JPH10275942A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents
発光素子及びその製造方法Info
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- JPH10275942A JPH10275942A JP7930097A JP7930097A JPH10275942A JP H10275942 A JPH10275942 A JP H10275942A JP 7930097 A JP7930097 A JP 7930097A JP 7930097 A JP7930097 A JP 7930097A JP H10275942 A JPH10275942 A JP H10275942A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボンディング電極直下からの発光を有効に外
部に取り出して、発光効率の良い発光素子を得る。 【解決手段】 基板上に、少なくとも、第１導電型半導
体層、第２導電型半導体層が順次設けられ、素子表面よ
り、該第１導電型半導体層に接続する第１ボンディング
電極が設けられ、該第２導電型半導体層表面の概略全面
に、第２ボンディング電極が設けられることにより該第
２ボンディング電極直下に発光部が形成されている発光
素子において、該基板が発光に対して透明で、該第２ボ
ンディング電極が、ボンディングのための実質最小限の
サイズに形成され、さらに、該第２ボンディング電極周
囲の３方向に素子側面が配置されるようにする。
部に取り出して、発光効率の良い発光素子を得る。 【解決手段】 基板上に、少なくとも、第１導電型半導
体層、第２導電型半導体層が順次設けられ、素子表面よ
り、該第１導電型半導体層に接続する第１ボンディング
電極が設けられ、該第２導電型半導体層表面の概略全面
に、第２ボンディング電極が設けられることにより該第
２ボンディング電極直下に発光部が形成されている発光
素子において、該基板が発光に対して透明で、該第２ボ
ンディング電極が、ボンディングのための実質最小限の
サイズに形成され、さらに、該第２ボンディング電極周
囲の３方向に素子側面が配置されるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ素子の構造
に係わる。
に係わる。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮまたはこれらの
混晶に代表される窒化物半導体材料により、紫外から可
視領域で発光するＬＥＤ等の半導体発光素子が実現され
ている。これらのＬＥＤ素子では、基板として、主に絶
縁体であるサファイアが用いられているので、通常の発
光素子とは異なって、素子表面よりｐｎ両電極を取る必
要があり、そのための種々の構造が提案されてきた。以
下に、このような従来の技術に基づく、窒化物半導体材
料を用いた発光素子を示す。
混晶に代表される窒化物半導体材料により、紫外から可
視領域で発光するＬＥＤ等の半導体発光素子が実現され
ている。これらのＬＥＤ素子では、基板として、主に絶
縁体であるサファイアが用いられているので、通常の発
光素子とは異なって、素子表面よりｐｎ両電極を取る必
要があり、そのための種々の構造が提案されてきた。以
下に、このような従来の技術に基づく、窒化物半導体材
料を用いた発光素子を示す。
【０００３】図７は、従来の技術の発光素子を示す図
で、（ａ）は平面図（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。図
において、１はサファイア基板、２はｎ−ＧａＮ層、３
はＩｎＧａＮ発光層、４はｐ−ＧａＮ層、５はｎボンデ
ィング電極、６はｐ透明電極、７はｐボンディング電
極、８はボール、９はボンディングワイヤである。素子
表面よりｐｎ両電極を取る構造では、電流が基本的に、
表面に平行な方向に流れるので、表面に平行である発光
層を、電流が均一に横切らず、よって、図７においてメ
サ状に形成されている発光部において、発光強度の分布
を生じやすかった。これを改善するために、ｐ電極を発
光部のほぼ全面に渡って形成すれば良いが、不透明な電
極で発光部を覆うと発光の取り出しが妨げられるので、
本構造では、ｐ電極を透明にしている。ただ、電極を透
明とするためには、厚さ１０ｎｍ程度のごく薄い金属膜
にせざるを得ず、このような膜にワイヤーボンディング
を行うことが困難なので、ｐ電極の一部を、十分に厚い
金属膜で構成された不透明なボンディング電極７として
いる。
で、（ａ）は平面図（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。図
において、１はサファイア基板、２はｎ−ＧａＮ層、３
はＩｎＧａＮ発光層、４はｐ−ＧａＮ層、５はｎボンデ
ィング電極、６はｐ透明電極、７はｐボンディング電
極、８はボール、９はボンディングワイヤである。素子
表面よりｐｎ両電極を取る構造では、電流が基本的に、
表面に平行な方向に流れるので、表面に平行である発光
層を、電流が均一に横切らず、よって、図７においてメ
サ状に形成されている発光部において、発光強度の分布
を生じやすかった。これを改善するために、ｐ電極を発
光部のほぼ全面に渡って形成すれば良いが、不透明な電
極で発光部を覆うと発光の取り出しが妨げられるので、
本構造では、ｐ電極を透明にしている。ただ、電極を透
明とするためには、厚さ１０ｎｍ程度のごく薄い金属膜
にせざるを得ず、このような膜にワイヤーボンディング
を行うことが困難なので、ｐ電極の一部を、十分に厚い
金属膜で構成された不透明なボンディング電極７として
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術においては、以下に記載するような問題点があ
った。
来の技術においては、以下に記載するような問題点があ
った。
【０００５】図７の素子においては、発光を素子上面よ
り取り出せるような工夫を行っているものの、不透明な
ｐボンディング電極直下での発光に関しては、透明電極
から取り出しにくい。すなわち、透明電極を設けても、
ｐボンディング電極直下での発光の取り出し改善にはつ
ながらない。本発明者の実験的知見によれば、不透明な
電極直下の発光は素子側面から有効に取り出され得るに
もかかわらず、上記従来の技術においては、そのための
手立てが十分に講じられておらず、結果として、光取り
出し効率が必ずしも満足の行くものではなかった。
り取り出せるような工夫を行っているものの、不透明な
ｐボンディング電極直下での発光に関しては、透明電極
から取り出しにくい。すなわち、透明電極を設けても、
ｐボンディング電極直下での発光の取り出し改善にはつ
ながらない。本発明者の実験的知見によれば、不透明な
電極直下の発光は素子側面から有効に取り出され得るに
もかかわらず、上記従来の技術においては、そのための
手立てが十分に講じられておらず、結果として、光取り
出し効率が必ずしも満足の行くものではなかった。
【０００６】本発明は、発光素子におけるボンディング
電極の配置などを適切に設定することにより、本問題点
を解消するものである。
電極の配置などを適切に設定することにより、本問題点
を解消するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１におけ
る発光素子は、基板上に、少なくとも、第１導電型半導
体層、第２導電型半導体層が順次設けられ、素子表面よ
り、該第１導電型半導体層に接続する第１ボンディング
電極が設けられ、該第２導電型半導体層表面の概略全面
に、第２ボンディング電極が設けられることにより該第
２ボンディング電極直下に発光部が形成され、さらに、
該基板は発光に対して透明であり、該第２ボンディング
電極は、ボンディングのために概略最小限のサイズに形
成されており、該第２ボンディング電極周囲の少なくと
も３方向に素子側面が配置されていることを特徴とす
る。
る発光素子は、基板上に、少なくとも、第１導電型半導
体層、第２導電型半導体層が順次設けられ、素子表面よ
り、該第１導電型半導体層に接続する第１ボンディング
電極が設けられ、該第２導電型半導体層表面の概略全面
に、第２ボンディング電極が設けられることにより該第
２ボンディング電極直下に発光部が形成され、さらに、
該基板は発光に対して透明であり、該第２ボンディング
電極は、ボンディングのために概略最小限のサイズに形
成されており、該第２ボンディング電極周囲の少なくと
も３方向に素子側面が配置されていることを特徴とす
る。
【０００８】本発明の請求項２における発光素子は、基
板上に、少なくとも、第１導電型半導体層、第２導電型
半導体層が順次設けられ、素子表面より、該第１導電型
半導体層に接続する第１ボンディング電極が設けられ、
該第２導電型半導体層表面の概略全面に、第２ボンディ
ング電極および該第２ボンディング電極に接続した第２
透明電極が設けられることにより、該第２ボンディング
電極および該第２透明電極直下に発光部が形成され、さ
らに、該基板は発光に対して透明であり、該第２ボンデ
ィング電極は、ボンディングのために概略最小限のサイ
ズに形成されており、該第２ボンディング電極周囲の少
なくとも３方向に素子側面が配置されていることを特徴
とする。
板上に、少なくとも、第１導電型半導体層、第２導電型
半導体層が順次設けられ、素子表面より、該第１導電型
半導体層に接続する第１ボンディング電極が設けられ、
該第２導電型半導体層表面の概略全面に、第２ボンディ
ング電極および該第２ボンディング電極に接続した第２
透明電極が設けられることにより、該第２ボンディング
電極および該第２透明電極直下に発光部が形成され、さ
らに、該基板は発光に対して透明であり、該第２ボンデ
ィング電極は、ボンディングのために概略最小限のサイ
ズに形成されており、該第２ボンディング電極周囲の少
なくとも３方向に素子側面が配置されていることを特徴
とする。
【０００９】好ましくは、本発明の請求項２における発
光素子において、第１ボンディング電極、第２透明電
極、第２ボンディング電極が順次一列に並んで配置され
ることを特徴とする。
光素子において、第１ボンディング電極、第２透明電
極、第２ボンディング電極が順次一列に並んで配置され
ることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の発光素子は、上記第１導電
型半導体層が、１層以上のＩＩＩ族元素窒化物半導体で
構成されており、さらに、上記第２導電型半導体層が１
層以上のＩＩＩ族元素窒化物半導体で構成されることを
特徴とする。
型半導体層が、１層以上のＩＩＩ族元素窒化物半導体で
構成されており、さらに、上記第２導電型半導体層が１
層以上のＩＩＩ族元素窒化物半導体で構成されることを
特徴とする。
【００１１】多数の発光素子をウェハー上に配置し、こ
れらを一括して形成する発光素子の製造方法において、
請求項１ないし４における発光素子の第１ボンディング
電極同士、第２ボンディング電極同士が隣接するよう
に、ウェハー上に多数の該発光素子が配置されることを
特徴とする、発光素子の製造方法も本発明の構成に含ま
れる。
れらを一括して形成する発光素子の製造方法において、
請求項１ないし４における発光素子の第１ボンディング
電極同士、第２ボンディング電極同士が隣接するよう
に、ウェハー上に多数の該発光素子が配置されることを
特徴とする、発光素子の製造方法も本発明の構成に含ま
れる。
【００１２】本発明の発光素子の製造方法は、多数の発
光素子をウェハー上に配置し、これらを一括して形成す
るものであり、請求項１ないし４における発光素子の第
１ボンディング電極同士、第２ボンディング電極同士が
隣接するように、ウェハー上に多数の該発光素子が配置
されることを特徴とする。
光素子をウェハー上に配置し、これらを一括して形成す
るものであり、請求項１ないし４における発光素子の第
１ボンディング電極同士、第２ボンディング電極同士が
隣接するように、ウェハー上に多数の該発光素子が配置
されることを特徴とする。
【００１３】なお、本明細書において、半導体の導電型
もしくは電極に冠せられている第１あるいは第２という
表現は、一般にｐ、ｎもしくはｉの記号で表される導電
型を示しているものである。
もしくは電極に冠せられている第１あるいは第２という
表現は、一般にｐ、ｎもしくはｉの記号で表される導電
型を示しているものである。
【００１４】
〔実施の形態１〕図１は、本発明に基づいた青色発光素
子の、素子形状を示す図で、（ａ）は平面図（ｂ）はＡ
−Ａ’断面図である。図において、１００は発光素子、
１０１はサファイア基板、１０２はｎ型ＧａＮ層、１０
３はＩｎＧａＮ発光層、１０４はｐ型ＧａＮ層、１０５
はｎボンディング電極、１０６はｐ透明電極、１０７は
ｐボンディング電極、１０８はボール、１０９はボンデ
ィングワイヤである。平面図に示されるように、本素子
においては、ｎボンディング電極１０５、ｐ透明電極１
０６、ｐボンディング電極１０７を、一列に並べるよう
に、配置した。なお、図１平面図においては、見やすく
するために、１０８および１０９が表示されない。基板
であるサファイアは、可視光をほとんど吸収せず、本発
光素子の発光波長において透明である。
子の、素子形状を示す図で、（ａ）は平面図（ｂ）はＡ
−Ａ’断面図である。図において、１００は発光素子、
１０１はサファイア基板、１０２はｎ型ＧａＮ層、１０
３はＩｎＧａＮ発光層、１０４はｐ型ＧａＮ層、１０５
はｎボンディング電極、１０６はｐ透明電極、１０７は
ｐボンディング電極、１０８はボール、１０９はボンデ
ィングワイヤである。平面図に示されるように、本素子
においては、ｎボンディング電極１０５、ｐ透明電極１
０６、ｐボンディング電極１０７を、一列に並べるよう
に、配置した。なお、図１平面図においては、見やすく
するために、１０８および１０９が表示されない。基板
であるサファイアは、可視光をほとんど吸収せず、本発
光素子の発光波長において透明である。
【００１５】このような発光素子の製造方法を、以下に
述べる。
述べる。
【００１６】厚さ３００μｍのサファイア基板上１０１
に、ｎ型ＧａＮ層１０２、ＩｎＧａＮ発光層１０３、ｐ
型ＧａＮ層１０４を順次積層する。その後、フォトリソ
グラフィー技術とドライエッチング技術を用い、ウェハ
ー表面よりｎ型ＧａＮ層の途中まで、ｎボンディング電
極１０５を形成する部分を除去する。
に、ｎ型ＧａＮ層１０２、ＩｎＧａＮ発光層１０３、ｐ
型ＧａＮ層１０４を順次積層する。その後、フォトリソ
グラフィー技術とドライエッチング技術を用い、ウェハ
ー表面よりｎ型ＧａＮ層の途中まで、ｎボンディング電
極１０５を形成する部分を除去する。
【００１７】次いで、ｐ型ＧａＮ層１０４上に、ｐ透明
電極１０６を形成する。電極材料としては、例えば、Ｎ
ｉ／ＡｕあるいはＰｄ／Ｐｔ等を用いればよい。これを
光透過性とするために、極薄膜とする必要があり、具体
的には、総膜厚１５ｎｍ程度に抑えれば良い。
電極１０６を形成する。電極材料としては、例えば、Ｎ
ｉ／ＡｕあるいはＰｄ／Ｐｔ等を用いればよい。これを
光透過性とするために、極薄膜とする必要があり、具体
的には、総膜厚１５ｎｍ程度に抑えれば良い。
【００１８】また、ｎ型ＧａＮ層１０２上に接するよう
に、ｎボンディング電極１０５を形成する。電極材料と
しては、例えば、Ａｌ、Ｔｉ／ＡｕあるいはＷ／Ａｕ等
を用いればよい。これは、ボンディングが容易なよう
に、厚めにすることが望ましく、例えば、総膜厚１μｍ
程度以上にすればよい。
に、ｎボンディング電極１０５を形成する。電極材料と
しては、例えば、Ａｌ、Ｔｉ／ＡｕあるいはＷ／Ａｕ等
を用いればよい。これは、ボンディングが容易なよう
に、厚めにすることが望ましく、例えば、総膜厚１μｍ
程度以上にすればよい。
【００１９】さらに、ｐ透明電極１０６に接するよう
に、ｐボンディング電極１０７を形成する。これは、ボ
ンディングが容易なように、ＡｕあるいはＡｌ等の金属
材料を用い、膜厚１μｍ程度以上と厚めに形成すればよ
い。このようなｐボンディング電極１０７は、極薄金属
膜であるｐ透明電極１０６にワイヤボンディングを行う
ことが困難なために、特に設けられたものである。発光
層上に存在する不透明なｐボンディング電極１０７のサ
イズは、発光の取り出しを考慮して最小限とすることが
必要である。現状のワイヤボンディング工程では、製造
上の余裕も考慮して、１００〜２００μｍφ程度のサイ
ズが必要であり、本実施の形態においては、ｐボンディ
ング電極１０７のサイズを２００μｍ角とした。また、
ｐ透明電極１０７の、上から見えている領域（平面図に
現れている領域）のサイズを１５０μｍ角とした。
に、ｐボンディング電極１０７を形成する。これは、ボ
ンディングが容易なように、ＡｕあるいはＡｌ等の金属
材料を用い、膜厚１μｍ程度以上と厚めに形成すればよ
い。このようなｐボンディング電極１０７は、極薄金属
膜であるｐ透明電極１０６にワイヤボンディングを行う
ことが困難なために、特に設けられたものである。発光
層上に存在する不透明なｐボンディング電極１０７のサ
イズは、発光の取り出しを考慮して最小限とすることが
必要である。現状のワイヤボンディング工程では、製造
上の余裕も考慮して、１００〜２００μｍφ程度のサイ
ズが必要であり、本実施の形態においては、ｐボンディ
ング電極１０７のサイズを２００μｍ角とした。また、
ｐ透明電極１０７の、上から見えている領域（平面図に
現れている領域）のサイズを１５０μｍ角とした。
【００２０】以上の工程は、公知のごとく、ウェハー上
に多数の素子を並べて一括してなされるものである。図
２は、図１の発光素子が、ウェハー上に多数並べられて
いる様子を、その一部を取り出して示す平面図である。
１００で示した単位が一素子に対応する。図示されるよ
うに、本実施の形態においては、ｐボンディング電極同
士およびｎボンディング電極同士が、それぞれ横に並ぶ
ように、各素子が配置される構成とした。
に多数の素子を並べて一括してなされるものである。図
２は、図１の発光素子が、ウェハー上に多数並べられて
いる様子を、その一部を取り出して示す平面図である。
１００で示した単位が一素子に対応する。図示されるよ
うに、本実施の形態においては、ｐボンディング電極同
士およびｎボンディング電極同士が、それぞれ横に並ぶ
ように、各素子が配置される構成とした。
【００２１】それから、各素子を分割する前に、ウエハ
ー上で、発光素子の特性検査が実施される。これは、ｐ
ボンディング電極と、ｎボンディング電極に、プローブ
を当て、電流を適宜流して、素子電圧や発光強度などの
特性に所要のものが得られているかを検査する工程であ
る。本実施の形態においては、図２に示した如く、発光
素子４単位ずつ、各ボンディング電極がつながるように
形成されているので、４素子ずつまとめて検査が可能で
ある。また、本実施の形態に示した発光素子の製造方法
によれば、従来例の発光素子とは異なり、プローブを当
てるべき各ボンディング電極が一列に連続して並んでい
るために、各素子を検査する際、ウェハー上でプローブ
をボンディング電極に沿って移動させれば、誤って透明
電極を傷つけることがなく、また、プローブから透明電
極上にゴミが落ちることも少なくなり、製造歩留まりが
向上する。さらに、図２における縦方向には、素子の各
部分を構成するためのマスク合わせの厳密性が要求され
ないので、この点からも、製造が容易になる。
ー上で、発光素子の特性検査が実施される。これは、ｐ
ボンディング電極と、ｎボンディング電極に、プローブ
を当て、電流を適宜流して、素子電圧や発光強度などの
特性に所要のものが得られているかを検査する工程であ
る。本実施の形態においては、図２に示した如く、発光
素子４単位ずつ、各ボンディング電極がつながるように
形成されているので、４素子ずつまとめて検査が可能で
ある。また、本実施の形態に示した発光素子の製造方法
によれば、従来例の発光素子とは異なり、プローブを当
てるべき各ボンディング電極が一列に連続して並んでい
るために、各素子を検査する際、ウェハー上でプローブ
をボンディング電極に沿って移動させれば、誤って透明
電極を傷つけることがなく、また、プローブから透明電
極上にゴミが落ちることも少なくなり、製造歩留まりが
向上する。さらに、図２における縦方向には、素子の各
部分を構成するためのマスク合わせの厳密性が要求され
ないので、この点からも、製造が容易になる。
【００２２】その後の工程で、図２に示される各素子
は、ひとつひとつ切り離される。切り離された各素子
は、コレット（真空吸着具）でつかみ上げられて、適宜
搬送されるが、その際、本発明の発光素子においては、
素子の両端の部分のみが接触するようなコレットを用い
れば、素子の両端を固定するので、安定した搬送が可能
にあり、また、素子の両端には、ボンディング電極のみ
が存在するので、表面の光取り出し部分が傷つくことも
ない。これは、ｎボンディング電極、ｐ透明電極、ｐボ
ンディング電極が順次一列に配置されることによって、
素子の両端にはボンディング電極のみが配置されている
本発明の発光素子独特の効果である。
は、ひとつひとつ切り離される。切り離された各素子
は、コレット（真空吸着具）でつかみ上げられて、適宜
搬送されるが、その際、本発明の発光素子においては、
素子の両端の部分のみが接触するようなコレットを用い
れば、素子の両端を固定するので、安定した搬送が可能
にあり、また、素子の両端には、ボンディング電極のみ
が存在するので、表面の光取り出し部分が傷つくことも
ない。これは、ｎボンディング電極、ｐ透明電極、ｐボ
ンディング電極が順次一列に配置されることによって、
素子の両端にはボンディング電極のみが配置されている
本発明の発光素子独特の効果である。
【００２３】それから、図１に示されていない適当な台
座に素子が固定されたのち、ｎボンディング電極１０５
およびｐボンディング電極１０７上にワイヤ１０９がボ
ンディングされる。ボンディングの際、ワイヤの先端に
はボール１０８が形成されており、これにより、強固な
ワイヤボンディングが完成する。
座に素子が固定されたのち、ｎボンディング電極１０５
およびｐボンディング電極１０７上にワイヤ１０９がボ
ンディングされる。ボンディングの際、ワイヤの先端に
はボール１０８が形成されており、これにより、強固な
ワイヤボンディングが完成する。
【００２４】本発明の発光素子においては、図１平面図
に示されるように、ｐボンディング電極の周囲前後左右
４方向のうち３方向（図１において紙面、前・後・左）
は、素子の側面となっている。すなわち、３方向で、発
光部および発光に対して透明な基板の側面が露出してい
る。これにより、従来の発光素子では、不十分であっ
た、ｐボンディング電極直下での発光の外部への取り出
しが、十分に得られるようになる。
に示されるように、ｐボンディング電極の周囲前後左右
４方向のうち３方向（図１において紙面、前・後・左）
は、素子の側面となっている。すなわち、３方向で、発
光部および発光に対して透明な基板の側面が露出してい
る。これにより、従来の発光素子では、不十分であっ
た、ｐボンディング電極直下での発光の外部への取り出
しが、十分に得られるようになる。
【００２５】図３および図４は、このような効果を確認
するための実験内容と結果を説明するための図である。
実験では、本発明の発光素子のように、ｐボンディング
電極の周囲３方向が素子側面となっている発光素子と、
従来例の発光素子のように、ｐボンディング電極の周囲
２方向（図７において紙面、後・左）が素子側面となっ
ている発光素子とで、同一の電流を注入したときの発光
強度の違いを比較した。また、それぞれ、電流密度を同
一にしたうえで、発光部の面積を変化させて比較も行っ
た。
するための実験内容と結果を説明するための図である。
実験では、本発明の発光素子のように、ｐボンディング
電極の周囲３方向が素子側面となっている発光素子と、
従来例の発光素子のように、ｐボンディング電極の周囲
２方向（図７において紙面、後・左）が素子側面となっ
ている発光素子とで、同一の電流を注入したときの発光
強度の違いを比較した。また、それぞれ、電流密度を同
一にしたうえで、発光部の面積を変化させて比較も行っ
た。
【００２６】図３の左側の列は、ｐボンディング電極の
周囲３方向が素子側面となっている発光素子である。ｐ
ボンディング電極の面積を１として、発光部の面積（ｐ
ボンディング電極およびｐ透明電極の面積の和）が１、
２、３である時の、３通りの素子を表している。例え
ば、発光部の面積が１の素子は、透明電極が形成されて
いない素子であり、２の素子は、ｐボンディング電極と
同面積の透明電極が形成されている素子であることを示
している。また、右側の列は、ｐボンディング電極の周
囲２方向が素子側面となっている発光素子である。発光
部の面積については、上記と同様である。本実験では、
ｐボンディング電極の大きさを２００μｍ角、サファイ
ア基板の厚さを３００μｍに固定した。また、面積１あ
たり、１０ｍＡの電流を注入した。
周囲３方向が素子側面となっている発光素子である。ｐ
ボンディング電極の面積を１として、発光部の面積（ｐ
ボンディング電極およびｐ透明電極の面積の和）が１、
２、３である時の、３通りの素子を表している。例え
ば、発光部の面積が１の素子は、透明電極が形成されて
いない素子であり、２の素子は、ｐボンディング電極と
同面積の透明電極が形成されている素子であることを示
している。また、右側の列は、ｐボンディング電極の周
囲２方向が素子側面となっている発光素子である。発光
部の面積については、上記と同様である。本実験では、
ｐボンディング電極の大きさを２００μｍ角、サファイ
ア基板の厚さを３００μｍに固定した。また、面積１あ
たり、１０ｍＡの電流を注入した。
【００２７】図４に、図３に示した各発光素子の発光強
度を相対的に示した。図から明らかなように、いずれの
発光部面積においても、３方向が素子側面となっている
方が、発光強度が大きかった。この結果から、透明電極
をたとえｐボンディング電極に隣接して設けても、ここ
からｐボンディング電極直下での発光を取り出すことは
困難であり、取り出し向上のためには、ｐボンディング
電極の周囲をなるべく素子側面とすることが必要である
ことが明らかになった。このような事実は、従来正確に
認識されていなかったものであり、当実験に基づいて、
初めて本発明者により指摘され得たものである。なお、
上記効果は、基板が発光に対して不透明である発光素子
では、顕著に表れなかった。なぜなら、このような素子
では、基板およびその上に積層された半導体層内部で発
光の吸収が生じるので、ｐボンディング電極直下での発
光は、いずれにせよ、ほとんど外部に取り出せないため
だと考えられる。しかしながら、透明基板を用いた場合
には、基板の側面が、ｐボンディング電極の周囲にあれ
ば、ｐボンディング電極直下での発光を、基板側面を通
じて取り出すことが可能になるのである。なお、図４の
結果は、基板の厚さが８０〜４００μｍ以上の範囲では
ほとんど変化せず、また、ｐボンディング電極の適切な
範囲１００〜２００μｍでもほとんど変化しなかった。
度を相対的に示した。図から明らかなように、いずれの
発光部面積においても、３方向が素子側面となっている
方が、発光強度が大きかった。この結果から、透明電極
をたとえｐボンディング電極に隣接して設けても、ここ
からｐボンディング電極直下での発光を取り出すことは
困難であり、取り出し向上のためには、ｐボンディング
電極の周囲をなるべく素子側面とすることが必要である
ことが明らかになった。このような事実は、従来正確に
認識されていなかったものであり、当実験に基づいて、
初めて本発明者により指摘され得たものである。なお、
上記効果は、基板が発光に対して不透明である発光素子
では、顕著に表れなかった。なぜなら、このような素子
では、基板およびその上に積層された半導体層内部で発
光の吸収が生じるので、ｐボンディング電極直下での発
光は、いずれにせよ、ほとんど外部に取り出せないため
だと考えられる。しかしながら、透明基板を用いた場合
には、基板の側面が、ｐボンディング電極の周囲にあれ
ば、ｐボンディング電極直下での発光を、基板側面を通
じて取り出すことが可能になるのである。なお、図４の
結果は、基板の厚さが８０〜４００μｍ以上の範囲では
ほとんど変化せず、また、ｐボンディング電極の適切な
範囲１００〜２００μｍでもほとんど変化しなかった。
【００２８】また、ｐボンディング電極の大きさについ
ては、当然に小さいほうが望ましいが、ボンディングに
必要な面積は確保する必要がある。しかしながら、発光
部の大きさは、注入電流密度が過大にならないように、
適切に設定される必要がある。なぜなら、注入電流密度
が過大であると、発熱により効率が低下したり、素子寿
命に悪影響を与えたりするためである。このような、ジ
レンマを解消するために、発光部を覆うように形成され
るｐ電極のうち、ボンディングに必要な部分以外をｐ透
明電極とし、適切な発光部面積を確保するようにした。
また、このような透明電極は、ｐボンディング電極の一
辺にのみ隣接して設け、ｐボンディング電極直下での発
光の取りだしを妨害しないように考慮した。
ては、当然に小さいほうが望ましいが、ボンディングに
必要な面積は確保する必要がある。しかしながら、発光
部の大きさは、注入電流密度が過大にならないように、
適切に設定される必要がある。なぜなら、注入電流密度
が過大であると、発熱により効率が低下したり、素子寿
命に悪影響を与えたりするためである。このような、ジ
レンマを解消するために、発光部を覆うように形成され
るｐ電極のうち、ボンディングに必要な部分以外をｐ透
明電極とし、適切な発光部面積を確保するようにした。
また、このような透明電極は、ｐボンディング電極の一
辺にのみ隣接して設け、ｐボンディング電極直下での発
光の取りだしを妨害しないように考慮した。
【００２９】以上のように、本実施の形態の発光素子に
よれば、ｐボンディング電極の面積を、必要最小限に
し、３方向を素子側面とすることで、ｐボンディング電
極直下の発光が素子外部に取り出すことができるように
なり、素子の発光効率が従来と比較して、良好になるこ
とが判明した。
よれば、ｐボンディング電極の面積を、必要最小限に
し、３方向を素子側面とすることで、ｐボンディング電
極直下の発光が素子外部に取り出すことができるように
なり、素子の発光効率が従来と比較して、良好になるこ
とが判明した。
【００３０】また、本実施の形態の発光素子において
は、各半導体層に、ＩＩＩ族元素窒化物半導体を用いた
ので、可視領域での発光する良好な特性の発光素子が得
られた。
は、各半導体層に、ＩＩＩ族元素窒化物半導体を用いた
ので、可視領域での発光する良好な特性の発光素子が得
られた。
【００３１】本実施の形態においては、ｎボンディング
電極、ｐボンディング電極の形状を図１に示されるよう
に、概略正方形としたが、これは、外形が長方形である
素子上に無駄のないように配置し、また、ボンディング
に必要な領域を確保しつつ、面積が小さくなることを鑑
みて形成したものである。この趣旨を逸脱しない範囲
で、若干変形しても、効果に違いがあるものではない。
たとえば、正方形の一部もしくは全部の角に丸みを帯び
るような形状にしてもよく、多角形あるいは半円形ある
いは円形にするなどの変形も適宜可能である。
電極、ｐボンディング電極の形状を図１に示されるよう
に、概略正方形としたが、これは、外形が長方形である
素子上に無駄のないように配置し、また、ボンディング
に必要な領域を確保しつつ、面積が小さくなることを鑑
みて形成したものである。この趣旨を逸脱しない範囲
で、若干変形しても、効果に違いがあるものではない。
たとえば、正方形の一部もしくは全部の角に丸みを帯び
るような形状にしてもよく、多角形あるいは半円形ある
いは円形にするなどの変形も適宜可能である。
【００３２】また、本実施の形態においては、発光部の
形状を概略正方形としたが、これも同様に、適宜変更さ
れ得るものである。
形状を概略正方形としたが、これも同様に、適宜変更さ
れ得るものである。
【００３３】また、図２において、並べられた素子は、
各列とも同じ向きとなるように配置されているが、これ
は、例えばひとつおきに、向きを変えて配置しても良
く、この場合、ｎボンディング電極部およびｐボンディ
ング電極を隣の列と一体化して作製できる。また、図２
においては、各ボンディング電極が４つずつ繋がった例
を示したが、これは、状況に応じて、変更され得るもの
である。
各列とも同じ向きとなるように配置されているが、これ
は、例えばひとつおきに、向きを変えて配置しても良
く、この場合、ｎボンディング電極部およびｐボンディ
ング電極を隣の列と一体化して作製できる。また、図２
においては、各ボンディング電極が４つずつ繋がった例
を示したが、これは、状況に応じて、変更され得るもの
である。
【００３４】さらに、図２において、１１０で示した様
に素子を切り出せば、通常の２倍の発光面積を有する発
光素子を得ることができる。このように、本実施の形態
に示した発光素子の製造方法によれば、一つのウェハー
から、異なる発光面積を有する発光素子を、製造工程の
一部を変更するのみで得ることができるという、副次的
な効果も奏する。
に素子を切り出せば、通常の２倍の発光面積を有する発
光素子を得ることができる。このように、本実施の形態
に示した発光素子の製造方法によれば、一つのウェハー
から、異なる発光面積を有する発光素子を、製造工程の
一部を変更するのみで得ることができるという、副次的
な効果も奏する。
【００３５】〔実施の形態２〕図５は、本発明の実施の
形態２における、緑色発光素子の、素子形状を示す図
で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
本実施の形態の発光素子は、実施の形態１の発光素子の
変形例である。図における各符号の示す要素は、図１と
同じである。図１と異なる点は、ｐボンディング電極
が、素子側面から若干内側に入って形成されていること
である。本実施の形態においては、ｐボンディング電極
の３方向は、素子側面から３０μｍ内側に入って形成し
た。このような構成としても、ｐボンディング電極直下
の発光が素子側面から取り出される効果には、実質的な
変更が生じるものではなく、実施の形態１と同様に、本
実施の形態においても、従来と比較して発光効率の良
い、可視領域で発光する発光素子が得られた。
形態２における、緑色発光素子の、素子形状を示す図
で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
本実施の形態の発光素子は、実施の形態１の発光素子の
変形例である。図における各符号の示す要素は、図１と
同じである。図１と異なる点は、ｐボンディング電極
が、素子側面から若干内側に入って形成されていること
である。本実施の形態においては、ｐボンディング電極
の３方向は、素子側面から３０μｍ内側に入って形成し
た。このような構成としても、ｐボンディング電極直下
の発光が素子側面から取り出される効果には、実質的な
変更が生じるものではなく、実施の形態１と同様に、本
実施の形態においても、従来と比較して発光効率の良
い、可視領域で発光する発光素子が得られた。
【００３６】本実施の形態においては、サファイア基板
の厚さを１００μｍ、ｐ透明電極の大きさを１００μｍ
角、ｐボンディング電極の大きさを１００μｍ角とし
た。
の厚さを１００μｍ、ｐ透明電極の大きさを１００μｍ
角、ｐボンディング電極の大きさを１００μｍ角とし
た。
【００３７】なお、本実施の形態においても、発光部の
形状等は、実施の形態１と同様の変形が可能である。
形状等は、実施の形態１と同様の変形が可能である。
【００３８】〔実施の形態３〕図６は、本発明の実施の
形態３における、黄緑色発光素子の、素子形状を示す図
で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
本実施の形態の発光素子は、実施の形態１の発光素子の
変形例である。図における各符号の示す要素は、図１と
同じである。図１と異なる点は、ｐ透明電極を省略した
ことである。これにより、実施の形態１の形状と比較す
ると、発光面積が拡大できず、よって、高電流において
発光効率低下等の問題が生じるような、特性の劣る発光
素子しか得られないが、特に、低出力動作を目的とした
ＬＥＤ素子においては、低電流に限り用いられるもので
あるので、図６のように、簡易化した形態でも、十分使
用に耐えるものが得られる。本実施の形態においても、
ｐボンディング電極直下の発光が素子側面から有効に取
り出されるので、低出力目的に用いられるのに、十分な
特性をもつ発光素子が得られた。
形態３における、黄緑色発光素子の、素子形状を示す図
で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
本実施の形態の発光素子は、実施の形態１の発光素子の
変形例である。図における各符号の示す要素は、図１と
同じである。図１と異なる点は、ｐ透明電極を省略した
ことである。これにより、実施の形態１の形状と比較す
ると、発光面積が拡大できず、よって、高電流において
発光効率低下等の問題が生じるような、特性の劣る発光
素子しか得られないが、特に、低出力動作を目的とした
ＬＥＤ素子においては、低電流に限り用いられるもので
あるので、図６のように、簡易化した形態でも、十分使
用に耐えるものが得られる。本実施の形態においても、
ｐボンディング電極直下の発光が素子側面から有効に取
り出されるので、低出力目的に用いられるのに、十分な
特性をもつ発光素子が得られた。
【００３９】本実施の形態においては、サファイア基板
の厚さを２００μｍ、ｐボンディング電極の大きさを１
５０μｍ角とした。
の厚さを２００μｍ、ｐボンディング電極の大きさを１
５０μｍ角とした。
【００４０】なお、本実施の形態においても、発光部の
形状等は、実施の形態１に示したのと同様の変形が可能
である。
形状等は、実施の形態１に示したのと同様の変形が可能
である。
【００４１】以上、本発明の実施の形態について、いく
つかの例を示したが、本発明の趣旨を変更しない範囲で
の変形が可能である。例えば、基板材料、半導体材料は
上記のものに限られる訳ではなく、種々の公知材料を用
いてもよい。また、透明絶縁基板の例を示したが、発光
に対して透明な、導電性基板を用いても、構成が実質的
に変更されるものではない。例えば、基板として、ｎ−
ＳｉＣ基板などを用いることが可能である。
つかの例を示したが、本発明の趣旨を変更しない範囲で
の変形が可能である。例えば、基板材料、半導体材料は
上記のものに限られる訳ではなく、種々の公知材料を用
いてもよい。また、透明絶縁基板の例を示したが、発光
に対して透明な、導電性基板を用いても、構成が実質的
に変更されるものではない。例えば、基板として、ｎ−
ＳｉＣ基板などを用いることが可能である。
【００４２】
【発明の効果】本発明の発光素子では、上記構成によっ
て、従来有効に用いられていなかった第２ボンディング
電極直下での発光を、素子側面から最大限に取り出せる
ようになり、発光の取り出し効率が向上する。よって、
素子の発光効率が良好なものとなる。
て、従来有効に用いられていなかった第２ボンディング
電極直下での発光を、素子側面から最大限に取り出せる
ようになり、発光の取り出し効率が向上する。よって、
素子の発光効率が良好なものとなる。
【図１】本発明の実施の形態１の発光素子を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の発光素子の、製造工程
における、ウェハー上での配置方法を示す、平面図であ
る。
における、ウェハー上での配置方法を示す、平面図であ
る。
【図３】本発明の効果を調べるための、比較実験に用い
た発光素子の一覧である。
た発光素子の一覧である。
【図４】比較実験における各発光素子の発光強度を示す
図である。
図である。
【図５】本発明の実施の形態２の発光素子を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３の発光素子を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図７】従来の発光素子を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
１００ 発光素子 １０１ サファイア基板 １０２ ｎ型ＧａＮ層 １０３ ＩｎＧａＮ発光層 １０４ ｐ型ＧａＮ層 １０５ ｎボンディング電極 １０６ ｐ透明電極 １０７ ｐボンディング電極 １０８ ボール １０９ ボンディングワイヤ
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に、少なくとも、第１導電型半導
体層、第２導電型半導体層が順次設けられ、素子表面よ
り、該第１導電型半導体層に接続する第１ボンディング
電極が設けられ、該第２導電型半導体層表面の概略全面
に、第２ボンディング電極が設けられることにより、該
第２ボンディング電極直下に発光部が形成されている発
光素子において、 該基板は発光に対して透明であり、該第２ボンディング
電極は、ボンディングのための実質最小限のサイズに形
成されており、さらに、該第２ボンディング電極周囲の
３方向に素子側面が配置されていることを特徴とする発
光素子。 - 【請求項２】 基板上に、少なくとも、第１導電型半導
体層、第２導電型半導体層が順次設けられ、素子表面よ
り、該第１導電型半導体層に接続する第１ボンディング
電極が設けられ、該第２導電型半導体層表面の概略全面
に、第２ボンディング電極および該第２ボンディング電
極に接続した第２透明電極が設けられることにより、該
第２ボンディング電極および該第２透明電極直下に発光
部が形成されている発光素子において、 該基板は発光に対して透明であり、該第２ボンディング
電極は、ボンディングのための実質最小限のサイズに形
成されており、さらに、該第２ボンディング電極周囲の
３方向に素子側面が配置されていることを特徴とする発
光素子。 - 【請求項３】 第１ボンディング電極、第２透明電極、
第２ボンディング電極が順次一列に並んで配置されてい
ることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。 - 【請求項４】 上記第１導電型半導体層が、１層以上の
ＩＩＩ族元素窒化物半導体で構成されており、さらに、
上記第２導電型半導体層が１層以上のＩＩＩ族元素窒化
物半導体で構成されることを特徴とする、請求項１ない
し３のいずれかに記載の発光素子。 - 【請求項５】 多数の発光素子をウェハー上に配置し、
これらを一括して形成する発光素子の製造方法におい
て、請求項１ないし４のいずれかにおける発光素子の第
１ボンディング電極同士、第２ボンディング電極同士が
隣接するように、ウェハー上に多数の該発光素子が配置
されることを特徴とする、発光素子の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07930097A JP4203132B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 発光素子及びその製造方法 |
| TW087104416A TW392194B (en) | 1997-03-31 | 1998-03-24 | Light emitting element and its manufacturing method |
| CNB988037610A CN100346487C (zh) | 1997-03-31 | 1998-03-25 | 发光元件 |
| PCT/JP1998/001355 WO1998044569A1 (fr) | 1997-03-31 | 1998-03-25 | Dispositif electroluminescent et son procede de fabrication |
| KR1019997008920A KR20010005846A (ko) | 1997-03-31 | 1998-03-25 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| US09/402,493 US6583442B2 (en) | 1997-03-31 | 1998-03-25 | Light emitter device and a method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07930097A JP4203132B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 発光素子及びその製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008228395A Division JP2008288624A (ja) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | 発光素子の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275942A true JPH10275942A (ja) | 1998-10-13 |
| JPH10275942A5 JPH10275942A5 (ja) | 2004-12-24 |
| JP4203132B2 JP4203132B2 (ja) | 2008-12-24 |
Family
ID=13686004
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07930097A Expired - Lifetime JP4203132B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 発光素子及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6583442B2 (ja) |
| JP (1) | JP4203132B2 (ja) |
| KR (1) | KR20010005846A (ja) |
| CN (1) | CN100346487C (ja) |
| TW (1) | TW392194B (ja) |
| WO (1) | WO1998044569A1 (ja) |
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| KR100497127B1 (ko) * | 2002-09-05 | 2005-06-28 | 삼성전기주식회사 | 질화갈륨계 반도체 엘이디 소자 |
| JP2006310893A (ja) * | 2002-10-03 | 2006-11-09 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光ダイオード |
| JP2008010840A (ja) * | 2006-05-29 | 2008-01-17 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
| US7893447B2 (en) | 2005-10-07 | 2011-02-22 | Samsung Led Co., Ltd. | Nitride-based semiconductor light emitting diode |
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| JPWO2011111642A1 (ja) * | 2010-03-08 | 2013-06-27 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2002164570A (ja) * | 2000-11-24 | 2002-06-07 | Shiro Sakai | 窒化ガリウム系化合物半導体装置 |
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