JP2010192709A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子1は、第1半導体層と、第2半導体層と、第1半導体層と第2半導体層とに挟まれる活性層105とを有する半導体積層構造10と、半導体積層構造10の一方の面に設けられる中心電極と、中心電極の外周から延びる細線電極とを有する表面電極110と、半導体積層構造10の他方の面の表面電極110の直下を除く部分に細線電極に沿って平行に設けられ、細線電極との間の最短の電流経路である第1電流経路を形成する複数の第1領域と、複数の第1領域を接続する第2領域とを有するコンタクト部120とを備え、表面電極110とコンタクト部120との間の最短の電流経路は第1電流経路であり、第1電流経路の割合が、第1電流経路を除く表面電極110とコンタクト部120との間の電流経路である第2電流経路の割合より大きい。
【選択図】図1C
Description
図1Aは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の模式的な上面を示す。また、図1Bは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の模式的な縦断面を示す。なお、図1Bは、図1AのA−A線における断面である。
まず、図1Bを参照する。第1の実施の形態に係る発光素子1は、所定の波長の光を発する活性層105を有する半導体積層構造10と、半導体積層構造10の一方の表面の一部の領域と電気的に接続する表面電極110と、表面電極110の表面に設けられるワイヤーボンディング用パッドとしてのパッド電極115と、半導体積層構造10の他方の表面の一部に電気的に接続するコンタクト部120と、コンタクト部120が設けられている領域を除く半導体積層構造10の他方の表面に設けられる透明層140と、コンタクト部120及び透明層140の半導体積層構造10に接する面の反対側の表面に設けられる反射部130とを備える。
図1Cは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の上面の詳細を示し、図1Dは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の縦断面の一部を示す。
本実施形態に係る半導体積層構造10は、III−V族化合物半導体であるAlGaInP系の化合物半導体を有して形成される。具体的に、半導体積層構造10は、不純物であるドーパントがドープされていないアンドープのAlGaInP系の化合物半導体のバルクから形成される活性層105を、n型のAlGaInPを含んで形成されるn型クラッド層103と、p型のAlGaInPを含んで形成されるp型クラッド層107とで挟んだ構成を有する。
透明層140は、p型コンタクト層109の表面であって、コンタクト部120が設けられていない領域に設けられる。透明層140は、活性層105が発する光の波長に対して透明な材料で形成され、一例として、SiO2、TiO2、SiNx等の等の透明誘電体層から形成される。また、透明層140は、活性層105が発する光の波長をλとすると共に、透明層140を構成する材料の屈折率をnとした場合に、(2×λ)/(4×n)以上の厚さで形成する。なお、透明層140は、コンタクト部120の導電率より低い導電率を有するITO(Indium Tin Oxide)等の金属酸化物材料を含む透明導電体層から形成することもできる。
反射部130の反射層132は、活性層105が発する光に対して高い反射率を有する導電性材料から形成される。一例として、反射層132は、当該光に対して80%以上の反射率を有する導電性材料から形成する。反射層132は、活性層105が発した光のうち、反射層132に達した光を活性層105側に向けて反射する。反射層132は、例えば、Al、Au、Ag等の金属材料、又は、これらの金属材料から選択される少なくとも1つの金属材料を含む合金から形成される。一例として、反射層132は、所定膜厚のAlから形成される。そして、反射部130のバリア層134はTi、Pt等の金属材料から形成され、一例として、所定膜厚のTiから形成される。バリア層134は、接合層136を構成する材料が反射層132に伝搬することを抑制する。また、接合層136は、密着層200の接合層202と電気的及び機械的に接合する材料から形成され、一例として、所定膜厚のAuから形成される。
支持基板20は導電性材料から形成される。支持基板20は、p型又はn型の導電性Si基板、Ge基板、GaAs基板、GaP基板等の半導体基板、若しくはCu等の金属材料からなる金属基板から形成することができる。例えば、本実施形態においては、導電性Si基板を支持基板20として用いることができる。
本実施形態に係る発光素子1は、波長が630nmの赤色を含む光を発するが、発光素子1が発する光の波長はこの波長に限定されない。半導体積層構造10の活性層105の構造を制御して、所定の波長範囲の光を発する発光素子1を形成することもできる。活性層105が発する光としては、例えば、橙色光、黄色光、又は緑色光等の波長範囲の光が挙げられる。また、発光素子1が備える半導体積層構造10は、紫外領域、紫色領域、若しくは青色領域の光を発する活性層105を含むInGaN系又はInAlGaN系の化合物半導体から形成することもできる。
図2Aから図2Lは、本発明の第1の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す。
本実施の形態に係る発光素子1は、表面電極110及びコンタクト部120を、表面電極110とコンタクト部120との間の電流経路のうちの最短の電流経路の割合を、最短の電流経路を除く他の電流経路の割合より大きくなる形状で設けることにより、活性層105が発した光の表面電極110及びコンタクト部120における吸収を抑制することができるので、光取り出し効率を高めた光出力の大きな発光素子を提供できる。
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る発光素子の模式的な上面を示す。
図7は、本発明の第3の実施の形態に係る発光素子の模式的な上面を示し、図8は、本発明の第3の実施の形態に係る発光素子の断面の概要を示す。
図7に示すように、表面電極112は、n型クラッド層103上において、略円形上に形成される円電極と、円電極と電気的に接続している複数の線状電極とを有して形成される。なお、図7において円電極は、第1パッド電極115aの直下に位置するため図示されていない。
1a 半導体積層構造体
1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i 接合構造体
10 半導体積層構造
10a 側面
10b 側面
11 半導体積層構造
20 支持基板
20a 支持構造体
100 n型GaAs基板
101 n型コンタクト層
102 エッチングストップ層
103 n型クラッド層
103a 凹凸形状部
105 活性層
107 p型クラッド層
109 p型コンタクト層
110、111、112 表面電極
110a、110b、110c、110d 細線電極
115 パッド電極
115a 第1パッド電極
115b 第2パッド電極
120、122、123 コンタクト部
120a 外周部
120b、120c、120d、120e 細線部
130 反射部
132 反射層
134、204 バリア層
136、202 接合層
136a、202a 接合面
140 透明層
140a 開口
200、201 密着層
206 コンタクト電極
210 裏面電極
Claims (5)
- 第1導電型の第1半導体層と、前記第1導電型とは異なる第2導電型の第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層とに挟まれる活性層とを有する半導体積層構造と、
前記半導体積層構造の一方の面に設けられる中心電極と、前記中心電極の外周から延びる細線電極とを有する表面電極と、
前記半導体積層構造の他方の面の前記表面電極の直下を除く部分に前記細線電極に沿って平行に設けられ、前記細線電極との間の最短の電流経路である第1電流経路を形成する複数の第1領域と、前記複数の第1領域を接続する第2領域とを有するコンタクト部と
を備え、
前記表面電極と前記コンタクト部との間の最短の電流経路は前記第1電流経路であり、
前記第1電流経路の割合が、前記第1電流経路を除く前記表面電極と前記コンタクト部との間の電流経路である第2電流経路の割合より大きい発光素子。 - 前記第1電流経路は、前記半導体積層構造の膜厚の二乗と、前記表面電極と前記コンタクト部との間の上面視における最短距離W1の二乗との和の平方根により求められ、
前記第2電流経路は、前記半導体積層構造の膜厚の二乗と、前記最短距離W1になる前記表面電極の部分を除く前記表面電極の部分と前記コンタクト部との間の上面視における距離W2の二乗との和の平方根により求められ、
前記最短距離W1と前記距離W2とは、W1<W2の関係を満たす請求項1に記載の発光素子。 - 前記第1電流経路は、20μm以上50μm以下の距離を有する請求項2に記載の発光素子。
- 前記活性層が発する光を反射する反射層を有する支持基板と、
前記反射層と前記半導体積層構造との間に設けられる透明層と
を更に備え、
前記半導体積層構造は、前記透明層を介して前記支持基板に支持され、
前記コンタクト部は、前記透明層を貫通して前記半導体積層構造と前記反射層とを電気的に接続する請求項3に記載の発光素子。 - 前記半導体積層構造は、前記一方の面の一部に算術平均粗さが100nm以上である凹凸形状部を有する請求項4に記載の発光素子。
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