JP5772213B2

JP5772213B2 - Light emitting element

Info

Publication number: JP5772213B2
Application number: JP2011113067A
Authority: JP
Inventors: 暢尚杉森
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: CN102790070A; TWI467818B; TW201301589A; CN102790070B; JP2012243972A

Description

本発明は、半導体層を構成材料として発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、このＬＥＤに並列に接続された保護ダイオードとが同一チップにおいて構成された発光素子の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a light emitting element in which a light emitting diode (LED) that emits light using a semiconductor layer as a constituent material and a protective diode connected in parallel to the LED are configured in the same chip.

半導体の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、各種の目的に使用されている。例えば、これを用いた照明機器は、従来の白熱電球や蛍光灯と比べて低消費電力かつ低発熱性のために、これらを将来的に置換することが期待されている。ここで、ＬＥＤにおけるｐ型半導体層やｎ型半導体層は、通常、エピタキシャル成長やイオン注入等によって形成される。このため、ｐｎ接合面は半導体ウェハの表面と平行に形成され、ｐ側に接続された電極とｎ側に接続された電極は、この半導体層の上面と下面に振り分けられる。これらの電極間にｐｎ接合の順方向電流を流すことによってこの発光素子を発光させることができる。 Semiconductor light emitting diodes (LEDs) are used for various purposes. For example, lighting equipment using this is expected to be replaced in the future because of low power consumption and low heat generation compared to conventional incandescent bulbs and fluorescent lamps. Here, the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer in the LED are usually formed by epitaxial growth, ion implantation, or the like. Therefore, the pn junction surface is formed in parallel with the surface of the semiconductor wafer, and the electrode connected to the p side and the electrode connected to the n side are distributed to the upper surface and the lower surface of this semiconductor layer. The light emitting element can emit light by passing a forward current of a pn junction between these electrodes.

一方、ＥＳＤ（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）等により、瞬間的に逆方向の高電圧が半導体層に印加された場合には、ＬＥＤは破損する場合がある。このため、図８にその回路図を示すような、発光ダイオード（ＬＥＤ）９１が保護ダイオード９２と並列に接続された構成の発光素子が用いられている。保護ダイオード９２とＬＥＤ９１は、順方向が互いに逆向きになるように接続され、ＬＥＤ９１の通常動作時（発光時）には保護ダイオード９２には電流が流れず、ＬＥＤ９１に逆方向の高電圧が印加された場合には、保護ダイオード９２が順方向となってＬＥＤ９１をバイパスして電流が流れるような構成とされる。 On the other hand, when a high voltage in the reverse direction is momentarily applied to the semiconductor layer by ESD (ElectroStatic Discharge) or the like, the LED may be damaged. For this reason, a light emitting element having a configuration in which a light emitting diode (LED) 91 is connected in parallel with a protective diode 92 as shown in a circuit diagram of FIG. 8 is used. The protection diode 92 and the LED 91 are connected so that the forward directions are opposite to each other. During normal operation (light emission) of the LED 91, no current flows through the protection diode 92, and a high voltage in the reverse direction is applied to the LED 91. In such a case, the protection diode 92 becomes the forward direction and the LED 91 is bypassed so that a current flows.

ここで、ＬＥＤ９１を構成する半導体層の材料としては、ＧａＮ等の窒化物半導体が用いられる。保護ダイオード９２も同様の材料で構成することが可能であるため、ＬＥＤ９１と保護ダイオード９２を同一ウェハ上に形成することが可能である。これにより、信頼性の高い発光素子を低コストで得ることができる。 Here, a nitride semiconductor such as GaN is used as a material of the semiconductor layer constituting the LED 91. Since the protective diode 92 can be made of the same material, the LED 91 and the protective diode 92 can be formed on the same wafer. Thereby, a highly reliable light-emitting element can be obtained at low cost.

特許文献１には、こうした構造の発光素子が記載されている。この発光素子においては、同一のエピタキシャル基板上に半導体層が形成され、この半導体層を用いてＬＥＤ９１と保護ダイオード９２が形成されている。また、これらの間がエピタキシャル基板まで掘り下げられた溝によって分離されている。この場合、ＬＥＤ９１側のｎ型層と保護ダイオード９２側のｎ型層、ＬＥＤ９１側のｐ型層と保護ダイオード９２側のｐ型層は、それぞれ同一の層で元々構成されるが、溝によって分離された領域毎に異なるダイオードの一部として機能する。 Patent Document 1 describes a light-emitting element having such a structure. In this light emitting element, a semiconductor layer is formed on the same epitaxial substrate, and an LED 91 and a protection diode 92 are formed using this semiconductor layer. Further, the gap between them is separated by a groove dug down to the epitaxial substrate. In this case, the n-type layer on the LED 91 side and the n-type layer on the protection diode 92 side, and the p-type layer on the LED 91 side and the p-type layer on the protection diode 92 side are each originally composed of the same layer, but separated by a groove. Each region functions as a part of a different diode.

この際、ＬＥＤ９１と保護ダイオード９２を逆向きに接続するためには、ＬＥＤ９１側のアノード電極（ｐ型層に接続された電極）と保護ダイオード９２側のカソード電極（ｎ型層に接続された電極）、ＬＥＤ９１側のカソード電極（ｎ型層に接続された電極）と保護ダイオード９２側のアノード電極（ｐ型層に接続された電極）とを接続することによって、図８の回路が実現される。この発光素子においては、ＬＥＤ９１側のアノードと保護ダイオード９２側のカソードとを半導体層上で延伸した電極で接続し、かつＬＥＤ９１側のカソードと保護ダイオード９２側のアノードとを、この延伸電極と交差するボンディングワイヤで接続している。 At this time, in order to connect the LED 91 and the protection diode 92 in the reverse direction, an anode electrode on the LED 91 side (electrode connected to the p-type layer) and a cathode electrode on the protection diode 92 side (electrode connected to the n-type layer) 8) by connecting the cathode electrode on the LED 91 side (electrode connected to the n-type layer) and the anode electrode on the protective diode 92 side (electrode connected to the p-type layer). . In this light emitting element, the anode on the LED 91 side and the cathode on the protective diode 92 side are connected by an electrode extending on the semiconductor layer, and the cathode on the LED 91 side and the anode on the protective diode 92 side intersect with this extended electrode. Connect with bonding wire.

特開２００９−１５２６３７号公報JP 2009-152537 A

素子を実装基板上に実装する際には、実装基板と素子とをはんだ等で接続し、このはんだ接続によって素子との間の電気的接続も行う、いわゆるフリップチップ接続という方式が採用される場合が多い。発光素子においても同様であり、この場合には、基板と反対側に光が発せられる構成とされる場合が多い。 When a device is mounted on a mounting board, a so-called flip-chip connection method is adopted in which the mounting substrate and the element are connected by solder or the like, and electrical connection between the element is also made by this solder connection. There are many. The same applies to the light emitting element. In this case, the light emitting element is often configured to emit light to the side opposite to the substrate.

特許文献１に記載の発光素子をフリップチップ接続する場合には、延伸電極が設けられた側を実装基板に接続することになるため、ボンディングワイヤを用いる場合には、この実装は困難である。また、ボンディングワイヤを用いずにフリップチップ実装を行うことも可能であるが、延伸電極が設けられた側には段差が形成されているために、発光素子の実装基板への接合の状態を良好とすることは困難である。 When flip-chip connection is performed on the light-emitting element described in Patent Document 1, since the side on which the stretched electrode is provided is connected to the mounting substrate, this mounting is difficult when a bonding wire is used. It is also possible to perform flip chip mounting without using a bonding wire, but since the step is formed on the side where the stretched electrode is provided, the state of bonding of the light emitting element to the mounting substrate is good. It is difficult to do.

すなわち、ＬＥＤと保護ダイオードとが同一基板上に形成され、かつフリップチップ実装に適した構成をもつ発光素子を得ることは困難であった。 That is, it is difficult to obtain a light emitting element in which the LED and the protection diode are formed on the same substrate and have a configuration suitable for flip chip mounting.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an invention that solves the above problems.

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の発光素子は、ｎ型層とｐ型層とが積層された構成を具備する半導体層が絶縁性の基板上に形成され、前記半導体層を用いて発光ダイオードと保護ダイオードとが形成された構成を具備する発光素子であって、前記基板上における前記発光ダイオードが形成された領域である発光ダイオード領域と前記基板上における前記保護ダイオードが形成された領域である保護ダイオード領域との間で前記半導体層が除去された分離溝を具備し、前記半導体層の上に透明電極が形成され、前記発光ダイオード領域における前記透明電極の上に発光ダイオードカソード電極及び発光ダイオードアノード電極が、前記保護ダイオード領域における前記透明電極の上に保護ダイオードカソード電極及び保護ダイオードアノード電極が、絶縁層を介してそれぞれ形成され、前記発光ダイオードカソード電極及び前記保護ダイオードカソード電極は、前記透明電極に形成された開口を通して前記ｎ型層と接続され、前記分離溝を挟んで、前記発光ダイオードアノード電極と前記保護ダイオードカソード電極、前記発光ダイオードカソード電極と前記保護ダイオードアノード電極、がそれぞれ対向するように配置され、前記半導体層の上における前記発光ダイオードアノード電極、前記発光ダイオードカソード電極、前記保護ダイオードカソード電極、及び前記保護ダイオードアノード電極の高さが略同一とされたことを特徴とする。
本発明の発光素子は、前記発光ダイオードアノード電極と前記保護ダイオードカソード電極、前記発光ダイオードカソード電極と前記保護ダイオードアノード電極、を前記分離溝をまたいでそれぞれ接続し、前記基板と別体とされた実装基板においてパターニングされて形成された接続電極を上面に具備することを特徴とする。
本発明の発光素子において、前記発光ダイオードカソード電極は、前記絶縁層に形成された複数の開口を介して前記半導体層におけるｎ型層に接続されたことを特徴とする。
本発明の発光素子において、前記発光ダイオードアノード電極、前記発光ダイオードカソード電極は、それぞれ前記発光ダイオード領域における一方の端部側、他方の端部側に形成されたことを特徴とする。
本発明の発光素子において、前記透明電極には、前記発光ダイオードカソード電極から前記発光ダイオードアノード電極に向かって延伸する透明電極開口部が平行に複数設けられたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
In the light-emitting element of the present invention, a semiconductor layer having a structure in which an n-type layer and a p-type layer are stacked is formed on an insulating substrate, and a light-emitting diode and a protection diode are formed using the semiconductor layer. A light-emitting element having the configuration described above, between a light-emitting diode region on the substrate where the light-emitting diode is formed and a protection diode region on the substrate where the protection diode is formed. comprising a separation groove in which the semiconductor layer is removed, the transparent electrode on the semiconductor layer is formed, the light emitting diode cathode electrode and a light emitting diode the anode electrode on the transparent electrode in the light emitting diode region, the protection diode protection diodes cathode electrode and the protective diode anode electrode on the transparent electrode in the region with an insulating layer its Each is formed, the light emitting diode cathode electrode, and the protective diode cathode electrode, which is connected to the n-type layer through an opening formed in the transparent electrode, sandwiching the separation grooves, the protective and the light emitting diode anode electrode A diode cathode electrode, the light emitting diode cathode electrode and the protective diode anode electrode are arranged to face each other, and the light emitting diode anode electrode, the light emitting diode cathode electrode, the protective diode cathode electrode on the semiconductor layer, and The height of the protective diode anode electrode is substantially the same.
The light emitting device of the present invention is formed separately from the substrate by connecting the light emitting diode anode electrode and the protective diode cathode electrode, the light emitting diode cathode electrode and the protective diode anode electrode across the separation groove, respectively . A connection electrode formed by patterning on the mounting substrate is provided on the upper surface.
In the light emitting device of the present invention, the light emitting diode cathode electrode is connected to an n-type layer in the semiconductor layer through a plurality of openings formed in the insulating layer.
In the light emitting device of the present invention, the light emitting diode anode electrode and the light emitting diode cathode electrode are respectively formed on one end side and the other end side in the light emitting diode region.
In the light emitting device of the present invention, the transparent electrode is provided with a plurality of parallel transparent electrode openings extending from the light emitting diode cathode electrode toward the light emitting diode anode electrode.

本発明は以上のように構成されているので、ＬＥＤと保護ダイオードとが同一基板上に形成され、かつフリップチップ実装に適した構成をもつ発光素子を得ることができる。 Since the present invention is configured as described above, a light emitting element in which an LED and a protection diode are formed on the same substrate and has a configuration suitable for flip chip mounting can be obtained.

本発明の実施の形態に係る発光素子の上面側から見た平面図である。It is the top view seen from the upper surface side of the light emitting element which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発光素子のＡ−Ａ方向（ａ）、Ｂ−Ｂ方向（ｂ）、Ｃ−Ｃ方向図（ｃ）、Ｄ−Ｄ方向（ｄ）における断面図である。It is sectional drawing in the AA direction (a), BB direction (b), CC direction figure (c), DD direction (d) of the light emitting element which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発光素子におけるｎ型ＧａＮ層（ａ）、ｐ型ＧａＮ層（ｂ）、透明電極（ｃ）、絶縁層（ｄ）、ｐ側電極（ｅ）、ｎ側電極（ｆ）の構成を示す平面図である。N-type GaN layer (a), p-type GaN layer (b), transparent electrode (c), insulating layer (d), p-side electrode (e), n-side electrode ( It is a top view which shows the structure of f). 本発明の実施の形態に係る発光素子における発光ダイオードと保護ダイオードとを接続する形態を示す平面図である。It is a top view which shows the form which connects the light emitting diode and protection diode in the light emitting element which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発光素子をフリップチップ実装した場合の形態を示す断面図（ａ：Ｅ−Ｅ方向、ｂ：Ｆ−Ｆ方向）である。It is sectional drawing (a: EE direction, b: FF direction) which shows the form at the time of flip-chip mounting the light emitting element which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発光素子の変形例の上面側から見た平面図である。It is the top view seen from the upper surface side of the modification of the light emitting element which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発光素子の変形例における透明電極（ａ）、絶縁層（ｂ）の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the transparent electrode (a) in the modification of the light emitting element which concerns on embodiment of this invention, and an insulating layer (b). 保護ダイオードが用いられた発光素子の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the light emitting element in which the protection diode was used.

以下、本発明の実施の形態となる発光素子につき説明する。この発光素子においては、基板上にエピタキシャル成長した半導体層が用いられる。この半導体層は、この発光素子における第１の領域（発光ダイオード領域：ＬＥＤ領域）においては発光ダイオード（ＬＥＤ）として機能し、第２の領域（保護ダイオード領域）においては保護ダイオードとして機能する。第１の領域と第２の領域における半導体層は、分離溝によって電気的に分離されているが、発光ダイオードのアノード（発光ダイオードアノード電極：ＬＥＤアノード電極）と保護ダイオードのカソード（保護ダイオードカソード電極）、ＬＥＤのカソード（ＬＥＤカソード電極）と保護ダイオードのアノード（保護ダイオードアノード電極）との間は接続され、ＥＳＤ等に対する耐性をもった発光素子となっている。この発光素子は、任意の形態で実装基板に実装することができるが、特にフリップチップ実装に適した構成となっている。 Hereinafter, a light-emitting element according to an embodiment of the present invention will be described. In this light emitting device, a semiconductor layer epitaxially grown on a substrate is used. The semiconductor layer functions as a light emitting diode (LED) in the first region (light emitting diode region: LED region) of the light emitting element, and functions as a protective diode in the second region (protective diode region). The semiconductor layers in the first region and the second region are electrically separated by the separation groove, but the anode of the light emitting diode (light emitting diode anode electrode: LED anode electrode) and the cathode of the protection diode (protection diode cathode electrode). ), The cathode of the LED (LED cathode electrode) and the anode of the protection diode (protection diode anode electrode) are connected to form a light emitting device having resistance against ESD and the like. This light-emitting element can be mounted on the mounting substrate in any form, and has a configuration particularly suitable for flip-chip mounting.

図１は、本発明の形態となる発光素子１０を上面側から見た平面図である。また、この平面図におけるＡ−Ａ方向、Ｂ−Ｂ方向、Ｃ−Ｃ方向、Ｄ−Ｄ方向の断面図がそれぞれ図２（ａ）〜（ｄ）である。図１において、ＸはＬＥＤ領域、Ｙは保護ダイオード領域、Ｚは分離溝である。 FIG. 1 is a plan view of a light emitting device 10 according to an embodiment of the present invention as viewed from the upper surface side. 2A to 2D are sectional views in the AA direction, the BB direction, the CC direction, and the DD direction in the plan view, respectively. In FIG. 1, X is an LED region, Y is a protective diode region, and Z is a separation groove.

断面図である図２の各々に示されるように、ＬＥＤ、保護ダイオード共通に用いられる半導体層２０は、基板１１上に緩衝層１２を介して形成される。この半導体層２０は、下側からｎ型ＧａＮ層（以下、ｎ型層と略）２１、ＭＱＷ（ＭｕｌｔｉＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ）層２３、ｐ型ＧａＮ層（以下、ｐ型層と略）２２からなる積層構造をもつ。この構成における主たる発光層はＭＱＷ層２３である。また、基板１１としては、例えば、サファイア等、ＧａＮをこの上にヘテロエピタキシャル成長させることのできる絶縁性の材料を用いることができる。緩衝層１２としては、サファイアとＧａＮとの間の格子不整合を緩和する材料として、例えばＡｌＮバッファ層が用いられる。図２（ａ）（ｂ）に示されるように、緩衝層１２、半導体層２０は、分離溝Ｚ中においては除去されている。このため、ＬＥＤ領域Ｘにおける半導体層２０と保護ダイオード領域Ｙにおける半導体層２０とは分離されている。この半導体層２０の上には、透明電極３０、絶縁層４０、ｐ側電極５１、ｎ側電極５２が形成されている。ＬＥＤ領域Ｘにおけるｐ側電極５１は発光ダイオード（ＬＥＤ）アノード電極５１ａとなり、ＬＥＤ領域Ｘにおけるｎ側電極５２は発光ダイオード（ＬＥＤ）カソード電極５２ａとなる。同様に、保護ダイオード領域Ｙにおけるｐ側電極５１は保護ダイオードアノード電極５１ｂとなり、保護ダイオード領域Ｙにおけるｎ側電極５２は保護ダイオードカソード電極５２ｂとなる。 As shown in each of FIGS. 2A and 2B that are cross-sectional views, the semiconductor layer 20 that is used in common with the LED and the protection diode is formed on the substrate 11 via the buffer layer 12. The semiconductor layer 20 is a stacked layer composed of an n-type GaN layer (hereinafter abbreviated as n-type layer) 21, an MQW (Multi Quantum Well) layer 23, and a p-type GaN layer (hereinafter abbreviated as p-type layer) 22 from the lower side. It has a structure. The main light emitting layer in this configuration is the MQW layer 23. As the substrate 11, for example, an insulating material capable of heteroepitaxially growing GaN thereon can be used, such as sapphire. As the buffer layer 12, for example, an AlN buffer layer is used as a material that relaxes the lattice mismatch between sapphire and GaN. As shown in FIGS. 2A and 2B, the buffer layer 12 and the semiconductor layer 20 are removed in the separation groove Z. For this reason, the semiconductor layer 20 in the LED region X and the semiconductor layer 20 in the protection diode region Y are separated. A transparent electrode 30, an insulating layer 40, a p-side electrode 51, and an n-side electrode 52 are formed on the semiconductor layer 20. The p-side electrode 51 in the LED region X becomes a light emitting diode (LED) anode electrode 51a, and the n-side electrode 52 in the LED region X becomes a light emitting diode (LED) cathode electrode 52a. Similarly, the p-side electrode 51 in the protection diode region Y becomes the protection diode anode electrode 51b, and the n-side electrode 52 in the protection diode region Y becomes the protection diode cathode electrode 52b.

半導体層２０中のｎ型層２１、ＭＱＷ層２３、ｐ型層２２は、ＭＢＥ（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｍＥｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、緩衝層１２を介して基板１１上にエピタキシャル成長させることができる。ｎ型層２１にはドナーとなる不純物が、ｐ型層２２にはアクセプタとなる不純物が適宜ドーピングされる。ｎ型層２１の厚さは例えば５．０μｍ、ｐ型層２２の厚さは例えば０．２μｍ程度とすることができる。また、ＭＱＷ層２３は、例えば数ｎｍ〜数１０ｎｍの厚さのＩｎＧａＮ、ＧａＮ薄膜が複数積層された構造をもち、ＩｎＧａＮ、ＧａＮの各層はｎ型層２１、ｐ型層２２と同様にエピタキシャル成長により形成される。 The n-type layer 21, the MQW layer 23, and the p-type layer 22 in the semiconductor layer 20 are formed on the substrate 11 via the buffer layer 12 by the MBE (Molecular Beam Epitaxy) method or the MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method. It can be epitaxially grown. The n-type layer 21 is appropriately doped with an impurity serving as a donor, and the p-type layer 22 is appropriately doped with an impurity serving as an acceptor. The thickness of the n-type layer 21 can be set to, for example, 5.0 μm, and the thickness of the p-type layer 22 can be set to, for example, about 0.2 μm. In addition, the MQW layer 23 has a structure in which a plurality of InGaN and GaN thin films having a thickness of, for example, several nm to several tens of nm are stacked. It is formed.

また、この半導体層２０あるいは緩衝層１２は、図２の各々にその断面が示されるような形状に加工されている。この加工は、例えばフォトレジストをマスクとして形成した後にドライエッチングを行う方法（エッチング法）によって行うことができる。この場合、この加工端部のテーパー角は、ドライエッチング条件によって適宜設定することができる。 The semiconductor layer 20 or the buffer layer 12 is processed into a shape whose cross section is shown in FIG. This processing can be performed, for example, by a method (etching method) in which dry etching is performed after forming a photoresist as a mask. In this case, the taper angle of the processed end can be appropriately set depending on the dry etching conditions.

透明電極３０は、ｐ型層２２とオーミック接触が可能で、かつ半導体発光機能層２０が発する光に対して透明な材料として、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）やＺｎＯ（Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）等で構成される。なお、ｐ型ＧａＮ層２２との間のオーミック性や密着性等を向上させるために、これらの間に、光が充分透過する程度に薄いチタン（Ｔｉ）層やニッケル（Ｎｉ）層を挿入することもできる。透明電極３０のパターニングは、半導体層１２の場合と同様のエッチング法、あるいは、所望の箇所以外にフォトレジスト等のマスクを形成してから全面に上記の透明電極材料を成膜し、後でマスクを除去することによって所望の箇所以外の透明電極材料を除去する方法（リフトオフ法）、のいずれかの方法を用いることができる。なお、透明電極３０を構成する材料には高い光透過率が要求されるため、その導電率はｐ側電極５１、ｎ側電極５２を構成する材料よりも低い。このため、透明電極３０の電気抵抗は、一般にｐ側電極５１、ｎ側電極５２よりも高い。 The transparent electrode 30 can be in ohmic contact with the p-type layer 22 and is transparent to the light emitted from the semiconductor light emitting functional layer 20, for example, ITO (Indium-Tin-Oxide), ZnO (Zinc-Oxide), or the like. Consists of. In order to improve the ohmic property and adhesion between the p-type GaN layer 22 and the like, a thin titanium (Ti) layer or nickel (Ni) layer is inserted between them so that light is sufficiently transmitted. You can also. The patterning of the transparent electrode 30 is performed by the same etching method as in the case of the semiconductor layer 12, or after forming a mask such as a photoresist at a place other than a desired location, and then forming the transparent electrode material on the entire surface, and then masking the transparent electrode 30 later. Any method of removing the transparent electrode material other than the desired portion by removing (lift-off method) can be used. In addition, since the material which comprises the transparent electrode 30 requires high light transmittance, the electrical conductivity is lower than the material which comprises the p-side electrode 51 and the n-side electrode 52. For this reason, the electrical resistance of the transparent electrode 30 is generally higher than that of the p-side electrode 51 and the n-side electrode 52.

絶縁層４０は、充分な絶縁性をもち、かつこの発光素子１０（半導体層２０）が発する光に対して透明な材料で構成され、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で構成される。その形成は、例えばＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いることにより、図２に示される段差部においても、これを被覆性よく形成することが可能である。そのパターニングはエッチング法により行われる。 The insulating layer 40 has a sufficient insulating property and is made of a material that is transparent to light emitted from the light emitting element 10 (semiconductor layer 20), and is made of, for example, silicon oxide (SiO ₂ ). For example, the step can be formed with good coverage even at the step portion shown in FIG. 2 by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like. The patterning is performed by an etching method.

ｐ側電極５１（発光ダイオード（ＬＥＤ）アノード電極５１ａ、保護ダイオードアノード電極５１ｂ）は、金（Ａｕ）等の導電性の高い金属で形成される。ｎ側電極５２（発光ダイオード（ＬＥＤ）カソード電極５２ａ、保護ダイオードカソード電極５２ｂ）は、ｎ型ＧａＮ層２１とオーミック接触がとれる材料で構成される。ｐ側電極５１、ｎ側電極５２のパターニングは、透明電極３０のパターニングと同様に行うことができる。また、この発光素子１０が発する光は、ｐ側電極５１、ｎ側電極５２を透過しない。ｐ側電極５１とｎ側電極５２の厚さは同等とすることが好ましい。 The p-side electrode 51 (light emitting diode (LED) anode electrode 51a, protective diode anode electrode 51b) is formed of a highly conductive metal such as gold (Au). The n-side electrode 52 (light emitting diode (LED) cathode electrode 52a, protective diode cathode electrode 52b) is made of a material that can make ohmic contact with the n-type GaN layer 21. The p-side electrode 51 and the n-side electrode 52 can be patterned in the same manner as the patterning of the transparent electrode 30. Further, the light emitted from the light emitting element 10 does not pass through the p-side electrode 51 and the n-side electrode 52. The p-side electrode 51 and the n-side electrode 52 are preferably equal in thickness.

なお、後述するように、この発光素子１０においては、光を基板１１側（図２（ａ）（ｂ）（ｃ）における下側から取り出すことができる。この場合には、ｐ側電極５１、ｎ側電極５２は、上側に向かって発せられた光を下側に反射させる反射層としても機能する。この場合には、ｐ側電極５１、ｎ側電極５２の材料を、この光に対する反射率が高い材料で構成することが好ましい。また、図１等には示されていないが、ｐ側電極５１とｎ側電極５２との間にも、電気的に接続されない形態で同様の反射層を形成することが好ましい。 As will be described later, in the light emitting element 10, light can be extracted from the lower side of the substrate 11 (FIGS. 2A, 2B, and 2C. In this case, the p-side electrode 51, The n-side electrode 52 also functions as a reflective layer that reflects light emitted upward to the lower side, and in this case, the material of the p-side electrode 51 and the n-side electrode 52 is made of a reflectance for this light. Although not shown in Fig. 1 or the like, a similar reflective layer is also formed between the p-side electrode 51 and the n-side electrode 52 in a form that is not electrically connected. It is preferable to form.

図３（ａ）〜（ｆ）は、図１の形態における、ｎ型層２１、ｐ型層２２、透明電極３０、絶縁層４０、ｐ側電極５１、ｎ側電極５２の形態を具体的に示す平面図である。 3A to 3F specifically show the forms of the n-type layer 21, the p-type layer 22, the transparent electrode 30, the insulating layer 40, the p-side electrode 51, and the n-side electrode 52 in the form of FIG. FIG.

ここで、図３（ａ）に示されるように、ｎ型層２１は、図１の構成における分離溝Ｚ以外の領域全面にわたり形成されている。緩衝層１２についても同様である。一方、基板１１は、図２（ａ）に示されるように、分離溝Ｚにおいても除去されず全面において残存している。このため、基板１１は、この発光素子１０全体の支持基板となっている。なお、図２に示されるように、ｐ型層２２、ＭＱＷ層２３のパターニングに際してｎ型層２１も図３（ａ）中の破線領域においては若干エッチングされる。 Here, as shown in FIG. 3A, the n-type layer 21 is formed over the entire region other than the separation groove Z in the configuration of FIG. The same applies to the buffer layer 12. On the other hand, as shown in FIG. 2A, the substrate 11 is not removed even in the separation groove Z and remains on the entire surface. Therefore, the substrate 11 is a support substrate for the entire light emitting element 10. As shown in FIG. 2, when patterning the p-type layer 22 and the MQW layer 23, the n-type layer 21 is also slightly etched in the broken line region in FIG.

図３（ｂ）に示されるように、ｎ型層２１上のｐ型層２２は、ＬＥＤ領域Ｘにおける下部のＬＥＤｎ側コンタクト領域７１（複数）と、保護ダイオード領域Ｙにおける上部の保護ダイオードｎ側コンタクト領域８１において除去されている。ＭＱＷ層２３についても同様である。これにより、半導体層２０におけるこれらの領域ではｎ型層２１が露出する。 As shown in FIG. 3B, the p-type layer 22 on the n-type layer 21 includes the lower LEDn-side contact regions 71 in the LED region X and the upper protective diode n side in the protective diode region Y. The contact region 81 is removed. The same applies to the MQW layer 23. Thereby, the n-type layer 21 is exposed in these regions in the semiconductor layer 20.

図３（ｃ）に示されるように、透明電極３０は、ＬＥＤ領域Ｘにおける下部のＬＥＤｎ側コンタクト領域７１以外の大部分と、保護ダイオード領域Ｙにおける上部の保護ダイオードｎ側コンタクト領域８１以外の大部分においてそれぞれ形成されている。透明電極３０は、ｐ型層２２と直接電気的接触をする。 As shown in FIG. 3C, the transparent electrode 30 has a large portion other than the lower LEDn-side contact region 71 in the LED region X and the upper portion other than the upper protective diode n-side contact region 81 in the protection diode region Y. Each part is formed. The transparent electrode 30 is in direct electrical contact with the p-type layer 22.

図３（ｄ）に示されるように、絶縁層４０は、この発光素子１０の分離溝Ｚを含む全面にわたり形成されている。ただし、ＬＥＤ領域Ｘにおいては、図中上側のＬＥＤｐ側コンタクト開口７２（複数）、図中下側のＬＥＤｎ側コンタクト開口７３（複数）でそれぞれ除去されている。また、保護ダイオード領域Ｙにおいては、図中上側の保護ダイオードｎ側コンタクト開口８２、図中下側の保護ダイオードｐ側コンタクト開口８３（複数）でそれぞれ除去されている。ＬＥＤｐ側コンタクト開口７２、保護ダイオードｐ側コンタクト開口８３中ではｐ型層２２が露出する。ＬＥＤｎ側コンタクト開口８３、保護ダイオードｎ側コンタクト開口８２ではｐ型層２２、ＭＱＷ層２３は除去されているため、ｎ型層２１が露出する。 As shown in FIG. 3D, the insulating layer 40 is formed over the entire surface including the separation groove Z of the light emitting element 10. However, in the LED region X, the LEDp side contact openings 72 (plurality) on the upper side in the figure and the LEDn side contact openings 73 (plurality) on the lower side in the figure are removed respectively. Further, in the protection diode region Y, the protection diode n-side contact opening 82 in the drawing and the protection diode p-side contact opening 83 (plural) in the drawing are removed respectively. The p-type layer 22 is exposed in the LEDp-side contact opening 72 and the protective diode p-side contact opening 83. Since the p-type layer 22 and the MQW layer 23 are removed from the LED n-side contact opening 83 and the protection diode n-side contact opening 82, the n-type layer 21 is exposed.

図３（ｅ）に示されるように、ｐ側電極５１は、ＬＥＤ領域Ｘにおいては全てのＬＥＤｐ側コンタクト開口７２を覆うＬＥＤアノード電極５１ａとして形成される。また、保護ダイオード領域Ｙでは全ての保護ダイオードｐ側コンタクト開口８３を覆う保護ダイオードアノード電極５１ｂとして形成される。ＬＥＤアノード電極５１ａはＬＥＤ領域Ｘにおいては図中上側、保護ダイオードアノード電極５１ｂは図中下側に形成される。 As shown in FIG. 3E, the p-side electrode 51 is formed as an LED anode electrode 51a that covers all the LEDp-side contact openings 72 in the LED region X. In the protective diode region Y, the protective diode anode electrode 51b is formed to cover all the protective diode p-side contact openings 83. In the LED region X, the LED anode electrode 51a is formed on the upper side in the figure, and the protective diode anode electrode 51b is formed on the lower side in the figure.

図３（ｆ）に示されるように、ｎ側電極５２は、ＬＥＤ領域Ｘにおいては全てのＬＥＤｎ側コンタクト開口７３を覆うＬＥＤカソード電極５２ａとして形成される。また、保護ダイオード領域Ｙでは保護ダイオードｎ側コンタクト開口８２を覆う保護ダイオードカソード電極５２ｂとして形成される。ＬＥＤカソード電極５２ａはＬＥＤ領域Ｘにおいては図中下側、保護ダイオードカソード電極５２ｂは図中上側に形成される。 As shown in FIG. 3F, the n-side electrode 52 is formed as an LED cathode electrode 52a that covers all the LEDn-side contact openings 73 in the LED region X. In the protection diode region Y, the protection diode cathode electrode 52b is formed to cover the protection diode n-side contact opening 82. The LED cathode electrode 52a is formed on the lower side in the drawing in the LED region X, and the protective diode cathode electrode 52b is formed on the upper side in the drawing.

上記の構成により、ＬＥＤ領域ＸにおいてはＬＥＤ（発光ダイオード）が形成され、保護ダイオード領域Ｙにおいては保護ダイオードが形成される。この際、ＬＥＤアノード電極５１ａと保護ダイオードカソード電極５２ｂ、ＬＥＤカソード電極５２ａと保護ダイオードアノード電極５１ｂとは、分離溝Ｚを挟んでそれぞれ対向する。 With the above configuration, an LED (light emitting diode) is formed in the LED region X, and a protection diode is formed in the protection diode region Y. At this time, the LED anode electrode 51a and the protection diode cathode electrode 52b, and the LED cathode electrode 52a and the protection diode anode electrode 51b face each other with the separation groove Z interposed therebetween.

図２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ方向の断面であり、保護ダイオードｎ側コンタクト開口８２から分離溝Ｚまでの断面を示している。また、図２（ｂ）は、同じくＢ−Ｂ方向の断面であり、保護ダイオードｐ側コンタクト開口８３から分離溝Ｚまでの断面を示している。また、図２（ｃ）は、同じくＣ−Ｃ方向の断面であり、ＬＥＤｎ側コンタクト開口７３付近の断面を示している。また、図２（ｄ）は、同じくＤ−Ｄ方向の断面であり、ＬＥＤｐ側コンタクト開口７２からＬＥＤｎ側コンタクト開口７３にかけての断面を示している。 FIG. 2A is a cross section in the AA direction in FIG. 1 and shows a cross section from the protective diode n-side contact opening 82 to the separation groove Z. FIG. FIG. 2B is also a cross section in the B-B direction, showing a cross section from the protective diode p-side contact opening 83 to the separation groove Z. FIG. 2C is also a cross-section in the CC direction, showing a cross section near the LEDn-side contact opening 73. FIG. 2D is also a cross section in the DD direction, showing a cross section from the LEDp side contact opening 72 to the LEDn side contact opening 73.

図２より明らかなように、ｐ側電極５１とｎ側電極５２の厚さが同等である場合には、上記の構成においては、ＬＥＤ領域ＸにおけるＬＥＤアノード電極５１ａ、ＬＥＤカソード電極５２ａ、保護ダイオード領域Ｙにおける保護ダイオードアノード電極５１ｂ、保護ダイオードカソード電極５２ｂの高さは同等となる。すなわち、全ての電極の高さは略同一となる。 As apparent from FIG. 2, when the p-side electrode 51 and the n-side electrode 52 have the same thickness, the LED anode electrode 51a, the LED cathode electrode 52a, and the protective diode in the LED region X are used in the above configuration. The heights of the protective diode anode electrode 51b and the protective diode cathode electrode 52b in the region Y are equal. That is, all the electrodes have substantially the same height.

この発光素子１０を実際に動作させる際には、図８の回路を形成することが必要になるため、ＬＥＤアノード電極５１ａと保護ダイオードカソード電極５２ｂ、ＬＥＤカソード電極５２ａと保護ダイオードアノード電極５１ｂとをそれぞれ電気的に接続することが必要となる。この接続は、上面から見た形態が図４に示されるように、接続電極１１０、１２０を用いて特に容易に行われる。この場合、この発光素子１０からの光は、ＬＥＤ領域ＸにおけるＬＥＤアノード電極５１ａとＬＥＤカソード電極５２ａの間の領域から図２（ａ）（ｂ）（ｃ）における上側に取り出すことができる、あるいは、緩衝層１２や基板１１が透明である場合には、ＬＥＤ領域Ｘの全面における図２（ａ）（ｂ）（ｃ）における下側に取り出すこともできる。 When the light emitting element 10 is actually operated, it is necessary to form the circuit of FIG. 8, so that the LED anode electrode 51 a and the protective diode cathode electrode 52 b, and the LED cathode electrode 52 a and the protective diode anode electrode 51 b are connected. Each needs to be electrically connected. This connection is particularly easily performed using the connection electrodes 110 and 120, as shown in FIG. In this case, the light from the light emitting element 10 can be extracted from the region between the LED anode electrode 51a and the LED cathode electrode 52a in the LED region X to the upper side in FIGS. 2 (a), (b), and (c). When the buffer layer 12 and the substrate 11 are transparent, they can be taken out to the lower side of the entire LED region X in FIGS.

接続電極１１０、１２０は、各アノード電極、各カソード電極と接続できる導体であれば任意の材料で構成することができ、例えばこれをボンディングワイヤとすることも可能である。この際、各アノード電極、各カソード電極の高さが略同一であるため、この接続は容易である。 The connection electrodes 110 and 120 can be made of any material as long as it is a conductor that can be connected to each anode electrode and each cathode electrode. For example, this can be a bonding wire. At this time, since the height of each anode electrode and each cathode electrode is substantially the same, this connection is easy.

フリップチップ実装を行う場合には、この発光素子１０を実装基板２００に搭載することによってこの接続を行わせることもできる。図５は、この際における断面構造を示す図である。この場合には、接続電極１１０、１２０は実装基板２００上にパターニングされて形成されている。図５（ａ）は図４のＥ−Ｅ方向の断面であり、接続電極１１０付近の構成を示し、図５（ｂ）は図４のＦ−Ｆ方向の断面であり、接続電極１２０付近の構成を示している。図５においては、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）の断面図とは上下方向が逆転して示されている。この場合、接続電極１１０、１２０とｐ側電極５１、ｎ側電極５２との間の接合は、はんだ等を用いて行うことができる。この接合により、発光素子１０と実装基板２００との間の機械的接続も行われる。この際、ｐ側電極５１とｎ側電極５２の高さが同等であるため、この機械的接続の信頼性を高くすることができる。また、半導体層２０においては、ＬＥＤｎ側コンタクト領域７１と保護ダイオードｎ側コンタクト領域８１において段差が存在しているものの、これらの段差部分は局所的に存在し、かつ、少なくとも発光素子１０の周辺部にはこれらの段差部は存在しない。このため、この発光素子１０を実装基板２００に強固にフリップチップ接続することができる。なお、発光素子１０の表面における各アノード電極、各カソード電極がある箇所以外の領域に、電気的に接続されない金属層を形成し、これを実装基板２００上にはんだで固定することによって、実装基板２００への接合を更に強固とすることも可能である。この場合、この金属層を前記の反射層とすることもできる。 When flip chip mounting is performed, this connection can be performed by mounting the light emitting element 10 on the mounting substrate 200. FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure at this time. In this case, the connection electrodes 110 and 120 are formed by patterning on the mounting substrate 200. 5A is a cross section in the EE direction of FIG. 4 and shows a configuration near the connection electrode 110, and FIG. 5B is a cross section in the FF direction of FIG. The configuration is shown. In FIG. 5, the vertical direction is reversed with respect to the cross-sectional views of FIGS. 2 (a), (b), and (c). In this case, the connection between the connection electrodes 110 and 120 and the p-side electrode 51 and the n-side electrode 52 can be performed using solder or the like. By this bonding, mechanical connection between the light emitting element 10 and the mounting substrate 200 is also performed. At this time, since the heights of the p-side electrode 51 and the n-side electrode 52 are equal, the reliability of this mechanical connection can be increased. Further, in the semiconductor layer 20, there are steps in the LED n side contact region 71 and the protection diode n side contact region 81, but these step portions exist locally and at least the peripheral portion of the light emitting element 10. These step portions do not exist. Therefore, the light emitting element 10 can be firmly flip-chip connected to the mounting substrate 200. A mounting layer is formed by forming a metal layer that is not electrically connected to a region other than a portion where each anode electrode and each cathode electrode are located on the surface of the light emitting element 10 and fixing the metal layer on the mounting substrate 200 with solder. It is also possible to further strengthen the bonding to 200. In this case, the metal layer can be the reflective layer.

この構成は、光を図２（ａ）（ｂ）（ｃ）における下側に取り出す場合に特に好ましい構成となる。この場合、この光を遮る構造物（透明でない電極やボンディングワイヤ等）は、図５中の上側には存在しないため、面内の発光強度均一性が高く、かつ高い発光強度を得ることができる。 This configuration is particularly preferable when light is extracted downward in FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c). In this case, since there is no structure (such as a non-transparent electrode or bonding wire) that blocks this light on the upper side in FIG. 5, the in-plane emission intensity uniformity is high and a high emission intensity can be obtained. .

このように、この発光素子１０におけるＬＥＤと保護ダイオードとの間の電気的接続は、実装基板への実装前に行うことも、実装基板へのフリップチップ接続時に行うことも容易である。あるいは、接続電極１１０、１２０の一方のみを実装前に形成し、他方を実装基板２００に形成し、接続することもできる。 As described above, the electrical connection between the LED and the protection diode in the light emitting element 10 can be easily performed before mounting on the mounting substrate or at the time of flip chip connection to the mounting substrate. Alternatively, only one of the connection electrodes 110 and 120 can be formed before mounting, and the other can be formed on the mounting substrate 200 and connected.

すなわち、この発光素子１０においては、ＬＥＤと保護ダイオードとの間の接続を極めて容易にとることができる。また、この発光素子１０は、任意の形態で実装基板に実装することができるが、特にフリップチップ実装に適している。 That is, in the light emitting element 10, the connection between the LED and the protection diode can be very easily achieved. The light emitting element 10 can be mounted on the mounting board in any form, and is particularly suitable for flip chip mounting.

なお、特にＬＥＤ領域Ｘにおける透明電極３０、各電極、各コンタクト開口等の構成は、発光強度の面内均一性に大きな影響を与える。ここで、ｐ型層２２に電流が供給される箇所はＬＥＤｐ側コンタクト開口７２であり、ｎ型層２１に電流が供給される箇所はＬＥＤｎ側コンタクト開口７３である。これらの間隔が短い箇所があると、この箇所に電流が集中しやすくなり、発光の不均一性や局所的な発熱が発生する。このため、ＬＥＤｐ側コンタクト開口７２を図１中の上部側に集中して複数設け、ＬＥＤｎ側コンタクト開口７３を図１中の下側に集中して複数設けている。これらの開口の形状は、上記の例ではいずれも矩形としているが、ｐ型層２２やｎ型層２１に対して良好な電気的接続がとれる限りにおいて、三角形、六角形等、任意の形状とすることができる。また、これらの開口の配列も、上記の例ではいずれも矩形としているが、三角形、六角形等、任意とすることができる。 In particular, the configuration of the transparent electrode 30, each electrode, each contact opening, and the like in the LED region X greatly affects the in-plane uniformity of the emission intensity. Here, the location where the current is supplied to the p-type layer 22 is the LED p-side contact opening 72, and the location where the current is supplied to the n-type layer 21 is the LED n-side contact opening 73. If there is a portion where these intervals are short, current tends to concentrate on this portion, and nonuniformity of light emission and local heat generation occur. Therefore, a plurality of LEDp-side contact openings 72 are concentrated on the upper side in FIG. 1, and a plurality of LEDn-side contact openings 73 are concentrated on the lower side in FIG. The shapes of these openings are all rectangular in the above example. However, as long as good electrical connection can be made to the p-type layer 22 and the n-type layer 21, any shape such as a triangle, a hexagon, and the like can be used. can do. Further, the arrangement of these openings is also rectangular in the above example, but may be arbitrary such as a triangle or a hexagon.

また、特にＬＥＤｎ側コンタクト開口（開口）７３の間隔が狭くなった場合には、電流集中が発生しやすくなり、発光面積が実質的に減少する。このため、ＬＥＤｎ側コンタクト開口７３（開口）の間隔は、この開口サイズと同等以上とし、これを複数設けることが特に好ましい。 In particular, when the distance between the LEDn-side contact openings (openings) 73 is narrowed, current concentration is likely to occur, and the light emission area is substantially reduced. For this reason, the interval between the LEDn-side contact openings 73 (openings) is preferably equal to or larger than the opening size, and it is particularly preferable to provide a plurality of these.

また、ＬＥＤ領域ＸにおけるＬＥＤアノード電極５１ａとＬＥＤカソード電極５２ａの形状や面積が非対称である場合、一方の電流密度が高くなり、発熱の集中の原因となる。このため、これらの面積は同程度とすることが好ましい。また、発熱の集中を抑制するためには、これらの面積は、それぞれＬＥＤ領域Ｘの１／３以上であることが好ましい。 In addition, when the shape and area of the LED anode electrode 51a and the LED cathode electrode 52a in the LED region X are asymmetric, the current density on one side becomes high, which causes concentration of heat generation. For this reason, it is preferable to make these areas comparable. Moreover, in order to suppress concentration of heat generation, these areas are preferably 1/3 or more of the LED region X, respectively.

また、発光の面内均一性を高めるために、透明電極３０とＬＥＤｐ側コンタクト開口７２の形状を前記の発光素子１０から変えた構成を具備する発光素子２１０の上面から見た平面図を図６に示す。また、この発光素子２１０における透明電極３０の平面図、絶縁層４０の平面図を図７（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す。図７（ａ）（ｂ）はそれぞれ図３（ｃ）（ｄ）に対応しており、ｎ型層２１、ｐ型層２２、ｐ側電極５１、ｎ側電極５２の構成は発光素子１０と同様である。また、保護ダイオード領域Ｙ中の構成は発光素子１０と同様であり、ＬＥＤ領域Ｘにおける形態のみが異なる。 FIG. 6 is a plan view seen from the upper surface of the light emitting element 210 having a configuration in which the shapes of the transparent electrode 30 and the LEDp-side contact opening 72 are changed from those of the light emitting element 10 in order to improve the in-plane uniformity of light emission. Shown in Moreover, the top view of the transparent electrode 30 in this light emitting element 210 and the top view of the insulating layer 40 are shown to Fig.7 (a) (b), respectively. FIGS. 7A and 7B correspond to FIGS. 3C and 3D, respectively, and the configuration of the n-type layer 21, the p-type layer 22, the p-side electrode 51, and the n-side electrode 52 is the same as that of the light emitting element 10. It is the same. Further, the configuration in the protection diode region Y is the same as that of the light emitting element 10, and only the form in the LED region X is different.

この発光素子２１０においては、図７（ａ）に示されるように、ＬＥＤ領域Ｘ中のｐ側のコンタクトがとられる側（図６、７中の上側）からｎ側のコンタクトがとられる側（同、下側）のＬＥＤｎ側コンタクト開口７３に向かって、透明電極３０中に、細長い透明電極開口部３１が平行に６本設けられている。また、これに対応して、図６、７中の上側における単一のＬＥＤｐ側コンタクト開口７２においては、下側に向かって延伸したＬＥＤｐ側コンタクト開口延伸部７２１が設けられている。 In this light emitting element 210, as shown in FIG. 7A, the side where the p-side contact is made in the LED region X (the upper side in FIGS. 6 and 7) to the side where the n-side contact is taken ( In the transparent electrode 30, six elongated transparent electrode openings 31 are provided in parallel toward the LEDn side contact opening 73 on the lower side. Correspondingly, the single LEDp-side contact opening 72 on the upper side in FIGS. 6 and 7 is provided with an LEDp-side contact opening extending portion 721 extending downward.

この場合、透明電極３０中の透明電極開口部３１からｐ型層２２には電流が注入されにくいため、透明電極開口部３１の直下においてはｐ型層２２にも電流が流れにくくなる。このため、ＬＥＤｐ側コンタクト開口７２・ＬＥＤｎ側コンタクト開口７３間で流れる電流の方向は制限され、電流は透明電極３０直下の領域において主に図６、７の上下方向に沿って流れやすくなる。また、ＬＥＤｐ側コンタクト開口延伸部７２１の先端からｐ型層２２へ電流が注入されやすくなる。こうした構成により、主たる発光領域における電流分布を調整することができ、面内の発光強度分布を調整し、発光強度を面内で均一化することができる。透明電極開口部３１の幅、本数等は、ＬＥＤｎ側コンタクト開口７３の大きさや数と共に適宜設定することができる。ＬＥＤｐ側コンタクト開口延伸部７２１についても同様である。 In this case, since it is difficult for a current to be injected into the p-type layer 22 from the transparent electrode opening 31 in the transparent electrode 30, it is difficult for a current to flow through the p-type layer 22 immediately below the transparent electrode opening 31. For this reason, the direction of the current flowing between the LEDp-side contact opening 72 and the LEDn-side contact opening 73 is limited, and the current tends to flow mainly in the vertical direction of FIGS. In addition, it becomes easier for current to be injected into the p-type layer 22 from the tip of the LEDp-side contact opening extending portion 721. With such a configuration, the current distribution in the main light emitting region can be adjusted, the in-plane emission intensity distribution can be adjusted, and the emission intensity can be made uniform in the plane. The width, the number, and the like of the transparent electrode openings 31 can be appropriately set together with the size and number of the LEDn side contact openings 73. The same applies to the LEDp side contact opening extending portion 721.

こうした構成をとる場合においても、ＬＥＤ領域Ｘと保護ダイオード領域Ｙにおいて各電極の高さを同等とすることができることは明らかである。このため、発光素子１０と同様に、ＬＥＤと保護ダイオードの接続を容易に行うことができることは明らかである。 Even in such a configuration, it is clear that the height of each electrode can be made equal in the LED region X and the protection diode region Y. For this reason, it is clear that the LED and the protective diode can be easily connected as in the light emitting element 10.

このように、上記の実施の形態に係る発光素子においては、透明電極の形状を調整してＬＥＤにおける面内の電流分布の調整を行った場合でも、ＬＥＤと保護ダイオードの接続を容易に行うことができる。特に、この構成はフリップチップ実装を行う際に有効である。 Thus, in the light emitting device according to the above embodiment, even when the in-plane current distribution in the LED is adjusted by adjusting the shape of the transparent electrode, the LED and the protective diode can be easily connected. Can do. This configuration is particularly effective when performing flip chip mounting.

なお、上記の例においては、ｎ型層２１、ＭＱＷ層２３、ｐ型層２２からなる同一の半導体層２０を２つの領域（ＬＥＤ領域Ｘ、保護ダイオード領域Ｙ）において用いていたが、例えば一方の領域においてのみイオン注入等を施すことによって、半導体層２０の特性をこれらの領域で異ならせることもできる。これにより、発光素子としてのより良好な特性を得ることもできる。 In the above example, the same semiconductor layer 20 including the n-type layer 21, the MQW layer 23, and the p-type layer 22 is used in two regions (LED region X and protective diode region Y). By performing ion implantation or the like only in these regions, the characteristics of the semiconductor layer 20 can be varied in these regions. Thereby, better characteristics as a light emitting element can be obtained.

また、上記の構成においては、半導体層２０として、基板１１上に緩衝層１２を介して、ｎ型ＧａＮ層２１、発光層となるＭＱＷ層２３、ｐ型ＧａＮ層２２が形成された例につき記載した。しかしながら、ＭＱＷ層２３を用いない場合でも、単純なｐｎ接合を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）として動作することは明らかである。あるいは、発光層として上記の構成のＭＱＷ層以外の構成のものを用いることもできる。緩衝層１２を用いなくとも良質の半導体層２０が得られる場合には緩衝層１２は不要である。また、ＧａＮ以外の材料で半導体層を構成することもできる。この場合、発光波長に応じて半導体材料を設定することができる。これを用いて保護ダイオードが同様に構成できることも明らかである。 In the above configuration, an example in which the n-type GaN layer 21, the MQW layer 23 serving as the light emitting layer, and the p-type GaN layer 22 are formed on the substrate 11 via the buffer layer 12 as the semiconductor layer 20 is described. did. However, even when the MQW layer 23 is not used, it is obvious that the device operates as a light emitting diode (LED) using a simple pn junction. Alternatively, a light emitting layer having a structure other than the MQW layer having the above structure can be used. If the high-quality semiconductor layer 20 is obtained without using the buffer layer 12, the buffer layer 12 is unnecessary. Further, the semiconductor layer can be made of a material other than GaN. In this case, a semiconductor material can be set according to the emission wavelength. It is clear that the protection diode can be similarly constructed using this.

また、上記の例では、半導体層２０における基板１１側にｎ型層を、その上にｐ型層を形成したが、これらの導電型が逆であっても同様の効果を奏することは明らかである。この場合、透明電極は、半導体層における上側における層と接続される。 In the above example, the n-type layer is formed on the substrate 11 side of the semiconductor layer 20 and the p-type layer is formed thereon. However, it is clear that the same effect can be obtained even if these conductivity types are reversed. is there. In this case, the transparent electrode is connected to the upper layer in the semiconductor layer.

また、上記の例では、半導体層等の端部や分離溝の断面をテーパー形状とし、これを絶縁層で覆う形態とした。しかしながら、これらの箇所において、絶縁層によって半導体層と接続電極等との間の絶縁性が保たれる場合であれば、特にテーパー形状とする必要はない。 In the above example, the end of the semiconductor layer and the cross section of the separation groove are tapered and covered with an insulating layer. However, in these places, if the insulating property between the semiconductor layer and the connection electrode is maintained by the insulating layer, it is not necessary to have a tapered shape.

また、上記の例では、発光素子を矩形形状であるとしたが、上記の構成が実現できる限りにおいて、その形状は任意である。 In the above example, the light emitting element has a rectangular shape. However, as long as the above configuration can be realized, the shape is arbitrary.

１０、２１０発光素子
１１基板
１２緩衝層
２０半導体層
２１ｎ型ＧａＮ層（ｎ型層）
２２ｐ型ＧａＮ層（ｐ型層）
２３ＭＱＷ層（発光層）
３０透明電極
３１透明電極開口部
４０絶縁層
５１ｐ側電極
５１ａＬＥＤアノード電極（アノード電極：ｐ側電極）
５１ｂ保護ダイオードアノード電極（アノード電極：ｐ側電極）
５２ｎ側電極
５２ａＬＥＤカソード電極（カソード電極：ｎ側電極）
５２ｂ保護ダイオードカソード電極（カソード電極：ｎ側電極）
７１ＬＥＤｎ側コンタクト領域
７２ＬＥＤｐ側コンタクト開口
７３ＬＥＤｎ側コンタクト開口
８１保護ダイオードｎ側コンタクト領域
８２保護ダイオードｎ側コンタクト開口
８３保護ダイオードｐ側コンタクト開口
９１発光ダイオード（ＬＥＤ）
９２保護ダイオード
１１０、１２０接続電極
２００実装基板
７２１ＬＥＤｐ側コンタクト開口延伸部
ＸＬＥＤ（発光ダイオード）領域
Ｙ保護ダイオード領域
Ｚ分離溝 10, 210 Light-emitting element 11 Substrate 12 Buffer layer 20 Semiconductor layer 21 n-type GaN layer (n-type layer)
22 p-type GaN layer (p-type layer)
23 MQW layer (light emitting layer)
30 transparent electrode 31 transparent electrode opening 40 insulating layer 51 p-side electrode 51a LED anode electrode (anode electrode: p-side electrode)
51b Protection diode anode electrode (anode electrode: p-side electrode)
52 n-side electrode 52a LED cathode electrode (cathode electrode: n-side electrode)
52b Protection diode cathode electrode (cathode electrode: n-side electrode)
71 LEDn side contact area 72 LEDp side contact opening 73 LEDn side contact opening 81 Protection diode n side contact area 82 Protection diode n side contact opening 83 Protection diode p side contact opening 91 Light emitting diode (LED)
92 Protection diode 110, 120 Connection electrode 200 Mounting substrate 721 LEDp side contact opening extension portion X LED (light emitting diode) region Y Protection diode region Z Separation groove

Claims

A light-emitting element having a configuration in which a semiconductor layer having a configuration in which an n-type layer and a p-type layer are stacked is formed on an insulating substrate, and a light-emitting diode and a protection diode are formed using the semiconductor layer Because
A separation groove in which the semiconductor layer is removed is provided between a light emitting diode region, which is a region where the light emitting diode is formed on the substrate, and a protection diode region, which is a region where the protection diode is formed, on the substrate. And
A transparent electrode is formed on the semiconductor layer;
A light emitting diode cathode electrode and a light emitting diode anode electrode are disposed on the transparent electrode in the light emitting diode region, and a protective diode cathode electrode and a protective diode anode electrode are disposed on the transparent electrode in the protective diode region via an insulating layer, respectively. Formed,
The light emitting diode cathode electrode and the protective diode cathode electrode are connected to the n-type layer through an opening formed in the transparent electrode,
The light emitting diode anode electrode and the protective diode cathode electrode, and the light emitting diode cathode electrode and the protective diode anode electrode are arranged to face each other across the separation groove, and the light emitting diode anode on the semiconductor layer A light emitting device comprising: an electrode, the light emitting diode cathode electrode, the protection diode cathode electrode, and the protection diode anode electrode having substantially the same height.

The light emitting diode anode electrode and the protective diode cathode electrode, and the light emitting diode cathode electrode and the protective diode anode electrode are respectively connected across the separation groove, and are formed by patterning on a mounting substrate separated from the substrate. The light emitting device according to claim 1, wherein the connection electrode is provided on an upper surface.

3. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting diode cathode electrode is connected to an n-type layer in the semiconductor layer through a plurality of openings formed in the insulating layer.

4. The light-emitting diode anode electrode and the light-emitting diode cathode electrode are formed on one end side and the other end side in the light-emitting diode region, respectively. 2. A light emitting device according to item 1.

5. The light emitting device according to claim 4, wherein the transparent electrode includes a plurality of transparent electrode openings extending in parallel from the light emitting diode cathode electrode toward the light emitting diode anode electrode.