JP6070406B2 - Light emitting element - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子に関するものである。 The present invention relates to a light emitting element.
従来から、光取出し面における電流密度分布の偏りが低減された発光素子が求められている。 Conventionally, there has been a demand for a light-emitting element in which the bias of the current density distribution on the light extraction surface is reduced.
特許文献1には、平面視が長方形である発光素子において、長手方向の一端側にn型電極パッドを設け、長手方向の他端側から内側に離間した位置にp型電極パッドを設けることで、p型電極パッド近傍の電流拡散を良好に行うことが開示されている。 In Patent Document 1, in a light emitting device having a rectangular plan view, an n-type electrode pad is provided on one end side in the longitudinal direction, and a p-type electrode pad is provided at a position spaced inward from the other end side in the longitudinal direction. It is disclosed that current diffusion near the p-type electrode pad is performed well.
n型電極パッドとp型電極パッドとの間隔は、n型電極パッドとp型電極パッドとの間の領域の電流密度分布が悪化しないように一定に保つ必要がある。したがって、発光素子の長手方向の長さを大きくしていくと、p型電極パッドと長手方向の他端との間隔が広がり、このp型電極パッドと長手方向の他端との間の領域における電流密度分布が悪化してしまう。 The distance between the n-type electrode pad and the p-type electrode pad needs to be kept constant so that the current density distribution in the region between the n-type electrode pad and the p-type electrode pad does not deteriorate. Therefore, as the length in the longitudinal direction of the light emitting element is increased, the distance between the p-type electrode pad and the other end in the longitudinal direction is increased, and in the region between the p-type electrode pad and the other end in the longitudinal direction. Current density distribution gets worse.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電流密度分布の偏りを低減できる発光素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting element that can reduce bias in current density distribution.
一態様に係る発光素子は、平面視における形状が長手方向及び短手方向を有する長方形の第1半導体層及び第1半導体層上に設けられた第2半導体層を有する半導体構造と、第1半導体層上に設けられた第1電極と、第2半導体層上に設けられた第2電極と、を備え、半導体構造における第1電極及び第2電極が設けられた側から光が取り出される。第1電極は、第1半導体層上に設けられた第1透光膜と、第1透光膜上であって長手方向の一端側に設けられた第1パッド部と、を有する。また、第2電極は、第2半導体層上に設けられた第2透光膜と、第2透光膜上であって長手方向の他端側において第2透光膜の外周から内側に離間して設けられた第2パッド部と、を有する。そして、平面視において、第1透光膜は、第2半導体層の両側において長手方向に延伸する第1透光延伸部を有し、第1透光延伸部は、第2透光膜の上面のうち第2パッド部よりも第1パッド部から遠い側に位置する遠方領域と短手方向に対向し、遠方領域と短手方向に対向する部位にて第1半導体層と電気的に接続されている。 A light-emitting element according to one embodiment includes a first semiconductor layer having a rectangular first semiconductor layer having a longitudinal direction and a short-side shape in plan view, and a second semiconductor layer provided on the first semiconductor layer, and a first semiconductor A first electrode provided on the layer and a second electrode provided on the second semiconductor layer are provided, and light is extracted from a side of the semiconductor structure where the first electrode and the second electrode are provided. The first electrode includes a first light-transmitting film provided on the first semiconductor layer and a first pad portion provided on one end side in the longitudinal direction on the first light-transmitting film. The second electrode is spaced apart from the outer periphery of the second light-transmitting film on the second light-transmitting film on the second light-transmitting film and on the other end side in the longitudinal direction. And a second pad portion provided. Then, in plan view, the first light-transmitting film has a first light-transmitting extending portion that extends in the longitudinal direction on both sides of the second semiconductor layer, and the first light-transmitting extending portion is the upper surface of the second light-transmitting film. The first semiconductor layer is electrically connected to the far region located in the short side direction from the second pad portion in the short side direction with respect to the far side region. ing.
本発明によれば、電流密度分布の偏りを低減できる発光素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light emitting element which can reduce the bias | inclination of current density distribution can be provided.
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る発光素子について説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。また、各図面が示す部材の位置や大きさ等は、説明を明確にするため誇張していることがある。同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は省略する。
[第1実施形態]
Hereinafter, the light emitting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. However, the form shown below is the illustration for materializing the technical idea of this invention, Comprising: This invention is not limited to the following. In addition, the positions, sizes, and the like of members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. About the same name and code | symbol, the same or the same member is shown in principle, and the duplicate description is abbreviate | omitted.
[First Embodiment]
第1実施形態に係る発光素子100について、図1〜3を参考にして説明する。図1は、発光素子100を上面から見た平面図である。図1において、部材の判別を容易にするため、絶縁膜60のみ斜線で示す。図2は、図1に示す発光素子100のA−Aの断面図であり、図3は、図1に示す発光素子100のB−Bの断面図である。
The
図1〜3に示すように、第1実施形態に係る発光素子100は、平面視における形状が長手方向及び短手方向を有する長方形の第1半導体層10及び第1半導体層10上に設けられた第2半導体層20を有する半導体構造と、第1半導体層10上に設けられた第1電極30と、第2半導体層20上に設けられた第2電極40と、を備え、半導体構造における第1電極30及び第2電極40が設けられた側から光が取り出される。第1電極30は、第1半導体層10上に設けられた第1透光膜31と、第1透光膜31上であって長手方向の一端11側に設けられた第1パッド部32と、を有する。また、第2電極40は、第2半導体層20上に設けられた第2透光膜41と、第2透光膜41上であって長手方向の他端12側において第2透光膜41の外周から内側に離間して設けられた第2パッド部42と、を有する。そして、平面視において、第1透光膜31は、第2半導体層20の両側において長手方向に延伸する第1透光延伸部33を有し、第1透光延伸部33は、第2透光膜41の上面のうち第2パッド部42よりも第1パッド部32から遠い側に位置する遠方領域50(図1の点線で囲われた領域)と短手方向に対向し、遠方領域50と短手方向に対向する部位にて第1半導体層10と電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
これにより、第2パッド部42と、第1透光延伸部33における遠方領域50と短手方向に対向する部位との間を電流が流れるため、遠方領域50の電流密度が増加する。さらに、第1透光延伸部33を透光性とすることにより、第1透光延伸部33が長手方向に延伸しているにもかかわらず、出力の低下も抑制できる。したがって、電流密度分布の偏りを低減するとともに、出力に優れた発光素子100にすることができる。
As a result, a current flows between the
なお、以下では便宜的に、第1半導体層10の長手方向を単に「長手方向」と記載し、第1半導体層10の短手方向を単に「短手方向」と記載する。また、第1半導体層10の長手方向の一端11を単に「一端」と記載し、第1半導体層10の長手方向の他端12を単に「他端」と記載する。
Hereinafter, for convenience, the longitudinal direction of the
以下、発光素子100を構成する主な部材について説明する。
Hereinafter, main members constituting the
(半導体構造25)
半導体構造25は、第1半導体層10及び第2半導体層20を有し、第1半導体層10上に第2半導体層20が設けられている。第1半導体層10及び第2半導体層20は、互いに異なる極性を有する。本実施形態では、第1半導体層10をn型半導体層、第2半導体層20をp型半導体層としており、第1半導体層10と第2半導体層20との間に発光部となる活性層を設けている。
(Semiconductor structure 25)
The semiconductor structure 25 includes a
第1半導体層10及び第2半導体層20の材料については限定されず、種々のものを用いることができる。例えば、一般式をInxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)とする窒化物半導体が挙げられる。
The materials of the
第1半導体層10は、平面視において、長手方向及び短手方向を有する長方形である。また、図1に示すように、第2半導体層20は、平面視において、第1半導体層10の周辺領域及び第1電極30が設けられる領域を除いた部分に形成されている。本実施形態では、平面視において、素子全体(つまり第1半導体層10)の大きさを700μm×300μmとしている。なお、ここでは、半導体構造25が基板上に設けられていない例を示したが、例えば、サファイヤからなる基板上に半導体構造25を設けても良い。
The
(第1電極30)
本実施形態における第1電極30は、n電極として機能する。図2及び図3に示すように、第1半導体層10の一部は第2半導体層20から露出しており、その露出した第1半導体層10上に第1電極30が設けられる。第1電極30は、図1から図3に示すように、第1半導体層10上に設けられる第1透光膜31と、第1透光膜31から平面方向に延伸する第1透光延伸部33と、第1透光膜31上に設けられる第1パッド部32と、第1パッド部32から平面方向に延伸する第1延伸部36と、を有する。
(First electrode 30)
The
第1透光膜31は、第1透光延伸部33から伝送される電流を第1パッド部32に伝えるものである。
The first light
第1透光膜31は、第1半導体層10の上面と接するように設けても良いし、図2に示すように、第1半導体層10と第1透光膜31の間に絶縁膜60を介して設けることもできる。第1半導体層10と第1透光膜31との間に絶縁膜60を介在させることで、第1パッド部32近傍の電流密度が過度になるのを抑制することができると共に、絶縁膜60で光を反射させることにより第1パッド部32での光の吸収を抑制することができる。なお、絶縁膜60は、第1透光膜31の下面において部分的に設けることもできる。
The first light
第1透光延伸部33は、一端11側から他端12側に向かって延伸しており、遠方領域50に電流が流れるようにするための部材である。第1透光延伸部33は、第1透光部31と一体的に形成されており、第1透光膜31から二手に分かれて延伸する。図1に基づいて詳細に説明すると、第1透光延伸部33は、まず、一端11側で第1透光膜31と連結しており、そこから一端11側(図1における上方向)に延伸する。次に、第1半導体層10の短手方向に延伸するように方向(図1における左右方向)を変え、一端11側における第1半導体層10の長辺と短辺とが交差する角部の近傍まで延伸する。次に、第1半導体層10の長手方向(図1における下方向)に延伸方向を変え、第2半導体層20の両側において延伸する。
The first light
第1透光膜31から二手に分かれて延伸するそれぞれの第1透光延伸部33は、短手方向の中央を基準にして対称であることが好ましい。これにより、発光素子100の短手方向の電流密度分布の偏りを低減することができる。なお、本実施形態では、第1透光膜31から延伸する時点で二手に分かれるように第1透光延伸部33を設けているが、第1透光膜31から延伸した後に二手に分かれるようにして設けることもできる。また、第1透光延伸部33は、図1では第1透光膜31と一端11側で連結し、一端11側に延伸するが、第1透光膜31の形状や配置に応じて第1透光膜31から一端11側に延伸せず、短手方向にそのまま延伸しても良い。
Each of the first light transmitting stretched
図1では、第1透光延伸部33が延伸する方向を直角に変えているが、曲線状に変えることもできる。第1透光延伸部33が延伸する方向を曲線状に変えることで、延伸方向が変わる領域近傍において電流密度が過度に高くなることを抑制することができる。
In FIG. 1, the extending direction of the first light
第1透光延伸部33は、図1に示すように、第2透光膜41の上面のうち第2パッド部42よりも第1パッド部32から遠い側に位置する遠方領域50と短手方向に対向し、遠方領域50と短手方向に対向する部位にて第1半導体層10と電気的に接続する。すなわち、一端11側から他端12側に延伸する第1透光延伸部33は、第2パッド部42における他端12側の先端部(図1に示す「点a」)と短手方向に対向する位置(図1に示す「点b」)よりも他端12側に延伸する。このとき、第1透光延伸部33における点bより他端12側の部位が、第1半導体層10と電気的に接続されている。これにより、遠方領域50における電流密度を増加させることができるので、発光素子100の電流密度分布の偏りを低減することができる。さらに、第1透光延伸部33は透光性を有するので、光取出し効率の低減も最小限に抑えることができる。ここでは、第1透光延伸部33における第1半導体層10と電気的に接続されている部位と第1半導体層10と電気的に接続されていない部位との境界点が、第2パッド42における他端12側の先端(図1に示す「点a」)と短手方向に対向する位置(図1に示す「点b」)であるが、この境界点は点bから一端11側に例えば40μm程度の範囲内でずれても良い。
As shown in FIG. 1, the first translucent extending
第1透光延伸部33は、図1に示すように、遠方領域50と長手方向及び短手方向に対向する領域以外の部位(すなわち、点bより一端11側の部位)において、第1半導体層10と電気的に接続しないように構成することができる。これにより、第2パッド部42と、第1透光延伸部33のうち遠方領域50と短手方向に対向する部位との間に電流が流れるため、遠方領域50の電流密度を増加させることができる。ここで、「電気的に接続されていない」とは、例えば、図2に示すように、第1半導体層10と第1透光延伸部33との間に、絶縁膜60を設けることで、第1半導体層10と第1透光延伸部33との間に電流が流れないようにすることを指す。
As shown in FIG. 1, the first translucent extending
第1透光延伸部33の幅は、延伸する途中で変えることもできるが、本実施形態では5μmで均一にしている。
Although the width | variety of the 1st translucent extending | stretching
第1透光部31及び第1透光延伸部33の材料は、発光素子100内部で発光した光を透過できるような透光性を有し、且つ、電流を伝送できるような導電性を有する材料であれば良い。例えば、ITOが挙げられる。
The material of the first
第1パッド部32は、導電性のワイヤ等の外部接続部材を接続するための部材である。第1パッド部32は、図1に示すように、第1透光部31上であって一端11側に設けられる。より好ましくは、さらに、第1パッド部32は、第1半導体層10の短手方向の中央に設けられるのが良い。これにより、短手方向における電流密度分布の偏りを低減することができる。本実施形態では、長手方向の長さが700μm、短手方向の長さが300μmの発光素子100において、一端11から他端12側に54μm離間し且つ短手方向における中央の位置に、第1パッド部32の中心部を配置している。
The
第1パッド部32の形状は、図1に示すように円形としている。本実施形態では、その直径が70μmとなるように第1パッド部32を形成している。
The
第1延伸部36は、第1パッド部32と第2パッド部42との間の領域の電流密度分布をより均一にするための部材であり、第1パッド部32と一体的に形成されている。第1延伸部36は、第1半導体層10上に設けられ、第1半導体層10と電気的に接続される。そして、第1延伸部36の一方の端部は、図1に示すように、第1パッド部32に連結されている。
The first extending
第1延伸部36は、図1に示すように、第1パッド部32から第2パッド部42に向かって直線状に延伸する。この第1延伸部36の配置に対して、第2延伸部43が第1延伸部36を挟み込むような配置にすると、第1パッド部32と第2パッド部42との間の領域の電流密度分布を良好にすることができる。
As shown in FIG. 1, the first extending
第1パッド部32及び第1延伸部36の材料としては、例えば、Ti層/Rh層/W層/Au層、あるいは、Cr及びRhの含有層/Pt層/Rh層/Au層が挙げられる。なお、「Ti層/Rh層/W層/Au層」は、第1半導体層10側からTi層、Rh層、W層及びAu層の順に積層された多層膜を指す。
Examples of the material of the
(第2電極40)
本実施形態における第2電極40は、p電極として機能し、第2半導体層20へ電流を供給する部材である。第2電極40は、図3に示すように、第2半導体層20上に設けられる。第2電極40は、図1に示すように、第2半導体層20上に設けられる第2透光膜41と、第2透光膜41上に設けられる第2パッド部42と、第2パッド部42から平面方向に延伸する第2延伸部43と、を有する。
(Second electrode 40)
The
第2透光膜41は、第2半導体層20上面の広い範囲に電流を流すためのものである。第2透光膜41は、第2半導体層20上面の略全域に設けられており、図2及び図3に示すように、第2半導体層20の端部の少し内側に設けられている。なお、発光素子100の第2透光膜41は、図2及び図3に示すように、第2半導体層20の端部から若干内側に設けられているが、図1では便宜的に第2半導体層20の端部と面一なものとして図示している。
The second
第2透光膜41は、発光素子100内部で発光した光を透過できるような透光性を有し、且つ、電流を効率良く供給できるような導電性を有する材料であれば良い。例えば、ITOが挙げられる。
The second light-transmitting
第2パッド部42は、外部接続部材を接続させるための部材であり、外部接続部材からの電流を受け取り、第2透光膜41に供給する機能を果たす。第2パッド部42は、図1に示すように、第2透光膜41上であって他端12側において第2透光膜41の外周から内側(言い換えると、一端11側)に離間して設けられる。発光素子100の平面視におけるサイズが本実施形態と同じ程度の一般的なものである場合、第2パッド部42の他端12側の先端(図1に示す「点a」)を、第2半導体層20の他端から50μm〜300μm、好ましくは50μm〜200μm、さらに好ましくは100μm〜150μm離間させるのが良い。これにより、第1パッド部32と第2パッド部42との間の領域の電流密度と、遠方領域50の電流密度との偏りを小さくすることができ、発光素子100全体の電流密度分布の偏りを低減することができる。また、第2パッド部42は、他端12側に配置され、さらに、短手方向の中央に設けられることが好ましい。これにより、発光素子100の短手方向における電流密度分布の偏りを低減することができる。本実施形態では、長手方向の長さが700μm、短手方向に長さが300μmの発光素子100において、第2パッド部42は、短手方向の中央に位置し、第2パッド部42の他端12側の先端部(図1に示す「点a」)が第2半導体層20の他端から116μm離間している。
The
第2延伸部43は、第1パッド部32と第2パッド部42との間の領域の電流密度分布をより均一にするための部材であり、第2パッド部42と一体的に形成されるものである。第2延伸部43は、図1に示すように、第2透光膜41上に設けられ、第2透光膜41と電気的に接続される。そして、第2延伸部43の一方の端部は、図1に示すように、第2パッド部42に連結する。本実施形態では、図1に示すように、第1延伸部36を挟み込むように延伸する一対の第2延伸部43が設けられる。
The second extending
第2パッド部42及び第2延伸部43の材料としては、第1パッド部32及び第1延伸部36の材料と同じものを用いることができ、例えば、Ti層/Rh層/W層/Au層、あるいは、Cr及びRhの含有層/Pt層/Rh層/Au層が挙げられる。
As the material of the
(絶縁膜60)
絶縁膜60は、第1電極30における所定の部位が第1半導体層10と電気的に接続しないようにするためのものである。
(Insulating film 60)
The insulating
絶縁膜60は、図2に示すように、第1パッド部32の下方であって第1透光膜31と第1半導体層10との間に設けられるのが好ましい。これにより、第1透光膜31と電気的に接続している第1パッド部32が第1半導体層10と上下方向において電気的に接続することを抑制できるので、第1パッド部32近傍の電流密度が過度に高くなるのを抑制することができる。
As shown in FIG. 2, the insulating
絶縁膜60は、第1透光延伸部33における遠方領域50と長手方向及び短手方向に対向しない部位(すなわち、図1で示すと、第1透光膜31との連結点から点bまでの部位)と第1半導体層10との間に設けられるのが好ましい。これにより、第1透光延伸部33における遠方領域50と長手方向及び短手方向に対向していない部位での電流損失を抑制し、遠方領域50まで電流を広げることができる。
The insulating
第1透光膜31の下方に設けられる絶縁膜60は、第1透光膜31より幅広であることが好ましい。これにより、第1透光膜31が第1半導体層10と確実に電気的に接続されないようにすることができる。本実施形態では、直径が75μmの第1透光膜31に対して、絶縁膜60の直径を80μmとしている。同様に、第1透光延伸部33における遠方領域50と長手方向及び短手方向に対向していない部位の下方に設けられる絶縁膜60は、第1透光延伸部33における遠方領域50と長手方向及び短手方向に対向していない部位より幅広であることが好ましい。本実施形態では、幅が5μmの第1透光延伸部33に対して、絶縁膜の幅を8μmとしている。
The insulating
絶縁膜60の材料は、例えば、SiO2、Al2O3、Si3N4が挙げられる。
[第2実施形態]
Examples of the material of the insulating
[Second Embodiment]
第2実施形態に係る発光素子200について、図4を参照しながら説明する。図4は、発光素子200を上面から見た平面視である。発光素子200は、第1透光延伸部の配置が異なる以外は実質的に発光素子100と同じ構成である。
A
第1透光延伸部34は、図4に示すように、遠方領域50を超えてから遠方領域50と長手方向に対向するように短手方向に延伸し、遠方領域50と長手方向に対向する部位にて第1半導体層10と電気的に接続される。これにより、発光素子100よりも遠方領域50内を流れる電流が増加するので、素子全体としての電流密度分布の偏りをより抑制することができる。
As shown in FIG. 4, the first light
平面視における第1半導体層10の長手方向の他端12側の角部において、図4に示すように第1透光延伸部34が延伸する方向を直角に変えても良いし、曲線状に方向を変えることもできる。第1透光延伸部34が延伸する方向を曲線状に変えることで、第1透光延伸部34における延伸方向が変わる領域において電流が過度に集中することを抑制することができる。
[第3実施形態]
In the corner portion on the
[Third Embodiment]
第3実施形態に係る発光素子300について、図5を参照しながら説明する。図5は、発光素子300を上面から見た平面視である。発光素子300は、第1透光延伸部の配置のみが異なる以外は実質的に発光素子100と同じ構成である。
A
第1透光延伸部35は、図5に示すように、遠方領域50と長手方向に対向する部位において繋がっている。これにより、発光素子200と比べて遠方領域50内を流れる電流が増加するので、素子全体としての電流密度分布の偏りをより抑制することができる。
As shown in FIG. 5, the first light
100、200、300・・・発光素子
10・・・第1半導体層
11・・・一端
12・・・他端
20・・・第2半導体層
25・・・半導体構造
30・・・第1電極
31・・・第1透光膜
32・・・第1パッド部
33、34、35・・・第1透光性延伸部
36・・・第1延伸部
40・・・第2電極
41・・・第2透光膜
42・・・第2パッド部
43・・・第2延伸部
50・・・遠方領域
60・・・絶縁膜
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1電極は、前記第1半導体層上に設けられた第1透光膜と、前記第1透光膜上であって前記長手方向の一端側に設けられた第1パッド部と、を有し、
前記第2電極は、前記第2半導体層上に設けられた第2透光膜と、前記第2透光膜上であって前記長手方向の他端側において前記第2透光膜の外周から内側に離間して設けられた第2パッド部と、を有し、
平面視において、
前記第1透光膜は、前記第2半導体層の両側において前記長手方向に延伸する第1透光延伸部を有し、
前記第1透光延伸部は、前記第2透光膜の上面のうち前記第2パッド部よりも前記第1パッド部から遠い側に位置する遠方領域と前記短手方向に対向し、前記遠方領域と前記短手方向に対向する部位にて前記第1半導体層と電気的に接続されているとともに、前記遠方領域と対向する部位以外では前記第1半導体層と電気的に接続されていない、ことを特徴とする発光素子。 A semiconductor structure having a rectangular first semiconductor layer having a longitudinal direction and a short-side shape in plan view and a second semiconductor layer provided on the first semiconductor layer, and provided on the first semiconductor layer A light emitting device comprising: a first electrode; and a second electrode provided on the second semiconductor layer, wherein light is extracted from a side of the semiconductor structure where the first electrode and the second electrode are provided. ,
The first electrode includes a first light-transmitting film provided on the first semiconductor layer, and a first pad portion provided on one end side in the longitudinal direction on the first light-transmitting film. Have
The second electrode includes a second light-transmitting film provided on the second semiconductor layer, and an outer periphery of the second light-transmitting film on the second light-transmitting film and on the other end side in the longitudinal direction. A second pad portion spaced apart on the inside,
In plan view,
The first light-transmitting film has a first light-transmitting extending portion extending in the longitudinal direction on both sides of the second semiconductor layer,
The first translucent extending part is opposed to a distant area located on a side farther from the first pad part than the second pad part on the upper surface of the second translucent film, in the lateral direction, and It is electrically connected to the first semiconductor layer at a portion facing the region and the short direction, and is not electrically connected to the first semiconductor layer except for a portion facing the far region , A light emitting element characterized by the above.
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