JP2012129234A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の実施形態にかかる半導体発光素子は、放出光を放出可能な発光層と、第1の面と第2の面とを有する第1導電形の電流拡散層であって、前記第1の面の側には前記発光層が配置され、前記第2の面には、凸部を有する光取り出し面と、結晶成長面を表面とする平坦面と、が形成された電流拡散層と、前記平坦面に設けられたパッド電極と、を備える。前記凸部の一方の底角は、90度以上である。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる半導体発光素子の模式断面図である。
半導体発光素子は、パッド電極42、半導体からなる第1の積層体30、発光層40、半導体からなるなる第2の積層体20、および支持体10、を備えている。
電流拡散層32に設けられた凸部32cは、K−K線に沿って突出しており、第1の側面32eと、第2の側面32fと、を有する。凸部32cの底部において、結晶成長面と平行な面に対して、第1の側面32eは角度α、第2の側面32fは角度β、をそれぞれなしている。これら角度αと角度βを、「底角」と定義する。第1の実施形態では、2つの底角α、βのいずれかは、90度以上である。図2に表した具体例では、底角βが90度以上である。このような凸部32cの断面は、傾斜基板を用いて、結晶成長面を傾斜させ、例えばエッチング溶液を適正に選択することにより可能となる。その形成方法については、後に詳細に説明する。
図3(a)〜(d)において、結晶成長面は(−100)面から[011]方向に15度傾斜しいる。すなわち、図3(a)は、図2(a)の方向DCからみた凸部32cの断面であり、図2(b)の模式断面図に対応する。現れた断面は、(011)面となる。また、図3(b)は、光取り出し面の真上から(方向DU)の光取り出し面、図3(c)は正面側斜め40度上方となる方向(DF40)からみた凸部32c、図3(d)は、真横側斜め40度上方となる方向(DS40)からみた凸部32c、である。
図4(a)において、発光層からの放出光g1は、凸部132の第2の側面132bに入射角θi1で入射する。入射角θi1が臨界角θcよりも小さい場合、透過光g1tおよび反射光g1rを生じる。なお、入射角θi1が臨界角θcよりも大きい場合、全反射を生じる。反射光g1rが第1の側面132aに入射し、入射角θi2が臨界角θcよりも小さい場合、透過光g1rtおよび反射光g1rrを生じる。入射角θi2が臨界角θcよりも大きい場合、全反射により放出光をこれ以上取り出すことが困難となる。凸部がない場合の光取り出し効率を100%とすると図4(a)の凸部が設けられた場合の光取り出し効率は130%であった。なお、電流拡散層32の屈折率を3.2、チップ表面を覆う封止層の屈折率を1.4、とすると、臨界角θcは、略26度となる。
半導体発光素子は、パッド電極42、半導体からなる第1の積層体30、発光層40、半導体からなるなる第2の積層体20、および支持体10、を備えている。
電流拡散層32は、第1の面および第2の面を含み第1導電形を有する。第1の面の側には発光層が設けられる。第2の面には、柱部34aと、柱部34aの上に設けられた凸部33aと、柱部34aのまわりに設けられた底部34bと、を有する光取り出し面と、結晶成長面を表面とする平坦面と、が設けられる。凸部33aの底面33bの少なくとも一部は、柱部34aの側壁34cから横方向にはみ出している。図6(a)に示すような凸部33aを有する半導体発光素子の光取り出し効率は140%であった。柱部34aからはみ出した凸部33aの底面33bを含む先端部は、鍵の先端部のようになっており、シリコーン樹脂などからなる封止層と、電流拡散層32と、が互いに噛み合った状態となり、密着強度を高く保つことができる。もし、凸部33aに鍵状の先端部が設けられないと、封止層が電流拡散層から剥離しやすくなり、光の出射方向が変化し光出力を低下させる場合がある。
第3の実施形態では、電流拡散層32は、第1層33、第2層34、第3層35、および第4層36、を有している。第1層33は、Al組成比yが0.3かつ厚さが600nmとする。第2層34は、Al組成比yが0.7かつ厚さが400nmとする。第3層35は、Al組成比yが0.3かつ厚さが500nmとする。また、第4層36は、Al組成比yが0.7とする。ここで、第1層33の厚さは600nm±200nmの範囲、第2層34の厚さは400nm±200nmの範囲、第3層35の厚さは500nm±200nmの範囲であることが望ましい。また、第1層33のAl組成比yは0.3±0.15、第2層34のAl組成比yが0.7±0.15、第3層35のAl組成比yは0.3±0.15であることが好ましい。
図8(a)では、第2層34のAl組成比yは、深さ方向に沿って0.3から0.7へ傾斜している。このため、深くなるほど柱部34aが細くなる。このため、封止層と電流拡散層32との密着性がより高まる。
Claims (7)
- 放出光を放出可能な発光層と、
第1の面と第2の面とを有する第1導電形の電流拡散層であって、前記第1の面の側には前記発光層が配置され、前記第2の面には、凸部を有する光取り出し面と、結晶成長面を表面とする平坦面と、が設けられた電流拡散層と、
前記平坦面に設けられたパッド電極と、
を備え、
前記凸部の一方の底角は、90度以上であることを特徴とする半導体発光素子。 - 前記凸部の他方の底角は、35度以上、45度以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
- 放出光を放出可能な発光層と、
第1の面と第2の面とを有する第1導電形の電流拡散層であって、前記第1の面の側には前記発光層が配置され、前記第2の面には、柱部と、前記柱部の上に設けられた凸部と、前記柱部のまわりに設けられた底部と、が設けられた光取り出し面と、結晶成長面を表面とする平坦面と、が形成された電流拡散層と、
前記平坦面に設けられたパッド電極と、
を備え、
前記凸部の底面の少なくとも一部は、前記柱部の側壁からはみ出したことを特徴とする半導体発光素子。 - 前記凸部の一方の底角は、90度以上であることを特徴とする請求項3記載の発光素子。
- 前記結晶成長面は、{100}面から10度以上、20度以下の範囲で結晶方位が傾斜したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記発光層および前記電流拡散層を有し、III族元素およびV族元素を含む半導体積層体は、Inx(AlyGa1−y)1−xP(0≦x≦1、0≦y≦1)、AlxGa1−xAs(0≦x≦1)、およびInxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)、のいずれかを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記結晶成長面は、{100}面から(111)III族面、または(111)V族面に傾斜したことを特徴とする請求項6記載の半導体発光素子。
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