JP2005158904A - Iii−v族窒化物半導体素子及び発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サファイ基板101と、III −V族窒化物半導体から成る発光層106と、発光層と基板との間に設けられた厚さ6μm以上の第1伝導形のIII −V族窒化物半導体から成る第1層104と、発光層に対して基板と反対側に設けられた厚さ122nm以上の第2伝導形のIII −V族窒化物半導体から成る第2層108とを設けたことを特徴とするフリップチップ形の発光素子である。第1層104と第2層108との厚さを所定値よりも大きくすることで、それらの端面から放射される光量を増大させた。これにより配光角と外部量子効率を増加させることができた。
【選択図】 図1
Description
ここで、フリップチップ形の発光素子とは、基板から光を外部に出力する形の発光素子であり、半導体層の上面に形成されている電極をリードフレームに接合するフェースダウン形の発光素子である。また、発光素子の概念には、基板と半導体層とを有した発光素子チップ、及びそのチップを用いたランプなどの発光装置一般をも含まれる。また、第1層や第2層は、必ずしも単一の層を意味しない。組成が単一であっても組成や組成比の異なる層の複数から構成されていても良い。第1層は基板上に直接形成されている必要はなく、バッファ層などを介して形成されていても良い。発光層は、第1層と第2層との間にクラッド層などの薄い層が介在していても良い。しかしながら、クラッド層も含めて第1層、または第2層と把握しても良い。第1伝導形は、n形またはp形を意味する。III −V族窒化物半導体の場合には、結晶成長の特殊性から、通常は、基板と発光層との間にくる第1層がn伝導形であり、発光層に対して基板と反対側に位置する第2層は、p伝導形である。しかしながら、本発明は、一般的には、伝導形とは関係がないために、製造技術の進化により、第1層をp伝導形、第2層をn伝導形と構成し得るものである。しかしながら、現状においては、III −V族窒化物半導体では、n層の方がp層よりもキャリア濃度を高くすることができるために、下層(基板に近い側)の第1層をn伝導形とすることが望ましい。そして、本発明においても、第1層をn伝導形とすれば、本発明の厚さの限定が、駆動電圧の低下という観点から有効に機能するために、そのようにすることが望ましい。
この発明では、基板と半導体層とから構成されるチップを発光素子チップと定義した。そして、この発光素子チップと蛍光体とから成る発光素子を発光装置と定義した。よって、この発光装置は、一般的に、光を放出する装置の意味で用いており、通常は、LEDランプをさす。ただし、この発光装置は、単一チップを有するランプだけに限定されず、複数の発光素子チップを内部に有し、その周辺に蛍光体を有したライン状又は平面状の発光装置をも含むものである。
また、第2層上には、通常、電極層が一様に形成されており、この電極は光を基板側に反射させる機能を有する。このため、第2層の厚さを122nm以上とすることで、第2層と発光層との界面と第2層と電極層との界面で多重反射した光が端面から外部に出力することができる。この結果、放射光の配光角が拡大するので、光放射面側から発光素子を見た場合に、光を認識できる角度が拡大し、発光素子をディスプレイなどに用いた場合に見易くなる。また、端面からも光が放射されるために、多重反射により内部で損失する光が少なくなり、外部量子効率が向上する。すなわち、同一電力であれば、より明るくなる。
本発明では、次の構成を採用することができる。発光層を構成する単一量子井戸構造や多重量子井戸構造は、少なくともインジウム(In)を含むIII族窒化物系化合物半導体AlyGa1-y-zInzN(0≦y<1, 0<z≦1)から成る井戸層を含むものが望ましい。発光層の構成は、例えばドープされた、又はアンドープのGa1-zInzN(0<z≦1)から成る井戸層と、当該井戸層よりもバンドギャップの大きい任意の組成のIII族窒化物系化合物半導体AlGaInNから成る障壁層が挙げられる。好ましい例としてはアンドープのGa1-zInzN(0<z≦1)の井戸層とアンドープのGaNから成る障壁層である。ここでドープは、ドーパントを意図的に原料ガスに含ませて目的とする層に添加していることを意味し、アンドープは、原料ガスにドーパントを含ませないで、意図的にドーパントを添加しないもの意味する。したがって、アンドープは、近接の層から拡散して自然にドーピングされている場合をも含む。
101…サファイア基板
102…バッファ層
104…n型コンタクト層
105…歪み緩和層
106…発光層
107…p型クラッド層
108…p型コンタクト層
140…n電極
150…p電極
200…絶縁性基板
202…銅プリント配線
204…ハンダバンプ
206…ケース
210…YAG蛍光体粉末
212…エポキシ樹脂
Claims (15)
- III −V族窒化物半導体を用いたフリップチップ形の発光素子において、
III −V族窒化物半導体とは異なる異種材料を用いた基板と、
III −V族窒化物半導体から成る発光層と、
前記発光層と前記基板との間に設けられた厚さ6μm 以上の第1伝導形のIII −V族窒化物半導体から成る第1層と、
前記発光層に対して前記基板と反対側に設けられた厚さ122nm以上の第2伝導形のIII −V族窒化物半導体から成る第2層と
を設けたことを特徴とするフリップチップ形の発光素子。 - 前記第1層の厚さは7.5 μm以上であることを特徴する請求項1に記載のフリップチップ形の発光素子。
- 前記第1層の厚さは8μm以上であることを特徴とする請求項1に記載のフリップチップ形の発光素子。
- 前記第2層の厚さは126nm 以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のフリップチップ形の発光素子。
- 前記第2層の厚さは130nm 以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のフリップチップ形の発光素子。
- 前記基板はサファイア基板であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のフリップチップ形の発光素子。
- III −V族窒化物半導体を用いたフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置において、
III −V族窒化物半導体から成る発光層と、
前記発光層と前記基板との間に設けられた厚さ6μm以上の第1伝導形のIII −V族窒化物半導体から成る第1層と、
前記発光層に対して前記基板と反対側に設けられた厚さ122nm 以上の第2伝導形のIII −V族窒化物半導体から成る第2層と
から成る発光素子チップと
前記発光素子チップの周囲に設けた蛍光体と
から成ることを特徴とするフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置。 - 前記第1層の厚さは7.5 μm以上であることを特徴する請求項7に記載のフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置。
- 前記第1層の厚さは8μm以上であることを特徴とする請求項7に記載のフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置。
- 前記第2層の厚さは122nm以上であることを特徴とする請求項7乃至請求項9の何れか1項に記載のフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置。
- 前記第2層の厚さは126nm以上であることを特徴とする請求項7乃至請求項9の何れか1項に記載のフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置。
- 前記第2層の厚さは130nm以上であることを特徴とする請求項7乃至請求項9の何れか1項に記載のフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置。
- 前記基板はサファイア基板であることを特徴とする請求項7乃至請求項12の何れか1項に記載のフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置。
- 前記蛍光体は前記発光素子チップを覆う樹脂中に分散されていることを特徴とする請求項7乃至請求項13の何れか1項に記載のフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置。
- 前記蛍光体は前記発光素子チップの周囲に塗布されていることを特徴とする請求項7乃至請求項13の何れか1項に記載のフリップチップ形の発光素子チップを用いた発光装置。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010056323A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Toshiba Corp | 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 |
JP2011508441A (ja) * | 2007-12-27 | 2011-03-10 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 放射放出体およびその製造方法 |
US8981420B2 (en) | 2005-05-19 | 2015-03-17 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
JP5725022B2 (ja) * | 2010-05-31 | 2015-05-27 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
-
2003
- 2003-11-21 JP JP2003393121A patent/JP2005158904A/ja active Pending
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