JP2002198561A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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Abstract
る。 【解決手段】 電流注入により第1の波長の光を放射す
る活性層104を含む半導体発光チップ100と、半導
体発光チップの表面の一部に接着され、第1の波長の光
により励起されて第2の波長の光を放射する発光層11
2を含む半導体層110と、を備える。また、基板と、
基板上に形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に
形成されたn型GaN系半導体層と、n型GaN系半導
体層上に形成され電流注入により第1の波長の光を放射
するGaN系半導体からなる活性層と、活性層上に形成
されたp型GaN系半導体層と、を少なくとも備え、活
性層の一部に、フッ素、酸素、窒素、炭素、硫黄の中か
ら選ばれたイオンが注入され第2の波長の光を放出する
領域を形成する。
Description
関する。
て、白色半導体発光素子が注目されている。白色半導体
発光素子は、駆動回路が簡単であること、寿命が長いこ
と、消費電力が小さいこと等の特徴を有している。
ば、特開平10−242513公報、特開平10−12
916公報、特開平11−121806公報に記載され
ている。
光素子は、青色発光する窒化物半導体発光チップと、青
色発光を吸収して黄色発光するYAG:Ce蛍光体と、
を備え、青色発光と黄色発光とにより白色発光を実現し
ている。ここで、YAG:Ce蛍光体は、樹脂に混ぜて
半導体発光チップ周辺に塗布されている。
体発光素子は、紫外発光する窒化物半導体発光チップ
と、紫外発光を吸収して赤色、緑色、および青色に発光
する3種類の蛍光体と、を備え、赤色発光、緑色発光、
青色発光により白色発光を実現している。ここでも、蛍
光体は、樹脂に混ぜて半導体発光チップ周辺に塗布され
ている。
導体発光素子は、赤色発光する活性層と、緑色発光する
活性層と、青色発光する活性層と、の3種類の活性層を
備え、赤色発光、緑色発光、青色発光により白色発光を
実現している。ここで、3種類の活性層は別々に設けら
れ、それぞれの活性層に別々に電流が注入されている。
作・評価の結果、従来の白色半導体発光素子には、以下
のように、白色光の色調がばらついてしまうという問題
があることが判明した。
導体発光素子のように、蛍光体を樹脂に混ぜ半導体チッ
プ周辺に塗布すると、素子ごとに蛍光体量を一定にする
ことが難しいために、素子ごとに蛍光体量がばらついて
いた。そして、例えば、蛍光体量が多いと、黄色発光が
多くなり、白色光の色調は黄色に近くなっていた。逆
に、蛍光体量が少ないと、黄色発光が少なくなり、色調
は青色に近くなっていた。このため素子ごとに白色光の
色調がばらついていた。
体発光素子のように、3種類の蛍光体を用いると、蛍光
体の調合が難しいために、素子ごとに蛍光体の偏りが生
じていた。そして、例えば、青色発光蛍光体の量が多い
と、色調は青色に近くなっていた。このため素子ごとに
白色光の色調がばらついていた。
導体発光素子のように、赤色発光、緑色発光、青色発光
の3種類の活性層を用いた構造では、それぞれの発光は
注入電流に依存して変化するため、3色の発光バランス
を調整するのが難しかった。そして、例えば、青色発光
活性層への注入電流が多すぎると、白色光の色調は青色
に近くなっていた。このため、白色光の色調がばらつい
ていた。
は、白色光の色調がばらついてしまうという問題がある
ことが判明した。
きは大きな問題点として認識されていなかった。すなわ
ち、従来、一般には、白色半導体発光素子では輝度の向
上が主な目的とされ、その目的の達成に大きな目標を置
いていたからである。
いてなされたものである。すなわち、その目的は、色調
のばらつきの少ない発光素子を提供することである。
は、電流注入により第1の波長の光を放射する活性層を
含む半導体発光チップと、前記半導体発光チップの表面
の一部に接着され、前記第1の波長の光により励起され
て第2の波長の光を放射する発光層を含む半導体層と、
を備えることを特徴とする。
性層とすることができる。ここで、GaN系半導体と
は、InxGayAl1−x−yN(0≦x+y≦1、
0≦x、y≦1)からなる半導体を意味し、GaN系半
導体からなる活性層には、例えば、InGaNとGaN
の多重量子井戸構造の活性層も含まれる。また、前記発
光層はInGaAlP系半導体からなる発光層とするこ
とができる。ここで、InGaAlP系半導体とは、I
nsGatAl1−s−tP(0≦s+t≦1、0≦
s、t≦1)からなる半導体を意味する。
と、前記基板上に形成されたバッファ層と、前記バッフ
ァ層上に形成されたn型GaN系半導体層と、前記n型
GaN系半導体層上に形成され電流注入により第1の波
長の光を放射するGaN系半導体からなる活性層と、前
記活性層上に形成されたp型GaN系半導体層と、を少
なくとも備え、前記活性層の一部に、フッ素、酸素、窒
素、炭素、硫黄の中から選ばれたイオンが注入され第2
の波長の光を放出する領域が形成されていることを特徴
とする。
aGabAl1−aーbN(0≦a+b≦1、0≦a、
b≦1)からなるn型の半導体層を意味する。例えば、
n型GaNとAlGaNとの超格子構造も、n型GaN
系半導体層に含まれる。p型GaN系半導体層も同様で
ある。
入により第1の波長の光を放射する活性層を含む半導体
発光チップと、前記半導体発光チップからの前記第1の
波長の光を反射する反射板と、前記反射板の一部に塗布
され前記第1の波長の光により励起されて第2の波長の
光を放射する蛍光体と、を備えることを特徴とする。
明の実施の形態の半導体発光素子について説明する。以
下では、GaN系半導体発光チップからの青色発光と、
この青色発光を変換して得られる黄色発光と、により白
色発光を行う半導体発光素子について説明する。
の黄色発光を得る方法を変えた白色半導体発光素子につ
いて説明する。まず、第1〜第4の実施の形態では、黄
色発光を放射する半導体層を備えた白色半導体発光素子
について説明する。次に、第5の実施の形態では、Ga
N系半導体発光チップの活性層の一部にイオンを注入し
て、黄色発光するイオン注入領域を備えた白色半導体発
光素子について説明する。次に、第6の実施の形態で
は、黄色発光を放射する蛍光体を反射板の一部に塗布し
た白色半導体発光素子について説明する。本実施形態の
白色半導体発光素子は、色調のばらつきが少ないことを
特徴の1つとする。
1の実施の形態に係わる白色半導体発光素子を表す断面
図である。電流注入により青色発光を放射する半導体発
光チップ100と、この青色発光により励起されて黄色
発光を放射する半導体層110と、は白色半導体発光素
子を構成している。この素子からの発光は、光取り出し
面120から取り出される。
明する。サファイア基板101の下側の面(第1の面)
上には、GaNからなるバッファ層102、n型GaN
からなるコンタクト層103、InGaAlNからなる
活性層104、p型AlGaNからなるクラッド層10
5、p型GaNからなるコンタクト層106が順次形成
されている。これらの積層層101〜106は、有機金
属気相成長法(MOCVD)法や、分子線エピキャシタ
ル法(MBE法)などにより成長形成することができ
る。ここで、この積層層101〜106の厚さは数μm
であり、サファイア基板101の厚さは数百μmである
が、図1では、積層層101〜106の説明のため、倍
率を変えて示している。
放射される光の波長は、活性層のIn、Alの組成比を
調整し、青色発光をするものとして構成される。ここで
Al組成を0として活性層をInGaNとしても良い。
また、この活性層104の厚さを数1nm〜10nm程
度の薄膜を有する単一量子井戸構造或いは多重量子井戸
構造にすることで高輝度が実現できる。この活性層10
4には、n型コンタクト層103に形成されたn型電極
107、p型コンタクト106に形成されたp型電極1
08から電流が注入される。ここで、p電極108とn
電極107は、活性層104からの青色発光を反射する
反射率の高い材料となるNi/Au、Ti/Alが望ま
しい。このようにすることで、活性層104から下側に
放射された青色発光を、p電極108、n電極107で
反射して、光取り出し面120から取り出すことができ
る。なお、図中でp電極108、n電極107のように
斜線で示した部分は、青色発光、黄色発光を反射する性
質を持つ部分であることを示している。
半導体層110は、InGaAlPからなる発光層11
2を、InGaAlPからなるp型クラッド層111及
び、InGaAlPからなるn型クラッド層113で挟
んだ構造になっている。発光層112は、InGaAl
PのIII属元素In、Ga、Alの組成比を調整し、黄
色発光をするものとして構成される。発光層112の厚
さは1nm〜10μmが望ましい。すなわち、発光層1
12を1nm〜数十nmの薄膜からなる単一量子井戸構
造または多重量子井戸構造とすると黄色発光の発光効率
が高くなって黄色発光の強度が増加し、また発光層11
2の厚さを数十nm〜10μmにすると青色発光の吸収
効率が高くなって黄色発光の強度が増加する。この発光
層112の両側の2つのクラッド層111及び113
は、発光層112よりもバンドギャップが大きい。つま
り、半導体層110はダブルへテロ構造になっている。
このようにダブルへテロ構造とすることで、半導体発光
チップ100からの青色発光により発生した電子、正孔
を、発光層112内に有効に閉じこめることができ、黄
色発光の発光効率が高くなって、黄色発光の強度が増加
する。ここで、本実施形態のように、発光層112を挟
むクラッド層をp型とn型にすることにより、発光層1
12の黄色発光の強度がさらに増加する。これは、本発
明者の実験により得られた結果であり、その理由は、内
部電界により吸収効率が増加するためであると解析され
る。また、ここで、クラッド層111及び113をアン
ドープにすることも可能である。このようにアンドープ
にした場合には、発光層112の結晶性が向上し、つま
り発光層112の非発光センタが減少し、発光層112
での黄色発光の強度が増加する。
に、半導体発光チップのサファイア基板101の上側
(第2の面側)の一部に接着されている。後述のよう
に、半導体層110の面積は、サファイア基板の面積の
1/3〜2/3とすることが望ましい。この半導体層1
10は、例えば、GaAs基板上にn型クラッド層11
3、発光層112、p型クラッド層111を順に形成し
た後、不活性ガス中で460℃から750℃で熱処理す
ることによりサファイア基板101の上側にp型クラッ
ド層111を接着し、基板であるGaAsをエッチング
除去して、形成することができる。
半導体層110とでは、半導体発光チップ100の活性
層104から青色発光が放射され、この青色発光の一部
が半導体層110に入射し、この入射した青色発光によ
り半導体層110の発光層112が励起され、発光層1
12から黄色発光が放射される。このようにして、活性
層104からの青色発光と、発光層112からの黄色発
光とで、白色発光を実現できる。
に詳しく説明する。図2は、国際照明委員会(CIE)
が定めたxy色度図である。図1の半導体発光チップ1
00の活性層104のようなInGaAlN活性層の発
光波長は、図2の左側に示すように、380nmから5
00nmにすることができる。また、半導体層110の
発光層112のようなInGaAlp発光層の発光波長
は、図2の右側に示すように、540nmから750n
mにすることができる。ここで、例えば、InGaAl
N活性層からの波長476nmの青色発光と、InGa
AlP発光層からの波長578nmの黄色発光とを混色
する場合は、図中の左下のblue領域の476の白丸
と、図中の右上のyellow領域の578の白丸とを
結んだ直線を考える。すると、この直線は、白色の領域
whiteを通過することが分かる。このように、図2
から、半導体発光チップ100からの青色発光と、半導
体層110からの黄色発光との混色により白色発光が実
現できることがわかる。
は、素子ごとの色調バラツキを少なくすることできる。
これは、半導体層110の膜厚、組成、その他の特性、
面積等が、蛍光体と異なり、素子ごとにほとんどばらつ
かないからである。すなわち、半導体層110は、半導
体素子の製造に一般的に用いられている画一的な量産プ
ロセスにより、膜厚、組成、その他の特性がほとんどば
らつかないように再現性良く製造することができ、しか
も、容易に同一面積に加工することができる。そして半
導体層110の膜厚、組成、その他の特性、面積等が素
子ごとに均一になることにより、半導体発光チップ10
0からの青色発光と、半導体層110からの黄色発光と
の比率が素子ごとにばらつかなくなり、素子ごとに色調
がばらつかなくなる。
層110の面積を変えることにより、色調の調整が容易
にできる。これにより、例えば、何らかの原因で半導体
層110の発光効率がずれたような場合でも、簡単に色
調を調整することができる。例えば、半導体層110の
発光効率が低くなった場合には、半導体層110の面積
を広くすれば良い。
たい場合も、上述のように半導体層110の面積を変え
ることにより、容易に行うことができる。例えば、表示
用の素子として青色に近い色調の白色の素子が欲しい場
合には、黄色発光する半導体層110の面積を減らせば
よい。
の素子よりも発光輝度を向上させることができる。すな
わち、図1の素子では、半導体層110を光取り出し面
120の一部のみに形成したので、波長変換領域となる
半導体層110を通過しない青色発光、すなわち半導体
発光チップ100からの輝度の高い直接の青色発光を利
用することができ、発光輝度を向上させることができ
る。そして、本発明者の実験によれば、半導体層110
の面積をサファイア基板の面積の1/3〜2/3にする
ことで再現良く高輝度の白色発光素子が実現でる。
第1の実施の形態と異なる点の1つは、図3から分かる
ように、素子を上下逆向きにし、光取り出し面220
を、p型GaNコンタクト層側にした点である。
る白色半導体発光素子を表す断面図である。第1の実施
の形態(図1)と同様に、電流注入により活性層204
から青色発光を放射する半導体発光チップ200と、こ
の青色発光により励起されて発光層212から黄色発光
を放射する半導体層210と、は白色半導体発光素子を
構成している。この素子からの発光は、光取り出し面2
20から取り出される。
する。サファイア基板201の上側の面(第1の面)上
には、GaNからなるバッファ層202、n型GaNか
らなるコンタクト層203、InGaNからなる活性層
204、p型AlGaNからなるクラッド層205、p
型GaNからなるコンタクト層206が順次形成されて
いる。この活性層204には、n型コンタクト層203
に形成されたTi/Alからなるn型電極207と、p
型コンタクト層206上に形成された透明電極208上
のNi/Alからなるp型電極208aと、から電流が
注入される。ここで、図2の素子は光取り出し面220
がp型GaN層206側であるため、透明電極208を
用いている。透明電極208は金属薄膜または導電性酸
化物からなり、活性層204からの青色発光、および、
発光層212からの黄色発光に対して透光性を有してい
る。次に、半導体層210について説明する。半導体層
210は、第1の実施の形態と同様に、InGaAlP
からなる発光層212を、InGaAlPからなるp型
クラッド層211及び、InGaAlPからなるn型ク
ラッド層213で挟んだ構造になっている。そして、こ
のn型クラッド層213の下側には、発光層212から
の黄色発光を反射する反射膜214が形成されている。
この反射膜はAl、Ag、Au、Cuからなる金属膜や
その合金で、厚さを0.1μm〜10μmにすることが
できる。このようにすることで、発光層212から下側
に放射された黄色発光を、反射膜214で反射して、光
取り出し面220から取り出すことができる。このよう
にして構成された半導体層210は、半導体発光チップ
200のサファイア基板201の下側の面(第2の面)
の一部に接着される。
をp型GaNコンタクト層206側にしても、第1の実
施の形態と同様の効果を得ることができる。
第2の実施の形態(図3)と異なる点の1つは、図4か
ら分かるように、半導体層310を、光取り出し面32
0の側の透明電極308上に形成した点である。
る白色半導体発光素子を表す断面図である。第2の実施
の形態(図3)と同様に、電流注入により活性層304
から青色発光を放射する半導体発光チップ300と、こ
の青色発光により励起されて発光層312から黄色発光
を放射する半導体層310と、は白色半導体発光素子を
構成している。この素子からの発光は、光取り出し面3
20から取り出される。
する。サファイア基板301の上側の面上には、GaN
からなるバッファ層302、n型GaNからなるコンタ
クト層303、InGaNからなる活性層304、p型
AlGaNからなるクラッド層305、p型GaNから
なるコンタクト層306が順次形成されている。この活
性層304には、第2の実施の形態と同様に、n型コン
タクト層303上に形成されたTi/Alからなるn型
電極307と、p型コンタクト層206上に形成された
透明電極308上のNi/Alからなるp型電極208
aと、から電流が注入される。ここで、図3の素子も、
第2の実施の形態の素子(図2)と同様に、光取り出し
面320がp型GaN層306側であるため、透明電極
308を用いている。
層304からの青色発光および発光層312からの黄色
発光を反射する反射膜309が形成されている。この反
射膜はAl、Ag、Au、Cuからなる金属膜やその合
金で、厚さを0.1μm〜10μmにすることができ
る。このようにすることで、活性層304から下側に放
射された青色発光、および発光層312から下側に放射
された黄色発光を、反射膜309で反射して、上側の光
取り出し面320から取り出すことができる。
半導体層310は、第2の実施の形態と同様に、InG
aAlPからなる発光層312を、InGaAlPから
なるp型クラッド層311及び、InGaAlPからな
るn型クラッド層313で挟んだ構造になっている。こ
の半導体層310は、半導体発光チップ300の透明電
極308上に接着されている。この接着の際には、第1
の実施の形態と同様に、不活性ガス中で熱処理を行う。
ただし、本発明者の実験によれば、この半導体層310
の接着温度は、第1の実施の形態の素子の接着温度であ
る460℃〜750℃と異なり、150℃〜450℃と
することができる。すなわち、本発明者の実験によれ
ば、透明電極308上に半導体層310を接着する場合
は、サファイア基板301に接着する場合に比べて低温
で接着しても、高温で接着するのと同等の接着強度にな
ることが判明している。
導体層310を、光取り出し面320の側の透明電極3
08上に形成しても、第2の実施の形態および第1の実
施の形態と同様の効果を得ることができる。
透明電極308上に半導体層310を接着したので、透
明電極308の反射を利用でき、発光層312からの黄
色発光をさらに有効に取り出すことができる。
第1の実施の形態(図1)と異なる点は、図5から分か
るように、n型GaN基板401を用いてn型電極40
7を基板401上に設け、さらに、半導体層410にロ
ーパスフィルター414を設けた点である。
る白色半導体発光素子を表す断面図である。第1の実施
の形態(図1)と同様に、電流注入により活性層404
から青色発光を放射する半導体発光チップ400と、こ
の青色発光により励起されて発光層412から黄色発光
を放射する半導体層410と、は白色半導体発光素子を
構成している。この素子からの発光は、光取り出し面4
20から取り出される。
する。n型GaN基板401の下側の面(第1の面)上
には、n型AlGaNからなるバッファ層402、n型
GaNからなるコンタクト層403、InGaNからな
る活性層404、p型AlGaNからなるクラッド層4
05、p型GaNからなるコンタクト層406が順次形
成されている。この活性層404には、n型GaN基板
401に形成されたTi/Alからなるn型電極407
と、p型コンタクト層406上に形成されたNi/Au
からなるp型電極408と、から電流が注入される。こ
のように、図2の素子では基板401に設けられたn型
電極407からバッファ層402を介して活性層404
に電流が注入されるので、バッファ層として、上述のよ
うに、n型AlGaNを用いている。
半導体層410は、InGaAlPからなる発光層41
2を、InGaAlPからなるp型クラッド層411及
び、InGaAlPからなるn型クラッド層413で挟
んだ構造になっている。これに加え、図5の素子では、
半導体層410に、ローパスフィルタ414が設けられ
ている。このローパスフィルタ414は、図6に示すよ
うに、発光層412からの黄色発光に対する反射率が高
く、活性層404からの青色発光に対する反射率が低く
なっている。すなわち、ローパスフィルタ414は、発
光層412からの黄色発光を反射し、活性層404から
の青色発光を透過する性質を有する。半導体層410
は、第1の実施の形態と同様に、半導体発光チップ40
0の基板401の上側(第2の面側)に接着されてい
る。
型GaN基板401を用いると、第1の実施の形態の素
子と同様の効果があるのに加え、さらに、活性層404
を含む結晶成長層402〜406と基板401との格子
不整合による歪みが少なくなり、信頼性が高い発光素子
が実現できる。
フィルタ414を設けると、発光層412からの黄色発
光を効率よく取り出すことができ、さらに輝度を上げる
ことが出来る。
としてn型GaN基板401を用いたが、n型SiC基
板を用いることもできる。このn型SiC基板を用いる
と、放熱特性が良く、80℃を越える高温でも輝度の低
下がない素子を実現できる。
は、図7に示すように、活性層504の一部に、イオン
注入領域509を設けたことを特徴の1つとする。
る白色半導体発光素子を表す断面図である。サファイア
基板501の下側の面上には、GaNからなるバッファ
層502、n型GaNからなるコンタクト層503、I
nGaNからなる活性層504、p型AlGaNからな
るクラッド層505、p型GaNからなるコンタクト層
506が順次形成されている。
注入領域509が設けられて、活性層504の一部にイ
オンが注入された領域が形成されていることである。こ
のイオン注入領域509のイオンは、活性層504で発
光中心を形成し、青色発光を吸収して黄色発光を放射す
る。そして、図7の素子では、活性層504からの青色
発光と、イオン注入領域509から黄色発光とで白色発
光を実現している。この素子からの発光は、光取り出し
面520から取り出される。
層503に形成されたn型電極507と、p型コンタク
ト506に形成されたp型電極508とから電流が注入
される。ここで、p型電極508とn型電極507は、
青色発光および黄色発光を反射する反射率の高い材料と
なるAu/Ni、Ti/Alが望ましい。このようにす
ることで、活性層504から下側に放射された青色発
光、およびイオン注入領域509のイオンから下側に放
射された黄色発光を、p電極508、n電極507で反
射して、上側、すなわち光取り出し面520側から取り
出すことができる。
調バラツキを少なくすることできる。これは、イオン注
入領域509のイオン濃度や注入領域が素子ごとにほと
んどばらつかないからである。すなわち、イオン注入
は、半導体素子の製造に一般的に用いられている画一的
なプロセスにより高い再現性で行うことができるので、
イオン注入領域509のイオン濃度や注入領域は素子ご
とに均一になる。そして、これにより、活性層504か
らの青色発光と、イオン注入領域509から黄色発光と
の比率が素子ごとにばらつかなくなる。よって、素子ご
とに色調がばらつかなくなる。
性層504の発光効率が変化した場合でも、青色発光と
黄色発光の比率は同じであるため、色調がずれない。例
えば、活性層504からの発光効率が何らかの原因で低
くなっても、青色発光と黄色発光が共に同じ割合で弱く
なり、青色発光と黄色発光の比率は同じであるので、色
調はずれない。このように、図7の素子では色調のばら
つきを極めて少なくすることができる。
注入領域509の面積を変えることにより、色調の調整
が容易にできる。これにより、必要に応じて白色発光の
色調を容易に変えることできる。例えば、表示用の素子
として青色に近い色調の白色の素子が欲しい場合には、
イオン注入領域509の面積を減らせばよい。
の素子よりも発光輝度を向上させることができる。すな
わち、図7の素子では、半導体発光チップからの直接の
発光を利用することができ、発光輝度を向上させること
ができる。
は、図8に示すように、黄色発光する蛍光体603を、
反射板602の一部に形成したことを特徴の1つとす
る。
る白色半導体発光素子を表す断面図である。青色発光を
放射する半導体発光チップ601と、この半導体発光チ
ップ601の青色発光を反射する反射板602と、反射
板602の反射面の一部に塗布された青色発光を波長変
換して黄色発光する蛍光体603と、は半導体発光素子
を構成している。半導体発光チップ601と反射板60
2は、モールド樹脂604により一体に形成されてい
る。ここで、半導体発光チップ601は、例えば、第2
の実施の形態(図3)の半導体発光チップ200を用い
ることができる。また、蛍光体603としては、例え
ば、YAG:Ceを用いることができる。この蛍光体6
03は、反射板602の反射面の一部に、薄く、広く塗
布されている。
からの青色発光Bと、反射板602によって反射される
青色発光B’と、蛍光体603からの黄色発光Yと、に
より白色発光を実現している。
調バラツキを少なくすることできる。これは、以下の理
由による。
の面積は素子ごとにほとんどばらつかない。すなわち、
反射板602の表面は平坦であるから、面積の調整が容
易で、蛍光体領域の面積が素子ごとにほとんどばらつか
ない。
の面積が同一で体積が変化した場合、つまり蛍光体領域
の厚さが変化した場合でも、素子ごとの色調ばらつきが
少ない。すなわち、蛍光体領域の蛍光体603で青色発
光を黄色発光に変換する変換効率が高いのは半導体発光
チップ600に近い部分の蛍光体、つまり蛍光体領域の
表面付近の蛍光体603であって、蛍光体領域の厚さが
変化しても、蛍光体領域の表面付近にある変換効率が高
い蛍光体603の量は変わらず、変換効率が低い蛍光体
603の量が変化するだけである。このように、蛍光体
領域の厚さが変化しても、黄色発光の強度に大きく影響
する変換効率が高い蛍光体603の量はほとんど変化し
ない。よって、蛍光体領域の厚さが変化しても、黄色発
光の強度への影響は少なく、色調の変化が少ない。
は、素子ごとの色調バラツキを少なくすることできる。
603を塗布する蛍光体領域の面積を変えることによ
り、色調の調整が容易にできる。これにより、例えば、
蛍光体603の変換効率が変化したような場合でも、簡
単に色調を調整することができる。例えば、蛍光体60
3の変換効率が低くなった場合には、蛍光体領域の面積
を広くすれば良い。
603を塗布する蛍光体領域の面積を変えることによ
り、色調の調整が容易にできる。これにより、必要に応
じて白色発光の色調を容易に変えることできる。例え
ば、表示用の素子として青色に近い色調の白色の素子が
欲しい場合には、蛍光体領域の面積を減らせばよい。
に蛍光体を塗布したので、視野角の調整が容易にでき
る。
の素子よりも発光輝度を向上させることができる。すな
わち、図8の素子では、半導体発光チップからの直接の
発光を利用することができ、さらに、蛍光体を薄く広く
塗布することによって蛍光体603の変換効率を高くす
ることができるので、発光輝度を向上させることができ
る。
光するGaN系半導体発光チップと、このGaN系半導
体発光チップの表面の一部に接着され青色発光により励
起されて黄色発光する半導体層と、により白色半導体発
光素子を構成したので、色調のばらつきを少なくするこ
とができる。
N系半導体発光チップの活性層の一部に、イオンが注入
され黄色発光する領域を形成して白色半導体発光素子を
構成したので、色調のばらつきを少なくすることができ
る。
N系半導体発光チップと、青色発光を反射する反射板
と、青色発光により励起されて黄色発光を放射する蛍光
体と、により白色半導体発光素子を構成し、この蛍光体
を反射板の一部に塗布したので、色調のばらつきの少な
くすることができる。
構造を示す図。
色度を説明するための色度図で、国際照明委員会(CI
E)が定めたxy色度図。
構造を示す図。
構造を示す図。
構造を示す図。
ローパスフィルターの特性を示す図。
構造を示す図。
構造を示す図。
チップ 110、210、310、410 半導体層 101、201、301、501 サファイア基板 401 GaN基板 102、202、302、502 GaNバッファ層 402 n型AlGaNバッファ層 103、203、303、403、503 n型GaN
コンタクト層 104 InGaAlN活性層 204、304、404、504 InGaN活性層 105、205、305、405、505 p型AlG
aNクラッド層 106、206、306、406、506 p型GaN
コンタクト層 602 反射板 603 蛍光体
Claims (7)
- 【請求項1】電流注入により第1の波長の光を放射する
活性層を含む半導体発光チップと、 前記半導体発光チップの表面の一部に接着され、前記第
1の波長の光により励起されて第2の波長の光を放射す
る発光層を含む半導体層と、 を備えることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項2】前記活性層がGaN系半導体からなり、前
記発光層がInGaAlP系半導体からなることを特徴
とする請求項1記載の半導体発光素子。 - 【請求項3】前記半導体発光チップが、基板と、前記基
板上に形成されたバッファ層と、前記バッファ層上に形
成されたn型GaN系半導体層と、前記n型GaN系半
導体層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成さ
れたp型GaN系半導体層と、を少なくとも備えている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導
体発光素子。 - 【請求項4】前記半導体発光チップが、互いに向き合う
第1および第2の面を有するサファイア基板と、前記サ
ファイア基板の前記第1の面上に形成されたGaNバッ
ファ層と、前記GaNバッファ層上に形成されたn型G
aNコンタクト層と、前記n型GaNコンタクト層上に
形成されたInGaN活性層と、前記InGaN活性層
上に形成されたp型AlGaNクラッド層と、前記p型
AlGaN層上に形成されたp型GaNコンタクト層
と、を少なくとも備え、前記p型GaNコンタクト層側
から光を取り出すものとして構成されており、 前記半導体層が、前記サファイア基板の前記第2の面の
一部に接着されていることを特徴とする請求項1または
請求項2に記載の半導体発光素子。 - 【請求項5】前記半導体発光チップが、互いに向き合う
第1および第2の面を有するn型GaN基板と、前記サ
ファイア基板の前記第1の面上に形成されたn型AlG
aNバッファ層と、前記n型AlGaNバッファ層上に
形成されたn型GaNクラッド層と、前記n型GaNク
ラッド層上に形成されたInGaN活性層と、前記In
GaN活性層上に形成されたp型AlGaNクラッド層
と、前記p型AlGaN層上に形成されたたp型GaN
コンタクト層と、を少なくとも備え、前記第2の面側か
ら光りを取り出すものとして構成されており、 前記半導体層が、前記n型GaN基板の第2の面の一部
に接着されていることを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の半導体発光素子。 - 【請求項6】基板と、前記基板上に形成されたバッファ
層と、前記バッファ層上に形成されたn型GaN系半導
体層と、前記n型GaN系半導体層上に形成され電流注
入により第1の波長の光を放射するGaN系半導体から
なる活性層と、前記活性層上に形成されたp型GaN系
半導体層と、を少なくとも備え、前記活性層の一部に、
フッ素、酸素、窒素、炭素、硫黄の中から選ばれたイオ
ンが注入され第2の波長の光を放出する領域が形成され
ていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項7】電流注入により第1の波長の光を放射する
活性層を含む半導体発光チップと、 前記半導体発光チップからの前記第1の波長の光を反射
する反射板と、 前記反射板の一部に塗布され前記第1の波長の光により
励起されて第2の波長の光を放射する蛍光体と、 を備えることを特徴とする半導体発光素子。
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