JP6351520B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。
発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などの半導体発光素子において、効率の向上が求められている。
特開2011−187873号公報
本発明の実施形態は、高効率の半導体発光素子を提供する。
本発明の実施形態によれば、半導体発光素子は、金属層と、第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、第1発光層と、前記第1導電形の第3半導体層と、前記第2導電形の第4半導体層と、第2発光層と、第1〜第6電極と、第1素子間配線部と、を含む。前記第1半導体層は、前記金属層と第1方向に離間し、第1領域と、前記第1方向と交差する第2方向において前記第1領域と離間した第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間に設けられた第3領域と、を含む。前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域は、前記第1方向と前記第2方向とに交差する第3方向に延在する。前記第2半導体層は、前記第1領域と前記金属層との間、及び、前記第2領域と前記金属層との間に設けられる。前記第1発光層は、前記第1領域と前記第2半導体層との間、及び、前記第2領域と前記第2半導体層との間に設けられる。前記第3半導体層は、前記金属層と前記第1方向に離間し前記第2方向において前記第1半導体層と並び、第4領域と、前記第3方向において前記第4領域と離間した第5領域と、前記第4領域と前記第5領域との間に設けられた第6領域と、を含む。前記第4領域、前記第5領域及び前記第6領域は、前記第2方向に延在する。前記第4半導体層は、前記第4領域と前記金属層との間、及び、前記5領域と前記金属層との間に設けられる。前記第2発光層は、前記第4領域と前記第4半導体層との間、及び、前記第5領域と前記第4半導体層との間に設けられる。前記第1電極は、前記第1領域において前記第2半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第2半導体層と電気的に接続される。前記第2電極は、前記第2領域において前記第2半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第2半導体層と電気的に接続される。前記第3電極は、前記第3領域と前記金属層との間に設けられ前記第3領域と電気的に接続される。前記第4電極は、前記第4領域において前記第4半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第4半導体層と電気的に接続される。前記第5電極は、前記第5領域において前記第4半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第4半導体層と電気的に接続される。前記第6電極は、前記第6領域と前記金属層との間に設けられ前記第6領域と電気的に接続される。前記第1素子間配線部は、前記第2電極と前記金属層との間、及び、前記第6電極と前記金属層との間に設けられ、前記第2電極と前記第6電極とを電気的に接続する。
第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。 第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第2の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。 第2の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第2の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 図8(a)〜図8(d)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の一部を例示する図である。 第3の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。 第3の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第3の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第4の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。 図13(a)〜図13(e)は、実施形態に係る半導体発光素子の電極及び配線を例示する模式的平面図である。 図14(a)〜図14(e)は、実施形態に係る別の半導体発光素子の電極及び配線を例示する模式的平面図である。 図15(a)及び図15(b)は、実施形態に係る別の半導体発光素子の配線構造を例示する模式的平面図である。 図16(a)及び図16(b)は、実施形態に係る別の半導体発光素子の配線構造を例示する模式的平面図である。 図17(a)〜図17(h)は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。 図18(a)〜図18(e)は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。 第5の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第5の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第5の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第5の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第6の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第6の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 図25(a)〜図25(d)は、第6の実施形態に係る半導体発光素子の一部を例示する図である。 第7の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第7の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第8の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。 図29(a)及び図29(b)は、第8の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第8の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 図31(a)及び図31(b)は、第8の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第9の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。 第9の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第9の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第10の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。 第10の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第10の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 第11の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、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。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。
図2〜図4は、第1の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図2は、図1のA1−A2断面を例示する。
図3は、図1のB1−B2断面を例示する。
図4は、図1のC1−C2断面を例示する。
図を見やすくするために、図1の透視平面図においては、図2〜図4の断面図に示す構成要素の一部の図示を省略する。
本実施形態に係る半導体発光素子110は、金属層40と、第1半導体層10aと、第2半導体層20aと、第1発光層30aと、第3半導体層10bと、第4半導体層20bと、第2発光層30bと、第1〜第6電極e1〜e6と、第1素子間配線部12と、を含む。
第1半導体層10aは、金属層40と第1方向D1に離間する。
金属層40から第1半導体層10aに向かう第1方向D1は、Z軸方向に対して平行である。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な方向をY軸方向とする。
第1積層体100aは、第1半導体層10aと、第2半導体層20aと、第1発光層30aと、を含む。第1半導体層10aは、第1領域r1と、第2領域r2と、第3領域r3と、を含む。第2領域r2は、第2方向D2において第1領域r1と離間する。第2方向D2は、第1方向D1と交差する。この例では、第2方向D2は、X軸方向に沿っている。第3領域r3は、第1領域r1と第2領域r2との間に設けられる。第1半導体層10aは、第1導電形である。第1領域r1、第2領域r2及び第3領域r3は第3方向D3に延在する。第3方向D3は、第1方向D1と第2方向D2とに交差する。この例では、第3方向D3は、Y軸方向である。
第2半導体層20aは、第1領域r1と金属層40との間、及び、第2領域r2と金属層40との間に設けられる。第2半導体層20aは、第2導電形である。第1発光層30aは、第1領域r1と第2半導体層20aとの間、及び、第2領域r2と第2半導体層20aとの間に設けられる。
例えば、第1導電形はn形である。第2導電形はp形である。第1導電形がp形であり、第2導電形がn形でもよい。以下においては、第1導電形がn形であり、第2導電形がp形である場合について説明する。
なお、図1〜図4の例では、第1半導体層10aには、第1領域r1aと、第1領域r1aと第2方向D2に離間した第2領域r2aと、第1領域r1aと第2領域r2aとの間に設けられた第3領域r3aと、第1領域r1と第2領域r2aとの間に設けられた第3領域r3bと、が含まれる。これら各領域についても、上記の第1領域r1、第2領域r2及び第3領域r3と同様である。
第2積層体100bは、第3半導体層10bと、第4半導体層20bと、第2発光層30bと、を含む。第3半導体層10bは、金属層40と第1方向D1に離間し第2方向D2において第1半導体層10aと並ぶ。本例では、第1半導体層10aと第3半導体層10bとの間に分離溝13が設けられている。第1半導体層10aと第3半導体層10bとの間に分離溝13がなくてもよい。第3半導体層10bは、第4領域r4と、第5領域r5と、第6領域r6と、を含む。第5領域r5は、第3方向D3において第4領域r4と離間する。第6領域r6は、第4領域r4と第5領域r5との間に設けられる。第3半導体層10bは、第1導電形である。第4領域r4、第5領域r5及び第6領域r6は、第2方向D2に延在する。
第4半導体層20bは、第4領域r4と金属層40との間、及び、第5領域r5と金属層40との間に設けられる。第4半導体層20bは、第2導電形である。第2発光層30bは、第4領域r4と第4半導体層20bとの間、及び、第5領域r5と第4半導体層20bとの間に設けられる。
なお、この例では、第3半導体層10bには、第4領域r4aと、第4領域r4aと第3方向D3に離間した第5領域r5aと、第4領域r4aと第5領域r5aとの間に設けられた第6領域r6aと、第4領域r4aと第5領域r5aとの間に設けられた第6領域r6bと、が含まれる。これら各領域についても、上記の第4領域r4、第5領域r5及び第6領域r6と同様である。
第1電極e1は、第1領域r1において第2半導体層20aと金属層40との間に設けられ、第2半導体層20aと電気的に接続される。第2電極e2は、第2領域r2において第2半導体層20aと金属層40との間に設けられ、第2半導体層20aと電気的に接続される。第3電極e3は、第3領域r3と金属層40との間に設けられ、第3領域r3と電気的に接続される。第1電極e1及び第2電極e2は、例えば、p電極である。第3電極e3は、例えば、n電極である。
第4電極e4は、第4領域r4において第4半導体層20bと金属層40との間に設けられ、第4半導体層20bと電気的に接続される。第5電極e5は、第5領域r5において第4半導体層20bと金属層40との間に設けられ、第4半導体層20bと電気的に接続される。第6電極e6は、第6領域r6と金属層40との間に設けられ、第6領域r6と電気的に接続される。第4電極e4及び第5電極e5は、例えば、p電極である。第6電極e6は、例えば、n電極である。これら第4〜第6電極e4〜e6と、上記の第1〜第3電極e1〜e3とは配列方向が異なっている。
本願明細書において、「電気的に接続される状態」は、複数の導体が直接する状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導体の間に別の導体が配置されその複数の導体の間に電流が流れる状態を含む。
第1素子間配線部12は、第2電極e2と金属層40との間、及び、第6電極e6と金属層40との間に設けられ、第2電極e2と第6電極e6とを電気的に接続する。
半導体発光素子110は、第1連結電極ec1をさらに含む。第1連結電極ec1は、第2半導体層20aと金属層40との間に設けられ、第1電極e1と第2電極e2とを連結する。第1連結電極ec1は、第1電極e1及び第2電極e2と同様に、第2半導体層20aと電気的に接続される。第1連結電極ec1は、第1電極e1及び第2電極e2と同様に、例えば、p電極である。
半導体発光素子110は、第1補助配線部90をさらに含む。第1補助配線部90は、第1電極e1と金属層40との間と、第2電極e2と金属層40との間と、第1連結電極ec1と金属層40との間と、に設けられ、第1電極e1、第2電極e2及び第1連結電極ec1と電気的に接続される。第1補助配線部90は、さらに、第1素子間配線部12と電気的に接続される。これらの電極に第1補助配線部90を設けることで、電流拡散を促進することができる。第1補助配線部90によれば、第2半導体層20aと第1電極e1との間、及び、第2半導体層20aと第2電極e2との間の接触抵抗を変えることなく、電流拡散を促進することができる。第1補助配線部90によれば、発光光の反射率に影響を与える第1電極e1及び第2電極e2の厚さを変えることなく、電流拡散を促進することができる。
なお、第1電極e1及び第2電極e2には、保護金属層(バリアメタルともいう)70が設けられていてもよい。同様に、第4電極e4及び第5電極e5には、保護金属層70が設けられていてもよい。
図1〜図4に示すように、半導体発光素子110は、第1パッド部14aと、第1パッド配線部80と、をさらに含む。第1パッド部14aは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、金属層40と重なり、第1半導体層10aと重ならない。第1パッド配線部80は、第1パッド部14aと第3電極e3とを電気的に接続する。第1パッド部14aは、例えば、n側パッドである。
半導体発光素子110は、第2連結電極ec2をさらに含む。第2連結電極ec2は、第4半導体層20bと金属層40との間に設けられ、第4電極e4と第5電極e5とを連結する。第2連結電極ec2は、第4電極e4及び第5電極e5と同様に、第4半導体層20bと電気的に接続される。第2連結電極ec2は、第4電極e4及び第5電極e5と同様に、例えば、p電極である。
半導体発光素子110は、第2パッド部14bと、第2パッド配線部81と、をさらに含む。第2パッド部14bは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、金属層40と重なり、第3半導体層10bと重ならない。第2パッド配線部81は、第2パッド部14bと第4電極e4との間と、第2パッド部14bと第5電極e5との間と、第2パッド部14bと第2連結電極ec2との間と、を電気的に接続する。第2パッド部14bは、例えば、p側パッドである。
例えば、第1パッド部14aと第2パッド部14bとの間に電圧を印加する。第1パッド配線部80、第1補助配線部90、第1素子間配線部12及び第2パッド配線部81を介して第1積層体100a及び第2積層体100bに電流が流れる。この電流により、第1発光層30a及び第2発光層30bから光が放出される。この例では、放出された光は、第1半導体層10a及び第3半導体層10bの側から出射する。
この例では、第1半導体層10aの表面(光出射面)に凹凸10apが設けられ、第3半導体層10bの表面(光出射面)に凹凸10bpが設けられている。すなわち、光出射面に凹凸が設けられている。これらの凹凸により、光が外部に効率良く出射する。
図1に示すように、第1電極e1、第2電極e2及び第3電極e3は、第3方向D3に延在して設けられる。第3電極e3は、第1電極e1と第2電極e2との間に設けられる。第1連結電極ec1は、第2方向D2に延在して設けられる。第1連結電極ec1は、第1電極e1と第2電極e2とに連結される。第1連結電極ec1は、第3電極e3の開放端ed3に対向して配置される。第1電極e1、第2電極e2及び第3電極e3は、第1パッド部14aと第1連結電極ec1との間に設けられる。
この例では、複数の第1電極e1と複数の第2電極e2とが設けられる。複数の第1電極e1と、複数の第2電極e2とは、第1連結電極ec1により櫛状に連結される。複数の第3電極e3が設けられ、複数の第3電極e3のそれぞれは、第1電極e1と第2電極e2との間に配置される。複数の第3電極e3は、第1パッド配線部80により櫛状に連結される。
第4電極e4、第5電極e5及び第6電極e6は、第2方向D2に延在して設けられる。第6電極e6は、第4電極e4と第5電極e5との間に設けられる。第2連結電極ec2は、第3方向D3に延在して設けられる。第2連結電極ec2は、第4電極e4と第5電極e5とに連結される。第2連結電極ec2は、第6電極e6の開放端ed6に対向して配置される。第4電極e4、第5電極e5及び第6電極e6は、第2パッド部14bと第2電極e2との間に設けられる。第1素子間配線部12は、第2電極e2と、第4〜第6電極e4〜e6と、の間に設けられる。
この例では、複数の第4電極e4と、複数の第5電極e5とが設けられる。複数の第4電極e4と、複数の第5電極e5とは、第2連結電極ec2により櫛状に連結される。複数の第6電極e6が設けられる。複数の第6電極e6のそれぞれは、第4電極e4と第5電極e5との間に配置される。複数の第1素子間配線部12が設けられる。複数の第1素子間配線部12のそれぞれは、複数の第6電極e6のそれぞれと接続される。
ここで、第3電極e3及び第6電極e6(n電極)は、配線部、すなわち、第1素子間配線部12、第1補助配線部90、第1パッド配線部80及び第2パッド配線部81と一体形成可能である。
半導体発光素子110は、基体50と、金属層40と第1素子間配線部12との間に設けられた絶縁層60と、をさらに含む。金属層40は、基体50と絶縁層60との間に設けられている。
半導体発光素子110は、第1素子間絶縁層11をさらに含む。第1素子間絶縁層11は、第1半導体層10aの一部と、第1素子間配線部12と、の間に設けられている。
上記において、第1〜第6電極e1〜e6、及び、第1〜第2連結電極ec1〜ec2には、光反射性の材料が用いられる。例えば、これらの電極には、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、金及びロジウムの少なくともいずれかが用いられる。これにより、高い光反射率が得られる。p電極として例示した第1電極e1、第2電極e2、第4電極e4、第5電極e5、第1連結電極ec1及び第2連結電極ec2には、例えば、Ag、Ni、またはAg系合金及びそれらの積層構造が用いられる。n電極として例示した第3電極e3及び第6電極e6には、例えば、AlまたはAl系合金が用いられる。
例えば、酸素雰囲気中で、250℃以上400℃以下(例えば300℃)で、0.5分以上2分以下(例えば1分)の熱処理が行われ、第1電極e1、第2電極e2及び第1連結電極ec1が形成される。この酸素雰囲気における酸素の濃度は、例えば、50%以上である。この酸素雰囲気における窒素の濃度は、例えば、50%以下である。
窒素雰囲気中で250℃以上400℃以下(例えば300℃)で0.5分以上2分以下(例えば1分)の熱処理をおこなった後に、酸素雰囲気中で250℃以上400℃以下(例えば300℃)で0.5分以上2分以下(例えば1分)の熱処理を行ってもよい。例えば、反射率が高くなり、コンタクト性が向上する。上記の材料及び熱処理は、後述の実施形態にも適用できる。
第1電極e1、第2電極e2及び第1連結電極ec1に上記の構成を適用することで、第2半導体層20aとの良好なオーミック特性が得られる。第2半導体層20aとの低いコンタクト抵抗が得られる。高い電気的特性と、高い光反射率が得られる。第4電極e4、第5電極e5及び第2連結電極ec2についても同様の構成及び材料が適用できる。
例えば、窒素雰囲気中で、300℃以上600℃以下(例えば400℃)で、0.5分以上10分以下(例えば1分)の熱処理が行われ、第3電極e3が形成される。この窒素雰囲気における窒素の濃度は、例えば、90%以上である。窒素に代わりアルゴンなどの不活性ガスを用いても良い。減圧下での熱処理でも良い。上記の熱処理は、後述の実施形態にも適用できる。
第3電極e3に上記の構成を適用することで、第1半導体層10aとの良好なオーミック特性が得られる。第1半導体層10aとの低いコンタクト抵抗が得られる。高い電気的特性と、高い光反射率が得られる。第6電極e6についても同様の構成及び材料が適用できる。
第1素子間配線部12にも光反射性の材料が用いられる。第1素子間配線部12の光反射率は、金属層40の光反射率よりも高いほうが好ましい。例えば、第1素子間配線部12は、アルミニウム、銀、金及びロジウムの少なくともいずれかを含む。金属層40は、例えば、金及びニッケルの少なくともいずれかと、錫と、を含む。すなわち、金属層40には、接合性を考慮して、AuSn、及び、NiSnなどの金属が用いられる。これにより、高い接合性が得られる。
さらに、第1補助配線部90、第1パッド配線部80及び第2パッド配線部81にも光反射性の材料が用いられる。これら第1補助配線部90、第1パッド配線部80及び第2パッド配線部81の少なくともいずれかは、例えば、アルミニウム、銀、金及びロジウムの少なくともいずれかを含む。
発光層(第1発光層30a、第2発光層30b)から放出された光は、これらの電極及び配線部などで効率良く反射される。反射した光は、光出射面から効率良く外部に出射する。これにより、高い光取り出し効率が得られる。
一方、積層体で発生した熱は、基体50において効率良く放熱される。基体50には、熱伝導性が高く、放熱性が高い材料が用いられる。基体50には、例えば、窒化アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム及び銅などが用いられる。これにより、高い放熱性が得られ、積層体の温度が過度に上昇することが抑制される。これにより、高い発光効率が得られる。これらの材料は、後述の実施形態にも適用できる。
発光層から放出される光(発光光)のピーク波長は、例えば400nm以上650nm以下である。ただし、実施形態において、ピーク波長は任意である。
第1半導体層10aには、例えば、n形不純物を含むGaN層が用いられる。n形不純物には、Si、Ge、Te及びSnの少なくともいずれかを用いることができる。第1半導体層10aは、例えば、n側コンタクト層を含む。第3半導体層10bについても同様である。
第2半導体層20aには、例えば、p形不純物を含むGaN層が用いられる。p形不純物には、Mg、Zn及びCの少なくともいずれかを用いることができる。第2半導体層20aは、例えば、p側コンタクト層を含む。第4半導体層20bについても同様である。
第1半導体層10a、第2半導体層20a及び第1発光層30aを含む第1積層体100aは、例えば、エピタキシャル成長により形成される。成長用基板には、例えば、Si、サファイア、GaN、SiC及びGaAsのいずれかを用いることができる。成長用基板の面方位は任意である。第2積層体100bについても同様である。これらの材料は、後述の実施形態にも適用できる。
第1パッド部14a及び第2パッド部14bのそれぞれの形状は、例えば、多角形(例えば五角形以上)、円形、または、扁平円などである。パッド部の幅は、例えば、50マイクロメートル(μm)以上200μm以下(例えば、130μm)である。パッド部に例えば、ボンディングワイヤが接続される。安定した接続できる幅(大きさ)が適用される。
絶縁層60には、例えば、酸化シリコン(SiOなど)や窒化シリコン(Siなど)が用いられる。絶縁層60は、例えば高温で形成される。これにより、絶縁層60において、良好な絶縁性、良好なカバレッジ、及び、良好な信頼性が得られる。この絶縁層60は、低温で形成しても良い。この絶縁層60を用いることで、良好な電流の広がりが得られ、実効的な発光面積を拡大することができる。第1素子間絶縁層11についても、例えば、酸化シリコン(SiOなど)が用いられる。なお、これらの材料は、後述の実施形態にも適用できる。
保護金属層70には、例えば、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)及びタングステン(W)の少なくともいずれかが用いられる。なお、これらの材料は、後述の実施形態にも適用できる。
なお、この例では、第1積層体100aの一部の側面、及び、第2積層体100bの一部の側面は、Z軸方向に対して傾斜している。すなわち、メサ形状を適用してもよい。このメサ形状により光の進行方向を変化させることができる。発光層から放出される光の強度は、約30度の方向において、最高となる。光の強度が最高となる角度に進む光を効率的に変化させることができる。
実施形態によれば、横通電型のThin Film構造の半導体発光素子において、高電圧且つ低電流での動作を可能とする所謂マルチジャンクション構造を提供することができる。実施形態においては、複数の積層体が直列に接続される。1つの積層体における適正な動作電圧は、所定の範囲である。複数の積層体を直列に接続することで、直列に接続された複数の積層体の両端に印加する電圧は、複数の積層体それぞれにおいて分圧される。これにより、両端に印加する電圧が高い電圧である場合も、それぞれの積層体に加わる電圧を、望ましい所定の範囲にすることができる。望ましい所定の範囲の電圧により、高効率が得られる低電流での駆動が得られる。すなわち、複数の積層体において、高電圧且つ低電流での動作が得られる。これにより、複数の積層体において、高効率が得られる。
実施形態によれば、1つの積層体(素子)においては、1つのn電極が2つのp電極で挟まれている。このような積層体が少なくとも2つ直列に接続される。これにより、発光均一性を高めることができる。
実施形態によれば、p電極とn電極との間に層間絶縁層を必要としないため、高い信頼性を得ることができる。実施形態によれば、高い放熱性を得ることができる。
さらに、この例では、光取り出し面には、配線などの遮蔽物が設けられていない。これにより、高い光取り出し効率が得られる。素子間配線部は、光取り出し面ではなく、基体の側に設けられる。これにより、高い光取り出し効率が得られる。パッド部により、高い実装性が得られる。
上記において、半導体発光素子110は、第1積層体100aと、第2積層体100bと、を含む。例えば、図1に表したように、第1積層体100aの第1電極e1及び第2電極e2(p電極)に対して、第2積層体100bの第6電極e6(n電極)が直交して配置される。第1積層体100aと第2積層体100bとの間において、p電極とn電極とは第1素子間配線部12を介して直列に接続される。これにより、無駄な配線をなくすことができる。素子間の接続を容易にすることができる。
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。
図6及び図7は、第2の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図6は、図5のD1−D2断面を例示する。
図7は、図5のE1−E2断面を例示する。
図を見やすくするために、図5の透視平面図においては、図6及び図7の断面図に示す構成要素の一部の図示を省略する。
本実施形態に係る半導体発光素子111は、金属層40と、第1半導体層10aと、第2半導体層20aと、第1発光層30aと、第3半導体層10bと、第4半導体層20bと、第2発光層30bと、第1〜第6電極e1〜e6と、第1素子間配線部12と、を含む。半導体発光素子111は、さらに、第5半導体層10cと、第6半導体層20cと、第3発光層30cと、第7〜第9電極e7〜e9と、第3連結電極ec3と、第2素子間配線部16と、を含む。
第5半導体層10cは、金属層40と第1方向D1に離間し第3方向D3において第1半導体層10aと並ぶ。本例では、第1半導体層10aと第5半導体層10cとの間に分離溝13が設けられている。第1半導体層10aと第5半導体層10cとの間に分離溝13がなくてもよい。
金属層40から第5半導体層10cに向かう第1方向D1は、Z軸方向に対して平行である。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な方向をY軸方向とする。
第3積層体100cは、第5半導体層10c、第6半導体層20cと、第3発光層30cと、を含む。第5半導体層10cは、第7領域r7と、第8領域r8と、第9領域r9と、を含む。第8領域r8は、第2方向D2において第7領域r7と離間する。第2方向D2は、第1方向D1と交差する。この例では、第2方向D2は、X軸方向に沿っている。第9領域r9は、第7領域r7と第8領域r8との間に設けられる。第5半導体層10cは、第1導電形である。第7領域r7、第8領域r8及び第9領域r9は第3方向D3に延在する。第3方向D3は、第1方向D1と第2方向D2とに交差する。この例では、第3方向D3は、Y軸方向である。
第6半導体層20cは、第7領域r7と金属層40との間、及び、第8領域r8と金属層40との間に設けられる。第6半導体層20cは、第2導電形である。第3発光層30cは、第7領域r7と第6半導体層20cとの間、及び、第8領域r8と第6半導体層20cとの間に設けられる。
なお、図5の例では、第5半導体層10cには、第7領域r7aと、第7領域r7aと第2方向D2に離間した第8領域r8aと、第7領域r7aと第8領域r8aとの間に設けられた第9領域r9aと、第7領域r7と第8領域r8aとの間に設けられた第9領域r9bと、が含まれる。これら各領域についても、上記の第7領域r7、第8領域r8及び第9領域r9と同様である。
第7電極e7は、第7領域r7において第6半導体層20cと金属層40との間に設けられ、第6半導体層20cと電気的に接続される。第8電極e8は、第8領域r8において第6半導体層20cと金属層40との間に設けられ、第6半導体層20cと電気的に接続される。第9電極e9は、第9領域r9と金属層40との間に設けられ、第9領域r9と電気的に接続される。第7電極e7及び第8電極e8は、例えば、p電極である。第9電極e9は、例えば、n電極である。
第3連結電極ec3は、第6半導体層20cと金属層40との間に設けられ、第7電極e7と第8電極e8とを連結する。第3連結電極ec3は、第7電極e7及び第8電極e8と同様に、第6半導体層20cと電気的に接続される。第3連結電極ec3は、第7電極e7及び第8電極e8と同様に、例えば、p電極である。
第2素子間配線部16は、第3電極e3と金属層40との間、及び、第3連結電極ec3と金属層40との間に設けられ、第3電極e3と第3連結電極ec3とを電気的に接続する。
半導体発光素子111は、第2補助配線部91をさらに含む。第2補助配線部91は、第7電極e7と金属層40との間と、第8電極e8と金属層40との間と、第3連結電極ec3と金属層40との間と、に設けられ、第7電極e7、第8電極e8及び第3連結電極ec3と電気的に接続される。第2補助配線部91は、さらに、第2素子間配線部16と電気的に接続される。
なお、第7電極e7及び第8電極e8には、第1電極e1、第2電極e2、第4電極e4及び第5電極e5と同様に、保護金属層70が設けられていてもよい。
図5〜図7に示すように、半導体発光素子111は、第1パッド部14cと、第1パッド配線部82と、をさらに含む。第1パッド部14cは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、金属層40と重なり、第5半導体層10cと重ならない。第1パッド配線部82は、第1パッド部14cと第9電極e9とを電気的に接続する。第1パッド部14cは、例えば、n側パッドである。
半導体発光素子111は、第2連結電極ec2をさらに含む。第2連結電極ec2は、第4半導体層20bと金属層40との間に設けられ、第4電極e4と第5電極e5とを連結する。第2連結電極ec2は、第4電極e4及び第5電極e5と同様に、第4半導体層20bと電気的に接続される。第2連結電極ec2は、第4電極e4及び第5電極e5と同様に、例えば、p電極である。
半導体発光素子111は、第2パッド部14bと、第2パッド配線部81と、をさらに含む。第2パッド部14bは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、金属層40と重なり、第3半導体層10bと重ならない。第2パッド配線部81は、第2パッド部14bと第4電極e4との間と、第2パッド部14bと第5電極e5との間と、第2パッド部14bと第2連結電極ec2との間と、を電気的に接続する。第2パッド部14bは、例えば、p側パッドである。
図5に示すように、第7電極e7、第8電極e8及び第9電極e9は、第3方向D3に延在して設けられる。第9電極e9は、第7電極e7と第8電極e8との間に設けられる。第3連結電極ec3は、第2方向D2に延在して設けられる。第3連結電極ec3は、第7電極e7と第8電極e8とに連結される。第3連結電極ec3は、第9電極e9の開放端ed9に対向して配置される。第7電極e7、第8電極e8及び第9電極e9は、第1パッド部14cと第3連結電極ec3との間に設けられる。第2素子間配線部16は、第1〜第3電極e1〜e3と、第3連結電極ec3と、の間に設けられる。
この例では、複数の第7電極e7と、複数の第8電極e8とが設けられる。複数の第7電極e7と、複数の第8電極e8とは、第3連結電極ec3により櫛状に連結される。複数の第9電極e9が設けられる。複数の第9電極e9のそれぞれは、第7電極e7と第8電極e8との間に配置される。複数の第9電極e9は、第1パッド配線部82により櫛状に連結される。複数の第2素子間配線部16が設けられる。複数の第2素子間配線部16のそれぞれは、複数の第3電極e3のそれぞれと接続される。
ここで、第3電極e3、第6電極e6及び第9電極e9(n電極)は、配線部、すなわち、第1素子間配線部12、第2素子間配線部16、第1補助配線部90、第2補助配線部91、第1パッド配線部82及び第2パッド配線部81と一体形成可能である。
半導体発光素子111は、基体50と、金属層40と第2素子間配線部16との間に設けられた絶縁層60と、をさらに含む。金属層40は、基体50と絶縁層60との間に設けられている。
半導体発光素子111は、第2素子間絶縁層15をさらに含む。第2素子間絶縁層15は、第5半導体層10cの一部と、第2素子間配線部16と、の間に設けられている。第2素子間絶縁層15には、例えば、酸化シリコン(SiOなど)が用いられる。
図8(a)〜図8(d)は、第2の実施形態に係る半導体発光素子の一部を例示する図である。
図8(a)は、図5のS部を拡大した模式的透視平面図である。
図8(b)は、図8(a)のT1−T2断面を例示する模式的断面図である。
図8(c)は、図8(a)のU1−U2断面を例示する模式的断面図である。
図8(d)は、図8(a)のV1−V2断面を例示する模式的断面図である。
図8(a)〜図8(d)に表すように、半導体発光素子111は、反射層61をさらに含む。反射層61は、金属層40と絶縁層60との間に部分的に設けられている。反射層61は、例えば、AgまたはAg系合金を含む。なお、図8(a)〜図8(d)の例では、基体50の図示を省略している。
実施形態によれば、少なくとも3つの積層体が直列に接続される。これにより、高い発光均一性を得ることができる。高い光取り出し効率を得ることができる。これにより、高効率の半導体発光素子を提供できる。
上記において、半導体発光素子111は、第1積層体100aと、第2積層体100bと、第3積層体100cと、を含む。例えば、図5に表したように、第1積層体100aの第1電極e1及び第2電極e2(p電極)に対して、第2積層体100bの第6電極e6(n電極)が直交して配置され、第1積層体100aの第3電極e3(n電極)に対して、第3積層体100cの第7電極e7及び第8電極e8(p電極)が平行に配置される。第1積層体100a〜第2積層体100bとの間において、p電極とn電極とは第1素子間配線部12を介して直列に接続される。さらに、第3積層体100c〜第1積層体100aとの間において、p電極とn電極とは第2素子間配線部16を介して直列に接続される。これにより、無駄な配線をなくすことができる。素子間の接続を容易にすることができる。
(第3の実施形態)
図9は、第3の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。
図10及び図11は、第3の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図10は、図9のF1−F2断面を例示する。
図11は、図9のG1−G2断面を例示する。
図を見やすくするために、図9の透視平面図においては、図10及び図11の断面図に示す構成要素の一部の図示を省略する。
本実施形態に係る半導体発光素子112は、金属層40と、第1半導体層10aと、第2半導体層20aと、第1発光層30aと、第3半導体層10bと、第4半導体層20bと、第2発光層30bと、第1〜第6電極e1〜e6と、第1素子間配線部12と、第5半導体層10cと、第6半導体層20cと、第3発光層30cと、第7〜第9電極e7〜e9と、第3連結電極ec3と、第2素子間配線部16と、を含む。半導体発光素子112は、さらに、第7半導体層10dと、第8半導体層20dと、第4発光層30dと、第10〜第12電極e10〜e12と、第3素子間配線部18と、を含む。
第7半導体層10dは、金属層40と第1方向D1に離間し第3方向D3において第3半導体層10bと並ぶ。本例では、第3半導体層10bと第7半導体層10dとの間に分離溝13が設けられている。第3半導体層10bと第7半導体層10dとの間に分離溝13がなくてもよい。
なお、金属層40から第7半導体層10dに向かう第1方向D1は、Z軸方向に対して平行である。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な方向をY軸方向とする。
第4積層体100dは、第7半導体層10d、第8半導体層20dと、第4発光層30dと、を含む。第7半導体層10dは、第10領域r10と、第11領域r11と、第12領域r12と、を含む。第11領域r11は、第2方向D2において第10領域r10と離間する。第2方向D2は、第1方向D1と交差する。この例では、第2方向D2は、X軸方向に沿っている。第12領域r12は、第10領域r10と第11領域r11との間に設けられる。第7半導体層10dは、第1導電形である。第10領域r10、第11領域r11及び第12領域r12は第3方向D3に延在する。第3方向D3は、第1方向D1と第2方向D2とに交差する。この例では、第3方向D3は、Y軸方向である。
第8半導体層20dは、第10領域r10と金属層40との間、及び、第11領域r11と金属層40との間に設けられる。第8半導体層20dは、第2導電形である。第4発光層30dは、第10領域r10と第8半導体層20dとの間、及び、第11領域r11と第8半導体層20dとの間に設けられる。
なお、図9の例では、第7半導体層10dには、第10領域r10aと、第10領域r10aと第2方向D2に離間した第11領域r11aと、第10領域r10aと第11領域r11aとの間に設けられた第12領域r12aと、第10領域r10と第11領域r11aとの間に設けられた第12領域r12bと、が含まれる。これら各領域についても、上記の第10領域r10、第11領域r11及び第12領域r12と同様である。
第10電極e10は、第10領域r10において第8半導体層20dと金属層40との間に設けられ、第8半導体層20dと電気的に接続される。第11電極e11は、第11領域r11において第8半導体層20dと金属層40との間に設けられ、第8半導体層20dと電気的に接続される。第12電極e12は、第12領域r12と金属層40との間に設けられ、第12領域r12と電気的に接続される。第10電極e10及び第11電極e11は、例えば、p電極である。第12電極e12は、例えば、n電極である。
第3素子間配線部18は、第5電極e5と金属層40との間、及び、第12電極e12と金属層40との間に設けられ、第5電極e5と第12電極e12とを電気的に接続する。
半導体発光素子112は、第2連結電極ec2と、第3補助配線部92と、をさらに含む。第2連結電極ec2は、第4半導体層20bと金属層40との間に設けられ、第4電極e4と第5電極e5とを連結する。第2連結電極ec2は、第4電極e4及び第5電極e5と同様に、第4半導体層20bと電気的に接続される。第2連結電極ec2は、第4電極e4及び第5電極e5と同様に、例えば、p電極である。第3補助配線部92は、第4電極e4と金属層40との間と、第5電極e5と金属層40との間と、第2連結電極ec2と金属層40との間と、に設けられ、第4電極e4、第5電極e5及び第2連結電極ec2と電気的に接続される。第3補助配線部92は、さらに、第3素子間配線部18と電気的に接続される。
なお、第10電極e10及び第11電極e11には、第1電極e1、第2電極e2、第4電極e4、第5電極e5、第7電極e7及び第8電極e8と同様に、保護金属層70が設けられていてもよい。
図9〜図11に示すように、半導体発光素子112は、第1パッド部14cと、第1パッド配線部82と、をさらに含む。第1パッド部14cは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、金属層40と重なり、第5半導体層10cと重ならない(図6参照)。第1パッド配線部82は、第1パッド部14cと第9電極e9とを電気的に接続する。第1パッド部14cは、例えば、n側パッドである。
半導体発光素子112は、第2パッド部14dと、第2パッド配線部83と、をさらに含む。第2パッド部14dは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、金属層40と重なり、第7半導体層10dと重ならない。第2パッド配線部83は、第2パッド部14dと第10電極e10との間と、第2パッド部14dと第11電極e11との間と、第2パッド部14dと第4連結電極ec4との間と、を電気的に接続する。第2パッド部14dは、例えば、p側パッドである。
図9に示すように、第10電極e10、第11電極e11及び第12電極e12は、第3方向D3に延在して設けられる。第12電極e12は、第10電極e10と第11電極e11との間に設けられる。第4連結電極ec4は、第2方向D2に延在して設けられる。第4連結電極ec4は、第10電極e10と第11電極e11とに連結される。第4連結電極ec4は、第12電極e12の開放端ed12に対向して配置される。第10電極e10、第11電極e11及び第12電極e12は、第2パッド部14dと第5電極e5との間に設けられる。第3素子間配線部18は、第5電極e5と、第10〜第12電極e10〜e12と、の間に設けられる。
この例では、複数の第10電極e10と複数の第11電極e11とが設けられる。複数の第10電極e10と、複数の第11電極e11とは、第4連結電極ec4により櫛状に連結される。複数の第12電極e12が設けられる。複数の第12電極e12のそれぞれは、第10電極e10と第11電極e11との間に配置される。複数の第3素子間配線部18が設けられる。複数の第3素子間配線部18のそれぞれは、複数の第12電極e12のそれぞれと接続される。
ここで、第3電極e3、第6電極e6、第9電極e9及び第12電極e12(n電極)は、配線部、すなわち、第1素子間配線部12、第2素子間配線部16、第3素子間配線部18、第1補助配線部90、第2補助配線部91、第3補助配線部92、第1パッド配線部82及び第2パッド配線部83と一体形成可能である。
半導体発光素子112は、基体50と、金属層40と第3素子間配線部18との間に設けられた絶縁層60と、をさらに含む。金属層40は、基体50と絶縁層60との間に設けられている。
半導体発光素子112は、第3素子間絶縁層17をさらに含む。第3素子間絶縁層17は、第7半導体層10dの一部と、第3素子間配線部18と、の間に設けられている。第3素子間絶縁層17には、例えば、酸化シリコン(SiOなど)が用いられる。
実施形態によれば、少なくとも4つの積層体が直列に接続される。これにより、高い発光均一性を得ることができる。高い光取り出し効率を得ることができる。これにより、高効率の半導体発光素子を提供できる。
上記において、半導体発光素子112は、第1積層体100aと、第2積層体100bと、第3積層体100cと、第4積層体100dと、を含む。例えば、図9に表したように、第1積層体100aの第1電極e1及び第2電極e2(p電極)に対して、第2積層体100bの第6電極e6(n電極)が直交して配置され、第1積層体100aの第3電極e3(n電極)に対して、第3積層体100cの第7電極e7及び第8電極e8(p電極)が平行に配置される。さらに、第2積層体100bの第4電極e4及び第5電極e5(p電極)に対して、第4積層体100dの第12電極e12(n電極)が直交して配置される。第1積層体100a〜第2積層体100bとの間において、p電極とn電極とは第1素子間配線部12を介して直列に接続される。第3積層体100c〜第1積層体100aとの間において、p電極とn電極とは第2素子間配線部16を介して直列に接続される。さらに、第2積層体100b〜第4積層体100dとの間において、p電極とn電極とは第3素子間配線部18を介して直列に接続される。これにより、無駄な配線をなくすことができる。素子間の接続を容易にすることができる。
(第4の実施形態)
図12は、第4の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。
本実施形態に係る半導体発光素子113は、金属層40と、第1半導体層10aと、第2半導体層20aと、第1発光層30aと、第1〜第3電極e1〜e3と、を含む。半導体発光素子113は、さらに、第5半導体層10cと、第6半導体層20cと、第3発光層30cと、第7〜第9電極e7〜e9と、第3連結電極ec3と、第2素子間配線部16と、を含む。なお、半導体発光素子113の断面構造は、第2の実施形態で説明した半導体発光素子111、及び、第3の実施形態で説明した半導体発光素子112と同様である。ここでは、図2、図6、図7及び図12を参照しながら説明する。
第1半導体層10aは、金属層40と第1方向D1に離間する。
第1積層体100aは、第1半導体層10aと、第2半導体層20aと、第1発光層30aと、を含む。第1半導体層10aは、第1領域r1と、第2領域r2と、第3領域r3と、を含む。第2領域r2は、第2方向D2において第1領域r1と離間する。第2方向D2は、第1方向D1と交差する。この例では、第2方向D2は、X軸方向に沿っている。第3領域r3は、第1領域r1と第2領域r2との間に設けられる。第1半導体層10aは、第1導電形である。第1領域r1、第2領域r2及び第3領域r3は第3方向D3に延在する。第3方向D3は、第1方向D1と第2方向D2とに交差する。この例では、第3方向D3は、Y軸方向である。
第2半導体層20aは、第1領域r1と金属層40との間、及び、第2領域r2と金属層40との間に設けられる。第2半導体層20aは、第2導電形である。第1発光層30aは、第1領域r1と第2半導体層20aとの間、及び、第2領域r2と第2半導体層20aとの間に設けられる。
第5半導体層10cは、金属層40と第1方向D1に離間し第3方向D3において第1半導体層10aと並ぶ。本例では、第1半導体層10aと第5半導体層10cとの間に分離溝13が設けられている。第1半導体層10aと第5半導体層10cとの間に分離溝13がなくてもよい。
なお、金属層40から第5半導体層10cに向かう第1方向D1は、Z軸方向に対して平行である。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な方向をY軸方向とする。
第3積層体100cは、第5半導体層10c、第6半導体層20cと、第3発光層30cと、を含む。第5半導体層10cは、第7領域r7と、第8領域r8と、第9領域r9と、を含む。第8領域r8は、第2方向D2において第7領域r7と離間する。第2方向D2は、第1方向D1と交差する。この例では、第2方向D2は、X軸方向に沿っている。第9領域r9は、第7領域r7と第8領域r8との間に設けられる。第5半導体層10cは、第1導電形である。第7領域r7、第8領域r8及び第9領域r9は第3方向D3に延在する。第3方向D3は、第1方向D1と第2方向D2とに交差する。この例では、第3方向D3は、Y軸方向である。
第6半導体層20cは、第7領域r7と金属層40との間、及び、第8領域r8と金属層40との間に設けられる。第6半導体層20cは、第2導電形である。第3発光層30cは、第7領域r7と第6半導体層20cとの間、及び、第8領域r8と第6半導体層20cとの間に設けられる。
第1電極e1は、第1領域r1において第2半導体層20aと金属層40との間に設けられ、第2半導体層20aと電気的に接続される。第2電極e2は、第2領域r2において第2半導体層20aと金属層40との間に設けられ、第2半導体層20aと電気的に接続される。第3電極e3は、第3領域r3と金属層40との間に設けられ、第3領域r3と電気的に接続される。第1電極e1及び第2電極e2は、例えば、p電極である。第3電極e3は、例えば、n電極である。
第7電極e7は、第7領域r7において第6半導体層20cと金属層40との間に設けられ、第6半導体層20cと電気的に接続される。第8電極e8は、第8領域r8において第6半導体層20cと金属層40との間に設けられ、第6半導体層20cと電気的に接続される。第9電極e9は、第9領域r9と金属層40との間に設けられ、第9領域r9と電気的に接続される。第7電極e7及び第8電極e8は、例えば、p電極である。第9電極e9は、例えば、n電極である。
第3連結電極ec3は、第6半導体層20cと金属層40との間に設けられ、第7電極e7と第8電極e8とを連結する。第3連結電極ec3は、第7電極e7及び第8電極e8と同様に、第6半導体層20cと電気的に接続される。第3連結電極ec3は、第7電極e7及び第8電極e8と同様に、例えば、p電極である。
第2素子間配線部16は、第3電極e3と金属層40との間、及び、第3連結電極ec3と金属層40との間に設けられ、第3電極e3と第3連結電極ec3とを電気的に接続する。
半導体発光素子113は、第2補助配線部91をさらに含む。第2補助配線部91は、第7電極e7と金属層40との間と、第8電極e8と金属層40との間と、第3連結電極ec3と金属層40との間と、に設けられ、第7電極e7、第8電極e8及び第3連結電極ec3と電気的に接続される。第2補助配線部91は、さらに、第2素子間配線部16と電気的に接続される。
半導体発光素子113は、第1パッド部14cと、第1パッド配線部82と、をさらに含む。第1パッド部14cは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、金属層40と重なり、第5半導体層10cと重ならない。第1パッド配線部82は、第1パッド部14cと第9電極e9とを電気的に接続する。第1パッド部14cは、例えば、n側パッドである。
半導体発光素子113は、第1連結電極ec1をさらに含む。第1連結電極ec1は、第2半導体層20aと金属層40との間に設けられ、第1電極e1と第2電極e2とを連結する。第1連結電極ec1は、第1電極e1及び第2電極e2と同様に、第2半導体層20aと電気的に接続される。第1連結電極ec1は、第1電極e1及び第2電極e2と同様に、例えば、p電極である。
半導体発光素子113は、第2パッド部14eと、第2パッド配線部84と、をさらに含む。第2パッド部14eは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、金属層40と重なり、第1半導体層10aと重ならない。第2パッド配線部84は、第2パッド部14eと第1電極e1との間と、第2パッド部14eと第2電極e2との間と、第2パッド部14eと第1連結電極ec1との間と、を電気的に接続する。第2パッド部14eは、例えば、p側パッドである。
図12に示すように、第7電極e7、第8電極e8及び第9電極e9は、第3方向D3に延在して設けられる。第9電極e9は、第7電極e7と第8電極e8との間に設けられる。第3連結電極ec3は、第2方向D2に延在して設けられる。第3連結電極ec3は、第7電極e7と第8電極e8とに連結される。第3連結電極ec3は、第9電極e9の開放端ed9に対向して配置される。第7電極e7、第8電極e8及び第9電極e9は、第1パッド部14cと第3連結電極ec3との間に設けられる。第2素子間配線部16は、第1〜第3電極e1〜e3と、第3連結電極ec3と、の間に設けられる。
実施形態によれば、少なくとも2つの積層体が直列に接続される。これにより、高い発光均一性を得ることができる。高い光取り出し効率を得ることができる。これにより、高効率の半導体発光素子を提供できる。
図13(a)〜図13(e)は、実施形態に係る半導体発光素子の電極及び配線を例示する模式的平面図である。
図13(a)〜図13(e)は、第3の実施形態に係る半導体発光素子112をレイヤ毎に分解した状態を表し、4つ(2×2)の積層体を直列に接続した場合における電極及び配線の配置を例示する図である。
図13(a)はp電極の配置を表す。図13(a)に表すように、第1積層体100aには、第1電極e1と、第2電極e2と、第1連結電極ec1と、が配置される。第2積層体100bには、第4電極e4と、第5電極e5と、第2連結電極ec2と、が配置される。第3積層体100cには、第7電極e7と、第8電極e8と、第3連結電極ec3と、が配置される。第4積層体100dには、第10電極e10と、第11電極e11と、第4連結電極ec4と、が配置される。
図13(b)はn電極の配置を表す。図13(b)に表すように、第1積層体100aには、第3電極e3が配置される。第2積層体100bには、第6電極e6が配置される。第3積層体100cには、第9電極e9が配置される。第4積層体100dには、第12電極e12が配置される。
図13(c)は配線の配置を表す。図13(c)に表すように、第1積層体100aには、第2素子間配線部16と、第1補助配線部90と、が配置される。第2積層体100bには、第1素子間配線部12と、第3補助配線部92と、が配置される。第3積層体100cには、第2補助配線部91と、第1パッド配線部82と、が配置される。第4積層体100dには、第3素子間配線部18と、第2パッド配線部83と、が配置される。
図13(d)はメサの配置を表す。図13(d)に表すように、素子電極面にはメサ19が形成される。
図13(e)は分離溝の配置を表す。図13(e)に表すように、素子表面には分離溝13が形成される。
図14(a)〜図14(e)は、実施形態に係る別の半導体発光素子の電極及び配線を例示する模式的平面図である。
図14(a)〜図14(e)は、実施形態に係る別の半導体発光素子をレイヤ毎に分解した状態を表し、9つ(3×3)の積層体を直列に接続した場合における電極及び配線の配置を例示する図である。
上記の図13(a)〜図13(e)の例と同様に、図14(a)はp電極の配置を表す。図14(b)はn電極の配置を表す。図14(c)は配線の配置を表す。図14(d)はメサの配置を表す。図14(e)は分離溝の配置を表す。
このように、実施形態の半導体発光素子においては、9つの積層体を直列に接続した場合でも、基本的な配置は4つの積層体の場合と同様である。このため、積層体の個数について特に限定されない。
図15(a)及び図15(b)は、実施形態に係る別の半導体発光素子の配線構造を例示する模式的平面図である。
図15(a)は、9つ(3×3)の積層体を含む半導体発光素子の配線構造を例示する図である。
図15(b)は、図15(a)のW部を拡大した図である。
図15(a)及び図15(b)に表すように、第1積層体100aと第3積層体100cとが第3方向D3に並ぶ。第1積層体100aにおいて、p側の電極paは、第1電極e1と、第2電極e2と、第1連結電極ec1と、を含む。第1電極e1及び第2電極ep2は、第3方向D3に延在する。第1連結電極ec1は、第2方向D2に延在し、第1電極e1と第2電極e2とを連結する。
n側の電極naは、2つの第3電極e3、e3bと、第5連結電極ec5と、を含む。2つの第3電極e3、e3bは、第3方向D3に延在する。第5連結電極ec5は、第2方向D2に延在し、2つの第3電極e3と第3電極e3bとを連結する。
同様に、第3積層体100cにおいて、p側の電極pbは、第7電極e7と、第8電極e8と、第3連結電極ec3と、を含む。第7電極e7及び第8電極e8は、第3方向D3に延在する。第3連結電極ec3は、第2方向D2に延在し、第7電極e7と第8電極e8とを連結する。
n側の電極nbは、2つの第9電極e9、e9bと、第6連結電極ec6と、を含む。2つの第9電極e9、e9bは、第3方向D3に延在する。第6連結電極ec6は、第2方向D2に延在し、2つの第9電極e9と第9電極e9bとを連結する。
本例の場合、p電極pa、pbには補助配線部が設けられていない。第1積層体100aと第3積層体100cとの素子間接続には素子間配線部21が用いられる。素子間配線部21は、前述の第2素子間配線部16(図5)のような線状ではなく、幅広の板状とされる。これにより、抵抗を低減することができる。素子間配線部21は、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第1積層体100aと第3積層体100cとの間において第2方向D2に延在して設けられている。
第5連結電極ec5と素子間配線部21とが電気的に接続される。第3連結電極ec3と素子間配線部21とが電気的に接続される。このようにして、第1積層体100aのn電極と、第3積層体100cのp電極と、が直列に接続される。なお、本例の配線構造を適用可能な積層体の個数は9つ(3×3)に限らない。基本的な断面構造は、前述の第1〜第4の実施形態で説明した通りである。
図16(a)及び図16(b)は、実施形態に係る別の半導体発光素子の配線構造を例示する模式的平面図である。
図16(a)は、4つ(2×2)の積層体を含む半導体発光素子の配線構造を例示する図である。
図16(b)は、4つ(2×2)の積層体を含む半導体発光素子の別の配線構造を例示する図である。
図16(a)に表す配線構造は、前述の第3の実施形態(図9)で説明した配線構造と同様である。すなわち、第1積層体100aと第3積層体100cとが第3方向D3に並ぶ。第3積層体100cにおいて、p側の第8電極e8は、第3方向D3に延在する。第8電極e8は、第2方向D2に延在する延在部分e81を有する。n側の2つの第9電極e9、e9bは、第3方向D3に延在する。これら第9電極e9と第9電極e9bとは、第7連結電極ec7により連結される。第7連結電極ec7は、第2方向に延在し、第1パッド部14cに接続される。第1方向D1に垂直な平面に投影したときに、延在部分e81は、分離溝13と第7連結電極ec7との間に設けられる。すなわち、第3方向D3において、n電極(第7連結電極ec7)がp電極(第8電極e8の延在部分e81)よりも内側に配置される。
一方、図16(b)に表す配線構造では、n電極(第7連結電極ec7)が外側に配置される。すなわち、第3積層体100cにおいて、p側の第8電極e8は、第3方向D3に延在し、第2方向D2には延在しない。n側の2つの第9電極e9、e9bは、第3方向D3に延在する。これら第9電極e9と第9電極e9bとは、第7連結電極ec7により連結される。第7連結電極ec7は、第2方向に延在し、第1パッド部14cに接続される。第1方向D1に垂直な平面に投影したときに、第7連結電極ec7は、分離溝13と並んで配置され、分離溝13と第7連結電極ec7との間には第8電極e8の延在部分e81は存在しない。第3方向D3において、n電極(第7連結電極ec7)がp電極(第8電極e8)よりも外側に配置される。実施形態においては、図16(a)及び図16(b)のいずれの配線構造でもよい。図16(b)の配線構造のほうが、図16(a)の配線構造と比較して、配線の無駄が少ない点でより好ましい。
図17(a)〜図17(h)、及び、図18(a)〜図18(e)は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
ここでは、図5のD1−D2断面(図6参照)を例示して説明する。
図17(a)に表したように、成長用基板51の上に、バッファ層52を形成し、バッファ層52の上に、第1半導体膜10f、発光膜30f及び第2半導体膜20fをこの順で順次形成する。これらの膜の形成には、例えば、有機金属気相堆積(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)法、有機金属気相成長(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy:MOVPE)法、分子線エピタキシー(Molecular Beam Epitaxy:MBE)法、及び、ハライド気相エピタキシー法(HVPE)法などを用いることができる。これらの膜は、エピタキシャル成長される。成長用基板51には、例えば、シリコン、サファイア、スピネル、GaAs、InP、ZnO、Ge、SiGe、SiCなどの基板が用いられる。
図17(b)に表したように、第1半導体膜10fの一部と、発光膜30fの一部と、第2半導体膜20fの一部と、を除去して、第1積層体100aと第3積層体100cとを形成する。第1積層体100aは、第1半導体層10a、第2半導体層20a及び第1発光層30aを含む、第3積層体100cは、第5半導体層10c、第6半導体層20c及び第3発光層30cを含む。この除去の加工においては、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)が用いられる。このRIEにおいては、例えば、塩素を含むガスが用いられる。このとき、第1半導体層10aと第5半導体層10cとは、連続しており、後述する工程で分断される。
図17(c)に表したように、積層体の上に、絶縁膜15fを形成する。絶縁膜15fとして、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、スパッタ法、または、SOG(Spin On Glass)法などが用いられる。絶縁膜15fには、例えば、SiOなどの酸化シリコンが用いられる。
図17(d)に表したように、絶縁膜15fを加工する。絶縁膜15fから、第2素子間絶縁層15が形成される。絶縁膜15fの一部が除去されて露出した第2半導体層20a及び第6半導体層20cの上に、それぞれp側の第1連結電極ec1及び第3連結電極ec3を形成する。なお、これらの第1連結電極ec1及び第3連結電極ec3には、必要に応じて保護金属層70(図示せず)を形成してもよい。
図17(e)に表したように、絶縁膜15fの一部が除去されて露出した第1半導体層10a及び第5半導体層10cの上に、それぞれn側の第3電極e3及び第9電極e9を形成する。
図17(f)に表したように、第1補助配線部90、第2補助配線部91、第1パッド配線部82及び第2素子間配線部16を形成する。これらの配線部は上記のn側電極(第3電極e3及び第9電極e9)と同時に形成してもよい。
図17(g)に表したように、絶縁層60を形成する。絶縁層60として、例えば、CVD法、スパッタ法、または、SOG法などが用いられる。絶縁層60には、例えば、SiOなどの酸化シリコンが用いられる。
図17(h)に表したように、絶縁層60の上に、金属製の反射層61を形成する。反射層61は、例えば、AgまたはAg系合金を含む。
図18(a)に表したように、支持部50uが用意される。支持部50uは、基体50と、金属層40と、を含む。基体50と、積層体との間に、金属層40が配置される。加熱することで、反射層61と、基体50と、が金属層40により接合される。
図18(b)に表したように、成長用基板51及びバッファ層52を除去する。
図18(c)に表したように、第1半導体膜10fの上面に凹凸10pを形成する。
図18(d)に表したように、第1半導体膜10fを分断することで、第1半導体層10a及び第5半導体層10cを形成する。これにより、分離溝13が形成される。
図18(e)に表したように、第1パッド部14cを形成する。これにより、半導体発光素子111が形成される。
(第5の実施形態)
図19〜図22は、第5の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図19は、図1のA1−A2断面の別の例を示す。
図20は、図19のW1部を拡大した図である。
図21は、図1のB1−B2断面の別の例を示す。
図22は、図1のC1−C2断面の別の例を示す。
図19〜図22の例に示すように、半導体発光素子114は、半導体発光素子110とはp電極周辺の断面構造が異なっている。第1補助配線部90は、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第1電極e1の一部と重なる。同様に、第1補助配線部90は、第2電極e2の一部と重なる。第1補助配線部90は、第1連結電極ec1の一部と重なる。第1補助配線部90の幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも狭い。第1補助配線部90は、例えば、線状に設けられる。
図20に示すように、保護金属層70は、第2電極e2を覆う。保護金属層70のそれぞれの端部は絶縁層11aの上に設けられる。絶縁層11aは、メサ部に形成される絶縁層である。絶縁層11aの材料としては、例えば、酸化シリコン(SiOなど)が用いられる。この材料は、各実施形態に適用できる。第1電極e1、第1連結電極ec1、第4電極e4、第5電極e5及び第2連結電極ec2のそれぞれの周辺構造についても、図20に示す第2電極e2の周辺構造と同様である。
第2パッド配線部81は、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第4電極e4の一部と重なる。同様に、第2パッド配線部81は、第5電極e5の一部と重なる。第2パッド配線部81は、第2連結電極ec2の一部と重なる。第2ッド配線部81の幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも狭い。第2パッド配線部81は、例えば、線状に設けられる。
なお、図22に示すように、保護金属層70は、第2電極e2を覆う。保護金属層70の両端部のうち、一端は絶縁層11aの上に設けられ、他端は第1素子間絶縁層11の上に設けられる。
(第6の実施形態)
図23及び図24は、第6の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図23は、図5のD1−D2断面の別の例を示す。
図24は、図5のE1−E2断面の別の例を示す。
図23及び図24の例に示すように、半導体発光素子115は、半導体発光素子111とはp電極周辺の断面構造が異なっている。第2補助配線部91は、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第7電極e7の一部と重なる。同様に、第2補助配線部91は、第8電極e8の一部と重なる。第2補助配線部91は、第3連結電極ec3の一部と重なる。第2補助配線部91の幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも狭い。第2補助配線部91は、例えば、線状に設けられる。
第7電極e7、第8電極e8及び第3連結電極ec3のそれぞれの周辺構造についても、図20に示す第2電極e2の周辺構造と同様である。
図25(a)〜図25(d)は、第6の実施形態に係る半導体発光素子の一部を例示する図である。
図25(a)は、図5のS部を拡大した模式的透視平面図である。
図25(b)は、図25(a)のT1−T2断面の別の例を示す模式的断面図である。 図25(c)は、図25(a)のU1−U2断面の別の例を示す模式的断面図である。 図25(d)は、図25(a)のV1−V2断面の別の例を示す模式的断面図である。
(第7の実施形態)
図26及び図27は、第7の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図26は、図9のF1−F2断面の別の例を示す。
図27は、図9のG1−G2断面の別の例を示す。
図26及び図27の例に示すように、半導体発光素子116は、半導体発光素子112とはp電極周辺の断面構造が異なっている。第3補助配線部92は、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第4電極e4の一部と重なる。同様に、第3補助配線部92は、第5電極e5の一部と重なる。第3補助配線部92は、第2連結電極ec2の一部と重なる。第3補助配線部92の幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも狭い。第3補助配線部92は、例えば、線状に設けられる。
第10電極e10、第11電極e11及び第4連結電極ec4のそれぞれの周辺構造についても、図20に示す第2電極e2の周辺構造と同様である。
第2パッド配線部83は、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第10電極e10の一部と重なる。同様に、第2パッド配線部83は、第11電極e11の一部と重なる。第2パッド配線部83は、第4連結電極ec4の一部と重なる。第2パッド配線部83の幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも狭い。第2パッド配線部83は、例えば、線状に設けられる。
なお、図12の例に示した半導体発光素子113についても、上記と同様に、p電極周辺の構造が異なっていてもよい。第2補助配線部91は、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第7電極e7の一部と重なる。同様に、第2補助配線部91は、第8電極e8の一部と重なる。第2補助配線部91は、第3連結電極ec3の一部と重なる。第2補助配線部91の幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも狭い。第2補助配線部91は、例えば、線状に設けられる。
第2パッド配線部84は、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第1電極e1の一部と重なる。同様に、第2パッド配線部84は、第2電極e2の一部と重なる。第2パッド配線部84は、第1連結電極ec1の一部と重なる。第2パッド配線部84の幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも狭い。第2パッド配線部84は、例えば、線状に設けられる。
図17(f)に示すように、第1補助配線部90、第2補助配線部91、第1パッド配線部82及び第2素子間配線部16が形成される。これらの配線部の形成方法として、例えば、蒸着法及びリフトオフ法が用いられる。
(第8の実施形態)
図28は、第8の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。 図29(a)及び図29(b)は、第8の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図29(a)は、図28のA1−A2断面を例示する。図29(b)は、図29(a)のW2部を拡大した図である。
図30は、第8の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図30は、図28のB1−B2断面を例示する。
図31(a)及び図31(b)は、第8の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図31(a)は、図28のC1−C2断面を例示する。図31(b)は、図31(a)のW3部を拡大した図である。
図を見やすくするために、図28の透視平面図においては、図29(a)、図29(b)、図30、図31(a)及び図31(b)の断面図に示す構成要素の一部の図示を省略する。
実施形態に係る半導体発光素子117は、第1補助配線部90aと、第2パッド配線部81aと、を含む。この例においては、これらの配線部のそれぞれが面状に設けられる。すなわち、第1補助配線部90aは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第1電極e1の全体と重なる。同様に、第1補助配線部90aは、第2電極e2の全体と重なる。第1補助配線部90aは、第1連結電極ec1の全体と重なる。第1補助配線部90aの幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも広い。第2パッド配線部81aは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第4電極e4の全体と重なる。同様に、第2パッド配線部81aは、第5電極e5の全体と重なる。第2パッド配線部81aは、第2連結電極ec2の全体と重なる。第2パッド配線部81aの幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも広い。第1電極e1、第2電極e2、第1連結電極ec1、第4電極e4、第5電極e5及び第2連結電極ec2は、p電極である。
半導体発光素子117は、p電極上の補助配線及びパッド配線がp電極及びn電極を全て覆う構造を有する。p電極を全て覆うことで、p電極上の凹凸が無くなる。また、p電極及びn電極を全て覆うことで、補助配線及びパッド配線の形成方法として、スパッタリング法及びエッチング法を容易に用いることができる。
半導体発光素子117は、さらに、第1パッド配線部80aと、第1素子間配線部12aと、を含む。第1パッド配線部80aは、第3電極e3とは別に形成され、第3電極e3の全面(側面を含む)を覆う。第1素子間配線部12aは、第6電極e6とは別に形成され、第6電極e6の全面を覆う。第3電極e3及び第6電極e6は、n電極である。実施形態においては、n電極の厚さを制御することが好ましい。これにより、金属層40との接合面における凹凸を平坦化することが可能となる。
この例では、図29(b)に示すように、保護金属層70は、第2電極e2を覆う。保護金属層70のそれぞれの端部は絶縁層11aの上に設けられる。絶縁層11aは、メサ部に形成される絶縁層である。第1補助配線部90aは、保護金属層70を覆う。第1補助配線部90aのそれぞれの端部は絶縁層11aの上に設けられる。第1電極e1、第1連結電極ec1、第4電極e4、第5電極e5及び第2連結電極ec2のそれぞれの周辺構造は、図21(b)に示す第2電極e2の周辺構造と同様である。第1パッド配線部80aは、第3電極e3を覆う。第1パッド配線部80aのそれぞれの端部は絶縁層11aの上に設けられる。
図31(b)に示すように、保護金属層70は、第2電極e2を覆う。保護金属層70の両端部のうち、一端は絶縁層11aの上に設けられ、他端は第1素子間絶縁層11の上に設けられる。第1補助配線部90aは、第1素子間配線部12aと連結されている。第1補助配線部90aは、保護金属層70を覆う。第1補助配線部90aの両端部のうち、一端は絶縁層11aの上に設けられ、他端は第1素子間絶縁層11の上に設けられる。
この形態では保護金属層70と第1補助配線部90aとを一体形成することも可能である。
(第9の実施形態)
図32は、第9の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。
図33及び図34は、第9の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図33は、図32のD1−D2断面を例示する。
図34は、図32のE1−E2断面を例示する。
図を見やすくするために、図32の透視平面図においては、図33及び図34の断面図に示す構成要素の一部の図示を省略する。
実施形態に係る半導体発光素子118は、第1補助配線部90aと、第2補助配線部91aと、第2パッド配線部81aと、を含む。この例においては、これらの配線部のそれぞれが面状に設けられる。第1補助配線部90a及び第2パッド配線部81aは、第8の実施形態で説明した通りである。第2補助配線部91aは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第7電極e7の全体と重なる。同様に、第2補助配線部91aは、第8電極e8の全体と重なる。第2補助配線部91aは、第3連結電極ec3の全体と重なる。第2補助配線部91aの幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも広い。第7電極e7、第8電極e8及び第3連結電極ec3は、p電極である。
半導体発光素子118は、p電極上の補助配線及びパッド配線がp電極及びn電極を全て覆う構造を有する。p電極を全て覆うことで、p電極上の凹凸が無くなる。また、p電極及びn電極を全て覆うことで、補助配線及びパッド配線の形成方法として、スパッタリング法及びエッチング法を容易に用いることができる。
半導体発光素子118は、さらに、第1パッド配線部82aと、第1素子間配線部12aと、第2素子間配線部16aと、を含む。第1素子間配線部12aは、第5の実施形態で説明した通りである。第1パッド配線部82aは、第9電極e9とは別に形成され、第9電極e9の全面を覆う。第2素子間配線部16aは、第3電極e3とは別に形成され、第3電極e3の全面を覆う。第9電極e9及び第3電極e3は、n電極である。実施形態においては、n電極の厚さを制御することが好ましい。これにより、金属層40との接合面における凹凸を平坦化することが可能となる。
(第10の実施形態)
図35は、第10の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。
図36及び図37は、第10の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図36は、図35のF1−F2断面を例示する。
図37は、図35のG1−G2断面を例示する。
図を見やすくするために、図35の透視平面図においては、図36及び図37の断面図に示す構成要素の一部の図示を省略する。
実施形態に係る半導体発光素子119は、第1補助配線部90aと、第2補助配線部91aと、第3補助配線部92aと、第2パッド配線部83aと、を含む。この例においては、これらの配線部のそれぞれが面状に設けられる。第1補助配線部90a及び第2補助配線部91aは、第8、第9の実施形態で説明した通りである。第3補助配線部92aは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第4電極e4の全体と重なる。同様に、第3補助配線部92aは、第5電極e5の全体と重なる。第3補助配線部92aは、第2連結電極ec2の全体と重なる。第3補助配線部92aの幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも広い。第2パッド配線部83aは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第10電極e10の全体と重なる。同様に、第2パッド配線部83aは、第11電極e11の全体と重なる。第2パッド配線部83aは、第4連結電極ec4の全体と重なる。第2パッド配線部83aの幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも広い。第10電極e10、第11電極e11及び第4連結電極ec4は、p電極である。
半導体発光素子119は、p電極上の補助配線及びパッド配線がp電極及びn電極を全て覆う構造を有する。p電極を全て覆うことで、p電極上の凹凸が無くなる。また、p電極及びn電極を全て覆うことで、補助配線及びパッド配線の形成方法として、スパッタリング法及びエッチング法を容易に用いることができる。
半導体発光素子119は、さらに、第1パッド配線部82aと、第1素子間配線部12aと、第2素子間配線部16aと、第3素子間配線部18aと、を含む。第1パッド配線部82a、第1素子間配線部12a及び第2素子間配線部16aは、第8、第9の実施形態で説明した通りである。第3素子間配線部18aは、第12電極e12とは別に形成され、第12電極e12の全面を覆う。第12電極e12は、n電極である。実施形態においては、n電極の厚さを制御することが好ましい。これにより、金属層40との接合面における凹凸を平坦化することが可能となる。
(第11の実施形態)
図38は、第11の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的透視平面図である。
実施形態に係る半導体発光素子120は、第2補助配線部91aと、第2パッド配線部84aと、を含む。この例においては、これらの配線部のそれぞれが面状に設けられる。すなわち、第2補助配線部91aは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第7電極e7の全体と重なる。同様に、第2補助配線部91aは、第8電極e8の全体と重なる。第2補助配線部91aは、第3連結電極ec3の全体と重なる。第2補助配線部91aの幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも広い。第2パッド配線部84aは、第1方向D1に対して垂直な平面に投影したときに、第1電極e1の全体と重なる。同様に、第2パッド配線部84aは、第2電極e2の全体と重なる。第2パッド配線部84aは、第1連結電極ec1の全体と重なる。第2パッド配線部84aの幅は、これらの電極のそれぞれの幅よりも広い。第7電極e7、第8電極e8、第3連結電極ec3、第1電極e1、第2電極e2及び第1連結電極ec1は、p電極である。
半導体発光素子120は、p電極上の補助配線及びパッド配線がp電極及びn電極を全て覆う構造を有する。p電極を全て覆うことで、p電極上の凹凸が無くなる。また、p電極及びn電極を全て覆うことで、補助配線及びパッド配線の形成方法として、スパッタリング法及びエッチング法を容易に用いることができる。
半導体発光素子120は、さらに、第1パッド配線部82aと、第2素子間配線部16aと、を含む。第1パッド配線部82aは、第9電極e9とは別に形成され、第9電極e9の全面を覆う。第2素子間配線部16aは、第3電極e3とは別に形成され、第3電極e3の全面を覆う。第9電極e9及び第3電極e3は、n電極である。実施形態においては、n電極の厚さを制御することが好ましい。これにより、金属層40との接合面における凹凸を平坦化することが可能となる。
実施形態によれば、高効率の半導体発光素子が提供できる。
本願明細書において「窒化物半導体」とは、BInAlGa1−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。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、金属層、半導体層、発光層、電極及び素子間配線部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10a…第1半導体層、 10b…第3半導体層、 10c…第5半導体層、 10d…第7半導体層、 10f…第1半導体膜、 10ap、10bp、10p…凹凸、 11…第1素子間絶縁層、11a…絶縁層、 12、12a…第1素子間配線部、 13…分離溝、 14a、14c…第1パッド部、 14b、14d、14e…第2パッド部、 15…第2素子間絶縁層、 15f…絶縁膜、 16、16a…第2素子間配線部、 17…第3素子間絶縁層、 18、18a…第3素子間配線部、 19…メサ、 20a…第2半導体層、 20b…第4半導体層、 20c…第6半導体層、 20d…第8半導体層、 20f…第2半導体膜、 21…素子間配線部、 30a〜30d…第1〜第4発光層、 30f…発光膜、 40…金属層、 50…基体、 50u…支持部、 51…成長用基板、 52…バッファ層、 60…絶縁層、 61…反射層、 70…保護金属層、 80、80a、82、82a…第1パッド配線部、 81、81a、83、83a、84、84a…第2パッド配線部、 90、90a…第1補助配線部、 91、91a…第2補助配線部、 92、92a…第3補助配線部、 100a〜100d…第1〜第4積層体、 110〜113、114〜120…半導体発光素子、 e1〜e12…第1〜第12電極、 ec1〜ec7…第1〜第7連結電極、 r1〜r12…第1〜第12領域

Claims (26)

  1. 金属層と、
    前記金属層と第1方向に離間した第1導電形の第1半導体層であって、第1領域と、前記第1方向と交差する第2方向において前記第1領域と離間した第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間に設けられた第3領域と、を含み、前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域は前記第1方向と前記第2方向とに交差する第3方向に延在する第1半導体層と、
    前記第1領域と前記金属層との間、及び、前記第2領域と前記金属層との間に設けられた第2導電形の第2半導体層と、
    前記第1領域と前記第2半導体層との間、及び、前記第2領域と前記第2半導体層との間に設けられた第1発光層と、
    前記金属層と前記第1方向に離間し前記第2方向において前記第1半導体層と並ぶ前記第1導電形の第3半導体層であって、第4領域と、前記第3方向において前記第4領域と離間した第5領域と、前記第4領域と前記第5領域との間に設けられた第6領域と、を含み、前記第4領域、前記第5領域及び前記第6領域は前記第2方向に延在する第3半導体層と、
    前記第4領域と前記金属層との間、及び、前記5領域と前記金属層との間に設けられた前記第2導電形の第4半導体層と、
    前記第4領域と前記第4半導体層との間、及び、前記第5領域と前記第4半導体層との間に設けられた第2発光層と、
    前記第1領域において前記第2半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第2半導体層と電気的に接続された第1電極と、
    前記第2領域において前記第2半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第2半導体層と電気的に接続された第2電極と、
    前記第3領域と前記金属層との間に設けられ前記第3領域と電気的に接続された第3電極と、
    前記第4領域において前記第4半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第4半導体層と電気的に接続された第4電極と、
    前記第5領域において前記第4半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第4半導体層と電気的に接続された第5電極と、
    前記第6領域と前記金属層との間に設けられ前記第6領域と電気的に接続された第6電極と、
    前記第2電極と前記金属層との間、及び、前記第6電極と前記金属層との間に設けられ、前記第2電極と前記第6電極とを電気的に接続する第1素子間配線部と、
    を備えた半導体発光素子。
  2. 前記第2半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第1電極と前記第2電極とを連結する第1連結電極をさらに備えた請求項1記載の半導体発光素子。
  3. 前記第1電極と前記金属層との間と、前記第2電極と前記金属層との間と、前記第1連結電極と前記金属層との間と、に設けられ、前記第1電極、前記第2電極及び前記第1連結電極と電気的に接続された第1補助配線部をさらに備えた請求項2記載の半導体発光素子。
  4. 前記第1補助配線部は、前記第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、前記第1電極の全体、前記第2電極の全体及び前記第1連結電極の全体のそれぞれと重なる請求項3記載の半導体発光素子。
  5. 前記第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、前記金属層と重なり、前記第1半導体層と重ならない第1パッド部と、
    前記第1パッド部と前記第3電極とを電気的に接続する第1パッド配線部と、
    をさらに備えた請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
  6. 前記第4半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第4電極と前記第5電極とを連結する第2連結電極をさらに備えた請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
  7. 前記第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、前記金属層と重なり、前記第3半導体層と重ならない第2パッド部と、
    前記第2パッド部と前記第4電極との間と、前記第2パッド部と前記第5電極との間と、前記第2パッド部と前記第2連結電極との間と、を電気的に接続する第2パッド配線部と、
    をさらに備えた請求項6記載の半導体発光素子。
  8. 前記第2パッド配線部は、前記平面に投影したときに、前記第4電極の全体、前記第5電極の全体及び前記第2連結電極の全体のそれぞれと重なる請求項7記載の半導体発光素子。
  9. 前記金属層と前記第1方向に離間し前記第3方向において前記第1半導体層と並ぶ前記第1導電形の第5半導体層であって、第7領域と、前記第2方向において前記第7領域と離間した第8領域と、前記第7領域と前記第8領域との間に設けられた第9領域と、を含み、前記第7領域、前記第8領域及び前記第9領域は前記第3方向に延在する第5半導体層と、
    前記第7領域と前記金属層との間、及び、前記第8領域と前記金属層との間に設けられた前記第2導電形の第6半導体層と、
    前記第7領域と前記第6半導体層との間、及び、前記第8領域と前記第6半導体層との間に設けられた第3発光層と、
    前記第7領域において前記第6半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第6半導体層と電気的に接続された第7電極と、
    前記第8領域において前記第6半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第6半導体層と電気的に接続された第8電極と、
    前記第9領域と前記金属層との間に設けられ前記第9領域と電気的に接続された第9電極と、
    前記第6半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第7電極と前記第8電極とを連結する第3連結電極と、
    前記第3電極と前記金属層との間、及び、前記第3連結電極と前記金属層との間に設けられ、前記第3電極と前記第3連結電極とを電気的に接続する第2素子間配線部と、
    をさらに備えた請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
  10. 前記第7電極と前記金属層との間と、前記第8電極と前記金属層との間と、前記第3連結電極と前記金属層との間と、に設けられ、前記第7電極、前記第8電極及び前記第3連結電極と電気的に接続された第2補助配線部をさらに備えた請求項9記載の半導体発光素子。
  11. 前記第2補助配線部は、前記第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、前記第7電極の全体、前記第8電極の全体及び前記第3連結電極の全体のそれぞれと重なる請求項10記載の半導体発光素子。
  12. 前記第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、前記金属層と重なり、前記第5半導体層と重ならない第1パッド部と、
    前記第1パッド部と前記第9電極とを電気的に接続する第1パッド配線部と、
    をさらに備えた請求項9または10に記載の半導体発光素子。
  13. 前記第4半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第4電極と前記第5電極とを連結する第2連結電極と、
    前記第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、前記金属層と重なり、前記第3半導体層と重ならない第2パッド部と、
    前記第2パッド部と前記第4電極との間と、前記第2パッド部と前記第5電極との間と、前記第2パッド部と前記第2連結電極との間と、を電気的に接続する第2パッド配線部と、
    をさらに備えた請求項9または10に記載の半導体発光素子。
  14. 前記第2パッド配線部は、前記平面に投影したときに、前記第4電極の全体、前記第5電極の全体及び前記第2連結電極の全体のそれぞれと重なる請求項13記載の半導体発光素子。
  15. 前記金属層と前記第1方向に離間し前記第3方向において前記第3半導体層と並ぶ前記第1導電形の第7半導体層であって、第10領域と、前記第2方向において前記第10領域と離間した第11領域と、前記第10領域と前記第11領域との間に設けられた第12領域と、を含み、前記10領域、前記第11領域及び前記第12領域は前記第3方向に延在する第7半導体層と、
    前記第10領域と前記金属層との間、及び、前記第11領域と前記金属層との間に設けられた前記第2導電形の第8半導体層と、
    前記第10領域と前記第8半導体層との間、及び、前記第11領域と前記第8半導体層との間に設けられた第4発光層と、
    前記第10領域において前記第8半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第8半導体層と電気的に接続された第10電極と、
    前記第11領域において前記第8半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第8半導体層と電気的に接続された第11電極と、
    前記第12領域と前記金属層との間に設けられ前記第12領域と電気的に接続された第12電極と、
    前記第5電極と前記金属層との間、及び、前記第12電極と前記金属層との間に設けられ、前記第5電極と前記第12電極とを電気的に接続する第3素子間配線部と、
    をさらに備えた請求項9または10に記載の半導体発光素子。
  16. 前記第4半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第4電極と前記第5電極とを連結する第2連結電極と、
    前記第4電極と前記金属層との間と、前記第5電極と前記金属層との間と、前記第2連結電極と前記金属層との間と、に設けられ、前記第4電極、前記第5電極及び前記第2連結電極と電気的に接続された第3補助配線部と、
    をさらに備えた請求項15記載の半導体発光素子。
  17. 前記第3補助配線部は、前記第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、前記第4電極の全体、前記第5電極の全体及び前記第2連結電極の全体のそれぞれと重なる請求項16記載の半導体発光素子。
  18. 前記第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、前記金属層と重なり、前記第5半導体層と重ならない第1パッド部と、
    前記第1パッド部と前記第9電極とを電気的に接続する第1パッド配線部と、
    をさらに備えた請求項15または16に記載の半導体発光素子。
  19. 前記第8半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第10電極と前記第11電極とを連結する第4連結電極をさらに備えた請求項15または16に記載の半導体発光素子。
  20. 前記第1方向に対して垂直な平面に投影したときに、前記金属層と重なり、前記第7半導体層と重ならない第2パッド部と、
    前記第2パッド部と前記第10電極との間と、前記第2パッド部と前記第11電極との間と、前記第2パッド部と前記第4連結電極との間と、を電気的に接続する第2パッド配線部と、
    をさらに備えた請求項19記載の半導体発光素子。
  21. 前記第2パッド配線部は、前記平面に投影したときに、前記第10電極の全体、前記第11電極の全体及び前記第4連結電極の全体のそれぞれと重なる請求項20記載の半導体発光素子。
  22. 基体と、
    前記金属層と前記第1素子間配線部との間に設けられた絶縁層と、
    をさらに備え、
    前記基体と前記絶縁層との間に前記金属層が設けられている請求項1〜21のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
  23. 前記金属層と前記絶縁層との間に部分的に設けられた反射層をさらに備えた請求項22記載の半導体発光素子。
  24. 前記第1半導体層の一部と、前記第1素子間配線部と、の間に設けられた第1素子間絶縁層をさらに備えた請求項1〜23のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
  25. 前記第1素子間配線部の光反射率は、前記金属層の前記光反射率よりも高い請求項1〜24のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
  26. 金属層と、
    前記金属層と第1方向に離間し第1導電形の第1半導体層であって、第1領域と、前記第1方向と交差する第2方向において前記第1領域と離間した第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間に設けられた第3領域と、を含み、前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域は前記第1方向と前記第2方向とに交差する第3方向に延在する第1半導体層と、
    前記第1領域と前記金属層との間、及び、前記第2領域と前記金属層との間に設けられた第2導電形の第2半導体層と、
    前記第1領域と前記第2半導体層との間、及び、前記第2領域と前記第2半導体層との間に設けられた第1発光層と、
    前記金属層と前記第1方向に離間し前記第3方向において前記第1半導体層と並ぶ前記第1導電形の第5半導体層であって、第7領域と、前記第2方向において前記第7領域と離間した第8領域と、前記第7領域と前記第8領域との間に設けられた第9領域と、を含み、前記第7領域、前記第8領域及び前記第9領域は前記第3方向に延在する第5半導体層と、
    前記第7領域と前記金属層との間、及び、前記第8領域と前記金属層との間に設けられた前記第2導電形の第6半導体層と、
    前記第7領域と前記第6半導体層との間、及び、前記第8領域と前記第6半導体層との間に設けられた第3発光層と、
    前記第1領域において前記第2半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第2半導体層と電気的に接続された第1電極と、
    前記第2領域において前記第2半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第2半導体層と電気的に接続された第2電極と、
    前記第3領域と前記金属層との間に設けられ前記第3領域と電気的に接続された第3電極と、
    前記第7領域において前記第6半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第6半導体層と電気的に接続された第7電極と、
    前記第8領域において前記第6半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第6半導体層と電気的に接続された第8電極と、
    前記第9領域と前記金属層との間に設けられ前記第9領域と電気的に接続された第9電極と、
    前記第6半導体層と前記金属層との間に設けられ前記第7電極と前記第8電極とを連結する第3連結電極と、
    前記第3電極と前記金属層との間、及び、前記第3連結電極と前記金属層との間に設けられ、前記第3電極と前記第3連結電極とを電気的に接続する第2素子間配線部と、
    を備えた半導体発光素子。
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