JP2007027540A - 半導体発光素子およびこれを用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射電極での反射効率の低下を抑制することができ、かつ積層時の応力による剥離を防止することで動作不良を防止することが可能な半導体発光素子を提供する。
【解決手段】基板２に、ｎ型半導体層３と、発光体層５と、ｐ型半導体層６とが積層され、ｐ型半導体層６上に、コンタクト電極７と、反射電極８とが積層され、反射電極８にｐ電極９を積層した半導体発光素子１において、反射電極８は、反射率の高い第１の反射電極８ａと、ｐ電極９に接合する密着性の高い第２の反射電極８ｂとで構成された２層とし、かつ複数の島状となる略矩形状に形成されている。反射電極８を複数の略矩形状とすることで、個々の面積を小さくできるので、反射電極８をコンタクト電極７に積層する際の収縮または膨張の度合いの違いによる応力での剥離を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に、ｎ型半導体層と、発光体層と、ｐ型半導体層とが積層され、ｐ型半導体層上に、少なくとも反射電極を設け、反射電極にｐ電極を積層した半導体発光素子およびこれを用いた照明装置に関する。

従来の半導体発光素子は、例えば図９に示されるように、光透過性で絶縁性のサファイア等で形成された基板１００に、ｎ型半導体層１０１、発光体層１０２、ｐ型半導体層１０３を順に積層したものである。発光体層１０２およびｐ型半導体層１０３の一部はエッチングしてｎ型半導体層１０１を露出させ、露出させたｎ型半導体層１０１に、ボンディング用のｎ電極１０４を形成する。そして、ｐ型半導体層１０３に、コンタクト電極１０５と反射電極１０６を形成し、反射電極１０６にボンディング用のｐ電極１０７が形成されている。

このように形成した従来の半導体発光素子は、反射電極１０６として、反射率の高いＡｇや、Ａｌや、Ｒｈなどが用いられている。反射電極１０６は、発光体層１０２からの光を反射する役目をする。つまり、発光体層１０２からの光は、ｎ型半導体層１０１を透過し、基板１００を透過して出射した光と、反射電極１０６で反射して基板１００方向へ出射した光とが合わさって、主光取り出し面１０８から出射する。発光体層１０２から出射した光を反射電極１０６で反射させることで、輝度の向上を図ることができる。

また、発光体層からの光を反射する反射電極を備えた半導体発光素子として、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載の半導体発光素子は、ｐ型コンタクト層として積層されたＭｇドープＧａＮ層にｐ電極が積層されており、このｐ電極は、メッシュ形状の第１の部材と、この第１の部材の開口部内および第１の部材の上面に形成された第２の部材とで形成されている。そして第１の部材はＲｈで形成され、第２の部材は、反射電極として機能させるために第１の部材よりも反射率を高くしたＡｇで形成されている。第２の部材であるＡｇよりも接触抵抗が低く電流が流れやすい第１の部材であるＲｈをメッシュ形状とすることにより、Ａｇのマイグレーションが軽減されるようにしたものである。また、第１の部材と第２の部材との位置関係を逆転させてもＡｇのマイグレーションが軽減できることが記載されている。
特開２００４−７１６５５号公報

ところで、半導体発光素子は、照明装置やＬＣＤなどのバックライトの光源など、様々な用途に用いられ、高輝度化が望まれている。そのため、図９で示される従来の半導体発光素子を大型化して発光体層１０２の面積を広くしたり、発光体層１０２からの光の多くを透過させずに反射させるため反射電極１０６の厚みを厚くしたりして、高輝度化が図られている。

しかし、発光体層１０２の面積を広くすると、必然的に反射電極１０６の面積を大きくする必要があり、広くしたり厚くしたりした反射電極１０６は、コンタクト電極１０５に積層する際に、コンタクト電極１０５との膨張や収縮の違いによる応力で剥離が生じることがある。例えば、収縮が生じた場合、反射電極１０６は、その中央部に向かう応力で、反射電極１０６の周囲が捲れて隙間ができる。そのままｐ電極１０７を積層してしまうと動作不良や、反射率の低下の原因となる。

特許文献１に記載の発光素子については、第２の部材としてＡｇで形成された反射電極を、メッシュ形状とした第１の部材の開口部および上面に形成したものであれば、やはり高輝度化のために大型化すると反射電極の面積も広くなるので剥離が発生するおそれがある。また第２の部材をメッシュ形状とすれば積層時の応力は弱く、剥離などは発生しにくいものと想定されるが、メッシュ形状なので反射電極の開口部から光が通過してしまうので、発光体層からの光を反射するという反射電極本来の機能は低下していると思われる。反射させる面積を広くするために、開口部の面積を狭くすると、開口部の面積が狭くなればなるほど、メッシュ形状であっても全体が繋がった状態なので、積層時の応力が増加してしまい、剥離が発生して動作不良に至ることが心配される。

そこで本発明は、反射電極での反射効率の低下を抑制することができ、かつ積層時の応力による剥離を防止することで動作不良を防止することが可能な半導体発光素子およびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。

本発明の半導体発光素子は、基板に、ｎ型半導体層と、発光体層と、ｐ型半導体層とが積層され、前記ｐ型半導体層上に、少なくとも反射電極を設け、前記反射電極にｐ電極を積層した半導体発光素子において、前記反射電極は、複数の島状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の照明装置は、上記本発明の半導体発光素子を搭載したことを特徴とする。

本発明においては、反射電極を複数の島状に形成しているので、反射電極を積層する際の応力を小さくすることができる。よって、反射電極での反射効率の低下を抑制することができ、かつ積層時の応力による剥離を防止することで動作不良を防止することが可能である。

本願の第１の発明は、基板に、ｎ型半導体層と、発光体層と、ｐ型半導体層とが積層され、ｐ型半導体層上に、少なくとも反射電極を設け、反射電極にｐ電極を積層した半導体発光素子において、反射電極は、複数の島状に形成されていることを特徴としたものである。

反射電極を複数の島状に形成すると、反射電極が複数に分割された状態であり、個々の面積を小さくすることができる。従って、反射電極を積層する際に、反射電極を積層する層と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ので、反射電極の剥離を防止することができる。また、島状とした反射電極は、それぞれ切り離された状態なので、隣接した反射電極同士の隙間を狭くして反射効率の低下を抑制しても、積層時の応力が大きくなることはない。従って、積層時の応力による剥離を防止しつつ、反射効率の低下を抑制することができる。

本願の第２の発明は、複数の島状に形成された反射電極は、それぞれが略円形状に形成されていることを特徴としたものである。

例えば、複数の島状に形成された反射電極が、略矩形状や略三角形状などで形成されていれば、反射電極を積層する際に発生する応力は、角部に集中してしまう。するとその応力により角部から剥離を起こすおそれがある。個々の反射電極を円形状に形成することで応力の集中する角部がないので、剥離を起こりにくくすることができる。

本願の第３の発明は、反射電極は、複数の同心円状に形成されていることを特徴としたものである。

例えば、反射電極をそれぞれ略円形状にして、隙間が少なくなるように配置しても隣接する反射電極同士の間には略三角形状や略菱形形状の隙間ができる。この隙間は、発光体層からの光を通過させることになるので、反射効率の低下の元となる。従って、反射電極を複数の同心円状に形成すると、隙間をリング状とすることができるので、隣接する反射電極同士の隙間を少ないものとすることができる。従って、リング状となる隙間が少なくなるように同心円状の反射電極を形成することで、より多くの光を反射することができ、反射効率の低下を抑制することができる。

本願の第４の発明は、複数の同心円状に形成された反射電極は、周囲に向かって徐々に面積が小さくなるように形成されていることを特徴としたものである。

例えば反射電極を、半径方向の幅が同じとなるような同心円状に形成すると、周囲に向かうほど、それぞれの反射電極の面積が広くなってしまう。従って、周囲に形成された反射電極が、積層する際の応力で剥離するおそれがある。同心円状に形成した反射電極を、周囲に向かって徐々に面積が小さくなるように形成すれば、周囲の反射電極を積層時の応力で剥離しない程度の面積とすることができる。また、周囲に向かって徐々に面積が小さくなるように形成すると、周囲から中央に向かって反射電極同士の間に介在する隙間の数を少なくすることができる。従って、中央部では光が通過して反射効率の低下の原因となる隙間を少なくすることができるので、反射電極の反射率の低下を抑制しつつ、積層する際の応力による剥離を防止することができる。これにより、中央部で多くの光が反射して、反射した光が基板の中央部から出射するので、基板中央部上方の輝度を向上させることができる。

本願の第５の発明は、反射電極は、Ａｇ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ、またはこれらの金属を１種類以上含む合金より形成されていることを特徴としたものである。

本願の第６の発明は、反射電極は、多層で形成されていることを特徴としたものである。

反射電極は、多層で形成することで、ｐ型半導体層側となる層や、ｐ電極側となる層にそれぞれ好適な材質のものを適用することができる。例えば、反射電極を２層とする場合では、ｐ型半導体層側となる下層に反射効率の高い層を形成し、ｐ電極側となる上層に、ｐ電極との密着性を高めることが可能な層を積層したりすることができる。また、上層として、下層の応力を緩和する材料を積層することで、応力による剥離を更に抑制することができる。また３層とする場合には、前述の２層の間に電流拡散を目的とした層や、熱伝導率が高い材質の層を形成することも可能である。

本願の第７の発明は、ｐ電極は、複数の島状に形成された反射電極のそれぞれ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。

島状に形成されたそれぞれの反射電極を、ｐ電極で覆うことで、マイグレーションが発生しても、その成長による漏れが発生するようなことが防止できる。

本願の第８の発明は、ｐ電極と、ｐ電極とともに反射電極を挟む層とが、同じ種類の金属、または同じ種類の導電性膜で形成されていることを特徴としたものである。

ｐ電極と、ｐ電極とともに反射電極を挟む層とを、同じ種類の金属、または同じ種類の導電性膜とすると、密着性を更に高めることができる。従って、脆弱な箇所から反射電極のマイグレーションによる漏れが発生することを防止することができる。なお金属は、単一の金属としたり、合金としたりすることも可能である。

本願の第９の発明は、発光体層の一辺が、０．５ｍｍ角以上としたことを特徴としたものである。

発光体層の一辺が、０．５ｍｍ角以上となるような発光面積の広い半導体発光素子であっても、反射電極を島状に形成して個々の面積を小さいものとすることで、積層するときの膨張や収縮による反射電極の剥離を防止することができる。

本願の第１０の発明は、ｐ電極に、更にＡｕで形成された電極を設けるとともに、ｎ型半導体層に設けたｎ電極にＡｕで形成された電極を設け、フリップチップ実装素子としたことを特徴としたものである。

ｐ電極およびｎ電極にＡｕで形成された電極を設けることで、導電性および接続性が良好な半導体発光素子とすることができる。

本願の第１１の発明は、本発明の半導体発光素子を搭載した照明装置としたことを特徴としたものである。

本発明の半導体発光素子を搭載することで、反射電極の積層時の剥離による動作不良がない信頼性の高い照明装置とすることができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る半導体発光素子の構成を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体発光素子の構成を説明する図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。

図１（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、半導体発光素子１は、基板２に、ｎ型半導体層３が積層され、ｎ型半導体層３にボンディング用のｎ電極４と発光体層５とが積層され、発光体層５にｐ型半導体層６と、コンタクト電極７と、光反射性を有する反射電極８とが順次積層され、反射電極８にボンディング用のｐ電極９が積層されている。この半導体発光素子１は、平面視して略矩形状に形成された１辺が０．５ｍｍ角以上であり、発光面積を広くすることで高輝度化を図ったものである。

基板２は、ＧａＮ，ＳｉＣ，サファイアなどで形成されている。また、基板２としては、ＧａＡｓやＧａＰなども使用できる。

ｎ型半導体層３は、基板２にＧａＮやＡｌＧａＮ等を積層して形成される。ｎ型半導体層３と基板２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。

発光体層５とｐ型半導体層６とは、ｎ型半導体層３の全面に、ＩｎＧａＮ等を積層した発光体層を形成し、そして発光体層の全面にＡｌＧａＮ等を積層してｐ型半導体層を形成した後に、ドライエッチングによりｎ型半導体層３にｎ電極４を形成する領域を露出させることで形成される。

ｎ電極４は、ドライエッチングにより形成された領域に、ｎ型半導体層３と接続するＴｉとボンディングするために好適なＡｕとを積層して形成されている。

コンタクト電極７は、反射電極８への接続抵抗を低下させる機能を有しているので順方向電圧Ｖｆを低下させることができる。このコンタクト電極７は、反射電極８およびｐ電極９と接する面を、Ｉｎ，Ｚｎ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ、または、これらの金属を少なくとも１種類以上含む合金、または導電性膜より形成することができる。またコンタクト電極７を、導電性膜とするときにはＩＴＯ，ＺｎＯとすることができる。コンタクト電極７は、発光体層５から反射電極８への光を透過したり、反射電極８からの戻り光を透過することになるので、透過率の高いものとするのが望ましい。例えば、コンタクト電極７を透過性の高いものとするには、透明であるＩＴＯやＺｎＯとするか、他の金属を薄膜に成膜する。

また、コンタクト電極７を、ＩＴＯやＺｎＯで形成した場合には、金属よりも熱伝導率が低いため、その膜厚を０．２μｍ（２０００Å）以下とすると、熱抵抗が高くなることを防止することができるので望ましい。またＩＴＯやＺｎＯとした場合では金属より抵抗が高いため、ＩＴＯやＺｎＯより抵抗が低い金属で反射電極８を形成すれば、反射電極８を電流拡散層として機能させることができる。

なお、本実施の形態１では、コンタクト電極７をｐ型半導体層６上に設けているが、反射電極８として、コンタクト電極７よりもコンタクト性・密着性に優れた材料を用いるのであれば、省略することも可能である。

反射電極８は、島状に形成されており、大部分は平面視して略矩形状に形成され、ｎ電極４に隣接する一部は略台形状に形成されている。また、反射電極８は、コンタクト電極７側の第１の反射電極８ａに第２の反射電極８ｂを積層した２層で形成されている。第１の反射電極８ａは、Ａｇ，Ａｌ，Ｒｈ、またはこれら金属を１種類以上含む合金で形成することができるが、ＡｇまたはＡｇ合金が高い反射率を有しているので望ましい。また第２の反射電極８ｂは、ｐ電極９との密着性を向上させるために、Ｐｔで形成されている。

なお、本実施の形態１では、反射電極８を２層としたが、積層することで剥離のおそれがなければ３層以上とすることも可能であり、ｐ電極９との密着性がよければ反射率の高い金属または合金を１層としてもよい。

反射電極８は、コンタクト電極７を積層した後に、レジストを塗布してレジスト膜を形成し、矩形状とした複数の開口部を有するレジストパターンを形成して、反射電極となる層を、その開口部に露出するコンタクト電極７上に成膜し、そしてレジストパターンをリフトオフすることで形成することができる。また、反射電極８は、エッチングでも形成することが可能であるが、反射電極８としてＰｔで形成された層を積層している場合には、Ｐｔがエッチング溶液に不可溶であるため、リフトオフにより形成した方が望ましい。

ｐ電極９は、ボンディング用の電極であり、それぞれの反射電極８の全面および側面を覆うように設けられている。島状に形成された反射電極８を、ｐ電極９で覆うことで、マイグレーションが発生しても、その成長による漏れが発生するようなことが防止できる。

ｐ電極９は、反射電極８およびコンタクト電極７と接する面を、Ｉｎ，Ｚｎ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｒｈ、または、これらの金属を少なくとも１種類以上含む合金、または導電性膜より形成することができる。またｐ電極９を、導電性膜とするときにはＩＴＯ，ＺｎＯとすることができる。また、ｐ電極９を多層とし、反射電極８およびコンタクト電極７と接する面の層をＡｕ以外としたときは、フリップチップ実装する際に他と接続することになるｐ電極の表面はＡｕとするのがボンディング電極として接続性の点から望ましい。

コンタクト電極７とｐ電極９とは、反射電極８と固溶性の高いものが望ましい。例えば反射電極８をＡｇやＡｇ合金で形成したときは、コンタクト電極７をＰｄまたはこれを含む合金、またはＩＴＯとし、ｐ電極９をＰｄ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｕ、またはこれらの金属を１種類以上含む合金、またはＩＴＯとすると、界面で材料同士が混じり合いやすいのでより密着性を高めることができる。固溶性が低いと界面でマイグレーションが発生しやすく、反射電極８にマイグレーションが発生して漏れてしまったときに、反射電極８の表面が荒れて反射率の低下を招いてしまう。従って、コンタクト電極７とｐ電極９とを、反射電極８と固溶性の高いものとすることで、反射電極８の反射率が低下するような劣化を防止することができる。

また、コンタクト電極７とｐ電極９とは、同じ種類の金属、または同じ種類の導電性膜とすることで、コンタクト電極７とｐ電極９とが接合する接合領域Ｓでの密着性を高めることもできる。例えば、コンタクト電極７を透過率の高いＩＴＯとした場合は、ｐ電極９は、コンタクト電極７の接合領域Ｓおよび反射電極８に接する層をＩＴＯとし、このＩＴＯで形成された層にＡｕで形成されたボンディング層を積層した多層のボンディング電極とする。なお、ボンディング層は、ボンディング可能であれば、ＩＴＯで形成された層の一部分としてもよい。コンタクト電極７をＩＴＯ、反射電極８をＡｇやＡｇ合金、ｐ電極９の反射電極側をＩＴＯとした場合では、ＩＴＯの電気抵抗率が比較的高いのに対して、ＡｇやＡｇ合金の電気抵抗率はＩＴＯより低いので、電流拡散して、より輝度の向上が期待できる。

このように、基板２の１辺が０．５ｍｍ角以上となるような発光面積の広い半導体発光素子１としても、反射電極８を島状に形成することで、それぞれの面積を小さいものとすることができるので、反射電極８を形成するときの応力を小さくすることができ、その応力による剥離を防止することができる。従って、反射電極８の剥離により動作不良となることが防止できる。それぞれの反射電極８を略矩形状に形成しているので、それぞれの端辺が平行となるように、隣接する反射電極８同士の隙間を狭く配置して、反射電極８の反射効率の低下を抑制することが可能である。隣接する反射電極８同士の隙間が狭くなるように配置しても、個々の反射電極８は切り離された状態なので、積層時の応力が大きくなることはない。

また、金属または導電性膜で形成されたｐ電極９が、金属または導電性膜で形成されたコンタクト電極７と接合領域Ｓで接続するように設けられているので、反射電極８にマイグレーションが発生しても、金属同士、導電性膜同士、または金属と導電性膜となるｐ電極とコンタクト電極７とが高い接合強度で接続しているので、マイグレーションの漏れによる問題を防止することができる。

次に、この本実施の形態１に係る半導体発光素子１をサブマウント素子へフェイスダウンで実装した状態を図２（Ａ）および同図（Ｂ）に基づいて説明する。図２（Ａ）および同図（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る半導体発光素子をサブマウント素子へフェイスダウンで搭載した状態を説明する図である。

図２（Ａ）に示すように半導体発光素子１は、サブマウント素子１４に設けられたｎ側電極１４ａと、ｐ側電極１４ｂに、ｎ側Ａｕバンプ１３ａおよびｐ側Ａｕバンプ１３ｂを介在させてフリップチップ実装されている。

この半導体発光素子１は、コンタクト電極７がＩＴＯで形成されているとともに、ｐ電極９の第１のｐ電極９ａがＩＴＯで形成され、更にｐ側Ａｕバンプ１３ｂとの接続性および導電性を考慮して第２のｐ電極９ｂが第１のｐ電極９ａに積層されている。

このように、コンタクト電極７をＩＴＯで形成することで、反射電極８への光の透過性を確保しつつ、ｐ電極９の第１のｐ電極９ａをコンタクト電極７と同じ導電性膜であるＩＴＯで形成することで、コンタクト電極７と第１のｐ電極９ａとの密着性を高いものとすることができる。

また図２（Ｂ）は、半導体発光素子１をフェイスダウンで、Ａｇペーストまたは半田クリーム１３ｃを介してサブマウント素子へフェイスダウンで実装したものである。このようにして半導体発光素子１をサブマウント素子１４に搭載することも可能である。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る半導体発光素子の構成を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体発光素子の構成を説明する図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。なお図３において図１と同じ機能を有するものは同符号を付して説明は省略する。

実施の形態１に係る半導体発光素子１では、フェイスダウンでフリップチップ実装するものとし、基板２を導電性または絶縁性を有するものとしたが、図３（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、実施の形態２に係る半導体発光素子１５では、基板１６に導電性を有するものを用い、ｎ電極１７を基板１６の底面に備えたものである。

このように、導電性を有した基板１６の底面にｎ電極１７を備えたものであっても、実施の形態１と同様に、反射電極１８を島状に形成することで、それぞれの面積を小さいものとすることができるので、反射電極１８を形成するときの応力を小さくすることができ、その応力による剥離を防止することができる。従って、反射電極１８の剥離により動作不良となることが防止できる。それぞれの反射電極１８を略矩形状に形成しているので、それぞれの端辺が平行となるように、隣接する反射電極１８同士の隙間を狭く配置して、反射電極１８の反射効率の低下を抑制することが可能である。隣接する反射電極１８同士の隙間が狭くなるように配置しても、個々の反射電極１８は切り離された状態なので、積層時の応力が大きくなることはない。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る半導体発光素子の構成を図４に基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態３に係る半導体発光素子の構成を説明する平面図である。なお図４において図１と同じ機能を有するものは同符号を付して説明は省略する。

図４に示すように、実施の形態３に係る半導体発光素子２０では、実施の形態１で説明した、平面視して略矩形状、または略台形状に形成された複数の島状とした反射電極８を、全てが略円形状に形成された反射電極２１としたものである。

反射電極２１は、実施の形態１での反射電極８とは形状のみが異なり、組成は同じとすることができる。そして反射電極２１は、コンタクト電極７（図示せず）を積層した後に、略円形状とした開口部を有するレジスト膜を形成し、反射電極２１となる層を積層して、レジスト膜が除去されることで形成される。

図１に示す反射電極８のように、それぞれを略矩形状、または略台形状とした場合では、反射電極８を積層する際の応力が角部に集中して剥がれやすくなる。そこで、実施の形態３に係る半導体発光素子２０は、全体に渡ってほぼ同じ面積を有する略円形状の反射電極２１としたことで、応力が集中する角部がなく、また応力による剥離のおそれのない程度の面積とすることができるので、積層する際の剥離を防止することができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る半導体発光素子の構成を図５に基づいて説明する。図５は、本発明の実施の形態４に係る半導体発光素子の構成を説明する平面図である。なお図５においては、図３と同じ機能を有するものは同符号を付して説明は省略する。

図５に示すように、実施の形態４に係る半導体発光素子２５では、実施の形態２で説明した基板１６の底面にｎ電極１７を備えたものに、実施の形態３で説明した略円形状の島状とした反射電極２１を適用し、反射電極２６とした。なお反射電極２６の組成については、実施の形態１の反射電極８と同じとすることができる。

このように形成しても実施の形態３に係る半導体発光素子２０と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る半導体発光素子の構成を図６に基づいて説明する。図６は、本発明の実施の形態５に係る半導体発光素子の構成を説明する平面図である。なお図６においては、図４と同じ機能を有するものは同符号を付して説明は省略する。

図６に示すように、実施の形態５に係る半導体発光素子３０では、反射電極３１を、複数の同心円状に形成し、かつ周囲に向かって徐々に面積が小さくなるように形成したものである。

反射電極３１の組成については、実施の形態１の反射電極８と同じとすることができる。そして反射電極３１は、コンタクト電極７（図示せず）を積層した後に、複数の同心円状に、かつ半径方向の間隔が周囲に向かって徐々に狭くなる開口部を有するレジスト膜を形成し、反射電極３１となる層を積層して、レジスト膜が除去されることで形成される。

反射電極３１を同心円状に形成することで、反射電極３１の中心部は、略円形状および略リング状とすることができ、応力が集中する角部がないので剥離が起こりにくい。

また、図４に示される半導体発光素子２０や、図５に示される半導体発光素子２５では、それぞれの反射電極２１，２６を略円形状としているので、隙間が少なくなるように配置しても略三角形状や略菱形形状の隙間が隣接する反射電極２１，２６同士の間にできる。この隙間は、発光体層からの光を通過させることになるので、反射効率の低下の元となる。従って、図６に示すように反射電極３１を複数の同心円状に形成すると、隙間をリング状とすることができるので、隣接する反射電極３１同士の隙間を少ないものとすることができる。従って、リング状となる隙間が少なくなるように同心円状の反射電極３１を形成することで、より多くの光を反射することができ、反射効率の低下を抑制することができる。

また、例えば反射電極を、半径方向の幅が同じとなるような同心円状に形成すると、周囲に向かうほど、それぞれの反射電極の面積が広くなってしまう。従って、周囲に形成された反射電極が、積層する際の応力で剥離するおそれがある。同心円状に形成した反射電極３１を、周囲に向かって徐々に面積が小さくなるように形成すれば、反射電極３１を同心円状に形成しても、周囲の反射電極３１を積層時の応力で剥離しない程度の面積とすることができる。

更に、周囲に向かって徐々に面積が小さくなるように形成しているので、反射電極３１同士の間に介在する隙間の数を、周囲から中央に向かって少なくすることができる。従って、中央部では光が通過して反射効率の低下の原因となる隙間を少なくすることができるので、反射電極３１の反射率の低下を抑制しつつ、積層する際の応力による剥離を防止することができる。

また、平面視して矩形状に形成された半導体発光素子３０で、複数の同心円状とした反射電極３１とすると、その角部では、反射電極２６が略台形状となる。従って、その角部に形成された反射電極３１には、反射電極３１を積層する際の応力が集中する角部が形成されることになる。しかし、反射電極３１を周囲に向かって徐々に面積が小さくなるように形成することで、角部に形成される個々の反射電極３１の面積を小さいものとすることができるので、反射電極３１を積層する際の応力による剥離を防止することができる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る半導体発光素子を用いた照明装置を図７および図８に示す。図７は、本発明の実施の形態６に係る照明装置の構成を説明する概略斜視図である。図８は、本発明の実施の形態６に係る照明装置の構成を説明する部分拡大断面図である。

図７および図８に示すように、照明装置５０は、ベース基板５１と、ベース基板５１にフリップチップ実装された１６個の半導体発光装置５２と、ベース基板５１上の半導体発光装置５２が配置された位置に相当する部分が開口した反射枠５３と、反射枠５３を覆い半導体発光装置５２の発光方向に凸形状としたレンズ部５４が形成された樹脂層５５とを備えている。

ベース基板５１は、アルミや銅で形成され金属基板５１ａに、アルミナやシリカの粒子をエポキシ樹脂で固めた絶縁性接着フィルムを貼着させた絶縁層５１ｂが形成されている。この絶縁層５１ｂの表面に銅膜とニッケル膜とをメッキ法で重ねて金属層を形成した後、この金属層をエッチングすることにより配線パターン５１ｃが形成されている。ベース基板５１の端部には、外部から供給される電源と接続するための電極５１ｄが設けられ、配線パターン５１ｃと導通接続して半導体発光装置５２に供給される。

半導体発光装置５２は、実施の形態１，３の半導体発光素子１，２０を樹脂で封止したものであるが、実施の形態２，４および５の半導体発光素子１５，２５および３０としてもよい。その場合には、ｎ電極１７をベース基板５１に形成された配線パターン５１ｃにダイボンドするとともに、ｐ電極９からワイヤボンドで配線パターン５１ｃに導通接続することになる。

このようにして照明装置５０に、反射電極でマイグレーションが発生しても反射電極の漏れを確実に防止することが可能な半導体発光装置５２を用いているので、高い信頼性を有する照明装置５０とすることができる。

本発明は、反射電極での反射効率の低下を抑制することができ、かつ積層時の応力による剥離を防止することで動作不良を防止することが可能なので、基板に、ｎ型半導体層と、発光体層と、ｐ型半導体層とが積層され、ｐ型半導体層上に、少なくとも反射電極を設け、反射電極にｐ電極を積層した半導体発光素子およびそれを用いた照明装置に好適である。

本発明の実施の形態１に係る半導体発光素子の構成を説明する図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る半導体発光素子をサブマウント素子へフェイスダウンで搭載した状態を説明する図 本発明の実施の形態２に係る半導体発光素子の構成を説明する図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図 本発明の実施の形態３に係る半導体発光素子の構成を説明する平面図 本発明の実施の形態４に係る半導体発光素子の構成を説明する平面図 本発明の実施の形態５に係る半導体発光素子の構成を説明する平面図 本発明の実施の形態６に係る照明装置の構成を説明する概略斜視図 本発明の実施の形態６に係る照明装置の構成を説明する部分拡大断面図 従来の半導体発光素子の構成を説明する図

符号の説明

１，１５，２０，２５，３０ 半導体発光素子
２，１６ 基板
３ ｎ型半導体層
４，１７ ｎ電極
５ 発光体層
６ ｐ型半導体層
７ コンタクト電極
８，１８，２１，２６，３１ 反射電極
８ａ 第１の反射電極
８ｂ 第２の反射電極
９ ｐ電極
９ａ 第１のｐ電極
９ｂ 第２のｐ電極
１３ａ ｎ側Ａｕバンプ
１３ｂ ｐ側Ａｕバンプ
１３ｃ Ａｇペーストまたは半田クリーム
１４ サブマウント素子
１４ａ ｎ側電極
１４ｂ ｐ側電極
５０ 照明装置
５１ ベース基板
５１ａ 金属基板
５１ｂ 絶縁層
５１ｃ 配線パターン
５１ｄ 電極
５２ 半導体発光装置
５３ 反射枠
５４ レンズ部
５５ 樹脂層

Claims (11)

1. 基板に、ｎ型半導体層と、発光体層と、ｐ型半導体層とが積層され、前記ｐ型半導体層上に、少なくとも反射電極を設け、前記反射電極にｐ電極を積層した半導体発光素子において、
   前記反射電極は、複数の島状に形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
2. 複数の島状に形成された反射電極は、それぞれが略円形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
3. 前記反射電極は、複数の同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
4. 複数の同心円状に形成された反射電極は、周囲に向かって徐々に面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。
5. 前記反射電極は、Ａｇ，Ａｌ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ、またはこれらの金属を１種類以上含む合金より形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載の半導体発光素子。
6. 前記反射電極は、多層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半導体発光素子。
7. 前記ｐ電極は、前記複数の島状に形成された反射電極のそれぞれ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半導体発光素子。
8. 前記ｐ電極と、前記ｐ電極とともに前記反射電極を挟む層とが、同じ種類の金属、または同じ種類の導電性膜で形成されてい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半導体発光素子。
9. 前記発光体層の一辺が、０．５ｍｍ角以上とした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半導体発光素子。
10. 前記ｐ電極に、更にＡｕで形成された電極を設けるとともに、前記ｎ型半導体層に設けたｎ電極にＡｕで形成された電極を設け、フリップチップ実装素子としたことを特徴とする請求項１から９のいずれかの項に記載の半導体発光素子。
11. 前記請求項１から１０のいずれかの項に記載の半導体発光素子を搭載したことを特徴とする照明装置。

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