子として機能する構成であれば、例えば、第1半導体層をp側半導体層とし、第2半導体層をn側半導体層とする構成を採用してもよい。   Note that the n-side semiconductor layer 4 and the p-side semiconductor layer 6 may further include an undoped semiconductor layer. In addition, if the n-side semiconductor layer 4, the active layer 5, and the p-side semiconductor layer 6 function as a semiconductor light emitting device, for example, the first semiconductor layer is a p-side semiconductor layer and the second semiconductor layer is an n-type semiconductor layer. You may employ | adopt the structure used as a side semiconductor layer.

(透光性導電膜11)
透光性導電膜11は、n側半導体層4の上に設けられ、オーミック電極として機能する。透光性導電膜11は、金属、合金または導電性の金属酸化物からなる薄膜で形成されている。例えば、n側半導体層4側から順にNi、Auを積層した金属薄膜、Ni、Auの合金の薄膜等を用いることができる。金属層や合金層の場合、薄膜で形成することにより透光性を確保することができる。
導電性の金属酸化物(酸化物半導体)としては、亜鉛、インジウム、スズ、ガリウム及びマグネシウムからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む導電性の酸化物膜が挙げられる。具体的には、錫を含む酸化インジウム(Indium Tin Oxide;ITO)、ZnO、In23またはSnO2等が挙げられる。特に導電性の金属酸化物については、導電性と透光性の観点からITOが最も好ましい。
(Translucent conductive film 11)
The translucent conductive film 11 is provided on the n-side semiconductor layer 4 and functions as an ohmic electrode. The translucent conductive film 11 is formed of a thin film made of a metal, an alloy, or a conductive metal oxide. For example, a metal thin film in which Ni and Au are stacked in order from the n-side semiconductor layer 4 side, a thin film of an alloy of Ni and Au, and the like can be used. In the case of a metal layer or an alloy layer, translucency can be ensured by forming it as a thin film.
Examples of the conductive metal oxide (oxide semiconductor) include a conductive oxide film containing at least one element selected from the group consisting of zinc, indium, tin, gallium, and magnesium. Specifically, indium oxide containing tin (Indium Tin Oxide; ITO), ZnO, In 2 O 3, SnO 2 or the like can be given. Particularly for conductive metal oxides, ITO is most preferable from the viewpoints of conductivity and translucency.

(透光性導電膜12)
透光性導電膜12は、p側半導体層6の上に設けられ、オーミック電極として機能する。透光性導電膜12の材料は、透光性導電膜11と同様である。透光性導電膜12は、例えばITO等で形成されている。
(Translucent conductive film 12)
The translucent conductive film 12 is provided on the p-side semiconductor layer 6 and functions as an ohmic electrode. The material of the translucent conductive film 12 is the same as that of the translucent conductive film 11. The translucent conductive film 12 is made of, for example, ITO.

(光反射膜20)
<第1絶縁膜24>
第1絶縁膜24は、DBR25の下地となる層である。第1絶縁膜24は、特に酸化膜からなるものが好ましい。酸化膜としては、Nb25、TiO2、SiO2、Al23、ZrO2等が挙げられる。このような第1絶縁膜は、例えば、スパッタリング法、ECR(Electron Cyclotron Resonance:電子サイクロトロン共鳴)スパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法、ECR−CVD法、ECR−プラズマCVD法、蒸着法、EB法(Electron Beam:電子ビーム蒸着法)等の公知の方法で形成することができる。
(Light reflecting film 20)
<First insulating film 24>
The first insulating film 24 is a layer that becomes a base of the DBR 25. The first insulating film 24 is particularly preferably made of an oxide film. Examples of the oxide film include Nb 2 O 5 , TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and the like. Such a first insulating film is, for example, a sputtering method, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) sputtering method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an ECR-CVD method, or an ECR-plasma CVD method. It can be formed by a known method such as vapor deposition or EB (Electron Beam).

<DBR25>
DBR25は、図3に示すように、低屈折率層251と高屈折率層252とからなる1組の誘電体を、複数組にわたって積層させた誘電体多層膜であり、所定の波長光を選択的に反射するものである。具体的には屈折率の異なる膜を1/4波長の厚みで交互に積層し、所定の波長を高効率に反射できる。材料膜としては、Si、Ti、Zr、Nb、Ta、Alからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物または窒化物から選択されたものが好ましい。
<DBR25>
As shown in FIG. 3, the DBR 25 is a dielectric multilayer film in which a set of dielectrics composed of a low-refractive index layer 251 and a high-refractive index layer 252 is laminated over a plurality of sets, and selects light of a predetermined wavelength. Is reflective. Specifically, films having different refractive indexes can be alternately stacked with a thickness of ¼ wavelength, and a predetermined wavelength can be reflected with high efficiency. The material film is preferably selected from at least one oxide or nitride selected from the group consisting of Si, Ti, Zr, Nb, Ta, and Al.

DBR25を酸化膜で形成した場合、低屈折率層251は、例えばSiO2で形成される。このとき、高屈折率層252は、例えば、Nb25、TiO2、ZrO2、Ta25等で形成される。DBR25は、第1絶縁膜24の側から順番に例えば(Nb25/SiO2n(ただしnは自然数)で構成される。また、DBR25は、自然数nを2〜5、好ましくは3〜4として構成されることが好ましい。また、DBR25の総膜厚は0.2〜1μmが好ましく、0.3〜0.6μmがより好ましい。なお、図3には、n=3の場合を例示した。 When the DBR 25 is formed of an oxide film, the low refractive index layer 251 is formed of, for example, SiO 2 . At this time, the high refractive index layer 252 is formed of, for example, Nb 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 or the like. The DBR 25 is composed of, for example, (Nb 2 O 5 / SiO 2 ) n (where n is a natural number) in order from the first insulating film 24 side. The DBR 25 is preferably configured so that the natural number n is 2 to 5, preferably 3 to 4. The total film thickness of DBR25 is preferably 0.2 to 1 μm, and more preferably 0.3 to 0.6 μm. FIG. 3 illustrates the case where n = 3.

<金属膜26>
金属膜26は、光反射膜20の中に含まれており、電流を流さないことを前提としている。金属膜26は、例えば、AlやAg等の反射率の高い金属や合金で形成される。Al単体の場合、高出力の素子とすることができる。Al合金の場合、Alと、例えばCu、Ag、Pt等の白金族系の金属との合金を用いることができる。中でもAlとCuの合金(AlCu)は、高信頼性の素子とすることができる。このような金属膜26は、例えば、スパッタリング法等の公知の方法で形成することができる。
金属膜26は、複数層で構成することもできる。金属膜26が2層の場合、例えば、DBR25の側からAlCu/Tiの順に積層された構造などが挙げられる。この場合、AlCuの上に積層される材料は、その上に形成される第2絶縁膜27の材料との密着性を考慮して設けられる。例えば、第2絶縁膜27の材料がSiO2の場合、AlCuの上に積層される材料はTiが好ましい。
<Metal film 26>
The metal film 26 is included in the light reflecting film 20 and is based on the premise that no current flows. The metal film 26 is formed of, for example, a highly reflective metal or alloy such as Al or Ag. In the case of Al alone, a high output element can be obtained. In the case of an Al alloy, an alloy of Al and a platinum group metal such as Cu, Ag, or Pt can be used. Among them, an alloy of Al and Cu (AlCu) can be a highly reliable element. Such a metal film 26 can be formed by a known method such as sputtering.
The metal film 26 can also be composed of a plurality of layers. In the case where the metal film 26 has two layers, for example, a structure in which AlCu / Ti is laminated in this order from the DBR 25 side is exemplified. In this case, the material laminated on the AlCu is provided in consideration of adhesion with the material of the second insulating film 27 formed thereon. For example, when the material of the second insulating film 27 is SiO 2 , the material laminated on the AlCu is preferably Ti.

金属膜26は、DBR25の上に形成されているので、半導体構造体3からDBR25を透過した光を反射することができる。DBR25は、所定入射角の光を全反射するため反射による損失が少ないという利点があるが、光の入射角が大きいと反射率が低下するという欠点がある。一方、金属膜26は、光を反射可能な入射角度範囲が大きく、また反射可能な光の波長範囲が大きいという利点がある。このようなDBR25と金属膜26とを組み合わせることで、入射光を効率よく反射することができる。   Since the metal film 26 is formed on the DBR 25, the light transmitted from the semiconductor structure 3 through the DBR 25 can be reflected. The DBR 25 has an advantage that there is little loss due to reflection because it totally reflects light at a predetermined incident angle, but there is a disadvantage that the reflectivity decreases when the incident angle of light is large. On the other hand, the metal film 26 has an advantage that the incident angle range in which light can be reflected is large, and the wavelength range of light that can be reflected is large. By combining such DBR 25 and metal film 26, incident light can be efficiently reflected.

<第2絶縁膜27>
第2絶縁膜27は、金属膜26を覆って保護する層である。n側電極層31は、この第2絶縁膜27を介して金属膜26の端部に重なるように延設されている。また、金属膜26の端部は、DBR25と第2絶縁膜27とで被覆されている。第2絶縁膜27は、第1絶縁膜24と同様に例えばSiO2等の酸化膜からなる。なお、第2絶縁膜27の材料は、第1絶縁膜24の材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
<Second insulating film 27>
The second insulating film 27 is a layer that covers and protects the metal film 26. The n-side electrode layer 31 extends so as to overlap the end portion of the metal film 26 with the second insulating film 27 interposed therebetween. The end of the metal film 26 is covered with the DBR 25 and the second insulating film 27. Similarly to the first insulating film 24, the second insulating film 27 is made of an oxide film such as SiO 2 . Note that the material of the second insulating film 27 may be the same as or different from the material of the first insulating film 24.

<光反射膜20の貫通孔>
光反射膜20は、第1貫通孔21、第2貫通孔22、第3貫通孔23を備えている(図14参照)。図14には、第1貫通孔21を、一例として8行10列の格子状に設けた。このうち、左上と左下の2箇所は、第2貫通孔22に置き換えている。第1貫通孔21及び第2貫通孔22の個数や配置は、これに限定されるものではない。第3貫通孔23は、凹部7の長手方向に沿った溝であり、凹部7の底面よりも狭小に形成されている。
<Through hole of light reflecting film 20>
The light reflecting film 20 includes a first through hole 21, a second through hole 22, and a third through hole 23 (see FIG. 14). In FIG. 14, the first through holes 21 are provided in an 8 × 10 grid as an example. Among these, the upper left and the lower left are replaced with the second through holes 22. The number and arrangement of the first through holes 21 and the second through holes 22 are not limited to this. The third through hole 23 is a groove along the longitudinal direction of the recess 7 and is formed narrower than the bottom surface of the recess 7.

第2貫通孔22の平均直径は、予め定められた範囲の大きさに設定されている。ここで、平均直径とは、第2貫通孔22の平面形状が円形ではない場合、例えば、楕円である場合には長径と短径の平均値をいい、正方形である場合には、正方形の面積と同じ面積を有する円の直径をいう。この平均直径が5μm未満の大きさの場合、エッチング用のレジストパターンがつぶれて第2貫通孔22を製造することが困難になる。また、この平均直径が15μmを超える大きさの場合、第2貫通孔22が電流拡散を阻害する場合がある。したがって、第2貫通孔22の平均直径は、5μm以上15μm以下であることが好ましい。なお、電流が流れる第1貫通孔21の場合、電流特性を良好にするためには平均直径が10μm以上であることが好ましい。   The average diameter of the second through hole 22 is set to a predetermined range size. Here, the average diameter means the average value of the major axis and the minor axis when the planar shape of the second through hole 22 is not circular, for example, when it is an ellipse, and when it is a square, the area of the square Is the diameter of a circle with the same area. When the average diameter is less than 5 μm, the resist pattern for etching is crushed and it is difficult to manufacture the second through hole 22. Further, when the average diameter exceeds 15 μm, the second through hole 22 may inhibit current diffusion. Therefore, the average diameter of the second through holes 22 is preferably 5 μm or more and 15 μm or less. In the case of the first through hole 21 through which a current flows, the average diameter is preferably 10 μm or more in order to improve the current characteristics.

(n側電極層31)
n側電極層31は、透光性導電膜11とn側パッド電極51との間に設けられた電極層である。n側電極層31は、透光性導電膜11側から順に、例えばTi、Rh、Tiが積層されてなる。n側電極層31を構成する材料は、n側半導体層4とオーミック接触することができる材料であれば、他の金属を組み合わせた積層物、合金等、他の材料を用いることもできる。なお、変形例として、透光性導電膜11を介在させずにn側電極層31をn側半導体層4に直接接触させるようにしてもよい。
(N-side electrode layer 31)
The n-side electrode layer 31 is an electrode layer provided between the translucent conductive film 11 and the n-side pad electrode 51. The n-side electrode layer 31 is formed by stacking, for example, Ti, Rh, and Ti in order from the translucent conductive film 11 side. If the material which comprises the n side electrode layer 31 is a material which can be in ohmic contact with the n side semiconductor layer 4, other materials, such as a laminated body and an alloy which combined another metal, can also be used. As a modification, the n-side electrode layer 31 may be in direct contact with the n-side semiconductor layer 4 without the light-transmitting conductive film 11 interposed.

(p側電極層32)
p側電極層32は、透光性導電膜12とp側パッド電極52との間に設けられた電極層である。p側電極層32は、透光性導電膜12の上に設けられている。p側電極層32の材料は、n側電極層31と同様である。p側電極層32は、透光性導電膜12側から順に、例えばTi、Rh、Tiが積層されてなる。
(P-side electrode layer 32)
The p-side electrode layer 32 is an electrode layer provided between the translucent conductive film 12 and the p-side pad electrode 52. The p-side electrode layer 32 is provided on the translucent conductive film 12. The material of the p-side electrode layer 32 is the same as that of the n-side electrode layer 31. The p-side electrode layer 32 is formed by laminating, for example, Ti, Rh, and Ti in order from the translucent conductive film 12 side.

(保護膜40)
保護膜40は、半導体発光素子1の表面を覆って保護するものである。保護膜40は、絶縁膜からなるものであって、特に酸化膜からなるものが好ましい。保護膜40は、例えば、SiO2やZr酸化膜(ZrO2)等からなる。保護膜40は、例えば、スパッタリング法、ECRスパッタリング法、CVD法、ECR−CVD法、ECR−プラズマCVD法、蒸着法、EB法等の公知の方法で形成することができる。例えば、SiOで保護膜40を製膜する場合、TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)を原料としたCVD膜(CVD-TEOS)を用いることができる。
(Protective film 40)
The protective film 40 covers and protects the surface of the semiconductor light emitting element 1. The protective film 40 is made of an insulating film, and is particularly preferably made of an oxide film. The protective film 40 is made of, for example, SiO 2 or a Zr oxide film (ZrO 2 ). The protective film 40 can be formed by a known method such as sputtering, ECR sputtering, CVD, ECR-CVD, ECR-plasma CVD, vapor deposition, or EB. For example, when forming the protective film 40 with SiO 2 , a CVD film (CVD-TEOS) using TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate) as a raw material can be used.

<保護膜40の貫通孔>
保護膜40は、貫通孔41,42を備えている(図2及び図16参照)。保護膜40のn側開口部(貫通孔)41は、その上のn側パッド電極51が形成される位置において、凹部7に設けられたn側電極層31の一部分を露出できる程度に小さく作製されている。
保護膜40のp側開口部(貫通孔)42は、その上のp側パッド電極52が形成される位置において、n側電極層31に近い部分(素子中央に近い部分)に設けられている。このような位置に形成することで、半導体構造体3における電流の拡散を阻害しないようにすることができる。p側開口部42は、抵抗が小さくなるようにできるだけ大きく作製されている。図16に示したp側開口部42の大きさは一例であり、図示した半分以下の大きさでも構わない。
<Through hole of protective film 40>
The protective film 40 includes through holes 41 and 42 (see FIGS. 2 and 16). The n-side opening (through hole) 41 of the protective film 40 is made small enough to expose a portion of the n-side electrode layer 31 provided in the recess 7 at the position where the n-side pad electrode 51 is formed. Has been.
The p-side opening (through hole) 42 of the protective film 40 is provided in a portion close to the n-side electrode layer 31 (portion close to the element center) at a position where the p-side pad electrode 52 is formed. . By forming at such a position, current diffusion in the semiconductor structure 3 can be prevented from being hindered. The p-side opening 42 is made as large as possible so as to reduce the resistance. The size of the p-side opening 42 shown in FIG. 16 is merely an example, and may be less than half the size shown.

(n側パッド電極51)
n側パッド電極51は、半導体発光素子1を実装するときのn側の最表面となる電極層であり、n側電極層31と電気的に接続されている。n側パッド電極51は、例えば、n側電極層31側から順にTi、Pt、Auが積層されてなる。または、n側パッド電極51は、例えば、n側電極層31側から順にTi、Ni、Auを積層するようにしてもよい。
n側パッド電極51とp側パッド電極52は、図1に示すように、縦長の矩形の形状であるが、n側パッド電極51には切欠部53が形成されている。切欠部53は、カソード(n側電極)のマークの役割を果たしている。
(N-side pad electrode 51)
The n-side pad electrode 51 is an electrode layer that becomes the n-side outermost surface when the semiconductor light emitting element 1 is mounted, and is electrically connected to the n-side electrode layer 31. For example, the n-side pad electrode 51 is formed by laminating Ti, Pt, and Au sequentially from the n-side electrode layer 31 side. Alternatively, for example, the n-side pad electrode 51 may be formed by stacking Ti, Ni, and Au sequentially from the n-side electrode layer 31 side.
As shown in FIG. 1, the n-side pad electrode 51 and the p-side pad electrode 52 have a vertically long rectangular shape, but the n-side pad electrode 51 has a notch 53 formed therein. The notch 53 serves as a mark for the cathode (n-side electrode).

(p側パッド電極52)
p側パッド電極52は、半導体発光素子1を実装するときのp側の最表面となる電極層であり、p側電極層32と電気的に接続されている。p側パッド電極52は、n側パッド電極51と同様に、例えば、p側電極層32側から順にTi、Pt、Au等が積層されてなる。
(P-side pad electrode 52)
The p-side pad electrode 52 is an electrode layer that is the outermost surface on the p side when the semiconductor light emitting element 1 is mounted, and is electrically connected to the p-side electrode layer 32. Similar to the n-side pad electrode 51, for example, the p-side pad electrode 52 is formed by laminating Ti, Pt, Au, and the like in this order from the p-side electrode layer 32 side.

[半導体発光素子の製造方法]
本発明に係る半導体発光素子1を製造する方法について図11ないし図17を参照(適宜図1ないし図3参照)して説明する。実際に大量生産する際には、大判の基板の上に多数の半導体発光素子1をマトリクス状に配列して製造し、大判の基板をダイシングラインで切断して各素子に個片化する。図11ないし図17は、説明のため1つの半導体発光素子1に着目して本発明に係る素子の製造工程を示す模式的な平面図である。
[Method for Manufacturing Semiconductor Light-Emitting Element]
A method of manufacturing the semiconductor light emitting device 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 17 (refer to FIGS. 1 to 3 as appropriate). In actual mass production, a large number of semiconductor light emitting elements 1 are arranged in a matrix on a large substrate, and the large substrate is cut by a dicing line to be separated into individual elements. FIGS. 11 to 17 are schematic plan views showing a manufacturing process of an element according to the present invention, focusing on one semiconductor light emitting element 1 for the sake of explanation.

まず、図2に示すように、基板2の上に、n側半導体層4、活性層5、p側半導体層6をこの順番に積層し、半導体構造体3を形成する。そして、半導体構造体3の一部を、例えばRIE(Reactive Ion Etching反応性イオンエッチング)によって、図11に示すようにエッチングする。このとき、例えば、凹部7や周辺部8に対応した形状のマスクパターンを用いて、p側半導体層6の側からn側半導体層4の表面が露出されるようにエッチングする。   First, as shown in FIG. 2, the n-side semiconductor layer 4, the active layer 5, and the p-side semiconductor layer 6 are stacked in this order on the substrate 2 to form the semiconductor structure 3. Then, a part of the semiconductor structure 3 is etched by, for example, RIE (Reactive Ion Etching reactive ion etching) as shown in FIG. At this time, for example, etching is performed using the mask pattern having a shape corresponding to the concave portion 7 and the peripheral portion 8 so that the surface of the n-side semiconductor layer 4 is exposed from the p-side semiconductor layer 6 side.

次に、スパッタリング法を用いて、半導体構造体3の表面に透光性電極材料を積層する。これにより、図12に示すように、凹部7にてp側半導体層6から露出されたn側半導体層4上面に、透光性導電膜11を形成し、p側半導体層6上面に、透光性導電膜12を形成する。   Next, a translucent electrode material is laminated on the surface of the semiconductor structure 3 using a sputtering method. As a result, as shown in FIG. 12, a translucent conductive film 11 is formed on the upper surface of the n-side semiconductor layer 4 exposed from the p-side semiconductor layer 6 in the recess 7, and the upper surface of the p-side semiconductor layer 6 is transparent. A photoconductive film 12 is formed.

次に、透光性導電膜11,12の上から、全面(p側半導体層6上、凹部7、半導体構造体3の周縁)に、スパッタリング法によって、光反射膜20の第1絶縁膜24及びDBR25(高屈折率層252/低屈折率層251の3ペア)を形成する。続いて、DBR25上に金属膜26をパターン形成する。具体的には、金属膜を積層しない領域にレジストを形成した後、スパッタリング法を用いて、Al等の金属材料を製膜し、その後、リフトオフにより、レジストとレジスト上の金属膜とを除去することで金属膜26をパターン形成した。これにより、図13に示すように、多数の開口部を有する金属膜26が形成される。   Next, the first insulating film 24 of the light reflecting film 20 is formed on the entire surface (on the p-side semiconductor layer 6, the recess 7, and the periphery of the semiconductor structure 3) from above the translucent conductive films 11 and 12 by sputtering. And DBR 25 (three pairs of high refractive index layer 252 / low refractive index layer 251). Subsequently, a metal film 26 is patterned on the DBR 25. Specifically, after forming a resist in a region where the metal film is not laminated, a metal material such as Al is formed by sputtering, and then the resist and the metal film on the resist are removed by lift-off. As a result, the metal film 26 was patterned. Thereby, as shown in FIG. 13, a metal film 26 having a large number of openings is formed.

次に、パターン形成された金属膜26の上から、全面(p側半導体層6上、凹部7、半導体構造体3の周縁)に、スパッタリング法によって、第2絶縁膜27を積層する。その後、ドライエッチング(例えばRIE)により、第1貫通孔21、第2貫通孔22、第3貫通孔23をパターン形成する。これにより、図14に示すように、第1貫通孔21、第2貫通孔22及び第3貫通孔23を有する光反射膜20を形成する。   Next, the second insulating film 27 is laminated on the entire surface of the patterned metal film 26 (on the p-side semiconductor layer 6, the recess 7, and the periphery of the semiconductor structure 3) by sputtering. Thereafter, the first through hole 21, the second through hole 22, and the third through hole 23 are pattern-formed by dry etching (for example, RIE). Thereby, as shown in FIG. 14, the light reflecting film 20 having the first through hole 21, the second through hole 22, and the third through hole 23 is formed.

続いて、光反射膜20の上に、アンカー用開口部(貫通孔)33となる部分を除いて、n側電極層31及びp側電極層32をパターン形成する。具体的には、光反射膜20の上において第2貫通孔22を含むアンカー用開口部33となる部分にレジストを形成した後、スパッタリング法を用いて、Rh等の電極材料を製膜し、その後、リフトオフにより、レジストとレジスト上の電極材料とを除去した。これにより、図15に示すように、凹部7にn側電極層31を形成し、p側半導体層6上面に、p側電極層32を形成する。このとき、p側電極層32には、第2貫通孔22よりも大きなアンカー用開口部(貫通孔)33が形成される。また、n側電極層31は、光反射膜20の第3貫通孔23に充填され、透光性導電膜11の上に積層される。p側電極層32は、光反射膜20の第1貫通孔21に充填され、透光性導電膜12の上に積層される。   Subsequently, the n-side electrode layer 31 and the p-side electrode layer 32 are patterned on the light reflecting film 20 except for the portion that becomes the anchor opening (through hole) 33. Specifically, after a resist is formed on the light reflection film 20 in a portion that becomes the anchor opening 33 including the second through-hole 22, an electrode material such as Rh is formed using a sputtering method, Thereafter, the resist and the electrode material on the resist were removed by lift-off. Thereby, as shown in FIG. 15, the n-side electrode layer 31 is formed in the recess 7, and the p-side electrode layer 32 is formed on the upper surface of the p-side semiconductor layer 6. At this time, an anchor opening (through hole) 33 larger than the second through hole 22 is formed in the p-side electrode layer 32. The n-side electrode layer 31 is filled in the third through hole 23 of the light reflecting film 20 and is laminated on the translucent conductive film 11. The p-side electrode layer 32 is filled in the first through hole 21 of the light reflecting film 20 and is laminated on the translucent conductive film 12.

次に、n側電極層31及びp側電極層32の上から全面(p側半導体層6上、凹部7、半導体構造体3の周縁)に、スパッタリング法によって、図16に示すように、SiO2等の保護膜40を形成する。このとき、アンカー用開口部33には、保護膜40が充填され、第2貫通孔22を介して、保護膜40が透光性導電膜12の上に積層される。その後、保護膜40をドライエッチング(例えばRIE)して、電極接続部分としてのn側開口部(貫通孔)41及びp側開口部(貫通孔)42をパターン形成する。このとき、n側開口部41は、第3貫通孔23のうち、n側パッド電極51となる側(図16において右側)の一部に形成される。また、p側開口部42は、凹部7を挟んでp側パッド電極52となる側(図16において左側)において複数の第1貫通孔21を含むように形成される。 Next, on the entire surface (on the p-side semiconductor layer 6, the recess 7 and the periphery of the semiconductor structure 3) from above the n-side electrode layer 31 and the p-side electrode layer 32, as shown in FIG. A protective film 40 such as 2 is formed. At this time, the anchor opening 33 is filled with the protective film 40, and the protective film 40 is laminated on the translucent conductive film 12 through the second through hole 22. Thereafter, the protective film 40 is dry-etched (for example, RIE) to form an n-side opening (through hole) 41 and a p-side opening (through hole) 42 as electrode connection portions. At this time, the n-side opening 41 is formed in a part of the third through hole 23 on the side (the right side in FIG. 16) that becomes the n-side pad electrode 51. The p-side opening 42 is formed so as to include the plurality of first through holes 21 on the side (left side in FIG. 16) that becomes the p-side pad electrode 52 with the recess 7 interposed therebetween.

続いて、保護膜40の上に、n側パッド電極51及びp側パッド電極52をパターン形成する。具体的には、電極を形成しない領域にレジストを形成した後、スパッタリング法を用いて、p側半導体層6上及び凹部7の一部を被覆するように、Pt、Au等の電極材料を製膜し、その後、リフトオフにより、レジストとレジスト上の電極材料とを除去する。これにより、図17に示すように、n側パッド電極51と、p側パッド電極52とを形成する。続いて、大判の基板をダイシングラインで切断して各素子に個片化する。なお、個片化された素子は、接合部材として合金を用いて、発光装置の基板に直接、または、サブマウント基板を介して間接的に接合され、発光装置を製造するために利用される。   Subsequently, an n-side pad electrode 51 and a p-side pad electrode 52 are patterned on the protective film 40. Specifically, after forming a resist in a region where an electrode is not formed, an electrode material such as Pt or Au is manufactured by sputtering so as to cover a part of the p-side semiconductor layer 6 and the recess 7. Then, the resist and the electrode material on the resist are removed by lift-off. Thereby, as shown in FIG. 17, an n-side pad electrode 51 and a p-side pad electrode 52 are formed. Subsequently, the large-sized substrate is cut by a dicing line and separated into individual elements. Note that the separated element is used to manufacture the light emitting device by being bonded directly to the substrate of the light emitting device or indirectly through the submount substrate using an alloy as a bonding member.

なお、接合部材の具体的な材料としては、In、Pb−Pd系、Au−Ga系、AuとGe,Si,In,Zn,Snとの系、AlとZn,Ge,Mg,Si,Inとの系、CuとGe,Inとの系、Ag−Ge系、Cu−In系の合金を挙げることができる。好ましくは、共晶合金膜が挙げられ、例えば、AuとSnとを主成分とする合金、AuとSiとを主成分とする合金、AuとGeとを主成分とする合金、SnとCuとを主成分とする合金等が挙げられる。   Specific materials for the bonding member include In, Pb—Pd, Au—Ga, Au and Ge, Si, In, Zn, and Sn, Al and Zn, Ge, Mg, Si, and In. , Cu and Ge, In, Ag—Ge, and Cu—In alloys. Preferably, a eutectic alloy film is used. For example, an alloy containing Au and Sn as main components, an alloy containing Au and Si as main components, an alloy containing Au and Ge as main components, Sn and Cu, and the like. And the like.

第1実施形態の半導体発光素子1によれば、n側電極層31が、金属膜26からはみだしたDBR25の表面に対向して重なる領域102において、半導体構造体3からn側電極層31に入射した光を、効果的に反射できるので、光の吸収を軽減し、光取り出し効率を向上させることができる。
また、半導体発光素子1によれば、光反射膜20に設けた第2貫通孔22を介して保護膜40が透光性導電膜12に密着してアンカーとして機能する。この第2貫通孔22を介して保護膜40と接触する透光性導電膜12は、保護膜40がp側電極層32から剥離することを防止する。したがって、半導体発光素子1は、p側電極層32と保護膜40との密着性を高めることができる。
さらに、半導体発光素子1は、p側半導体層6上に、n側パッド電極51とp側パッド電極52との双方が配置された構造であり、従来の単純構造に比べて、フリップチップ実装される際の接合領域が大きいため、接合強度・精度、放熱性を向上させることができる。
According to the semiconductor light emitting device 1 of the first embodiment, the n-side electrode layer 31 is incident on the n-side electrode layer 31 from the semiconductor structure 3 in the region 102 that overlaps the surface of the DBR 25 protruding from the metal film 26. Since the reflected light can be reflected effectively, light absorption can be reduced and light extraction efficiency can be improved.
In addition, according to the semiconductor light emitting device 1, the protective film 40 is in close contact with the translucent conductive film 12 via the second through hole 22 provided in the light reflecting film 20 and functions as an anchor. The translucent conductive film 12 that is in contact with the protective film 40 through the second through-hole 22 prevents the protective film 40 from peeling off from the p-side electrode layer 32. Therefore, the semiconductor light emitting device 1 can improve the adhesion between the p-side electrode layer 32 and the protective film 40.
Furthermore, the semiconductor light emitting device 1 has a structure in which both the n-side pad electrode 51 and the p-side pad electrode 52 are arranged on the p-side semiconductor layer 6 and is flip-chip mounted as compared with the conventional simple structure. Since the joining area is large, the joining strength / accuracy and heat dissipation can be improved.

以下、第2〜第4実施形態について図18〜図21を参照(適宜図1及び図2参照)して説明する。   The second to fourth embodiments will be described below with reference to FIGS. 18 to 21 (see FIGS. 1 and 2 as appropriate).

(第2実施形態)
図18は、本発明の第2実施形態に係る半導体発光素子を電極面側から見た平面図である。図18に示すように、半導体発光素子1Aは、n側パッド電極51と、p側パッド電極52Aとを備えている。p側パッド電極52Aは、p側半導体層6上にだけ形成されており、凹部7には形成されていない点が図1及び図2に示した半導体発光素子1とは異なっている。この場合、パッド電極用の材料を低減しつつ第1実施形態の半導体発光素子1と同様の効果を奏することができる。
(Second Embodiment)
FIG. 18 is a plan view of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention as viewed from the electrode surface side. As shown in FIG. 18, the semiconductor light emitting element 1A includes an n-side pad electrode 51 and a p-side pad electrode 52A. The p-side pad electrode 52A is different from the semiconductor light emitting device 1 shown in FIGS. 1 and 2 in that the p-side pad electrode 52A is formed only on the p-side semiconductor layer 6 and is not formed in the recess 7. In this case, the same effects as those of the semiconductor light emitting device 1 of the first embodiment can be achieved while reducing the material for the pad electrode.

第2実施形態に係る半導体発光素子1Aを下記の主な製膜条件により製造し、発光性能を調べた。
[製膜条件]
GaNからなる半導体構造体3の一部をRIEによってエッチングすることで凹部7を形成し、深さ1.2μmの位置のn側半導体層4を露出させた。
<透光性導電膜11,12>
ITOを120nmの膜厚で積層した。
<光反射膜20>
第1絶縁膜24は、SiO2を材料として500nmの膜厚で積層した。
DBR25は、第1絶縁膜24の側から高屈折率層252/低屈折率層251として順番に(Nb25/SiO23で構成した。
DBR25の総膜厚は1060nm(膜厚γ=177nm)とした。
金属膜26は、DBR25側からAlCu/Tiの2層構造とし、AlCuの膜厚を200nm、Tiの膜厚を10nmとした。なお、AlCu中のCuの含有率を3%とした。金属膜26は、図13で示す範囲に積層した。
第2絶縁膜27は、SiO2を材料として200nmの膜厚で積層した。
<n側電極層31,p側電極層32>
半導体構造体3側から順に、Ti(0.15nm)/Rh(250nm)/Ti(10nm)を積層して構成した。
<保護膜40>
TEOSを原料としたCVD膜(CVD-TEOS)を用い700nmのSiOを製膜した。
<n側パッド電極51,p側パッド電極52>
半導体構造体3側から順に、Ti(200nm)/Ni(100nm)/Au(50nm)を積層して構成した。
A semiconductor light emitting device 1A according to the second embodiment was manufactured under the following main film forming conditions, and the light emission performance was examined.
[Film forming conditions]
A recess 7 was formed by etching a part of the semiconductor structure 3 made of GaN by RIE to expose the n-side semiconductor layer 4 at a depth of 1.2 μm.
<Translucent conductive films 11, 12>
ITO was laminated with a film thickness of 120 nm.
<Light Reflecting Film 20>
The first insulating film 24 was laminated with a film thickness of 500 nm using SiO 2 as a material.
The DBR 25 is composed of (Nb 2 O 5 / SiO 2 ) 3 in order as a high refractive index layer 252 / low refractive index layer 251 from the first insulating film 24 side.
The total film thickness of DBR25 was 1060 nm (film thickness γ = 177 nm).
The metal film 26 has a two-layer structure of AlCu / Ti from the DBR 25 side, the film thickness of AlCu is 200 nm, and the film thickness of Ti is 10 nm. The Cu content in AlCu was 3%. The metal film 26 was laminated in the range shown in FIG.
The second insulating film 27 was laminated with a thickness of 200 nm using SiO 2 as a material.
<N-side electrode layer 31, p-side electrode layer 32>
Ti (0.15 nm) / Rh (250 nm) / Ti (10 nm) were laminated in order from the semiconductor structure 3 side.
<Protective film 40>
A 700 nm SiO 2 film was formed using a CVD film (CVD-TEOS) using TEOS as a raw material.
<N-side pad electrode 51, p-side pad electrode 52>
Ti (200 nm) / Ni (100 nm) / Au (50 nm) were laminated in order from the semiconductor structure 3 side.

[性能比較実験]
実施例として、前記製膜条件で製膜した半導体発光素子1Aを製造した。比較例として、光反射膜20中の金属膜を形成する範囲を縮小した半導体発光素子を製造した。
図19に、比較例の金属膜226の範囲を示す。比較例では、図19に示すように、半導体構造体3のp側半導体層6上にのみ金属膜226を製膜した。この上に第2絶縁膜27を積層して光反射膜20とし、比較例の半導体発光素子を完成させた。つまり、比較例の半導体発光素子は、n側電極層31が金属膜226上に重なってはいない。
[Performance comparison experiment]
As an example, a semiconductor light emitting device 1A formed under the above film forming conditions was manufactured. As a comparative example, a semiconductor light emitting device with a reduced range of forming the metal film in the light reflecting film 20 was manufactured.
FIG. 19 shows the range of the metal film 226 of the comparative example. In the comparative example, as shown in FIG. 19, the metal film 226 was formed only on the p-side semiconductor layer 6 of the semiconductor structure 3. A second insulating film 27 was laminated thereon to form a light reflecting film 20, and a semiconductor light emitting device of a comparative example was completed. That is, in the semiconductor light emitting device of the comparative example, the n-side electrode layer 31 does not overlap the metal film 226.

実施例では、図13に示すように、半導体構造体3のp側半導体層6上に加え、n側半導体層4上にも金属膜26を製膜した。具体的には、実施例では、p側半導体層6上と、半導体構造体3の凹部7の底面の一部及び側面と、周辺部8とに対してAlCu合金を製膜した。実施例の半導体発光素子は、n側電極層31が金属膜26上に重なっており、n側電極層31は図9(b)に示すように形成されている。   In the example, as shown in FIG. 13, a metal film 26 was formed on the n-side semiconductor layer 4 in addition to the p-side semiconductor layer 6 of the semiconductor structure 3. Specifically, in the example, an AlCu alloy was formed on the p-side semiconductor layer 6, a part and side surfaces of the bottom surface of the recess 7 of the semiconductor structure 3, and the peripheral portion 8. In the semiconductor light emitting device of the example, the n-side electrode layer 31 overlaps the metal film 26, and the n-side electrode layer 31 is formed as shown in FIG.

比較例において、電極面側に透過した光の像を観測した結果を図20(a)に示す。同様に、実施例の結果を図20(b)に示す。
図20(a)に示すように、比較例では、凹部7の側面(内周面)から光が漏れていることが分かる。なお、図20(a)において右側では光が漏れていない。これは、凹部7の右側の一部をn側パッド電極51が被覆しているからである。
実施例では、半導体構造体3の凹部7の底面の一部及び側面を金属膜26が被覆しているため、図20(b)に示すように、凹部7の側面(内周面)から光が漏れていないことが分かる。
比較例及び実施例の半導体発光素子の発光出力(mW)を測定したところ、実施例の出力は比較例の出力よりも2%向上した。なお、発光素子に対して順方向に電流を流すために必要な電圧、すなわち発光素子が光を発光するために必要な電圧(順方向降下電圧)は同等であった。
FIG. 20A shows the result of observation of an image of light transmitted to the electrode surface side in the comparative example. Similarly, the results of the example are shown in FIG.
As shown in FIG. 20A, it can be seen that light leaks from the side surface (inner peripheral surface) of the recess 7 in the comparative example. In FIG. 20A, no light leaks on the right side. This is because the n-side pad electrode 51 covers a part on the right side of the recess 7.
In the embodiment, since the metal film 26 covers a part of the bottom surface and the side surface of the recess 7 of the semiconductor structure 3, as shown in FIG. 20B, light is emitted from the side surface (inner peripheral surface) of the recess 7. It can be seen that is not leaking.
When the light emission output (mW) of the semiconductor light emitting device of the comparative example and the example was measured, the output of the example was improved by 2% from the output of the comparative example. Note that the voltage necessary for flowing a current in the forward direction to the light emitting element, that is, the voltage necessary for the light emitting element to emit light (forward voltage drop) was the same.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態に係る半導体発光素子は、光反射膜20内に備えるDBRが、図3に示したDBR25ではなく、図21(a)に示すDBR25aに置き換えた点が異なる。その他の構成は、前記した第1または第2実施形態に係る半導体発光素子と同様なので平面図を省略する。図21(a)に示すDBR25aは、低屈折率層251と高屈折率層252との積層順序を入れ替えた点が、図3に示したDBR25とは異なる。例えば、低屈折率層251をSiO2で形成し、高屈折率層252をNb25で形成した場合、DBR25aは、光反射膜20の第1絶縁膜24側から順番に例えば(SiO2/Nb25n(ただしnは自然数)で構成される。なお、図21(a)には、n=3の場合を例示した。
(Third embodiment)
The semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention is different in that the DBR provided in the light reflecting film 20 is replaced with the DBR 25a shown in FIG. 21A instead of the DBR 25 shown in FIG. Since other configurations are the same as those of the semiconductor light emitting device according to the first or second embodiment, a plan view is omitted. The DBR 25a shown in FIG. 21A is different from the DBR 25 shown in FIG. 3 in that the stacking order of the low refractive index layer 251 and the high refractive index layer 252 is changed. For example, when the low-refractive index layer 251 is formed of SiO 2 and the high-refractive index layer 252 is formed of Nb 2 O 5 , the DBR 25a is, for example, (SiO 2 / Nb 2 O 5 ) n (where n is a natural number). FIG. 21A illustrates the case where n = 3.

図21を参照(適宜図13参照)して、光反射膜20中に金属膜26を形成する方法の一例について説明する。以下のステップS10,S20,S30により、金属膜26を形成することができる。   An example of a method for forming the metal film 26 in the light reflecting film 20 will be described with reference to FIG. The metal film 26 can be formed by the following steps S10, S20, and S30.

ステップS10において、図21(a)に示すように、DBR25aの表面の一部に、レジスト310を形成する。レジスト310は、庇部(オーバーハング)311を有している。庇部311は、従来公知の方法で作製される。例えば反転ネガレジストを用いて次のステップS11,S12,S13により作製することができる。ここで、反転ネガレジストは、露光された箇所が溶解する性質を有している。また、反転ネガレジストは、現像の前に反転工程を行うと、光の当たった部分に、熱処理による組成変化(クロスリンク)が起こって、光の当たった部分が現像により残るという性質を有している。   In step S10, as shown in FIG. 21A, a resist 310 is formed on a part of the surface of the DBR 25a. The resist 310 has a collar portion (overhang) 311. The collar part 311 is produced by a conventionally known method. For example, it can be manufactured by the following steps S11, S12, and S13 using an inverted negative resist. Here, the reverse negative resist has a property that the exposed portion is dissolved. Also, the reversal negative resist has the property that, when the reversal process is performed before development, composition change (cross-linking) due to heat treatment occurs in the lighted part, and the lighted part remains by development. ing.

(S11)DBR25aの表面に反転ネガレジストを形成し、現像後にレジストを残さない部分をマスクするパターンを用いて初期露光を行う。このときDBR25aの表面からの反射光が、反転ネガレジストのマスク部分に当たる。
(S12)反転工程を行う。すなわち、反転ベーク(リバーサルベーク)を行う。これにより、反転ネガレジストのマスクされていなかった部分の性質が反転する。
(S13)全面露光を行う。現像により、反転ネガレジストのマスク部分が除去され、マスクされていなかった部分が残る。また、現像により、ステップS11にてDBR25aの表面からの反射光が当たった部分は除去され、庇部311が作製される。
(S11) An inverted negative resist is formed on the surface of the DBR 25a, and initial exposure is performed using a pattern that masks a portion that does not leave the resist after development. At this time, the reflected light from the surface of the DBR 25a hits the mask portion of the inverted negative resist.
(S12) An inversion process is performed. That is, reverse baking (reversal baking) is performed. This inverts the properties of the portion of the inverted negative resist that was not masked.
(S13) Whole surface exposure is performed. By development, the mask portion of the reverse negative resist is removed, and the unmasked portion remains. In addition, the portion exposed to the reflected light from the surface of the DBR 25a in step S11 is removed by the development, and the collar portion 311 is produced.

ここで、庇部311の逆テーパの度合いは、レジスト310を形成する表面の材料の屈折率に依存する。DBR25aは、最終層が高屈折率層252であり、最終層を低屈折率層251とする場合に比べて、庇部311を作りやすくなり好ましい。   Here, the degree of reverse taper of the flange 311 depends on the refractive index of the surface material forming the resist 310. The DBR 25 a is preferable because the final layer is the high refractive index layer 252 and the flange 311 can be easily formed as compared with the case where the final layer is the low refractive index layer 251.

ステップS10に続いて、ステップS20では、図21(b)に示すように、レジスト310の上から、DBR25aの表面に、スパッタリング方法を用いて、金属膜材料(例えばAlCu合金)320を形成する。このとき、レジスト310の下には、金属膜材料320が付着しない。ただし、庇部311の下には、金属膜材料320が付着し、金属膜となる部分の先端部が先細りの形状となる。
ステップS30において、強アルカリ溶液を用いた洗浄やレジスト剥離装置による剥離といった従来公知の除去方法によって、図21(c)に示すように、レジスト310を除去する。
Subsequent to step S10, in step S20, as shown in FIG. 21B, a metal film material (for example, AlCu alloy) 320 is formed on the surface of the DBR 25a from the top of the resist 310 using a sputtering method. At this time, the metal film material 320 does not adhere under the resist 310. However, the metal film material 320 adheres under the flange 311 and the tip of the portion that becomes the metal film has a tapered shape.
In step S30, as shown in FIG. 21C, the resist 310 is removed by a conventionally known removal method such as cleaning with a strong alkaline solution or peeling with a resist peeling device.

仮に、庇部311が形成されていないレジストを用いて金属膜を形成すると、金属膜材料の付着後に、厚膜のレジストを除去することによりバリが発生する。これに対して、庇部311を有するレジスト310を用いる場合、金属膜材料の付着後に、レジスト310を除去したときにバリの発生を抑えることができる。   If the metal film is formed using a resist in which the flange portion 311 is not formed, burrs are generated by removing the thick resist after the metal film material is attached. On the other hand, when the resist 310 having the flange 311 is used, generation of burrs can be suppressed when the resist 310 is removed after the metal film material is attached.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態に係る半導体発光素子は、図2に示した第2貫通孔22の位置を変更した点が異なり、その他の構成は、前記した第1〜第3実施形態に係る半導体発光素子と同様なので平面図を省略する。図2には、p側パッド電極52の下に、第2貫通孔22を備える半導体発光素子1を例示したが、n側パッド電極51の下に設けてもよい。半導体発光素子1の形状が、電極面側から見て矩形である場合、第2貫通孔22は、矩形の周辺に、複数個設けてもよい。矩形の周辺は、n側パッド電極51の側であってもよい。第2貫通孔22を矩形の周辺及び隅部に設けてもよい。電極面側から見た素子形状が矩形以外の円または多角形の場合、素子の周辺とは、円または多角形の外側の線を表し、この位置に第2貫通孔22が設けられる。第2貫通孔22の位置は、凹部7から離れて電流拡散に実質的に影響を与えない位置であれば、素子の周辺や隅部の位置でなくてもよい。
(Fourth embodiment)
The semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention is different in that the position of the second through hole 22 shown in FIG. 2 is changed, and other configurations are the semiconductors according to the first to third embodiments described above. Since it is the same as a light emitting element, a plan view is omitted. In FIG. 2, the semiconductor light emitting device 1 including the second through-hole 22 under the p-side pad electrode 52 is illustrated, but may be provided under the n-side pad electrode 51. When the shape of the semiconductor light emitting element 1 is a rectangle when viewed from the electrode surface side, a plurality of the second through holes 22 may be provided around the rectangle. The periphery of the rectangle may be on the n-side pad electrode 51 side. You may provide the 2nd through-hole 22 in a rectangular periphery and a corner. When the element shape viewed from the electrode surface side is a circle or polygon other than a rectangle, the periphery of the element represents a line outside the circle or polygon, and the second through hole 22 is provided at this position. The position of the second through hole 22 may not be the position of the periphery or corner of the element as long as it is away from the recess 7 and does not substantially affect current diffusion.

以上説明した前記各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体発光素子を例示したものであって、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、各実施形態の部材に特定するものでは決してない。各実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。   Each of the embodiments described above exemplifies a semiconductor light emitting element for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to these. Moreover, this specification does not specify the member shown by the claim as the member of each embodiment at all. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in each embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.

1,1A 半導体発光素子
2 基板
3 半導体構造体
4 n側半導体層(第1半導体層)
5 活性層
6 p側半導体層(第2半導体層)
7 凹部
11,12 透光性導電膜
20 光反射膜
21 第1貫通孔
22 第2貫通孔
23 第3貫通孔
24 第1絶縁膜
25 DBR(分布ブラッグ反射器)
251 低屈折率層
252 高屈折率層
26 金属膜
27 第2絶縁膜
31,31a,31b n側電極層(第1電極)
32 p側電極層(第2電極)
33 アンカー用開口部(貫通孔)
40 保護膜
41 n側開口部(貫通孔)
42 p側開口部(貫通孔)
51 n側パッド電極(第1パッド電極)
52,52A p側パッド電極(第2パッド電極)
53 切欠部
61 導通部
62 非導通部
101 第1領域
102 第2領域
103 湾曲面
1, 1A Semiconductor light emitting device 2 Substrate 3 Semiconductor structure 4 N-side semiconductor layer (first semiconductor layer)
5 active layer 6 p-side semiconductor layer (second semiconductor layer)
7 Concave 11, 12 Translucent conductive film 20 Light reflective film 21 First through hole 22 Second through hole 23 Third through hole 24 First insulating film 25 DBR (distributed Bragg reflector)
251 Low refractive index layer 252 High refractive index layer 26 Metal film 27 Second insulating film 31, 31a, 31b N-side electrode layer (first electrode)
32 p-side electrode layer (second electrode)
33 Anchor opening (through hole)
40 protective film 41 n-side opening (through hole)
42 p-side opening (through hole)
51 n-side pad electrode (first pad electrode)
52, 52A p-side pad electrode (second pad electrode)
53 cutout portion 61 conducting portion 62 non-conducting portion 101 first region 102 second region 103 curved surface

Claims (8)

第1半導体層と、前記第1半導体層上の一領域に設けられた第2半導体層とを備える半導体構造体と、
前記第1半導体層上の他の領域に設けられた第1電極と、
前記第2半導体層上に設けられた第2電極と、
前記半導体構造体を覆う光反射膜と、を備える半導体発光素子であって、
前記光反射膜は、前記半導体構造体上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた金属膜と、を有し、
前記第1電極は、その周縁部において前記光反射膜上に重なるように設けられており、前記金属膜に対向して重なる領域よりも、前記金属膜から露出した前記絶縁膜に対向して重なる領域の方が、前記半導体構造体に接近して配置されていることを特徴とする半導体発光素子。
A semiconductor structure comprising a first semiconductor layer and a second semiconductor layer provided in a region on the first semiconductor layer;
A first electrode provided in another region on the first semiconductor layer;
A second electrode provided on the second semiconductor layer;
A semiconductor light emitting device comprising a light reflecting film covering the semiconductor structure,
The light reflecting film has an insulating film provided on the semiconductor structure, and a metal film provided on the insulating film,
The first electrode is provided so as to overlap the light reflection film at a peripheral portion thereof, and overlaps the insulating film exposed from the metal film rather than a region overlapping the metal film. A semiconductor light emitting element, wherein a region is disposed closer to the semiconductor structure.
前記第1電極は、前記金属膜に対向して重なる領域において端部ほど膜厚が薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。   2. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the first electrode is formed so that a film thickness thereof becomes thinner toward an end in a region overlapping and facing the metal film. 前記第1電極は、前記金属膜に対向して重なる領域において前記金属膜に対向する面が凹面形状に湾曲していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体発光素子。   3. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a surface of the first electrode facing the metal film is curved in a concave shape in a region overlapping the metal film. 4. 前記第2電極は、その半導体構造体の外周側の端部において前記光反射膜上に重なるように設けられており、前記金属膜に対向して重なる領域よりも、前記金属膜から露出した前記絶縁膜に対向して重なる領域の方が、前記半導体構造体に接近して配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体発光素子。   The second electrode is provided so as to overlap the light reflecting film at an outer peripheral end portion of the semiconductor structure, and the second electrode is exposed from the metal film rather than a region overlapping the metal film. 4. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a region facing and overlapping the insulating film is disposed closer to the semiconductor structure. 5. 前記絶縁膜は、誘電体多層膜であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the insulating film is a dielectric multilayer film. 前記光反射膜は、
前記半導体構造体の側から、
前記絶縁膜である分布ブラッグ反射器と、
該分布ブラッグ反射器に積層された前記金属膜と、
前記金属膜に積層された第2絶縁膜と、を備え、
前記第1電極は、前記第2絶縁膜を介して、前記金属膜の端部に重なるように延設されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
The light reflecting film is
From the semiconductor structure side,
A distributed Bragg reflector as the insulating film;
The metal film laminated on the distributed Bragg reflector;
A second insulating film laminated on the metal film,
5. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the first electrode is extended through the second insulating film so as to overlap an end portion of the metal film. 6. element.
前記金属膜の端部は、前記分布ブラッグ反射器と前記第2絶縁膜とで被覆されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 6, wherein an end portion of the metal film is covered with the distributed Bragg reflector and the second insulating film. 前記光反射膜の前記金属膜は、前記絶縁膜と共に前記第2半導体層上の一領域から、前記第1半導体層上の他の領域の一部まで延設されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体発光素子。   The metal film of the light reflecting film extends from one region on the second semiconductor layer together with the insulating film to a part of another region on the first semiconductor layer. Item 8. The semiconductor light-emitting device according to any one of Items 1 to 7.
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