JPH0666043U - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光ダイオードの発光出力を大きくする。 【構成】 発光ダイオードチップの上面にカソード電極
１２を環状に形成する。チップの下面の中央部分にアノ
ード電極１７を形成する。カソード電極１２に囲まれた
領域を光取出し領域１９とする。アノード電極１７は光
取出し領域１９に対向するように配置し、且つ光取出し
領域１９よりも小面積にする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は大きな発光出力を有する半導体発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４に示すように従来の発光ダイオードチップ１は、一方の主面とこれに平行 する他方の主面とを有し、一方の主面（上面）側から他方の主面に向ってｐ形の 第１の半導体領域２とｎ形の第２及び第３の半導体領域３、４を有する。第１の 半導体領域２は基板の一方の主面に露出し、第３の半導体領域４は基板の他方の 主面（下面）に露出し、第１の半導体領域２と第２の半導体領域３との界面にｐ ｎ接合５が形成されている。半導体基体１の一方の主面の中央部分には、第１の 半導体領域２とオーミックコンタクトするアノード電極６が形成されている。ア ノード電極６には周知のワイヤボンディング法によって金属細線の一端が接続さ れる（図示せず）。また、半導体基体１の他方の主面にはカソード電極７が島状 に点在して形成されている。カソード電極７は第３の半導体領域４とオーミック コンタクトし、半田によって支持板に固着される（図示せず）。なお、半導体基 体１の他方の主面にシリコン酸化膜等から成る絶縁膜を形成し、この絶縁膜に設 けた開口を通じてカソード電極７を第３の半導体領域４にコンタクトさせること もある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

周知のように、図４に示す発光ダイオードチップでは、アノード電極６とカソ ード電極７との間にアノード電極６側の電位を高くする電圧を印加すると、ｎ側 領域からｐ側領域に電子が、ｐ側領域からｎ側領域にホールが注入され、これら が再結合することによって発光が生じる。

【０００４】 ところで、図４の発光ダイオードチップでは、アノード電極６がチップ主面の 中央側に配されているため、電流が点線で示すようにｐｎ接合５の中央部分に集 中して流れ易い。このため、発光に寄与するキャリアの再結合がｐｎ接合５の広 い面積わたって有効に行われ難い。更に、図４から明らかなように、キャリア再 結合が支配的となる部分のｐｎ接合５上方にアノード電極６が配されているため 、キャリア再結合で生じた発光を外部に有効に取出し難い。上記のような理由か ら、図４の発光ダイオードチップでは大きな発光出力が得られない。

【０００５】 そこで、本考案の目的は、上述のような問題を解決することができる新規な構 造の半導体発光素子を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、実施例を示す図面の符号を参照して説明 すると、互いに平行する一方の主面と他方の主面とを構成する第１の導電型の第 １の半導体領域１５、１６と第２の導電型の第２の半導体領域１７とを有し、前 記第１の半導体領域１５、１６と前記第２の半導体領域１７との界面にはｐｎ接 合１８が形成されており、前記一方の主面の周縁には環状に第１の電極１２が設 けられて、前記第１の半導体領域１５、１６は前記第１の電極１２に囲まれた露 出領域１９を有し、前記他方の主面における前記露出領域１９に対向する領域に 第２の電極１４が配置され、この第２の電極１４が前記第２の半導体領域１７に 接続されていることを特徴とする半導体発光素子に関わるものである。 なお、請求項２に示すようにｐｎ接合１８を一方の主面よりも他方の主面に近 い位置に配置することが望ましい。

【０００７】

【作用及び効果】

本考案の半導体発光素子では、第１の電極１２と第２の電極１４との間に流れ る電流をｐｎ接合１８の中心側で多くさせることができる。また、このｐｎ接合 １８の中心側の上方には第１の電極１２が形成されておらず、第１の半導体領域 １５が露出して光取出し領域１９となっている。従って、キャリア再結合で生じ た発光を素子外部に有効に取出すことができ、発光出力を大きく得ることができ る。 請求項２の考案によれば、ｐｎ接合１８の中心側に流れる電流を増大でき、発 光に寄与するキャリア再結合を増大することができる。

【０００８】

【実施例】

次に、図１〜図３を参照して本考案の一実施例に係わる緑色発光ダイオードを 説明する。 この発光ダイオードは、図１に示すように、互いに平行する一方の主面と他方 の主面とを有する半導体チップ１１と、この半導体チップ１１の一方の主面に形 成されたカソード電極（第１の電極）１２と、この半導体チップ１１の他方の主 面に形成されたシリコン酸化膜等から成る絶縁膜１３及びアノード電極（第２の 電極）１４とを備えている。

【０００９】 半導体チップ１１は一方の主面から他方の主面に向って順番に、ｎ形ＧａＰ（ ガリウム・リン）半導体から成る第１のｎ型領域１５と、ｎ形ＧａＰ半導体から 成る第２のｎ型領域１６と、ｐ形ＧａＰ半導体から成るｐ型領域１７を備えてい る。なお、ｐｎ接合１８を形成する第２のｎ型領域１６には、導電型を決定する 不純物としてＺｎ（亜鉛）の他に窒素がドープされており、ｐ型領域１７には導 電型を決定する不純物としてのＴｅ（テルル）の他に窒素がドープされている。 また、第２のｎ型領域及びｐ型領域１６、１７は出発母材である第１のｎ型領域 １５の上に周知の液相エピタキシャル法等によって形成されたものであり、第１ のｎ型領域１５に比べてその厚さは十分に薄い。従って、ｐｎ接合１８は半導体 チップ１１の厚み方向で中央よりも他方の主面側に位置している。 半導体チップ１１の一方の主面は、図２に示すように略正方形の平面形状とな っており、その外縁に沿って環状にカソード電極１２が形成されている。カソー ド電極１２の一つの角部には部分的に面積の大きいリード接続領域１２ａが設け られている。リード接続領域１２ａには、周知のワイヤボンディング法によって 金属細線が接続される。カソード電極１２の内側と外側とでは、図２に示すよう に、半導体チップ１１の一方の主面即ち第１のｎ型領域１５の上面が露出してい る。ここで、カソード電極１２の内側の第１のｎ型領域１５の露出領域は、いわ ゆるウィンドウ領域（光取出し領域）１９として機能する。ウィンドウ領域１９ は図２に示すように半導体チップ１１の一方の主面の中央に配置され、比較的大 きい面積を有している。

【００１０】 半導体チップ１１の他方の主面には、図３に示すように、一方の主面とほぼ同 形状の略正方形の平面形状となっており、絶縁膜１３及びアノード電極１４が順 次形成されている。絶縁膜１３は図１及び３に示すように、他方の主面の中央に 対応する位置に開口１３ａを有する。この開口１３ａは平面的に見て、半導体チ ップ１１の一方の主面に形成されたウィンドウ領域１９の内側に位置し、これよ りも小さい面積で形成されている。アノード電極１４は絶縁膜１３のほぼ全面を 被覆するように形成されており、絶縁膜１３の開口１３ａを通じてｐ型領域１７ にオーミックコンタクトしている。即ち、アノード電極１４は、他方の主面の中 央部分においてｐ型領域１７と接続されており、その接続部分は平面的に見てウ ィンドウ領域１９の内側に位置し且つその接続面積はウィンドウ領域１９の面積 よりも小さい。上記の発光ダイオードチップはウィンドウ領域１９が設けられた 一方の主面を上側にして、図１に示すようにアノード電極１４が半田２０を介し て金属支持体２１に固着される。

【００１１】 この発光ダイオードチップのアノード電極１４とカソード電極１２との間にア ノード電極１４側の電位を高くする電圧を印加すると、アノード電極１４からカ ソード電極１２に向って順方向電流が流れる。図１にはこの電流の流れの広がり を点線で示している。図１のようにウィンドウ領域１９を中心軸上に含む断面で 見たとき、アノード電極１４からは、ウィンドウ領域１９の右側に配されたカソ ード電極１２に向う第１の電流径路２２ａと、ウィンドウ領域１９の左側に配さ れたカソード電極１２に向う第２の電流径路２２ｂとが生じる。第１の電流径路 ２２ａはウィンドウ領域１９の右側領域に対向する部分のｐｎ接合１８を電流通 路に含み、この領域に前述のキャリア再結合をもたらし発光を生じさせる。また 、第２の電流径路２２ｂはウィンドウ領域１９の左側領域に対向する部分のｐｎ 接合１８を電流通路に含み、この領域に前述のキャリア再結合をもたらし発光を 生じさせる。

【００１２】 本実施例の発光ダイオードでは、第１の電流径路２２ａと第２の電流径路２２ ｂとが、図１に示すようにｐｎ接合１８の中央領域で重なる。このため、従来例 よりもｐｎ接合での電流広がりが大きいにもかかわらず、ｐｎ接合の中央領域に 比較的大きな電流が流れ（電流密度が高くなり）、この領域に発光に寄与するキ ャリア再結合を豊富に生じさせることができる。このため、従来例の発光ダイオ ードに比べてトータルの発光に寄与するキャリア再結合を増大でき、発光量を増 大させることができる。更に、本実施例の発光ダイオードでは、このキャリア再 結合が豊富に生じる領域の上方にウィンドウ領域１９が配設されている。このた め、キャリア再結合で豊富に発生した発光をウィンドウ領域１９を通じて、効率 よく外部に取出すことができる。結果として、上記の発光に寄与するキャリア再 結合の増大効果及び光取出しの効率化の相乗効果によって従来例の発光ダイオー ドに比べて発光出力を十分に大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係わる発光ダイオードを示す
図２のＡ−Ａ線対応部分の断面図である。

【図２】図１の発光ダイオードの平面図である。

【図３】図１の発光ダイオードの底面図である。

【図４】従来の発光ダイオードの断面図である。

【符号の説明】

１５、１６ ｎ型領域 １７ ｐ型領域 １８ ｐｎ接合 １９ 光取出し領域 １２ カソード電極 １４ アノード電極

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行する一方の主面と他方の主面
   とを構成する第１の導電型の第１の半導体領域（１５、
   １６）と第２の導電型の第２の半導体領域（１７）とを
   有し、前記第１の半導体領域（１５、１６）と前記第２
   の半導体領域（１７）との界面にはｐｎ接合（１８）が
   形成されており、前記一方の主面の周縁には環状に第１
   の電極（１２）が設けられて、前記第１の半導体領域
   （１５、１６）は前記第１の電極（１２）に囲まれた露
   出領域（１９）を有し、前記他方の主面における前記露
   出領域（１９）に対向する領域に第２の電極（１４）が
   配置され、この第２の電極（１４）が前記第２の半導体
   領域（１７）に接続されていることを特徴とする半導体
   発光素子。
2. 【請求項２】 前記ｐｎ接合（１８）が前記一方の主面
   よりも前記他方の主面に近い位置に配設されている請求
   項１記載の半導体発光素子。