JP3151033U

JP3151033U - 発光素子

Info

Publication number: JP3151033U
Application number: JP2009001821U
Authority: JP
Inventors: 光正武田; 伸公姥原
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2019-03-26

Abstract

【課題】リフトオフ法によって電極を形成する場合に、精度よく形成することができる電極を有する発光素子を提供する。【解決手段】第１導電型半導体層２１と第２導電型半導体層を有する半導体積層構造と、第１導電型半導体層２１に設けられた第１電極３と、第２導電型半導体層に設けられた第２電極とを備える発光素子である。第１電極３は、対向する端部間の中間領域から各端部へ向かって集束する枝状の第１延伸部３１ａ及び第２延伸部３１ｂと、集束する位置にそれぞれ設けられた第１給電部３２ａ及び第２給電部３２ｂとを有する。第１延伸部３１ａ及び第２延伸部３１ｂはそれぞれ発光素子の中心から給電部３２ａ及び３２ｂへと略直線状に延伸する第１内側延伸部３３ａ及び第２内側延伸部３３ｂを含み、第１内側延伸部３３ｂの延長線上に第２内側延伸部３３ｂが配置され、第１延伸部３１ａと第２延伸部３１ｂは離間されている。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子に関するものであり、特に複数の給電部を有する発光素子に関する。

発光素子の電極として、複数の給電部と、給電部から延伸する延伸部を設けることで発光素子全体に電流を広げる構造が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。電流を発光素子全体に広げるためには単一の給電部では不十分な場合があり、特にサイズの大きい発光素子では複数の給電部を設ける必要がある。

また、電極の形成方法としては、電極の材料を積層してから電極形成領域をマスクで覆い、電極形成領域以外をエッチングで除去する方法や、電極形成領域以外をマスクで覆い、電極の材料を積層した後、マスクを除去することで所定のパターンの電極を形成するリフトオフ法がある。

特開２００６−２３７５５０特開２００６−２４５５４２ＷＯ２００３／６５４６４

電流を発光素子全体に広げるために電極を延伸させた従来の発光素子では、電極に囲まれ孤立した半導体層が存在するため、特にリフトオフ法によって電極を形成する場合に、発光素子内においてマスクが複数に分断されてしまう。このように複数のマスクが存在していると、マスクを剥離する際に、一度剥離液に浸すだけでは全てのマスクを剥離できずに一部のマスクが残存してしまう場合があり、全てのマスクを除去するためには繰り返し剥離液に浸さなければならない。また、複雑に屈曲した電極ではマスクを精度よく剥離しにくい。

本考案の発光素子は、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層を有する半導体積層構造と、前記第１導電型半導体層に設けられた第１電極と、前記第２導電型半導体層に設けられた第２電極と、を備える発光素子であって、前記第１電極は、対向する端部間の中間領域から各端部へ向かって集束する枝状の第１延伸部及び第２延伸部と、前記第１延伸部が集束する位置に設けられた第１給電部と、前記第２延伸部が集束する位置に設けられた第２給電部と、を有し、前記第１延伸部は、前記発光素子の中心から前記第１給電部へと略直線状に延伸する第１内側延伸部を含み、前記第２延伸部は、前記第１内側延伸部の延長線上に配置され、前記発光素子の中心から前記第２給電部へと略直線状に延伸する第２内側延伸部を含み、前記第１延伸部と前記第２延伸部は離間されている。

前記第１延伸部は前記第１内側延伸部を挟む複数の第１外側延伸部を含み、前記第２延伸部は前記第２内側延伸部を挟む複数の第２外側延伸部を含み、少なくとも一部の前記第１外側延伸部と前記第２外側延伸部は前記第１給電部と前記第２給電部との間の中間領域において交互に配置されていてもよい。

前記第１外側延伸部は、前記第１内側延伸部側の延伸部と前記発光素子の外周側の延伸部を有し、少なくとも前記第１給電部側において前記発光素子の外周に沿って延伸しており、第２外側延伸部は、第２内側延伸部側の延伸部と素子外周側の延伸部を有し、少なくとも第２給電部側において素子外周に沿って延伸していてもよい。

第１電極は前記発光素子の光取り出し側に設けられてもよい。

また、前記第１延伸部と前記第２延伸部は前記発光素子の中心を回転中心とする点対称であり、前記第１電極と前記第２電極は前記半導体積層構造の対向する面にそれぞれ設けられていてもよい。

第１電極形成領域以外を覆うマスクが発光素子内で分断されることがないので、特にリフトオフ法によって第１電極を形成する場合にマスクを精度よく剥離することができ、第１電極を精度よく形成することができる。

図１は一実施形態の発光素子を示す平面模式図である。図２は図１のＡ−Ａ断面を示す断面模式図である。図３は一実施例の発光素子を示す正面図である。図４は一実施例の発光素子を示す背面図である。図５は一実施例の発光素子を示す左側面図である。図６は一実施例の発光素子を示す右側面図である。図７は一実施例の発光素子を示す平面図である。図８は一実施例の発光素子を示す底面図である。

図１は本実施形態の発光素子を示す平面模式図であり、図２は図１に示す発光素子のＡ−Ａ断面を示す断面模式図である。図１及び図２に示す発光素子は平面視形状が略矩形状であり、支持基板１の上に、第１導電型半導体層２１、発光層２２、第２導電型半導体層２３を有する半導体積層構造２が設けられており、第１導電型半導体層２１の表面に第１電極３が設けられ、第２導電型半導体層２３の表面に第２電極４が設けられている。

第１電極３は、発光素子の対向する隅部間の中間領域から各隅部へ向かって集束する枝状の第１延伸部３１ａ及び第２延伸部３１ｂと、第１延伸部３１ａ及び第２延伸部３１ｂが集束する位置に設けられた第１給電部３２ａ及び第２給電部３２ｂとから構成されている。第１延伸部３１ａと第２延伸部３１ｂは離間されており、第１延伸部３１ａ及び第２延伸部３１ｂはそれぞれ、発光素子の中心から対向する隅部へと略直線状に延伸する第１内側延伸部３３ａ及び第２内側延伸部３３ｂを少なくとも含む。第２内側延伸部３３ｂは第１内側延伸部３３ａの延長線上に配置されており、換言すると、第１内側延伸部３３ａと第２内側延伸部３３ｂは第１給電部３２ａと第２給電部３２ｂを結ぶ直線上に配置されている。第１給電部３２ａ及び第２給電部３２ｂには金属バンプ等が設けられ、外部と接続される。

第１給電部３２ａから延伸する第１延伸部３１ａと第２給電部３２ｂから延伸する第２延伸部３１ｂが離間されているので、第１電極３をリフトオフ法によって形成する際に発光素子内で分断されない連続したマスクを用いることができ、精度よく第１電極３を形成することができる。具体的には、連続したマスクを用いることで、いずれか１箇所の剥離をきっかけとして全体を剥離させることができ、一回の剥離液浸沈でマスクを完全に剥離することができる。また、第１内側延伸部３３ａの延長線上に第２内側延伸部３３ｂが配置されているので、枝状に延伸する延伸部が特に煩雑に入り組みやすい素子中心部近傍においてもマスクを精度よく剥離することができる。なお、図１に示す発光素子では対向する隅部に向かって集束する第１延伸部３１ａ及び第２延伸部３１ｂとしたが、対向する端部に向かって集束する第１延伸部及び第２延伸部であればよく、対向する辺に向かって集束する第１延伸部及び第２延伸部とすることもできる。対抗する端部に第１給電部と第２給電部を設けることで、素子全体に電流を広げる。

第１延伸部３１ａはさらに、第１内側延伸部３３ａを挟む第１外側延伸部３４ａを含み、第２延伸部３１ｂも第２内側延伸部３３ｂを挟む第２外側延伸部３４ｂを含むことが好ましい。第１外側延伸部３４ａ及び第２外側延伸部３４ｂは複数設けられ、少なくとも内側延伸部を挟むように内側延伸部の両側に１本ずつ設けられる。例えば図１に示すように、第１内側延伸部３３ａの両側に２本ずつ計４本の第１外側延伸部３４ａが設けられる。第１外側延伸部３４ａ及び第２外側延伸部３４ｂを第１内側延伸部３３ａ及び第２内側延伸部３３ｂよりも長く延伸させ、これらを交互に配置することで、発光素子全体に電流を広げることができる。交互に配置するのは、複数の外側延伸部のうち少なくともいずれか１本ずつとする。図１に示すように、最も素子外周側の外側延伸部のうちの一方を除いて、第１外側延伸部３４ａと第２外側延伸部３４ｂを交互に配置することができる。また、第１外側延伸部は、第１内側延伸部側の延伸部と素子外周側の延伸部を有し、少なくとも第１給電部側において素子外周に沿って延伸している。第２外側延伸部も同様に、第２内側延伸部側の延伸部と素子外周側の延伸部を有し、少なくとも第２給電部側において素子外周に沿って延伸している。このような構成は、特に１辺が６００μｍ程度以上の大サイズの発光素子において好ましい。第１外側延伸部３４ａと第２外側延伸部３４ｂは、典型的には、交互に配置される領域において、第１内側延伸部３３ａ及び第２内側延伸部３３ｂと略平行に延伸させる。

また、第１延伸部３１ａと第２延伸部３１ｂを発光素子の中心を回転中心とする点対称とすることで、第１給電部３２ａ側と第２給電部３２ｂ側とで同様のマスク形状とでき、第１給電部３２ａ側と第２給電部３２ｂ側においてほぼ同一の精度でマスクを剥離することができる。また、図１に示すように給電部と延伸部の接続部を複数とすることで、給電部から延伸部に至る領域での過度の電流集中を防止して大電流駆動させることができる。さらに第１延伸部３１ａと第２延伸部３１ｂとが点対称であると、２つの給電部において均等に電流を分散させることができるため大電流駆動させる発光素子において好ましい。

図１に示すように、第１延伸部３１ａと第２延伸部３１ｂは対向する隅部へ向かって集束する枝状の電極とすることが好ましい。延伸部は、一方の給電部を起点として、まず素子外周に沿った方向に延伸させてから他方の給電部へと屈曲させることで、素子外周部まで電流を広げることができるが、このとき第１給電部３２ａと第２給電部３２ｂを対向する隅部に設けることで、延伸部の屈曲する角度を９０度よりも鈍角にでき、マスクを精度よく剥離しやすい。

第１電極３は典型的には遮光性の材料で構成されており、発光素子の光取り出し側に設けられる。第１電極３と第２電極４は半導体積層構造２の対向する面にそれぞれ設けられていることが好ましい。これにより、一方の導電型の半導体層を部分的に除去して他方の導電型の半導体層を露出させる必要がなくなるので、第１電極３を平坦な半導体層に形成することができ、第１電極を形成するためのマスクを平坦な半導体層に形成することができるので、マスクの剥離を精度よく行うことができ、第１電極３を精度よく形成することができる。このとき、平面視において第１電極３と第２電極４とが重なるように配置してしまうと、大電流を印加した際に第１電極３と第２電極４が重なる位置において電流が過度に集中し、半導体層が損傷してしまう場合があるので、第１電極３と第２電極４が平面視において重ならないように配置することが好ましい。なお、図１に示す発光素子では第１給電部３２ａと第２給電部３３ｂを異なる形状としているが、同一形状としてもよい。

支持基板１として導電性の基板を用いることで、支持基板側を電極とすることができる。この場合、例えば図２に示すように、第２電極４から露出した第２導電型半導体層２３表面を絶縁膜５で覆い、導電性接着層６を介して第２電極４と支持基板１とを接着する。図示しないが、第１電極３の第１給電部３２ａ及び第２給電部３２ｂ上に開口を有し第１電極３及び半導体積層構造２の側面を覆う絶縁膜をさらに設けてもよい。支持基板１の半導体積層構造２側の面と対向する面には、支持基板側電極７を設けることができる。

実施例の発光素子として、図３〜８に六面図で示す発光素子を作製する。図３が正面図、図４が背面図、図５が左側面図、図６が右側面図、図７が平面図、図８が底面図である。本実施例の発光素子は、平面視形状が１辺約９５０μｍの略正方形の素子であり、ＣｕＷからなる支持基板１１の上に、ＡｕＳｎ層を含む導電性接着層を介してＧａＮ系半導体層積層構造１２が設けられ、支持基板１１のＧａＮ系半導体層積層構造１２側の面と反対の面には支持基板側電極１４が設けられている。ＧａＮ系半導体層積層構造１２は、支持基板１１側から、ｐ型半導体層、発光層、ｎ型半導体層を順に有し、ｐ型半導体層と導電性接着層との間にｐ電極が設けられ、ｎ型半導体層の表面にｎ電極１３が設けられている。

ｎ電極１３はリフトオフ法によって形成する。まず、ｎ型半導体層の表面に、マスクとして、ｎ電極１３が形成される領域を開口させたレジストを形成する。ｎ電極１３が形成される領域は、図３に示すｎ電極１３が得られるように、対向する隅部へ向かってそれぞれ集束する枝状の第１延伸部及び第２延伸部と、第１延伸部及び第２延伸部の集束する位置にそれぞれ設けられた第１給電部及び第２給電部とを有する。第１延伸部と第２延伸部は離間されているので、発光素子内で分断されず連続したレジストが形成される。次に、レジストから露出したｎ型半導体層及びレジストの表面にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕを含むｎ電極１３の材料を形成する。発光素子をアルカリ性の剥離液に浸し、レジストを剥離することで、レジストの表面に形成されたｎ電極の材料も同時に除去され、図３に示すｎ電極１３が得られる。連続したレジストを用いているので、一回の剥離液浸沈でレジストが完全に剥離される。

１支持基板
２半導体層積層構造
２１第１導電型半導体層、２２発光層、２３第２導電型半導体層
３第１電極
３１ａ第１延伸部、３２ａ第１給電部、３３ａ第１内側延伸部、３４ａ第１外側延伸部、３１ｂ第２延伸部、３２ｂ第２給電部、３３ｂ第２内側延伸部、３４ｂ第２外側延伸部
４第２電極
５絶縁膜
６導電性接着層
７支持基板側電極
１１ＣｕＷ支持基板、１２ＧａＮ系半導体層積層構造、１３ｎ電極、１４支持基板側電極

Claims

第１導電型半導体層と第２導電型半導体層を有する半導体積層構造と、前記第１導電型半導体層に設けられた第１電極と、前記第２導電型半導体層に設けられた第２電極と、を備える発光素子であって、
前記第１電極は、対向する端部間の中間領域から各端部へ向かって集束する枝状の第１延伸部及び第２延伸部と、前記第１延伸部が集束する位置に設けられた第１給電部と、前記第２延伸部が集束する位置に設けられた第２給電部と、を有し、
前記第１延伸部は、前記発光素子の中心から前記第１給電部へと略直線状に延伸する第１内側延伸部を含み、
前記第２延伸部は、前記第１内側延伸部の延長線上に配置され、前記発光素子の中心から前記第２給電部へと略直線状に延伸する第２内側延伸部を含み、
前記第１延伸部と前記第２延伸部は離間されている発光素子。
前記第１延伸部は前記第１内側延伸部を挟む複数の第１外側延伸部を含み、前記第２延伸部は前記第２内側延伸部を挟む複数の第２外側延伸部を含み、少なくとも一部の前記第１外側延伸部と前記第２外側延伸部は前記第１給電部と前記第２給電部との間の中間領域において交互に配置されている請求項１に記載の発光素子。
前記第１外側延伸部は、前記第１内側延伸部側の延伸部と前記発光素子の外周側の延伸部を有し、少なくとも前記第１給電部側において前記発光素子の外周に沿って延伸しており、第２外側延伸部は、第２内側延伸部側の延伸部と素子外周側の延伸部を有し、少なくとも第２給電部側において素子外周に沿って延伸している請求項１又は２に記載の発光素子。
前記第１電極は前記発光素子の光取り出し側に設けられている請求項１〜３のいずれか1項に記載の発光素子。
前記第１延伸部と前記第２延伸部は前記発光素子の中心を回転中心とする点対称であり、前記第１電極と前記第２電極は前記半導体積層構造の対向する面にそれぞれ設けられている請求項１〜４のいずれか1項に記載の発光素子。