JP6136737B2 - 発光素子 - Google Patents
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Description
基板10は、半導体をエピタキシャル成長させるためのものである。基板10としては、サファイアやスピネル等を用いることができる。また、発光素子100をフェイスダウン実装する場合、基板10の裏面が光取り出し面となるため、基板10は、少なくとも、この光の波長に対して透明であることが好ましい。もちろん、発光素子100において、最終的に基板10を除去することもできる。
図1に示すように、半導体構造20は、下方から順に、n型半導体層である第1半導体層21と、活性層22と、p型半導体層である第2半導体層23と、を備える。各層の材料は、特に限定されるものではないが、青色発光とする場合は、例えばInXAlYGa1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y<1)などの窒化物半導体を用いることができる。
図3は、第1電極40および第2電極30の構造を説明するために、図1の一部を拡大した図である。第1半導体層21の上面には、n側電極となる第1電極40が設けられている。図3に示すとおり、第1電極40は、断面視において、その上部が下部よりも幅が広く、第2半導体層23の上方にまで伸張している。第1電極40のうち、第2半導体層23の上方に張り出している部分が第1電極幅広部40aであり、第2半導体層23の上方に張り出していない部分が、第1電極幅狭部40bである。
第2半導体層23の上面には、p側電極として第2電極30が形成されている。図3に示すとおり、第2電極30は上部(第2電極幅狭部30a)が下部(第2電極幅広部30b)より幅狭となっており、下部(第2電極幅広部30b)が上部(第2電極幅狭部30a)より幅広となっている。ここで、第2電極幅広部30bは、上下方向において第1電極40と対向しており、第2電極幅狭部30aは上下方向において第1電極40と対向しないように構成されている。第2電極幅狭部30aを第2電極幅広部30bよりも幅狭とすることで、第2半導体層23と第2電極30との接触面積を大きくしつつ、第1電極幅広部40aの幅を第2電極幅広部30bの上方、すなわち第2半導体層23の上方まで伸長させることができる。
図1に示すように、絶縁層50は、第1半導体層21、第2半導体層23及び被覆部32のうち、第1接触部41又は第2接触部33が設けられていない領域の表面(上面および側面)を被覆するものであり、発光素子100の保護膜として機能する。これにより、絶縁層50によって被覆された部分と第1電極40とを電気的に絶縁することができる。特に、第2半導体層23と第1電極40の間に絶縁層50が介在することで、両者間におけるリークの発生を軽減することができる。また、絶縁層50が第2電極幅広部30bの上面および側面を覆うことで、金属からなる被覆部32と第1電極40とを電気的に絶縁することができる。
まず、サファイアなどの透光性の基板10上に、第1半導体層21、活性層22および第2半導体層23を備える半導体構造20を成長させる(図4(a)参照)。
次に、第2半導体層23の上面に、リフトオフ法により、所定形状の光反射部31を形成する(図4(a)参照)。その後、スパッタリング等により、被覆部32を構成する部材を全面に成膜してから、フォトリソグラフィ法により光反射部31を覆う所定形状の被覆部32を形成する(図4(a)参照)。
次に、図4(a)に示すように、反応性イオンエッチング(RIE)により、第2半導体層23および活性層22、さらに第1半導体層21の一部を除去して、第1半導体層21を露出させる。
次に、図4(b)に示すように、第1半導体層21、第2半導体層23、および被覆部32の表面全体に、例えば、スパッタリングにより絶縁層50を形成する。
次に、図4(c)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第1電極40を形成する領域に開口部Xを、第2電極30を形成する領域に開口部Yを、それぞれ有する第1レジストパターン60を形成する。
そして、図4(d)に示すように、第1レジストパターン60をマスクとして、開口部Xおよび開口部Yの絶縁層50をエッチングにより除去し、それぞれ第1半導体層21および被覆部32を露出させる。
次に、図4(e)に示すように、スパッタリングなどにより絶縁層50及び第1レジストパターン60上に第1接触部41および第2接触部33となる金属膜70を形成する。
次に、図4(f)に示すように、第1レジストパターン60を除去することなく、フォトリソグラフィ法により、開口部Yの周縁部における金属膜70の上に第2レジストパターン80を形成する。第2レジストパターン80の高さは、後に形成する第1パッド部42、第2パッド部34の高さよりも高くなるように形成する。
次に、図4(g)に示すように、開口部Xおよび開口部Y上の金属膜70の上面に、第1パッド部42および第2パッド部34を形成する。第1パッド部42および第2パッド部34は、金属膜70をシード電極として電解メッキにより形成することができる。電解メッキは、図4に示した第2レジストパターン80形成の工程まで終了したウェハをメッキ液に浸漬し、金属膜を負電極とし、この負電極とメッキ液に浸漬した正電極(不図示)との間に電流を流すことにより行うことができる。
次に、図4(h)に示すように、研磨などにより第1パッド部42と第2パッド部34の上部の一部を除去して、両者の高さを揃える。これにより、フェイスダウン実装しやすい発光素子とすることができる。この際、第2レジストパターン80の一部も除去されるので、第1パッド部42、第2パッド部34および第2レジストパターン80の高さが一致することになる。
次に、剥離液を用いて、図4(i)に示すように、第2レジストパターン80および第1レジストパターン60を除去する。この際、第2レジストパターン80と第1レジストパターン60には金属膜70が存在するので、まずは第2レジストパターン80が除去されるが、続いて第1レジストパターン60も除去される。これは、金属膜70のうち、第1パッド部42と第2パッド部34の間に位置する部分は第1レジストパターン60と接しているものの、金属膜70とレジスト材料との密着力は弱いので、剥離液を用いて超音波洗浄する際に、金属膜70が部分的に剥離して、剥離液が第1レジストパターン60まで達するからである。このような理由により、第1レジストパターン60の存在していた部分、すなわち、絶縁層50と第1接触部41に囲まれた部分に空隙が形成される。この空隙が絶縁層50と第1接触部41の間に介在することで、絶縁性をより向上させることができる。
10 基板
20 半導体構造
21 第1半導体層
22 活性層
23 第2半導体層
30 第2電極
30a 第2電極幅狭部
30b 第2電極幅広部
31 光反射部
32 被覆部
33 第2接触部
34 第2パッド部
40 第1電極
40a 第1電極幅広部
40b 第1電極幅狭部
41 第1接触部
42 第1パッド部
50 絶縁層
60 第1レジストパターン
70 金属膜
80 第2レジストパターン
X,Y 開口部
Claims (6)
- 第1半導体層と、前記第1半導体層の上面側に設けられた第2半導体層と、前記第1半導体層の上面に設けられた第1電極と、前記第2半導体層の上面に設けられた第2電極と、前記第2半導体層の上面および側面を覆う絶縁層と、を有し、前記第1電極および前記第2電極が設けられた側を実装面とする発光素子であって、
前記第1電極は、下方から上方に向かって順に、幅狭部と、前記幅狭部よりも幅が広い幅広部と、を有し、
前記第1電極の幅広部は、前記第2半導体層の上方において、前記絶縁層における前記第2半導体層の上面を覆う部分から空隙を介して離間している、ことを特徴とする発光素子。 - 前記第1電極の幅狭部は、前記絶縁層における前記第2半導体層の側面を覆う部分から空隙を介して離間している、ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記第2電極は、下方から上方に向かって順に、幅広部と、前記幅広部よりも幅が狭い幅狭部と、を有し、
前記絶縁層は、前記第2電極の幅広部の上面および側面を覆っており、
前記第1電極の幅広部は、前記絶縁層における前記第2電極の幅広部の上面を覆う部分から空隙を介して離間している、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の発光素子。 - 前記第1電極は、前記絶縁層における前記第2電極の幅広部の側面を覆う部分から空隙を介して離間している、ことを特徴とする請求項3に記載の発光素子。
- 前記絶縁層と前記第1電極との間の全域において前記空隙が連続して設けられている、ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発光素子。
- 前記第2電極の幅広部は、前記第2半導体層の上面に設けられた光反射部と、前記光反射部を覆う被覆部と、を有する、ことを特徴とする請求項3、請求項4又は請求項3もしくは請求項4を引用する請求項5のいずれか1項に記載の発光素子。
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