WO2006030733A1

WO2006030733A1 - 半導体発光装置

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Publication number: WO2006030733A1
Application number: PCT/JP2005/016751
Authority: WO
Inventors: Yukio Shakuda; Toshio Nishida; Masayuki Sonobe
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2007-03-13
Also published as: US20070257268A1; JP2006080441A; US8030669B2; JP3802910B2

Abstract

　電灯や蛍光管などの代りに用いることができる半導体発光装置を静電気などのサージから保護することにより、街灯や信号機などに用いられても信頼性の高い半導体発光装置を提供する。　基板上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部が形成され、その半導体積層部が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極１９、２０が設けられることにより、複数個の発光部１が形成されている。この複数個の発光部１は、配線膜３を介して、それぞれ直列および／または並列に接続されるが、外部電源と接続される電極パッド４ａ、４ｂ間に直列に接続される複数個の発光部１と直列に、サージを吸収するインダクタ８が形成されている。一例として、インダクタ８が、複数個の発光部１を渦巻き状に形成することにより形成されている。

Description

明細書

半導体発光装置

技術分野

[0001] 本発明は基板上に複数個の発光部が形成され、直並列に接続されることにより、たとえば電圧が 100Vなどの商用交流電源で照明用の電灯や蛍光管の代りに使用し得るような半導体発光装置に関する。さらに詳しくは、半導体により形成される複数個の発光部を直列に接続してその接続端子を 100Vなどの商用交流電源などに接続する場合に、サージなどに対しても強い構造の半導体発光装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、青色系発光ダイオード（LED)の出現により、ディスプレイの光源や信号装置の光源などに LEDが用いられ、さらに電灯や蛍光管の代りに LEDが用いられるようになってきている。この電灯や蛍光管に代って LEDを用いる場合、 100Vなどの交流駆動でそのまま動作することが好ましぐたとえば図 8に示されるように、 LEDを直並列に接続し、交流電源 71に接続する構成のものが知られている。なお、 Sはスィッチを示す (たとえば特許文献 1参照）。

特許文献 1 :特開平 10— 083701号公報（図 3)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 前述のように、複数個の LEDを直並列に接続して電灯などの代りにすることにより、省電力化を行うことができる。し力ながら、 LEDは元々半導体層の積層により形成されており、サージなどの高電圧が印加されると半導体層の pn接合が破壊されてショート不良やオープン不良などの問題が起こりやすい。ショート不良が発生すると直列に接続された他の LEDに印加される電圧が大きくなり、他の LEDの寿命を短くする。また、直列に接続された LEDの 1個にオープン不良が発生すると、直列に接続された LEDの全てを発光させることができなくなる。とくに街灯や信号機などに用いられると、たとえば低温になった場合など、とくに静電気が発生しやすいと共に、雷による影響も受けやすいという問題がある。 [0004] 本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、電灯や蛍光管などの代りに用いることができる半導体発光装置を静電気などのサージ力保護することにより、街灯や信号機などに用いられても信頼性の高い半導体発光装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明による半導体発光装置は、基板と、該基板上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部が形成され、該半導体積層部が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極が設けられる複数個の発光部と、前記複数個の発光部を、それぞれ直列および/または並列に接続するために前記電極に接続される配線膜とを有し、前記直列および/または並列に接続される複数の発光部のうち、外部電源と接続される一対の電極パッド間に直列に接続される前記複数個の発光部と直列に、サージを吸収するインダクタが形成されている。

[0006] 前記インダクタは、前記直列に接続される複数個の発光部を渦巻き状に配列することにより形成されてもよいし、前記直列に接続される複数個の発光部のうち、少なくとも 2個の発光部間または 1つの発光部と電極パッド間に前記配線膜により形成されてちょい。

[0007] 具体的には、前記直列に接続される複数個の発光部の少なくとも 2組が、極性を逆方向にして並列に接続されてもよいし、前記直列に接続される複数個の発光部が、 2 個の発光部が極性を逆方向にして並列に接続される単位を複数個直列に接続することにより形成されてもよレ、。

[0008] 前記複数個の発光部を形成するための電気的分離が、前記半導体積層部に形成される分離溝および該分離溝内に埋め込まれる絶縁膜により形成され、該分離溝と該分離溝の一方の発光部との間に発光部に寄与しない半導体積層部からなるダミ一領域が形成され、該ダミー領域上に前記インダクタが形成されてもよい。

[0009] さらに、前記直列に接続される複数個の発光部の群れが少なくとも 2組並列に前記一対の電極パッド間に接続され、該少なくとも 2組の並列に接続される発光部群の接続部と前記一対の電極パッドの一方との間に前記インダクタが接続されることにより、少ないインダクタで、多くの発光部をサージ力保護することができる。 [0010] ここに並列に接続されるとは、複数個の発光部の群れが順方向同士で並列に接続される場合の他、逆方向で並列（逆並列）に接続される場合を含む。

[0011] この場合、前記直列に接続される複数個の発光部の群れが、該群れごとに極性を逆方向にして並列に接続される場合には、前記一対の電極パッドの両側に前記インダクタが接続されることが好ましレ、。

[0012] 前記半導体積層部が窒化物半導体からなり、該半導体積層部の少なくとも発光面側に、前記発光層で発光する光の波長を変換する発光色変換部材が設けられることにより、白色光を発光するように形成されることが、直接照明装置にすることができるため好ましい。

発明の効果

[0013] 本発明によれば、半導体層の積層により形成した発光部を直列および/または並列に接続して形成した半導体発光装置にぉレ、て、外部電源と接続される一対の電極ノッド間に発光部と直列にサージを吸収するインダクタが半導体発光装置内で一体に形成されているため、保護素子を外部接続することなぐサージが突入しても、発光部を保護することができる。しかも、発光部を渦巻き状に形成することにより、半導体積層部から各発光部への電気的分離の際にパターンを渦巻き状にし、配線をするだけでインダクタを作りこむことができるため、インダクタを形成するスペースや製造ェ程を増やすことなくインダクタを作り込むことができ、サージの突入により、直列に接続される発光部を介して電流が流れようとすると、電流は渦巻き状になるため、磁界が発生して電流を阻止するように作用する。また、 2個の発光部間に配線を渦巻き状に形成することにより、配線を形成する際のパターニングと渦巻きの中心から配線を引き出す際に絶縁膜を介して引き出す必要があるが、発光部間のスペースと、配線の際のプロセスを利用してインダクタを作り込むことができる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明による半導体発光装置の一実施形態の模式的平面説明図である。

[図 2]図 1の変形例を示す図 1と同様の説明図である。

[図 3]本発明による半導体発光装置の発光部の一例を示す断面図である。

[図 4]本発明による半導体発光装置の発光部の他の例を示す断面図である。園 5]本発明による半導体発光装置の発光部の他の例を示す断面図である。

園 6]本発明による半導体発光装置の他の形態を示す説明図である。

園 7]本発明による半導体発光装置のさらに他の形態を示す説明図である。

園 8]LEDを用いて照明装置を形成する従来の回路例を示す図である。

符号の説明

1 発光部

3 配線膜

4a、 4b 電極パッド

8 インダクタ

11 基板

13 高温バッファ層

14 n形層

15 活性層

16 P形層

17 半導体積層部

17a 分離溝

18 透光性導電層

19 P側電極（上部電極)

20 n側電極（下部電極)

21 絶縁膜

発明を実施するための最良の形態

つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体発光装置について説明をする。本発明による半導体発光装置は、図 1にその一実施形態の概念的平面説明図および図 3 に半導体積層部の構造例が示されるように、基板 11上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部 17が形成され、その半導体積層部 17が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極 19、 20が設けられることにより、複数個の発光部 1が形成されている。この複数個の発光部 1は、配線膜 3を介して、それぞれ直列および/または並列に接続されるが、外部電源と接続される電極パッド 4a、 4b間に直列に接続される複数個の発光部 1と直列に、サージを吸収するインダクタ 8が形成されている。図 1に示される例では、インダクタ 8が、複数個の発光部 1 を渦巻き状に形成することにより形成されている。

[0017] すなわち、図 1に示される例では、一対の電極パッド 4a、 4b間に、各発光部 1の pn 方向（P側電極 19と n側電極 20の順番）を揃えて直列に接続される第 1の発光部群 1 GAと、発光部 1の pn方向を逆方向に揃えて直列に接続される第 2の発光部群 1GB が逆並列に接続され、それぞれの発光部群 1GA、 1GBが渦巻き状に並べられている。商用交流電源 100Vに直接接続して使用する電灯の代りに用いるような場合には、交流電源に接続される一対の電極パッド 4a、 4bの間に 100Vが印加されるように発光部 1が接続される。すなわち、発光部の動作電圧は、 1個当り 3.5〜5Vであるため、 20〜30個程度の発光部 1が直列に接続されると共に、この複数個の発光部 1が渦巻き状に配線 3で接続されている。直列に接続される複数個の発光部 1の動作電圧の合計が丁度 100Vなどの商用電源電圧にならない場合には、抵抗またはキャパシタが直列に接続されて調整される。

[0018] なお、図 1に示される例では、一対の電極パッド 4a、 4bに対して pn方向が逆方向に接続された 1組づつが並列に接続された例になっている力必要な明るさに応じて、必要な組だけ並列に接続される。この場合も、必要な明るさに調整するために、一部の発光部 1に代えてキャパシタゃ抵抗が接続される場合がある。また、一対の電極ノ^ド間に印加し得る電圧は 100Vに限らず、所望の電圧になるように形成することができる。

[0019] さらに、図 1に示される例では、発光部 1を直列に接続したものを逆並列に接続することにより交流動作をする 1組を構成している力各発光部 1の接続は、この例に限定されるものではなたとえば図 2に示されるように、 2個の発光部 1を逆並列に接続しておいて、それを動作電圧の合計が 100V近くになるように直列に接続する構造にすることができる。このような構造にしても、サージの極性に応じて順方向の発光部 1 を通って電流が流れ始め、その電流により磁界が発生し、そのときのインダクタンスによりサージの突入を阻止するように働く。すなわち、図 1または図 2のいずれの構造でも、サージによる大量の電流が流れて発光部 1を破壊する前に、僅かな電流により発生する磁界により、サージの侵入を阻止する。なお、図 2の接続は、各発光部 1を逆並列に接続してから直列に接続されている点で図 1に示される例と異なるだけで、他の構成は同じであり、さらにこの組が並列に接続され得ることも同じである。図 1と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。

[0020] 図 1および図 2に示される発光部 1は、たとえば図 3に示されるように、青色発光の発光部 1 (以下、単に LEDともいう）が窒化物半導体の積層により形成され、その表面に図示しなレ、、たとえば YAG (イットリウム ·アルミニウム ·ガーネット）蛍光体や Sr_ Zn-La蛍光体などからなる発光色変換部材が設けられることにより、白色光を発光する発光装置として形成されている。そのため、半導体層積層部 17は、窒化物半導体層の積層により形成されている。しかし、赤、緑、青の 3原色の発光部を形成して白色光になるようにすることもできるし、必ずしも白色光にする必要はなぐ所望の発光色の発光部に形成することができる。また、図 3に示される例では、配線膜 3の段差による断線や膜厚が薄くなつて抵抗が増大するという問題を避けるため、各発光部 1間を分離する分離溝 17aが、分離溝 17aを挟む半導体積層部の表面が実質的に同一な面に形成されている。このような実質的に同一な面の部分に分離溝 17aを形成すれば、分離溝 17aを電気的絶縁が得られる程度に狭く形成することにより、その中に埋め込まれる絶縁膜に窪みができても、配線膜 3は殆ど段差なく形成することができるからである。

[0021] ここに実質的に同一な面とは、完全な同一面であることを意味するものではなぐ配線膜を形成する際に段差によるステップカバレッジの問題が生じない程度の段差以下であることを意味し、具体的には、両面の差が 0.3 z m程度以下であることを意味する。また、窒化物半導体とは、 III族元素の Gaと V族元素の Nとの化合物または III 族元素の Gaの一部または全部が Al、 Inなどの他の ΠΙ族元素と置換したものおよび Zまたは V族元素の Nの一部が P、 Asなどの他の V族元素と置換した化合物 (窒化物 )からなる半導体をいう。

[0022] 基板 11としては、窒化物半導体を積層するには、サファイア (Al O 単結晶）または

SiCが用いられる力図 3に示される例では、サファイア (A1〇単結晶）が用いられている。しかし、基板は積層される半導体層に応じて格子定数や熱膨張係数などの観点から選ばれる。

[0023] サファイアからなる基板 11上に積層される半導体積層部 17は、たとえば GaNからなる低温バッファ層 12が 0.005〜0.1 μ πι程度、ついでアンドープの GaN力もなる高温バッファ層 13が l〜3 z m程度、その上に Siをドープした n形 GaNからなるコンタクト層および n形 AlGaN系化合物半導体層からなる障壁層 (バンドギャップエネルギーの大きい層)などにより形成される n形層 14が 1〜5 μ m程度、バンドギャップエネルギ一が障壁層のそれよりも小さくなる材料、たとえば:!〜 3nmの In Ga N力なるゥ

0.13 0.87

エル層と 10〜20nmの GaNからなるバリア層とが 3〜8ペア積層される多重量子井戸 (MQW)構造の活性層 15が 0.05〜0.3 μ m程度、 p形の AlGaN系化合物半導体層力もなる P形障壁層 (バンドギャップエネルギーの大きい層)と P形 GaNからなるコンタタト層とによる p形層 16が合せて 0.2〜1 μ ΐη程度、それぞれ順次積層されることにより形成されている。

[0024] 図 3に示される例では、アンドープで、半絶縁性の GaNからなる高温バッファ層 13 が形成されている。基板がサファイアのような絶縁性基板からなる場合には、必ずしも半絶縁になっていなくても基板まで後述する分離溝を形成すれば支障はないが、ァンドープにした方が積層する半導体層の結晶性が良くなるため、さらには、半絶縁性半導体層が設けられていることにより、各発光部に電気的分離する際に、基板表面までを完全にエッチングしなくても、電気的に分離することができるため好ましい。基板 11が SiCのような半導体基板からなる場合には、隣接する発光部間を電気的に分離させるため、アンド一プで半絶縁性の高温バッファ層 13が形成されることが各発光部を独立させるために必要となる。

[0025] また、 n形層 14および p形層 16は、障壁層とコンタクト層の 2種類で構成する例であつたが、キャリアの閉じ込め効果の点から活性層 6側に A1を含む層が設けられることが好ましいものの、 GaN層だけでもよレ、。また、これらを他の窒化物半導体層で形成することもできるし、他の半導体層がさらに介在されてもよい。さらに、この例では、 n 形層 14と p形層 16とで活性層 15が挟持されたダブルへテロ接合構造であるが、 n形層と p形層とが直接接合する pn接合構造のものでもよい。また、活性層 15上に直接 p 形 AlGaN系化合物層を成長した力数 nm程度のアンドープ AlGaN系化合物層を成長することにより、活性層 15の下側にピット発生層を形成して活性層 15にできたピットを埋め込みながら、 p形層と n形層との接触によるリークを防止することもできる。

[0026] 半導体積層部 17上には、たとえば Zn〇などからなり、 p形半導体層 16とォーミックコンタクトをとることができる透光性導電層 18が 0.01〜0.5 μ m程度設けられている。この透光性導電層 18は、 Zn〇に限定されるものではなぐ ITOや、 Niと Auとの 2〜1 OOnm程度の薄い合金層でも、光を透過させながら、電流をチップ全体に拡散することができる。この半導体積層部 17の一部がエッチングにより除去されて n形層 14が露出され、さらにその n形層 14の露出部の近傍で間隔 dだけ離間してエッチングにより分離溝 17aが形成されている。この分離溝 17aを、 n形層 14の露出部から形成しないで、 n形層 14の露出部から間隔 dだけ離間して形成する理由は、分離溝 17aと n形層 14の露出部の幅が大きくなり、分離溝 17a分部での配線膜 3の段差が大きくなるのを防止するためである力本発明では、この間隔 dを設けることは必須ではない。

[0027] 間隔 dを設ける場合、この離間する部分は発光領域 (長さ L1の部分)としては寄与せずダミー領域 5となり、後述するように熱放散部、配線などの形成スペースなどとすること力 Sでき、目的に応じて間隔 dは l〜50 x m程度の範囲内で設定される。この分離溝 17aは、ドライエッチングなどにより形成されるが、電気的に分離できる範囲で、できるだけ狭い幅 wで形成され、 0·6〜5 μ m程度、たとえば 1 μ m程度（深さは 5 μ m 程度）に形成される。

[0028] そして、透光性導電層 18上の一部に、 Tiと Auとの積層構造により、 p側電極（上部電極） 19が形成され、半導体積層部 17の一部がエッチングにより除去されて露出する n形層 14にォーミックコンタクト用の n側電極（下部電極） 20が、 Ti_Al合金などにより形成されている。図 3に示される例では、配線膜 3の段差をできるだけなくするため、この下部電極 20力 0.4〜0.6 z m程度の厚さに形成され、上部電極 19とほぼ同程度の高さになるように形成されている。しかし、上部電極 19とほぼ同じ高さにならなくても、配線膜 3は真空蒸着などにより下部電極 20上に堆積されるため、それ程段差は形成されず、通常の高さのままでもよい。しかし、下部電極 20の厚さが上部電極 1 9の厚さより厚く形成されれば配線膜の信頼性が向上し、上部電極 19と同程度の高さになればより好ましい。 [0029] そして、この上部電極 19および下部電極 20の表面が露出するように半導体積層部 17の露出する表面および分離溝 17a内に、たとえば Si〇などからなる絶縁膜 21が

2

設けられている。その結果、分離溝 17aで区切られた発光部 1が基板 11上に複数個形成されている。この n形層 14の露出部および分離溝 17aの形成を前述の図 1または図 2に示されるようにパターニングをし、図 1または図 2に示されるように配線膜 3を形成することにより、発光部 1が直並列に接続され、インダクタを内蔵した半導体発光装置が得られる。この配線膜 3は、 Auまたは A1などの金属膜を真空蒸着またはスパッタリングなどにより 0.3〜1 μ m程度の厚さに形成されている。

[0030] つぎに、図 3に示される構造の半導体発光装置の製法について説明をする。有機金属化学気相成長法（MOCVD法）により、キャリアガスの H と共にトリメチリガリウム

2

(TMG)、アンモニア（NH )、トリメチルアルミニウム (TMA)、トリメチルインジウム（T

3

MIn)などの反応ガスおよび n形にする場合のドーパントガスとしての SiH 、 p形にす

4 る場合のドーパントガスとしてのシクロペンタジェニルマグネシウム（Cp Mg)または

2

ジメチル亜鉛 (DMZn)などの必要なガスを供給して順次成長する。

[0031] まず、たとえばサファイアからなる基板 11上に、たとえば 400〜600°C程度の低温で、 GaN層力なる低温バッファ層 12を 0.005〜0.1 /i m程度成膜した後、温度を 6 00〜： 1200°C程度の高温に上げて、アンドープの GaNからなる半絶縁性の高温バッファ層 13を:!〜 3 μ m程度、 Siをドープした n形 GaNおよび AlGaN系化合物半導体力もなる n形層 14を l〜5 z m程度成膜する。

[0032] つぎに、成長温度を 400〜600°Cの低温に下げて、たとえば:!〜 3nmの In Ga

0.13 0.87

N力もなるゥエル層と 10〜20nmの GaN力もなるバリア層とが 3〜8ペア積層される多重量子井戸（MQW)構造の活性層 6を 0.05〜0.3 μ m程度成膜する。

[0033] ついで、成長装置内の温度を 600〜1200°C程度に上げ、 p形の AlGaN系化合物半導体層および GaNからなる p形層 16を合せて 0.2〜1 μ m程度積層する。

[0034] その後、表面に Si Nなどの保護膜を設けて p形ドーパントの活性化のため、 400〜

3 4

800°C程度で 10〜60分程度のァニールを行レ、、たとえば Zn〇層を MBE、スパッタ、真空蒸着、 PLD、イオンプレーティングなどの方法により 0.0：!〜 0.5 z m程度成膜することにより透光性導電層 18を形成する。ついで、 n側電極 20を形成するため、 n 形層 14が露出するように、積層された半導体積層部 17の一部を塩素ガスなどによる反応性イオンエッチングによりエッチングする。さらに引き続き、 n形層 14を露出させた近傍で、発光部 1間を電気的に分離するため、 n形層 14の露出部と離間して半導体積層部 17を 1 x m程度の幅 wで、同様にドライエッチングにより半導体積層部 17 の高温バッファ層 13に至るまでエッチングする。 n形層 14の露出部と分離溝 17aとの間隔 dは、たとえば l z m程度になるように形成される。なお、 n形層 14を露出させるエッチングや分離溝 14aの形成は、前述の図 1または図 2のように形成するパターンに応じて必要な領域に行われる。

[0035] つぎに、露出した n形層 14の表面に Tiと A1を、それぞれ 0.1 μ m程度と、 0.3 μ m 程度、スパッタリングまたは真空蒸着により連続して付着し、 RTA加熱により 600°C 程度で 5秒間の熱処理をすることにより合金化して、 n側電極 20を形成する。なお、 n 側電極はリフトオフ法により形成すれば、マスクを除去することにより所定の形状の n 側電極を形成することができる。その後、 p側電極 19のために透光性導電層 18上に Tiと Auをそれぞれ 0.1 μ mと 0·3 μ m程度づっ真空蒸着することにより、 p側電極 19 を形成する。その後、全面に SiOなどの絶縁膜 21を形成し、 p側電極 19および n側

2

電極 20の表面が露出するように絶縁膜 21の一部をエッチング除去する。そして、露出する P側電極 19および n側電極 20を接続する部分のみ開口したレジスト膜を設けて Au膜または A1膜などを真空蒸着などにより設けてからレジスト膜を除去するリフトオフ法などにより所望の配線膜 3を形成し、複数個の発光部 1からなる発光部群の組合せごとにウェハからチップ化することにより、図 1または図 2に示される半導体発光装置のチップが得られる。なお、配線膜 3を形成する際に、図 1または図 2に示されるように、配線膜 3と同じ材料で同時に外部と接続用の電極パッド 4 (4a、 4b)を形成する。

[0036] 図 3に示される例によれば、 n側電極 20を形成するための n形層 14の露出部と、発光部 1間を分離するための分離溝 17aとが、近傍であっても (目的に応じてダミー領域 5の幅を広くすることができる）別の部分に形成されており、さらに n側電極 20が高く形成されているため、隣接する発光部 1間の n側電極 20と p側電極 19とを接続する配線膜 3は、分離溝 17aを介して形成されていても、大きな段差を経て接続する必要がない。すなわち、分離溝 17aの深さは、 3〜6 x m程度ある力その幅は 0.6〜5 μ m程度、たとえば 1 μ m程度と電気的分離が得られる程度の非常に狭い間隔であり、絶縁膜 21が完全に埋め込まれていなくても、表面は殆ど塞がり、その表面に形成される配線膜 3には、多少の凹みは生じても大きな段差は生じなレ、。そのため、ステツプカバレッジの問題は一切な非常に信頼性のある配線膜 3を有する半導体発光装置が得られる。

[0037] 前述の例は、 n形層 14の露出部と、分離溝 17aを異なる場所に形成することにより、分離溝 17aを挟んだ半導体層の表面を実質的に同一面になるようにしたが、 n形層 14を露出させた露出部と連続して分離溝 17aが形成されていても、傾斜面を有するダミー領域（中間領域)を設けることにより、断線の問題を防止することができる。その例が、図 4に同様の断面説明図で示されている。

[0038] 図 4において、半導体積層部 17は図 3に示される例と同じであるので、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。この例では、分離溝 17aが半導体積層部 17の表面から形成されるのではなぐ n形層 14の露出面からさらに高温バッファ層 1 3に至るように分離溝 17aが形成されている。ただし、分離溝 17aを挟んで n側電極 2 0を形成する側と反対側にも n形層 14の露出部が形成され、その n形層 14の露出部から半導体積層部 17上の透光性導電層 18の表面に達する傾斜面を有するダミー領域 5が形成されていることに特徴がある。

[0039] このダミー領域 5は、 1つの発光部 laとその隣の発光部 lbとの間に形成されており、その幅 L2は、 10〜50 x m程度に形成される。なお、このときの発光部 1の幅 L1は、 60 x m程度である。また、このダミー領域 5は、図 4に示されるように、 n形層 14の露出部から半導体積層部 17の表面に至る傾斜面 17cが形成されている。図 4には模式的に構造図が示されているだけで、寸法的には正確な図になっていなレ、が、透光性導電層 18の表面と n形層 14との段差は、前述のように、 0.5〜l x m程度で、 n形層 1 4の露出面から、分離溝 17aの底までの寸法は 3〜6 z m程度ある。しかし、この分離溝 17aの幅 wは、前述のように、 l x m程度であり、少なくとも分離溝 17aの表面は、少々の窪みはできても殆ど絶縁膜 21により坦められている。したがって、このダミー領域 5の n形層 14の露出面を経て配線膜 3を形成すれば、殆どステップカバレッジの問題をなくすることができるが、図 4に示される例では、このダミー領域 5に傾斜面 17 cが形成されている。これにより、絶縁膜 21および配線膜 3は緩やかな勾配になり、より一層配線膜 3の信頼性を向上させることができる。

[0040] このような傾斜面 17cを形成するには、たとえば傾斜面を形成する場所以外のところをレジスト膜などによりマスクし、基板 11を斜めに傾けてドライエッチングなどによりエッチングすることにより、図 4に示されるような傾斜面 17cを形成することができる。その後は、前述の図 3に示される例と同様に、 p側および n側の電極 19、 20を形成し、その電極表面が露出するように絶縁膜 21を形成し、配線膜 3を形成することにより、図 4に示される構造の半導体発光装置を得ることができる。

[0041] このダミー領域 5が形成されることにより、前述のような傾斜面 17cを形成することができる他に、ダミー領域 5自身は発光には寄与しないが、隣接する発光部 1で発光した光が半導体層を伝ってこのダミー領域 5の表面や側面から光を放射させることができ、発光部 1が連続して形成される場合よりも、その発光効率 (入力に対する出力）が向上する。また、発光部 1が連続して形成されていると、通電により発熱した熱が逃げにくくて、結局は発光効率が低下したり、信頼性の低下を来す恐れがあるが、このような発光させないダミー領域 5が形成されることにより、発熱しないで熱放散をしやすいため、信頼性の面からも好ましい。さらに、前述の図 2に示されるように、横側に並ぶ 2 つの発光部 1を配線膜 3で連結する場合、配線膜 3の形成場所が必要となるが、このダミー領域 5に配線膜 3を形成することができるし、後述するインダクタやキャパシタゃ抵抗（直列抵抗力^ 00Vに適合させるのに用いる場合がある）などの付属部品を形成するスペースとして利用することができる。また、自由に配線膜を形成するスペースがあるため、発光部 1自身の構造を四角形状ではなく円形形状（上面図の形状)など、光の取出し構造を考慮した所望の形状にしゃすいというメリットもある。すなわち、配線膜の断線防止のみならず、種々のメリットが付随する。このダミー領域 5の利用は、図 3の例でも同じである。

[0042] 図 4に示される例では、このダミー領域 5と半導体積層部 17の高い側で隣接する発光部 1とのあいだにも、その表面から高温バッファ層 13に至る第 2の分離溝 17bが形成されている。この第 2の分離溝 17bも、半導体積層部表面がほぼ同じ面の場所に形成されており、しかも前述と同様の電気的に分離し得る範囲で、できるだけ狭い間隔、すなわち l x m程度の幅で形成されている。そのため、この第 2の分離溝 17b上に絶縁膜 21を介して配線膜 3が形成されても、断線などの問題は生じない。この第 2 の分離溝 17bは無くても構わないが、第 2の分離溝 17bが設けられることにより、エツチングのバラツキにより分離溝 17aが完全に高温バッファ層 13に達していない場合が生じても、隣接する発光部 1間の電気的分離を確実にすることができ、その信頼性を向上させることができる。

[0043] 図 5は、配線膜 3を形成する構造の他の例を示す図である。すなわち、この例では、各発光部 1に分離するための分離溝 17aを半導体層の表面が実質的に同一な部分に形成するのではなぐ n形層 14の露出面から引き続きその一部で分離溝 17aを形成したものである。このような場合でも、分離溝 17a内に、たとえばクラリアント'ジャパン株式会社の商品名 spinffl 130のように、スピンコートして 200°C 10分、 400°C10分の硬化処理をすることにより 400°C程度の高温に耐え、透明な絶縁性を有する絶縁膜を形成すれば、分離溝などの凹部を坦めることができ、 n形層 14の露出面から上部電極 19層に直接配線膜 3を形成しても、それ程段差が問題になることはなぐ本発明の半導体発光装置を得ることができる。このように、分離溝 17aによる段差の問題を解消できれば、分離溝 17aを挟む半導体層の表面が実質的に同一面であることは、必ずしも必須ではない。なお、分離溝 17aの位置と、配線膜 3の構造以外の半導体積層部 17の構造は図 3または 4に示される例と同じで、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。

[0044] 図 6は、本発明による半導体発光装置の他の実施形態を示す図である。すなわち、この例は隣接する発光部 1の間にインダクタ 8が形成された例である。すなわち、たとえば前述の図 4に示されるダミー領域 5表面のスペースを利用して、配線膜 3により渦卷きを形成した例である。このような渦巻きが形成されることにより、インダクタンスが 1 〜10nH程度に形成され、サージが入力しても減衰させる作用をする。この発光部 1 間に形成するインダクタ 8は、電極パッドに近い部分に形成することが好ましぐ数個程度のインダクタを形成すれば通常のサージを減衰させることができるため、全ての発光部間に設ける必要はない。なお、渦巻きの中心の端部は、図示しない絶縁膜を介して設けられる配線膜により一方の発光部と接続される。

[0045] 図 7は、本発明の半導体発光装置のさらに他の例を示す図で、発光部群 1GA、 1 GB…が、一対の電極パッド 4a、 4b間に少なくとも 2組並列に接続される場合、その少なくとも 2組の並列に接続される発光部群 1GA、 1GBの接続部 Idと一対の電極パッドの一方 4aとの間にインダクタ 8が接続されている。このインダクタ 8は、電極パッド 4 aの近傍のスペースに、図 6に示される例と同様に配線膜 3 (卷き数は図 6の場合より多くする）により形成することができる。その結果、少ないインダクタで、多くの発光部をサージから保護することができる。なお、図 7では、一方の電極パッド 4a側にのみィンダクタ 8が接続されている力他方の電極パッド 8b側にも接続されることが好ましい。交流駆動で、半分（半波）は電極パッド 4b側から電流が流れるため、その場合でも電流の初期の状態で減衰させることができるからである。

産業上の利用可能性

[0046] 商用交流電源を利用した蛍光灯に代る一般的な照明装置、信号機など、各種の照明装置に利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 基板と、該基板上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部が形成され、該半導体積層部が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極が設けられる複数個の発光部と、前記複数個の発光部を、それぞれ直列および/または並列に接続するために前記電極に接続される配線膜とを有し、前記直列および/または並列に接続される複数の発光部のうち、外部電源と接続される一対の電極パッド間に直列に接続される前記複数個の発光部と直列に、サージを吸収するインダクタが形成されてなる半導体発光装置。

[2] 前記インダクタが、前記直列に接続される複数個の発光部を渦巻き状に配列することにより形成されてなる請求項 1記載の半導体発光装置。

[3] 前記直列に接続される複数個の発光部の少なくとも 2組が、極性を逆方向にして並列に接続されてなる請求項 2記載の半導体発光装置。

[4] 前記直列に接続される複数個の発光部が、 2個の発光部が極性を逆方向にして並列に接続される単位を複数個直列に接続することにより形成されてなる請求項 2記載の半導体発光装置。

[5] 前記インダクタが、前記直列に接続される複数個の発光部のうち、少なくとも 2個の発光部間または 1つの発光部と電極パッド間に前記配線膜により形成されてなる請求項 1記載の半導体発光装置。

[6] 前記直列に接続される複数個の発光部が、 2個の発光部が極性を逆方向にして並列に接続される単位を複数個直列に接続することにより形成されてなる請求項 5記載の半導体発光装置。

[7] 前記複数個の発光部を形成するための電気的分離が、前記半導体積層部に形成される分離溝および該分離溝内に埋め込まれる絶縁膜により形成され、該分離溝と該分離溝の一方の発光部との間に発光部に寄与しない半導体積層部からなるダミ一領域が形成され、該ダミー領域上に前記インダクタが形成されてなる請求項 5記載の半導体発光装置。

[8] 前記ダミー領域上に形成される前記インダクタを形成する配線膜が、 Auまたは A1 からなり、 0.3〜1 μ mの厚さに形成されてなる請求項 7記載の半導体発光装置。

[9] 前記直列に接続される複数個の発光部の群れが少なくとも 2組並列に前記一対の電極パッド間に接続され、該少なくとも 2組の並列に接続される発光部群の接続部と前記一対の電極パッドの一方との間に前記インダクタが接続されてなる請求項 1記載の半導体発光装置。

[10] 前記直列に接続される複数個の発光部の群れが、該群れごとに極性を逆方向にして並列に接続され、前記一対の電極パッドの両側に前記インダクタが接続されてなる請求項 9記載の半導体発光装置。

[11] 前記半導体積層部が窒化物半導体からなり、該半導体積層部の少なくとも発光面側に、前記発光層で発光する光の波長を変換する発光色変換部材が設けられることにより、白色光を発光するように形成されてなる請求項 1記載の半導体発光装置。