JP2004281581A - Semiconductor light emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体発光素子に係り、特に発光効率を高めるための電極の配置に特徴を有する半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体発光素子に関し、特に窒化ガリウム系半導体発光素子を例にとって説明する。従来の電極配置を図9に示す。図9は図10に示した平面図のA−A´断面図であり、同一符号は同一の意味である。
【0003】
半導体発光素子10は、サファイア等よりなる基板20に例えばn型半導体層からなる第一の半導体層18を形成し、発光層16を挟む形で例えばp型半導体層からなる第二の半導体層14を形成し、光透過性電極層12を形成してその表面にAu、Pt等で構成され例えば陽極として機能するパッド電極24aを設け、ワイヤーボンディングによってボンディングワイヤー26aを引き出すように構成されている。ここで、光透過性電極層12には、例えば、20nm以下の厚さのNI/Au膜を利用していた。
【0004】
さらに、第一の半導体層18は、その一部を切り欠いた状態で平面を構成し、陰極として機能するパッド電極24bを構成し、ワイヤーボンディングによってボンディングワイヤー26bを引き出している。この切り欠いた一部は図10に示したように円弧状に切り欠くことで構成されている。
【0005】
特に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、基板としてはサファイアが用いられる。サファイアは絶縁性基板であり、該基板の上に半導体層を積層させていくものである。従って、サファイア基板には直接電極を配置することができないことから、例えば陰極として機能するパッド電極24bを第一の半導体層18内に配置する。
【0006】
一方、光透過性電極層12は、非常に薄いので、光透過性電極層12上に直接ワイヤーボンディングするとボンディングワイヤー26aから生じるボールが光透過性電極層12と合金化しない。これでは良好な接着が得られないので、ボンディングワイヤー用のパッド電極24aを光透過性電極層12上に形成する必要がある。このパッド電極24aは、例えばAu、Pt等の通常の電極材料を用いることができる。このように構成された半導体発光素子のパッド電極24aと電極24bとを、図10に示すように、対角線上に配置することが知られている(例えば特許文献1参照。)。
【0007】
これによれば、パッド電極には光透過性がないとしても、パッド電極を隅に配置していることによって発光効率がそれほど妨げられず、しかも対角線上に配置することで、陽極として機能するパッド電極24aから陰極として機能するパッド電極24bまで電流が均一に流れるため均一な面発光が得られる。
【0008】
【特許文献1】
実用新案登録第3027676号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第二の半導体層さらには光透過性電極層12上面にパッド電極を配置する限り、発光効率が妨げられることには変わりはなく、第二の半導体層上面にパッド電極を配置することなく全面を発光面とする半導体発光素子が望まれていた。
【0010】
【課題を解するための手段】
本発明に係る半導体発光素子は、基板上に形成された第一の半導体層と、第一の半導体層に発光層を挟んで積層させた第二の半導体層と、第二の半導体層の表面に積層させた光透過性電極層と、光透過性電極層と電気的に接続され光透過性電極層を通じて第二の半導体層にキャリアを供給するためのキャリア用電極と、キャリア用電極と電気的に接続された、ワイヤーボンディング用のパッド電極とを含む半導体発光素子であって、パッド電極を光透過性電極層の表面以外の位置に配置させたことを特徴とする。
【0011】
これにより、第二の半導体層の上面にある光透過性電極層をほとんど遮ることなく、半導体発光素子の全面を発光させることができる。
【0012】
また、パッド電極を、基板の表面に配置させてもよい。
さらに、キャリア用電極が、光透過性電極層の表面の縁又は角に向かう方向に延伸されて配置されている補助電極を含んでいてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子10の平面図である。図8及び図9で示した従来の技術と同一符号を付している要素は同じ意味である。
【0014】
本発明に係る半導体発光素子10は、例えば陽極として機能するパッド電極24aが、発光層16、例えばp型半導体からなる第二の半導体層14及びその上面にある光透過性電極層12の表面を覆わない位置に配置される。そして、パッド電極24aと上層にある光透過性電極層12とはキャリア用電極28を介して接続されている。
【0015】
図2は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子10の、図1におけるA−A´断面図である。図9及び図10で示した従来の技術と同一符号を付している要素は同じ意味である。
【0016】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子10は、基板20上に形成された第一の半導体層18と、第一の半導体層18に発光層16を挟んで積層させた第二の半導体層14と、第二の半導体層14の表面に積層させた光透過性電極層12と、光透過性電極層12と電気的に接続され光透過性電極層12を通じて第二の半導体層14にキャリアを供給するためのキャリア用電極28と、キャリア用電極28と電気的に接続された、ワイヤーボンディング用のパッド電極24aとを備えている。
【0017】
第一の半導体層18は、例えばn型半導体から構成される。また、第二の半導体層14は例えばp型半導体から構成される。その場合、パッド電極24aは陽極として機能する。そして、パッド電極24aを光透過性電極層12の表面以外の位置に配置させている。図2では、このパッド電極24aを基板20の表面に配置させた状態を図示している。
【0018】
ここで、パッド電極24aと対になるパッド電極24bについて説明する。パッド電極24bは、ここでは陰極として機能する。パッド電極24bは、第一の半導体層18の一部を切り欠いた状態で構成された平面に配置される。そして、パッド電極24bからは、ワイヤーボンディングによってボンディングワイヤー26bが引き出されている。この切り欠いた一部は図1に示したように円弧状に切り欠くことで構成されている。
【0019】
すなわち、第一の半導体層18は基板20のほぼ全面に形成されており、発光層16及び第二の半導体層14は、第一の半導体層18よりも小さな面積で構成されている。第一の半導体層18の隅には、ボンディングワイヤー26bと接続されたパッド電極24bが形成されている。かかるパッド電極24bが形成されている第一の半導体層18の上面には、発光層16を挟んで第二の半導体14が形成されている。第二の半導体層14の上面には、光透過性電極層12が形成されている。この光透過性電極層12は、ITO、GaをドープしたZnO、薄いNI/Au膜などを例えば蒸着することで形成される。これらの光透過性電極層12と第二の半導体層14とをオーミック接触する。また、これらの光透過性電極層12は非常に薄いので、光を透過させることができ、発光層16で発光した光は光透過性電極層12を通過して図2の上面に向かって光ることになる。
【0020】
さて、今、光透過性電極層12と、キャリア用電極28とを電気的に接続させる。キャリア用電極28は、例えばAu、Pt等のパッド電極24aと同じ材料を用いて構成することができる。ここで、パッド電極24aが陽極であるとした場合にはキャリア用電極28も陽極として機能する。
【0021】
ただし、キャリア用電極28は、第二の半導体層14、発光層16及び第一の半導体層18と接触させることは好ましくないので、これらとキャリア用電極28との間には絶縁層22を形成した後にキャリア用電極28を形成することになる。絶縁層22には、SIO2やSINを蒸着等で形成する。これにより、第二の半導体層14の上面にある光透過性電極層12をほとんど遮ることなく、半導体発光素子10の全面を発光させることができる。
【0022】
(実施の形態2)
図3は、本発明の他の一実施形態に係る半導体発光素子10の平面図である。図3では、さらに、キャリア用電極28が、光透過性電極層12の表面の縁又は角に向かう方向に延伸されて配置されている補助電極30を含んでいる。
【0023】
図4は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子10の図3におけるA−A´断面図である。図2と基本的に同一であるが、図2に示した実施の形態と異なる点は、光透過性電極層12の表面の縁又は角に向かう方向に延伸されて配置されている補助電極30を含んでいることである。
【0024】
図3に戻る。図3ではキャリア用電極28はすべて互いに接続され、補助電極30は、光透過性電極層12の表面を十字に切る形で配置されている。この補助電極30は、光透過性電極層12の材料として用いられるITO、ZnO、NI/Au膜等が非常に薄く構成されているため、抵抗値が高くなってしまうことに鑑みて配置されるものである。
【0025】
すなわち、光透過性電極層12としてのITO、ZnO、NI/Au膜等が非常に薄くて抵抗値が高い場合、正孔を注入する陽極と電子を注入する陰極とが離れていると、電子と正孔との効率的な再結合が妨げられてしまうために補助電極30を設けたものである。これにより、陽極と陰極との距離が小さくなるために電子と請求項との効率的な再結合が妨げられることがなくなる。
【0026】
この補助電極30の配置は、本発明の趣旨を損なわない範囲でいかなる形態であってもよい。すなわち、例えば、図3に示すような十字の状態にかかわらず、クロス状、縦縞状、横縞状のいずれでもよい。要は、光透過性電極層12の抵抗値が高いことを補う作用があればいかなる形態でも本発明の特許請求の範囲に含まれることはもちろんである。
【0027】
(実施の形態3)
図5は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子10の平面図である。
【0028】
図5では、基板20上に配置したパッド電極24aをパッド電極24bと対角線状に配置したのではなく、図中、右側面の位置に配置した図を示している。
ここで、キャリア用電極28は、パッド電極24aの近傍に小さい領域で構成されている。このようにキャリア用電極28については、要は光透過性電極層12との間で電気的に接続ができればどのような形態であるかは問われない。そして補助電極30は図3と同様に十字の状態を示しているが十字の状態に限られないことは上述した通りである。
【0029】
図6は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子10の図5におけるB−B´断面図である。光透過性電極層12の上面にキャリア用電極28と電気的に接続された補助電極30が配置されているが、これは光透過性電極層12の上面全てを覆うものではないことも図から明らかである。
【0030】
(実施の形態4)
図7及び図8は、本発明の一実施形態における半導体発光素子10の断面図である。図7は、キャリア用電極28を形成した後に、光透過性電極層12によって絶縁層22とキャリア用電極28の領域を含めて第二の半導体層14の上面を覆う態様を示している。この態様によっても、キャリア用電極28と光透過性電極層12とが電気的に接続されている限りパッド電極24aを基板20に配置させることができる。
【0031】
さらに図8は、絶縁層22を形成した後に光透過性電極層12を形成し、その後キャリア用電極28を形成する態様を示している。この態様によっても、キャリア用電極28と光透過性電極層12とが電気的に接続されている限りパッド電極24aを基板20に配置させることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、パッド電極を光透過性電極面に配置する必要がないので、発光効率が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の平面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の図1におけるA−A´断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の平面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の図3におけるA−A´断面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の平面図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の図5におけるB−B´断面図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の断面図である。
【図8】本発明のI実施形態に係る半導体発光素子の断面図である。
【図9】従来の半導体発光素子のA−A´断面図である。
【図10】従来の半導体発光素子の平面図である。
【符号の説明】
10 半導体発光素子
12 光透過性電極層
14 第二の半導体層
16 発光層
18 第一の半導体層
20 基板
22 絶縁層
24a パッド電極
24b パッド電極
26a ボンディングワイヤー
26b ボンディングワイヤー
28 キャリア用電極
30 補助電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a semiconductor light emitting device having a feature in electrode arrangement for improving luminous efficiency.
[0002]
[Prior art]
A conventional semiconductor light emitting device will be described with a gallium nitride based semiconductor light emitting device as an example. FIG. 9 shows a conventional electrode arrangement. FIG. 9 is a sectional view taken along the line AA ′ in the plan view shown in FIG. 10, and the same reference numerals have the same meaning.
[0003]
The semiconductor
[0004]
Further, the
[0005]
In particular, sapphire is used as a substrate in a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device. Sapphire is an insulating substrate on which semiconductor layers are stacked. Therefore, since an electrode cannot be directly arranged on the sapphire substrate, for example, a
[0006]
On the other hand, since the light-transmitting
[0007]
According to this, even if the pad electrode does not have light transmittance, the luminous efficiency is not so hindered by arranging the pad electrode at the corner, and furthermore, by arranging the pad electrode diagonally, the pad functioning as an anode Since the current flows uniformly from the
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Registration No. 3027676
[Problems to be solved by the invention]
However, as long as the pad electrode is disposed on the upper surface of the second semiconductor layer and further on the light-transmitting
[0010]
[Means for solving the problem]
A semiconductor light-emitting element according to the present invention includes a first semiconductor layer formed on a substrate, a second semiconductor layer in which a light-emitting layer is stacked on the first semiconductor layer, and a surface of the second semiconductor layer. A light-transmitting electrode layer laminated on the first electrode, a carrier electrode electrically connected to the light-transmitting electrode layer, and supplying a carrier to the second semiconductor layer through the light-transmitting electrode layer; And a pad electrode for wire bonding, wherein the pad electrode is arranged at a position other than the surface of the light transmitting electrode layer.
[0011]
This allows the entire surface of the semiconductor light emitting element to emit light without substantially blocking the light transmitting electrode layer on the upper surface of the second semiconductor layer.
[0012]
Further, the pad electrode may be arranged on the surface of the substrate.
Further, the carrier electrode may include an auxiliary electrode that is disposed so as to extend in a direction toward an edge or a corner of the surface of the light transmitting electrode layer.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor
[0014]
In the semiconductor
[0015]
FIG. 2 is a sectional view of the semiconductor
[0016]
The semiconductor
[0017]
The
[0018]
Here, the
[0019]
That is, the
[0020]
Now, the light transmitting
[0021]
However, since it is not preferable that the
[0022]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a plan view of a semiconductor
[0023]
FIG. 4 is a sectional view of the semiconductor
[0024]
Referring back to FIG. In FIG. 3, the
[0025]
That is, when the ITO, ZnO, NI / Au film, etc. as the light-transmitting
[0026]
The arrangement of the
[0027]
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a plan view of the semiconductor
[0028]
FIG. 5 shows that the
Here, the
[0029]
FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor
[0030]
(Embodiment 4)
7 and 8 are cross-sectional views of the semiconductor
[0031]
FIG. 8 shows an embodiment in which the light-transmitting
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is not necessary to dispose the pad electrode on the light transmitting electrode surface, so that the luminous efficiency is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of the semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention, taken along the line AA ′ in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view of a semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of the semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention, taken along line AA ′ in FIG. 3;
FIG. 5 is a plan view of a semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.
6 is a sectional view of the semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention, taken along line BB 'in FIG.
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor light emitting device according to Embodiment I of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of a conventional semiconductor light emitting device.
FIG. 10 is a plan view of a conventional semiconductor light emitting device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第一の半導体層に発光層を挟んで積層させた第二の半導体層と、
前記第二の半導体層の表面に積層させた光透過性電極層と、
前記光透過性電極層と電気的に接続され前記光透過性電極層を通じて前記第二の半導体層にキャリアを供給するためのキャリア用電極と、
前記キャリア用電極と電気的に接続された、ワイヤーボンディング用のパッド電極とを含む半導体発光素子であって、
前記パッド電極を前記光透過性電極層の表面以外の位置に配置させた、
半導体発光素子。A first semiconductor layer formed on the substrate,
A second semiconductor layer stacked on the first semiconductor layer with a light emitting layer interposed therebetween,
A light-transmissive electrode layer laminated on the surface of the second semiconductor layer,
A carrier electrode for supplying a carrier to the second semiconductor layer through the light transmitting electrode layer which is electrically connected to the light transmitting electrode layer;
A semiconductor light emitting device including a pad electrode for wire bonding electrically connected to the carrier electrode,
The pad electrode was arranged at a position other than the surface of the light transmitting electrode layer,
Semiconductor light emitting device.
請求項1又は請求項2記載の半導体発光素子。The carrier electrode includes an auxiliary electrode that is disposed so as to extend in a direction toward an edge or a corner of the surface of the light-transmitting electrode layer.
The semiconductor light emitting device according to claim 1.
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