(57)【要約】      （修正有）【課題】ボンディングの際の過度な荷重による発光領域の損傷を防止した発光素子を提供する。【解決手段】基板１１上に第１の導電型をもつ第１の半導体層上に前記第１の導電型とは逆の導電型である第２の導電型をもつ第２の半導体層が形成された半導体発光機能層が用いられ、当該半導体発光機能層を発光させるための通電に用いられる２つの電極５１，５２が共に前記半導体発光機能層における前記第２の半導体層が形成された側の主面上に形成された発光素子であって、外部と接続される２つの電極５１，５２のパッド部の直下において前記第２の半導体層が前記主面側から除去される。【選択図】図３
2013135018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１の導電型をもつ第１の半導体層上に前記第１の導電型とは逆の導電型である第２の導電型をもつ第２の半導体層が形成された半導体発光機能層が用いられ、当該半導体発光機能層を発光させるための通電に用いられる２つの電極が共に前記半導体発光機能層における前記第２の半導体層が形成された側の主面上に形成された発光素子であって、  前記半導体発光機能層の一方の端部において前記第２の半導体層が前記主面側から除去された箇所で、前記第１の半導体層と接続するように形成された第１の電極と、  前記第２の半導体層の表面において、他方の端部の側から前記一方の端部の側に向かって延伸して形成された透明電極を具備し、  前記他方の端部に形成される第2の電極は、外部と接続されるパッド部と前記第1の電極へ向かって延伸する延伸部を有し、前記パッド部の直下において前記第２の半導体層が前記主面側から除去され、前記第1の電極と前記第２の電極間において、絶縁層を介して前記延伸部と前記透明電極が接続されることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
さらに、前記他方の端部に形成される第2の電極の前記パッド部直下において、前記第２の半導体層とともに、前記第１の半導体層が前記主面側から除去された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の半導体層はｎ型窒化物半導体で構成され、前記第２の半導体層はｐ型窒化物半導体で構成されたことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体層を構成材料とする発光素子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子（ＬＥＤ）は、各種の目的に使用されている。例えば、これを用いた照明機器は、従来の白熱電球や蛍光灯と比べて低消費電力かつ低発熱性のために、これらを将来的に置換することが期待されている。ここで、ＬＥＤにおけるｐ型半導体層やｎ型半導体層は、通常、エピタキシャル成長やイオン注入等によって形成される。ｐ側に接続された電極とｎ側に接続された電極間にｐｎ接合の順方向電流を流すことによってこの発光素子を発光させることができる。
【０００３】
素子を実装基板上に実装する際には、実装基板と素子とをはんだ等で接続し、このはんだ接続によって素子との間の電気的接続も行う、いわゆるフリップチップ接続という方式が採用される場合が多い。発光素子においても同様であり、この場合には、基板と反対側に光が発せられる構成とされる場合が多い。
【０００４】
このようなフリップチップ接続方式においては、フリップボンディングの際にバンプボールが用いられ、過度の荷重がｐ側に接続された電極及びｎ側に接続された電極に加わることがある。特許文献１は、このようなフリップボンディングの際の過度の荷重による発光素子の発光領域の損傷を防止する技術が開示されている。
【０００５】
図１は、従来技術に係る発光素子である。サブマウント２００のリードパターン上に
バンプボール３００を介してフリップボンディングされる窒化物系半導体発光素子において、基板１０１と、前記基板上にバッファ層、ｎ型窒化物半導体層１０３、活性層１０５及びｐ型窒化物半導体層１０７が順次形成された発光構造物と、前記発光構造物上に形成された透明電極１０９、ｐ型電極１１０ａ、およびｎ型電極１１０ｂと、前記電極が形成された結果物の上に形成され、前記サブマウントのｐ型リードパターン２０１ａ、ｎ型リードパターン２０１ｂとバンプボールを介して接続する部分に該当する電極表面を露出させる保護膜１２０と、前記保護膜を介して露出された電極表面に形成された格子形状の緩衝膜１３０とを備えたものである。この緩衝膜１３０により、バンプボールの臨界値以上の過度な荷重による発光素子の発光領域の損傷を防止できるという効果を有する。
【０００６】
しかしながら、従来技術では緩衝膜１３０を備えることで、緩衝膜１３０を備えない場合に対しては効果を有するものの、バンプボールの臨界値以上の過度な荷重による発光素子の発光領域の損傷を防止する点については十分とはいえず、信頼性上、最適なものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４２８７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボンディングの際の過度な荷重による発光領域の損傷を防止できる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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、
基板上に第１の導電型をもつ第１の半導体層上に前記第１の導電型とは逆の導電型である第２の導電型をもつ第２の半導体層が形成された半導体発光機能層が用いられ、当該半導体発光機能層を発光させるための通電に用いられる２つの電極が共に前記半導体発光機能層における前記第２の半導体層が形成された側の主面上に形成された発光素子であって、  前記半導体発光機能層の一方の端部において前記第２の半導体層が前記主面側から除去された箇所で、前記第１の半導体層と接続するように形成された第１の電極と、  前記第２の半導体層の表面において、他方の端部の側から前記一方の端部の側に向かって延伸して形成された透明電極を具備し、  前記他方の端部に形成される第2の電極は、外部と接続されるパッド部と前記第1の電極へ向かって延伸する延伸部を有し、前記パッド部の直下において前記第２の半導体層が前記主面側から除去され、前記第1の電極と前記第２の電極間において、絶縁層を介して前記延伸部と前記透明電極が接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
ボンディングの際の過度な荷重による発光領域の損傷を防止した発光素子を提供できる。  
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る発光素子を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る発光素子を実装基板上に配置した図である。
【図４】本発明の実施例２に係る発光素子を実装基板上に配置した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であって、本発明はここに示す実施形態に限定される趣旨ではない。
【００１３】
図2は、本発明の実施例１に係る発光素子の断面図を示したものである。図２に示されるように、半導体層２０は、基板１１上に形成される。この半導体層２０は、基板１１側からｎ型ＧａＮ層（以下、ｎ型層と略）２１、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）層２３、ｐ型ＧａＮ層（以下、ｐ型層と略）２２からなる積層構造をもつ。この構成における主たる発光層はＭＱＷ層２３である。また、基板１１としては、例えば、サファイア等、ＧａＮをこの上にヘテロエピタキシャル成長させることのできる絶縁性の材料を用いることができる。
半導体層２０の一方の端部（図２において右端部）側の領域においては、ｐ型層２２とＭＱＷ層２３とが部分的に除去され、同様に、外部と接続されるｐ側電極５１のパッド部直下の領域においてもｐ型層２２とＭＱＷ層２３とが部分的に除去されている。半導体層２０の上には、透明電極３０、絶縁層４０、ｐ側電極（アノード）５１、ｎ側電極（カソード）５２が形成されている。
【００１４】
半導体層２０中のｎ型層２１、ＭＱＷ層２３、ｐ型層２２は、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、基板１１上にエピタキシャル成長させることができる。ｎ型層２１にはドナーとなる不純物が、ｐ型層２２にはアクセプタとなる不純物が適宜ドーピングされる。ｎ型層２１の厚さは例えば５．０μｍ、ｐ型層２２の厚さは例えば０．２μｍ程度とすることができる。また、ＭＱＷ層２３は、例えば数ｎｍ〜数１０ｎｍの厚さのＩｎＧａＮ、ＧａＮ薄膜が複数積層された構造をもち、ＩｎＧａＮ、ＧａＮの各層はｎ型層２１、ｐ型層２２と同様にエピタキシャル成長により形成される。
【００１５】
透明電極３０は、ｐ型層２２とオーミック接触が可能で、かつ半導体層２０が発する光に対して透明な材料として、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）やＺｎＯ（Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）等で構成される。なお、ｐ型層２２との間のオーミック性や密着性等を向上させるために、これらの間に、光が充分透過する程度に薄いチタン（Ｔｉ）層やニッケル（Ｎｉ）層を挿入することもできる。透明電極３０のパターニングは、エッチング法、あるいは、所望の箇所以外にフォトレジスト等のマスクを形成してから全面に上記の透明電極材料を成膜し、後でマスクを除去することによって所望の箇所以外の透明電極材料を除去する方法（リフトオフ法）、のいずれかの方法を用いることができる。
【００１６】
絶縁層４０は、充分な絶縁性をもち、かつ半導体層２０が発する光に対して透明な材料で構成され、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成される。
半導体層２０の一方の端部（図２において右端部）側の領域において、この絶縁層４０は開口が形成され、露出したｎ型層２１とｎ側電極５２が接続される。また、半導体層２０の他方の端部（図２において左端部）に形成されるｐ側電極５１及びｎ側電極５２間においても複数の開口が形成され、ｎ側電極５２方向に延伸するｐ側電極５１の延伸部と透明電極３０が接続される。
絶縁層４０の形成は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いることにより、図２に示される段差部においても、これを被覆性よく形成することが可能である。そのパターニングはエッチング法により行われる。  
【００１７】
ｐ側電極５１は、金（Ａｕ）等の導電性の高い金属で形成される。ｎ側電極５２は、ｎ型層２１とオーミック接触がとれる材料で構成される。ｐ側電極５１、ｎ側電極５２のパターニングは、透明電極３０のパターニングと同様に行うことができる。
【００１８】
この構成により、ｐ側電極５１は透明電極３０を介してｐ型層２２と接続され、ｎ側電極５２はｎ型層２１に直接接続される。これにより、ｐ側電極５１に正、ｎ側電極５２に負の電圧を印加することにより、半導体層２０中の発光層（主にＭＱＷ層２３）を発光させることができる。
【００１９】
ここで特徴的なのは、ｐ側電極５１は外部と接続されるパッド部とｎ側電極５２方向へ延伸する延伸部とから成るが、ｐ側電極５１のパッド部直下の領域においても透明電極３０、ｐ型層２２及びＭＱＷ層２３が部分的に除去されていることである。ｐ側電極５１のパッド部直下の領域においてはｐｎ接合が形成されないため、図３に示すようにフリップボンディングの際にｐ側電極５１のパッド部に過度の荷重が加わったとしても、発光素子の発光領域はその荷重による影響を受けないため、発光領域の損傷を防止することができる。
【００２０】
図４は、本発明の実施例２に係る発光素子を実装基板上に配置した図である。実施例１では、ｐ側電極５１のパッド部直下の領域において、ｐ型層２２とＭＱＷ層２３とが部分的に除去されているが、実施例２では、さらにｎ型層２１も基板１１に達するまで除去されている点が異なる。なお、その他の構造は、実施例１に係る発光素子と同様である。
ｐ側電極５１のパッド部直下の領域においては半導体層２０自体が形成されないため、フリップボンディングの際にｐ側電極５１のパッド部に過度の荷重が加わったとしても、発光素子の発光領域はその荷重の影響を受けず、発光領域の損傷の抑制をより一層高めることが可能となる。
【００２１】
上記のように、本発明は実施例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
既に述べた実施例の説明においては、ｐ側電極５１のパッド部直下の領域における半導体層２０を部分的に除去する例を示したが、ｎ側電極５２のパッド部直下の領域における半導体層２０をｎ側電極５２とｎ型層２１が接続できる範囲で除去することで、フリップボンディングの際にｐ側電極５１だけでなく、ｎ側電極５２に過度の荷重が加わった場合においても、発光素子の発光領域の損傷を抑制することが可能である。
また、本実施例においてはフリップタイプの例を示してきたが、フリップタイプではない発光素子においても同様の構造とすることで、例えばワイヤボンディング等の際にｐ側電極及びｎ側電極に過度の荷重が加わった場合においても、発光素子の発光領域の損傷を防止できることは明らかである。
このように、本発明はここで記載していない様々な実施例を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００２２】
１１  半導体基板
２０  半導体層
２１  ｎ型ＧａＮ層
２２  ｐ型ＧａＮ層
２３  ＭＱＷ層
３０  透明電極
４０  絶縁層
５１  ｐ側電極
５２  ｎ側電極
６０  実装基板
７０  配線
８０  はんだ（導電型バンプボール）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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