半導体発光素子、発光装置及び半導体発光素子の製造方法
【課題】信頼性の高い半導体発光素子、該半導体発光素子を備える発光装置及び前記半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】第１のボンディング電極５１は、抵抗層（Ｒ１）を介して１組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続してある。また、第２のボンディング電極５２は、抵抗層（Ｒ２）を介して当該１組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続してある。また、第１のボンディング電極５１は、抵抗層（Ｒ３）を介して１組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続してある。また、第２のボンディング電極５２は、抵抗層（Ｒ４）を介して当該１組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続してある。
【解決手段】第１のボンディング電極５１は、抵抗層（Ｒ１）を介して１組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続してある。また、第２のボンディング電極５２は、抵抗層（Ｒ２）を介して当該１組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続してある。また、第１のボンディング電極５１は、抵抗層（Ｒ３）を介して１組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続してある。また、第２のボンディング電極５２は、抵抗層（Ｒ４）を介して当該１組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続してある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した半導体発光層が形成された半導体発光素子、該半導体発光素子を備える発光装置及び前記半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源として用いられてきた蛍光灯又は白熱灯などに比べて、省電力かつ長寿命であるという理由で、発光ダイオードが光源として注目を浴びており、照明用の光源だけでなく、照明スイッチ、バックライト光源、イルミネーション光源、アミューズメント機器の装飾など、広い分野で使用されるようになった。
【０００３】
このような発光ダイオードは、用途に合わせて、青色、青緑色、緑色、赤色など所要の単色を発光することができるもの、あるいは１つのパッケージで赤色、緑色、青色のマルチカラーを発光するものもある。また、蛍光体との組み合わせにより白色を発光することができる発光ダイオードも製品化されている。
【０００４】
例えば、ＬＥＤチップ（半導体発光素子）を包囲する包囲部を備え、所定の波長光で励起されて発光する蛍光体を含み、良好な発光効率及び発光光度を有する白色の発光ダイオード（発光装置）が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６１７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発光ダイオード(発光装置)にあっては、パッケージ内に１個のＬＥＤチップ(半導体発光素子)を備えており、当該ＬＥＤチップには、１個のＬＥＤ構造が形成されている。このため、ＬＥＤチップ内のＬＥＤ構造が不良になった場合、例えば、ＰＮ接合構造の両端でオープン状態になった場合、発光ダイオードが発光しなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い半導体発光素子、該半導体発光素子を備える発光装置及び前記半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る半導体発光素子は、基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した半導体発光層が形成された半導体発光素子において、前記基板上に相互に離隔した複数の半導体発光層を形成してあり、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成してあり、各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続した第１のボンディング電極と、前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続した第２のボンディング電極とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る半導体発光素子は、第１発明において、前記半導体発光層と前記第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を備えることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る半導体発光素子は、第２発明において、前記抵抗層は、一部を切除した切除痕を有することを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る発光装置は、前述の発明のいずれか１つに係る半導体発光素子と、該半導体発光素子を収容する収容部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る半導体発光素子の製造方法は、基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した複数の半導体発光層が形成された半導体発光素子の製造方法において、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成するステップと、各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続される第１のボンディング電極を形成するステップと、前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続される第２のボンディング電極を形成するステップと、前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層と前記第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を形成するステップと、前記抵抗層の一部を切除するステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
第１発明にあっては、前記基板上に相互に離隔した複数の半導体発光層を形成してあり、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成してある。各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続した第１のボンディング電極と、各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続した第２のボンディング電極とを備える。すなわち、第１のボンディング電極と第２のボンディング電極との間には、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を並列に複数接続してある。これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、オープン状態になったとしても、別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を増やすことにより、さらに信頼性が向上する。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を備えることにより、直流電圧だけでなく交流電圧で駆動するができ、交流電源しかない場合でも使用することができるので、用途を拡大することができる。
【００１４】
第２発明にあっては、半導体発光層と第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を備える。すなわち、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組に対して直列に内部抵抗を備える。これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、短絡状態になったとしても、ボンディング電極間には、抵抗層（内部抵抗）を介して別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、１つの半導体発光素子内に半導体発光層と抵抗層とを含むので、半導体発光素子に流れる電流を設定するための抵抗素子などの外部回路が不要になる。また、抵抗層の抵抗値を所要の値にすることにより、所定の電圧を印加するだけで所要の電流を流すことができる、いわゆる電圧駆動が可能な半導体発光素子を実現することができる。
【００１５】
第３発明にあっては、抵抗層は、一部に切除痕を有する。切除痕は、例えば、抵抗層の抵抗値を調整した後の調整痕である。抵抗層の一部をレーザ等により切除することにより抵抗層の抵抗値を所望の値に設定することができ、半導体発光素子に所定の電圧を駆動（印加）した場合に流れる電流を調整することができるので、半導体発光素子の明るさを所望の明るさに制御することができる。
【００１６】
第４発明にあっては、半導体発光素子と、当該半導体発光素子を収容する収容部とを備える。これにより、信頼性の高い発光装置を提供することができる。
【００１７】
第５発明にあっては、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成する。各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続される第１のボンディング電極を形成し、当該各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続される第２のボンディング電極を形成する。当該各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層と第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を形成する。そして、抵抗層の一部を切除する。これにより、第１のボンディング電極と第２のボンディング電極との間には、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を並列に複数接続する。そして、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組に対して直列に一部が切除された抵抗層を接続する。
【００１８】
これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、オープン状態になったとしても、別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を増やすことにより、さらに信頼性が向上する。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を備えることにより、直流電圧だけでなく交流電圧で駆動するができ、交流電源しかない場合でも使用することができるので、用途を拡大することができる。また、半導体発光素子に流れる電流を設定するための抵抗素子などの外部回路が不要になり、抵抗層の抵抗値を所要の値に調整することにより、所定の電圧を印加するだけで所要の電流を流すことができる、いわゆる電圧駆動が可能な半導体発光素子を実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、オープン状態になったとしても、別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を増やすことにより、さらに信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１の半導体発光素子の構成の配置例を示す模式図である。
【図２】実施の形態１の半導体発光素子の回路構成の一例を示す説明図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面構造の一例を示す断面図である。
【図４】実施の形態１の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。
【図５】実施の形態１の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。
【図６】実施の形態２の半導体発光素子の構成の配置例を示す模式図である。
【図７】実施の形態３の半導体発光素子の構成の配置例を示す模式図である。
【図８】本実施の形態の発光装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の半導体発光素子１００の構成の配置例を示す模式図であり、図２は実施の形態１の半導体発光素子１００の回路構成の一例を示す説明図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面構造の一例を示す断面図である。
【００２２】
本実施の形態の半導体発光素子１００（以下、「ＬＥＤチップ」、「発光素子」ともいう。）は、複数の発光素子が形成されたウェハを所定の寸法で直方体状に切断して各発光素子を分離したものであり、例えば、ＬＥＤチップである。図１乃至図３において、１はサファイア基板である。サファイア基板１（以下、「基板」という。）は平面視が矩形状であって、縦横寸法は、例えば、３５０μｍである。なお、寸法はこれに限定されるものではない。
【００２３】
図１に示すように、半導体発光素子１００は、矩形状の基板１の一面に発光用のｎ型半導体層２、活性層（不図示）及びｐ型半導体層３を積層した半導体発光層（ＬＥＤ構造）を相互に離隔して４つ形成してある。それぞれのＬＥＤ構造をＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４とも称する。
【００２４】
半導体発光層（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）は、それぞれ、基板１上に、ＡｌＮバッファ層（不図示）、約１μｍの厚みのアンドープＧａＮ層（不図示）、ｎ型半導体層２、活性層（不図示）、ｐ型半導体層３がこの順に積層してある。ｎ型半導体層２は、例えば、約１μｍ程度のｎ−ＧａＮ（窒化ガリウム）層、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層などから成る。また、活性層は、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ（Multi-quantum Well、多重量子井戸層）型活性層などから成る。また、ｐ型半導体層３は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ層、約０．２μｍ程度のｐ−ＧａＮ層、コンタクト層としてのｐ−ＩｎＧａＮ層などから成る。なお、アンドープＧａＮ層を形成しない構成であってもよい。
【００２５】
基板１の対向する縁辺の中央部には、第１のボンディング電極５１及び第２のボンディング電極５２を形成してある。
【００２６】
また、基板１の縁辺に沿って、第１のボンディング電極５１の両側には、半導体発光層のｎ型半導体層２とは離隔したｎ型半導体層により形成され、相互に離隔した２つの抵抗層（Ｒ１、Ｒ３とも称する）を形成してある。また、基板１の縁辺に沿って、第２のボンディング電極５２の両側には、半導体発光層のｎ型半導体層２とは離隔したｎ型半導体層により形成され、相互に離隔した２つの抵抗層（Ｒ２、Ｒ４とも称する）を形成してある。なお、図１の例では、４つの抵抗層（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）を備える構成であるが、抵抗層を具備しない構成でもよく、あるいは抵抗層（Ｒ１）及び（Ｒ２）のいずれか一方のみを具備する構成でもよく、抵抗層（Ｒ３）及び（Ｒ４）のいずれか一方のみを具備する構成でもよい。
【００２７】
図１に示すように、一方の半導体発光層（ＬＥＤ１）のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと、当該一方の半導体発光層から離隔して形成された他方の半導体発光層（ＬＥＤ２）のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）を基板１の一面に形成してある。また、一組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）と離隔して、一方の半導体発光層（ＬＥＤ３）のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと、当該一方の半導体発光層から離隔して形成された他方の半導体発光層（ＬＥＤ４）のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）を基板１の一面に形成してある。
【００２８】
第１のボンディング電極５１は、抵抗層（Ｒ１）を介して１組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続してある。また、第２のボンディング電極５２は、抵抗層（Ｒ２）を介して当該１組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続してある。
【００２９】
また、第１のボンディング電極５１は、抵抗層（Ｒ３）を介して１組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続してある。また、第２のボンディング電極５２は、抵抗層（Ｒ４）を介して当該１組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続してある。
【００３０】
すなわち、図２に示すように、第１のボンディング電極５１と第２のボンディング電極５２との間には、逆並列に接続したＬＥＤ構造（ＬＥＤ１とＬＥＤ２）と、当該ＬＥＤ構造（ＬＥＤ１とＬＥＤ２）に直列に接続した抵抗Ｒ１及びＲ２とが接続されてあるとともに、逆並列に接続したＬＥＤ構造（ＬＥＤ３とＬＥＤ４）と、当該ＬＥＤ構造（ＬＥＤ３とＬＥＤ４）に直列に接続した抵抗Ｒ３及びＲ４とが接続されてある。これにより、半導体発光素子１００の電圧特性は、無極性とすることができ、交流電圧で駆動することが可能となる。
【００３１】
なお、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４を省略した場合には、半導体発光素子１００は、第１のボンディング電極５１と第２のボンディング電極５２との間に、逆並列に接続した半導体発光層の組（ＬＥＤ１とＬＥＤ２との組、及びＬＥＤ３とＬＥＤ４との組）を並列に接続した構成となる。この場合も、半導体発光素子１００の電圧特性は、無極性とすることができ、交流電圧で駆動することが可能となる。
【００３２】
図３に示すように、半導体発光層（ＬＥＤ構造）のｐ型半導体層３の表面には、電流拡散層４を形成してある。電流拡散層４は、例えば、導電性の透明膜であるＩＴＯ膜（インジウム錫酸化膜）である。電流拡散層４の膜厚は、例えば、２５０ｎｍであるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
基板１上には、発光用の半導体発光層（ＬＥＤ構造）のｎ型半導体層２と分離させて抵抗層としてのｎ型半導体層２を形成してある。図３の例では、抵抗Ｒ１及びＲ２に対応する抵抗層が図示されている。
【００３４】
半導体層（ＬＥＤ構造）のｎ型半導体層２の表面、電流拡散層４の表面、及び抵抗層としてのｎ型半導体層２の表面には、配線層５を形成してある。配線層５は、例えば、真空蒸着によりＣｒ／Ａｕを成膜し、リフトオフ法でパターニングを行うことで形成することができる。
【００３５】
配線層５は、第１のボンディング電極５１と抵抗層（Ｒ１、Ｒ３）との間、抵抗層（Ｒ１）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ１）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ１）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ２）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ３）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ３）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ３）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ４）のｎ型半導体層との間を接続する。
【００３６】
また、配線層５は、第２のボンディング電極５２と抵抗層（Ｒ２、Ｒ４）との間、抵抗層（Ｒ２）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ１）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ２）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ２）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ４）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ３）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ４）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ４）のｐ型半導体層との間を接続する。
【００３７】
ｎ型半導体層２、ｐ型半導体層３、電流拡散層４及び配線層５などの側面及び上面であって、電気的に接続されていない部分は、保護膜６を成膜してある。保護膜６は、例えば、ＳｉＯ2 膜などである。
【００３８】
本実施の形態では、基板１上に相互に離隔した複数の半導体発光層（ＬＥＤ）構造を形成してあり、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成してある。そして、各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続した第１のボンディング電極５１と、各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続した第２のボンディング電極５２とを備える。
【００３９】
すなわち、第１のボンディング電極５１と第２のボンディング電極５２との間には、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を並列に複数接続してある。これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、オープン状態になったとしても、別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を増やすことにより、さらに信頼性が向上する。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を備えることにより、直流電圧だけでなく交流電圧で駆動するができ、交流電源しかない場合でも使用することができるので、用途を拡大することができる。また、半導体発光素子１００及び半導体発光素子１００を備えた発光装置は、極性を持たないので、回路基板等に組み込む場合、発光装置の方向（極性）を考慮する必要がなく組立作業が容易になる。
【００４０】
また、本実施の形態では、半導体発光層と第１のボンディング電極５１及び第２のボンディング電極５２の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を備える。すなわち、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組に対して直列に内部抵抗を備える。これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、短絡状態になったとしても、ボンディング電極間には、抵抗層（内部抵抗）を介して別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、１つの半導体発光素子内に半導体発光層と抵抗層とを含むので、半導体発光素子に流れる電流を設定するための抵抗素子などの外部回路が不要になる。また、抵抗層の抵抗値を所要の値にすることにより、所定の電圧を印加するだけで所要の電流を流すことができる、いわゆる電圧駆動が可能な半導体発光素子を実現することができる。
【００４１】
次に実施の形態１の半導体発光素子１００の製造方法について説明する。図４及び図５は実施の形態１の半導体発光素子１００の製造工程を示す説明図である。図４Ａに示すように、有機金属化学気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ法）により、基板（サファイア基板）１上に、最初に約４００℃でＡｌＮバッファ層(不図示)を成長させる。その後、約１μｍのアンドープＧａＮ層、約１μｍのｎ−ＧａＮ層及びｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層などからなるｎ型半導体層２、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ型の活性層（不図示）、さらに、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ層、約０．２μｍ程度のｐ−ＧａＮ層及びコンタクト層としてのｐ−ＩｎＧａＮ層などからなるｐ型半導体層３をこの順に形成したＬＥＤ構造を生成する。ＭＯ−ＣＶＤ装置から取り出した基板１に紫外線を照射しながら、約４００℃に加熱し、ｐ型半導体層３の活性化を行う。
【００４２】
図４Ｂに示すように、フォトリソグラフィとドライエッチングにより、フォトレジストをマスクとして、ｎ型電極と接続するためのｎ型半導体層２（発光用の半導体発光層及び抵抗層を含む）を露出させる。なお、エッチングの深さは、抵抗層の所要の抵抗値を得るのに必要な値とすればよいが、例えば、５００ｎｍである。
【００４３】
図４Ｃに示すように、真空蒸着あるいはスパッタリング等の成膜法によりＩＴＯ膜（インジウム錫酸化膜）の透明の電流拡散層４を約２５０ｎｍ成膜し、リフトオフ法によりパターニングする。この後、窒素及び酸素の混合雰囲気中でチューブ炉により約５００℃に加熱し、電流拡散層４のアニールを行う。
【００４４】
次に、図５Ｄに示すように、任意の幅及び長さの抵抗層を形成するため、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、抵抗層を形成する周辺のｎ型半導体層２を基板１が露出するまでエッチングを行う。これにより、半導体発光層（ＬＥＤ構造）と分離した形態で抵抗層を形成することができる。
【００４５】
次に、図５Ｅに示すように、プラズマＣＶＤにより、ＳｉＯ2 膜（保護膜）６を全面に成膜し、希釈フッ酸により、第１のボンディング電極５１、第２のボンディング電極５２及び配線層５を設ける部分のＳｉＯ2 膜６を除去する。なお、図５Ｅには、ボンディング電極５１、５２を設ける部分は図示されていない。
【００４６】
次に、図５Ｆに示すように、真空蒸着によりＣｒ／Ａｕを成膜し、リフトオフ法でパターニングを行って配線層５を形成する。
【００４７】
これにより、１つのＬＥＤチップ（半導体発光素子）内に抵抗と、該抵抗に直列に接続され、逆並列に接続されたＬＥＤ構造とで構成される回路が２つ並列に接続した構造の半導体発光素子が完成する。
【００４８】
完成した半導体発光素子（ＬＥＤチップ）をウェハプローバ等で測定する。逆並列に接続されたＬＥＤ構造に直列に接続される内部抵抗は、約２．０ｋΩであった。その後、レーザスクライビングにより素子分離を行って半導体発光素子を完成させる。完成した半導体発光素子は、パッケージに組み立てられることにより発光装置が完成する。
【００４９】
（実施の形態２）
図６は実施の形態２の半導体発光素子１２０の構成の配置例を示す模式図である。実施の形態１では、半導体発光素子１００は、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の４つのＬＥＤ構造を備える構成であったが、実施の形態２では、半導体発光素子１２０は、逆並列に接続された１組のＬＥＤ構造を３つ並列に接続した構造をなす。また、１組のＬＥＤ構造（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）に直列に抵抗（Ｒ１、Ｒ４）を接続してあり、１組のＬＥＤ構造（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）に直列に抵抗（Ｒ２、Ｒ５）を接続してあり、１組のＬＥＤ構造（ＬＥＤ５、ＬＥＤ６）に直列に抵抗（Ｒ３、Ｒ６）を接続してある。なお、１組のＬＥＤ構造に直列に接続される抵抗は１つでもよく、抵抗を具備しない構成でもよい。これにより、仮に２組のＬＥＤ構造に不良が生じても、残りのＬＥＤ構造により発光を維持することができるので、さらに信頼性を向上させることができる。
【００５０】
実施の形態２の半導体発光素子１２０の製造方法は、実施の形態１の場合と同様であるので、説明は省略する。
【００５１】
(実施の形態３)
図７は実施の形態３の半導体発光素子１４０の構成の配置例を示す模式図である。実施の形態１との相違点は、抵抗層（Ｒ１〜Ｒ４）の一部をレーザ等により切除する点である。すなわち、図７に示すように、例えば、抵抗層（Ｒ２、Ｒ３）の略Ｌ字状の領域２０は、レーザ等により一部を切除した切除痕であり、例えば、抵抗層の抵抗値を調整した後の調整痕である。
【００５２】
実施の形態３の半導体発光素子１４０の製造方法は、実施の形態１の場合と同様であるが、各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層と第１のボンディング電極５１及び第２のボンディング電極５２の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を形成し、抵抗層の一部を切除する点が異なる。
【００５３】
すなわち、ウェハプローバ等により半導体発光素子１４０の電気的特性の測定を行うと同時に、レーザ等により抵抗層の一部を切除する。抵抗層の形状を加工することにより、電流の流れるパス、あるいは断面積を変えることができ、抵抗値を所望の値に設定することができる。本実施の形態では、ＬＥＤ構造に直列に接続する抵抗の抵抗値を、例えば、０．０１ｋΩから２０ｋΩ程度の範囲で設定することができる。なお、レーザ等により抵抗層の形状を加工（切除）するタイミングは、素子分離前でもよく、素子分離後でもよい。
【００５４】
抵抗層の一部をレーザ等により切除することにより抵抗層の抵抗値を所望の値に設定することができ、半導体発光素子に所定の電圧を駆動（印加）した場合に流れる電流を調整することができるので、半導体発光素子の明るさを所望の明るさに制御することができる。
【００５５】
図８は本実施の形態の発光装置２００の構成の一例を示す模式図である。発光装置２００は、発光ダイオードであって上述の半導体発光素子１００、１２０、１４０のいずれかと、収容部とを備える。
【００５６】
図８に示すように、発光装置（発光ダイオード）２００は、リードフレーム２０１及び２０２を備え、リードフレーム２０１の一端部には収容部としての凹部２０１ａが設けられている。凹部２０１ａの底部には、半導体発光素子（ＬＥＤチップ）１００がダイボンディングにより接着固定されている。
【００５７】
ＬＥＤチップ１００の一方のボンディング電極は、ワイヤ２０４によりリードフレーム２０１とワイヤボンディングされ、他方のボンディング電極はワイヤ２０４によりリードフレーム２０２とワイヤボンディングされている。凹部２０１ａ内には、透光性の樹脂が充填されることによって、ＬＥＤチップ１００を覆う被覆部２０３を形成している。なお、被覆部２０３内にＬＥＤチップ１００の発光色に応じた蛍光体２０５を含有させることもできる。
【００５８】
被覆部２０３が形成されたリードフレーム２０１及び２０２の端部は、先端部が凸状のレンズ２０６に収納されている。レンズ２０６は、エポキシ樹脂等の透光性の樹脂で形成されている。
【００５９】
発光装置（発光ダイオード）２００は、上述の半導体発光素子１００を収容してある。これにより、信頼性の高い発光装置を提供することができる。
【００６０】
上述の実施の形態１〜３では、ＧａＮ系の半導体発光層を用いる構成であったが、これに限定されるものではなく、ＡｌＧａＩｎＰ等の半導体発光層を用いることもできる。
【００６１】
上述の実施の形態１〜３では、基板１の縦横寸法が、３５０μｍであったが、これに限定されるものではない。
【００６２】
上述の実施の形態１〜３では、抵抗層としてｎ型半導体層を用いる構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、抵抗層として電流拡散層４、酸化膜などを用いることができる。
【００６３】
上述の実施の形態３では、抵抗層の一部を切除して抵抗値を所望の値に設定する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、抵抗層の異なる箇所それぞれに配線を複数形成しておき、いずれかの配線を切断することにより、電流の流れる箇所を変更して抵抗値を調整することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１ サファイア基板（基板）
２ ｎ型半導体層
３ ｐ型半導体層
４ 電流拡散層
５ 配線層
５１ 第１のボンディング電極
５２ 第２のボンディング電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した半導体発光層が形成された半導体発光素子、該半導体発光素子を備える発光装置及び前記半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源として用いられてきた蛍光灯又は白熱灯などに比べて、省電力かつ長寿命であるという理由で、発光ダイオードが光源として注目を浴びており、照明用の光源だけでなく、照明スイッチ、バックライト光源、イルミネーション光源、アミューズメント機器の装飾など、広い分野で使用されるようになった。
【０００３】
このような発光ダイオードは、用途に合わせて、青色、青緑色、緑色、赤色など所要の単色を発光することができるもの、あるいは１つのパッケージで赤色、緑色、青色のマルチカラーを発光するものもある。また、蛍光体との組み合わせにより白色を発光することができる発光ダイオードも製品化されている。
【０００４】
例えば、ＬＥＤチップ（半導体発光素子）を包囲する包囲部を備え、所定の波長光で励起されて発光する蛍光体を含み、良好な発光効率及び発光光度を有する白色の発光ダイオード（発光装置）が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６１７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発光ダイオード(発光装置)にあっては、パッケージ内に１個のＬＥＤチップ(半導体発光素子)を備えており、当該ＬＥＤチップには、１個のＬＥＤ構造が形成されている。このため、ＬＥＤチップ内のＬＥＤ構造が不良になった場合、例えば、ＰＮ接合構造の両端でオープン状態になった場合、発光ダイオードが発光しなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い半導体発光素子、該半導体発光素子を備える発光装置及び前記半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る半導体発光素子は、基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した半導体発光層が形成された半導体発光素子において、前記基板上に相互に離隔した複数の半導体発光層を形成してあり、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成してあり、各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続した第１のボンディング電極と、前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続した第２のボンディング電極とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る半導体発光素子は、第１発明において、前記半導体発光層と前記第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を備えることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る半導体発光素子は、第２発明において、前記抵抗層は、一部を切除した切除痕を有することを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る発光装置は、前述の発明のいずれか１つに係る半導体発光素子と、該半導体発光素子を収容する収容部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る半導体発光素子の製造方法は、基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した複数の半導体発光層が形成された半導体発光素子の製造方法において、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成するステップと、各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続される第１のボンディング電極を形成するステップと、前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続される第２のボンディング電極を形成するステップと、前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層と前記第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を形成するステップと、前記抵抗層の一部を切除するステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
第１発明にあっては、前記基板上に相互に離隔した複数の半導体発光層を形成してあり、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成してある。各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続した第１のボンディング電極と、各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続した第２のボンディング電極とを備える。すなわち、第１のボンディング電極と第２のボンディング電極との間には、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を並列に複数接続してある。これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、オープン状態になったとしても、別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を増やすことにより、さらに信頼性が向上する。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を備えることにより、直流電圧だけでなく交流電圧で駆動するができ、交流電源しかない場合でも使用することができるので、用途を拡大することができる。
【００１４】
第２発明にあっては、半導体発光層と第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を備える。すなわち、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組に対して直列に内部抵抗を備える。これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、短絡状態になったとしても、ボンディング電極間には、抵抗層（内部抵抗）を介して別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、１つの半導体発光素子内に半導体発光層と抵抗層とを含むので、半導体発光素子に流れる電流を設定するための抵抗素子などの外部回路が不要になる。また、抵抗層の抵抗値を所要の値にすることにより、所定の電圧を印加するだけで所要の電流を流すことができる、いわゆる電圧駆動が可能な半導体発光素子を実現することができる。
【００１５】
第３発明にあっては、抵抗層は、一部に切除痕を有する。切除痕は、例えば、抵抗層の抵抗値を調整した後の調整痕である。抵抗層の一部をレーザ等により切除することにより抵抗層の抵抗値を所望の値に設定することができ、半導体発光素子に所定の電圧を駆動（印加）した場合に流れる電流を調整することができるので、半導体発光素子の明るさを所望の明るさに制御することができる。
【００１６】
第４発明にあっては、半導体発光素子と、当該半導体発光素子を収容する収容部とを備える。これにより、信頼性の高い発光装置を提供することができる。
【００１７】
第５発明にあっては、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成する。各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続される第１のボンディング電極を形成し、当該各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続される第２のボンディング電極を形成する。当該各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層と第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を形成する。そして、抵抗層の一部を切除する。これにより、第１のボンディング電極と第２のボンディング電極との間には、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を並列に複数接続する。そして、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組に対して直列に一部が切除された抵抗層を接続する。
【００１８】
これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、オープン状態になったとしても、別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を増やすことにより、さらに信頼性が向上する。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を備えることにより、直流電圧だけでなく交流電圧で駆動するができ、交流電源しかない場合でも使用することができるので、用途を拡大することができる。また、半導体発光素子に流れる電流を設定するための抵抗素子などの外部回路が不要になり、抵抗層の抵抗値を所要の値に調整することにより、所定の電圧を印加するだけで所要の電流を流すことができる、いわゆる電圧駆動が可能な半導体発光素子を実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、オープン状態になったとしても、別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を増やすことにより、さらに信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１の半導体発光素子の構成の配置例を示す模式図である。
【図２】実施の形態１の半導体発光素子の回路構成の一例を示す説明図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面構造の一例を示す断面図である。
【図４】実施の形態１の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。
【図５】実施の形態１の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。
【図６】実施の形態２の半導体発光素子の構成の配置例を示す模式図である。
【図７】実施の形態３の半導体発光素子の構成の配置例を示す模式図である。
【図８】本実施の形態の発光装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の半導体発光素子１００の構成の配置例を示す模式図であり、図２は実施の形態１の半導体発光素子１００の回路構成の一例を示す説明図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面構造の一例を示す断面図である。
【００２２】
本実施の形態の半導体発光素子１００（以下、「ＬＥＤチップ」、「発光素子」ともいう。）は、複数の発光素子が形成されたウェハを所定の寸法で直方体状に切断して各発光素子を分離したものであり、例えば、ＬＥＤチップである。図１乃至図３において、１はサファイア基板である。サファイア基板１（以下、「基板」という。）は平面視が矩形状であって、縦横寸法は、例えば、３５０μｍである。なお、寸法はこれに限定されるものではない。
【００２３】
図１に示すように、半導体発光素子１００は、矩形状の基板１の一面に発光用のｎ型半導体層２、活性層（不図示）及びｐ型半導体層３を積層した半導体発光層（ＬＥＤ構造）を相互に離隔して４つ形成してある。それぞれのＬＥＤ構造をＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４とも称する。
【００２４】
半導体発光層（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）は、それぞれ、基板１上に、ＡｌＮバッファ層（不図示）、約１μｍの厚みのアンドープＧａＮ層（不図示）、ｎ型半導体層２、活性層（不図示）、ｐ型半導体層３がこの順に積層してある。ｎ型半導体層２は、例えば、約１μｍ程度のｎ−ＧａＮ（窒化ガリウム）層、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層などから成る。また、活性層は、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ（Multi-quantum Well、多重量子井戸層）型活性層などから成る。また、ｐ型半導体層３は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ層、約０．２μｍ程度のｐ−ＧａＮ層、コンタクト層としてのｐ−ＩｎＧａＮ層などから成る。なお、アンドープＧａＮ層を形成しない構成であってもよい。
【００２５】
基板１の対向する縁辺の中央部には、第１のボンディング電極５１及び第２のボンディング電極５２を形成してある。
【００２６】
また、基板１の縁辺に沿って、第１のボンディング電極５１の両側には、半導体発光層のｎ型半導体層２とは離隔したｎ型半導体層により形成され、相互に離隔した２つの抵抗層（Ｒ１、Ｒ３とも称する）を形成してある。また、基板１の縁辺に沿って、第２のボンディング電極５２の両側には、半導体発光層のｎ型半導体層２とは離隔したｎ型半導体層により形成され、相互に離隔した２つの抵抗層（Ｒ２、Ｒ４とも称する）を形成してある。なお、図１の例では、４つの抵抗層（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）を備える構成であるが、抵抗層を具備しない構成でもよく、あるいは抵抗層（Ｒ１）及び（Ｒ２）のいずれか一方のみを具備する構成でもよく、抵抗層（Ｒ３）及び（Ｒ４）のいずれか一方のみを具備する構成でもよい。
【００２７】
図１に示すように、一方の半導体発光層（ＬＥＤ１）のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと、当該一方の半導体発光層から離隔して形成された他方の半導体発光層（ＬＥＤ２）のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）を基板１の一面に形成してある。また、一組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）と離隔して、一方の半導体発光層（ＬＥＤ３）のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと、当該一方の半導体発光層から離隔して形成された他方の半導体発光層（ＬＥＤ４）のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）を基板１の一面に形成してある。
【００２８】
第１のボンディング電極５１は、抵抗層（Ｒ１）を介して１組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続してある。また、第２のボンディング電極５２は、抵抗層（Ｒ２）を介して当該１組の半導体発光層（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続してある。
【００２９】
また、第１のボンディング電極５１は、抵抗層（Ｒ３）を介して１組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続してある。また、第２のボンディング電極５２は、抵抗層（Ｒ４）を介して当該１組の半導体発光層（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続してある。
【００３０】
すなわち、図２に示すように、第１のボンディング電極５１と第２のボンディング電極５２との間には、逆並列に接続したＬＥＤ構造（ＬＥＤ１とＬＥＤ２）と、当該ＬＥＤ構造（ＬＥＤ１とＬＥＤ２）に直列に接続した抵抗Ｒ１及びＲ２とが接続されてあるとともに、逆並列に接続したＬＥＤ構造（ＬＥＤ３とＬＥＤ４）と、当該ＬＥＤ構造（ＬＥＤ３とＬＥＤ４）に直列に接続した抵抗Ｒ３及びＲ４とが接続されてある。これにより、半導体発光素子１００の電圧特性は、無極性とすることができ、交流電圧で駆動することが可能となる。
【００３１】
なお、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４を省略した場合には、半導体発光素子１００は、第１のボンディング電極５１と第２のボンディング電極５２との間に、逆並列に接続した半導体発光層の組（ＬＥＤ１とＬＥＤ２との組、及びＬＥＤ３とＬＥＤ４との組）を並列に接続した構成となる。この場合も、半導体発光素子１００の電圧特性は、無極性とすることができ、交流電圧で駆動することが可能となる。
【００３２】
図３に示すように、半導体発光層（ＬＥＤ構造）のｐ型半導体層３の表面には、電流拡散層４を形成してある。電流拡散層４は、例えば、導電性の透明膜であるＩＴＯ膜（インジウム錫酸化膜）である。電流拡散層４の膜厚は、例えば、２５０ｎｍであるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
基板１上には、発光用の半導体発光層（ＬＥＤ構造）のｎ型半導体層２と分離させて抵抗層としてのｎ型半導体層２を形成してある。図３の例では、抵抗Ｒ１及びＲ２に対応する抵抗層が図示されている。
【００３４】
半導体層（ＬＥＤ構造）のｎ型半導体層２の表面、電流拡散層４の表面、及び抵抗層としてのｎ型半導体層２の表面には、配線層５を形成してある。配線層５は、例えば、真空蒸着によりＣｒ／Ａｕを成膜し、リフトオフ法でパターニングを行うことで形成することができる。
【００３５】
配線層５は、第１のボンディング電極５１と抵抗層（Ｒ１、Ｒ３）との間、抵抗層（Ｒ１）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ１）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ１）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ２）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ３）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ３）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ３）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ４）のｎ型半導体層との間を接続する。
【００３６】
また、配線層５は、第２のボンディング電極５２と抵抗層（Ｒ２、Ｒ４）との間、抵抗層（Ｒ２）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ１）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ２）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ２）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ４）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ３）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ４）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ４）のｐ型半導体層との間を接続する。
【００３７】
ｎ型半導体層２、ｐ型半導体層３、電流拡散層４及び配線層５などの側面及び上面であって、電気的に接続されていない部分は、保護膜６を成膜してある。保護膜６は、例えば、ＳｉＯ2 膜などである。
【００３８】
本実施の形態では、基板１上に相互に離隔した複数の半導体発光層（ＬＥＤ）構造を形成してあり、一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成してある。そして、各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続した第１のボンディング電極５１と、各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続した第２のボンディング電極５２とを備える。
【００３９】
すなわち、第１のボンディング電極５１と第２のボンディング電極５２との間には、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を並列に複数接続してある。これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、オープン状態になったとしても、別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を増やすことにより、さらに信頼性が向上する。また、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組を備えることにより、直流電圧だけでなく交流電圧で駆動するができ、交流電源しかない場合でも使用することができるので、用途を拡大することができる。また、半導体発光素子１００及び半導体発光素子１００を備えた発光装置は、極性を持たないので、回路基板等に組み込む場合、発光装置の方向（極性）を考慮する必要がなく組立作業が容易になる。
【００４０】
また、本実施の形態では、半導体発光層と第１のボンディング電極５１及び第２のボンディング電極５２の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を備える。すなわち、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）の組に対して直列に内部抵抗を備える。これにより、１つのＬＥＤ構造が不良となり、例えば、短絡状態になったとしても、ボンディング電極間には、抵抗層（内部抵抗）を介して別のＬＥＤ構造が並列に接続されているので、発光を維持することができ、高い信頼性を確保することができる。また、１つの半導体発光素子内に半導体発光層と抵抗層とを含むので、半導体発光素子に流れる電流を設定するための抵抗素子などの外部回路が不要になる。また、抵抗層の抵抗値を所要の値にすることにより、所定の電圧を印加するだけで所要の電流を流すことができる、いわゆる電圧駆動が可能な半導体発光素子を実現することができる。
【００４１】
次に実施の形態１の半導体発光素子１００の製造方法について説明する。図４及び図５は実施の形態１の半導体発光素子１００の製造工程を示す説明図である。図４Ａに示すように、有機金属化学気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ法）により、基板（サファイア基板）１上に、最初に約４００℃でＡｌＮバッファ層(不図示)を成長させる。その後、約１μｍのアンドープＧａＮ層、約１μｍのｎ−ＧａＮ層及びｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層などからなるｎ型半導体層２、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ型の活性層（不図示）、さらに、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ層、約０．２μｍ程度のｐ−ＧａＮ層及びコンタクト層としてのｐ−ＩｎＧａＮ層などからなるｐ型半導体層３をこの順に形成したＬＥＤ構造を生成する。ＭＯ−ＣＶＤ装置から取り出した基板１に紫外線を照射しながら、約４００℃に加熱し、ｐ型半導体層３の活性化を行う。
【００４２】
図４Ｂに示すように、フォトリソグラフィとドライエッチングにより、フォトレジストをマスクとして、ｎ型電極と接続するためのｎ型半導体層２（発光用の半導体発光層及び抵抗層を含む）を露出させる。なお、エッチングの深さは、抵抗層の所要の抵抗値を得るのに必要な値とすればよいが、例えば、５００ｎｍである。
【００４３】
図４Ｃに示すように、真空蒸着あるいはスパッタリング等の成膜法によりＩＴＯ膜（インジウム錫酸化膜）の透明の電流拡散層４を約２５０ｎｍ成膜し、リフトオフ法によりパターニングする。この後、窒素及び酸素の混合雰囲気中でチューブ炉により約５００℃に加熱し、電流拡散層４のアニールを行う。
【００４４】
次に、図５Ｄに示すように、任意の幅及び長さの抵抗層を形成するため、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、抵抗層を形成する周辺のｎ型半導体層２を基板１が露出するまでエッチングを行う。これにより、半導体発光層（ＬＥＤ構造）と分離した形態で抵抗層を形成することができる。
【００４５】
次に、図５Ｅに示すように、プラズマＣＶＤにより、ＳｉＯ2 膜（保護膜）６を全面に成膜し、希釈フッ酸により、第１のボンディング電極５１、第２のボンディング電極５２及び配線層５を設ける部分のＳｉＯ2 膜６を除去する。なお、図５Ｅには、ボンディング電極５１、５２を設ける部分は図示されていない。
【００４６】
次に、図５Ｆに示すように、真空蒸着によりＣｒ／Ａｕを成膜し、リフトオフ法でパターニングを行って配線層５を形成する。
【００４７】
これにより、１つのＬＥＤチップ（半導体発光素子）内に抵抗と、該抵抗に直列に接続され、逆並列に接続されたＬＥＤ構造とで構成される回路が２つ並列に接続した構造の半導体発光素子が完成する。
【００４８】
完成した半導体発光素子（ＬＥＤチップ）をウェハプローバ等で測定する。逆並列に接続されたＬＥＤ構造に直列に接続される内部抵抗は、約２．０ｋΩであった。その後、レーザスクライビングにより素子分離を行って半導体発光素子を完成させる。完成した半導体発光素子は、パッケージに組み立てられることにより発光装置が完成する。
【００４９】
（実施の形態２）
図６は実施の形態２の半導体発光素子１２０の構成の配置例を示す模式図である。実施の形態１では、半導体発光素子１００は、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の４つのＬＥＤ構造を備える構成であったが、実施の形態２では、半導体発光素子１２０は、逆並列に接続された１組のＬＥＤ構造を３つ並列に接続した構造をなす。また、１組のＬＥＤ構造（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２）に直列に抵抗（Ｒ１、Ｒ４）を接続してあり、１組のＬＥＤ構造（ＬＥＤ３、ＬＥＤ４）に直列に抵抗（Ｒ２、Ｒ５）を接続してあり、１組のＬＥＤ構造（ＬＥＤ５、ＬＥＤ６）に直列に抵抗（Ｒ３、Ｒ６）を接続してある。なお、１組のＬＥＤ構造に直列に接続される抵抗は１つでもよく、抵抗を具備しない構成でもよい。これにより、仮に２組のＬＥＤ構造に不良が生じても、残りのＬＥＤ構造により発光を維持することができるので、さらに信頼性を向上させることができる。
【００５０】
実施の形態２の半導体発光素子１２０の製造方法は、実施の形態１の場合と同様であるので、説明は省略する。
【００５１】
(実施の形態３)
図７は実施の形態３の半導体発光素子１４０の構成の配置例を示す模式図である。実施の形態１との相違点は、抵抗層（Ｒ１〜Ｒ４）の一部をレーザ等により切除する点である。すなわち、図７に示すように、例えば、抵抗層（Ｒ２、Ｒ３）の略Ｌ字状の領域２０は、レーザ等により一部を切除した切除痕であり、例えば、抵抗層の抵抗値を調整した後の調整痕である。
【００５２】
実施の形態３の半導体発光素子１４０の製造方法は、実施の形態１の場合と同様であるが、各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層と第１のボンディング電極５１及び第２のボンディング電極５２の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を形成し、抵抗層の一部を切除する点が異なる。
【００５３】
すなわち、ウェハプローバ等により半導体発光素子１４０の電気的特性の測定を行うと同時に、レーザ等により抵抗層の一部を切除する。抵抗層の形状を加工することにより、電流の流れるパス、あるいは断面積を変えることができ、抵抗値を所望の値に設定することができる。本実施の形態では、ＬＥＤ構造に直列に接続する抵抗の抵抗値を、例えば、０．０１ｋΩから２０ｋΩ程度の範囲で設定することができる。なお、レーザ等により抵抗層の形状を加工（切除）するタイミングは、素子分離前でもよく、素子分離後でもよい。
【００５４】
抵抗層の一部をレーザ等により切除することにより抵抗層の抵抗値を所望の値に設定することができ、半導体発光素子に所定の電圧を駆動（印加）した場合に流れる電流を調整することができるので、半導体発光素子の明るさを所望の明るさに制御することができる。
【００５５】
図８は本実施の形態の発光装置２００の構成の一例を示す模式図である。発光装置２００は、発光ダイオードであって上述の半導体発光素子１００、１２０、１４０のいずれかと、収容部とを備える。
【００５６】
図８に示すように、発光装置（発光ダイオード）２００は、リードフレーム２０１及び２０２を備え、リードフレーム２０１の一端部には収容部としての凹部２０１ａが設けられている。凹部２０１ａの底部には、半導体発光素子（ＬＥＤチップ）１００がダイボンディングにより接着固定されている。
【００５７】
ＬＥＤチップ１００の一方のボンディング電極は、ワイヤ２０４によりリードフレーム２０１とワイヤボンディングされ、他方のボンディング電極はワイヤ２０４によりリードフレーム２０２とワイヤボンディングされている。凹部２０１ａ内には、透光性の樹脂が充填されることによって、ＬＥＤチップ１００を覆う被覆部２０３を形成している。なお、被覆部２０３内にＬＥＤチップ１００の発光色に応じた蛍光体２０５を含有させることもできる。
【００５８】
被覆部２０３が形成されたリードフレーム２０１及び２０２の端部は、先端部が凸状のレンズ２０６に収納されている。レンズ２０６は、エポキシ樹脂等の透光性の樹脂で形成されている。
【００５９】
発光装置（発光ダイオード）２００は、上述の半導体発光素子１００を収容してある。これにより、信頼性の高い発光装置を提供することができる。
【００６０】
上述の実施の形態１〜３では、ＧａＮ系の半導体発光層を用いる構成であったが、これに限定されるものではなく、ＡｌＧａＩｎＰ等の半導体発光層を用いることもできる。
【００６１】
上述の実施の形態１〜３では、基板１の縦横寸法が、３５０μｍであったが、これに限定されるものではない。
【００６２】
上述の実施の形態１〜３では、抵抗層としてｎ型半導体層を用いる構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、抵抗層として電流拡散層４、酸化膜などを用いることができる。
【００６３】
上述の実施の形態３では、抵抗層の一部を切除して抵抗値を所望の値に設定する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、抵抗層の異なる箇所それぞれに配線を複数形成しておき、いずれかの配線を切断することにより、電流の流れる箇所を変更して抵抗値を調整することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１ サファイア基板（基板）
２ ｎ型半導体層
３ ｐ型半導体層
４ 電流拡散層
５ 配線層
５１ 第１のボンディング電極
５２ 第２のボンディング電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した半導体発光層が形成された半導体発光素子において、
前記基板上に相互に離隔した複数の半導体発光層を形成してあり、
一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成してあり、
各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続した第１のボンディング電極と、
前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続した第２のボンディング電極と
を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記半導体発光層と前記第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記抵抗層は、
一部を切除した切除痕を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、該半導体発光素子を収容する収容部とを備えることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した複数の半導体発光層が形成された半導体発光素子の製造方法において、
一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成するステップと、
各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続される第１のボンディング電極を形成するステップと、
前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続される第２のボンディング電極を形成するステップと、
前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層と前記第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を形成するステップと、
前記抵抗層の一部を切除するステップと
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１】
基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した半導体発光層が形成された半導体発光素子において、
前記基板上に相互に離隔した複数の半導体発光層を形成してあり、
一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成してあり、
各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続した第１のボンディング電極と、
前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続した第２のボンディング電極と
を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記半導体発光層と前記第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記抵抗層は、
一部を切除した切除痕を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、該半導体発光素子を収容する収容部とを備えることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
基板上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を積層した複数の半導体発光層が形成された半導体発光素子の製造方法において、
一方の半導体発光層のｎ型半導体層及びｐ型半導体層それぞれと他方の半導体発光層のｐ型半導体層及びｎ型半導体層それぞれとが接続された一組の半導体発光層を離隔して複数形成するステップと、
各組の半導体発光層の相互に接続されたｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続される第１のボンディング電極を形成するステップと、
前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続される第２のボンディング電極を形成するステップと、
前記各組の半導体発光層の相互に接続したｎ型半導体層及びｐ型半導体層と前記第１のボンディング電極及び第２のボンディング電極の少なくとも一方との間に接続された抵抗層を形成するステップと、
前記抵抗層の一部を切除するステップと
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４８１６３（Ｐ２０１３−４８１６３Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６０３３（Ｐ２０１１−１８６０３３）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００１９５０２９）星和電機株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００１９５０２９）星和電機株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
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