(57)【要約】【課題】従来の半導体発光素子では、パッド電極を隅に配置していることによって発光効率がそれほど妨げられず、しかも対角線上に配置することで、陽極として機能するパッド電極から陰極として機能するパッド電極まで電流が均一に流れるため均一な面発光が得られる。しかし、光透過性電極層上面にパッド電極を配置する限り、発光効率が妨げられることには変わりはなく、半導体層上面にパッド電極を配置することなく全面を発光面とする半導体発光素子が望まれていた。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明は、光透過性電極層と電気的に接続され光透過性電極層を通じて半導体層にキャリアを供給するためのキャリア用電極と、キャリア用電極と電気的に接続された、ワイヤーボンディング用のパッド電極とを含む半導体発光素子であって、パッド電極を光透過性電極層の表面以外の位置に配置させた半導体発光素子である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第一の半導体層と、
前記第一の半導体層に発光層を挟んで積層させた第二の半導体層と、
前記第二の半導体層の表面に積層させた光透過性電極層と、
前記光透過性電極層と電気的に接続され前記光透過性電極層を通じて前記第二の半導体層にキャリアを供給するためのキャリア用電極と、
前記キャリア用電極と電気的に接続された、ワイヤーボンディング用のパッド電極とを含む半導体発光素子であって、
前記パッド電極を前記光透過性電極層の表面以外の位置に配置させた、
半導体発光素子。
【請求項２】
前記パッド電極を前記基板の表面に配置させた請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記キャリア用電極が、前記光透過性電極層の表面の縁又は角に向かう方向に延伸されて配置されている補助電極を含む、
請求項１又は請求項２記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体発光素子に係り、特に発光効率を高めるための電極の配置に特徴を有する半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体発光素子に関し、特に窒化ガリウム系半導体発光素子を例にとって説明する。従来の電極配置を図９に示す。図９は図１０に示した平面図のＡ−Ａ´断面図であり、同一符号は同一の意味である。
【０００３】
半導体発光素子１０は、サファイア等よりなる基板２０に例えばｎ型半導体層からなる第一の半導体層１８を形成し、発光層１６を挟む形で例えばｐ型半導体層からなる第二の半導体層１４を形成し、光透過性電極層１２を形成してその表面にＡｕ、Ｐｔ等で構成され例えば陽極として機能するパッド電極２４ａを設け、ワイヤーボンディングによってボンディングワイヤー２６ａを引き出すように構成されている。ここで、光透過性電極層１２には、例えば、２０ｎｍ以下の厚さのＮＩ／Ａｕ膜を利用していた。
【０００４】
さらに、第一の半導体層１８は、その一部を切り欠いた状態で平面を構成し、陰極として機能するパッド電極２４ｂを構成し、ワイヤーボンディングによってボンディングワイヤー２６ｂを引き出している。この切り欠いた一部は図１０に示したように円弧状に切り欠くことで構成されている。
【０００５】
特に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、基板としてはサファイアが用いられる。サファイアは絶縁性基板であり、該基板の上に半導体層を積層させていくものである。従って、サファイア基板には直接電極を配置することができないことから、例えば陰極として機能するパッド電極２４ｂを第一の半導体層１８内に配置する。
【０００６】
一方、光透過性電極層１２は、非常に薄いので、光透過性電極層１２上に直接ワイヤーボンディングするとボンディングワイヤー２６ａから生じるボールが光透過性電極層１２と合金化しない。これでは良好な接着が得られないので、ボンディングワイヤー用のパッド電極２４ａを光透過性電極層１２上に形成する必要がある。このパッド電極２４ａは、例えばＡｕ、Ｐｔ等の通常の電極材料を用いることができる。このように構成された半導体発光素子のパッド電極２４ａと電極２４ｂとを、図１０に示すように、対角線上に配置することが知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００７】
これによれば、パッド電極には光透過性がないとしても、パッド電極を隅に配置していることによって発光効率がそれほど妨げられず、しかも対角線上に配置することで、陽極として機能するパッド電極２４ａから陰極として機能するパッド電極２４ｂまで電流が均一に流れるため均一な面発光が得られる。
【０００８】
【特許文献１】
実用新案登録第３０２７６７６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第二の半導体層さらには光透過性電極層１２上面にパッド電極を配置する限り、発光効率が妨げられることには変わりはなく、第二の半導体層上面にパッド電極を配置することなく全面を発光面とする半導体発光素子が望まれていた。
【００１０】
【課題を解するための手段】
本発明に係る半導体発光素子は、基板上に形成された第一の半導体層と、第一の半導体層に発光層を挟んで積層させた第二の半導体層と、第二の半導体層の表面に積層させた光透過性電極層と、光透過性電極層と電気的に接続され光透過性電極層を通じて第二の半導体層にキャリアを供給するためのキャリア用電極と、キャリア用電極と電気的に接続された、ワイヤーボンディング用のパッド電極とを含む半導体発光素子であって、パッド電極を光透過性電極層の表面以外の位置に配置させたことを特徴とする。
【００１１】
これにより、第二の半導体層の上面にある光透過性電極層をほとんど遮ることなく、半導体発光素子の全面を発光させることができる。
【００１２】
また、パッド電極を、基板の表面に配置させてもよい。
さらに、キャリア用電極が、光透過性電極層の表面の縁又は角に向かう方向に延伸されて配置されている補助電極を含んでいてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子１０の平面図である。図８及び図９で示した従来の技術と同一符号を付している要素は同じ意味である。
【００１４】
本発明に係る半導体発光素子１０は、例えば陽極として機能するパッド電極２４ａが、発光層１６、例えばｐ型半導体からなる第二の半導体層１４及びその上面にある光透過性電極層１２の表面を覆わない位置に配置される。そして、パッド電極２４ａと上層にある光透過性電極層１２とはキャリア用電極２８を介して接続されている。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子１０の、図１におけるＡ−Ａ´断面図である。図９及び図１０で示した従来の技術と同一符号を付している要素は同じ意味である。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る半導体発光素子１０は、基板２０上に形成された第一の半導体層１８と、第一の半導体層１８に発光層１６を挟んで積層させた第二の半導体層１４と、第二の半導体層１４の表面に積層させた光透過性電極層１２と、光透過性電極層１２と電気的に接続され光透過性電極層１２を通じて第二の半導体層１４にキャリアを供給するためのキャリア用電極２８と、キャリア用電極２８と電気的に接続された、ワイヤーボンディング用のパッド電極２４ａとを備えている。
【００１７】
第一の半導体層１８は、例えばｎ型半導体から構成される。また、第二の半導体層１４は例えばｐ型半導体から構成される。その場合、パッド電極２４ａは陽極として機能する。そして、パッド電極２４ａを光透過性電極層１２の表面以外の位置に配置させている。図２では、このパッド電極２４ａを基板２０の表面に配置させた状態を図示している。
【００１８】
ここで、パッド電極２４ａと対になるパッド電極２４ｂについて説明する。パッド電極２４ｂは、ここでは陰極として機能する。パッド電極２４ｂは、第一の半導体層１８の一部を切り欠いた状態で構成された平面に配置される。そして、パッド電極２４ｂからは、ワイヤーボンディングによってボンディングワイヤー２６ｂが引き出されている。この切り欠いた一部は図１に示したように円弧状に切り欠くことで構成されている。
【００１９】
すなわち、第一の半導体層１８は基板２０のほぼ全面に形成されており、発光層１６及び第二の半導体層１４は、第一の半導体層１８よりも小さな面積で構成されている。第一の半導体層１８の隅には、ボンディングワイヤー２６ｂと接続されたパッド電極２４ｂが形成されている。かかるパッド電極２４ｂが形成されている第一の半導体層１８の上面には、発光層１６を挟んで第二の半導体１４が形成されている。第二の半導体層１４の上面には、光透過性電極層１２が形成されている。この光透過性電極層１２は、ＩＴＯ、ＧａをドープしたＺｎＯ、薄いＮＩ／Ａｕ膜などを例えば蒸着することで形成される。これらの光透過性電極層１２と第二の半導体層１４とをオーミック接触する。また、これらの光透過性電極層１２は非常に薄いので、光を透過させることができ、発光層１６で発光した光は光透過性電極層１２を通過して図２の上面に向かって光ることになる。
【００２０】
さて、今、光透過性電極層１２と、キャリア用電極２８とを電気的に接続させる。キャリア用電極２８は、例えばＡｕ、Ｐｔ等のパッド電極２４ａと同じ材料を用いて構成することができる。ここで、パッド電極２４ａが陽極であるとした場合にはキャリア用電極２８も陽極として機能する。
【００２１】
ただし、キャリア用電極２８は、第二の半導体層１４、発光層１６及び第一の半導体層１８と接触させることは好ましくないので、これらとキャリア用電極２８との間には絶縁層２２を形成した後にキャリア用電極２８を形成することになる。絶縁層２２には、ＳＩＯ２やＳＩＮを蒸着等で形成する。これにより、第二の半導体層１４の上面にある光透過性電極層１２をほとんど遮ることなく、半導体発光素子１０の全面を発光させることができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の他の一実施形態に係る半導体発光素子１０の平面図である。図３では、さらに、キャリア用電極２８が、光透過性電極層１２の表面の縁又は角に向かう方向に延伸されて配置されている補助電極３０を含んでいる。
【００２３】
図４は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子１０の図３におけるＡ−Ａ´断面図である。図２と基本的に同一であるが、図２に示した実施の形態と異なる点は、光透過性電極層１２の表面の縁又は角に向かう方向に延伸されて配置されている補助電極３０を含んでいることである。
【００２４】
図３に戻る。図３ではキャリア用電極２８はすべて互いに接続され、補助電極３０は、光透過性電極層１２の表面を十字に切る形で配置されている。この補助電極３０は、光透過性電極層１２の材料として用いられるＩＴＯ、ＺｎＯ、ＮＩ／Ａｕ膜等が非常に薄く構成されているため、抵抗値が高くなってしまうことに鑑みて配置されるものである。
【００２５】
すなわち、光透過性電極層１２としてのＩＴＯ、ＺｎＯ、ＮＩ／Ａｕ膜等が非常に薄くて抵抗値が高い場合、正孔を注入する陽極と電子を注入する陰極とが離れていると、電子と正孔との効率的な再結合が妨げられてしまうために補助電極３０を設けたものである。これにより、陽極と陰極との距離が小さくなるために電子と請求項との効率的な再結合が妨げられることがなくなる。
【００２６】
この補助電極３０の配置は、本発明の趣旨を損なわない範囲でいかなる形態であってもよい。すなわち、例えば、図３に示すような十字の状態にかかわらず、クロス状、縦縞状、横縞状のいずれでもよい。要は、光透過性電極層１２の抵抗値が高いことを補う作用があればいかなる形態でも本発明の特許請求の範囲に含まれることはもちろんである。
【００２７】
（実施の形態３）
図５は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子１０の平面図である。
【００２８】
図５では、基板２０上に配置したパッド電極２４ａをパッド電極２４ｂと対角線状に配置したのではなく、図中、右側面の位置に配置した図を示している。
ここで、キャリア用電極２８は、パッド電極２４ａの近傍に小さい領域で構成されている。このようにキャリア用電極２８については、要は光透過性電極層１２との間で電気的に接続ができればどのような形態であるかは問われない。そして補助電極３０は図３と同様に十字の状態を示しているが十字の状態に限られないことは上述した通りである。
【００２９】
図６は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子１０の図５におけるＢ−Ｂ´断面図である。光透過性電極層１２の上面にキャリア用電極２８と電気的に接続された補助電極３０が配置されているが、これは光透過性電極層１２の上面全てを覆うものではないことも図から明らかである。
【００３０】
（実施の形態４）
図７及び図８は、本発明の一実施形態における半導体発光素子１０の断面図である。図７は、キャリア用電極２８を形成した後に、光透過性電極層１２によって絶縁層２２とキャリア用電極２８の領域を含めて第二の半導体層１４の上面を覆う態様を示している。この態様によっても、キャリア用電極２８と光透過性電極層１２とが電気的に接続されている限りパッド電極２４ａを基板２０に配置させることができる。
【００３１】
さらに図８は、絶縁層２２を形成した後に光透過性電極層１２を形成し、その後キャリア用電極２８を形成する態様を示している。この態様によっても、キャリア用電極２８と光透過性電極層１２とが電気的に接続されている限りパッド電極２４ａを基板２０に配置させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、パッド電極を光透過性電極面に配置する必要がないので、発光効率が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の図１におけるＡ−Ａ´断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の図３におけるＡ−Ａ´断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の図５におけるＢ−Ｂ´断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の断面図である。
【図８】本発明のＩ実施形態に係る半導体発光素子の断面図である。
【図９】従来の半導体発光素子のＡ−Ａ´断面図である。
【図１０】従来の半導体発光素子の平面図である。
【符号の説明】
１０  半導体発光素子
１２  光透過性電極層
１４  第二の半導体層
１６  発光層
１８  第一の半導体層
２０  基板
２２  絶縁層
２４ａ  パッド電極
２４ｂ  パッド電極
２６ａ  ボンディングワイヤー
２６ｂ  ボンディングワイヤー
２８  キャリア用電極
３０  補助電極
【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】
2004281581.tif 000008
【図７】
2004281581.tif 000009
【図８】
2004281581.tif 000010
【図９】
2004281581.tif 000011
【図１０】
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