JP4345591B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、比較的大面積の窒化物半導体発光素子、発光素子、素子積層体、並びにそれらを用いた発光装置に関する。
近年、短い波長の光を発光することができる窒化物半導体発光素子が幅広く使用されるようになって来ている。この窒化物半導体発光素子は、絶縁基板であるサファイア基板の上にｎ型及びｐ型の窒化物半導体層が積層され、ｐ型の窒化物半導体層の一部を除去してｎ型窒化物半導体層を露出させた上にｎ電極を形成し、残りのｐ型窒化物半導体層のほぼ全面にｐ電極が形成されることにより構成されている。このように、基板の同一面側に、ｎ及びｐ電極が形成された窒化物半導体発光素子において、半導体側から光を出射させるように構成するためには、ｐ型窒化物半導体層のほぼ全面に透明なｐ電極を形成し、その上にパッド電極とそのパッド電極から延長された延長電極が形成され、その延長電極により比較的抵抗が大きいｐ電極全体に電流を拡散させるようにしている。
特開２００１−３４５４８０
特開２００１−２０３３８６
しかしながら、従来の電極構造では、大面積の窒化 物半導体発光素子を構成した場合に、発光面全体に渡って均一な発光を確保することが困難であるという問題点があった。
そこで、本発明は発光面全体に渡って均一な発光が得られる窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、一面にｎ及びｐ電極を有する半導体発光素子と、前記半導体発光素子をフリップチップ接続するマウント部材からなり、前記半導体発光素子の前記ｎ電極は、複数組み合わされた略正三角形の頂点となる位置に複数形成され、前記ｎ電極の各々は、ｐ電極上を覆った絶縁層上に形成されたｎ側表面電極と電気的に結合されてなることを特徴としている。
本発明に係る窒化物半導体発光素子は、上記ｎ電極と上記電流拡散導体とは等間隔に形成され、かつ上記ｎ電極と上記電流拡散 導体の一端にそれぞれ個別にパッド電極が形成されているので、発光領域全体にほぼ均一に電流を注入することができ、発光面全体に亙って均一な発光が得られる。
従って、本発明によれば、発光面全体に渡って均一な発光が得られる窒化物半導体発光素子を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施例の窒化物半導体発光素子について説明する。
図１は、本発明に係る実施例１の窒化物半導体発光素子の平面図であり、本発明の特有の電極構造を示している。また、図２は図１のII−II線についての断面図である。
窒化物半導体発光素子１は、サファイア基板上にそれぞれ窒化物半導体からなるｎ型層、活性層及びｐ型層がその順に積層されてなり、ｎ側電極は、互いに分離された複数のアルミニュウム（Ａｌ）-バナジウム（Ｖ）からなるｎ電極２により構成され、ｐ側電極は非透光性の金（Ａｕ）-ロジウム（Ｒｈ）からなるｐ電極３により構成されている。
ｎ電極２とｐ電極３は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等からなる絶縁部４を介して、電気的に分離している。
ｎ電極２とｐ電極３は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等からなる絶縁部４を介して、電気的に分離している。
ｎ電極２は、非透光性のｐ電極３に周囲を囲まれる位置で略正三角形の頂点位置に配置されるように形成され、正三角形が多数組み合わされ、それらの頂点位置にそれぞれ円形状の電極として多数形成されている。
非透光性のｐ電極３は、光反射性の金属から形成されており、活性層から発する光を反射できるように形成されている。
ｎ電極２を正三角形の頂点位置に形成することにより、ｎ電極２間が略等距離に配置されるため特定の電極に電流集中が起こりにくくなり、効率よく発光素子１の活性層に電流注入できるため、発光効率が上昇する。また、効率よく発光するため、発熱も抑えることができる。
一方、図３に示すサブマウント基板を説明する。また、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線についての断面図である。
サブマウント基板１１は、ガラスエポキシ基板１２の表面に発光素子１に設けられたｎ電極２に対応する位置にｎ側接点電極１３および発光素子１に設けられたｐ電極３に対応する位置にｐ側接点電極１４を形成する。ｎ側接点電極１３は、複数層で形成された基板間に導電部１５を形成して、サブマウント１１の一方の端にｎ側リード１６と電気的に結合している。また、サブマウント１１の他方の端にはｐ側接点電極１４から延びて電気的に接合するｐ側リード１７が形成されている。
図５には、サブマウント基板１１上に発光素子１を取り付けた構造が示された断面図が開示されている。
発光素子１は、サブマウント基板１１へ金ボール２１を介して、ｎ電極２とｎ側接点電極１３を、ｐ電極３とｐ側接点電極１４を電気的且つ機械的にフリップチップ結合している。そして、エポキシ樹脂材２２により、発光素子１の周囲を封止する。
なお、エポキシ樹脂２２中には、必要に応じ蛍光体又は/及び拡散材を混入させても良いし、エポキシ樹脂の代わりにシリコーン樹脂としてもよい。
このように、発光素子１をサブマウント基板１１上にフリップチップ接合しているので、活性層が金バンプに近い位置にくるため、活性層にて発生される熱が効率よくサブマウント基板側に移動できるため、さらに効率よく活性層へ電流を注入できる。
また、基板をガラスエポキシとしたが、セラミックス基板等のセラミックス基板や他の樹脂基板を用いることができる。
また、サブマウント基板としたが、サブマウント基板に限らず、通常の基板や枠を有した基板でも良い。
図６は、本発明に係る実施例２の窒化物半導体発光素子の平面図であり、本発明の特有の電極構造を示している。また、図７は図６に示された発光素子をサブマウント基板に結合した状態を示した断面図である。
窒化物半導体発光素子４１は、実施例１に示した発光素子１と同様に、サファイア基板上にそれぞれ窒化物半導体からなるｎ型層、活性層及びｐ型層がその順に積層されてなり、ｎ側電極は、実施例１と同様に略正三角形の頂点位置に位置するように互いに分離された複数のアルミニュウム（Ａｌ）-バナジウム（Ｖ）からなるｎ電極４２により構成され、ｐ側電極はｎ電極４２の周囲を囲むようにＳｉＯ２、ＳｉＮ等からなる絶縁部４７を介して配置され、非透光性の金（Ａｕ）-ロジウム（Ｒｈ）からなるｐ電極４３により構成されている。そして、ｎ電極４２は、ｐ電極４３上を覆ったＳｉＯ２、ＳｉＮポリイミド等からなる絶縁層４４上に形成された金（Ａｕ）からなるｎ側表面電極４５と各ｎ電極４２間を電気的に結合し、ｐ電極４３は、ｎ電極上を覆った絶縁層４４上に形成された金（Ａｕ）からなるコ字状のｐ側表面電極４６と電気的に結合されている。
図７に示されるように発光素子４１は、ＡｌＮからなるセラミックスマウント基板５１上に発光素子４１のｎ側表面電極４５に対してｎ側接点電極５２へ、発光素子４１のｐ側表面電極４６に対してｐ側接点電極５３へ接触するようにはんだ６１で、電気的及び機械的にフリップチップ結合している。そして、エポキシ樹脂材６２により、発光素子４１の周囲を封止する。
なお、エポキシ樹脂６２中には、必要に応じ蛍光体又は/及び拡散材を混入させても良いし、エポキシ樹脂の代わりにシリコーン樹脂としてもよい。
このように、発光素子４１上のｎ側電極及びｐ側電極は、発光素子４１上に仮電極構造とするｎ側表面電極４５及びｐ側表面電極４６を形成したため、発光素子４１をマウント基板上にはんだ固定しやすくなり、発光素子４１にはんだが接触する面積が大きくなり、かつ、マウント基板５１上にフリップチップ接合しているので、活性層にて発生される熱が効率よくマウント基板側に移動できるため、さらに効率よく活性層へ電流を注入できる。
また、マウント基板を熱伝導性が良いセラミックスにて形成されているため、マウント基板を熱容量の大きい部材に固定すれば、活性層にて発生される熱が効率よく発光装置外へ導くことが可能となる。
なお、ｐ側表面電極４６をｎ側表面電極４５の周囲にコ字状に配置したが、ｎ側表面電極をｐ側表面電極の周囲にコ字状に配置しても良い。
また、基板をセラミックスとしたが、ガラスエポキシ基板等の樹脂基板を用いることができる。
１、４１ 窒化物半導体発光素子
２、４２ ｎ電極
３、４３ ｐ電極
４、４７ 絶縁部
１１ サブマウント基板
４５ ｎ側表面電極
４６ ｐ側表面電極
５１ マウント基板
２、４２ ｎ電極
３、４３ ｐ電極
４、４７ 絶縁部
１１ サブマウント基板
４５ ｎ側表面電極
４６ ｐ側表面電極
５１ マウント基板
Claims (4)
- 発光装置において、
一面にｎ及びｐ電極を有する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子をフリップチップ接続するマウント部材からなり、
前記半導体発光素子の前記ｎ電極は、複数組み合わされた略正三角形の頂点となる位置に複数形成され、
前記ｎ電極の各々は、ｐ電極上を覆った絶縁層上に形成されたｎ側表面電極と電気的に結合されてなる
ことを特徴とする発光装置。 - 前記半導体発光素子の絶縁層の表面に前記ｐ電極と接続したｐ側表面電極とを有し、
前記ｎ側表面電極及び前記ｐ側表面電極が前記マウント部材の配線と接続していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。 - 前記ｐ電極は、非透光性の反射性電極からなる請求項１又は２記載の発光装置。
- 前記マウント部材は熱伝導性良好なセラミックスからなる請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
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