JPH10275935A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH10275935A JPH10275935A JP7781797A JP7781797A JPH10275935A JP H10275935 A JPH10275935 A JP H10275935A JP 7781797 A JP7781797 A JP 7781797A JP 7781797 A JP7781797 A JP 7781797A JP H10275935 A JPH10275935 A JP H10275935A
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- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission
- H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
- H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドーパントの作用が充分でなく直列抵抗の大
きい半導体層が用いられる半導体発光素子においてもチ
ップ面積を大きくして輝度を上げることができる半導体
発光素子を提供する。 【解決手段】 基板１と、該基板上に第１導電形層（ｐ
形層５）および第２導電形層（ｎ形層３）が積層され発
光層を形成する発光層形成部１０と、該発光層形成部の
第１導電形層および第２導電形層にそれぞれ電気的に接
続して設けられる電極（ｐ側電極８、ｎ側電極９）とか
らなる発光素子チップを有し、前記電極の少なくとも第
１導電形層に接続される第１の電極（ｐ側電極８）は、
前記第１導電形層の異なる場所に接続されるように複数
個設けられている。
きい半導体層が用いられる半導体発光素子においてもチ
ップ面積を大きくして輝度を上げることができる半導体
発光素子を提供する。 【解決手段】 基板１と、該基板上に第１導電形層（ｐ
形層５）および第２導電形層（ｎ形層３）が積層され発
光層を形成する発光層形成部１０と、該発光層形成部の
第１導電形層および第２導電形層にそれぞれ電気的に接
続して設けられる電極（ｐ側電極８、ｎ側電極９）とか
らなる発光素子チップを有し、前記電極の少なくとも第
１導電形層に接続される第１の電極（ｐ側電極８）は、
前記第１導電形層の異なる場所に接続されるように複数
個設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光面積を大きく
して輝度を大きくする半導体発光素子に関する。さらに
詳しくは、たとえば青色系の発光素子などに用いられる
チッ化ガリウム系化合物半導体のように、半導体層の抵
抗が大きい半導体が用いられる場合に輝度を向上させ得
る半導体発光素子に関する。
して輝度を大きくする半導体発光素子に関する。さらに
詳しくは、たとえば青色系の発光素子などに用いられる
チッ化ガリウム系化合物半導体のように、半導体層の抵
抗が大きい半導体が用いられる場合に輝度を向上させ得
る半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、青色系の光を発光する半導体発光
素子のチップ（以下、ＬＥＤチップという）は、たとえ
ば図４に示されるような構造になっている。すなわち、
ウェハ状のサファイア基板２１上にたとえばｎ形のＧａ
Ｎがエピタキシャル成長されたｎ形層（クラッド層）２
３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ＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧ
ａ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とが積層され、その表面
のｐ形層２５に電気的に接続してｐ側電極２８が、積層
された半導体層の一部がエッチングされて露出するｎ形
層２３と電気的に接続してｎ側電極２９が設けられるこ
とにより、ＬＥＤチップ２０が形成されている。なお、
ｐ側電極２８からの電流をＬＥＤチップの全体に広げる
ために、ｐ形層２５の表面に光を通す薄い金属膜からな
る電流拡散層が設けられることがある。
素子のチップ（以下、ＬＥＤチップという）は、たとえ
ば図４に示されるような構造になっている。すなわち、
ウェハ状のサファイア基板２１上にたとえばｎ形のＧａ
Ｎがエピタキシャル成長されたｎ形層（クラッド層）２
３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ＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧ
ａ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とが積層され、その表面
のｐ形層２５に電気的に接続してｐ側電極２８が、積層
された半導体層の一部がエッチングされて露出するｎ形
層２３と電気的に接続してｎ側電極２９が設けられるこ
とにより、ＬＥＤチップ２０が形成されている。なお、
ｐ側電極２８からの電流をＬＥＤチップの全体に広げる
ために、ｐ形層２５の表面に光を通す薄い金属膜からな
る電流拡散層が設けられることがある。
【０００３】このＬＥＤチップは、ｐ側電極とｎ側電極
との間に順方向の電圧が印加されることにより、その活
性層にキャリアの閉込めが生じ発光する。この発光量は
電流を多くしてキャリアの閉込め量を多くすることによ
り大きな輝度で発光する。
との間に順方向の電圧が印加されることにより、その活
性層にキャリアの閉込めが生じ発光する。この発光量は
電流を多くしてキャリアの閉込め量を多くすることによ
り大きな輝度で発光する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のような青色系の
半導体発光素子に用いられるチッ化ガリウムのような半
導体材料は、ドーパントのドーピングが充分に行われ
ず、その直列抵抗が大きくなりやすい。とくにｐ形のド
ーパントはドーパントとして充分に作用せず、熱損失が
発生しやすい。そのため、電圧を高くしてもある値を超
えると輝度が充分に上らず、発熱による半導体層の劣化
などの信頼性上の問題が発生する。
半導体発光素子に用いられるチッ化ガリウムのような半
導体材料は、ドーパントのドーピングが充分に行われ
ず、その直列抵抗が大きくなりやすい。とくにｐ形のド
ーパントはドーパントとして充分に作用せず、熱損失が
発生しやすい。そのため、電圧を高くしてもある値を超
えると輝度が充分に上らず、発熱による半導体層の劣化
などの信頼性上の問題が発生する。
【０００５】一方、ＬＥＤチップの面積を大きくして広
い範囲で発光させようとすると、前述のように、とくに
ｐ形層のドーパント作用が充分ではないため、電流が充
分にＬＥＤチップの全体に広がらない。しかし、表面側
から光を取り出すため、光を遮断する電極を全面に設け
ることができず、電流拡散層を設けるだけでは、電流分
布が不均一になって発光分布も不均一になり、充分に輝
度の向上を図れない。また、ＬＥＤチップを複数個マウ
ントし、並列に接続して動作させようとすると、マウン
トが複雑になり、組立工数が増加すると共に、前述のよ
うなサファイア基板が用いられる場合にはそのチップへ
の切断分離が大変であるのに切断分離したチップを複数
個並べてマウントするのはムダで、コストアップになる
という問題がある。
い範囲で発光させようとすると、前述のように、とくに
ｐ形層のドーパント作用が充分ではないため、電流が充
分にＬＥＤチップの全体に広がらない。しかし、表面側
から光を取り出すため、光を遮断する電極を全面に設け
ることができず、電流拡散層を設けるだけでは、電流分
布が不均一になって発光分布も不均一になり、充分に輝
度の向上を図れない。また、ＬＥＤチップを複数個マウ
ントし、並列に接続して動作させようとすると、マウン
トが複雑になり、組立工数が増加すると共に、前述のよ
うなサファイア基板が用いられる場合にはそのチップへ
の切断分離が大変であるのに切断分離したチップを複数
個並べてマウントするのはムダで、コストアップになる
という問題がある。
【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、ドーパントの作用が充分でなく直列抵抗の大き
い半導体層が用いられる半導体発光素子においてもチッ
プ面積を大きくして輝度を上げることができる半導体発
光素子を提供することを目的とする。
もので、ドーパントの作用が充分でなく直列抵抗の大き
い半導体層が用いられる半導体発光素子においてもチッ
プ面積を大きくして輝度を上げることができる半導体発
光素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、該基板上に第１導電形層および第２導
電形層が積層され発光層を形成する発光層形成部と、該
発光層形成部の第１導電形層および第２導電形層にそれ
ぞれ電気的に接続して設けられる電極とからなる発光素
子チップを有し、前記電極の少なくとも第１導電形層に
接続される第１の電極は、前記第１導電形層の異なる場
所に接続されるように複数個設けられると共に、前記発
光層形成部が、前記複数個設けられる第１の電極に対応
するブロックに分割されている。ここに発光層形成部の
分割とは、発光層形成部を構成する全ての半導体層が分
割されていることを意味するのではなく、たとえば第１
導電形層だけが分割されているものも含む。
素子は、基板と、該基板上に第１導電形層および第２導
電形層が積層され発光層を形成する発光層形成部と、該
発光層形成部の第１導電形層および第２導電形層にそれ
ぞれ電気的に接続して設けられる電極とからなる発光素
子チップを有し、前記電極の少なくとも第１導電形層に
接続される第１の電極は、前記第１導電形層の異なる場
所に接続されるように複数個設けられると共に、前記発
光層形成部が、前記複数個設けられる第１の電極に対応
するブロックに分割されている。ここに発光層形成部の
分割とは、発光層形成部を構成する全ての半導体層が分
割されていることを意味するのではなく、たとえば第１
導電形層だけが分割されているものも含む。
【０００８】このようにすることにより、チップ面積が
大きくなって電流の拡散が充分に行われにくい場合で
も、電極が複数個設けられるため発光層形成部の全体に
電流が流れ、チップ面積の全体で均一に発光して、複数
個のチップが並列接続されたのと同様に輝度が向上す
る。しかも１チップであるため、組立ても非常に簡単に
行われる。
大きくなって電流の拡散が充分に行われにくい場合で
も、電極が複数個設けられるため発光層形成部の全体に
電流が流れ、チップ面積の全体で均一に発光して、複数
個のチップが並列接続されたのと同様に輝度が向上す
る。しかも１チップであるため、組立ても非常に簡単に
行われる。
【０００９】本発明の半導体発光素子の他の形態は、前
述のように、第１の電極が前記第１導電形層の異なる場
所に接続されるように複数個設けられると共に、該複数
個の電極がそれぞれ独立して設けられている。そうする
ことにより、各電極ごとに独立して電圧を供給すること
ができ、発光層形成部が対応する電極ごとに分割されて
いなくても、抵抗が小さいところに電流が集中するとい
うことがなく、全体で均一に発光し輝度が向上しやす
い。
述のように、第１の電極が前記第１導電形層の異なる場
所に接続されるように複数個設けられると共に、該複数
個の電極がそれぞれ独立して設けられている。そうする
ことにより、各電極ごとに独立して電圧を供給すること
ができ、発光層形成部が対応する電極ごとに分割されて
いなくても、抵抗が小さいところに電流が集中するとい
うことがなく、全体で均一に発光し輝度が向上しやす
い。
【００１０】ここに複数個の電極が独立して設けられる
とは、チップの状態で配線などにより接続されていない
ことを意味し、ワイヤボンディングなどにより並列に接
続されることは構わない。
とは、チップの状態で配線などにより接続されていない
ことを意味し、ワイヤボンディングなどにより並列に接
続されることは構わない。
【００１１】前記発光層形成部がチッ化ガリウム系化合
物半導体からなり、前記第１導電形層がｐ形層であれ
ば、ｐ側電極が複数個設けられることにより、とくにド
ーパントが作用しにくいチッ化ガリウム系化合物半導体
のｐ形層の全体に電流を流しやすくなり、高輝度の発光
に寄与する。この場合、ｎ形層に接続される第２の電極
が前記発光素子チップの中心部に設けられ、前記第１の
電極が該第２の電極の周囲に複数個設けられたり、第２
の電極がＬＥＤチップの周縁部に設けられてもよい。
物半導体からなり、前記第１導電形層がｐ形層であれ
ば、ｐ側電極が複数個設けられることにより、とくにド
ーパントが作用しにくいチッ化ガリウム系化合物半導体
のｐ形層の全体に電流を流しやすくなり、高輝度の発光
に寄与する。この場合、ｎ形層に接続される第２の電極
が前記発光素子チップの中心部に設けられ、前記第１の
電極が該第２の電極の周囲に複数個設けられたり、第２
の電極がＬＥＤチップの周縁部に設けられてもよい。
【００１２】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。
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。
【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、青
色系の発光に適したチッ化ガリウム系化合物半導体層を
サファイア基板上に積層された本発明の半導体発光素子
の一実施形態の１チップの状態の斜視説明図が示されて
いる。
明の半導体発光素子について説明をする。図１には、青
色系の発光に適したチッ化ガリウム系化合物半導体層を
サファイア基板上に積層された本発明の半導体発光素子
の一実施形態の１チップの状態の斜視説明図が示されて
いる。
【００１４】本発明の半導体発光素子は、図１に示され
るように、たとえばサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）な
どからなる基板１上に第１導電形層（ｐ形層）５および
第２導電形層（ｎ形層）３が積層され発光層を形成する
発光層形成部１０と、該発光層形成部１０の第１導電形
層（ｐ形層）５および第２導電形層（ｎ形層）３にそれ
ぞれ電気的に接続して設けられる電極（ｐ側電極８およ
びｎ側電極９）とからＬＥＤチップが形成されている。
そして、前記電極の少なくともｐ形層５に接続されるｐ
側電極８（第１の電極）は、ｐ形層５の異なる場所に接
続されるように複数個設けられると共に、前記発光層形
成部１０が、前記複数個設けられるｐ側電極８に対応す
るブロックに分割されてている。この複数個の電極８
は、絶縁膜などを介した配線により接続されていてもよ
い。
るように、たとえばサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）な
どからなる基板１上に第１導電形層（ｐ形層）５および
第２導電形層（ｎ形層）３が積層され発光層を形成する
発光層形成部１０と、該発光層形成部１０の第１導電形
層（ｐ形層）５および第２導電形層（ｎ形層）３にそれ
ぞれ電気的に接続して設けられる電極（ｐ側電極８およ
びｎ側電極９）とからＬＥＤチップが形成されている。
そして、前記電極の少なくともｐ形層５に接続されるｐ
側電極８（第１の電極）は、ｐ形層５の異なる場所に接
続されるように複数個設けられると共に、前記発光層形
成部１０が、前記複数個設けられるｐ側電極８に対応す
るブロックに分割されてている。この複数個の電極８
は、絶縁膜などを介した配線により接続されていてもよ
い。
【００１５】ここに第１導電形層や第２導電形層に電気
的に接続されるとは、直接第１導電形層や第２導電形層
に電極が設けられる場合のみではなく、図１に示される
ように薄い金属層からなる電流拡散層７を介して電極が
設けられたり、その導電形と同じ導電形の他の半導体層
（たとえばｐ形層５上に設けられるｐ形ウインドウ層
（図示せず）や、ｎ形層３側に設けられるバッファ層
（図示せず）や導電性基板からなる基板など）が発光層
形成部の上下に設けられてその半導体層などを介して設
けられる場合も含む意味である。
的に接続されるとは、直接第１導電形層や第２導電形層
に電極が設けられる場合のみではなく、図１に示される
ように薄い金属層からなる電流拡散層７を介して電極が
設けられたり、その導電形と同じ導電形の他の半導体層
（たとえばｐ形層５上に設けられるｐ形ウインドウ層
（図示せず）や、ｎ形層３側に設けられるバッファ層
（図示せず）や導電性基板からなる基板など）が発光層
形成部の上下に設けられてその半導体層などを介して設
けられる場合も含む意味である。
【００１６】図１に示される例では、１チップの一辺の
長さがたとえば７２０μｍ程度と通常の青色系のＬＥＤ
チップの２倍程度（面積で４倍程度）に大きく形成され
ると共に、発光層形成部１０がｎ形層３に至るまでのエ
ッチングにより、４つのブロック１１、１２、１３、１
４に分割されている。この４つのブロック１１〜１４は
基板１およびｎ形層３により連結されており、全体で１
チップになっている。そして、それぞれのブロックのｐ
形層５上に薄い金属膜からなる電流拡散層７を介してｐ
側電極８が設けられると共に、ＬＥＤチップの中心部で
４つのブロックに跨がるように発光層形成部１０がエッ
チングされてｎ形層３を露出させ、その露出するｎ形層
３にｎ側電極９が形成されている。すなわち、ｎ側電極
９は４つのブロックに共通して１個設けられており、ｐ
側電極８は４つのブロック１１〜１４のそれぞれに設け
られている。なお、電流拡散層７は設けられなくてもよ
いし、各ブロックのｐ側電極８は絶縁膜を介した配線に
より連結されていてもよい。
長さがたとえば７２０μｍ程度と通常の青色系のＬＥＤ
チップの２倍程度（面積で４倍程度）に大きく形成され
ると共に、発光層形成部１０がｎ形層３に至るまでのエ
ッチングにより、４つのブロック１１、１２、１３、１
４に分割されている。この４つのブロック１１〜１４は
基板１およびｎ形層３により連結されており、全体で１
チップになっている。そして、それぞれのブロックのｐ
形層５上に薄い金属膜からなる電流拡散層７を介してｐ
側電極８が設けられると共に、ＬＥＤチップの中心部で
４つのブロックに跨がるように発光層形成部１０がエッ
チングされてｎ形層３を露出させ、その露出するｎ形層
３にｎ側電極９が形成されている。すなわち、ｎ側電極
９は４つのブロックに共通して１個設けられており、ｐ
側電極８は４つのブロック１１〜１４のそれぞれに設け
られている。なお、電流拡散層７は設けられなくてもよ
いし、各ブロックのｐ側電極８は絶縁膜を介した配線に
より連結されていてもよい。
【００１７】発光層形成部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、サファイア（Ａｌ2
Ｏ3 単結晶）などからなる基板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、サファイア（Ａｌ2
Ｏ3 単結晶）などからなる基板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。ついで、ＮｉおよびＡｕを蒸着
してシンターすることにより、メタル層などからなる電
流拡散層７を２〜１００ｎｍ程度形成する。
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。ついで、ＮｉおよびＡｕを蒸着
してシンターすることにより、メタル層などからなる電
流拡散層７を２〜１００ｎｍ程度形成する。
【００１９】その後、電流拡散層７の表面にレジスト膜
などを設けてパターニングをし、電流拡散層７および積
層された半導体層３〜５（発光層形成部１０）の一部を
エッチングして図１に示されるように、ＬＥＤチップの
中心部およびチップの周縁部と、たとえば４つのブロッ
クに分割するための十字の溝が形成されるようにｎ形層
３を露出させる。このエッチングは、塩素ガスなどによ
る反応性イオンエッチングにより行うことができる。こ
の周縁部をエッチングするのは、各チップへのブレーク
を容易にするためのもので、中心部のエッチングはｎ側
電極９を設けるためのものである。この中心部の露出し
たｎ形層３の表面に、ｎ側電極９の形成のための金属の
ＴｉおよびＡｌをそれぞれ０.１μｍ程度と０.３μｍ程
度づつ真空蒸着などにより成膜してシンターし、さらに
ｐ側電極８のために図示しないＳｉＮなどの保護膜の一
部を除去してＴｉとＡｕをそれぞれ真空蒸着して積層す
ることにより、上部電極８および下部電極９を形成す
る。
などを設けてパターニングをし、電流拡散層７および積
層された半導体層３〜５（発光層形成部１０）の一部を
エッチングして図１に示されるように、ＬＥＤチップの
中心部およびチップの周縁部と、たとえば４つのブロッ
クに分割するための十字の溝が形成されるようにｎ形層
３を露出させる。このエッチングは、塩素ガスなどによ
る反応性イオンエッチングにより行うことができる。こ
の周縁部をエッチングするのは、各チップへのブレーク
を容易にするためのもので、中心部のエッチングはｎ側
電極９を設けるためのものである。この中心部の露出し
たｎ形層３の表面に、ｎ側電極９の形成のための金属の
ＴｉおよびＡｌをそれぞれ０.１μｍ程度と０.３μｍ程
度づつ真空蒸着などにより成膜してシンターし、さらに
ｐ側電極８のために図示しないＳｉＮなどの保護膜の一
部を除去してＴｉとＡｕをそれぞれ真空蒸着して積層す
ることにより、上部電極８および下部電極９を形成す
る。
【００２０】本発明によれば、半導体層でドーパントが
作用をしにくく抵抗が大きい場合でも、その半導体層側
に接続される電極が１チップ内で複数個設けられると共
に、発光層形成部１０もその電極８に対応して分割され
ているため、チップ全体に電流を広げやすい。すなわ
ち、たとえばチッ化ガリウム系化合物半導体が用いられ
る青色系の半導体発光素子では、とくにｐ形層でドーパ
ントの作用が弱く、充分にキャリア濃度を上げることが
できないこと、ｐ形層は発光面側に設けられるため、光
の吸収を抑えるためからも厚く形成できないことなどの
ため電流の拡散が充分に行われないが、本発明の複数個
の電極が設けられることにより、ＬＥＤチップの全体に
効率的に電流を拡散させることができる。しかも、発光
層形成部１０も分割されているため、小さいチップが集
合したのと同様で、全体に電流が広がりやすい。一方、
ｎ形層では、比較的ドーパントが入りやすいことと、厚
くしやすいことのため、余り半導体層の抵抗が問題にな
らず、図１に示されるように、ｎ形層に接続されるｎ側
電極９は１チップ内で１個にすることにより、電極面積
を節約することができ、別々のＬＥＤチップを寄せ集め
るより表面積を効率的に利用することができる。その結
果、チップの全体で均一に発光し、チップ面積を大きく
することにより、輝度を高くすることができる。
作用をしにくく抵抗が大きい場合でも、その半導体層側
に接続される電極が１チップ内で複数個設けられると共
に、発光層形成部１０もその電極８に対応して分割され
ているため、チップ全体に電流を広げやすい。すなわ
ち、たとえばチッ化ガリウム系化合物半導体が用いられ
る青色系の半導体発光素子では、とくにｐ形層でドーパ
ントの作用が弱く、充分にキャリア濃度を上げることが
できないこと、ｐ形層は発光面側に設けられるため、光
の吸収を抑えるためからも厚く形成できないことなどの
ため電流の拡散が充分に行われないが、本発明の複数個
の電極が設けられることにより、ＬＥＤチップの全体に
効率的に電流を拡散させることができる。しかも、発光
層形成部１０も分割されているため、小さいチップが集
合したのと同様で、全体に電流が広がりやすい。一方、
ｎ形層では、比較的ドーパントが入りやすいことと、厚
くしやすいことのため、余り半導体層の抵抗が問題にな
らず、図１に示されるように、ｎ形層に接続されるｎ側
電極９は１チップ内で１個にすることにより、電極面積
を節約することができ、別々のＬＥＤチップを寄せ集め
るより表面積を効率的に利用することができる。その結
果、チップの全体で均一に発光し、チップ面積を大きく
することにより、輝度を高くすることができる。
【００２１】なお、ｐ側電極８は全て、または複数個を
連結して電源側に接続することもできるし、それぞれ別
々に独立させて別個の電源に接続させることもできる。
別個の電源に接続すれば、発光層のブロックのどれかに
抵抗の小さいのがあっても、そこに電流が集中すること
がなく、一層発光が均一化されて輝度が向上する。
連結して電源側に接続することもできるし、それぞれ別
々に独立させて別個の電源に接続させることもできる。
別個の電源に接続すれば、発光層のブロックのどれかに
抵抗の小さいのがあっても、そこに電流が集中すること
がなく、一層発光が均一化されて輝度が向上する。
【００２２】図１に示される例では、ｐ側電極８が設け
られるブロックごとに発光層形成部１０が分割されると
共に、ＬＥＤチップの中心部にｎ側電極９が設けられて
いる。この構成にすることにより、ｎ側電極９を小さい
面積で形成しながらＬＥＤチップ内全面に均一に電流を
流すのに都合がよいが、図２に示されるように、ＬＥＤ
チップの周縁部にｎ側電極９が設けられてもよい。前述
のように、ＬＥＤチップの周縁部には、チップへのブレ
ークを容易にするためのエッチングがなされてｎ形層３
が露出しているため、その幅を少し広くするだけでｎ側
電極９を形成することができ、表面積を殆ど減すことな
くｎ側電極９が形成される。なお、この場合、各ブロッ
クごとにｎ側電極９およびｐ側電極８が離れた位置で対
応するように設けられる方が電流が広がりやすいため、
図２に示されるようにｐ側電極８はＬＥＤチップの中心
部で、分割された各ブロックごとに設けられることが好
ましい。この場合も前述と同様に、チップ面積が大きく
なっても部分的に電流が集中することがなく、均一で高
輝度の発光をさせることができる。なお、図１と同じ部
分には同じ符号を付してその説明を省略する。
られるブロックごとに発光層形成部１０が分割されると
共に、ＬＥＤチップの中心部にｎ側電極９が設けられて
いる。この構成にすることにより、ｎ側電極９を小さい
面積で形成しながらＬＥＤチップ内全面に均一に電流を
流すのに都合がよいが、図２に示されるように、ＬＥＤ
チップの周縁部にｎ側電極９が設けられてもよい。前述
のように、ＬＥＤチップの周縁部には、チップへのブレ
ークを容易にするためのエッチングがなされてｎ形層３
が露出しているため、その幅を少し広くするだけでｎ側
電極９を形成することができ、表面積を殆ど減すことな
くｎ側電極９が形成される。なお、この場合、各ブロッ
クごとにｎ側電極９およびｐ側電極８が離れた位置で対
応するように設けられる方が電流が広がりやすいため、
図２に示されるようにｐ側電極８はＬＥＤチップの中心
部で、分割された各ブロックごとに設けられることが好
ましい。この場合も前述と同様に、チップ面積が大きく
なっても部分的に電流が集中することがなく、均一で高
輝度の発光をさせることができる。なお、図１と同じ部
分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２３】図１〜２に示される例では、ｐ側電極が複
数個設けられ、そのｐ側電極に応じて発光層形成部１０
が分割されていたが、図３に示されるように、発光層形
成部１０は分割されないで、積層された半導体層の表面
または電流拡散層などを介して点在的に複数個の電極が
設けられてもよい。この構造にすれば電極から離れて電
流が流れにくくなる部分に別の電極が設けられることに
なり、広いチップ内で均等に電流を流すことができる。
さらに、ｐ側電極の各々を並列に接続しないで、別々に
電圧を印加させることにより、半導体層の一部に抵抗の
低いところがあってもその部分に電流が集中することな
くチップ内に全体に亘って電流を流すことができる。な
お、図３において図１〜２と同じ部分には同じ符号を付
してその説明を省略する。
数個設けられ、そのｐ側電極に応じて発光層形成部１０
が分割されていたが、図３に示されるように、発光層形
成部１０は分割されないで、積層された半導体層の表面
または電流拡散層などを介して点在的に複数個の電極が
設けられてもよい。この構造にすれば電極から離れて電
流が流れにくくなる部分に別の電極が設けられることに
なり、広いチップ内で均等に電流を流すことができる。
さらに、ｐ側電極の各々を並列に接続しないで、別々に
電圧を印加させることにより、半導体層の一部に抵抗の
低いところがあってもその部分に電流が集中することな
くチップ内に全体に亘って電流を流すことができる。な
お、図３において図１〜２と同じ部分には同じ符号を付
してその説明を省略する。
【００２４】なお、前述の各例は、半導体層をチッ化ガ
リウム系化合物半導体が発光層形成部として用いられる
例であったが、チッ化ガリウム系化合物半導体は半導体
層の抵抗が大きいため効果が大きい。しかし、他の半導
体層が用いられる半導体発光素子にも適用できる。さら
に、発光層形成部としてｎ形層とｐ形層とにより活性層
が挟持されるダブルヘテロ接合構造であったが、ｎ形層
とｐ形層とが直接接合するｐｎ接合構造のものでもよ
い。
リウム系化合物半導体が発光層形成部として用いられる
例であったが、チッ化ガリウム系化合物半導体は半導体
層の抵抗が大きいため効果が大きい。しかし、他の半導
体層が用いられる半導体発光素子にも適用できる。さら
に、発光層形成部としてｎ形層とｐ形層とにより活性層
が挟持されるダブルヘテロ接合構造であったが、ｎ形層
とｐ形層とが直接接合するｐｎ接合構造のものでもよ
い。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、電極が複数個設けられ
ることにより、電流を充分に拡散させることができるた
め、チップ面積を大きくすることができ、高輝度の発光
素子を得ることができる。
ることにより、電流を充分に拡散させることができるた
め、チップ面積を大きくすることができ、高輝度の発光
素子を得ることができる。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施形態の斜視説
明図である。
明図である。
【図２】図１の半導体発光素子の変形例を示す斜視説明
図である。
図である。
【図３】本発明の半導体発光素子の他の実施形態の斜視
説明図である。
説明図である。
【図４】従来の半導体発光素子の一例の斜視説明図であ
る。
る。
１ 基板 ３ ｎ形層 ５ ｐ形層 ８ ｐ側電極 ９ ｎ側電極 １０ 発光層形成部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園部 雅之 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 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
Claims (5)
- 【請求項１】 基板と、該基板上に第１導電形層および
第２導電形層が積層され発光層を形成する発光層形成部
と、該発光層形成部の第１導電形層および第２導電形層
にそれぞれ電気的に接続して設けられる電極とからなる
発光素子チップを有し、前記電極の少なくとも第１導電
形層に接続される第１の電極は、前記第１導電形層の異
なる場所に接続されるように複数個設けられると共に、
前記発光層形成部が、前記複数個設けられる第１の電極
に対応するブロックに分割されてなる半導体発光素子。 - 【請求項２】 基板と、該基板上に第１導電形層および
第２導電形層が積層され発光層を形成する発光層形成部
と、該発光層形成部の第１導電形層および第２導電形層
にそれぞれ電気的に接続して設けられる電極とからなる
発光素子チップを有し、前記電極の少なくとも第１導電
形層に接続される第１の電極は、前記第１導電形層の異
なる場所に接続されるように複数個設けられると共に、
該複数個の電極がそれぞれ独立して設けられてなる請求
項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記発光層形成部がチッ化ガリウム系化
合物半導体からなり、前記第１導電形層がｐ形層である
請求項１または２記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記第２導電形半導体層に接続される第
２の電極が前記発光素子チップの中心部に設けられ、前
記第１の電極が該第２の電極の周囲に複数個設けられて
なる請求項３記載の半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記第２導電形層に接続される第２の電
極が前記発光素子チップの周縁部に設けられてなる請求
項３記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7781797A JP3934730B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP7781797A JP3934730B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275935A true JPH10275935A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3934730B2 JP3934730B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=13644592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7781797A Expired - Fee Related JP3934730B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 半導体発光素子 |
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| JP (1) | JP3934730B2 (ja) |
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| US6946687B2 (en) | 2000-07-10 | 2005-09-20 | Osram Gmbh | Radiation-emitting semiconductor chip with a radiation-emitting active layer |
| JP2008159957A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子 |
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-
1997
- 1997-03-28 JP JP7781797A patent/JP3934730B2/ja not_active Expired - Fee Related
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