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Info
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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
の他の構成例を示した斜視図である。
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP605398A JP3691951B2 (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP605398A JP3691951B2 (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005127194A Division JP3936368B2 (ja) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11204832A true JPH11204832A (ja) | 1999-07-30 |
| JP3691951B2 JP3691951B2 (ja) | 2005-09-07 |
Family
ID=11627884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP605398A Expired - Lifetime JP3691951B2 (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3691951B2 (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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