JP4770785B2

JP4770785B2 - 発光ダイオード

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Description

本発明は、高効率で大電流の通電が可能な発光ダイオードに関する。

発光ダイオードは、赤色から青色までフルカラーが揃ったことから、照明用への応用が積極的に試みられるようになってきた。しかし、発光ダイオードが照明用として普及するためには、２つの課題を解決していく必要がある。まず、発光ダイオードの効率を電球並みから蛍光灯並の変換効率まで高くすること。次に、少数の発光ダイオードで電球や蛍光灯と同等の明るさが得られるように、１個の発光ダイオードに大電流を流せるようにすることである。

しかし、発光ダイオードに大電流を流すと熱が発生し、その熱により、効率の低下や信頼性の低下を招くことになる。これを回避する方法は、第１には、熱をできるだけ発生させないようにし、第２には、発生した熱を速やかに逃がして温度上昇を防ぐことである。

まず、熱をできるだけ発生させないようにするためには、発光ダイオードの発光効率を高くして、電気エネルギーをできるだけ光に変換して取り出すことである。発光ダイオードの変換効率を高くするためには、注入した電子や正孔を効率よく再結合させる効率である内部量子効率をできるだけ高くすること、及び、発光した光を発光ダイオードのチップ内から取り出すための光取出効率を高くすることである。

次に、熱を逃がす方法として、例えば、発熱部分である発光層をできるだけ実装ステムに近づけて配置し、発光層で発生した熱を効率よく実装ステムに逃がす方法や、発光層と実装ステムの間の基板に熱抵抗の低いものを使用する方法がある。

一般に、発光ダイオードは、光出力面に大面積の上部電極（上側電極）が設けられており、これに対して発光層に含まれる活性層は一様に光るため、上部電極の直下に位置する領域の活性層で発光した光は、上部電極が妨げになって活性層による光の全部を外部に取り出すことができなかった。

この問題を回避する発光素子として、例えば、特許文献１，２に示すものがある。特許文献１の発光素子は、電流を流さないような絶縁層が、上部電極の下部に形成されている。これにより、電流は上部電極の周囲に分散され、上部電極の直下の発光を抑えることができる。

また、特許文献２の発光素子は、電気伝導させるための部分電極が、上部電極以外に配置されている。
特開２００１−１４４３２２号公報米国特許第６７８４４６２Ｂ２号明細書

しかし、従来の発光ダイオードによると、特許文献１，２に示す素子構造においても、上記したように発光部分の下に導電性電極が有り、この導電性電極で光吸収が生じるため、高い発光効率を得ることができない。

従って、本発明の目的は、高効率で大電流の通電が可能な発光ダイオードを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、上部クラッド層、活性層、及び下部クラッド層を含むＡｌＧａＩｎＰ系またはＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体層と、前記化合物半導体層と接合される導電性基板と、前記化合物半導体上に設けられる上部電流阻止層と、前記上部電流阻止層上に設けられる第１の電極と、前記上部電流阻止層を貫通して形成され、前記上部クラッド層と前記第１の電極とを電気的に接続する電流注入用コンタクト電極と、前記化合物半導体層の前記活性層と前記導電性基板との接合部との間に設けられる光反射ミラー層と、前記光反射ミラー層の活性層形成側に設けられる第２の電極と、前記導電性基板の前記化合物半導体層との接合側の面と反対側の裏面に設けられる裏面電極とを備え、前記電流注入用コンタクト電極と前記第２の電極とは、上面視で重ならない位置に形成される発光ダイオードを提供する。

本発明によれば、高効率で大電流の通電が可能な発光ダイオードを得ることができる。

［第１の実施の形態］
（発光ダイオードの構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図であり、図２は、図１の発光ダイオードの平面図である。図３は、図１の発光ダイオードの電流注入用界面コンタクト層を示す平面図である。図１においては、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなる発光ダイオード１００の構造を示している。

発光ダイオード１００は、半導体発光素子１０１と、実装ステム１と、半導体発光素子１０１と実装ステム１とを接合する実装用合金２より構成される。

半導体発光素子１０１は、ダイボンディング用電極３と、下部コンタクト用電極４と、導電性を有する支持基板５と、支持基板用コンタクト電極６と、貼合せ用金属層７，８と、合金化抑止層９と、光反射ミラー層１０と、下部電流阻止層１１と、複数の電流注入用界面コンタクト電極１２と、下部クラッド層１３と、活性層１４と、上部クラッド層１５と、上部電流阻止層１６と、電流注入用コンタクト電極１７と、電流分散用枝状電極１８と、ワイヤボンディング用のパッド電極として設けられるワイヤボンディング用電極１９とを備えて構成されている。

下部クラッド層１３、活性層１４及び上部クラッド層１５は発光層を形成している。本実施の形態において、発光層は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体のダブルヘテロ構造のエピタキシャル層からなる。

実装用合金２は、例えば、ＡｕＳｎからなる金属であり、放熱性の高い実装ステム１に接合されている。

ダイボンディング用電極３は、支持基板５のエピタキシャル層との接合側の面と反対側の裏面に設けられる裏面電極である。

下部コンタクト用電極４は、実装ステム１側との電気的なコンタクトをとるための電極である。

支持基板５は、低抵抗を有し、例えば２００μｍの厚さのシリコン（Ｓｉ）からなる基板である。ここでは、安価に入手できるＳｉ基板を用いたが、電気伝導特性が優れていれば、必ずしも半導体である必要はなく、金属板を用いることもできる。この場合の金属として、アルミニウムのような単元素の基板でも良いが、放熱性に優れるＣｕＷのような合金、更には、耐食性やコンタクト抵抗低減のためにメッキなどによる多層構造の基板であってもよい。

支持基板用コンタクト電極６は、発光層側との電気的なコンタクトをとるための電極である。

貼合せ用金属層７，８は、例えば、金（Ａｕ）からなる層である。

合金化抑止層９は、例えば、チタン（Ｔｉ）からなる層である。

光反射ミラー層１０は、例えば、金からなる層であり、電流注入用界面コンタクト電極１２と電気的に接続されている。

下部電流阻止層１１は、例えば、ＳｉＯ_２からなり、複数の電流注入用界面コンタクト電極１２の周囲を埋めるように設けられている。

電流注入用界面コンタクト電極１２は、第２の電極として下部電流阻止層１１にリング状、又は環状に分散した部分電極状に形成されており、例えば、平均半径が８５μｍ、幅が１０μｍである。電流注入用界面コンタクト電極１２は、ワイヤボンディング用電極１９の下方で、できるだけ外周側に位置するように設けられている。

また、電流注入用界面コンタクト電極１２は、面積ができるだけ少なく、かつ直列抵抗ができるだけ少なくなるように、上部電極であるワイヤボンディング用電極１９のできるだけ外側に配置し、電流注入用界面コンタクト電極１２による光吸収が極限まで抑えられるように設けられている。

下部クラッド層１３は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる。

活性層１４は、量子井戸構造を有する。

上部クラッド層１５は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなる。

上部電流阻止層１６は、例えば、ＳｉＯ_２からなる。

電流注入用コンタクト電極１７は、エピタキシャル層に電流を注入するための電極であり、上部電流阻止層１６に円環状に設けられている。

電流分散用枝状電極１８は、ワイヤボンディング用電極１９と電流注入用コンタクト電極１７の間を電気的に接続するものであり、電流を面方向に分散させる。図２に示すように半導体発光素子１０１の表面に設けられるワイヤボンディング用電極１９の中央から対角方向に十字形（放射状）をなすように上部電流阻止層１６に設けられている。

ワイヤボンディング用電極１９は、上部電流阻止層１６の上部中央及び電流分散用枝状電極１８の中心に円形状に設けられている。このワイヤボンディング用電極１９は、例えば、直径１００μｍで形成されており、電流分散用枝状電極１８とともに第１の電極を構成している。

（発光ダイオードの製造方法）
次に、発光ダイオード１００の製造方法について説明する。

まず、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＭＯＣＶＤ法を用いて、４層のＡｌＧａＩｎＰ系発化合物半導体からなるエピタキシャル層を成長させる。

まず、ｎ型ＧａＡｓ基板上にエッチングストップ層を形成し、更に上部クラッド層１５、ＡｌＧａＩｎＰの量子井戸型活性層１４、下部クラッド層１３を順次形成することによってエピタキシャルウエハを作製する。

次に、上記エピタキシャルウエハの表面に、下部電流阻止層１１となる透明な絶縁層としてＳｉＯ_２膜を形成する。

次に、ＳｉＯ_２膜に、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、電流注入用界面コンタクト電極１２を形成するための孔を形成し、下部電流阻止層１１とする。孔の形状は、図３に示すようになる。この孔の中に、蒸着法とリフトオフ法を用いて、Ｔｉ／Ａｕ・Ｂｅ／Ａｕの多層構造からなる電流注入用界面コンタクト電極１２を形成する。

その後、電流注入用界面コンタクト電極１２上に、Ａｕからなる光反射ミラー層１０、Ｔｉからなる合金化抑止層９、及びＡｕからなる貼合せ用金属層８を蒸着により連続して形成する。なお、下部電流阻止層１１と光反射ミラー層の１０間には、密着性を向上させる密着層を薄く入れることが望ましい。

次に、支持基板５となるＳｉ基板の表面に、電気伝導性との接合を取ることを目的としてＴｉからなる支持基板用コンタクト電極６とＡｕからなる貼合せ用金属層７とを蒸着法により形成し、Ｓｉウエハを作製する。

次に、上記したエピタキシャルウエハとＳｉウエハの２枚のウエハを、エピタキシャルウエハ側の貼合せ用金属層８とＳｉウエハ側の貼合せ用金属層７を向かい合わせるように重ね合わせ、それらを貼合せ装置内に入れる。貼合せ装置は、マイクロマシン用などとして市販されているウエハ貼合せ装置を用いることができる。このウエハ貼合せ装置内に、重ね合わせた２枚のウエハをセットする。

次に、貼合せ装置内を高真空にする。次に、貼合せ装置の昇温を開始し、３５０℃程度に達した後、その温度を約１時間保持する。その後、貼合せ装置の温度を下げ、温度が十分に下がった時点で加圧を開放し、大気圧に戻して貼合わされたウエハを取り出す。

次に、上記貼合わされたウエハのＧａＡｓ基板側が表になるようにして、ウエハを研磨板に張り付け、ラッピングによりＧａＡｓ基板を研磨する。ＧａＡｓ基板の残り厚さが３０μｍになったところで、研磨を停止して研磨板からウエハを取り外す。

このウエハから貼合せ用のワックスを除去後、ＧａＡｓのエッチング雰囲気に入れてＧａＡｓ基板を完全に除去する。ＧａＡｓ基板が除去された段階でエッチングを終了する。

次に、エッチング液を交換してエッチングすることにより、エッチングストップ層を除去する。これにより、界面に接合金属層を有したＬＥＤ用エピタキシャルウエハが出来上がる。このウエハの表面及び裏面側に電極を形成することにより、ＬＥＤが得られる。

次に、ＬＥＤチップの製作について説明する。

まず、上記したＬＥＤ用エピタキシャルウエハの上面の電極が形成される部分以外に、０．５μｍサイズ及び１μｍ間隔により、周期的に均一に凹凸部をフォトリソグラフィー法とエッチング法により形成する。

凹凸の形成が、光取り出しに有効であることは周知であるが、ＬＥＤの表面側また界面側に光の反射角を変えるための凹凸を形成しておくことは、光を反射させるために非常に有効である。

次に、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハの光取り出し側であるエピタキシャル層側に、ＳｉＯ_２からなる上部電流阻止層１６を形成する。

次に、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、電流注入用コンタクト電極１７を形成するための孔を上部電流阻止層１６に形成する。この孔の形状は、図２に示す電流注入用コンタクト電極１７の形状であり、例えば、中心より１００μｍの位置に円環状に幅１０μｍで形成する。

次に、上記孔の中に、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極からなる電流注入用コンタクト電極１７をレーザリフトオフ法により形成する。この際、コンタクトを良好に取るためには、エピタキシャル層の表面に高キャリア濃度のＧａＡｓ層の薄膜が形成されていればよく、これにより低抵抗を達成することができる。

次に、電流注入用コンタクト電極１７及び上部電流阻止層１６の上に、フォトリソグラフィー法及び蒸着法を用いてワイヤボンディング用電極１９と電流分散用枝状電極１８を形成する。この電極は、密着層と金層からなる二層構造になっている。

次に、支持基板５の底面側の全面に、蒸着法によりＴｉからなる下部コンタクト用電極４及びダイボンディング用電極３を形成する。

上記プロセスが終了した後、低抵抗で電気が流れるようにアロイ処理を行う。その後、ＬＥＤ用エピタキシャルウエハに形成されたＬＥＤ群を、メサ分離プロセスによって素子分離した後、ダイシングにより切断することでＬＥＤチップの製作が完了する。

図４は、第１の実施の形態に係る発光ダイオードにおける光反射を示す説明図である。発光ダイオード１００に通電が行われると、発光層が発光し、活性層１４から発せられる光が上部クラッド層１５及び下部クラッド層１３に向けて（ａ）〜（ｄ）のように出射し、ワイヤボンディング用電極１９の下面、光反射ミラー層１０、電流注入用界面コンタクト電極１２等で複数回反射する。

光（ａ）〜（ｄ）は、その一部がワイヤボンディング用電極１９や電流注入用界面コンタクト電極１２で吸収されるが、殆どの光は発光層の上面から外部へ出射される。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）電流注入用界面コンタクト電極１２、電流注入用コンタクト電極１７及び電流分散用枝状電極１８を光吸収層となりにくい形状に設け、電極表面と反対方向へ向かった光をほぼ１００％反射することのできる形状としたことにより、各電極による光吸収が生じにくくなり、光反射率が向上するとともに高光出力を安定に得ることができる。
（２）光反射率が改善されることにより、電力消費量を低くすることができる。
（３）光電変換効率が高くなることにより、発光ダイオード内部での熱の発生を抑えることができ、より多くの電流を流しても発熱しない発光ダイオードを得ることができる。

本実施の形態では、発光層となる活性層１４を両側からクラッド層１３，１５で挟んでおり、これらに電流狭窄効果と電流分散効果の両方の機能を持たせている。クラッド層１３，１５を薄くするためには、この機能を別々の層に持たせたほうがエピタキシャル層が薄くて済み、あるいは安価で済む場合が多いことは従来から知られている。そこで、本実施の形態でも、この知見を生かした構造にすることができる。特に、チップが大型化したとき等に有効である。電流分散層は、半導体層と絶縁性の上部電流阻止層１６の間にあればよく、ここに発光波長に対して透明な導電膜、例えば、ＩＴＯ膜を設けて代用することができる。

[実施例１]
上記のようにして作製した０．３ｍｍ×０．３ｍｍのサイズで厚さが２００μｍのＬＥＤチップ（発光ダイオード１００）を実装ステム１に実装し、樹脂モールドを行ってＬＥＤ特性を評価した。この結果、順方向電流２０ｍＡによる通電時、発光波長６３０ｎｍ、順方向電圧は２．０１Ｖ、発光出力は２４〜２６ｍＷであり、これまで報告されていたＬＥＤと比較しても、光電変換効率が大幅に向上していることが確認された。

更に、この発光ダイオード１００に１００ｍＡまでの大電流を流して、電流・光出力特性を測定したところ、良好な直線性が得られた。これは、支持基板５がＳｉであることから良好な熱伝導性が得られることに加え、化合物半導体層の光取り出し効率が高いことによる発光ダイオード１００の発熱が少ない構成を有することによる。そのため、大電流でも効率が高いことを示している。

光取り出し効率を向上できた理由は、電流注入用界面コンタクト電極１２の面積が、部分電極となり、後記する比較例の第１オーミック接触用部分電極２１１に対して面積で１／５以下にできたためである。

（比較例）
図５は、比較例を示す断面図である。この発光ダイオード２００は、半導体発光素子２０１と、半導体発光素子２０１と実装ステム１とを接合する実装用合金２より構成される。

半導体発光素子２０１は、下側電極２０３と、高熱伝導性・高電気伝導性基板２０４と、支持基板接合層２０５と、下部接合層２０６と、上部接合層２０７と、合金化抑止層２０８と、光反射ミラー層２０９と、電流狭窄用絶縁層２１０と、第１オーミック接触用部分電極２１１と、第１導電型クラッド層２１２と、活性層２１３と、第２導電型クラッド層２１４と、電流狭窄用絶縁層２１５と、電流分散用導電膜２１６と、上側電極２１７とを備えて構成されている。

第１オーミック接触用部分電極２１１は、電流狭窄用絶縁層２１０の中心部を除去して設けられている。

電流狭窄用絶縁層２１５は、第２導電型クラッド層２１４上の中心部に設けられている。

電流分散用導電膜２１６は、電流狭窄用絶縁層２１５及び第２導電型クラッド層２１４の露出面を覆うように設けられている。

上側電極２１７は、電流分散用導電膜２１６上の中心部に設けられている。

図５の発光ダイオード２００は、本実施の形態に比べると、光取り出し効率はまだ低い。この原因は、活性層２１３から発せられる光のエピタキシャル層内での多重反射により、上部電極および界面電極で光が吸収されるためである。この理由を、図５を示して説明する。

図６は、比較例の問題点を説明するための説明図である。表面での反射光Ｐ１及び界面での反射光Ｐ２は、一部は表面から取り出せるが、他は表面や界面で反射する。反射光は表面側と界面との間で反射を繰り返し、上側電極２１７の直下に至る。

ここで、光は上側電極２１７とその直下の第１オーミック接触用部分電極２１１により光吸収される。この光吸収損失Ｌ_ｐ１は、発光ダイオードの効率の上で無視できない効率となる。また、発光部２１８で光強度の強い部分は前述のように上側電極２１７の周囲となるが、上側電極２１７直下でも発光が生じており、これが光吸収損失Ｌ_ｐ２を生じる原因の一つになっている。

また、比較例は、上側電極２１７の下側が光吸収層になっているため、光吸収損失Ｌ_ｐ２の発生要因になっていた。これに対し、上記実施の形態の発光ダイオード１００は、上側電極２１７の下側も良好な光反射層になったため、光吸収損失を低減することが可能になっている。

［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において、電流分散用枝状電極１８に代えて発光波長に対して透明な透明電極２０を用いたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

透明電極２０の形状及び寸法は、電流分散用枝状電極１８と同じでよいが、透明であるので更に面積を大きくすることも可能である。

透明電極２０を用いた利点は、発光層から発せられる光が半導体発光素子１０１から出る際、第１の実施の形態では電流分散用枝状電極１８が妨げになっていたことに対し、透明電極２０の存在が妨げにならないことにある。特に、チップサイズが小さい場合、透明電極２０が妨げにならないので、光反射率の向上に有効である。

［第３の実施の形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。本実施の形態は、第２の実施の形態において、電流注入用コンタクト電極１７の形状と電流注入用界面コンタクト電極１２の形状を変換するとともに、透明電極２０を設けない構成にしたものである。その他の構成は、第２の実施の形態と同様である。

第３の実施の形態に係る発光ダイオード１００は、光出射側（表面側）に枝状の電極が存在しないため、表面からの光取り出し効率を上げることができる。

なお、図８の構成では、電流注入用界面コンタクト電極１２が表面から見えるような位置に配置されているため、光吸収損失を招きやすい。また、電流注入用コンタクト電極１７から注入された電流は、ワイヤボンディング用電極１９の下部方向に流れる成分が大きくなり、そこでの損失も大きくなる。しかし、上記した比較例の構成に比べれば、ワイヤボンディング用電極１９の下の光吸収部が小さい分だけ光吸収損失を小さくできる。

発光ダイオード１００のサイズが大きくなった場合、電流がチップの外周から内周に向かってエピタキシャル層中を流れる距離が長くなる。このため、チップサイズが大きくなった場合、上部の円環状電極が一つではなく多数の円環状にし、また、接続部のコンタクト電極が同様に複数の円環状に配置することにより、駆動電圧（＝順方向電圧）を下げることができる。

［第４の実施の形態］
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において、ワイヤボンディング用電極１９の設置位置を上部クラッド層１５の中央から外縁部近傍へ変更し、その下方の領域に電流注入用界面コンタクト電極１２に設けたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

この場合、電流分散用枝状電極１８は、ワイヤボンディング用電極１９の位置に合わせて変形させる。

第４の実施の形態によれば、近年、チップ形状が正方形から長方形のケースも多くなっているが、このような形状のＬＥＤチップにも対応可能になる。

［第５の実施の形態］
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。本実施の形態は、第３の実施の形態において、ワイヤボンディング用電極１９及び上部電流阻止層１６の形成位置を上部クラッド層１５の中央から周辺寄りに変更し、その下方の領域にある電流注入用界面コンタクト電極１２を除去したものであり、その他の構成は第３の実施の形態と同様である。

第５の実施の形態においても、第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。

例えば、上記した実施の形態においては、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層からなる発光ダイオードについて説明したが、ＡｌＧａＩｎＮ系化合物半導体層からなる発光ダイオードでも同様の効果が期待できる。ＡｌＧａＩｎＮ系化合物半導体では、通常、サファイア基板を用いた結晶成長を行うため、金属層を使った貼合せ構造は無かったが、貼合せ構造によって素子形成することにより放熱特性を著しく改善することができる。そのため、大電流ＬＥＤでは、この貼合せ構造が放熱特性の改善に有効である。

また、上記実施の形態においては、活性層１４が量子井戸型であるとしたが、ダブルヘテロ構造でも十分にその効果を得ることができる。

本発明に係る発光ダイオードは、従来に比べ５０％以上の高い変換効率を再現性よく達成することができる。このため、小電流通電時に省エネルギーが要求される用途、例えば、携帯電話などのようにバッテリーの消耗の少ないことが望ましい場合においても効果を奏する。

さらに、大電流を流すランプ等のデバイスに用いる場合、上記各実施の形態は放熱性に優れているため、大電流駆動が可能であるとともに効果が顕著である。このような場合には、良好な放熱性を確保するために実装時にＡｕ・Ｓｎなどの共晶合金による実装が望ましい。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。図２は、図１の発光ダイオードの平面図である。図３は、図１の発光ダイオードの電流注入用界面コンタクト層を示す平面図である。図４は、第１の実施の形態に係る発光ダイオードにおける光反射を示す説明図である。図５は、比較例を示す断面図である。図６は、比較例の問題点を説明するための説明図である。図７は、本発明の第２の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。図８は、本発明の第３の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。図９は、本発明の第４の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。

符号の説明

１…実装ステム、２…実装用合金、３…ダイボンディング用電極、４…下部コンタクト用電極、５…支持基板、６…支持基板用コンタクト電極、７，８…貼合せ用金属層、９…合金化抑止層、１０…光反射ミラー層、１１…下部電流阻止層、１２…電流注入用界面コンタクト電極、１３…下部クラッド層、１４…活性層、１５…上部クラッド層、１６…上部電流阻止層、１７…電流注入用コンタクト電極、１８…電流分散用枝状電極、１９…ワイヤボンディング用電極、２０…透明電極、１００…発光ダイオード、１０１…半導体発光素子、２００…発光ダイオード、２０１…半導体発光素子、２０３…下側電極、２０４…高熱伝導性・高電気伝導性基板、２０５…支持基板接合層、２０６…下部接合層、２０７…上部接合層、２０８…合金化抑止層、２０９…光反射ミラー層、２１０…電流狭窄用絶縁層、２１１…第１オーミック接触用部分電極、２１２…第１導電型クラッド層、２１３…活性層、２１４…第２導電型クラッド層、２１５…電流狭窄用絶縁層、２１６…電流分散用導電膜、２１７…上側電極

Claims

上部クラッド層、活性層、及び下部クラッド層を含むＡｌＧａＩｎＰ系またはＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体層と、
前記化合物半導体層と接合される導電性基板と、
前記化合物半導体層上に設けられる上部電流阻止層と、
前記上部電流阻止層上に設けられる第１の電極と、
前記上部電流阻止層を貫通して形成され、前記上部クラッド層と前記第１の電極とを電気的に接続する電流注入用コンタクト電極と、
前記化合物半導体層の前記活性層と前記導電性基板との接合部との間に設けられる光反射ミラー層と、
前記光反射ミラー層の活性層形成側に設けられる第２の電極と、
前記導電性基板の前記化合物半導体層との接合側の面と反対側の裏面に設けられる裏面電極とを備え、
前記電流注入用コンタクト電極と前記第２の電極とは、上面視で重ならない位置に形成されることを特徴とする発光ダイオード。
前記化合物半導体層と前記光反射ミラー層との間には下部電流阻止層が設けられ、前記下部電流阻止層は前記第２の電極の周囲を埋めるように設けられることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
前記下部電流阻止層はＳｉＯ ₂ 膜からなり、前記第２の電極は前記ＳｉＯ ₂ 膜を貫通して設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
前記上部電流阻止層はＳｉＯ ₂ 膜からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光ダイオード。
前記第１の電極は、パッド電極と、前記パッド電極に積層される枝状電極からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光ダイオード。
前記枝状電極は、前記上部電流阻止層の表面における中央から放射状に設けられることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
前記第１の電極は、パッド電極と、前記パッド電極に積層される透明電極からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光ダイオード。