半導体発光素子及び発光装置
【課題】薄型の発光装置を実現することができる半導体発光素子及び該半導体発光素子を備える発光装置を提供する。
【解決手段】第１の電極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の電極５２は、抵抗層（Ｒ４）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の電極５１は、抵抗層（Ｒ２）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の電極５２は、抵抗層（Ｒ３）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の電極５２は、抵抗層（Ｒ４）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の電極５１は、抵抗層（Ｒ２）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の電極５２は、抵抗層（Ｒ３）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及び該半導体発光素子を備える発光装置に関する。
【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、ＬＥＤチップ上の電極と外部電極との間をワイヤボンディングする構造をなしている。このため、パッケージの形状が比較的大きくなってしまう。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、薄型の発光装置を実現することができる半導体発光素子及び該半導体発光素子を備える発光装置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、基板の一面に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、前記基板の一面側に設けられ、前記ｎ型半導体層に接続された外部接続用の第１の電極と、前記基板の一面側に設けられ、前記ｐ型半導体層に接続された外部接続用の第２の電極とを備え、前記基板の他面を光の取り出し面としてあ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、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前記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前記基板の一面に形成してあり、前記第１の電極を、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てあり、前記第２の電極を、前記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型半導体層の他方に接続してあ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１発明又は第２発明において、前記基板の他面に蛍光体層を形成してあることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る半導体発光素子は、第１発明乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記半導体発光層と前記第１の電極及び第２の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。
【００１２】
第５発明に係る半導体発光素子は、第４発明において、前記抵抗層は、抵抗値を調整した後の調整痕を有することを特徴とする。
【００１３】
第６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、該半導体発光素子の第１及び第２の電極を半田付けして該半導体発光素子を表面実装した実装用基板とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第１発明にあっては、基板の一面側に半導体発光層のｎ型半導体層に接続された外部接続用の第１の電極と、半導体発光層のｐ型半導体層に接続された外部接続用の第２の電極とを備え、基板の他面を光の取り出し面としてある。これにより、例えば、半導体発光素子を実装する実装用基板に第１及び第２の電極を接続するための実装基板側電極を設けておき、半導体発光素子の基板の一面側を実装用基板に対向させて第１及び第２の電極を半田付け等により実装基板側電極に電気的に接続する。そして、実装用基板に実装された半導体発光素子の基板の他面側から光を取り出すことができるので、半導体発光素子をパッケージに実装する必要がなく、また半導体発光素子の電極にワイヤをボンディングする必要もなく、半導体発光素子の基板をそのまま実装用基板に実装することができるので、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【００１５】
第２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基板の一面に形成してある。そして、第１の電極を、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、第２の電極を、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型半導体層の他方に接続してある。すなわち、第１の電極と第２の電極との間には、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）を並列に複数接続してある。これにより、半導体発光素子の電圧特性は、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。
【００１６】
第３発明にあっては、基板の他面に蛍光体層を形成してある。蛍光体層は、例えば、黄色蛍光体を含有し、半導体発光層が発する青色光を白色光に変換する。また、蛍光体の材質を変えることにより所望の発光色を得ることができる。
【００１７】
第４発明にあっては、半導体発光層と第１の電極及び第２の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。これにより、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。
【００１８】
第５発明にあっては、抵抗層は、抵抗値を調整した後の調整痕を有する。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。
【００１９】
第６発明にあっては、半導体発光素子と、当該半導体発光素子の第１及び第２の電極を半田付けして半導体発光素子を表面実装した実装用基板とを備える。これにより、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半導体発光素子をパッケージに実装する必要がなく、また半導体発光素子の電極にワイヤをボンディングする必要もなく、半導体発光素子の基板をそのまま実装用基板に実装することができるので、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】図１のＩＶ−ＩＶ線における断面構造の一例を示す断面図である。
【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１の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。
【図７】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８】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９】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】
【００２２】
（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り、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線における断面構造の一例を示す断面図である。
【００２３】
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、横及び厚み寸法は、例えば、３００μｍ、６００μｍ、２００μｍである。なお、寸法はこれに限定されるものではない。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
基板１の長手方向の両側には、外部の実装用基板（不図示）の形成された電極に半田付け等で電気的に接続するための第１の電極５１及び第２の電極５２を形成してある。
【００２７】
また、基板１の長手方向の辺縁に沿って、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４つの抵抗層（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、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）、（Ｒ４）のいずれか一方のみを具備する構成でもよく、抵抗層（Ｒ２）、（Ｒ３）のいずれか一方のみを具備する構成でもよい。
【００２８】
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。
【００２９】
第１の電極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の電極５２は、抵抗層（Ｒ４）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。
【００３０】
また、第１の電極５１は、抵抗層（Ｒ２）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の電極５２は、抵抗層（Ｒ３）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。
【００３１】
すなわち、図２に示すように、第１の電極５１と第２の電極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Ｒ４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Ｒ２及びＲ３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。
【００３２】
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の電極５１と第２の電極５２との間に、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ１とＬＥＤ２、及びＬＥＤ３とＬＥＤ４）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。
【００３３】
図３及び図４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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
配線層５は、第１の電極５１と抵抗層（Ｒ１、Ｒ２）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（Ｒ２）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ３）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ２）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ４）のｎ型半導体層との間を接続する。
【００３７】
また、配線層５は、第２の電極５２と抵抗層（Ｒ３、Ｒ４）との間、抵抗層（Ｒ４）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ１）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ４）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ２）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ３）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ３）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ３）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ４）のｐ型半導体層との間を接続する。
【００３８】
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。
【００３９】
さらに、第１の電極５１及び第２の電極５２の部分のみ除外して、基板１の一面側全面にＳｉＯ2 膜１０を成膜してある。
【００４０】
基板１の他面側には、蛍光体層１５を形成してある。基板１の他面は、半導体発光層から発せられた光の取り出し面をなす。蛍光体層１５は、例えば、黄色蛍光体を含む。黄色蛍光体は、酸化物蛍光体として、例えば、（Ｙ、Ｇｄ）3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ構造のＹＡＧ系蛍光体でもよく、あるいは、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）2 ＳｉＯ4 ：Ｅｕ、Ｓｒ4 Ａｌ14Ｏ：Ｅｕ、硫化物（ＺｎＳ）にＥｕをドープしたものでもよい。また、黄色蛍光体は、酸窒化物蛍光体として、例えば、α−Ｓｉ3 Ｎ4 と同一の結晶構造を有する一般式（α）で表される無機化合物にＥｕ2+を付活したものであり、（α）は、ＭX （Ｓｉ、Ａｌ）12（Ｏ、Ｎ）16である。但し、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ又はランタノイド元素とする。この場合、黄色蛍光体は、例えば、４５０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の波長の光を吸収して５４０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にピークを有する黄色（黄緑色、及び黄色に近い橙色も含む）の光を発光する。これにより、演色性の優れた白色光源を実現することができる。なお、蛍光体は、黄色蛍光体に限定されるものではなく、他の蛍光体でもよく、所要の発光色を実現するために適宜異なる蛍光体を用いることができる。蛍光体の材質を変えることにより所望の発光色を得ることができる。
【００４１】
本実施の形態では、基板１の一面側に半導体発光層のｎ型半導体層に接続された外部接続用の第１の電極５１と、半導体発光層のｐ型半導体層に接続された外部接続用の第２の電極５２とを備え、基板１の他面を光の取り出し面としてある。これにより、例えば、半導体発光素子を実装する実装用基板に第１の電極５１及び第２の電極５２を接続するための実装基板側電極を設けておき、半導体発光素子の基板１の一面側を実装用基板に対向させて第１及び第２の電極５１、５２を半田付け等により実装基板側電極に電気的に接続する。そして、実装用基板に実装された半導体発光素子の基板１の他面側から光を取り出すことができるので、半導体発光素子をパッケージに実装する必要がなく、また半導体発光素子の電極にワイヤをボンディングする必要もなく、半導体発光素子の基板をそのまま実装用基板に実装することができるので、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、半導体発光層と第１の電極５１及び第２の電極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。これにより、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。
【００４３】
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５及び図６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５Ａ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。
【００４４】
図５Ｂ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。
【００４５】
図５Ｃ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。
【００４６】
次に、図６Ｄ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。
【００４７】
次に、図６Ｅ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、配線層５を設ける部分のＳｉＯ2 膜６を除去する。
【００４８】
次に、図６Ｆ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。
【００４９】
次に、図６Ｇに示すように、プラズマＣＶＤにより、ＳｉＯ2 膜１０を全面に成膜し、希釈フッ酸により、半田実装を行うための第１の電極５１及び第２の電極５２部分のＳｉＯ2 膜１０を除去する。その後、基板１の他面（ウェハの裏面）を研磨・ポリッシュを行い、ウェハの厚みを２００μｍとする。その後、基板１の他面に蛍光体層１５を塗布する。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。なお、蛍光体層１５を塗布しない構成でもよい。
【００５０】
（実施の形態２）
図７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。
【００５１】
(実施の形態３)
図８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８に示すように、抵抗層（Ｒ１、Ｒ４）の略Ｌ字状の領域２０は、抵抗層の抵抗値を調整した後の調整痕であり、レーザ等により切除した箇所を表す。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図９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、実装用基板２０１、実装用基板２０１に表面実装された半導体発光素子１００などを備える。なお、図９の例では、半導体発光素子１００が例示されているが、これに限定されるものではなく、半導体発光素子１２０でもよく、半導体発光素子１４０でもよい。
【００５５】
図９に示すように、半導体発光素子１００の第１の電極５１及び第２の電極５２は、実装用基板２０１の電極（不図示）に半田２０２により電気的に接続してある。半導体発光素子１００の厚みは、約２００μｍであり、半導体発光素子１００の結晶成長を行った絶縁基板１をそのまま実装用基板２０１に実装することができるので、半導体発光素子をパッケージに実装する必要がなく、また半導体発光素子の電極にワイヤをボンディングする必要もなく、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【００５６】
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。
【００５７】
上述の実施の形態１〜３では、基板１の縦、横、厚み寸法が、３００μｍ、６００μｍ、２００μｍであったが、これに限定されるものではなく、例えば、基板１の縦、横、厚み寸法を、５００μｍ、１０００μｍ、２００μｍとしてもよい。
【００５８】
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。
【００５９】
上述の実施の形態１〜３では、半導体発光層の発光色を青色としているが、これに限定されるものではなく、例えば、紫外等の波長で発光するエピ膜を利用することもできる。
【００６０】
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】
【００６１】
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
１５ 蛍光体層
５１ 第１の電極
５２ 第２の電極
【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及び該半導体発光素子を備える発光装置に関する。
【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、ＬＥＤチップ上の電極と外部電極との間をワイヤボンディングする構造をなしている。このため、パッケージの形状が比較的大きくなってしまう。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、薄型の発光装置を実現することができる半導体発光素子及び該半導体発光素子を備える発光装置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、基板の一面に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、前記基板の一面側に設けられ、前記ｎ型半導体層に接続された外部接続用の第１の電極と、前記基板の一面側に設けられ、前記ｐ型半導体層に接続された外部接続用の第２の電極とを備え、前記基板の他面を光の取り出し面としてあ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、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前記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前記基板の一面に形成してあり、前記第１の電極を、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てあり、前記第２の電極を、前記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型半導体層の他方に接続してあ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１発明又は第２発明において、前記基板の他面に蛍光体層を形成してあることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る半導体発光素子は、第１発明乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記半導体発光層と前記第１の電極及び第２の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。
【００１２】
第５発明に係る半導体発光素子は、第４発明において、前記抵抗層は、抵抗値を調整した後の調整痕を有することを特徴とする。
【００１３】
第６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、該半導体発光素子の第１及び第２の電極を半田付けして該半導体発光素子を表面実装した実装用基板とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第１発明にあっては、基板の一面側に半導体発光層のｎ型半導体層に接続された外部接続用の第１の電極と、半導体発光層のｐ型半導体層に接続された外部接続用の第２の電極とを備え、基板の他面を光の取り出し面としてある。これにより、例えば、半導体発光素子を実装する実装用基板に第１及び第２の電極を接続するための実装基板側電極を設けておき、半導体発光素子の基板の一面側を実装用基板に対向させて第１及び第２の電極を半田付け等により実装基板側電極に電気的に接続する。そして、実装用基板に実装された半導体発光素子の基板の他面側から光を取り出すことができるので、半導体発光素子をパッケージに実装する必要がなく、また半導体発光素子の電極にワイヤをボンディングする必要もなく、半導体発光素子の基板をそのまま実装用基板に実装することができるので、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【００１５】
第２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基板の一面に形成してある。そして、第１の電極を、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、第２の電極を、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型半導体層の他方に接続してある。すなわち、第１の電極と第２の電極との間には、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ構造）を並列に複数接続してある。これにより、半導体発光素子の電圧特性は、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。
【００１６】
第３発明にあっては、基板の他面に蛍光体層を形成してある。蛍光体層は、例えば、黄色蛍光体を含有し、半導体発光層が発する青色光を白色光に変換する。また、蛍光体の材質を変えることにより所望の発光色を得ることができる。
【００１７】
第４発明にあっては、半導体発光層と第１の電極及び第２の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。これにより、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。
【００１８】
第５発明にあっては、抵抗層は、抵抗値を調整した後の調整痕を有する。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。
【００１９】
第６発明にあっては、半導体発光素子と、当該半導体発光素子の第１及び第２の電極を半田付けして半導体発光素子を表面実装した実装用基板とを備える。これにより、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半導体発光素子をパッケージに実装する必要がなく、また半導体発光素子の電極にワイヤをボンディングする必要もなく、半導体発光素子の基板をそのまま実装用基板に実装することができるので、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】図１のＩＶ−ＩＶ線における断面構造の一例を示す断面図である。
【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１の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。
【図７】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８】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９】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】
【００２２】
（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り、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線における断面構造の一例を示す断面図である。
【００２３】
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、横及び厚み寸法は、例えば、３００μｍ、６００μｍ、２００μｍである。なお、寸法はこれに限定されるものではない。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
基板１の長手方向の両側には、外部の実装用基板（不図示）の形成された電極に半田付け等で電気的に接続するための第１の電極５１及び第２の電極５２を形成してある。
【００２７】
また、基板１の長手方向の辺縁に沿って、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４つの抵抗層（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、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）、（Ｒ４）のいずれか一方のみを具備する構成でもよく、抵抗層（Ｒ２）、（Ｒ３）のいずれか一方のみを具備する構成でもよい。
【００２８】
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。
【００２９】
第１の電極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の電極５２は、抵抗層（Ｒ４）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。
【００３０】
また、第１の電極５１は、抵抗層（Ｒ２）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の電極５２は、抵抗層（Ｒ３）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。
【００３１】
すなわち、図２に示すように、第１の電極５１と第２の電極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Ｒ４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Ｒ２及びＲ３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。
【００３２】
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の電極５１と第２の電極５２との間に、逆並列に接続した半導体発光層（ＬＥＤ１とＬＥＤ２、及びＬＥＤ３とＬＥＤ４）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。
【００３３】
図３及び図４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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
配線層５は、第１の電極５１と抵抗層（Ｒ１、Ｒ２）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（Ｒ２）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ３）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ２）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ４）のｎ型半導体層との間を接続する。
【００３７】
また、配線層５は、第２の電極５２と抵抗層（Ｒ３、Ｒ４）との間、抵抗層（Ｒ４）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ１）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ４）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ２）のｐ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ３）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ３）のｎ型半導体層との間、抵抗層（Ｒ３）とＬＥＤ構造（ＬＥＤ４）のｐ型半導体層との間を接続する。
【００３８】
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。
【００３９】
さらに、第１の電極５１及び第２の電極５２の部分のみ除外して、基板１の一面側全面にＳｉＯ2 膜１０を成膜してある。
【００４０】
基板１の他面側には、蛍光体層１５を形成してある。基板１の他面は、半導体発光層から発せられた光の取り出し面をなす。蛍光体層１５は、例えば、黄色蛍光体を含む。黄色蛍光体は、酸化物蛍光体として、例えば、（Ｙ、Ｇｄ）3 Ａｌ5 Ｏ12：Ｃｅ構造のＹＡＧ系蛍光体でもよく、あるいは、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）2 ＳｉＯ4 ：Ｅｕ、Ｓｒ4 Ａｌ14Ｏ：Ｅｕ、硫化物（ＺｎＳ）にＥｕをドープしたものでもよい。また、黄色蛍光体は、酸窒化物蛍光体として、例えば、α−Ｓｉ3 Ｎ4 と同一の結晶構造を有する一般式（α）で表される無機化合物にＥｕ2+を付活したものであり、（α）は、ＭX （Ｓｉ、Ａｌ）12（Ｏ、Ｎ）16である。但し、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ又はランタノイド元素とする。この場合、黄色蛍光体は、例えば、４５０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の波長の光を吸収して５４０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にピークを有する黄色（黄緑色、及び黄色に近い橙色も含む）の光を発光する。これにより、演色性の優れた白色光源を実現することができる。なお、蛍光体は、黄色蛍光体に限定されるものではなく、他の蛍光体でもよく、所要の発光色を実現するために適宜異なる蛍光体を用いることができる。蛍光体の材質を変えることにより所望の発光色を得ることができる。
【００４１】
本実施の形態では、基板１の一面側に半導体発光層のｎ型半導体層に接続された外部接続用の第１の電極５１と、半導体発光層のｐ型半導体層に接続された外部接続用の第２の電極５２とを備え、基板１の他面を光の取り出し面としてある。これにより、例えば、半導体発光素子を実装する実装用基板に第１の電極５１及び第２の電極５２を接続するための実装基板側電極を設けておき、半導体発光素子の基板１の一面側を実装用基板に対向させて第１及び第２の電極５１、５２を半田付け等により実装基板側電極に電気的に接続する。そして、実装用基板に実装された半導体発光素子の基板１の他面側から光を取り出すことができるので、半導体発光素子をパッケージに実装する必要がなく、また半導体発光素子の電極にワイヤをボンディングする必要もなく、半導体発光素子の基板をそのまま実装用基板に実装することができるので、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、半導体発光層と第１の電極５１及び第２の電極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。これにより、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。
【００４３】
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５及び図６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５Ａ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。
【００４４】
図５Ｂ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。
【００４５】
図５Ｃ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。
【００４６】
次に、図６Ｄ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。
【００４７】
次に、図６Ｅ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、配線層５を設ける部分のＳｉＯ2 膜６を除去する。
【００４８】
次に、図６Ｆ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。
【００４９】
次に、図６Ｇに示すように、プラズマＣＶＤにより、ＳｉＯ2 膜１０を全面に成膜し、希釈フッ酸により、半田実装を行うための第１の電極５１及び第２の電極５２部分のＳｉＯ2 膜１０を除去する。その後、基板１の他面（ウェハの裏面）を研磨・ポリッシュを行い、ウェハの厚みを２００μｍとする。その後、基板１の他面に蛍光体層１５を塗布する。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。なお、蛍光体層１５を塗布しない構成でもよい。
【００５０】
（実施の形態２）
図７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。
【００５１】
(実施の形態３)
図８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８に示すように、抵抗層（Ｒ１、Ｒ４）の略Ｌ字状の領域２０は、抵抗層の抵抗値を調整した後の調整痕であり、レーザ等により切除した箇所を表す。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図９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、実装用基板２０１、実装用基板２０１に表面実装された半導体発光素子１００などを備える。なお、図９の例では、半導体発光素子１００が例示されているが、これに限定されるものではなく、半導体発光素子１２０でもよく、半導体発光素子１４０でもよい。
【００５５】
図９に示すように、半導体発光素子１００の第１の電極５１及び第２の電極５２は、実装用基板２０１の電極（不図示）に半田２０２により電気的に接続してある。半導体発光素子１００の厚みは、約２００μｍであり、半導体発光素子１００の結晶成長を行った絶縁基板１をそのまま実装用基板２０１に実装することができるので、半導体発光素子をパッケージに実装する必要がなく、また半導体発光素子の電極にワイヤをボンディングする必要もなく、従来のパッケージに実装した発光装置に比べて非常に薄い発光装置を実現することができる。
【００５６】
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。
【００５７】
上述の実施の形態１〜３では、基板１の縦、横、厚み寸法が、３００μｍ、６００μｍ、２００μｍであったが、これに限定されるものではなく、例えば、基板１の縦、横、厚み寸法を、５００μｍ、１０００μｍ、２００μｍとしてもよい。
【００５８】
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。
【００５９】
上述の実施の形態１〜３では、半導体発光層の発光色を青色としているが、これに限定されるものではなく、例えば、紫外等の波長で発光するエピ膜を利用することもできる。
【００６０】
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】
【００６１】
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
１５ 蛍光体層
５１ 第１の電極
５２ 第２の電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一面に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、
前記基板の一面側に設けられ、前記ｎ型半導体層に接続された外部接続用の第１の電極と、
前記基板の一面側に設けられ、前記ｐ型半導体層に接続された外部接続用の第２の電極と
を備え、
前記基板の他面を光の取り出し面としてあることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
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前記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前記基板の一面に形成してあり、
前記第１の電極を、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てあり、
前記第２の電極を、前記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型半導体層の他方に接続してあ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】
前記基板の他面に蛍光体層を形成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記半導体発光層と前記第１の電極及び第２の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乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記抵抗層は、
抵抗値を調整した後の調整痕を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、該半導体発光素子の第１及び第２の電極を半田付けして該半導体発光素子を表面実装した実装用基板とを備えることを特徴とする発光装置。
【請求項１】
基板の一面に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、
前記基板の一面側に設けられ、前記ｎ型半導体層に接続された外部接続用の第１の電極と、
前記基板の一面側に設けられ、前記ｐ型半導体層に接続された外部接続用の第２の電極と
を備え、
前記基板の他面を光の取り出し面としてあることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
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前記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前記基板の一面に形成してあり、
前記第１の電極を、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てあり、
前記第２の電極を、前記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型半導体層の他方に接続してあ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】
前記基板の他面に蛍光体層を形成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記半導体発光層と前記第１の電極及び第２の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乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記抵抗層は、
抵抗値を調整した後の調整痕を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、該半導体発光素子の第１及び第２の電極を半田付けして該半導体発光素子を表面実装した実装用基板とを備えることを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４８１６２（Ｐ２０１３−４８１６２Ａ）
【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２０１１−１８６０３２（Ｐ２０１１−１８６０３２）
【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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