JPH11330559A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
光素子を提供する。 【解決手段】 透明基板12の一主面12a上に、n型
GaNコンタクト層22、InGaN発光層24および
p型GaNコンタクト層26を含む半導体層14が形成
される。透明基板12の側面の一部と半導体層14の側
面とは、透明基板12の一主面12aに対して一定の角
度を有する略面一な斜面20を形成する。p型GaNコ
ンタクト層26上にはp側電極16が形成される。斜面
20のうち透明基板12上およびn型GaNコンタクト
層22上には、n側電極18が形成される。InGaN
発光層24から発せられた光は、直接、またはp側電極
16あるいはp側電極16およびn側電極18によって
反射されて透明基板12側から出射される。
Description
特にたとえば透明基板を用い透明基板側から光を出射さ
せる発光素子に関する。
発光層からの発光を基板と反対側の方向へ出射させる構
造のものが一般的に用いられている。
された透光性電極やパッド電極が出射光を減少させてし
まうという問題があった。
板等の透明基板を用いた発光素子において、透明基板側
から光を出射させる構造の発光素子が提案されている
(特開平6−120562号)。
に、透明基板2と、透明基板2上に形成されたn型半導
体層3と、n型半導体層3上に形成されたp型半導体層
4と、n型半導体層3上に形成されたn側電極5と、p
型半導体層4上に形成されたp側電極6とを備える。
びp型半導体層4から発せられた光は、透明基板2を透
過して光出射方向Aの方向に出射される。
では、発光素子1から出射される光が均一でないという
問題があった。
側の一主面における位置と発光強度との関係を示す。図
8(b)から明らかなように、従来の発光素子1では、
n側電極5に対応する部分の発光強度が低下し、均一な
発光強度が得られない。
素子全体に均一で高い発光強度が得られる発光素子を提
供することである。
に、請求項1に記載の発光素子は、透明基板と、透明基
板の一主面上に形成され少なくとも一導電型の半導体層
および他の導電型の半導体層を透明基板側からこの順序
で含む半導体層と、一導電型の半導体層に接続された第
1電極と、他の導電型の半導体層上に形成された第2電
極とを備える発光素子であって、透明基板の側面の一部
と、一導電型の半導体層の側面のうち透明基板の側面に
隣接する側面とが、一主面に対して一定の角度を有する
略面一な斜面を形成し、第1電極は斜面上に形成されて
いることを特徴とする。
記載の発光素子において、第1電極が、第2電極を取り
囲むように形成されていることを特徴とする。
たは2に記載の発光素子において、第2電極が、他の導
電型の半導体層上の一部に形成されたパラジウムまたは
ニッケルの少なくともいずれか一方を含む金属膜と、他
の導電型の半導体層および金属膜上に形成されたアルミ
ニウム膜とを含むことを特徴とする。
から発せられた光が、透明基板の一部と半導体層とによ
って形成された斜面上の第1電極によって反射される。
従って、請求項1に記載の発光素子によれば、第1電極
の部分でも発光強度が低下せず、また、第1電極によっ
て光が閉じこめられるため、発光素子全体に均一で高い
発光強度が得られる。
が第2電極を取り囲むように形成されているため、第1
電極および第2電極から半導体層に電流が均一に注入さ
れる。従って、請求項2に記載の発光素子によれば、均
一な発光を得ることができる。
がパラジウムまたはニッケルとアルミニウム膜とを含
み、アルミニウム膜は高い反射率で半導体層から発せら
れた光を反射する。従って、請求項3に記載の発光素子
によれば、発光素子全体に均一で高い発光強度が得られ
る。
について、図面を参照して説明する。
1(a)に、図1(a)のX−Yの位置での正面断面図
を図1(b)に示す。
板12と、半導体層14と、p側電極16と、n側電極
18とを含む。
と半導体層14の側面とは、透明基板12の一主面12
aに対して一定の角度を有する略面一な斜面20を形成
する。
り、斜面20は図1(b)での幅Lがたとえば25μm
である。
等である。なお、透明基板12は、半導体層14から発
せられる光の波長において、光吸収係数が小さいもので
あればよい。
れ、たとえば、透明基板12上に積層されるn型GaN
コンタクト層22、InGaN発光層24およびp型G
aNコンタクト層26を含む。各半導体層の層厚は、た
とえばn型GaNコンタクト層22が4μm、InGa
N発光層24が10nm、p型GaNコンタクト層26
が0.3μmである。
26上に形成される。p側電極16は、図2の模式断面
図に示すように、p型GaNコンタクト層26上の一部
に形成されたパラジウム(Pd)からなるコンタクト電
極部16aと、コンタクト電極部16aおよびp型Ga
Nコンタクト層26上に形成されたアルミニウム(A
l)からなる反射電極部16bとを含む。コンタクト電
極部16aは、たとえば複数の短冊状のPdで形成され
る。コンタクト電極部16aの膜厚はたとえば200n
mであり、反射電極部16bの膜厚はたとえば500n
mである。
クト層26とオーミックに接続し、かつ反射率が高いも
のであればよい。たとえば、コンタクト電極部16a
は、Ni、またはPdおよびNiの合金であってもよ
い。
板12およびn型GaNコンタクト層22上に、p側電
極16を取り囲むように形成される。n側電極18には
金属薄膜が用いられるが、たとえば斜面20側からAl
(膜厚6nm)、Si(膜厚2nm)、Ni(膜厚10
nm)、Al(膜厚0.5μm)の順に積層された高反
射率金属薄膜、あるいは斜面20側からTi(膜厚2n
m)、Al(膜厚0.5μm)の順に積層された高反射
率金属薄膜を用いることが好ましい。
工程の一例を示す。
12上に、半導体層14および垂直断面が台形状である
マスク28をこの順序で形成する。半導体層14は、透
明基板12上に順次積層されるn型GaNコンタクト層
22、InGaN発光層24、p型GaNコンタクト層
26を含む。
てトリメチルガリウム、トリメチルインジウムおよびア
ンモニアを用い、ドーピングガスとしてシランおよびシ
クロペンタジエニルマグネシウムを用いたMOCVD法
等によって形成できる。
とえば、p型GaNコンタクト層26上に膜厚30μm
のAlを電子ビーム蒸着法で均一に蒸着した後、フォト
リソ工程およびエッチング工程によって垂直断面が台形
状になるように加工することによって形成できる。
28、半導体層14および透明基板12を同時にエッチ
ングして、断面V字状の凹部30を形成する。凹部30
の内面は、斜面20となる。
ク28と半導体層14と透明基板12とでエッチングレ
ートが略等しくなるようにエッチングを行うことによっ
て形成できる。たとえば、平行平板型ドライエッチング
装置を用い、放電出力300W、圧力5Torr〜10
Torr、エッチングガスとしてCF4ガスを用いた場
合には、マスク28、半導体層14および透明基板12
を略等しいエッチングレートでエッチングできる。
28を除去した後、p型GaNコンタクト層26上にp
側電極16を形成する。p側電極16の構造は図2に示
したものである。このp側電極16は、p型GaNコン
タクト層26上に短冊状のNiからなるコンタクト電極
部16aを形成した後、p型GaNコンタクト層26お
よびコンタクト電極部16b上にAlからなる反射電極
部16bを蒸着することによって形成できる。
着法でNi薄膜を斜面20およびp型GaNコンタクト
層26上に蒸着した後、フォトリソ工程およびエッチン
グ工程を用いて不要なNi薄膜を除去することによって
形成できる。同様に、反射電極部16bも、Al薄膜を
蒸着した後、フォトリソ工程およびエッチング工程を用
いて不要なAl薄膜を除去することによって形成でき
る。
0の透明基板12およびn型GaNコンタクト層22の
部分にn側電極18を形成し、たとえば400μm角と
なるように素子ごとに分離する。
部分を除いてフォトレジストを形成し、電子ビーム蒸着
法でたとえばAl薄膜、Si薄膜、Ni薄膜、Al薄膜
をこの順序で蒸着した後、リフトオフすることによって
形成できる。
2にスクライバーによってスクライブラインを形成する
ことによって、容易に行うことができる。
る。
的に示す。
では、InGaN発光層24から発せられた光は、透明
基板12を通過して、またはp側電極16あるいはp側
電極16およびn側電極18で反射して、光出射方向A
の方向に出射される。
A側の一主面12b上における位置と発光強度との関係
を示す。
10によれば、n側電極18が形成されている部分に対
応する位置でも発光強度の低下が小さい。従って、発光
素子10によれば、図8に示した従来構造の発光素子1
と異なり、均一な発光が得られる。
一主面12aに対して一定の角度で形成されるため、I
nGaN発光層24から発せられた光が側面に散逸する
のを防止して光出射方向Aに閉じこめる効果を有する。
従って、発光素子10によれば、高い発光強度が得られ
る。
10の全体に均一で、かつ高い発光強度を有する発光素
子を得ることができる。
12の一主面12aと斜面20とのなす角α(図4
(a)参照)が70度の場合には、αが10度の場合よ
りも、均一で高い発光強度が得られる。
20およびn側電極18を容易に形成することができ、
n型GaNコンタクト層22とn側電極18との接触面
積を大きくすることができる。特に、αを45度以下と
した場合には、斜面20およびn側電極18を精度よく
容易に形成することができる。
易に形成できる発光素子10を得るためには、αを30
度ないし45度とすることが好ましい。
の周囲をn側電極18が取り囲む構造となっているた
め、p側電極16およびn側電極18から半導体層14
への電流の注入が均一に行われ、より均一な発光強度が
得られる。
電極16として高反射率金属を用いているため、InG
aN発光層24で発せられた光は、高い反射率で反射さ
れる。
造では、反射電極部16bに用いられるアルミニウムが
高い反射率であるのでInGaN発光層24で発せられ
た光は、高い反射率で反射される。従って、発光素子1
0によれば、高い発光強度が得られる。
ず、図5(a)に示す構造でもよい。図5(a)に示す
p側電極17は、p型GaNコンタクト層26上に形成
されたPd薄膜からなるコンタクト電極部17aと、コ
ンタクト電極部17a上に形成されたAlからなる反射
電極部17bとを含む。コンタクト電極部17aには、
Pdのかわりにニッケル(Ni)、またはPdとNiと
の合金を用いてもよい。
は、コンタクト電極部17aの膜厚を薄くすることによ
って、p側電極17の反射率を向上させることができ
る。図5(b)にコンタクト電極部17aと反射電極部
17bの材料および膜厚を変化させた場合における、発
光素子10の光出力の変化を示す。
部17aにPd(膜厚30nm)を用い、反射電極部1
7bにAu(膜厚200nm)を用いた場合の光出力を
100としたときの相対値を示している。図5(b)か
ら明らかなように、コンタクト電極部17aとして膜厚
2nmのPdを用い、反射電極部17bとして膜厚20
0nmのAlを用いたときに、最も光出力が大きくな
る。
子10によれば、コンタクト電極部17aおよび反射電
極部17bの材料および膜厚を変化させることによっ
て、高い輝度が得られる。
工程の他の一例を示す。この製造工程は、図3に示した
製造工程と凹部30の形成方法が異なるものである。
12上に、半導体層14を形成した後、溝部32を形成
する。半導体層14を形成する工程は、図3(a)で説
明したものと同様であるので重複する説明は省略する。
溝部32は、半導体層14の表面からの深さが例えば1
0μmであり、ダイシングソー等を用いて容易に形成す
ることができる。
aNコンタクト層26上に、垂直断面が台形状になるよ
うにマスク28を形成する。マスク28を形成する工程
は図3(a)で説明した工程と同様である。
透明基板12をエッチングすることによって、図6
(c)に示すように、断面V字状の凹部30を形成す
る。エッチング工程は、図3(b)で説明した工程と同
様である。
28を除去した後、p側電極16およびn側電極18を
形成する。p側電極16およびn側電極18を形成する
工程は、図3(c)および図3(d)で説明した工程と
同様である。
る。
成することによって、凹部30を形成する場合のエッチ
ング工程を短縮することができる。従って、図6に示し
た製造工程によれば、発光素子10の製造が容易であ
る。
ダイオード40に用いる場合の一例を示す。
ステム42および44と、マウント台46と、絶縁部材
48と、n側電極接続部材50と、導電性接着剤52
と、金ワイヤ54と、透明樹脂(図示せず)とを備え
る。
らなり、マウント台46と電気的に接続されている。
接着剤52によって発光素子10のp側電極16と電気
的に接続されている。
らなり、n側電極18に密着するように斜面58が形成
されている。n側電極接続部材50は、絶縁部材48に
よってマウント台46と電気的に絶縁されており、導電
性接着剤(図示せず)によってn側電極18と電気的に
接続されている。n側電極接続部材50は、反射鏡とし
ても機能する。
電極接続部材50と電気的に接続されている。
同様に、透明樹脂(図示せず)によってモールドされ
る。
0をマウント台46およびn側電極接続部材50に固定
して電気的に接続する場合に、n側電極18と斜面58
とによって発光素子10が所定の位置に固定される。従
って、発光素子10を用いた発光ダイオード40によれ
ば、発光素子10をマウント台46およびn側電極接続
部材50に固定して電気的に接続する場合に、p側電極
16とn側電極18とが短絡することを防止できるとい
う特徴を有する。
(a))を用いた発光ダイオードでは、発光素子1の位
置決めが容易でなく、発光素子1を固定する際にn側電
極5とp側電極6とが短絡しやすいという問題があった
が、発光素子10を用いた発光ダイオード40によれ
ば、p側電極16とn側電極18とが短絡しにくく、従
来のものより歩留まりよく製造することができる。
げて説明したが、上記実施形態はこの発明を用いた場合
の一例にすぎず、この発明は上記実施形態に限定される
ものではない。
14は、発光素子として機能するものであればいかなる
構造でもよい。たとえば、透明基板12とn型GaNコ
ンタクト層22との間にGaNバッファ層等を形成して
もよく、また、InGaN発光層26の両側にクラッド
層等を形成してもよい。さらに、サファイ基板12上に
形成する各半導体層の順序を逆にしてもよい。
ば、電極が透明基板の主面に対して一定の角度を有する
斜面上に形成されるため、均一で高い発光強度の発光素
子を得ることができる。
極を取り囲むように形成されるため、電流注入が均一に
行われ、均一な発光強度の発光素子が得られる。
射率金属とすることによって、高い発光強度の発光素子
が得られる。
は平面図、(b)は正面断面図である。
の一例を示す断面図である。
工程の一例を示す断面図である。
を示す図解図である。
極の構造の他の一例を示す断面図であり、(b)はコン
タクト電極部および反射電極部と光出力との関係を示す
図である。
工程の他の一例を示す断面図である。
た発光ダイオードを示す正面断面図である。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 透明基板と、前記透明基板の一主面上に
形成され少なくとも一導電型の半導体層および他の導電
型の半導体層を前記透明基板側からこの順序で含む半導
体層と、前記一導電型の半導体層に接続された第1電極
と、前記他の導電型の半導体層上に形成された第2電極
とを備える発光素子であって、 前記透明基板の側面の一部と、前記一導電型の半導体層
の側面のうち前記透明基板の側面に隣接する側面とが、
前記一主面に対して一定の角度を有する略面一な斜面を
形成し、 前記第1電極は前記斜面上に形成されていることを特徴
とする発光素子。 - 【請求項2】 前記第1電極が、前記第2電極を取り囲
むように形成されていることを特徴とする、請求項1に
記載の発光素子。 - 【請求項3】 前記第2電極が、前記他の導電型の半導
体層上の一部に形成されたパラジウムまたはニッケルの
少なくともいずれか一方を含む金属膜と、前記他の導電
型の半導体層および前記金属膜上に形成されたアルミニ
ウム膜とを含むことを特徴とする、請求項1または2に
記載の発光素子。
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