JP5501319B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)及び図1(b)は、第1の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
図1(b)は、透視平面図である。図1(a)は、図1(b)のA1−A2線断面図である。
これにより、低電圧で高輝度の半導体発光素子を提供することができる。
このように、第1半導体層10は、第1クラッド層11と、電流拡散層12と、を含む。電流拡散層12は、第1クラッド層11と第1電極層50との間に設けられる。第1半導体層10は、電流拡散層12と第2電極層50との間に設けられたn側コンタクト層13をさらに含んでも良い。
図2に表したように、第1電極層50は、金属部51を有する。金属部51には、複数の貫通孔52が設けられている。貫通孔52は、金属部51をZ軸方向に沿って貫通している。貫通孔52は、開口部52oを有する。開口部52oの円相当直径は、10nm以上5マイクロメートル(μm)以下である。
このように、半導体発光素子110によれば、低電圧で高輝度の半導体発光素子が提供できる。
図3に表したように、第1参考例の半導体発光素子191においては、第1電極層50(メッシュ電極)が設けられていない。そして、第1半導体層10(この例ではn側コンタクト層13)の上に細線電極56が設けられている。図3では図示していないが、細線電極56は、n側パッド電極55と接続されている。この例では、Z軸方向に沿ってみたときに、複数の第1コンタクト部41は、細線電極56と重なっていない。
図4には、実施形態に係る半導体発光素子110、第1参考例の半導体発光素子191、及び、第2参考例の半導体発光素子192の特性が例示されている。図4の横軸は、順方向電圧Vfである。縦軸は、電流Icである。
半導体発光素子110によれば、低電圧で高輝度の半導体発光素子が提供できる。
図5は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。 図5は、図1(b)のA1−A2線断面に相当する断面図である。
図5に表したように、第2の実施形態に係る半導体発光素子120は、第1の実施形態に関して説明した第1電極層50、第2電極層60、第1半導体層10、第2半導体層20、発光層30及び第1中間層40に加え、第2中間層80をさらに含む。第1電極層50、第2電極層60、第1半導体層10、第2半導体層20、発光層30及び第1中間層40に関しては既に説明したのと同様の構成を適用できるので、説明を省略する。
図6(a)に表したように、p側電極71、支持基板70、第2電極層60、第1中間層40(光透過導電層41a、第1コンタクト部41及び第1非コンタクト部42)、第2半導体層20(p側コンタクト層22及び第2クラッド層21)、発光層30、及び、第1半導体層10(第1クラッド層11、電流拡散層12及びn側コンタクト層13)の積層体を形成する。この例では、支持基板70としてp形シリコンを用い、第2電極層60としてAgを用い、光透過導電層41aとしてITOを用い、第1コンタクト部41としてITOを用い、第1非コンタクト部42としてSiO2を用い、p側コンタクト層22としてp形のGaPを用い、第2クラッド層21としてp形のInAlPを用い、発光層30としてInGaPを用い、第1クラッド層11としてn形のInAlPを用い、電流拡散層12としてn形のInGaAlP層を用いる。n側コンタクト層として、10nmのn形のGaP層が用いられている。
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、BxInyAlzGa1−x−y−zN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1,x+y+z≦1)なる化学式において組成比x、y及びzをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、N(窒素)以外のV族元素もさらに含むもの、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
Claims (9)
- 円相当直径が10ナノメートル以上5マイクロメートル以下の開口部を有する複数の貫通孔が設けられた金属部を有する第1電極層と、
前記第1電極層と積層された光反射性の第2電極層と、
前記第1電極層と前記第2電極層との間に設けられ第1導電形の第1半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2電極層との間に設けられ前記第1導電形とは異なる第2導電形の第2半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、
前記第2半導体層と前記第2電極層との間に設けられ前記発光層から放出される光に対して透過性を有する第1中間層であって、
前記第2電極層と前記第2半導体層とを電気的にコンタクトさせる複数の第1コンタクト部と、
前記第2電極層から前記第1電極層に向かう積層方向に対して垂直な第1平面内において前記複数の第1コンタクト部と並置され前記第2電極層と前記第2半導体層との間の電気抵抗を前記第1コンタクト部よりも高くする第1非コンタクト部と、
を有する第1中間層と、
を備えた半導体発光素子。 - 前記第第1半導体層は、
前記積層方向に対して平行な平面に射影したときに、前記複数の第1コンタクト部と重なる部分を有する第2コンタクト部と、
前記積層方向に対して垂直な第2平面内において前記第2コンタクト部と並置され前記第1電極層と前記第1半導体層との間の電気抵抗を前記第2コンタクト部よりも高くする第2非コンタクト部と、
を含む請求項1記載の半導体発光素子。 - 前記第1電極層と前記第1半導体層との間に設けられた第2中間層をさらに備え、
前記第2中間層は、
前記積層方向に対して平行な平面に射影したときに、前記複数の第1コンタクト部と重なる部分を有する第2コンタクト部と、
前記積層方向に対して垂直な第2平面内において前記第2コンタクト部と並置され前記第1電極層と前記第1半導体層との間の電気抵抗を前記第2コンタクト部よりも高くする第2非コンタクト部と、
を含む請求項1記載の半導体発光素子。 - 前記第1半導体層は、
第1クラッド層と、
前記第1クラッド層と前記第1電極層との間に設けられ前記第1クラッド層の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有する電流拡散層と、
を含み、
前記電流拡散層の厚さは、10ナノメートル以上5マイクロメートル以下である請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。 - 前記第1半導体層は、
第1クラッド層と、
前記第1クラッド層と前記第1電極層との間に設けられ前記第1クラッド層の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有する電流拡散層と、
を含み、
前記電流拡散層の厚さは、10ナノメートル以上1マイクロメートル以下である請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。 - 前記第1電極層は、Ag、Au、Al、Zn、Zr、Si、Ge、Pt、Rh、Ni、Pd、Cu、Sn、C、Mg、Cr、Te、Se及びTiの少なくとも1つを含む請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記第1電極層の厚さは、10ナノメートル以上50ナノメートル以下である請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記第1電極層の前記積層方向に沿ってみたときの面積は、1平方ミリメートル以上である請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記第1電極層のシート抵抗は、10オーム/□以下である請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
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