JP4868833B2 - 半導体発光素子及び発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体内で容易に拡散する低融点金属を含む半田等の導電性接合剤によってパッド電極が接続される半導体発光素子及び発光装置に関する。
現在、発光ダイオードやレーザなどの半導体発光素子及び発光装置が知られている。
図２３は、従来の発光装置の断面構造を示す概略図である。例えば、半導体発光素子１００（発光ダイオード）においては、図２３に示すように、ｎ−ＧａＮからなる基板１０１上に、ｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層を含むｎ型半導体層１０２、活性層１０３、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層を含むｐ型半導体層１０４、ｐ側オーミック電極１０５、ｐ側パッド電極１０７が積層されている。
この半導体発光素子１００は、図２３に示すように、ｐ側パッド電極１０７が下になるように、銀ペースト等の導電性接合剤１０８によって導電性の保持部材１０９に取り付けられている。しかしながら、銀ペーストは柔らかいため、半導体発光素子１００を取り付ける際に、導電性接合剤１０８が半導体発光素子１００の下部の外周部を覆った状態で取り付けられることがある。このような状態で取り付けられると、活性層１０３〜ｐ側パッド電極１０７は、非常に薄いため、取り付け時の半導体発光素子１００の作用する圧力が大きいと、導電性接合剤１０８が、ｎ型半導体層１０２等にまで達することがある。このような場合、活性層１０３の上層側（基板側）であるｎ側と、活性層１０３の下層側であるｐ側とが導電性接合剤１０８によって短絡されてしまうといった問題があった。
そこで、銀ペーストなどに比べて固い半田等からなる導電性接合剤によって、半導体発光素子を保持部材等に取り付ける技術が提案されている。これにより、導電性接合剤が活性層の上層側のｎ側まで達しないようにすることができるので、ｎ側とｐ側とが短絡することを防ぐことができる。
しかしながら、半田は、半導体層内部で容易に拡散可能なスズ（Ｓｎ）等の低融点金属を含むため、融解された半田にｐ側パッド電極を接続する際に、半田中の低融点金属がｐ側パッド電極、ｐ側オーミック電極にまで拡散する。このため、ｐ側オーミック電極の電気的特性が変化して、Ａｇからなる導電性接合剤を用いた場合に比べて、半導体発光素子に一定の電流（２０ｍＡ）を流すために必要な電圧（３．３Ｖ〜４．４Ｖ）が、大きくなる（最大約１Ｖ程度）といった問題があった。
また、成長基板に半導体層、オーミック電極、パッド電極を成長させた後、導電性融着層によって、支持基板に半導体層、オーミック電極、パッド電極を貼りかえる半導体発光素子においても、導電性融着層内のスズ等の低融点金属がオーミック電極に拡散して、上述と同じ問題が生じていた。
そこで、半田内のスズ等の低融点金属がオーミック電極に拡散することを抑制するための技術が、特許文献１に提案されている。図２４は、特許文献１に記載の半導体発光素子の断面構造を示す図である。特許文献１に記載の半導体レーザ１１０では、半田層１１１により接合されるｐ側パッド電極１１２と、リッジ部１１３に接続されたｐ側オーミック電極１１４との間の一部に、拡散防止層１１５が積層されている。これにより、半田層１１１によってｐ側パッド電極１１２を外部に接続する際に、半田層１１１に含まれるスズ等の低融点金属がｐ側パッド電極１１２を通過して、ｐ側オーミック電極１１４に拡散することをある程度抑制することができる。
特開２００５−１０１４８３号公報
しかしながら、ｐ側パッド電極１１２とｐ側オーミック電極１１４との接触面積が小さくなったが、ｐ側パッド電極１１２とｐ側オーミック電極１１４とが直接接続されていることに変わりはないので、半田層１１１内のスズ等の低融点金属がｐ側オーミック電極１１４内に拡散することを充分に抑制することができない。従って、ｐ側オーミック電極１１４内の低融点金属の拡散により、半導体発光素子の電圧特性の変化を充分に抑制できているとは言い難い。この結果、半導体発光素子に一定の電流を流すために印加するのに必要な電圧が大きくなることをあまり抑制できないといった問題がある。
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、半田付けによる電圧特性の変化を抑制することができる半導体発光素子及び発光装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体発光素子は、活性層を含む半導体層と、前記半導体層と接続されるオーミック電極と、外部と接続されるパッド電極とが積層された半導体発光素子において、前記オーミック電極と前記パッド電極との間に中間導電層を備え、前記オーミック電極と前記中間導電層とが接続される第１コンタクト部と、前記パッド電極と前記中間導電層とが接続される第２コンタクト部とが、積層方向から視て異なる位置に配置されていることを特徴とする半導体発光素子である。
また、本発明に係る半導体発光素子は、活性層を含む半導体層と、前記半導体層と接続されるオーミック電極と、外部と接続されるパッド電極とが積層され、前記半導体層と、前記オーミック電極と、前記パッド電極とが導電性融着層を介して、導電性の支持基板に接続される半導体発光素子において、前記オーミック電極と前記パッド電極との間に中間導電層を備え、前記オーミック電極と前記中間導電層とが接続される第１コンタクト部と、前記パッド電極と前記中間導電層とが接続される第２コンタクト部とが、積層方向から視て異なる位置に配置されていることを特徴とする半導体発光素子である。
また、前記オーミック電極は、光を透過可能に構成され、前記中間導電層は、光を反射可能な導電性反射層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子である。
また、前記中間導電層は、Ａｇ層を含むことを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子である。
また、前記第１コンタクト部及び前記第２コンタクト部の少なくともいずれか一方が複数形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。
また、前記オーミック電極と前記中間導電層との間と、前記中間導電層と前記パッド電極との間には、低融点金属の拡散を防止する拡散防止層が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子である。
また、本発明に係る発光装置は、活性層を含む半導体層と、前記半導体層と接続されるオーミック電極と、外部と接続されるパッド電極とが積層された半導体発光素子と、前記半導体発光素子を保持し、前記半導体発光素子からの光を反射する保持部材とを備え、前記半導体発光素子のパッド電極は、半田層によって前記保持部材に取り付けられている発光装置において、前記半導体発光素子は、前記オーミック電極と前記パッド電極との間に中間導電層を備え、前記オーミック電極と前記中間導電層とが接続される第１コンタクト部と、前記パッド電極と前記中間導電層とが接続される第２コンタクト部とが、積層方向から視て異なる位置に配置されていることを特徴とする発光装置である。
一般に半導体発光素子を積層方向から視た場合、半導体発光素子の一辺の長さが１０−１ｍｍ以上であることが多い。従って、本発明の半導体発光素子のように、オーミック電極と中間導電層とが接続される第１コンタクト部と、パッド電極と中間導電層とが接続される第２コンタクト部とを、積層方向から視て異なる位置に配置することによって、第１コンタクト部と第２コンタクト部との間の距離を１０−１ｍｍ以上にすることができる。
従って、積層方向にパッド電極とオーミック電極を形成して電気的に接続した場合に比べて、パッド電極に接合される半田や導電性融着層に含まれるスズ等の低融点金属が、パッド電極からオーミック電極までに達するのに必要な拡散距離を大きくすることができる。これにより、本発明の半導体発光素子は、半田内のスズ等の低融点金属がオーミック電極まで拡散することを抑制することができるので、接合後の、半導体発光素子及び発光装置の電圧特性の変化を抑制することができる。
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明による半導体発光素子（発光ダイオード）の断面構造を示す図である。図２は、本発明による発光装置の概略図である。
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明による半導体発光素子（発光ダイオード）の断面構造を示す図である。図２は、本発明による発光装置の概略図である。
図２に示すように、発光装置１は、半導体発光素子２、正極端子３ａを含む導電性の保持部材３、負極端子４、樹脂製の保護部材５とを備えている。
半導体発光素子２は、図１に示す１辺Ｌが約０．３μｍ〜約１．０ｍｍになるように形成され、半田層６によって保持部材３に取り付けられている。半導体発光素子２は、図１に示すように、ｎ−ＧａＮからなる基板１１上に半導体積層構造を有する。半導体積層構造は、基板１１側から順に、ｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層を含むｎ型半導体層１２、活性層１３、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層を含むｐ型半導体層１４、ｐ側オーミック電極１５、第１拡散防止層１６、導電性反射層（中間導電層）１７、第２拡散防止層１８、ｐ側パッド電極１９が積層されている。また、基板１１の表面のうち、上記半導体積層構造が形成される表面と対向する表面には、ｎ側パッド電極２０が形成されている。
基板１１〜ｐ型半導体層１４までの積層構造は、既知の半導体発光素子と同様の構成である。例えば、ｎ型半導体層１２としては、ｎ型コンタクト層とｎ型クラッド層を含む積層構造の半導体層を用いることができる。同様に、ｐ型半導体層１４としては、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層を含む積層構造の半導体層を用いることができる。尚、コンタクト層とクラッド層とは別々の層としてもよいし、単一の層であってもよい。ｎ型半導体層１２及びｐ型半導体層１４の材料としては、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等の材料を用いることができる。また、活性層１３としては、ＩｎＧａＮを用いた単一或いは多重量子井戸構造とすることができる。
ｐ側オーミック電極１５は、ｐ型半導体層１４とオーミックコンタクトを形成するためのものであって、ｐ型半導体層１４上に形成された厚さ約１０Åのシリコン層、厚さ約６０ÅのＰｄ層、厚さ約５ÅのＴｉ層からなる。第１拡散防止層１６は、半田層６に含まれるスズ等の低融点金属の拡散を防止するためのものであって、厚さ約３８００ÅのＳｉＯ２層からなる。この第１拡散防止層１６には、ｐ型半導体層１４と導電性反射層１７との間を貫通するように、コンタクトホール１６ａが形成されている。
導電性反射層１７は、基板１１側から順に、厚さ約１０ÅのＴｉ層と、厚さ約１５００ÅのＡｇ層と、厚さ約３００ÅのＴｉ層からなる。ここで、Ａｇ層は、活性層１３で発光された光を基板１１側に反射するためのものである。また、導電性反射層１７には、第１拡散防止層１６のコンタクトホール１６ａに相当する位置に、ｐ側オーミック電極１５と接続するための第１コンタクト部１７ａが一体的に形成されている。
第２拡散防止層１８は、半田層６に含まれるスズ等の低融点金属の拡散を防止するためのものであって、厚さ約３８００ÅのＳｉＯ２層からなる。この第２拡散防止層１８には、導電性反射層１７とｐ側パッド電極１９との間を貫通するように、コンタクトホール１８ａが形成されている。
ｐ側パッド電極１９は、基板１１側から順に、厚さ約３００ÅのＴｉ層と、厚さ約１５００ÅのＰｄ層と、厚さ約２０００Å〜約２００００ÅのＡｕ層からなる。ｐ側パッド電極１９には、第２拡散防止層１８のコンタクトホール１８ａに相当する位置に、導電性反射層１７と接続するための第２コンタクト部１９ａが一体的に形成されている。
本発明の半導体発光素子２では、積層方向（図１の矢印Ａ方向）から視て、第２コンタクト部１９ａが、第１コンタクト部１７ａとは異なる位置に形成されている。詳細には、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａは、中心線Ｃを挟んで略対向する位置に形成されている。従って、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａとの間の、積層方向と直行する方向の距離は、最低でも約数１０−１μｍ以上になる。
ｎ側パッド電極２０は、厚さ約１００ÅのＮｉ層と、厚さ約１０００ÅのＡｌ層と、厚さ約１０００ÅのＴｉ層と、厚さ約２０００ÅのＰｔ層と、厚さ約３０００Åの積層構造を有する。
図２に示すように、ｐ側パッド電極１９は、半田層６によって保持部材３に接合されている。保持部材３の上端部に設けられた部分円錐部３ｂの内周部には、半導体発光素子２から出射された光を反射によって集光するための反射膜（反射部）が形成されている。また、ｎ側パッド電極２０は、負極端子４の上端部と金細線７によってワイヤボンディングされている。そして、これら半導体発光素子２、保持部材３及び負極端子４等を覆うように保護部材５が設けられている。
発光装置１では、正極端子３ａ及び負極端子４の間に一定の電圧が印加されると、半導体発光素子２の活性層１３に正孔及び電子が注入される。そして、注入された正孔と電子が再結合して光を発光する。この活性層１３で発光された光のうち、基板１１と逆側に進行する光は導電性反射層１７により反射されて、基板１１側へ進行する光とともに、基板１１側から出射される。そして、基板１１側から照射された光は、保持部材３の部分円錐部３ｂの内周部に設けられた反射膜によって反射されることにより、集光されて外部へ出射される。
上述したように、本発明の半導体発光素子２では、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａが、半導体発光素子２の中心線Ｃを挟んで対向する位置に形成されている。このように、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａとを、積層方向から視て、異なる位置に形成することによって、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａとの間の、積層方向と直交する方向の距離を約数１０−１μｍ以上取ることができる。
ここで、保持部材３と半導体発光素子２のｐ側パッド電極１９とを接合するために、半田層６を溶融させた際に、半田層６に含まれるスズ等の低融点金属は、ｐ側パッド電極１９の第２コンタクト部１９ａを介して導電性反射層１７に拡散する。その後、更に、導電性反射層１７と第２コンタクト部１９ａとが接触している位置から第１コンタクト部１７ａまで移動しなければ、ｐ側オーミック電極１５まで達することができない。しかしながら、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａとの間には、約数１０−１μｍ以上の距離があるため、導電性反射層１７の内部に拡散した低融点金属は、ほとんどｐ側オーミック電極１５に達することができない。
これにより、ｐ側オーミック電極１５に低融点金属が拡散することを抑制することができるので、ｐ側オーミック電極１５の電気的な特性の変化を防止することができる。従って、半田層６による保持部材３への接合後における、半導体発光素子２の電圧特性の変化を抑制することができる。
また、導電性反射層１７を設けることによって、半田層６内の低融点金属の拡散を抑制するだけでなく、光を基板１１側に反射することができるので、発光装置１の所望の方向の発光強度を高めることができる。
次に、本発明の半導体発光素子の製造方法について、図３〜図１７を参照して説明する。図３〜図１７は、半導体発光素子の各製造工程における半導体発光素子の断面構造を示す図である。
まず、図３に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、基板１１上の全面に亘って、ｎ型半導体層１２、活性層１３、ｐ型半導体層１４を順次エピタキシャル成長させる。尚、ｎ型半導体層１２としてｎ型ＧａＮコンタクト層及びｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を順次成長させた。また、ｐ型半導体層１４としてｐ型ＡｌＧａＮクラッド層及びｐ型ＧａＮ層を順次成長させた。活性層１３としてはＩｎ組成の異なるＩｎＧａＮ層を交互に複数層積層させた多重量子井戸構造とした。
次に、図４に示すように、ｐ型半導体層１４の全面に亘って、後述するエッチング工程においてｐ型半導体層１４の上面を保護するためのＳｉＯ２層３０を形成する。
次に、図５に示すように、レジスト膜３１を形成した後、フォトリソグラフィー技術により、ｎ型半導体層１２、活性層１３、ｐ型半導体層１４が除去される領域のレジスト膜３１を除去して、レジスト膜３１をパターニングする。
次に、図６に示すように、レジスト膜３１をマスクとし、ＨＦ、ＮＨ４Ｆ及び純水の混合液であるバッファードＨＦを用いたエッチングにより、ＳｉＯ２層３０をパターニングする。その後、レジスト膜３１及びＳｉＯ２層３０をマスクとして、Ｃｌ２ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法により、ｐ型半導体層１４、活性層１３、ｎ型半導体層１２をメサ形状に順次エッチングする。
次に、図７に示すように、レジスト膜３１を除去した後、バッファードＨＦを用いて、残りのＳｉＯ２層３０を全てエッチングする。
次に、図８に示すように、フォトリソグラフィー技術により、ｐ側オーミック電極１５及び第１拡散防止層１６が形成される領域以外の基板１１及びｐ型半導体層１４を覆うようにパターニングされたリフトオフ用のレジスト膜３２を形成する。その後、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）蒸着法により、ｐ側オーミック電極１５及び第１拡散防止層１６を順次形成する。
次に、図９に示すように、レジスト膜３２の剥離液を用いて、レジスト膜３２とともに、レジスト膜３２上のｐ側オーミック電極１５及び第１拡散防止層１６をリフトオフ法によって除去する。
次に、図１０に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、コンタクトホール１６ａが形成される領域以外の第１拡散防止層１６を覆うようにパターニングされたレジスト膜３３を形成する。
次に、図１１に示すように、レジスト膜３３をマスクとして、バッファードＨＦを用いたエッチングにより、第１拡散防止層１６にコンタクトホール１６ａを形成する。その後、レジスト膜３３を除去する。
次に、図１２に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、導電性反射層１７が形成される領域以外を覆うようにパターニングされたリフトオフ用のレジスト膜３４を形成する。その後、ＥＢ蒸着法によって、導電性反射層１７を形成する。
次に、図１３に示すように、レジスト膜３４の剥離液を用いて、レジスト膜３４とともに、レジスト膜３４上に形成された導電性反射層１７を除去することによって、第１コンタクト部１７ａを含む導電性反射層１７をパターニングする。
次に、図１４に示すように、表面の段差を覆うようにＳｉＯ２を成膜可能なプラズマＣＶＤ法により第２拡散防止層１８を形成する。その後、フォトリソグラフィー技術を用いて、コンタクトホール１８ａが形成される領域以外の第２拡散防止層１８の上面を覆うようにパターニングされたレジスト膜３５を形成する。
次に、図１５に示すように、レジスト膜３５をマスクとして、バッファードＨＦを用いたエッチングによりコンタクトホール１８ａに対応する位置の第２拡散防止層１８を除去して、コンタクトホール１８ａを形成する。その後、レジスト膜３５を除去する。
次に、図１６に示すように、ｐ側パッド電極１９が形成される領域以外の第２拡散防止層１８を覆うようにパターニングされたレジスト膜３６を形成する。その後、ＥＢ蒸着法により、ｐ側パッド電極１９を形成する。
次に、図１７に示すように、レジスト膜３６の剥離液を用いて、レジスト膜３６とともに、レジスト膜３６上のｐ側パッド電極１９を除去することによって、第２コンタクト部１９ａを含むｐ側パッド電極１９をパターニングする。
最後に、ｎ側パッド電極２０を形成して、図１に示す半導体発光素子２が完成する。
（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態の半導体発光素子の一部を変更した第２実施形態の半導体発光素子について説明する。図１８は、第２実施形態による半導体発光素子の断面構造を示す図である。
次に、上記第１実施形態の半導体発光素子の一部を変更した第２実施形態の半導体発光素子について説明する。図１８は、第２実施形態による半導体発光素子の断面構造を示す図である。
第２実施形態による半導体発光素子２Ａでは、図１８に示すように、導電性反射層１７の第１コンタクト部１７ａ及びｐ側パッド電極１９の第２コンタクト部１９ａが複数形成されている。尚、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａは、積層方向から視ていずれの位置も重ならないように形成されている。
尚、半導体発光素子２Ａにおいて、上記第１コンタクト部１７ａ及び第２コンタクト部１９ａと、コンタクトホール１６ａ及び１８ａ以外の構成は、第１実施形態の半導体発光素子２と同じ構成である。
次に、上記第２実施形態の効果を証明するために作製した、比較用半導体発光素子について説明する。図１９は、比較用半導体発光素子の断面構造を示す図である。
比較用半導体発光素子５０は、図１９に示すように、ｎ−ＧａＮからなる基板５１上に半導体積層構造を有する。半導体積層構造は、基板５１側から順に、ｎ型半導体層５２、活性層５３、ｐ型半導体層５４、ｐ側オーミック電極５５、コンタクトホール５６ａが形成された拡散防止層５６及びｐ側パッド電極５９を備えている。また、基板５１の下面側には、ｎ側パッド電極６０が形成されている。ｐ側パッド電極５９には、ｐ側オーミック電極５５と接続されるコンタクト部５９ａが一体的に形成されている。
上述したように、比較用半導体発光素子５０は、第２実施形態の半導体発光素子２Ａと異なり、導電性反射層を有さないので、ｐ側パッド電極５９とｐ側オーミック電極５５とが、コンタクト部５９ａを介して直接接続されている。従って、ｐ側パッド電極５９が半田付けされる際に、ｐ側オーミック電極５５に半田に含まれるスズ等の低融点金属が拡散しやすい構造になっている。
尚、比較用半導体発光素子５０の基板５１、ｎ型半導体層５２、活性層５３、ｐ型半導体層５４、ｐ側オーミック電極５５、拡散防止層５６は、それぞれ、半導体発光素子２の基板１１、ｎ型半導体層１２、活性層１３、ｐ型半導体層１４、ｐ側オーミック電極１５、第１拡散防止層１６と同じ構成である。
次に、第２実施形態による半導体発光素子２Ａと比較用半導体発光素子５０の電圧特性を比較する。図２０は、第２実施形態による半導体発光素子の電圧特性を示すグラフである。図２１は、比較用半導体発光素子の電圧特性を示すグラフである。
図２０及び図２１において、実線で示す電圧特性が、半田を使わずに、Ａｕ又はＡｇ等を使って電気的に接続した場合のｐ側パッド電極とｎ側パッド電極との間の電圧特性である。また、図２０及び図２１において、点線で示す電圧特性が、ｐ側パッド電極側に半田を使って電気的に接続した場合のｐ側パッド電極とｎ側パッド電極との間の電圧特性である。
図２０に示すように、第２実施形態による半導体発光素子２Ａでは、ｐ側パッド電極１９を半田によって電気的に接続した場合でも、半田を使わずにｐ側パッド電極１９を電気的に接続した場合と比べて、同じ電流を流すのに必要な印加電圧がほとんど変化しないことがわかる。
これは、ｐ側パッド電極１９とｐ側オーミック電極１５との間に導電性反射層１７を形成するとともに、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａとを積層方向から視て異なる位置に形成することによって、半田に含まれる低融点金属がｐ側パッド電極１９からｐ側オーミック電極１５まで拡散するのに必要な距離が大きくなり、ｐ側オーミック電極１５まで拡散する低融点金属を抑制することができたためと考えられる。
一方、図２１に示すように、比較用半導体発光素子５０では、ｐ側パッド電極５９を半田によって電気的に接続した場合では、半田を使わずにｐ側パッド電極５９を電気的に接続した場合と比べて、同じ電流を流すのに必要な印加電圧が大きくなっているのがわかる。
これは、ｐ側パッド電極５９とｐ側オーミック電極５５とをコンタクト部５９ａを介して直接接続することによって、半田に含まれる低融点金属が容易にｐ側オーミック電極５５まで拡散でき、ｐ側オーミック電極５５の電気的特性が変化したためと考えられる。
（第３実施形態）
次に、上記第１実施形態の半導体発光素子の一部を変更した第３実施形態の半導体発光装置について説明する。図２２は、第３実施形態による半導体発光素子の断面構造を示す図である。尚、第１実施形態と同様の構成は、同じ符号をつけて説明を省略する。
次に、上記第１実施形態の半導体発光素子の一部を変更した第３実施形態の半導体発光装置について説明する。図２２は、第３実施形態による半導体発光素子の断面構造を示す図である。尚、第１実施形態と同様の構成は、同じ符号をつけて説明を省略する。
第３実施形態による半導体発光素子２Ｂでは、図２２に示すように、ＧａＮからなる成長基板７１に設けられた分離層７２及びバッファ層（図示略）上に、ｎ型半導体層１２、活性層１３、ｐ型半導体層１４、ｐ側オーミック電極１５、第１拡散防止層１６、導電性反射層１７、第２拡散防止層１８、ｐ側パッド電極１９からなる半導体積層構造を形成する。その後、金（Ａｕ）−スズ（Ｓｎ）からなる導電性融着層７３を介して導電性の支持基板７４に半導体積層構造が接続されるように加熱圧着する。次に、分離層７２により吸収可能なレーザ光を成長基板７１側からスキャン照射することによって、分離層７２を溶解させて成長基板７１を分離させて、半導体積層構造を支持基板７４に貼り代えた後、支持基板７４にｎ側パッド電極７５を形成したものである。
このように、半導体内部で容易に拡散可能なスズを含む導電性融着層７３を用いて、支持基板７４に半導体積層構造を貼り代えるために加熱する場合においても、導電性融着層７３内のスズがｐ側オーミック電極１５まで拡散するには、ｐ側パッド電極１９、第２コンタクト層１９ａ、導電性反射層１７、第１コンタクト層１７ａを経由しなければならない。
しかしながら、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａは、積層方向から視て異なる位置に形成されているので、導電性融着層７３内のスズがｐ側オーミック電極１５に達するまでに必要な距離が大きくなっている。これにより、導電性融着層７３内のスズがｐ側オーミック電極１５に達して、拡散することを抑制することができる。
また、第１コンタクト部１７ａと第２コンタクト部１９ａとを積層方向から視て異なる位置に形成することによって、ｎ側パッド電極７５を、図２に示すような導電性の保持部材３に半田によってフリップチップ接続する場合にも、半田層内のスズがｐ側オーミック電極１５に拡散することを抑制することができる。
また、支持基板７４により半導体積層構造を支持することによって、半導体発光素子２Ｂの放熱性を高めることができる。
この第３実施形態において、サファイヤからなる成長基板を用いる場合には、バッファ層にレーザ光を照射して成長基板を分離させることができるので、分離層を形成する必要はない。
尚、上記第１〜第３実施形態は、一例であり、適宜変更可能である。
例えば、各層を構成する材料は適宜変更可能である。また、各層の厚みを変更することも可能である。例えば、ｐ側オーミック電極１５を構成する各層の厚みは、Ｓｉ層を１０Å〜３０Å、Ｐｄ層を３０Å〜６０Å、基板１１側のＴｉ層を５Å〜ｇ２０Åの範囲で形成することが望ましい。また、導電性反射層１７を構成する各層の厚みは、Ｔｉ層を５Å〜２０Å、Ａｇ層を１０００Å〜２０００Å、Ｔｉ層を１００Å〜３００Åの範囲で形成することが望ましい。また、ｐ側パッド電極１９を構成する各層の厚みは、Ｔｉ層を１００Å〜３００Å、Ｐｄ層を１０００Å〜２０００Å、Ａｕ層を２０００Å〜２００００Åの範囲で形成することが望ましい。
また、上記実施形態では、第１コンタクト部１７ａを導電性反射層１７とを一体的に同じ材料により形成する例を示したが、それぞれを別の材料により形成してもよい。同様に、第２コンタクト部１９ａとｐ側パッド電極１９とを一体的に同じ材料により形成する例を示したが、それぞれを別の材料により形成してもよい。
１ 発光装置
２ 半導体発光素子
２Ａ 半導体発光素子
２Ｂ 半導体発光素子
３ 保持部材
６ 半田層
１１ 基板
１２ ｎ型半導体層
１３ 活性層
１４ ｐ型半導体層
１５ ｐ側オーミック電極
１６ 第１拡散防止層
１６ａ コンタクトホール
１７ 導電性反射層
１７ａ 第１コンタクト部
１８ 第２拡散防止層
１８ａ コンタクトホール
１９ ｐ側パッド電極
１９ａ 第２コンタクト部
２０ ｎ側パッド電極
７１ 成長基板
７２ 分離層
７３ 導電性融着層
７４ 支持基板
７５ ｎ側パッド電極
２ 半導体発光素子
２Ａ 半導体発光素子
２Ｂ 半導体発光素子
３ 保持部材
６ 半田層
１１ 基板
１２ ｎ型半導体層
１３ 活性層
１４ ｐ型半導体層
１５ ｐ側オーミック電極
１６ 第１拡散防止層
１６ａ コンタクトホール
１７ 導電性反射層
１７ａ 第１コンタクト部
１８ 第２拡散防止層
１８ａ コンタクトホール
１９ ｐ側パッド電極
１９ａ 第２コンタクト部
２０ ｎ側パッド電極
７１ 成長基板
７２ 分離層
７３ 導電性融着層
７４ 支持基板
７５ ｎ側パッド電極
Claims (7)
- 活性層を含む半導体層と、前記半導体層と接続されるオーミック電極と、外部と接続されるパッド電極とが積層された半導体発光素子において、
前記オーミック電極と前記パッド電極との間に中間導電層を備え、
前記オーミック電極と前記中間導電層とが接続される第１コンタクト部と、前記パッド電極と前記中間導電層とが接続される第２コンタクト部とが、積層方向から視て異なる位置に配置されていることを特徴とする半導体発光素子。 - 活性層を含む半導体層と、前記半導体層と接続されるオーミック電極と、外部と接続されるパッド電極とが積層され、前記半導体層と、前記オーミック電極と、前記パッド電極とが導電性融着層を介して、導電性の支持基板に接続される半導体発光素子において、
前記オーミック電極と前記パッド電極との間に中間導電層を備え、
前記オーミック電極と前記中間導電層とが接続される第１コンタクト部と、前記パッド電極と前記中間導電層とが接続される第２コンタクト部とが、積層方向から視て異なる位置に配置されていることを特徴とする半導体発光素子。 - 前記オーミック電極は、光を透過可能に構成され、
前記中間導電層は、光を反射可能な導電性反射層であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体発光素子。 - 前記中間導電層は、Ａｇ層を含むことを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。
- 前記第１コンタクト部及び前記第２コンタクト部の少なくともいずれか一方が複数形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
- 前記オーミック電極と前記中間導電層との間と、前記中間導電層と前記パッド電極との間には、低融点金属の拡散を防止する拡散防止層が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
- 活性層を含む半導体層と、前記半導体層と接続されるオーミック電極と、外部と接続されるパッド電極とが積層された半導体発光素子と、前記半導体発光素子を保持し、前記半導体発光素子からの光を反射する保持部材とを備え、前記半導体発光素子のパッド電極は、半田層によって前記保持部材に取り付けられている発光装置において、
前記半導体発光素子は、
前記オーミック電極と前記パッド電極との間に中間導電層を備え、
前記オーミック電極と前記中間導電層とが接続される第１コンタクト部と、前記パッド電極と前記中間導電層とが接続される第２コンタクト部とが、積層方向から視て異なる位置に配置されていることを特徴とする発光装置。
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