(57)【要約】【課題】電流を基板面方向に均一に拡散させること。駆動電圧を低減すること。【解決手段】発光素子１は、ｎ−ＧａＮ基板１０と、ｎ−ＧａＮ基板１０表面上に積層されたIII 族窒化物半導体からなる半導体層１１と、半導体層１１表面１１ａの全面にわたって形成されたｐ電極１２と、ｎ−ＧａＮ基板１０裏面１０ａに形成されたｎ電極１３と、で構成されている。ｐ電極１２とｎ電極１３の発光素子１長辺方向の抵抗は、ともに１Ω以下である。そのため、基板面方向における電流密度分布の偏りが減少し、素子の信頼性が向上する。また、駆動電圧を抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性で発光波長に対して透明な基板の表面上に、半導体層が積層され、前記半導体層表面に第１電極、前記基板裏面に第２電極を有し、前記第１電極および前記第２電極が発光波長の光を透過しない発光素子において、
前記第１電極または前記第２電極の少なくとも一方は、前記発光素子に電流を供給する電流供給体にダイボンディングされていて、
前記第１電極および前記第２電極の最遠距離間の抵抗は、いずれも１Ω以下である、
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１電極および前記第２電極の最遠距離間の抵抗は、０．１Ω以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１電極および前記第２電極の最遠距離間の抵抗は、０．０１Ω以下であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第１電極および前記第２電極は、高反射な金属を含む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項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１電極は前記半導体層表面の５０％以上を覆うように形成され、前記第２電極は前記基板裏面の５０％以上を覆うように形成されてい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項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記半導体層は、III 族窒化物半導体からなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記基板は、III 族窒化物半導体基板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項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記基板は、ＧａＮ基板であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第１電極および前記第２電極の面積は、０．２５ｍｍ2 以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記発光素子の平面形状は、矩形であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記発光素子の長辺は、５００μｍ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記基板裏面は、前記基板に対して斜めに傾いたテーパー面を有する形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記基板裏面は、前記基板裏面のある一端において前記基板側面に向かって傾斜した前記テーパー面を有する形状であり、前記テーパー面に前記第２電極が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記基板裏面の中央部に、側面を前記テーパー面とする凹部を有することを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記第１電極および前記第２電極のうち一方は、複数のワイヤによりボンディングされていることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１６】
請求項１３に記載の発光素子と、凹部を有したマウントと、を備え、
前記発光素子は、前記第１電極と、前記テーパー面に形成された第２電極とが、前記マウントの前記凹部側面に接するように、前記マウントに実装されている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の発光素子と、上面に向かって断面積が増加するテーパー形状の凹部を有したマウントと、を備え、
前記発光素子は、前記凹部底面に実装されている、
ことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子に関するものであり、特に大電流用途に適したものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤの発光効率の向上に伴い、一般照明用の光源にＬＥＤを適用することが期待されている。一般照明用途では、高い発光効率だけでなく、明るさが求められるため、１素子あたりの光出力をできるだけ高めることが要求され、１Ａ以上の大電流での駆動が必要となる。
【０００３】
駆動電流を増加させるうえで基本となる手法は、素子の大型化である。大型のＬＥＤを１Ａ以上の大電流で駆動する場合に問題となるのが、駆動電圧の上昇であり、これを大幅に下げることが必要となる。駆動電圧上昇の原因は、素子の面方向への電流拡散距離が増大し、その電流拡散による電圧降下が増大してしまうことである。この電圧降下による電力は熱となって消費されるため、素子の性能を著しく低下させる原因となる。また、素子面内での発光強度のばらつきが生じることも問題である。これは、発光層に注入される電流の面内密度に偏りが生じるためで、著しく電流密度の高い領域を生じさせ、素子の信頼性を低下させる原因となる。これらの問題を解決するため、現状では、電極を配線状に形成して効率的に基板面方向へ電流拡散させる方法などがとられている。
【０００４】
また、素子を大型化すると光取り出し効率が悪化するため、これを改善する必要がある。たとえば特許文献１には、ＧａＮ基板の裏面を加工してテーパー状の凹部を設けることで、側面からの光取り出し効率を向上できることが記載されている。
【０００５】
一方で、特許文献２には、ＧａＮ基板上に半導体層が積層され、ＧａＮ基板裏面にｎ電極、半導体層表面にｐ電極が形成され、ｎ電極、ｐ電極が高反射な金属からなり、側面から光を取り出す構造の発光素子が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１９６０８
【特許文献２】特開２００３−８６８４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、電極を配線状に形成すると、大電流通電では配線抵抗に起因する駆動電圧の増加が無視できないという問題があった。また、配線断面における電流密度が高くなるため、エレクトロマイグレーションによる変形などを生じさせる可能性があり、素子の信頼性の面で問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の発光素子では、ｐ電極、ｎ電極の面積を広くとることができるため、基板面方向にある程度電流を拡散させることができるが、ｐ電極、ｎ電極の抵抗が十分に低くないため、基板面方向における電流密度の分布に偏りが大きく、発光効率や信頼性の面で問題が生じる可能性があった。また、ｐ電極、ｎ電極の面積を広くとると、光取り出し効率が悪化してしまうという問題もあった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、駆動電圧が抑制され、信頼性の向上した発光素子を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、導電性で発光波長に対して透明な基板の表面上に、半導体層が積層され、半導体層表面に第１電極、基板裏面に第２電極を有し、第１電極および第２電極が発光波長の光を透過しない発光素子において、第１電極または第２電極の少なくとも一方は、発光素子に電流を供給する電流供給体にダイボンディングされていて、第１電極および第２電極の最遠距離間の抵抗は、いずれも１Ω以下である、ことを特徴とする発光素子である。
【００１０】
ここで最遠距離間の抵抗とは、基板面方向における第１電極または第２電極の長さが最も長い方向での、第１電極または第２電極の抵抗である。たとえば発光素子の平面形状が矩形であり、そのほぼ全面にｐ電極またはｎ電極が形成されている場合は、矩形の対角線方向における抵抗であり、特に平面形状が、長辺が短辺に比べて十分に長い長方形であれば、長方形の長辺方向の抵抗に略一致する。また、最遠距離間の抵抗は、必ずしも第１電極または第２電極単体での抵抗である必要はなく、第１電極または第２電極がはんだ層などを介して電流供給体と一体となっている場合には、第１電極または第２電極とはんだ層とが一体となった状態、もしくは、第１電極または第２電極と電流供給体とが一体となった状態での最遠距離間の抵抗についても、本発明にいう第１電極、第２電極の最遠距離間の抵抗に含まれるものである。
【００１１】
また、第２電極を有する基板裏面には、基板裏面がテーパー形状に加工されている場合にはテーパー面をも含むものとする。また、第１電極、第２電極とは、第１電極をｐ電極とする場合は、第２電極はｎ電極であることを意味し、第１電極をｎ電極とする場合は、第２電極はｐ電極であることを意味する。
【００１２】
半導体材料には従来より発光素子に用いられている材料を用いることができ、たとえばIII −Ｖ族半導体や、II−ＶI 族半導体などである。紫外〜緑色の発光素子の材料としては、III −Ｖ族半導体のうちＶ族元素を窒素とするIII 族窒化物半導体が一般的である。III 族窒化物半導体は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなど、一般式Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるものである。ｎ型不純物としては、Ｓｉなどを用い、ｐ型不純物としてはＭｇなどを用いる。
【００１３】
この第１の発明の発光素子は、側面を光取り出し面として動作させるものである。したがって、基板面に垂直な方向の反射率は高いことが望ましい。反射率を高めるために、第１電極および第２電極を高反射な金属により形成するのがよい。高反射な金属は、たとえばＡｌ、Ａｇ、Ａｇを主成分とする合金、などである。他にも、ＳｉＯ2 とＴｉＯ2 の多層膜などによるＤＢＲ構造を形成することにより、基板面に垂直な方向の反射率を高めてもよい。また、電流を基板面方向に効率的に拡散させるために、第１電極、第２電極の面積はなるべく広くとることが望ましく、第１電極については半導体層表面の５０％以上、第２電極については基板裏面の５０％以上を覆うようにするのが望ましい。
【００１４】
また、ｐ電極とｎ電極の最遠距離間の抵抗は等しいことが望ましい。基板面方向における電流密度分布の偏りがより少なくなるからである。
【００１５】
導電性で発光波長に対して透明な基板には、半導体材料としてIII 族窒化物半導体を用いる場合には、ＧａＮ基板などのIII 族窒化物半導体基板や、ＳｉＣ基板などを用いることができる。また、半導体材料としてＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いる場合には、ＧａＰ基板などを用いることができ、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料を用いる場合には、ＧａＡｓ基板などを用いることができる。
【００１６】
ダイボンディングは、はんだやバンプを介して電流供給体に接続するものであってもよいし、電流供給体に圧着するものであってもよい。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、第１電極および第２電極の最遠距離間の抵抗は、０．１Ω以下であることを特徴とする発光素子である。
【００１８】
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電極および第２電極の最遠距離間の抵抗は、０．０１Ω以下であることを特徴とする発光素子である。
【００１９】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明において、第１電極および第２電極は、高反射な金属からなることを特徴とする発光素子である。
【００２０】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明において、第１電極は半導体層表面の５０％以上を覆うように形成され、第２電極は基板裏面の５０％以上を覆うように形成されていることを特徴とする発光素子である。
【００２１】
第６の発明は、第１の発明から第５の発明において、半導体層は、III 族窒化物半導体からなることを特徴とする発光素子である。
【００２２】
第７の発明は、第１の発明から第６の発明において、基板は、III 族窒化物半導体基板であることを特徴とする発光素子である。
【００２３】
III 族窒化物半導体基板はｃ面基板であってもよいし、ｍ面やａ面などの非極性面を主面とする基板であってもよい。また、不純物がドープされたｎ型、またはｐ型の基板であってもよい
【００２４】
第８の発明は、第７の発明において、ＧａＮ基板であることを特徴とする発光素子である。
【００２５】
第９の発明は、第１の発明から第８の発明において、発光素子の面積は０．２５ｍｍ2 以上であることを特徴とする。
【００２６】
第１０の発明は、第１の発明から第９の発明において、発光素子の平面形状は、矩形であることを特徴とする。
【００２７】
第１１の発明は、第１０の発明において、発光素子の長辺は、５００μｍ以上であることを特徴とする。
【００２８】
第１２の発明は、第１の発明から第１１の発明において、基板裏面は、基板に対して斜めに傾いたテーパー面を有する形状であることを特徴とする発光素子である。
【００２９】
テーパー面の角度は、２０〜７０度の範囲であることが望ましい。この範囲であると、より光取り出し効率が向上するためである。
【００３０】
このようなテーパー面を有する形状は、機械的な加工やドライエッチング、ウェットエッチングなどによって形成することができる。
【００３１】
第１３の発明は、第１２の発明において、基板裏面は、基板裏面のある一端において基板側面に向かって傾斜したテーパー面を有する形状であり、テーパー面に第２電極が形成されていることを特徴とする発光素子である。
【００３２】
第１４の発明は、第１２の発明において、基板裏面の中央部に、側面をテーパー面とする凹部を有することを特徴とする発光素子である。
【００３３】
第１５の発明は、第１の発明から第１４の発明において、第１電極および第２電極のうち一方は、複数のワイヤによりボンディングされていることを特徴とする発光素子である。
【００３４】
第１６の発明は、第１３の発明の発光素子と、凹部を有したマウントと、を備え、発光素子は、第１電極と、テーパー面に形成された第２電極とが、マウントの凹部側面に接するように、マウントに実装されている、ことを特徴とする発光装置である。
【００３５】
第１７の発明は、第１４の発明の発光素子と、上面に向かって断面積が増加するテーパー形状の凹部を有したマウントとを備え、発光素子は、凹部底面に実装されていることを特徴とする発光装置である。
【発明の効果】
【００３６】
第１の発明は、第１電極、第２電極による反射によって側面側から光を取り出す発光素子である。この第１の発明では、第１電極と第２電極の発光素子の最遠距離間の抵抗を１Ω以下としているため、基板面方向における電流密度分布の偏りが減少し、理想的に電流を拡散させることができる。その結果、電流の集中が抑制され、マイグレーションなどの不良発生が減少し、素子の信頼性を向上させることができる。また、ｐ電極とｎ電極の最遠距離間の抵抗をともに１Ω以下としているため、電流拡散のために発生する電圧降下を抑えることができ、駆動電圧を低減することができる。
【００３７】
また第２の発明のように、第１電極および第２電極の発光素子の最遠距離間の抵抗を０．１Ω以下とすると、基板面方向における電流密度分布の偏りがより少なくなるので、素子の信頼性がさらに向上し、駆動電圧もより低減することができる。特に第３の発明のように、第１電極および第２電極の発光素子の最遠距離間の抵抗を０．０１Ω以下とすると、基板面方向における電流密度分布の偏りをさらに少なくすることができる。
【００３８】
また第４の発明のように、ｐ電極およびｎ電極が高反射な金属であると、側面からの光取り出し効率をより向上させることができる。
【００３９】
また、第５の発明のように、第１電極、第２電極を面方向に広く形成することで、基板面方向における電流密度分布の偏りを少なくすることができる。
【００４０】
また、第６の発明のように、本発明は半導体層をIII 族窒化物半導体とする発光素子に適用することができる。
【００４１】
また第７の発明のように、基板としてIII 族窒化物半導体基板を用いることができ、特に第８の発明のようにＧａＮ基板を用いることができる。
【００４２】
また第９の発明のように、本発明は面積が０．２５ｍｍ2 以上の大型の発光素子に適用すると、電流密度分布を均一にする効果が高くて望ましい。
【００４３】
また、第１０の発明のように、本発明は平面形状が矩形の発光素子に適用することができ、特に第１１の発明のように長辺の長さが５００μｍ以上の大型の発光素子に適用すると、電流密度分布を均一にする効果が高くて望ましい。
【００４４】
また、第１２〜１４の発明のように、基板裏面をテーパー形状にすることで、光取り出し効率をより向上させることができる。これは、上下に電極を設けた構造では側面側から光を取り出す必要があるからであり、テーパー形状とすることで側面方向へ光を反射させることができ、光取り出し効率が向上する。
【００４５】
また第１５の発明のように、ｐ電極およびｎ電極の一方をワイヤボンディングする場合には、複数のワイヤによりボンディングすることで、効率的に電流を面方向に拡散させることができる。
【００４６】
また、第１６の発明によると、第１３の発明による発光素子のテーパー面側とは反対側の側面が上方になるようマウントに実装することができ、上方に効率的に光を放射させることができる。
【００４７】
また、第１７の発明によると、第１４の発明による発光素子の側面から放射された光をマウントの凹部側面により反射させ、上方に光を放射するようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
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、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００４９】
図１は、実施例１の発光素子１の構造について示した図である。発光素子１は、ｎ−ＧａＮ基板１０と、ｎ−ＧａＮ基板１０表面上に積層されたIII 族窒化物半導体からなる半導体層１１と、半導体層１１表面１１ａの全面にわたって形成されたｐ電極１２と、ｎ−ＧａＮ基板１０裏面１０ａに形成されたｎ電極１３と、で構成されている。また、発光素子１の平面形状は長方形であり、長辺が１０００μｍ、短辺が３００μｍ、面積０．３ｍｍ2 である。なお、図１（ａ）は短辺方向における断面を示していて、長辺方向は図１（ａ）において紙面垂直方向である。
【００５０】
半導体層１１は、図１（ｂ）に示すように、ｎ層１１１、活性層１１２、ｐ層１１３が順に積層された構造である。ｎ層１１１は、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、ＧａＮからなるｎクラッド層が順に積層された構造であり、ｐ層１１３は、ＡｌＧａＮからなるＭｇがドープされたｐクラッド層、ＧａＮからなるＭｇがドープされたｐコンタクト層が順に積層された構造である。活性層１１２は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。
【００５１】
ｎ−ＧａＮ基板１０の裏面１０ａ側はテーパー形状に加工されており、そのテーパー形状は、ｎ−ＧａＮ基板１０の短辺方向の一方の側面１０ｃ側において、その側面１０ｃ方向に向かって傾斜し、長辺方向に沿ったテーパー面１０ｂを有する形状である。テーパー面１０ｂの傾斜角度は、ｎ−ＧａＮ基板１０に対して約６０度である。ｎ電極１３は、このテーパー面１０ｂにも形成されている。
【００５２】
このようなテーパー形状は、III 族窒化物半導体を異方性エッチングできる溶液によって容易に形成することができる。そのような溶液として、リン酸やピロリン酸などのリン酸類、リン酸と硫酸の混酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどを用いることができる。たとえばリン酸を用いてｎ−ＧａＮ基板１０裏面１０ａをウェットエッチングすると、ｎ−ＧａＮ基板１０に対して約６０度の傾斜を有したテーパー面１０ｂが露出する。
【００５３】
他にも、ドライエッチングや機械的な加工によってテーパー面１０ｂを有した形状を形成してもよい。
【００５４】
ｐ電極１２およびｎ電極１３は、膜厚３００ｎｍのＡｇからなる。Ａｇ以外にも、ＡｌやＡｇ合金などの高反射な金属を用いることができる。また、ｐ電極１２およびｎ電極１３は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどからなるバリア層１４、Ａｕなどからなるはんだである接合用電極層１５に覆われている。バリア層１４と接合用電極層１５を合わせた厚さは、約１μｍである。このバリア層１４と接合用電極層１５とを合わせた状態でのｐ電極１２、ｎ電極１３の長辺方向の抵抗（本発明における最遠距離間の抵抗に略一致する）が、双方ともに０．１Ωとなっている。
【００５５】
この発光素子１は、発光層であるＭＱＷ層１１２から放射された光をｐ電極１２、ｎ電極１３によって反射し、テーパー面１０ｂが形成されている側とは反対側の側面１６を主たる光取り出し面として動作する。
【００５６】
ここで、ｐ電極１２およびｎ電極１３の長辺方向の抵抗が、ともに１Ω以下であるため、電流を理想的に基板面方向に拡散させることができ、基板面方向における電流密度分布の偏りを少なくすることができる。そのため、電流集中が抑制され、マイグレーションなどの不良発生を抑制することができ、素子の信頼性が向上している。ｐ電極１２とｎ電極１３の発光素子１の長辺方向の抵抗が０．１Ω以下となるようにすれば、より基板面方向における電流密度分布の偏りを少なくすることができて望ましく、０．０１Ω以下であればさらに望ましい。
【００５７】
また、ｐ電極１２とｎ電極１３の発光素子１の長辺方向の抵抗を１Ω以下としているため、電流拡散により生じる電圧降下を抑えることができ、大電流駆動時における駆動電圧を従来よりも低減することができる。また、ｎ−ＧａＮ基板１０裏面はテーパー面１０ｂを有したテーパー形状に加工され、テーパー面１０ｂにはｎ電極１３が形成されているため、テーパー面１０ｂによって側面１６方向に反射される光量が増大し、光取り出し効率が向上している。
【００５８】
なお、実施例１ではテーパー面１０ｂの角度は６０度であるが、テーパー面１０ｂのｎ−ＧａＮ基板１０に対する角度は、２０〜７０度の範囲であればよい。この範囲であると、光取り出し効率をより向上できるからである。
【００５９】
図２〜５は、駆動電流を１Ａとし、ｐ電極、ｎ電極の長辺方向の抵抗をさまざまに変化させた場合の長辺方向における電流密度分布および駆動電圧を、シミュレーションにより求めた結果である。なお、解析を容易にするため、発光素子１においてｎ−ＧａＮ基板１０裏面をテーパー形状に加工しない構造の発光素子をモデルとした。
【００６０】
図２は、ｐ電極、ｎ電極の長辺方向の抵抗をともに０．７Ωとした場合の長辺方向における電流密度分布である。図２のように、長辺方向の電流密度分布は比較的均一となっていることがわかる。また、駆動電圧は３．７Ｖであった。これは小型のIII 族窒化物半導体発光素子と比較してそれほど大きくない範囲である。
【００６１】
図３は、ｐ電極、ｎ電極の長辺方向の抵抗をともに０．０７Ωとした場合の長辺方向における電流密度分布である。図３のように、長辺方向の電流密度分布は図２の場合よりもさらに均一となっていることがわかる。また、駆動電圧は３．３Ｖであり、図２の場合よりも低い駆動電圧となっている。
【００６２】
図４は、ｐ電極の長辺方向の抵抗を０．０７Ω、ｎ電極の長辺方向の抵抗を０．０３Ωとした場合の長辺方向における電流密度分布である。図３のように、ｐ電極、ｎ電極の長辺方向の抵抗が双方ともに十分に低いため、ｐ電極の長辺方向の抵抗とｎ電極の長辺方向の抵抗とが異なっていても、その電流密度分布への影響は少なく、図３の場合に匹敵する均一な分布が得られている。また、駆動電圧は図３の場合と同じく３．３Ｖであった。
【００６３】
図５は、ｐ電極の長辺方向の抵抗を６．７Ω、ｎ電極の長辺方向の抵抗を０．６７Ωとした場合の長辺方向における電流密度分布である。図５のように、一方の長辺方向の抵抗が低くても、他方の長辺方向の抵抗が高いために電流密度分布に偏りが生じている。また、駆動電圧も４．８Ｖであり十分な低さではない。
【００６４】
図６は、発光素子１をサブマウント５０に実装した発光装置の構造に示した図である。サブマウント５０は、Ｓｉからなり、底面から上面に向かって断面積が増加する角錐台状の凹部５１が形成されている。この凹部５１は、Ｓｉに対して異方性エッチング可能な溶液によってウェットエッチングすることで形成した。凹部５１の一方の側面５１ａからサブマウント５０の表面にわたってｐ電極５２が形成され、側面５１ａと対向する側の凹部５１側面５１ｂからサブマウント５０の表面にわたってｎ電極５３が形成されている。発光素子１は、発光素子１のｐ電極１２側と側面５１ａに形成されたサブマウント５０のｐ電極５２とが接し、発光素子１のｎ電極１３側と側面５１ｂに形成されたサブマウント５０のｎ電極とが接するように凹部５１にはめ込まれ、実装されている。すなわち、発光素子１のｐ電極１２とｎ電極１３の双方が電流供給体であるサブマウント５０にダイボンディングされている状態である。
【００６５】
発光素子１をこのように実装することで、テーパー面１０ｂ側とは反対側の側面１６から上方に効率的に光を放射させることができる。
【実施例２】
【００６６】
図７は、実施例２の発光素子２の構造に示した図である。この発光素子２は、ｎ−ＧａＮ基板２０表面上に、実施例１の発光素子１と同様に半導体層１１と、ｐ電極１２と、ｎ電極１３と、で構成されている。実施例１の発光素子１との違いは、ｎ−ＧａＮ基板２０裏面２０ａの加工形状が、実施例１のｎ−ＧａＮ基板１０の加工形状と異なることである。すなわち、ｎ−ＧａＮ基板２０裏面２０ａの中央部に、ｎ−ＧａＮ基板２０に対して傾斜したテーパー面２０ｂを側面とするＶ字型形状の凹部２１が形成されている点が異なっている。Ｖ字の頂角の位置から半導体層までの厚さｄは、ｎ−ＧａＮ基板２０の厚さの３０〜６０％の範囲であることが望ましい。また、テーパー面２０ｂのｎ−ＧａＮ基板２０に対する角度θは、２０〜７０度の範囲が望ましい。厚さｄ、角度θがこの範囲であると、光取り出し効率をより向上できるからである。
【００６７】
この発光素子２は、実施例１の発光素子１と同様に、電流集中が抑制されているため素子の信頼性が高く、また駆動電圧が低減されている。さらに、テーパー面２０ｂに形成されたｎ電極１３によって光を側面方向に反射させることができるため、側面方向の光取り出し効率が向上している。
【００６８】
図８は、発光素子２をサブマウント６０に実装した発光装置の構造に示した図である。サブマウント６０は、底面から上面に向かって断面積が増加する角錐台状の凹部６１が形成されていて、凹部６１の底面６１ｂは発光素子２の面積よりも広い。凹部６１の底面６１ｂからサブマウント６０の側面６１ａ、サブマウント６０の上面にわたってｎ電極６３が形成され、サブマウント５０上面のｎ電極６３とは離間した位置にｐ電極６２が形成されている。発光素子２は、凹部６１の底面６１ｂに形成されたｎ電極６２上に、発光素子２のｎ電極１３側がｎ電極６２と接続するようにダイボンディングされ、ボンディングワイヤ６４ａ、ｂ、ｃによって発光素子２のｐ電極１２側と、サブマウント６０のｐ電極６２とが接続されている。
【００６９】
このように発光素子２を実装すると、発光素子２の側面から放射された光をサブマウント６０の側面６１ａによって反射させることで、効率的に光を上方に放射させることができる。また、ｐ電極１２が複数のワイヤによってボンディングされているため、面方向に効率的に電流を拡散させることができる。
【００７０】
実施例では基板裏面をテーパー形状にしているが、必ずしも裏面をテーパー形状に加工する必要はない。ただし、テーパー形状に加工して側面からの光取り出し効率を向上させる方が望ましい。
【００７１】
また、実施例ではｐ電極、ｎ電極を高反射な金属とすることで、反射率を高め、光取り出し効率を向上させているが、発光層の上部側と下部側にＳｉＯ2 とＴｉＯ2 の多層膜などによるＤＢＲ構造を形成することで反射率を高めるようにしてもよい。
【００７２】
また、実施例では成長基板としてｎ−ＧａＮ基板を用いているが、本発明はこれに限るものではなく、導電性で発光波長に対して透明な基板であればよい。たとえば、ＡｌＧａＮなどのIII 族窒化物半導体基板や、ＳｉＣ基板などを用いてもよい。また、半導体層はIII 族窒化物半導体である必要はなく、発光素子の材料として従来より使用されているもの、たとえばＡｌＧａＩｎＡｓ系の材料や、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料、であればよい。ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料を用いる場合には成長基板としてＧａＡｓ基板などを用いることができ、ＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いる場合には成長基板としてＧａＰ基板などを用いることができる。
【００７３】
また、実施例では発光素子の平面形状は長方形であったが、任意の形状でよい。また、発光素子の大きさは実施例に限るものではないが、発光素子の面積が０．２５ｍｍ2 以上、または発光素子の平面形状が長方形である場合にはその長辺が５００μｍ以上であることが望ましい。このような大型の発光素子では、電流密度分布の均一性が低いため、本発明を適用することで効果的に電流密度分布の均一性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の発光素子は、大電流用途に適しているので、一般照明などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１の発光素子１の構造を示す図。
【図２】電流密度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図３】電流密度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図４】電流密度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図５】電流密度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図６】発光素子１を実装した発光装置の構造を示す図。
【図７】実施例２の発光素子２の構造を示す図。
【図８】発光素子２を実装した発光装置の構造を示す図。
【符号の説明】
【００７６】
１０、２０：ｎ−ＧａＮ基板
１１：半導体層
１２：ｐ電極
１３：ｎ電極
５０、６０：サブマウント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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