(57)【要約】【課題】Ｇａ２Ｏ３基板を用いて可視領域から紫外領域の光を基板側からも取り出すことが可能で、電流密度の増加が少なく、基板側からの光の取り出し効率に優れた発光素子を提供する。【解決手段】Ｇａ２Ｏ３基板と、Ｇａ２Ｏ３基板上に形成された、凹凸部を有するエピタキシャル層と、を含むことを特徴とする発光素子とする。凹凸部により活性層から出る光がＧａ２Ｏ３基板方向へ種々の方向に反射され、Ｇａ２Ｏ３基板界面での全反射を抑制し、光の取出し効率が向上する。【選択図】図１
2008098249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｇａ２Ｏ３基板と、
前記Ｇａ２Ｏ３基板上に形成された、凹凸部を有するエピタキシャル層と、
を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記エピタキシャル層は、ｐクラッド層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Ｇａ２Ｏ３基板は、サイズに応じた厚さで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記Ｇａ２Ｏ３基板は、凹凸部を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記Ｇａ２Ｏ３基板は、前記エピタキシャル層と反対側にｎ電極を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記Ｇａ２Ｏ３基板は、前記エピタキシャル層と同じ側にｎ電極を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
前記エピタキシャル層は、前記Ｇａ２Ｏ３基板に直接エピタキシャル成長されたもの、または、エピタキシャル層の貼り合せによるもの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８】
所定のサイズ及び前記所定のサイズに応じた厚さを有するＧａ２Ｏ３基板と、
前記Ｇａ２Ｏ３基板上に形成されたｎクラッド層、活性層、及び、ｐクラッド層と、
を含むことを特徴とする発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特に、光の取り出し効率を向上させた発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題、特にエネルギー削減の観点から、低消費電力であるＬＥＤは今後照明用としての需要が大いに見込まれる。照明用としてのＬＥＤを考えた場合、従来のＬＥＤが発する数十ｍＡの光では十分ではなく、１つのＬＥＤで高い光量を得るには電流の使用領域は数百ｍＡあるいは数Ａが必要となってくる。
【０００３】
しかし、この電流領域になると発熱や電流密度の増加が大きな問題となりＬＥＤ素子の劣化、短寿命へと繋がる。このため、発光面積の増加、電流密度の緩和、発熱の抑制のためのＬＥＤチップサイズの大面積化等が考えられるが、光の取り出し効率を悪化させるという問題がある。
【０００４】
ここで、従来の発光素子として、Ｇａ２Ｏ３基板と、ｎ型クラッド層、活性層、及び、ｐクラッド層とを有して構成される発光素子がある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
この構成によれば、可視領域から紫外領域の光を透過する無色透明の導電体を基板に用いて、Ｇａ２Ｏ３基板側をも光の取り出し面とする垂直構造の発光素子を可能とすることができる。
【特許文献１】特開２００４−５６０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の発光素子によれば、この発光素子の発光層から出射される光は、Ｇａ２Ｏ３基板との界面で全反射し易く、基板側への光の取り出し効率が悪くなる。従って、Ｇａ２Ｏ３基板側からの光の取り出し効率が劣化し、発光効率の向上が図られないという問題がある。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、Ｇａ２Ｏ３基板を用いて可視領域から紫外領域の光を基板側からも取り出すことが可能で、電流密度の増加が少なく、基板側からの光の取り出し効率に優れた発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］本発明は、上記の目的を達成するため、Ｇａ２Ｏ３基板と、前記Ｇａ２Ｏ３基板上に形成された、凹凸部を有するエピタキシャル層と、を含むことを特徴とする発光素子を提供する。
【０００９】
［２］前記エピタキシャル層は、ｐクラッド層であることを特徴とする［１］に記載の発光素子であってもよい。
【００１０】
［３］前記Ｇａ２Ｏ３基板は、サイズに応じた厚さで形成されていることを特徴とする［１］に記載の発光素子であってもよい。
【００１１】
［４］前記Ｇａ２Ｏ３基板は、凹凸部を有することを特徴とする［１］に記載の発光素子であってもよい。
【００１２】
［５］前記Ｇａ２Ｏ３基板は、前記エピタキシャル層と反対側にｎ電極を有することを特徴とする［１］に記載の発光素子であってもよい。
【００１３】
［６］前記Ｇａ２Ｏ３基板は、前記エピタキシャル層と同じ側にｎ電極を有することを特徴とする［１］に記載の発光素子であってもよい。
【００１４】
［７］前記エピタキシャル層は、前記Ｇａ２Ｏ３基板に直接エピタキシャル成長されたもの、または、エピタキシャル層の貼り合せによるものであることを特徴とする［１］に記載の発光素子。
【００１５】
［８］本発明は、上記の目的を達成するため、所定のサイズ及び前記所定のサイズに応じた厚さを有するＧａ２Ｏ３基板と、前記Ｇａ２Ｏ３基板上に形成されたｎクラッド層、活性層、及び、ｐクラッド層と、を含むことを特徴とする発光素子を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、Ｇａ２Ｏ３基板を用いて可視領域から紫外領域の光を基板側からも取り出すことが可能で、電流密度の増加が少なく、基板側からの光の取り出し効率に優れた発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るダブルへテロ構造を有する発光素子の構造を示すものである。発光素子１は、Ｇａ２Ｏ３基板１０に、Ｇａ２Ｏ３基板１０の下面に形成されたＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ただし０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層１１、バッファ層１１の下面に形成されたｎ−ＡｌｚＧａ１−ｚＮ（ただし０≦ｚ＜１）からなるｎクラッド層１２、ｎクラッド層１２の下面に形成されたＩｎｍＧａ１−ｍＮ（ただし０≦ｍ＜１）からなる活性層１３、活性層１３の下面に形成されたｐ−ＡｌｐＧａ１−ｐＮ（ただし０≦ｐ＜１、ｐ＞ｚ）からなるｐクラッド層１４、ｐクラッド層１４の下面に形成された反射層１５、反射層１５の下面に形成されたｐ電極１６が順次積層されている。尚、上記のバッファ層１１、ｎクラッド層１２、活性層１３、及びｐクラッド層１４は、エピタキシャル層として形成されている。また、エピタキシャル層は、Ｇａ２Ｏ３基板１０に直接エピタキシャル成長されたものでもよく、また、エピタキシャル層の貼り合せによるものでもよい。また、酸化ガリウム基板の透過率データ(E.G. Villora et al./Journal of Crystal Growth 270(2004)420-426)より、赤外から紫外領域まで高い透過率性をもつため、ＧａＮエピタキシャル層だけでなく、ＧａＡｌＡｓやＧａＰあるいはＡｌＧａＩｎＰのエピタキシャル層の貼り合わせ基板としても効果的である。
【００１８】
また、Ｇａ２Ｏ３基板１０の上面には、Ｔｉ／Ａｌからなるｎ電極１７が形成されている。ｎ電極１７は、外側ｎ電極１７ａと、内側ｎ電極１７ｂとからなり、内側ｎ電極１７ｂは、中心部に光を反射するＡｇ等で形成されたパッド反射層１８、その上部に形成され内側ｎ電極１７ｂの直下に流れる電流の集中を抑えるためのＳｉＯ２からなる絶縁層１９が形成されている。
【００１９】
Ｇａ２Ｏ３基板１０は、比抵抗０．１Ω・ｃｍ以下のβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶基板を使用した。また、３４０μｍの矩形状であり、厚さは１００μｍ〜４００μｍの範囲に設定されている。
【００２０】
ここで、ｎ−ＡｌｚＧａ１−ｚＮからなるｎクラッド層１２のバンドギャップエネルギーは、ＩｎｍＧａ１−ｍＮからなる活性層１３のバンドギャップエネルギーより大きく、ｐ−ＡｌｐＧａ１−ｐＮからなるクラッド層１４のバンドギャップエネルギーは、ＩｎｍＧａ１−ｍＮからなる活性層１３のバンドギャップエネルギーより大きくなるように形成されている。
【００２１】
尚、発光素子の構造は、上記の他、ヘテロ構造、ＭＱＷ構造等をとることができる。
【００２２】
図２は、第１の実施の形態に係る発光素子１のｎ電極１７を、図１において上方向から見た平面図である。
【００２３】
発光素子１は、１辺が約３４０μｍの略矩形であり、図２に示すように、幅１０μｍの外側ｎ電極１７ａと、直径９０μｍのパッド形状とされた内側ｎ電極１７ｂが形成されている。ｎ電極１７は、外側ｎ電極１７ａと内側ｎ電極１７ｂとから構成され、共に、Ｇａ２Ｏ３基板１０側からＴｉ、Ａｌが積層されて形成されている。必要に応じて、Ａｌの上にさらにＡｕを形成することもできる。開口率は、６８％である。
【００２４】
（反射層１５及びｐ電極１６の製造方法）
図３は、ｐクラッド層１４に形成する反射層１５及びｐ電極１６の形成方法を工程順に示す製造工程図である。尚、図１に示した配置と上下方向は逆向きに図示されており、また、図１における活性層１３より上の層は図示を省略している。
【００２５】
図３（ａ）は、ｐクラッド層１４のエッチング工程である。ｐクラッド層１４の凹凸部１４ａを構成するための溝部１４ｂを所定の形状で形成する。まず、溝部１４ｂを所定の溝幅にエッチングするためのレジストマスクを所定のパターンで形成した後に、ドライエッチング工程により所定の深さまでエッチングを行なう。所定の深さｄは、ｐクラッド層１４の厚さをｔとすると、０．１ｔ≦ｄ≦０．９ｔが好ましい。また、溝部のピッチは、数十ｎｍ〜数十μｍが好ましい。溝部の角度は、４５°、あるいは、底部を有しないＶ字形状とすることができる。エッチング後に、レジストマスクを除去する。凹凸部１４ａの形状、深さ、ピッチは、光の波の性質（干渉、回折等）を考慮して、最適化することが好ましい。尚、溝部の形状としては、上記示した形状以外に、凹凸状、鋸歯状、またはレンズ状等にしてもよい。
【００２６】
図３（ｂ）は、フォトリソグラフィの工程である。ｐクラッド層１４の上面にレジスト１４０を塗布した後、所定のパターンのフォトマスクにより溝部１４ｂのレジスト１４０を除去する。
【００２７】
図３（ｃ）は、反射層１５としてのＡｇの成膜工程である。蒸着、スパッタ、ＰＶＤ等により、Ａｇ１４１をｐクラッド層１４の全面に堆積させる。
【００２８】
図３（ｄ）は、リフトオフ工程である。レジスト１４０の除去により溝部１４ｂのＡｇ１４１以外のＡｇ１４１を除去する。溝部１４ｂに残ったＡｇ１４１が、図１に示した反射層１５である。
【００２９】
図３（ｅ）は、ｐ電極１６としてのオーミック電極Ｎｉ／Ａｕの成膜工程である。蒸着、スパッタ、ＰＶＤ等により、Ｎｉ、Ａｕを順次成膜する。ここまでの工程により、図１に示した反射層１５及びｐ電極１６が形成される。
【００３０】
図３（ｆ）は、Ａｇの蒸着工程である。図３（ｅ）で完成した反射層１５は、溝部１４ｂ以外には形成されていないので、それを補完するためにｐ電極１６の上にＡｇ１４２をさらに蒸着する。この工程は、必要に応じて追加される。また、ｐクラッド層１４とオーミック性を持ち反射率も高いＲｈを使用する場合は、図３（ａ）の工程後に成膜してもよい。
【００３１】
（凹凸部の形状）
図４は、ｐクラッド層１４に形成される溝部１４ｂの他の実施の形状を詳細に示す図である。図３では、溝部１４ｂをｐクラッド層１４内でのみ形成したが、図４では、凹凸部をｐクラッド層１４より深く形成した場合の溝形状を示す。
【００３２】
溝部１４ｂは、側壁４５°の角度で、ｎクラッド層１２に達するまでエッチングを行なって、鋸歯形状に形成する。あるいは、Ｇａ２Ｏ３基板１０に達するまでエッチングを行なって、溝部を形成してもよい。
【００３３】
図４に示したように、溝部１４ｂの厚さをＤとすると、溝部１４ｂは、５Ｄ〜１０ＤのピッチＰで形成するのが好ましい。また、側壁には絶縁性の反射層を設けることもできる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るフリップタイプの発光素子の構造を示すものである。発光素子２は、Ｇａ２Ｏ３基板１０に、Ｇａ２Ｏ３基板１０の下面に形成されたＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ただし０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層１１、バッファ層１１の下面に形成されたｎ−ＡｌｚＧａ１−ｚＮ（ただし０≦ｚ＜１）からなるｎクラッド層１２、ｎクラッド層１２の下面に形成されたＩｎｍＧａ１−ｍＮ（ただし０≦ｍ＜１）からなる活性層１３、活性層１３の下面に形成されたｐ−ＡｌｐＧａ１−ｐＮ（ただし０≦ｐ＜１、ｐ＞ｚ）からなるｐクラッド層１４、ｐクラッド層１４の下面に形成された反射層１５、反射層１５の下面に形成されたｐ電極１６が順次積層されている。
【００３５】
また、Ｇａ２Ｏ３基板１０には、上記のバッファ層１１〜ｐ電極１６が積層されてない領域にｎ電極１７が形成されている。
【００３６】
この発光素子２は、図示しない半田ボールを介して図示しないリードフレームにｐ電極１６及びｎ電極１７が電気的に接続される。
【００３７】
その他の構成は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子と同様であり、説明を省略する。
【００３８】
（比較例）
図６は、発光素子の活性層を流れる電流密度分布の２次元シミュレーション結果を示す図である。横軸は、発光素子の横方向位置であり、原点０を素子１辺の長さ３４０μｍの左端にとっている。また、縦軸は、発光素子の活性層を流れる電流密度を各々の電流積分値が同一となるように規格化して表したものである。
【００３９】
各素子を比較し易くするため、全ての素子を３４０μｍの矩形状とし、厚さは１００μｍ〜４００μｍの範囲に設定した。
【００４０】
図６には、（１）第１の実施の形態に係る発光素子１、（２）第２の実施の形態に係る発光素子２、（３）図７（ａ）の発光素子３、（４）図７（ｂ）の発光素子１０１、（５）図７（ｃ）の発光素子１０２、（６）図７（ｄ）の発光素子１０３での電流密度分布をそれぞれ示す。
【００４１】
ここで、図７（ａ）は、第２の実施の形態に係る発光素子２との比較のためのもので、ｎクラッド層１２にｎ電極１７を形成した構成を有する発光素子３を示す図である。
【００４２】
図７（ｂ）は、従来から使用されているサファイア基板１１０を使用した水平電極構造の発光素子１０１を示す図である。
【００４３】
図７（ｃ）は、従来から使用されているサファイア基板１１０を使用したフリップタイプの発光素子１０２を示す図である。
【００４４】
図７（ｄ）は、第１の実施の形態に係る発光素子１との比較のためのもので、リフトオフにより第１の実施の形態に係る発光素子１のＧａ２Ｏ３基板１０及びバッファ層１１を除去した構成の発光素子１０３を示す図である。
【００４５】
図６に示す各発光素子の電流密度分布について、以下のことがいえる。
（１）第１の実施の形態に係る発光素子１は、Ｇａ２Ｏ３基板１０が電流拡散層の働きをしているため、活性層を流れる電流密度は低く、かつ、一様である。
（２）発光素子２、３、１０１、１０２は、活性層が素子の半分の面積しか有していないため、横軸０．１７ｍｍより右側では電流が流れていない。このため、上記の各素子２、３、１０１、１０２の活性層を流れる電流密度は局所的に高いところが発生している。
（３）第２の実施の形態に係る発光素子２は、同じＧａ２Ｏ３基板１０を使用したフリップタイプの発光素子３と比較して、電流密度が緩和されている。
（４）リフトオフにより第１の実施の形態に係る発光素子１のＧａ２Ｏ３基板１０及びバッファ層１１を除去した構成の発光素子１０３は、電流密度は緩和されているが、電流分布にばらつきが生じている。
【００４６】
（第３の実施の形態）
図８は、第１の実施の形態に係る発光素子１を、発光可能な構成とするための実装した構成を示す図である。
【００４７】
実装状態のＬＥＤ本体２００は、プリント基板２１０に形成されたリードフレーム２１１にボンディングワイヤ２１２により発光素子１を電気的に接続し、樹脂２１３により固定した構成を有する。
【００４８】
（比較例）
図９は、上記に示した第１の実施の形態に係る発光素子１を実装状態としたＬＥＤと、図７（ｃ）のサファイア基板１１０を使用した従来構成の発光素子１０２を同様に実装状態としたＬＥＤとを発光させて比較した図である。
【００４９】
図９（ａ）は、各素子に流す電流を増加させた場合の光出力を比較して、光出力電流依存性を示す図である。第１の実施の形態に係る発光素子１によれば、電流の増加に関わらず光出力はリニアに増加している。これは、電流の集中が少ないあるいは生じていないからである。一方、従来構成の発光素子１０２によれば、電流の増加に伴い光出力はリニアに増加していない。これは、活性層内で電流の集中が生じて発熱により発光効率が低下するからである。
【００５０】
また、第１の実施の形態に係る発光素子１は、従来構成の発光素子１０２よりも、電流量が同じでも光出力は約２倍得られている。これは、第１の実施の形態に係る発光素子１が具備する凹凸部、すなわち、反射層１５によって活性層１３から出る光がＧａ２Ｏ３基板１０方向へ種々の方向に反射され、Ｇａ２Ｏ３基板界面での全反射を抑制し、光の取出し効率が向上するためである。尚、従来のサファイア基板を用いたＬＥＤにおけるＰ層のエッチングも光の取り出し効率をあげるのに効果的である。
【００５１】
図９（ｂ）は、電流密度と光出力を比較して、光出力電流密度依存性を示す図である。第１の実施の形態に係る発光素子１によれば、電流密度が増加せずに大きな光出力が得られている。これは、第１の実施の形態に係る発光素子１の構成では図６で示したように電流密度の増加が少ないからである。一方、従来構成の発光素子１０２によれば、例えば、２０ｍＷの光出力を得るのに３５０Ａ／ｃｍ２必要であり、大きな電流密度の増加を伴う。これは、活性層内で電流密度が増加して発熱により発光効率が低下するからである。
【００５２】
以上から、第１の実施の形態に係る発光素子１によれば、図１に示した素子構成により、反射層１５によって活性層１３から出る光がＧａ２Ｏ３基板１０方向へ種々の方向に反射され、Ｇａ２Ｏ３基板界面での全反射を抑制し、光の取出し効率が向上するという効果を有する。また、垂直構造により構成されているので、光出力の電流依存性、及び、光出力の電流密度依存性が小さいという効果を有する。
【００５３】
また、図２に示した電極構成により、活性層内での電流密度の増加が抑制され、均一な電流密度が得られる。これにより、活性層内での過度の発熱が抑制され、発光効率の低下を抑制できるという効果を有する。
【００５４】
（第４の実施の形態）
図１０は、発光素子を１辺が３．４ｍｍの矩形に形成した場合のｎ電極１７を、図１において上方向から見た平面図である。尚、第１の実施の形態に係る発光素子１と構成は同様であり、サイズのみ異なるので、構成の説明は省略する。尚、第１の実施の形態に係る発光素子１において、ｐクラッド層１４の凹凸部１４ａ及び反射層１５を有しない構成とすることができる。
【００５５】
第４の実施の形態に係る発光素子は、１辺が３．４ｍｍの矩形で、Ｇａ２Ｏ３基板１０の厚さが１ｍｍ以上であることが好ましい。発光素子１辺のサイズに対するＧａ２Ｏ３基板１０の厚さの比では、０．３以上であることが好ましい。
【００５６】
図１０に示すように、上面に幅１０μｍの外側ｎ電極１７０ａと、直径９０μｍのパッド形状とされた内側ｎ電極１７０ｂが形成されている。ｎ電極１７０は、外側ｎ電極１７０ａと内側ｎ電極１７０ｂとから構成され、共に、Ｇａ２Ｏ３基板１０側からＴｉ、Ａｌが積層されて形成されている。必要に応じて、Ａｌの上にさらにＡｕを形成することもできる。開口率は、９９％である。
【００５７】
尚、ｎ電極１７０を構成する外側ｎ電極１７０ａと内側ｎ電極１７０ｂとは直接の導通がとられていないので、ワイヤボンディング等で各々に電源を供給する。
【００５８】
図１１は、第４の実施の形態に係る発光素子を発光させ、Ｇａ２Ｏ３基板１０の厚さに対する電流密度分布依存性を示す図である。
【００５９】
Ｇａ２Ｏ３基板１０のサイズを全て３．４ｍｍとし、厚さを、１００μｍ、４００μｍ、１０００μｍの３種類とし、各々について発光素子の横方向位置と電流密度の関係をプロットした。尚、縦軸の電流密度は、中央部での電流密度を１として規格化している。
【００６０】
Ｇａ２Ｏ３基板１０の厚さが１０００μｍの場合は、基板中心の電流密度に比べて基板端の電流密度は３０％程度の低下で抑えることができる。これに対して、Ｇａ２Ｏ３基板１０の厚さが、１００μｍ、４００μｍの場合は、基板端における電流密度が大きく低下している。
【００６１】
また、厚さ１０００μｍのＧａ２Ｏ３基板の入射光の波長３８０ｎｍに対する透過率は約７４％であるため、この厚さでも十分に光を取り出すことが可能である。しかし、同じく透明性と導電性を有するＧａＮ基板の透過率は約１０％であるため光の取出し効率が悪く、Ｇａ２Ｏ３基板を使用することは、基板厚さを大きくしても十分に光を取り出すことが可能であるという効果を有する。
【００６２】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る発光素子は、第１の実施の形態及び第４の実施の形態に係る発光素子において、Ｇａ２Ｏ３基板１０の活性層１３側の基板表面をドライエッチングまたはサンドブラスト等で凹凸部を有するように形成した構成である。凹凸部は、凹凸形状の他、鋸歯状、またはレンズ状等にしてもよい。その他の構成は、第１の実施の形態及び第４の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
図１２は、Ｇａ２Ｏ３基板１０の活性層１３側の基板表面に凹凸部を形成した場合と形成しない場合の光出力電流依存性を示す図である。
【００６４】
これによれば、第５の実施の形態に係る発光素子は、Ｇａ２Ｏ３基板１０の活性層１３側の基板表面に凹凸部を形成しない構成に比べて、同じ電流量で１．２５倍の光出力を得ることができる。
【００６５】
第５の実施の形態によれば、Ｇａ２Ｏ３基板１０が具備する凹凸部によってＧａ２Ｏ３基板界面での全反射が抑制され、光の取出し効率が向上するという効果を有する。
【００６６】
（第６の実施の形態）
図１３は、例えば第４の実施の形態に係る発光素子のように、大面積型発光素子の場合の実装状態を示す図である。
【００６７】
図１３（ａ）は、ｎ電極配置を示す上平面図である。
【００６８】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のｎ電極配置を有する場合の発光素子の実装状態を示す図である。ｎ電極１７は、Ｇａ２Ｏ３基板１０の表面に形成され、プリント基板３１０上に形成されたリードフレーム３１１にボンディングワイヤ３１２を介して電気的に接続されている。
【００６９】
図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のｎ電極配置を有する場合の発光素子の実装状態を示す図である。ｎ電極１７は、Ｇａ２Ｏ３基板１０の掘り込まれた領域に形成され、プリント基板３１０上に形成されたリードフレーム３１１にボンディングワイヤ３１２を介して電気的に接続されている。これにより、基板を厚くしても抵抗が上がらずに光の取り出し効果が得られる。また、へき開性を抑えることができる。
【００７０】
図１３（ｄ）は、図１３（ａ）のｎ電極配置において、中央部のｎ電極を有さずに四隅にのみｎ電極１７を有する場合の発光素子の実装状態を示す図である。ｎ電極１７は、Ｇａ２Ｏ３基板１０の四隅に形成され、プリント基板３１０上に形成されたリードフレーム３１１に金属配線アーム３１３を介して電気的に接続されると共に、強固にプリント基板３１０上に支持固定されている。リードフレーム３１１と金属配線アーム３１３は、導電性ペースト３１４により電気的に接続され、かつ、機械的に結合されている。尚、導電性ペースト３１４以外の例えばハンダ等によって接続することもできる。
【００７１】
第６の実施の形態によれば、発光素子が大面積化した場合でも、信頼性の高い実装が可能となる。特に、図１３（ｃ）の構成によれば、ｎ電極１７下のＧａ２Ｏ３基板１０の厚みを薄くすることができ、抵抗値を小さくした実装が可能となる。また、図１３（ｄ）の構成によれば、金属配線アーム３１３はボンディングワイヤに比べて剛性を有するので、発光素子が大面積化した場合でも、特に信頼性の高い実装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るダブルへテロ構造を有する発光素子の構造を示すものである。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る発光素子１のｎ電極１７を、図１において上方向から見た平面図である。
【図３】図３は、ｐクラッド層１４に形成する反射層１５及びｐ電極１６の形成方法を工程順に示す製造工程図である。  図３（ａ）は、ｐクラッド層１４のエッチング工程である。  図３（ｂ）は、フォトリソグラフィの工程である。  図３（ｃ）は、反射層１５としてのＡｇの成膜工程である。  図３（ｄ）は、リフトオフ工程である。  図３（ｅ）は、ｐ電極１６としてのオーミック電極Ｎｉ／Ａｕの成膜工程である。  図３（ｆ）は、Ａｇの成膜工程である。
【図４】図４は、ｐクラッド層１４に形成される溝部１４ｂの他の実施の形状を詳細に示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係るフリップタイプの発光素子の構造を示すものである。
【図６】図６は、発光素子の活性層を流れる電流密度分布の２次元シミュレーション結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、第２の実施の形態に係る発光素子２との比較のためのもので、ｎクラッド層１２にｎ電極１７を形成した構成を有する発光素子３を示す図である。  図７（ｂ）は、従来から使用されているサファイア基板を使用した水平電極構造の発光素子１０１を示す図である。  図７（ｃ）は、従来から使用されているサファイア基板を使用したフリップタイプの発光素子１０２を示す図である。  図７（ｄ）は、第１の実施の形態に係る発光素子１との比較のためのもので、リフトオフにより第１の実施の形態に係る発光素子１のＧａ２Ｏ３基板１０及びバッファ層１１がない構成の発光素子１０３を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施の形態に係る発光素子１を、発光可能な状態とするため、実装状態とした構成を示す図である。
【図９】図９は、上記に示した第１の実施の形態に係る発光素子１を実装状態としたＬＥＤと、図７（ｃ）のサファイア基板を使用した従来構成の発光素子１０２を同様に実装状態としたＬＥＤとを発光させて比較した図である。  図９（ａ）は、各素子に流す電流を増加させた場合の光出力を比較して示す、光出力電流依存性の図である。  図９（ｂ）は、電流密度と光出力を比較して示す、光出力電流密度依存性の図である。
【図１０】図１０は、発光素子を１辺が３．４ｍｍの矩形に形成した場合のｎ電極１７を、図１において上方向から見た平面図である。
【図１１】図１１は、第４の実施の形態に係る発光素子を発光させ、Ｇａ２Ｏ３基板１０の厚さに対する電流密度分布依存性を示す図である。
【図１２】図１２は、Ｇａ２Ｏ３基板１０の活性層１３側の基板表面に凹凸部を形成した場合と形成しない場合の光出力電流依存性を示す図である。
【図１３】図１３は、例えば第４の実施の形態に係る発光素子のように、大面積型発光素子の場合の実装状態を示す図である。  図１３（ａ）は、ｎ電極配置を示す上平面図である。  図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のｎ電極配置を有する場合の発光素子の実装状態を示す図である。  図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のｎ電極配置を有する場合の発光素子の実装状態を示す図である。  図１３（ｄ）は、図１３（ａ）のｎ電極配置において、中央部のｎ電極を有さずに四隅にのみｎ電極１７を有する場合の発光素子の実装状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１、２、３、１０１、１０２、１０３  発光素子
１０  Ｇａ２Ｏ３基板
１１  バッファ層
１２  ｎクラッド層
１３  活性層
１４  ｐクラッド層
１４ａ  凹凸部
１４ｂ  溝部
１５  反射層
１６  ｐ電極
１７  ｎ電極
２００  ＬＥＤ本体
２１０、３１０  プリント基板
２１１、３１１  リードフレーム
２１２、３１２  ボンディングワイヤ
２１３  樹脂
３１３  金属配線アーム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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