JPH11204832A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents

窒化ガリウム系化合物半導体発光素子

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JPH11204832A
JPH11204832A JP605398A JP605398A JPH11204832A JP H11204832 A JPH11204832 A JP H11204832A JP 605398 A JP605398 A JP 605398A JP 605398 A JP605398 A JP 605398A JP H11204832 A JPH11204832 A JP H11204832A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実現しがたい材料の透明電極を用いなくと
も、発生した短波長光を蛍光体で効率よく可視光などに
変換して外部に効率よく取り出すこと。 【解決手段】 p型GaN層とn型GaN層との間にp
n接合部が形成され、p型GaN層の表面を覆っている
透明電極に接続されているp側ボンディング電極と、n
型GaN層の露出部にあるn側電極との間に電圧を印加
することにより、透明電極により広がった電流がp型G
aN層からpn接合部に流れ、紫外線が発光する。この
紫外線はp型GaN層の表面をストライプ状にエッチン
グすることにより、前記pn接合部を除去したpn接合
除去部内の壁面に露出する前記pn接合部端面から外部
に照射される。これにより、p型GaN層及び透明電極
を通ることなく、前記紫外線が外部に取り出され、従っ
て、pn接合除去部などに蛍光体層を充填しておけば、
前記紫外線はこの蛍光体層により直ちに赤等の可視光に
変換されて、この可視光が外部に照射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板表面よ
り光を取出す窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に係
り、特に素子から発光した光を蛍光体に照射して所望と
する波長の発光を得る構成に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、紫外光領域から青色、緑色領域に
至る発光ダイオード(LED)の材料として、Alx、
Gay、In1−x−yN(0≦x、y≦1、x+y≦
l)を用いた窒化ガリウム系化合物半導体が注目されて
いる。このような材料の化合物半導体により、これまで
困難であった発光強度の高い紫外光、青色、緑色等の発
光が可能となって来ている。このような窒化ガリウム系
化合物半導体は、一般に絶縁性基板であるサファイア基
板上に成長形成される。
【0003】このため、GaAs系の発光素子のように
基板側に電極を設けることはできず、結晶成長基板側に
アノ一ド、カソード電極の両方を形成することが必要で
ある。そこで、カソード電極は、p型層をエッチング除
去してn型層を出して電極を形成する。アノ一ド電極は
p型層の表面に形成する必要があるが、p型層は導電率
が低いため電極直下しか発光しない。そのため、発光領
域全面に発光波長に対して透明な電極を形成しないと外
部量子効率が低下することになる。
【0004】従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子(以降、単に半導体発光素子と称することもある)の
構造例を図11に示す。サファイア基板1にGaNバッ
ファ層(図示せず)及びn型GaN層2とp型GaN層
3が結晶成長されて、p型GaN層3の一部がエッチン
グ除去されてn型GaN層2が露出されている。p型G
aΝ層3上にp側透明電極6、p側ボンディング電極5
が形成され、n型GaN層2上にn側電極4が形成され
ている。
【0005】図12に示すように、上記のような構造の
半導体発光素子10はリードフレーム12上に銀ペース
ト等の導電性接着材料11でマウントされ、樹脂モール
ド8が施される構成が一般的である。また、蛍光体を発
光させるには、一般に樹脂モールド8中に蛍光体9を混
入させる。p側のボンディング電極5から流された電流
は、導電性の良い透明電極6で広げられ、p型GaN層
3からn型GaN層2に電流が注入され、その時、p型
GaN層3とn型GaN層2の間に形成されるpn接合
より発光し、その光は透明電極6を通してチップ外に取
り出される。更に図13に示すような樹脂モールド8を
介して外部に発光する。この際、樹脂モールド8中に蛍
光体9があればpn接合より発光した光によって、蛍光
体も発光し、蛍光体の発色の種類を選択することによ
り、所望の色の発光を得ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子においては、pn接
合で発光した光はp型GaN層3で吸収されてしまい、
表面の透明電極6まで届かず、外部に取り出せないとい
う深刻な問題があった。
【0007】また、p型GaN層3を薄くした場合、こ
の層3で吸収されなかった分の光が透明電極6を通して
取り出されるが、導電性が高く、半導体層に対してオー
ミックが取れ、しかも発光波長での吸収が少ないという
電極材料は必ずしも容易に実現できないという問題があ
った。その上、発光波長が短波長化するにつれて、発光
波長での吸収力が少ない材料は更に実現し難いという問
題があった。特に、pn接合より出た光で蛍光体9を発
光(特に赤色)させるためには、蛍光体9の発光変換効
率の高い300nm程度の短波長の発光を前記pn接合
から取り出す必要があるが、この波長領域において吸収
が少ないという材料の実現は非常に難しいという問題が
あった。
【0008】又、樹脂モールド8中に蛍光体9を含有さ
せると、pn接合で発光した光の多くがすぐに蛍光体9
によって変換される訳ではなく、樹脂モールド8部分を
光が通過していくうちに蛍光体9で光変換されるため、
光が樹脂モールド8中を伝播する際の減衰によって前記
蛍光体9により効率的に変換できないとい問題と、短波
長光(紫外光)により樹脂モールド8の劣化が引き起こ
される等の問題もあった。更に、半導体素子を樹脂モー
ルドしないと蛍光体9によって変換された光パワーの測
定ができないため、ウエハ状態でのチップ選別が難し
く、量産性に欠けるという問題もあった。
【0009】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、実現しがたい材
料の透明電極を用いなくとも、発生した短波長光(紫外
光)の光を効率よく蛍光体で可視光などに変換して外部
に効率よく取り出すことができると共に、赤、緑、青の
3原色を発光することができる窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の特徴は、pn接合を有する窒化ガリウ
ム系化合物半導体において、前記pn接合の一部が除去
されるように前記半導体表面から内部に向かって形成さ
れた断面が凹部状のpn接合除去部を設けたことにあ
る。
【0011】この第1の発明によれば、前記pn接合
は、p型のGaN層とn型のGaN層の境界部に形成さ
れ、表面のp型のGaN層をエッチングしてn型のGa
N層を露出するように凹部状のpn接合除去部を形成す
ると、pn接合除去部の側壁には前記pn接合の端面が
露出する。p型のGaN層とn型のGaN層に電圧を印
加すると、前記pn接合部で紫外線が発光し、この紫外
線が前記pn接合の端面から前記pn接合除去部を通し
て外部に照射する。pn接合除去部の内部及び周辺に蛍
光体を充填又は塗布しておけば、前記紫外線は直ちに前
記蛍光体により可視光に変換されて外部に照射される。
【0012】第2の発明の特徴は、前記pn接合除去部
は、細長い溝状を有し、前記半導体表面に適当な間隔を
空けて複数本設けられることにある。
【0013】この第2の発明によれば、前記複数本のp
n接合除去部から紫外線が外部に照射される。
【0014】第3の発明の特徴は、前記pn接合除去部
は、開口部が円形又は多角形状の穴で、前記半導体表面
に適当な間隔を空けて複数個設けられることにある。
【0015】この第3の発明によれば、例えば前記pn
接合除去部は円柱形の穴などになるが、この穴の内壁面
にpn接合の端部が露出し、この端部から紫外線が外部
に照射される。
【0016】第4の発明の特徴は、前記pn接合除去部
の内部又は周辺部に蛍光体層を充填又は形成したことに
ある。
【0017】この第4の発明によれば、前記pn接合除
去部の内壁面に露出しているpn接合部から外部に照射
された紫外線は前記蛍光体層により直ちに可視光線に変
換されて外部に照射される。
【0018】第5の発明の特徴は、前記半導体表面に、
前記pn接合除去部の開口部の少なくとも一部も含めて
覆う蛍光体層を形成することにある。
【0019】この第5の発明によれば、前記pn接合除
去部の内壁面に露出しているpn接合部から外部に照射
された紫外線はこのpn接合除去部の開口部を塞ぐ前記
蛍光体層により直ちに可視光線に変換されて外部に照射
される。
【0020】第6の発明の特徴は、前記蛍光体層の一部
分に異なる色を発色する蛍光体を含む領域が存在するこ
とにある。
【0021】この第6の発明によれば、前記pn接合部
の端面から外部に照射された紫外線は前記蛍光体層によ
り可視光に変換されるが、蛍光体層の種類によって異な
った色の光が発光する。
【0022】第7の発明の特徴は、p型のGaN層とそ
の下部にあるn型のGaN層により形成されたpn接合
を有する窒化ガリウム系化合物半導体において、前記半
導体表面の中央部にn側電極を設けるために前記p型の
GaN層をエッチングして形成したn型のGaN層の露
出穴と、前記pn接合の一部が除去されるように前記半
導体表面から内部に向かって形成された断面が凹部状の
細長いpn接合除去部とを設け、複数本の前記pn接合
除去部を前記露出穴を中心として前記半導体表面の外周
部へ向かって放射状に配置することにある。
【0023】第8の発明の特徴は、p型のGaN層とそ
の下部にあるn型のGaN層により形成されたpn接合
を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子におい
て、前記半導体表面の中央部にn側電極を設けるために
前記p型のGaN層をエッチングして形成したn型のG
aN層の露出穴と、前記pn接合の一部が除去されるよ
うに前記半導体表面から内部に向かって形成された断面
が凹部状で細長いpn接合除去部とを設け、少なくとも
1本以上の前記pn接合除去部を前記露出穴を中心とし
た同心円状に前記半導体表面に配置することにある。
【0024】この第8の発明によれば、通常、半導体表
面は前記pn接合除去部などを除いて、透明電極で覆わ
れるが、この透明電極を通して半導体表面電流が集中し
て流れやすい前記n型のGaN層の露出穴近くの透明電
極領域のpn接合部が前記pn接合除去部により同心円
状に一部除去されているため、電流が半導体表面の周辺
部分にも流れ、面全体で均一に発光する。
【0025】第9の発明の特徴は、p型のGaN層とそ
の下部にあるn型のGaN層により形成されたpn接合
を有する窒化ガリウム系化合物半導体において、p型の
GaN層を複数の領域に分割し、各分割領域の半導体表
面に、前記pn接合の一部が除去されるように前記半導
体表面から内部に向かって形成された断面が凹部状の複
数のpn接合除去部を設け、且つ、前記各分割領域のp
n接合除去部に各分割領域毎に異なる色を発色する蛍光
体層を充填することにある。
【0026】この第9の発明によれば、前記各分割領域
のpn接合除去部に充填されている蛍光体層の発色の種
類が異なるため、それぞれの分割領域は異なる色の可視
光を照射する。
【0027】第10の発明の特徴は、前記p型のGaN
層を3つの領域に分割し、且つ各分割領域のpn接合除
去部に、赤、青、緑の異なる色を発色する蛍光体層を充
填して、前記各分割領域毎に異なる色の発光を得ること
にある。
【0028】この第10の発明によれば、3つの分割領
域はそれぞれ、赤、青、緑の3原色の可視光を照射でき
るため、これら3原色のレベルを調整して混合すること
により各種の色の可視光が得られる。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子の第1の実施の形態の構成例を示
した斜視図である。サファイア基板1上にGaNバッフ
ァ層(図示せず)、n型GaN層2、p型GaN層3を
順次結晶成長させる。次にp型GaN層3をPEP法に
よりパタ−ニングし、RIE法等によりエッチングして
n型GaN層2を露出させる。その後、PEP法を用い
てパタ−ニングし、n側電極4としてTi/Au等をn
型GaN層2上に蒸着して、リフトオフにより形成す
る。透明電極6としては、PEP法によりパタ−ニング
後、真空蒸着法により厚さ10nmのNi層をp型Ga
N層3上に形成する。
【0030】更に、ストライプ形成のためにPEP法に
よりパターニング後、10μm幅のレジストをマスクと
してNiをHCl等でウエットエッチングした後、RI
E法等によりストライプ状にp型GaN層3をエッチン
グ除去して、n型GaN層2を露出させることにより、
pn接合の一部を除去したpn接合除去部100を形成
する。更に、熱CVD法によりSiO2 膜を形成した
後、PEP法によってNi薄膜と接続されたp側のボン
ディング電極5を形成する。尚、pn接合除去部100
の間にあるGaN層はメサ型をしている。
【0031】なお、このSiO2 膜は図1には明記され
ていないが、pn接合除去部100のメサ端面、pn接
合の露出面、透明電極6の表面に亙って形成されてお
り、n側電極4部分と透明電極6とp側のボンディング
電極5の重なり部分を除く、p側電極下にも形成されて
いる。半導体層表面が酸化物等もなく、十分に清浄な状
態であれば不要な工程となる場合もあるが、透明電極6
及びn側電極4と半導体層間の密着性、オーミック性向
上のために450℃で、20秒のフラッシュアニールを
行うことにより、電極形成する。
【0032】次に本実施の形態の動作について説明す
る。カソードのp側ボンディング電極5とアノードのn
側電極4との間に電圧が印加されると、p側ボンディン
グ電極5から流入する電流は、導電性の良い透明電極6
で広げられ、p型GaN層3からn型GaN層2に注入
されて、これらp、n型GaN層3、2の間のpn接合
部で発光し、発光した紫外線はストライプ状に形成され
たpn接合除去部100の側壁に露出しているpn接合
部の端面及びp型GaN層3、透明電極6を通して外部
に照射される。
【0033】ここで、ストライプ状に形成されたpn接
合除去部100の壁面や底面に蛍光体が塗布又は充填さ
れておれば、前記pn接合除去部100のpn接合端面
から発光した紫外線はこの蛍光体により可視光に変換さ
れて外部に照射される。この時、前記蛍光体の発色が赤
であれば赤色が、前記蛍光体の発色が青であれば青色
が、前記蛍光体の発色が緑であれば緑色が外部に照射さ
れることになる。
【0034】このようにして得られた本例の電流電圧特
性(I−V特性)及び電流一光出力(Po)特性を図2
に示す。この図2において、電流値20mAの時に、電
圧4.3V、光出力58μW、発光波長は360nmが
得られることが分かる。
【0035】本実施の形態によれば、半導体表面に複数
本のpn接合除去部100を形成することにより、p型
GaN層3とn型GaN層2より形成されるpn接合の
一部を除去して、このpn接合で発光した紫外線をpn
接合除去部100の側壁に露出するpn接合端面から外
部に取り出すことにより、p型GaN層3や透明電極6
により前記紫外線が減衰しても、前記pn接合端面から
十分なレベルの紫外線を外部に取り出すことができる。
従って、透明電極6の材料としては通常のものが使用で
き、容易に上記効果を得ることができる。また、発光し
た紫外線は蛍光体の発光変換効率が高い360nm程度
の短波長であることと、pn接合端面に近接して塗布又
は充填されている蛍光体により直ちに可視光に変換する
ため、可視光への変換効率が極めて高く、十分なレベル
の可視光を効率よく得ることができると共に、前記PN
接合端面から光を外部に導き出す構造のため、発光源の
微細化を容易に行うことができる。更に、上記のように
pn接合部から短波長の紫外線を効率よく取り出すこと
ができるため、この紫外線を赤色の蛍光体で赤色に変換
することができ、実用レベルの赤色の発光を得ることが
できる。又、従来のように樹脂モールド中に蛍光体があ
るわけではなく、ウエハ状態で、蛍光体が塗布されてい
るため、ウエハ状態でも前記蛍光体で変換された光の強
度を測定することができ、ウエハ状態でのチップ選別を
容易に行うことができ、半導体発光素子の量産性及び歩
留まりの向上を図ることができる。
【0036】尚、pn接合除去部100の半導体表面に
占める面積の割合は、大きいとpn接合の面積が少なく
なって、紫外線の発光量が少なくなってしまい、逆に前
記pn接合除去部100の面積が小さいと、pn接合部
から外部に取り出す紫外線の量が少なくなるため、前記
pn接合除去部100の半導体表面に占める割合は、適
切な範囲がある。
【0037】図3は本発明の窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子の第2の実施の形態の構成例を示した斜視図
である。本例は、p型GaN層3の上に形成されている
透明電極6及びpn接合除去部100の上に蛍光体層7
が形成されている以外は、図1に示した第1の実施の形
態と同様の構造を有している。これにより、カソードの
p側ボンディング電極5とアノードのn側電極4との間
に電圧が印加されると、p型GaN層3とn型GaN層
2の間にあるpn接合部で発光し、発光した紫外線はス
トライプ状に形成されたpn接合除去部100の側面に
露出しているpn接合端面及びp型GaN層3、透明電
極6を通して外部に照射される。この時、前記紫外線は
蛍光体層7を通過する際に、可視光線に変換され、この
可視光線が外部に照射されることになる。
【0038】この場合も、蛍光体層7はストライプ状に
形成されたpn接合除去部100及び透明電極6に近接
して配置されているため、発光された紫外線は減衰する
ことなく、蛍光体層7により効率的に可視光線に変換さ
れ、第1の実施の形態と同様の効果がある。特に、本例
ではp型GaN層3、透明電極6を通して外部に照射さ
れ紫外線も蛍光体層7により可視光に変換でき、その分
効率がよくなっている。
【0039】図4は窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子の本発明の第3の実施の形態の構成例を示した斜視図
である。本例は、半導体発光素子全体に蛍光体含有有機
シラン溶液を塗布して形成した蛍光体層7で半導体発光
素子全体を囲んだ構成を有している他は、図3に示した
第2の実施の形態と同様であり、同様の効果がある。
【0040】図5は本発明の窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子の第4の実施の形態の構成例を示した斜視図
である。本例は、p型GaN層3とn型GaN層2のp
n接合部の一部を除去するpn接合除去部100がスト
ライプ状に形成されているが、本例はストライプ状に形
成されたpn接合除去部100の間にあるp型GaN層
3とn型GaN層2の部分が逆メサ型になっていている
点が異なり、他の構成は図1に示した第1の実施の形態
と同様であり、同様の効果がある。
【0041】特に、ストライプ状に形成されたpn接合
除去部100の間にあるp型GaN層3とn型GaN層
2の部分が逆メサ型であるため、透明電極6と半導体層
の接触面積を大きくし、メサエッチングされた穴の底部
分21に蛍光体を含む有機シラン溶液、或いは蛍光体そ
のものを詰め込むことで、pn接合部の端面から外部に
発光された紫外線を前記蛍光体で効率的に赤色系の可視
光に変換することができる。
【0042】図6は本発明の窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子の第5の実施の形態の構成例を示した平面図
である。本例は、p型GaN層3とn型GaN層2の間
にあるpn接合除去部100の形状を細長い溝型とし、
このような形状のpn接合除去部100がチップ表面の
中心から周辺部に向かって複数本直線上に伸びている。
他の構成は図1に示した第1の実施の形態と同様である
ため、pn接合除去部100の壁面に露出するpn接合
部の端面から紫外線が外部に照射され、第1の実施の形
態と同様の効果がある。尚、pn接合除去部100内及
びその周辺部に蛍光体層を設ければ、前記紫外線を効率
的に可視光に変換することができる。
【0043】図7は本発明の窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子の第6の実施の形態の構成例を示した平面図
である。本例は、p型GaN層3のほぼ中央部を円形に
エッチングしてn型GaN層2を円形に露出させ、この
n型GaN層2の表面の中央に、円形のn側電極4が形
成されている。また、p型GaN層3とn型GaN層2
の間にあるpn接合の一部を除去するpn接合除去部1
00の形状は細長い溝型であるが、前記円形のn型Ga
N層2の露出穴の外周部を形成するp型GaN層3の縁
から外側に向かって放射状にpn接合除去部100が複
数本配置されている。しかも、これらpn接合除去部1
00の一方の端部は前記露出穴に連通している。他の構
成は図1に示した第1の実施の形態と同様であるため、
pn接合除去部100の壁面に露出するpn接合部の端
面から紫外線が外部に照射され、第1の実施の形態と同
様の効果がある。尚、pn接合除去部100の中などに
蛍光体層を充填すれば、この蛍光体層により前記紫外線
を効率的に可視光に変換することができる。
【0044】図8は本発明の窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子の第8の実施の形態の構成例を示した平面図
である。本例は、p型GaN層3のほぼ中央部を円形に
エッチングしてn型GaN層2を円形に露出させ、この
n型GaN層2の表面の中央に、円形のn側電極4が形
成され、p型GaN層3の隅にP側ボンディング電極5
が形成されている。このP側ボンディング電極5部分を
除き、n側電極4を中心として、ほぼ同心円状に複数の
円形のpn接合除去部100が形成されている。これら
pn接合除去部100とP側ボンディング電極5を除い
て、p型GaN層3のほぼ全面を透明電極6が覆ってお
り、この透明電極6とP側のボンディング電極5は互い
に接続されている。
【0045】本実施の形態は上記のような構造にするこ
とにより、電流が集中して流れやすいn側電極4近くの
透明電極6の領域のpn接合部が前記pn接合除去部1
00により同心円状に一部除去されているため、電流が
P型GaN層3の周辺部分にも流れるようになり、面全
体より均一な発光を得ることができる。他の構成は図1
に示した第1の実施の形態と同様であるため、pn接合
除去部100の壁面に露出するpn接合部の端面から紫
外線が外部に照射され、第1の実施の形態と同様の効果
がある。尚、pn接合除去部100の中などに蛍光体層
を充填すれば、この蛍光体層により前記紫外線を効率的
に可視光に変換することができる。
【0046】図9は本発明の窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子の第8の実施の形態の構成例を示した斜視図
である。本例は、p型GaN層3とn型GaN層2のp
n接合部の一部をRIE法によりエッチングして除去す
るpn接合除去部100が円柱型をしており、この円柱
型のpn接合層除去部分100が複数個適当な間隔を離
して配置されている。
【0047】他の構成は図1に示した第1の実施の形態
と同様で、円柱型のpn接合除去部100の壁面に露出
するpn接合部端面から紫外線が外部に取り出され、同
様の効果がある。特に、円柱型のpn接合除去部100
の大きさとその数を適切にすることにより、p型GaN
層3と透明電極6との接触面積を増やすことができるた
め、素子のI−V特性を改善することができ、より安定
な発光を行うことができる。
【0048】図10は本発明の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の第9の実施の形態の構成例を示した斜視
図である。本例は、円柱型のpn接合除去部100の開
口部を塞ぐように蛍光体層7を設けてあるところが、図
9に示した第8の実施の形態と異なるだけで、他の構成
は第8の実施の形態と同様である。
【0049】これにより、円柱型のpn接合除去部10
0から取り出される紫外線は蛍光体層7により直ちに可
視光に効率よく変換されて、この可視光が外部に照射さ
れる。従って、蛍光体層7の種類を変えることにより、
可視光の種類を例えば赤、青、緑と変えることができ
る。他の効果は第8の実施の形態と同様で、同様の効果
がある。
【0050】図11は本発明窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子の第10の実施の形態の構成例を示した斜視
図である。本例は、図10に示した半導体発光素子が3
個隣接して形成されている。これら3個の半導体発光素
子のp型GaN層3から上の部分はそれぞれ他と区分さ
れているが、n型GaN層2、サファイア基板1は共通
で、n側電極4も共通である。これら3個の半導体発光
素子の円柱型のpn接合除去部の開口部には、これを塞
ぐように3原色の赤、青、緑の蛍光体層13、14、1
5が充填されている。このため、蛍光体層13からは赤
色が発光され、蛍光体層14からは青色が発光され、蛍
光体層15からは緑色が発光される。
【0051】本実施の形態によれば、窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子のみでフルカラーの実現が可能とな
るばかりでなく、生産コストの低減、歩留まりの向上を
図ることができると共に、発光源を微細化することがで
きる。
【0052】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1、第
2、第3、第7の発明によれば、pn接合の一部を除去
するpn接合除去部を設けて、pn接合の端面を露出さ
せ、このpn接合の端面から紫外線を取り出すことによ
り、実現しがたい材料の透明電極を用いなくとも、発生
した紫外光を効率よく外部に取り出すことができる。
【0053】第4、第5の発明によれば、前記pn接合
の端面に近接して、蛍光体を配置することにより、前記
pn接合から取り出された紫外線を前記蛍光体により直
ちに可視光に変換するため、十分なレベルの赤などの可
視光を効率よく得ることができる。
【0054】第8の発明によれば、半導体表面電流が集
中するn型のGaN層の露出穴の付近に同心円状のpn
接合除去部が設けてあるため、半導体表面電流が表面全
体に流れて、半導体表面より均一な発光を得ることがで
きる。
【0055】第6の発明によれば、前記pn接合の端面
に近接して、複数の発色の蛍光体を配置することによ
り、複数の色の可視光の照射を同時に得ることができ
る。
【0056】第9、10の発明によれば、各分割領域の
pn接合除去部に異なる発色の蛍光体層を充填したた
め、各分割領域毎で異なる色の可視光を得ることができ
る。特に前記分割領域を3分割とし、前記異なる発色の
蛍光体層を赤、青、緑の3原色とすれば、窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子のみで、カラーのLEDを容易
に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の第1の実施の形態の構成例を示した斜視図である。
【図2】図1に示した光半導体素子の電流電圧特性及び
電流光出力特性を示した特性図である。
【図3】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の第2の実施の形態の構成例を示した斜視図である。
【図4】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の第3の実施の形態の構成例を示した斜視図である。
【図5】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の第4の実施の形態の構成例を示した斜視図である。
【図6】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の第5の実施の形態の構成例を示した平面図である。
【図7】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の第6の実施の形態の構成例を示した平面図である。
【図8】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の第7の実施の形態の構成例を示した平面図である。
【図9】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の第8の実施の形態の構成例を示した斜視図である。
【図10】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子の第9の実施の形態の構成例を示した斜視図である。
【図11】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子の第10の実施の形態の構成例を示した斜視図であ
る。
【図12】従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の構成例を示した斜視図である。
【図13】従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の他の構成例を示した斜視図である。
【符号の説明】
1 サファイア基板 2 n型GaN層 3 p型GaN層 4 n側電極 5 p側のボンディング電極 6 透明電極 7、13、14、15、16 蛍光体層 100 pn接合除去部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pn接合を有する窒化ガリウム系化合物
    半導体において、 前記pn接合の一部が除去されるように前記半導体表面
    から内部に向かって形成された断面が凹部状のpn接合
    除去部を設けたことを特徴とする窒化ガリウム系化合物
    半導体発光素子。
  2. 【請求項2】 前記pn接合除去部は、細長い溝状を有
    し、前記半導体表面に適当な間隔を空けて複数本設けら
    れることを特徴とする請求項1記載の窒化ガリウム系化
    合物半導体発光素子。
  3. 【請求項3】 前記pn接合除去部は、開口部が円形又
    は多角形状の穴で、前記半導体表面に適当な間隔を空け
    て複数個設けられることを特徴とする請求項1記載の窒
    化ガリウム系化合物半導体発光素子。
  4. 【請求項4】 前記pn接合除去部の内部又は周辺部に
    蛍光体層を充填又は形成したことを特徴とする請求項1
    乃至3いずれか1記載の窒化ガリウム系化合物半導体発
    光素子。
  5. 【請求項5】 前記半導体表面に、前記pn接合除去部
    の開口部の少なくとも一部も含めて覆う蛍光体層を形成
    することを特徴とする請求項1乃至3いずれか1記載の
    窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
  6. 【請求項6】 前記蛍光体層の一部分に異なる色を発色
    する蛍光体を含む領域が存在することを特徴とする請求
    項4又は5記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
    子。
  7. 【請求項7】 p型のGaN層とその下部にあるn型の
    GaN層により形成されたpn接合を有する窒化ガリウ
    ム系化合物半導体発光素子において、 前記半導体表面の中央部にn側電極を設けるために前記
    p型のGaN層をエッチングして形成したn型のGaN
    層の露出穴と、 前記pn接合の一部が除去されるように前記半導体表面
    から内部に向かって形成された断面が凹部状の細長いp
    n接合除去部とを設け、 複数本の前記pn接合除去部を前記露出穴を中心として
    前記半導体表面の外周部へ向かって放射状に配置するこ
    とを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
  8. 【請求項8】 p型のGaN層とその下部にあるn型の
    GaN層により形成されたpn接合を有する窒化ガリウ
    ム系化合物半導体発光素子において、 前記半導体表面の中央部にn側電極を設けるために前記
    p型のGaN層をエッチングして形成したn型のGaN
    層の露出穴と、 前記pn接合の一部が除去されるように前記半導体表面
    から内部に向かって形成された断面が凹部状で細長いp
    n接合除去部とを設け、 少なくとも一本以上の前記pn接合除去部を前記露出穴
    を中心とした同心円状に前記半導体表面に配置すること
    を特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
  9. 【請求項9】 p型のGaN層とその下部にあるn型の
    GaN層により形成されたpn接合を有する窒化ガリウ
    ム系化合物半導体発光素子において、 p型のGaN層を複数の領域に分割し、各分割領域の半
    導体表面に、前記pn接合の一部が除去されるように前
    記半導体表面から内部に向かって形成された断面が凹部
    状の複数のpn接合除去部を設け、且つ、前記各分割領
    域のpn接合除去部に各分割領域毎に異なる色を発色す
    る蛍光体層を充填することを特徴とする窒化ガリウム系
    化合物半導体発光素子。
  10. 【請求項10】 前記p型のGaN層を3つの領域に分
    割し、且つ各分割領域のpn接合除去部に、赤、青、緑
    の異なる色を発色する蛍光体層を充填して、前記各分割
    領域毎に異なる色の発光を得ることを特徴とする請求項
    9記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
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