JP2012023280A - Semiconductor light-emitting element, light-emitting device, lighting device, display device, signal light and road information device - Google Patents

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修平 須田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element, a light-emitting device, a lighting device, a display device, a signal light and a road information device which can provide protection against static electricity and an excess voltage without providing a protection element outside.SOLUTION: A semiconductor layer for a light-emitting element layered with an n-type semiconductor layer 2, an active layer and a p-type semiconductor layer 3 is formed on a substrate 1. On a surface of the light-emitting element 100, a first bonding electrode 81 and a second bonding electrode 82 at appropriate intervals are provided. Below the first bonding electrode 81, an n-type semiconductor layer 12 for a protection element is formed isolated from the n-type semiconductor layer 2 for the light-emitting element. On the n-type semiconductor layer 12 for the protection element, an active layer and a p-type semiconductor layer 13 are layered. The n-type semiconductor layer 12, the active layer and the p-type semiconductor layer 13 form a semiconductor layer for the protection element.

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).

特開2004−161789号公報JP 2004-161789 A

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 Patent Document 1 from static electricity or overvoltage, it is necessary to connect a protective element outside the light emitting diode, which increases the number of components and increases the cost. . In particular, in devices using a large number of light emitting diodes, it is necessary to connect protective elements according to the number of light emitting diodes, and the number of protective elements also increases, reducing the number of components, saving space, or reducing costs. It was a problem from the viewpoint.

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。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a planar structure of the semiconductor light emitting element of the first embodiment. 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。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of the semiconductor light emitting element of the first embodiment. 実施の形態1の半導体発光素子の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of the semiconductor light emitting element of the first embodiment. 実施の形態1の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the semiconductor light-emitting element of the first embodiment. 実施の形態1の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the semiconductor light-emitting element of the first embodiment. 実施の形態2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。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a planar structure of a semiconductor light emitting element according to a second embodiment. 実施の形態2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。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of a semiconductor light emitting element in a second embodiment. 実施の形態2の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the semiconductor light-emitting element of the second embodiment. 実施の形態2の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the semiconductor light-emitting element of the second embodiment. 実施の形態3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。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a planar structure of a semiconductor light emitting element according to a third embodiment. 実施の形態3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。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of a semiconductor light emitting element in a third embodiment. 実施の形態3の半導体発光素子の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a semiconductor light emitting element in a third embodiment. 実施の形態3の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the semiconductor light emitting element of the third embodiment. 実施の形態3の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the semiconductor light emitting element of the third embodiment. 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。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the light-emitting device of this Embodiment.

(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 light emitting device 100 of the first embodiment, and FIG. 2 is a cross sectional view showing an example of a cross sectional structure of the semiconductor light emitting device 100 of the first embodiment. FIG. 3 is a circuit diagram of the semiconductor light emitting element 100 of the first embodiment.

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 light emitting device 100 of the present embodiment (hereinafter also referred to as “light emitting device”) is obtained by separating a light emitting device by cutting a wafer on which a plurality of light emitting devices are formed into a rectangular parallelepiped shape with a predetermined dimension. For example, an LED chip. In FIG. 2, 1 is a sapphire substrate. The sapphire substrate 1 (hereinafter referred to as “substrate”) has a rectangular shape in plan view, and the vertical and horizontal dimensions are, for example, about 0.35 mm, but the dimensions are not limited thereto.

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 light emitting element 100 includes a semiconductor layer (a semiconductor layer (a non-illustrated) n-type semiconductor layer 2, and a p-type semiconductor layer 3) stacked on a rectangular substrate 1. LED structure) is formed. A first bonding electrode 81 and a second bonding electrode 82 which are separated by an appropriate length are provided on the surface of the light emitting element 100. The bonding electrodes 81 and 82 are electrodes for bonding a wire for connecting the light emitting element 100 and an external circuit (such as an external electrode or a lead wire).

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 first bonding electrode 81, an n-type semiconductor layer 12 for a protective element is formed separately from the n-type semiconductor layer 2 for the light emitting element. An active layer (not shown) and a p-type semiconductor layer 13 are stacked on the n-type semiconductor layer 12 for the protection element. The n-type semiconductor layer 12, the active layer (not shown), and the p-type semiconductor layer 13 form a semiconductor layer (LED structure) for a protection element. Note that “for a light-emitting element” in this embodiment does not refer to the entire semiconductor light-emitting element but is used to indicate a light-emitting portion.

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-type semiconductor layer 3 for the light emitting element becomes a light emitting surface of the light emitting element 100. That is, most of the area excluding the bonding electrodes 81 and 82 is a light emitting area. The shape of the bonding electrodes 81 and 82 is an example, and is not limited to the example of FIG.

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-type semiconductor layer 2, an active layer (not shown), and a p-type semiconductor layer are formed on a substrate 1. 3 are stacked in this order. The n-type semiconductor layer 2 includes, for example, an n-GaN (gallium nitride) layer having a thickness of about 2 μm, an n-AlGaInN cladding layer, and the like. The active layer is composed of a GaN / InGaN-MQW (Multi-quantum Well) type active layer or the like. The p-type semiconductor layer 3 includes a p-AlGaInN layer, a p-GaN layer of about 0.3 μm, a p-InGaN layer as a contact layer, and the like. Thus, a compound semiconductor layer is formed to form an LED structure as a semiconductor layer for a light emitting element. In addition, the structure which does not form an undoped GaN layer may be sufficient.

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 current diffusion layer 4 is formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer 3. The current diffusion layer 4 is, for example, an ITO film (indium tin oxide film) that is a conductive transparent film. The p-type semiconductor layer 3 is connected to the first bonding electrode 81 through the current diffusion layer 4.

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 ohmic electrode 6 is formed on the surface of the n-type semiconductor layer 2 exposed by removing a part of the p-type semiconductor layer 3 and the active layer of the semiconductor layer for the light emitting element by etching or the like. The n ohmic electrode 6 is electrically connected to the second bonding electrode 82. As a result, the n-type semiconductor layer 2 for the light emitting element is connected to the second bonding electrode 82.

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-ohmic electrode 6 is formed by, for example, forming a V / Au / Al / Ni / Au film by vacuum deposition, performing patterning by a lift-off method, and heating to about 500 ° C. in a mixed atmosphere of nitrogen and oxygen. Can do. The n ohmic electrode 6 is a portion that performs electrical junction with the n-type semiconductor layer 2.

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 bonding electrodes 81 and 82 can be formed, for example, by depositing Ti / Au by vacuum deposition. Since Ti / Au is used as the material of the bonding electrodes 81 and 82, the mechanical strength is excellent and bonding is easy, and it is difficult to peel off. Note that a metal such as Ni / Au can also be used as the material of the bonding electrodes 81 and 82.

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-type semiconductor layer 12 and an active layer (not shown) are separated from the n-type semiconductor layer 2 on the substrate 1. The p-type semiconductor layer 13 is laminated in this order to form a protective element semiconductor layer (LED structure). The n-type semiconductor layer 12 includes, for example, an n-GaN (gallium nitride) layer having a thickness of about 2 μm, an n-AlGaInN cladding layer, and the like. The active layer is composed of a GaN / InGaN-MQW (Multi-quantum Well) type active layer or the like. The p-type semiconductor layer 13 includes a p-AlGaInN layer, a p-GaN layer of about 0.3 μm, a p-InGaN layer as a contact layer, and the like. Thus, a compound semiconductor layer is formed to form an LED structure as a semiconductor layer for a protection element.

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 current diffusion layer 4 is formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer 13. The p-type semiconductor layer 13 is connected to the n-type semiconductor layer 2 by the n-ohmic electrode 6 through the current diffusion layer 4.

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-ohmic electrode 6 is formed on the surface of the n-type semiconductor layer 12 exposed by removing a part of the p-type semiconductor layer 13 and the active layer of the semiconductor layer for the protective element by etching or the like. The n ohmic electrode 6 is electrically connected to the first bonding electrode 81. As a result, the n-type semiconductor layer 12 for the protection element is connected to the first bonding electrode 81.

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-type semiconductor layer 2, the p-type semiconductor layer 3, the current diffusion layer 4, and the like that are not electrically connected. It is.

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-type semiconductor layer 12 for a protection element, an active layer (not shown), and a p-type semiconductor layer 13 formed on the substrate 1 separately from the n-type semiconductor layer 2 for a light emitting element are stacked. The semiconductor layer for the protective element is formed below the bonding electrode 81 that is electrically connected to the p-type semiconductor layer 3 for the light emitting element. Since a single light emitting element 100 includes a semiconductor layer for a protective element, it is not necessary to connect a protective element to the outside of the light emitting element 100, and a light emitting element (LED chip) having high reliability against static electricity or overvoltage is provided. Can be realized. Further, since it is not necessary to connect a protective element to the outside of the light emitting element 100, it is possible to reduce the number of parts, save space, or reduce cost. Further, by providing the semiconductor layer for the protective element under the bonding electrode, the light emitting area of the light emitting element 100 is not affected, and thus the light emitting efficiency can be maintained without affecting the light emitting efficiency of the light emitting element 100.

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 light emitting element 100 includes a first bonding electrode 81 electrically connected to the p-type semiconductor layer 3 for the light emitting element, and a second bonding electrode electrically connected to the n-type semiconductor layer 2 for the light emitting element. And a bonding electrode 82. The n-type semiconductor layer 12 for the protective element is electrically connected to the first bonding electrode 81, and the p-type semiconductor layer 13 for the protective element is electrically connected to the n-type semiconductor layer 2 for the light emitting element. A semiconductor layer for protection element is formed below the first bonding electrode 81.

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-type semiconductor layer 3 for the light emitting element and the n-type semiconductor layer 12 for the protective element are electrically connected to the first bonding electrode 81, and the n-type for the light emitting element is connected to the second bonding electrode 82. The semiconductor layer 2 is electrically connected, and the p-type semiconductor layer 13 for the protection element is electrically connected to the n-type semiconductor layer 2 for the light emitting element.

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 light emitting element 100 incorporates a protection element LED structure (LED2) connected in reverse parallel to the LED structure (LED1) for the light emitting element, and protects the light emitting element 100. A semiconductor layer for the element is provided under the first bonding electrode 81. Since the light emitting element 100 includes the light emitting element and the protective element, the light emitting element 100 has high reliability against static electricity and the like, and the light emitting area of the light emitting element 100 is provided by disposing the protective element under the first bonding electrode 81. Thus, the light emission efficiency of the light emitting element 100 is not affected and the light emission efficiency can be maintained.

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 light emitting device 100 of the first embodiment will be described. 4 and 5 are explanatory views showing the manufacturing steps of the semiconductor light emitting device 100 of the first embodiment. As shown in FIG. 4A, an AlN buffer layer (not shown) is first grown on a substrate (sapphire substrate) 1 at about 400 ° C. by metal organic chemical vapor deposition (MO-CVD). Thereafter, an n-type semiconductor layer 2 including an undoped GaN layer of about 2 μm, an n-GaN layer of about 2 μm and an n-AlGaInN cladding layer, a GaN / InGaN-MQW type active layer (not shown), and p-AlGaInN An LED structure is generated in which a p-type semiconductor layer 3 composed of a layer, a p-GaN layer of about 0.3 μm, and a p-InGaN layer as a contact layer is formed in this order. While irradiating the substrate 1 taken out from the MO-CVD apparatus with ultraviolet rays, the substrate 1 is heated to about 400 ° C. to activate the p-type semiconductor layer 3.

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-type semiconductor layer 3 is removed and the n-type semiconductor layer 2 is exposed by photolithography and dry etching using the photoresist as a mask. At this time, a portion for electrically connecting the n-type semiconductor layer 2 and the second bonding electrode 82 is exposed. In addition, the n-type semiconductor layer 2 is exposed below the first bonding electrode 81 where the semiconductor layer for the protective element is to be formed. Thereby, the p-type semiconductor layer 13 for the protection element is formed. Note that the etching depth is, for example, 400 nm.

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 current diffusion layer 4 of an ITO film (indium tin oxide film) is formed to a thickness of about 400 nm by a film forming method such as vacuum evaporation or sputtering, and patterned by a lift-off method. Thereby, the light emitting surface of the light emitting element 100 and the current diffusion layer 4 of the protection element are formed.

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 light emitting element 100, the semiconductor layer for the light emitting element and the protective element are formed by photolithography and dry etching. Etching is performed on the semiconductor layer between the semiconductor layers for use until the substrate 1 is exposed. Thereby, the n-type semiconductor layer 12 for the protective element separated from the semiconductor layer for the light emitting element is formed.

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 first bonding electrode 81 of the light emitting element 100, a semiconductor layer for a protective element, and a light emitting element for dilute hydrofluoric acid. The SiO 2 film 5 at the connection portion between the semiconductor layer and the connection portion between the semiconductor layer for the protective element and the first bonding electrode 81 is removed. As a result, the SiO 2 film 5 is formed on the upper surface and side surfaces of the protective element semiconductor layer except for the electrically connected portions.

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 n ohmic electrode 6. The portion where the film is left, that is, the portion where the n-ohmic electrode 6 is formed is an ohmic junction provided in the portion where the n-type semiconductor layers 2 and 12 are exposed, the n-type semiconductor layer 2 and the current diffusion layer 4 for the protection element. Wiring part. After patterning, the n ohmic electrode 6 and the current diffusion layer 4 are annealed simultaneously by heating to about 500 ° C. in a tube furnace in a mixed atmosphere of nitrogen and oxygen.

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 bonding electrodes 81 and 82 are provided by diluted hydrofluoric acid, the ohmic electrode provided on the n-type semiconductor layer 12 for the protective element 6 and the first bonding electrode 81 and the SiO 2 film 7 in the element isolation portion are removed.

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 bonding electrodes 81 and 82 and a wiring metal (not shown). As a result, an LED wafer in which a plurality of LED chips in which two LED structures (LEDs 1 and 2) are connected in reverse parallel is formed in one package (LED chip) is completed.

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 Embodiment 1, the semiconductor layer for the protective element is formed below the first bonding electrode 81 electrically connected to the p-type semiconductor layer 3 for the light emitting element. However, the present invention is not limited to this. . For example, a semiconductor layer for a protective element can be formed below the second bonding electrode 82 that is electrically connected to the n-type semiconductor layer 2 for the light emitting element.

(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 light emitting device 110 according to the second embodiment. FIG. 7 is a cross sectional view showing an example of a sectional structure of the semiconductor light emitting device 110 according to the second embodiment. The difference from the first embodiment is that a semiconductor layer (LED structure) for a protective element is provided below the second bonding electrode 82. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

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-type semiconductor layer 12 for a protective element is formed below the second bonding electrode 82 so as to be separated from the n-type semiconductor layer 2 for a light-emitting element. An active layer (not shown) and a p-type semiconductor layer 13 are stacked on the n-type semiconductor layer 12 for the protection element. The n-type semiconductor layer 12, the active layer (not shown), and the p-type semiconductor layer 13 form a semiconductor layer (LED structure) for a protection element.

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-type semiconductor layer 12 formed separately from the light-emitting element n-type semiconductor layer 2 on the substrate 1, a semiconductor layer in which an active layer (not shown) and a p-type semiconductor layer 13 are stacked, A protective element semiconductor layer is formed under the bonding electrode 82 electrically connected to the light emitting element n-type semiconductor layer 2. Since a light emitting element 110 includes a semiconductor layer for a protective element, it is not necessary to connect a protective element to the outside of the light emitting element 110, and a light emitting element (LED chip) having high reliability against static electricity or overvoltage is provided. Can be realized. In addition, since it is not necessary to connect a protective element to the outside of the light emitting element 110, it is possible to reduce the number of parts, save space, or reduce cost. Furthermore, by providing the semiconductor layer for the protective element under the bonding electrode, the light emitting area of the light emitting element 110 is not affected, so that the light emitting efficiency can be maintained without affecting the light emitting efficiency of the light emitting element 110.

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 light emitting element 110 includes a first bonding electrode 81 connected to the p-type semiconductor layer 3 for the light emitting element and a second bonding electrode 82 connected to the n-type semiconductor layer 2 for the light emitting element. . The p-type semiconductor layer 13 for the protective element is connected to the second bonding electrode 82, the n-type semiconductor layer 12 for the protective element is connected to the p-type semiconductor layer 3 for the light emitting element, and protection A semiconductor layer for the element is formed below the second bonding electrode 82. The first bonding electrode 81 is connected to the p-type semiconductor layer 3 for the light-emitting element, the n-type semiconductor layer 12 for the protective element is connected to the p-type semiconductor layer 3 for the light-emitting element, and the second bonding The electrode 82 is connected to the n-type semiconductor layer 2 for the light emitting element and the p-type semiconductor layer 13 for the protective element.

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 light emitting element 110 incorporates a protection element LED structure (LED2) connected in reverse parallel to the light emitting element LED structure (LED1) in one light emitting element 110 and protects it. A semiconductor layer for the element is provided under the second bonding electrode 82. Since the light emitting element 110 and the protective element are included in one light emitting element 110, the light emitting element 110 has high reliability against static electricity and the like, and the light emitting area of the light emitting element 110 is provided by disposing the protective element under the second bonding electrode 82. Thus, the light emission efficiency of the light emitting element 110 is not affected and the light emission efficiency can be maintained.

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 light emitting device 110 of the second embodiment will be described. 8 and 9 are explanatory views showing manufacturing steps of the semiconductor light emitting device 110 of the second embodiment. As shown in FIG. 8A, an AlN buffer layer (not shown) is first grown at about 400 ° C. on a substrate (sapphire substrate) 1 by metal organic chemical vapor deposition (MO-CVD). Thereafter, an n-type semiconductor layer 2 including an undoped GaN layer of about 2 μm, an n-GaN layer of about 2 μm and an n-AlGaInN cladding layer, a GaN / InGaN-MQW type active layer (not shown), and p-AlGaInN An LED structure is generated in which a p-type semiconductor layer 3 composed of a layer, a p-GaN layer of about 0.3 μm, and a p-InGaN layer as a contact layer is formed in this order. While irradiating the substrate 1 taken out from the MO-CVD apparatus with ultraviolet rays, the substrate 1 is heated to about 400 ° C. to activate the p-type semiconductor layer 3.

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-type semiconductor layer 3 is removed and the n-type semiconductor layer 2 is exposed by photolithography and dry etching using the photoresist as a mask. At this time, a portion for electrically connecting the n-type semiconductor layer 2 and the second bonding electrode 82 is exposed. In addition, the n-type semiconductor layer 2 is exposed below the second bonding electrode 82 where the semiconductor layer for the protective element is to be formed. Thereby, the p-type semiconductor layer 13 for the protection element is formed. Note that the etching depth is, for example, 400 nm.

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 current diffusion layer 4 of an ITO film (indium tin oxide film) is formed to a thickness of about 400 nm by a film forming method such as vacuum evaporation or sputtering, and patterned by a lift-off method. Thereby, the light emitting surface of the light emitting element 110 and the current diffusion layer 4 of the protection element are formed.

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 light emitting element 110, the semiconductor layer for the light emitting element and the protective element are formed by photolithography and dry etching. Etching is performed on the semiconductor layer between the semiconductor layers for use until the substrate 1 is exposed. Thereby, the n-type semiconductor layer 12 for the protective element separated from the semiconductor layer for the light emitting element is formed.

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 second bonding electrode 82 of the light emitting element 110, a semiconductor layer for a protective element, and a light emitting element for dilute hydrofluoric acid. The SiO 2 film 5 at the connection portion between the semiconductor layer and the connection portion between the protective element semiconductor layer and the second bonding electrode 82 is removed. As a result, the SiO 2 film 5 is formed on the upper surface and side surfaces of the protective element semiconductor layer except for the electrically connected portions.

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 n ohmic electrode 6. The part where the film is left, that is, the part where the n-ohmic electrode 6 is formed is an ohmic junction provided in the part where the n-type semiconductor layers 2 and 12 are exposed, the n-type semiconductor layer 12 for the protection element, and the current diffusion for the light-emitting element. This is a wiring portion with the layer 4. After patterning, the n ohmic electrode 6 and the current diffusion layer 4 are annealed simultaneously by heating to about 500 ° C. in a tube furnace in a mixed atmosphere of nitrogen and oxygen.

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 bonding electrodes 81 and 82 are provided and the SiO 2 film 7 in the element isolation portion are removed by diluted hydrofluoric acid.

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 bonding electrodes 81 and 82 and a wiring metal (not shown). As a result, an LED wafer in which a plurality of LED chips in which two LED structures (LEDs 1 and 2) are connected in reverse parallel is formed in one package (LED chip) is completed.

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 light emitting device 120 of the third embodiment, and FIG. 11 is a cross sectional view showing an example of a sectional structure of the semiconductor light emitting device 120 of the third embodiment. These are the circuit diagrams of the semiconductor light-emitting device 120 of Embodiment 3. FIG. The difference from the first and second embodiments is that a protective element semiconductor layer (LED structure) is provided below the first and second bonding electrodes 81 and 82. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

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 first bonding electrode 81, an n-type semiconductor layer 12 for a protection element is formed separately from the n-type semiconductor layer 2 for the light-emitting element. An active layer (not shown) and a p-type semiconductor layer 13 are stacked on the n-type semiconductor layer 12 for the protection element. The n-type semiconductor layer 12, the active layer (not shown), and the p-type semiconductor layer 13 form a semiconductor layer (LED structure) for a protection element.

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 second bonding electrode 82, an n-type semiconductor layer 22 for a protective element is formed separately from the n-type semiconductor layer 2 for the light-emitting element. An active layer (not shown) and a p-type semiconductor layer 23 are stacked on the n-type semiconductor layer 22 for the protection element. The n-type semiconductor layer 22, the active layer (not shown), and the p-type semiconductor layer 23 form a semiconductor layer (LED structure) for a protection element.

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-type semiconductor layer 12 for a first protective element, an active layer, and a p-type semiconductor layer 13 formed on the substrate 1 separately from the n-type semiconductor layer 2 for a light emitting element are stacked; Two separated semiconductor layers of a semiconductor layer in which an n-type semiconductor layer 22 for a protective element, an active layer and a p-type semiconductor layer 23 are stacked, and a first bonding connected to the p-type semiconductor layer 3 for a light-emitting element The electrode 81 and the 2nd bonding electrode 82 connected to the n-type semiconductor layer 2 for light emitting elements are provided. The n-type semiconductor layer 12 for the first protection element is connected to the first bonding electrode 81, and the p-type semiconductor layer 13 for the first protection element is connected to the n-type semiconductor for the second protection element. The p-type semiconductor layer 22 for the second protection element is connected to the second bonding electrode 82, and the semiconductor layer for the first protection element is connected to the first bonding electrode 81. A semiconductor layer for the second protection element is formed on the lower side of the second bonding electrode 82.

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 light emitting element 120 includes two LED structures for protection elements (LED2, LED3) connected in reverse parallel to the LED structure for light emitting elements (LED1). And a protective element semiconductor layer is provided under the first bonding electrode 81 and the second bonding electrode 82, respectively.

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 light emitting element 120 includes the light emitting element and two protective elements connected in series, it has high reliability against static electricity and the like, and can increase the reverse withstand voltage. For example, when the number of protective elements is one, the reverse withstand voltage is about 2.5 V to 3 V, but by providing two protective elements in series, the withstand voltage can be increased to about 5 V to 6 V. Further, by disposing the protective elements under the two bonding electrodes 81 and 82, respectively, the light emitting area of the light emitting element 120 is not affected, so that the light emitting efficiency of the light emitting element 120 is not affected and the light emitting efficiency is maintained. Can do.

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 Embodiment 3 described above, two protection elements are provided in series. However, the present invention is not limited to this, and each of the two protection elements is provided in reverse parallel to the LED structure for the light emitting element. A configuration connected in parallel may be employed. In this case, even when one of the protection elements fails to open, the other protection element can perform the protection function, so that the reliability of the light emitting element is further improved.

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 light emitting device 120 of the third embodiment will be described. 13 and 14 are explanatory views showing the manufacturing process of the semiconductor light emitting device 120 of the third embodiment. As shown in FIG. 13A, an AlN buffer layer (not shown) is first grown at about 400 ° C. on a substrate (sapphire substrate) 1 by metal organic chemical vapor deposition (MO-CVD). Thereafter, an n-type semiconductor layer 2 including an undoped GaN layer of about 2 μm, an n-GaN layer of about 2 μm and an n-AlGaInN cladding layer, a GaN / InGaN-MQW type active layer (not shown), and p-AlGaInN An LED structure is generated in which a p-type semiconductor layer 3 composed of a layer, a p-GaN layer of about 0.3 μm, and a p-InGaN layer as a contact layer is formed in this order. While irradiating the substrate 1 taken out from the MO-CVD apparatus with ultraviolet rays, the substrate 1 is heated to about 400 ° C. to activate the p-type semiconductor layer 3.

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-type semiconductor layer 3 is removed and the n-type semiconductor layer 2 is exposed by photolithography and dry etching using the photoresist as a mask. At this time, the n-type semiconductor layer 2 is exposed below the first bonding electrode 81 and where the semiconductor layer for the protective element is to be formed. In addition, the n-type semiconductor layer 2 is exposed below the second bonding electrode 82 where the semiconductor layer for the protective element is to be formed. Thereby, the p-type semiconductor layers 13 and 23 for the protection elements are formed. Note that the etching depth is, for example, 400 nm.

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 current diffusion layer 4 of an ITO film (indium tin oxide film) is formed to a thickness of about 400 nm by a film forming method such as vacuum evaporation or sputtering, and patterned by a lift-off method. Thereby, the light emission surface of the light emitting element 120 and the current diffusion layer 4 of the protection element are formed.

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 light emitting element 120, the semiconductor layer for the light emitting element and the protective element are formed by photolithography and dry etching. Etching is performed on the semiconductor layer between the semiconductor layers for use until the substrate 1 is exposed. Thereby, the n-type semiconductor layers 12 and 22 for the protection element separated from the semiconductor layer for the light emitting element are formed.

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 light emitting element 120 and the semiconductor layer for the light emitting element, and protection by diluted hydrofluoric acid. The SiO 2 film 5 at the connecting portion between the element semiconductor layer and the first and second bonding electrodes 81 and 82 is removed. Thereby, the part except the part electrically connected among the upper surface and side surface of the semiconductor layer for protection elements, and the connection part of the semiconductor layer for light emitting elements, and the 1st and 2nd bonding electrodes 81 and 82 The SiO 2 film 5 is formed in the portion excluding.

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 n ohmic electrode 6. The portion where the film is left, that is, the portion where the n-ohmic electrode 6 is formed is an ohmic junction provided in the portion where the n-type semiconductor layers 2, 12 and 22 are exposed, the n-type semiconductor layer 22 for the second protection element, and the second 1 is a wiring portion with the current diffusion layer 4 for one protection element. After patterning, the n ohmic electrode 6 and the current diffusion layer 4 are annealed simultaneously by heating to about 500 ° C. in a tube furnace in a mixed atmosphere of nitrogen and oxygen.

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 bonding electrodes 81 and 82 are provided by diluted hydrofluoric acid, and the ohmic electrode provided on the n-type semiconductor layer 12 for the protective element. 6 and the first bonding electrode 81 and the SiO 2 film 7 in the element isolation portion are removed.

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 bonding electrodes 81 and 82 and a wiring metal (not shown). As a result, a plurality of LED chips in which LED structures (LED2, 3) for protective elements connected in series are connected in reverse parallel to an LED structure (LED1) for one light emitting element in one package (LED chip) are formed. The completed LED wafer is completed.

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 device 200 of the present embodiment. The light-emitting device 200 is a light-emitting diode, and includes a housing portion that houses any one of the above-described semiconductor light-emitting elements 100, 110, and 120 and any one of the semiconductor light-emitting elements 100, 110, and 120.

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 lead frames 201 and 202, and a recess 201 a as an accommodating portion is provided at one end of the lead frame 201. A semiconductor light emitting element (LED chip) 100 is bonded and fixed to the bottom of the recess 201a by die bonding.

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 LED chip 100 is wire-bonded to the lead frame 201 by a wire 204, and the other bonding electrode is wire-bonded to the lead frame 202 by a wire 204. The recess 201a is filled with a translucent resin to form a cover 203 that covers the LED chip 100. In addition, the fluorescent substance 205 according to the emission color of the LED chip 100 can also be contained in the coating | coated part 203. FIG.

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 portion 203 is formed are housed in a lens 206 having a convex end portion. The lens 206 is formed of a translucent resin such as an epoxy resin.

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 light emitting element 100 described above. Accordingly, it is possible to provide a light-emitting device that can protect against static electricity and overvoltage, and can reduce the number of components, save space, or reduce costs because an external resistor or protection element is unnecessary. it can. Further, there is almost no influence of a decrease in luminous efficiency due to the built-in protective element.

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 light emitting diodes 200 are mounted, and a power supply unit that drives a predetermined voltage to the light emitting diodes 200 in order to obtain a required brightness include a lighting device, a display device, a signal lamp, or a road information device. It can also be incorporated into such devices. For example, a lighting device, a display device, a signal lamp, or a road information device includes the light emitting device (light emitting diode) 200 of the present embodiment as a light source. Thus, it is possible to provide a lighting device, a display device, a signal lamp, or a road information device that can be protected from static electricity and overvoltage, and that can reduce the number of components, save space, downsize, or reduce cost. be able to.

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)

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.
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。   5. A light emitting device comprising: the semiconductor light emitting element according to claim 1; and a housing portion that houses the semiconductor light emitting element. 請求項5に記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。   An illumination device comprising the light-emitting device according to claim 5. 請求項5に記載の発光装置を備えることを特徴とする表示装置。   A display device comprising the light-emitting device according to claim 5. 請求項5に記載の発光装置を備えることを特徴とする信号灯器。   A signal lamp comprising the light emitting device according to claim 5. 請求項5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。   A road information device comprising the light-emitting device according to claim 5.
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