JPH1140854A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Abstract
おいて、正電極用ワイヤボンディングパッド部分の下部
に流れる電流による発光は外部光出力として十分に利用
できない状態にあった。 【解決手段】 絶縁性基板上に形成された半導体発光素
子において、該半導体発光素子は少なくとも発光部と正
電極部と負電極部とを有し、且つ、正電極部の一部と負
電極部の一部とが絶縁膜を介して積層して形成されるこ
とを特徴とするものである。
Description
電極構造に関し、特に、絶縁性基板上に形成された半導
体発光素子の電極パッドの構造、形状、配置に関する。
の混晶に代表される窒化物系半導体材料により、可視か
ら紫外領域まで発光する半導体発光素子(LED素子)
が実現されている。これらのLED素子では、成長基板
としてサファイア等が用いられるが、これらの基板は絶
縁性基板であるため、成長面側から正電極及び負電極を
取り出す必要があり、種々の構造が提案されている。
であり、特開平7―94782号公報、発明の名称:窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子、出願人:日亜化学
工業株式会社である。
物半導体発光素子の平面図であり、図3(b)は図3
(a)の平面図のF―F’線で切断した模式断面図であ
る。図3(b)において、サファイア基板等の絶縁性基
板30の上に、n型窒化ガリウム系化合物半導体層31
とp型窒化ガリウム系化合物半導体層33とが順に積層
されており、n型窒化ガリウム系化合物半導体層31に
は負電極部32が形成され、p型窒化ガリウム系化合物
半導体層33には正電極部34が形成されている。35
はp型窒化ガリウム系化合物半導体層33表面のほぼ全
面に形成された電流拡散用の透光性電極層であり、36
は前記透光性電極層35に設けられた正電極部34を取
り出すための窓部である。
ァイア基板等の絶縁性基板、31はn型窒化ガリウム系
化合物半導体層、32はn側の負電極部、33は負電極
用ワイヤボンディングパッド部、34はp型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層、35はp型窒化ガリウム系化合物
半導体34の表面のほぼ全面に形成された電流拡散用の
透光性正電極層、36は正電極用ワイヤボンディングパ
ッド部である。同図に示されるように、正電極用ワイヤ
ボンディングパッド部36と負電極用ワイヤボンディン
グパッド部33とは対角位置隅部に形成されている。
他の従来例に、特開平8―274377号公報、発明の
名称:LEDランプ、出願人:日亜化学工業株式会社が
ある。
発光素子は通常電極面を上面とし、透明電極を透過して
光が放射されるように実装されるが、上述の正電極用ワ
イヤボンディングパッド部36は光を透過する厚さ以上
の膜厚の金属膜を使用した非透光性電極であるため、正
電極用ワイヤボンディングパッド部36の下側の発光層
から放射された光は素子外部に有効に取り出すことが出
来ない。
与するのは、正電極用ワイヤボンディングパッド部36
に覆われていない透光性正電極層35の部分での電流で
あり、正電極用ワイヤボンディングパッド部36の部分
から下部に流れる電流は発光素子全体へ寄与が無いか、
或いは小さい状態であった。
半導体発光素子は、絶縁性基板上に形成された半導体発
光素子であり、該半導体発光素子は少なくとも発光部と
正電極部と負電極部とを有し、且つ、正電極部の一部と
負電極部の一部とが絶縁膜を介して積層して形成される
ことを特徴とするものである。
素子は、正電極部に形成されているワイヤボンディング
パッド部と負電極部に形成されているワイヤボンディン
グパッド部とを近接して配設し、かつ、該正電極用ワイ
ヤボンディングパッド部の外形形状と負電極用ワイヤボ
ンディングパッド部の外形形状とで形作る擬似長辺形の
長辺部側に近接して該半導体発光素子の発光部を配設す
ることを特徴とするものである。
おいて、従来例の半導体発光素子においては、電極用ワ
イヤボンディングパッド部直下で発生する内部発光は電
極用ワイヤボンディングパッド部で遮光されて外部への
光出力として寄与しなかった。しかし、本発明の請求項
1記載の半導体発光素子では、この電極用ワイヤボンデ
ィングパッド部直下に流れる電流を絶縁層を介在させて
流れなくするため、光出力に寄与しにくい電流が少なく
なり、発光効率の改善が図れる。また、不要な電流が無
くなるため、順方向電圧の低減を図ることができる。
光素子によれば、発光部の形状が四辺形のような単純な
形状となるため、半導体発光素子の単純な発光パターン
が得られる。
形態に関する図である。以下に、本発明の実施の形態に
ついて説明する。
実施の形態よりなる半導体発光素子の構成を示す図であ
り、図1(a)は平面図であり、図1(b)、(c)、
(d)は模式断面図である。
板(約350μmの正方形)であり、19は発光部(2
カ所にくびれのある約300μm□)であり、15は正
電極用ワイヤボンディングパッド部、17は負電極用ワ
イヤボンディングパッド部であり、正負の電極用ワイヤ
ボンディングパッド部(各130μmの正方形)15及
び17はサファイア基板の対角位置に配設されている。
図1(a)のA―A’線における略断面図を図1(b)
に、図1(a)のB―B’線における略断面図を図1
(c)に、図1(a)のC―C’線における略断面図を
図1(d)に示す。
ファイア基板10の上に、基板と略平行な面が一部露出
したn型AlXGaYIn1-X-YN層(0≦X≦1、0≦
Y≦1)11が形成され、その上には、発光層であるA
lZGaTIn1-Z-TN層(0≦Z≦1、0≦T≦1)1
2、p型AlUGaVIn1-U-VN層(0≦U≦1、0≦
V≦1)13が積層されている。発光層12はノンドー
プ、或いはSiドープのAlZGaTIn1-Z-TN層が用
いられる。
N層11の一部露出した面上に形成され、その上に負電
極用ワイヤボンディングパッド部17を形成する。
ヤボンディングパッド部17の一部に、後の工程で形成
する正電極部14との間を絶縁分離するための絶縁膜1
8を形成する。この絶縁膜には、例えばSiO2膜、S
iNx膜、TiO2等を使用する。
子ビーム蒸着法が用いられる。また、SOG(スピン・
オン・グラス)法を用いてもよい。絶縁膜の形成後、少
なくとも前記負電極部16と後述の正電極部14との間
が電気的に短絡しないように作用する部分以外の絶縁膜
は、フォトリソグラフィーとエッチングの手法を用いて
除去する。絶縁膜の膜厚は、負電極部16と正電極部1
4との間の電気的な絶縁が目的の膜厚であり、0.5μ
m以上の膜厚が用いられる。
極材料としては、例えば、Ti/Alの積層電極、また
は、Alの単層膜などが用いられる。
1-U-VN層13、および、絶縁膜18上に形成する。正
電極部(p型透明電極部)14は、透明であり、例え
ば、Ti、Pd、Pt、などの少なくとも一種、または
それらの金属層の上に、Auの薄膜を積層してもよく、
Au単独の層であってもよい。さらに、ITOやTiN
の透明電極にAuの薄膜を積層してもよい。正電極部1
4の電極金属の厚さは、導電性を維持しつつ、素子内部
からの発光を可能な限り遮らない厚さが用いられ、具体
的には、1nm〜100nm程度の厚さである。
上部分に正電極用ワイヤボンディングパッド部15を形
成する。正電極用ワイヤボンディングパッド部15は、
工程上正電極部14と同じ系統の材料が用いられるが、
最上面にはAu層が設けられ、0.1μm〜約2μm程
度の膜厚が用いられる。従って、正電極用ワイヤボンデ
ィングパッド部15の積層構造は、表面から、Au/
(Ti、Pd、Pt)/p−GaN、となる。
ワイヤボンディングパッド部15の直下の部分にも絶縁
膜18を介して負電極部16を埋設することで、発光層
と重なる正電極用ワイヤボンディングパッド部15の大
部分の領域の直下に流れる発光素子から放射される光出
力に寄与しにくかった電流を削減することが可能とな
り、且つ、n型AlXGaYIn1-X-YN層11と負電極
部16との接触面積を増加することが可能となり、その
結果、発光時の素子の動作電圧の低減と、外部発光効率
を向上することができる。具体的な大きさとしては、例
えば、約350μm角のサファイア基板10を用いる場
合、正負の電極用ワイヤボンディングパッド部は約13
0μm角であり、発光層の大きさは、(約300〜32
0μm角−正負の電極パッドの重なる領域)程度とな
り、発光層と重なる正電極用ワイヤボンディングパッド
部15の大部分の領域は約100μm角程度となる。
実施の形態よりなる発光素子の構成を示す図であり、発
光部21は長方形に形作られたものである。図2(a)
は平面図であり、図2(b)、(c)、(d)は模式断
面図である。
板(約350μm□の正方形)であり、21は発光部
(約300μm×170μmの長方形)であり、15は
正電極用ワイヤボンディングパッド部、17は負電極用
ワイヤボンディングパッド部であり、正負の電極用ワイ
ヤボンディングパッド部(各130μmの正方形)15
及び17はサファイア基板の同一辺に並んで、近接し
て、配設されている。図2(a)のA―A’線における
略断面図を図2(b)に、図2(a)のB―B’線にお
ける略断面図を図2(c)に、図2(a)のC―C’線
における略断面図を図2(d)に示す。
パッド部15の直下の部分にも絶縁膜18を介して負電
極部16を埋設することで、正電極用ワイヤボンディン
グパッド部15の直下に流れる発光素子から放射される
光出力に寄与しにくかった電流を削減することが可能と
なり、かつ、n型AlXGaYIn1-X-YN層11と負電
極16との接触面積を約1.8倍(従来例の接触面積が
約150×約130μm角であったが、本発明の接触面
積は(約150×約130μm角)+(約150×約1
00μm角)と増加することができ、従来例の動作電圧
約3.5Vが本発明の動作電圧(順方向電流20mAで
の電圧)では約3.4V〜3.45Vとなり、約0.0
5V〜0.1V低減することができ、また光出力を約2
〜5%増加させることができる。
サファイア基板の一辺に並べて配設することにより、発
光部21の形状が、単純な多角形の形状にすることが可
能となるため、この発光素子を使った半導体発光装置に
おいてムラの少ない放射特性を持った半導体発光装置を
得やすくなった。
半導体発光素子によれば、絶縁性基板上に形成された半
導体発光素子であり、該半導体発光素子は少なくとも発
光部と正電極部と負電極部とを有し、且つ、正電極部の
一部と負電極部の一部とが絶縁膜を介して積層して形成
されることを特徴とするものである。
て一部重ね合わせることで、一方のワイヤボンディング
パッド部の直下を流れ、発光素子から放射される光出力
に寄与しにくかった電流を削減することが可能となり、
且つ、他方の電極とそれに接触する半導体層の接触面積
を増加することが可能となり、その結果、光出力の向
上、および、動作電圧の低減を図ることが出来る。
素子によれば、正電極部に形成されているワイヤボンデ
ィングパッド部と負電極部に形成されているワイヤボン
ディングパッド部とを近接して配設し、かつ、該正電極
用ワイヤボンディングパッド部の外形形状と負電極用ワ
イヤボンディングパッド部の外形形状とで形作る擬似長
辺形の長辺部側に近接して該半導体発光素子の発光部を
配設することを特徴とするものである。
が単純な形状となり、例えばくびれ等のある複雑な発光
パターンとはならないことから、ランプ等の発光装置に
組み立てた場合には単純な放射特性を持つ発光装置を得
ることができる。さらに、n型AlXGaYIn1-X-YN
層と負電極16との接触面積を増加することができ、動
作電圧の低減と、光出力の増加を行うことができる。
素子の構成を示す図であり、(a)は平面図であり、
(b)は(a)のA―A’線における略断面図、(c)
は(a)のB―B’線における略断面図、(d)は
(a)のC―C’線における略断面図である。
素子の構成を示す図であり、(a)は平面図であり、
(b)は(a)のA―A’線における略断面図、(c)
は(a)のB―B’線における略断面図、(d)は
(a)のC―C’線における略断面図である。
ウム系化合物半導体発光素子の説明図であり、(a)は
平面図であり、(b)は(a)のF―F’線で切断した
略断面図である。
≦Y≦1) 12 発光層であるAlZGaTIn1-Z-TN層(0≦Z
≦1、0≦T≦1) 13 p型AlUGaVIn1-U-VN層(0≦U≦1、0
≦V≦1) 14 正電極部 15 正電極用ワイヤボンディングパッド部 16 負電極部 17 負電極用ワイヤボンディングパッド部 18 絶縁膜 19 発光部 20 サファイア基板などの絶縁性基板 21 発光部
Claims (2)
- 【請求項1】 絶縁性基板上に形成された半導体発光素
子において、該半導体発光素子は少なくとも発光部と正
電極部と負電極部とを有し、且つ、正電極部の一部と負
電極部の一部とが絶縁膜を介して積層して形成されるこ
とを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体発光素子におい
て、正電極部に形成されているワイヤボンディングパッ
ド部と負電極部に形成されているワイヤボンディングパ
ッド部とを近接して配設し、かつ、該正電極用ワイヤボ
ンディングパッド部の外形形状と負電極用ワイヤボンデ
ィングパッド部の外形形状とで形作る擬似長辺形の長辺
部側に近接して該半導体発光素子の発光部を配設するこ
とを特徴とする半導体発光素子。
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