JP2015126048A - 発光素子、発光素子の製造方法、複数の発光素子を備える発光装置、及び、発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子(10)は、半導体コア(12)と、発光層(14)と、半導体層(16)とを備える。半導体コア(12)は、棒状であり、第1の導電型を有する。発光層(14)は、半導体コア(12)の中心軸線(CL)周りに配置され、半導体コア(12)の側面(12A)に接して形成される。半導体層(16)は、第1の導電型とは反対の第2の導電型を有し、中心軸線(CL)周りに配置され、発光層(14)に接して形成される。上記側面(12A)は、非極性面である。半導体コア(12)の軸方向両端面(12B)は、露出している。
【選択図】図1
Description
(1)極性面であるc面を主面とする基板上に、主面の法線方向に延びる棒状の半導体コアを形成する工程
(2)半導体コアの中心軸線周りに位置する側面を覆う発光層を形成する工程
ここで、上記(1)及び(2)の工程では、半導体コアの軸方向端面をマスクで覆う。
(a)複数の発光素子を含む液体により、ベース基板を覆う工程
(b)第1電極及び第2電極に異なる電圧を印加し、複数の発光素子を所定の位置に配置する工程
図1〜図6を参照しながら、本発明の実施の形態による発光装置100について説明する。図1は、発光装置100を示す断面図であって、図2及び図3におけるI−I方向の断面図ある。図2は、図1におけるII−II方向の断面図である。図3は、図1におけるIII−III方向の断面図である。図4は、発光装置100が備える複数の発光素子10の配置を示す平面図である。図5は、発光素子10を示す断面図であって、図6におけるV−V方向の断面図である。図6は、図5におけるVI−VI方向の断面図である。
半導体コア12は、n型のGaNからなる。つまり、半導体コア12は、n層として機能する。
発光層14は、中心軸線CL周りで全周に亘って形成される。発光層14は、各側面12Aに接する。つまり、発光層14は、非極性面(本実施形態では、m面)を成長面として形成される。
半導体層16は、第1半導体層16A及び第2半導体層16Bを含む。
このような発光素子10の周囲には、図3に示すように、透明導電膜30が配置される。透明導電膜30は、インジウム酸化錫(ITO)からなる。透明導電膜30は、中心軸線CL周りで全周に亘って形成される。透明導電膜30は、第2半導体層16Bに接する。透明導電膜30の厚みは、例えば、5〜100nmである。
ベース基板20は、図1〜図4に示すように、絶縁性基板22と、第1電極24と、第2電極26と、下地絶縁膜28とを備える。
絶縁性基板22は、少なくとも表面が絶縁性を有していればよい。例えば、ガラス、セラミック、酸化アルミニウム、合成樹脂のような絶縁材からなるものであってもよい。或いは、シリコンのような半導体の表面にシリコン酸化膜を形成したものであってもよい。因みに、本実施形態では、絶縁性基板22は、ガラス基板である。
第1電極24は、導電性を有する材料(例えば、金属材)からなる。第1電極24は、図1及び図2に示すように、絶縁性基板22の主面に接して形成される。第1電極24の厚みは、例えば、10〜1000nmである。
第2電極26は、導電性を有する材料(例えば、金属材)からなる。第2電極26は、図1及び図3に示すように、絶縁性基板22の表面に接して形成される。第2電極26の厚みは、第1電極24の厚みと同じである。
下地絶縁膜28は、例えば、シリコン酸化膜であってもよいし、シリコン窒化膜であってもよい。下地絶縁膜28は、図1〜図3に示すように、絶縁性基板22の主面上に形成され、第1電極24及び第2電極26を覆う。下地絶縁膜28の厚みは、例えば、50〜1000nmである。
保護膜40は、絶縁性、且つ、透明性を有する材料からなるものであれば、特に限定されない。保護膜40は、例えば、シリコン酸化膜である。保護膜40は、図1〜図3に示すように、ベース基板22の主面及び複数の発光素子10を覆う。保護膜40の厚み(保護膜40のうち、ベース基板22の主面を覆う部分の厚み)は、例えば、100nm〜10μmである。
第1配線50は、導電性を有する材料(例えば、金属)からなる。第1配線50は、図1及び図2に示すように、本体部50Aと、コンタクトプラグ50Bとを備える。本体部50Aは、保護膜40の表面に接して形成される。コンタクトプラグ50Bは、本体部50Aと一体形成され、保護膜40に形成されたコンタクトホール40A内に位置する。コンタクトプラグ50Bは、透明導電膜30と接する。
第2配線60は、導電性を有する材料(例えば、金属)からなる。第2配線60は、図1及び図3に示すように、本体部60Aと、コンタクトプラグ60Bとを備える。本体部60Aは、保護膜40の表面に接して形成される。コンタクトプラグ60Bは、本体部60Aと一体形成され、保護膜40に形成されたコンタクトホール40B内に位置する。コンタクトプラグ60Bは、半導体コア12と接する。つまり、コンタクトホール40Bが形成された位置では、半導体コア12が中心軸線CLに垂直な方向で露出している。
発光装置は、例えば、図9に示すように、LDE電球110に用いられる。LED電球110は、口金112と、放熱部114と、透光部116とを備える。口金112は、ソケットに嵌められて、商用電源に接続される。放熱部114は、口金112の一端に接続され、他端が徐々に拡径する。つまり、放熱部114は、略円錐台形状を有する。透光部116は、放熱部114の他端を覆う。放熱部114内には、放熱板118が配置される。この放熱板118上に、発光装置100Aが配置される。
ベース基板20は、矩形形状に限定されない。例えば、円形であってもよいし、三角形であってもよい。ベース基板20をマザー基板から切り出される。ベース基板20を切り出す位置には、第1電極24及び第2電極26や、これらの電極に接続される配線などは、形成されていないことが好ましい。この場合、ベース基板20をマザー基板から切り出すときに、配線屑が発生するのを防止できる。
上記実施の形態では、静電力を利用して、複数の発光素子10をベース基板20上に配置していたが、例えば、ラビングにより、複数の発光素子10を絶縁性基板22上に配置してもよい。ラビングにより複数の発光素子10を配置する場合には、第1電極24、第2電極26及び下地絶縁膜28は必要ない。以下、ラビングにより複数の発光素子10を配置する方法について説明する。
Claims (5)
- 第1の導電型を有する棒状の半導体コアと、
前記半導体コアの中心軸線周りに配置され、前記半導体コアの側面に接して形成される発光層と、
前記第1の導電型とは反対の第2の導電型を有し、前記中心軸線周りに配置され、前記発光層に接して形成される半導体層とを備え、
前記側面が非極性面であり、
前記半導体コアの軸方向両端面が露出している、発光素子。 - 請求項1に記載の発光素子の製造方法であって、
極性面を主面とする基板上に、前記主面の法線方向に延びる棒状の半導体コアを形成する工程と、
前記半導体コアの中心軸線周りに位置する側面を覆う発光層を形成する工程とを備え、
前記半導体コアを形成する工程及び前記発光層を形成する工程では、前記半導体コアの軸方向端面をマスクで覆う、製造方法。 - 請求項1に記載の発光素子を複数備える発光装置であって、
ベース基板をさらに備え、
前記ベース基板は、
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の主面上に配置される第1電極と、
前記主面上に配置され、前記第1電極に印加される電圧とは異なる電圧が印加されることにより、前記第1電極とともに、前記複数の発光素子を所定の位置に配置する第2電極とを含み、
前記主面の法線方向から見て、各発光素子の軸方向一端部が前記第1電極に重なり、各発光素子の軸方向他端部が前記第2電極に重なる、発光装置。 - 請求項3に記載の発光装置であって、
前記ベース基板は、
前記主面上に形成され、前記第1電極及び前記第2電極を覆う絶縁膜をさらに含む、発光装置。 - 請求項3又は4に記載の発光装置の製造方法であって、
前記複数の発光素子を含む液体により、前記ベース基板を覆う工程と、
前記第1電極及び前記第2電極に異なる電圧を印加し、前記複数の発光素子を前記所定の位置に配置する工程とを含む、製造方法。
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