JP2017054901A - Group iii nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書の技術分野は、III 族窒化物半導体発光装置とその製造方法に関する。 The technical field of this specification relates to a group III nitride semiconductor light-emitting device and a method for manufacturing the same.
III 族窒化物半導体発光装置は、電子と正孔とが再結合することにより発光する発光層と、n型半導体層と、p型半導体層と、を有する。このように発光層では光が発生する。しかし、発生した光は必ずしもIII 族窒化物半導体発光装置の外部に取り出されるとは限らない。III 族窒化物半導体発光装置の各部に吸収されたり、III 族窒化物半導体発光装置の各部で反射されたりするからである。 The group III nitride semiconductor light-emitting device has a light-emitting layer that emits light by recombination of electrons and holes, an n-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer. Thus, light is generated in the light emitting layer. However, the generated light is not always extracted outside the group III nitride semiconductor light emitting device. This is because the light is absorbed by each part of the group III nitride semiconductor light emitting device or reflected by each part of the group III nitride semiconductor light emitting device.
そのため、III 族窒化物半導体発光装置から好適に光を取り出すための技術が開発されてきている。例えば、特許文献1には、光取出しエレメントLEEのパターンを形成された透明電極層29を有する発光ダイオードが開示されている(特許文献1の段落[0039]および図2a参照)。光取出しエレメントが光を散乱または反射させることによって光の放出を促進する旨が記載されている(特許文献1の段落[0039]参照)。
For this reason, techniques for extracting light from a group III nitride semiconductor light-emitting device have been developed. For example,
このように、半導体発光素子の内部における光取り出し効率の向上を図ったとしても、半導体発光素子から蛍光体樹脂に光が入射する際に光が蛍光体樹脂に反射される場合がある。このような発光装置では、その分だけ光取り出し効率が低い。 As described above, even if the light extraction efficiency inside the semiconductor light emitting device is improved, when light enters the phosphor resin from the semiconductor light emitting device, the light may be reflected by the phosphor resin. In such a light emitting device, the light extraction efficiency is low accordingly.
本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、白色光を発する発光装置において光取り出し効率を向上させることを図ったIII 族窒化物半導体発光装置とその製造方法を提供することである。 The technique of this specification has been made to solve the problems of the conventional techniques described above. That is, the object is to provide a group III nitride semiconductor light-emitting device and a method for manufacturing the same, in which light extraction efficiency is improved in a light-emitting device that emits white light.
第1の態様におけるIII 族窒化物半導体発光装置は、白色光を発するIII 族窒化物半導体発光装置である。このIII 族窒化物半導体発光装置は、基板と、基板の上の半導体層と、半導体層の上の透明導電酸化物と、半導体層および透明導電酸化物の少なくとも一部を覆う誘電体膜と、誘電体膜の上の蛍光体樹脂と、を有する。透明導電酸化物の屈折率は、蛍光体樹脂の屈折率よりも大きい。蛍光体樹脂の屈折率は、誘電体膜の屈折率よりも大きい。誘電体膜は、透明導電酸化物の一部を露出させる開口部を有する。III 族窒化物半導体発光装置は、開口部において透明導電酸化物の上に蛍光体樹脂が直接接触して配置された第1の領域と、透明導電酸化物の上に誘電体膜が配置されるとともに誘電体膜の上に蛍光体樹脂が配置された第2の領域と、を有する。 The group III nitride semiconductor light-emitting device in the first embodiment is a group III nitride semiconductor light-emitting device that emits white light. The group III nitride semiconductor light emitting device includes a substrate, a semiconductor layer on the substrate, a transparent conductive oxide on the semiconductor layer, a dielectric film covering at least a part of the semiconductor layer and the transparent conductive oxide, And a phosphor resin on the dielectric film. The refractive index of the transparent conductive oxide is larger than the refractive index of the phosphor resin. The refractive index of the phosphor resin is larger than the refractive index of the dielectric film. The dielectric film has an opening that exposes a part of the transparent conductive oxide. In the group III nitride semiconductor light emitting device, the first region where the phosphor resin is disposed in direct contact with the transparent conductive oxide in the opening and the dielectric film is disposed on the transparent conductive oxide. And a second region in which a phosphor resin is disposed on the dielectric film.
このIII 族窒化物半導体発光装置においては、第1の領域から光が外部に取り出されやすい。第1の領域では、光がほとんど反射されることなく透明導電酸化物から蛍光体樹脂に透過する。そのため、このIII 族窒化物半導体発光装置は、高い発光効率を備えている。 In this group III nitride semiconductor light emitting device, light is easily extracted from the first region to the outside. In the first region, light is transmitted from the transparent conductive oxide to the phosphor resin with almost no reflection. Therefore, this group III nitride semiconductor light emitting device has high luminous efficiency.
第2の態様におけるIII 族窒化物半導体発光装置は、透明導電酸化物の上に形成されたpコンタクト電極およびp配線電極を有する。pコンタクト電極およびp配線電極は、誘電体膜に覆われている。誘電体膜におけるpコンタクト電極の端部から開口部までの距離は、透明導電酸化物からのp配線電極の高さよりも大きい。 The group III nitride semiconductor light-emitting device in the second embodiment has a p-contact electrode and a p-wiring electrode formed on the transparent conductive oxide. The p contact electrode and the p wiring electrode are covered with a dielectric film. The distance from the end of the p-contact electrode to the opening in the dielectric film is larger than the height of the p-wiring electrode from the transparent conductive oxide.
第3の態様におけるIII 族窒化物半導体発光装置は、透明導電酸化物の上に形成されたp配線電極を有する。p配線電極は、誘電体膜に覆われている。誘電体膜におけるp配線電極の端部から開口部までの距離は、透明導電酸化物からのp配線電極の高さよりも大きい。 The group III nitride semiconductor light-emitting device in the third embodiment has a p-wiring electrode formed on a transparent conductive oxide. The p wiring electrode is covered with a dielectric film. The distance from the end of the p wiring electrode to the opening in the dielectric film is larger than the height of the p wiring electrode from the transparent conductive oxide.
第4の態様におけるIII 族窒化物半導体発光装置は、透明導電酸化物の上に形成されたpパッド電極を有する。pパッド電極の一部は、誘電体膜に覆われている。誘電体膜におけるpパッド電極の端部から開口部までの距離は、透明導電酸化物からのpパッド電極の高さよりも大きい。 The group III nitride semiconductor light-emitting device in the fourth embodiment has a p-pad electrode formed on a transparent conductive oxide. A part of the p-pad electrode is covered with a dielectric film. The distance from the end of the p-pad electrode to the opening in the dielectric film is larger than the height of the p-pad electrode from the transparent conductive oxide.
第5の態様におけるIII 族窒化物半導体発光装置の製造方法は、白色光を発するIII 族窒化物半導体発光装置の製造方法である。この製造方法は、基板の上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、半導体層の上に透明導電酸化物を形成する透明導電酸化物形成工程と、半導体層および透明導電酸化物の少なくとも一部を誘電体膜で覆う誘電体膜形成工程と、誘電体膜の一部をウェットエッチングにより除去するとともに透明導電酸化物を露出させて開口部を形成する開口部形成工程と、誘電体膜の上に蛍光体樹脂を形成する蛍光体樹脂形成工程と、を有する。そして、蛍光体樹脂形成工程では、開口部に露出している透明導電酸化物の上に蛍光体樹脂を直接接触させて第1の領域を形成するとともに、誘電体膜の上に蛍光体樹脂を直接接触させて第2の領域を形成する。 The method for manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting device in the fifth aspect is a method for manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting device that emits white light. The manufacturing method includes a semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer on a substrate, a transparent conductive oxide forming step of forming a transparent conductive oxide on the semiconductor layer, and at least one of the semiconductor layer and the transparent conductive oxide. A dielectric film forming step of covering the portion with a dielectric film, an opening forming step of removing a portion of the dielectric film by wet etching and exposing the transparent conductive oxide to form an opening, and a dielectric film And a phosphor resin forming step of forming a phosphor resin on the top. In the phosphor resin forming step, the phosphor resin is brought into direct contact with the transparent conductive oxide exposed in the opening to form the first region, and the phosphor resin is formed on the dielectric film. The second region is formed by direct contact.
本明細書では、白色光を発する発光装置において光取り出し効率を向上させることを図ったIII 族窒化物半導体発光装置とその製造方法が提供されている。 In the present specification, there are provided a group III nitride semiconductor light-emitting device and a method for manufacturing the same, in which light extraction efficiency is improved in a light-emitting device that emits white light.
以下、具体的な実施形態について、半導体発光装置とその製造方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、これらの実施形態に限定されるものではない。また、後述する半導体発光装置の各層の積層構造および電極構造は、例示である。実施形態とは異なる積層構造であってももちろん構わない。そして、それぞれの図における各層の横幅および厚みは、概念的に示したものであり、実際の厚みを示しているわけではない。また、各材料の屈折率は代表値として挙げたものにすぎない。 Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings, taking a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same as examples. However, it is not limited to these embodiments. Moreover, the laminated structure and electrode structure of each layer of the semiconductor light emitting device described later are examples. Of course, a laminated structure different from that of the embodiment may be used. The horizontal width and thickness of each layer in each figure are conceptually shown, and do not indicate actual thickness. Moreover, the refractive index of each material is only a typical value.
1.半導体発光装置
図1は、本実施形態の発光装置1の概略構成を示す図である。図2は、発光装置1のII−II断面を示す断面図である。発光装置1は、発光素子100と、蛍光体樹脂200と、を有する。発光装置1は、白色光を発するIII 族窒化物半導体発光装置である。発光素子100は、III 族窒化物半導体から成る複数の半導体層を有するフェイスアップ型の半導体発光素子である。
1. Semiconductor Light Emitting Device FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
図1および図2に示すように、発光素子100は、基板110と、n型半導体層120と、発光層130と、p型半導体層140と、電流阻止層CB1と、透明導電酸化物TE1と、誘電体膜F1と、誘電体膜FN1と、誘電体膜FP1と、反射膜RN1と、反射膜RP1と、nコンタクト電極N1と、n配線電極N2と、nパッド電極NEと、pコンタクト電極P1と、p配線電極P2と、pパッド電極PEと、を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the light-
基板110は、各半導体層を支持するための支持基板である。また、成長基板を兼ねていてもよい。基板110の主面の上には凹凸加工があるとよい。基板110の材質は、サファイアである。また、サファイア以外にも、SiC、ZnO、Si、GaNなどの材質を用いてもよい。
The
n型半導体層120と、発光層130と、p型半導体層140とは、基板110の上に形成された半導体層である。n型半導体層120は、n型コンタクト層と、n側静電耐圧層と、n側超格子層と、を有する。n型半導体層120は、ドナーをドープしていないud−GaN層等を有していてもよい。p型半導体層140は、p側クラッド層と、p型コンタクト層と、を有する。p型半導体層140は、アクセプターをドープしていないud−GaN層等を有していてもよい。n型半導体層120およびp型半導体層140は、上記以外の構造であってもよい。
The n-
電流阻止層CB1は、電極直下に電流が流れるのを阻止するとともに発光面内に電流を拡散させるための層である。電流阻止層CB1は、p型半導体層140と透明導電酸化物TE1との間に形成されている。透明導電酸化物TE1は、p型半導体層140の上に形成されている。透明導電酸化物TE1は、透明電極である。透明導電酸化物TE1として、例えば、ITO、IZO、ICO、ZnO、TiO2 、NbTiO2 、TaTiO2 、SnO2 が挙げられる。また、その他の透明な酸化物であってもよい。
The current blocking layer CB1 is a layer for blocking current from flowing directly under the electrode and diffusing the current in the light emitting surface. The current blocking layer CB1 is formed between the p-
誘電体膜F1は、半導体層および透明導電酸化物TE1の少なくとも一部を覆っている。また、誘電体膜F1は、配線電極等を覆っている。誘電体膜F1は、例えば、SiO2 である。反射膜RN1は、発光層130からの光をn配線電極N2等に照射させないための膜である。反射膜RP1は、発光層130からの光をp配線電極P2等に照射させないための膜である。誘電体膜FN1は、反射膜RN1を覆う膜である。誘電体膜FP1は、反射膜RP1を覆う膜である。
The dielectric film F1 covers at least part of the semiconductor layer and the transparent conductive oxide TE1. The dielectric film F1 covers the wiring electrodes and the like. The dielectric film F1 is, for example, SiO 2 . The reflective film RN1 is a film for preventing the light from the
nコンタクト電極N1は、n型コンタクト層に接触する電極である。nコンタクト電極N1は、半導体層の側からNi/Au/Alの順で積層されている。n配線電極N2は、複数のnコンタクト電極N1とnパッド電極NEとを電気的に接続するための電極である。n配線電極N2は、nコンタクト電極N1の側からTi/Au/Alの順で積層されている。nパッド電極NEは、外部電源と電気的に接続される電極である。nパッド電極NEは、nコンタクト電極N1の側からTi/Au/Alの順で積層されている。 The n contact electrode N1 is an electrode in contact with the n-type contact layer. The n-contact electrode N1 is stacked in the order of Ni / Au / Al from the semiconductor layer side. The n wiring electrode N2 is an electrode for electrically connecting the plurality of n contact electrodes N1 and the n pad electrode NE. The n wiring electrode N2 is laminated in the order of Ti / Au / Al from the n contact electrode N1 side. The n pad electrode NE is an electrode that is electrically connected to an external power source. The n pad electrode NE is laminated in the order of Ti / Au / Al from the n contact electrode N1 side.
pコンタクト電極P1は、p型コンタクト層に接触する電極である。pコンタクト電極P1は、透明導電酸化物TE1の側からNi/Au/Alの順で積層されている。p配線電極P2は、複数のpコンタクト電極P1とpパッド電極PEとを電気的に接続するための電極である。p配線電極P2は、pコンタクト電極P1の側からTi/Au/Alの順で積層されている。pパッド電極PEは、外部電源と電気的に接続される電極である。pパッド電極PEは、pコンタクト電極P1の側からTi/Au/Alの順で積層されている。 The p contact electrode P1 is an electrode in contact with the p-type contact layer. The p contact electrode P1 is laminated in the order of Ni / Au / Al from the transparent conductive oxide TE1 side. The p wiring electrode P2 is an electrode for electrically connecting the plurality of p contact electrodes P1 and the p pad electrode PE. The p wiring electrode P2 is laminated in the order of Ti / Au / Al from the p contact electrode P1 side. The p pad electrode PE is an electrode that is electrically connected to an external power source. The p pad electrode PE is laminated in the order of Ti / Au / Al from the p contact electrode P1 side.
また、蛍光体樹脂200は、誘電体膜F1の上に形成されている。
The
これらの半導体の積層構造および電極の積層構造は一例である。そのため、半導体の積層構造および電極の積層構造は、上記以外の構成であってもよい。 The stacked structure of these semiconductors and the stacked structure of electrodes are examples. Therefore, the semiconductor multilayer structure and the electrode multilayer structure may have configurations other than those described above.
2.第1の領域および第2の領域
2−1.第1の領域の構造
図2に示すように、発光装置1は、第1の領域R1と、第2の領域R2と、を有する。誘電体膜F1は、透明導電酸化物TE1の一部を露出させる開口部W1を有する。第1の領域R1では、開口部W1において透明導電酸化物TE1の上に蛍光体樹脂200が直接接触して配置されている。第2の領域R2では、透明導電酸化物TE1の上に誘電体膜F1が配置されるとともに誘電体膜F1の上に蛍光体樹脂200が配置されている。また、第2の領域R2は、透明導電酸化物TE1を形成されていない領域を含む。
2. First region and second region 2-1. Structure of First Region As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、第2の領域R2は、n配線電極N2およびp配線電極P2に沿って配置されている。つまり、後述するように、n配線電極N2およびp配線電極P2とその周辺については第2の領域R2である。また、発光素子100の外縁に沿う領域も第2の領域R2である。そして、上記以外の領域が第1の領域R1である。図3では、第1の領域R1についてスラッシュのハッチングが施されている。
As shown in FIG. 3, the second region R2 is disposed along the n wiring electrode N2 and the p wiring electrode P2. That is, as will be described later, the n wiring electrode N2, the p wiring electrode P2, and the periphery thereof are the second region R2. The region along the outer edge of the
図4は、p配線電極P2の周辺を示す模式図である。図4に示すように、発光装置1は、透明導電酸化物TE1の上に形成されたpコンタクト電極P1と、pコンタクト電極P1の上に形成されたp配線電極P2と、を有する。p配線電極P2は、誘電体膜F1に覆われている。高さhは、透明導電酸化物TE1からのp配線電極P2の高さである。距離h1は、pコンタクト電極P1の端部から誘電体膜F1の端部までの距離である。つまり、距離h1は、誘電体膜F1におけるpコンタクト電極P1の端部から開口部W1までの距離に等しい。そして、誘電体膜F1の距離h1は、p配線電極P2の高さhよりも大きい。そのため、誘電体膜F1は、p配線電極P2を十分に保護することができる。このように、p配線電極P2およびn配線電極N2が存在する箇所については誘電体膜F1で覆う。そして、p配線電極P2およびn配線電極N2が存在しない箇所については開口部W1とする。これにより、第1の領域R1を広くとることができる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the periphery of the p wiring electrode P2. As shown in FIG. 4, the
前述のとおり、第2の領域R2は、電極に沿って形成されている。第2の領域R2は、電極に沿う領域と発光素子100の外縁に沿う領域に形成されている。第2の領域R2の外縁は、n配線電極N2およびp配線電極P2の外側であってn配線電極N2およびp配線電極P2の端部から3μm以上10μm以下の範囲内にある。また、第2の領域R2の外縁は、nパッド電極NEおよびpパッド電極PEの外側であってnパッド電極NEおよびpパッド電極PEから3μm以上10μm以下の範囲内にあってもよい。また、第2の領域R2のもう一つ別の外縁は、発光素子100の外縁に沿って配置されている。
As described above, the second region R2 is formed along the electrode. The second region R <b> 2 is formed in a region along the electrode and a region along the outer edge of the
2−2.第1の領域および第2の領域における屈折率の関係
ここで、透明導電酸化物TE1の屈折率は、蛍光体樹脂200の屈折率よりも大きい。また、蛍光体樹脂200の屈折率は、誘電体膜F1の屈折率よりも大きい。透明導電酸化物TE1の材質は、例えば、ITOである。ITOの屈折率は、およそ1.86である。蛍光体樹脂200の材質は、例えば、シリコーン樹脂である。シリコーン樹脂の屈折率は、およそ1.55である。誘電体膜F1の材質は、例えば、SiO2 である。SiO2 の屈折率は、およそ1.46である。なお、半導体層の屈折率は、2.5程度である。
2-2. Relationship of Refractive Index in First Region and Second Region Here, the refractive index of the transparent conductive oxide TE1 is larger than the refractive index of the
2−3.第1の領域および第2の領域における光の透過
第1の領域R1では、光は、発光層130(屈折率2.5)から、p型半導体層140(屈折率2.5)、透明導電酸化物TE1(屈折率1.86)、蛍光体樹脂(屈折率1.55)の順に入射する。つまり、光が透過するにしたがって、透過する物質の屈折率は小さくなる。よって、第1の領域R1では、光はほとんど反射することなく透過する。
2-3. Transmission of light in the first region and the second region In the first region R1, light is transmitted from the light emitting layer 130 (refractive index 2.5) to the p-type semiconductor layer 140 (refractive index 2.5), transparent conductive material. The oxide TE1 (refractive index 1.86) and phosphor resin (refractive index 1.55) are incident in this order. That is, as the light is transmitted, the refractive index of the transmitted material is reduced. Therefore, in the first region R1, light is transmitted with almost no reflection.
一方、第2の領域R2では、光は、発光層130(屈折率2.5)から、p型半導体層140(屈折率2.5)、透明導電酸化物TE1(屈折率1.86)、誘電体膜F1(屈折率1.46)、蛍光体樹脂(屈折率1.55)の順に入射する。よって、第2の領域R2では、光は誘電体膜F1から蛍光体樹脂200に入る際にある程度反射する。
On the other hand, in the second region R2, light is emitted from the light emitting layer 130 (refractive index 2.5) to the p-type semiconductor layer 140 (refractive index 2.5), transparent conductive oxide TE1 (refractive index 1.86), Dielectric film F1 (refractive index 1.46) and phosphor resin (refractive index 1.55) are incident in this order. Therefore, in the second region R2, light is reflected to some extent when entering the
2−4.第1の領域の割合
このように、第1の領域R1のほうが第2の領域R2よりも光を透過しやすい。したがって、本実施形態では、第1の領域R1の面積を第2の領域R2の面積よりも大きくする。つまり、第1の領域R1の占める面積は、第1の領域R1および第2の領域R2を合わせた領域の占める面積の50%以上であるとよい。好ましくは、第1の領域R1の占める面積は、第1の領域R1および第2の領域R2を合わせた領域の占める面積の65%以上であるとよい。より好ましくは、第1の領域R1の占める面積は、第1の領域R1および第2の領域R2を合わせた領域の占める面積の80%以上であるとよい。
2-4. Ratio of the first region As described above, the first region R1 transmits light more easily than the second region R2. Therefore, in the present embodiment, the area of the first region R1 is made larger than the area of the second region R2. That is, the area occupied by the first region R1 is preferably 50% or more of the area occupied by the combined region of the first region R1 and the second region R2. Preferably, the area occupied by the first region R1 is 65% or more of the area occupied by the combined region of the first region R1 and the second region R2. More preferably, the area occupied by the first region R1 is 80% or more of the area occupied by the combined region of the first region R1 and the second region R2.
3.III 族窒化物半導体発光装置の製造方法
本実施形態のIII 族窒化物半導体発光装置の製造方法は、白色光を発するIII 族窒化物半導体発光装置の製造方法である。この製造方法は、基板の上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、半導体層の上に透明導電酸化物を形成する透明導電酸化物形成工程と、半導体層および透明導電酸化物の少なくとも一部を誘電体膜で覆う誘電体膜形成工程と、誘電体膜の一部をウェットエッチングにより除去するとともに透明導電酸化物を露出させて開口部を形成する開口部形成工程と、誘電体膜の上に蛍光体樹脂を形成する蛍光体樹脂形成工程と、を有する。
3. Method for Producing Group III Nitride Semiconductor Light-Emitting Device The method for producing a group III nitride semiconductor light-emitting device of this embodiment is a method for producing a group III nitride semiconductor light-emitting device that emits white light. The manufacturing method includes a semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer on a substrate, a transparent conductive oxide forming step of forming a transparent conductive oxide on the semiconductor layer, and at least one of the semiconductor layer and the transparent conductive oxide. A dielectric film forming step of covering the portion with a dielectric film, an opening forming step of removing a portion of the dielectric film by wet etching and exposing the transparent conductive oxide to form an opening, and a dielectric film And a phosphor resin forming step of forming a phosphor resin on the top.
3−1.半導体層形成工程
基板110の上に、n型半導体層120、発光層130、p型半導体層140を形成する。より具体的には、基板110の上に、n型コンタクト層、n側静電耐圧層、n側超格子層、発光層、p側クラッド層、p型コンタクト層の順に半導体層を形成する。その際に、有機金属化学気相成長法(MOCVD法)により、各半導体層の結晶をエピタキシャル成長させる。ここで用いるキャリアガスは、水素(H2 )もしくは窒素(N2 )もしくは水素と窒素との混合気体(H2 +N2 )である。窒素源として、アンモニアガス(NH3 )を用いる。Ga源として、トリメチルガリウム(Ga(CH3 )3 )を用いる。In源として、トリメチルインジウム(In(CH3 )3 )を用いる。Al源として、トリメチルアルミニウム(Al(CH3 )3 )を用いる。n型ドーパントガスとして、シラン(SiH4 )を用いる。p型ドーパントガスとして、ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム(Mg(C5 H5 )2 )を用いる。また、これら以外のガスを用いてもよい。
3-1. Semiconductor Layer Formation Step An n-
3−2.電流阻止層形成工程
次に、p型半導体層140のp型コンタクト層の上に電流阻止層CB1を形成する。電流阻止層CB1は、例えば、SiO2 である。その際にCVD法を用いればよい。電流阻止層CB1の膜厚は、例えば、100nmである。また、電流阻止層CB1を所望の位置および形状で形成するために、フォトリソグラフィ技術を用いればよい。
3-2. Next, a current blocking layer CB1 is formed on the p-type contact layer of the p-
3−3.透明導電酸化物形成工程
次に、電流阻止層CB1およびp型コンタクト層の上に透明導電酸化物TE1を形成する。例えば、スパッタリングによりIZO膜を形成する。透明導電酸化物TE1の膜厚は、例えば、70nmである。そして、650℃の雰囲気温度で透明導電酸化物TE1を熱処理する。
3-3. Step of forming transparent conductive oxide Next, the transparent conductive oxide TE1 is formed on the current blocking layer CB1 and the p-type contact layer. For example, an IZO film is formed by sputtering. The film thickness of the transparent conductive oxide TE1 is, for example, 70 nm. Then, the transparent conductive oxide TE1 is heat-treated at an ambient temperature of 650 ° C.
3−4.n型半導体層露出工程
次に、ICPを用いてp型半導体層140および発光層130の一部を除去する。これにより、n型半導体層120の一部を露出させる。
3-4. Next, the p-
3−5.コンタクト電極形成工程
次に、nコンタクト電極N1およびpコンタクト電極P1を形成する。ここで、蒸着により、50nmのNi、250nmのAu、10nmのAlを順に形成する。そして、酸素雰囲気中で550℃の温度下で熱処理する。圧力は15Paである。
3-5. Contact Electrode Formation Step Next, an n contact electrode N1 and a p contact electrode P1 are formed. Here, 50 nm of Ni, 250 nm of Au, and 10 nm of Al are sequentially formed by vapor deposition. Then, heat treatment is performed at a temperature of 550 ° C. in an oxygen atmosphere. The pressure is 15 Pa.
3−6.反射膜形成工程
次に、誘電体膜FN1および誘電体膜FP1を形成する。CVD法によりSiO2 を300nmの膜厚で形成する。そして、反射膜RN1および反射膜RP1を形成する。反射膜RN1および反射膜RP1の材質は、例えば、Alである。反射膜RN1および反射膜RP1の膜厚は、100nmである。そして、再度CVD法によりSiO2 を100nmの膜厚で形成することにより、反射膜RN1および反射膜RP1をSiO2 膜で覆う。
3-6. Next, a dielectric film FN1 and a dielectric film FP1 are formed. SiO 2 is formed with a film thickness of 300 nm by the CVD method. Then, the reflective film RN1 and the reflective film RP1 are formed. The material of the reflective film RN1 and the reflective film RP1 is, for example, Al. The film thickness of the reflective film RN1 and the reflective film RP1 is 100 nm. Then, the reflective film RN1 and the reflective film RP1 are covered with the SiO 2 film by forming SiO 2 with a film thickness of 100 nm again by the CVD method.
3−7.配線電極形成工程
次に、n配線電極N2およびp配線電極P2を形成する。蒸着により、50nmのTi、1500nmのAu、10nmのAlを順に形成する。なお、nパッド電極NEおよびpパッド電極PEを別途形成してもよい。
3-7. Wiring electrode forming step Next, an n wiring electrode N2 and a p wiring electrode P2 are formed. By deposition, 50 nm of Ti, 1500 nm of Au, and 10 nm of Al are sequentially formed. Note that the n pad electrode NE and the p pad electrode PE may be formed separately.
3−8.誘電体膜形成工程
次に、電極等を保護する保護膜として誘電体膜F1を形成する。誘電体膜F1により、各半導体層および透明導電酸化物TE1の一部およびp配線電極P2およびn配線電極N2を覆う。CVD法によりSiO2 を100nmの膜厚で形成する。
3-8. Dielectric Film Forming Step Next, a dielectric film F1 is formed as a protective film for protecting the electrodes and the like. The dielectric film F1 covers each semiconductor layer, a part of the transparent conductive oxide TE1, the p wiring electrode P2, and the n wiring electrode N2. SiO 2 is formed to a thickness of 100 nm by the CVD method.
3−9.開口部形成工程
次に、ウェットエッチングにより誘電体膜F1の一部を開口させる。これにより、誘電体膜F1の一部を除去するとともに透明導電酸化物TE1の一部を露出させる。そして、開口部W1が形成される。この開口部W1の領域が第1の領域R1となる領域である。そして、誘電体膜F1が残留している領域が第2の領域R2となる領域である。
3-9. Next, a part of the dielectric film F1 is opened by wet etching. Thereby, a part of the dielectric film F1 is removed and a part of the transparent conductive oxide TE1 is exposed. And the opening part W1 is formed. The region of the opening W1 is a region that becomes the first region R1. The region where the dielectric film F1 remains is the region that becomes the second region R2.
3−10.素子分離工程
次に、ウエハを分割する。これにより、多数の発光素子100が製造される。
3-10. Element Isolation Step Next, the wafer is divided. Thereby, many
3−11.蛍光体樹脂形成工程
次に、発光素子100の光取り出し面側に蛍光体樹脂200を形成する。その際に、蛍光体樹脂形成工程では、開口部W1に露出している透明導電酸化物TE1の上に蛍光体樹脂200を直接接触させて第1の領域R1を形成するとともに、誘電体膜F1の上に蛍光体樹脂200を直接接触させて第2の領域R2を形成する。
3-11. Next, the
3−12.その他の工程
また、各パッド電極に配線する配線工程等その他の工程を実施してもよい。なお、上記の工程は、一例である。そのため、前述した積層構造および数値等はあくまで例である。よって、上記以外の数値等を用いてもよい。
3-12. Other Steps Other steps such as a wiring step for wiring to each pad electrode may be performed. In addition, said process is an example. Therefore, the laminated structure and numerical values described above are merely examples. Therefore, numerical values other than the above may be used.
4.変形例
4−1.コンタクト電極
本実施形態のnコンタクト電極N1およびpコンタクト電極P1は、ドット形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。
4). Modified example 4-1. Contact Electrode The n contact electrode N1 and the p contact electrode P1 of the present embodiment may have a dot shape or other shapes.
4−2.配線電極
本実施形態の発光装置1は、n配線電極N2およびp配線電極P2を有している。しかし、n配線電極N2およびp配線電極P2を有さない発光装置に対しても、本実施形態の技術を適用することができる。その場合には、第2の領域R2は、パッド電極の周辺に配置されることとなる。
4-2. Wiring Electrode The
また、p配線電極P2が透明導電酸化物TE1に直接形成されていてもよい。そして、n配線電極N2がn型半導体層120に直接形成されていてもよい。これらの場合には、配線電極がコンタクト電極の役割を担うこととなる。そして、第2の領域R2は、配線電極の周辺に配置される。この場合の配線電極として、例えば、半導体層の側からCr/Al/Cr/Ti/Au/Al(3nm/10nm/10nm/100nm/1500nm/10nm)を形成すればよい。この場合の発光素子は、透明導電酸化物TE1の上に形成されたp配線電極P2を有する。p配線電極P2は、誘電体膜F1に覆われている。誘電体膜F1におけるp配線電極P2の端部から開口部W1までの距離は、透明導電酸化物TE1からのp配線電極P2の高さよりも大きい。
Further, the p wiring electrode P2 may be formed directly on the transparent conductive oxide TE1. The n wiring electrode N2 may be directly formed on the n-
4−3.パッド電極
また、発光素子100は、配線電極を有していなくともよい。つまり、この場合には、pパッド電極PEが透明導電酸化物TE1に直接形成されている。また、nパッド電極NEがn型半導体層120に直接形成されている。この場合の発光素子は、透明導電酸化物TE1の上に形成されたpパッド電極PEを有する。pパッド電極PEの一部は、誘電体膜F1に覆われている。この場合、誘電体膜F1におけるpパッド電極PEの端部から開口部W1までの距離は、透明導電酸化物TE1からのpパッド電極PEの高さよりも大きい。
4-3. Pad Electrode The
5.本実施形態のまとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態の発光装置1は、透明導電酸化物TE1の上に蛍光体樹脂200が直接接触して配置された第1の領域R1と、透明導電酸化物TE1の上に誘電体膜F1が配置されるとともに誘電体膜F1の上に蛍光体樹脂200が配置された第2の領域R2と、を有する。そのため、第1の領域R1からより多くの光を外部に取り出すことができる。つまり、発光効率に優れた発光装置1が実現されている。
5). Summary of the present embodiment As described in detail above, the
なお、以上に説明した実施形態は単なる例示にすぎない。したがって当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。積層体の積層構造については、必ずしも図に示したものに限らない。積層構造や各層の繰り返し回数等、任意に選択してよい。また、有機金属気相成長法(MOCVD法)に限らない。キャリアガスを用いて結晶を成長させる方法であれば、他の方法を用いてもよい。また、液相エピタキシー法、分子線エピタキシー法等、その他のエピタキシャル成長法により半導体層を形成することとしてもよい。 The embodiment described above is merely an example. Therefore, naturally, various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. The laminated structure of the laminated body is not necessarily limited to that shown in the drawing. You may select arbitrarily, such as a laminated structure and the repetition frequency of each layer. Moreover, it is not restricted to a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method). Any other method may be used as long as the crystal is grown using a carrier gas. Further, the semiconductor layer may be formed by other epitaxial growth methods such as a liquid phase epitaxy method and a molecular beam epitaxy method.
1.サンプルの作製
サンプルを次のように作成した。サファイア基板の上にMOCVD法によりn型コンタクト層、n側静電耐圧層、n側超格子層、発光層、p側クラッド層、p型コンタクト層、の順に形成した。電流阻止層CB1として、CVD法により膜厚100nmのSiO2 を形成した。透明導電酸化物TE1として、スパッタリングにより膜厚70nmのIZOを形成し、650℃で熱処理した。次に、ICPによってn型半導体層120の一部を露出させた。
1. Sample preparation A sample was prepared as follows. On the sapphire substrate, an n-type contact layer, an n-side electrostatic withstand voltage layer, an n-side superlattice layer, a light emitting layer, a p-side cladding layer, and a p-type contact layer were formed in this order by MOCVD. As the current blocking layer CB1, SiO 2 having a thickness of 100 nm was formed by a CVD method. As the transparent conductive oxide TE1, IZO having a film thickness of 70 nm was formed by sputtering and heat-treated at 650 ° C. Next, a part of the n-
nコンタクト電極N1およびpコンタクト電極P1として、蒸着によりNi/Au/Al(50nm/250nm/10nm)を形成した。また、550℃で熱処理した。反射膜RN1および反射膜RP1として、CVD法により膜厚300nmのSiO2 を成膜した。そして、蒸着により膜厚100nmのAlを形成し、再度CVD法により膜厚100nmのSiO2 を成膜した。nコンタクト電極N1およびpコンタクト電極P1の上面をウェットエッチングにより開口した。次に、n配線電極N2およびp配線電極P2として、蒸着によりTi/Au/Al(50nm/1500nm/10nm)を形成した。誘電体膜F1として、CVD法により膜厚100nmのSiO2 を形成した。そして、ウェットエッチングにより開口部W1を形成した。そして、素子を分離し、蛍光体樹脂200を形成した。
Ni / Au / Al (50 nm / 250 nm / 10 nm) was formed by vapor deposition as the n contact electrode N1 and the p contact electrode P1. Moreover, it heat-processed at 550 degreeC. As the reflective film RN1 and the reflective film RP1, 300 nm-thickness SiO 2 was formed by a CVD method. Then, Al having a thickness of 100 nm was formed by vapor deposition, and SiO 2 having a thickness of 100 nm was formed again by the CVD method. The upper surfaces of the n contact electrode N1 and the p contact electrode P1 were opened by wet etching. Next, Ti / Au / Al (50 nm / 1500 nm / 10 nm) was formed by vapor deposition as the n wiring electrode N2 and the p wiring electrode P2. As the dielectric film F1, SiO 2 having a thickness of 100 nm was formed by a CVD method. Then, the opening W1 was formed by wet etching. Then, the element was separated, and the
また、開口部W1を形成しないサンプルも作製した。また、蛍光体樹脂200を形成しないサンプルも作成した。サンプルAは、蛍光体樹脂200を有さず開口部W1を有さないサンプルである。サンプルBは、蛍光体樹脂200を有さず開口部W1を有するサンプルである。サンプルCは、蛍光体樹脂200を有するとともに開口部W1を有さないサンプルである。サンプルDは、蛍光体樹脂200を有するとともに開口部W1を有するサンプルである。
A sample in which the opening W1 is not formed was also produced. Moreover, the sample which does not form
2.測定結果
図5は、蛍光体樹脂200を有さないサンプルにおける開口部の有無による全放射束Poの変化を比較するグラフである。図5の左側のデータは、サンプルAの全放射束Poを示す。図5の右側のデータは、サンプルBの全放射束Poを示す。サンプルAは、蛍光体樹脂200を有さず開口部W1を有さないサンプルである。サンプルBは、蛍光体樹脂200を有さず開口部W1を有するサンプルである。
2. Measurement Results FIG. 5 is a graph comparing changes in the total radiant flux Po depending on the presence or absence of openings in a sample that does not have the
図5に示すように、サンプルBの発光装置のほうがサンプルAの発光装置よりも暗い。これは、蛍光体樹脂200の代わりに大気(屈折率n=1)があるためであると考えられる。図5に示すように、白色LEDにしない場合には、第1の領域R1を設けることにより、全放射束Poが0.4%低下する。
As shown in FIG. 5, the light emitting device of sample B is darker than the light emitting device of sample A. This is considered to be because there is air (refractive index n = 1) instead of the
図6は、蛍光体樹脂200を有するサンプルにおける開口部の有無による全放射束Poの変化を比較するグラフである。図6の左側のデータは、サンプルCの全放射束Poを示す。図6の右側のデータは、サンプルDの全放射束Poを示す。サンプルCは、蛍光体樹脂200を有するとともに開口部W1を有さないサンプルである。サンプルDは、蛍光体樹脂200を有するとともに開口部W1を有するサンプルである。
FIG. 6 is a graph comparing changes in the total radiant flux Po depending on the presence or absence of openings in the sample having the
図6に示すように、白色LEDでは、サンプルDの発光装置のほうがサンプルCの発光装置よりも明るい。これは、開口部W1があるため、第1の領域R1において透明導電酸化物TE1から蛍光体樹脂200に光が透過しやすいためであると考えられる。図6に示すように、白色LEDでは、第1の領域R1を設けることにより、全放射束Poが0.23%向上する。
As shown in FIG. 6, in the white LED, the light emitting device of sample D is brighter than the light emitting device of sample C. This is considered to be because light is easily transmitted from the transparent conductive oxide TE1 to the
図7は、白色LEDにおける開口部の有無による全放射束Poの向上の度合いを比較するグラフである。図7の左側のデータは、サンプルAの全放射束Poに対するサンプルCの全放射束Poの比(C/A)である。図7の右側のデータは、サンプルBの全放射束Poに対するサンプルDの全放射束Poの比(D/B)である。つまり、図7は、開口部W1を設けるとともに蛍光体樹脂200で封止すると、どの程度全放射束Poが改善するかを示す。
FIG. 7 is a graph comparing the degree of improvement in the total radiant flux Po depending on whether or not there is an opening in the white LED. The data on the left side of FIG. 7 is the ratio (C / A) of the total radiant flux Po of sample C to the total radiant flux Po of sample A. The data on the right side of FIG. 7 is the ratio (D / B) of the total radiant flux Po of sample D to the total radiant flux Po of sample B. That is, FIG. 7 shows how much the total radiant flux Po is improved when the opening W1 is provided and sealed with the
図7に示すように、蛍光体樹脂200による封止をしない場合に比べて、蛍光体樹脂200により白色LEDにする場合には、全放射束Poが0.64%向上する。
As shown in FIG. 7, the total radiant flux Po is improved by 0.64% when the white LED is formed by the
1…発光装置
100…発光素子
110…基板
120…n型半導体層
130…発光層
140…p型半導体層
CB1…電流阻止層
TE1…透明導電酸化物
F1…誘電体膜
FN1、FP1…誘電体膜
RN1、RP1…反射膜
N1…nコンタクト電極
N2…n配線電極
NE…nパッド電極
P1…pコンタクト電極
P2…p配線電極
PE…pパッド電極
DESCRIPTION OF
Claims (5)
基板と、
前記基板の上の半導体層と、
前記半導体層の上の透明導電酸化物と、
前記半導体層および前記透明導電酸化物の少なくとも一部を覆う誘電体膜と、
前記誘電体膜の上の蛍光体樹脂と、
を有し、
前記透明導電酸化物の屈折率は、前記蛍光体樹脂の屈折率よりも大きく、
前記蛍光体樹脂の屈折率は、前記誘電体膜の屈折率よりも大きく、
前記誘電体膜は、
前記透明導電酸化物の一部を露出させる開口部を有し、
前記III 族窒化物半導体発光装置は、
前記開口部において前記透明導電酸化物の上に前記蛍光体樹脂が直接接触して配置された第1の領域と、
前記透明導電酸化物の上に前記誘電体膜が配置されるとともに前記誘電体膜の上に前記蛍光体樹脂が配置された第2の領域と、
を有すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光装置。 In a group III nitride semiconductor light emitting device that emits white light,
A substrate,
A semiconductor layer on the substrate;
A transparent conductive oxide on the semiconductor layer;
A dielectric film covering at least a part of the semiconductor layer and the transparent conductive oxide;
A phosphor resin on the dielectric film;
Have
The refractive index of the transparent conductive oxide is larger than the refractive index of the phosphor resin,
The refractive index of the phosphor resin is larger than the refractive index of the dielectric film,
The dielectric film is
An opening exposing a portion of the transparent conductive oxide;
The group III nitride semiconductor light-emitting device is
A first region in which the phosphor resin is disposed in direct contact on the transparent conductive oxide in the opening;
A second region in which the dielectric film is disposed on the transparent conductive oxide and the phosphor resin is disposed on the dielectric film;
A Group III nitride semiconductor light-emitting device comprising:
前記透明導電酸化物の上に形成されたpコンタクト電極およびp配線電極を有し、
前記pコンタクト電極および前記p配線電極は、
前記誘電体膜に覆われており、
前記誘電体膜における前記pコンタクト電極の端部から前記開口部までの距離は、
前記透明導電酸化物からの前記p配線電極の高さよりも大きいこと
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光装置。 The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 1,
A p-contact electrode and a p-wiring electrode formed on the transparent conductive oxide;
The p contact electrode and the p wiring electrode are
Covered with the dielectric film,
The distance from the end of the p-contact electrode to the opening in the dielectric film is
A group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the height of the p wiring electrode from the transparent conductive oxide is larger.
前記透明導電酸化物の上に形成されたp配線電極を有し、
前記p配線電極は、
前記誘電体膜に覆われており、
前記誘電体膜における前記p配線電極の端部から前記開口部までの距離は、
前記透明導電酸化物からの前記p配線電極の高さよりも大きいこと
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光装置。 The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 1,
Having a p-wiring electrode formed on the transparent conductive oxide;
The p wiring electrode is
Covered with the dielectric film,
The distance from the end of the p wiring electrode to the opening in the dielectric film is:
A group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the height of the p wiring electrode from the transparent conductive oxide is larger.
前記透明導電酸化物の上に形成されたpパッド電極を有し、
前記前記pパッド電極の一部は、
前記誘電体膜に覆われており、
前記誘電体膜における前記pパッド電極の端部から前記開口部までの距離は、
前記透明導電酸化物からの前記pパッド電極の高さよりも大きいこと
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光装置。 The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 1,
A p-pad electrode formed on the transparent conductive oxide;
A part of the p-pad electrode is
Covered with the dielectric film,
The distance from the end of the p-pad electrode to the opening in the dielectric film is
A group III nitride semiconductor light-emitting device, wherein the height of the p-pad electrode from the transparent conductive oxide is larger.
基板の上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、
前記半導体層の上に透明導電酸化物を形成する透明導電酸化物形成工程と、
前記半導体層および前記透明導電酸化物の少なくとも一部を誘電体膜で覆う誘電体膜形成工程と、
前記誘電体膜の一部をウェットエッチングにより除去するとともに前記透明導電酸化物を露出させて開口部を形成する開口部形成工程と、
前記誘電体膜の上に蛍光体樹脂を形成する蛍光体樹脂形成工程と、
を有し、
前記蛍光体樹脂形成工程では、
前記開口部に露出している前記透明導電酸化物の上に前記蛍光体樹脂を直接接触させて第1の領域を形成するとともに、
前記誘電体膜の上に前記蛍光体樹脂を直接接触させて第2の領域を形成すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光装置の製造方法。 In a method for manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting device that emits white light,
A semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer on the substrate;
A transparent conductive oxide forming step of forming a transparent conductive oxide on the semiconductor layer;
A dielectric film forming step of covering at least a part of the semiconductor layer and the transparent conductive oxide with a dielectric film;
An opening forming step of removing a part of the dielectric film by wet etching and exposing the transparent conductive oxide to form an opening;
A phosphor resin forming step of forming a phosphor resin on the dielectric film;
Have
In the phosphor resin forming step,
Forming the first region by directly contacting the phosphor resin on the transparent conductive oxide exposed in the opening,
A method of manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the second region is formed by directly contacting the phosphor resin on the dielectric film.
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