JPH10275934A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH10275934A JPH10275934A JP7781597A JP7781597A JPH10275934A JP H10275934 A JPH10275934 A JP H10275934A JP 7781597 A JP7781597 A JP 7781597A JP 7781597 A JP7781597 A JP 7781597A JP H10275934 A JPH10275934 A JP H10275934A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体層の電気抵抗が比較的大きいチッ化ガ
リウム系化合物半導体が用いられる半導体発光素子にお
いても、チップの面内での電流が均一になり、全体で均
一に発光する半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 基板１と、基板上に発光層を形成すべく
ＧａＮ系化合物半導体が積層される半導体積層部１０
と、半導体積層部の表面側の第１導電形の半導体層（ｐ
形層５）に接続して設けられる第１の電極（ｐ側電極
８）と、前記半導体積層部の一部がエッチングにより除
去されて露出する第２導電形の半導体層（ｎ形層３）に
接続して設けられる第２の電極（ｎ側電極９）とからな
り、第２の電極が、平面形状が四角形状の発光素子チッ
プ１３の１つの角部ある第１の角部１３ａに設けられ、
かつ、第１の角部と対向する第２の角部１３ｂから第２
の角部に隣接する２辺に沿って前記第１の電極が設けら
れている。
リウム系化合物半導体が用いられる半導体発光素子にお
いても、チップの面内での電流が均一になり、全体で均
一に発光する半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 基板１と、基板上に発光層を形成すべく
ＧａＮ系化合物半導体が積層される半導体積層部１０
と、半導体積層部の表面側の第１導電形の半導体層（ｐ
形層５）に接続して設けられる第１の電極（ｐ側電極
８）と、前記半導体積層部の一部がエッチングにより除
去されて露出する第２導電形の半導体層（ｎ形層３）に
接続して設けられる第２の電極（ｎ側電極９）とからな
り、第２の電極が、平面形状が四角形状の発光素子チッ
プ１３の１つの角部ある第１の角部１３ａに設けられ、
かつ、第１の角部と対向する第２の角部１３ｂから第２
の角部に隣接する２辺に沿って前記第１の電極が設けら
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は青色系（紫外線から
黄色）の光を発光するのに適したチッ化ガリウム系化合
物半導体が用いられる半導体発光素子に関する。さらに
詳しくは、基板上に半導体層が積層され、その表面側の
第１導電形の半導体層と、積層された半導体層の一部が
エッチングにより除去されて露出する第２導電形の半導
体層にそれぞれ電極が設けられる半導体発光素子におけ
る、発光素子チップの面内での発光の均一性の改良に関
する。
黄色）の光を発光するのに適したチッ化ガリウム系化合
物半導体が用いられる半導体発光素子に関する。さらに
詳しくは、基板上に半導体層が積層され、その表面側の
第１導電形の半導体層と、積層された半導体層の一部が
エッチングにより除去されて露出する第２導電形の半導
体層にそれぞれ電極が設けられる半導体発光素子におけ
る、発光素子チップの面内での発光の均一性の改良に関
する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば青色系の半導体発光素子は、図
３にその発光素子チップ（以下、ＬＥＤチップという）
の一例の概略図が示されるように、サファイアからなる
絶縁性の基板上にチッ化ガリウム系化合物半導体層が積
層されて形成される。すなわち、サファイア基板２１上
にたとえばｎ形のＧａＮがエピタキシャル成長されたｎ
形層（クラッド層）２３と、バンドギャップエネルギー
がクラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえばＩ
ｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種々変わり得ることを
意味する、以下同じ）化合物半導体からなる活性層２４
と、ｐ形のＧａＮからなるｐ形層（クラッド層）２５と
からなり、その表面にｐ側（上部）電極２８が設けら
れ、積層された半導体層の一部がエッチングされて露出
したｎ形層２３の表面にｎ側（下部）電極２９が設けら
れることによりＬＥＤチップが形成されている。
３にその発光素子チップ（以下、ＬＥＤチップという）
の一例の概略図が示されるように、サファイアからなる
絶縁性の基板上にチッ化ガリウム系化合物半導体層が積
層されて形成される。すなわち、サファイア基板２１上
にたとえばｎ形のＧａＮがエピタキシャル成長されたｎ
形層（クラッド層）２３と、バンドギャップエネルギー
がクラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえばＩ
ｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種々変わり得ることを
意味する、以下同じ）化合物半導体からなる活性層２４
と、ｐ形のＧａＮからなるｐ形層（クラッド層）２５と
からなり、その表面にｐ側（上部）電極２８が設けら
れ、積層された半導体層の一部がエッチングされて露出
したｎ形層２３の表面にｎ側（下部）電極２９が設けら
れることによりＬＥＤチップが形成されている。
【０００３】この構造のＬＥＤチップのｐ側電極２８お
よびｎ側電極２９に順方向の電圧が印加されることによ
り、電流はｐ側電極２８からｐ形層２５に広がりながら
活性層２４を通ってｎ形層２３に進み、ｎ形層２３から
ｎ側電極２９に向かって流れる。この電流経路の活性層
２４部でキャリアが再結合して発光する。なお、ｐ形層
２５での電流を充分に広げてｐ形層２５の全体で流れる
ようにするため、ｐ形層２５の表面側にＮｉ-Ａｕの合
金層などからなる電流拡散層（図示せず）が設けられる
ことがある。
よびｎ側電極２９に順方向の電圧が印加されることによ
り、電流はｐ側電極２８からｐ形層２５に広がりながら
活性層２４を通ってｎ形層２３に進み、ｎ形層２３から
ｎ側電極２９に向かって流れる。この電流経路の活性層
２４部でキャリアが再結合して発光する。なお、ｐ形層
２５での電流を充分に広げてｐ形層２５の全体で流れる
ようにするため、ｐ形層２５の表面側にＮｉ-Ａｕの合
金層などからなる電流拡散層（図示せず）が設けられる
ことがある。
【０００４】一方、前述の構造のＬＥＤチップは、一般
には電極が設けられる側の面が発光面となり、光が遮断
されないように電極の面積が小さくされると共に、電流
がチップの全面に広がり全体で発光するようにするた
め、ｐ側電極２８とｎ側電極２９は、図３（ｂ）に平面
形状が示されるように、円形または矩形の電極形状とさ
れ、四角形状のチップの対向する２つの角部にそれぞれ
設けられている。そのため、ｐ側電極２８とｎ側電極２
９とが設けられる２つの対向する角部とは異なる角部側
における両電極間の電流経路Ｂは、両電極の対向する部
分の電流経路Ａより長くなる。
には電極が設けられる側の面が発光面となり、光が遮断
されないように電極の面積が小さくされると共に、電流
がチップの全面に広がり全体で発光するようにするた
め、ｐ側電極２８とｎ側電極２９は、図３（ｂ）に平面
形状が示されるように、円形または矩形の電極形状とさ
れ、四角形状のチップの対向する２つの角部にそれぞれ
設けられている。そのため、ｐ側電極２８とｎ側電極２
９とが設けられる２つの対向する角部とは異なる角部側
における両電極間の電流経路Ｂは、両電極の対向する部
分の電流経路Ａより長くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、電流経
路により電極間で距離が異なると、距離の大きい所では
その電気抵抗が大きくなる。とくにチッ化ガリウム系化
合物半導体では、ＧａＡｓ系の化合物半導体に比べて半
導体層の電気抵抗が大きいため、距離が大きくなると直
列抵抗の増加が著しくなる。このチッ化ガリウム系化合
物半導体層の抵抗の増加は、ドーパントが充分にドーピ
ングされないｐ形層で顕著であるが、ｎ形層においても
ＧａＡｓ系化合物半導体に比較すると大きい。そのた
め、電流経路が長くなると直列抵抗が大きくなり、ＬＥ
Ｄチップの面内で、半導体層の直列抵抗の小さいとこ
ろ、すなわちｐ側電極２８とｎ側電極２９とが直接対向
し距離の短い部分の電流経路Ａに電流が集中して流れ、
活性層を流れる電流もＬＥＤチップの面内で不均一にな
り、均一に発光しないという問題がある。
路により電極間で距離が異なると、距離の大きい所では
その電気抵抗が大きくなる。とくにチッ化ガリウム系化
合物半導体では、ＧａＡｓ系の化合物半導体に比べて半
導体層の電気抵抗が大きいため、距離が大きくなると直
列抵抗の増加が著しくなる。このチッ化ガリウム系化合
物半導体層の抵抗の増加は、ドーパントが充分にドーピ
ングされないｐ形層で顕著であるが、ｎ形層においても
ＧａＡｓ系化合物半導体に比較すると大きい。そのた
め、電流経路が長くなると直列抵抗が大きくなり、ＬＥ
Ｄチップの面内で、半導体層の直列抵抗の小さいとこ
ろ、すなわちｐ側電極２８とｎ側電極２９とが直接対向
し距離の短い部分の電流経路Ａに電流が集中して流れ、
活性層を流れる電流もＬＥＤチップの面内で不均一にな
り、均一に発光しないという問題がある。
【０００６】一方、前述のようにｐ形層の表面に電流拡
散層が設けられることにより、両電極間の距離に拘らず
抵抗の小さい電流拡散層を介してｐ形層の全体に広がり
やすい。しかし、この種の発光素子は、一般に電流拡散
層が設けられる表面から光が取り出されるため、電流拡
散層は光を透過させる必要があり、光を透過させようと
すると電気抵抗を充分に下げることができず、電気抵抗
を充分に下げようとすると光が遮断されて、結局外部に
光を取り出し得る外部発光効率が低下するという相反作
用を有している。さらに前述のｎ形層の電気抵抗につい
てはその厚さを厚くすることにより、直列抵抗を下げる
ことができるが、チッ化ガリウム系化合物半導体層を厚
くエピタキシャル成長するには非常に時間がかかり、コ
ストアップの原因になると共に、完全に直列抵抗をなく
することができない。そのため、前述のように、ｐ側電
極とｎ側電極との間の経路が長くなる部分では電気抵抗
が大きく、電流が流れ難くなることを避けられない。
散層が設けられることにより、両電極間の距離に拘らず
抵抗の小さい電流拡散層を介してｐ形層の全体に広がり
やすい。しかし、この種の発光素子は、一般に電流拡散
層が設けられる表面から光が取り出されるため、電流拡
散層は光を透過させる必要があり、光を透過させようと
すると電気抵抗を充分に下げることができず、電気抵抗
を充分に下げようとすると光が遮断されて、結局外部に
光を取り出し得る外部発光効率が低下するという相反作
用を有している。さらに前述のｎ形層の電気抵抗につい
てはその厚さを厚くすることにより、直列抵抗を下げる
ことができるが、チッ化ガリウム系化合物半導体層を厚
くエピタキシャル成長するには非常に時間がかかり、コ
ストアップの原因になると共に、完全に直列抵抗をなく
することができない。そのため、前述のように、ｐ側電
極とｎ側電極との間の経路が長くなる部分では電気抵抗
が大きく、電流が流れ難くなることを避けられない。
【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、半導体層の電気抵抗が比較的大きい
チッ化ガリウム系化合物半導体が用いられる半導体発光
素子においても、ＬＥＤチップの面内での電流が均一に
なり、全体で均一に発光する半導体発光素子を提供する
ことを目的とする。
になされたもので、半導体層の電気抵抗が比較的大きい
チッ化ガリウム系化合物半導体が用いられる半導体発光
素子においても、ＬＥＤチップの面内での電流が均一に
なり、全体で均一に発光する半導体発光素子を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、基板と、該基板上に発光層を形成すべくチッ化
ガリウム系化合物半導体が積層される半導体積層部と、
該半導体積層部の表面側の第１導電形の半導体層に接続
して設けられる第１の電極と、前記半導体積層部の一部
がエッチングにより除去されて露出する第２導電形の半
導体層に接続して設けられる第２の電極とからなり、前
記第２の電極が、平面形状が四角形状の発光素子チップ
の１つの角部である第１の角部に設けられ、かつ、該第
１の角部と対向する角部である第２の角部から該第２の
角部に隣接する２辺に沿って前記第１の電極が設けられ
ている。
素子は、基板と、該基板上に発光層を形成すべくチッ化
ガリウム系化合物半導体が積層される半導体積層部と、
該半導体積層部の表面側の第１導電形の半導体層に接続
して設けられる第１の電極と、前記半導体積層部の一部
がエッチングにより除去されて露出する第２導電形の半
導体層に接続して設けられる第２の電極とからなり、前
記第２の電極が、平面形状が四角形状の発光素子チップ
の１つの角部である第１の角部に設けられ、かつ、該第
１の角部と対向する角部である第２の角部から該第２の
角部に隣接する２辺に沿って前記第１の電極が設けられ
ている。
【０００９】ここにチッ化ガリウム系化合物半導体と
は、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物または
III 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族
元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部
がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物からな
る半導体をいう。また、第１導電形および第２導電形と
は、半導体の導電形のｎ形およびｐ形のいずれか一方を
第１導電形としたとき、他方のｐ形またはｎ形が第２導
電形であることを意味する。
は、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物または
III 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族
元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部
がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物からな
る半導体をいう。また、第１導電形および第２導電形と
は、半導体の導電形のｎ形およびｐ形のいずれか一方を
第１導電形としたとき、他方のｐ形またはｎ形が第２導
電形であることを意味する。
【００１０】この構造にすることにより、平面形状が四
角形状の発光素子チップの両電極がそれぞれ設けられ、
対向する２つの角部を結ぶ方向のみならず、他の角部側
と第２の電極とを結ぶ方向の距離も短くなり、電気抵抗
が小さくなる。そのため、対向する角部を結ぶ方向のみ
ならず、他の角部の方向からも電流が流れやすく、チッ
プの全面で均等に電流が流れ、面内で均一に発光する。
角形状の発光素子チップの両電極がそれぞれ設けられ、
対向する２つの角部を結ぶ方向のみならず、他の角部側
と第２の電極とを結ぶ方向の距離も短くなり、電気抵抗
が小さくなる。そのため、対向する角部を結ぶ方向のみ
ならず、他の角部の方向からも電流が流れやすく、チッ
プの全面で均等に電流が流れ、面内で均一に発光する。
【００１１】前記エッチングにより除去されずに残存す
る半導体積層部の第１導電形の半導体層および前記第２
の電極の平面形状で対向する部分が互いに平行になるよ
うに前記半導体積層部のエッチングおよび前記第２の電
極の形成がなされていることにより、第１導電形層のエ
ッチング端部の真下の第２導電形半導体層から第２の電
極に至る距離はどこでも等しく、第１導電形の半導体層
に広がった電流が第２導電形の半導体層に進む場合に、
第２導電形の半導体層の一部に電流が集中しないで全体
に広がって流れるため好ましい。
る半導体積層部の第１導電形の半導体層および前記第２
の電極の平面形状で対向する部分が互いに平行になるよ
うに前記半導体積層部のエッチングおよび前記第２の電
極の形成がなされていることにより、第１導電形層のエ
ッチング端部の真下の第２導電形半導体層から第２の電
極に至る距離はどこでも等しく、第１導電形の半導体層
に広がった電流が第２導電形の半導体層に進む場合に、
第２導電形の半導体層の一部に電流が集中しないで全体
に広がって流れるため好ましい。
【００１２】前記第２の角部に隣接する２辺に沿って設
けられる第１の電極が線状に設けられ、かつ、該第１の
電極のボンディング用パッドが前記第２の角部に設けら
れることにより、２辺に沿って設けられる電極は細くで
きて光の取り出しの邪魔にならず、ワイヤボンディング
のためのパッドは第２の電極から一番遠い距離にある角
部に設けられるため、遠い所が電源に近く電流の均一化
に寄与する。
けられる第１の電極が線状に設けられ、かつ、該第１の
電極のボンディング用パッドが前記第２の角部に設けら
れることにより、２辺に沿って設けられる電極は細くで
きて光の取り出しの邪魔にならず、ワイヤボンディング
のためのパッドは第２の電極から一番遠い距離にある角
部に設けられるため、遠い所が電源に近く電流の均一化
に寄与する。
【００１３】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子について説明をする。図１には、た
とえば青色系の発光に適するチッ化ガリウム系化合物半
導体が積層された本発明の半導体発光素子のチップの断
面および平面の説明図が示されている。
明の半導体発光素子について説明をする。図１には、た
とえば青色系の発光に適するチッ化ガリウム系化合物半
導体が積層された本発明の半導体発光素子のチップの断
面および平面の説明図が示されている。
【００１４】本発明の半導体発光素子は、たとえば図１
に示されるように、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）な
どからなる基板１の表面に発光層を形成する半導体積層
部１０が形成されて、その表面側の第１導電形の半導体
層（ｐ形層５）にｐ側電極（第１の電極）８が電気的に
接続されている。また、半導体積層部１０の一部が除去
されて露出する第２導電形の半導体層（ｎ形層３）にｎ
側電極（第２の電極）９が電気的に接続して形成されて
いる。本発明では、図１（ｂ）に平面図が示されるよう
に、平面形状が矩形状のＬＥＤチップ１３の１つの角部
である第１の角部１３ａにｎ側電極９が設けられ、その
第１の角部１３ａと対向する角部である第２の角部１３
ｂから、その第２の角部１３ｂに隣接する２辺に沿って
ｐ側電極８が設けられている。図１に示される例では、
２辺に沿って設けられる電極が線状に設けられ、ワイヤ
ボンディングをするためのパッド８ａが第２の角部１３
ｂで交わる２辺に沿った電極８の交点部分に設けられて
いる。その結果、ｎ側電極９に対向する第２の角部１３
ｂと異なる第３および第４の角部１３ｃ、１３ｄ方向に
おけるｐ側電極８からｎ側電極９までの距離は小さくな
り、第２の角部１３ｂにｐ側電極８が存在するだけの場
合より、第２の角部１３ｂから第３および第４の角部１
３ｃ、１３ｄに至る端部近傍からもｐ側電極８とｎ側電
極９との距離が充分に小さくなっている。
に示されるように、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）な
どからなる基板１の表面に発光層を形成する半導体積層
部１０が形成されて、その表面側の第１導電形の半導体
層（ｐ形層５）にｐ側電極（第１の電極）８が電気的に
接続されている。また、半導体積層部１０の一部が除去
されて露出する第２導電形の半導体層（ｎ形層３）にｎ
側電極（第２の電極）９が電気的に接続して形成されて
いる。本発明では、図１（ｂ）に平面図が示されるよう
に、平面形状が矩形状のＬＥＤチップ１３の１つの角部
である第１の角部１３ａにｎ側電極９が設けられ、その
第１の角部１３ａと対向する角部である第２の角部１３
ｂから、その第２の角部１３ｂに隣接する２辺に沿って
ｐ側電極８が設けられている。図１に示される例では、
２辺に沿って設けられる電極が線状に設けられ、ワイヤ
ボンディングをするためのパッド８ａが第２の角部１３
ｂで交わる２辺に沿った電極８の交点部分に設けられて
いる。その結果、ｎ側電極９に対向する第２の角部１３
ｂと異なる第３および第４の角部１３ｃ、１３ｄ方向に
おけるｐ側電極８からｎ側電極９までの距離は小さくな
り、第２の角部１３ｂにｐ側電極８が存在するだけの場
合より、第２の角部１３ｂから第３および第４の角部１
３ｃ、１３ｄに至る端部近傍からもｐ側電極８とｎ側電
極９との距離が充分に小さくなっている。
【００１５】このようなｐ側電極８の形状は、電極金属
を蒸着などにより成膜した後にレジスト膜を設けてパタ
ーニングをするか、予めレジスト膜を設けておいてパタ
ーニングをした後に電極金属を蒸着するリフトオフ法に
よる通常の電極形成の工程において、マスクとするレジ
スト膜のパターニング形状を所望の形状にすることによ
り得られる。そのため、図１に示されるようなＬＥＤチ
ップ１３の第２の角部１３ｂからその角部１３ｂと隣接
する辺に沿って線状に延びるｐ側電極８は容易に形成さ
れる。
を蒸着などにより成膜した後にレジスト膜を設けてパタ
ーニングをするか、予めレジスト膜を設けておいてパタ
ーニングをした後に電極金属を蒸着するリフトオフ法に
よる通常の電極形成の工程において、マスクとするレジ
スト膜のパターニング形状を所望の形状にすることによ
り得られる。そのため、図１に示されるようなＬＥＤチ
ップ１３の第２の角部１３ｂからその角部１３ｂと隣接
する辺に沿って線状に延びるｐ側電極８は容易に形成さ
れる。
【００１６】図１に示される例では、（ｂ）に平面図が
示されるように、ｎ側電極９を形成するために積層され
た半導体層の一部がエッチングされて残存する半導体積
層部１０のエッチングされたエッチング端部１０ａとｎ
側電極９の前記端部１０ａとの対向部分も、平面形状で
平行になるように半導体積層部１０のエッチング端部１
０ａおよびｎ側電極９の形状が形成されている。その結
果、ｐ形層５のｎ側電極９に最も近いエッチング端部１
０ａとｎ側電極９との距離もその対向部分のどこにおい
ても等しくなっている。このエッチング端部１０ａとｎ
側電極９の形状の対向部を等距離にするには、半導体積
層部１０のエッチングの際のレジスト膜などのマスクの
パターニングを電極の形状と平行（相似形状）になるよ
うに行うことにより簡単に形成される。
示されるように、ｎ側電極９を形成するために積層され
た半導体層の一部がエッチングされて残存する半導体積
層部１０のエッチングされたエッチング端部１０ａとｎ
側電極９の前記端部１０ａとの対向部分も、平面形状で
平行になるように半導体積層部１０のエッチング端部１
０ａおよびｎ側電極９の形状が形成されている。その結
果、ｐ形層５のｎ側電極９に最も近いエッチング端部１
０ａとｎ側電極９との距離もその対向部分のどこにおい
ても等しくなっている。このエッチング端部１０ａとｎ
側電極９の形状の対向部を等距離にするには、半導体積
層部１０のエッチングの際のレジスト膜などのマスクの
パターニングを電極の形状と平行（相似形状）になるよ
うに行うことにより簡単に形成される。
【００１７】半導体積層部１０は、たとえばＧａＮから
なる低温バッファ層、クラッド層となるｎ形のＧａＮお
よび／またはＡｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変
わり得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体の積
層構造からなるｎ形層３、バンドギャップエネルギーが
クラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえばＩｎ
ＧａＮ系化合物半導体からなる活性層４、およびｐ形の
ＡｌＧａＮ系化合物半導体層および／またはＧａＮ層か
らなるｐ形層（クラッド層）５が、基板１上にそれぞれ
順次積層されることにより構成されている。
なる低温バッファ層、クラッド層となるｎ形のＧａＮお
よび／またはＡｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変
わり得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体の積
層構造からなるｎ形層３、バンドギャップエネルギーが
クラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえばＩｎ
ＧａＮ系化合物半導体からなる活性層４、およびｐ形の
ＡｌＧａＮ系化合物半導体層および／またはＧａＮ層か
らなるｐ形層（クラッド層）５が、基板１上にそれぞれ
順次積層されることにより構成されている。
【００１８】この半導体発光素子を製造するには、たと
えば有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、
反応ガスおよび必要なドーパントガスを導入してｎ形層
３を１〜５μｍ程度、活性層４を０.０５〜０.３μｍ程
度、およびｐ形層５を０.２〜１μｍ程度、それぞれエ
ピタキシャル成長する。その後、表面にレジスト膜を設
け、パターニングをして塩素ガスなどによる反応性イオ
ンエッチングにより、積層された半導体層の一部を図１
に示されるように除去する。この際、図１（ｂ）に示さ
れるように、エッチング端部１０ａとｎ側電極９との距
離が、その対向部において等しくなるように形成するに
場合には、このエッチングの際のマスクの形状がｎ側電
極９の形状と平行になるようにレジスト膜のパターニン
グをすることにより得られる。その後、たとえばリフト
オフ法により、ＴｉとＡｕとを積層して両金属の積層構
造からなるｐ側電極８を形成する。このリフトオフ法の
マスクを形成する場合に、前述のように、第２の角部１
３ｂからその角部１３ｂに隣接するＬＥＤチップの２辺
に沿って延びるようにパターニングをすることにより、
図１に示される形状のｐ側電極８が形成される。また同
様に、たとえばリフトオフ法により、ＴｉとＡｌをそれ
ぞれ積層してシンターすることにより両金属の合金層か
らなるｎ側電極９を形成する。
えば有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、
反応ガスおよび必要なドーパントガスを導入してｎ形層
３を１〜５μｍ程度、活性層４を０.０５〜０.３μｍ程
度、およびｐ形層５を０.２〜１μｍ程度、それぞれエ
ピタキシャル成長する。その後、表面にレジスト膜を設
け、パターニングをして塩素ガスなどによる反応性イオ
ンエッチングにより、積層された半導体層の一部を図１
に示されるように除去する。この際、図１（ｂ）に示さ
れるように、エッチング端部１０ａとｎ側電極９との距
離が、その対向部において等しくなるように形成するに
場合には、このエッチングの際のマスクの形状がｎ側電
極９の形状と平行になるようにレジスト膜のパターニン
グをすることにより得られる。その後、たとえばリフト
オフ法により、ＴｉとＡｕとを積層して両金属の積層構
造からなるｐ側電極８を形成する。このリフトオフ法の
マスクを形成する場合に、前述のように、第２の角部１
３ｂからその角部１３ｂに隣接するＬＥＤチップの２辺
に沿って延びるようにパターニングをすることにより、
図１に示される形状のｐ側電極８が形成される。また同
様に、たとえばリフトオフ法により、ＴｉとＡｌをそれ
ぞれ積層してシンターすることにより両金属の合金層か
らなるｎ側電極９を形成する。
【００１９】本発明の半導体発光素子においては、ｐ側
電極８から供給される電流は、ｐ形層５、活性層４、お
よびｎ形層３を経てｎ側電極９に向かって流れる。この
電流の経路は、電気抵抗の小さいところを通って流れ
る。しかし、ｐ側電極８が第２の角部１３ｂだけではな
く、その角部１３ｂを挟む２辺に沿って設けられている
ため、従来のｎ側電極９とｐ側電極８とが対向して設け
られる角部とは異なる第３および第４の角部１３ｃ、１
３ｄを結ぶ辺側においても電流が流れ易くなる。そのた
め、ＬＥＤチップのどこでも両電極８、９間の距離がほ
ぼ等しくなり、電流が一様に広がる。その結果、部分的
に電流が集中して半導体層が劣化したり、部分的に輝度
が明るい不均一な発光をしないで、ＬＥＤチップの全面
で均等に発光する。
電極８から供給される電流は、ｐ形層５、活性層４、お
よびｎ形層３を経てｎ側電極９に向かって流れる。この
電流の経路は、電気抵抗の小さいところを通って流れ
る。しかし、ｐ側電極８が第２の角部１３ｂだけではな
く、その角部１３ｂを挟む２辺に沿って設けられている
ため、従来のｎ側電極９とｐ側電極８とが対向して設け
られる角部とは異なる第３および第４の角部１３ｃ、１
３ｄを結ぶ辺側においても電流が流れ易くなる。そのた
め、ＬＥＤチップのどこでも両電極８、９間の距離がほ
ぼ等しくなり、電流が一様に広がる。その結果、部分的
に電流が集中して半導体層が劣化したり、部分的に輝度
が明るい不均一な発光をしないで、ＬＥＤチップの全面
で均等に発光する。
【００２０】なお、積層された半導体層の一部がエッチ
ングされて残存する半導体積層部１０のエッチング端部
１０ａと、ｎ側電極９とはその平面形状での対向部にお
いて平行（等距離）になるように形成されていることに
より、ｐ形層に広がった電流がｎ形層に達した後、ｎ側
電極９に至る経路は、半導体積層部１０のエッチング端
部１０ａからｎ側電極９を見る距離はエッチング端部１
０ａのどの部分でも同じになる。そのため、ｐ側電極８
からｎ側電極９への電流経路はエッチング端部１０ａの
どの部分を経由してもエッチング端部１０ａの下部のｎ
形層３からｎ側電極９に至る電気抵抗は同じになる。そ
の結果、ｐ形層５から活性層４を経てｎ形層３に至る電
流の経路は、ｎ形層３の一部に集中しないで、均等に分
散して流れる。その結果、活性層４に分散して電流が流
れ、ＬＥＤチップの全面で均等に発光し発光ムラがなく
なり易くなる。このエッチング端部１０ａの形状とｎ側
電極９の形状を対向部分において平行にすることは、と
くに後述する電流拡散層が設けられる場合にｐ形層に電
流が広がりやすいためその効果が大きい。
ングされて残存する半導体積層部１０のエッチング端部
１０ａと、ｎ側電極９とはその平面形状での対向部にお
いて平行（等距離）になるように形成されていることに
より、ｐ形層に広がった電流がｎ形層に達した後、ｎ側
電極９に至る経路は、半導体積層部１０のエッチング端
部１０ａからｎ側電極９を見る距離はエッチング端部１
０ａのどの部分でも同じになる。そのため、ｐ側電極８
からｎ側電極９への電流経路はエッチング端部１０ａの
どの部分を経由してもエッチング端部１０ａの下部のｎ
形層３からｎ側電極９に至る電気抵抗は同じになる。そ
の結果、ｐ形層５から活性層４を経てｎ形層３に至る電
流の経路は、ｎ形層３の一部に集中しないで、均等に分
散して流れる。その結果、活性層４に分散して電流が流
れ、ＬＥＤチップの全面で均等に発光し発光ムラがなく
なり易くなる。このエッチング端部１０ａの形状とｎ側
電極９の形状を対向部分において平行にすることは、と
くに後述する電流拡散層が設けられる場合にｐ形層に電
流が広がりやすいためその効果が大きい。
【００２１】本発明は、以上のように、ｐ側電極が１つ
の角部から２辺に沿って延びるように形成されているも
ので、その幅とか、形状には限定されない。すなわち、
図２に示されるように、第２の角部１３ｂで幅広に、２
辺の先に行くにしたがって曲線または直線で細くなるよ
うに形成されてもよい。この場合、ｐ側電極８のｎ側電
極９側の形状がｎ側電極９の対向する部分の形状と平行
になるように形成されることが、両電極間の距離が等し
くなり、電流の均一化に好ましい。なお、図２において
図１と同じ部分には同じ符号を付してある。
の角部から２辺に沿って延びるように形成されているも
ので、その幅とか、形状には限定されない。すなわち、
図２に示されるように、第２の角部１３ｂで幅広に、２
辺の先に行くにしたがって曲線または直線で細くなるよ
うに形成されてもよい。この場合、ｐ側電極８のｎ側電
極９側の形状がｎ側電極９の対向する部分の形状と平行
になるように形成されることが、両電極間の距離が等し
くなり、電流の均一化に好ましい。なお、図２において
図１と同じ部分には同じ符号を付してある。
【００２２】また、図１に示される例では、ｐ形層５上
に直接ｐ側電極８が設けられていたが、電流拡散層を介
してｐ側電極８が設けられていても、ｐ側電極８が２辺
に沿って設けられておれば同様の効果が得られる。電流
拡散層は、たとえばＮｉおよびＡｕがそれぞれ真空蒸着
などにより積層されてシンターされることにより合金化
され、２〜１００ｎｍ程度の厚さに形成される。この電
流拡散層は活性層で発光する光を透過させる必要がある
が、光の透過と電気抵抗とは相反関係にあり、電気抵抗
を無視できるほど完全に小さくすることができない（電
気抵抗を小さくするため電流拡散層を厚くすると、光を
透過しなくなる）。しかし、電流拡散層が設けられるこ
とにより、ある程度は電流拡散層を介して電流が拡散す
るため、ｐ形層５での電流の拡散が得られるからであ
る。この場合、ｐ形層のエッチング端部１０ａとｎ側電
極９との距離が等距離になるように半導体積層部１０が
エッチングされることにより、一層ｎ形層３での電流の
集中を防ぐことができる。
に直接ｐ側電極８が設けられていたが、電流拡散層を介
してｐ側電極８が設けられていても、ｐ側電極８が２辺
に沿って設けられておれば同様の効果が得られる。電流
拡散層は、たとえばＮｉおよびＡｕがそれぞれ真空蒸着
などにより積層されてシンターされることにより合金化
され、２〜１００ｎｍ程度の厚さに形成される。この電
流拡散層は活性層で発光する光を透過させる必要がある
が、光の透過と電気抵抗とは相反関係にあり、電気抵抗
を無視できるほど完全に小さくすることができない（電
気抵抗を小さくするため電流拡散層を厚くすると、光を
透過しなくなる）。しかし、電流拡散層が設けられるこ
とにより、ある程度は電流拡散層を介して電流が拡散す
るため、ｐ形層５での電流の拡散が得られるからであ
る。この場合、ｐ形層のエッチング端部１０ａとｎ側電
極９との距離が等距離になるように半導体積層部１０が
エッチングされることにより、一層ｎ形層３での電流の
集中を防ぐことができる。
【００２３】図１に示される例では、ｎ形層３とｐ形層
５とで活性層４が挟持されたダブルヘテロ接合構造であ
るが、ｎ形層とｐ形層とが直接接合するｐｎ接合構造の
半導体発光素子でも同様である。また、積層される半導
体層の材料も一例であって、その材料には限定されない
が、チッ化ガリウム系化合物半導体の場合にその電気抵
抗が大きいため、効果が大きい。
５とで活性層４が挟持されたダブルヘテロ接合構造であ
るが、ｎ形層とｐ形層とが直接接合するｐｎ接合構造の
半導体発光素子でも同様である。また、積層される半導
体層の材料も一例であって、その材料には限定されない
が、チッ化ガリウム系化合物半導体の場合にその電気抵
抗が大きいため、効果が大きい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、発光素子チップの隅部
にも電流が流れて電流分布が均一になるため、均一な発
光をし、発光効率が向上する。さらに、電流が部分的に
集中しないため、部分的に半導体層が劣化して寿命を短
くしたり、不良に至らしめることがない。その結果、発
光効率が低下しやすく、寿命が短くなりやすいチッ化ガ
リウム系化合物半導体においても、高特性で、高信頼性
の半導体発光素子が得られる。
にも電流が流れて電流分布が均一になるため、均一な発
光をし、発光効率が向上する。さらに、電流が部分的に
集中しないため、部分的に半導体層が劣化して寿命を短
くしたり、不良に至らしめることがない。その結果、発
光効率が低下しやすく、寿命が短くなりやすいチッ化ガ
リウム系化合物半導体においても、高特性で、高信頼性
の半導体発光素子が得られる。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面お
よび平面説明図である。
よび平面説明図である。
【図２】本発明の半導体発光素子の他の実施形態の平面
説明図である。
説明図である。
【図３】従来の半導体発光素子の一例の斜視および平面
パターンの説明図である。
パターンの説明図である。
１ 基板 ３ ｎ形層 ５ ｐ形層 ８ ｐ側電極 ９ ｎ側電極 １０ 半導体積層部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒井 毅 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 (72)発明者 伊藤 範和 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 基板と、該基板上に発光層を形成すべく
チッ化ガリウム系化合物半導体が積層される半導体積層
部と、該半導体積層部の表面側の第１導電形の半導体層
に接続して設けられる第１の電極と、前記半導体積層部
の一部がエッチングにより除去されて露出する第２導電
形の半導体層に接続して設けられる第２の電極とからな
り、前記第２の電極が、平面形状が四角形状の発光素子
チップの１つの角部である第１の角部に設けられ、か
つ、該第１の角部と対向する角部である第２の角部から
該第２の角部に隣接する２辺に沿って前記第１の電極が
設けられてなる半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記エッチングにより除去されずに残存
する半導体積層部の第１導電形の半導体層および前記第
２の電極の平面形状で対向する部分が互いに平行になる
ように前記半導体積層部のエッチングおよび前記第２の
電極の形成がなされてなる請求項１記載の半導体発光素
子。 - 【請求項３】 前記第２の角部に隣接する２辺に沿って
設けられる第１の電極が線状に設けられ、かつ、該第１
の電極のボンディング用パッドが前記第２の角部に設け
られてなる請求項１または２記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7781597A JP3706458B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7781597A JP3706458B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275934A true JPH10275934A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3706458B2 JP3706458B2 (ja) | 2005-10-12 |
Family
ID=13644532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7781597A Expired - Fee Related JP3706458B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3706458B2 (ja) |
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