KR102227815B1 - 발광 소자 - Google Patents

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KR102227815B1
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고오스케 사토오
게이지 에무라
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니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 개시의 과제는 전류 밀도 분포의 치우침을 저감시킬 수 있는 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층 상에 각각 제1 전극 및 제2 전극을 갖고, 제1 전극 및 제2 전극이 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층의 동일면측에 배치되어 이루어지는 발광 소자이며, 평면에서 보아, 제1 전극 및 제2 전극은 제1 접속부(6a) 및 제2 접속부(7a)를 각각 갖고, 제1 전극은 제1 접속부(6a)로부터 제2 접속부(7a)를 향해서 직선형으로 연장되는 제1 연신부(6b)와, 제1 연신부(6b)를 사이에 끼우고 또한 제1 연신부(6b)에 대하여 평행으로 연장되는 2개의 제2 연신부(6c)를 구비하고, 제2 전극은 제1 연신부(6b)와 2개의 제2 연신부(6c) 사이의 각각에, 제1 연신부(6b)에 대하여 평행으로 연장되는 2개의 제3 연신부(7b)를 구비하고, 제1 연신부(6b)에 대하여 수직인 방향으로, 인접하는 제2 연신부(6c)와 제3 연신부(7b) 각각의 거리 b, ｂ'는 제1 연신부(6b)와 2개의 제3 연신부(7b)의 거리 a, ａ'보다도 짧은 발광 소자.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING ELEMENT}
본 개시(開示)는 발광 소자에 관한 것으로, 특히 발광 소자의 전극 배치에 관한 것이다.
종래부터 발광 소자는 균일한 발광을 가능하게 하기 위해서 다양한 개발이 행하여지고 있다. 예를 들어, 사각형의 외형을 갖는 발광 소자의 전극 구조로서는, 제2 전극 및 제1 전극 중 한쪽이 발광 소자 상면의 중심에 배치되고, 한쪽 전극의 주위를 둘러싸는 형태로 다른 쪽 전극이 배치되어 있는 발광 소자가 제안되어 있다(특허문헌 1 내지 3).
일본 특허 공개 제2011-61077호 공보 일본 특허 공개 제2012-89695호 공보 일본 특허 공개 제2011-139037호 공보
이들 다양한 전극 구조는 각각 발광 소자의 전체면에 걸쳐서 균일한 광이 출사되도록, 전류 밀도의 균일한 분포를 도모하기 위해서 제안된 것이다. 그러나, 이들 전극 구조에서는, 여전히 제2 전극과 제1 전극 사이에서 전류 밀도의 분포에 치우침이 발생하여, 균일한 발광을 얻기에는 아직 불충분하다는 문제점이 있다.
본 개시는, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 전극간에서의 전류 밀도 분포의 치우침을 저감시키는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 발광 소자는,
제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층 상에 각각 제1 전극 및 제2 전극을 갖고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층의 동일면측에 배치되어서 이루어지는 발광 소자이며,
평면에서 보아,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 제1 접속부 및 제2 접속부를 각각 갖고,
(1) 상기 제1 전극은, 상기 제1 접속부로부터 상기 제2 접속부를 향해서 직선형으로 연장되는 제1 연신부와, 상기 제1 연신부를 사이에 끼우고 또한 상기 제1 연신부에 대하여 평행으로 연장되는 2개의 제2 연신부를 구비하고,
상기 제2 전극은, 상기 제1 연신부와 상기 2개의 제2 연신부 사이의 각각에, 상기 제1 연신부에 대하여 평행으로 연장되는 2개의 제3 연신부를 구비하고,
상기 제1 연신부에 대하여 수직인 방향으로, 인접하는 상기 제2 연신부와 상기 제3 연신부 각각의 거리는, 상기 제1 연신부와 상기 2개의 제3 연신부의 거리보다도 짧으나,
(2) 상기 제1 전극은, 상기 제1 접속부로부터 상기 제2 접속부를 향하여 직선 형상으로 연장되는 제1 연신부와, 상기 제1 연신부를 사이에 끼워 연장하는 2개의 제2 연신부를 구비하고,
상기 제2 전극은, 2개의 제3 연신부와, 그 2개의 제3 연신부 각각의 외측에 연장하는 2개의 제4 연신부를 구비하고,
상기 제1 연신부, 상기 제2 연신부, 상기 제3 연신부 및 상기 제4 연신부는 서로 팽행한 부위를 갖고, 상기 제1 연신부에 직교하는 방향으로 번갈아 배치되며,
상기 제4 연신부의 선단부는, 상기 제1 접속부에 가까워지는 방향으로 구부려져 있는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 발광 소자에 의하면, 전류 밀도 분포의 치우침을 저감시킬 수 있다.
도 1a는 본 개시의 실시예 1의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 1b는 본 개시의 실시예 1의 변형예의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 1c는 본 개시의 실시예 1의 발광 소자를 도시하는 개략 단면도.
도 1d는 본 개시의 실시예 1의 다른 변형예의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 2a는 본 개시의 실시예 2의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 2b는 본 개시의 실시예 2의 변형예의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 3은 본 개시의 실시예 3의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 4는 본 개시의 실시예 4의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 5는 본 개시의 실시예 5의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 6은 본 개시의 실시예 6의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 7은 본 개시의 실시예 7의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 8은 본 개시의 실시예 8의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 9는 본 개시의 실시예 9의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 10은 본 개시의 참고예에서의 발광 소자를 도시하는 평면도.
도 11은 본 개시의 실시예 1, 5, 8의 발광 소자와 참고예의 발광 소자의 전류 밀도 분포의 시뮬레이션을 도시하는 평면도.
이하, 본 개시에 따른 발광 소자를 실시하기 위한 형태로써, 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면이 도시하는 부재의 크기나 위치 관계 등은 설명을 명확하게 하기 위해서 과장된 경우가 있다. 또한, 이하의 설명에서, 동일한 명칭, 부호에 대해서는, 원칙으로서 동일, 동질 또는 동일 기능의 부재를 나타내고 있어, 상세 설명을 적절히 생략한다. 또한, 본 개시를 구성하는 각 요소는 복수의 요소를 동일 부재로 구성해서 하나의 부재로 복수의 요소를 겸용하는 형태로 해도 좋고, 반대로 하나의 부재의 기능을 복수의 부재로 분담해서 실현할 수도 있다. 일부의 실시예 및 실시 형태에서 설명된 내용은 다른 실시예 및 실시 형태 등에 이용 가능한 것도 있다.
본 개시의 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과, 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층 상에 각각 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 구비한다. 이들 제1 전극 및 제2 전극은 제1 도전형 반도체층 및／또는 제2 도전형 반도체층의 동일면측에 배치되어 있다.
여기서, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층은 상이한 도전형을 갖는다. 제1 도전형 반도체층은 n형 또는 p형 중 어느 것이어도 좋다. 제2 도전형 반도체층은 제1 도전형 반도체층이 n형인 경우에는 p형, p형인 경우에는 n형을 의미한다.
(제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층)
제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층은 발광 소자에서의 발광부로 되는 부재이며, 통상 적층되어서 반도체 적층체를 구성하고 있다. 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다. 적층 구조의 경우에는, 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층을 구성하는 모든 층이 제1 도전형 또는 제2 도전형을 나타내는 것이 아니어도 좋다. 통상, 이들 반도체층 사이에는 활성층(발광층)이 끼워져 있다. 활성층은, 양자 효과가 발생하는 박막에 형성된 단일 양자 웰 구조 및 다중 양자 웰 구조 중 어느 것이어도 좋다. 그 중에서도, 제1 도전형 반도체층과, 활성층과, 제2 도전형 반도체층이 이 순서대로 적층된 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, n형 반도체층/ 활성층/p형 반도체층이 적층된 것이 바람직하다. 이 때, p형 반도체층측이 제1 전극 및 제2 전극 배치측으로 된다.
반도체층의 종류 및 재료는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어InXAlYGa1-X-YN(0≤X, 0≤Y, X+Y≤1) 등의 질화물 반도체 재료가 적절하게 사용된다.
제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층은, 통상 기판 상에 적층되어 있다. 기판의 재료로서는, 사파이어(Al2O3)나 스피넬(MgA12O4)과 같은 절연성 기판; 탄화규소(SiC), ZnS, ZnO, Si, GaAs, 다이아몬드; 및 질화물 반도체와 격자 정합하는 니오븀산 리튬, 갈륨산 네오디뮴 등의 산화물 기판을 들 수 있다. 단, 발광 소자에서는 반드시 이러한 기판이 존재하지 않아도 된다.
제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층은 후술하는 제1 전극 및 제2 전극을 이들 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층의 동일면측에 배치시키기 위해서, 예를 들어 제1 도전형 반도체층의 일부가 노출되도록, 제2 도전형 반도체층이 제1 도전형 반도체층 상에 적층되어 있거나, 제2 도전형 반도체층의 일부가 노출되도록, 제1 도전형 반도체층이 제2 도전형 반도체층 상에 적층되어 있다.
일 실시 형태에서는, n형 반도체층 상에 활성층을 개재하여 p형 반도체층이 적층되어서 반도체 적층체를 구성하고 있으며, p형 반도체층 및 활성층이 그들 아래의 n형 반도체층의 일부를 노출시키기 위해서, 일부 영역에서 제거되어 있는 것이 바람직하다.
발광 소자의 발광부로 되는 반도체 적층체는 특별히 한정되지 않고, 평면 형상이, 대향하는 한 쌍의 변을 갖는 형상인 것이 바람직하고, 직사각형인 것이 보다 바람직하다. 단, 그 코너부는 모떼기되어 둥그스름해져 있어도 좋다. 직사각형의 경우, 네 코너의 모서리에 90±10도 정도의 각도의 변동이 있는 것은 허용된다. 정사각형의 경우에는, 일변의 길이가 다른 변의 길이의 ±5％ 정도 변동이 있는 것도 허용된다.
(제1 전극 및 제2 전극)
제1 전극 및 제2 전극은, 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층에 각각 전류를 공급하기 위해서, 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층에 직접 또는 간접적으로 전기적으로 접속되어 있다.
제1 도전형 반도체층이 n형의 경우, 제1 전극은 n측 전극, 제1 도전형 반도체층이 p형의 경우에는 p측 전극을 의미한다. 제2 전극도 마찬가지이다.
제1 전극 또는 제2 전극은 평면에서 보아 발광 소자의 내측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 제1 전극이 제2 도전형 반도체층에 둘러싸여 있거나, 혹은 제2 전극이 제1 도전형 반도체층에 둘러싸여 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 전극 또는 제2 전극의 전체 둘레에서 전류를 확산시킬 수 있다. 단, 제1 전극 또는 제2 전극의 일부는 제2 도전형 반도체층 또는 제1 도전형 반도체층에 둘러싸이지 않아도 된다.
제1 전극은 그 일부 또는 전부가 제2 전극에 둘러싸인 형태이어도 좋고, 그 반대이어도 좋다. 바꾸어 말하면, n측 전극의 일부 또는 전부가 p측 전극에 둘러싸인 형태이어도 좋고, p측 전극의 일부 또는 전부가 n측 전극에 둘러싸인 형태이어도 좋다. 그 중에서도, 활성층의 면적 확보를 고려하면, 전자가 바람직하다.
제1 전극 및 제2 전극은 제1 접속부 및 제2 접속부를 각각 갖는다.
제1 접속부 및 제2 접속부는 발광 소자에 전류를 공급하기 위해서 외부 전극 또는 외부 단자 등과 접속하기 위한 소위 패드 전극이며, 예를 들어 도전성의 와이어 등이 본딩되는 부위이다.
제1 접속부 및 제2 접속부는 반도체 적층체가 대향하는 한 쌍의 변측에 각각 편재되어 있다. 특히, 반도체 적층체의 평면 형상이 직사각형인 경우에는, 제1 접속부 및 제2 접속부는 1개의 중심선 상의 일단부측 및 타단부측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 중심선은 반도체 적층체의 일변에 평행한 선이며, 이 일변에 직교하는 타변의 중점을 지나는 선인 것이 바람직하다. 이 중심선을 제1 중심선이라고 하는 경우가 있다. 단, 본 명세서에서는, 중심선, 중점 등은 발광 소자의 가공 정밀도 등에 의해 수㎛로부터 수십㎛ 정도의 변동은 허용된다.
제1 접속부 및 제2 접속부의 평면 형상은, 발광 소자의 크기, 전극의 배치 등에 따라 적절히 조정할 수 있고, 예를 들어 원형, 정다각형 등의 형상으로 할 수 있다. 그 중에서도, 와이어 본딩의 용이함 등을 고려하면, 원 형상 또는 이에 근사한 형상이 바람직하다. 또한, 제1 접속부 및 제2 접속부의 크기는, 발광 소자의 크기, 전극의 배치 등에 의해 적절히 조정할 수 있다. 예를 들어, 직경 70㎛ 내지 150㎛ 정도의 대략 원형으로 할 수 있다. 제1 접속부 및 제2 접속부의 형상 및 크기는 동일해도 좋고, 서로 상이해도 좋다.
제1 전극은, 제1 연신부와 제2 연신부를 구비한다.
제2 전극은, 제3 연신부와, 임의로 제4 연신부를 구비한다.
이들 제1 연신부, 제2 연신부, 제3 연신부, 임의의 제4 연신부의 형상 및 수는, 특별히 한정되지 않고, 임의의 형상 및 수로 할 수 있다.
일 실시형태에서는,
제1 전극은, 제1 접속부로부터 제2 접속부를 향해서 직선형으로 연장되는 제1 연신부와, 제1 연신부를 사이에 끼워 연장하는 2개의 제2 연신부를 구비하는 것이 바람직하다. 제2 연신부는, 제1 연신부를 사이에 끼우고 또한 제1 연신부에 대하여 평행으로 연장되는 것이 바람직하다.
제2 전극은, 제1 연신부와 2개의 제2 연신부 사이의 각각에, 제1 연신부에 대하여 평행하게 연장되는 2개의 제3 연신부를 구비하는 것이 바람직하다. 제4 연신부는, 2개의 제3 연신부의 외측으로 연장되는 것이 바람직하고, 2개의 제2 연신부의 외측으로 제1 연신부에 대하여 평행하게 연장되는 것이 바람직하다.
제1 연신부, 제2 연신부, 제3 연신부 및 임의의 제4 연신부는 제1 접속부 및 제2 접속부와 연결되어 있으며, 제1 접속부 및 제2 접속부에 공급된 전류를 반도체층에 균일하게 확산시키기 위한 보조 전극의 역할을 한다.
제1 연신부 및 제2 연신부는 제1 접속부로부터 연장되어 있는 것이 바람직하다. 이들 선단은, 제1 중심선과 직교하고 또한 타변의 중점을 지나는 선(제2 중심선이라고 하는 경우가 있음)보다도 제2 접속부측에 위치하는 것이 바람직하다.
특히, 제1 접속부가, 전술한 바와 같이, 제1 중심선 상의 일단부측에 배치되어 있는 경우, 제1 연신부는 제1 중심선 상에 연장되어 있는 것이 바람직하다.
제2 연신부는, 제1 연신부로부터 멀어지는 방향으로 연장되고, 방향을 서서히 또는 급격하게 변경하여, 제1 연신부에 대하여 평행한 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 제1 연신부로부터 멀어지는 방향은, 예를 들어 제1 연신부에 평행한 방향으로 직교하는 방향, 또는 2개의 제2 연신부에서, 제2 접속부 방향으로 중심을 갖는 원호 또는 포물선을 그리는 방향을 들 수 있다.
제3 연신부 및 제4 연신부는 제2 접속부로부터 연장되어 있는 것이 바람직하다. 이들 선단은, 제1 중심선과 직교하고 또한 타변의 중점을 지나는 선(제2 중심선이라고 하는 경우가 있음)보다도 제1 접속부측에 위치하는 것이 바람직하다. 특히, 제4 연신부는 제2 접속부로부터 이격되는 방향이면서 또한 제1 접속부보다도 먼 위치까지 연장되어 있는 것이 바람직하다.
2개의 제3 연신부는 1개의 U자를 형성하는 형상으로 되도록 연장되는 것이 바람직하다. 직선을 잇는 것처럼 해서 구부리는 경우에 비하여 거리가 짧아져, 연신부의 길이를 짧게 할 수 있어, 연신부에 의한 차광이나 광 흡수를 저감시킬 수 있기 때문이다.
2개의 제4 연신부는 제3 연신부로부터 멀어지는 방향으로 연장되고, 방향을 서서히 또는 급격하게 변경하여, 제1 연신부에 대하여 평행한 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 제3 연신부로부터 멀어지는 방향은, 예를 들어 제1 연신부에 평행한 방향으로 직교하는 방향, 또는 2개의 제4 연신부에서, 제1 접속부 방향으로 중심을 갖는 원호 또는 포물선을 그리는 방향을 들 수 있다.
제2 연신부, 제3 연신부 및 제4 연신부는 모두 그 선단부가 구부러져 있어도 좋다. 선단부가 구부러진다는 것은, 연신부가 굴곡되는 것과, 만곡되는 것을 포함한다. 제2 연신부, 제3 연신부 및 제4 연신부의 선단부는 제1 접속부 및／또는 제2 접속부에 가까워지는 방향으로 구부러져 있어도 좋고, 혹은 반도체 적층체의 제1 중심선 및／또는 반도체 적층체의 내측을 향해서 구부러져 있어도 좋다.
제1 연신부, 제2 연신부, 제3 연신부 및 제4 연신부의 굵기(폭)는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 제1 접속부 및 제2 접속부의 직경 또는 최장 길이의 5 내지 30％ 정도의 굵기, 5 내지 20％ 정도의 굵기, 5 내지 15％ 정도의 굵기로 하는 것이 바람직하다. 이들 연신부의 굵기는 서로 상이해도, 동일해도 좋다. 예를 들어, 제1 연신부 및 제2 연신부는 굵기가 동일한 것이 바람직하고, 제3 연신부와 제4 연신부는 굵기가 동일한 것이 바람직하다. 제1 연신부 및 제2 연신부와 제3 연신부 및 제4 연신부는 서로 굵기가 상이한 것이 바람직하다. 또한, 제1 연신부, 제2 연신부, 제3 연신부 및 제4 연신부는 각각 부분적으로 굵기가 상이해도 좋고, 일정해도 좋다.
반도체 적층체가 정사각형인 경우, 그 평면 형상의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 일변을 600㎛ 내지 1200㎛로 할 수 있다. 제1 접속부, 제2 접속부, 제1 연신부, 제2 연신부, 제3 연신부, 제4 연신부는 반도체 적층체의 평면 형상의 크기에 맞추어서 크기, 길이, 굵기 및／또는 이격 거리를 적절히 조정할 수 있다.
예를 들어, 평면에서 보아, 반도체 적층체의 일변이 800㎛인 정사각형이고, 제1 접속부와 제2 접속부가 직경 100㎛ 정도의 대략 원형을 갖고 있는 경우, 제1 접속부와 제2 접속부는 420㎛ 내지 660㎛ 이격시킬 수 있다. 또한, 제1 연신부의 전체 길이는 190㎛ 내지 370㎛, 제2 연신부의 전체 길이는 750㎛ 내지 1500㎛, 제3 연신부의 전체 길이는 600㎛ 내지 1100㎛, 제4 연신부의 전체 길이는 1300㎛ 내지 2200㎛의 범위에서 적절히 조정할 수 있다. 또한, 제3 연신부의 선단과 제3 연신부를 제1 연신부에 대하여 평행으로 연장한 방향에서의 제2 연신부와의 거리(f, m)는 120㎛ 내지 190㎛, 제2 연신부의 선단과 제2 연신부를 제1 연신부에 대하여 평행으로 연장한 방향에서의 제4 연신부와의 거리(g, j)는 90㎛ 내지 190㎛, 제1 연신부와 제2 접속부의 거리(h, k)는 120㎛ 내지 170㎛의 범위로 적절히 조정할 수 있다. 제1 연신부, 제2 연신부, 제3 연신부, 제4 연신부의 굵기는 2 내지 15㎛로 할 수 있다.
반도체 적층체의 평면 형상이 직사각형인 경우, 제1 연신부는 반도체 적층체의 일변과 평행한 것이 바람직하다. 마찬가지로, 제2 연신부, 제3 연신부 및 제4 연신부는 반도체 적층체의 일변과 평행한 부위를 갖는 것이 바람직하다. 이들 연신부의 배치에 의해, 제1 접속부 및 제2 접속부로부터 공급되는 전류를 반도체 적층체의 전체면에 걸쳐서 균일하게 확산시킬 수 있다.
도 1a와 도 2a에 도시하는 바와 같이, 제2 연신부와 제3 연신부의 거리(b, ｂ')는 제1 연신부와 제3 연신부의 거리(a, ａ')보다도 짧은 것이 바람직하다. 즉, 제1 연신부에 대하여 수직인 방향으로, 2개의 제2 연신부와 그들 각각에 인접하는 2개의 제3 연신부와의 각각의 거리는 모두, 제1 연신부와 그에 인접하는 2개의 제3 연신부와의 각각의 거리보다도 짧은 것이 바람직하다.
제1 연신부와 2개의 제2 연신부 각각의 거리(a+b, ａ'+ｂ')는 동등한 것이 바람직하다.
제1 연신부와 2개의 제3 연신부 각각의 거리(a, ａ')는 동등한 것이 바람직하다.
도 1a에 도시하는 바와 같이, 발광 소자가 제4 연신부를 갖는 경우, 제4 연신부와 제2 연신부의 평행으로 연장되는 부위간의 거리(c, ｃ')는 제2 연신부와 제3 연신부의 거리(b, ｂ')보다도 짧은 것이 바람직하다. 또한, 제4 연신부와 제2 연신부의 평행으로 연장되는 부위간의 거리(c, ｃ')는 제1 연신부와 제3 연신부(a, ａ')의 거리보다도 짧은 것이 바람직하다.
제1 접속부와 제2 접속부 사이에서는, 이들을 연결하는 직선 부분에서 전류 집중이 일어나기 쉽다(전기가 흐르기 쉽다). 그로 인해, 제1 접속부 및 제2 접속부를 연결하는 직선 부분에 가까운 제1 연신부와 2개의 제3 연신부에 전류가 확산되기 쉽다. 따라서, 제1 연신부와 제3 연신부의 간격을 넓게 함으로써, 전류의 집중을 억제할 수 있다. 한편, 제1 접속부 및 제2 접속부로부터 이격될수록, 즉 반도체 적층체의 주변에 가까울수록 전류가 확산되기 어려워진다. 따라서, 반도체 적층체의 주변에 배치되는 연신부에서는 인접하는 연신부끼리의 간격을 좁게 하는 편이 전류 확산을 촉진시킬 수 있다. 즉, 거리가 큰 것으로부터 순서대로, 제1 연신부와 제3 연신부의 거리(a, ａ'), 제2 연신부와 제3 연신부의 거리(b, ｂ'), 제4 연신부와 제2 연신부의 거리(c, ｃ')로 되는 것이 바람직하다. 이와 같이 연신부를 배치함으로써, 반도체 적층체의 전류 밀도 분포의 치우침을 저감시킬 수 있다.
제1 연신부와 2개의 제3 연신부의 거리인 a와 ａ'는 길이가 상이해도 좋다. 또한, 제1 연신부에 대하여 수직인 방향으로, 인접하는 제2 연신부와 제3 연신부 각각의 거리인 b와 ｂ'는 길이가 상이해도 좋다. 또한, 제1 연신부에 대하여 수직인 방향으로, 인접하는 제4 연신부와 제2 연신부의 거리인 c와 ｃ'는 길이가 상이해도 좋다.
도 1a에 도시하는 바와 같이, 제4 연신부의 선단부가 구부러져 있는 경우에는 제1 연신부의 연신 방향에서의 제4 연신부의 선단부와 제2 연신부의 거리(e, ｅ')는, 제1 연신부에 대하여 수직인 방향에서의 제4 연신부와 제2 연신부의 평행으로 연장되는 부위간의 거리(c, ｃ')보다도 긴 것이 바람직하다.
이에 의해, 제4 연신부의 선단부와 제1 접속부 사이에서 전류가 집중되는 경향을 완화시킬 수 있어, 반도체 적층체의 전체면에 균일하게 전류를 확산시킬 수 있다.
제1 연신부의 연신 방향에서의 제4 연신부의 선단부와 제2 연신부의 거리인 e와 ｅ'는 길이가 상이해도 좋다.
도 2a에 도시하는 바와 같이, 제2 연신부의 선단부가 구부러져 있는 경우에는, 제1 연신부의 연신 방향에서의 제2 연신부의 선단부와 제3 연신부의 거리(d, ｄ')는 제1 연신부에 대하여 수직인 방향에서의 제2 연신부와 제3 연신부의 평행으로 연장되는 부위간의 거리(b, ｂ')보다도 긴 것이 바람직하다.
이에 의해, 제2 연신부의 선단부와 제2 접속부 사이에서 전류가 집중되는 경향을 완화시킬 수 있어, 반도체 적층체의 전체면에 균일하게 전류를 확산시킬 수 있다.
또한, 제1 연신부의 연신 방향에서의 제2 연신부의 선단부와 제3 연신부의 거리인 d와 ｄ'는 길이가 상이해도 좋다.
제1 전극 및 제2 전극은 반도체 적층체와의 사이에, 후술하는 바와 같이, 이 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층의 대략 전체면을 피복하는 투광성의 도전층이 더 배치되어 있는 것이 바람직하다. 투광성의 도전층은 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층 상의 양쪽에 설치되어 있어도 좋다. 여기서, 대략 전체면이란, 제2 도전형 반도체층의 전체 면적 90％ 또는 95％ 정도 이상의 면적을 의미한다. 또한, 이러한 투광성의 도전층이 형성되어 있는 경우, 또한 제1 전극 또는 제2 전극의 아래이며, 투광성의 도전층과 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층과의 사이의 적어도 일부에서 절연막이 형성되어 있어도 좋다. 이 절연막에 의해, 제1 전극과 제2 전극에 광이 닿아 흡수되는 것을 억제할 수 있다.
제1 전극 및 제2 전극은, 통상 제1 전극 또는 제2 전극의 외측 테두리를 둘러싼 직사각형의 면적이, 후술하는 투광성의 도전층 또는 반도체 적층체의 면적의 60 내지 90％인 것이 바람직하고, 70 내지 90％가 더욱 바람직하다. 이에 의해, 반도체 적층체의 전체면에 균일하게 전류를 공급할 수 있다. 이 외에, 반도체 적층체 상에 차지하는 전극(제1 전극 및 제2 전극)의 면적을 저감시킬 수 있기 때문에, 이들 전극에 의한 광의 흡수 등을 저감시켜서, 반도체 적층체로부터의 광 취출 효율의 저하를 피할 수 있다.
특히, 제1 전극 또는 제2 전극의 외측 테두리를 둘러싼 직사각형은 발광 소자의 무게 중심을 향해서 축척한, 발광 소자의 평면에서 보아 외형 또는 제2 도전형 반도체층의 평면에서 보아 외형과 상사 또는 대략 상사인 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 형상에 의해, 보다 균일한 전류의 공급을 실현시킬 수 있다.
여기에서의 제1 전극 또는 제2 전극의 외측 테두리를 둘러싼 직사각형이란, 제1 전극 또는 제2 전극의 가장 외측에 배치하는 단부에 접하고, 또한 발광 소자 또는 제2 도전형 반도체층의 평면 형상의 외형에 평행한 선을 각각 그려서 둘러싸이는 직사각형을 의미한다. 또한, 대략 상사란, ±10％ 정도의 부분적인 축척율의 변동이 허용되는 의미이다.
제1 전극 및 제2 전극은, 예를 들어 Ni, Rh, Cr, Au, W, Pt, Ti, Al 등의 금속 또는 합금에 의한 단층막 또는 다층막을 사용할 수 있고, 그 중에서도 Ti/Pt/Au나 Ti/Rh/Au 등의 순서대로 적층한 다층막을 사용하는 것이 바람직하다.
일 실시 형태에서는, 제1 전극은 1개의 중심선 상의 일단부측에 편재된 제1 접속부와, 제1 접속부로부터 이 1개의 중심선에 평행으로 연신되는 부위를 각각 구비하는 복수의 연신부(즉, 제1 연신부 및 제2 연신부)를 갖고 있다. 제2 전극은 제1 접속부가 있는 1개의 중심선 상의 타단부측에 편재된 제2 접속부와, 제2 접속부로부터 이 1개의 중심선에 평행으로 연신되는 부위를 각각 구비하는 복수의 연신부(제3 연신부 및 임의로 제4 연신부)를 갖고 있다. 제1 연신부, 제2 연신부, 제3 연신부 및 임의로 제4 연신부는 1개의 중심선에 직교하는 별도의 중심선 방향으로 교대로 배치되어 있다. 또한, 서로 인접하는 제1 연신부, 제2 연신부, 제3 연신부 및 임의로 제4 연신부의 거리가 반도체 적층체의 외주에 가까운 측을 향해서 작아진다.
(도전층)
제1 전극 또는 제2 전극과 반도체 적층체 사이에 배치하는 도전층은, 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 공급되는 전류를 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층의 면 내 전체에 균일하게 흘리기 위한 부재이다. 도전층으로서 금속 박막을 사용할 수도 있지만, 발광 소자의 광 취출면측에 배치되기 때문에, 투명성을 갖는 도전층, 구체적으로는, 도전성 산화물층이 바람직하다. 이러한 도전성 산화물로서는, Zn, In, Sn, Mg로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 산화물, 구체적으로는 ZnO, In2O3, SnO2, ITO(Indium Tin Oxide; ITO), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide) 등을 들 수 있다. 도전성 산화물(특히 ITO)은 가시광(가시 영역)에서 높은 광투과성을 갖고(예를 들어, 60％ 이상, 70％ 이상, 75％ 이상 또는 80％ 이상), 또한 도전율이 비교적 높은 재료인 점에서 적절하게 사용할 수 있다.
(패키징)
본 개시의 발광 소자는 기체에 실장하고, 밀봉 부재로 밀봉해서 발광 장치를 구성해도 좋다. 이 경우, 발광 소자는 페이스 업 또는 페이스 다운 중 어느 것에 의해 실장되어 있어도 좋다.
기체는 통상 배선과 절연성 재료에 의해 형성되어 있다. 배선은 발광 소자의 전극에 전력을 공급하기 위해서 사용되는 것이다. 그 때문에, 이 기능을 행할 수 있는 도전재라면, 한정되지 않고 어느 재료라도 사용할 수 있다. 이러한 재료로서는, 전술한 제1 전극 등에 사용되는 것 중에서 적절히 선택할 수 있다. 절연성 재료로서는, 세라믹, 수지, 유전체, 펄프, 유리 또는 이들의 복합 재료, 혹은 이들 재료와 도전 재료(예를 들어, 금속, 카본 등)의 복합 재료 등을 들 수 있다.
또한, 배선 및 절연성 재료는 일체로서 직육면체 또는 입방체 등이어도 좋고, 발광 소자를 실장하는 어느 한 부위에 오목부가 형성되어 있어도 좋다.
밀봉 부재는, 발광 소자 및 와이어 등의 접속 부재 등을 외부로부터 보호하기 위해서 사용되고, 발광 소자로부터 광을 효율적으로 취출할 수 있는 재료라면, 어떠한 재료라도 사용할 수 있다. 예를 들어, 투광성 수지를 들 수 있다. 투광성 수지는 형광체, 광 확산재, 무기 필러 등을 함유하고 있어도 좋다.
투광성 수지는 활성층으로부터 출사되는 광의 60％ 이상을 투과하는 것, 또한 70％, 80％ 또는 90％ 이상을 투과하는 것이 바람직하다. 이러한 수지는, 예를 들어 실리콘 수지, 에폭시 수지를 들 수 있다.
형광체는 상기 분야에서 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자로서 청색 발광하는 질화갈륨계 발광 소자를 사용하는 경우, 청색광을 흡수해서 황색 내지 녹색계 발광하는 YAG계, LAG계, 녹색 발광하는 SiAlON계(β사이알론), 적색 발광하는 SCASN, CASN계의 형광체의 단독 또는 조합을 들 수 있다. 또한, 청색 영역에 여기대를 갖고, 발광 피크의 반값폭의 좁은 적색 발광 형광체로서, 예를 들어 K2SiF6:Mn4 +, K2TiF6:Mn4 +, K2SnF6:Mn4 +, Na2TiF6:Mn4 +, Na2ZrF6:Mn4 +, K2Si0.5Ge0.5F6:Mn4+ 등의 조성을 갖는 불화물 형광체를 사용해도 좋다.
이하에, 본 개시의 발광 소자의 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
이 실시예 1의 발광 소자(10A)는 도 1a와 도 1c에 도시하는 바와 같이, 기판(2)과, 기판(2) 상에 설치된 제1 도전형 반도체층인 n형 반도체층(3), 활성층(33), 제2 도전형 반도체층인 p형 반도체층(4)을 순서대로 갖는 반도체 적층체(5)와, n형 반도체층(3) 상에 형성된 제1 전극(6)인 n측 전극과, p형 반도체층(4) 상이면서 n측 전극을 둘러싸서 배치된 제2 전극(7)인 p측 전극을 구비한다.
기판(2) 및 반도체 적층체(5)(특히, p형 반도체층(4))는 평면에서 보아 대략 정사각형이며, 반도체 적층체(5)(또는 기판(2))의 일변의 길이는 800㎛이다.
n측 전극인 제1 전극(6)은 반도체 적층체(5) 중, p형 반도체층(4) 및 활성층(33)의 일부가 제거되어서 노출된 n형 반도체층(3) 상에 형성되고, n형 반도체층(3)과 전기적으로 접속되어 있다. n측 전극인 제1 전극(6)은, 이들 p형 반도체층(4) 및 활성층(33)에 둘러싸여 있다.
p측 전극인 제2 전극(7)은 p형 반도체층(4) 상에 형성되어 있다. p측 전극인 제2 전극(7)과 p형 반도체층(4) 사이에는 p형 반도체층(4) 상의 대략 전체면에 형성된 투광성의 도전층(8)이 배치되어 있다. p측 전극인 제2 전극(7)은 도전층(8)을 통하여 p형 반도체층(4)과 전기적으로 접속되어 있다.
이들 반도체 적층체(5), n측 전극 및 p측 전극은 후술하는 제1 접속부(6a) 및 제2 접속부(7a)의 일부 이외는 보호막(9)에 의해 피복되어 있다.
n측 전극인 제1 전극(6) 및 p측 전극인 제2 전극(7)은 외부 회로와 전기적으로 접속되는 제1 접속부(6a) 및 제2 접속부(7a)를 각각 구비한다. 제1 접속부(6a) 및 제2 접속부(7a)는 반도체 적층체(5)의 제1 중심선 상의 일단부측 및 타단부측에 각각 배치되어 있다. 이 제1 중심선은 반도체 적층체(5)에 일변에 평행한 선이며, 이 일변에 직교하는 타변의 중점을 지나는 선이다. 제1 접속부(6a) 및 제2 접속부(7a)는 직경이 100㎛ 정도의 크기의 대략 원형을 갖는다. 제1 접속부(6a)와 제2 접속부(7a)의 (중점간)거리는 473㎛이다.
n측 전극인 제1 전극(6)은, 제1 접속부(6a)로부터 제2 접속부(7a)를 향해서 직선형으로 연장되는 제1 연신부(6b)와, 제1 연신부(6b)를 사이에 끼우고 또한 제1 연신부(6b)에 대하여 평행으로, 제1 접속부(6a)로부터 연장되는 2개의 제2 연신부(6c)를 구비한다. 제1 연신부(6b)는 반도체 적층체(5)의 일변과 평행하며, 제1 중심선 상에 연장되어 있다.
제1 연신부(6b) 및 제2 연신부(6c)의 굵기는 대략 동일하며 12㎛이다. 제1 연신부(6b)의 전체 길이는 215㎛이다. 제2 연신부(6c)의 전체 길이는 1100㎛이며, 제1 연신부(6b)에 대하여 평행한 직선의 부위는 470㎛ 정도이다.
p측 전극인 제2 전극(7)은, 제1 연신부(6b)와 2개의 제2 연신부(6c) 사이의 각각에, 제1 연신부(6b)에 대하여 평행으로 연장되는 2개의 제3 연신부(7b)를 구비한다. 또한, 제2 접속부(7a)는 제2 연신부(6c)의 외측에, 제1 연신부(6b)에 대하여 평행으로 연장되는 제4 연신부(7c)를 더 갖는다. 이 제4 연신부(7c)의 선단부(7d)는 제1 접속부(6a)에 가까워지는 방향으로 구부러져 있다.
제3 연신부(7b)의 굵기는 8㎛이다. 제4 연신부(7c)의 굵기는 제2 접속부로부터 이격됨에 따라서 가늘어지고, 10㎛의 부위와 6㎛의 부위가 있다. 제3 연신부(7b)의 전체 길이는 666㎛이며, 제1 연신부(6b)에 대하여 평행한 직선의 부위는 235㎛ 정도이다. 제4 연신부(7c)의 전체 길이는 1940㎛이며, 제1 연신부(6b)에 대하여 평행한 직선의 부위는 760㎛ 정도이다.
제1 연신부(6b)와 2개의 제3 연신부(7b)의 거리 a, ａ'는 각각 동일하며 130㎛이다. 제3 연신부(7b)의 선단과, 제3 연신부(7b)를 제1 연신부(6b)에 대하여 평행으로 연장한 방향에서의 제2 연신부(6c)와의 거리 f는 166㎛이다.
제3 연신부(7b)와 제2 연신부(6c)의 거리 b, ｂ'는 각각 동일하며 102㎛이다.
제2 연신부(6c)와 제4 연신부(7c)의 거리 c, ｃ'는 각각 동일하며 60㎛이다.
제2 연신부(6c)와 제4 연신부(7c)의 선단부(7d)와의 거리 e, ｅ'는 각각 동일하며 91㎛이다.
또한, 제2 연신부(6c)의 선단과, 제2 연신부(6c)를 제1 연신부(6b)에 대하여 평행으로 연장되는 방향에서의 제4 연신부(7c)와의 거리 g는 104㎛이다.
제1 연신부(6b)의 선단과 제2 접속부(7a)의 거리 h는 152㎛이다.
따라서, 제2 연신부(6c)와 제3 연신부(7b)의 거리 b, ｂ'는 제1 연신부(6b)와 제3 연신부(7b)의 거리 a, ａ'보다도 짧다.
제4 연신부(7c)와 제2 연신부(6c)의 평행으로 연장되는 부위간의 거리 c, ｃ'는 제2 연신부(6c)와 제3 연신부(7b)의 거리 b, ｂ'보다도 짧다.
제4 연신부(7c)와 제2 연신부(6c)의 평행으로 연장되는 부위간의 거리 c, ｃ'는 제1 연신부(6b)와 제3 연신부(7b)의 거리 a, ａ'보다도 짧다.
제4 연신부(7c)와 제2 연신부(6c)의 평행으로 연장되는 부위간의 거리 c, ｃ'는 제4 연신부(7c)의 선단부(7d)와 제2 연신부(6c)의 거리 e, ｅ'보다도 짧다.
이 발광 소자(10A)에서는, n측 전극인 제1 전극(6)을 둘러싸는 p측 전극인 제2 전극(7)이 반도체 적층체(5)의 중심점을 중심으로 하여, 전술한 도전층(8)의 평면적의 70％ 정도의 축척 영역 내에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 제2 전극(7)의 가장 외측에 배치되는 단부에 접하고, 또한 반도체 적층체(5)의 변에 평행한 선을 4개 그린 경우, 그 4개의 선에 의해 둘러싸이는 평면적이 도전층(8)의 평면적의 70％의 면적 축소율이다(도 1a 중, 점선으로 둘러싼 영역 참조).
<실시예 1의 변형예 1>
도 1b에 도시하는 바와 같이, 이 실시예 1의 변형예 1의 발광 소자(10B)는 p측 전극과 n측 전극이 바뀐 형태, 즉 제1 전극(16)을 p측 전극으로 하고, 제2 전극(17)을 n측 전극으로 한 것 이외에, 실시예 1의 발광 소자(10A)와 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖는다.
즉, p측 전극으로서 제1 전극(16)을 구비하고, 제1 접속부(16a), 제1 연신부(16b), 제2 연신부(16c)가 배치되어 있다. 또한, n측 전극으로서 제2 전극(17)을 구비하고, 제2 접속부(17a), 제3 연신부(17b), 제4 연신부(17c)가 배치되어 있다. 제4 연신부(17c)의 선단부(17d)는 제1 접속부(16a)에 가까워지는 방향으로 구부러져 있다.
제1 연신부(16b)의 굵기는 12㎛이다.
제2 연신부(16c)의 굵기는 12㎛이다.
제3 연신부(17b)의 굵기는 8㎛이다.
제4 연신부(17c)의 굵기는 제2 접속부(17a)에 가까운 곳에서 10㎛, 선단부측에서 6㎛이다.
<실시예 1의 변형예 2>
도 1d에 도시하는 바와 같이, 이 실시예 1의 변형예 2의 발광 소자(10C)는 발광 소자(10A)와 마찬가지로, 제2 전극(7)에서 제2 접속부(7a), 제3 연신부(7b), 제4 연신부(7c)가 배치되어 있지만, 제4 연신부(7c)의 선단이 구부러져 있지 않고, 제1 접속부(6a)의 가장 외측의 단부를 넘어서 발광 소자(10C)의 단부까지 직선형으로 연장되어 있는 것 이외에, 실시예 1의 발광 소자(10A)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
여기서, 제4 연신부(7c)의 발광 소자 단부 근방에서의 선단과, 제4 연신부(7c)를 제1 연신부(6b)에 대하여 평행으로 연장된 방향에서의 반도체 적층체(5)의 단부와의 거리는 62㎛이다.
<실시예 2>
이 실시예 2의 발광 소자(20A)는 도 2a에 도시하는 바와 같이, 기판(2)과, 기판(2) 상에 설치된 제1 도전형 반도체층인 n형 반도체층(3), 활성층(33), 제2 도전형 반도체층인 p형 반도체층(4)을 순서대로 갖는 반도체 적층체(5)와, n형 반도체층(3) 상에 형성된 제2 전극(27)인 n측 전극과 p형 반도체층(4) 상이며 제2 전극(27)인 n측 전극을 둘러싸서 배치된 제1 전극(26)인 p측 전극을 구비한다.
기판(2) 및 반도체 적층체(5)(특히, p형 반도체층(4))는 평면에서 보아 대략 정사각형이며, 반도체 적층체(5)(또는 기판(2))의 일변의 길이는 800㎛이다.
n측 전극인 제2 전극(27)은 반도체 적층체(5) 중, p형 반도체층(4) 및 활성층(33)의 일부가 제거되어서 노출된 n형 반도체층(3) 상에 형성되고, n형 반도체층(3)과 전기적으로 접속되어 있다. n측 전극인 제2 전극(27)은 이들 p형 반도체층(4) 및 활성층(33)에 둘러싸여 있다.
p측 전극인 제1 전극(26)은 p형 반도체층(4) 상에 형성되어 있다. p측 전극인 제1 전극(26)과 p형 반도체층(4) 사이에는, p형 반도체층(4) 상의 대략 전체면에 형성된 투광성의 도전층(28)이 배치되어 있다. p측 전극인 제1 전극(26)은 도전층(28)을 개재하여 p형 반도체층(4)과 전기적으로 접속되어 있다.
이들 반도체 적층체(5), n측 전극 및 p측 전극은 후술하는 제1 접속부(26a) 및 제2 접속부(27a)의 일부 이외는 보호막(9)에 의해 피복되어 있다.
p측 전극인 제1 전극(26)은 제1 접속부(26a)를 구비하고, n측 전극인 제2 전극(27)은 제2 접속부(27a)를 구비한다. 제1 접속부(26a) 및 제2 접속부(27a)는 반도체 적층체(5)의 제1 중심선 상의 일단부측 및 타단부측에 각각 배치되어 있다.
p측 전극인 제1 전극(26)은 제1 접속부(26a)로부터 제2 접속부(27a)를 향해서 직선형으로 연장되는 제1 연신부(26b)와, 제1 접속부(26a)로부터 제1 연신부(26b)를 사이에 끼우고 또한 제1 연신부(26b)에 대하여 평행으로 연장되는 2개의 제2 연신부(26c)를 구비한다. 제1 연신부(26b)는 반도체 적층체(5)의 일변과 평행하며, 전술한 제1 중심선 상으로 연장되어 있다. 제1 연신부(26b)의 굵기는 12㎛이다. 제2 연신부(26c)의 굵기는 제1 접속부(26a)로부터 이격됨에 따라서 가늘어져, 10㎛의 부위와 6㎛의 부위가 있다. 제1 연신부(26b)의 전체 길이는 248㎛이다. 제2 연신부(26c)의 전체 길이는 1760㎛이며, 제1 연신부(26b)에 대하여 평행한 직선 부위를 880㎛ 정도 갖는다.
제2 연신부(26c)는 제2 접속부(27a)에 가까워지는 방향으로 구부러진 선단부(26d)를 갖는다.
n측 전극인 제2 전극(27)은, 제1 연신부(26b)와 2개의 제2 연신부(26c) 사이의 각각에, 제1 연신부(26b)에 대하여 평행으로 연장되는 2개의 제3 연신부(27b)를 구비한다. 이 제3 연신부(27b)는 제1 접속부(26a)에 가까워지는 방향으로 구부러진 선단부(27c)를 갖는다.
제3 연신부(27b)의 굵기는 8㎛이다. 제3 연신부(27b)의 전체 길이는 666㎛이며, 제1 연신부(26b)에 대하여 평행한 직선의 부위를 324㎛ 정도 갖는다.
제1 연신부(26b)와 2개의 제3 연신부(27b)의 거리 a, ａ'는 각각 동일하며 130㎛이다.
제3 연신부(27b)와 제2 연신부(26c)의 거리 b, ｂ'는 각각 동일하며 61.5㎛이다.
제3 연신부(27b)와 제2 연신부(26c)의 선단부(26d)와의 거리 d, ｄ'는 각각 동일하며 112㎛이다.
이 발광 소자(20A)에서는, 제2 전극(27)인 n측 전극을 둘러싸는 제1 전극(26)인 p측 전극이 반도체 적층체(5)의 중심점을 중심으로 하여, 전술한 도전층(28)의 평면적의 70％ 정도의 축척 영역 내에 배치되어 있다.
전술한 것 이외는 실질적으로 실시예 1과 마찬가지의 구조를 갖는다.
<실시예 2의 변형예>
도 2b에 도시하는 바와 같이, 이 실시예 2의 변형예 발광 소자(20B)는 p측 전극과 n측 전극이 바뀐 형태, 즉 제2 전극(227)을 p측 전극으로 하고, 제1 전극(226)을 n측 전극으로 한 것 이외에, 실시예 2의 발광 소자(20A)와 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖는다.
즉, n측 전극으로서 제1 전극(226)을 구비하고, 제1 접속부(226a), 제1 연신부(226b), 제2 연신부(226c)가 배치되어 있다. 제2 연신부(226c)의 선단부(226d)는 제2 접속부(227a)에 가까워지는 방향으로 구부러져 있다. 또한, p측 전극으로서 제2 전극(227)을 구비하고, 제2 접속부(227a), 제3 연신부(227b)가 배치되어 있다. 제3 연신부(227b)의 선단부(227c)는 제1 접속부(226a)에 가까워지는 방향으로 구부러져 있다.
제1 연신부(226b)의 굵기는 10㎛이다.
제2 연신부(226c)의 굵기는 제1 접속부(226a)로부터 이격됨에 따라서 가늘어지고, 10㎛의 부위와 6㎛의 부위가 있다.
제3 연신부(227b)의 굵기는 8㎛이다.
<실시예 3>
이 실시예 3의 발광 소자(30)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(10A)에 비해서 제1 전극인 n측 전극의 제1 접속부(36a)가, 제2 전극인 p측 전극의 제2 접속부(37a) 방향으로 이동하고, 그에 수반하여 제1 연신부(36b) 및 제2 연신부(36c)의 제1 접속부(36a)로부터의 연장 상태가 약간 변화된 것 이외에, 실시예 1의 발광 소자(10A)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
<실시예 4>
이 실시예 4의 발광 소자(40)는 도 4에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(10A)에 비하여 n측 전극의 제1 접속부(46a)가 p측 전극의 제2 접속부(47a)와 반대측 방향으로 이동하고, 그에 수반하여 제1 연신부(46b) 및 제2 연신부(46c)의 제1 접속부(46a)로부터의 연장 상태가 약간 변화된 것 이외에, 실시예 1의 발광 소자(10A)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
<실시예 5>
이 실시예 5의 발광 소자(50)는 도 5에 도시하는 바와 같이, n측 전극의 제1 접속부(56a)를 반도체 적층체(5)의 가장 가까운 일변에 접촉하도록 이동시켰다. 이에 의해, 제1 접속부(56a)와 제2 접속부(57a)의 거리를 실시예 1의 473㎛로부터 593㎛로 연장하였다.
또한, 제1 연신부(56b)의 선단과 제2 접속부(57a)의 거리와, 제2 연신부(56c)의 선단과 제2 연신부(56c)를 제1 연신부(56b)에 대하여 평행으로 연장한 방향에서의 제4 연신부(57c)와의 거리를, 발광 소자(10A)에서의 그들의 거리와 동일하게 하기 위해서, 제1 연신부(56b) 및 제2 연신부(56c)의 길이를 길게 하였다. 상세하게는, 제1 연신부(56b)의 전체 길이를 335㎛로 하고, 제2 연신부(56c)의 전체 길이를 1300㎛로 하였다.
또한, 제3 연신부(57b) 및 제4 연신부(57c)를, 제1 접속부(56a)가 접촉하는 반도체 적층체(5)의 일변측으로 연장하였다. 상세하게는, 제3 연신부(57b)의 전체 길이를 978㎛로 하고, 제4 연신부(57c)의 전체 길이를 1612㎛로 하였다. 또한, 제3 연신부(57b)의 선단과 반도체 적층체(5)에 일변에 접하는 제2 연신부(56c)와의 거리는 174㎛이며, 제4 연신부(57c)의 선단과 반도체 적층체(5)의 일변과의 거리는 62㎛이다.
<실시예 6>
이 실시예 6의 발광 소자(60)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, n측 전극의 제1 접속부(66a)를 반도체 적층체(5)의 가장 가까운 일변에 접촉하도록 이동시켰다. 이에 의해, 제1 접속부(66a)와 제2 접속부(67a)의 거리를 실시예 1의 473㎛로부터 593㎛로 연장하였다.
또한, 제1 연신부(66b)의 선단과 제2 접속부(67a)의 거리와, 제2 연신부(66c)의 선단과, 제2 연신부(66c)를 제1 연신부(66b)에 대하여 평행으로 연장한 방향에서의 제4 연신부(67c)와의 거리를, 발광 소자(10A)에서의 그들의 거리와 동일하게 하기 위해서, 제1 연신부(66b) 및 제2 연신부(66c)의 길이를 길게 하였다. 상세하게는, 제1 연신부(66b)의 전체 길이를 335㎛로 하고, 제2 연신부(66c)의 전체 길이를 1300㎛로 하였다.
또한, 제3 연신부(67b) 및 제4 연신부(67c)를, 제1 접속부(66a)가 접촉하는 반도체 적층체(5)의 일변측으로 연장하였다. 상세하게는, 제3 연신부(67b)의 전체 길이를 978㎛로 하고, 제4 연신부(67c)의 전체 길이를 1486㎛로 하였다. 또한, 제3 연신부(67b)의 선단과 반도체 적층체(5)에 일변에 접하는 제2 연신부(66c)와의 거리는 174㎛이며, 제4 연신부(67c)의 선단과 반도체 적층체(5)의 일변과의 거리는 125㎛이다.
<실시예 7>
이 실시예 7의 발광 소자(70)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제2 연신부(76c)의 전체 길이가 짧아지고(전체 길이: 832㎛), 제2 연신부(76c)의 선단과 제2 연신부(76c)를 제1 연신부(76b)에 대하여 평행으로 연장한 방향에서의 제4 연신부(77c)와의 거리가 길어진(거리 j: 172㎛) 점, 제1 연신부(76b)가 길어지고, 제1 연신부(76b)와 제2 접속부(77a)의 거리가 짧아진(거리 k: 136㎛) 점 이외에, 실시예 1의 발광 소자(10A)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
<실시예 8>
이 실시예 8의 발광 소자(80)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제3 연신부(87b)의 전체 길이가 길어지고(전체 길이: 760㎛), 제3 연신부(87b)의 선단과 제3 연신부(87b)를 제1 연신부(86b)에 대하여 평행으로 연장한 방향에서의 제2 연신부(86c)와의 거리가 짧아진(거리 m: 130㎛) 점 이외에, 실시예 1의 발광 소자(10A)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
<실시예 9>
이 실시예 9의 발광 소자(90)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제2 연신부(96c)의 전체 길이가 짧아지고(전체 길이: 832㎛), 제2 연신부(96c)의 선단과 제2 연신부(96c)를 제1 연신부(96b)에 대하여 평행으로 연장한 방향에서의 제4 연신부(97c)와의 거리가 길어진(거리 j: 172㎛) 점, 제1 연신부(96b)가 길어지고, 제1 연신부(96b)와 제2 접속부(97a)의 거리가 짧아진(거리 k: 136㎛) 점, 제3 연신부(97b)의 전체 길이가 길어지고(전체 길이: 760㎛), 제3 연신부(97b)의 선단과 제3 연신부(97b)를 제1 연신부(96b)에 대하여 평행으로 연장한 방향에서의 제2 연신부(96c)와의 거리가 짧아진(거리 m: 130㎛) 점 이외에, 실시예 1의 발광 소자(10A)와 마찬가지의 구성을 갖는다.
<참고예>
이 참고예에서의 발광 소자(100)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제2 연신부(106c)와 제3 연신부(107b)의 거리 X가, 제1 연신부(106b)와 제3 연신부(107b)의 거리 Y 및 제2 연신부(106c)와 제4 연신부(107c)의 거리 Z와 동등한 것 이외에, 실시예 1과 실질적으로 마찬가지의 구성을 갖는다. 또한, X=Y=Z=99㎛로 하였다.
<발광 소자의 평가>
실시예 1, 5, 8의 발광 소자(10A, 50, 80) 및 참고예의 발광 소자(100)에 대하여, 전류 밀도의 분포를 유한 요소법을 이용한 시뮬레이션 소프트웨어에 의해 해석하였다. 그 결과를 도 11에 각각 도시한다. 도 11에서, 농담이 짙을수록 전류 밀도가 높은 것을 나타낸다.
발광 소자(100)에서는, 제1 연신부와 제3 연신부의 거리가 짧기 때문에, 제1 접속부 및 제2 접속부 사이에 전류가 집중하여, 중심에 전류가 모이기 쉽다.
이에 반해, 제1 연신부와 제3 연신부의 거리를 길게 한 발광 소자(10A, 50 및 80)에서는 중심 부분의 전류의 집중이 완화되었다. 또한, 제1 연신부에 대하여 수직인 방향에서의 제2 연신부와 제3 연신부의 거리, 제2 연신부와 제4 연신부의 거리를, 제1 접속부 및 제2 접속부로부터 이격됨에 따라서(즉, 반도체 적층체 주변에 가까워짐에 따라서) 짧게 함으로써, 반도체 적층체의 주변에까지 전류가 확산되어 있었다.
발광 소자(80)는 발광 소자(10A)에 대하여 제3 연신부가 길고, 제3 연신부의 선단이 제1 접속부에 가까워졌기 때문에, 발광 소자(80)의 중심 부분의 전류가 보다 확산되었다.
발광 소자(50)에서는, 제1 접속부가 반도체 적층체의 주변(일변측)에 배치되고, 제4 연신부의 선단이 반도체 적층체의 코너부 부근까지 연장됨으로써, 반도체 적층체의 코너부에서도 전류가 확산되어 있는 것을 알 수 있다.
그 밖의 실시예의 발광 소자(20A, 30, 40, 60, 70, 90)도 전류 밀도 분포에서 마찬가지의 효과를 갖었다.
전술한 실시예 1, 3, 4, 5, 6, 8의 발광 소자(발광 소자(10A, 30, 40, 50, 60, 80))를 각각 3개씩 준비하고, 참고예의 발광 소자(100)도 마찬가지로 준비하였다. 이들 발광 소자를 이하와 같이 평가하였다.
발광 소자(10A, 30, 40, 50, 60)에 대해서, 제1 전극인 n측 전극의 제1 접속부와 제2 전극인 p측 전극의 제2 접속부의 거리에 의한 영향을 확인하였다. 각 발광 소자에 전류 350mA를 인가하고, Po, Vf, 초기 전력 효율을 비교한 바, 발광 소자(10A, 30, 40)가 발광 소자(50, 60)보다도 양호하였다. 이에 의해, Po, Vf, 초기 전력 효율의 관점에서는, 제1 접속부와 제2 접속부를 어느 정도 근접시키는 것이 바람직하고, 또한 n측 전극의 제1 접속부는 반도체 적층체의 가장 가까운 일변에 접촉시키는 것 보다도, p형 반도체층에 둘러싸여 있는 편이 바람직한 것을 알 수 있다.
이어서, 발광 소자(10A, 80) 및 참고예의 발광 소자(100)에 대해서, 전류 350mA를 발광 소자에 인가해서 광 출력(Po)과 순방향 전압(Vf)을 측정하였다. 광 출력의 단위는 mW이다.
또한, 초기 전력 효율을 {광 출력/(전류×전압)}×100[％]의 식에 의해 구하였다. 전류의 단위는 mA, 전압의 단위는 V이다.
초기 전력 효율에 관하여, 발광 소자(80)는 발광 소자(10A)와 발광 소자(100)보다도 양호하였다. Vf는, 발광 소자(80)가 발광 소자(10A)보다도 양호하고, 발광 소자(10A)가 발광 소자(100)보다도 양호하였다.
이들 결과에 의해, 광 출력을 향상시키기 위해서는 제1 접속부와 제2 접속부를 어느 정도 근접시키는 것이 효과적이며, 전류 집중 완화나 Vf 저감에는 거리 x, y를 거리 z보다도 길게 하는 것과, 거리 m을 어느 정도 짧게 하는 것이 효과적이라고 생각된다. 초기 전력 효율의 관점에서는, 이들의 점에서 균형이 잡혀있는 발광 소자(80)가 가장 양호하였다.
<발광 장치의 평가>
오목부를 갖는 세라믹제 패키지(세로×가로×높이=3mm×3mm×0.52mm)에, 실시예 8의 발광 소자(80)와 참고예의 발광 소자(100)를 각각 실장하고, YAG를 포함하는 실리콘 수지로 발광 소자를 밀봉하여 백색 발광 장치를 제작하였다. 이들 백색 발광 장치에 대해서, Vf, 광속(lm) 및 발광 효율(lm/W)을 측정하여 비교하였다.
그 결과, 발광 소자(80)를 실장한 백색 발광 장치는, 발광 소자(100)를 실장한 백색 발광 장치보다도 Vf가 0.59％ 낮고, 광속이 0.39％ 향상되고, 발광 효율이 0.93％ 향상되었다.
이에 의해, 백색 발광 장치에서는, 발광 소자(80)의 전류 밀도 분포, 즉 발광 분포가 참고예의 발광 소자(100)보다 개선되었기 때문에, 광속과 발광 효율이 향상되었다고 생각된다.
본 개시의 발광 소자는, 각종 발광 장치, 특히 조명용 광원, LED 디스플레이, 액정 표시 장치 등의 백라이트 광원, 신호기, 조명식 스위치, 각종 센서 및 각종 인디케이터, 동화상 조명 보조 광원, 그 밖의 일반적인 민생용품 광원 등에 적절하게 이용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층 상에 각각 제1 전극 및 제2 전극을 갖고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층의 동일면측에 배치되어 이루어지는 발광 소자이며,
    평면에서 보아,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 제1 접속부 및 제2 접속부를 각각 갖고,
    상기 제1 전극은 상기 제1 접속부로부터 상기 제2 접속부를 향해서 직선형으로 연장되는 제1 연신부와, 상기 제1 연신부를 사이에 끼워 연장되는 2개의 제2 연신부를 구비하고,
    상기 제2 전극은 2개의 제3 연신부와, 그 2개의 제3 연신부 각각의 외측으로 연장되는 2개의 제4 연신부를 구비하고,
    상기 제1 연신부, 상기 제2 연신부, 상기 제3 연신부 및 상기 제4 연신부는 서로 평행한 부위를 갖고, 상기 제1 연신부와 직교하는 방향으로 번갈아 배치되며,
    상기 제4 연신부는, 상기 제2 접속부로부터 멀어지는 방향으로, 또한 상기 제1 접속부보다도 먼 위치까지 연장되어 있고, 상기 제4 연신부의 선단부는, 상기 제1 접속부에 가까워지는 방향으로 구부러져 있는, 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연신부에 대하여 수직한 방향에 있어서, 인접하는 상기 제2 연신부와 상기 제3 연신부 각각의 거리는, 상기 제1 연신부와 상기 2개의 제3 연신부의 거리보다 짧은, 발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 연신부와 상기 2개의 제2 연신부 각각의 거리가 동등하고, 상기 제1 연신부와 상기 2개의 제3 연신부 각각의 거리가 동등한, 발광 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3 연신부의 선단부가, 상기 제1 접속부에 가까워지는 방향으로 구부러져 있는, 발광 소자.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 제3 연신부가 1개의 U자를 형성하는 형상으로 되어 있는, 발광 소자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 포함하는 반도체 적층체를 갖고, 상기 반도체 적층체가 직사각형이며, 상기 제1 연신부와 상기 반도체 적층체의 일변이 평행인, 발광 소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 연신부는 상기 제1 접속부로부터 연장되고, 상기 제3 연신부는 상기 제2 접속부로부터 연장되는, 발광 소자.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 연신부의 연신 방향에서의 상기 제4 연신부의 선단부와 상기 제2 연신부 각각의 거리는, 상기 제1 연신부에 대하여 수직인 방향에서의 상기 제4 연신부와 상기 제2 연신부의 평행으로 연장되는 부위간의 거리보다도 긴, 발광 소자.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제4 연신부는 상기 제2 접속부로부터 연장되어 있는, 발광 소자.
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