JP7101032B2 - 窒化物半導体発光素子 - Google Patents
窒化物半導体発光素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7101032B2 JP7101032B2 JP2018082347A JP2018082347A JP7101032B2 JP 7101032 B2 JP7101032 B2 JP 7101032B2 JP 2018082347 A JP2018082347 A JP 2018082347A JP 2018082347 A JP2018082347 A JP 2018082347A JP 7101032 B2 JP7101032 B2 JP 7101032B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- nitride semiconductor
- electrodes
- type
- dimension
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Description
その対策として、特許文献2には、p型電極を、p型半導体層を面状に覆うように形成し、p型半導体層もしくはp型電極よりも高抵抗の高抵抗層を、p型半導体層の表面において、n型電極に近い側でn型電極におけるp型半導体層側の形状に沿った形状に形成することにより、発光面積を減少させずに電流集中を抑制することが提案されている。
特許文献2に記載されている窒化物半導体発光素子には、電流集中を抑制するために高抵抗層を形成しているため、製造コストが高くなるという問題点がある。
本発明の課題は、電流集中が抑制された窒化物半導体発光素子を低コストで提供することである。
(a)第一導電型の第一窒化物半導体層と、第一窒化物半導体層上の一部に形成された、窒化物半導体発光層および第二導電型の第二窒化物半導体層を含む窒化物半導体積層体(メサ部)と、第一窒化物半導体層上に形成され、第一の方向に延伸している第一電極と、窒化物半導体積層体の第二窒化物半導体層上に形成され、第一の方向に延伸している第二電極と、を備える。
(b)第一電極と第二電極とは、平面視で、第一の方向と垂直な第二の方向に、間隔を開けて並んで配置されている。
一態様の窒化物半導体発光素子は、上記構成要件(a)と(b)を有するが、下記の構成(c)~(i)の少なくとも一つ以上を有することで、それらの構成を有さない場合よりも、電流集中の抑制効果が高くなると考えられる。
(c)第一電極は第二電極の両側に配置されている。
(d)第二電極に挟まれた第一電極は、第二の方向の寸法が、第二電極に挟まれていない第一電極の第二方向の寸法よりも大きい。
(e)第二電極に挟まれた第一電極は、第一の方向の寸法が、第二電極に挟まれていない第一電極の第一の方向の寸法よりも大きい。
(f)第二電極の第一の方向における端部は、丸くなっている。
140μm<L1-L2<650μm…(1)
140μm<L1-L3<650μm…(2)
(i)第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、第一の方向と上記長方形の長辺とが平行または略平行であり、第二電極に挟まれていない第一電極の隣に配置された第二電極の第一の方向の寸法L3と、第二電極に挟まれた第一電極と第二電極に挟まれた第一電極との間に配置された第二電極の第一の方向の寸法L5と、の差の絶対値が0より大きく500μmより小さい。
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
なお、以下の説明で使用する図において、図示されている各部の寸法関係は、実際の寸法関係と異なる場合がある。
図2に示すように、半導体チップ(窒化物半導体発光素子)1は、基板11と、n型窒化物半導体層(第一導電型の第一窒化物半導体層)12と、窒化物半導体積層体3a~3dと、n型電極15a~15eと、p型電極16a~16dと、n型電極15a~15e上のパッド電極150a~150dと、p型電極16a~16d上のパッド電極160a~160dと、絶縁層17を有する。
n型窒化物半導体層12は、基板11の一面110上に形成されている。n型窒化物半導体層12は、厚い部分121と、それ以外の部分である薄い部分122を有する。
各窒化物半導体積層体3a~3dにおいて、窒化物半導体発光層13は、n型窒化物半導体層12の厚い部分121の上に形成されている。p型窒化物半導体層14は、窒化物半導体発光層13上に形成されている。
なお、窒化物半導体積層体3a~3dを形成するためのメサエッチングで、n型電極15a~15eが形成される部分に存在していた積層体が、n型窒化物半導体層12の厚さ方向の途中で除去されている。その結果、n型窒化物半導体層12に薄い部分122が形成される。
半導体チップ1は、ピーク波長範囲が300nm以下の紫外線光を発光する素子である。基板11は、一面110上に窒化物半導体層を形成することが可能なものであれば特に制限されない。基板11を形成する材料の具体例としては、サファイア、Si、SiC、MgO、Ga2O3、Al2O3、ZnO、GaN、InN、AlN、あるいはこれらの混晶等が挙げられる。これらのうち、GaNおよびAlNおよびAlGaN等の窒化物半導体で形成された基板を用いると、基板11上に形成される各窒化物半導体層との格子定数差が小さく、欠陥の発生の少ない窒化物半導体層を成長できるため好ましく、AlN基板を用いることがより好ましい。また、基板11を形成する上記材料には不純物が混入していてもよい。
窒化物半導体発光層13は、単層でも、多層でも良く、例えば、AlGaNからなる量子井戸層とAlGaNからなる電子バリア層とからなる多重量子井戸構造(MQW)を有する層である。また、窒化物半導体発光層13には、P、As、SbといったN以外のV族元素や、C、H、F、O、Mg、Siなどの不純物が含まれていてもよい。
絶縁層17は、n型窒化物半導体層2のn型電極15a~15eで覆われていない部分と、窒化物半導体積層体3a~3dのp型電極16a~16dで覆われていない部分と、n型電極15a~15eおよびp型電極16a~16dのパッド電極150a~150d,160a~160dの下部の側面に形成されている。絶縁層17は、例えばSiNや、SiO2、SiON、Al2O3、ZrO層などの酸化物や窒化物が挙げられるが、この限りでは無い。
パッド電極150a~150d,160a~160dの材料としては、例えばAu、Al、Cu、Ag、Wなどが挙げられるが、導電性の高いAuが望ましい。
図1では、パッド電極150a~150d、パッド電極160a~160d、および絶縁層17が省略されている。
図1に示すように、半導体チップ1の基板11は正方形であり、その全面にn型窒化物半導体層12が形成されている。つまり、n型窒化物半導体層12は正方形(長方形)の平面形状を有する。
図1に示すように、平面視で、半導体チップ1は、並列に配置された五個(二以上)のn型電極15a~15eと四個(一以上)のp型電極16a~16dを有する。これらのn型電極15a~15eとp型電極16a~16dとが、平面視で間隔を開けて交互に並列に配置されている。
n型電極15aとp型電極16aとの間隔K1、p型電極16aとn型電極15bとの間隔K2、n型電極15bとp型電極16bとの間隔K3、p型電極16bとn型電極15cとの間隔K4、n型電極15cとp型電極16cとの間隔K5、p型電極16cとn型電極15dとの間隔K6、n型電極15dとp型電極16dとの間隔K7、およびp型電極16dとn型電極15eとの間隔K8は、例えば、2μm~50μm、好ましくは5μm~25μmであることが好ましい。
n型電極15a~15eおよびp型電極16a~16dは、帯状の平面形状を有し、帯状の長手方向が平行に配置されている。n型電極15a~15eおよびp型電極16a~16dの帯状の長手方向と、基板11をなす正方形の辺のうち図1の左右に延びる第一の辺(長方形の長辺)11aとが平行である。つまり、n型電極15a~15eおよびp型電極16a~16dは、平面視で、延伸方向である第一の方向と垂直な第二の方向に並んで配置されている。
n型電極15a~15eの平面形状は、具体的には、細長い長方形であり、その長辺が第一の辺11aと平行である。
n型電極15a~15eのうち、第一窒化物半導体層12の面内で、第一の辺11aに沿う(帯状の長手方向に沿う)縁部125に最も近い位置に配置されたn型電極(縁部第一電極、第二電極に挟まれていない第一電極)15a,15eをなす長方形の幅(短辺の寸法)W1は、これらよりも中央側(縁部から離れる側)に配置されたn型電極(内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極)15b~15dをなす長方形の幅W2よりも狭い。幅W1は5μm以上50μm以下であることが好ましい。幅の比(W2/W1)は1.2以上3.0以下であることが好ましい。
p型電極16a~16dの平面形状は、具体的には、n型電極15a~15eよりも短辺が長い長方形であって、その長辺方向(長手方向)の両端部161a~161dは、先端が凸の半円弧(曲線)となっている。p型電極16a,16dは、n型電極(縁部第一電極)15a,15eの隣に配置された縁側第二電極であり、p型電極16b,16cは、p型電極16a,16dよりも中央側(縁部から離れる側)に配置された内側第二電極である。
また、半導体チップ1のn型窒化物半導体12の面内には、n型電極15a~15eおよびp型電極16a~16d以外のn型電極およびp型電極が存在しない。つまり、n型電極15a~15eをなす帯状の長手方向(並列の方向と垂直な方向)の外側に、並列の配置から外れるp型電極(第二電極)が存在しない。p型電極16a~16dをなす帯状の長手方向(並列の方向と垂直な方向)の外側に、並列の配置から外れるn型電極(第一電極)が存在しない。
140μm<L1-L2<650μm…(1)
140μm<L1-L3<650μm…(2)
200μm<L1-L2<500μm…(11)
200μm<L1-L3<500μm…(21)
p型電極(縁部第二電極)16a,16dの長辺の長さ(長手方向の寸法)L3と、p型電極(内側第二電極)16b,16cの長手方向の寸法L5と、の差の絶対値は、0より大きく500μmより小さい。|L5-L3|は100μm以上300μm以下であることが好ましい。
T=S1/(S2+S3)…(3)
また、この実施形態の半導体チップ1は、n型電極が第一電極、p型電極が第二電極となっているが、一態様の窒化物半導体発光素子は、p型電極が第一電極、n型電極が第二電極の場合にも適用できる。
実施形態の半導体チップ(窒化物半導体発光素子)1は、n型電極15a~15eおよびp型電極16a~16dが、上述の平面形状および平面視での配置を有することで、従来の窒化物半導体発光素子(n型電極およびp型電極の平面形状および平面視での配置が半導体チップ1とは異なる、例えば特許文献1に記載された窒化物半導体発光素子)と比較して、電流集中が抑制される。その結果、半導体チップ1は、低電圧で高出力を得ることができる。つまり、発光効率が高くなる。
特許文献1に記載された窒化物半導体発光素子では、p型電極とn型電極を一つずつ有する。p型電極は、平面視で間隔を介して並列に配置された複数の帯状部の長手方向中心同士が、繋ぎ部で結合された形状を有する。複数の帯状部の長手方向両端部は先端が凸部になっている。
これに対して、実施形態の半導体チップ1では、並列に配置されたp型電極16a~16dの並列の方向と垂直な方向の外側に、第一電極が存在しないため、p型電極16a~16dの並列の方向と垂直な方向の端部に電流が集中することが抑制される。また、p型電極16a~16dの両端部に角部があると角部に電流が集中するが、両端部161a~161dは先端が凸の半円弧(曲線)となっているため、電流集中がより一層抑制される。
さらに、実施形態の半導体チップ1は、特許文献2に記載されている窒化物半導体発光素子と比較して、製造コストを低く押さえることができる。
11 基板
110 基板の一面(第一窒化物半導体層が形成されている面)
12 n型窒化物半導体層(第一窒化物半導体層)
125 縁部
13 窒化物半導体発光層
14 p型窒化物半導体層(第二窒化物半導体層)
15a n型電極(第一電極、縁部第一電極、第二電極に挟まれていない第一電極)
15b n型電極(第一電極、内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極)
15c n型電極(第一電極、内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極)
15d n型電極(第一電極、内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極)
15e n型電極(第一電極、縁部第一電極、第二電極に挟まれていない第一電極)
16a p型電極(第二電極、縁部第二電極)
16b p型電極(第二電極、内側第二電極)
16c p型電極(第二電極、内側第二電極)
16d p型電極(第二電極、縁部第二電極)
161a~161d p型電極(第二電極)の帯状の長辺方向(長手方向)の両端部
150a~150e パッド電極
160a~160d パッド電極
17 絶縁層
3a~3d 窒化物半導体積層体
Claims (6)
- 第一導電型の第一窒化物半導体層と、
前記第一窒化物半導体層上の一部に形成された、窒化物半導体発光層および第二導電型の第二窒化物半導体層を含む窒化物半導体積層体と、
前記第一窒化物半導体層上に形成され、第一の方向に延伸している複数の第一電極と、
前記窒化物半導体積層体の前記第二窒化物半導体層上に形成され、前記第一の方向に延伸している複数の第二電極と、
を備え、
前記第一電極と前記第二電極の平面視での配置は、前記第一電極と前記第二電極が前記第一の方向と垂直な第二の方向に間隔を開けて交互に並び、前記第一電極は前記第二電極の両側に存在し、前記第二電極に挟まれた前記第一電極と前記第二電極に挟まれていない前記第一電極とを有し、前記前記第二電極の前記第一の方向における外側に前記第一電極が存在しない配置であり、
前記第二電極に挟まれた前記第一電極は、前記第二の方向の寸法が、前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の前記第二方向の寸法よりも大きい窒化物半導体発光素子。 - 前記第二電極に挟まれた前記第一電極は、前記第一の方向の寸法が、前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の前記第一の方向の寸法よりも大きい、請求項1記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記第二電極の前記第一の方向における端部は、丸くなっている請求項1または2記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、
前記第一の方向と前記長方形の長辺とが平行または略平行であり、
前記長方形の長辺の寸法L1と、前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の前記第一の方向の寸法L2と、の関係を示す下記の(1)式、および、前記長方形の長辺の寸法L1と、前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の隣に配置された前記第二電極の前記第一の方向の寸法L3と、の関係を示す下記の(2)式の少なくともいずれかを満たす請求項1~3のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
140μm<L1-L2<650μm…(1)
140μm<L1-L3<650μm…(2) - 前記第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、
前記第一の方向と前記長方形の長辺とが平行または略平行であり、
前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の前記第一の方向の寸法L2と、前記第二電極に挟まれた前記第一電極の前記第一の方向の寸法L4と、の差の絶対値が0より大きく500μmより小さい請求項1~4のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、
前記第一の方向と前記長方形の長辺とが平行または略平行であり、
前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の隣に配置された前記第二電極の前記第一の方向の寸法L3と、前記第二電極に挟まれた前記第一電極と前記第二電極に挟まれた前記第一電極との間に配置された前記第二電極の前記第一の方向の寸法L5と、の差の絶対値が0より大きく500μmより小さい請求項1~5のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018082347A JP7101032B2 (ja) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 窒化物半導体発光素子 |
US16/299,678 US10784407B2 (en) | 2018-04-23 | 2019-03-12 | Nitride semiconductor light emitting element and nitride semiconductor light emitting device |
CN201910198413.8A CN110391320B (zh) | 2018-04-23 | 2019-03-15 | 氮化物半导体发光元件、氮化物半导体发光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018082347A JP7101032B2 (ja) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 窒化物半導体発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019192732A JP2019192732A (ja) | 2019-10-31 |
JP7101032B2 true JP7101032B2 (ja) | 2022-07-14 |
Family
ID=68387802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018082347A Active JP7101032B2 (ja) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 窒化物半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7101032B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007287912A (ja) | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子と半導体発光装置 |
JP2007311764A (ja) | 2006-04-17 | 2007-11-29 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子 |
JP2011071339A (ja) | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光素子 |
JP2011258670A (ja) | 2010-06-07 | 2011-12-22 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
US20130328812A1 (en) | 2012-06-11 | 2013-12-12 | Lg Display Co., Ltd. | Touch sensor integrated type display device and method of manufacturing the same |
-
2018
- 2018-04-23 JP JP2018082347A patent/JP7101032B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007287912A (ja) | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子と半導体発光装置 |
JP2007311764A (ja) | 2006-04-17 | 2007-11-29 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子 |
JP2011071339A (ja) | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光素子 |
JP2011258670A (ja) | 2010-06-07 | 2011-12-22 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
US20130328812A1 (en) | 2012-06-11 | 2013-12-12 | Lg Display Co., Ltd. | Touch sensor integrated type display device and method of manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019192732A (ja) | 2019-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6176032B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
KR100631967B1 (ko) | 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 | |
JP4484826B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
US9373764B2 (en) | Semiconductor light emitting element | |
US10128408B2 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
JP2007258276A (ja) | 半導体発光素子 | |
JP5095785B2 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
JP2009010215A (ja) | 半導体発光素子 | |
JP5023691B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
TW201637240A (zh) | 半導體發光元件及其製造方法 | |
US10326053B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting element | |
JP7101032B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
JP2006190854A (ja) | 発光ダイオード | |
JP3953070B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
CN113497406B (zh) | 半导体激光二极管的制造方法和半导体激光二极管 | |
TWI688117B (zh) | 半導體發光裝置 | |
US8174035B2 (en) | Nitride-based semiconductor light emitting device | |
JP2005064072A (ja) | 半導体発光素子 | |
JP2007173569A (ja) | 発光素子 | |
JP3671938B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
JP2003243708A (ja) | 半導体発光素子 | |
JP6750653B2 (ja) | 発光素子 | |
JP2014175496A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
JP7299515B2 (ja) | 発光素子 | |
WO2024135784A1 (ja) | 窒化物半導体発光素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210107 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220208 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220407 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220628 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220704 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7101032 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |