[发明专利]发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及将半导体作为构成材料进行发光的发光元件的结构。

背景技术

半导体的发光二极管(LED)用于各种目的。例如，与现有的白炽灯泡和荧光灯相比，使用发光二极管的照明设备的消耗功率低且发热性低，所以，期待将来用其代替白炽灯泡和荧光灯。这里，LED中的p型半导体层和n型半导体层通常通过外延生长和离子注入等而形成。因此，pn结面与半导体晶片的表面平行形成，与p侧连接的电极和与n侧连接的电极被分配给该半导体层的上表面和下表面。通过在这些电极间流过pn结的顺向电流，能够使该发光元件发光。此时，电极一般由遮挡该光的金属构成，所以，难以从形成电极之处取出光。并且，当该电流在发光元件内不均匀时，无法得到均匀的发光。

图14示出解决这种课题的发光元件的具体结构的剖面图。在该发光元件90中进行发光的半导体发光功能层91采用在下侧具有p型半导体层92、在上侧具有n型半导体层93的双层结构。在半导体发光功能层91的下表面(p型半导体层92的下表面)整体形成有由金属构成的p侧电极94，在半导体发光功能层91的上表面(n型半导体层93的上表面)的一部分形成有由金属构成的n侧电极95。进而，在上表面整体以覆盖n侧电极95的方式形成有透明电极96。作为透明电极96的材料，例如有ITO(Indium-Tin-Oxide)或ZnO(Zinc-Oxide)等，这些材料是导电性的，同时相对于该发光元件90发出的光是透明的。相对于透明电极96，p侧电极94和n侧电极95的电阻低，但是不透明。

在该结构中，对p侧电极94与n侧电极95之间施加用于使该发光元件90进行动作(发光)的电压。此时，p侧电极94形成在下表面整面，n侧电极95与形成在上表面整面的透明电极96连接。p型半导体层92的下表面整面由p侧电极94覆盖，所以电位相同。并且，由于存在透明电极96，n型半导体层93的上表面整体中的电位也大致相同，所以，半导体发光功能层91中的电流在其上下方向(pn结方向)大致相同地流动。因此，在面内得到均匀的发光。

此时，在图14中的上侧发出的光在半导体发光功能层91的左端部由n侧电极95遮挡，但是，在大部分区域中，未被遮挡而透过过透明电极96。因此，如图14中的点划线箭头所示，能够取出均匀的发光。这里，透明电极96的电阻一般比n侧电极95和p侧电极94的电阻高。因此，无法忽略图14的结构中的透明电极96的电阻，仅在表面设置透明电极96，难以使其正下方的电位均匀。在图14的结构的情况下，通过利用p侧电极94覆盖下表面整面，使电流分布均匀，能够得到均匀的发光。

这样，使用透明电极作为与一个极连接的电极，并且在半导体发光功能层中的透明电极的相反侧的整面设置与另一个极连接的电极，由此，能够使半导体发光功能层中流动的电流相同，能够得到进行均匀发光的发光元件。

但是，例如在使用GaN系的半导体(氮化物半导体)的情况下，为了得到优质的晶体，一般采用在绝缘性的衬底上外延生长n型半导体层、在该n型半导体层上外延生长p型半导体层的结构。在这种情况下，只要不去除衬底，则难以如实现图14的结构那样分别在半导体发光功能层的不同侧设置p侧电极和n侧电极的结构。

因此，在使用氮化物半导体的情况下，通常，多数情况下从半导体发光功能层中的同一主面侧取出p侧电极和n侧电极。在这种情况下，难以使用如图14中的p侧电极94那样覆盖半导体发光功能层的一个主面整面的电阻低的电极。该情况下，在面积大的发光二极管中，特别难以得到均匀的发光。进而，一般地，在氮化物半导体中，与n型半导体层相比，p型半导体层的电阻高，所以，还产生由于p型半导体层的电阻而引起的不均匀。

为了改善这点，对p型半导体层、透明电极、p侧电极、n侧电极的结构、p侧电极与透明电极之间的连接部分的结构进行研究，由此，提出了在大面积中也能够得到均匀发光的结构。

在专利文献1所记载的技术中，在矩形形状的发光二极管中，在矩形的对置的顶部分别设置n侧电极和p侧电极。在p侧电极上形成有沿着以形成有n侧电极的一侧的顶部为中心的大致圆周的2条延伸部，在该延伸部的正下方与透明电极连接。并且，透明电极不是图14所示的平面状，而是以二维排列的方式设置多个孔部的网格状。并且，在p型半导体层中也设置与透明电极的孔部对应的凹部。根据该结构，在面方向上使流过pn结的电流均匀化，能够得到均匀的发光。