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JP2008072039A - Light-emitting element - Google Patents

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JP2008072039A
JP2008072039A JP2006251072A JP2006251072A JP2008072039A JP 2008072039 A JP2008072039 A JP 2008072039A JP 2006251072 A JP2006251072 A JP 2006251072A JP 2006251072 A JP2006251072 A JP 2006251072A JP 2008072039 A JP2008072039 A JP 2008072039A
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layer
light emitting
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reflective
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JP2006251072A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsunori Hori
篤寛 堀
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element with high reliability by preventing the occurrence of migration. <P>SOLUTION: The light emitting element 10 has a substrate 11, a semiconductor layer 12 including an n-layer 121, a light emitting layer 122 and a p-layer 123 that are laminated on the substrate 11, an n-electrode 13, and a p-electrode 14 having a reflective electrode 142. In the light emitting element 10, the p-electrode 14 is provided with: a p-contact electrode 141 provided with a plurality of recessed portions 141a and the reflective electrode 142 that is divided into each of a plurality of the recessed portions 141a; and a p-bonding electrode 143 that is formed in such a manner as to put a lid on the recessed portions 141a of the p-contact electrode 141. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板と、この基板に積層された発光層を含む半導体層と、電極としてn電極および反射電極を含むp電極とを備えた発光素子に関する。   The present invention relates to a light emitting device including a substrate, a semiconductor layer including a light emitting layer stacked on the substrate, and a p electrode including an n electrode and a reflective electrode as electrodes.

従来の発光素子として反射電極を有するものが特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載のIII族窒化物系化合物半導体発光素子は、サファイヤ基板の上にn+層103が形成され、n+層の上に発光層が形成され、発光層の上にはp型層が形成されている。さらに、p型層の上には第1薄膜金属層と正電極とが積層され、最上部には、SiO2膜より成る保護膜が形成されている。この正電極は、銀(Ag)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、または、これらの金属を少なくとも1種類以上含んだ合金より成る金属層により構成されているものである。
特開2000−36619号公報
A conventional light emitting device having a reflective electrode is described in Patent Document 1. In the group III nitride compound semiconductor light emitting device described in Patent Document 1, an n + layer 103 is formed on a sapphire substrate, a light emitting layer is formed on the n + layer, and a p is formed on the light emitting layer. A mold layer is formed. Further, a first thin film metal layer and a positive electrode are laminated on the p-type layer, and a protective film made of a SiO 2 film is formed on the top. This positive electrode is composed of a metal layer made of silver (Ag), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), platinum (Pt), palladium (Pd), or an alloy containing at least one of these metals. It is what.
JP 2000-36619 A

この特許文献1に記載のIII族窒化物系化合物半導体発光素子は、反射電極である正電極を覆うようにSiO2膜で形成された保護膜を備えているので、銀や銀合金を用いることで発生しやすい状態にあるマイグレーションの影響を防止するという点では、この保護膜が寄与するものと思われる。 Since the group III nitride compound semiconductor light emitting device described in Patent Document 1 includes a protective film formed of a SiO 2 film so as to cover the positive electrode which is a reflective electrode, silver or a silver alloy is used. This protective film is considered to contribute in terms of preventing the influence of migration that is likely to occur in

しかし、保護膜は、半導体層である酸化膜で形成された層であり、この保護膜と金属である正電極との界面は、金属同士の界面と比較すると接続強度が低いので、電圧を印加して発光させていると正電極でマイグレーションの成長により、保護膜が剥離してしまうおそれがある。そうなると成長して保護膜から漏れたマイグレーションが、半導体層の発光層やn層と短絡して発光不良となるおそれがある。   However, the protective film is a layer formed of an oxide film that is a semiconductor layer, and the interface between this protective film and the positive electrode that is a metal has a lower connection strength than the interface between metals, so a voltage is applied. When the light is emitted, the protective film may be peeled off due to growth of migration at the positive electrode. Then, the migration that has grown and leaked from the protective film may cause a short circuit with the light emitting layer or the n layer of the semiconductor layer, resulting in a light emission failure.

従って、発光素子は、発光不良の一因となるマイグレーションの漏れを防止して、更なる信頼性の向上が望まれている。   Therefore, the light emitting element is desired to further improve the reliability by preventing the leakage of migration that causes the light emission failure.

そこで本発明は、マイグレーションの発生を防止することで信頼性の高い発光素子を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a light-emitting element with high reliability by preventing the occurrence of migration.

本発明の発光素子は、基板と、前記基板に積層された発光層を含む半導体層と、n電極と、反射電極を有するp電極とを有する発光素子において、前記p電極は、凹部が設けられていると共に、この凹部内に前記反射電極が設けられた第1電極と、前記第1電極の凹部に蓋をするように形成された第2電極とを備えたことを特徴とする。   The light-emitting element of the present invention is a light-emitting element including a substrate, a semiconductor layer including a light-emitting layer stacked on the substrate, an n-electrode, and a p-electrode having a reflective electrode, and the p-electrode is provided with a recess. And a first electrode provided with the reflective electrode in the recess, and a second electrode formed so as to cover the recess of the first electrode.

本発明の発光素子は、反射電極を第1電極の凹部内に設け、第2電極をこの凹部に蓋をするように設けることで、短絡や電流のリークを防止することができるので、マイグレーションが発生しても高い信頼性を確保することができる。   In the light emitting device of the present invention, the reflection electrode is provided in the recess of the first electrode, and the second electrode is provided so as to cover the recess, so that short circuit and current leakage can be prevented. Even if it occurs, high reliability can be ensured.

本願の第1の発明は、基板と、基板に積層された発光層を含む半導体層と、n電極と、反射電極を有するp電極とを有する発光素子において、p電極は、凹部が設けられていると共に、この凹部内に反射電極が設けられた第1電極と、第1電極の凹部に蓋をするように形成された第2電極とを備えたことを特徴としたものである。   A first invention of the present application is a light-emitting element including a substrate, a semiconductor layer including a light-emitting layer stacked on the substrate, an n-electrode, and a p-electrode having a reflective electrode. The p-electrode has a recess. And a first electrode provided with a reflective electrode in the recess, and a second electrode formed so as to cover the recess of the first electrode.

マイグレーションが発生しやすい高反射率の銀や銀合金などが使用される反射電極を第1電極の凹部内に設け、第2電極をこの凹部に蓋をするように設けているので、反射電極にマイグレーションが発生しても、この第1電極の凹部の周壁を超えて、第1電極と第2電極との界面の間から外へ広がるように進行するマイグレーションの成長を阻止することができる。つまり、反射電極からのマイグレーションが第1電極の凹部から漏れ出ることを抑止することで、短絡や電流のリークを抑止することができる。   Since the reflective electrode using high reflectivity silver or silver alloy, which is likely to cause migration, is provided in the concave portion of the first electrode, and the second electrode is provided so as to cover the concave portion, Even if migration occurs, it is possible to prevent the growth of migration that progresses so as to spread out from between the interface between the first electrode and the second electrode beyond the peripheral wall of the recess of the first electrode. That is, it is possible to suppress short circuit and current leakage by suppressing migration from the reflective electrode from leaking out from the recess of the first electrode.

本願の第2の発明は、反射電極は、第2電極との界面が凹部の開口面より低い位置に形成されていることを特徴としたものである。   The second invention of the present application is characterized in that the reflective electrode is formed at a position where the interface with the second electrode is lower than the opening surface of the recess.

第1電極の凹部の開口面より反射電極と第2電極との界面を低い位置となるように反射電極を形成することで、反射電極にマイグレーションが発生して成長しても凹部の開口面までに余裕があるので、マイグレーションが凹部の周壁を超え難い状態とすることができる。また第1電極と第2電極との接続面積を多く確保することができるのでより強固に第1電極と第2電極とが接合することで、反射電極のマイグレーションの成長を更に防止することができる。   By forming the reflective electrode so that the interface between the reflective electrode and the second electrode is lower than the opening surface of the concave portion of the first electrode, even if migration occurs in the reflective electrode and grows, the opening surface of the concave portion is reached Therefore, it is possible to make it difficult for migration to exceed the peripheral wall of the recess. In addition, since a large connection area between the first electrode and the second electrode can be secured, the first electrode and the second electrode can be more firmly bonded to further prevent migration growth of the reflective electrode. .

本願の第3の発明は、第1電極の凹部は、反射電極を複数の島状に分割するように設けられていることを特徴としたものである。   The third invention of the present application is characterized in that the concave portion of the first electrode is provided so as to divide the reflective electrode into a plurality of island shapes.

第1電極を、反射電極を複数の島状に分割する凹部とすることで、第1電極と第2電極との接続面積を多くすることができるので、第1電極と第2電極との接続強度を増加させることができる。また、第1電極の中央部に位置する反射電極からのマイグレーションが発光素子の外側へ漏れ出るためには、周囲の凹部を超えるように成長しなければならないので、マイグレーションの成長をより確実に防止することができる。更に、反射電極が多層で形成されていれば、反射電極を分割して個々の面積を小さくすることで、反射電極を積層する際のそれぞれの層の膨張や収縮の違いから発生する応力を低下させることができる。従って、多層した反射電極を積層していく上で、それぞれの層が剥離することが防止できる。   Since the first electrode is a recess that divides the reflective electrode into a plurality of islands, the connection area between the first electrode and the second electrode can be increased, so the connection between the first electrode and the second electrode can be increased. Strength can be increased. In addition, in order for migration from the reflective electrode located at the center of the first electrode to leak out of the light emitting element, it must grow beyond the surrounding recess, thus preventing migration growth more reliably. can do. Furthermore, if the reflective electrode is formed of multiple layers, the stress generated from the difference in expansion and contraction of each layer when the reflective electrode is laminated can be reduced by dividing the reflective electrode to reduce the individual area. Can be made. Therefore, it is possible to prevent the respective layers from being peeled off when the multilayer reflective electrodes are stacked.

本願の第4の発明は、複数の島状に形成された反射電極のうち最も外側に位置する反射電極が、非マイグレーション金属で形成されていることを特徴としたものである。   The fourth invention of the present application is characterized in that the reflective electrode located on the outermost side among the plurality of reflective electrodes formed in an island shape is formed of a non-migration metal.

例えばマイグレーションの発生しやすいAgやAg合金で、複数の島状に形成された反射電極を形成すると、最も外側に位置するAg反射電極でマイグレーションが発生した場合、障壁となりうる部分が少ない。複数の島状に形成された反射電極のうち最も外側に位置する反射電極を非マイグレーション金属で形成することで、最も外側に位置する反射電極からp層端までの距離を確保することができる。従って、単に反射電極を複数の島状に形成するより、更に、マイグレーションが成長して発光素子の側面から漏れ出ることを防止することができる。   For example, when a plurality of island-like reflective electrodes are formed of Ag or Ag alloy that is likely to undergo migration, when migration occurs in the outermost Ag reflective electrode, there are few portions that can become a barrier. By forming the outermost reflective electrode among the plurality of reflective electrodes formed in an island shape with a non-migration metal, a distance from the outermost reflective electrode to the p-layer end can be secured. Therefore, it is possible to prevent migration from growing and leaking from the side surface of the light emitting element, rather than simply forming the reflective electrode in a plurality of island shapes.

本願の第5の発明は、第1電極の凹部は、反射電極全体の周囲をその周壁で囲うように形成されていることを特徴としたものである。   The fifth invention of the present application is characterized in that the concave portion of the first electrode is formed so as to surround the entire periphery of the reflective electrode with its peripheral wall.

マイグレーションによる短絡や電流のリークは、マイグレーションが半導体層の側面を伝わって各半導体層を跨るように成長したり、n電極と接触するように成長したりすることで発生する。従って少なくとも、p電極から外側にマイグレーションが漏れ出ることが防止できれば、短絡や電流のリークを防止することができる。本発明の発光素子は、第1電極の凹部を反射電極全体の周囲をその周壁で囲うように形成することで、p電極の側面から漏れ出ることを防止することができると共に、反射電極全体を囲うように第1電極が形成されているので、反射電極が分断されず反射電極での反射効率の低減を抑えることができる。   A short circuit or leakage of current due to migration occurs when the migration propagates along the side surface of the semiconductor layer and grows across each semiconductor layer, or grows in contact with the n-electrode. Therefore, at least if short circuit and leakage of current can be prevented from leaking outside from the p electrode, short circuit and current leakage can be prevented. The light emitting device of the present invention can prevent leakage from the side surface of the p electrode by forming the concave portion of the first electrode so as to surround the entire periphery of the reflective electrode with the peripheral wall thereof, and Since the 1st electrode is formed so that it may surround, a reflective electrode is not parted and reduction of the reflective efficiency in a reflective electrode can be suppressed.

本願の第6の発明は、半導体層のp層は、p型窒化ガリウム系半導体層で形成され、第1電極は、半導体層に接するコンタクト電極であり、Pt,Pd,In,Sn,Zn,Ni、またはこれらの中から少なくとも1種類を含む合金、または導電性膜からなる単層または多層膜で形成されていることを特徴としたものである。   In a sixth invention of the present application, the p layer of the semiconductor layer is formed of a p-type gallium nitride based semiconductor layer, the first electrode is a contact electrode in contact with the semiconductor layer, and Pt, Pd, In, Sn, Zn, It is characterized by being formed of Ni, or an alloy containing at least one of these, or a single layer or a multilayer film made of a conductive film.

半導体層のp層がp型窒化ガリウム系半導体層で形成されているときに、第1電極を半導体層に接するコンタクト電極とし、Pt,Pd,In,Sn,Zn,Ni、またはこれらの中から少なくとも1種類を含む合金、または導電性膜からなる単層または多層膜で形成することで、p層と第1電極とをオーミックコンタクトをとることができる。   When the p layer of the semiconductor layer is formed of a p-type gallium nitride based semiconductor layer, the first electrode is used as a contact electrode in contact with the semiconductor layer, and Pt, Pd, In, Sn, Zn, Ni, or among these By forming the alloy including at least one kind, or a single layer or a multilayer film made of a conductive film, the p layer and the first electrode can be in ohmic contact.

本願の第7の発明は、第2電極は、第1電極の周囲側面を覆うように形成されていることを特徴としたものである。   The seventh invention of the present application is characterized in that the second electrode is formed so as to cover a peripheral side surface of the first electrode.

最も外側に近い第1電極の凹部から成長したマイグレーションであっても、凹部の周壁を超えても、第2電極が第1電極を覆っているため、更にマイグレーションが漏れ出ることを抑止することができる。   Even if the migration grows from the concave portion of the first electrode closest to the outermost side or exceeds the peripheral wall of the concave portion, since the second electrode covers the first electrode, the migration can be further prevented from leaking. it can.

本願の第8の発明は、第2電極は、ボンディング電極であり、Rh,Ti,Au,Mo,W,Pt,In,Sn,Zn,Pd,Cr,Al、またはこれらの中から少なくとも1種類を含む合金、導電性膜からなる単層または多層膜であることを特徴としたものである。   In an eighth invention of the present application, the second electrode is a bonding electrode, and Rh, Ti, Au, Mo, W, Pt, In, Sn, Zn, Pd, Cr, Al, or at least one of these It is characterized by being a single layer or a multilayer film made of an alloy containing a conductive film.

第2電極をボンディング電極とし、Rh,Ti,Au,Mo,W,Pt,In,Sn,Zn,Pd,Cr,Al、またはこれらの中から少なくとも1種類を含む合金、導電性膜からなる単層または多層膜で形成することで、第1電極との密着性を向上させることができる。   The second electrode is a bonding electrode, and Rh, Ti, Au, Mo, W, Pt, In, Sn, Zn, Pd, Cr, Al, or an alloy containing at least one of these, or a single conductive film made of a conductive film. By forming with a layer or a multilayer film, the adhesion to the first electrode can be improved.

本願の第9の発明は、第1電極と第2電極とは、同じ材質で形成されていることを特徴としたものである。   The ninth invention of the present application is characterized in that the first electrode and the second electrode are formed of the same material.

第1電極と第2電極とを同じ材質で形成することで、更に密着度を向上させることができるので、反射電極でマイグレーションが発生しても第1電極と第2電極との間から成長することが困難な状態とすることができる。   By forming the first electrode and the second electrode with the same material, the degree of adhesion can be further improved, so that even if migration occurs in the reflective electrode, it grows between the first electrode and the second electrode. Can be difficult.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る発光素子を図1および図2に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る発光素子を示す断面図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る発光素子を示す平面図である。
(Embodiment 1)
A light-emitting element according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the light emitting element according to Embodiment 1 of the present invention.

図1および図2に示すように発光素子10は、基板11と、半導体層12と、n電極13と、p電極14とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting element 10 includes a substrate 11, a semiconductor layer 12, an n electrode 13, and a p electrode 14.

基板11は、窒化系ガリウム半導体であるn型GaNで形成されている。   The substrate 11 is made of n-type GaN that is a nitride-based gallium semiconductor.

半導体層12は、n層121と、発光層122、p層123とを備えている。n層121は、基板11にGaNやAlGaN等を積層して形成されるn型半導体層である。n層121と基板11の間にGaNやInGaN等で形成したバッファ層を設けることも可能である。発光層122は、n層121にInGaN等を積層して形成されている。また、p層123は、発光層122にAlGaNを積層して形成されるp型半導体層である。   The semiconductor layer 12 includes an n layer 121, a light emitting layer 122, and a p layer 123. The n layer 121 is an n-type semiconductor layer formed by stacking GaN, AlGaN or the like on the substrate 11. It is also possible to provide a buffer layer made of GaN, InGaN or the like between the n layer 121 and the substrate 11. The light emitting layer 122 is formed by laminating InGaN or the like on the n layer 121. The p layer 123 is a p-type semiconductor layer formed by stacking AlGaN on the light emitting layer 122.

n電極13は、n層121に、発光層122とp層123とを積層した後に、ドライエッチングにより発光層122とp層123とn層121の一部とを除去して、n電極13を形成する領域を露出させ、この露出したn層121上に形成されている。n電極13は、二層構造を有しており、n層121と良好に接続するためのnコンタクト電極131と、ボンディングのためにnボンディング電極132とを備えている。nコンタクト電極131は、コンタクト電極材料としてTi、Al、In、Zn、Crのいずれか一つ、またはこれらの金属を1種類以上含む合金、導電性膜で形成することができる。nボンディング電極132は、ボンディングするのに好適なAuで形成されている。   The n-electrode 13 is formed by laminating the light-emitting layer 122 and the p-layer 123 on the n-layer 121, and then removing the light-emitting layer 122, the p-layer 123, and a part of the n-layer 121 by dry etching. A region to be formed is exposed and formed on the exposed n layer 121. The n-electrode 13 has a two-layer structure, and includes an n-contact electrode 131 for good connection with the n-layer 121 and an n-bonding electrode 132 for bonding. The n-contact electrode 131 can be formed of any one of Ti, Al, In, Zn, and Cr as a contact electrode material, or an alloy or conductive film containing one or more of these metals. The n bonding electrode 132 is made of Au suitable for bonding.

p電極14は、三層構造を有しており、p層123側から、pコンタクト電極(第1電極)141と、反射電極142と、pボンディング電極143(第2電極)とを備えている。   The p-electrode 14 has a three-layer structure, and includes a p-contact electrode (first electrode) 141, a reflective electrode 142, and a p-bonding electrode 143 (second electrode) from the p-layer 123 side. .

pコンタクト電極141は、複数の凹部141aが形成され、反射電極142が凹部141a内に設けられている。従って反射電極142は、複数の島状に分割されるように、pコンタクト電極141のそれぞれの凹部141aに配置されている。   The p-contact electrode 141 has a plurality of recesses 141a, and a reflective electrode 142 is provided in the recess 141a. Accordingly, the reflective electrode 142 is disposed in each concave portion 141a of the p-contact electrode 141 so as to be divided into a plurality of island shapes.

pコンタクト電極141は、Pt,Pd,In,Sn,Zn,Ni、またはこれらの中から少なくとも1種類を含む合金、または導電性膜から形成するのが、半導体層12とのコンタクト性から望ましい。本実施の形態では、高透過率を維持しつつ厚く成膜することができるので、pコンタクト電極141としてITOを採用している。また、pコンタクト電極141は、単層または多層膜とすることができる。pコンタクト電極141を多層膜とするときには、1層目を膜厚10Å(0.001μm)程度のPt層とし、2層目をITO層とすることで、コンタクト抵抗を抑えつつ、高透過率を維持することができる。この凹部141aは、pコンタクト電極141となる金属層または導電性膜を成膜した後に、その表面に凹部141aとなる位置以外にレジスト、SiO2などの保護膜を形成することでマスクして、所定深さまでエッチングし、保護膜を除去することで容易に形成することができる。 The p-contact electrode 141 is preferably formed from Pt, Pd, In, Sn, Zn, Ni, an alloy containing at least one of these, or a conductive film in view of contact with the semiconductor layer 12. In this embodiment mode, it is possible to form a thick film while maintaining high transmittance. Therefore, ITO is used as the p-contact electrode 141. The p-contact electrode 141 can be a single layer or a multilayer film. When the p-contact electrode 141 is a multilayer film, the first layer is a Pt layer having a film thickness of about 10 mm (0.001 μm), and the second layer is an ITO layer. Can be maintained. The recess 141a is masked by forming a protective film such as a resist or SiO 2 on the surface of the metal layer or conductive film to be the p-contact electrode 141 in addition to the position to be the recess 141a on the surface. It can be formed easily by etching to a predetermined depth and removing the protective film.

反射電極142は、発光層122からの光を基板11側へ反射するために高反射率のAg、またはAg合金から形成することができる。反射電極142の膜厚は光を反射する程度の厚みを有し、かつ反射電極142とpボンディング電極143との界面が凹部141a内に位置する程度の膜厚とするのが、マイグレーションが発生したときに凹部141aの周壁が障害となって成長を抑制するので望ましい。本実施の形態では、凹部141aの深さを0.4μmとし、反射電極142の膜厚を0.2μmとしている。そうすることで、凹部141aから漏れ出るまでに反射電極142から0.2μmの余裕を確保することができる。この反射電極142は、凹部141aが形成されたpコンタクト電極141の上面に保護膜を形成し、Ag層またはAg合金層を形成した後に、成膜されたAg層またはAg合金層を保護膜ごと除去することで凹部141a内のみに形成することができる。   The reflective electrode 142 can be made of Ag or Ag alloy having a high reflectivity in order to reflect the light from the light emitting layer 122 toward the substrate 11 side. The thickness of the reflective electrode 142 has such a thickness as to reflect light, and the film thickness is such that the interface between the reflective electrode 142 and the p-bonding electrode 143 is located in the concave portion 141a. It is sometimes desirable because the peripheral wall of the recess 141a becomes an obstacle and suppresses growth. In the present embodiment, the depth of the recess 141a is 0.4 μm, and the thickness of the reflective electrode 142 is 0.2 μm. By doing so, a margin of 0.2 μm can be secured from the reflective electrode 142 before leaking out from the recess 141a. The reflective electrode 142 is formed by forming a protective film on the upper surface of the p-contact electrode 141 in which the concave portion 141a is formed, forming an Ag layer or an Ag alloy layer, and then forming the formed Ag layer or Ag alloy layer together with the protective film. By removing, it can form only in the recessed part 141a.

pボンディング電極143は、pコンタクト電極141の凹部141aに合致する凸部143aが形成され、pコンタクト電極141の凹部141aに蓋をするように配置されたボンディングするための電極である。また、pボンディング電極143は、pコンタクト電極141の周囲側面を囲うように形成されている。pボンディング電極143は、Rh,Ti,Au,Mo,W,Pt,In,Sn,Zn,Pd,Cr,Al、またはこれらの中から少なくとも1種類を含む合金、または導電性膜とするのが、pコンタクト電極141および反射電極142との密着性の点から望ましく、またpボンディング電極143は、単層または多層膜とすることができる。本実施の形態では、pボンディング電極143を多層とし、1層目にITO、2層目にRh、3層目にAuを採用している。ボンディング電極の1層目をITOとすることで、コンタクト電極と同じ材料であることから、密着性を上げることができる。また、ITOとRhは密着性がよい。最外層をボンディング性の観点からAuとするのが望ましい。   The p-bonding electrode 143 is an electrode for bonding in which a convex portion 143a that matches the concave portion 141a of the p-contact electrode 141 is formed, and is arranged so as to cover the concave portion 141a of the p-contact electrode 141. The p bonding electrode 143 is formed so as to surround the peripheral side surface of the p contact electrode 141. The p bonding electrode 143 may be Rh, Ti, Au, Mo, W, Pt, In, Sn, Zn, Pd, Cr, Al, an alloy containing at least one of these, or a conductive film. From the viewpoint of adhesion between the p-contact electrode 141 and the reflective electrode 142, the p-bonding electrode 143 can be a single layer or a multilayer film. In this embodiment, the p-bonding electrode 143 is a multilayer, and ITO is used for the first layer, Rh for the second layer, and Au for the third layer. Since the first layer of the bonding electrode is made of ITO, it is made of the same material as the contact electrode, so that the adhesion can be improved. ITO and Rh have good adhesion. The outermost layer is preferably Au from the viewpoint of bonding properties.

このように、マイグレーションが発生しやすい高反射率のAgやAg合金などを使用した反射電極142をpコンタクト電極141の凹部141a内に設け、この凹部141aをpボンディング電極143が蓋をするように設けられているので、反射電極142にマイグレーションが発生しても、このpコンタクト電極141の凹部141aの周壁を超えて、pコンタクト電極141とpボンディング電極143との界面の間から外へ広がるようにマイグレーションが成長することを防止することができる。   As described above, the reflective electrode 142 using Ag or Ag alloy having high reflectivity that is likely to cause migration is provided in the concave portion 141a of the p-contact electrode 141, and the concave portion 141a is covered with the p-bonding electrode 143. Therefore, even if migration occurs in the reflective electrode 142, it extends beyond the peripheral wall of the concave portion 141 a of the p contact electrode 141 and spreads between the interface between the p contact electrode 141 and the p bonding electrode 143. It is possible to prevent migration from growing.

また、pコンタクト電極141の凹部141aの開口面より反射電極142とpコンタクト電極141との界面を低い位置となるように反射電極142を形成することで、pコンタクト電極141とpボンディング電極143との接触面を多く確保することができるのでより強固にpコンタクト電極141とpボンディング電極143とを接合させることができる。   Further, the reflective electrode 142 is formed so that the interface between the reflective electrode 142 and the p contact electrode 141 is positioned lower than the opening surface of the concave portion 141a of the p contact electrode 141, whereby the p contact electrode 141, the p bonding electrode 143, Therefore, the p contact electrode 141 and the p bonding electrode 143 can be bonded more firmly.

更にpコンタクト電極141の周囲側面を囲うようにpボンディング電極143が形成されていることで、pコンタクト電極141とpボンディング電極143との接続面として、pコンタクト電極141の上面および凹部141a内だけでなく、pコンタクト電極141の周囲側面までも確保することができるので、より強固に接合させることができる。   Further, since the p bonding electrode 143 is formed so as to surround the peripheral side surface of the p contact electrode 141, only the upper surface of the p contact electrode 141 and the inside of the recess 141a are used as a connection surface between the p contact electrode 141 and the p bonding electrode 143. In addition, since the peripheral side surface of the p-contact electrode 141 can be secured, it is possible to bond more firmly.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る発光素子を図3および図4に基づいて説明する。図3は、本発明の実施の形態2に係る発光素子を示す断面図である。図4は、本発明の実施の形態2に係る発光素子を示す平面図である。
(Embodiment 2)
A light-emitting element according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a light emitting element according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4 is a plan view showing a light emitting element according to Embodiment 2 of the present invention.

図3および図4に示すように発光素子20は、基板21の一面側にn電極22が設けられ、他面側に半導体層23とp電極24とが設けられている。基板21は、窒化系ガリウム半導体であるn型GaNで形成されている。n電極22は、実施の形態1のn電極13と同様にnコンタクト電極221とnボンディング電極222とすることができる。また半導体層23も実施の形態1の半導体層12と同様にn層231,発光層232およびp層233とすることができ、順次積層することで形成することができる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the light emitting element 20 includes an n electrode 22 on one surface side of a substrate 21 and a semiconductor layer 23 and a p electrode 24 on the other surface side. The substrate 21 is made of n-type GaN, which is a nitride-based gallium semiconductor. The n electrode 22 can be an n contact electrode 221 and an n bonding electrode 222 in the same manner as the n electrode 13 of the first embodiment. Similarly to the semiconductor layer 12 of Embodiment 1, the semiconductor layer 23 can be an n-layer 231, a light-emitting layer 232, and a p-layer 233, and can be formed by sequentially stacking layers.

p電極24は、実施の形態1と同様に三層構造を有しており、p層233側から、pコンタクト電極(第1電極)241と、反射電極242と、pボンディング電極243(第2電極)とを備えている。pコンタクト電極241と、反射電極242と、pボンディング電極243との材質は、実施の形態1と同様のものが使用できる。   The p electrode 24 has a three-layer structure as in the first embodiment. From the p layer 233 side, the p contact electrode (first electrode) 241, the reflective electrode 242, and the p bonding electrode 243 (second electrode) are provided. Electrode). The same materials as those in the first embodiment can be used for the p contact electrode 241, the reflective electrode 242, and the p bonding electrode 243.

このように本実施の形態2では、基板21の一面側にn電極22を設け、他面側に半導体層23およびp電極24を設けた発光素子20として、実施の形態1と同様にpコンタクト電極241に凹部241aを形成し、この凹部241aに反射電極242を設けることで、マイグレーションが成長してp電極24の外側に漏れ出てしまうことを防止することができる。   As described above, in the second embodiment, the p-contact is formed as the light-emitting element 20 in which the n-electrode 22 is provided on one surface side of the substrate 21 and the semiconductor layer 23 and the p-electrode 24 are provided on the other surface side. By forming the recess 241 a in the electrode 241 and providing the reflective electrode 242 in the recess 241 a, it is possible to prevent migration from growing and leaking outside the p electrode 24.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に係る発光素子を図5および図6に基づいて説明する。図5は、本発明の実施の形態3に係る発光素子を示す断面図である。図6は、本発明の実施の形態3に係る発光素子を示す平面図である。なお図5および図6において、図1および図2と同じ構成は同符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 3)
A light-emitting element according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a light-emitting element according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 6 is a plan view showing a light-emitting element according to Embodiment 3 of the present invention. 5 and FIG. 6, the same components as those in FIG. 1 and FIG.

図5および図6に示すように、発光素子30は、複数の島状に形成された反射電極142のうち最も外側に位置する反射電極142aを、非マイグレーション金属で形成したものである。本実施の形態では、非マイグレーション金属としてRhやPtとすることができる。例えば、AgやAg合金のようにマイグレーションが発生するけれど高反射率を有するものを内側の反射電極142bに配置し、RhやPtなどのようにマイグレーションが発生しない非マイグレーション金属であるけれどAgやAg合金よりは反射率が劣るものを最も外側に配置する。そうすることで、最もp層123端に近い外側の反射電極142aではマイグレーションが発生しないため、マイグレーションを生じる可能性のある材質を用いるよりは、より高い信頼性を保つことができる。また内側の反射電極142bをAgまたはAg合金とすることで高反射率を維持することが可能である。   As shown in FIGS. 5 and 6, the light emitting element 30 is formed by forming the outermost reflective electrode 142 a among the plurality of reflective electrodes 142 formed in an island shape with a non-migration metal. In the present embodiment, Rh or Pt can be used as the non-migration metal. For example, a material such as Ag or Ag alloy that causes migration but has a high reflectance is disposed on the inner reflective electrode 142b, and is a non-migration metal such as Rh or Pt that does not cause migration, but Ag or Ag. The one having a lower reflectance than the alloy is arranged on the outermost side. By doing so, since no migration occurs in the outer reflective electrode 142a closest to the end of the p layer 123, higher reliability can be maintained than using a material that may cause migration. Moreover, it is possible to maintain a high reflectance by making the inner reflective electrode 142b Ag or an Ag alloy.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4に係る発光素子を図7および図8に基づいて説明する。図7は、本発明の実施の形態4に係る発光素子を示す断面図である。図8は、本発明の実施の形態4に係る発光素子を示す平面図である。なお図7および図8において、図3および図4と同じ構成は同符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 4)
A light-emitting element according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a light-emitting element according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 8 is a plan view showing a light-emitting element according to Embodiment 4 of the present invention. 7 and FIG. 8, the same components as those in FIG. 3 and FIG.

図7および図8に示すように発光素子40は、基板21の一面側にn電極22が設けられ、他面側に半導体層23とp電極24とが設けられている。また半導体層23としてn層231,発光層232およびp層233とが順次積層されている。そして本実施の形態4に係る発光素子40においても、実施の形態3と同様に、複数の島状に形成された反射電極242のうち最も外側に位置する反射電極242aを、非マイグレーション金属であるRhで形成し、反射電極242aの内側に位置する反射電極242bを高反射率ではあるけれどマイグレーションが発生するおそれのあるAgやAg合金で形成したものである。このように反射電極242を形成することで、実施の形態3と同様に、単に反射電極を複数の島状に形成するより、更にマイグレーションが成長して発光素子40の側面から漏れ出ることを防止することができる。   As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the light emitting element 40 includes an n electrode 22 on one surface side of the substrate 21 and a semiconductor layer 23 and a p electrode 24 on the other surface side. Further, an n layer 231, a light emitting layer 232, and a p layer 233 are sequentially stacked as the semiconductor layer 23. In the light emitting element 40 according to the fourth embodiment, as in the third embodiment, the outermost reflective electrode 242a among the plurality of reflective electrodes 242 formed in an island shape is a non-migration metal. The reflective electrode 242b formed of Rh and positioned inside the reflective electrode 242a is formed of Ag or an Ag alloy that has high reflectivity but may cause migration. By forming the reflective electrode 242 in this manner, migration is prevented from growing and leaking from the side surface of the light emitting element 40, as in the third embodiment, rather than simply forming the reflective electrode in a plurality of island shapes. can do.

(実施の形態5)
本発明の実施の形態5に係る発光素子を図9および図10に基づいて説明する。図9は、本発明の実施の形態5に係る発光素子を示す断面図である。図10は、本発明の実施の形態5に係る発光素子を示す平面図である。なお図9および図10において、図1および図2と同じ構成は同符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 5)
A light-emitting element according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a light-emitting element according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 10 is a plan view showing a light-emitting element according to Embodiment 5 of the present invention. 9 and FIG. 10, the same components as those in FIG. 1 and FIG.

図9および図10に示すように、発光素子50は、p電極51として、反射電極512全体を凹部511aの周壁511bで囲うように形成されたpコンタクト電極511を備えている。このようにp電極51を形成することで、反射電極512にマイグレーションが発生して成長しても、pコンタクト電極511の周壁が成長に対する障害となるので、マイグレーションがp電極51から漏れ出て半導体層12の側面を伝わっていくような成長を防止することができる。また、反射電極512の広さは、pコンタクト電極511の周壁511bの厚み分の面積、およびpボンディング電極513とp層123との接続分の面積が減少するだけで、発光層122のほぼ全面に形成されているので、反射効率の低下を最小限に抑えることができる。   As shown in FIGS. 9 and 10, the light emitting element 50 includes a p-contact electrode 511 formed as a p-electrode 51 so as to surround the entire reflective electrode 512 with a peripheral wall 511 b of the recess 511 a. By forming the p electrode 51 in this way, even if migration occurs in the reflective electrode 512 and grows, the peripheral wall of the p contact electrode 511 becomes an obstacle to growth. Growth that propagates along the side surface of the layer 12 can be prevented. The area of the reflective electrode 512 is reduced by reducing the area of the peripheral wall 511b of the p-contact electrode 511 and the area of the connection between the p-bonding electrode 513 and the p-layer 123. Therefore, the reduction in reflection efficiency can be minimized.

(実施の形態6)
本発明の実施の形態4に係る発光素子を図11および図12に基づいて説明する。図11は、本発明の実施の形態6に係る発光素子を示す断面図である。図12は、本発明の実施の形態6に係る発光素子を示す平面図である。なお図11および図12においては、図3および図4と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 6)
A light-emitting element according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a light-emitting element according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 12 is a plan view showing a light-emitting element according to Embodiment 6 of the present invention. 11 and 12, the same components as those in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図11および図12に示すように、発光素子60は、基板21の一面側にn電極22を設け、他面側に半導体層23およびp電極61を設けたものである。この発光素子60は、実施の形態3と同様にpコンタクト電極611に凹部611aを形成して、この凹部611aの周壁611bで反射電極612全体を囲い、更にpボンディング電極613が凹部611aに蓋をするように、かつpコンタクト電極611の周囲を囲うように形成されているので、マイグレーションが成長してp電極61の外側に漏れ出てしまうことを防止することができる。   As shown in FIGS. 11 and 12, the light emitting element 60 is provided with an n electrode 22 on one surface side of the substrate 21 and a semiconductor layer 23 and a p electrode 61 on the other surface side. In the light emitting element 60, a recess 611a is formed in the p-contact electrode 611 as in the third embodiment, the entire reflection electrode 612 is surrounded by the peripheral wall 611b of the recess 611a, and the p-bonding electrode 613 covers the recess 611a. In addition, since it is formed so as to surround the periphery of the p-contact electrode 611, it is possible to prevent migration from growing and leaking outside the p-electrode 61.

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、実施の形態1および2では反射電極をマトリックス状に配置しているが、反射電極の配置を同心円形状としたり放射状としたりすることも可能である。そのときには、pコンタクト電極の凹部を形成する際のマスクの位置を変更することで、所望とする位置に凹部を形成し、そしてその凹部に反射電極を成膜することで可能である。   As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in Embodiments 1 and 2, the reflective electrodes are arranged in a matrix. It is also possible to arrange the reflective electrodes concentrically or radially. In that case, it is possible to change the position of the mask when forming the concave portion of the p-contact electrode, thereby forming the concave portion at a desired position, and forming the reflective electrode in the concave portion.

本発明は、マイグレーションの発生を抑止することで高い信頼性を確保することができるので、基板と、この基板に積層された発光層を含む半導体層と、電極としてn電極および反射電極を含むp電極とを備えた発光素子に好適である。   Since the present invention can secure high reliability by suppressing the occurrence of migration, a substrate, a semiconductor layer including a light emitting layer stacked on the substrate, and a p including an n electrode and a reflective electrode as electrodes. It is suitable for a light emitting element provided with an electrode.

本発明の実施の形態1に係る発光素子を示す断面図Sectional drawing which shows the light emitting element which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る発光素子を示す平面図The top view which shows the light emitting element which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る発光素子を示す断面図Sectional drawing which shows the light emitting element which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る発光素子を示す平面図The top view which shows the light emitting element which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る発光素子を示す断面図Sectional drawing which shows the light emitting element which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る発光素子を示す平面図The top view which shows the light emitting element which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る発光素子を示す断面図Sectional drawing which shows the light emitting element which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る発光素子を示す平面図FIG. 7 is a plan view showing a light-emitting element according to Embodiment 4 of the present invention. 本発明の実施の形態5に係る発光素子を示す断面図Sectional drawing which shows the light emitting element which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る発光素子を示す平面図FIG. 7 is a plan view showing a light emitting element according to Embodiment 5 of the present invention. 本発明の実施の形態6に係る発光素子を示す断面図Sectional drawing which shows the light emitting element which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る発光素子を示す平面図FIG. 7 is a plan view showing a light-emitting element according to Embodiment 6 of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 発光素子
11 基板
12 半導体層
13 n電極
14 p電極
20 発光素子
21 基板
22 n電極
23 半導体層
24 p電極
30,40,50 発光素子
51 p電極
60 発光素子
61 p電極
121 n層
122 発光層
123 p層
131 nコンタクト電極
132 nボンディング電極
141 pコンタクト電極
141a 凹部
142,142a,142b 反射電極
143 pボンディング電極
221 nコンタクト電極
222 nボンディング電極
231 n層
232 発光層
233 p層
241 pコンタクト電極
241a 凹部
242,242a,242b 反射電極
243 pボンディング電極
511 pコンタクト電極
511a 凹部
511b 周壁
512 反射電極
513 pボンディング電極
611 pコンタクト電極
611a 凹部
611b 周壁
612 反射電極
613 pボンディング電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light emitting element 11 Substrate 12 Semiconductor layer 13 N electrode 14 P electrode 20 Light emitting element 21 Substrate 22 N electrode 23 Semiconductor layer 24 P electrode 30, 40, 50 Light emitting element 51 P electrode 60 Light emitting element 61 P electrode 121 N layer 122 Light emitting layer 123 p layer 131 n contact electrode 132 n bonding electrode 141 p contact electrode 141a recess 142, 142a, 142b reflective electrode 143 p bonding electrode 221 n contact electrode 222 n bonding electrode 231 n layer 232 light emitting layer 233 p layer 241 p contact electrode 241a Recesses 242, 242 a, 242 b Reflective electrode 243 p bonding electrode 511 p contact electrode 511 a Recessed part 511 b peripheral wall 512 reflective electrode 513 p bonding electrode 611 p contact electrode 611 a Part 611b peripheral wall 612 reflective electrode 613 p bonding electrodes

Claims (9)

基板と、前記基板に積層された発光層を含む半導体層と、n電極と、反射電極を有するp電極とを有する発光素子において、
前記p電極は、凹部が設けられていると共に、この凹部内に前記反射電極が設けられた第1電極と、前記第1電極の凹部に蓋をするように形成された第2電極とを備えたことを特徴とする発光素子。
In a light-emitting element having a substrate, a semiconductor layer including a light-emitting layer stacked on the substrate, an n-electrode, and a p-electrode having a reflective electrode,
The p electrode includes a first electrode in which a concave portion is provided, the reflective electrode is provided in the concave portion, and a second electrode formed so as to cover the concave portion of the first electrode. A light emitting element characterized by the above.
前記反射電極は、前記第2電極との界面が前記凹部の開口面より低い位置に形成されていることを特徴とする請求項1記載の発光素子。 The light emitting device according to claim 1, wherein the reflective electrode is formed at a position where an interface with the second electrode is lower than an opening surface of the recess. 前記第1電極の凹部は、反射電極を複数の島状に分割するように設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の発光素子。 The light emitting device according to claim 1 or 2, wherein the concave portion of the first electrode is provided so as to divide the reflective electrode into a plurality of island shapes. 前記複数の島状に形成された反射電極のうち最も外側に位置する反射電極が、非マイグレーション金属で形成されていることを特徴とする請求項3記載の発光素子。 4. The light emitting device according to claim 3, wherein an outermost reflective electrode among the plurality of reflective electrodes formed in an island shape is formed of a non-migration metal. 前記第1電極の凹部は、前記反射電極全体の周囲をその周壁で囲うように形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の発光素子。 3. The light emitting device according to claim 1, wherein the concave portion of the first electrode is formed so as to surround the entire periphery of the reflective electrode with a peripheral wall thereof. 前記半導体層のp層は、p型窒化ガリウム系半導体層で形成され、
前記第1電極は、前記半導体層に接するコンタクト電極であり、Pt,Pd,In,Sn,Zn,Ni、またはこれらの中から少なくとも1種類を含む合金、または導電性膜からなる単層または多層膜で形成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかの項に記載の発光素子。
The p layer of the semiconductor layer is formed of a p-type gallium nitride based semiconductor layer,
The first electrode is a contact electrode in contact with the semiconductor layer, and is a single layer or multilayer made of Pt, Pd, In, Sn, Zn, Ni, an alloy containing at least one of these, or a conductive film. 6. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is formed of a film.
前記第2電極は、前記第1電極の周囲側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかの項に記載の発光素子。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the second electrode is formed so as to cover a peripheral side surface of the first electrode. 前記第2電極は、ボンディング電極であり、Rh,Ti,Au,Mo,W,Pt,In,Sn,Zn,Pd,Cr,Al、またはこれらの中から少なくとも1種類を含む合金、導電性膜からなる単層または多層膜であることを特徴とする請求項1から7のいずれかの項に記載の発光素子。 The second electrode is a bonding electrode, and Rh, Ti, Au, Mo, W, Pt, In, Sn, Zn, Pd, Cr, Al, or an alloy containing at least one of these, a conductive film The light-emitting element according to claim 1, wherein the light-emitting element is a single layer or a multilayer film. 前記第1電極と前記第2電極とは、同じ材質で形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかの項に記載の発光素子。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 8, wherein the first electrode and the second electrode are formed of the same material.
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