JP2012222219A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子に関し、特に、p側電極とn側電極とが対向して半導体部を挟んで配置された発光素子に関する。 The present invention relates to a light-emitting element, and more particularly to a light-emitting element in which a p-side electrode and an n-side electrode face each other and a semiconductor portion is interposed therebetween.
従来から、発光素子は、光取出し面内で均一な発光分布であることが求められ、そのために光取出し面内における電流密度が均一であることが求められている。例えば、図5に示すように、p側電極とn側電極とが同一面上に設けられた同一電極構造の発光素子では、p側電極とn側電極との間で対向する部分を多くさせるとともに等間隔の電極パターンにすることで、光取出し面での電流密度分布の偏りを小さくでき、均一な発光分布となることが開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a light emitting element is required to have a uniform light emission distribution in the light extraction surface, and for that reason, a current density in the light extraction surface is required to be uniform. For example, as shown in FIG. 5, in a light-emitting element having the same electrode structure in which the p-side electrode and the n-side electrode are provided on the same surface, the portion facing the p-side electrode and the n-side electrode is increased In addition, it is disclosed that by making the electrode pattern at equal intervals, the bias of the current density distribution on the light extraction surface can be reduced, and the light emission distribution becomes uniform (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、p側電極とn側電極とで半導体部を挟んだ対向電極構造の発光素子の場合、従来技術のような光取出し面で等間隔の電極パターンにすると、光取出し面における電流密度分布を均一にすることができない。これは、対向電極構造の発光素子の場合、電流がp側電極とn側電極とを結ぶ方向である半導体部厚み方向に流れ易く、電極平面方向には流れにくい傾向があるため、電極面内において外部から電流が供給される地点(以下、電流供給地点)から離れるほど、供給される電流量が少なくなり、電流密度が低下するためである。そのため電流供給地点とその地点から離れた地点とでは供給される電流量が異なるため、光取出し面における電流密度分布の偏りが生じてしまう。 However, in the case of a light emitting device having a counter electrode structure in which a semiconductor part is sandwiched between a p-side electrode and an n-side electrode, if the electrode pattern is equally spaced on the light extraction surface as in the prior art, the current density distribution on the light extraction surface is It cannot be made uniform. This is because in the case of a light emitting device having a counter electrode structure, current tends to flow in the thickness direction of the semiconductor portion, which is a direction connecting the p-side electrode and the n-side electrode, and tends not to flow in the electrode plane direction. This is because the amount of current supplied decreases and the current density decreases as the distance from the point where current is supplied from the outside (hereinafter referred to as current supply point) is reduced. For this reason, the amount of current supplied is different between the current supply point and the point far from the point, and thus the current density distribution on the light extraction surface is biased.
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みてなされたものであり、光取出し面における電流密度分布の偏りを小さくすることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to reduce the bias of the current density distribution on the light extraction surface.
本発明に係る発光素子は、第1主面及び第2主面を有する半導体部と、第1主面上に配置された第1電極と、第2主面上に配置された第2電極と、を備える発光素子であって、第1主面の形状は矩形であり、第1電極は矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺側に設けられた第1接続部及び第2接続部と、第1接続部から他方の辺に向かって延伸する第1延伸部と、第2接続部から他方の辺に向かって延伸する第2延伸部と、第1延伸部から第2延伸部に向かって延伸する2つの第3延伸部と、2つの第3延伸部で挟まれた領域において第2延伸部から第1延伸部に向かって延伸する第4延伸部と、を有し、第3延伸部と第4延伸部との間隔は、第1及び第2接続部から離れるに従って狭くなる。 A light-emitting element according to the present invention includes a semiconductor portion having a first main surface and a second main surface, a first electrode disposed on the first main surface, and a second electrode disposed on the second main surface; The first main surface has a rectangular shape, and the first electrode has a first connection portion and a second connection portion provided on one side of a pair of opposite sides of the rectangle. A first extending portion extending from the first connecting portion toward the other side, a second extending portion extending from the second connecting portion toward the other side, and a first extending portion to a second extending portion. Two third extending portions extending toward the first extending portion, and a fourth extending portion extending from the second extending portion toward the first extending portion in a region sandwiched between the two third extending portions. The distance between the extending portion and the fourth extending portion becomes narrower as the distance from the first and second connecting portions increases.
本発明によれば、光取出し面における電流密度分布の偏りを小さくすることができ、発光分布の輝度ムラを抑制可能な発光素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting element that can reduce the bias of the current density distribution on the light extraction surface and can suppress luminance unevenness of the light emission distribution.
以下、本発明の実施形態に係る発光素子について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに特定しない。各図面が示す部材のサイズや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。 Hereinafter, light-emitting elements according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the form shown below is for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following. The size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Further, in the following description, the same name and reference sign indicate the same or the same members in principle, and the detailed description will be omitted as appropriate.
[第1実施形態]
第1実施形態に係る発光素子100について、図1及び図2を参考にしながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る発光素子100を示す平面図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る発光素子100のX−Y断面図である。
[First Embodiment]
The
第1実施形態に係る発光素子100は、第1主面11a及び第2主面11bを有する半導体部10と、第1主面11a上に配置された第1電極20と、第2主面11b上に配置された第2電極30と、を備える。発光素子100は、図1に示すように、第1主面11a側から見て、第1主面11aの形状は矩形であり、第1電極20は矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺12a側に設けられた第1接続部21及び第2接続部22と、第1接続部21から他方の辺12bに向かって延伸する第1延伸部23と、第2接続部22から他方の辺12bに向かって延伸する第2延伸部24と、第1延伸部23から第2延伸部24に向かって延伸する2つの第3延伸部25と、2つの第3延伸部25で挟まれた領域において第2延伸部24から第1延伸部23に向かって第3延伸部23と対向するように延伸する第4延伸部26と、を有し、第3延伸部25と第4延伸部26との間隔は、第1及び第2接続部(21、22)から離れるに従って狭くなることを特徴とする。ここで、「矩形」とは、4つの角が実質的に直角である四角形を指し、正方形や長方形が含まれる。また、「一方の辺12a側」とは、対向する一対の辺(12a及び12b)のそれぞれから等距離に位置する中間線(図示なし)と一方の辺12aとに挟まれた領域を指す。
The
これより、他方の辺12b側(すなわち、電流供給地点である第1及び第2接続部から離れる)ほど、第3延伸部と第4延伸部との間の電流密度を高めることができる。対向電極構造は、他方の辺12b側ほど供給される電流量が少なくなるため、電流密度が低下するが、上記した構成にすることで、その電流密度の低下を補うことができる。したがって、一方の辺12a側と他方の辺12b側との電流密度差を小さくでき、第1主面11aにおいて電流密度分布の偏りが小さい発光素子とすることができる。
Thus, the current density between the third extending portion and the fourth extending portion can be increased as the
以下、発光素子100を構成する主な構成要素について説明する。
Hereinafter, main components constituting the
(半導体部)
半導体部10は、発光素子100における発光機能を果たす部材である。半導体部10は、図2に示すように、半導体部10を挟んで対向する第1主面11a及び第2主面11bを有し、第1主面11aが光取出し面となる。また、半導体部10は、第1主面側から見て矩形として形成されており、本実施形態では1辺が約1mmの正方形である。半導体部10は、図示は省略したが、第1主面側から順に、第1半導体部、発光部、第2半導体部が設けられた構造を有する。
(Semiconductor part)
The
第1半導体部は、半導体部の第1主面側に形成され、第1電極と接続させるための部位である。また、第2半導体部は、半導体部の第2主面側に形成され、第2電極と接続させるための部位である。第1半導体部及び第2半導体部は、互いに異なる極性を有する。本実施形態では、第1半導体部をn型半導体、第2半導体部をp型半導体とする。 The first semiconductor part is a part that is formed on the first main surface side of the semiconductor part and is connected to the first electrode. The second semiconductor part is a part that is formed on the second main surface side of the semiconductor part and is connected to the second electrode. The first semiconductor part and the second semiconductor part have different polarities. In the present embodiment, the first semiconductor part is an n-type semiconductor and the second semiconductor part is a p-type semiconductor.
第1半導体部及び第2半導体部を構成する材料については限定されず、種々のものを用いることができる。本実施形態では、第1半導体部及び第2半導体部を構成する材料として、InxAlyGa1−x−yN(0≦x<1、0≦y<1、0≦z<1)を用いた。 There are no limitations on the materials constituting the first semiconductor portion and the second semiconductor portion, and various materials can be used. In the present embodiment, In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ z <1) is used as the material constituting the first semiconductor portion and the second semiconductor portion. Was used.
第1半導体部の上面、すなわち半導体部の第1主面には、図2に示すように、波状の凹凸部が形成されている。凹凸(ディンプル加工)部は、半導体部の第1主面側にあり、この波状の凹凸部によって半導体部内の光の角度を変えることができる。従って、半導体部の上面に凹凸部を形成することで、光の全反射によって半導体部の外部に出射されない光を外部に取り出すことができ、光取出し効率を向上させることができる。なお、この凹凸部の深さは、光取出し効率を適切に向上させるという観点から、0.2〜3.0μmとすることが好ましく、1.0〜1.5μmとすることがより好ましい。 As shown in FIG. 2, a wavy uneven portion is formed on the upper surface of the first semiconductor portion, that is, the first main surface of the semiconductor portion. The unevenness (dimple processing) portion is on the first main surface side of the semiconductor portion, and the angle of light in the semiconductor portion can be changed by the wavy unevenness portion. Therefore, by forming the concavo-convex portion on the upper surface of the semiconductor portion, light that is not emitted outside the semiconductor portion due to total reflection of light can be extracted to the outside, and light extraction efficiency can be improved. In addition, it is preferable to set it as 0.2-3.0 micrometers from a viewpoint of improving the light extraction efficiency suitably, and, as for the depth of this uneven | corrugated | grooved part, it is more preferable to set it as 1.0-1.5 micrometers.
発光部は、n型半導体である第1半導体部とp型半導体である第2半導体部とに挟まれており、第1半導体部及び第2半導体部から注入される電子及び正孔の再結合によって生成するエネルギーを光として放出する部位である。発光部の構成については限定されず、種々のものを用いることができる。本実施形態では、多重量子構造の活性層を用いた。 The light emitting part is sandwiched between a first semiconductor part that is an n-type semiconductor and a second semiconductor part that is a p-type semiconductor, and recombines electrons and holes injected from the first semiconductor part and the second semiconductor part. This is a site that emits energy generated as a result of light. The configuration of the light emitting unit is not limited, and various types can be used. In the present embodiment, an active layer having a multiple quantum structure is used.
(第1電極)
第1電極20は、第1主面11a側から半導体部10に対して電流を供給するための電極であり、本実施形態では、発光素子100が備える正負一対の電極のうち、負極であるn側電極として機能する。第1電極20は、図2に示すように、半導体部10の第1主面上に形成され、半導体部10を介して第2電極30と対向している。第1電極20は、図1に示すように、第1接続部21及び第2接続部22と、第1〜5延伸部(23〜27)とを備える。
(First electrode)
The
(第1接続部及び第2接続部)
第1接続部21及び第2接続部22は、導電性のワイヤ等の接続部材を経由して外部から電流が供給される部位である。第1及び第2接続部(21、22)は、図1に示すように、矩形形状である第1主面11a上において、矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺12a側に設けられる。さらに、第1及び第2接続部(21、22)は、一方の辺12aの近傍に設けられることが好ましい。これより、第1又は2接続部と外部とをつなぐワイヤが第1主面を覆う範囲を小さくすることができるため、第1主面における光取出し面積を大きくすることができる。
(First connection part and second connection part)
The
第1及び第2接続部は、第1及び第2接続部の各中心点を結ぶ直線(図示なし)が、一方の辺12aと平行であることが好ましい。さらに好ましくは、第1及び2接続部は、一方の辺12aの中点と他方の辺12bの中点とを結ぶ直線(図示なし)に関して対称であることが良い。これより、前記した直線を境界として第1接続部が設けられる側と第2接続部が設けられる側とは、同一の電流密度分布となり、輝度ムラを抑制することができる。
In the first and second connection portions, it is preferable that a straight line (not shown) connecting the center points of the first and second connection portions is parallel to the one
(第1延伸部及び第2延伸部)
第1延伸部23は、第1接続部21から延伸する部位であり、第2延伸部24は、第2接続部22から延伸する部位であり、第1及び第2接続部(21、22)に供給された電流を第1主面の平面方向に供給するための電極である。
(1st extending part and 2nd extending part)
The first extending
第1及び第2延伸部(23、24)は、図1に示すように、第1主面11aの他方の辺12b側に向かって延伸する。好ましくは、他方の辺12bの近傍まで延伸するのが良い。これより、一方の辺12a側から他方の辺12b側までの広範囲に電流を供給することができる。また、第1及び2延伸部は、第1接続部及び第2接続部の各中心点を結ぶ直線(図示なし)に対して垂直に延伸する、すなわち、第1主面11aにおける一方の辺12aに対して直交する辺と平行して延伸することが好ましい。なお、第1及び第2延伸部は、一方の辺12aに対して直交する辺と完全に平行でなく多少角度を有しても良い。
As shown in FIG. 1, the first and second extending portions (23, 24) extend toward the
なお、本実施形態では、第1及び第2接続部として接続部を2つ設けて、それぞれに後記する第3及び第4延伸部を設けるが、第1主面の大きさを考慮して、接続部を追加して設け、追加した接続部に延伸部を設けても良い。 In the present embodiment, two connection portions are provided as the first and second connection portions, and third and fourth extension portions described later are provided respectively. However, in consideration of the size of the first main surface, A connecting portion may be additionally provided, and an extending portion may be provided in the added connecting portion.
(第3延伸部及び第4延伸部)
第3延伸部25は、第1延伸部23から延伸する部位であり、第4延伸部26は、第2延伸部24から延伸する部位であり、第1及び第2延伸部ではカバーされない第1主面の領域に電流を供給するための電極である。
(3rd extending part and 4th extending part)
The third extending
本実施形態では、第1延伸部23から延伸する第3延伸部25が2つ、第2延伸部24から延伸する第4延伸部26が1つ設けられており、第4延伸部26が2つの第3延伸部で挟まれた領域において第1延伸部に向かって第3延伸部と対向するように延伸する。すなわち、第3延伸部25と第4延伸部26とが櫛状に互い違いで設けられる。これより、第1主面11aにおける第1延伸部と第2延伸部とで挟まれた領域にバランスよく電流を供給することができる。
In the present embodiment, two third extending
ここで、第3延伸部25は、第4延伸部に対向し一方の辺12a側に設けられる方を第3延伸部25a、第4延伸部に対向し他方の辺12b側に設けられる方を第3延伸部25bとする。第3延伸部25と第4延伸部26との間隔は、第1及び第2接続部から離れるに従って狭くなる。すなわち、図1に示すように、第4延伸部26と第3延伸部25bとの間隔(間隔B)は、第4延伸部26と第3延伸部25aとの間隔(間隔A)よりも小さいことが好ましい。これより、第4延伸部26と第3延伸部25bとの間の領域の電流密度を高めることができ、第1主面11aにおける電流密度分布の偏りを小さくすることができる。
Here, the third extending
第3延伸部25の先端部と第2延伸部24との間隔及び第4延伸部26の先端部と第1延伸部23との間隔は、第1及び第2接続部(21、22)から離れるに従って狭くなることが好ましい。すなわち、第3延伸部25aの先端部と第2延伸部24との間隔、第4延伸部24の先端部と第1延伸部23との間隔、第3延伸部25bの先端部と第2延伸部24との間隔の順に狭くなることが好ましい。延伸部において枝分かれ部分が多いと、当該部分で電流集中が生じやすい。しかし、第3延伸部の先端部と第2延伸部とを離間させることにより、第1主面中における枝分かれ部分を減らし、当該部分における電流密度が過度に高くなることを抑制することができる。さらに、その間隔を第1及び第2接続部側に近いほど広くすることで、第3延伸部の先端部と第2延伸部との間、第4延伸部の先端部と第1延伸部との間で電流密度が過度に高くなることを抑制することができる。なお、第3延伸部は、第1延伸部から延伸して第2延伸部とつなげても良い。第4延伸部も同様に、第2延伸部から延伸して第1延伸部とつなげても良い。
The distance between the distal end portion of the third extending
第3及び第4延伸部(25、26)は、互いに平行であることが好ましい。これより、第3及び第4延伸部が延伸する方向における第3延伸部と第4延伸部との間隔が一定となり、その間の電流密度を均一にすることができる。 The third and fourth extending portions (25, 26) are preferably parallel to each other. Thereby, the space | interval of the 3rd extending | stretching part and the 4th extending | stretching part in the direction where a 3rd and 4th extending | stretching part extends | stretches becomes constant, and the current density between them can be made uniform.
なお、本実施形態は、第3延伸部を2つ、第4延伸部を1つ設けているが、これに限定されることなく、第3延伸部を1つ、第4延伸部を2つにすることもできるし、さらに、発光素子又はその他の種々のパラメータを考慮して、第3及び第4延伸部の数を適宜選択しても良い。 In this embodiment, two third extending portions and one fourth extending portion are provided. However, the present invention is not limited to this, and one third extending portion and two fourth extending portions are provided. In addition, the number of the third and fourth extending portions may be appropriately selected in consideration of the light emitting element or other various parameters.
また、本実施形態の第3及び第4延伸部は、直線状に延伸し、その先端が丸みを帯びた形状であるが、これに限定されない。例えば、ギザギザ状または波状に延伸しても良いし、その先端は角張っていても良い。 Moreover, although the 3rd and 4th extending | stretching part of this embodiment is a shape which extended | stretched linearly and the front-end | tip was roundish, it is not limited to this. For example, it may be stretched in a jagged or wavy shape, and its tip may be angular.
(第5延伸部)
第5延伸部27は、第1延伸部23の先端部と第2延伸部24の先端部とをつなぐように延伸する部位であり、第1主面11aの他方の辺12b側に電流を供給するための電極である。
(5th stretched part)
The fifth extending
第5延伸部27と第5延伸部に対向する第3延伸部25bとの間隔(間隔C)は、第4延伸部26と第5延伸部に対向する第3延伸部25bとの間隔(間隔B)より小さいことが好ましい。より好ましくは、図1に示すように、第4延伸部26と第3延伸部25aとの間隔(間隔A)、第4延伸部26と第3延伸部25bとの間隔(間隔B)、第5延伸部27と第3延伸部25bとの間隔(間隔C)の順に狭くなること(すなわち、間隔A>間隔B>間隔C)が良い。このような関係を満たすように第5延伸部を設けることで、第1主面上における第3延伸部25bと第5延伸部27とで挟まれた領域の電流密度分布が、第1主面上における第3延伸部25aと第4延伸部26とで挟まれた領域及び第4延伸部と第3延伸部25bとで挟まれた領域の電流密度分布と同様にできるため、第1主面のより広範囲で電流密度分布の偏りを小さくすることができる。
An interval (interval C) between the fifth extending
第5延伸部27は、第3延伸部25bと平行であることが好ましい。これより、第5延伸部が延伸する方向における第5延伸部27と第3延伸部25bとの間の電流密度を均一にすることができる。
The fifth extending
第5延伸部27から他方の辺12bまでの距離(すなわち、第3及び第4延伸部のうち最も他方の辺12b側に設けられる延伸部から他方の辺12bまでの距離)は、第3延伸部25aから一方の辺12aまでの距離(すなわち、第3及び第4延伸部のうち最も一方の辺12a側に設けられる延伸部から一方の辺12aまでの距離)より短いことが好ましい。第3延伸部25aは第5延伸部より第1接続部側に配置されるために第1接続部から供給される電流量が多くなるので、第3延伸部25aから一方の辺12aまでの距離を長くすることで、第3延伸部25aと一方の辺12aとの間の電流密度が増大しすぎることを抑制する。一方、第5延伸部27は第3延伸部より第1接続部から遠ざかって配置されるために第1接続部から供給される電流が少なくなるので、第5延伸部27から他方の辺12bまでの距離を短くすることで、第5延伸部27と他方の辺12bとの間の電流密度が増大できる。これより、第1主面の一方の辺12a側と他方の辺12b側との電流密度分布の偏りを小さくすることができる。
The distance from the fifth extending
第1電極20の厚さは限定されないが、導電性の観点から、例えば0.1〜5μmとすることが好ましい。また、第1電極の材料としては、Ni、Au、W、Pt、Ti、Al等を用いることができ、本実施形態では、Ti/Pt/Auの多層膜を用いた。なお、「Ti/Pt/Au」は、図2に示す本発明の発光素子の断面図において下側から順にTi、Pt及びAuが積層されていることを指す。
Although the thickness of the
なお、第5延伸部を設けない場合でも、本発明の効果を得ることができる。 In addition, even when not providing a 5th extending | stretching part, the effect of this invention can be acquired.
(第2電極)
第2電極30は、第2主面側から半導体部10に対して電流を供給するための電極であり、本実施形態では、発光素子100が備える正負一対の電極のうち、正極であるp側電極として機能する。第2電極30は、図2に示すように、半導体部10の下面に形成され、半導体部10を介して、第1電極20と対向している。
(Second electrode)
The
第2電極30は、図2に示すように、第2電極直上に第1電極20が形成されない程度に設けられるのが好ましい。第1電極と第2電極との位置関係をこのような関係とすることで、第1電極20と第2電極30との間を流れる電流が半導体部10内を膜厚方向に最短で流れることがなく、電流が面内に広範囲に分散されるようになる。従って、半導体部内で比較的均一に発光するようになり、光取出し効率が向上する。
As shown in FIG. 2, the
また、第2電極の面積は、第1電極の面積よりも大きく形成することが好ましい。発光素子は、第1及び第2電極の面積をこのような関係とすることで、電流を注入する領域の面積を大きくすることができ、発光効率が向上させることができる。また、発光による熱の放熱性も向上させることができ、発光素子の放熱性を改善することができる。 The area of the second electrode is preferably larger than the area of the first electrode. In the light emitting element, by setting the areas of the first and second electrodes in such a relationship, the area of the region where current is injected can be increased, and the light emission efficiency can be improved. Moreover, the heat dissipation of the heat by light emission can also be improved and the heat dissipation of a light emitting element can be improved.
第2電極の厚さは限定されないが、導電性の観点から、例えば0.05〜0.5μmとすることが好ましい。また、第2電極の材料としては、Ni、Au、W、Pt、Ti、Al、Ir、Rh、RhO、Ag等を用いることができ、本実施形態では、Pt/Ti/Ni/Agの多層膜を用いた。 The thickness of the second electrode is not limited, but is preferably 0.05 to 0.5 μm, for example, from the viewpoint of conductivity. Further, Ni, Au, W, Pt, Ti, Al, Ir, Rh, RhO, Ag, or the like can be used as the material of the second electrode. In this embodiment, a multilayer of Pt / Ti / Ni / Ag is used. A membrane was used.
(支持基板)
支持基板40は、電極や半導体部等の各部材を積層するためのものである。支持基板の面積は限定されず、半導体部の大きさによって適宜選択される。支持基板は、図2では半導体部より大きい面積を有するが、半導体部と同じ面積でも良い。また、支持基板の厚さは限定されないが、放熱性の観点から、例えば50〜500μmとすることが好ましい。
(Support substrate)
The
支持基板の材料としては、Si、SiC、AlN、AlSiC、Cu−W、Cu−Mo、Cu−ダイヤ等の金属とセラミックの積層体等を用いることができる。そしてその中でも、安価でチップ化のしやすいSiを用いることが好ましい。 As a material of the support substrate, a laminate of metal and ceramic such as Si, SiC, AlN, AlSiC, Cu—W, Cu—Mo, and Cu—diamond can be used. Among them, it is preferable to use Si which is inexpensive and easily chipped.
(接合層)
接合層50は、支持基板40に第2電極30及び第2保護膜70を接合するとともに、支持基板40を介して第2電極30と後記する裏面メタライズ層80とを電気的に接続するための導電性の層である。接合層50は、図2に示すように、支持基板40の上部に形成される。
(Bonding layer)
The
接合層の厚さは限定されないが、接合性及び導電性の観点から、1〜5μmとすることが好ましい。また、接合層の材料としては、Ti、Pt、Au、Sn、Au、Ag、Cu、Bi、Pb、Zn等の金属材料及びこれらの合金を用いることができる。本実施形態では、TiSi2/Pt/Au/AuSn/Au/Ptの多層膜を用いた。なお、「TiSi2/Pt/Au/AuSn/Au/Pt」は、図2に示す本発明の発光素子の断面図において下側から順にTiSi2、Pt、Au、AuSn、Au及びPtが積層されていることを指す。 Although the thickness of a joining layer is not limited, It is preferable to set it as 1-5 micrometers from a viewpoint of joining property and electroconductivity. As the material for the bonding layer, metal materials such as Ti, Pt, Au, Sn, Au, Ag, Cu, Bi, Pb, Zn, and alloys thereof can be used. In the present embodiment, a multilayer film of TiSi 2 / Pt / Au / AuSn / Au / Pt is used. Incidentally, "TiSi 2 / Pt / Au / AuSn / Au / Pt " is, TiSi 2, Pt, Au, AuSn, is Au and Pt are laminated from the bottom in this order in the cross-sectional view of the light-emitting device of the present invention shown in FIG. 2 It points to that.
(第1保護膜)
第1保護膜60は、半導体部10及び第1電極20を、電流のショートや埃・塵の付着等による物理的ダメージから保護するための部材である。第1保護膜60は、図2に示すように、第1電極20及び半導体部10の第1主面11a上に形成される。但し、第1保護膜60は、第1及び第2接続部の開口部の上部では開口されており、第1及び第2接続部が外部に露出されるように構成される。なお、第1保護膜60は、図2では第1電極20の側面と隣接しているが、第1電極20と間隔を空けて設けることもできる。
(First protective film)
The first
第1保護膜の材料は限定されず、種々のものを用いることができる。本実施形態では、SiO2を用いた。第1保護膜の厚さは限定されないが、例えば0.2〜0.5μmとすることが好ましい。 The material of the first protective film is not limited, and various materials can be used. In this embodiment, SiO 2 is used. Although the thickness of a 1st protective film is not limited, For example, it is preferable to set it as 0.2-0.5 micrometer.
(第2保護膜)
第2保護膜70は、半導体部10及び第2電極30を、電流のショート等による物理的ダメージから保護するための部材である。第2保護膜70は、図2に示すように、接合層50上における第2電極30に隣接する領域に形成される。なお、第2保護膜70は、図2では第2電極30の側面と隣接しているが、間隔を空けて設けることもできる。
(Second protective film)
The second
第2保護膜の厚さは限定されないが、例えば0.2〜0.5μmとすることが好ましい。また、第2保護膜の材料としては、Ti、Al、Pt、SiO2、ZrO2等を用いることができ、本実施形態では、Ti/SiO2/Ti/Ptの多層膜を用いた。 Although the thickness of a 2nd protective film is not limited, For example, it is preferable to set it as 0.2-0.5 micrometer. Moreover, Ti, Al, Pt, SiO 2 , ZrO 2 or the like can be used as the material of the second protective film, and in this embodiment, a multilayer film of Ti / SiO 2 / Ti / Pt is used.
(裏面メタライズ層)
裏面メタライズ層80は、発光素子100において、オーミック電極として機能する層である。裏面メタライズ層80は、図2に示すように、支持基板40において接合層50が形成されている側と対向する側に形成される。
(Back metallization layer)
The back metallized
裏面メタライズ層の厚さは限定されないが、導電性の観点から、例えば0.5〜0.8μmとすることが好ましい。本実施形態では、裏面メタライズ層を構成する材料として、Au/AuSn/Pt/TiSi2の多層膜を用いた。 Although the thickness of a back surface metallization layer is not limited, From a conductive viewpoint, it is preferable to set it as 0.5-0.8 micrometer, for example. In this embodiment, a multilayer film of Au / AuSn / Pt / TiSi 2 is used as a material constituting the back metallization layer.
なお、本実施形態では、発光素子100は、支持基板40、接合層50、第1保護膜60、第2保護膜70及び裏面メタライズ層80を備える構成としているが、これらの部材を備えなくても本発明の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the
[発光素子の製造方法]
以下、本発明の第1実施形態に係る発光素子100の製造方法について説明する。発光素子100の製造方法は、半導体部形成工程と、第2電極形成工程と、第2保護膜形成工程と、接合層形成工程と、貼り合わせ工程と、第1電極形成工程と、第1保護膜形成工程と、を含む。以下、各工程について説明する。
[Method for Manufacturing Light-Emitting Element]
Hereinafter, a method for manufacturing the
<半導体部形成工程>
半導体部形成工程は、異種基板上に第1半導体部、発光部及び第2半導体部からなる半導体部を形成する工程である。半導体部形成工程では、サファイア等からなる異種基板上の表面に、所定の半導体材料、ドーパントなどを含むガスを供給して、第1半導体部、発光部および第2半導体部の順に形成させる。
<Semiconductor part formation process>
The semiconductor portion forming step is a step of forming a semiconductor portion including a first semiconductor portion, a light emitting portion, and a second semiconductor portion on a heterogeneous substrate. In the semiconductor part forming step, a gas containing a predetermined semiconductor material, a dopant, and the like is supplied to the surface on the heterogeneous substrate made of sapphire or the like, and the first semiconductor part, the light emitting part, and the second semiconductor part are formed in this order.
<第2電極形成工程>
第2電極形成工程は、半導体部10上に第2電極30を形成する工程である。第2電極形成工程では、半導体部10の第2半導体層上の表面に、レジストを用いて第2電極30に対応したマスクを形成し、スパッタリング等で電極材料を積層することによって、第2電極30を形成する。
<Second electrode forming step>
The second electrode forming step is a step of forming the
<第2保護膜形成工程>
第2保護膜形成工程は、半導体部10上に第2保護膜70を形成する工程である。第2保護膜形成工程では、半導体部10の第2半導体部上の表面に、レジストを用いて第2保護膜70に対応したマスクを形成し、スパッタリング等で絶縁膜材料を積層することによって、第2保護膜70を形成する。
<Second protective film forming step>
The second protective film forming step is a step of forming the second
<接合層形成工程>
接合層形成工程は、半導体部10、第2電極30及び第2保護膜70上に接合層50を形成する工程である。接合層形成工程では、半導体部10、第2電極30及び第2保護膜70上に、スパッタリング等で導電膜材料を積層することによって、接合層50を形成する。
<Joint layer forming step>
The bonding layer forming step is a step of forming the
<貼り合わせ工程>
貼り合わせ工程は、半導体部10を備える異種基板と支持基板40とを貼り合わせる工程である。貼り合わせ工程では、前記した接合層50が同様に形成された支持基板40を用意し、支持基板40の接合層と異種基板の接合層とを貼り合わせ、互いに接合する。そして、異種基板を除去する。なお、貼り合わせ工程後、支持基板40の厚みを薄くすることで発光素子を小型化することもできる。
<Lamination process>
The bonding step is a step of bonding the heterogeneous substrate including the
<第1電極形成工程>
第1電極形成工程は、半導体部10上に第1電極20を形成する工程である。第1電極形成工程では、半導体部10の第1半導体層上の表面に、レジストを用いて第1電極に対応したマスクを形成し、スパッタリング等で電極材料を積層することによって、第1電極10を形成する。そして、レジストを除去することによって、第1電極20が形成されていない領域を形成する。なお、第1電極20を形成する前に、半導体部10の上面に凹凸(ディンプル加工)部を形成することもできる。
<First electrode forming step>
The first electrode forming step is a step of forming the
<第1保護膜形成工程>
第1保護膜形成工程は、半導体部10上に第1保護膜60を形成する工程である。第1保護膜形成工程では、半導体部10上の表面に、スパッタリング等で絶縁膜材料を積層することによって、第1保護膜60を形成する。そして、第1保護膜60のうち第1電極20の第1及び第2接続部(21、22)に相当する領域を除去し、第1及び第2接続部(21、22)を露出させる。
<First protective film forming step>
The first protective film forming step is a step of forming the first
[第2実施形態]
以下、第2実施形態に係る発光素子200について、図3を参照しながら説明する。図3は、第2実施形態に係る発光素子200を示す平面図である。発光素子200は、発光素子100と比べて第1電極20の配置のみが異なる構成である。前記した発光素子100と重複する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、発光素子200は、前記した発光素子100と、断面構造(図2)及び製造方法についてもほぼ同様であるため、説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the
第2実施形態に係る発光素子200の第1電極120は、図3に示すように、第1及び第2接続部(121、122)と、第1〜5延伸部(23〜27)と、を備え、第1及び第2接続部(121、122)が第1主面11aの矩形の隣接する2つの隅部(すなわち、第1主面の隣り合う2つの角部)に設けられ、第1延伸部23は第1接続部121の第2接続部122側から第1接続部121と第2接続部122とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸しており、第2延伸部24は第2接続部122の第1接続部121側から第1接続部121と第2接続部122とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸している構成を有する。
As shown in FIG. 3, the first electrode 120 of the
これより、第5延伸部27の長さを短くすることができるため、発光部からの光が第5延伸部27で遮られる面積は小さくなり、第1主面11aの光取出し面積を大きくすることができる。さらに、第1接続部121が第1主面11aの角部に設けられることで、ワイヤが第1主面11aからの光を遮断することなく第1接続部121から外部へ取り付けられる方向をより広範囲にできる。これより、発光素子を設計する際の自由度を高くすることができる。なお、第2接続部122についても同様の効果を得ることができる。
Thereby, since the length of the 5th extending
ここで、第1延伸部23は、第1接続部121から他方の辺12b側に直線として延伸することに限定されず、第1主面11aの一方の辺12aの中点と他方の辺12bの中点とを結ぶ直線側に一旦延伸させた後に他方の辺12b側に延伸させるように、段階的に延伸させることもできる。第2延伸部24についても同様の構成にすることができる。
Here, the 1st extending | stretching
[第3実施形態]
以下、第3実施形態に係る発光素子300について、図4を参照しながら説明する。図4は、第3実施形態に係る発光素子300を示す平面図である。第3実施形態に係る発光素子300は、図4に示すように、第2実施形態に係る発光素子200と比べて第1電極の第1及び第2接続部の形状のみが異なる構成である。すなわち、発光素子200における第1電極120の第1及び第2接続部(121、122)の形状は円形であるが、発光素子300おける第1電極220の第1及び第2接続部(221、222)の形状は四角形である。なお、四角形は、4隅が角部であることに限定されず、丸みを帯びていても良いし、さらに、四角形を構成する辺が直線であることに限定されず、曲線となっていても良い。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the
100、200、300 発光素子
10 半導体部
11a 第1主面
11b 第2主面
12a 一方の辺
12b 他方の辺
20、120,220 第1電極
21、121、221 第1接続部
22、122、222 第2接続部
23 第1延伸部
24 第2延伸部
25、25a、25b 第3延伸部
26 第4延伸部
27 第5延伸部
30 第2電極
40 支持基板
50 接合層
60 第1保護膜
70 第2保護膜
80 裏面メタライズ層
100, 200, 300 Light-emitting
40
Claims (5)
前記第1主面の形状は、矩形であり、
前記第1電極は、前記矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺側に設けられた第1接続部及び第2接続部と、前記第1接続部から他方の辺に向かって延伸する第1延伸部と、前記第2接続部から前記他方の辺に向かって延伸する第2延伸部と、前記第1延伸部から前記第2延伸部に向かって延伸する2つの第3延伸部と、前記2つの第3延伸部で挟まれた領域において前記第2延伸部から前記第1延伸部に向かって延伸する第4延伸部と、を有し、
前記第3延伸部と前記第4延伸部との間隔は、前記第1及び第2接続部から離れるに従って狭くなることを特徴とする発光素子。 A light emitting device comprising: a semiconductor portion having a first main surface and a second main surface; a first electrode disposed on the first main surface; and a second electrode disposed on the second main surface. There,
The shape of the first main surface is a rectangle,
The first electrode includes a first connection portion and a second connection portion provided on one side of a pair of opposite sides of the rectangle, and a first extension extending from the first connection portion toward the other side. 1 extending portion, a second extending portion extending from the second connecting portion toward the other side, two third extending portions extending from the first extending portion toward the second extending portion, A fourth extending portion extending from the second extending portion toward the first extending portion in a region sandwiched between the two third extending portions,
The light emitting device, wherein a distance between the third extending portion and the fourth extending portion becomes narrower as the distance from the first and second connecting portions increases.
前記第5延伸部と前記第5延伸部に対向する前記第3延伸部との間隔は、前記第4延伸部と前記第5延伸部に対向する前記第3延伸部との間隔より狭いことを特徴とする請求項1または2に記載された発光素子。 The first electrode has a fifth extending portion that connects a tip portion of the first extending portion and a tip portion of the second extending portion,
An interval between the fifth extending portion and the third extending portion facing the fifth extending portion is narrower than an interval between the fourth extending portion and the third extending portion facing the fifth extending portion. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is a light emitting device.
前記第1及び第2接続部は、前記第1主面の矩形の隣接する2つの隅部に設けられることを特徴とする請求項3に記載された発光素子。 The first main surface is a light extraction surface;
4. The light emitting device according to claim 3, wherein the first and second connection portions are provided at two adjacent corners of the rectangle of the first main surface.
前記第2延伸部は、前記第2接続部の前記第1接続部側から前記第1接続部と前記第2接続部とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸していることを特徴とする請求項4に記載された発光素子。 The first extending portion extends in a direction perpendicular to a straight line connecting the first connecting portion and the second connecting portion from the second connecting portion side of the first connecting portion,
The second extending portion extends from the first connecting portion side of the second connecting portion in a direction perpendicular to a straight line connecting the first connecting portion and the second connecting portion. The light emitting device according to claim 4.
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