JP2012023280A - Semiconductor light-emitting element, light-emitting device, lighting device, display device, signal light and road information device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device in which a semiconductor layer in which an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer are stacked on a substrate, a light emitting device including the semiconductor light emitting device, a lighting device including the light emitting device, and a display The present invention relates to a device, a signal lamp, and a road information device.
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。 Light emitting diodes have been attracting attention as a light source because of their low power consumption and long life compared to fluorescent lamps and incandescent lamps that have been used as light sources in the past. It has come to be used in a wide range of fields, such as backlight light sources, illumination light sources, and amusement equipment decorations.
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。 Such light-emitting diodes can emit required single colors such as blue, blue-green, green and red according to the application, or can emit red, green and blue multicolors in one package. is there. In addition, light-emitting diodes that can emit white light in combination with phosphors have been commercialized.
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)。 For example, a white light-emitting diode (light-emitting device) having a surrounding portion that surrounds an LED chip (semiconductor light-emitting element), including a phosphor that emits light when excited by light of a predetermined wavelength, and has good light emission efficiency and light emission intensity It is disclosed (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の発光ダイオード(発光装置)を静電気又は過電圧から保護するためには、発光ダイオードの外部に保護素子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た保護素子を接続する必要があり、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。
However, in order to protect the light emitting diode (light emitting device) of
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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and includes a semiconductor light-emitting element that can be protected from static electricity and overvoltage without providing a protective element outside, a light-emitting device including the semiconductor light-emitting element, and the light-emitting device. An object is to provide a lighting device, a display device, a signal lamp, and a road information device.
第1発明に係る半導体発光素子は、基板上に発光素子用の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、前記基板上に前記n型半導体層から分離して形成された保護素子用の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を備え、該保護素子用の半導体層を前記発光素子用のn型半導体層又はp型半導体層に接続されたボンディング電極の下側に形成してあることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device in which a semiconductor layer in which an n type semiconductor layer, an active layer, and a p type semiconductor layer for a light emitting device are stacked is formed on the substrate. An n-type semiconductor layer for a protective element formed separately from the semiconductor layer, a semiconductor layer in which an active layer and a p-type semiconductor layer are stacked, and the semiconductor layer for the protective element is an n-type semiconductor layer for the light-emitting element Alternatively, it is formed below the bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer.
第2発明に係る半導体発光素子は、第1発明において、前記発光素子用のp型半導体層に接続された第1のボンディング電極と、前記発光素子用のn型半導体層に接続された第2のボンディング電極とを備え、前記保護素子用のn型半導体層を前記第1のボンディング電極に接続してあり、前記保護素子用のp型半導体層を前記発光素子用のn型半導体層に接続してあり、前記保護素子用の半導体層を前記第1のボンディング電極の下側に形成してあることを特徴とする。 A semiconductor light emitting device according to a second invention is the semiconductor light emitting device according to the first invention, wherein a first bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer for the light emitting device and a second bonding electrode connected to the n-type semiconductor layer for the light emitting device. An n-type semiconductor layer for the protective element is connected to the first bonding electrode, and a p-type semiconductor layer for the protective element is connected to the n-type semiconductor layer for the light-emitting element. The protective element semiconductor layer is formed below the first bonding electrode.
第3発明に係る半導体発光素子は、第1発明において、前記発光素子用のp型半導体層に接続された第1のボンディング電極と、前記発光素子用のn型半導体層に接続された第2のボンディング電極とを備え、前記保護素子用のp型半導体層を前記第2のボンディング電極に接続してあり、前記保護素子用のn型半導体層を前記発光素子用のp型半導体層に接続してあり、前記保護素子用の半導体層を前記第2のボンディング電極の下側に形成してあることを特徴とする。 A semiconductor light emitting device according to a third invention is the semiconductor light emitting device according to the first invention, wherein the first bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer for the light emitting device and the second bonding electrode connected to the n-type semiconductor layer for the light emitting device. A p-type semiconductor layer for the protective element is connected to the second bonding electrode, and an n-type semiconductor layer for the protective element is connected to the p-type semiconductor layer for the light-emitting element. The protective element semiconductor layer is formed below the second bonding electrode.
第4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n型半導体層から分離して形成された第1及び第2の保護素子用のn型半導体層、活性層及びp型半導体層を積層した2つの分離した半導体層と、前記発光素子用のp型半導体層に接続された第1のボンディング電極と、前記発光素子用のn型半導体層に接続された第2のボンディング電極とを備え、前記第1の保護素子用のn型半導体層を前記第1のボンディング電極に接続してあり、前記第1の保護素子用のp型半導体層を前記第2の保護素子用のn型半導体層に接続してあり、前記第2の保護素子用のp型半導体層を前記第2のボンディング電極に接続してあり、前記第1の保護素子用の半導体層を前記第1のボンディング電極の下側に形成してあり、前記第2の保護素子用の半導体層を前記第2のボンディング電極の下側に形成してあることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device according to the first aspect, wherein the first and second protective element n-type semiconductor layers, active layers and p formed on the substrate separately from the n-type semiconductor layer. Two separated semiconductor layers having stacked type semiconductor layers, a first bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer for the light emitting element, and a second connected to the n-type semiconductor layer for the light emitting element. A n-type semiconductor layer for the first protection element is connected to the first bonding electrode, and a p-type semiconductor layer for the first protection element is connected to the second protection element. A p-type semiconductor layer for the second protection element is connected to the second bonding electrode, and a semiconductor layer for the first protection element is connected to the second protection element. Formed on the lower side of the first bonding electrode, and the second Characterized in that the semiconductor layer of the protection element is formed on the lower side of the second bonding electrodes.
第5発明に係る発光装置は、第1発明乃至第4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。 A light-emitting device according to a fifth aspect of the present invention includes the semiconductor light-emitting element according to any one of the first to fourth aspects of the present invention and a housing portion that houses the semiconductor light-emitting element.
第6発明に係る照明装置は、第5発明に係る発光装置を備えることを特徴とする。 A lighting device according to a sixth aspect of the invention includes the light emitting device according to the fifth aspect of the invention.
第7発明に係る表示装置は、第5発明に係る発光装置を備えることを特徴とする。 A display device according to a seventh aspect includes the light emitting device according to the fifth aspect.
第8発明に係る信号灯器は、第5発明に係る発光装置を備えることを特徴とする。 A signal lamp device according to an eighth aspect of the invention includes the light emitting device according to the fifth aspect of the invention.
第9発明に係る道路情報装置は、第5発明に係る発光装置を備えることを特徴とする。 A road information device according to a ninth aspect includes the light emitting device according to the fifth aspect.
第1発明にあっては、基板上に発光素子用のn型半導体層から分離して形成された保護素子用の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を備え、保護素子用の半導体層を発光素子用のn型半導体層又はp型半導体層に接続されたボンディング電極の下側に形成してある。1つの半導体発光素子内に保護素子用の半導体層を含むので、半導体発光素子の外部に保護素子を接続する必要がなく、静電気又は過電圧に対して高い信頼性を有する半導体発光素子を実現することができる。また、半導体発光素子の外部に保護素子を接続する必要がないので、部品点数の低減、省スペース化、あるいはコスト低減を実現することもできる。さらに、保護素子用の半導体層をボンディング電極下に設けることにより、半導体発光素子の発光面積に影響を与えないため、半導体発光素子の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。 In the first invention, the semiconductor device includes a semiconductor layer in which an n-type semiconductor layer for a protective element, an active layer, and a p-type semiconductor layer, which are formed separately from an n-type semiconductor layer for a light-emitting element on a substrate, A protective element semiconductor layer is formed under the bonding electrode connected to the light emitting element n-type semiconductor layer or p-type semiconductor layer. Since a semiconductor layer for a protective element is included in one semiconductor light emitting element, it is not necessary to connect the protective element to the outside of the semiconductor light emitting element, and a semiconductor light emitting element having high reliability against static electricity or overvoltage is realized. Can do. Further, since there is no need to connect a protective element outside the semiconductor light emitting element, it is possible to reduce the number of parts, save space, or reduce the cost. Furthermore, since the semiconductor layer for the protective element is provided under the bonding electrode, the light emitting area of the semiconductor light emitting element is not affected, so that the light emitting efficiency can be maintained without affecting the light emitting efficiency of the semiconductor light emitting element.
第2発明にあっては、発光素子用のp型半導体層に接続された第1のボンディング電極と、発光素子用のn型半導体層に接続された第2のボンディング電極とを備える。そして、保護素子用のn型半導体層を第1のボンディング電極に接続してあり、保護素子用のp型半導体層を発光素子用のn型半導体層に接続してあり、保護素子用の半導体層を第1のボンディング電極の下側に形成してある。第1のボンディング電極には、発光素子用のp型半導体層及び保護素子用のn型半導体層が接続され、第2のボンディング電極には、発光素子用のn型半導体層が接続され、発光素子用のn型半導体層には、保護素子用のp型半導体層が接続されている。 The second invention includes a first bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer for the light-emitting element and a second bonding electrode connected to the n-type semiconductor layer for the light-emitting element. The protective element n-type semiconductor layer is connected to the first bonding electrode, the protective element p-type semiconductor layer is connected to the light emitting element n-type semiconductor layer, and the protective element semiconductor A layer is formed under the first bonding electrode. A p-type semiconductor layer for a light-emitting element and an n-type semiconductor layer for a protection element are connected to the first bonding electrode, and an n-type semiconductor layer for a light-emitting element is connected to the second bonding electrode to emit light. A p-type semiconductor layer for a protection element is connected to the n-type semiconductor layer for the element.
すなわち、発光素子用の半導体層(LED構造)と逆並列に接続した保護素子用の半導体層(LED構造)を1つの半導体発光素子に内蔵し、かつ保護素子用の半導体層を第1のボンディング電極下に設ける。1つの半導体発光素子内に発光素子と保護素子とを有するため、静電気等に対し高い信頼性を持ち、また第1のボンディング電極下に保護素子を配置することにより、半導体発光素子の発光面積に影響を与えないため、半導体発光素子の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。 That is, a semiconductor layer for a protective element (LED structure) connected in reverse parallel to a semiconductor layer for a light emitting element (LED structure) is incorporated in one semiconductor light emitting element, and the semiconductor layer for the protective element is first bonded. Provided under the electrode. Since the light emitting element and the protective element are included in one semiconductor light emitting element, the semiconductor light emitting element has high reliability against static electricity and the like, and the light emitting area of the semiconductor light emitting element is increased by disposing the protective element under the first bonding electrode. Since there is no influence, the light emission efficiency can be maintained without affecting the light emission efficiency of the semiconductor light emitting element.
第3発明にあっては、発光素子用のp型半導体層に接続された第1のボンディング電極と、発光素子用のn型半導体層に接続された第2のボンディング電極とを備える。そして、保護素子用のp型半導体層を第2のボンディング電極に接続してあり、保護素子用のn型半導体層を発光素子用のp型半導体層に接続してあり、保護素子用の半導体層を第2のボンディング電極の下側に形成してある。第1のボンディング電極には、発光素子用のp型半導体層が接続され、発光素子用のp型半導体層には保護素子用のn型半導体層が接続され、第2のボンディング電極には、発光素子用のn型半導体層及び保護素子用のp型半導体層が接続されている。 In the third aspect of the invention, the first bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer for the light emitting element and the second bonding electrode connected to the n-type semiconductor layer for the light emitting element are provided. The protective element p-type semiconductor layer is connected to the second bonding electrode, the protective element n-type semiconductor layer is connected to the light-emitting element p-type semiconductor layer, and the protective element semiconductor A layer is formed below the second bonding electrode. A p-type semiconductor layer for a light-emitting element is connected to the first bonding electrode, an n-type semiconductor layer for a protective element is connected to the p-type semiconductor layer for the light-emitting element, and a second bonding electrode An n-type semiconductor layer for the light emitting element and a p-type semiconductor layer for the protection element are connected.
すなわち、発光素子用の半導体層(LED構造)と逆並列に接続した保護素子用の半導体層(LED構造)を1つの半導体発光素子に内蔵し、かつ保護素子用の半導体層を第2のボンディング電極下に設ける。1つの半導体発光素子内に発光素子と保護素子とを有するため、静電気等に対し高い信頼性を持ち、また第2のボンディング電極下に保護素子を配置することにより、半導体発光素子の発光面積に影響を与えないため、半導体発光素子の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。 That is, a semiconductor layer for a protective element (LED structure) connected in reverse parallel to a semiconductor layer for a light emitting element (LED structure) is incorporated in one semiconductor light emitting element, and the semiconductor layer for the protective element is second bonded. Provided under the electrode. Since the light emitting element and the protective element are included in one semiconductor light emitting element, the semiconductor light emitting element has high reliability against static electricity and the like, and the light emitting area of the semiconductor light emitting element is increased by disposing the protective element under the second bonding electrode. Since there is no influence, the light emission efficiency can be maintained without affecting the light emission efficiency of the semiconductor light emitting element.
第4発明にあっては、基板上に発光素子用のn型半導体層から分離して形成された第1及び第2の保護素子用のn型半導体層、活性層及びp型半導体層を積層した2つの分離した半導体層と、発光素子用のp型半導体層に接続された第1のボンディング電極と、発光素子用のn型半導体層に接続された第2のボンディング電極とを備える。そして、第1の保護素子用のn型半導体層を第1のボンディング電極に接続してあり、第1の保護素子用のp型半導体層を第2の保護素子用のn型半導体層に接続してあり、第2の保護素子用のp型半導体層を第2のボンディング電極に接続してあり、第1の保護素子用の半導体層を第1のボンディング電極の下側に形成してあり、第2の保護素子用の半導体層を第2のボンディング電極の下側に形成してある。 In the fourth invention, the n-type semiconductor layer, the active layer, and the p-type semiconductor layer for the first and second protective elements formed separately from the n-type semiconductor layer for the light emitting element are stacked on the substrate. The two separated semiconductor layers, a first bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer for the light-emitting element, and a second bonding electrode connected to the n-type semiconductor layer for the light-emitting element. The n-type semiconductor layer for the first protection element is connected to the first bonding electrode, and the p-type semiconductor layer for the first protection element is connected to the n-type semiconductor layer for the second protection element. The p-type semiconductor layer for the second protection element is connected to the second bonding electrode, and the semiconductor layer for the first protection element is formed below the first bonding electrode. A semiconductor layer for the second protection element is formed below the second bonding electrode.
すなわち、発光素子用の半導体層(LED構造)と逆並列に接続した直列の2つの保護素子用の半導体層(LED構造)を1つの半導体発光素子に内蔵し、かつ保護素子用の半導体層をそれぞれ第1のボンディング電極及び第2のボンディング電極下に設ける。これにより、1つの半導体発光素子内に発光素子と2つの直列接続した保護素子とを有するため、静電気等に対し高い信頼性を持つとともに、逆方向の耐圧電圧を大きくすることができる。また2つのボンディング電極下にそれぞれ保護素子を配置することにより、半導体発光素子の発光面積に影響を与えないため、半導体発光素子の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。 That is, two semiconductor layers for protection elements (LED structure) connected in reverse parallel to the semiconductor layer for light emitting elements (LED structure) are built in one semiconductor light emitting element, and the semiconductor layer for protection element is provided. Each is provided below the first bonding electrode and the second bonding electrode. Thereby, since the light emitting element and the two protective elements connected in series are included in one semiconductor light emitting element, it is possible to have high reliability against static electricity and to increase the reverse withstand voltage. Further, by disposing the protective elements under the two bonding electrodes, respectively, the light emitting area of the semiconductor light emitting element is not affected, so that the light emitting efficiency can be maintained without affecting the light emitting efficiency of the semiconductor light emitting element.
第5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。 In the fifth invention, a light emitting device accommodates the above-described semiconductor light emitting element. Accordingly, it is possible to provide a light emitting device that can be protected from static electricity and overvoltage, and that can reduce the number of components, save space, or reduce cost.
第6発明、第7発明、第8発明及び第9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。 In the sixth invention, the seventh invention, the eighth invention, and the ninth invention, by providing the above light emitting device, it can be protected from static electricity and overvoltage, and the number of parts can be reduced, space saving or A lighting device, a display device, a signal lamp, or a road information device that can reduce costs can be provided.
本発明によれば、1つの半導体発光素子内に保護素子用の半導体層を含むので、半導体発光素子の外部に保護素子を接続する必要がなく、静電気又は過電圧に対して高い信頼性を有する半導体発光素子を実現することができる。また、半導体発光素子の外部に保護素子を接続する必要がないので、部品点数の低減、省スペース化、あるいはコスト低減を実現することもできる。さらに、保護素子用の半導体層をボンディング電極下に設けることにより、半導体発光素子の発光面積に影響を与えないため、半導体発光素子の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。 According to the present invention, since the semiconductor layer for the protective element is included in one semiconductor light emitting element, it is not necessary to connect the protective element to the outside of the semiconductor light emitting element, and the semiconductor has high reliability against static electricity or overvoltage. A light emitting element can be realized. Further, since there is no need to connect a protective element outside the semiconductor light emitting element, it is possible to reduce the number of parts, save space, or reduce the cost. Furthermore, since the semiconductor layer for the protective element is provided under the bonding electrode, the light emitting area of the semiconductor light emitting element is not affected, so that the light emitting efficiency can be maintained without affecting the light emitting efficiency of the semiconductor light emitting element.
(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の回路図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic view showing an example of a planar structure of the semiconductor
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。
The semiconductor
図1及び図2に示すように、発光素子100は、矩形状の基板1上に発光素子用のn型半導体層2、活性層(不図示)及びp型半導体層3を積層した半導体層(LED構造)を形成してある。発光素子100の表面には、適長離隔させた第1のボンディング電極81、第2のボンディング電極82を設けてある。ボンディング電極81、82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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1のボンディング電極81の下方には、発光素子用のn型半導体層2から分離して保護素子用のn型半導体層12を形成してある。保護素子用のn型半導体層12には、活性層(不図示)及びp型半導体層13を積層してある。n型半導体層12、活性層(不図示)及びp型半導体層13により保護素子用の半導体層(LED構造)が形成される。なお、本実施の形態でいう「発光素子用」とは、半導体発光素子全体をいうのではなく、発光部を示すものとして使用する。
Below the
図1に示すように、発光素子用のp型半導体層3が、発光素子100の発光面となる。すなわち、ボンディング電極81、82を除く大部分の面積が発光面積となる。なお、ボンディング電極81、82の形状は一例であって、図1の例に限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, the p-
図2に示すように、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2、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2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、発光素子用の半導体層としてのLED構造をなしている。なお、アンドープGaN層を形成しない構成であってもよい。
As shown in FIG. 2, an AlN buffer layer (not shown), an undoped GaN layer (not shown) having a thickness of about 2 μm, an n-
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。p型半導体層3は、電流拡散層4を介して第1のボンディング電極81に接続してある。
A
発光素子用の半導体層の一部の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2の表面にnオーミック電極6を形成してある。nオーミック電極6は、第2のボンディング電極82に電気的に接続されている。これにより、発光素子用のn型半導体層2は、第2のボンディング電極82に接続される。
An n
nオーミック電極6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。nオーミック電極6は、n型半導体層2との電気的接合を行う部分である。
The n-
ボンディング電極81、82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81、82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81、82の材質として、Ni/Auなどの金属を用いることもできる。
The
また、保護素子用の半導体層も発光素子用の半導体層と同様に形成することができる。すなわち、基板1上に、n型半導体層2から分離させて、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12、活性層(不図示)、p型半導体層13をこの順に積層して保護素子用の半導体層(LED構造)を形成してある。n型半導体層12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13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、保護素子用の半導体層としてのLED構造をなしている。
Further, the semiconductor layer for the protective element can be formed in the same manner as the semiconductor layer for the light emitting element. That is, an AlN buffer layer (not shown), an undoped GaN layer (not shown) having a thickness of about 2 μm, an n-
p型半導体層13の上面には、電流拡散層4を形成してある。p型半導体層13は、電流拡散層4を介してnオーミック電極6によりn型半導体層2に接続してある。
A
保護素子用の半導体層の一部のp型半導体層13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12の表面にnオーミック電極6を形成してある。nオーミック電極6は、第1のボンディング電極81に電気的に接続されている。これにより、保護素子用のn型半導体層12は、第1のボンディング電極81に接続される。
An n-
また、発光素子用の半導体層と保護素子用の半導体層とは、SiO2 膜5、7により電気的に絶縁されている。また、n型半導体層2、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、電気的に接続されていない部分は、保護膜として、例えば、SiO2 膜7を成膜してある。
Further, the semiconductor layer for the light emitting element and the semiconductor layer for the protective element are electrically insulated by the SiO 2 films 5 and 7. Further, for example, a SiO 2 film 7 is formed as a protective film on the side surface and the upper surface of the n-
上述のとおり、基板1上に発光素子用のn型半導体層2から分離して形成された保護素子用のn型半導体層12、活性層(不図示)及びp型半導体層13を積層した半導体層を備え、保護素子用の半導体層を発光素子用のp型半導体層3に電気的に接続されたボンディング電極81の下側に形成してある。1つの発光素子100内に保護素子用の半導体層を含むので、発光素子100の外部に保護素子を接続する必要がなく、静電気又は過電圧に対して高い信頼性を有する発光素子(LEDチップ)を実現することができる。また、発光素子100の外部に保護素子を接続する必要がないので、部品点数の低減、省スペース化、あるいはコスト低減を実現することもできる。さらに、保護素子用の半導体層をボンディング電極下に設けることにより、発光素子100の発光面積に影響を与えないため、発光素子100の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。
As described above, a semiconductor in which an n-
また、発光素子100は、発光素子用のp型半導体層3に電気的に接続された第1のボンディング電極81と、発光素子用のn型半導体層2に電気的に接続された第2のボンディング電極82とを備える。そして、保護素子用のn型半導体層12を第1のボンディング電極81に電気的に接続してあり、保護素子用のp型半導体層13を発光素子用のn型半導体層2に電気的に接続してあり、保護素子用の半導体層を第1のボンディング電極81の下側に形成してある。
The
第1のボンディング電極81には、発光素子用のp型半導体層3及び保護素子用のn型半導体層12が電気的に接続され、第2のボンディング電極82には、発光素子用のn型半導体層2が電気的に接続され、発光素子用のn型半導体層2には、保護素子用のp型半導体層13が電気的に接続されている。
The p-
すなわち、発光素子100は、図3に示すように、発光素子用のLED構造(LED1)と逆並列に接続した保護素子用のLED構造(LED2)を1つの発光素子100に内蔵し、かつ保護素子用の半導体層を第1のボンディング電極81下に設けてある。1つの発光素子100内に発光素子と保護素子とを有するため、静電気等に対し高い信頼性を持ち、また第1のボンディング電極81下に保護素子を配置することにより、発光素子100の発光面積に影響を与えないため、発光素子100の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。
That is, as shown in FIG. 3, the
次に実施の形態1の半導体発光素子100の製造方法について説明する。図4及び図5は実施の形態1の半導体発光素子100の製造工程を示す説明図である。図4A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。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
図4B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、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、n型半導体層2と第2のボンディング電極82とを電気的に接続するための箇所を露出させる。また、第1のボンディング電極81の下方であって、保護素子用の半導体層を形成する箇所のn型半導体層2を露出させる。これにより、保護素子用のp型半導体層13を形成する。なお、エッチングの深さは、例えば、400nmである。
As shown in FIG. 4B, the p-
図4C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。これにより、発光素子100の発光面、及び保護素子の電流拡散層4が形成される。
As shown in FIG. 4C, a transparent
図4Dに示すように、発光素子100の発光素子用の半導体層と保護素子用の半導体層との電気的な切り離しを行うため、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、発光素子用の半導体層と保護素子用の半導体層の間の半導体層を基板1が露出するまでエッチングを行う。これにより、発光素子用の半導体層から分離した保護素子用のn型半導体層12を形成する。
As shown in FIG. 4D, in order to electrically separate the semiconductor layer for the light emitting element and the semiconductor layer for the protective element of the
図5Eに示すように、プラズマCVDにより、SiO2 膜5を全面に成膜し、希釈フッ酸により発光素子100の第1のボンディング電極81以外の部分、保護素子用の半導体層と発光素子用の半導体層との接続部、及び保護素子用の半導体層と第1のボンディング電極81との接続部のSiO2 膜5を除去する。これにより、保護素子用の半導体層の上面及び側面のうち電気的に接続される部分を除いた部分にSiO2 膜5が形成される。
As shown in FIG. 5E, a SiO 2 film 5 is formed on the entire surface by plasma CVD, and a portion other than the
図5F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オーミック電極6を形成する。膜を残す部分、すなわち、nオーミック電極6を形成する部分は、n型半導体層2、12を露出した部分に設けるオーミック接合部、n型半導体層2と保護素子用の電流拡散層4との配線部である。パターニングの後、窒素及び酸素の混合雰囲気中でチューブ炉により約500℃に加熱し、nオーミック電極6及び電流拡散層4のアニールを同時に行う。
As shown in FIG. 5F, a V / Au / Al / Ni / Au film is formed by vacuum deposition, and patterning is performed by a lift-off method to form an
図5Gに示すように、プラズマCVDにより、SiO2 膜7を全面に成膜し、希釈フッ酸により、ボンディング電極81、82を設ける部分、保護素子用のn型半導体層12に設けたオーミック電極6と第1のボンディング電極81との接続部、及び素子分離部のSiO2 膜7を除去する。
As shown in FIG. 5G, the SiO 2 film 7 is formed on the entire surface by plasma CVD, and the portions where the
図5H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81、82、配線メタル(不図示)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。
As shown in FIG. 5H, a Ti / Au film is formed by vacuum deposition and patterned by lift-off to form
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、発光素子100(LEDチップ)が完成する。 Thereafter, element (LED chip) separation is performed by laser scribing to complete the light emitting element 100 (LED chip).
実施の形態1では、発光素子用のp型半導体層3に電気的に接続された第1のボンディング電極81の下方に保護素子用の半導体層を形成する構成であったが、これに限定されない。例えば、発光素子用のn型半導体層2に電気的に接続された第2のボンディング電極82の下方に保護素子用の半導体層を形成することもできる。
In
(実施の形態2)
図6は実施の形態2の半導体発光素子110の平面構造の一例を示す模式図であり、図7は実施の形態2の半導体発光素子110の断面構造の一例を示す断面図である。実施の形態1との違いは、保護素子用の半導体層(LED構造)を第2のボンディング電極82の下方に設けた点である。実施の形態1と同様の箇所は同一符号を付している。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a planar structure of the semiconductor
図6、図7に示すように、第2のボンディング電極82の下方には、発光素子用のn型半導体層2から分離して保護素子用のn型半導体層12を形成してある。保護素子用のn型半導体層12には、活性層(不図示)及びp型半導体層13を積層してある。n型半導体層12、活性層(不図示)及びp型半導体層13により保護素子用の半導体層(LED構造)が形成される。
As shown in FIGS. 6 and 7, an n-
基板1上に発光素子用のn型半導体層2から分離して形成された保護素子用のn型半導体層12、活性層(不図示)及びp型半導体層13を積層した半導体層を備え、保護素子用の半導体層を発光素子用のn型半導体層2に電気的に接続されたボンディング電極82の下側に形成してある。1つの発光素子110内に保護素子用の半導体層を含むので、発光素子110の外部に保護素子を接続する必要がなく、静電気又は過電圧に対して高い信頼性を有する発光素子(LEDチップ)を実現することができる。また、発光素子110の外部に保護素子を接続する必要がないので、部品点数の低減、省スペース化、あるいはコスト低減を実現することもできる。さらに、保護素子用の半導体層をボンディング電極下に設けることにより、発光素子110の発光面積に影響を与えないため、発光素子110の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。
A protective layer n-
また、発光素子110は、発光素子用のp型半導体層3に接続された第1のボンディング電極81と、発光素子用のn型半導体層2に接続された第2のボンディング電極82とを備える。そして、保護素子用のp型半導体層13を第2のボンディング電極82に接続してあり、保護素子用のn型半導体層12を発光素子用のp型半導体層3に接続してあり、保護素子用の半導体層を第2のボンディング電極82の下側に形成してある。第1のボンディング電極81には、発光素子用のp型半導体層3が接続され、発光素子用のp型半導体層3には保護素子用のn型半導体層12が接続され、第2のボンディング電極82には、発光素子用のn型半導体層2及び保護素子用のp型半導体層13が接続されている。
The
すなわち、発光素子110は、図3に示すように、発光素子用のLED構造(LED1)と逆並列に接続した保護素子用のLED構造(LED2)を1つの発光素子110に内蔵し、かつ保護素子用の半導体層を第2のボンディング電極82下に設ける。1つの発光素子110内に発光素子と保護素子とを有するため、静電気等に対し高い信頼性を持ち、また第2のボンディング電極82下に保護素子を配置することにより、発光素子110の発光面積に影響を与えないため、発光素子110の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。
That is, as shown in FIG. 3, the
次に実施の形態2の半導体発光素子110の製造方法について説明する。図8及び図9は実施の形態2の半導体発光素子110の製造工程を示す説明図である。図8A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。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
図8B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、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、n型半導体層2と第2のボンディング電極82とを電気的に接続するための箇所を露出させる。また、第2のボンディング電極82の下方であって、保護素子用の半導体層を形成する箇所のn型半導体層2を露出させる。これにより、保護素子用のp型半導体層13を形成する。なお、エッチングの深さは、例えば、400nmである。
As shown in FIG. 8B, the p-
図8C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。これにより、発光素子110の発光面、及び保護素子の電流拡散層4が形成される。
As shown in FIG. 8C, a transparent
図8Dに示すように、発光素子110の発光素子用の半導体層と保護素子用の半導体層との電気的な切り離しを行うため、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、発光素子用の半導体層と保護素子用の半導体層の間の半導体層を基板1が露出するまでエッチングを行う。これにより、発光素子用の半導体層から分離した保護素子用のn型半導体層12を形成する。
As shown in FIG. 8D, in order to electrically isolate the semiconductor layer for the light emitting element and the semiconductor layer for the protective element of the
図9Eに示すように、プラズマCVDにより、SiO2 膜5を全面に成膜し、希釈フッ酸により発光素子110の第2のボンディング電極82以外の部分、保護素子用の半導体層と発光素子用の半導体層との接続部、及び保護素子用の半導体層と第2のボンディング電極82との接続部のSiO2 膜5を除去する。これにより、保護素子用の半導体層の上面及び側面のうち電気的に接続される部分を除いた部分にSiO2 膜5が形成される。
As shown in FIG. 9E, a SiO 2 film 5 is formed on the entire surface by plasma CVD, and a portion other than the
図9F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オーミック電極6を形成する。膜を残す部分、すなわち、nオーミック電極6を形成する部分は、n型半導体層2、12を露出した部分に設けるオーミック接合部、保護素子用のn型半導体層12と発光素子用の電流拡散層4との配線部である。パターニングの後、窒素及び酸素の混合雰囲気中でチューブ炉により約500℃に加熱し、nオーミック電極6及び電流拡散層4のアニールを同時に行う。
As shown in FIG. 9F, a V / Au / Al / Ni / Au film is formed by vacuum deposition, and patterning is performed by a lift-off method to form an
図9Gに示すように、プラズマCVDにより、SiO2 膜7を全面に成膜し、希釈フッ酸により、ボンディング電極81、82を設ける部分、及び素子分離部のSiO2 膜7を除去する。
As shown in FIG. 9G, the SiO 2 film 7 is formed on the entire surface by plasma CVD, and the portions where the
図9H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81、82、配線メタル(不図示)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。
As shown in FIG. 9H, a Ti / Au film is formed by vacuum deposition and patterned by lift-off to form
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、発光素子110(LEDチップ)が完成する。 Thereafter, element (LED chip) separation is performed by laser scribing to complete the light emitting element 110 (LED chip).
実施の形態1、2では、保護素子用の半導体層(LED構造)を1つ形成してボンディング電極の下方に設ける構成であったが、これに限定されない。例えば、保護素子用の半導体層(LED構造)を2つ形成し、各ボンディング電極の下方に配置することもできる。 In the first and second embodiments, one semiconductor layer (LED structure) for a protective element is formed and provided below the bonding electrode. However, the present invention is not limited to this. For example, two semiconductor layers (LED structures) for protective elements can be formed and disposed below each bonding electrode.
(実施の形態3)
図10は実施の形態3の半導体発光素子120の平面構造の一例を示す模式図であり、図11は実施の形態3の半導体発光素子120の断面構造の一例を示す断面図であり、図12は実施の形態3の半導体発光素子120の回路図である。実施の形態1、2との違いは、保護素子用の半導体層(LED構造)を第1及び第2のボンディング電極81、82の下方に設けた点である。実施の形態1と同様の箇所は同一符号を付している。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a planar structure of the semiconductor
図10、図11に示すように、第1のボンディング電極81の下方には、発光素子用のn型半導体層2から分離して保護素子用のn型半導体層12を形成してある。保護素子用のn型半導体層12には、活性層(不図示)及びp型半導体層13を積層してある。n型半導体層12、活性層(不図示)及びp型半導体層13により保護素子用の半導体層(LED構造)が形成される。
As shown in FIGS. 10 and 11, below the
また、第2のボンディング電極82の下方には、発光素子用のn型半導体層2から分離して保護素子用のn型半導体層22を形成してある。保護素子用のn型半導体層22には、活性層(不図示)及びp型半導体層23を積層してある。n型半導体層22、活性層(不図示)及びp型半導体層23により保護素子用の半導体層(LED構造)が形成される。
In addition, below the
基板1上に発光素子用のn型半導体層2から分離して形成された第1の保護素子用のn型半導体層12、活性層及びp型半導体層13を積層した半導体層と、第2の保護素子用のn型半導体層22、活性層及びp型半導体層23を積層した半導体層の2つの分離した半導体層と、発光素子用のp型半導体層3に接続された第1のボンディング電極81と、発光素子用のn型半導体層2に接続された第2のボンディング電極82とを備える。そして、第1の保護素子用のn型半導体層12を第1のボンディング電極81に接続してあり、第1の保護素子用のp型半導体層13を第2の保護素子用のn型半導体層22に接続してあり、第2の保護素子用のp型半導体層22を第2のボンディング電極82に接続してあり、第1の保護素子用の半導体層を第1のボンディング電極81の下側に形成してあり、第2の保護素子用の半導体層を第2のボンディング電極82の下側に形成してある。
A semiconductor layer in which an n-
すなわち、発光素子120は、図12に示すように、発光素子用のLED構造(LED1)と逆並列に接続した直列の2つ保護素子用のLED構造(LED2、LED3)を1つの発光素子120に内蔵し、かつ保護素子用の半導体層をそれぞれ第1のボンディング電極81及び第2のボンディング電極82下に設ける。
That is, as shown in FIG. 12, the
これにより、1つの発光素子120内に発光素子と2つの直列接続した保護素子とを有するため、静電気等に対し高い信頼性を持つとともに、逆方向の耐圧電圧を大きくすることができる。例えば、保護素子が1つの場合、逆方向の耐圧電圧は2.5V〜3V程度であるが、保護素子を直列に2つ設けることにより、耐圧電圧を5V〜6V程度に高くすることができる。また、2つのボンディング電極81、82下にそれぞれ保護素子を配置することにより、発光素子120の発光面積に影響を与えないため、発光素子120の発光効率に与える影響がなく発光効率を維持することができる。
Accordingly, since one
上述の実施の形態3では、保護素子を直列に2つ設ける構成であったが、これに限定されるものではなく、発光素子用のLED構造に対して、逆並列に2つの保護素子それぞれを並列に接続した構成とすることもできる。この場合には、一方の保護素子が開放故障した場合でも、他方の保護素子が保護機能を果たすことができるので、発光素子の信頼性が一層向上する。
In
次に実施の形態3の半導体発光素子120の製造方法について説明する。図13及び図14は実施の形態3の半導体発光素子120の製造工程を示す説明図である。図13A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。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
図13B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、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、第1のボンディング電極81の下方であって、保護素子用の半導体層を形成する箇所のn型半導体層2を露出させる。また、第2のボンディング電極82の下方であって、保護素子用の半導体層を形成する箇所のn型半導体層2を露出させる。これにより、保護素子用のp型半導体層13、23を形成する。なお、エッチングの深さは、例えば、400nmである。
As shown in FIG. 13B, the p-
図13C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。これにより、発光素子120の発光面、及び保護素子の電流拡散層4が形成される。
As shown in FIG. 13C, a transparent
図13Dに示すように、発光素子120の発光素子用の半導体層と保護素子用の半導体層との電気的な切り離しを行うため、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、発光素子用の半導体層と保護素子用の半導体層の間の半導体層を基板1が露出するまでエッチングを行う。これにより、発光素子用の半導体層から分離した保護素子用のn型半導体層12、22を形成する。
As shown in FIG. 13D, in order to electrically separate the semiconductor layer for the light emitting element and the semiconductor layer for the protective element of the
図14Eに示すように、プラズマCVDにより、SiO2 膜5を全面に成膜し、希釈フッ酸により発光素子120の保護素子用の半導体層と発光素子用の半導体層との接続部、及び保護素子用の半導体層と第1及び第2のボンディング電極81、82との接続部のSiO2 膜5を除去する。これにより、保護素子用の半導体層の上面及び側面のうち電気的に接続される部分を除いた部分、及び発光素子用の半導体層と第1及び第2のボンディング電極81、82との接続部を除いた部分にSiO2 膜5が形成される。
As shown in FIG. 14E, the SiO 2 film 5 is formed on the entire surface by plasma CVD, and the connection between the protective element semiconductor layer of the
図14F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オーミック電極6を形成する。膜を残す部分、すなわち、nオーミック電極6を形成する部分は、n型半導体層2、12、22を露出した部分に設けるオーミック接合部、第2の保護素子用のn型半導体層22と第1の保護素子用の電流拡散層4との配線部である。パターニングの後、窒素及び酸素の混合雰囲気中でチューブ炉により約500℃に加熱し、nオーミック電極6及び電流拡散層4のアニールを同時に行う。
As shown in FIG. 14F, a V / Au / Al / Ni / Au film is formed by vacuum deposition, and patterning is performed by a lift-off method to form an
図14Gに示すように、プラズマCVDにより、SiO2 膜7を全面に成膜し、希釈フッ酸により、ボンディング電極81、82を設ける部分、保護素子用のn型半導体層12に設けたオーミック電極6と第1のボンディング電極81との接続部、及び素子分離部のSiO2 膜7を除去する。
As shown in FIG. 14G, the SiO 2 film 7 is formed on the entire surface by plasma CVD, the
図14H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81、82、配線メタル(不図示)を形成する。これにより、1つのパッケージ(LEDチップ)内に1つの発光素子用のLED構造(LED1)に、直列接続した保護素子用のLED構造(LED2、3)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。
As shown in FIG. 14H, a Ti / Au film is formed by vacuum deposition, and patterning is performed by lift-off to form
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、発光素子120(LEDチップ)が完成する。 Thereafter, the element (LED chip) is separated by laser scribing to complete the light emitting element 120 (LED chip).
図15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、110、120のいずれかと、半導体発光素子100、110、120のいずれかを収容する収容部を備える。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the light-emitting
図15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。
As shown in FIG. 15, the light emitting device (light emitting diode) 200 includes
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。
One bonding electrode of the
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。
The end portions of the lead frames 201 and 202 on which the covering
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、保護素子を内蔵することによる発光効率の低下の影響もほとんどない。
The light emitting device (light emitting diode) 200 accommodates the semiconductor
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。
In addition, a circuit board on which a large number of the above-described
1 基板
2 n型半導体層(発光素子用のn型半導体層)
3 p型半導体層(発光素子用のp型半導体層)
12、22 n型半導体層(保護素子用のn型半導体層)
13、23 p型半導体層(保護素子用のp型半導体層)
81 ボンディング電極(第1のボンディング電極)
82 ボンディング電極(第2のボンディング電極)
1 substrate 2 n-type semiconductor layer (n-type semiconductor layer for light-emitting element)
3 p-type semiconductor layer (p-type semiconductor layer for light-emitting element)
12, 22 n-type semiconductor layer (n-type semiconductor layer for protection element)
13, 23 p-type semiconductor layer (p-type semiconductor layer for protective element)
81 Bonding electrode (first bonding electrode)
82 Bonding electrode (second bonding electrode)
Claims (9)
前記基板上に前記n型半導体層から分離して形成された保護素子用の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を備え、
該保護素子用の半導体層を前記発光素子用のn型半導体層又はp型半導体層に接続されたボンディング電極の下側に形成してあることを特徴とする半導体発光素子。 In a semiconductor light emitting device in which a semiconductor layer in which an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer for a light emitting device are stacked on a substrate is formed.
A semiconductor layer formed by laminating an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer for a protection element formed separately on the substrate from the n-type semiconductor layer;
A semiconductor light emitting element, wherein the protective element semiconductor layer is formed under a bonding electrode connected to the light emitting element n-type semiconductor layer or p-type semiconductor layer.
前記発光素子用のn型半導体層に接続された第2のボンディング電極と
を備え、
前記保護素子用のn型半導体層を前記第1のボンディング電極に接続してあり、
前記保護素子用のp型半導体層を前記発光素子用のn型半導体層に接続してあり、
前記保護素子用の半導体層を前記第1のボンディング電極の下側に形成してあることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。 A first bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer for the light emitting element;
A second bonding electrode connected to the n-type semiconductor layer for the light emitting element,
An n-type semiconductor layer for the protective element is connected to the first bonding electrode;
A p-type semiconductor layer for the protective element is connected to an n-type semiconductor layer for the light-emitting element;
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a semiconductor layer for the protection element is formed below the first bonding electrode.
前記発光素子用のn型半導体層に接続された第2のボンディング電極と
を備え、
前記保護素子用のp型半導体層を前記第2のボンディング電極に接続してあり、
前記保護素子用のn型半導体層を前記発光素子用のp型半導体層に接続してあり、
前記保護素子用の半導体層を前記第2のボンディング電極の下側に形成してあることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。 A first bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer for the light emitting element;
A second bonding electrode connected to the n-type semiconductor layer for the light emitting element,
A p-type semiconductor layer for the protective element is connected to the second bonding electrode;
An n-type semiconductor layer for the protective element is connected to a p-type semiconductor layer for the light-emitting element;
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a semiconductor layer for the protection element is formed below the second bonding electrode.
前記発光素子用のp型半導体層に接続された第1のボンディング電極と、
前記発光素子用のn型半導体層に接続された第2のボンディング電極と
を備え、
前記第1の保護素子用のn型半導体層を前記第1のボンディング電極に接続してあり、
前記第1の保護素子用のp型半導体層を前記第2の保護素子用のn型半導体層に接続してあり、
前記第2の保護素子用のp型半導体層を前記第2のボンディング電極に接続してあり、
前記第1の保護素子用の半導体層を前記第1のボンディング電極の下側に形成してあり、
前記第2の保護素子用の半導体層を前記第2のボンディング電極の下側に形成してあることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。 Two separated semiconductor layers in which an n-type semiconductor layer for the first and second protection elements formed separately from the n-type semiconductor layer on the substrate, an active layer, and a p-type semiconductor layer are stacked;
A first bonding electrode connected to the p-type semiconductor layer for the light emitting element;
A second bonding electrode connected to the n-type semiconductor layer for the light emitting element,
An n-type semiconductor layer for the first protection element is connected to the first bonding electrode;
A p-type semiconductor layer for the first protection element is connected to an n-type semiconductor layer for the second protection element;
A p-type semiconductor layer for the second protection element is connected to the second bonding electrode;
A semiconductor layer for the first protection element is formed below the first bonding electrode;
2. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a semiconductor layer for the second protection element is formed below the second bonding electrode.
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---|---|---|---|---|
JP2015508238A (en) * | 2012-02-28 | 2015-03-16 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | Integration of gallium nitride LEDs with aluminum gallium nitride / gallium nitride devices on a silicon substrate for AC LEDs |
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- 2010-07-16 JP JP2010161600A patent/JP2012023280A/en active Pending
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