JP2011249411A - 半導体発光素子、発光装置、照明装置、表示装置、信号灯器及び道路情報装置 - Google Patents

半導体発光素子、発光装置、照明装置、表示装置、信号灯器及び道路情報装置 Download PDF

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Abstract

【課題】外部に保護素子を設けることなく静電気や過電圧から保護することができる半導体発光素子、発光装置、照明装置、表示装置、信号灯器及び道路情報装置を提供する。
【解決手段】発光素子１００は、矩形状の基板１の一方の対角線上の角部近傍それぞれに、ｎ型半導体層（ＬＥＤ構造）２０、活性層（不図示）及びｐ型半導体層３を積層した半導体層で構成されるＬＥＤ構造を分離して形成してある。また、基板１の他方の対角線上の角部近傍それぞれに、平面視が円状のボンディング電極７１、７１を形成してある。また、基板１の対向する辺縁近傍にｎ型半導体層２２、２１で構成される抵抗素子を形成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した半導体層が形成された半導体発光素子、該半導体発光素子を備える発光装置、該発光装置を備える照明装置、表示装置、信号灯器及び道路情報装置に関する。
従来、光源として用いられてきた蛍光灯又は白熱灯などに比べて、省電力かつ長寿命であるという理由で、発光ダイオードが光源として注目を浴びており、照明用の光源だけでなく、照明スイッチ、バックライト光源、イルミネーション光源、アミューズメント機器の装飾など、広い分野で使用されるようになった。
このような発光ダイオードは、用途に合わせて、青色、青緑色、緑色、赤色など所要の単色を発光することができるもの、あるいは１つのパッケージで赤色、緑色、青色のマルチカラーを発光するものもある。また、蛍光体との組み合わせにより白色を発光することができる発光ダイオードも製品化されている。
例えば、ＬＥＤチップ（半導体発光素子）を包囲する包囲部を備え、所定の波長光で励起されて発光する蛍光体を含み、良好な発光効率及び発光光度を有する白色の発光ダイオード（発光装置）が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００４−１６１７８９号公報
しかしながら、特許文献１の発光ダイオード(発光装置)にあっては、パッケージ内に１個のＬＥＤチップ(半導体発光素子)を備えており、所望の明るさを得るためには、当該明るさに応じた電流を流すように外部回路を設計する必要があった。また、発光ダイオードを静電気あるいは過電圧から保護するためには、外部回路に保護素子としてツェナーダイオードなどを接続する必要があり、部品点数の増加とコストアップの要因となっていた。特に、多数の発光ダイオードを使用する装置などでは、発光ダイオードの数に応じてツェナーダイオード等の保護素子の数も増加するので、部品点数の低減、省スペース化、あるいはコスト低減という観点で問題となっていた。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、外部に保護素子を設けることなく静電気や過電圧から保護することができる半導体発光素子、該半導体発光素子を備える発光装置、該発光装置を備える照明装置、表示装置、信号灯器及び道路情報装置を提供することを目的とする。
第１発明に係る半導体発光素子は、基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した半導体層が形成された半導体発光素子において、前記半導体層のｎ型半導体層又はｐ型半導体層のいずれか一方の型の層に接続される第１のボンディング電極と、前記基板上に前記半導体層から分離して形成された第１の抵抗用のｎ型半導体層と、該第１の抵抗用のｎ型半導体層の表面に離隔して形成された第２のボンディング電極及び第１の電極と、該第１の電極と前記半導体層の他方の型の層とを接続する第１の配線層とを備えることを特徴とする。
第２発明に係る半導体発光素子は、第１発明において、前記基板上に前記半導体層と分離して形成された他の半導体層と、前記半導体層のｎ型半導体層と前記他の半導体層のｐ型半導体層とを接続するとともに、前記半導体層のｐ型半導体層と前記他の半導体層のｎ型半導体層とを接続する第２の配線層とを備えることを特徴とする。
第３発明に係る半導体発光素子は、第１発明又は第２発明において、前記基板上に前記半導体層から分離して形成された第２の抵抗用のｎ型半導体層と、該第２の抵抗用のｎ型半導体層の表面に離隔して形成された前記第１のボンディング電極及び第２の電極と、該第２の電極と前記半導体層のｎ型半導体層又はｐ型半導体層のいずれか一方の型の層とを接続する第３の配線層とを備えることを特徴とする。
第４発明に係る半導体発光素子は、第２発明又は第３発明において、前記基板は、矩形状をなし、前記基板の一方の対角線上の角部近傍それぞれに前記半導体層を形成してあり、前記基板の他方の対角線上の角部近傍それぞれに前記ボンディング電極を形成してあり、前記基板の周辺の少なくとも１辺近傍に前記抵抗用のｎ型半導体層を形成してあることを特徴とする。
第５発明に係る半導体発光素子は、第１発明乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記抵抗用のｎ型半導体層の抵抗値は、１００Ω〜５０００Ωであることを特徴とする。
第６発明に係る発光装置は、前述の発明のいずれか１つに係る半導体発光素子と、該半導体発光素子を収容する収容部とを備えることを特徴とする。
第７発明に係る照明装置は、第６発明に係る発光装置を備えることを特徴とする。
第８発明に係る表示装置は、第６発明に係る発光装置を備えることを特徴とする。
第９発明に係る信号灯器は、第６発明に係る発光装置を備えることを特徴とする。
第１０発明に係る道路情報装置は、第６発明に係る発光装置を備えることを特徴とする。
第１発明にあっては、半導体層のｎ型半導体層又はｐ型半導体層のいずれか一方の型の層に接続される第１のボンディング電極と、基板上に半導体層から分離して形成された第１の抵抗用のｎ型半導体層と、当該第１の抵抗用のｎ型半導体層の表面に離隔して形成された第２のボンディング電極及び第１の電極と、当該第１の電極と半導体層の他方の型の層とを接続する第１の配線層とを備える。これにより、ＬＥＤ構造（半導体層）に対して直列にｎ型半導体層による抵抗素子が接続され、１つの半導体発光素子内に抵抗素子も含むので、電流値を設定するための外部抵抗が不要になり、一層の部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減を図ることができるとともに、所望の明るさを得るためにＬＥＤに流す電流を設定するための回路設計が不要となり、予め定められた電圧を印加するだけで所望の明るさを得ることができる。
第２発明にあっては、基板上に半導体層と分離して形成された他の半導体層と、当該半導体層のｎ型半導体層と他の半導体層のｐ型半導体層とを接続するとともに、当該半導体層のｐ型半導体層と他の半導体層のｎ型半導体層とを接続する第２の配線層とを備える。すなわち、一の半導体層のｎ型半導体層と他の半導体層のｐ型半導体層とを配線層で接続するとともに、一の半導体層のｐ型半導体層と他の半導体層のｎ型半導体層とを配線層で接続する。逆並列に接続した１対のＬＥＤ構造（半導体層）を１つの半導体発光素子内に構成することにより、一のＬＥＤ構造を発光素子として使用する場合、他のＬＥＤ構造は、当該一のＬＥＤ構造に印加される静電気や過電圧を低減するので、外部に保護素子を設けることなく静電気や過電圧から保護することができる。また、部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減などを図ることができる。
第３発明にあっては、基板上に半導体層から分離して形成された第２の抵抗用のｎ型半導体層と、第２の抵抗用のｎ型半導体層の表面に離隔して形成された第１のボンディング電極及び第２の電極と、第２の電極と半導体層のｎ型半導体層又はｐ型半導体層のいずれか一方の型の層とを接続する第３の配線層とを備える。これにより、ＬＥＤ構造（半導体層）に対して直列にｎ型半導体層による抵抗素子が複数接続され、抵抗素子の値の調整範囲を広くすることができ、所望の明るさを得るためにＬＥＤに流す電流を設定するための回路設計が不要となり、予め定められた電圧を印加するだけで所望の明るさを得ることができる。
第４発明にあっては、基板は、矩形状をなし、基板の一方の対角線上の角部近傍それぞれに半導体層を形成してあり、基板の他方の対角線上の角部近傍それぞれにボンディング電極を形成してあり、基板の周辺の少なくとも１辺近傍に抵抗用のｎ型半導体層を形成してある。これにより、１つのパッケージ内に２つのＬＥＤ構造及び抵抗素子を組み込むことができ、一方のＬＥＤ構造が他方のＬＥＤ構造を静電気又は過電圧から保護する保護素子として機能するので、外部回路が不要で、静電気や過電圧から保護することができ、所定の電圧を印加するだけで所望の明るさを得ることができる半導体発光素子を実現することができる。
第５発明にあっては、抵抗用のｎ型半導体層の抵抗値は、１００Ω〜５０００Ωである。抵抗値は、ｎ型半導体層の長さ、幅又は厚みを変更することにより所望の値にすることができる。これにより、所望の明るさを得るためにＬＥＤに流す電流を設定するための回路設計が不要となり、予め定められた電圧を印加するだけで所望の明るさを得ることができる。
第６発明にあっては、発光装置は、上述の半導体発光素子を収容してある。これにより、静電気や過電圧から保護することができ、また、部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減を図ることができる発光装置を提供することができる。
第７発明、第８発明、第９発明及び第１０発明にあっては、上述の発光装置を備えることにより、静電気や過電圧から保護することができ、また、部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減を図ることができる照明装置、表示装置、信号灯器又は道路情報装置を提供することができる。
本発明によれば、ＬＥＤ構造（半導体層）に対して直列にｎ型半導体層による抵抗素子が接続され、１つの半導体発光素子内に抵抗素子も含むので、電流値を設定するための外部抵抗が不要になり、一層の部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減を図ることができるとともに、所望の明るさを得るためにＬＥＤに流す電流を設定するための回路設計が不要となり、予め定められた電圧を印加するだけで所望の明るさを得ることができる。
実施の形態１の半導体発光素子の平面構造の一例を示す模式図である。 実施の形態１の半導体発光素子の断面構造の一例を示す断面図である。 実施の形態１の半導体発光素子の回路図である。 実施の形態１の半導体発光素子の配置例を示す模式図である。 半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。 半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。 実施の形態２の半導体発光素子の配置例を示す模式図である。 実施の形態３の半導体発光素子の配置例を示す模式図である。 本実施の形態の発光装置の構成の一例を示す模式図である。
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の半導体発光素子１００の平面構造の一例を示す模式図であり、図２は実施の形態１の半導体発光素子１００の断面構造の一例を示す断面図であり、図３は実施の形態１の半導体発光素子１００の回路図であり、図４は実施の形態１の半導体発光素子１００の配置例を示す模式図である。なお、図２は、図１において、符号Ａ〜Ｌの箇所を繋いだ線で示す縦断面を表す。また、図４は、図１の平面構造を模式的に表したものであり、例えば、配線層７は幅を有するが便宜上線分で模式的に示している。
本実施の形態の半導体発光素子１００（以下、「発光素子」ともいう。）は、複数の発光素子が形成されたウェハを所定の寸法で直方体状に切断して各発光素子を分離したものであり、例えば、ＬＥＤチップである。図１及び図２において、１はサファイア基板である。サファイア基板１（以下、「基板」という。）は平面視が矩形状であって、縦横寸法は、例えば、０．３５ｍｍ程度であるが、寸法はこれに限定されるものではない。
図１及び図４に示すように、発光素子１００は、矩形状の基板１の一方の対角線上の角部近傍それぞれに、ｎ型半導体層２０、活性層（不図示）及びｐ型半導体層３を積層した半導体層で構成されるＬＥＤ構造（ＬＥＤ１、２）を分離して形成してある。また、基板１の他方の対角線上の角部近傍それぞれに、平面視が円状のボンディング電極（ボンディングパッド）７１、７１を形成してある。ボンディング電極７１は、発光素子１００と外部回路（外部電極あるいはリード線など）とを接続するためのワイヤをボンディングするための電極である。また、基板１の対向する辺縁近傍にｎ型半導体層（抵抗素子）２２、２１で構成される抵抗素子Ｒ１、Ｒ２を形成してある。
図３及び図４に示すように、一方のボンディング電極７１には、ｎ型半導体層２２で構成される抵抗素子Ｒ１の一端が配線層７により接続される。抵抗素子Ｒ１の他端には、ＬＥＤ１のカソード及びＬＥＤ２のアノードが配線層７により接続される。また、他方のボンディング電極７１には、ｎ型半導体層２１で構成される抵抗素子Ｒ２の一端が配線層７により接続される。抵抗素子Ｒ２の他端には、ＬＥＤ１のアノード及びＬＥＤ２のカソードが配線層７により接続される。
図１及び図２において、符号Ａ〜Ｂの部分は一方のボンディング電極７１を示し、符号Ｃ〜Ｄの部分は抵抗素子Ｒ１用のｎ型半導体層２２を示し、符号Ｅ〜Ｆの部分はＬＥＤ構造（ＬＥＤ１）を示し、符号Ｉ〜Ｊの部分は抵抗素子Ｒ２用のｎ型半導体層２１を示し、符号Ｋ〜Ｌの部分は他方のボンディング電極７１を示す。
図１及び図２で示すＬＥＤ構造は、基板１上に、ＡｌＮバッファ層（不図示）、約２μｍの厚みのアンドープＧａＮ層（不図示）、ｎ型半導体層２０、活性層（不図示）、ｐ型半導体層３がこの順に積層してある。ｎ型半導体層２０は、例えば、約２μｍ程度のｎ−ＧａＮ（窒化ガリウム）層、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層などから成る。また、活性層は、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ（Multi-quantum Well、多重量子井戸層）型活性層などから成る。また、ｐ型半導体層３は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ層、約０．３μｍ程度のｐ−ＧａＮ層、コンタクト層としてのｐ−ＩｎＧａＮ層などから成る。これにより、化合物半導体層を形成して、半導体層としてのＬＥＤ構造（ＬＥＤ１、２）をなしている。なお、アンドープＧａＮ層を形成しない構成であってもよい。
ｐ型半導体層３の上面には、電流拡散層４を形成してある。電流拡散層４は、例えば、導電性の透明膜であるＩＴＯ膜（インジウム錫酸化膜）である。半導体層の一部には、ｐ型半導体層３及び活性層をエッチングなどにより除去して露出したｎ型半導体層２０の表面にｎ型オーミック電極５を形成してある。
オーミック電極５は、例えば、真空蒸着によりＶ／Ａｕ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕを成膜し、リフトオフ法でパターニングを行い、窒素及び酸素の混合雰囲気中で約５００℃に加熱して形成することができる。オーミック電極５は、ｎ型半導体層２０との電気的接合を行う部分である。
なお、図２の例では、一方の半導体層（ＬＥＤ構造、ＬＥＤ１）のみを図示しているが、他の半導体層（ＬＥＤ２）も同様の構成をなす。
また、基板１上には、２つの半導体層（ＬＥＤ構造、ＬＥＤ１、２）と分離して、抵抗素子用のｎ型半導体層２２、２１を形成してある。ｎ型半導体層２２、２１は、例えば、約２μｍ程度のｎ−ＧａＮ（窒化ガリウム）層、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層などから成る。そして、ｎ型半導体層２２、２１の表面には適長離隔してｎ型オーミック電極５、５を形成してある。
ｎ型半導体層２２、２０、２１、ｐ型半導体層３及び電流拡散層４などの側面及び上面であって、ｎ型オーミック電極５が形成されていない部分は、保護膜として、例えば、ＳｉＯ2 膜６を成膜してある。
ｎ型半導体層２２、２１の一方のｎ型オーミック電極５には、ボンディング電極７１を形成してある。ボンディング電極７１は、例えば、真空蒸着でＴｉ／Ａｕを成膜することにより形成することができる。ボンディング電極７１の材質として、Ｔｉ／Ａｕを用いるので、機械的強度に優れボンディングがし易くなり、かつ剥がれにくくなる。なお、ボンディング電極７１の材質として、Ｎｉ／Ａｕなどの金属を用いることもできる。
ｎ型半導体層２２、２１の他方のｎ型オーミック電極５は、配線層７によりｎ型半導体層２０及び電流拡散層４上に形成されたｎ型オーミック電極５と電気的に接続される。配線層７は、例えば、真空蒸着でＴｉ／Ａｕを成膜することにより形成することができる。
次に本実施の形態１の半導体発光素子１００の製造方法について説明する。図５及び図６は半導体発光素子１００の製造工程を示す説明図である。図５Ａに示すように、有機金属化学気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ法）により、基板（サファイア基板）１上に、最初に約４００℃でＡｌＮバッファ層(不図示)を成長させる。その後、約２μｍのアンドープＧａＮ層、約２μｍのｎ−ＧａＮ層及びｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層などからなるｎ型半導体層２、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ型の活性層（不図示）、さらに、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ層、約０．３μｍ程度のｐ−ＧａＮ層及びコンタクト層としてのｐ−ＩｎＧａＮ層などからなるｐ型半導体層３をこの順に形成したＬＥＤ構造を生成する。ＭＯ−ＣＶＤ装置から取り出した基板１に紫外線を照射しながら、約４００℃に加熱し、ｐ型半導体層３の活性化を行う。
図５Ｂに示すように、フォトリソグラフィとドライエッチングにより、フォトレジストをマスクとして、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、及びＬＥＤ構造（ＬＥＤ１、２）を形成する箇所のｐ型半導体層３を除去してｎ型半導体層２を露出させる。このとき、独立したＰＮ接合を有する島が分離して１対形成される。なお、エッチングの深さは、例えば、４００ｎｍであり、エッチングにより形成された抵抗素子Ｒ１、Ｒ２用のｎ型半導体層２の厚さは、約２．５μｍである。
図５Ｃに示すように、真空蒸着あるいはスパッタリング等の成膜法によりＩＴＯ膜（インジウム錫酸化膜）の透明の電流拡散層４を約４００ｎｍ成膜し、リフトオフ法によりパターニングする。
図５Ｄに示すように、真空蒸着によりＶ／Ａｕ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕを成膜し、リフトオフ法でパターニングを行ってｎ型オーミック電極５を形成する。膜を残す部分、すなわち、ｎ型オーミック電極５を形成する部分は、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２用のｎ型半導体層２表面上の適長離隔した部分と、半導体層（ＬＥＤ構造）のｎ型半導体層のオーミック接合部分である。パターニングの後、窒素及び酸素の混合雰囲気中でシューブ炉により約５００℃に加熱し、ｎ型オーミック電極５及び電流拡散層４のアニールを同時に行う。
次に、図６Ｅに示すように、２つのＬＥＤ構造（ＬＥＤ１、２）の電気的な分離、及びｎ型半導体層からなる２つの抵抗素子の電気的な分離を行うために、フォトリソグラフィとドライエッチングにより、ｎ型半導体層２をサファイア基板１が露出するまでエッチングする。このエッチングにより、ＬＥＤ構造の一部を構成する２つの分離したｎ型半導体層２０と、抵抗素子としての長さが約２７０μｍ、幅が約１５μｍのｎ型半導体層２２、２１を形成する。
図６Ｆに示すように、プラズマＣＶＤにより、ＳｉＯ2 膜を全面に成膜する。その後、希釈フッ酸により、ボンディング電極７１を設ける部分、ＬＥＤ間の配線部分、抵抗素子の配線部分、及び素子（ＬＥＤチップ）分離部のＳｉＯ2 膜を除去する。
図６Ｇに示すように、真空蒸着でＴｉ／Ａｕを成膜し、リフトオフによりパターニングしてボンディング電極７１、配線層７を形成する。これにより、１つのパッケージ（ＬＥＤチップ）内に２つの抵抗素子Ｒ１、Ｒ２と、２つのＬＥＤ構造（ＬＥＤ１、２）を逆並列に接続したＬＥＤチップが複数形成されたＬＥＤウェハが完成する。
その後、レーザスクライビングにより素子（ＬＥＤチップ）分離を行い、半導体発光素子（ＬＥＤチップ）が完成する。
上述の実施の形態によれば、逆並列に接続した１対のＬＥＤ構造（半導体層）を１つの半導体発光素子１００内に構成するので、一のＬＥＤ構造（例えば、ＬＥＤ１）を発光素子として使用する場合、他のＬＥＤ構造（例えば、ＬＥＤ２）は、当該一のＬＥＤ構造に印加される静電気や過電圧を低減するので、外部に保護素子を設けることなく静電気や過電圧から保護することができる。また、部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減を図ることができる。
また、基板１上にＬＥＤ構造（半導体層）から分離して形成された適宜の長さ、幅及び厚みを有する抵抗素子としてのｎ型半導体層２２、２１を備え、当該抵抗素子としてのｎ型半導体層２２、２１の表面にボンディング電極７１と配線層７が接続されたｎ型電極５とを離隔して形成してある。これにより、逆並列に接続した１対のＬＥＤ構造（半導体層）に対して直列にｎ型半導体層２２、２１による抵抗素子Ｒ１、Ｒ２が接続され、１つの半導体発光素子１００内に抵抗素子Ｒ１、Ｒ２も含むので、電流値を設定するための外部抵抗が不要になり、一層の部品点数の低減又はコストの低減を図ることができる。
上述の実施の形態では、抵抗素子用のｎ型半導体層２２、２１それぞれの長さ、幅及び厚みは、それぞれ約２７０μｍ、１５μｍ及び２．５μｍである。抵抗値ｒは、ｒ＝比抵抗×長さ÷断面積で求めることができ、ｎ型半導体層２２、２１の比抵抗は、約５．００×１０-3Ωｃｍであるから、抵抗値ｒは約３６０Ωとなる、ｎ型半導体層２２、２１は、電気的に直列接続をなすので、半導体発光素子１００内の抵抗値は約７２０Ωとなる。なお、半導体発光素子１００内の抵抗値は、ｎ型半導体層２２、２１の不純物濃度、長さ、幅又は厚みを適宜変更することにより、例えば、１００Ω〜５０００Ωとすることができる。半導体発光素子１００内の抵抗値を、１００Ω〜５０００Ωとすることにより、電源電圧に応じて所望の明るさを出せる半導体発光素子を提供することができる。抵抗値が１００Ω未満では、半導体発光素子１００に過電流が流れ、電源電圧が低いものを使用しなければならない。また、抵抗値が５０００Ωを超えると電流値が小さくなり十分な明るさを得ることができず、電源電圧が高いものを使用しなければならない。
これにより、所望の明るさを得るためにＬＥＤに流す電流を設定するための回路設計が不要となり、予め定められた電圧を印加するだけで所望の明るさを得ることができる。
また、上述の実施の形態では、基板１は、矩形状をなし、基板１の一方の対角線上の角部近傍それぞれにＬＥＤ構造（半導体層）を形成してあり、基板１の他方の対角線上の角部近傍それぞれにボンディング電極７１を形成してあり、基板１の対向する２つの辺近傍に抵抗素子用のｎ型半導体層２２、２１を形成してある。これにより、１つのパッケージ内に２つのＬＥＤ構造及び抵抗素子を組み込むことができ、一方のＬＥＤ構造が他方のＬＥＤ構造を静電気又は過電圧から保護する保護素子として機能するので、外部回路が不要で、静電気や過電圧から保護することができ、所定の電圧を印加するだけで所望の明るさを得ることができる半導体発光素子を実現することができる。
また、通常、発光ダイオードは直流電流を流すように回路設計が行われるが、本実施の形態の半導体発光素子１００は、２つのＬＥＤ構造を逆並列に接続した構成をなすので、駆動電圧が直流電圧に限定されず交流電圧を印加して、交流駆動することも可能である。
（実施の形態２）
図７は実施の形態２の半導体発光素子１０１の配置例を示す模式図である。図４に示すように、実施の形態１では、２つのＬＥＤ構造（ＬＥＤ１、２）を逆並列に接続した構成であったが、これに限定されるものではない。実施の形態２では、実施の形態１のＬＥＤ１、２それぞれに１個のＬＥＤを並列に接続した構成をなす。すなわち、図７に示すように、並列に接続したＬＥＤ１、２と、並列に接続したＬＥＤ３、４とを逆並列に接続した構成をなす。
半導体発光素子１０１の製造方法は、４つの分離したＬＥＤ構造を形成する点を除いて実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
これにより、仮に１個ＬＥＤ構造が故障して発光できない事態になった場合でも、並列接続された他方のＬＥＤ構造で発光を続けることができるので、半導体発光素子（ＬＥＤチップ）として完全に消灯になることなく発光を維持することができる。
上述の実施の形態１、２では、抵抗素子としてのｎ型半導体層を分離して２つ形成する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、１つのｎ型半導体層を形成して抵抗素子を１つとすることもできる。
上述の実施の形態２では、ＬＥＤ１、２を並列に接続し、ＬＥＤ３、４を並列に接続する構成であるが、これに限定されるものではなく、ＬＥＤ１、２を直列に接続し、ＬＥＤ３、４を直列に接続するとともに、直列に接続したＬＥＤ１、２と、直列に接続したＬＥＤ３、４とを逆並列に接続してもよい。
（実施の形態３）
図８は実施の形態３の半導体発光素子１０２の配置例を示す模式図である。実施の形態３の半導体発光素子１０２は、実施の形態１、２と異なり、抵抗素子としてのｎ型半導体層を具備しない構成である。
図８に示すように、基板１上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した２つの半導体構造（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）を分離して形成してあり、一のＬＥＤ構造（ＬＥＤ１）のｎ型半導体層と他のＬＥＤ構造（ＬＥＤ２）のｐ型半導体層とを接続する配線層７と、当該配線層７に接続されたボンディング電極７１とを備える。また、一のＬＥＤ構造（ＬＥＤ１）のｐ型半導体層と他のＬＥＤ構造（ＬＥＤ２）のｎ型半導体層とを接続する配線層７に別のボンディング電極７１が接続されている。すなわち、逆並列に接続した１対のＬＥＤ構造（半導体層）を１つの半導体発光素子１０２内に構成することにより、一のＬＥＤ構造を発光素子として使用する場合、他のＬＥＤ構造は、当該一のＬＥＤ構造に印加される静電気や過電圧を低減するので、外部に保護素子を設けることなく静電気や過電圧から保護することができる。また、部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減を図ることができる。
図１乃至図４に示すように、上述の実施の形態１では、逆並列に接続した１対のＬＥＤ構造ＬＥＤ１、ＬＥＤ２（半導体層）と、当該ＬＥＤ構造に直列に接続された２つの抵抗素子Ｒ１、Ｒ２を設ける構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、抵抗素子Ｒ１とＬＥＤ１とを備える構成とすることもできる。この場合、半導体発光素子は、半導体層（ＬＥＤ１）のｎ型半導体層又はｐ型半導体層のいずれか一方の型の層（例えば、ｐ型半導体層）に接続される第１のボンディング電極と、基板上に半導体層（ＬＥＤ１）から分離して形成された第１の抵抗用のｎ型半導体層（Ｒ１）と、第１の抵抗用のｎ型半導体層の表面に離隔して形成された第２のボンディング電極及び第１の電極と、第１の電極と半導体層（ＬＥＤ１）の他方の型の層（例えば、ｎ型半導体層）とを接続する第１の配線層とを備える。抵抗素子Ｒ１とＬＥＤ１とを備える構成により、電流値を設定するための外部抵抗が不要になり、一層の部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減を図ることができるとともに、所望の明るさを得るためにＬＥＤに流す電流を設定するための回路設計が不要となり、予め定められた電圧を印加するだけで所望の明るさを得ることができる。
また、抵抗Ｒ１とＬＥＤ１に加えて、ＬＥＤ２をさらに備える構成とすることもできる。この場合、半導体発光素子は、基板上に半導体層（ＬＥＤ１）と分離して形成された他の半導体層（ＬＥＤ２）と、当該半導体層（ＬＥＤ１）のｎ型半導体層と他の半導体層（ＬＥＤ２）のｐ型半導体層とを接続するとともに、当該半導体層（ＬＥＤ１）のｐ型半導体層と他の半導体層（ＬＥＤ２）のｎ型半導体層とを接続する第２の配線層とを備える。そして、抵抗Ｒ１とＬＥＤ１に加えて、ＬＥＤ２をさらに備える構成により、一のＬＥＤ構造を発光素子として使用する場合、他のＬＥＤ構造は、当該一のＬＥＤ構造に印加される静電気や過電圧を低減するので、外部に保護素子を設けることなく静電気や過電圧から保護することができる。また、部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減などを図ることができる。
図９は本実施の形態の発光装置２００の構成の一例を示す模式図である。発光装置２００は、発光ダイオードであって上述の半導体発光素子１００、１０１、１０２のいずれかと、半導体発光素子１００、１０１、１０２のいずれかを収容する収容部を備える。
図９に示すように、発光装置（発光ダイオード）２００は、リードフレーム２０１及び２０２を備え、リードフレーム２０１の一端部には収容部としての凹部２０１ａが設けられている。凹部２０１ａの底部には、半導体発光素子（ＬＥＤチップ）１００がダイボンディングにより接着固定されている。
ＬＥＤチップ１００の一方のボンディング電極は、ワイヤ２０４によりリードフレーム２０１とワイヤボンディングされ、他方のボンディング電極はワイヤ２０４によりリードフレーム２０２とワイヤボンディングされている。凹部２０１ａ内には、透光性の樹脂が充填されることによって、ＬＥＤチップ１００を覆う被覆部２０３を形成している。なお、被覆部２０３内にＬＥＤチップ１００の発光色に応じた蛍光体２０５を含有させることもできる。
被覆部２０３が形成されたリードフレーム２０１及び２０２の端部は、先端部が凸状のレンズ２０６に収納されている。レンズ２０６は、エポキシ樹脂等の透光性の樹脂で形成されている。
発光装置（発光ダイオード）２００は、上述の半導体発光素子１００を収容してある。これにより、静電気や過電圧から保護することができ、また、外部に接続する抵抗や保護素子が不要なので部品点数の低減、省スペース化又はコストの低減を図ることができる発光装置を提供することができる。
また、上述の発光ダイオード２００を多数実装した回路基板、及び所要の明るさを得るために所定の電圧を発光ダイオード２００に駆動する電源部などを照明装置、表示装置、信号灯器、あるいは道路情報装置などの装置に組み込むこともできる。例えば、照明装置、表示装置、信号灯器又は道路情報装置は、光源として本実施の形態の発光装置（発光ダイオード）２００を備える。これにより、静電気や過電圧から保護することができ、また、部品点数の低減、省スペース化、小型化又はコストの低減を図ることができる照明装置、表示装置、信号灯器又は道路情報装置を提供することができる。
１ 基板
２ ｎ型半導体層
２０ ｎ型半導体層（半導体層、他の半導体層）
２１ ｎ型半導体層（第２の抵抗用のｎ型半導体層）
２２ ｎ型半導体層（第１の抵抗用のｎ型半導体層）
３ ｐ型半導体層
４ 電流拡散層
５ ｎ型オーミック電極（第１の電極、第２の電極）
７ 配線層（第１の配線層、第２の配線層、第３の配線層）
７１ ボンディング電極（第１のボンディング電極、第２のボンディング電極）

Claims (10)

  1. 基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した半導体層が形成された半導体発光素子において、
    前記半導体層のｎ型半導体層又はｐ型半導体層のいずれか一方の型の層に接続される第１のボンディング電極と、
    前記基板上に前記半導体層から分離して形成された第１の抵抗用のｎ型半導体層と、
    該第１の抵抗用のｎ型半導体層の表面に離隔して形成された第２のボンディング電極及び第１の電極と、
    該第１の電極と前記半導体層の他方の型の層とを接続する第１の配線層と
    を備えることを特徴とする半導体発光素子。
  2. 前記基板上に前記半導体層と分離して形成された他の半導体層と、
    前記半導体層のｎ型半導体層と前記他の半導体層のｐ型半導体層とを接続するとともに、前記半導体層のｐ型半導体層と前記他の半導体層のｎ型半導体層とを接続する第２の配線層と
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  3. 前記基板上に前記半導体層から分離して形成された第２の抵抗用のｎ型半導体層と、
    該第２の抵抗用のｎ型半導体層の表面に離隔して形成された前記第１のボンディング電極及び第２の電極と、
    該第２の電極と前記半導体層のｎ型半導体層又はｐ型半導体層のいずれか一方の型の層とを接続する第３の配線層と
    を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子。
  4. 前記基板は、矩形状をなし、
    前記基板の一方の対角線上の角部近傍それぞれに前記半導体層を形成してあり、
    前記基板の他方の対角線上の角部近傍それぞれに前記ボンディング電極を形成してあり、
    前記基板の周辺の少なくとも１辺近傍に前記抵抗用のｎ型半導体層を形成してあることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半導体発光素子。
  5. 前記抵抗用のｎ型半導体層の抵抗値は、１００Ω〜５０００Ωであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、該半導体発光素子を収容する収容部とを備えることを特徴とする発光装置。
  7. 請求項６に記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。
  8. 請求項６に記載の発光装置を備えることを特徴とする表示装置。
  9. 請求項６に記載の発光装置を備えることを特徴とする信号灯器。
  10. 請求項６に記載の発光装置を備えることを特徴とする道路情報装置。
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