JP5652234B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
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Description
前記半導体発光素子を上面から見て、前記p側延伸部は略U字状であることが好ましい。発光部分を広面積にすることができる。
前記半導体発光素子を上面から見て、前記p側延伸部は前記n側パッド電極方向に対し垂直な方向に延びるp側第1延伸部と該p側第1延伸部から垂直な方向に延びるp側第2延伸部とを備え、前記p側パッド電極と前記n側第2延伸部との最短距離は、前記p側第2延伸部と前記n側第2延伸部との最短距離よりも長いことが好ましい。p側パッド電極
とn側第2延伸部との間の過剰な電流集中を抑制することができる。
前記半導体発光素子を上面から見て、前記p側延伸部は前記n側第1延伸部方向に向かって延びるp側第3延伸部を有することが好ましい。これによりn側第1延伸部とp側延伸部との距離を短くすることができ発光むらをさらに低減することができる。
前記半導体発光素子を上面から見て、前記n側パッド電極は、前記p側パッド電極よりも大きいことが好ましい。これによりn側パッド電極とp側第2延伸部との距離を短くすることで発光むらを低減することができるからである。
前記n側電極及び前記p側電極は、少なくとも各2以上複数有していることが好ましい。
第1の実施の形態に係る半導体発光素子について図面を用いて詳述する。図1は、第1の実施の形態に係る半導体発光素子を示す概略平面図である。図2は、第1の実施の形態に係る半導体発光素子を示す概略断面図である。図3は、第1の実施の形態に係る半導体発光素子を示す概略斜視図である。ただし、説明の便宜上、図1と図2は同一縮尺ではない。半導体発光素子の平面を上面と呼ぶ。
p側電極40は、p側パッド電極42と、p側透光性電極44と、p側延伸部(p側第1延伸部46、p側第2延伸部47、p側第3延伸部48)と、を備えている。p側透光性電極44はp型半導体層23上に備えられており、p側透光性電極44はp側パッド電極42と電気的に接続されており、p側パッド電極42はp側延伸部と電気的に接続されている。p側第1延伸部46、p側第2延伸部47,p側第3延伸部48は、連続的に形成されており、U字状を2つ並べた形状を成している。
n側第1延伸部36とp側第2延伸部47は平行な部分を有している。また、n側第2延伸部37とp側第1延伸部46は平行な部分を有している。また、n側第2延伸部37とp側第3延伸部48は平行な部分を有している。
n側第2延伸部37の長さはp側パッド電極42の直径よりも大きいことが好ましい。これにより電流せき止め効果をより効果的に実現することができるからである。また、n側第2延伸部37の長さはn側パッド電極32の直径よりも大きいことが好ましい。これにより電流せき止め効果をより効果的に実現することができるからである。
ただし、半導体発光素子1を上面から見て、n側パッド電極32はp側パッド電極42と同等若しくは小さくすることもできる。n側パッド電極32を小さくすることで発光部5を拡大することができるからである。このときはn側パッド電極32とp側第2延伸部47との距離を近くすることが好ましい。
次に、各構成部材について詳述する。
基板は、半導体結晶をエピタキシャル成長させるのに適した材料から形成される。窒化物半導体のエピタキシャル成長に適した基板としては、C面、A面、R面のいずれかを主面とするサファイア(A12O3)やスピネル(MgA12O4)のような絶縁性基板、またSiC(6H、4H、3C)、シリコン、ZnS、ZnO、GaAs、ダイヤモンド;LiNbO3、NdGaO3等の酸化物基板、窒化物半導体基板(GaN、AlN等)等が挙げられる。また、半導体成長面がオフアングルした基板、或いは凹凸構造が設けられた基板であってもよい。なお、基板は、最終的に除去することもできる。さらに、透光性を有する基板であれば、半導体素子構造を積層した主面に対向するもう一方の主面側を光取り出し面とすることも可能である。
半導体発光素子を構成する発光部としては、いわゆる発光ダイオード、レーザーダイオードなどが好適である。発光部の形状は特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形又はこれに近い形状のものを利用することができる。特に、三角形、四角形、六角形などの形状であると、半導体発光素子を形成する際に、複数の発光部を緻密に配置できるので好ましい。
n側電極はパッド電極と延伸部とにより構成され、p側電極はパッド電極、透光性電極、延伸部とにより構成される。各延伸部は対応するパッド電極と電気的に接続される。よって、延伸部が低抵抗な状態で接続できるように、電極の材料が選択される。電極を積層構造で設ける場合、例えばAu、Pt、Pd、Rh、Ni、W、Mo、Cr、Tiのいずれかの金属またはこれらの合金やそれらの組み合わせとすることができる。具体的な一例として、窒化物半導体層やp側透光性電極44と接続する側からTi/Rh/Au、W/Pt/Au、Rh/Pt/Au、W/Pt/Au/Ni、Pt/Au、Ti/Rhなどを用いて構成することができる。
保護膜は、n側パッド電極、p側パッド電極の上面の一部を除いて、発光部の全面を覆っている。保護膜の材料として、SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2などの単層膜または多層膜を用いることができる。保護膜を備えることにより、ショート等を防ぎ、歩留まりや信頼性を向上することができる。
半導体発光素子の裏面にはメタライズを施している。半導体層から放出された光を上面側に効率よく反射させるためである。メタライズは基板の全面に反射率の高い材料を設けることが好ましい。メタライズの材料はAl、Agなどである。
第2の実施の形態に係る半導体発光素子101は、第1の実施の形態に係る半導体発光素子1と、n側電極、p側電極の数が異なる以外はほぼ同じである。図4は、第2の実施の形態に係る半導体発光素子を示す概略平面図である。
p側電極140は、p側パッド電極142と、p側透光性電極144と、p側延伸部(p側第1延伸部146、p側第2延伸部147、p側第3延伸部148)と、を備えている。p側透光性電極144はp型半導体層123上に備えられており、p側透光性電極144はp側パッド電極142と電気的に接続されており、p側パッド電極142はp側延伸部と電気的に接続されている。p側第1延伸部146、p側第2延伸部147,p側第3延伸部148は、連続的に形成されており、U字状を成している。p側第2延伸部147の先端はn側パッド電極132と等間隔となるように円弧状となっている。
このように半導体発光素子101を上面から見て、長方形であっても発光むらを低減することができる。
実施例1及び2に係る半導体発光素子1は、基板10の上にn型半導体層21、発光層22及びp型半導体層23を順に積層した半導体層20を備えている。半導体発光素子1を上面から見て、p型半導体層23及び発光層22を部分的に除去してn型半導体層21を露出させている。半導体発光素子1の上面はn側パッド電極32、p側パッド電極42の一部を除いて保護膜50で覆われている。基板10の裏面はメタライズ60が施されている。
p側電極40は、p側パッド電極42と、p側透光性電極44と、p側延伸部(p側第1延伸部46、p側第2延伸部47、p側第3延伸部48)と、を備えている。p側透光性電極44はp型半導体層23上に備えられており、p側透光性電極44はp側パッド電極42と電気的に接続されており、p側パッド電極42はp側延伸部と電気的に接続されている。p側第1延伸部46、p側第2延伸部47,p側第3延伸部48は、連続的に形成されており、U字状を2つ並べた形状を成している。
n側電極30は、n側パッド電極32と、n側延伸部(n側第1延伸部36、n側第2延伸部37)と、を備えている。n側パッド電極32は、n型半導体層21上に備えられており、n側パッド電極32はn側延伸部と電気的に接続されている。n側第1延伸部36、n側第2延伸部37は、連続的に形成されており、T字状に形成されたものを2つ有している。そして、n側電極30とp型半導体層23と間には絶縁膜(図示せず)が形成されている。
n側パッド電極32は直径140μmであり、p側パッド電極42は直径100μmである。n側パッド電極32及びp側パッド電極42はTi、Rh、W、Auを含む積層構造であり、p側透光性電極44はITOである。保護膜50はSiO2を用い200nmで被覆している。メタライズ60はAlを用いている。
また、実施例1の方が、比較例1よりもVfが低く抑えられている。特に、実施例1と比較例1の差よりも実施例2と比較例2との差の方が大きく、n型半導体層21の厚みを薄くしたときにVf低減の効果が顕れている。
5、105 発光部
10、110 基板
20、120 半導体層
21、121 n型半導体層
22、122 発光層
23、123 p型半導体層
30、130 n側電極
32、132 n側パッド電極
36、136 n側第1延伸部
37、137 n側第2延伸部
40、140 p側電極
42、142 p側パッド電極
44、144 p側透光性電極
46、146 p側第1延伸部
47、147 p側第2延伸部
48、148 p側第3延伸部
50、150 保護膜
60、160 メタライズ
Claims (6)
- n型半導体層及びp型半導体層が積層された半導体層と、
前記n型半導体層に接続されたn側電極と、
前記p型半導体層上にp側透光性電極を有し、該p側透光性電極に接続されたp側電極と、を備えた半導体発光素子であって、
前記半導体発光素子を上面から見て、
前記p側電極は、p側パッド電極と、前記p側パッド電極から延伸し前記n側電極を囲むように形成されたp側延伸部と、を有し、
前記n側電極は、n側パッド電極と、前記n側パッド電極から延伸したn側延伸部と、を有し、該n側延伸部は前記p側パッド電極方向に向かって延びるn側第1延伸部と、前記n側第1延伸部の先端から連続的に形成され、かつ前記n側第1延伸部と略T字状を形成するn側第2延伸部とを備え、
前記p側延伸部の先端部分は、前記n側パッド電極の形状に沿った湾曲形状を備えることを特徴とする半導体発光素子。 - 前記半導体発光素子を上面から見て、前記p側延伸部は略U字状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。
- 前記半導体発光素子を上面から見て、前記p側延伸部は前記n側パッド電極方向に対し垂直な方向に延びるp側第1延伸部と該p側第1延伸部から垂直な方向に延びるp側第2延伸部とを備え、
前記p側パッド電極と前記n側第2延伸部との最短距離は、前記p側第2延伸部と前記n側第2延伸部との最短距離よりも長いことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体発光素子。 - 前記半導体発光素子を上面から見て、前記p側延伸部は前記n側第1延伸部方向に向かって延びるp側第3延伸部を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
- 前記半導体発光素子を上面から見て、前記n側パッド電極は、前記p側パッド電極よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
- 前記n側電極及び前記p側電極は、少なくとも各2以上複数有していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
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