JP2014096539A - Ultraviolet light-emitting element, and light-emitting structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フリップチップ実装して用いるのに適した新規な紫外発光素子と、及びフリップチップ実装された該紫外発光素子を含む新規な発光構造体に関するものである。 The present invention relates to a novel ultraviolet light-emitting element suitable for flip-chip mounting and a novel light-emitting structure including the flip-chip mounted ultraviolet light-emitting element.
窒化物半導体からなる発光素子は、可視領域から深紫外領域の光を放出することができ、照明、検査測定、紫外線硬化、殺菌、など様々な応用がなされている。これら発光素子を有する発光構造体には、高出力かつ高信頼性が強く望まれ、素子の大型化(または高集積化)と大きな投入電力(発熱)に対する耐性の確保とが必要である。 A light emitting element made of a nitride semiconductor can emit light in the visible region to the deep ultraviolet region, and has various applications such as illumination, inspection measurement, ultraviolet curing, and sterilization. Light emitting structures having these light emitting elements are strongly desired to have high output and high reliability, and it is necessary to increase the size (or increase integration) of the elements and to secure resistance against large input power (heat generation).
LEDの高出力化(または高集積化)、高効率化のために有効な構造として、フリップチップ構造がある。この構造では、透光性基板上に所定の半導体層を成長させ、基板と反対側に電流注入用の正電極、負電極を形成し、基板側を光取出し面として使用する。フリップチップ構造のLEDでは、発光部からの光が遮られることなく透光性基板から出射されるので、高い光取出し効率を実現できる。また、LEDチップ背面から実装用基材側に熱を伝えやすく、配線長を短く出来るので、高出力化および高集積化に最適である。 A flip-chip structure is an effective structure for increasing the output (or integration) and efficiency of LEDs. In this structure, a predetermined semiconductor layer is grown on a translucent substrate, a positive electrode and a negative electrode for current injection are formed on the opposite side of the substrate, and the substrate side is used as a light extraction surface. In the LED of the flip chip structure, since the light from the light emitting part is emitted from the translucent substrate without being blocked, high light extraction efficiency can be realized. In addition, heat can be easily transferred from the back surface of the LED chip to the mounting substrate side, and the wiring length can be shortened, which is optimal for high output and high integration.
これらの観点からフリップチップ実装は一般に広く用いられており、より高い光取出し効率(光出力)を実現するため、様々な検討がなされている(例えば、特許文献1、2参照)。
From these viewpoints, flip-chip mounting is generally widely used, and various studies have been made to achieve higher light extraction efficiency (light output) (see, for example,
特許文献1には、具体的には次の発光素子が提案されている。その構造は、透光性支持基板の上に、n型III族窒化物半導体層、発光層、p型III族窒化物半導体層をこの順に形成してなる積層半導体層を有する。そして、負電極と正電極とが透光性支持基板に対して積層半導体層側に形成される。さらに、積層半導体層の最上層であるp型III族窒化物半導体層上に、ITO(酸化インジウム錫)からなる透光性正電極、およびこの透光性正電極上に形成されたAg(銀)、Al、Rh(ロジウム)などからなる金属反射層を有するものである。この発光素子は、光を支持基板側から取り出すフリップチップ型の発光構造体として使用される。
このような発光素子(発光構造体)によれば、発光層から放出され正電極方向に向かう光の一部は、ITOからなる透光性正電極を透過し金属反射層により反射され、透光性支持基板側から取り出されるので、光出力が向上する。 According to such a light-emitting element (light-emitting structure), part of the light emitted from the light-emitting layer and traveling toward the positive electrode passes through the light-transmitting positive electrode made of ITO and is reflected by the metal reflective layer. Since it is taken out from the conductive support substrate side, the light output is improved.
また、特許文献2には、具体的には次の発光素子が提案されている。その構造は、透光性の支持基板上に、n型III族窒化物半導体層、発光層、p型III族窒化物半導体層をこの順に形成してなる積層半導体層を有する。そして、負電極と正電極とが透光性基板に対して積層半導体層側に形成される。さらに、正電極および負電極表面の上面露出部を除き半導体層表面を被覆した保護膜を有するものである。この発光素子において、保護膜は、絶縁性被膜からなる第1層と、第1層上の金属反射層と、金属層上の絶縁性被膜からなる第2層の、少なくとも3層構造からなる。この発光素子も、光を支持基板側から取り出すフリップチップ型の構造体として使用される。
このような発光素子(発光構造体)によれば、発光層から放出され、積層半導体層の側面に向かう光の一部が保護膜の第一層を透過し、金属反射層により反射され、透光性支持基板側から取り出されるので、光出力が向上する。 According to such a light emitting element (light emitting structure), part of the light emitted from the light emitting layer and directed to the side surface of the laminated semiconductor layer is transmitted through the first layer of the protective film, reflected by the metal reflective layer, and transmitted. Since it is taken out from the optical support substrate side, the light output is improved.
以上のような構造の発光素子が種々提案されているが、近年、窒化アルミニウムガリウム(以下、AlGaN)系半導体材料を用いた、紫外光を放出する半導体発光素子(紫外発光素子)が盛んに開発されている。これらの紫外発光素子は、発光波長が300nm以下であり、水銀ランプに代わる低消費電力で長寿命の紫外光源として注目を集めており、やはり、高出力で信頼性の高い発光素子・装置が求められている。 Various light-emitting elements having the above-described structure have been proposed, but in recent years, semiconductor light-emitting elements (ultraviolet light-emitting elements) that emit ultraviolet light using aluminum gallium nitride (hereinafter referred to as AlGaN) -based semiconductor materials have been actively developed. Has been. These ultraviolet light-emitting elements have an emission wavelength of 300 nm or less and are attracting attention as low-power consumption and long-life ultraviolet light sources that replace mercury lamps. There is also a need for light-emitting elements and devices with high output and high reliability. It has been.
そして、この紫外発光素子は、上記理由に加え、以下の点からフリップチップ型の構造とすることが有利であると考えられる。AlGaN系発光素子では、p型III族半導体層と正電極層のコンタクト性を良好にするために、p型コンタクト層としてp型窒化ガリウム(以下、GaN)層を用いる。GaNはバンドギャップエネルギーが3.4eVであり、光の波長365nmに吸収端を持つ材料である。従って、紫外光をほぼ吸収する。そのため、紫外発光素子において、光の進行経路にGaN層が存在すると、吸収により発光出力が低下する。このような理由から、紫外発光素子では正電極、負電極を一方向に配置し、支持基板側から光を取り出すフリップチップ構造が有利となると考えられる。 In addition to the above reasons, it is considered that the ultraviolet light emitting element is advantageous to have a flip chip type structure from the following points. In an AlGaN-based light emitting device, a p-type gallium nitride (hereinafter referred to as GaN) layer is used as a p-type contact layer in order to improve the contact property between the p-type group III semiconductor layer and the positive electrode layer. GaN has a band gap energy of 3.4 eV and has an absorption edge at a light wavelength of 365 nm. Therefore, it almost absorbs ultraviolet light. Therefore, in the ultraviolet light emitting element, if a GaN layer is present in the light traveling path, the light emission output is reduced by absorption. For this reason, it is considered that a flip chip structure in which the positive electrode and the negative electrode are arranged in one direction and the light is extracted from the support substrate side is advantageous in the ultraviolet light emitting element.
そのため、本発明者等は、紫外発光素子を用いて、特許文献1、2に記載の発光構造体を作製したところ、以下の点で改善の余地があることが分かった。
For this reason, the inventors of the present invention produced a light emitting structure described in
特許文献1に記載に記載された発光素子を紫外発光素子にしたところ、金属反射層はp型III族窒化物半導体層の一部表面しか覆っておらず、金属反射層で覆われていない積層半導体層の側面に向かう光(紫外光)の一部は、そのまま外部へと放出される。フリップチップ型の発光素子では、実装後に補強のために実装用基材と発光素子間の空隙に樹脂からなるアンダーフィル剤を充填する。そのため、特許文献1に記載の構造では、積層半導体層の側面に向かう紫外光の一部はそのまま外部へと放出されて、アンダーフィル剤に吸収されるため、光取り出しに寄与しない。それだけでなく、前記アンダーフィル剤が紫外光を吸収することにより、前記アンダーフィル剤が劣化する問題が生じた。
When the light-emitting element described in
また、特許文献2に記載の構造は、積層半導体層表面を保護膜で覆っている構造であるが、正電極の上面露出部は保護膜で覆われていない。さらに、該特許文献2には、正電極として白金を用いることしか記載されていない。この発光構造を紫外発光素子に適用した場合、正電極の膜厚を700nmとしているため電極を光が透過しない点、上面露出部が保護膜で覆われていないという点、正電極として紫外光に対する反射率が低い白金を用いているという点等から、発光層から放出され正電極に向かう光の多くは正電極に吸収され光取出しに寄与しないという問題があった。
The structure described in
したがって、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、発光層から放出され、光取り出し方向とは逆の方向である正電極側に向かう光(紫外光)を効率的に反射させる構造を備えた、光取り出し効率の改善された高発光出力の発光素子を提供することにある。さらに、フリップチップ実装後、実装用基材との空隙に樹脂製のアンダーフィル剤を充填した場合においても、樹脂に紫外光が吸収されず、かつ樹脂の劣化を抑制することができる、高信頼性の発光素子を提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and emits light (ultraviolet light) emitted from the light emitting layer and directed toward the positive electrode, which is the direction opposite to the light extraction direction. An object of the present invention is to provide a light-emitting element with a high light-emission output with improved light extraction efficiency, which has a structure that efficiently reflects light. In addition, after flip-chip mounting, even when a resin underfill agent is filled in the gap between the mounting substrate and the resin, ultraviolet light is not absorbed by the resin, and deterioration of the resin can be suppressed. It is in providing a light-emitting element.
本発明者等は、上記課題を解決するために、鋭意検討を行った。その結果、紫外発光素子を以下の構造とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, it has been found that the above-mentioned problems can be solved by making the ultraviolet light emitting device have the following structure, and the present invention has been completed.
すなわち、第一の本発明は、透光性基板、及び
該透光性基板上に形成されたn型III族窒化物半導体層と、該n型III族窒化物半導体層層上に形成された発光層と、該発光層上に形成されたp型III族窒化物半導体層とを有する積層半導体層を備え、
該p型III族窒化物半導体層上に透光性正電極が形成され、
該n型III族窒化物半導体層、発光層、及びp型III族窒化物半導体層の一部を除去して露出させたn型III族窒化物半導体層上に負電極が形成されてなる、発光波長が300nm以下の紫外発光素子において、
該負電極を形成した面から該正電極が形成された側の積層半導体層の表面であって、該透光性正電極の上面露出部と該負電極の上面露出部を除いた積層半導体層の表面に透光性絶縁層を有し、かつ該透光性絶縁層上、及び該透光性正電極の上面露出部上に金属反射層を有するとする紫外発光素子である。
That is, the first aspect of the present invention is a translucent substrate, an n-type group III nitride semiconductor layer formed on the translucent substrate, and an n-type group III nitride semiconductor layer layer. A laminated semiconductor layer having a light emitting layer and a p-type group III nitride semiconductor layer formed on the light emitting layer;
A translucent positive electrode is formed on the p-type group III nitride semiconductor layer,
A negative electrode is formed on the n-type group III nitride semiconductor layer exposed by removing a part of the n-type group III nitride semiconductor layer, the light emitting layer, and the p-type group III nitride semiconductor layer. In an ultraviolet light emitting device having an emission wavelength of 300 nm or less,
The surface of the laminated semiconductor layer on the side where the positive electrode is formed from the surface on which the negative electrode is formed, and the laminated semiconductor layer excluding the upper surface exposed portion of the translucent positive electrode and the upper surface exposed portion of the negative electrode The light-emitting insulating layer has a light-transmitting insulating layer on its surface, and has a metal reflective layer on the light-transmitting insulating layer and on the exposed upper surface of the light-transmitting positive electrode.
また、第二の本発明は、実装用基材、および前記紫外発光素子を備え、実装用基材の上面に該紫外発光素子がフリップチップ実装され、実装用基材と紫外発光素子との間の空隙に樹脂を充填してなる発光構造体である。 Further, the second aspect of the present invention comprises a mounting base material and the ultraviolet light emitting element, the ultraviolet light emitting element is flip-chip mounted on the upper surface of the mounting base material, and between the mounting base material and the ultraviolet light emitting element. It is a light emitting structure formed by filling a resin in the gap.
本発明の紫外発光素子は、正電極の上面露出部だけに金属反射層が形成されるのではなく、負電極が形成された面から正電極側の積層半導体層の表面であって、正電極、及び負電極の上面露出部を除く全ての領域において透光性絶縁層が形成され、前記透光性絶縁層上に金属反射層が形成される。このような構造により発光層から放出された、透光性正電極方向に向かう紫外光は、金属反射層により内部に反射し、基板側から取り出す事が可能となり、公知の技術よりも光取出し効率を高めることが可能となる。 The ultraviolet light emitting device of the present invention is not a metal reflective layer formed only on the upper surface exposed portion of the positive electrode, but the surface of the laminated semiconductor layer on the positive electrode side from the surface on which the negative electrode is formed. In addition, a light-transmitting insulating layer is formed in all regions except the exposed portion of the upper surface of the negative electrode, and a metal reflective layer is formed on the light-transmitting insulating layer. Ultraviolet light emitted from the light-emitting layer with such a structure toward the translucent positive electrode is reflected internally by the metal reflection layer and can be extracted from the substrate side, and light extraction efficiency is higher than that of known techniques. Can be increased.
また、透光性絶縁層の屈折率を調整することにより、前記積層半導体層から透光性絶縁層に向かう紫外光の一部は前記積層半導体層、および透光性絶縁層界面で全反射するため、基板側へ向かう紫外光が増大する。このように、正電極、負電極側を金属反射層、透光性絶縁層で覆うことで、光の外部への漏れを抑制することができ、高発光出力が得られる。また、前記構造では、紫外光が電極側の外部に漏れることがないため、フリップチップ実装後に基材とチップとの間に樹脂製のアンダーフィル剤を充填しても、該アンダーフィル剤の劣化を防止できる。その結果、紫外発光素子を備えた発光構造体の放熱性、機械的強度を向上させることが可能となり、長寿命化することができる。 Further, by adjusting the refractive index of the light-transmitting insulating layer, part of the ultraviolet light traveling from the stacked semiconductor layer to the light-transmitting insulating layer is totally reflected at the interface between the stacked semiconductor layer and the light-transmitting insulating layer. Therefore, the ultraviolet light which goes to the substrate side increases. Thus, by covering the positive electrode and the negative electrode side with the metal reflection layer and the translucent insulating layer, leakage of light to the outside can be suppressed, and a high light emission output can be obtained. Further, in the above structure, ultraviolet light does not leak to the outside of the electrode side. Therefore, even if a resin underfill agent is filled between the substrate and the chip after flip chip mounting, the underfill agent is deteriorated. Can be prevented. As a result, it is possible to improve the heat dissipation and mechanical strength of the light emitting structure including the ultraviolet light emitting element, thereby extending the life.
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光素子は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに特定しない。特に、以下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。なお、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。また、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。さらに、以下に記載されている各実施の形態についても同様に、特に排除する記載が無い限りは各構成等を適宜組み合わせて適用できる。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the light emitting element described below is for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described below are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. In addition, 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. Furthermore, each embodiment described below can also be applied by appropriately combining the components and the like unless otherwise specified.
本発明の発光素子は、波長300nm以下の紫外光を放出するものである。本発明は、発光波長が300nm以下の紫外発光素子であるため、優れた効果を発揮する。つまり、紫外光は樹脂のような有機高分子材料を変質・劣化させるが、本発明の発光構造体によれば、光の取出し効率を改善しながら、かつ、アンダーフィル剤の主な成分である樹脂に紫外光があたることを防止でき、その劣化を抑制できる。そのため、本発明は、発光波長が300nm以下である発光素子に好適に適用できる。なお、発光波長の下限値は、特に制限されるものではないが、100nmであり、特に、窒化ガリウムアルミニウム系の材料を使用する場合には200nmである。 The light emitting device of the present invention emits ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less. Since the present invention is an ultraviolet light emitting device having an emission wavelength of 300 nm or less, it exhibits excellent effects. In other words, ultraviolet light alters and degrades organic polymer materials such as resins, but according to the light emitting structure of the present invention, it is the main component of the underfill agent while improving the light extraction efficiency. It is possible to prevent the resin from being exposed to ultraviolet light, and to suppress deterioration thereof. Therefore, the present invention can be suitably applied to a light emitting element having an emission wavelength of 300 nm or less. The lower limit of the emission wavelength is not particularly limited, but is 100 nm, and particularly 200 nm when a gallium aluminum nitride-based material is used.
なお、本発明において、紫外発光素子を形成する各層、膜、および透光性正電極の屈折率、透過率、および反射率は、波長265nmを基準とした。これはDNAが波長265nm付近で極大吸収を持ち、この波長が殺菌に最も適しており、産業上の利用価値が高いという理由からである。以下、単に、屈折率、透過率、および反射率とした場合には、波長265nmの光に対する値を指すものとする。 In the present invention, the refractive index, the transmittance, and the reflectance of each layer, film, and translucent positive electrode forming the ultraviolet light emitting element are based on a wavelength of 265 nm. This is because DNA has a maximum absorption around a wavelength of 265 nm, and this wavelength is most suitable for sterilization and has high industrial utility value. Hereinafter, when the refractive index, the transmittance, and the reflectance are simply used, the values for light with a wavelength of 265 nm are indicated.
次に、本発明の紫外発光素子の各層、膜について説明する。 Next, each layer and film of the ultraviolet light emitting device of the present invention will be described.
<透光性基板>
本発明で使用する基板としては、III族窒化物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長でき、紫外光を透過する基板であれば特に限定されるものではない。例えば、サファイア、SiC(炭化ケイ素)、AlN(窒化アルミニウム)、Si(シリコン)などが挙げられるが、中でもc面を主面とするAlN単結晶基板を用いることが望ましい。
<Translucent substrate>
The substrate used in the present invention is not particularly limited as long as the group III nitride semiconductor crystal can be epitaxially grown on the surface and transmits ultraviolet light. For example, sapphire, SiC (silicon carbide), AlN (aluminum nitride), Si (silicon) and the like can be mentioned. Among them, it is desirable to use an AlN single crystal substrate having a c-plane as a main surface.
また、該透光性基板は、波長265nmの光を透過する透光性の基板である。そのため、波長265nmの光に対する透光性基板の透過率は、高ければ高いほど好ましいが、50%以上であることが好ましく、さらに、60%以上であることが好ましい。なお該透光性基板の透過率の上限は、100%であることが最も好ましいが、工業的な生産を考慮すると80%が上限である。なお、該透光性基板の透光性は、材質、基板の厚み、結晶性、不純物含有量によって調整することができる。 The translucent substrate is a translucent substrate that transmits light having a wavelength of 265 nm. Therefore, the transmittance of the light-transmitting substrate with respect to light having a wavelength of 265 nm is preferably as high as possible, but is preferably 50% or more, and more preferably 60% or more. The upper limit of the transmittance of the translucent substrate is most preferably 100%, but 80% is the upper limit in consideration of industrial production. Note that the translucency of the translucent substrate can be adjusted by the material, the thickness of the substrate, the crystallinity, and the impurity content.
また、この透光性基板の厚みは、特に制限されるものではないが、透光性基板の厚みは、30〜150μmであり、好適には50〜100μmである。透光性基板の厚みが30〜150μmであることにより、透過率化向上し、かつ生産性を向上できる。なお、この透光性基板の厚みは、積層半導体層を成長させる前の厚みが前記範囲を満足してもよい。また、紫外発光素子を製造した後、最後に研磨することにより、前記範囲の厚みを満足するようにしてもよい。この透光性基板は、図2における透光性基板1である。以下、図2を使って説明する。
Moreover, the thickness of this translucent board | substrate is although it does not restrict | limit in particular, The thickness of a translucent board | substrate is 30-150 micrometers, Preferably it is 50-100 micrometers. When the thickness of the translucent substrate is 30 to 150 μm, the transmittance can be improved and the productivity can be improved. In addition, the thickness of this translucent substrate may satisfy the said range before the laminated semiconductor layer is grown. Moreover, after manufacturing an ultraviolet light emitting element, you may make it satisfy the thickness of the said range by grind | polishing last. This translucent substrate is the
<積層半導体層>
積層半導体層(図2における積層半導体7)は、III族窒化物半導体からなるものであり、図2に示すように透光性基板1上に形成され、n型III族窒化物半導体層2、発光層3、ならびに、p型III族窒化物半導体層6(p型クラッド層4、およびp型コンタクト層5からなる層)がこの順で積層されてなるものである。各層について説明する。
<Laminated semiconductor layer>
The laminated semiconductor layer (the
<n型III族窒化物半導体層>
n型III族窒化物半導体層2は、AlxInyGazN(x、y、zは、0.05<x≦1.0、0≦y≦0.95、0≦z<0.95を満たす有理数とし、x+y+z=1.0である)から構成される半導体層であり、n型不純物を含むことが好ましい。
<N-type group III nitride semiconductor layer>
The n-type group III
不純物としては特に限定されるものではないが、SI、Ge、Snなどが挙げられ、好ましくはSI、Geが挙げられる。n型不純物の濃度は1.0×1017/cm3以上1.0×1020/cm3以下、結晶性、コンタクト特性の両観点から、好ましくは、1.0×1018/cm3以上1.0×1019cm3以下である。このようなn型III族窒化物半導体層2は、MOCVD法により製造できる。
Although it does not specifically limit as an impurity, SI, Ge, Sn, etc. are mentioned, Preferably SI, Ge is mentioned. The concentration of the n-type impurity is 1.0 × 10 17 / cm 3 or more and 1.0 × 10 20 / cm 3 or less, and preferably from 1.0 × 10 18 / cm 3 or more from the viewpoints of crystallinity and contact characteristics. It is 1.0 × 10 19 cm 3 or less. Such an n-type group III
n型III族窒化物半導体層2の屈折率は、特に制限されるものではないが、下記に詳述する透光性絶縁層Insの屈折率よりも高いことが好ましい。n型III族窒化物半導体層2の屈折率と透光性絶縁層Insの屈折率との差は、特に制限されるものではないが、0.5〜2.0とすることが好ましい。なお、該屈折率の絶対値は、特に制限されるものではないが、1.5〜3.0である。この屈折率は、n型III族窒化物半導体層2の組成等により調整すればよい。
The refractive index of the n-type group III
また、n型III族窒化物半導体層2の膜厚は100nm以上10000nm以下である。結晶性、n型III族窒化物半導体層2の導電性の両観点から、好ましくは500nm以上3000nm以下である。
The thickness of the n-type group III
なお、図2には図示していないが、基板1とこのn型III族窒化物半導体層2との間には、AlN、またはn型III族窒化物半導体層2を形成するIII族窒化物と同組成のバッファ層を有していてもよい。
Although not shown in FIG. 2, a group III nitride forming AlN or an n-type group III
<発光層>
発光層3は、多重量子井戸構造を有している。AlxInyGazN(x、y、zは、0.05<x≦1.0、0≦y≦0.95、0≦z<0.95を満たす有理数とし、x+y+z=1.0である)から構成される井戸層と、前記井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きいAlxInyGazN(x、y、zは、0.05<x≦1.0、0≦y≦0.95、0≦z<0.95を満たす有理数とし、x+y+z=1.0である)から構成される障壁層の積層構造からなる。
<Light emitting layer>
The light emitting layer 3 has a multiple quantum well structure. AlxInyGazN (x, y, z are rational numbers satisfying 0.05 <x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.95, 0 ≦ z <0.95, and x + y + z = 1.0). Well layer and AlxInyGazN (x, y, z are 0.05 <x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.95, 0 ≦ z <0.95) having a larger band gap energy than the well layer. It is made up of a laminated structure of barrier layers composed of a rational number that satisfies x + y + z = 1.0).
井戸層の膜厚は1nm以上であり、好ましくは2nm以上であり、上限は100nm。 The film thickness of the well layer is 1 nm or more, preferably 2 nm or more, and the upper limit is 100 nm.
障壁層の膜厚は1nm以上であり、好ましくは2nm以上であり、上限は1μmである。発光層は、多重量子井戸構造であっても単一量子井戸構造であってもよい。
このような発光層3は、MOCVD法により製造できる。
The thickness of the barrier layer is 1 nm or more, preferably 2 nm or more, and the upper limit is 1 μm. The light emitting layer may have a multiple quantum well structure or a single quantum well structure.
Such a light emitting layer 3 can be manufactured by the MOCVD method.
<p型III族窒化物半導体層>
p型III族窒化物半導体層6は、p型クラッド層4、p型コンタクト層5から構成される。
<P-type group III nitride semiconductor layer>
The p-type group III nitride semiconductor layer 6 includes a p-type cladding layer 4 and a p-type contact layer 5.
p型クラッド層4は、AlxInyGazN(x、y、zは、0.05<x≦1.0、0≦y≦0.95、0≦z<0.95を満たす有理数とし、x+y+z=1.0である)から構成される。 The p-type cladding layer 4 is AlxInyGazN (x, y, z are rational numbers satisfying 0.05 <x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.95, 0 ≦ z <0.95, and x + y + z = 1. 0).
p型クラッド層4の不純物としては、Mgが好適に挙げられる。Mgのドーピング濃度は1.0×1017cm−3以上、好ましく1.0×1017cm−3以上である。p型クラッド層4の膜厚は、5nm以上1000nm以下、好ましくは10nm以上50nm以下である。 As an impurity of the p-type cladding layer 4, Mg is preferably exemplified. The doping concentration of Mg is 1.0 × 10 17 cm −3 or more, preferably 1.0 × 10 17 cm −3 or more. The film thickness of the p-type cladding layer 4 is 5 nm to 1000 nm, preferably 10 nm to 50 nm.
p型コンタクト層5は、AlxInyGazN(x、y、zは、0<x≦1.0、0≦y≦0.1、0≦z<1.0を満たす有理数とし、x+y+z=1.0である)から構成される。p型コンタクト層5の不純物としては、p型クラッド層4と同様Mgが好適に挙げられる。Mgのドーピング濃度は1.0×1017cm−3以上。p型コンタクト層5の膜厚は、紫外光の透過性とp型のコンタクト特性の観点から1nm以上50nm以下、好ましくは5nm以上30nm以下である。 The p-type contact layer 5 is AlxInyGazN (x, y, z are rational numbers satisfying 0 <x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z <1.0, and x + y + z = 1.0) Is). As the impurity of the p-type contact layer 5, Mg is preferably mentioned as in the p-type cladding layer 4. The doping concentration of Mg is 1.0 × 10 17 cm −3 or more. The film thickness of the p-type contact layer 5 is 1 nm or more and 50 nm or less, preferably 5 nm or more and 30 nm or less from the viewpoint of ultraviolet light transmittance and p-type contact characteristics.
p型コンタクト層5の組成はコンタクト特性の観点からいえば、GaNとする事が望ましく、以下p型コンタクト層5をGaN層とした場合について説明する。GaN層は、波長365nmに吸収端を持つため、GaN層の膜厚が大きいとき、波長265nmの光をほとんど透過しない。膜厚と透過率の関係は、Tを透過率、αを吸収係数(cm−3)、tを膜厚(cm)としたとき、T=exp(−αt)で表され、薄膜ほど高透過率が得られる。GaNでは、265nmにおいてα=1.8×105(cm−1)である。しかしながら、GaN層の膜厚が小さすぎると十分に電流が拡がらず、発光素子の電気特性が悪化してしまう虞がある。 From the viewpoint of contact characteristics, the composition of the p-type contact layer 5 is preferably GaN. Hereinafter, the case where the p-type contact layer 5 is a GaN layer will be described. Since the GaN layer has an absorption edge at a wavelength of 365 nm, light with a wavelength of 265 nm hardly transmits when the film thickness of the GaN layer is large. The relationship between the film thickness and the transmittance is expressed by T = exp (−αt), where T is the transmittance, α is the absorption coefficient (cm −3 ), and t is the film thickness (cm). Rate is obtained. In GaN, α = 1.8 × 10 5 (cm −1 ) at 265 nm. However, if the thickness of the GaN layer is too small, the current does not spread sufficiently, and the electrical characteristics of the light emitting element may be deteriorated.
p型III族窒化物半導体層6は、光取出し効率を向上させるためには、波長265nmの光に対する前記p型III族窒化物半導体層6の透過率が50%以上となることが好ましい。より好ましくは、透過率が60%以上である。なお、透過率の上限は特に制限されるものではないが、生産の安定性を考慮すると、95%である。 In order to improve the light extraction efficiency of the p-type group III nitride semiconductor layer 6, it is preferable that the transmittance of the p-type group III nitride semiconductor layer 6 with respect to light having a wavelength of 265 nm is 50% or more. More preferably, the transmittance is 60% or more. The upper limit of the transmittance is not particularly limited, but it is 95% in consideration of production stability.
p型III族窒化物半導体層6としての透過率は、殆どがp−GaN層(p型コンタクト層5)によって決定される。そのため、p−GaN層(p型コンタクト層5)の厚みは、1nm以上39nm以下であることが好ましく、さらに1nm以上29nm以下であることが好ましい。 The transmittance of the p-type group III nitride semiconductor layer 6 is mostly determined by the p-GaN layer (p-type contact layer 5). Therefore, the thickness of the p-GaN layer (p-type contact layer 5) is preferably 1 nm or more and 39 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 29 nm or less.
このようなp型III族窒化物半導体層は、MOCVD法により製造できる。 Such a p-type group III nitride semiconductor layer can be manufactured by MOCVD.
<負電極>
負電極P1は、n型III族窒化物半導体層2の露出面に形成される。前記n型III族窒化物半導体層2の露出面はエッチング等の手段で形成される。エッチングの手法としては、好適には反応性イオンエッチング、誘導結合プラズマエッチング等のドライエッチングが挙げられる。前記n型III族半導体層2の露出面を形成後、エッチングのダメージを除去するため、酸またはアルカリの溶液で表面処理を施すことが好ましい。その後、前記n型III族窒化物半導体層2の露出面にオーミック性を有する負電極を形成する。
<Negative electrode>
The negative electrode P <b> 1 is formed on the exposed surface of the n-type group III
電極のパターンニングは、リフトオフ法を用いて実施することができる。リフトオフ法は、電極を形成する面にフォトレジストを塗布した後、フォトマスクを備えたUV露光機で紫外線を照射し、その後、現像液に浸漬させて感光したフォトレジストを溶解させて所望のパターンを形成し、パターニングされたフォトレジスト上に電極金属を堆積させ、剥離液でフォトレジストを溶解し、電極金属のパターンを形成するパターニング手法である。その他のパターンニング手法として、以下の手法が挙げられる。電極形成面に電極金属膜を形成し、フォトレジストを塗布後、露光、現像工程を経てフォトレジストをパターニングする。その後、フォトレジストをマスクとしてドライエッチング、またはウェットエッチングで電極金属をパターニングし、剥離液でフォトレジストを溶解する。リフトオフ法は、前記パターニング手法と比較して工程が簡略であるため好適に用いられる。 Electrode patterning can be performed using a lift-off method. In the lift-off method, a photoresist is applied to the surface on which an electrode is to be formed, and then irradiated with ultraviolet rays using a UV exposure machine equipped with a photomask, and then immersed in a developing solution to dissolve the exposed photoresist to form a desired pattern. The electrode metal is deposited on the patterned photoresist, the photoresist is dissolved with a stripping solution, and a pattern of the electrode metal is formed. Other patterning methods include the following methods. An electrode metal film is formed on the electrode formation surface, and after applying a photoresist, the photoresist is patterned through an exposure and development process. Thereafter, the electrode metal is patterned by dry etching or wet etching using the photoresist as a mask, and the photoresist is dissolved by a stripping solution. The lift-off method is preferably used because the process is simpler than the patterning method.
負電極金属を堆積する手法は、真空蒸着、スパッタリング、化学気相成長法等が挙げられるが、電極金属中の不純物を排除するため真空蒸着が好ましい。負電極に用いられる材料は、様々挙げられるが公知の材料から選択することができる。たとえば、Ti、Al、Rh、Cr、In、Ni、及びPt、Auなどを用いる事ができる。中でも、Ti、Al、Rh、Cr、Ni、Auを使用することが好ましい。これら負電極は、これらの金属の合金または酸化物を含む層を有する単層、又は多層構造であってもよく、オーミック性および反射率の観点から好ましい組み合わせは、Ti、Al、Auである。 Examples of the method for depositing the negative electrode metal include vacuum vapor deposition, sputtering, and chemical vapor deposition, but vacuum vapor deposition is preferable in order to eliminate impurities in the electrode metal. Various materials can be used for the negative electrode, but a known material can be selected. For example, Ti, Al, Rh, Cr, In, Ni, Pt, Au, etc. can be used. Among these, Ti, Al, Rh, Cr, Ni, and Au are preferably used. These negative electrodes may be a single layer having a layer containing an alloy or an oxide of these metals, or a multilayer structure, and a preferable combination from the viewpoint of ohmic properties and reflectivity is Ti, Al, and Au.
厚みは、特に制限されるものではないが、生産の安定性を考えると2nm以上が好ましく、上限は2umである。負電極金属を堆積後、n型半導体層とのコンタクト性向上のため、300℃〜1100℃の温度で30秒〜3分間熱処理を施すことが好ましい。熱処理の温度、時間については、負電極の金属種、膜厚に応じて適宜最適な条件で実施すればよい。 The thickness is not particularly limited, but is preferably 2 nm or more in consideration of production stability, and the upper limit is 2 μm. After depositing the negative electrode metal, heat treatment is preferably performed at a temperature of 300 ° C. to 1100 ° C. for 30 seconds to 3 minutes in order to improve contact with the n-type semiconductor layer. About the temperature and time of heat processing, what is necessary is just to implement on optimal conditions suitably according to the metal seed | species and film thickness of a negative electrode.
<透光性正電極>
透光性正電極P2aは、p型コンタクト層5上に形成される。この正電極P2aは、波長265nmの光に対して透過性がなくてはならない。具体的には、265nmの光に対して透過率60%以上、好適には70%以上である。特に制限されるものではないが、上限は100%であることが好ましく、工業的には90%以上であることが好ましい。
<Translucent positive electrode>
The translucent positive electrode P2a is formed on the p-type contact layer 5. This positive electrode P2a must be transparent to light having a wavelength of 265 nm. Specifically, the transmittance is 60% or more, preferably 70% or more, with respect to 265 nm light. Although not particularly limited, the upper limit is preferably 100%, and industrially preferably 90% or more.
正電極P2aのパターニングは、負電極P1のパターニング同様、リフトオフ法を用いることが好ましい。正電極に用いられる金属材料は、様々挙げられるが公知の材料から選択することができる。たとえば、Ni、Cr、Au、Mg、Zn、及びPd等を用いる事が出来る。また、透光性正電極は、これらの金属の合金または酸化物を含む層を有する単層、又は多層構造であってもよい、好ましい組み合わせは、Ni/Auである。 As for the patterning of the positive electrode P2a, it is preferable to use a lift-off method similarly to the patterning of the negative electrode P1. The metal material used for the positive electrode can be selected from known materials, although various examples are available. For example, Ni, Cr, Au, Mg, Zn, and Pd can be used. The translucent positive electrode may be a single layer having a layer containing an alloy or oxide of these metals, or a multilayer structure. A preferable combination is Ni / Au.
正電極P2aは透光性を有さなければならないため、膜厚は小さいほど好ましい。具体的には10nm以下、さらに好適には5nm以下であり、下限は0.5nmである。 Since the positive electrode P2a must have translucency, the smaller the film thickness, the better. Specifically, it is 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and the lower limit is 0.5 nm.
正電極P2aの金属を堆積する方法は、負電極P1の形成と同様、真空蒸着、スパッタリング、化学気相成長法等が挙げられるが、電極金属中の不純物を排除するため真空蒸着が好ましい。正電極金属を堆積後、p型コンタクト層5とのコンタクト性向上のため、200℃〜800℃の温度で30秒〜3分間熱処理を施すことが好ましい。熱処理の温度、時間については、正電極P2aの金属種、膜厚に応じて適宜好適な条件で実施すればよい。 The method for depositing the metal of the positive electrode P2a includes vacuum deposition, sputtering, chemical vapor deposition and the like, as with the formation of the negative electrode P1, but vacuum deposition is preferred in order to eliminate impurities in the electrode metal. After depositing the positive electrode metal, heat treatment is preferably performed at a temperature of 200 ° C. to 800 ° C. for 30 seconds to 3 minutes in order to improve the contact property with the p-type contact layer 5. About the temperature and time of heat processing, what is necessary is just to implement on suitable conditions suitably according to the metal seed | species and film thickness of positive electrode P2a.
<透光性絶縁層>
図2に示すように、 透光性絶縁層Insは、負電極P1を形成した面から透光性正電極P2aが形成された側の積層半導体層7の表面であって、透光性正電極P2aの上面露出部と負電極P1の上面露出部を除いた積層半導体層7の表面に、少なくとも形成される。つまり、図2に示した通り、n型半導体層2の上面、p型コンタクト層5の上面、p型半導体層6の側面、発光層3の側面、負電極P1を形成した面から透光性正電極P2aが形成された側のn型半導体層2の側面に、透光性絶縁層Insは少なくとも形成される(ただし、透光性正電極P2aの上面露出部と負電極P1の上面露出部は除く)。そのため、図示はしていないが、透光性絶縁層は、n型III族窒化物半導体層の透光性基板側の側面、および/または透光性基板の側面に形成されてもよい。
<Translucent insulating layer>
As shown in FIG. 2, the translucent insulating layer Ins is a surface of the
透光性絶縁層Insは、波長265nmの光を透過する必要があるが、その透過率は、70%以上であることが好ましい。透過率の上限値は100%である。この透過率は、透光性絶縁層Insの材質、厚みで調整できる。 The translucent insulating layer Ins needs to transmit light having a wavelength of 265 nm, and the transmittance is preferably 70% or more. The upper limit of the transmittance is 100%. This transmittance can be adjusted by the material and thickness of the translucent insulating layer Ins.
透光性絶縁層Insのパターニングは、負電極P1、透光性正電極P2aのパターニングと同様、リフトオフ法で実施することが好ましい。 The patterning of the light-transmitting insulating layer Ins is preferably performed by a lift-off method, similarly to the patterning of the negative electrode P1 and the light-transmitting positive electrode P2a.
透光性絶縁層Insの材料は、紫外光(波長250nm〜350nm)に対して透光性を有する材料であれば、特に制限されるものではない。具体的には、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、二酸化ケイ素(SiO2)、及び酸化アルミニウムが挙げられる。その中でも、紫外域における屈折率が小さいという理由から、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を使用することが好ましく、フッ化カルシウム(CaF)、フッ化マグネシウム(MgF)を使用することが特に好ましい。 The material of the translucent insulating layer Ins is not particularly limited as long as it is a material having translucency with respect to ultraviolet light (wavelength: 250 nm to 350 nm). Specific examples include alkali metal or alkaline earth metal fluorides, silicon dioxide (SiO 2 ), and aluminum oxide. Among them, it is preferable to use an alkali metal or alkaline earth metal fluoride because the refractive index in the ultraviolet region is small, and it is particularly preferable to use calcium fluoride (CaF) or magnesium fluoride (MgF). preferable.
前記透光性絶縁層Insを堆積する方法は、真空蒸着、スパッタリング、化学気相成長法等が挙げられるが、堆積する材料に応じて適宜好適な方法を用いるとよい。 Examples of the method for depositing the light-transmitting insulating layer Ins include vacuum vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition, and the like. A suitable method may be used as appropriate depending on the material to be deposited.
前記透光性絶縁層Insの膜厚は、30nm〜500nmであり、好適には50nm〜200nmである。膜厚が30〜500nmであることにより、段差部分でのカバレッジの悪化を防ぎ、紫外光の透過率を高くすることができる。 The film thickness of the translucent insulating layer Ins is 30 nm to 500 nm, preferably 50 nm to 200 nm. When the film thickness is 30 to 500 nm, it is possible to prevent deterioration of the coverage at the step portion and increase the transmittance of ultraviolet light.
透光性絶縁層Insの屈折率は、前記n型III族窒化物半導体層2の屈折率よりも低くなることが好ましい。透光性絶縁層Insの屈折率がn型III族窒化物半導体層2の屈折率よりも低くなることにより、n型III族窒化物半導体層2から透光性絶縁層Insに向かう光の全反射が起こり得る。この屈折率の差は、前記の通り、0.5〜2.0であることが好ましい。なお、透光性絶縁Ins膜の屈折率の絶対値は、特に制限されるものではないが、1.7以下であることが好ましく、特に、1.5以下であることが好ましい。この屈折率は、透光性絶縁層Insの材質により調整できる。
The refractive index of the translucent insulating layer Ins is preferably lower than the refractive index of the n-type group III
<金属反射層>
金属反射層Rは、図2に示すように負電極の上面露出部を除く、透光性絶縁層Insの表面を全て覆うように配置する。ただし、負電極P1の上面露出部に接触しないように配置する必要がある。
<Metal reflective layer>
As shown in FIG. 2, the metal reflection layer R is disposed so as to cover the entire surface of the translucent insulating layer Ins except for the exposed portion of the upper surface of the negative electrode. However, it is necessary to arrange so as not to contact the upper surface exposed portion of the negative electrode P1.
この金属反射層Rは、透光性正電極P2aのボンディング電極を兼ねている。金属反射層Rのパターニングは、負電極P1、透光性正電極P2a、透光性絶縁層Insのパターニングと同様、リフトオフ法で実施することが好ましい。 The metal reflection layer R also serves as a bonding electrode for the translucent positive electrode P2a. The patterning of the metal reflective layer R is preferably performed by a lift-off method, similarly to the patterning of the negative electrode P1, the light transmissive positive electrode P2a, and the light transmissive insulating layer Ins.
金属反射層には、紫外光の反射率が高い材料を用いることが望ましく、Al、Rh、Si、Ge、Cr等が挙げられ、中でも紫外光波長域で最も反射率が高いAlを用いることがより好ましい。また、密着性を高めるためにTIやVなどの活性金属を一層目に用いて多層膜としてもよい。 For the metal reflective layer, it is desirable to use a material having a high reflectivity of ultraviolet light, and examples thereof include Al, Rh, Si, Ge, Cr, etc. Among them, it is preferable to use Al having the highest reflectivity in the ultraviolet light wavelength region. More preferred. In order to improve the adhesion, an active metal such as TI or V may be used for the first layer to form a multilayer film.
金属反射層Rの堆積方法は、負電極P1、透光性正電極P2a、透光性絶縁層Insと同様に真空蒸着、スパッタリング、化学気相成長法などが挙げられるが、堆積する材料に応じて適宜好適な方法を用いるとよい。 The metal reflection layer R can be deposited by vacuum evaporation, sputtering, chemical vapor deposition, etc., as with the negative electrode P1, the translucent positive electrode P2a, and the translucent insulating layer Ins, depending on the material to be deposited. A suitable method may be used as appropriate.
前記金属反射層Rの膜厚は、100〜500nmであり、好適には200nm〜400nmである。金属反射層Rの膜厚が100〜500nmであることにより、光の透過を防止して反射率を高めることができ、かつ生産性を改善することができる。 The thickness of the metal reflective layer R is 100 to 500 nm, preferably 200 nm to 400 nm. When the film thickness of the metal reflective layer R is 100 to 500 nm, it is possible to prevent light transmission and increase the reflectance, and to improve productivity.
金属反射層Rの反射率は、波長265nmの光の波長に対する反射率が70%以上であることが好ましい。反射率の上限値は、特に制限されるものではないが、100%であり、特に工業的な生産を考慮すると95%である。 The reflectivity of the metal reflection layer R is preferably 70% or more with respect to the wavelength of light having a wavelength of 265 nm. The upper limit of the reflectance is not particularly limited, but is 100%, and particularly 95% in consideration of industrial production.
<発光素子の加工について>
前記の構成の紫外発光素子を製造した後、基板1の下面を研削または研磨することにより、基板1の厚みを薄くして透過率を向上させることもできる。その後、スクライビング、ダイシング、レーザ溶断など、公知の素子分離方法を適宜用いて、素子分離を行う。
<About processing of light emitting element>
After manufacturing the ultraviolet light emitting element having the above-described configuration, the transmittance of the
以上のような方法により製造された発光素子は、実装用基材にフリップチップ実装することにより使用する。次に実装用基材について説明する。 The light emitting device manufactured by the above method is used by flip-chip mounting on a mounting substrate. Next, the mounting substrate will be described.
<実装用基材>
実装用基材Mは図1に示すように紫外発光素子の電極を有する面と対向して配置される。紫外発光素子の透光性正電極P2a及び負電極P1は、それぞれ実装用基材Mの正電極E1と負電極E2と、電気的に独立したはんだBを介して電気的に接続される。実装用基材Mは、放熱の観点から、AlN、SiC、等の高熱伝導性材料からなるものが好ましい。
<Base material for mounting>
As shown in FIG. 1, the mounting base M is disposed so as to face the surface having the electrodes of the ultraviolet light emitting element. The translucent positive electrode P2a and the negative electrode P1 of the ultraviolet light-emitting element are electrically connected to the positive electrode E1 and the negative electrode E2 of the mounting base M through an electrically independent solder B, respectively. The mounting base M is preferably made of a highly thermally conductive material such as AlN or SiC from the viewpoint of heat dissipation.
実装用基材Mと紫外発光素子の接合には、各種アライナーを用いる事が出来、一般的なリフロープロセスが適している。紫外発光素子には、はんだとの親和性の高いAuを最表面としたオーバーコート層を設ける事が好ましい。 Various aligners can be used for bonding the mounting substrate M and the ultraviolet light emitting element, and a general reflow process is suitable. The ultraviolet light emitting element is preferably provided with an overcoat layer with Au having a high affinity for solder as the outermost surface.
<アンダーフィル剤>
アンダーフィル剤Uは、図1に示すように紫外発光素子と実装用基板Mとの空隙に充填される。一般的にはエポキシ樹脂とフィラーからなるものが用いられる。エポキシ樹脂の代替として、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等からなるものを用いてもよい。充填には、毛細管現象を利用するサイドフィル法が適している。滴下にはディスペンサーおよびニードル、またはマイクロピペット等を適宜用いるとよい。滴下量はチップサイズにより異なるが、アンダーフィル剤Uが紫外発光素子の側面を被覆した場合、アンダーフィル剤Uの紫外光吸収によって、光出力の低下が予想されるため、紫外発光素子と実装用基材Mの空隙を充填するに最低限必要な量とすることが望ましい。ボイドの発生や不充填領域の形成を防止するため、硬化前における粘度が小さいものが好ましく、具体的には10Pa・s以下、好適には5Pa・s以下である。実装用基材M、紫外発光素子、およびアンダーフィル剤Uの熱膨張率差によって生じる応力による剥離を防ぐため、低熱膨張のものが好ましく、線膨張係数30ppm/℃以下(ガラス転移温度以下において)のものが好適である。一般にガラス転移温度以上では線膨張係数が増大することから、ガラス転移温度が高いものが好ましい。弾性率については10GPa以下のものが一般的であるが、低いものほど適している。また発光素子から実装用基材Mへの熱移動を促進するため、高熱伝導率を有するものが好ましく、AlN、MgO、アルミナ、シリカ等の絶縁性フィラーを含有しているものが好適である。
<Underfill agent>
The underfill agent U is filled in the gap between the ultraviolet light emitting element and the mounting substrate M as shown in FIG. In general, an epoxy resin and a filler are used. As an alternative to the epoxy resin, one made of a silicone resin, a phenol resin, a silicone resin, a polyimide resin, or the like may be used. For filling, a side fill method utilizing capillary action is suitable. For dropping, a dispenser and needle, or a micropipette may be used as appropriate. Although the amount of dripping differs depending on the chip size, when the underfill agent U covers the side surface of the ultraviolet light emitting element, the light output is expected to be reduced by the absorption of the ultraviolet light of the underfill agent U. It is desirable that the amount be the minimum necessary to fill the voids of the substrate M. In order to prevent generation of voids and formation of unfilled regions, those having a low viscosity before curing are preferred, specifically 10 Pa · s or less, preferably 5 Pa · s or less. In order to prevent peeling due to stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the mounting substrate M, the ultraviolet light emitting element, and the underfill agent U, those having a low thermal expansion are preferable, and the linear expansion coefficient is 30 ppm / ° C. or less (at the glass transition temperature or lower). Are preferred. In general, since the linear expansion coefficient increases above the glass transition temperature, those having a high glass transition temperature are preferred. The elastic modulus is generally 10 GPa or less, but a lower one is more suitable. Moreover, in order to promote the heat transfer from the light emitting element to the mounting substrate M, those having high thermal conductivity are preferable, and those containing an insulating filler such as AlN, MgO, alumina, silica and the like are preferable.
次に、より具体的な実施態様について説明する。先ず、本発明の効果を明らかにするため、参考となる参考発光構造体を以下のように作製した。 Next, a more specific embodiment will be described. First, in order to clarify the effect of the present invention, a reference light emitting structure to be used as a reference was manufactured as follows.
(参考発光構造体(I))
金属反射層Rを有さない図5に示す参考発光素子(I)(p−GaN層膜厚(p型コンタクト層膜厚)23nm、透過率66.1%:(p型III族半導体層の透過率))を作製した。また、この参考発光素子(I)は、正電極PとしてNi/Au(20nm/50nm)層を形成し、負電極としてTi/Al/Au(20nm/200nm/5nm)層を形成したものである。また、参考発光素子(I)のn型半導体窒化物層は、屈折率が2.4であった。この参考発光素子(I)を実装用基材に接合し、樹脂(アンダーフィル剤)の充填を行わなかった場合の参考発光構造体(I)を作製した。この参考発光構造体(I)の光出力を積分球により測定した。以下、この参考発光構造体(I)の光出力の値が基準となるように、該光出力の値を1.000とした。この参考発光構造体(I)は、アンダーフィル剤を使用していないため、実用的なものではない。
(Reference light-emitting structure (I))
Reference light-emitting element (I) shown in FIG. 5 having no metal reflection layer R (p-GaN layer thickness (p-type contact layer thickness) 23 nm, transmittance 66.1%: (p-type III group semiconductor layer) Transmittance)) was prepared. In addition, this reference light emitting device (I) has a Ni / Au (20 nm / 50 nm) layer as a positive electrode P and a Ti / Al / Au (20 nm / 200 nm / 5 nm) layer as a negative electrode. . The n-type semiconductor nitride layer of the reference light emitting device (I) had a refractive index of 2.4. This reference light-emitting element (I) was bonded to a mounting substrate, and a reference light-emitting structure (I) in the case where the resin (underfill agent) was not filled was produced. The light output of this reference light emitting structure (I) was measured with an integrating sphere. Hereinafter, the value of the light output is set to 1.000 so that the value of the light output of the reference light emitting structure (I) becomes a reference. This reference light emitting structure (I) is not practical because it does not use an underfill agent.
(参考発光構造体(II))
次に、参考発光構造体(I)の作製において、アンダーフィル剤を充填した以外は、同様の操作を行い参考発光構造体(II)の作製を行った。このアンダーフィル剤としては、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂及びビスフェノールF型液状エポキシ樹脂とを含む樹脂成分、二酸化ケイ素及びカーボンブラック等のフィラー成分(約50質量%)、並びに微量の添加剤を含むものを使用した(このアンダーフィル剤の粘度は10Pa・s、ガラス転移点は135℃であった。)。アンダーフィル剤を充填した参考発光構造体(II)では、光出力は0.400(相対値:参考発光構造体(I)の光出力に対する相対値)となった。
(Reference light emitting structure (II))
Next, in the production of the reference light emitting structure (I), a reference light emitting structure (II) was produced by performing the same operation except that the underfill agent was filled. This underfill agent contains a resin component containing bisphenol A type liquid epoxy resin and bisphenol F type liquid epoxy resin, filler components such as silicon dioxide and carbon black (about 50% by mass), and a trace amount of additives. (The viscosity of this underfill agent was 10 Pa · s, and the glass transition point was 135 ° C.). In the reference light emitting structure (II) filled with the underfill agent, the light output was 0.400 (relative value: relative value to the light output of the reference light emitting structure (I)).
(参考光構造体(II)の検証)
参考発光構造体(II)の光出力は、参考発光構造体(I)の光出力の40%に減少した。光出力が減少したのは、紫外光発光素子の側面を覆ったアンダーフィル剤が光を吸収したためである。このことから、発光層から放出された光のうち、負電極を形成した面から正電極が形成された側の積層半導体層の表面を通過する光の割合が60%であることを示している。また、参考発光構造体(II)において、正電極(Ni/Au:20nm/50nm)の反射率は43.4%(Niの反射率(43.4%)を使用)、透過率は0%であり、p−GaN層(23nm)の透過率は66.1%であることから、発光層から透光性基板側に向かい光取出し面(下面)を通過する光が測定された光出力に占める割合が84%(相対値は0.40×84%=0.336)であると見積ることができる。この84%は以下のように算出した値である。先ず、発光層から透光性基板側に向かう光出力をtとすると、発光層から正電極側に向かい、反射して透光性基板側から取り出される光出力はt×0.661×0.434×0.661で表すことができる。そして、参考発光構造体(II)の光出力は0.40であることから、
0.400=t+t×0.661×0.434×0.661 と考えることができる。この式からtを求めると0.34となり、0.336/0.400=84%を求めることができる。一方、発光層から正電極側に向かい、反射により透光性基板側から取り出される光が測定された光出力に占める割合は16%(相対値は0.400×16%=0.064)であると見積もることができる。
(Verification of reference optical structure (II))
The light output of the reference light emitting structure (II) was reduced to 40% of the light output of the reference light emitting structure (I). The light output decreased because the underfill agent covering the side surface of the ultraviolet light emitting element absorbed the light. This indicates that the proportion of light emitted from the light emitting layer that passes through the surface of the laminated semiconductor layer on the side where the positive electrode is formed from the surface where the negative electrode is formed is 60%. . In the reference light-emitting structure (II), the positive electrode (Ni / Au: 20 nm / 50 nm) has a reflectance of 43.4% (Ni reflectance (43.4%) is used) and a transmittance of 0%. Since the transmittance of the p-GaN layer (23 nm) is 66.1%, light passing through the light extraction surface (lower surface) from the light emitting layer toward the translucent substrate is measured. It can be estimated that the proportion is 84% (relative value is 0.40 × 84% = 0.336). This 84% is a value calculated as follows. First, when the light output from the light emitting layer toward the light transmissive substrate is t, the light output from the light emitting layer toward the positive electrode and reflected and extracted from the light transmissive substrate side is t × 0.661 × 0. 434 × 0.661. Since the light output of the reference light emitting structure (II) is 0.40,
0.400 = t + t × 0.661 × 0.434 × 0.661 can be considered. When t is obtained from this equation, 0.34 is obtained, and 0.336 / 0.400 = 84% can be obtained. On the other hand, the proportion of the light output from the light-emitting layer toward the positive electrode side and extracted from the translucent substrate side by reflection is 16% (relative value is 0.400 × 16% = 0.064) in the measured light output. It can be estimated that there is.
ただし、上記算出においては、p−GaN層(p型コンタクト層)以外の積層半導体層における光吸収は小さいため無視し、各層間における反射は考慮していない。 However, in the above calculation, light absorption in the laminated semiconductor layer other than the p-GaN layer (p-type contact layer) is small and ignored, and reflection between each layer is not taken into consideration.
(比較発光構造体(I)の検証)
図4に示すような、正電極の上面露出部、負電極の上面露出部を除く積層半導体表面に、透光性絶縁層Ins(SiO2:400μm、透過率90%、屈折率1.50)および金属反射層R(Ti/Al/Au:1nm/250nm/5nm、反射率77.5%)を形成した比較発光素子(I)からなる比較発光構造体(I)の検証を行った。この比較発光素子(I)は、図4に示す箇所に透光性絶縁層と金属反射層が形成されている以外は参考発光素子(I)と同一のものである。この比較発光素子構造体(I)は、比較発光素子(I)を参考発光構造体(II)と同じ実装用基材に接合し、同じアンダーフィル剤を充填したものである。
(Verification of comparative light emitting structure (I))
As shown in FIG. 4, a transparent insulating layer Ins (SiO 2 : 400 μm, transmittance 90%, refractive index 1.50) is formed on the surface of the laminated semiconductor excluding the upper surface exposed portion of the positive electrode and the upper surface exposed portion of the negative electrode. The comparative light-emitting structure (I) composed of the comparative light-emitting element (I) on which the metal reflection layer R (Ti / Al / Au: 1 nm / 250 nm / 5 nm, reflectance 77.5%) was formed was verified. This comparative light-emitting element (I) is the same as the reference light-emitting element (I) except that a translucent insulating layer and a metal reflective layer are formed at the locations shown in FIG. This comparative light emitting element structure (I) is obtained by bonding the comparative light emitting element (I) to the same mounting substrate as that of the reference light emitting structure (II) and filling the same underfill agent.
参考発光構造体(I)、(II)の測定結果から、発光層から放出された光の60%(相対値0.6)が半導体と透光性絶縁層の界面を通過する。透光性絶縁層Insの透過率および金属反射層Rの反射率から、半導体側から透光性絶縁層に入射した光のうち62.8%(90%×77.5%×90%=62.8%)が半導体内に再入射する。再入射した光が全て取出されるとすれば、比較発光構造体(I)は、参考発光構造体(II)の相対値よりも0.377(0.6×62.8%=0.377)の光出力の増加が見込まれ、比較発光構造体(I)の光出力は0.777(相対値 0.400+0.377)と見積もることができる。 From the measurement results of the reference light emitting structures (I) and (II), 60% (relative value 0.6) of the light emitted from the light emitting layer passes through the interface between the semiconductor and the translucent insulating layer. From the transmittance of the light-transmitting insulating layer Ins and the reflectance of the metal reflecting layer R, 62.8% (90% × 77.5% × 90% = 62) of the light incident on the light-transmitting insulating layer from the semiconductor side. .8%) re-enters the semiconductor. If all the re-incident light is taken out, the comparative light emitting structure (I) is 0.377 (0.6 × 62.8% = 0.377) than the relative value of the reference light emitting structure (II). The light output of the comparative light emitting structure (I) can be estimated to be 0.777 (relative value 0.400 + 0.377).
比較発光構造体(I)において、正電極としてPt(反射率39.6%)を用いた場合でもNi(反射率43.4%)との反射率の差異が小さいことから光出力はかわらないと考えられる。 In the comparative light emitting structure (I), even when Pt (reflectance 39.6%) is used as the positive electrode, the light output does not change because the difference in reflectance from Ni (reflectance 43.4%) is small. it is conceivable that.
(比較発光構造体(II)の検証)
図5に示すような、正電極を透光性正電極P2a(Ni/Au:2nm/2nm、透過率85.1%)とし、透光性正電極上のみに金属反射層R(Ti/Al/Au:1nm/250nm/5nm、反射率77.5%)を形成した比較発光素子(II)からなる比較発光構造体(II)の検証を行った。この比較発光素子(II)は、前記透光性正電極P2aおよび該透光性正電極上のみに金属反射層Rを設けた以外は参考発光素子(I)と同一のものである。この比較発光素子構造体(II)は、比較発光素子(II)を参考発光構造体(II)と同じ実装用基材に接合し、同じアンダーフィル剤を充填したものである。
(Verification of comparative light emitting structure (II))
As shown in FIG. 5, the positive electrode is a translucent positive electrode P2a (Ni / Au: 2 nm / 2 nm, transmittance 85.1%), and the metal reflective layer R (Ti / Al / Au: 1 nm / 250 nm / 5 nm, reflectance 77.5%) The comparative light emitting structure (II) composed of the comparative light emitting element (II) was verified. This comparative light-emitting element (II) is the same as the reference light-emitting element (I) except that the translucent positive electrode P2a and the metal reflective layer R are provided only on the translucent positive electrode. This comparative light emitting element structure (II) is obtained by bonding the comparative light emitting element (II) to the same mounting substrate as that of the reference light emitting structure (II) and filling the same underfill agent.
参考発光構造体(II)の正電極の反射率は43.4%であるのに対して、透光性正電極P2aと金属反射層Rを積層した構造の反射率は56.0%である(85.1%×77.5%×85.1%=56.0%:ただし、簡略化のため、透光性正電極P2aでの反射は考慮していない。)。よって、発光層から放出される光のうち、正電極側に放出され正電極で反射されて光取出し側に放出される光は、参考発光構造体(II)の相対値0.064から0.083(0.064×56.0%/43.4%=0.083)に増加する。これにより比較発光構造体(II)の光出力を0.419(相対値 0.336+0.083)と見積もることができる。 The reflectance of the positive electrode of the reference light emitting structure (II) is 43.4%, whereas the reflectance of the structure in which the transparent positive electrode P2a and the metal reflective layer R are stacked is 56.0%. (85.1% × 77.5% × 85.1% = 56.0%: However, for the sake of simplicity, the reflection at the transparent positive electrode P2a is not considered). Therefore, among the light emitted from the light emitting layer, the light emitted to the positive electrode side, reflected by the positive electrode and emitted to the light extraction side is a relative value of 0.064 to 0. 0 of the reference light emitting structure (II). 083 (0.064 × 56.0% / 43.4% = 0.083). Thereby, the light output of the comparative light emitting structure (II) can be estimated to be 0.419 (relative value 0.336 + 0.083).
(実施発光構造体(I)の検証)
図2に示すような、透光性正電極P2a、透光絶縁層Ins、及び金属反射層Rを有する実施発光素子(I)を使用した実施発光構造体(I)の検証を行った。この実施発光素子(I)は、透光性正電極P2a(Ni/Au:2nm/2nm、透過率85.1%)を使用し、透光性絶縁層Ins(SiO2:400μm、透過率90%、屈折率1.50)金属反射層R(Ti/Al/Au:1nm/250nm/5nm、反射率77.5%)を図2のように設けた以外は参考発光素子(I)と同一のものである。この実施光素子構造体(I)は、実施発光素子(I)を参考発光構造体(II)と同じ実装用基材に接合し、同じアンダーフィル剤を充填したものである。
(Verification of the implementation light-emitting structure (I))
The implementation light emitting structure (I) using the implementation light emitting element (I) which has the translucent positive electrode P2a, the translucent insulating layer Ins, and the metal reflective layer R as shown in FIG. 2 was verified. The light-emitting element (I) uses a translucent positive electrode P2a (Ni / Au: 2 nm / 2 nm, transmittance 85.1%), and a translucent insulating layer Ins (SiO 2 : 400 μm, transmittance 90). %, Refractive index 1.50) Same as the reference light emitting element (I) except that a metal reflective layer R (Ti / Al / Au: 1 nm / 250 nm / 5 nm, reflectance 77.5%) is provided as shown in FIG. belongs to. This working optical element structure (I) is obtained by bonding the working light emitting element (I) to the same mounting substrate as that of the reference light emitting structure (II) and filling the same underfill agent.
比較発光構造体(I)と同様に、透光性絶縁層Insおよび金属反射層Rにより、半導体側から透光性絶縁層に入射した光のうち62.8%(相対値0.377)が半導体内に再入射し、基板側から取出される。また、比較発光構造体(II)と同様に、発光層から放出される光のうち、正電極側に放出され正電極で反射されて光取出し側に放出される光は、参考発光構造体(II)の相対値0.064から0.083(0.064×56.0%/43.4%=0.083)に増加する。また発光層から透光性基板側に向かい光取出し面(下面)を通過する光は参考発光構造体(I)および(II)と変わらず、相対値0.336のままであると考えられる。 Similar to the comparative light emitting structure (I), 62.8% (relative value 0.377) of the light incident on the translucent insulating layer from the semiconductor side is obtained by the translucent insulating layer Ins and the metal reflecting layer R. It re-enters the semiconductor and is taken out from the substrate side. Similarly to the comparative light emitting structure (II), among the light emitted from the light emitting layer, the light emitted to the positive electrode side, reflected by the positive electrode and emitted to the light extraction side is the reference light emitting structure ( The relative value of II) is increased from 0.064 to 0.083 (0.064 × 56.0% / 43.4% = 0.083). The light passing from the light emitting layer toward the translucent substrate and passing through the light extraction surface (lower surface) is considered to be the same as the reference light emitting structures (I) and (II) and remains at a relative value of 0.336.
よって、実施発光構造体(I)の光出力を0.796(0.377+0.083+0.336=0.796)と見積もる事が出来る。 Therefore, the light output of the practical light emitting structure (I) can be estimated as 0.796 (0.377 + 0.083 + 0.336 = 0.996).
実施発光構造体(I)は、側面にのみ透光性絶縁層/金属反射層を設けた発光構造体(比較発光構造体(I))、および透光性正電極上のみに反射金属層を有する発光構造体(比較発光構造体(II))と比較し、出力が向上する。そして、発光素子が紫外光を放出する場合に、実施発光構造体(I)の構造を用いれば、アンダーフィル剤の紫外光への露出を防ぐ事が出来、劣化を抑制する事が出来る。 The light-emitting structure (I) has a light-emitting structure (comparative light-emitting structure (I)) provided with a translucent insulating layer / metal reflective layer only on the side surface, and a reflective metal layer only on the translucent positive electrode. The output is improved as compared with the light emitting structure having the comparative light emitting structure (II). And when a light emitting element discharge | releases ultraviolet light, if the structure of implementation light emission structure (I) is used, exposure to the ultraviolet light of an underfill agent can be prevented and degradation can be suppressed.
なお、透光性絶縁層を有さずに、金属反射層を設けた場合には、正電極と負電極間での短絡が生じるという理由から、発光素子として使用できない。 Note that when a metal reflective layer is provided without a light-transmitting insulating layer, it cannot be used as a light emitting element because a short circuit occurs between the positive electrode and the negative electrode.
(実施発光構造体(II)の検証)
実施発光構造体(I)において、透光性絶縁層Insとしてフッ化カルシウム(CaF:膜厚400nm、屈折率1.46、透過率92%)に変更した以外は実施発光構造体(I)と同様の構造を有する実施発光構造体(II)の検証を行った。CaFを用いた場合、実施発光構造体(I)で用いたSiO2と比較して265nmの光に対する屈折率が小さいため、SiO2を用いる実施発光構造体(I)の構造よりも半導体層と透光性絶縁層との界面での反射率が大きくなり、実施発光構造体(I)よりも光出力が大きくなる。全反射が起きる最小の入射角である臨界角の大きさは屈折率によって定まり、スネルの法則によると、光が媒質(A)から媒質(B)に入射するとき、臨界角はarcsin(媒質(A)の屈折率/媒質(B)の屈折率)で与えられる。具体的にはn型窒化物半導体層(例えば、AlGaN層)からSiO2絶縁層に入射する光の臨界角は38.7度であるのに対して、n型窒化物半導体層からCaF絶縁層に入射する光の臨界角は37.5度である。透光性絶縁層にCaFを用いる方が臨界角は小さくなり、その結果、半導体層と透光性絶縁層界面での反射率が高くなる。
(Verification of the light emitting structure (II))
In the implementation light emitting structure (I), the light emitting structure (I) is the same as the implementation light emitting structure (I) except that the light-transmitting insulating layer Ins is changed to calcium fluoride (CaF: film thickness 400 nm, refractive index 1.46, transmittance 92%). The implementation light emitting structure (II) having a similar structure was verified. When using CaF, because of their small refractive index for light of 265nm as compared to SiO 2 used in the embodiment luminous structure (I), and the semiconductor layer than the structure of the embodiment luminous structure (I) using SiO 2 The reflectance at the interface with the translucent insulating layer is increased, and the light output is greater than that of the light emitting structure (I). The critical angle, which is the minimum incident angle at which total reflection occurs, is determined by the refractive index. According to Snell's law, when light enters the medium (B) from the medium (A), the critical angle is arcsin (medium ( The refractive index of A) / the refractive index of the medium (B). Specifically, the critical angle of light incident on the SiO 2 insulating layer from the n-type nitride semiconductor layer (for example, AlGaN layer) is 38.7 degrees, whereas the n-type nitride semiconductor layer to the CaF insulating layer The critical angle of light incident on is 37.5 degrees. When CaF is used for the light-transmitting insulating layer, the critical angle becomes smaller, and as a result, the reflectance at the interface between the semiconductor layer and the light-transmitting insulating layer is increased.
(実施発光構造体(III)の検証)
実施発光構造体(I)において、透光性絶縁層Insとしてフッ化マグネシウム(CaF:膜厚400nm、屈折率1.41、透過率92%)に変更した以外は実施発光構造体(I)と同様の構造を有する実施発光構造体(II)の検証を行った。n型窒化物半導体層からMgF絶縁層に入射する光の臨界角は36.0度であり、実施発光構造体(I)、実施発光構造体(II)の場合と比較して小さく、n型窒化物半導体層と絶縁層界面での反射率が高くなることから、実施発光構造体(I)、実施発光構造体(II)よりも光出力が高くなる。
(Verification of the light-emitting structure (III))
In the light emitting structure (I), the light emitting structure (I) is the same as the light emitting structure (I) except that the light-transmitting insulating layer Ins is changed to magnesium fluoride (CaF: film thickness 400 nm, refractive index 1.41, transmittance 92%). The implementation light emitting structure (II) having a similar structure was verified. The critical angle of light incident on the MgF insulating layer from the n-type nitride semiconductor layer is 36.0 degrees, which is smaller than those in the case of the light-emitting structure (I) and the light-emitting structure (II). Since the reflectance at the interface between the nitride semiconductor layer and the insulating layer is high, the light output is higher than those of the light emitting structure (I) and the light emitting structure (II).
以上の検証結果を表1にまとめた。 The above verification results are summarized in Table 1.
1 透光性基板
2 n型III族窒化物半導体層
3 発光層
4 p型クラッド層
5 p型コンタクト層
6 p型III族窒化物半導体層
7 積層半導体層
P2a 透光性正電極
Ins 透光性絶縁層
R 金属反射層
P1 負電極
P2 正電極
M 実装用基材
E1 実装用基材側負電極
E2 実装用基材側正電極
U アンダーフィル剤
B はんだ
DESCRIPTION OF
Ins Translucent insulating layer R Metal reflective layer P1 Negative electrode P2 Positive electrode M Mounting substrate E1 Mounting substrate side negative electrode E2 Mounting substrate side positive electrode U Underfill agent B Solder
Claims (5)
該透光性基板上に形成されたn型III族窒化物半導体層と、該n型III族窒化物半導体層上に形成された発光層と、該発光層上に形成されたp型III族窒化物半導体層とを有する積層半導体層を備え、
該p型III族窒化物半導体層上に透光性正電極が形成され、
該n型III族窒化物半導体層、発光層、及びp型III族窒化物半導体層の一部を除去して露出させたn型III族窒化物半導体層上に負電極が形成されてなる、発光波長が300nm以下の紫外発光素子において、
該負電極を形成した面から該透光性正電極が形成された側の積層半導体層の表面であって、該透光性正電極の上面露出部と該負電極の上面露出部を除いた積層半導体層の表面に透光性絶縁層を有し、かつ該透光性絶縁層上、及び該透光性正電極の上面露出部上に金属反射層を有することを特徴とする紫外発光素子。 Translucent substrate, n-type group III nitride semiconductor layer formed on the translucent substrate, light-emitting layer formed on the n-type group III nitride semiconductor layer, and formed on the light-emitting layer A laminated semiconductor layer having a p-type group III nitride semiconductor layer formed,
A translucent positive electrode is formed on the p-type group III nitride semiconductor layer,
A negative electrode is formed on the n-type group III nitride semiconductor layer exposed by removing a part of the n-type group III nitride semiconductor layer, the light emitting layer, and the p-type group III nitride semiconductor layer. In an ultraviolet light emitting device having an emission wavelength of 300 nm or less,
The surface of the laminated semiconductor layer on the side where the light transmitting positive electrode is formed from the surface on which the negative electrode is formed, excluding the upper surface exposed portion of the light transmitting positive electrode and the upper surface exposed portion of the negative electrode. An ultraviolet light emitting device comprising: a light-transmitting insulating layer on a surface of a laminated semiconductor layer; and a metal reflective layer on the light-transmitting insulating layer and on an upper surface exposed portion of the light-transmitting positive electrode. .
波長265nmの光に対する前記透光性絶縁層の透過率が70%以上であり、
波長265nmの光に対する前記透光性正電極の透過率が60%以上であり、
波長265nmの光に対する前記金属反射層の反射率が70%以上であり、
波長265nmの光に対する前記p型III窒化物半導体層の透過率が50%以上であることを特徴とする請求項1に記載の紫外発光素子。 The refractive index of the translucent insulating layer with respect to light with a wavelength of 265 nm is lower than the refractive index of the n-type group III nitride semiconductor layer with respect to light with a wavelength of 265 nm,
The transmittance of the light-transmitting insulating layer with respect to light having a wavelength of 265 nm is 70% or more,
The transmittance of the translucent positive electrode with respect to light having a wavelength of 265 nm is 60% or more,
The reflectance of the metal reflection layer with respect to light having a wavelength of 265 nm is 70% or more
The ultraviolet light-emitting device according to claim 1, wherein a transmittance of the p-type III nitride semiconductor layer with respect to light having a wavelength of 265 nm is 50% or more.
該透光性正電極の膜厚が10nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。 The translucent positive electrode has a layer made of a metal selected from Ni, Cr, Au, Mg, Zn, and Pd, or a layer made of an oxide of the metal,
2. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the translucent positive electrode has a thickness of 10 nm or less.
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