JP4275701B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子に関し、特に、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子に関する。 The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a light emitting device that performs wavelength conversion using a phosphor.
発光ダイオード(LED)は、最も広く使用される光源の一つである。光源としてLEDを使用する場合に問題になる点の一つは、LEDは、原理的には単色光しか発生することができず、且つ、その波長の調整が容易でないことである。LEDが発生する光の波長は、それを構成する材料や構造によって決定され、その調整は容易ではない。LEDを照明器具に応用する場合には、様々な色の光、特に白色光を発生することが求められるが、LEDは、特殊な技術を使用しない限り、このようなニーズに対応できない。 Light emitting diodes (LEDs) are one of the most widely used light sources. One of the problems that arise when using an LED as the light source is that, in principle, the LED can only generate monochromatic light and its wavelength adjustment is not easy. The wavelength of the light generated by the LED is determined by the material and structure constituting the LED, and adjustment thereof is not easy. When an LED is applied to a lighting fixture, it is required to generate light of various colors, particularly white light. However, the LED cannot meet such needs unless a special technique is used.
LEDから所望の波長を有する光を得る一つの方法として、LEDを封止するモールド樹脂に蛍光体を混入することが知られている。このような技術は、例えば、特開平5−152609号公報、特開平7−99345号公報、及び特開平10−242513号公報に開示されている。LEDが発生した光をモールド樹脂に混入された蛍光体を用いて波長変換することにより、所望の波長の光を得ることができる。特開平10−242513号公報は、CeがドープされたYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)を蛍光体として使用することを開示している。また、特開2002−363554号公報は、Ce、Pr、Eu、Tb、Yb、Erの少なくとも一の元素がドープされたアルファサイアロンを蛍光体として使用することを開示している。 As one method for obtaining light having a desired wavelength from an LED, it is known that a phosphor is mixed in a mold resin for sealing the LED. Such techniques are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-152609, 7-99345, and 10-242513. By converting the wavelength of the light generated by the LED using a phosphor mixed in the mold resin, light having a desired wavelength can be obtained. Japanese Patent Laid-Open No. 10-242513 discloses the use of YAG (yttrium, aluminum, garnet) doped with Ce as a phosphor. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-363554 discloses that alpha sialon doped with at least one element of Ce, Pr, Eu, Tb, Yb, and Er is used as a phosphor.
この技術は、短波長の光、具体的には、青色光や紫外光を発生するLEDの実用化が基礎となっている。蛍光体は、基本的には励起光よりも長い波長の光しか発することができないから、所望の波長の光、特に、白色光を得るためには、短波長の光を発生するLEDを使用することが重要である。 This technology is based on the practical application of LEDs that generate short-wavelength light, specifically blue light or ultraviolet light. Since the phosphor can basically emit only light having a wavelength longer than that of the excitation light, an LED that generates light having a short wavelength is used in order to obtain light having a desired wavelength, particularly white light. This is very important.
蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子に対するユーザの要求の一つは、その発光効率の向上である。発光効率が高いことは、光源の輝度の向上や、消費電力の低減につながる。発光素子に対する他の要求の一つは、その大きさの縮小である。発光素子の小型化は、発光素子を最終製品に実装することを容易にする。 One of the user's requirements for a light emitting element that performs wavelength conversion using a phosphor is to improve its light emission efficiency. High luminous efficiency leads to an improvement in luminance of the light source and a reduction in power consumption. One of the other requirements for the light emitting element is to reduce its size. The downsizing of the light emitting element facilitates mounting the light emitting element on the final product.
したがって、本発明の目的は、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子の発光効率を向上することにある。
本発明の他の目的は、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子の小型化を実現することにある。Accordingly, an object of the present invention is to improve the light emission efficiency of a light emitting element that performs wavelength conversion using a phosphor.
Another object of the present invention is to realize downsizing of a light emitting element that performs wavelength conversion using a phosphor.
本発明の一の観点において、発光素子は、第1光を発生する半導体活性領域と、前記第1光によって励起されて前記第1光と異なる波長を有する第2光を発生する蛍光体を含む透明導電層とを具備する。このような発光素子の構造は、半導体活性領域に駆動電流を供給する電極を、蛍光体を支持する構造体として兼用することを可能にする。これは、蛍光体と半導体活性領域との間の距離の縮小を可能にし、蛍光体の発光効率を有効に向上させる。加えて、半導体活性領域に駆動電流を供給する電極を、蛍光体を支持する構造体として兼用することは、発光素子の小型化に有効である。 In one aspect of the present invention, a light emitting device includes a semiconductor active region that generates first light and a phosphor that is excited by the first light and generates second light having a wavelength different from that of the first light. And a transparent conductive layer. Such a structure of the light emitting element makes it possible to also use an electrode for supplying a driving current to the semiconductor active region as a structure supporting the phosphor. This enables a reduction in the distance between the phosphor and the semiconductor active region, and effectively improves the luminous efficiency of the phosphor. In addition, it is effective for reducing the size of the light emitting element to use the electrode that supplies the driving current to the semiconductor active region as a structure supporting the phosphor.
蛍光体が母材に分散されている構造体が、透明導電層として使用される場合、前記母材は、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、アンチモンの少なくとも1つ以上からなる材料の酸化物からなることが好適である。 When a structure in which a phosphor is dispersed in a base material is used as a transparent conductive layer, the base material is made of an oxide of a material made of at least one of indium, zinc, tin, gallium, and antimony. Is preferred.
一実施形態において、当該発光素子が前記半導体活性領域に接合される半導体クラッド層と半導体クラッド層に接合される半導体コンタクト層とを具備する場合には、透明導電層は、半導体コンタクト層に接合され得る。このような構成は、透明導電層を半導体活性領域に駆動電流を供給する電極として機能させる。 In one embodiment, when the light emitting device includes a semiconductor cladding layer bonded to the semiconductor active region and a semiconductor contact layer bonded to the semiconductor cladding layer, the transparent conductive layer is bonded to the semiconductor contact layer. obtain. Such a configuration makes the transparent conductive layer function as an electrode for supplying a drive current to the semiconductor active region.
他の実施形態において、当該発光素子が、更に、半導体活性領域を支持する透明導電性基板を具備する場合には、透明導電層は、透明導電性基板の半導体活性領域に対して反対側に位置する面を被覆するように形成されることが好適である。かかる構成は、フェースダウン構造を採用することを容易にする。 In another embodiment, when the light emitting device further includes a transparent conductive substrate that supports the semiconductor active region, the transparent conductive layer is positioned on the opposite side of the transparent conductive substrate with respect to the semiconductor active region. It is preferable that the surface to be coated is formed. Such a configuration makes it easy to adopt a face-down structure.
透明導電層は、前記蛍光体を含む第1透明導電膜と、前記第1透明導電膜に接合され、且つ、前記蛍光体を含まない第2透明導電膜とを含むことが好ましい。 The transparent conductive layer preferably includes a first transparent conductive film containing the phosphor and a second transparent conductive film that is bonded to the first transparent conductive film and does not contain the phosphor.
前記蛍光体は、セリウムを含有するYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)を含むことがある。他の実施形態では、前記蛍光体は、ユーロピウムを含有するα型サイアロンを含み得る。この場合、当該発光素子によって白色光を発生させるためには、半導体活性領域は、窒化物化合物半導体で形成されていることが好適である。 The phosphor may include YAG (yttrium, aluminum, garnet) containing cerium. In another embodiment, the phosphor may include an α-sialon containing europium. In this case, in order to generate white light by the light emitting element, it is preferable that the semiconductor active region is formed of a nitride compound semiconductor.
本発明の他の観点において、発光素子の製造方法は、
第1光を発生する半導体活性領域を形成する工程と、
前記第1光から前記第1光と異なる波長を有する第2光を発生する蛍光体を含む透明導電層(20)を形成する工程
とを具備する。透明導電層を形成する工程は、前記蛍光体が混合された透明導電体の前駆体の溶液を塗布する工程と、塗布された前記溶液を焼結する工程とを含む。このような製造方法は、多くの分量の蛍光体を透明導電層に導入することを可能にする。In another aspect of the present invention, a method for manufacturing a light-emitting element includes:
Forming a semiconductor active region for generating first light;
Forming a transparent conductive layer (20) including a phosphor that generates second light having a wavelength different from that of the first light from the first light. The step of forming a transparent conductive layer includes a step of applying a solution of a precursor of a transparent conductor mixed with the phosphor, and a step of sintering the applied solution. Such a manufacturing method makes it possible to introduce a large amount of phosphor into the transparent conductive layer.
本発明によれば、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子の発光効率を向上することができる。
また、本発明によれば、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子の小型化を実現することができる。ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the luminous efficiency of the light emitting element which performs wavelength conversion using fluorescent substance can be improved.
In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the size of a light-emitting element that performs wavelength conversion using a phosphor.
(実施の第1形態)
図1は、本発明の実施の第1形態の発光素子10の構成を示す断面図である。発光素子10は、LEDチップ1と、リード2、3とを備えている。リード2の先端には、LEDチップ1を収容するカップ2aが設けられ、LEDチップ1は、カップ2aの底面に接合されている。LEDチップ1とリード2とは、ワイヤ4によって電気的に接続され、LEDチップ1とリード3とは、ワイヤ5によって電気的に接続されている。LEDチップ1、リード2、3、及びワイヤ4、5は、モールド樹脂6によって封止されている。(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a
図2は、LEDチップ1の構造を示す断面図であり、図3は、LEDチップ1の構造を示す平面図である。図2に示されているように、LEDチップ1は、サファイア基板11と、n−GaN層12と、n−AlGaN層13と、MQW層14と、p−AlGaN層15と、p−GaN層16と、カソード電極17と、アノード電極18とを備えている。n−GaN層12は、n型コンタクト層として機能する層であり、カソード電極17に接合されている。n−AlGaN層13、MQW層14は、p−AlGaN層15は、それぞれ、n型クラッド層、駆動電流から光を発生する活性領域、及びp型クラッド層として機能する。MQW層14は、InGaN層とGaN層とが積層された多層量子井戸(multi-quantum well)で形成されている。クラッド層及びMQW層を窒化物化合物半導体で形成することは、短波長の光、特に、青色光や紫外光をMQW層から放出させるために重要である。p−GaN層16は、p型コンタクト層として機能する層であり、アノード電極18に接合されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the
アノード電極18は、ワイヤ5に接合されている金属電極19と、金属電極19とp−GaN層16との間に介設されている透明導電層20とから構成されている。透明導電層20とp−GaN層16とは、オーミック的に接合されている。光を発生するために使用される駆動電流は、リード3及びワイヤ5から金属電極19に供給され、その後、透明導電層20、p−GaN層16、及びp−AlGaN層15を介してMQW層14に注入される。
The
図3に示されているように、透明導電層20がp−GaN層16の上面の全体を被覆しているのに対し、金属電極19は、p−GaN層16の上面を部分的にしか被覆していない。これは、発光素子10の輝度を高めながら、輝度の均一性を向上するためである。金属電極19の光透過率は低いから、金属電極19の面積が広いことは発光素子10の輝度の低下を招く。しかし、金属電極19の面積が少ないと、MQW層14に注入される駆動電流が面内で不均一になり得る。透明導電層20は、駆動電流を面内方向に拡散させ、MQW層14に注入される駆動電流の面内均一性を向上する。
As shown in FIG. 3, the transparent
図2に戻り、アノード電極18の透明導電層20は、蛍光体を含有する蛍光体含有透明導電膜21と、蛍光体を含有しない透明導電膜22とを備えている。蛍光体含有透明導電膜21を使用することは、本実施の形態の発光素子10の一つの特徴である。蛍光体含有透明導電膜21は、駆動電流の経路として機能するとともに、蛍光体を用いて波長変換を行う役割も果たしている。MQW層14で発生された光が蛍光体含有透明導電膜21に入射されると、蛍光体含有透明導電膜21に含まれている蛍光体が励起され、元の光と異なる波長の光が蛍光体から発せられる。
Returning to FIG. 2, the transparent
発光素子10が発する光の色は、MQW層14で発生される光の波長、及び蛍光体を構成する材料に依存する。発光素子10を白色光の発生に使用する場合には、MQW層14が青色光を発生するように形成され、且つ、蛍光体としてセリウム(Ce)を含有するYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)やユーロピウム(Eu)を含有するα型サイアロンが使用されることが好適である。
The color of light emitted from the
蛍光体含有透明導電膜21の母材(即ち、蛍光体含有透明導電膜21の蛍光体以外の部分)としては、透明電極として一般的に使用される材料、具体的には、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、アンチモンの少なくとも1つ以上からなる材料の酸化物が使用される。例えば、蛍光体含有透明導電膜21の母材は、ITO(Indium Tin Oxide)、ZnO、又はSnO2で形成され得る。As a base material of the phosphor-containing transparent conductive film 21 (that is, a portion other than the phosphor of the phosphor-containing transparent conductive film 21), a material generally used as a transparent electrode, specifically, indium, zinc, An oxide of a material composed of at least one of tin, gallium, and antimony is used. For example, the base material of the phosphor-containing transparent conductive film 21 can be formed of ITO (Indium Tin Oxide), ZnO, or SnO 2 .
蛍光体含有透明導電膜21の母材と同様に、透明導電膜22は、透明電極として一般的に使用される材料、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、アンチモンの少なくとも1つ以上からなる材料の酸化物で形成される。 Similar to the base material of the phosphor-containing transparent conductive film 21, the transparent conductive film 22 is an oxidation of a material generally used as a transparent electrode, or a material made of at least one of indium, zinc, tin, gallium, and antimony. Formed of things.
以下では、蛍光体含有透明導電膜21と蛍光体を含有しない透明導電膜22の有用性が詳細に説明される。蛍光体含有透明導電膜21をアノード電極18に組み込む構造の第1のメリットは、発光素子10の発光効率を向上できることである。蛍光体含有透明導電膜21がアノード電極18に組み込まれている構造は、MQW層14から蛍光体までの距離を小さくすることを可能にする。これは、発光素子10の発光効率を有効に向上させる。
Below, the usefulness of the fluorescent substance containing transparent conductive film 21 and the transparent conductive film 22 which does not contain fluorescent substance is demonstrated in detail. The first merit of the structure in which the phosphor-containing transparent conductive film 21 is incorporated in the
第2のメリットは、発光素子10の小型化を実現できることである。蛍光体含有透明導電膜21をアノード電極18に組み込まれているLEDチップ1は、蛍光体によって波長変換を行うための専用の構造体を発光素子10に設ける必要をなくす。これは、発光素子10の小型化に有効である。
A second merit is that the
発光素子10の発光効率は、蛍光体含有透明導電膜21に含まれる蛍光体の分量が増大するほど増大する。しかしながら、蛍光体の分量の増大は、蛍光体含有透明導電膜21の抵抗率の増大を招く点で問題である。図4は、YAG蛍光体を含有するITO電極の抵抗率の、ITOに含まれる蛍光体の分量(wt%)による影響を示すグラフである。YAG蛍光体の分量が1.5wt%を超えると、ITO電極の抵抗率は顕著に増大する。蛍光体含有透明導電膜21の抵抗率の増大は、透明導電層20の駆動電流を面内方向に拡散させる作用を弱め、駆動電流の面内均一性の低下を招く。
The luminous efficiency of the
蛍光体を含有しない透明導電膜22は、蛍光体含有透明導電膜21の抵抗率の増大に起因する駆動電流の面内均一性の低下を抑制する役割を果たしている。蛍光体を含有せず、従って、その抵抗を低くすることができる透明導電膜22は、駆動電流を面内方向に充分に拡散させ、駆動電流の面内均一性を向上するために有効である。図2では、透明導電膜22が蛍光体含有透明導電膜21とp−GaN層16の間に設けられているが、蛍光体含有透明導電膜21と透明導電膜22との位置は交換可能であることに留意されたい。加えて、抵抗率が充分に低い場合には、透明導電膜22が設けられないことも可能であることに留意されたい。
The transparent conductive film 22 containing no phosphor plays a role of suppressing a decrease in in-plane uniformity of the drive current due to an increase in resistivity of the phosphor-containing transparent conductive film 21. The transparent conductive film 22 which does not contain a phosphor and can reduce its resistance is effective for sufficiently diffusing the drive current in the in-plane direction and improving the in-plane uniformity of the drive current. . In FIG. 2, the transparent conductive film 22 is provided between the phosphor-containing transparent conductive film 21 and the p-
図5A〜図5Cは、実施の第1形態のLEDチップ1の好適な製造工程を示す断面図である。まず、図5Aに示されているように、サファイア基板11の上に、n−GaN層12、n−AlGaN層13、MQW層14、p−AlGaN層15、p−GaN層16が順次に形成される。
FIG. 5A to FIG. 5C are cross-sectional views showing suitable manufacturing steps for the
続いて、図5Bに示されているように、透明導電膜22と蛍光体含有透明導電膜21とが順次に形成される。透明導電膜22と蛍光体含有透明導電膜21とは、最も簡便には、スパッタ法によって形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 5B, a transparent conductive film 22 and a phosphor-containing transparent conductive film 21 are sequentially formed. The transparent conductive film 22 and the phosphor-containing transparent conductive film 21 are most simply formed by sputtering.
しかしながら、発明者の検討によれば、スパッタ法は多くの分量の蛍光体を蛍光体含有透明導電膜21に添加するためには不向きである。蛍光体含有透明導電膜21に含有される蛍光体の分量を増大させるためには、ゾル・ゲル法を使用することが好適である。具体的には、蛍光体が混合された母材の前駆体の溶液が透明導電膜22の上に塗布され、当該溶液が焼成されることによって蛍光体含有透明導電膜21が形成されることが好適である。 However, according to the inventors' investigation, the sputtering method is not suitable for adding a large amount of phosphor to the phosphor-containing transparent conductive film 21. In order to increase the amount of the phosphor contained in the phosphor-containing transparent conductive film 21, it is preferable to use a sol-gel method. Specifically, a phosphor-containing transparent conductive film 21 may be formed by applying a precursor solution of a base material mixed with a phosphor onto the transparent conductive film 22 and firing the solution. Is preferred.
例えば、母材がITOである蛍光体含有透明導電膜21は、下記の工程で形成され得る。まず、ITOを含む溶液(ITOゾル)が調製される。ITOゾルとしては、例えば、5%のITOを含有する酢酸エステルが使用される。続いて、蛍光体の粉末がITOゾルに混合される。蛍光体が混合されたITOゾルに超音波攪拌が施され、蛍光体がITOゾルに均一に分散される。続いて、透明導電膜22の上にITOゾルがスピンコートによって塗布される。続いて、120℃、30分の加熱によって塗布されたITOゾルが乾燥された後、550℃、1時間の焼成により、蛍光体含有透明導電膜21が形成される。このような方法によれば、充分に多くの蛍光体を蛍光体含有透明導電膜21に含ませることが可能である。 For example, the phosphor-containing transparent conductive film 21 whose base material is ITO can be formed by the following steps. First, a solution containing ITO (ITO sol) is prepared. As the ITO sol, for example, acetate ester containing 5% ITO is used. Subsequently, the phosphor powder is mixed with the ITO sol. The ITO sol mixed with the phosphor is subjected to ultrasonic stirring, and the phosphor is uniformly dispersed in the ITO sol. Subsequently, ITO sol is applied on the transparent conductive film 22 by spin coating. Subsequently, after the ITO sol applied by heating at 120 ° C. for 30 minutes is dried, the phosphor-containing transparent conductive film 21 is formed by baking at 550 ° C. for 1 hour. According to such a method, it is possible to include a sufficiently large number of phosphors in the phosphor-containing transparent conductive film 21.
蛍光体含有透明導電膜21の形成の後、図5Cに示されているように、n−AlGaN層13、MQW層14、p−AlGaN層15、p−GaN層16、透明導電膜22、及び蛍光体含有透明導電膜21がパターニングされて、n−GaN層12の一部が露出される。更に、n−GaN層12の露出部分にカソード電極17が、蛍光体含有透明導電膜21の上面に金属電極19が形成されて、図2のLEDチップ1が完成される。
After the formation of the phosphor-containing transparent conductive film 21, as shown in FIG. 5C, the n-
以上に説明されているように、本実施の形態の発光素子10では、蛍光体含有透明導電膜21が駆動電流を供給するための電極(本実施の形態ではアノード電極18)に組み込まれ、これにより発光素子10の発光効率の向上と発光素子10の小型化とが実現されている。
As described above, in the light-emitting
加えて、本実施の形態の発光素子10では、蛍光体を含有しない透明導電膜22が蛍光体含有透明導電膜21に接合され、これにより駆動電流の面内均一性が向上されている。
In addition, in the light-emitting
(実施の第2形態)
図2に図示されているLEDチップ1の構造は、いわゆる、フェースアップ構造と呼ばれるものである。しかし、発光素子の光取り出し効率を高めるためには、基板の側から光を取り出すフェースダウン構造が好適であることが知られている。フェースダウン構造は、実施の第2形態では、フェースダウン構造を採用するLEDチップが搭載された発光素子が提供される。(Second embodiment)
The structure of the
図6は、実施の第2形態の発光素子10Aの構成を示す図である。実施の第2形態では、フェースアップ構造を採用するLEDチップ1の代わりに、フェースダウン構造を採用するLEDチップ1Aが使用される。これに伴い、LEDチップ1Aは、リード2にフリップチップ接続され、LEDチップ1Aとリード2との間の電気的接続にはワイヤは使用されない。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a
図7は、実施の第2形態のLEDチップ1Aの構造を示す断面図である。LEDチップ1Aは、n−SiC基板11Aと、n−GaN層12と、n−AlGaN層13と、MQW層14と、p−AlGaN層15と、p−GaN層16と、アノード電極17Aとを備えている。アノード電極17Aは、金属膜で形成されている。LEDチップ1Aが発光素子10Aに実装される場合、アノード電極17Aがリード2にフリップチップ接続される。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the LED chip 1A of the second embodiment. The LED chip 1A includes an n-SiC substrate 11A, an n-
n−SiC基板11Aは、導電性、且つ、透明であることに留意されたい。n−SiC基板11Aは導電性を有するから、n−SiC基板11Aは、駆動電流をMQW層14に供給するための経路として使用可能である。また、n−SiC基板11Aは透明であるから、MQW層14が発生する光はその内部を透過可能であり、LEDチップ1Aが光を放出する妨げにならない。この議論から明らかであるように、n−SiC基板11Aの代わりに導電性、且つ、透明である基板が使用されることが可能である。例えば、MQW層14が青色光を発生するように構成されている場合には、高濃度にn型不純物がドープされているGaN基板が使用可能である。GaN基板は、青色光に対して透明である。
It should be noted that the n-SiC substrate 11A is conductive and transparent. Since the n-SiC substrate 11A has conductivity, the n-SiC substrate 11A can be used as a path for supplying a drive current to the
フェースダウン構造を実現するために、本実施の形態では、カソード電極18Aがn−SiC基板11Aの裏面(即ち、MQW層14が設けられている側と反対側の面)に形成されている。これに伴い、本実施の形態では、蛍光体含有透明導電膜21と、蛍光体を含有しない透明導電膜22とからなる透明導電層20が、n−SiC基板11Aの裏面に設けられたカソード電極18Aに組み込まれる。透明導電層20の上には、金属電極19Aが形成されている。図8に示されているように、透明導電層20がn−SiC基板11Aの裏面の全体を被覆しているのに対し、金属電極19は、n−SiC基板11Aの裏面を部分的にしか被覆していない。このことの有効性は、実施の第1形態で議論されたとおりである。光を発生するための駆動電流はアノード電極17AからMQW層14に注入され、更に、n−SiC基板11A及び透明導電層20を介して金属電極19に流れる。
In order to realize the face-down structure, in the present embodiment, the cathode electrode 18A is formed on the back surface of the n-SiC substrate 11A (that is, the surface opposite to the side on which the
このような構造は、実施の第1形態の発光素子10と同様の利点(即ち、蛍光体含有透明導電膜21を使用することによる発光素子10の発光効率の向上と小型化)を享受しながら、フェースダウン構造を実現することを可能にする。
Such a structure enjoys the same advantages as the light-emitting
既述のように、図6の構造は、n−SiC基板11Aが導電性、且つ、透明であることを利用している。しかし、実用上の理由により、透明、且つ、絶縁性の基板、例えば、サファイア基板を使用することが望ましい場合がある。 As described above, the structure of FIG. 6 utilizes the fact that the n-SiC substrate 11A is conductive and transparent. However, for practical reasons, it may be desirable to use a transparent and insulating substrate, such as a sapphire substrate.
図9は、このような要求を満足させるためのLEDチップ1Bの構造を示している。図9に図示されているLEDチップ1Bは、n−SiC基板11Aの代わりに、サファイア基板11Bを使用している。サファイア基板11Bは、透明、且つ、絶縁性であることに留意されたい。透明導電層20は、サファイア基板11Bの裏面を被覆するように形成され、金属電極19は、その透明導電層20に接合される。
FIG. 9 shows a structure of the LED chip 1B for satisfying such a requirement. The LED chip 1B illustrated in FIG. 9 uses a sapphire substrate 11B instead of the n-SiC substrate 11A. It should be noted that the sapphire substrate 11B is transparent and insulating. The transparent
図9のLEDチップ1Bでは、カソード電極18Aとn−GaN層12との間の電気的接続が透明導電層20がn−GaN層12に直接に接合されることによって達成される。光を発生するための駆動電流はアノード電極17AからMQW層14に注入され、更に、n−GaN層12及び透明導電層20を介して金属電極19に流れる。即ち、サファイア基板11Bは、駆動電流が流れる経路から排除されている。このような構造は、サファイア基板11Bが絶縁性であってもフェースダウン構造を採用することを可能にする。
In the LED chip 1B of FIG. 9, the electrical connection between the cathode electrode 18A and the n-
Claims (8)
前記基板を覆うように形成された第1半導体クラッド層と、
前記第1半導体クラッド層の前記基板と反対側の面に接合され、第1光を発生する半導体活性領域と、
前記半導体活性領域の前記基板と反対側の面に接合される第2半導体クラッド層と、
前記第2半導体クラッド層の前記基板と反対側の面に接合される半導体コンタクト層と、
前記半導体活性領域に駆動電流を供給する電極として使用される透明導電層
とを具備する発光素子であって、
前記透明導電層は、積層された第1及び第2透明導電膜からなり、
前記第1及び第2透明導電膜は、前記半導体コンタクト層の前記基板と反対側の面の全体を被覆するように形成され、
前記第1透明導電膜は、前記第1光によって励起されて前記第1光と異なる波長を有しており、且つ、当該発光素子の外部に出射される第2光を発生する蛍光体を含み、
前記第2透明導電膜は、蛍光体を含まない
発光素子。A substrate,
A first semiconductor clad layer formed to cover the substrate;
A semiconductor active region bonded to a surface of the first semiconductor clad layer opposite to the substrate and generating a first light;
A second semiconductor cladding layer bonded to a surface of the semiconductor active region opposite to the substrate;
A semiconductor contact layer bonded to a surface of the second semiconductor cladding layer opposite to the substrate;
A light-emitting element comprising a transparent conductive layer used as an electrode for supplying a drive current before Symbol semiconductor active region,
The transparent conductive layer is composed of laminated first and second transparent conductive films ,
The first and second transparent conductive films are formed so as to cover the entire surface of the semiconductor contact layer opposite to the substrate,
The first transparent conductive film includes a phosphor that is excited by the first light, has a wavelength different from that of the first light, and generates second light emitted to the outside of the light emitting element. ,
The second transparent conductive film does not include a phosphor.
前記透明導電性基板を覆うように形成された第1半導体クラッド層と、
前記第1半導体クラッド層の前記透明導電性と反対側の面に接合され、第1光を発生する半導体活性領域と、
前記半導体活性領域の前記透明導電性と反対側の面に接合される第2半導体クラッド層と、
前記半導体活性領域に駆動電流を供給する電極として使用される透明導電層
とを具備する発光素子であって、
前記透明導電層は、積層された第1及び第2透明導電膜からなり、
前記第1及び第2透明導電膜は、前記透明導電性基板の前記第1半導体クラッド層、前記半導体活性領域、及び第2半導体クラッド層と反対側の面の全体を被覆するように形成され、
前記第1透明導電膜は、前記第1光によって励起されて前記第1光と異なる波長を有しており、且つ、当該発光素子の外部に出射される第2光を発生する蛍光体を含み、
前記第2透明導電膜は、蛍光体を含まない
発光素子。 A transparent conductive substrate;
A first semiconductor clad layer formed to cover the transparent conductive substrate;
A semiconductor active region bonded to a surface of the first semiconductor cladding layer opposite to the transparent conductivity and generating a first light;
A second semiconductor cladding layer bonded to a surface of the semiconductor active region opposite to the transparent conductivity;
Transparent conductive layer used as an electrode for supplying a driving current to the semiconductor active region
A light emitting device comprising:
The transparent conductive layer is composed of laminated first and second transparent conductive films ,
The first and second transparent conductive films are formed to cover the entire surface of the transparent conductive substrate opposite to the first semiconductor clad layer, the semiconductor active region, and the second semiconductor clad layer,
The first transparent conductive film includes a phosphor that is excited by the first light, has a wavelength different from that of the first light, and generates second light emitted to the outside of the light emitting element. ,
The second transparent conductive film does not contain a phosphor.
Light emitting element.
前記基板を覆うように形成された半導体コンタクト層と、
前記半導体コンタクト層の前記基板と反対側の面に接合された第1半導体クラッド層と、
前記第1半導体クラッド層の前記透明導電性と反対側の面に接合され、第1光を発生する半導体活性領域と、
前記半導体活性領域の前記透明導電性と反対側の面に接合される第2半導体クラッド層と、
前記半導体活性領域に駆動電流を供給する電極として使用される透明導電層
とを具備する発光素子であって、
前記透明導電層は、積層された第1及び第2透明導電膜からなり、
前記第1及び第2透明導電膜は、前記基板の前記第1半導体クラッド層、前記半導体活性領域、及び第2半導体クラッド層と反対側の面の全体を被覆すると共に、前記第1及び第2透明導電膜のうち前記半導体コンタクト層の側に位置する導電膜が前記半導体コンタクト層に直接に接合されるように形成され、
前記第1透明導電膜は、前記第1光によって励起されて前記第1光と異なる波長を有しており、且つ、当該発光素子の外部に出射される第2光を発生する蛍光体を含み、
前記第2透明導電膜は、蛍光体を含まない
発光素子。 A transparent and insulating substrate;
A semiconductor contact layer formed to cover the substrate;
A first semiconductor clad layer bonded to a surface of the semiconductor contact layer opposite to the substrate;
A semiconductor active region bonded to a surface of the first semiconductor cladding layer opposite to the transparent conductivity and generating a first light;
A second semiconductor cladding layer bonded to a surface of the semiconductor active region opposite to the transparent conductivity;
Transparent conductive layer used as an electrode for supplying a driving current to the semiconductor active region
A light emitting device comprising:
The transparent conductive layer is composed of laminated first and second transparent conductive films ,
The first and second transparent conductive films cover the entire surface of the substrate opposite to the first semiconductor cladding layer, the semiconductor active region, and the second semiconductor cladding layer, and the first and second transparent conductive films. A conductive film located on the semiconductor contact layer side of the transparent conductive film is formed so as to be directly bonded to the semiconductor contact layer,
The first transparent conductive film includes a phosphor that is excited by the first light, has a wavelength different from that of the first light, and generates second light emitted to the outside of the light emitting element. ,
The second transparent conductive film does not contain a phosphor.
Light emitting element.
前記第1透明導電膜は、前記蛍光体が分散される母材を含み、
前記母材及び前記第2透明導電膜は、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、アンチモンの少なくとも1つ以上からなる材料の酸化物からなる
発光素子。A light-emitting device according to any one of claims 1 to 3,
It said first magnetic Akirashirubedenmaku includes a base material in which the phosphor is dispersed,
The base material and the second transparent conductive film are made of an oxide of a material made of at least one of indium, zinc, tin, gallium, and antimony.
前記蛍光体は、セリウムを含有するYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)を含む
発光素子。A light-emitting device according to any one of claims 1 to 3,
The phosphor includes YAG (yttrium, aluminum, garnet) containing cerium.
前記蛍光体は、ユーロピウムを含有するα型サイアロンを含む
発光素子。A light-emitting device according to any one of claims 1 to 3,
The phosphor includes an α-sialon containing europium.
前記半導体活性領域は、窒化物化合物半導体で形成されている
発光素子。The light-emitting device according to claim 5 or 6,
The semiconductor active region is formed of a nitride compound semiconductor.
前記第1半導体クラッド層と前記半導体活性領域と前記第2半導体クラッド層とを形成する工程と、
前記第1透明導電膜を形成する工程と、
前記第2透明導電膜を形成する工程
とを具備し、
前記第1透明導電膜を形成する工程は、
前記蛍光体が混合された透明導電体の前駆体の溶液を塗布する工程と、
塗布された前記溶液を焼結する工程
とを含む
発光素子の製造方法。The method for manufacturing a light emitting device according to any one of claims 1 to 7,
Forming the first semiconductor cladding layer, the semiconductor active region, and the second semiconductor cladding layer ;
Forming the first transparent conductive film;
Forming the second transparent conductive film,
The step of forming the first transparent conductive film includes:
Applying a solution of a precursor of a transparent conductor mixed with the phosphor;
And a step of sintering the applied solution.
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