JP2005019646A - 半導体発光素子及びそれを用いた発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明では、発光層3を第1,2導電型層2,3で挟む構造の発光素子において、同一面側に電極が形成されて、その面内において、一方の電極10(20)が台座部11とそこから延びる延伸部12を備えて、その延伸部12が他方電極10(20)に近づいて延伸し、さらにその台座部11、に対して離れるように湾曲、屈曲した延伸部12yを備えることで、電流集中を緩和して、且つ、湾曲延伸部12yにおいて様々な方向への電流拡散を促し、発光効率に優れた発光素子が得られる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光層とそれに接合する第1,2導電型層と、各導電型層に設けられた電極とを有する発光素子に関し、特に、窒化物半導体を用い、発光層とそれを挟む第1,2導電型層を有する半導体素子構造体の同一面側に、前記正負一対の電極が設けられた発光素子に係る。
【0002】
【従来の技術】
半導体層の積層構造体の素子の同一面側に、正負一対の電極を設ける発光素子についてさまざまな開発がなされている。特に、高出力の発光素子とするために、電極台座部と、そこから延伸させた補助電極(電極延伸部)とを設けて、大面積の発光素子を形成する方法についてさまざまな検討がなされている。
【0003】
たとえば、補助電極部を、正負双方で対向してストライプ上に配置して、櫛形の電極構造とすること、各電極(補助電極)の間を等間隔とした電極構造とすること、補助電極をチップ径に対して長く形成する電極構造とすることなど、さまざまな電極構造が提案されている。
【特許文献1】
特開2000−164930
【特許文献2】
特開2001−345480
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような電極構造を実際に採用すると、均一な電流拡散、均一な発光が得られない構造となる場合がある。具体的には、図2に示すようにくし型に補助電極を配置した電極構造では、正負の補助電極を等間隔に配置すると、その線状の補助電極から十分な電流拡散が得られなかったり、一部領域に電流が集中する傾向が発生したりして、均一な電流拡散、均一な発光とならない場合がある。
【0005】
これは、両導電型層(p型層とn型層)間での電流拡散(電荷移動度)、若しくはシート抵抗の違い、また、導電型層と電極との間に、拡散用の電極(当構成電極)を有することによる電流拡散制御の困難性により、補助電極による電流拡散が台座部からの距離に依存すること、また他方電極の台座部との距離にも依存することなどがあり、それら電流を拡散させ発光させる複数の要因、を好適に制御することは、極めて複雑な制御を要し、上記のような単純な電極構造の設計思想では解決できない問題があることを見出した。
【0006】
具体的には、図3において、台座部近傍では電流が集中して流れる傾向があるため、そこに延伸する他方の補助電極との距離を十分にあける必要がある一方で、そうすることで、他の補助電極との距離も大きくなり、その部分における電流拡散が不十分となり、別の補助電極部分に多くの電流が流れる傾向が生まれる。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、補助電極を有する電極構造の発光素子において、両補助電極を等間隔に配置せず、補助電極間の距離が変化するように延伸させることで、均一な電流拡散、均一な発光が得られることを新規に見出し、本発明をなすにいたった。
【0008】
すなわち、本発明は、以下に示すように発光素子構造とすることを特徴とする。
【0009】
発光層3とそれを挟む第1,2導電型層1,2にそれぞれ設けられた電極を同一面側に有する発光素子100において、前記素子面(電極形成面)内において、前記第1導電型層1に設けられた第1電極10が、第2の台座電極部11と該台座電極部11を基点として延伸する第2の電極延伸部12と、を有し、前記第2の電極延伸部12が、前記第2導電型層2に設けられた第2電極20に近づく方向に延伸すると共に、該第2電極20に離れるように湾曲、屈曲(電極延伸部12y)していることを特徴とする。このように、一方の電極(10,20)の延伸部12,22が、他方の電極(延伸部22,12)の一部に対し近づく方向に延伸すると共に、他方電極20,10(延伸部22,12)の別の部分に対して、好ましくは、他方電極の台座部21,11に対して、離れる方向に延伸することで、近づく方向の他方電極の一部に対して電流が拡散するように延伸し、電極の他の部分にたいして離れることで、電流の集中をさけて、さらにそのように湾曲・屈曲電極部12y、22yにより、面内に電流を広げることができる。
【0010】
前記発光素子100において、前記第1の電極10の延伸部12が湾曲・屈曲(12y)する対象を、前記第2電極20の台座部21とすることを特徴とする。各電極の台座部11,21は、素子100外部から電流が供給される基点となるため、もっとも電流が集中しやすい部分であり、この部分を対象にして屈曲、湾曲する延伸部(12y,22y)を設けることで、その集中傾向を緩和し、他の部分(延伸部12a,b、22a,b)への電流拡散を促し、結果、面内、発光構造部51面内への電流拡散を効率的なものとできる。
【0011】
前記発光素子100において、前記第1の電極10が、湾曲、屈曲する第1延伸部22yと、該第1延伸部22yに対向して延伸する第2延伸部22x(22a)とを有することを特徴とする。このように、湾曲延伸部22yとそれに対向する第2延伸部22xとがあることで、延伸方向において対向部分の距離が延伸距離、位置により変化することとなり、その対向部間に挟まれた領域(発光部51)において、好適に電流拡散が実現される。
【0012】
前記発光素子において、前記第2の電極20が、電極台座部21と、該台座部から湾曲、屈曲して延伸する第1延伸部22yと、を有すると共に、前記互いに対向する第1電極10の湾曲・屈曲する第1延伸部12yと、第2電極20の第1延伸部22yとが、互いに外向きに湾曲、屈曲していることを特徴とする。このように、互いに対向する第1,2の電極10、20の湾曲延伸部12y,22yが互いに対向する方向において外向きに湾曲、屈曲することで、その延伸部12y,22y間の領域(発光構造部51)において、延伸位置・距離と、電極間距離が任意に変化して、距離一定の場合よりも良好な電流拡散がなされ、また、互いに外向きにふくらむように湾曲している部分(対向距離が他よりも大きくなる部分)においては、対向方向だけでなく、他の方向からの電流拡散が発生し、具体的には、最も距離が大きくなる湾曲部において、他方電極がそれを囲むように湾曲する延伸部形状となっていることから、このような対向領域において、電極間で様々な方向への電流の流れが生まれて、電流拡散が促進される。
【0013】
前記発光素子において、前記外向きに湾曲・屈曲して対向配置された延伸部が、前記第1,2の電極台座部間を結ぶ方向に対して、傾斜した方向に延伸していることを特徴とする。このように、各電極10,20の台座部11,21間の発光領域において、その台座部間の方向に対して、互いに外向きにふくらんで対向は位置された第1,2電極10,20の湾曲延伸部12y,22yが設けられることで、そのようなふくらんだ領域として、発光領域51を素子内において大きな面積で占有させ、且つ上記の通り、その領域において好適な電流拡散を実現することで、電極配置に対する発光領域51を好適に配置される。
【0014】
前記発光素子において、前記第2の1次延伸部と第2の2次延伸部との間に、前記第1の電極延伸部を有することを特徴とする。
【0015】
発光層3とそれを挟む第1,2導電型層1,2にそれぞれ設けられた電極10,20を同一面側に有する発光素子100において、前記素子面(電極形成面)内において、前記第1,2導電型層1,2の各々に設けられた前記第1の電極10、第2の電極20の少なくとも一方が、互いに対向する第1延伸部12y(22y)と、第2延伸部12x(12a′,22x,22a′)とを有し、該第2延伸部が直線状であって、該第1延伸部が、該直線状の第2延伸部を基準線として、該基準線からの距離が変化するように湾曲、屈曲することを特徴とする。このように、直線状の基準となる延伸部12x(22x)に対向する延伸部12y(22y)を、その延伸部間の距離が変化するように、湾曲、屈曲させることで、その延伸部間の発光領域51において、最短距離方向以外の様々な方向への電流の流れが生みだされ、その電流拡散を良好なものとでき、優れた発光が得られる。
【0016】
前記発光素子100において、前記湾曲、屈曲する電極延伸部12y(22y)が、他方の電極20(10)の台座部21(11)の向きに凸部を形成することを特徴とする。このように、他方電極20(10)で最も電流集中しやすい台座部21(11)に対して、反るように湾曲、屈曲させることで、その集中傾向を抑え、素子面内全体、湾曲延伸部周辺、湾曲延伸部と他方電極との間における発光を好適なものとできる。
【0017】
発光層3とそれを挟む第1,2導電型層1,2にそれぞれ設けられた電極10,20を同一面側に有する発光素子100において、前記素子面(電極形成面)内において、前記第1,2導電型層1,2の各々に設けられた前記第1の電極10、第2の電極20が基点部B(11,21)を有すると共に、両基点部B間に、電極延伸部12,22形成領域60を有し、該第1,2の電極10,20の少なくとも一方が、基点部Bから延伸して電極延伸部形成領域60内に形成される延伸部12y(22y)を有し、前記基点間を結ぶ方向に傾斜した方向に延伸する前記延伸部12yの任意の2点間を結ぶ線分に対し、他方電極に向かって凸となる円弧状の湾曲、屈曲延伸部を有することを特徴とする。このように、電極10(20)、特に電極台座部11(21)を基点Bとして、その間の形成領域60において、任意の2点間で円弧状に、且つ他方電極、好ましくは他方台座部に対して凸となる湾曲、屈曲延伸部を形成することで、第1,2電極間の距離を湾曲延伸部の各位置で変化させ、尚かつ反るように円弧状とすることで、弧状の延伸部において、電位の変化を生み、延伸方向の幅方向に対して、広く電流を広げることができ、好ましい。また、他方電極に対向して凸となっていることで、対象となる電極部に対して、電流が集中しないで、好ましく他の延伸部に電流を広げることができる。
【0018】
前記発光素子100において、前記湾曲、屈曲延伸部12y(22y)が、前記基点B間を結ぶ方向に傾斜した方向を長軸方向70x(71x,72x)とする楕円70a,b(71〜72a,b)形状に沿うように、延伸していることを特徴とする。このように、基点間、特に、台座部11(21)間で傾斜した楕円の一部円弧状とした延伸部12y(22y)とすることで、発光領域51において、大きな面内での電流拡散、発光を実現でき、各電極、それを構成する各部分の配置を好適に設計できる。
【0019】
前記発光素子100において、前記第1,2の電極10,20の湾曲、屈曲延伸部12y(22y)が、互いに対向して湾曲、屈曲延伸部間の前記楕円形状に沿うように延伸していることを特徴とする。これにより、他の形状の湾曲、屈曲形状よりも、滑らかな湾曲形状とでき、それにより、幅広な発光領域51への電流拡散、発光が可能とでき好ましい。
【0020】
前記発光素子100において、前記湾曲、屈曲延伸部12y(22y)が沿う楕円形状が、第1,2の電極の湾曲、屈曲延伸部において互いに異なることを特徴とする。このように、楕円形状の一部円弧状の延伸部を各電極に設けて、互いに異なる楕円とすることで、両者の湾曲延伸部をずらして対向配置することとなり、これにより同一円(楕円)とする場合に比較して、相互に円弧状延伸部の各部位において、他方電極との間隔差を小さくできるため、幅広い延伸部周辺領域において、好適な電流拡散、発光を実現できる。
【0021】
前記発光素子100において、前記第1,2の電極10,20の少なくとも一方が、湾曲、屈曲延伸部12y(22y)と、他方湾曲、屈曲延伸部22y(12y)を挟むように延伸する1次延伸部12x(22x)とを有することを特徴とする。このように、電極10(20)の延伸部12が、湾曲延伸部12y(22y)と他の1次延伸部12x(22x)を有し、好ましくは、それら延伸部が対向して配置されて、その延伸部12y,12x(22y,22x)間に、網一方の電極20(10)の湾曲延伸部22y(12y)が設けられることで、一方の電極延伸部間に設けられた発光領域51において、好適に他方電極(湾曲延伸部)との配置が可能となり、電流拡散、発光において、好適なものとなる。このとき好ましくは、1次延伸部が直線状として、さらに、素子構造部の外郭を形成するように設けられることで、湾曲延伸部を素子構造部の内部に配置でき、好適な発光領域51とできる。
【0022】
前記発光素子100において、前記第1電極10の延伸部12yが、前記基点部Bもしくは台座部11から離れるように延伸する1次延伸部12aと、該基点部もしくは台座部から離間された1次延伸部上の1次基点12y−Bから湾曲、屈曲して延伸する2次延伸部12yとを有し、前記第2電極20の延伸部22の湾曲、屈曲延伸部22yが、前記1次基点12y−Bに向かって延伸していることを特徴とする。このように、一方の電極の湾曲延伸部の基点に向かって、他方電極の湾曲延伸部が延伸することで、湾曲延伸部の距離を長くして、尚かつ、他方電極の湾曲延伸部と好適な対向配置が実現され、そのような電極延伸部の対を形成することで、好適な発光領域51が形成される。
【0023】
また、上記発光素子は、それを用いた発光装置として、下記に示すような発光装置に好適に用いられる。
【0024】
前記発光素子100が載置される載置部202を有する発光装置200であって、前記載置部202に、発光素子100が支持基板104上に実装されて、載置されていることを特徴とする発光装置。
【0025】
前記発光素子100を用いた発光装置200であって、発光装置200には、発光素子100から光の一部を、それとは異なる波長の光に変換する光変換部材221(106)を有することを特徴とする発光装置200。
【0026】
前記光変換部材221(106)が、Alを含み、かつY、Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含むアルミニウム・ガーネット系蛍光体であって、さらに希土類元素から選択された少なくとも一つの元素を含有するアルミニウム・ガーネット系蛍光体を有することを特徴とする発光装置200である。
【0027】
前記光変換部材221(106)が、(Re1−xRx)3(Al1−yGay)5O12(0<x<1、0≦y≦1、但し、Reは、Y,Gd,La,Lu,Tb,Smからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、RはCe又はCeとPrである)であらわされる蛍光体を有することを特徴とする発光装置200である。
【0028】
前記光変換部材221(106)が、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体を有する発光装置200である。
【0029】
前記窒化物系蛍光体が、一般式LXSiYN(2/3X+4/3Y):Eu若しくはLXSiYOZN(2/3X+4/3Y−2/3Z):Eu(Lは、Sr若しくはCa、又は、Sr及びCa、のいずれか。)で表されることを特徴とする発光装置である。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の発光素子について説明する。
【0031】
実施の形態1.
図1は、本発明に係る実施の形態1の発光素子の平面図であり、本発明の特有の電極構造を示している。また、図19は図1を模式的に説明する斜視図である。
【0032】
本発明に係る実施の形態1の発光素子の具体例としては、図12,19において、基板4上に下地層5を介して、それぞれ窒化物半導体からなるn型層の第1導電型層1、活性層の発光層3及びp型層の第2導電型層2がその順に積層されて素子の積層構造101を形成してなり、第1導電型層1のn側電極10は、台座部11と台座部11を基点部11として延伸する延伸部12a〜12xを有し、第2導電型層2のp側電極20は電流拡散導体である透光性のp側オーミック接触用の電極23と、そのp側オーミック電極23の上に、前記p側電極20の台座部21とそこから延伸する延伸部22a〜22xを有する。また、第1,2電極10,20は、同一面側に形成されてその電極形成面内において好適に、台座部とそこから延伸する延伸部が設けられる。また、第1電極10は、第1導電型層1の露出部1sの一部領域に電極形成部1e(52)として設けられ、それに面内で分離された発光構造部51として、発光層3を第1,2導電型層1,2で挟む構造が形成される領域に、第2導電型層2の露出部2sの一部電極形成部2eに第2電極20が形成される。このとき、第1電極1は、第1導電型層1の露出部1sに設けられ、電極形成部1s(52)と発光構造部51とを介在する第1導電型層1の一部が電流拡散導体13として機能し、他方、第2導電型層2側では、上述の通り、オーミック用電極が拡散導体23として機能する。
【0033】
本実施形態の具体的な素子構造では、まず、サファイア基板4上に、100ÅのアンドープAlGaNのバッファ層と0.5μmアンドープGaN層とからなる下地層5を介して、n型層1を形成する、SiドープGaNのコンタクト層(41000Å)、アンドープGaN層(3000Å)、SiドープGaN層(300Å)、アンドープGaN層(500Å)、アンドープGaN(40Å)/InGaN(20Å)10ペアからなる多層膜を順に成長させる。
【0034】
次に、n型層1の上に、活性層3を構成する、アンドープGaN層(250Å)と、アンドープInGaN(30Å)/GaN(265Å)6ペアからなる層を成長させる。
【0035】
続いて、活性層3の上に、p型層2を構成する、Mgドープ(ドープ量:5×1019cm−3)AlGaN(40Å)/InGaN(25Å)5ペアからなる多層膜、アンドープAlGaN層(2800Å)、Mgドープ(ドープ量:1×1020cm−3)GaNのコンタクト層(1200Å)を積層させる。
【0036】
このようにして積層、形成した素子構造101を、前記n側コンタクト層の一部が露出する深さまでエッチングして、露出面1sをn側電極形成面1eとし、このとき、残し膜厚部分のn側コンタクト層が第1導電型層1側の電流拡散導体13として機能する。また、p側コンタクト層表面2sをp側電極形成面2eとし、Ni、6nmとAu、7nmを順に積層したオーミック用の電極23をほぼ全面に形成し、更にその上に第2電極20の台座部21及び延伸部22を形成する。また、n側電極10形成面1eには、オーミック用電極層を含む第1電極10として台座部11と延伸部12を形成する。このとき、第1,2電極10,11は、同じ電極構造のW(20nm)とPt(200nm)とAu(700nm)を順に同一工程で積層して形成する。この場合、p側電極20の透光性電極23は、第2導電型層2側の電流拡散媒体23と、またオーミック接触用電極を主に担うことになる。
【0037】
図1,19に示す例では、第1の電極10、第2の電極20が、それぞれ、チップ若しくは、素子構造体101の素子動作部57平面内で、対角線上に対向配置された台座部11,21を有し、更にそれを基点Bとして、延伸する延伸部12,22を備え、該延伸部は、チップ、若しくは素子構造体101(第1導電型層1)の平面内で、構成する辺に沿って延伸する基準延伸部12x,22xと、台座部11、21から離れる方向に延伸する1次延伸部12a,22aと、2次延伸部から湾曲、屈曲して延伸する2次延伸部12y,22yとを有する。
【0038】
ここで、第1,2電極10,20の基準延伸部12x,22xは、矩形状の素子構造部57平面内で互いに対向する辺、若しくは互いに平行に対向する1対の辺にそれぞれ沿って延伸し、1次延伸部12a(22a)は、上記1対の辺とは異なり、それに交叉する1対の辺に沿って延伸し、図3で見るように延伸部形成領域60において、基準延伸部12x(22x)間に設けられた1次形成領域61に設けられる。更に、2次延伸部12y(22y)は、1次延伸部12a(22a)上の任意の点、好ましくはその端部、を基点12y−B(22y−B)として、他方の電極台座部21(11)に近づく方向に延伸して、台座部21(11)に離れる方向に湾曲、屈曲して、延伸している。このようにして得られる2次延伸部12y(22y)は、延伸基点12y−B(1次延伸部上)と湾曲、屈曲延伸領域の終端部(2次延伸部終端部)とを結ぶ線分から他方電極(台座部)に向かって凸に湾曲・屈曲して弧状の延伸部として形成される。
【0039】
このように、一方の電極10に、他方電極20(台座部21、線状延伸部22x)に対して、それに向かって反るように凸に湾曲・屈曲して延伸部が形成されることで、電流の拡散を好適に制御でき、すなわち、延伸方向の幅方向に電流を広げて、線上よりも延長して延伸させることで、電極形成面内に比較的均一な電流拡散、発光が実現される。
【0040】
また、図3を用いて詳述すると、このような2次延伸部12y(22y)は、延伸電極形成領域60において、各電極10,20が単独でそれぞれ配置される2次形成領域62a,62b間に設けられる1次形成領域61において、形成される。好ましくは、図に示すように、1次形成領域61に対して傾斜した変形1次形成領域63を仮定して、その長手方向に沿う方向に上記2次延伸部の延伸方向を定め、且つ、その延伸方向に弧状に凸な湾曲・屈曲を形成して延伸させる。
【0041】
具体的には、両電極台座部間80で傾斜した変形1次形成領域63に沿う方向に、好ましくはほぼ平行に長軸方向70xをとり、その長軸を有する楕円形状70を形成して、楕円上を沿うように、延伸部を湾曲・屈曲させて形成する。また、このとき、両電極の延伸部は、互いに対向して外向きの凸を形成するように、対向する楕円上を延伸させる。さらに本発明の好ましくは、図3(b),(c)に示すように、1次楕円71から互いに異なり、延伸方向にずれた2次楕円71a,bを長軸71ax,71bxの方向をほぼ同じに、さらに同様に互いに異なり、長軸72ax,72bxをほぼ同じにして、1次楕円よりも互いに延伸方向に離れた2次楕円72a,bを形成して、それに沿うように互いに対向する湾曲延伸部12y(22y)が形成される。このように、1次形成領域61に対して、長手方向に広がって分離された楕円(1次71,72)とすることで、領域61の長手方向に広がって電流を拡散できるように延伸部12y(22y)が形成され好ましい。ここで図中の黒四角、黒三角、黒丸は、それぞれ1次楕円71、2次楕円72、3次楕円73の中心を示している。
【0042】
また、図3(d)〜(f)に示すように、湾曲延伸部12y(22y)が形成される1次領域61とそれと分離された2次領域62とを素子構造部57に設け、1次領域61を従来と異なり、変形させた領域61とし、上述したように、楕円71〜73を設計して、図に観るように、1次領域62a,bから排除された変形領域61内に、各楕円に沿うように、互いに対向して外向き凸になるように、図中の矢印12y−A1〜12y−3(22y−A1〜22y−A2)の方向に湾曲して延伸する延伸部12y(22y)を設け、1次延伸部12a(22a)の基点12y−B(22y−B)まで延伸して(12y−A4,22y−A4)、外部との接続用ボンディングパッドとなる台座部11(21)まで、互いに対向して素子構造部57の平行な1対の辺に沿って、互いに異なる方向に延伸させて(12y−A5,22y−A5)、1次延伸部12a(22a)が形成される。このとき、図に観るように、台座部11(21)の周辺領域64(65)は電流が集中する傾向にあるため、それを避けるように湾曲延伸部12y(22y)が形成される。さらに、この1次領域61から分離された2次領域62a,bには、互いに対向して素子構造部57の平行な1対の辺に沿って、基準延伸部12x(22x)となる直線状の延伸部が台座部11(21)を基点として、互いに異なる方向に延伸して形成される。
【0043】
このように、素子構造部57の面内(電極形成面内)で、少なくとも一方の電極が湾曲若しくは屈曲して延伸部を形成する湾曲延伸部12y(22y)を形成する形成領域61を設け、好ましくは他方電極の台座部21(11)若しくは、1次領域61から分離された2次領域62の長手方向に直線状に延伸する延伸部22x(12x)に向かって凸となるように湾曲延伸部が形成されることで、他方電極に対して、その電極間距離が変化して、電流拡散を抑制できる。このとき、図3,4に示すように、1次領域62、直線状基準延伸部12x(22x)に対して傾斜した方向に、延伸させること、長軸方向70x〜72xとすることが湾曲延伸部12y(22y)が好ましい。
【0044】
また、湾曲延伸部12yは、電極形成部1e(52)により、発光構造部51に、それに対応した湾曲端面51cを形成することになり、これにより、ここから光が取り出されることにより、様々な方向への光取り出しが実現され、素子の指向性が向上し、出力が向上される。
【0045】
実施形態2.
図4は、本発明の別の実施形態に係るものであり、図3とは延伸電極12,22が1本で構成されることであり、これにより、図3の基準延伸部は、ここにおける1次延伸部12a,22aに相当し、1次延伸部12a(22a)が基準延伸部12x(22x)を兼ねるものであり、その端部を基点として、2次延伸部12b(22b)が形成されて、図3の基準延伸部とは異なる方向に延びる1次延伸部に相当し、2次領域62から1次領域61まで延伸させて、その端部を基点12y−B(22y−B)として、湾曲して延伸部12y(22y)が形成される。この湾曲延伸部12y(22y)は、図3と同様に、長軸方向にずれて異なる2つの楕円に沿うように互いに対向して、外向きの凸を形成するように図中矢印12y−A1〜A4まで、湾曲延伸部の基点12y−Bまで、延伸させている。第2電極20についても同様である。このように、図4に示すように、基準延伸部12x(22x)は、基点となる台座部11(21)から1次的に延伸することから、図3においては、2次領域62内において、1次延伸部12a′(22a′)として機能する。このとき、基準延伸部の好ましくは、図に示すように、1次領域61に隣接して、素子構造部57の外側、好ましくは、互いに対向して、構造部57の1対の平行な辺に沿って、外側領域の発光領域を形成することで、湾曲延伸部の隣接部を好適に発光させることができ、特に好ましくはそれを挟んで、さらには直線状とすることで、湾曲部を補完して発光領域が形成される。
【0046】
実施形態3.
図5は、上記実施形態1を別の観点からとらえるものであり、湾曲延伸部12y(22y)は、その基準となる他方電極の台座部21(11)、若しくは直線状の基準延伸部22x(12x)により、規定されるものとなる。具体的には、第2電極20の湾曲延伸部22y−L1〜L6として示すように、他方電極10の台座部11に対して向かうL1の実線矢印から、近づく方向にL2に延伸して、L2点において、点線矢印から基点の台座部11から遠ざかる方向に実線矢印L3をとって、L1〜L6に延伸させて形成される。このように延伸させることで、湾曲延伸部22yの基点22y−Bからの延伸距離を長くでき、電流拡散を広くでき、また、湾曲することで延伸部からの幅方向への広がりも大きくできる。さらに、端部22y−L6の点線矢印に示すように、他方電極10の1次延伸部12aの端部で、湾曲延伸部12yの基点12y−Bに向かって延伸することで、両者の湾曲延伸部で協調して湾曲延伸部の領域が形成されて、延伸部の幅方向に広い発光領域が形成されるため好ましい。
【0047】
さらに、第1電極10の湾曲延伸部12yと、他方電極20との電極間距離をみると、延伸部12yの各店L1〜L6において、他方電極の基準延伸部22xからの距離が、短くなる領域L1〜L3と長くなる領域L3〜L6があり、さらに、L6に近づくに従って、他方電極の台座部21との電極間距離が小さくなるため、湾曲延伸部12y全体において、集中部を抑制して、延伸部12y全体に電流が拡散されて発光することができる。これは、第1電極10において、各点L1からL6への湾曲して延伸することで台座部11からの距離が遠くなるが、他方台座部21には近づくため、単純に直進して他方台座部21に近づく延伸部であると、台座部21周辺に電流集中するか、延伸距離が短いと逆に発光が小さくなるため、制御が困難であるが、上記の通り、湾曲することで、これを回避して好適な電流拡散、発光均一が実現される。
【0048】
また、このように、直線状延伸部12x(22x)と、他方電極の湾曲延伸部22y(12y)とが対向して延伸して、隣接されることで、両電極の最短距離方向だけでなく、様々な方向への電流の流れが生まれ、好適な発光が実現され好ましい。また、湾曲延伸部12yと22yが対向して延伸する領域では、ある点22y−L4において、他方電極の点12y−L6とL4とが囲むように配置されるため、様々方向への電流の流れが生まれ、電流拡散に寄与して良好な発光が実現される。
【0049】
実施形態4.
本発明の別の実施形態として、図4に示すように湾曲延伸部12y、22yが、屈曲した直線状延伸部で構成させることもできる。好ましくは、屈曲点が特異点となって、電流集中を促す傾向にあるため、曲線状に湾曲する湾曲延伸部(図1,3,4,5,20)とする方が本発明において好ましい。また、図6(b)に示すように、複数の直線部(連続直線)からなる屈曲延伸部で構成することもできる。このとき、屈曲点において、折り曲げ角度を小さくすること、各直線部の長さを小さくして直線部の数を多くすることが、電流集中の抑制の点から好ましい。
【0050】
図7は、延伸部の基点となる台座部の位置を変更した変形例であり、図7(a),(b)に示すように矩形状の発光構造部51(素子動作部57)の対角線81上に各電極の台座部11,21を配置せずに、延伸部12の任意の点に台座部21を配置することができる。このとき、図に示すように各延伸部は、他方電極の延伸部に対応して、それに対向して延伸させること、具体的には、台座部11から他方電極20に対応して延伸させる直線状延伸部12a1を設けることが好ましい。いずれの形態においても、台座部間81に湾曲延伸部(屈曲延伸部)12y、22yが配置されている。ここで、上記実施形態と同様に、発光構造部51は、互いに連続して、直線状の基準延伸部12x(22x)と湾曲延伸部22y(12y)で挟まれた領域23a,bと、湾曲延伸部12yと22yで挟まれた領域23yで構成される。
【0051】
実施形態5.
本発明の他の実施形態に係る例としては、図8に示すように、上記実施形態の発光構造部51を複数つなぎ合わせて、1つの発光構造部51を形成することで、様々な大きさ、形状の発光素子100、素子動作部57を形成することができる。
【0052】
図に示すように、分割線82a,bで区画された領域に、上記実施形態の素子動作部57を配置して、結合して1つの素子動作部57することで、様々な電極配置を実現できる。このとき、図8(a)に示すように、分割線82a,bのところで、発光構造部51が結合されてもよく、図8(b)に示すように、線82bにおいて、発光構造部51が分離されても良い。
【0053】
実施形態6.
図9,10は、本発明、上記実施形態において、様々な延伸部と、台座部との変形例を説明するものである。図9(a)では、点線部に示すように一方の電極20には、台座部21だけが素子構造部57に形成され、他方の電極10に延伸部12が形成されている。このように一方の電極10(20)にのみ形成することもでき、好ましくは、電極形成部52、発光構造部51の形状を形成する第1電極10を少なくとも形成することで本発明の上記した効果が得られ好ましい。
【0054】
図9(b)では別の例を示すものであり、一方の電極の延伸部22yに代えて、延伸部に沿って、配列した台座部21−1〜21−6を形成している。このように、上記延伸部に代えて、延伸部形成部分に互いに分離して、その形成部上に配列した複数の台座部21−1〜6で構成することもできる。さらにこのとき、点線部で示す延伸電極22(a,b,y)を、後述する実装基体201,積層基体104、転写用の支持基板9側の電極114(8)により、各台座部21−1〜21−6を接続して、延伸電極とすることができる。このように、一方の電極の一部、若しくは全部を台座部を配列して構成することができる。この場合、他方電極10は、図9(b)に示すように、上記実施形態に示すように、延伸部12(a,b,y)を少なくとも形成することである。
【0055】
図10では、延伸電極の他の形態を説明するものであり、延伸部22において、各延伸部22x1〜x3、a1〜a2、y1〜y3は、分離部22s1〜5により、分断されて、複数の延伸部で延伸部22を構成しているものであり、各延伸部22x1〜3に対して、点線部で示す台座部21〜21−1,21−2を互いに分離して設けても良く、分離部22s3〜5を架橋して分離された延伸部22a1とa2、22y1とy2、22y2とy3、をそれぞれ電気的に接続してもよい。
【0056】
以上のように、素子積層体103の積層基体104、若しくは支持基板9を用いて、台座部を接合層9、114として用いても良く、また、その素子外部の基板104(9)側に電極を用いて、素子100側で分離された電極20、延伸部22、台座部21を互いに電気的に接続、接合させることもでき、様々な素子100外部の電極を利用する形態を採用することができる。
【0057】
以上説明した各実施形態において、その実施形態の各構成について以下に説明するが、本発明は上記実施形態及びその構成について組み合わせて適用することもできる。また、上記実施形態及びそれを説明する各図面、並びに後述する各構成の説明及びその図面の符号は共通しており、また一部誇張して描画されているものもある。
【0058】
(素子構造体)
本発明の発光素子100に用いられる素子構造体101は、図19の斜視図、図12,13の断面図などに示すように、基板上に、第1導電型層、活性層、第2導電型層が順に積層された積層構造体でもよく、第1,2導電型層が横方向に接合されていてもよく、これらを組み合わせたものでもよい。
【0059】
具体的には、本発明の発光素子100は、素子構造体101として、図12,13、16〜19に示すように、素子構造体101は、基板4上に、第1導電型層1、発光層(活性層)3、第2導電型層2が順に積層された積層構造101を有するものであり、このとき、電極形成面内において、発光構造部51は、図に示すように積層方向に第1,2導電型層が発光層を挟む構造の他、第1,2導電型層が横方向に接合されていてもよく、またこれらを組み合わせた縦、横の複雑な接合面を形成したものでもよい。また、発光素子構造として、MIS構造、p−n接合構造、ホモ接合構造、ヘテロ接合構造(ダブルヘテロ構造)、PIN構造などを用いることができ、またユニポーラ素子にも適用できるが、好ましくは、第1,2導電型層が互いに異なる導電型層となるp−n接合構造などのn型、p型層で活性層を挟む構造を用いることが好ましい。また、これら第1,2導電型層1,2以外については特に限定されないが、他の導電型層、電流狭窄構造のような部分的な絶縁層、導電型層が設けられていても良く、発光素子以外の素子が部分的に設けられて集積されていても良い。
【0060】
素子構造体100を構成する積層構造の半導体材料は、InAlGaP系材料、InP系材料、AlGaAs系材料、これらの混晶材料でもよく、GaN系窒化物半導体材料でもよい。GaN系窒化物半導体材料として具体的には、GaN、AlN、もしくはInN、又はこれらの混晶であるIII−V族窒化物半導体(InαAlβGa1−α−βN、0≦α、0≦β、α+β≦1)で表され、またこれに加えて、III族元素として一部若しくは全部にBを用いたり、V族元素としてNの一部をP、As、Sbで置換したりした混晶でもよい。以下、窒化物半導体を用いて説明するが、他の材料系にも適用される。
【0061】
発光層としては、InGaN系材料を用いることができ、ワイドバンドギャップの発光層により、緑色、青色の可視光域から紫色、それより短波長の紫外域に発光するものが得られる。
【0062】
各実施形態では、第1,2導電型層11,12を、n型層、p型層としているが、この逆でも良い。また、半導体積層構造101の成長方法として具体的にはMOVPE(有機金属気相成長法)、HVPE(ハライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)、MOCVD(有機金属化学気相成長法)があり、好ましくはMOCVD,MBEである。
【0063】
本発明の半導体積層構造101の成長方法に用いる基板、特にエピタキシャル成長用の基板10としては、窒化物半導体と異なる材料の異種基板として、例えば、C面、R面、及びA面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル(MgA12O4)のような絶縁性基板、SiC(6H、4H、3Cを含む)、ZnS、ZnO、GaAs、Si、及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能で従来から知られており、窒化物半導体と異なる基板材料を用いることができ、好ましくはサファイア、スピネルであり、また異種基板以外として、GaN、AlNなどの窒化物半導体基板なども用いることができる。他の半導体材料においては従来知られた同じ材料系の基板、若しくはSiなどの異種基板を用いることができる。
【0064】
(半導体積層構造101)
発光素子100を形成する半導体積層構造101としては、例えば図16,18に示すように、上記基板4上に下地層5などを介して成長され、このとき、下地層5を素子構造101として動作部に含めても良いが、通常素子構造の成長用のみ形成されて素子として機能しない非動作部として設けられる。下地層は、特に異種基板を用いた場合、結晶核形成、核成長層として、低温成長バッファ層を用い、好適な条件はAlxGa1−xN(0≦x≦1)を低温(200〜900℃)で成長させるものであり、続いて高温でそう成長させて、膜厚50Å〜0.1μm程度(単結晶、高温成長層)で形成する。また、ELO(Epitaxial Lateral Overgrowth)として知られるように、基板上、若しくは下地層上に、島状部(凸部、マスク開口部)などの成長部を他の領域に比べて優先的、若しくは選択的に成長させて、各選択成長部が横方向に成長して接合、会合することで層を形成するような成長層を下地層5若しくは、素子積層構造101に用いることもでき、これにより結晶性、特に結晶欠陥を低減させた素子構造とできる。
【0065】
窒化物半導体に用いるドーパントとして、n型不純物としては、Si、Ge、Sn、S、O、Ti、Zr等のIV族、若しくはVI族元素を用いることができ、好ましくはSi、Ge、Snを、さらに最も好ましくはSiを用いる。また、p型不純物としては、特に限定されないが、Be、Zn、Mn、Cr、Mg、Caなどが挙げられ、好ましくはMgが用いられる。これら、アクセプター、ドナーの各ドーパントを添加することにより、各導電型の窒化物半導体層を形成し、後述する各導電型層を構成する。また、窒化物半導体は不純物をドープしない無添加層であってもn型層として用いることができ、さらにAlGaAsなどの他の材料系にはそれに適したドーパント用いる。本発明における第1導電型層、第2導電型層には、部分的にアンドープの層、半絶縁性の層が積層されていても良く、電流阻止層のよう逆導電型の埋込層に、各導電型層内に部分的に寄生な素子部分を形成していても良い。
【0066】
(第1導電型層1)
上記実施形態の素子構造で示すように、第1導電型層1として、各導電型のドーパントを含有させ、電極形成面内及び活性層へのキャリアの供給、拡散を実現するような層構造を形成すると良く、特に電極形成部52から発光構造部51にキャリアを面内に拡散して供給する電流拡散導体13(コンタクト層)には、他の領域より高濃度にドープされることが好ましい。また、このような電荷供給・面内拡散層(コンタクト層及びその近傍層)の他に、上記実施形態で示すように、積層方向において発光層へ電荷を移動・供給させる介在層、若しくは第2導電型のキャリアを発光層に閉じこめるクラッド層などを、コンタクト層とは別に設けることが好ましい。このような発光層12と面内拡散層(領域)のコンタクト層との間に設ける層として、窒化物半導体素子の場合には、面内拡散層(領域)より低濃度ドーパント量若しくはアンドープの低不純物濃度層(アンドープ層)、及び/又は多層膜層を設けることが好ましい。これは、低不純物層でもって、高不純物層(面内拡散層)による結晶性悪化を回復させてその上に成長させるクラッド層、発光層の結晶性を良好にし、駆動時にあっては高濃度層に隣接して低濃度層が設けられることで面内拡散を促進させ、また、耐圧性も向上させることができる。多層膜層は、少なくとも2種の層を交互に積層させたような周期構造で形成すること、具体的には、Inを含む窒化物半導体層とそれとは異なる組成の層の周期構造、好ましくはInxGa1−xN/InyGa1−yN(0≦x<y<1)で構成することで、発光層、特にInを含む窒化物半導体層、好ましくはそれを井戸層として複数用いた場合において、その結晶性を向上させることができる。このような多層膜としては、組成が異なる層による周期構造の他、組成傾斜構造、また、これらの構造において不純物濃度を変調させた構造、膜厚を変動させた構造なども採用でき、好ましくは、20nm以下の膜厚の層を積層した構造、さらに好ましくは10nm以下の膜厚の層を積層した構造で形成することが、上記結晶性に有利となる。
【0067】
(発光層[活性層)3)
本発明の素子構造101としては、第1,2導電型層との間に、発光層を設けて、発光層で発光させる素子構造とすることが好ましく、特に窒化物半導体においてはInを含む窒化物半導体を発光層に用いたものが、紫外域から可視光(赤色光)の領域において好適な発光効率が得られ好ましく、特にInGaN層を用いること、特にInの混晶比を変化させて所望の発光波長を得ることが好ましい。このほかの窒化物半導体材料として、GaN,AlGaNなどのInGaNよりも高バンドギャップの材料を用いて、紫外域において使用する発光素子としても良い。
【0068】
さらに好ましい発光層としては、量子井戸構造の活性層を用いることであり、井戸層が1つの単一量子井戸構造、さらに好ましくは、複数の井戸層が障壁層を介して積層した構造の多重量子井戸構造を採用することが好ましい。井戸層については上記発光層と同様に、好ましくはInGaN層を用いることであり、障壁層として、井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きくなるような層として、例えばInGaN、GaN、AlGaNを設けることが好ましい。このとき、井戸層、障壁層の膜厚としては、30nm以下、好ましくは20nm以下、さらに井戸層において好ましくは10nm以下とすることで、量子効率に優れた発光層が得られる。また、井戸層、障壁層に、各導電型層のドーパントがドープされていても良く、障壁層は、井戸層間に一層以上設けても良い。
【0069】
(第2導電型層2)
第2導電型層13としては、キャリアを発光層に閉じこめるクラッド層、電極が形成されるコンタクト層を、設けることが好ましく、この時両層を別々に設けてコンタクト層をクラッド層よりも発光層より遠くに設け、高濃度にドーパントをドープすることが好ましい。窒化物半導体においては、クラッド層として好ましくはAlを含む窒化物半導体、さらに好ましくはAlGaN層を用いることが好ましく、さらに発光層に近接して、好ましくは接して形成されることで発光層の効率を高めることができ好ましい。さらに、コンタクト層とクラッド層との間にそれらの層より低不純物濃度の層を介在させることで、耐圧性に優れた素子とでき、またコンタクト層を高濃度にドープしても結晶性を改善できるため好ましい。コンタクト層は、図12,13,16,18に示すように、電極形成面内で発光部51として設けられるため、その面内でキャリアを拡散させる層23としても機能しうるが、本発明では、電極23を設けて、該電極内及び電極23により面内での電流拡散導体23として機能させることで、窒化物半導体における低い移動度のp型キャリアの拡散を補助し、また、コンタクト層の膜厚を他の層(クラッド層、介在低濃度層)よりも小さくして、且つ他の層よりも高濃度に不純物ドープすることで、高キャリア濃度の層を形成して、電極から良好な電荷注入を実現でき好ましい。
【0070】
(電流拡散導体13,23)
このように本発明の積層構造101において、電流拡散導体13,23は、素子構造体内(13)に設けられても、素子構造体上(の電極23)に設けられる形態でもよい。具体的には、図16などに示すように、第1導電型層1においては、露出電極形成面52に第1の電極1が設けられ、該第1電極1が設けられた第1導電型層1内を横方向に電流拡散する拡散導体13として機能し、他方、第2導電型層2側には、延伸電極に電気的に接合するオーミック接触用の電極23でもって、面内において、一部に設けられた電極延伸部から、電流を面内に広く拡散させる拡散導体23として機能する。
【0071】
(発光素子面内構造)
本発明において、発光素子構造101の電極形成面内の構造としては、図12,13,16に示すように、発光層3とそれを挟む第1,2導電型層1,2が形成された発光構造部51と、第1導電型層1側電極形成部52とを、面内で一部が重なる構造よりも分離して設けることが好ましい。本発明の発光素子は、素子構造部57に発光構造部51と電極形成部52が設けられた構造であり、素子構造部57は電流拡散導体13(第1導電型層1)上に形成され、1つの素子構造部57内で1つの発光構造部51(図1,3〜9,19,20)とする形態でも良く、1つの素子構造部57内で分離された複数の発光構造部51が形成されるような、発光構造部51の集積構造を形成しても良く、1つの素子構造57に対して少なくとも1対の発光構造部51と電極形成部52が形成されれば良く、さらに、素子構造部(素子非動作部58などに分離された動作部)57を複数集積して発光素子100とすることもできる。本発明では、発光素子100の素子動作部57内における電極構造10,20に関するもので、また、1つの発光構造部51は、電極形成部52(1e)と第2電極20(22)により挟まれた領域(23a、b...、y)で構成される。
【0072】
電極の形成形態としては、図9,10に示すように、双方の電極の少なくとも一方が、延伸部、台座部、湾曲・屈曲する延伸部を備えていてもよく、好ましくは第1導電型層1側に設けて、発光構造部51を形成して電流拡散させ、更に好ましくは両方の電極に設けられる。また、図に示すように、複数の台座部が延伸方向に離間されて配置されていてもよく、延伸部が断続的に延伸していてもよい。
【0073】
各電極の配線形態としては、各電極は素子構造体内に電流供給できるように、オーミック接触されたオーミック接触部を有することが好ましく、該オーミック接触部に一致して電極(延伸部、台座部)が形成されていることが好ましい。他の形態としては、離間して配置されたオーミック接触部に対して、それらを導通するように、配線用として電極が設けられてもよい。また、このような配線用電極は、後述する素子実装基体側に設けられてもよい。
【0074】
電極形成部52としては、電極形成可能なように、第1導電型層1の露出部52(1s)に設けられ、該露出部は、図12、13に示すように、第1導電型層1、発光層3、第2導電型層2を順に積層した積層構造101において、第2導電型層2、発光層3の面内の一部、若しくはそれに加えて第1導電型層1の深さ方向の一部を除去して、露出させた露出部1eを電極形成部52とする他、図16(b)に示すように、分離溝52aを形成して、その溝52aを介して発光構造部51に離間させて、露出部1eから第2導電型層露出部に跨って電極10を形成して、電極形成部52を面内に設ける構造とすることもでき、また図16(a)に示すように、形成した第1導電型層1−1の面内一部を、除去若しくはマスクして、面内一部に発光構造部51として、発光層3、第2導電型層2、若しくはそれに加えて第1導電型層の一部2−3を積層成長させた構造を面内の一部(発光構造部)に形成する構造とすることもできる。このとき、電極10のボンディング位置である電極形成部52は、積層方向において、電極20と同等とすることも、それよりも高い位置とすることもできる。また、このとき、電極形成部52は、発光構造部51とは面内で分離されて形成されるので、電極形成部52の領域は非発光領域となり、発光構造部51と電極形成部52とに面内で重なって、下部に設けられた第1導電型層の一部領域の拡散部13などにより、電極10から発光構造部51にキャリアが面内拡散され供給される。
【0075】
このように素子構造体の電極形成位置は、各導電型層に設けられた電極形成面の上に設けられ、上記素子構造体の形状・形態に依存するため、図に示すような第2導電型層、発光層を一部除去して露出させた第1導電型層を電極形成面として、基板上において、発光層の上方、下方にそれぞれ第2電極、第1電極の形成面が設けられる形態がある。その他に同一面側に両方の電極を形成すれば、他の電極形成面の形態もとりうる。
【0076】
(第1電極10)
また、第1電極10は、第1導電型層1の露出部1sの少なくとも一部に電極形成領域52(1e)として形成され、発光構造部51と面内で分離されて設けられ、オーミック接触用として第1導電型層1内に電流注入する。第1導電型層1の露出部1sは、図1、3〜10,20に示すように、発光領域51(構造部57)を囲むように素子構造部101の端部に設けられていても良く、図6〜10,16に示すように基板4を素子端部で露出(露出部4s)させて、第1導電型層1及び/又は下地層5の側面1cを傾斜させて、光反射部、取出し部として機能させることができ、この場合、発光構造部51の側面51cよりも、傾斜側面における電極形成面1e、基板面4sの法線方向に対する角度を、大きくすることで、第1導電型層1内を横方向に伝搬する光を効率的に取り出すことができ好ましい。また、露出部1sは、素子動作部57内において、発光構造部51に対して、第1電極10から露出させて設けることで、光取り出し溝として機能させることもでき、またそのような電極10から露出された領域において凸部、例えば、電流注入されない非発光構造部(発光構造部51と異なる領域、例えば電極形成部52と発光構造部51との間の領域など)として凸部を設けると、反射機能、光取り出し端部に寄与する。
【0077】
第1電極10の延伸部12は、上述したように発光構造部51、発光領域23a,b,y内に、パッド部11から延伸して形成され、発光構造部51に電流拡散、注入する機能を有する。上記第1導電型層1内の面内拡散層13、第2導電型層20内及び第2電極、電極23の面内拡散、具体的にはシート抵抗を適宜調整することで、第1電極、第2電極間隔を調整して、所望の拡散状態、発光構造部の幅の発光素子とできる。
【0078】
第1電極10は、パッド部11、延伸電極部12とも同じ電極構造としても良く、別々に、例えば、オーミック接触用の電極として電極10の形状で形成して、パッド部11にのみパッド電極を形成する構造として、形成しても良い。また、図1,3〜10,20におけるパッド部11、21は、図示していないが、基板上の素子構造表面を覆う絶縁膜の開口部を示すものであり、上記実施形態に示すように、パッド部11、延伸部12を同一構造として形成している。
【0079】
また、パッド部11は、延伸電極部12の端部に形成されると、上記形成領域61、62と発光領域51(23a,b,y)との配置を好適なものとでき好ましい。
【0080】
(第2電極20と電流拡散導体23)
電極23は、上述したように、発光構造部51内の第2導電型層2の露出部2sのほぼ全面に形成されることで、発光構造部51において面内に電流拡散させる拡散層として機能させることができる。第2導電型層2内に電流拡散層を設ける場合には、面内に拡散させる電極23が不要となり、第2電極だけを1つの電極として、第2導電型層に設けることができる。窒化物半導体においてはp型層における面内拡散が不十分となる場合が多いため、外部と接続させるパッド部21と、そこから延伸させて発光構造部51に電流を拡散させる第2電極20と、第2電極20を面内に拡散するようにそれよりも広い電極形成面を有する電極23を設けることが良い。
【0081】
電極23は、上述したように透光性電極として設けることが好ましく、図11〜14に示すように、基板4側を光り取り出し面とする場合には、透光性電極の上に反射膜を設けたり、透光性電極層の上に反射性電極層を設けた電極構造としたり、反射性電極とすることができる。光取り出し面を基板4側、第2導電型層2とする場合のいずれでも、好ましくは電極23を透光性電極とすること、若しくは透光性電極層を有することが好ましい。
【0082】
第1,2電極、電極23の電極材料、特に電極23の材料としては、ニッケル(Ni)、白金(Pt)パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ランタン(La)、銅(Cu)、銀(Ag)、イットリウム(Y)よりなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金、積層構造、さらには、それらの化合物、若しくはそれらを含む複合構造で形成でき、例えば、導電性の酸化物、窒化物などがあり、導電性の金属酸化物(酸化物半導体)も、錫をドーピングした厚さ5nm〜10μmの酸化インジウム(Indium Tin Oxide;ITO)、ZnO(酸化亜鉛)、In2O3(酸化インジウム)、またはSnO2(酸化スズ)が挙げられ、透光性に有利なことから好適に用いられ、光の波長などにより好適な材料が選択される。酸化物半導体材料の場合には、各導電型層1,2とその電極10、20との中間的な機能を有する形態となり、導電型層1,2と金属酸化物の導電性を同じとしてもよく、異なる導電型の酸化物半導体層を電極とする場合には、素子構造101との間に何らかの介在層(逆導電型層[第三導電型層]、異種材料の伝導層[半導体層]、酸化物半導体)を更に介して使用してもよく、また拡散導体23として機能することからも、第1導電型層1側の拡散導体13として、このような半導体層、電極材料を用いても良い。電極23が、金属層の場合には、透光性が確保される薄膜で形成することができる。電極の形状としては、特に限定されないが、透光性の層を面状に形成した電極層であっても良く、図1、17(b),20に示すように、矩形状の開口部20bを有する格子状、ストライプ状など開口部を有する電極形状としても良い。
【0083】
第2電極20は、上述したように、第1電極と同様に、パッド部21、延伸電極部22として形成することができ、その時、第1電極10、特に延伸電極部12との間、若しくはそれを挟むように形成し、好ましくは両電極10,20が互いに交互に対向して配置されることで、好適な発光領域51が形成されて発光領域23a,b,y、発光構造部51において均一な発光が得られる。
【0084】
さらにまた、上記実施形態4,5に説明し(図9,10)、また図11(b)、図17(a)に示すように、パッド部21を複数設ける形態でも良く、好ましくは、延伸電極部3aとして機能するように、配列方向3xでもって配列されることが好ましい。このとき、図に示すような1列状に配置されるほか、ジグザグ状、2列など、第1電極1の延伸電極部1a間で、延伸電極部3aに近似されるような配列であれば良い。分離された第3電極3として形成される場合には、素子100側で、さらにそれらを電気的に接続する配線を備えても良いが、好適には、図11(b)とその断面図12(d)に示すように、積層基体104側の電極114で互いに電極を接続することで、構造を簡略化でき、発光素子100の機能を高めることができ好ましい。
【0085】
ここで、図17は第2電極20と電極23の実施形態を説明するものであり、上述したとおり、パッド部21を列状22(点線部)に配列して延伸電極部22としてもよく(図17a)、電極開口部20aと、電極形成部20bとで電流拡散層23を形成しても良く(図17b)、図17(d)に示すように、電極23を一部開口20bさせて、開口部20bと電極23上に跨って第2電極22(20)を形成することもでき、酸化物などの化合物電極の場合には、第2電極の接着性を向上させることができる。また、このような開口部20bを充填する第2電極20の形態としては、図17(e)に示すように、第2導電型層2に凹部6を設けて開口させて、電極開口部20bと共に、第2電極21(20)を開口部20bと電極20上に跨って形成することもできる。
また、電極23は、発光構造部51に設けられるため、光取り出し、反射が有効となるように、透光性、反射性を好適に機能するには、透光性の大きい電極とするか、透過性(開口部20b)の電極とすることがいずれの光取り出し方向においても有用であり、このとき、図16(a)の点線部6a〜cに示すように、基板4と半導体層(下地層5)との界面に凹凸部6を設ける方法、図17(a)に示すように電極形成部2sの光取り出し面を凹凸部6とする方法、図17(c)、(e)に示すように、電極23開口部20bに対応して、第2導電型層2にも凹部6aを設けて、凸部上面6c(電極材料界面)と凹部底面6a(保護膜、絶縁膜材料界面)とでもって、異なる材料間の界面で凹凸部6が形成されて、好適な光取り出し、反射に寄与し、また、側面6bの傾斜角を大きくすることにより、側面での反射が強まり、光取り出し効率が向上する。このような凹凸部6は、素子構造101の端面、側面51c,1c、露出面、界面(層間、基板面、金属形成面、絶縁膜などの膜形成面)のいずれに形成しても良く、例えば基板4に凹凸加工6を施して、その上に素子構造101を積層させることで、基板4と素子構造の半導体との間で凹凸界面を形成させることもできる。このような凹凸面6を形成することが、本発明の発光素子において、光取り出しが向上し、出力が向上し、好ましい。また、上記図17(c)に示すような素子構造101内に設けられる凹部は、第2導電型層2だけでなく、第1導電型層1に到達するような開口部の凹部6が発光構造部51などに設けられても良く、さらに第1,2導電型層、下地層にそれぞれ、若しくはそれらの一部、全部などを連通する開口部の凹部6が、電極形成面内で部分的に設けられる形態でも良く、そのような構造部101は、素子動作部57内で、発光構造部51内、電極形成部52で電極10と発光構造部51との間、若しくは電極形成部52で発光構造部51の電極10を挟んだ外側領域などに設けられる。
【0086】
ここで、凹凸部6の形状、電極23の開口部20b(形成部20a)の形状としては、面内で、ドット状、格子状、ハニカム状、枝状、矩形状、多角形状、円形状など様々な形状の凸部(上面)若しくは開口部20b及び、又は凹部(底面)若しくは形成部20aとすることができ、その大きさとしては、少なくとも光に対して反射、散乱、取り出しするように、λ/(4n){nは凹凸部の界面を構成する材料の屈折率、λは発光層の発光波長}以上の大きさとすることであり、具体的には1〜10μmの間隔、1辺の長さ(矩形状、多角形状)、直径(ドット状、円形状)であり、好ましくは2〜5μmの大きさとすることである。断面の形状としては特に限定されないが、ほぼ垂直な凹部側面としても、傾斜面(メサ状、逆メサ状)となっていても良い。また、本発明において反射膜は、反射機能を持たせる素子の端面、露出面、基板との界面に形成して、所望(例えば基板4側)の光取り出しを実現させるものである。具体的には、凹凸部6と同様に、素子の露出面である第1,2導電型層露出面1s(52)、2s(53)、電極開口部20bの他、各半導体層(第1,2導電型層、発光構造部51)の側面、例えば分離溝52aの側面、曲面の発光部側面51cなど、さらに基板面に設けることができ、側面などでは傾斜面として所望の方向への反射光を得ることができ、さらに上述したように、他の金属層(例えば電極の一部)に反射性を持たせることもでき、さらに上記凹凸部6の各面6a〜cにも用いることができる。また、反射膜の材料としては、金属膜、酸化物膜(絶縁膜)、多層膜反射膜(DBR)などを用いることができ、可視光、特に発光層がInxGa1−xN(≦x≦1)であるような場合にはAl,Agが高反射膜材料として機能し、その他、形成位置、形成部分(素子の端部)の材料、発光波長などにより、それに適した材料が選択される。
【0087】
また、図20(b)に示す例では、電極20の形成部20aが、ストライプ状であって、互いに異なる方向に延伸して、領域23a〜yにおける拡散導体23の拡散方向を制御するように形成され、これにより、上述したように、湾曲延伸部(12yと22y)間23y、基準、直線状延伸部12x(22x)と湾曲部22y(22y)間23a,b、において、電流分散作用、電流拡散が容易な方向の多様性を助長させることができる。具体的には、湾曲部間23yで、互いに対向する方向から傾斜した異なる方向に、好ましくは、他方電極の他の延伸部22a、12a若しくはその基点12y−B(22y−B)に近づく方向に延伸し、また、湾曲部12y(22y)の端部から他方電極との間の領域では、湾曲部12yの延伸方向に沿う方向に延伸して、他方電極の1次延伸部12a(22a)との間で形成される。さらに、領域23a,bにおいても同様に対向方向と異なる方向に傾斜したストライプ状電極20aが少なくとも他方電極の台座部側に設けられる。
【0088】
ここで、第1電極10と第2電極20、若しくは、第1電極10と、第2電極20及び電極23とを同一構造、材料の電極として、同時に形成することもできる。具体的には、露出部2s側から順に、Ti/Au、Ti/Al、Cr/Auなどのように、第1導電型層とのオーミック用と密着用としてのTi層(第1層)とボンディングのパッド用のパッド層(第2層)として金、Al、白金族の構成、また、オーミック用の第1層(例えば、W、Mo、Tiが第1導電型層とのオーミック接触に好ましい)と、パッド用の第2層との間にバリア層、もしくは光反射層として、高融点金属層(W、Mo、白金族)を設ける構造、例えばW/Pt/Au(その膜厚として例えばそれぞれ20nm/200nm/500nm)、Ti/Rh(第2層a)/Pt(第2層b)/Au、が用いられ、特に第1電極(オーミック接触用)として好適に用いられる。特に、反射性、バリア性に優れるRhを第2層に用いると、光取り出し効率が向上して好ましい。また、第2導電型層2のオーミック用の電極23としては、露出部2s側から順に、Ni/Au、Co/Auの他、ITOなどの導電性酸化物、白金族元素を含む電極、若しくは白金族元素を積層、複合、合金とした電極構造、Rh/Ir、Pt/Pdなどが好適に用いられる。
【0089】
化合物の電極としては、第2導電型層2上に、金属層として例えばNi層(若しくはその化合物、酸化物)などの介在層を設けて、ITOなどの酸化物導電膜層を1層、若しくは複数層を設ける他、第2導電型層2上にITO(たとえば700nm)などの酸化物導電膜を設ける構造でもよい。
【0090】
実施形態5.
実施形態5では、図11の発光素子100の電極形成面で積層基体104に接合した素子積層体103を基板10側からの平面図と、図11における断面図を示す図12と、側面図13に示すように、発光素子100を素子積層体103として、図8,9(b),10に示すように、素子側で分離された第1電極10(パッド部11)を、基体104側電極112で互いに接続し、分離された第2電極20(パッド部21)も同様に基体104側で互いに電気的に接続されて、実装、接合されている。基体104側電極112は、発光素子100側電極10,20(23)に対応して、互いに絶縁膜111などで絶縁分離されて設けられ、外部接続用の電極113が設けられている。基体104に素子部115を設けても良く、ここでは、図13の等価回路(b)に示すように、電流保護素子(素子構造部115)として、p型層(第1導電型層)115a、n型層(第2導電型層)115bを設けている。ここでは、素子部115を基体104に1つだけ設けているが、2つ以上設けて外部(素子100、実装基体201)の電極、基体104側配線などで接続される形態などでも良く、また、このような耐電性(静電耐圧)、過電流、逆電流などから発光素子100を保護する保護素子は、基体104上、発光装置200内(載置部222)に実装して、発光素子にワイヤー接続、配線接続されても良い。
【0091】
発光素子100側電極10,20(23)と、基体104の電極112とは接合層114を介して接合しているが、素子100側電極の一部と、若しくは基体104側電極112の一部と、を接合層の一部としても良く、パッド部11、21に代えて接合層を形成しても良い。
【0092】
また、基体104は、素子構造115を有しない通常のサブマウントでも良い。基体104と外部とは、接続用の電極113でワイヤー接続されても良く、基体104の素子構造部の電極、若しくは内部、外部を導通する電極層を、実装面側に形成して、電極113、接合層114として設けても良い。
【0093】
(支持基板9)
本発明の発光素子構造100において、素子積層構造101の形成時に用いた成長用基板1を除去すること形態としても良く、具体的には、図16(b)、図18(b)に示すように、基板4、若しくは基板4と積層構造101との間に設けられた介在層5の一部若しくは全部、又はそれらに加えて、第1導電型層1の一部を除去領域7として、除去することも可能であり、すなわち、素子積層構造部101以外で不要な領域を除去することが可能である。具体的には、図16(b)に示すように、サブマウントなどの素子積層基体への接着・実装、図18(b)に示すように、支持基板17に貼り合わせた状態で、研磨・研削除去、基板1上の一部積層部を、化学的な方法(エッチャント)による潮解、融解、レーザ照射(レーザアブレーション)による分解で、除去部7と素子積層構造部101とを分離させる方法、機械的な研磨・外力を加えて面内、素子構造内において基板1と素子積層構造部101との間での応力、歪による層破壊などによる剥離などの方法、及びそれらの方法の組合せにより除去することができる。
【0094】
好ましくは、支持基板9に、接合層8などを介して貼り合わせることによる転写でもって、基板1などの除去部7として除去することが好ましい。このとき、支持基板7の材料としては、その目的により種々の材料を用いることができ、素子の放熱性を高めるためには、放熱用の基板として、AlN、BN、SiC、GaAs、Si、C(ダイヤモンド)が好適に用いられる。その他の材料としては、Si、SiC、GaAs、GaP、InP、ZnSe、ZnS、ZnO等の半導体から成る半導体基板、又は、金属単体基板、又は相互に非固溶あるいは固溶限界の小さい2種以上の金属の複合体から成る金属基板を用いることができ、金属材料として具体的にはAg,Cu,Au,Pt等の高導電性金属から選択された1種以上の金属と、W,Mo,Cr,Ni等の高硬度の金属から選択された1種以上の金属と、から成るものを用いることができる。さらに、金属基板としては、Cu−WあるいはCu−Moの複合体を用いることが好ましい。基板による発光素子の光の吸収・損失、素子構造101との接着性(素子構造101と基板9若しくは実装部材料203との間の熱膨張係数差など)を考慮して、支持基板9の材料、及び接着方法が選択され、基板9側から光を取り出す場合には、透光性材料を選択し、また銀ペーストなどの透光性の接着層8若しくは接着層を介さない接着方法により、光損失が少なくなるような構造とし、また、除去部7側を光り取り出し方向とする場合には、接着層8若しくは基板9、又は積層構造101の一部に、Al、Agなどの反射膜を設けるなどして、外部取り出し効率を高めると良い。また、図18(b)に示すように、半導体層積層順序が転写により逆転する場合に本発明は、図中矢印にて示すように第1,2導電型層1,2を逆転させて本発明における素子構造とすることはいうまでもない。
【0095】
(接合層8、接合層114、接着部材204)
支持基板9と素子構造101との接着、素子構造101(100)と積層基体103との接着、発光素子100、支持基板9、積層基体103と発光装置200の実装基体201(収納部202)との接着、接合において、接合層8、(114)、接着部材204を用いることができる。その材料、構造としては、Agペースト、カーボンペースト、ITOペーストのような混合、複合組成物(有機物)、半田材料の他、発光素子100からの放熱性を考慮して、耐熱性に優れた材料、構造として、Au、Sn、Pd、In等の金属若しくはその積層体並びに合金などが、本発明の大面積、大電流駆動で高発熱性の素子に効果的である。第1及び第2の共晶形成層の組合せは、Au−Sn、Sn−Pd、又はIn−Pdが好ましい。さらに好ましくは、第1の共晶形成層にSnを、そして第2の共晶形成層にAuを用いる組合せである。そのほかに、金属バンプ、Au−Au接合などの金属金属接合なども用いることができる。
【0096】
またこのような接合層は、下地側(基板4、素子構造101表面、支持基板9、実装基体201、積層基体101)に、密着性の良い層のメタライジング層などを介したり、上記発光素子の光反射のために反射層などを介したりして、共晶膜、共晶多層膜、合金膜などの接着膜(接合層)を形成したり、その表面側に酸化防止の表面保護膜を設けても良く、また、接着側の実装側にもメタライジング層(密着性の層)、表面保護層、接着膜(接合層)を形成して、両者が接着・接合されても良い。
【0097】
具体例としては、図15に示すように、発光素子100の基板(サファイア)10と実装部202の底面(Ag層で被覆された表面)に接合層204としては、基板4側から順に、Al(0.2μm、反射層)/W(0.2μm)/Pt(0.2μm)と、その上にAu(0.3μm)/Sn(0.2μm)を7対と再表面のAu(10nm)層を形成して、実装部202側にもAu層を形成して、加熱して圧着して接着層204により発光素子100を接着する。図18において、素子構造101を支持基板17に貼り合わせる接合層8の具体例として、第2導電型層(p型層)のp側電極の上に、Ni−Pt−Au−Sn−Auの多層膜を、膜厚0.2μm−0.3μm−0.3μm−3.0μm−0.1μm 膜厚が200μmで、Cu30%とW70%の複合体から成る金属基板17を用い、その金属基板の表面に、Tiから成る密着層、Ptから成るバリア層、そしてAuから成る第2の共晶形成層を、この順で、膜厚0.2μm−0.3μm−1.2μmに形成して、加熱して圧着する。
【0098】
(素子積層体103)
本発明において、上記発光素子を発光装置200に実装する場合に、図11〜14に示すように、ヒートシンク、サブマウントなどの積層基体104に、発光素子100を実装して、素子の実装積層体として、素子積層体103を形成しても良い。このとき、発光素子100を積層実装する基体104の材料としては、上記支持基板と同様であり、その目的、例えば、放熱性、光取り出し構造、を考慮して選択される。また、このような素子積層体103は、発光素子100との接合面に対向する面側を実装側として、発光装置200の実装部202に接合される。
【0099】
本発明の積層基体104には、発光素子100の電極形成面側に対向して接合する場合には、発光素子100側の電極1〜3に対応して、基体104側に電極構造112a,bが設けられ、発光素子100の電極形成面と対向する面側(基板10)に対向して基体104に接合する場合には、基体104側電極は不要であり、接合用の接着層などが設けられるが、発光素子100とワイヤー接続用の電極を設けても良い。基体104側電極112は、図に示すように、発光素子10との接合面側にのみ設けられていても良く、接合面に対向する実装面側にまで回り込む実装側電極、実装面側に設けられた基体素子104の電極114、基体104に貫通孔、ビアホールを設けて発光素子100の接合面側から実装面側に連通、連結若しくは電気的に接合させた実装面側電極が設けられても良い。
【0100】
また、図では1つの発光素子101を1つの積層基体104に実装しているが、発光素子101を複数集積して1つの積層基体104に、基体104側配線電極により並列、直列、両者混合で接続させ、実装した積層体103としても良く、1つの発光素子101に対し複数の積層基体104を、例えば異なる機能の素子を基体としても良く、またこれらの組合せでも良く、さらに、発光素子101、積層基体(素子)103を縦方向に、いずれかを複数積層した素子積層体103を形成しても良い。
【0101】
発光素子100は、図14に示すように、被覆膜105で覆われていても良く、その組成物としては、SiO2、Al2O3、MSiO3(なお、Mとしては、Zn、Ca、Mg、Ba、Sr、Zr、Y、Sn、Pb、などが挙げられる。)などの透光性無機部材であり、蛍光体(光変換部材106)を含有させたものも好適に用いられる。これらの透光性無機部材により蛍光体同士が結着され、さらに蛍光体は層状にLED100や支持体104上に堆積され結着される。このほかに被覆層としては、素子構造100を被覆する絶縁保護膜の他、反射膜(Al、Agなどの金属反射膜)を設けても良く、その他の反射膜材料としてはDBRなどを形成しても良い。
【0102】
(光変換部材106,層231)
光変換部材106、若しくは発光装置200内の光変換層231は、発光素子100の光を一部吸収して、異なる波長の光を発光するものであり、蛍光体を含有したものを用いることができる。このような光変換部材106、光変換層231は、上記のように発光素子100一部若しくは全体、又はそれに加えて積層基体104の一部に被覆して、被覆膜105として形成されてもよい。蛍光体のバインダーとしては、少なくともSi、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、あるいはアルカリ土類金属の群から選択される1種以上の元素を含む酸化物及び水酸化物は、少なくともSi、Al、Ga、Ti、Ge、P、B、Zr、Y、Sn、Pb、あるいはアルカリ土類金属の群から選択される1種以上の元素を含む有機金属化合物(好ましくはさらに酸素を含む)により生成される。ここで、有機金属化合物には、アルキル基,アリール基を含む化合物等が含まれる。このような有機金属化合物として、例えば金属アルコキシド、金属ジケトナート、金属ジケトナート錯体、カルボン酸金属塩等が挙げられる。
【0103】
また、図15に示すように、発光装置200の封止部材230の一部として設けられても良く、図に示すように発光素子100に離間して、封止部材230a上、若しくは230bとの間に設けられた層231として形成されても良く、封止部材230内に分散して光変換部材を含有して、封止部材230を光変換層231としても良く、装置基体220、実装基体201、凹部収納部202内に沈降層として設けられても良い。
【0104】
本発明の光変換部材に用いられる蛍光体は、発光素子から放出された可視光や紫外光を他の発光波長に変換するためのものであり、素子構造101の半導体発光層から発光された光で励起されて発光する蛍光体などで、蛍光体として紫外光、可視光により励起されて所定の色の光を発生する蛍光体も用いることができる。
【0105】
具体的な蛍光体としては、銅で付活された硫化カドミ亜鉛やセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(以下、「YAG系蛍光体」と呼ぶ。)が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては(Re1−xSmx)(Al1−yGay)6O12:Ce(0≦x<1、0≦y≦1、但し、Reは、Y,Gd,Laからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。)などが好ましい。この蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが470nm付近などにさせることができる。また、発光ピークも530nm付近にあり720nmまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。本発明において、蛍光体は、2種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、Al、Ga、Y、La及びGdやSmの含有量が異なる2種類以上の(Re1−xSmx)3(Al1−yGay)5O12:Ce蛍光体を混合させてRGBの波長成分を増やすことができる。半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため2種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色系の混色光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる被覆層105、光変換部層221、部材106中に二種類以上存在してもよいし、二層からなるコーティング層中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このようにすると、異なる蛍光体からの光の混色による白色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。YAG系蛍光体に代表されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体と、赤色系の光を発光可能な蛍光体、特に窒化物系蛍光体とを組み合わせたものを使用することもできる。これらのYAG系蛍光体および窒化物系蛍光体は、混合して被覆層中に含有させてもよいし、複数の層から構成される被覆層中に別々に含有させてもよい。以下、それぞれの蛍光体について詳細に説明していく。
【0106】
本実施の形態に用いられるアルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、Alを含み、かつY、Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体であり、LEDチップ101から発光された可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。例えば、上述したYAG系蛍光体の他、Tb2.95Ce0.05Al5O12、Y2.90Ce0.05Tb0.05Al5O12、Y2.94Ce0.05Pr0.01Al5O12、Y2.90Ce0.05Pr0.05Al5O12等が挙げられる。これらのうち、特に本実施の形態において、Yを含み、かつCeあるいはPrで付活され組成の異なる2種類以上のイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体が利用される。
【0107】
発光層に窒化物系化合物半導体を用いた発光素子から発光した青色系の光と、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色である蛍光体から発光する緑色系及び赤色系の光と、或いは、黄色系の光であってより緑色系及びより赤色系の光を混色表示させると所望の白色系発光色表示を行うことができる。発光装置はこの混色を起こさせるために蛍光体の粉体やバルクをエポキシ樹脂、アクリル樹脂或いはシリコーン樹脂などの各種樹脂や酸化珪素、酸化アルミニウムなどの透光性無機物中に含有させることもできる。このように蛍光体が含有されたものは、LEDチップからの光が透過する程度に薄く形成させたドット状のものや層状ものなど用途に応じて種々用いることができる。蛍光体と透光性無機物との比率や塗布、充填量を種々調整すること及び発光素子の発光波長を選択することにより白色を含め電球色など任意の色調を提供させることができる。
【0108】
また、2種類以上の蛍光体をそれぞれ発光素子からの入射光に対して順に配置させることによって効率よく発光可能な発光装置とすることができる。即ち、反射部材を有する発光素子上には、長波長側に吸収波長があり長波長に発光可能な蛍光体が含有された色変換部材と、それよりも長波長側に吸収波長がありより長波長に発光可能な色変換部材とを積層などさせることで反射光を有効利用することができる。また、発光ピーク波長λPも510nm付近にあり700nm付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。一方、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である赤色系が発光可能なYAG系蛍光体でも、ガーネット構造であり熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が420nmから470nm付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λPが600nm付近にあり750nm付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【0109】
ガーネット構造を持ったYAG系蛍光体の組成の内、Alの一部をGaで置換することで発光スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のYの一部をGd及び/又はLaで置換することで、発光スペクトルが長波長側へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がGdの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。
【0110】
(窒化物系蛍光体)
本発明で使用される蛍光体は、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体も用いることができる。また、本実施の形態に用いられる窒化物系蛍光体としては、LEDチップ101から発光された可視光、紫外線、及びYAG系蛍光体からの発光を吸収することによって励起され発光する蛍光体をいう。例えば、Ca−Ge−N:Eu,Z系、Sr−Ge−N:Eu,Z系、Sr−Ca−Ge−N:Eu,Z系、Ca−Ge−O−N:Eu,Z系、Sr−Ge−O−N:Eu,Z系、Sr−Ca−Ge−O−N:Eu,Z系、Ba−Si−N:Eu,Z系、Sr−Ba−Si−N:Eu,Z系、Ba−Si−O−N:Eu,Z系、Sr−Ba−Si−O−N:Eu,Z系、Ca−Si−C−N:Eu,Z系、Sr−Si−C−N:Eu,Z系、Sr−Ca−Si−C−N:Eu,Z系、Ca−Si−C−O−N:Eu,Z系、Sr−Si−C−O−N:Eu,Z系、Sr−Ca−Si−C−O−N:Eu,Z系、Mg−Si−N:Eu,Z系、Mg−Ca−Sr−Si−N:Eu,Z系、Sr−Mg−Si−N:Eu,Z系、Mg−Si−O−N:Eu,Z系、Mg−Ca−Sr−Si−O−N:Eu,Z系、Sr−Mg−Si−O−N:Eu,Z系、Ca−Zn−Si−C−N:Eu,Z系、Sr−Zn−Si−C−N:Eu,Z系、Sr−Ca−Zn−Si−C−N:Eu,Z系、Ca−Zn−Si−C−O−N:Eu,Z系、Sr−Zn−Si−C−O−N:Eu,Z系、Sr−Ca−Zn−Si−C−O−N:Eu,Z系、Mg−Zn−Si−N:Eu,Z系、Mg−Ca−Zn−Sr−Si−N:Eu,Z系、Sr−Zn−Mg−Si−N:Eu,Z系、Mg−Zn−Si−O−N:Eu,Z系、Mg−Ca−Zn−Sr−Si−O−N:Eu,Z系、Sr−Mg−Zn−Si−O−N:Eu,Z系、Ca−Zn−Si−Sn−C−N:Eu,Z系、Sr−Zn−Si−Sn−C−N:Eu,Z系、Sr−Ca−Zn−Si−Sn−C−N:Eu,Z系、Ca−Zn−Si−Sn−C−O−N:Eu,Z系、Sr−Zn−Si−Sn−C−O−N:Eu,Z系、Sr−Ca−Zn−Si−Sn−C−O−N:Eu,Z系、Mg−Zn−Si−Sn−N:Eu,Z系、Mg−Ca−Zn−Sr−Si−Sn−N:Eu,Z系、Sr−Zn−Mg−Si−Sn−N:Eu,Z系、Mg−Zn−Si−Sn−O−N:Eu,Z系、Mg−Ca−Zn−Sr−Si−Sn−O−N:Eu,Z系、Sr−Mg−Zn−Si−Sn−O−N:Eu,Z系など種々の組合せの蛍光体を製造することができる。希土類元素であるZは、Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Luのうち少なくとも1種以上が含有されていることが好ましいが、Sc、Sm、Tm、Ybが含有されていてもよい。これらの希土類元素は、単体の他、酸化物、イミド、アミド等の状態で原料中に混合する。希土類元素は、主に安定な3価の電子配置を有するが、Yb、Sm等は2価、Ce、Pr、Tb等は4価の電子配置を有する。酸化物の希土類元素を用いた場合、酸素の関与が蛍光体の発光特性に影響を及ぼす。つまり酸素を含有することにより発光輝度の低下を生じる場合もある。その反面、残光を短くするなどの利点もある。但し、Mnを用いた場合は、MnとOとのフラックス効果により粒径を大きくし、発光輝度の向上を図ることができる。本発明に係る蛍光体は、Mnが添加されたSr−Ca−Si−N:Eu、Ca−Si−N:Eu、Sr−Si−N:Eu、Sr−Ca−Si−O−N:Eu、Ca−Si−O−N:Eu、Sr−Si−O−N:Eu系シリコンナイトライドである。この蛍光体の基本構成元素は、一般式LXSiYN(2/3X+4/3Y):Eu若しくはLXSiYOZN(2/3X+4/3Y−2/3Z):Eu(Lは、Sr、Ca、SrとCaのいずれか。)で表される。一般式中、X及びYは、X=2、Y=5又は、X=1、Y=7であることが好ましいが、任意のものも使用できる。具体的には、基本構成元素は、Mnが添加された(SrXCa1−X)2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ca2Si5N8:Eu、SrXCa1−XSi7N10:Eu、SrSi7N10:Eu、CaSi7N10:Euで表される蛍光体を使用することが好ましいが、この蛍光体の組成中には、Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr及びNiからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が含有されていてもよい。但し、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
Lは、Sr、Ca、SrとCaのいずれかである。SrとCaは、所望により配合比を変えることができる。
【0111】
蛍光体の組成にSiを用いることにより安価で結晶性の良好な蛍光体を提供することができる。発光中心に希土類元素であるユウロピウムEuを用いる。ユウロピウムは、主に2価と3価のエネルギー準位を持つ。具体的な組成としては、Sr2Si5N8:Eu,Pr、Ba2Si5N8:Eu,Pr、Mg2Si5N8:Eu,Pr、Zn2Si5N8:Eu,Pr、SrSi7N10:Eu,Pr、BaSi7N10:Eu,Ce、MgSi7N10:Eu,Ce、ZnSi7N10:Eu,Ce、Sr2Ge5N8:Eu,Ce、Ba2Ge5N8:Eu,Pr、Mg2Ge5N8:Eu,Pr、Zn2Ge5N8:Eu,Pr、SrGe7N10:Eu,Ce、BaGe7N10:Eu,Pr、MgGe7N10:Eu,Pr、ZnGe7N10:Eu,Ce、Sr1.8Ca0.2Si5N8:Eu,Pr、Ba1.8Ca0.2Si5N8:Eu,Ce、Mg1.8Ca0.2Si5N8:Eu,Pr、Zn1.8Ca0.2Si5N8:Eu,Ce、Sr0.8Ca0.2Si7N10:Eu,La、Ba0.8Ca0.2Si7N10:Eu,La、Mg0.8Ca0.2Si7N10:Eu,Nd、Zn0.8Ca0.2Si7N10:Eu,Nd、Sr0.8Ca0.2Ge7N10:Eu,Tb、Ba0.8Ca0.2Ge7N10:Eu,Tb、Mg0.8Ca0.2Ge7N10:Eu,Pr、Zn0.8Ca0.2Ge7N10:Eu,Pr、Sr0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu,Pr、Ba0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu,Pr、Mg0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu,Y、Zn0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu,Y、Sr2Si5N8:Pr、Ba2Si5N8:Pr、Sr2Si5N8:Tb、BaGe7N10:Ceなどが製造できるがこれに限定されない。
【0112】
窒化物系蛍光体は、LEDチップ100によって発光された青色光の一部を吸収して黄から赤色領域の光を発光する。窒化物系蛍光体をYAG系蛍光体と共に上記の構成を有する発光装置200に使用して、LEDチップ100により発光された青色光と、窒化物系蛍光体による黄色から赤色光とが混色により暖色系の白色系の混色光を発光する発光装置を提供する。窒化物系蛍光体の他に加える蛍光体には、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質が含有されていることが好ましい。前記イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質を含有することにより、所望の色度に調節することができるからである。セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質は、LEDチップ101により発光された青色光の一部を吸収して黄色領域の光を発光する。ここで、LEDチップ100により発光された青色光と、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の黄色光とが混色により青白い白色に発光する。従って、このイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と赤色発光する蛍光体とを、透光性を有するコーティング部材105中に一緒に混合し、LEDチップ100により発光された青色光とを組み合わせることにより白色系の混色光を発光する発光装置を提供することができる。特に好ましいのは、色度が色度図における黒体放射の軌跡上に位置する白色の発光装置である。但し、所望の色温度の発光装置を提供するため、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の蛍光体量と、赤色発光の蛍光体量を適宜変更することもできる。この白色系の混色光を発光する発光装置は、特殊演色評価数R9の改善を図っている。従来の青色発光素子とセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質との組合せのみの白色系発光装置は、色温度Tcp=4600K付近において特殊演色評価数R9がほぼ0に近く、赤み成分が不足していた。そのため特殊演色評価数R9を高めることが解決課題となっていたが、本発明において赤色発光の蛍光体をイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と共に用いることにより、色温度Tcp=4600K付近において特殊演色評価数R9を40付近まで高めることができる。
【0113】
(発光装置200)
図14は、本発明において、発光素子100及びその積層体103を実装基体201に実装した発光装置200であり、本発明の実施形態6に係る。発光装置200は、装置基体220により、リード部210が固定され、リード部の一方をマウント・リード210として、実装基体201として機能し、その収納部(凹部)202内に発光素子100(積層体104)が接合層114(接着層204)を介して実装され、凹部(開口部225)側面を反射部203とし、且つ、基体201は、放熱部205として機能させて外部放熱器に接続しても良い。また、装置基体2020には、光取り出し部223に開口して(開口部225)、テラス部222が基体201外部に設けられ、保護素子などの他の素子を実装しても良く、凹部202、基体220開口部には、透光性の封止部材230で封止され、また凹部202外部にも反射部203が設けられている。また、リード電極210は、基体220内部の内部リード211と、それを基体220外部に延在させた外部リード212により、外部と接続される。発光素子100(積層体103)は、各リード210に、ワイヤー250接続、電気的接合204により電気的に接続される。
【0114】
実施形態7として、図15に示すように、リード210と絶縁分離された実装基体210に発光素子100を接着部材204により実装した発光装置200であり、発光素子100の収納基体201には反射部203を備え、放熱部205として外部放熱体に接続しても良く、発光素子100は各内部リード211にワイヤー250接続され、リード210は外部に延在して外部に電気的に接続される。このように、実装基体201とリード210とを分離することで、熱設計に優れた発光装置とできる。また、発光装置には、光透過性の封止部材230で凹部202、基体220の反射部221、テラス部222を封止して、形成され、該封止部材230に光学的に光学レンズ部を接続して、若しくは光学レンズの形状に封止部材230を成形して、所望の光学系(レンズ)を設けることで、所望の指向性の発光を得ることができる。
【0115】
パッケージ220の凹部内表面221、222は、エンボス加工させて接着面積を増やしたり、プラズマ処理してモールド部材230との密着性を向上させたりすることもできる。また、パッケージ220の凹部は、図に示すようにその側面が開口方向に向かって広くなる形状(テーパー形状)を有していることが好ましい。このようにすると、発光素子から出光した光は凹部の側面221に反射してパッケージ正面に向かうため、光取り出し効率が向上するなどの効果がある。パッケージ220は、外部電極212と一体的に形成させてもよく、パッケージ220が複数に分かれ、はめ込みなどにより組み合わせて構成させてもよい。このようなパッケージ220は、インサート成形などにより比較的簡単に形成することができる。パッケージ材料としてポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂やセラミック、金属などを用いることができる。紫外線を含む光を発光するLEDチップを用いた発光装置を高出力で使用する場合、樹脂が紫外線によって劣化し、樹脂の黄変などによる発光効率低下や、機械的強度の低下による発光装置の寿命の低下などが生じることが考えられる。そこで、パッケージ材料として金属を使用することは、紫外線を含む光を発光するLEDチップを高出力で使用した場合でも樹脂のようにパッケージが劣化することがないためより好ましい。
【0116】
また、パッケージ220を暗色系に着色させる着色剤としては種々の染料や顔料が好適に用いられる。具体的には、Cr2O3、MnO2、Fe2O3やカーボンブラックなどが好適に挙げられる。
【0117】
LEDチップ100とパッケージ220との接着は熱硬化性樹脂などによって行うこともできる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。 外部電極212としては、銅やリン青銅板表面に銀、パラジュウム或いは金などの金属メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられる。ガラスエポキシ樹脂やセラミックなどの装置基体220上などに設けられた外部電極212としては、銅箔やタングステン層を形成させることができる。
【0118】
導電性ワイヤー250の直径は、好ましくは、φ10μm以上、φ70μm以下である。このような導電性ワイヤー250として具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤーが挙げられる。このような導電性ワイヤー250は、各LEDチップ100の電極と、インナー・リード及びマウント・リードなどと、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続させることができる。
【0119】
モールド部材230は、発光装置の使用用途に応じてLEDチップ100、導電性ワイヤー250、蛍光体が含有されたコーティング層221、105などを外部から保護するため、あるいは光取り出し効率を向上させるために設けることができる。モールド部材230は、各種樹脂や硝子(ガラス)などを用いて形成させることができる。モールド部材230の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、モールド部材に拡散剤を含有させることによってLEDチップ100からの指向性を緩和させ視野角を増やすこともできる。このような、モールド部材230は、コーティング層の結着剤、バインダーと同じ材料を用いても良いし異なる材料としても良い。
【0120】
なお、金属パッケージを使用して、窒素ガスなどと共にLEDチップ100を気密封止する場合は、モールド部材230は本発明に必須の構成部材ではない。また、紫外線を発光するLEDチップを使用して発光装置を形成する場合であっても、フッ素樹脂等のように紫外線に強い樹脂をモールド部材として使用することができる。
【0121】
また、他の発光装置200として、金属製の基体220に実装部201(凹部202)若しくはリードの一方にマウントリードを設けて発光素子100(積層体103)を実装して、基体220に絶縁分離したリード210を設けて、窓部を備えたキャップとなる封止体(金属製など)で、窒素などの不活性ガス、酸素若しくはそれらの混合ガスで気密封止したもの、COBのように、金属製などの基板上の1つ若しくは複数の凹部収納部202に発光素子100を直接実装し、また各収納部にレンズなどの光学部材を設けたものなどがある。
【0122】
発光素子100(積層体103)の実装形態として、1つの収納部202(実装基体201)に複数の素子100(103)を集積実装したもの、発光素子100(103)を実装した基体201を複数設けて(基体201に複数の収納部202設けて)1つの装置基体220で成形したもの、などを挙げることができ、所望の特性に応じて設計することができる。
【0123】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る発光素子は、一方の電極若しくは台座部に対して、凸となるように湾曲、屈曲した延伸部(湾曲・屈曲延伸部、2次延伸部)を有することで、発光領域全体にほぼ均一に電流を注入することができ、発光面全体に亙って均一な発光が得られる。
【0124】
従って、本発明によれば、大面積の発光素子において、発光面全体に渡って均一な発光が得られる発光素子を提供でき、蛍光体などの光変換部材を用いた発光装置に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の電極配置を説明する平面模式図。
【図2】従来の電極配置を説明する平面模式図。
【図3】本発明の一実施形態の電極配置(素子構造)を説明する平面模式図。
【図4】本発明の一実施形態の電極配置(素子構造)を説明する平面模式図。
【図5】本発明の一実施形態の電極配置(素子構造)を説明する平面模式図。
【図6】本発明の一実施形態に係る電極配置(素子構造)を説明する平面模式図。
【図7】本発明の一実施形態に係る電極配置(素子構造)を説明する平面模式図。
【図8】本発明の一実施形態に係る電極構造(素子構造)を説明する平面模式図。
【図9】本発明の一実施形態に係る電極配置(素子構造)を説明する平面模式図。
【図10】本発明の一実施形態に係る電極配置(素子構造)を説明する平面模式図。
【図11】本発明の一実施形態の発光素子を、積層基体に実装した積層体を示す平面図。
【図12】図11のA−A’線断面図。
【図13】図11の側面図。
【図14】本発明の一実施形態の発光装置を説明する模式断面図。
【図15】本発明の一実施形態の発光装置を説明する模式断面図。
【図16】本発明に係る発光素子(a)及び素子積層体(b)を説明する模式断面図。
【図17】本発明に係る第2の電極20(21〜23)の実施形態を説明する模式的斜視図。
【図18】本発明に係る発光素子100の素子積層構造101の実施形態を説明する模式断面図。
【図19】本発明に係る一実施形態を説明する模式的斜視図。
【図20】本発明に係る一実施形態として図1の電極構造20(形成部20aと開口部20b)の変形例を説明する平面模式図。
【符号の説明】
1…第1導電型層(n型層){1e…第1導電型層側電極形成部、1c…第1導電型層側側面、1s…第1導電型層側露出部}、3…発光層(活性層)、2…第2導電型層(p型層)、2s…第2導電型層露出部、4…基板{4s…基板露出部}、5…下地層(バッファ層)、6…凹凸部(基板){6a…凹凸部底面、6b…側面、6c…凸部上面}、7…除去部(不要部)、8…接合層、9…支持基板(転写用)、10…第1の電極(n側電極)、11…第1の電極台座部(基点部)、12…第1の電極延伸部{12a…1次延伸部、12b…2次延伸部、12x…基準延伸部、12y…湾曲・屈曲延伸部、12y−B…延伸部基点}、13…第1導電型層側電流拡散導体、20…第2の電極(p側電極){20a…電極形成部、20b…電極開口部}、21…第2の電極台座部(基点部)、22…第2の電極延伸部{22a…1次延伸部、22b…2次延伸部、22x…基準延伸部、22y…湾曲・屈曲延伸部、22z…電極充填部}、23…第2導電型層側電流拡散導体、40…延伸電極形成領域{40a:第1の領域、40b:第2の領域、40x:第1の変形領域}、41…第1の電極台座部周辺領域、42…第2の電極台座部周辺領域、60…延伸電極形成領域、61…第1領域、62…第2領域、63…変形第1領域、64…第1台座部周辺部、65…第2台座部周辺部、70…第1領域楕円、70x…楕円長軸、71…第1基準楕円、72…第2基準楕円、73…第3基準楕円、80…電極台座部間線分(80a…電極台座部間延長線)、81…対角線、82…二分線、51…発光構造部{51c…発光部側面(光取出し面)}、52…第1導電型層側電極形成部{52a…分離溝}、57…素子動作部(電流注入部)、58…素子非動作部(非電流注入部)、103…素子積層体、104…積層基体、111…絶縁膜、112…電極(発光素子接合部)、113…ボンディング電極部(外部接続用)、114…接合層、115…素子構造部{115a…第1導電型部、115b…第2導電型部}、100…発光素子構造体(素子チップ)、101…素子積層構造、105…被覆膜、106…光変換部材、200…発光装置、201…実装基体(収納基体)、202…収納部(凹部)、203…反射部、204…接着部材、205…放熱部、210…リード電極、211…内部リード、212…外部リード、220…装置基体、221…反射部、222…素子載置部(実装外部テラス部)、223…光取出し部、225…開口部、230…封止部材、231…光変換部層(106…部材)、240…光学レンズ部、250…ワイヤ
Claims (20)
- 発光層とそれを挟む第1,2導電型層にそれぞれ設けられた電極を同一面側に有する発光素子において、
前記素子面内において、
前記第1導電型層に設けられた第1電極が、台座電極部と該台座電極部を基点として延伸する電極延伸部と、を有し、
前記第1電極延伸部が、前記第2導電型層に設けられた第2電極に近づく方向に延伸すると共に、該第2電極に離れるように湾曲、屈曲していることを特徴とする発光素子。 - 前記第1電極の延伸部の湾曲・屈曲が、前記第2電極の台座部に対して離れる方向に湾曲・屈曲していることを特徴とする請求項1記載の発光素子。
- 前記第1の電極が、湾曲、屈曲する第1延伸部と、該第1延伸部に対向して延伸する第2延伸部とを有することを特徴とする請求項1または2記載の発光素子。
- 前記第2の電極が、電極台座部と、該台座部から湾曲、屈曲して延伸する第1延伸部と、を有すると共に、
前記互いに対向する第1電極の湾曲・屈曲する第1延伸部と、第2電極の第1延伸部とが、互いに外向きに湾曲、屈曲していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の発光素子。 - 前記外向きに湾曲・屈曲して対向配置された延伸部が、前記第1,2の電極台座部間を結ぶ方向に対して、傾斜した方向に延伸していることを特徴とする請求項4記載の発光素子。
- 前記第2の1次延伸部と第2の2次延伸部との間に、前記第1の電極延伸部を有することを特徴とする請求項3又は4記載の発光素子。
- 発光層とそれを挟む第1,2導電型層にそれぞれ設けられた電極を同一面側に有する発光素子において、
前記素子面内において、前記第1,2導電型層の各々に設けられた前記第1の電極、第2の電極の少なくとも一方が、互いに対向する第1延伸部と、第2延伸部とを有し、該第2延伸部が直線状であって、該第1延伸部が、該直線状の第2延伸部を基準線として、該基準線からの距離が変化するように湾曲、屈曲することを特徴とする発光素子。 - 前記湾曲、屈曲する電極延伸部が、他方の電極の台座部の向きに凸部を形成することを特徴とする請求項7記載の発光素子。
- 発光層とそれを挟む第1,2導電型層にそれぞれ設けられた電極を同一面側に有する発光素子において、
前記素子面内において、前記第1,2導電型層の各々に設けられた前記第1の電極、第2の電極が基点部を有すると共に、両基点部間に、電極延伸部形成領域を有し、該第1,2の電極の少なくとも一方が、基点部から延伸して電極延伸部形成領域内に形成される延伸部を有し、
前記基点間を結ぶ方向に傾斜した方向に延伸する前記延伸部の任意の2点間を結ぶ線分に対し、他方電極に向かって凸となる円弧状の湾曲、屈曲延伸部を有することを特徴とする発光素子。 - 前記湾曲、屈曲延伸部が、前記基点間を結ぶ方向に傾斜した方向を長軸方向とする楕円形状に沿うように、延伸していることを特徴とする請求項9記載の発光素子。
- 前記第1,2の電極の湾曲、屈曲延伸部が、互いに対向して湾曲、屈曲延伸部間の前記楕円形状に沿うように延伸していることを特徴とする請求項9又は10記載の発光素子。
- 前記湾曲、屈曲延伸部が沿う楕円形状が、第1,2の電極の湾曲、屈曲延伸部において互いに異なることを特徴とする請求項11記載の発光素子。
- 前記第1,2の電極の少なくとも一方が、湾曲、屈曲延伸部と、他方湾曲、屈曲延伸部を挟むように延伸する1次延伸部とを有することを特徴とする請求項9乃至12のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第1の電極延伸部が、前記基点部もしくは台座部から離れるように延伸する1次延伸部と、該基点部もしくは台座部から離間された1次延伸部上の1次基点から湾曲、屈曲して延伸する2次延伸部とを有し、前記第2の電極延伸部の湾曲、屈曲延伸部が、前記1次基点に向かって延伸していることを特徴とする請求項1乃至11記載の発光素子。
- 請求項1乃至14記載の発光素子が載置される載置部を有する発光装置であって、前記載置部に、発光素子が支持基板上に実装されて、載置されていることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至14記載の発光素子を用いた発光装置であって、発光装置には、発光素子から光の一部を、それとは異なる波長の光に変換する光変換部材を有することを特徴とする発光装置。
- 前記光変換部材が、Alを含み、かつY、Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含むアルミニウム・ガーネット系蛍光体であって、さらに希土類元素から選択された少なくとも一つの元素を含有するアルミニウム・ガーネット系蛍光体を有することを特徴とする請求項16記載の発光装置。
- 前記光変換部材が、(Re1−xRx)3(Al1−yGay)5O12(0<x<1、0≦y≦1、但し、Reは、Y,Gd,La,Lu,Tb,Smからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、RはCe又はCeとPrである)であらわされる蛍光体を有することを特徴とする請求項16記載の発光装置。
- 前記光変換部材が、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体を有する請求項16に記載の発光装置。
- 前記窒化物系蛍光体が、一般式LXSiYN(2/3X+4/3Y):Eu若しくはLXSiYOZN(2/3X+4/3Y−2/3Z):Eu(Lは、Sr若しくはCa、又は、Sr及びCa、のいずれか。)で表されることを特徴とする請求項19に記載の発光装置。
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