JPH10173230A - 発光素子 - Google Patents

発光素子

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JPH10173230A
JPH10173230A JP35215696A JP35215696A JPH10173230A JP H10173230 A JPH10173230 A JP H10173230A JP 35215696 A JP35215696 A JP 35215696A JP 35215696 A JP35215696 A JP 35215696A JP H10173230 A JPH10173230 A JP H10173230A
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直樹 柴田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 n電極とp電極とが同一面側に形成されてい
る発光素子上において、発光面をできる限り均一に分布
させる。 【解決手段】 発光面を略H字形状とし、このH字の窪
みの部分の一方にn電極を配置し、他方にp電極を配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は発光素子に関す
る。更に詳しくは、半導体発光素子の電極の構成に関す
る。
【0002】
【従来の技術】AlXInYGa1ーXーYN(X=0、Y=
0、X=Y=0を含む)からなる3族窒化物半導体は直
接遷移型であるので発光効率が高くかつ光の3原色の1
つである青色を発光することから、発光素子、例えば発
光ダイオードの形成材料として昨今特に注目を集めてい
る。
【0003】発光素子を構成する上記3族窒化物半導体
は一般的に絶縁性のサファイア基板の上に形成される。
従って、基板側から電極を取り出すことができず、半導
体層を形成した面側に一対の電極が形成されることとな
る。このように構成された発光素子は、そのチップサイ
ズを小さくできる見地から、基板を下側にしてリードフ
レームなどの反射板に取り付けられる。そして、上面に
配置された一対の電極、即ちn電極及びp電極上とにそ
れぞれワイヤーボンディングが施される。
【0004】また、特開平6ー338632号公報にて
提案された発明で開示される電極構成によれば、n電極
は平面から視て円形であり、p電極は平面から視て正方
形である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、昨今で
は、半導体発光素子の高集積化、即ちチップサイズをよ
り小さくすることが要求されている。一方、ワイヤーボ
ンディングを確実に行うためには、電極に一定の大きさ
(例えば、円形の電極では直径100μm以上、正方形
の電極では一辺100μm以上)が要求される。従っ
て、発光素子のチップサイズを小さくすると、発光面が
チップ上に偏在するようになる。
【0006】例えば、図1に示す検討例の発光素子1に
おいて、ハッチングを施した部分が発光面2である。こ
の検討例の発光素子1は一辺が300μmの正方形のチ
ップであり、この素子を平面から視たとき相交わる二辺
に挟まれるようにして円形のn電極(直径120μm)
3が配置され、相交わる他の二辺に挟まれるようにして
正方形のp電極(一辺120μm)4が配置される。図
からわかる通り、チップ上面において各電極の占める面
積比率が大きいので発光面が偏在する。
【0007】この発光素子は、エポキシレジン等の透明
樹脂で形成された半球ないしは弾頭形状のレンズ内にモ
ールドされる(図7参照)。図2は発光素子1をモール
ドしたレンズ34の平面図である。図3は図2における
A−A線上及びB−B線上の発光強度のプロファイルを
示す。このレンズ34を2次元的に配列してディスプレ
イ等が形成される。
【0008】しかし、上記の様に発光面が偏在する場
合、図2及び3に示すとおり、レンズ34の表面におい
て方向性のある発光強度の偏在が生じる。このような方
向性の強い発光強度の偏在はディスプレイの意匠上好ま
しくない。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明はかかる課題を
解決すべくなされたものであり、n型の第1の半導体層
上にn電極が接続され、p型の第2の半導体層上にp電
極が接続され、かつn電極とp電極は同一面側に形成さ
れる発光素子において、発光面が略H字形状であり、こ
のH字の窪みの部分の一方にn電極が配置され、他方に
p電極が配置される、ことを特徴とする発光素子であ
る。
【0010】
【発明の作用・効果】上記の様に構成された発光素子に
よれば、発光面がH字形状にされているので発光面の偏
在が緩和され、レンズ上においても、発光強度の偏在が
緩和される。また、発光強度の偏在は残るものの、その
方向性は大幅に緩和されるので、意匠上好ましいものと
なる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を実
施例に基づき図面を参照して説明する。図4はこの発明
の実施例の発光ダイオード10の平面図であり、図5は
図4におけるV−V線断面図である。図4に示すとお
り、発光ダイオード10は平面から視てその外郭が実質
的な長方形であり、相対向する短辺のそれぞれ中央に、
各短辺に接するようにして、n電極17とp電極19と
が形成されている。実質的な発光面となる透光性電極1
8はn電極17と各長辺の間、及びp電極19と各長辺
の間まで回り込んでいる。換言すれば、発光面がH字形
状をしており、各電極17、19がH字の一対の窪みの
部分に配置される構成である。
【0012】この発光ダイオード10は、図5に示すと
おり、サファイア基板11の上に、バッファ層12、n
型の第1の半導体層13、超格子構造の発光層14、p
型の第2の半導体層15を順次積層した構成である。半
導体層13ないし15はAlXInYGa1ーXーYN(X=
0、Y=0、X=Y=0を含む)で形成される。
【0013】各半導体層の具体的なスペックは次の通り
である。 バッファ層12 : AlN(50nm) 第1の半導体層13 : SiドープGaN、(2200nm) 発光層14 : 量子井戸層;In0.16Ga0.84N(3.5nm) バリア層 ;GaN(3.5nm) 量子井戸層及びバリア層の繰り返し数;5 第2の半導体層15 : MgドープGaN(75nm)
【0014】上記において、n型の第1の半導体層13
は発光層側の低電子濃度n層とバッファ層側の高電子濃
度n+層とからなる2層構造とすることができる。発光
層14は超格子構造のものに限定されず、シングルへテ
ロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のものなどを用い
ることができる。発光層14とp型の第2の半導体層1
5との間にマグネシウム等のアクセプタをドープしたバ
ンドギャップの広いAlXInYGa1-X-YN(X=0,Y=0,X
=Y=0を含む)層を介在させることができる。これは発光
層14中に注入された電子がp型の第2の半導体層15
に拡散するのを防止するためである。p型の第2の半導
体層15を発光層側の低ホール濃度p層と電極側の高ホ
ール濃度p+層とからなる2層構造とすることができ
る。
【0015】基板11の上の半導体層12〜15は有機
金属化合物気相成長法(以下、「MOVPE法」とい
う。)により形成される。この成長法においては、アン
モニアガスと3族元素のアルキル化合物ガス、例えばト
リメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム
(TMA)やトリメチルインジウム(TMI)とを適当
な温度に加熱された基板上に供給して熱分解反応させ、
もって所望の結晶を基板の上に成長させる。MOVPE
法を用いたこれら半導体層の形成方法は周知であるので
その具体的な条件の説明は省略する。詳しくは、特開平
8ー97471公報等を参照されたい。
【0016】上記の様にして得た半導体層構造物に反応
性イオンエッチングを施してp型の第2の半導体層1
5、発光層14及びn型の第1の半導体層13の一部を
除去し、電極形成面16を得る。この電極形成面16は
素子を平面から視たときにおいて一の短辺の中央から素
子の中心へ延びている。
【0017】その後、Al(アルミニウム)を蒸着して
n電極17を直径が120μmの実質的な円形に形成す
る。n電極17の厚さは1.5μmである。なお、Al
を蒸着する前に下地層としてV(バナジウム)、Nb
(ニオブ)、Zr(ジルコニア)及びCr(クロム)等
を蒸着させておくこともできる。n電極17とエッチン
グ壁面との間には10μm幅の第1のクリアランス21
を設ける。また、n電極17はその周縁が素子の一の短
辺において実質的な中央部に接するように配置される。
これは、n電極17により減少する発光面の面積を可及
的に小さくするためである。
【0018】次に、p型の第2の半導体層15の上へ透
光性電極18を10nmの厚さに蒸着する。なお、透光
性電極18とエッチング壁面との間に10μm幅の第2
のクリアランス22が設けられる。
【0019】そして、透光性電極18の上へ平面から視
て一辺が120μmの実質的に正方形なp電極19を蒸
着する。p電極19の厚さは1.5μmである。p電極
19はその一辺が素子の他の短辺において中央部に接す
るように設けられている。これは、電極17、19間の
隔たりを大きくし、ボンディング作業を容易にするため
である。
【0020】このp電極19と透光性電極18とは同一
の金属材料で形成されることが好ましい。この実施例で
はAu(金)によりこれらを形成したが、その他にPt
(白金)、Pd(パラジウム)、Ni(ニッケル)、C
o(コバルト)及びこれらを含む合金を用いることがで
きる。
【0021】図6は図4の実施例の変形態様を示す。こ
こにおいて、n電極170を実質的な正方形とし、p電
極190を実質的な円形とする。図6において、図4と
同一の部材には同一の図符号を付してその説明を部分的
に省略する。図6のように素子を設計すると、図4のも
のに比べて、透光性電極の面積をより広く取れることと
なる。
【0022】n電極17とp電極19の形状は図示した
円形又は正方形に限定されない。ワイヤーボンディング
作業時の画像処理において、両者の種別及び位置を特定
できるものであれば、例えば、各電極の形状を三角形、
四角形(長方形、菱形、平行四辺形、台形等)、六角
形、又は八角形とすることができる。
【0023】このようにして半導体層の上にn電極及び
p電極の形成材料を蒸着させ、熱処理をして各電極とす
る。その後、半導体ウエハを素子毎に切り分けて、所望
の発光ダイオードとする。
【0024】この発光ダイオード10は、図7に示すよ
うに、基台31に固定され、n電極17及びp電極19
に対してそれぞれワイヤー32、33がボンディングさ
れる。その後、モールド成形によりエポキシ樹脂でレン
ズ34を形成する。
【0025】図8は実施例の発光ダイオード10をモー
ルドしたレンズ34の平面図である。図9は図8におけ
るA−A線上、B−B線上、C−C線上及びD−D線上
の発光強度のプロファイルを示す。図9からわかるとお
り、このレンズ34にもH字形状の発光面に対応した発
光強度の偏在が生じる。しかし、この発光強度の偏在及
びその偏在の方向性は検討例の素子1において現れたそ
れ(図3参照)よりも小さいものとなる。これは、実施
例の素子によれば、発光面が各電極17、19の両サイ
ド(図4において上下)まで回り込んでおり、もって、
素子上面において発光面がより均一に分布しているから
である。
【0026】また、平面から視たとき素子の外郭を長方
形とすることにより、正方形であるものに比べ、n電極
とp電極との間隔を広くすることができる。これによ
り、ボンディング作業を容易にできる。
【0027】この発明は上記発明の実施の形態及び実施
例の記載に何ら限定されるものではなく、特許請求の範
囲を逸脱しない範囲で当業者が想到し得る種々の変形態
様を包含する。例えば、GaAs系半導体を利用すれ
ば、透光性電極を廃止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は検討例の発光素子の平面図である。
【図2】図2は検討例の発光素子がモールドされたレン
ズの発光状態を示す平面図である。
【図3】図3は検討例の発光素子の発光強度のプロファ
イルを示す図である。
【図4】図4はこの発明の実施例の発光ダイオードの平
面図である。
【図5】図5は同断面図(図4におけるV−V線で示
す)である。
【図6】図6はこの発明の変形態様の発光ダイオードの
平面図である。
【図7】図7はレンズにモールドされた実施例の発光ダ
イオードの状態を示す断面図である。
【図8】図8は実施例の発光ダイオードがモールドされ
たレンズの発光状態を示す平面図である。
【図9】図9は実施例の発光ダイオードの発光強度のプ
ロファイルを示す図である。
【符号の説明】
1、10 発光素子 2、18 発光面 3、17、170 n電極 4、19、190 p電極 11 基板 12 バッファ層 13 n型の半導体層 14 発光層 15 p型の半導体層 18 透光性電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n型の第1の半導体層上にn電極が接続
    され、p型の第2の半導体層上にp電極が接続され、か
    つ前記n電極とp電極は同一面側に形成される発光素子
    において、 発光面が略H字形状であり、このH字の窪みの部分の一
    方に前記n電極が配置され、他方に前記p電極が配置さ
    れる、 ことを特徴とする発光素子。
  2. 【請求項2】 前記発光素子の外郭が実質的に平面視で
    長方形であることを特徴とする請求項1に記載の発光素
    子。
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