(57)【要約】【課題】  電灯や蛍光管などの代りに用いることができる半導体発光装置を静電気などのサージから保護することにより、街灯や信号機などに用いられても信頼性の高い半導体発光装置を提供する。【解決手段】  基板上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部が形成され、その半導体積層部が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極１９、２０が設けられることにより、複数個の発光部１が形成されている。この複数個の発光部１は、配線膜３を介して、それぞれ直列および／または並列に接続されるが、外部電源と接続される電極パッド４ａ、４ｂ間に直列に接続される複数個の発光部１と直列に、サージを吸収するインダクタ８が形成されている。一例として、インダクタ８が、複数個の発光部１を渦巻き状に形成することにより形成されている。【選択図】        図１
2006080441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部が形成され、該半導体積層部が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極が設けられる複数個の発光部と、前記複数個の発光部を、それぞれ直列および／または並列に接続するために前記電極に接続される配線膜とを有し、前記直列および／または並列に接続される複数の発光部のうち、外部電源と接続される一対の電極パッド間に直列に接続される前記複数個の発光部と直列に、サージを吸収するインダクタが形成されてなる半導体発光装置。
【請求項２】
前記インダクタが、前記直列に接続される複数個の発光部を渦巻き状に配列することにより形成されてなる請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記インダクタが、前記直列に接続される複数個の発光部のうち、少なくとも２個の発光部間に前記配線膜により形成されてなる請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記直列に接続される複数個の発光部の群れが少なくとも２組並列に前記一対の電極パッド間に接続され、該少なくとも２組の並列に接続される発光部群の接続部と前記一対の電極パッドの一方との間に前記インダクタが接続されてなる請求項１記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板上に複数個の発光部が形成され、直並列に接続されることにより、たとえば１００Ｖの商用交流電源で照明用の電灯や蛍光管の代りに使用し得るような半導体発光装置に関する。さらに詳しくは、半導体により形成される複数個の発光部を直列に接続してその接続端子を１００Ｖなどの商用交流電源などに接続する場合に、サージなどに対しても強い構造の半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色系発光ダイオード（ＬＥＤ）の出現により、ディスプレイの光源や信号装置の光源などにＬＥＤが用いられ、さらに電灯や蛍光管の代りにＬＥＤが用いられるようになってきている。この電灯や蛍光管に代ってＬＥＤを用いる場合、１００Ｖの交流駆動でそのまま動作することが好ましく、たとえば図８に示されるように、ＬＥＤを直並列に接続し、交流電源７１に接続する構成のものが知られている。なお、Ｓはスイッチを示す（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−０８３７０１号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、複数個のＬＥＤを直並列に接続して電灯などの代りにすることにより、省電力化を行うことができる。しかしながら、ＬＥＤは元々半導体層の積層により形成されており、サージなどの高電圧が印加されると半導体層のｐｎ接合が破壊されてショート不良やオープン不良などの問題が起こりやすい。ショート不良が発生すると直列に接続された他のＬＥＤに印加される電圧が大きくなり、他のＬＥＤの寿命を短くする。また、直列に接続されたＬＥＤの１個にオープン不良が発生すると、直列に接続されたＬＥＤの全てを発光させることができなくなる。とくに街灯や信号機などに用いられると、たとえば低温になった場合など、とくに静電気が発生しやすいと共に、雷による影響も受けやすいという問題がある。
【０００４】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、電灯や蛍光管などの代りに用いることができる半導体発光装置を静電気などのサージから保護することにより、街灯や信号機などに用いられても信頼性の高い半導体発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による半導体発光装置は、基板と、該基板上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部が形成され、該半導体積層部が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極が設けられる複数個の発光部と、前記複数個の発光部を、それぞれ直列および／または並列に接続するために前記電極に接続される配線膜とを有し、前記直列および／または並列に接続される複数の発光部のうち、外部電源と接続される一対の電極パッド間に直列に接続される前記複数個の発光部と直列に、サージを吸収するインダクタが形成されている。
【０００６】
前記インダクタは、前記直列に接続される複数個の発光部を渦巻き状に配列することにより形成されてもよいし、前記直列に接続される複数個の発光部のうち、少なくとも２個の発光部間に前記配線膜により形成されてもよい。
【０００７】
さらに、前記直列に接続される複数個の発光部の群れが少なくとも２組並列に前記一対の電極パッド間に接続され、該少なくとも２組の並列に接続される発光部群の接続部と前記一対の電極パッドの一方との間に前記インダクタが接続されることにより、少ないインダクタで、多くの発光部をサージから保護することができる。
【０００８】
ここに並列に接続されるとは、複数個の発光部の群れが順方向同士で並列に接続される場合の他、逆方向で並列（逆並列）に接続される場合を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体層の積層により形成した発光部を直列および／または並列に接続して形成した半導体発光装置において、外部電源と接続される一対の電極パッド間に発光部と直列にサージを吸収するインダクタが半導体発光装置内で一体に形成されているため、保護素子を外部接続することなく、サージが突入しても、発光部を保護することができる。しかも、発光部を渦巻き状に形成することにより、半導体積層部から各発光部への電気的分離の際にパターンをを渦巻き状にし、配線をするだけでインダクタを作りこむことができるため、インダクタを形成するスペースや製造工程を増やすことなくインダクタを作り込むことができ、サージの突入により、直列に接続される発光部を介して電流が流れようとすると、電流は渦巻き状になるため、磁界が発生して電流を阻止するように作用する。また、２個の発光部間に配線を渦巻き状に形成することにより、配線を形成する際のパターニングと渦巻きの中心から配線を引き出す際に絶縁膜を介して引き出す必要があるが、発光部間のスペースと、配線の際のプロセスを利用してインダクタを作り込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体発光装置について説明をする。本発明による半導体発光装置は、図１にその一実施形態の概念的平面説明図および図３に半導体積層部の構造例が示されるように、基板１１上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部１７が形成され、その半導体積層部１７が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極１９、２０が設けられることにより、複数個の発光部１が形成されている。この複数個の発光部１は、配線膜３を介して、それぞれ直列および／または並列に接続されるが、外部電源と接続される電極パッド４ａ、４ｂ間に直列に接続される複数個の発光部１と直列に、サージを吸収するインダクタ８が形成されている。図１に示される例では、インダクタ８が、複数個の発光部１を渦巻き状に形成することにより形成されている。
【００１１】
すなわち、図１に示される例では、一対の電極パッド４ａ、４ｂ間に、各発光部１のｐｎ方向（ｐ側電極１９とｎ側電極２０の順番）を揃えて直列に接続される第１の発光部群１ＧＡと、発光部１のｐｎ方向を逆方向に揃えて直列に接続される第２の発光部群１ＧＢが逆並列に接続され、それぞれの発光部群１ＧＡ、１ＧＢが渦巻き状に並べられている。商用交流電源１００Ｖに直接接続して使用する電灯の代りに用いるような場合には、交流電源に接続される一対の電極パッド４ａ、４ｂの間に１００Ｖが印加されるように発光部１が接続される。すなわち、発光部の動作電圧は、１個当り３.５〜５Ｖであるため、２０〜３０個程度の発光部１が直列に接続されると共に、この複数個の発光部１が渦巻き状に配線３で接続されている。直列に接続される複数個の発光部１の動作電圧の合計が丁度１００Ｖにならない場合には、抵抗またはキャパシタが直列に接続されて調整される。
【００１２】
なお、図１に示される例では、一対の電極パッド４ａ、４ｂに対してｐｎ方向が逆方向に接続された１組づつが並列に接続された例になっているが、必要な明るさに応じて、必要な組だけ並列に接続される。この場合も、必要な明るさに調整するために、一部の発光部１に代えてキャパシタや抵抗が接続される場合がある。また、一対の電極パッド間に印加し得る電圧は１００Ｖに限らず、所望の電圧になるように形成することができる。
【００１３】
さらに、図１に示される例では、発光部１を直列に接続したものを逆並列に接続することにより交流動作をする１組を構成しているが、各発光部１の接続は、この例に限定されるものではなく、たとえば図２に示されるように、２個の発光部１を逆並列に接続しておいて、それを動作電圧の合計が１００Ｖ近くになるように直列に接続する構造にすることができる。このような構造にしても、サージの極性に応じて順方向の発光部１を通って電流が流れ始め、その電流により磁界が発生し、そのときのインダクタンスによりサージの突入を阻止するように働く。すなわち、図１または図２のいずれの構造でも、サージによる大量の電流が流れて発光部１を破壊する前に、僅かな電流により発生する磁界により、サージの侵入を阻止させる。なお、図２の接続は、各発光部１を逆並列に接続してから直列に接続されている点で図１に示される例と異なるだけで、他の構成は同じであり、さらにこの組が並列に接続され得ることも同じである。図１と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００１４】
図１および図２に示される発光部１は、たとえば図３に示されるように、青色発光の発光部１（以下、単にＬＥＤともいう）が窒化物半導体の積層により形成され、その表面に図示しない、たとえばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体やＳｒ-Ｚｎ-Ｌａ蛍光体などからなる発光色変換部材が設けられることにより、白色光を発光する発光装置として形成されている。そのため、半導体層積層部１７は、窒化物半導体層の積層により形成されている。しかし、赤、緑、青の３原色の発光部を形成して白色光になるようにすることもできるし、必ずしも白色光にする必要はなく、所望の発光色の発光部に形成することができる。また、図３に示される例では、配線膜３の段差による断線や膜厚が薄くなって抵抗が増大するという問題を避けるため、各発光部１間を分離する分離溝１７ａが、分離溝１７ａを挟む半導体積層部の表面が実質的に同一な面に形成されている。このような実質的に同一な面の部分に分離溝１７ａを形成すれば、分離溝１７ａを電気的絶縁が得られる程度に狭く形成することにより、その中に埋め込まれる絶縁膜に窪みができても、配線膜３は殆ど段差なく形成することができるからである。
【００１５】
ここに実質的に同一な面とは、完全な同一面であることを意味するものではなく、配線膜を形成する際に段差によるステップカバレッジの問題が生じない程度の段差以下であることを意味し、具体的には、両面の差が０.３μｍ程度以下であることを意味する。また、窒化物半導体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物またはIII 族元素のＧａの一部または全部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物(窒化物)からなる半導体をいう。
【００１６】
基板１１としては、窒化物半導体を積層するには、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）またはＳｉＣが用いられるが、図３に示される例では、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）が用いられている。しかし、基板は積層される半導体層に応じて格子定数や熱膨張係数などの観点から選ばれる。
【００１７】
サファイアからなる基板１１上に積層される半導体積層部１７は、たとえばＧａＮからなる低温バッファ層１２が０.００５〜０.１μｍ程度、ついでアンドープのＧａＮからなる高温バッファ層１３が１〜３μｍ程度、その上にＳｉをドープしたｎ形ＧａＮからなるコンタクト層およびｎ形ＡｌＧａＮ系化合物半導体層からなる障壁層(バンドギャップエネルギーの大きい層)などにより形成されるｎ形層１４が１〜５μｍ程度、バンドギャップエネルギーが障壁層のそれよりも小さくなる材料、たとえば１〜３ｎｍのＩｎ0.13Ｇａ0.87Ｎからなるウェル層と１０〜２０ｎｍのＧａＮからなるバリア層とが３〜８ペア積層される多重量子井戸 (ＭＱＷ)構造の活性層１５が０.０５〜０.３μｍ程度、ｐ形のＡｌＧａＮ系化合物半導体層からなるｐ形障壁層(バンドギャップエネルギーの大きい層)とｐ形ＧａＮからなるコンタクト層とによるｐ形層１６が合せて０.２〜１μｍ程度、それぞれ順次積層されることにより形成されている。
【００１８】
図３に示される例では、アンドープで、半絶縁性のＧａＮからなる高温バッファ層１３が形成されている。基板がサファイアのような絶縁性基板からなる場合には、必ずしも半絶縁になっていなくても基板まで後述する分離溝を形成すれば支障はないが、アンドープにした方が積層する半導体層の結晶性が良くなるため、さらには、半絶縁性半導体層が設けられていることにより、各発光部に電気的分離する際に、基板表面までを完全にエッチングしなくても、電気的に分離することができるため好ましい。基板１１がＳｉＣのような半導体基板からなる場合には、隣接する発光部間を電気的に分離させるため、アンドープで半絶縁性の高温バッファ層１３が形成されることが各発光部を独立させるために必要となる。
【００１９】
また、ｎ形層１４およびｐ形層１６は、障壁層とコンタクト層の２種類で構成する例であったが、キャリアの閉じ込め効果の点から活性層６側にＡｌを含む層が設けられることが好ましいものの、ＧａＮ層だけでもよい。また、これらを他の窒化物半導体層で形成することもできるし、他の半導体層がさらに介在されてもよい。さらに、この例では、ｎ形層１４とｐ形層１６とで活性層１５が挟持されたダブルヘテロ接合構造であるが、ｎ形層とｐ形層とが直接接合するｐｎ接合構造のものでもよい。また、活性層１５上に直接ｐ形ＡｌＧａＮ系化合物層を成長したが、数ｎｍ程度のアンドープＡｌＧａＮ系化合物層を成長することにより、活性層１５の下側にピット発生層を形成して活性層１５にできたピットを埋め込みながら、ｐ形層とｎ形層との接触によるリークを防止することもできる。
【００２０】
半導体積層部１７上には、たとえばＺｎＯなどからなり、ｐ形半導体層１６とオーミックコンタクトをとることができる透光性導電層１８が０.０１〜０.５μｍ程度設けられている。この透光性導電層１８は、ＺｎＯに限定されるものではなく、ＩＴＯや、ＮｉとＡｕとの２〜１００ｎｍ程度の薄い合金層でも、光を透過させながら、電流をチップ全体に拡散することができる。この半導体積層部１７の一部がエッチングにより除去されてｎ形層１４が露出され、さらにそのｎ形層１４の露出部の近傍で間隔ｄだけ離間してエッチングにより分離溝１７ａが形成されている。この分離溝１７ａを、ｎ形層１４の露出部から形成しないで、ｎ形層１４の露出部から間隔ｄだけ離間して形成する理由は、分離溝１７ａとｎ形層１４の露出部の幅が大きくなり、分離溝１７ａ分部での配線膜３の段差が大きくなるのを防止するためであるが、本発明では、この間隔ｄを設けることは必須ではない。
【００２１】
間隔ｄを設ける場合、この離間する部分は発光領域（長さＬ１の部分）としては寄与せずダミー領域５となり、後述するように熱放散部、配線などの形成スペースなどとすることができ、目的に応じて間隔ｄは１〜５０μｍ程度の範囲内で設定される。この分離溝１７ａは、ドライエッチングなどにより形成されるが、電気的に分離できる範囲で、できるだけ狭い幅ｗで形成され、０.６〜５μｍ程度、たとえば１μｍ程度（深さは５μｍ程度）に形成される。
【００２２】
そして、透光性導電層１８上の一部に、ＴｉとＡｕとの積層構造により、ｐ側電極（上部電極）１９が形成され、半導体積層部１７の一部がエッチングにより除去されて露出するｎ形層１４にオーミックコンタクト用のｎ側電極（下部電極）２０が、Ｔｉ-Ａｌ合金などにより形成されている。図３に示される例では、配線膜３の段差をできるだけなくするため、この下部電極２０が、０.４〜０.６μｍ程度の厚さに形成され、上部電極１９とほぼ同程度の高さになるように形成されている。しかし、上部電極１９とほぼ同じ高さにならなくても、配線膜３は真空蒸着などにより下部電極２０上に堆積されるため、それ程段差は形成されず、通常の高さのままでもよい。しかし、下部電極２０の厚さが上部電極１９の厚さより厚く形成されれば配線膜の信頼性が向上し、上部電極１９と同程度の高さになればより好ましい。
【００２３】
そして、この上部電極１９および下部電極２０の表面が露出するように半導体積層部１７の露出する表面および分離溝１７ａ内に、たとえばＳｉＯ2などからなる絶縁膜２１が設けられている。その結果、分離溝１７ａで区切られた発光部１が基板１１上に複数個形成されている。このｎ形層１４の露出部および分離溝１７ａの形成を前述の図１または図２に示されるようにパターニングをし、図１または図２に示されるように配線膜３を形成することにより、発光部１が直並列に接続され、インダクタを内蔵した半導体発光装置が得られる。この配線膜３は、ＡｕまたはＡｌなどの金属膜を真空蒸着またはスパッタリングなどにより０.３〜１μｍ程度の厚さに形成されている。
【００２４】
つぎに、図３に示される構造の半導体発光装置の製法について説明をする。有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、キャリアガスのＨ2 と共にトリメチリガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）、トリメチルアルミニウム(ＴＭＡ)、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの反応ガスおよびｎ形にする場合のドーパントガスとしてのＳｉＨ4 、ｐ形にする場合のドーパントガスとしてのシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）またはジメチル亜鉛(ＤＭＺｎ)などの必要なガスを供給して順次成長する。
【００２５】
まず、たとえばサファイアからなる基板１１上に、たとえば４００〜６００℃程度の低温で、ＧａＮ層からなる低温バッファ層１２を０.００５〜０.１μｍ程度成膜した後、温度を６００〜１２００℃程度の高温に上げて、アンドープのＧａＮからなる半絶縁性の高温バッファ層１３を１〜３μｍ程度、Ｓｉをドープしたｎ形ＧａＮおよびＡｌＧａＮ系化合物半導体からなるｎ形層１４を１〜５μｍ程度成膜する。
【００２６】
つぎに、成長温度を４００〜６００℃の低温に下げて、たとえば１〜３ｎｍのＩｎ0.13Ｇａ0.87Ｎからなるウェル層と１０〜２０ｎｍのＧａＮからなるバリア層とが３〜８ペア積層される多重量子井戸 (ＭＱＷ)構造の活性層６を０.０５〜０.３μｍ程度成膜する。
【００２７】
ついで、成長装置内の温度を６００〜１２００℃程度に上げ、ｐ形のＡｌＧａＮ系化合物半導体層およびＧａＮからなるｐ形層１６を合せて０.２〜１μｍ程度積層する。
【００２８】
その後、表面にＳｉ3Ｎ4などの保護膜を設けてｐ形ドーパントの活性化のため、４００〜８００℃程度で１０〜６０分程度のアニールを行い、たとえばＺｎＯ層をＭＢＥ、スパッタ、真空蒸着、ＰＬＤ、イオンプレーティングなどの方法により０.０１〜０.５μｍ程度成膜することにより透光性導電層１８を形成する。ついで、ｎ側電極２０を形成するため、ｎ形層１４が露出するように、積層された半導体積層部１７の一部を塩素ガスなどによる反応性イオンエッチングによりエッチングする。さらに引き続き、ｎ形層１４を露出させた近傍で、発光部１間を電気的に分離するため、ｎ形層１４の露出部と離間して半導体積層部１７を１μｍ程度の幅ｗで、同様にドライエッチングにより半導体積層部１７の高温バッファ層１３に至るまでエッチングする。ｎ形層１４の露出部と分離溝１７ａとの間隔ｄは、たとえば１μｍ程度になるように形成される。なお、ｎ形層１４を露出させるエッチングや分離溝１４ａの形成は、前述の図１または図２のように形成するパターンに応じて必要な領域に行われる。
【００２９】
つぎに、露出したｎ形層１４の表面にＴｉとＡｌを、それぞれ０.１μｍ程度と、０.３μｍ程度、スパッタリングまたは真空蒸着により連続して付着し、ＲＴＡ加熱により６００℃程度で５秒間の熱処理をすることにより合金化して、ｎ側電極２０を形成する。なお、ｎ側電極はリフトオフ法により形成すれば、マスクを除去することにより所定の形状のｎ側電極を形成することができる。その後、ｐ側電極１９のために透光性導電層１８上にＴｉとＡｕをそれぞれ０.１μｍと０.３μｍ程度づつ真空蒸着することにより、ｐ側電極１９を形成する。その後、全面にＳｉＯ2などの絶縁膜２１を形成し、ｐ側電極１９およびｎ側電極２０の表面が露出するように絶縁膜２１の一部をエッチング除去する。そして、露出するｐ側電極１９およびｎ側電極２０を接続する部分のみ開口したレジスト膜を設けてＡｕ膜またはＡｌ膜などを真空蒸着などにより設けてからレジスト膜を除去するリフトオフ法などにより所望の配線膜３を形成し、複数個の発光部１からなる発光部群の組合せごとにウェハからチップ化することにより、図１または図２に示される半導体発光装置のチップが得られる。なお、配線膜３を形成する際に、図１または図２に示されるように、配線膜３と同じ材料で同時に外部と接続用の電極パッド４（４ａ、４ｂ）を形成する。
【００３０】
図３に示される例によれば、ｎ側電極２０を形成するためのｎ形層１４の露出部と、発光部１間を分離するための分離溝１７ａとが、近傍であっても（目的に応じてダミー領域５の幅を広くすることができる）別の部分に形成されており、さらにｎ側電極２０が高く形成されているため、隣接する発光部１間のｎ側電極２０とｐ側電極１９とを接続する配線膜３は、分離溝１７ａを介して形成されていても、大きな段差を経て接続する必要がない。すなわち、分離溝１７ａの深さは、３〜６μｍ程度あるが、その幅は０.６〜５μｍ程度、たとえば１μｍ程度と電気的分離が得られる程度の非常に狭い間隔であり、絶縁膜２１が完全に埋め込まれていなくても、表面は殆ど塞がり、その表面に形成される配線膜３には、多少の凹みは生じても大きな段差は生じない。そのため、ステップカバレッジの問題は一切なく、非常に信頼性のある配線膜３を有する半導体発光装置が得られる。
【００３１】
前述の例は、ｎ形層１４の露出部と、分離溝１７ａを異なる場所に形成することにより、分離溝１７ａを挟んだ半導体層の表面を実質的に同一面になるようにしたが、ｎ形層１４を露出させた露出部と連続して分離溝１７ａが形成されていても、傾斜面を有するダミー領域（中間領域）を設けることにより、断線の問題を防止することができる。その例が、図４に同様の断面説明図で示されている。
【００３２】
図４において、半導体積層部１７は図３に示される例と同じであるので、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。この例では、分離溝１７ａが半導体積層部１７の表面から形成されるのではなく、ｎ形層１４の露出面からさらに高温バッファ層１３に至るように分離溝１７ａが形成されている。ただし、分離溝１７ａを挟んでｎ側電極２０を形成する側と反対側にもｎ形層１４の露出部が形成され、そのｎ形層１４の露出部から半導体積層部１７上の透光性導電層１８の表面に達する傾斜面を有するダミー領域５が形成されていることに特徴がある。
【００３３】
このダミー領域５は、１つの発光部１ａとその隣の発光部１ｂとの間に形成されており、その幅Ｌ２は、１０〜５０μｍ程度に形成される。なお、このときの発光部１の幅Ｌ１は、６０μｍ程度である。また、このダミー領域５は、図４に示されるように、ｎ形層１４の露出部から半導体積層部１７の表面に至る傾斜面１７ｃが形成されている。図４には模式的に構造図が示されているだけで、寸法的には正確な図になっていないが、透光性導電層１８の表面とｎ形層１４との段差は、前述のように、０.５〜１μｍ程度で、ｎ形層１４の露出面から、分離溝１７ａの底までの寸法は３〜６μｍ程度ある。しかし、この分離溝１７ａの幅ｗは、前述のように、１μｍ程度であり、少なくとも分離溝１７ａの表面は、少々の窪みはできても殆ど絶縁膜２１により埋められている。したがって、このダミー領域５のｎ形層１４の露出面を経て配線膜３を形成すれば、殆どステップカバレッジの問題をなくすることができるが、図４に示される例では、このダミー領域５に傾斜面１７ｃが形成されている。これにより、絶縁膜２１および配線膜３は緩やかな勾配になり、より一層配線膜３の信頼性を向上させることができる。
【００３４】
このような傾斜面１７ｃを形成するには、たとえば傾斜面を形成する場所以外のところをレジスト膜などによりマスクし、基板１１を斜めに傾けてドライエッチングなどによりエッチングすることにより、図４に示されるような傾斜面１７ｃを形成することができる。その後は、前述の図３に示される例と同様に、ｐ側およびｎ側の電極１９、２０を形成し、その電極表面が露出するように絶縁膜２１を形成し、配線膜３を形成することにより、図４に示される構造の半導体発光装置を得ることができる。
【００３５】
このダミー領域５が形成されることにより、前述のような傾斜面１７ｃを形成することができる他に、ダミー領域５自身は発光には寄与しないが、隣接する発光部１で発光した光が半導体層を伝ってこのダミー領域５の表面や側面から光を放射させることができ、発光部１が連続して形成される場合よりも、その発光効率（入力に対する出力）が向上する。また、発光部１が連続して形成されていると、通電により発熱した熱が逃げにくくて、結局は発光効率が低下したり、信頼性の低下を来す恐れがあるが、このような発光させないダミー領域５が形成されることにより、発熱しないで熱放散をしやすいため、信頼性の面からも好ましい。さらに、前述の図２に示されるように、横側に並ぶ２つの発光部１を配線膜３で連結する場合、配線膜３の形成場所が必要となるが、このダミー領域５に配線膜３を形成することができるし、後述するインダクタやキャパシタや抵抗（直列抵抗が１００Ｖに適合させるのに用いる場合がある）などの付属部品を形成するスペースとして利用することができる。また、自由に配線膜を形成するスペースがあるため、発光部１自身の構造を四角形状ではなく円形形状（上面図の形状）など、光の取出し構造を考慮した所望の形状にしやすいというメリットもある。すなわち、配線膜の断線防止のみならず、種々のメリットが付随する。このダミー領域５の利用は、図３の例でも同じである。
【００３６】
図４に示される例では、このダミー領域５と半導体積層部１７の高い側で隣接する発光部１とのあいだにも、その表面から高温バッファ層１３に至る第２の分離溝１７ｂが形成されている。この第２の分離溝１７ｂも、半導体積層部表面がほぼ同じ面の場所に形成されており、しかも前述と同様の電気的に分離し得る範囲で、できるだけ狭い間隔、すなわち１μｍ程度の幅で形成されている。そのため、この第２の分離溝１７ｂ上に絶縁膜２１を介して配線膜３が形成されても、断線などの問題は生じない。この第２の分離溝１７ｂは無くても構わないが、第２の分離溝１７ｂが設けられることにより、エッチングのバラツキにより分離溝１７ａが完全に高温バッファ層１３に達していない場合が生じても、隣接する発光部１間の電気的分離を確実にすることができ、その信頼性を向上させることができる。
【００３７】
図５は、配線膜３を形成する構造の他の例を示す図である。すなわち、この例では、各発光部１に分離するための分離溝１７ａを半導体層の表面が実質的に同一な部分に形成するのではなく、ｎ形層１４の露出面から引き続きその一部で分離溝１７ａを形成したものである。このような場合でも、分離溝１７ａ内に、たとえばクラリアント・ジャパン株式会社の商品名spinfil 130のように、スピンコートして２００℃１０分、４００℃１０分の硬化処理をすることにより４００℃程度の高温に耐え、透明な絶縁性を有する絶縁膜を形成すれば、分離溝などの凹部を埋めることができ、ｎ形層１４の露出面から上部電極１９層に直接配線膜３を形成しても、それ程段差が問題になることはなく、本発明の半導体発光装置を得ることができる。このように、分離溝１７ａによる段差の問題を解消できれば、分離溝１７ａを挟む半導体層の表面が実質的に同一面であることは、必ずしも必須ではない。なお、分離溝１７ａの位置と、配線膜３の構造以外の半導体積層部１７の構造は図３または４に示される例と同じで、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
図６は、本発明による半導体発光装置の他の実施形態を示す図である。すなわち、この例は隣接する発光部１の間にインダクタ８が形成された例である。すなわち、たとえば前述の図４に示されるダミー領域５表面のスペースを利用して、配線膜３により渦巻きを形成した例である。このような渦巻きが形成されることにより、インダクタンスが１〜１０ｎＨ程度に形成され、サージが入力しても減衰させる作用をする。この発光部１間に形成するインダクタ８は、電極パッドに近い部分に形成することが好ましく、数個程度のインダクタを形成すれば通常のサージを減衰させることができるため、全ての発光部間に設ける必要はない。なお、渦巻きの中心の端部は、図示しない絶縁膜を介して設けられる配線膜により一方の発光部と接続される。
【００３９】
図７は、本発明の半導体発光装置のさらに他の例を示す図で、発光部群１ＧＡ、１ＧＢ…が、一対の電極パッド４ａ、４ｂ間に少なくとも２組並列に接続される場合、その少なくとも２組の並列に接続される発光部群１ＧＡ、１ＧＢの接続部１ｄと一対の電極パッドの一方４ａとの間にインダクタ８が接続されている。このインダクタ８は、電極パッド４ａの近傍のスペースに、図６に示される例と同様に配線膜３（巻き数は図６の場合より多くする）により形成することができる。その結果、少ないインダクタで、多くの発光部をサージから保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による半導体発光装置の一実施形態の模式的平面説明図である。
【図２】図１の変形例を示す図１と同様の説明図である。
【図３】本発明による半導体発光装置の発光部の一例を示す断面図である。
【図４】本発明による半導体発光装置の発光部の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明による半導体発光装置の発光部の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明による半導体発光装置の他の形態を示す説明図である。
【図７】本発明による半導体発光装置のさらに他の形態を示す説明図である。
【図８】ＬＥＤを用いて照明装置を形成する従来の回路例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    発光部
３    配線膜
４ａ、４ｂ    電極パッド
８    インダクタ
１１    基板
１３    高温バッファ層
１４    ｎ形層
１５    活性層
１６    ｐ形層
１７    半導体積層部
１７ａ  分離溝
１８    透光性導電層
１９    ｐ側電極（上部電極）
２０    ｎ側電極（下部電極）
２１    絶縁膜
【図１】
2006080441.tif 000003
【図２】
2006080441.tif 000004
【図３】
2006080441.tif 000005
【図４】
2006080441.tif 000006
【図５】
2006080441.tif 000007
【図６】
2006080441.tif 000008
【図７】
2006080441.tif 000009
【図８】
2006080441.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月13日(2006.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部が形成され、該半導体積層部が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極が設けられる複数個の発光部と、前記複数個の発光部を、それぞれ直列および／または並列に接続するために前記電極に接続される配線膜とを有し、前記複数個の発光部が、外部電源と接続される一対の電極パッド間に交流駆動で双方向に電流を流し得るように直列および並列に接続され、該一対の電極パッド間に直列に接続される複数個の発光部と直列に、サージの極性に拘らずサージを吸収するようにインダクタが形成されることにより、１個の半導体チップ内に複数個の発光部とインダクタとが形成されてなる半導体発光装置。
【請求項２】
前記一対の電極パッド間に直列に接続される複数個の発光部が渦巻き状に配列されることにより前記インダクタが形成されてなる請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記一対の電極パッド間に直列に接続される複数個の発光部が、ｐｎ接合が同一方向で直列に接続される組と、該組とはｐｎ接合が逆方向で直列に接続される組とが並列に接続されて、それぞれが前記渦巻き状に配列されてなる請求項２記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記一対の電極パッド間に直列に接続される複数個の発光部が、ｐｎ接合が逆方向になるように並列に接続された組が直列に接続されて、前記渦巻き状に配列されてなる請求項２記載の半導体発光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明による半導体発光装置は、基板と、該基板上に発光層を形成するように半導体層を積層して半導体積層部が形成され、該半導体積層部が複数個に電気的に分離されると共に、それぞれに一対の電極が設けられる複数個の発光部と、前記複数個の発光部を、それぞれ直列および／または並列に接続するために前記電極に接続される配線膜とを有し、前記複数個の発光部が、外部電源と接続される一対の電極パッド間に交流駆動で双方向に電流を流し得るように直列および並列に接続され、該一対の電極パッド間に直列に接続される複数個の発光部と直列に、サージの極性に拘らずサージを吸収するようにインダクタが形成されることにより、１個の半導体チップ内に複数個の発光部とインダクタとが形成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前記インダクタは、前記一対の電極パッド間に直列に接続される複数個の発光部が渦巻き状に配列されることにより前記インダクタが形成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
さらに、具体的には、前記一対の電極パッド間に直列に接続される複数個の発光部が、ｐｎ接合が同一方向で直列に接続される組と、該組とはｐｎ接合が逆方向で直列に接続される組とが並列に接続されて、それぞれが前記渦巻き状に配列されることにより、またはｐｎ接合が逆方向になるように並列に接続された組が直列に接続されて、前記渦巻き状に配列されることにより、交流で駆動し得るように形成される構造にすることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、半導体層の積層により形成した発光部を直列および／または並列に接続して形成した半導体発光装置において、外部電源と接続される一対の電極パッド間に発光部と直列にサージを吸収するインダクタが半導体発光装置内で一体に形成されているため、保護素子を外部接続することなく、サージが突入しても、発光部を保護することができる。しかも、発光部を渦巻き状に形成することにより、半導体積層部から各発光部への電気的分離の際にパターンを渦巻き状にし、配線をするだけでインダクタを作りこむことができるため、インダクタを形成するスペースや製造工程を増やすことなくインダクタを作り込むことができ、サージの突入により、直列に接続される発光部を介して電流が流れようとすると、電流は渦巻き状になるため、磁界が発生して電流を阻止するように作用する。また、２個の発光部間に配線を渦巻き状に形成することにより、配線を形成する際のパターニングと渦巻きの中心から配線を引き出す際に絶縁膜を介して引き出す必要があるが、発光部間のスペースと、配線の際のプロセスを利用してインダクタを作り込むことができる。