JP2020113657A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】 非発光部における紫外線の吸収を抑制する半導体発光素子を提供することである。【解決手段】 発光素子100は、第1面110aを有する基板110と、基板110の第1面110aの上のn型半導体層130と、n型半導体層130の上の発光層140と、発光層140の上のp型半導体層150と、n型半導体層130の上の複数のnドット電極N1と、を有する。複数のnドット電極N1は、離散して配置されている。発光層140は、紫外線を発するとともに、発光層140の側面に凹凸形状部U1を有する。凹凸形状部U1は、発光層140の側面から外側に向かう向きの凹凸を有する。第1面110に平行な断面における凹凸形状部U1の輪郭線が、複数のnドット電極N1のうち凹凸形状部U1に最も近いnドット電極N1から45μm以下の範囲内にある。【選択図】図2
Description
本明細書の技術分野は、紫外発光する半導体発光素子に関する。
紫外線は、フォトリソグラフィー等の加工、紫外可視近赤外分光法等の分析、殺菌などの生体分野に応用されている。そして、紫外線の光源として紫外発光する半導体発光素子が研究開発されてきている。
例えば、特許文献1には、n電極の面積がチップ面積の25%以上50%以下とする技術が開示されている(特許文献1の請求項1)。特許文献1では、ハニカム状のドットパターンを有するp電極と、p電極を回避する位置に平面的に配置されたn電極と、が開示されている(特許文献1の図2、図4)。これにより、n型半導体層のシート抵抗の高さに起因する発光効率の低下を抑えて十分な発光面積を確保しつつ、n電極の面積を確保することにより順方向電圧の上昇を抑制する旨が開示されている(特許文献1の段落[0065])。
このように、Alを含有するn型半導体層においては、電流が拡散しにくい。
本発明者らは、nドット電極からの距離が近い位置では、発光層は発光するが、nドット電極からの距離が遠い位置では、発光層が発光しないことを発見した。このように発光層が発光しない非発光部は、光を吸収するおそれがある。特に、p型半導体層にp型GaN層を有する場合には、p型GaN層が紫外線を吸収しやすい。
本明細書の技術が解決しようとする課題は、非発光部における紫外線の吸収を抑制する半導体発光素子を提供することである。
第1の態様における半導体発光素子は、第1面を有する基板と、基板の第1面の上のn型半導体層と、n型半導体層の上の発光層と、発光層の上のp型半導体層と、n型半導体層の上の複数のnドット電極と、を有する。複数のnドット電極は、離散して配置されている。発光層は、紫外線を発するとともに、発光層の側面に凹凸形状部を有する。凹凸形状部は、発光層の側面から外側に向かう向きの凹凸を有する。第1面に平行な断面における凹凸形状部の輪郭線が、複数のnドット電極のうち凹凸形状部に最も近いnドット電極から45μm以下の範囲内にある。
この半導体発光素子では、非発光部における紫外線の吸収が抑制されている。そのため、発光素子からの紫外線の出力は高い。
本明細書では、非発光部における紫外線の吸収を抑制する半導体発光素子が提供されている。
以下、具体的な実施形態について、半導体発光素子を例に挙げて説明する。しかし、本明細書の技術はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、図面における積層構造は実際の厚みを反映したものではない。また、半導体発光素子は、実施形態とは異なる積層構造であってもよい。
(第1の実施形態)
1.半導体発光素子
図1は、第1の実施形態の発光素子100の概略構成図である。発光素子100は、紫外発光する。紫外線の波長は、100nm以上400nm以下である。発光素子100は、基板側に光取り出し面LE1を有するフリップチップである。図1に示すように、発光素子100は、基板110と、AlN層120と、n型半導体層130と、発光層140と、p型半導体層150と、透明電極160と、nドット電極N1と、n配線電極N2と、nパッド電極N3と、pドット電極P1と、p配線電極P2と、pパッド電極P3と、分布ブラッグ反射膜DBR1と、絶縁膜IF1と、を有する。
1.半導体発光素子
図1は、第1の実施形態の発光素子100の概略構成図である。発光素子100は、紫外発光する。紫外線の波長は、100nm以上400nm以下である。発光素子100は、基板側に光取り出し面LE1を有するフリップチップである。図1に示すように、発光素子100は、基板110と、AlN層120と、n型半導体層130と、発光層140と、p型半導体層150と、透明電極160と、nドット電極N1と、n配線電極N2と、nパッド電極N3と、pドット電極P1と、p配線電極P2と、pパッド電極P3と、分布ブラッグ反射膜DBR1と、絶縁膜IF1と、を有する。
基板110は、半導体層を支持する。基板110は、第1面110aと光取り出し面LE1とを有する。第1面110aは半導体層形成面である。光取り出し面LE1は、第1面110aの反対側の面である。基板110は、例えば、サファイア基板である。また、その他にIII 族窒化物半導体を成膜することのできる成長基板であるとよい。基板110は、AlNと異なる異種基板である。
AlN層120は、基板110の第1面110aの上に形成された層である。AlN層120は、第1面110aに接触している。AlN層120は、第1面110aの側から、低温AlN層、中間AlN層、高温AlN層を有するとよい。中間AlN層は、低温AlN層の成膜温度から高温AlN層の成膜温度に基板温度を上昇させながら成膜したAlN層である。低温AlN層、中間AlN層、高温AlN層が存在することにより、結晶性に優れた半導体層を成長させることができる。
n型半導体層130は、AlN層120の上に形成されている。n型半導体層130は、基板110の上であってAlN層120と発光層140との間に位置している。n型半導体層130は、例えば、n−AlGaN層である。n型半導体層130は、nドット電極N1と接触している。そのためもちろん、n型半導体層130は、nドット電極N1と導通している。
発光層140は、紫外線を発する層である。発光層140は、n型半導体層130とp型半導体層150との間に位置している。発光層140は、井戸層と障壁層とを有する。井戸層と障壁層との繰り返し回数は、例えば、1以上5以下である。井戸層は例えばAlGaN層である。障壁層は例えばAlGaN層である。ただし、井戸層のAl組成は、障壁層のAl組成よりも低い。
p型半導体層150は、発光層140と透明電極160との間に位置している。p型半導体層150は、例えば、p−AlGaN層またはp−GaN層である。または、p型半導体層150は、p−AlGaN層とp−GaN層とを順に積層した層であってもよい。p型半導体層150は、透明電極160を介してpドット電極P1と導通している。
透明電極160は、p型半導体層150の上に位置している。透明電極160は、電流を発光面内に拡散させるためのものである。透明電極160の材質は、例えば、IZO、ITOである。またはこれ以外の導電性透明酸化物であってもよい。
nドット電極N1は、n型半導体層130とnパッド電極N3とを導通させるためのものである。nドット電極N1は、n型半導体層130の上でn型半導体層130に接触している。複数のnドット電極N1が、基板110の第1面110aに対して離散して配置されている。
n配線電極N2は、nドット電極N1とnパッド電極N3とを導通させるための配線である。nパッド電極N3は、素子外部の電源と電気的に接続するための電極である。
pドット電極P1は、p型半導体層150とpパッド電極P3とを導通させるためのものである。pドット電極P1は、透明電極160に接触している。pドット電極P1は、透明電極160を介してp型半導体層150と導通している。複数のpドット電極P1が、基板110の板面に対して離散して配置されている。複数のpドット電極P1は、例えば、ハニカム状に配置されている。
p配線電極P2は、pドット電極P1とpパッド電極P3とを導通させるための配線である。pパッド電極P3は、素子外部の電源と電気的に接続するための電極である。
分布ブラッグ反射膜DBR1は、光取り出し面LE1から遠ざかる向きに基板110を透過する光を反射するための反射膜である。分布ブラッグ反射膜DBR1は、半導体層を覆うとともに基板110の一部と接触している。分布ブラッグ反射膜DBR1は、p配線電極P2等のp電極と、n配線電極N2等のn電極と、を絶縁する。分布ブラッグ反射膜DBR1は、例えば、SiO2 とTiO2 とを交互に積層したものである。もちろん、これら以外の材質であってもよい。
絶縁膜IF1は、p配線電極P2等のp電極と、n配線電極N2等のn電極と、を絶縁する。絶縁膜IF1の材質は、例えば、SiO2 である。もちろん、その他の材質であってもよい。
2.凹凸形状部
2−1.nドット電極の配置
図2は、第1の実施形態の発光素子100から基板110とn型半導体層130とnドット電極N1とを抜き出して描いた平面図である。図2に示すように、nドット電極N1は、基板110の板面に対して離散して配置されている。複数のnドット電極N1は、ハニカム状に配置されている。つまり、複数のnドット電極N1は、正三角形の頂点に規則的に配置されている。複数のnドット電極N1のピッチは等間隔である。複数のnドット電極N1は、第1面110aに平行な断面においては円形である。
2−1.nドット電極の配置
図2は、第1の実施形態の発光素子100から基板110とn型半導体層130とnドット電極N1とを抜き出して描いた平面図である。図2に示すように、nドット電極N1は、基板110の板面に対して離散して配置されている。複数のnドット電極N1は、ハニカム状に配置されている。つまり、複数のnドット電極N1は、正三角形の頂点に規則的に配置されている。複数のnドット電極N1のピッチは等間隔である。複数のnドット電極N1は、第1面110aに平行な断面においては円形である。
2−2.凹凸形状部の形状
図3は、第1の実施形態の発光素子100の外縁の周辺を拡大した図である。半導体層は、側面O1に凹凸形状部U1を有する。凹凸形状部U1は、n型半導体層130と、発光層140と、p型半導体層150と、の側面O1にわたって形成されている。凹凸形状部U1は、発光層140の側面O1から外側に向かう向きの凹凸を有する。側面O1は、基板110の第1面110aに交差している。
図3は、第1の実施形態の発光素子100の外縁の周辺を拡大した図である。半導体層は、側面O1に凹凸形状部U1を有する。凹凸形状部U1は、n型半導体層130と、発光層140と、p型半導体層150と、の側面O1にわたって形成されている。凹凸形状部U1は、発光層140の側面O1から外側に向かう向きの凹凸を有する。側面O1は、基板110の第1面110aに交差している。
つまり、凹凸形状部U1は、nドット電極N1の形状に沿った凹凸形状を有している。第1面110aに平行な断面において、凹凸形状部U1の輪郭線は、複数のnドット電極N1のうち凹凸形状部U1に最も近いnドット電極N1から45μm以下の範囲内にある。凹凸形状部U1の輪郭線は、nドット電極N1から10μm以上45μm以下の範囲内にあるとよい。好ましくは、nドット電極N1から20μm以上45μm以下の範囲内にある。より好ましくは、nドット電極N1から32μm以上43μm以下の範囲内にある。
図3に示すように、第1面110aに平行な断面における凹凸形状部U1の輪郭線は、部分的に円弧を有する。
2−3.nドット電極の配置と凹凸形状部との間の関係
基板110の第1面110aに平行な断面でみると次のようになっている。複数のnドット電極N1のうち凹凸形状部U1に最も近いnドット電極N1から凹凸形状部U1までの距離W1が、隣接するnドット電極N1とnドット電極N1との間の距離W2の半分より大きい。つまり、下記の式が成り立つ。
W2/2 < W1 ………(1)
基板110の第1面110aに平行な断面でみると次のようになっている。複数のnドット電極N1のうち凹凸形状部U1に最も近いnドット電極N1から凹凸形状部U1までの距離W1が、隣接するnドット電極N1とnドット電極N1との間の距離W2の半分より大きい。つまり、下記の式が成り立つ。
W2/2 < W1 ………(1)
式(1)を満たす場合に、隣接するnドット電極N1とnドット電極N1との中間点Q1は、これらのnドット電極N1の双方から好適に電流が到達する。ここで、隣接するnドット電極N1とnドット電極N1との間の距離W2の半分(W2/2)は、nドット電極N1から中間点Q1までの距離である。
なお、nドット電極N1からの距離とは、nドット電極N1の中心からの距離ではなく、nドット電極N1の表面からの距離である。
隣接するnドット電極N1とnドット電極N1との間の距離W2は、複数のnドット電極N1のうち凹凸形状部U1に最も近いnドット電極N1から凹凸形状部U1までの距離W1より大きい。つまり、下記の式が成り立つ。
W1 < W2 ………(2)
W1 < W2 ………(2)
式(1)、(2)を満たす場合に、nドット電極N1のピッチ間隔は好適である。
nドット電極N1はハニカム状(三角格子)に配置されているため、3つのnドット電極N1は正三角形の頂点に配置されている。そのため、正三角形の重心G1を仮想的に設定することができる。重心G1は、3つのnドット電極N1から等しい距離に位置している。正三角形の頂点に位置するnドット電極N1から正三角形の重心G1までの距離W3は、複数のnドット電極N1のうち凹凸形状部U1に最も近いnドット電極N1から凹凸形状部U1までの距離W1より小さい。この場合に次式(3)が成り立つ。式(3)が成り立つときには、重心G1は発光部であり非発光部ではない。
W3 < W1 ………(3)
W3 < W1 ………(3)
2−4.凹凸形状部の輪郭線の長さ
また、発光層140の輪郭線は、nドット電極N1の直径およびピッチと、nドット電極N1からの距離と、に依存して変化する。本実施形態では、凹凸があるため、側面O1である凹凸形状部U1の輪郭線の長さは、従来に比べて長い。第1面110aに平行な断面における凹凸形状部U1の輪郭線の長さが、第1面110aに平行な断面における凹凸形状部U1に外接する四角形の輪郭の長さの1.05倍以上1.15倍以下である。
また、発光層140の輪郭線は、nドット電極N1の直径およびピッチと、nドット電極N1からの距離と、に依存して変化する。本実施形態では、凹凸があるため、側面O1である凹凸形状部U1の輪郭線の長さは、従来に比べて長い。第1面110aに平行な断面における凹凸形状部U1の輪郭線の長さが、第1面110aに平行な断面における凹凸形状部U1に外接する四角形の輪郭の長さの1.05倍以上1.15倍以下である。
3.従来の発光素子との相違点
図4は、第1の実施形態の発光素子100と従来の発光素子とで半導体層を比較するための図である。図4には、第1の領域R1と第2の領域R2とが描かれている。第1の領域R1および第2の領域R2は、従来の発光素子には存在するが、第1の実施形態の発光素子100には存在しない半導体層の領域である。また、従来の発光素子において、第1の領域R1だけの場合もありうる。
図4は、第1の実施形態の発光素子100と従来の発光素子とで半導体層を比較するための図である。図4には、第1の領域R1と第2の領域R2とが描かれている。第1の領域R1および第2の領域R2は、従来の発光素子には存在するが、第1の実施形態の発光素子100には存在しない半導体層の領域である。また、従来の発光素子において、第1の領域R1だけの場合もありうる。
第1の領域R1および第2の領域R2は、非発光部である。そして、第1の領域R1および第2の領域R2は、紫外線をある程度吸収する。p型半導体層150がp−GaNを有する場合には、紫外線の吸収量は大きい。p−GaNは紫外線を吸収しやすいからである。
このように、従来の発光素子における第1の領域R1および第2の領域R2は、発光に寄与しないばかりか、紫外線を吸収する。このような非発光部を有さないため、第1の実施形態の発光素子100の光出力は高い。
4.半導体発光素子の製造方法
4−1.AlN層形成工程
基板110の第1面110aの上にAlN層120を形成する。第1面110aは、光取り出し面LE1の反対側の面である。基板温度を一定にしながら第1面110aの上に低温AlN層を形成する。次に、基板温度を上昇させながら低温AlN層の上に中間AlN層を形成する。次に、基板温度を一定にしながら中間AlN層の上に高温AlN層を形成する。もちろん、高温AlN層の形成温度は低温AlN層の形成温度よりも高い。
4−1.AlN層形成工程
基板110の第1面110aの上にAlN層120を形成する。第1面110aは、光取り出し面LE1の反対側の面である。基板温度を一定にしながら第1面110aの上に低温AlN層を形成する。次に、基板温度を上昇させながら低温AlN層の上に中間AlN層を形成する。次に、基板温度を一定にしながら中間AlN層の上に高温AlN層を形成する。もちろん、高温AlN層の形成温度は低温AlN層の形成温度よりも高い。
4−2.半導体層形成工程
次に、AlN層120の上に半導体層を形成する。形成する順序は、n型半導体層130、発光層140、p型半導体層150の順である。これにより、ウエハの全面に半導体層が形成される。
次に、AlN層120の上に半導体層を形成する。形成する順序は、n型半導体層130、発光層140、p型半導体層150の順である。これにより、ウエハの全面に半導体層が形成される。
4−3.凹凸形状部形成工程
次に、半導体層の一部を除去して凹凸形状部U1を形成する。Cl2 等の塩素系ガスを用いたドライエッチングにより半導体層の一部を除去しつつ凹凸形状部U1を形成することができる。なお、ハニカム状に配置されるnドット電極N1の形成位置に合わせてn型半導体層130を部分的に露出させるとよい。
次に、半導体層の一部を除去して凹凸形状部U1を形成する。Cl2 等の塩素系ガスを用いたドライエッチングにより半導体層の一部を除去しつつ凹凸形状部U1を形成することができる。なお、ハニカム状に配置されるnドット電極N1の形成位置に合わせてn型半導体層130を部分的に露出させるとよい。
4−4.透明電極形成工程
次に、p型半導体層150の上に透明電極160を形成する。
次に、p型半導体層150の上に透明電極160を形成する。
4−5.反射層形成工程
次に、分布ブラッグ反射膜DBR1を形成する。その際に、分布ブラッグ反射膜DBR1が半導体層を覆うとともに基板110の第1面110aの外周面を覆うようにする。
次に、分布ブラッグ反射膜DBR1を形成する。その際に、分布ブラッグ反射膜DBR1が半導体層を覆うとともに基板110の第1面110aの外周面を覆うようにする。
4−6.電極形成工程
次に、分布ブラッグ反射膜DBR1の一部を開口し、分布ブラッグ反射膜DBR1で覆われているn型半導体層130および透明電極160の一部を露出させる。そして、nドット電極N1およびpドット電極P1を形成する。その後、適宜、絶縁膜IF1を形成しつつ、n配線電極N2、p配線電極P2を形成すればよい。そして、nパッド電極N3、pパッド電極P3を形成する。
次に、分布ブラッグ反射膜DBR1の一部を開口し、分布ブラッグ反射膜DBR1で覆われているn型半導体層130および透明電極160の一部を露出させる。そして、nドット電極N1およびpドット電極P1を形成する。その後、適宜、絶縁膜IF1を形成しつつ、n配線電極N2、p配線電極P2を形成すればよい。そして、nパッド電極N3、pパッド電極P3を形成する。
4−7.その他の工程
その他、熱処理工程を適宜実施すればよい。またその他の工程を実施してもよい。
その他、熱処理工程を適宜実施すればよい。またその他の工程を実施してもよい。
5.第1の実施形態の効果
第1の実施形態の発光素子100は、従来の発光素子のように非発光部を有さない。この非発光部は紫外線を吸収しやすい。そのため、第1の実施形態の発光素子100では、非発光部による光の吸収が抑制されている。したがって、第1の実施形態の発光素子100の光出力は、従来の発光素子の光出力よりも十分に高い。
第1の実施形態の発光素子100は、従来の発光素子のように非発光部を有さない。この非発光部は紫外線を吸収しやすい。そのため、第1の実施形態の発光素子100では、非発光部による光の吸収が抑制されている。したがって、第1の実施形態の発光素子100の光出力は、従来の発光素子の光出力よりも十分に高い。
6.変形例
6−1.pドット電極
pドット電極P1については、1つであってもよい場合がある。つまり、pドット電極P1は、離散して配置されていなくてもよい場合がある。透明電極160により、電流が比較的拡散するからである。
6−1.pドット電極
pドット電極P1については、1つであってもよい場合がある。つまり、pドット電極P1は、離散して配置されていなくてもよい場合がある。透明電極160により、電流が比較的拡散するからである。
6−2.凹凸形状部の外側
凹凸形状部U1の外側の領域では、基板110の第1面110aを分布ブラッグ反射膜DBR1で覆うとよい。基板110の光取り出し面LE1から第1面110aに向かう光を光取り出し面LE1の側に反射させることができるからである。
凹凸形状部U1の外側の領域では、基板110の第1面110aを分布ブラッグ反射膜DBR1で覆うとよい。基板110の光取り出し面LE1から第1面110aに向かう光を光取り出し面LE1の側に反射させることができるからである。
6−3.nドット電極の配列
nドット電極N1はハニカム状(三角格子)に配列されている。しかし、正方格子状に配置されていてもよい。この場合であっても、第1の実施形態の技術を適用できる。また、式(1)が同様に成り立つ。または、その他の規則的な配列であってもよい。
nドット電極N1はハニカム状(三角格子)に配列されている。しかし、正方格子状に配置されていてもよい。この場合であっても、第1の実施形態の技術を適用できる。また、式(1)が同様に成り立つ。または、その他の規則的な配列であってもよい。
6−4.反射膜
第1の実施形態の分布ブラッグ反射膜DBR1の代わりに、金属の反射膜を用いてもよい。この場合であっても、金属の反射膜は、光取り出し面LE1から遠ざかる紫外線を反射できる。ただし、n電極とp電極とを絶縁する絶縁膜を別途形成する必要がある。
第1の実施形態の分布ブラッグ反射膜DBR1の代わりに、金属の反射膜を用いてもよい。この場合であっても、金属の反射膜は、光取り出し面LE1から遠ざかる紫外線を反射できる。ただし、n電極とp電極とを絶縁する絶縁膜を別途形成する必要がある。
6−5.絶縁膜
絶縁膜IF1を分布ブラッグ反射膜にしてもよい。
絶縁膜IF1を分布ブラッグ反射膜にしてもよい。
6−6.組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
(実験)
1.半導体層の形状
2種類の発光素子を準備した。実施例の発光素子は、凹凸形状部がある第1の実施形態の発光素子100である。比較例の発光素子は、凹凸形状部がない従来の発光素子である。実施例の発光素子の発光層の凹凸形状部の複数の凸部に外接する四角形が、比較例の発光素子の発光層の外形にほぼ一致する。それ以外については、実施例の発光素子と比較例の発光素子とは同じである。
2種類の発光素子を準備した。実施例の発光素子は、凹凸形状部がある第1の実施形態の発光素子100である。比較例の発光素子は、凹凸形状部がない従来の発光素子である。実施例の発光素子の発光層の凹凸形状部の複数の凸部に外接する四角形が、比較例の発光素子の発光層の外形にほぼ一致する。それ以外については、実施例の発光素子と比較例の発光素子とは同じである。
2.凹凸形状部の長さ
表1は凹凸形状部の外周の長さを比較する表である。表1では、凹凸形状部がある場合の発光層の側面の1周分の長さと、凹凸形状部がない場合の発光層の側面の1周分の長さと、が比較されている。
表1は凹凸形状部の外周の長さを比較する表である。表1では、凹凸形状部がある場合の発光層の側面の1周分の長さと、凹凸形状部がない場合の発光層の側面の1周分の長さと、が比較されている。
凹凸形状部がない場合の発光層の輪郭線の長さを1としている。凹凸形状部がない場合とは、凹凸形状部の複数の凸部に外接する四角形を設定した場合である。そのため、凹凸形状部がない場合の発光層の輪郭線の長さは、凹凸形状部の複数の凸部に外接する四角形の4辺の長さの合計である。
凹凸形状部がある場合の発光層の輪郭線の長さとは、第1面110aに平行な断面における発光層の外枠の長さである。
表1に示すように、凹凸形状部がある場合の発光層の輪郭線の長さは、凹凸形状部がない場合の発光層の輪郭線の長さの1.09倍である。ここで、nドット電極P1の直径は48μmである。nドット電極N1のピッチは103μmである。凹凸形状部U1におけるnドット電極N1からの距離は40μmである。
[表1]
凹凸形状部の有無 発光層の輪郭線の長さ
実施例 有り 1.09
比較例 無し 1
凹凸形状部の有無 発光層の輪郭線の長さ
実施例 有り 1.09
比較例 無し 1
凹凸形状部がある場合の発光層の輪郭線の長さは、凹凸形状部がない場合の発光層の輪郭線の長さの1.05倍以上1.15倍以下であるとよい。この場合に、発光素子の光出力は高い。
3.光出力
表2は、凹凸形状部と光出力との関係を比較する表である。表2に示すように、凹凸形状部がある実施例の発光素子の光出力は、凹凸形状部がない比較例の発光素子の光出力の1.05倍である。このように、凹凸形状部を形成することにより、従来の発光素子の非発光部が除去されている。非発光部を除去することにより、非発光部による紫外線の吸収を抑制することができる。
表2は、凹凸形状部と光出力との関係を比較する表である。表2に示すように、凹凸形状部がある実施例の発光素子の光出力は、凹凸形状部がない比較例の発光素子の光出力の1.05倍である。このように、凹凸形状部を形成することにより、従来の発光素子の非発光部が除去されている。非発光部を除去することにより、非発光部による紫外線の吸収を抑制することができる。
[表2]
凹凸形状部の有無 光出力
実施例 有り 1.05
比較例 無し 1
凹凸形状部の有無 光出力
実施例 有り 1.05
比較例 無し 1
(付記)
第1の態様における半導体発光素子は、第1面を有する基板と、基板の第1面の上のn型半導体層と、n型半導体層の上の発光層と、発光層の上のp型半導体層と、n型半導体層の上の複数のnドット電極と、を有する。複数のnドット電極は、離散して配置されている。発光層は、紫外線を発するとともに、発光層の側面に凹凸形状部を有する。凹凸形状部は、発光層の側面から外側に向かう向きの凹凸を有する。第1面に平行な断面における凹凸形状部の輪郭線が、複数のnドット電極のうち凹凸形状部に最も近いnドット電極から45μm以下の範囲内にある。
第1の態様における半導体発光素子は、第1面を有する基板と、基板の第1面の上のn型半導体層と、n型半導体層の上の発光層と、発光層の上のp型半導体層と、n型半導体層の上の複数のnドット電極と、を有する。複数のnドット電極は、離散して配置されている。発光層は、紫外線を発するとともに、発光層の側面に凹凸形状部を有する。凹凸形状部は、発光層の側面から外側に向かう向きの凹凸を有する。第1面に平行な断面における凹凸形状部の輪郭線が、複数のnドット電極のうち凹凸形状部に最も近いnドット電極から45μm以下の範囲内にある。
第2の態様における半導体発光素子においては、第1面に平行な断面における凹凸形状部の輪郭線の長さが、第1面に平行な断面における凹凸形状部に外接する四角形の輪郭の長さの1.05倍以上1.15倍以下である。
第3の態様における半導体発光素子においては、複数のnドット電極のうち凹凸形状部に最も近いnドット電極から凹凸形状部までの距離が、隣接するnドット電極とnドット電極との間の距離の半分より大きい。
第4の態様における半導体発光素子においては、第1面に平行な断面における凹凸形状部の輪郭線は、円弧を有する。
第5の態様における半導体発光素子においては、p型半導体層は、p型GaN層を有する。
第6の態様における半導体発光素子においては、複数のnドット電極は、三角形の頂点に配置されている。
第7の態様における半導体発光素子においては、三角形の頂点に位置するnドット電極から三角形の重心までの距離は、複数のnドット電極のうち凹凸形状部に最も近いnドット電極から凹凸形状部までの距離よりも小さい。
100…発光素子
110…基板
110a…第1面
120…AlN層
130…n型半導体層
140…発光層
150…p型半導体層
160…透明電極
P1…pドット電極
N1…nドット電極
DBR1…分布ブラッグ反射膜
LE1…光取り出し面
110…基板
110a…第1面
120…AlN層
130…n型半導体層
140…発光層
150…p型半導体層
160…透明電極
P1…pドット電極
N1…nドット電極
DBR1…分布ブラッグ反射膜
LE1…光取り出し面
Claims (7)
- 第1面を有する基板と、
前記基板の前記第1面の上のn型半導体層と、
前記n型半導体層の上の発光層と、
前記発光層の上のp型半導体層と、
前記n型半導体層の上の複数のnドット電極と、
を有し、
前記複数のnドット電極は、
離散して配置されており、
前記発光層は、
紫外線を発するとともに、
前記発光層の側面に凹凸形状部を有し、
前記凹凸形状部は、
前記発光層の側面から外側に向かう向きの凹凸を有し、
前記第1面に平行な断面における前記凹凸形状部の輪郭線が、
前記複数のnドット電極のうち前記凹凸形状部に最も近いnドット電極から45μm以下の範囲内にあること
を含む半導体発光素子。 - 請求項1に記載の半導体発光素子において、
前記第1面に平行な断面における前記凹凸形状部の輪郭線の長さが、
前記第1面に平行な断面における前記凹凸形状部に外接する四角形の輪郭の長さの1.05倍以上1.15倍以下であること
を含む半導体発光素子。 - 請求項1または請求項2に記載の半導体発光素子において、
前記複数のnドット電極のうち前記凹凸形状部に最も近い前記nドット電極から前記凹凸形状部までの距離が、
隣接する前記nドット電極と前記nドット電極との間の距離の半分より大きいこと
を含む半導体発光素子。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の半導体発光素子において、
前記第1面に平行な断面における前記凹凸形状部の輪郭線は、
円弧を有すること
を含む半導体発光素子。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の半導体発光素子において、
前記p型半導体層は、
p型GaN層を有すること
を含む半導体発光素子。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の半導体発光素子において、
前記複数のnドット電極は、
三角形の頂点に配置されていること
を含む半導体発光素子。 - 請求項6に記載の半導体発光素子において、
前記三角形の頂点に位置する前記nドット電極から前記三角形の重心までの距離は、
前記複数のnドット電極のうち前記凹凸形状部に最も近い前記nドット電極から前記凹凸形状部までの距離よりも小さいこと
を含む半導体発光素子。
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