JP2011198997A - Iii族窒化物半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】III 族窒化物半導体発光素子の光取り出し効率を向上させること。
【解決手段】発光素子100は、p型層104のp電極103と接合している側の表面に、第1の溝108が形成されている。この溝108は、p型層104、活性層105を貫通し、n型層106に達する深さである。溝108の底面に接し、溝108の側面には接しないよう補助電極109が形成されている。また、溝108の側面、補助電極109の形成されていない溝108の底面、補助電極109に連続してSiO2 からなる絶縁膜110が形成されている。また、n型層106の活性層105側とは反対側の表面であって、補助電極109の一部と対向する領域に、その補助電極109に達する深さの第2の溝111が形成されている。そして、第2の溝111の底面に露出した補助電極109上にパッド部のみからなるn電極107が形成されている。
【選択図】図1
【解決手段】発光素子100は、p型層104のp電極103と接合している側の表面に、第1の溝108が形成されている。この溝108は、p型層104、活性層105を貫通し、n型層106に達する深さである。溝108の底面に接し、溝108の側面には接しないよう補助電極109が形成されている。また、溝108の側面、補助電極109の形成されていない溝108の底面、補助電極109に連続してSiO2 からなる絶縁膜110が形成されている。また、n型層106の活性層105側とは反対側の表面であって、補助電極109の一部と対向する領域に、その補助電極109に達する深さの第2の溝111が形成されている。そして、第2の溝111の底面に露出した補助電極109上にパッド部のみからなるn電極107が形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、基板リフトオフ法によって成長基板を除去され、支持体と接合されたIII 族窒化物半導体発光素子に関するものである。
III 族窒化物半導体の成長基板として、一般的にサファイア基板が用いられている。しかし、サファイアは導電性や熱伝導性に問題があり、明確な劈開面がなく加工が容易でない。そこで、これらの問題を解決する技術として、成長基板上にIII 族窒化物半導体を成長させた後に成長基板を除去する技術(基板リフトオフ)が開発されている。
その技術の1つがレーザーリフトオフ法である。これは、III 族窒化物半導体層と支持基板とを接合した後、成長基板とIII 族窒化物半導体との界面にレーザーを照射してIII 族窒化物半導体層を分解させて成長基板を分離除去する方法である。また、別の技術として、III 族窒化物半導体層の成長基板に近い層に薬液に溶解可能な層を導入し、III 族窒化物半導体層と支持基板とを接合した後に、所望の薬液により上記薬液に溶解可能な層を溶解して成長基板を除去する方法(ケミカルリフトオフ法)も知られている。
このような成長基板が除去され、支持基板と接合されたIII 族窒化物半導体発光素子において、光取り出し効率を向上させる技術が特許文献1に示されている。特許文献1に記載の発光素子では、p型層のp電極と接合している側の表面からn型層に達する深さの光反射用凹部を設け、p型層からn型層に向かうにつれ素子面方向における断面積が減少するように凹部側面を傾斜させている。この反射用凹部により、活性層近傍に閉じ込められて素子面方向に伝搬している光をn型層側へと反射させ、光取り出し効率を向上させている。
しかし、特許文献1のように光反射用凹部を設けた場合であっても、光反射用凹部によってn型層側へと反射された光の一部は、n型層のn電極と接合している側の表面において反射して素子内部へと戻ってしまうため、光取り出し効率が十分に向上していなかった。
また、n型層の表面に形成されるn電極の占める面積を小さくすることで、光取り出し効率を向上させることも考えられる。しかし、その場合は素子面方向へ電流が十分に拡散せず、発光の均一性が損なわれてしまい、高電流密度で駆動させた際の発光効率の低下が大きくなってしまう。
そこで本発明の目的は、発光の均一性を損なうことなく光取り出し効率を向上させたIII 族窒化物半導体発光素子を提供することにある。
第1の発明は、導電性の支持体と、前記支持体上に位置するp電極と、p電極上に順に位置する、III 族窒化物半導体からなるp型層、活性層、n型層と、n電極と、を有するIII 族窒化物半導体発光素子において、p型層のp電極側表面からn型層に達する深さである第1の溝と、第1の溝により露出したn型層に接し、第1の溝の側面には接しない補助電極と、補助電極、および第1の溝の底面、側面を覆う透光性を有した絶縁膜と、補助電極の一部に素子面に垂直な方向において対向する領域に位置し、n型層のp電極側とは反対側の表面から補助電極に達する深さである第2の溝と、を有し、n電極は、パッド部のみからなり、第2の溝により露出した補助電極上に接して位置する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
ここでIII 族窒化物半導体とは、一般式Alx Gay Inz N(x+y+z=1、0≦x、y、z≦1)で表される半導体であり、Al、Ga、Inの一部を他の第13族元素(第3B族元素)であるBやTlで置換したもの、Nの一部を他の第15族元素(第5B族元素)であるP、As、Sb、Biで置換したものをも含むものとする。より一般的には、Gaを少なくとも含むGaN、InGaN、AlGaN、AlGaInNを示す。n型不純物としてはSi、p型不純物としてはMgが通常用いられる。
n電極は、パッド部のみからなるのであれば任意の形状でよく、たとえば円形や正方形などである。また、パッド部の個数も任意でよいが、電流拡散性の点から、素子の形状に対して対称性を有した配置とすることが望ましい。たとえば、素子の中央に1つのパッド部を配置したり、素子形状が矩形の場合、2つのパッド部を矩形の対角位置にそれぞれ配置したりするのがよい。また、n電極は、補助電極となるべく広い面積で接触していることが望ましく、平面視においてn電極の形状が補助電極の形状に含まれていることが望ましい。補助電極とn電極との間の導通が容易となるからである。
第1の溝および補助電極は任意のパターンでよいが、発光の均一性を高めるために対称性を有した配線状のパターンが望ましい。たとえば、格子状、ストライプ状、放射状の配線パターンや、それらを複合させた配線パターンなどである。第1の溝のパターンと補助電極のパターンは一致していなくてもよく、補助電極のパターンが第1の溝のパターンの一部であってもよい。n電極のパッド部と素子面に垂直な方向において対向する位置に、そのパッド部に等しい面積、形状で補助電極の一部を設けることが望ましい。また、第1の溝および補助電極の一部を、発光領域の外側を囲う配線パターンとするとよい。ここで発光領域は、発光素子に電圧を印加して発光させたときに発光している領域であり、活性層形成領域とp電極の形成領域とが重なる領域にほぼ一致した領域である。第1の溝および補助電極の一部をこのようなパターンとすると、従来は素子側面から放射されていた光を第1の溝の側面によってn型層側へ反射させることができるので、素子側面からの光の放射が減少し、上面からの放射が増加するが、一般に素子側面から放射される光は有効活用されることがないため、実質的な高効率化を図ることができる。また、第1の溝は、素子領域の外周に形成される素子分離用の溝を兼ねていてもよい。
第1の溝の側面は、第1の溝の素子面方向における断面積がn型層側に向かって減少するように傾斜を持たせることが望ましい。素子面方向に伝搬する光を第1の溝の側面によってn型層側へ反射させることができ、光取り出し効率をより向上させることができるからである。第1の溝の側面が素子面に対して成す角度は、30〜85°が望ましい。30°未満の角度、または85°より大きい角度では、十分に光取り出し効率を向上させることができないからである。さらに望ましい角度は40〜80°である。
補助電極の材料は、従来よりIII 族窒化物半導体のn型層の+c面(Ga極性面)にコンタクトをとるためのn電極材として知られている任意の材料を用いることができる。たとえば、V/Ni、Ti/Al、V/Au、Ti/Au、Ni/Auなどの材料を補助電極に用いることができる。n電極の材料は、n電極が補助電極と直接接合するため、任意の材料を用いることができる。補助電極と同じ材料を用いてもよい。特に、n電極を2層以上の構成とし、その2以上の層のうち補助電極と接する層を窒素反応性を有する材料とすることが望ましい。補助電極に対して強固な密着性が得られる。窒素反応性を有する材料は、たとえばTi、V、Zr、W、Ta、Crなどである。
n型層表面には、KOH、NaOH、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)、リン酸などの水溶液によるウェットエッチングによって微細な凹凸を設け、光取り出し効率を向上させることが望ましい。
絶縁膜は、電流のリークやショートを防止するために設けるものである。絶縁膜には発光素子の発光波長に対する透光性と絶縁性とを有した材料であれば任意の材料を用いることができ、たとえば、SiO2 、Al2 O3 、Si3 N4 、TiO2 などを用いることができる。絶縁膜を介して溝の側面や底面には高反射層を設けることが望ましい。また、高反射な材料からなるp電極が上記高反射層であってもよい。また、絶縁膜を介して溝の側面や底面に誘電体多層膜を設けたり、絶縁膜自体を誘電体多層膜としたりして、反射率を高めた構造としてもよい。
III 族窒化物半導体の成長基板は、サファイアが一般的であるが、他にもSiC、ZnO、スピネル、などを用いることができる。また、支持体には、Si、Ge、GaAs、Cu、Cu−Wなどの基板を用いることができ、金属層を介してp電極と支持体を接合することで、支持体上にp電極を形成することができる。金属層には、Au−Sn層、Au−Si層、Ag−Sn−Cu層、Sn−Bi層などの金属共晶層を用いることができ、Au層、Sn層、Cu層などを用いることもできる。また、p電極上に直接めっきやスパッタなどによってCuなどの金属層を形成して支持体としてもよい。
第2の発明は、第1の発明において、第1の溝および補助電極は、配線状のパターンである、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
第3の発明は、第1の発明または第2の発明において、第1の溝の側面は、溝の素子面方向における断面積がn型層側に向かって減少する傾斜を有する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
第4の発明は、第1の発明から第3の発明において、補助電極は、平面視においてn電極の形状を含む形状である、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
第5の発明は、第1の発明から第4の発明において、III 族窒化物半導体発光素子は矩形であり、n電極は、その矩形の対角位置にそれぞれ位置する2つのパッド部であることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
第6の発明は、第1の発明から第4の発明において、n電極は、素子中央の領域に位置する1つのパッド部であることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
第7の発明は、第1の発明から第6の発明において、第1の溝および補助電極の一部は、発光領域の外側を囲む配線状のパターンであることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
第8の発明は、第1の発明から第7の発明において、補助電極は、V/Al、Ti/Al、V/Au、Ti/Au、またはNi/Auから成ることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。
第1の発明では、n電極と導通し、素子面方向への電流拡散を補助するための補助電極を設け、さらにn電極は補助電極と連続するようにしている。この補助電極は、溝の底面に露出するIII 族窒化物半導体のn型層の+c面と接触しているので、コンタクト抵抗が低い。そのため、補助電極によって素子面方向に効率的に電流を拡散させることができ、発光の均一性を高めることができる。また、n電極はパッド部のみであり、発光領域上に位置しないので、n電極の存在による光取り出しの阻害はなく、光取り出し効率を向上させることができる。また、n型層のシート抵抗に基づく電圧降下が大幅に低減されるため、駆動電圧を低下させることができる。
また、第2の発明によると、補助電極による素子面方向への電流の拡散性がより向上し、発光の均一性をより高めることができる。
また、第3の発明によると、第1の溝の側面によって素子の面内に閉じ込められていた光を上方へ反射させることができ、光取り出し効率を向上させることができる。
また、第4の発明によると、n電極が広い面積で補助電極に接するため、補助電極とn電極間の導通が容易となり、その結果としてn電極の面積を減らすことができるため、発光領域を拡大させて光出力の向上を図ることができる。
また、第5、6の発明によると、n電極のパッド部が対象に配置されるため、素子面方向への電流の拡散性がより向上し、発光の均一性をより高めることができる。
また、第7の発明によると、素子側面からの光の放射が減少し、素子上面からの放射が増加するため、実質的な高効率化を図ることができる。
また、第8の発明のように、補助電極の材料として、V/Al、Ti/Al、V/Auを用いることができる。
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
図1は、実施例1の発光素子100を上方から見た平面図であり、図2は、図1におけるA−Aでの断面図である。図1に示すように、発光素子100は、平面視で正方形である。また、図2に示すように、発光素子100は、支持体101と、支持体101上に低融点金属層102を介して接合されたp電極103と、p電極103上に順に積層されたIII 族窒化物半導体からなるp型層104、活性層105、n型層106と、nパッド電極107と、補助電極109と、によって構成されている。
支持体101は、Si、GaAs、Cu、Cu−Wなどからなる導電性基板を用いることができる。支持体101の裏面(p電極103側とは反対側の面)には、裏面電極113が形成されていて、発光素子100は素子面に垂直な方向に導通を取る構成となっている。低融点金属層102には、Au−Sn層、Au−Si層、Ag−Sn−Cu層、Sn−Bi層などの金属共晶層を用いることができ、低融点金属ではないが、Au層、Sn層、Cu層などを用いることもできる。なお、低融点金属層102を用いて支持体101とp電極103とを接合するのではなく、p電極103上に直接めっきやスパッタなどによってCuなどの金属層を形成して支持体101としてもよい。p電極103は、Ag、Rh、Pt、Ruやこれらの金属を主成分とする合金などの高光反射率で低コンタクト抵抗な金属である。他にp電極103の材料として、Ni、Ni合金、Au合金などを用いることもでき、ITOなどの透明電極膜と高反射金属膜からなる複合層であってもよい。
p型層104、活性層105、n型層106は、従来より発光素子の構成として知られている任意の構成でよい。p型層104は、たとえば、支持体101側から順に、GaNからなるMgがドープされたpコンタクト層、AlGaNからなるMgがドープされたpクラッド層が積層された構造である。活性層105は、たとえば、GaNからなる障壁層とInGaNからなる井戸層が繰り返し積層されたMQW構造である。n型層106は、たとえば、活性層105側から順に、GaNからなるnクラッド層、GaNからなる高濃度にSiがドープされたn型コンタクト層、が積層された構造である。
p型層104のp電極103と接合している側の表面には、第1の溝108が形成されている。この第1の溝108は、p型層104、活性層105を貫通し、n型層106に達する深さである。第1の溝108の側面は、p型層104からn型層106に向かうにつれ素子面方向の断面積が減少するよう傾斜しており、第1の溝108の底面は素子面に平行である。
第1の溝108側面の傾斜角度は、素子面方向に対して30〜85度であることが望ましく、40〜80度であるとより望ましい。光取り出し効率をより向上させることができるからである。
第1の溝108の底面にはn型層106が露出しており、補助電極109はこのn型層106が露出した第1の溝108の底面に接し、第1の溝108の側面には接しないよう形成されている。また、第1の溝108の側面、補助電極109の形成されていない溝108の底面、補助電極109に連続してSiO2 からなる絶縁膜110が形成されている。この絶縁膜110は、溝108の側面とp電極103との間、および補助電極109とp型層104との間での短絡を防止するために設けたものである。補助電極109には、従来よりIII 族窒化物半導体のn型層の+c面にコンタクトをとるn電極材として使用されているものを用いることができる。たとえば、V/Ni、Ti/Al、V/Au、Ti/Au、Ni/Auなどの材料を用いることができる。
なお、絶縁膜110は、発光素子100の発光波長に対する透光性と絶縁性を有した材料からなるものであればよく、SiO2 以外に、Al2 O3 、Si3 N4 、TiO2 などを用いることができる。
溝108の側面と補助電極109との間には絶縁膜110を介して隙間が生じているが、この隙間は高反射な金属からなるp電極103で埋められており、溝108の側面における光の反射率を高め、より効率的に光をn型層106側へ反射できる構造としている。p電極103で隙間を埋めるのに替えて、溝108の側面に絶縁膜110を介して高反射率で絶縁膜110との密着性のよい金属膜(たとえばAlやCr)を別途設けたり、屈折率のことなる複数の誘電体からなる誘電体多層膜を形成することにより、光取り出し効率を向上させてもよい。また絶縁膜110自体を誘電体多層膜としてもよい。
第2の溝111は、図1に示すように、n型層106の活性層105側とは反対側の表面であって、正方形の発光素子100の外周部分と、対角位置にある2つの角部に形成されている。この第2の溝111は、補助電極109が露出する深さであり、対角位置にある2つの角部では、第2の溝111の底面に補助電極109が露出している。
n電極107は、2つの正方形のパッド部からなり、図1に示すように、正方形の発光素子100の対角位置にある2つの角部であって、その2つの角部に形成された第2の溝111の底面に形成されている。そして、第2の溝111の底面に露出した補助電極109とn電極107は直接に接続している。そのため、n電極107には任意の材料を用いることができる。補助電極109と同じ材料を用いてもよい。特に、n電極107を2層以上の構成とし、その2以上の層のうち補助電極109と接する層を窒素反応性を有する材料とすることが望ましい。補助電極109に対して強固な密着性が得られる。窒素反応性を有する材料は、たとえばTi、V、Zr、W、Ta、Crなどである。
図3は、補助電極109の平面パターンを示した図である。溝108の平面パターンも補助電極109の平面パターンとほぼ同様の形状である。補助電極109は、図1、図3に示されているように、素子面に垂直な方向においてn電極107に対向する位置(正方形の発光素子100の対角位置にある2つの角部)に、そのn電極107を平面視で内包するような大きさの正方形部分109aを有している。さらに補助電極109は、その正方形部分109aに連続して、正方形の発光素子100の辺に平行な配線で構成される格子状部分109bを有している。さらに補助電極109は、発光素子100の発光領域の外周112を囲む正方形の配線状部分109cを有している。なお、発光領域の外周112は、図1において2点鎖線で示した部分であり、発光領域はp電極107の形成領域であって、かつ、活性層105の形成領域である領域にほぼ一致した領域である。
上記のように補助電極109の一部として正方形部分109aを設けることで、補助電極109からn電極107へ円滑に電流が流れるようにしている。また、補助電極109の一部として発光領域の外周を囲む配線状部分109cを設けたのは、以下の理由による。配線状部分109cを形成する場合、この配線状部分109cは第1の溝108の底面に形成されるものであるから、当然に第1の溝108の一部も発光領域の外周112を囲む正方形の配線状に形成される。従来、素子の側面から放射されていた光は、発光素子100ではこの発光領域の外周を囲む第1の溝108の側面によってn型層106側へと反射される。一般に素子の側面から放射される光は有効活用されることがないものであるから、配線状部分109cによってn型層106側へ反射させる構造の発光素子100では、実質的な効率が向上している。
n型層106の活性層105側とは反対側の表面には、微細な凹凸が形成されていることが望ましい。この微細な凹凸により、光取り出し効率を向上させることができる。微細な凹凸はウェットエッチングにより形成することができ、側面が素子面方向に対して約60度の角度を成した微小な六角錐を多数形成することができる。
この発光素子100では、p型層104側からn型層106に達する第1の溝108を形成し、その溝108底面に補助電極109を設けている。ここで、第1の溝108底面は、III 族窒化物半導体であるn型層106の+c面であり、補助電極109は溝108底面に十分低抵抗にコンタクトを取ることができる。また、補助電極109の一部は、n電極107に直接に接している。そのため、n電極107から供給されて補助電極109に達した電子は、配線状に形成された補助電極109を流れて素子面方向へ広く拡散させることができ、発光の均一性を高めることができる。また、n型層106のシート抵抗に基づく電圧降下が低減されるため、駆動電圧を低下させることができる。また、n電極107はパッド部のみであり、補助電極109上に設けられているため、n電極107は発光領域上には一切位置していない。そのため、n電極107が光取り出しを妨げることはなく、従来の発光素子に比べて光取り出し効率が向上している。また、活性層105周辺領域において素子面方向に伝播し、素子面内に閉じ込められていた光成分は、第1の溝108の傾斜した側面に沿う絶縁膜110とp電極103との界面において反射され、n型層106側へと方向が変化する。そのため、n型層106の活性層105側とは反対側の表面から外部へと放射される光成分が増加し、光取り出し効率が向上している。
次に、発光素子100の製造工程について、図4.A〜図4.Iを参照に説明する。
まず、サファイア基板115上に、MOCVD法によってIII 族窒化物半導体からなるn型層106、活性層105、p型層104を順に積層させる(図4.A)。MOCVD法において用いる原料ガスは、窒素源として、アンモニア(NH3 )、Ga源として、トリメチルガリウム(Ga(CH3 )3 )、In源として、トリメチルインジウム(In(CH3 )3 )、Al源として、トリメチルアルミニウム(Al(CH3 )3 )、n型ドーピングガスとして、シラン(SiH4 )、p型ドーピングガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5 H5 )2 )、キャリアガスとしてH2 とN2 である。サファイア基板115の表面には凹凸加工が施されていてもよい。また、サファイア基板115以外にもSiC、ZnO、スピネル、などを用いることができる。
次に、p型層104上に、第1の溝108を形成する領域に窓を開けたパターンのSiO2 からなるマスクを形成し、塩素系ガスプラズマを用いたドライエッチングを行う。これにより、補助電極108のパターン形状にほぼ一致したn型層106に達する深さの第1の溝108が形成される。その後、マスクはバッファードフッ酸等により除去する(図4.B)。
次に、第1の溝108の底面に接し、かつ、第1の溝108の側面には接しないようにして第1の溝108の側面から距離をとって、補助電極109を形成する(図4.C)。補助電極109のアロイ処理は、補助電極109形成後のいずれのタイミングで行ってもよく、補助電極109のアロイ化のみを目的に行ってもよいし、のちに形成するp電極103とともにアロイ化を行ってもよい。
続いて、第1の溝108の側面、補助電極109が形成されていない第1の溝108の底面、補助電極109の側面、補助電極109の上面に連続して膜状に絶縁膜110を形成し、絶縁膜110によって補助電極109、および溝108の側面を覆う(図4.D)。このように、第1の溝108の形成により、その第1の溝108側面にジャンクションが露出するが、すぐに絶縁膜110によって保護することができ、電流リークを確実に防止することが可能である。
次に、p電極103をスパッタ法によってp型層104上および絶縁膜110上に形成し、さらにその上に低融点金属層102を形成する(図4.E)。
次に、支持体101を用意し、低融点金属層102を介して、支持体101とp電極103を接合する(図4.F)。なお、p電極103と低融点金属層102との間に図示しない拡散防止層をあらかじめ形成しておき、低融点金属層102の金属がp電極103側に拡散するのを防止するとよい。
そして、サファイア基板115側からレーザー光を照射して、レーザーリフトオフにより、サファイア基板115を分離除去し(図4.G)、サファイア基板115の除去により露出したn型層106表面を塩酸によって洗浄する。このサファイア基板115の除去により露出する面はn型層106のN極性面であるから、レーザーリフトオフ後にジャンクション保護のための絶縁膜110を形成する必要はないが、表面への汚れ付着や物理的ダメージからの保護の目的でその後に保護膜を形成してもよい。
次に、サファイア基板115の除去により露出したn型層106表面に、第2の溝111を形成する領域に窓を開けたパターンのSiO2 からなるマスクを形成し、塩素系ガスプラズマを用いたドライエッチングを行う。これにより、補助電極109に達する深さの第2の溝111が形成する。この際、補助電極109中にPt層を設けることで、Pt層をエッチングストッパとして機能させることができる。その後、マスクはバッファードフッ酸等により除去する(図4.H)。
次に、第2の溝111の形成によって露出する補助電極109の正方形部分109a上に、正方形のパッド部であるn電極109をリフトオフ法によって形成する(図4.I)。そして、支持体101を研磨して薄くし、支持体101の低融点金属層102側とは反対側の表面に裏面電極113を形成し、素子分離部分(図4.Iにおいて点線で示した部分)でレーザーダイシングすることにより素子分離し、個々の発光素子100が製造される。
なお、補助電極のパターンは、実施例1に示したものに限るものではなく、任意のパターンでよい。また、n電極のパッド部の個数や配置パターンも任意である。ただし、素子面方向の電流の拡散性を向上させ、発光の均一性を高めるために、補助電極およびn電極は対称性を有したパターンが望ましい。また、平面視においてn電極のパターンが補助電極のパターンに含まれるようにし、n電極が補助電極に広く接するようにすることが望ましい。また、補助電極の一部は発光領域の外周を囲む配線状部分を有していることが望ましい。以下にn電極および補助電極の他のパターンを示す。
図5は、他のn電極207のパターン、図6は他の補助電極209のパターンを示した図である。n電極207は、図5に示すように、平面視で正方形の発光素子において正方形の中央部に1つの円形のパッド部を有している。一方、補助電極209は、図6に示すように、素子面に垂直な方向においてn電極207と対向する位置に、そのn電極207を平面視で内包する一回り大きな円形部分209aを有している。さらに補助電極209は、その円形部分209aから、正方形の対角線方向に伸びた4本の配線状部分209bを有している。さらに補助電極209は、発光素子の発光領域の外周212を囲む正方形の配線状部分209cを有し、配線状部分209cの内側に同じく正方形の配線状部分209dを有している。このようなn電極207、補助電極209のパターンもまた、実施例1と同様に、発光素子の発光の均一性を向上させ、光取り出し効率を向上させることができる。
また、実施例では、サファイア基板の除去にレーザーリフトオフを用いているが、サファイア基板とn型層との間に薬液に溶解させることができるバッファ層を形成し、支持体との接合後に薬液によってバッファ層を溶解させてサファイア基板を分離除去するケミカルリフトオフを用いてもよい。
本発明のIII 族窒化物半導体発光素子は、照明装置や表示装置などに用いることができる。
101:支持体
102:低融点金属層
103:p電極
104:p型層
105:活性層
106:n型層
107:n電極
108:第1の溝
109:補助電極
110:絶縁膜
111:第2の溝
102:低融点金属層
103:p電極
104:p型層
105:活性層
106:n型層
107:n電極
108:第1の溝
109:補助電極
110:絶縁膜
111:第2の溝
Claims (8)
- 導電性の支持体と、前記支持体上に位置するp電極と、前記p電極上に順に位置する、III 族窒化物半導体からなるp型層、活性層、n型層と、n電極と、を有するIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記p型層の前記p電極側表面から前記n型層に達する深さである第1の溝と、
前記第1の溝により露出した前記n型層に接し、前記第1の溝の側面には接しない補助電極と、
前記補助電極、および前記第1の溝の底面、側面を覆う透光性を有した絶縁膜と、
前記補助電極の一部に素子面に垂直な方向において対向する領域に位置し、前記n型層の前記p電極側とは反対側の表面から前記補助電極に達する深さである第2の溝と、
を有し、
前記n電極は、パッド部のみからなり、前記第2の溝により露出した前記補助電極上に接して位置する、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。 - 前記第1の溝および前記補助電極は、配線状のパターンである、ことを特徴とする請求項1に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
- 前記第1の溝の側面は、前記溝の素子面方向における断面積が前記n型層側に向かって減少する傾斜を有する、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
- 前記補助電極は、平面視においてn電極の形状を含む形状である、ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
- 前記III 族窒化物半導体発光素子は矩形であり、
前記n電極は、その矩形の対角位置にそれぞれ位置する2つのパッド部であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。 - 前記n電極は、素子中央の領域に位置する1つのパッド部であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
- 前記第1の溝および前記補助電極の一部は、発光領域の外側を囲む配線状のパターンであることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
- 前記補助電極は、V/Al、Ti/Al、V/Au、Ti/Au、またはNi/Auから成ることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
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