特許 7046236 電流が効果的に分散される高信頼性の垂直型発光ダイオード構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-24

(45)【発行日】2022-04-01

(54)【発明の名称】電流が効果的に分散される高信頼性の垂直型発光ダイオード構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/14 20100101AFI20220325BHJP

   H01L 33/38 20100101ALI20220325BHJP

【ＦＩ】

H01L33/14

H01L33/38

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021000596

(22)【出願日】2021-01-05

【審査請求日】2021-01-05

(73)【特許権者】

【識別番号】511207730

【氏名又は名称】聯嘉光電股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】陳 復邦

(72)【発明者】

【氏名】黄 國欣

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０５０３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１４０２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７１７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１４７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１０２３５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２８７７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１４２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９９１１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｐ型電極と、
片側に前記Ｐ型電極が設けられ、他側は中央領域と、前記中央領域に隣接する側縁領域とを備える導電性基板と、
前記導電性基板の前記中央領域に設けられ、且つ、前記導電性基板上に設けられるＰ型半導体層と、前記Ｐ型半導体層上に設けられる量子井戸層と、前記量子井戸層上に設けられるＮ型半導体層とを備える発光半導体層と、
前記Ｎ型半導体層にオーミック接触するように前記Ｎ型半導体層の中心に設けられるオーミック接触金属層と、
前記Ｎ型半導体層と前記導電性基板の前記側縁領域を横断するように設けられ、且つ前記オーミック接触金属層のすぐ隣に位置するブリッジ絶縁層と、前記ブリッジ絶縁層に設けられ、且つ一端は前記オーミック接触金属層に接続され、他端は前記導電性基板の前記側縁領域まで延伸するブリッジ導電層とを備えるＮ型電極ブリッジ構造と、
前記側縁領域の上方に位置するように前記ブリッジ導電層上に設けられるＮ型電極と、
前記導電性基板の前記側縁領域に設けられる二次Ｐ型電極と、を含む、
電流が効果的に分散され高信頼性の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項2】

前記側縁領域は前記中央領域を取り囲み、且つ前記二次Ｐ型電極と前記Ｎ型電極は前記中央領域の同側の前記側縁領域に位置する請求項１に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項3】

前記側縁領域は前記中央領域を取り囲み、且つ前記二次Ｐ型電極と前記Ｎ型電極は前記中央領域の異なる側の前記側縁領域に位置する請求項１に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項4】

前記Ｐ型電極、前記二次Ｐ型電極のいずれかは第１極とされ、前記Ｎ型電極は第２極とされ、前記第１極と前記第２極との間に動作電圧が供給される請求項１に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項5】

前記Ｐ型電極及び前記二次Ｐ型電極の両方は第１極とされ、前記Ｎ型電極は第２極とされ、前記第１極と前記第２極の間に動作電圧が供給される請求項１に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項6】

前記オーミック接触金属層に接続されるように前記Ｎ型半導体層に設けられ、且つそれぞれオーミック接触金属層によって前記Ｎ型半導体層に接続される少なくとも１つの二次導電回路をさらに含む請求項１に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項7】

複数の二次導電回路がそれぞれ前記発光半導体層の積層方向に対して垂直な方向に延伸する請求項６に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項8】

前記導電性基板の前記発光半導体層に隣接する領域には導電金属光反射層が設けられる請求項１に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項9】

前記オーミック接触金属層と前記Ｎ型半導体層の接触面には前記Ｎ型半導体層側に突出する電極反射層が設けられる請求項８に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項10】

前記電極反射層の外形は凸面反射鏡の単体、凸面反射鏡の連続、チルトミラーの複合体のいずれか１種である請求項９に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項11】

前記ブリッジ導電層と前記ブリッジ絶縁層の接触面には前記ブリッジ絶縁層側に突出するブリッジ反射層が設けられる請求項８に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項12】

前記ブリッジ反射層の外形は凸面反射鏡の単体、凸面反射鏡の連続、チルトミラーの複合体のいずれか１種である請求項１１に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項13】

複数の二次Ｎ型電極をさらに含み、前記複数の二次Ｎ型電極は前記オーミック接触金属層を中心に前記Ｎ型半導体層に分散して設けられ、且つ前記複数の二次Ｎ型電極はそれぞれ前記Ｎ型半導体層に設けられたＮ型電極導電回路によって前記オーミック接触金属層に接続され、前記複数のＮ型電極導電回路と前記Ｎ型半導体層の接触面はそれぞれ回路絶縁層を備え、前記複数の二次Ｎ型電極はそれぞれオーミック接触金属層によって前記Ｎ型半導体層に接続される請求項１に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項14】

前記導電性基板の前記側縁領域に設けられる二次Ｐ型電極をさらに含む請求項１３に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項15】

前記Ｐ型電極と前記導電性基板が複数の絶縁隔離通路によって分割されることで、前記Ｐ型電極は複数のＰ型サブ電極に分割され、前記複数のＰ型サブ電極の位置はそれぞれ前記複数の二次Ｎ型電極に対応し、且つ、１つの前記Ｐ型サブ電極が前記二次Ｐ型電極に接続され、且つ前記二次Ｐ型電極の前記Ｐ型サブ電極に接続され、前記複数の絶縁隔離通路に設けられた複数のＰ型導電回路が前記複数のＰ型サブ電極に選択的に接続されることで、前記二次Ｐ型電極に接続された前記複数のＰ型サブ電極は間隔を開けて配列される請求項１４に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【請求項16】

前記導電性基板は緩衝層と、結合層と、代替基板とを含み、前記ブリッジ絶縁層及び前記発光半導体層は前記緩衝層に設けられ、前記Ｐ型電極は前記代替基板に設けられ、前記結合層は前記緩衝層と前記代替基板を接着して固定させる請求項１に記載の垂直型発光ダイオード構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は発光ダイオードに関し、特に、電流が効果的に分散される高信頼性の垂直型発光ダイオード構造に関する。

【背景技術】

【0002】

垂直型発光ダイオードは発光効率が高く軸方向光を発するため、高動作電流と高照度が求められる用途に適する。関連の製品は高輝度殺菌（紫外線）、自動車のヘッドライト及びテールライト（青色光、黄色光、赤色光）、プロジェクター光源（青色光、緑色光、赤色光）、赤外線による危険検出（赤外線）に用いることができる。高性能の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）部品には高輝度と高照度だけでなく、高い信頼性が求められる。例えば、自動車のヘッドライトモジュールでは、ＬＥＤが動作しないと、夜間の安全走行に懸念事項がもたらされる。自動車用ＬＥＤの場合には、たとえ１ｐｐｍの小さな損失でも、業界基準からすれば改善が必要である。

【0003】

従来の高出力垂直型発光ダイオードにはサイズ約１ｍｍ×１ｍｍのチップが使用され、動作電流は１Ａ以上であり、一般的な構造設計には次の特徴がある。すなわち、電極パッドは発光半導体層の上方に位置してワイヤーボンディングに用いられ、且つ大電流でも流れるように電極パッドには太径の金線が用いられ、フィンガー状（Ｆｉｎｇｅｒ）の二次ワイヤーを備え、該二次ワイヤーは発光半導体層の上方に位置し、発光半導体層に設けられる二次ワイヤーが多いほど電流が効果的に分散されるが、その反面遮光面積が増え、Ｐ電極のパッケージとの接続材には、優れた導電特性と放熱効果を得るためにＡｕＳｎ（金錫合金）を使う必要があり、且つ接続材の底部には、電流の集中低減と放熱効果の向上のために高い平坦度と低い孔隙率が要求される。

【0004】

電極パッドが発光半導体層の中心に形成された場合には、電流の分散効果が最も優れており、発光効率を高められるだけでなく、優れた放熱効果が得られ、電流の集中と局所的な過度発熱は避けられる。しかしながら、ワイヤーボンディング工程で電極パッドをパッケージングするために使用する太径の金線が遮光し射出光の均一性を損なってしまう。そのため従来の技術では一般に電極パッドを発光半導体層の最も側縁に設置するが、電極パッドが側縁に設置されると、高動作電流の場合に発光半導体層では発光と発熱が側縁に集中し、中央に設置するものと比べて電流分散効果が劣っている。

【0005】

従来、垂直型発光ダイオードが動作しないパターンとして次の４つが挙げられる：
（１）電極パッドが側縁に設置されるため、高動作電流の場合に発光半導体層では放熱不良とエッジでの熱集中により発光が不均一で電極が焼損される。
（２）ワイヤーボンディング工程は発光半導体層の表面の電極パッドに行うため、発光半導体層を傷つけ、信頼性が低下する恐れがある。
（３）パッケージ接着剤を牽引する時に、電極パッド上の金線を介して発光半導体層が引かれることで、亀裂が生じフィルムが剥がされると、パッケージが機能せず不安定になる恐れがある。
（４）Ｐ電極のパッケージとの接続が不平坦であったり多くの孔隙が存在したりする場合に、高動作電流により局所的に高温になり、材料が劣化し、部品が焼損されることがある。

【0006】

上記の実情に鑑みてなされたのが特許文献１であり、多導電柱による技術的解決手段を開示している。Ｎ電極を下方電極とし、側壁が絶縁で垂直の複数の導電柱がＰ型半導体層、量子井戸層を通過し、Ｎ型半導体層内に延伸することで、動作電流がＮ型半導体層内に均一に分散され、パッケージング工程でワイヤーボンディングに用いるＰ電極が側縁に設置される。このような設計では複数の導電柱によって動作電流が最適に分散され、しかもパッケージング工程でワイヤーボンディング時に発光半導体層に衝撃が与えられないため、垂直型発光ダイオードが動作しない上記の（１）、（２）、（３）パターンが解消される。しかし、この構造は精度の高い多くの導電柱を含み、直径は一般に２０～３０μｍであり、円柱の内壁には絶縁物質が薄くコーティングされ、円柱の中心層には高導電性金属が堆積される。当該構造は精度が高い一方、脆弱性が高く、工程が複雑で、コストが高く、工程条件はハードルが高く、不良品の検出が難しく、特に外部から大きな応力（物理的な表面接触、パッケージ工程における変形応力）が加わって、導電柱に亀裂が生じてマイクロチャネルが形成されると、部品は直ちに動作しなくなり、長期的には信頼性が下がるなどの問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】米国特許第８３１９２５０Ｂ２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたもので、軸方向光、高輝度及び高信頼性が要求される使用シーンに応じるために、電流が効果的に分散される高信頼性の垂直型発光ダイオード構造を開示することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一側面によれば、
Ｐ型電極と、
片側に当該Ｐ型電極が設けられ、他側は中央領域と、当該中央領域に隣接する側縁領域とを備える導電性基板と、
当該導電性基板の当該中央領域に設けられ、且つ、当該導電性基板上に設けられるＰ型半導体層と、当該Ｐ型半導体層上に設けられる量子井戸層（ＭＱＷ）と、当該量子井戸層上に設けられるＮ型半導体層とを備える発光半導体層と、
当該Ｎ型半導体層にオーミック接触するように当該Ｎ型半導体層の中心に設けられるオーミック接触金属層と、
当該Ｎ型半導体層と当該導電性基板の当該側縁領域を横断するように設けられ、且つ当該オーミック接触金属層のすぐ隣に位置するブリッジ絶縁層と、当該ブリッジ絶縁層に設けられ、且つ一端は当該オーミック接触金属層に接続され、他端は当該導電性基板の当該側縁領域まで延伸するブリッジ導電層とを備えるＮ型電極ブリッジ構造と、
ワイヤーボンディング工程に用いられ、当該側縁領域の上方に位置するように当該ブリッジ導電層上に設けられるＮ型電極と、を含む、電流が効果的に分散される高信頼性の垂直型発光ダイオード構造が提供される。

【発明の効果】

【0010】

上記のように構成した本発明は従来技術と比べて次の利点を有する。垂直型発光ダイオードの構造設計を採用するので、軸方向光が得られる。Ｎ型電極が側縁領域の上方に設けられ、動作電流をＮ型半導体層の中心に導いて中心から拡散させることで、電流が効果的に分散され、Ｎ型電極を中央に設置するものと比べてパッケージの金線が干渉する問題や、Ｎ型電極をエッジに設置する設計で局所的に高電流になるなどの問題が避けられる。Ｎ型電極の下方に発光半導体層が設けられないため、ワイヤーボンディング工程中に発光半導体層が応力を受けて破損する問題はなく、後の工程でワイヤーボンディングや牽引で発光半導体層に亀裂が生じ、剥がされるといった問題もなく、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は本発明の構造の断面模式図の一例である。

【図2】図２は本発明の一実施例の構造の上面模式図の一例である。

【図3】図３は本発明の別の実施例の構造の上面模式図の一例である。

【図4】図４は本発明で中・小電流に対応する回路の経路模式図の一例である。

【図5】図５は本発明で大電流に対応する回路の経路模式図の一例である。

【図6】図６は本発明に係る電流密度等高線の模式図の一例である。

【図7】図７は本発明に係る励起光の反射経路の模式図の一例である。

【図8】図８は本発明の別の実施例に係る励起光の反射経路の模式図の一例である。

【図9】図９は本発明の更なる実施例に係る励起光の反射経路の模式図の一例である。

【図10】図１０は本発明による大サイズのチップのＮ電極の構造の上面模式図の一例である。

【図11】図１１は本発明による大サイズのチップのＰ電極の構造の下面模式図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態のいくつかを詳細に説明する。
図１及び図２に例示的に参照されるとおり、本発明は電流が効果的に分散される高信頼性の垂直型発光ダイオード構造に関するものあり、その一実施例は、Ｐ型電極１０と、導電性基板２０と、発光半導体層３０と、オーミック接触金属層４０と、Ｎ型電極ブリッジ構造５０と、Ｎ型電極６０とを含む。導電性基板２０の片側にＰ型電極１０が設けられ、導電性基板２０の他側は中央領域２１と、中央領域２１に隣接する側縁領域２２とを備える。

【0013】

発光半導体層３０は、導電性基板２０の中央領域２１に設けられ、Ｐ型半導体層３１と、量子井戸層３２（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ、略称ＭＱＷ）と、Ｎ型半導体層３３とを含み、Ｐ型半導体層３１は導電性基板２０上に設けられ、量子井戸層３２（ＭＱＷ）はＰ型半導体層３１上に設けられ、Ｎ型半導体層３３は量子井戸層３２上に設けられる。

【0014】

本実施例において、オーミック接触金属層４０はＮ型半導体層３３にオーミック接触するようにＮ型半導体層３３の中心上に設けられる。Ｎ型電極ブリッジ構造５０はブリッジ絶縁層５１と、ブリッジ導電層５２とを備え、ブリッジ絶縁層５１は、Ｎ型半導体層３３と導電性基板２０の側縁領域２２を横断するように設けられ、且つオーミック接触金属層４０のすぐ隣に位置し、ブリッジ導電層５２はブリッジ絶縁層５１上に設けられ、且つその一端はオーミック接触金属層４０に接続され、その他端は導電性基板２０の側縁領域２２にまで延伸する。Ｎ型電極６０は、ワイヤーボンディング工程に用いられ、側縁領域２２の上方に位置するようにブリッジ導電層５２上に設けられる。

【0015】

好ましい一実施例では、導電性基板２０は緩衝層２３と、結合層２４と、代替基板２５とを含んでもよく、ブリッジ絶縁層５１及び発光半導体層３０は緩衝層２３上に設けられ、代替基板２５はＰ型電極１０上に設けられ、結合層２４は緩衝層２３と代替基板２５を接着して固定させる。

【0016】

また、本発明のいくつかの実施例において、導電性基板２０の側縁領域２２に設けられる二次Ｐ型電極７０をさらに含んでもよい。側縁領域２２は中央領域２１を取り囲み、且つ二次Ｐ型電極７０とＮ型電極６０は中央領域２１の異なる側の側縁領域２２に位置する（図２を参照）。

【0017】

また、一実施例では、側縁領域２２は同じく中央領域２１を取り囲むが、二次Ｐ型電極７０とＮ型電極６０は中央領域２１の同側の側縁領域２２に位置する（図３を参照）。

【0018】

図４に参照されるとおり、発光半導体層３０の発光を駆動する場合、発光半導体層３０に動作電流Ｉを発生させる。図１に示す構造では、動作電流Ｉが中・小電流で、当該垂直型発光ダイオードを駆動して低輝度用途で使用する場合には、Ｐ型電極１０、二次Ｐ型電極７０のいずれかは第１極とされてもよく（図４に示すのがＰ型電極１０の使用例）、且つＮ型電極６０は第２極とされ、当該第１極と当該第２極との間に（不図示の）動作電圧を供給することで、動作電流Ｉを生じ、オーミック接触金属層４０から発光半導体層３０に入る。

【0019】

図５に参照されるとおり、動作電流Ｉで当該垂直型発光ダイオードを駆動して高輝度用途で使用する場合には、Ｐ型電極１０及び二次Ｐ型電極７０の両方は第１極とされ、Ｎ型電極６０は第２極とされ、且つ当該第１極と当該第２極との間に当該動作電圧（大電圧）を供給することで、動作電流Ｉ（大電流）を生じ、動作電流Ｉ（大電流）に２つの経路があるため、動作電流Ｉが分散して電流密度が低下し、局所的な高温で部品の劣化が加速されてさらには焼損されるという問題が避けられる。

【0020】

図２又は図３に参照されるとおり、本発明のいくつかの実施例において、電流が一層分散され且つ均一に発光半導体層３０を流れるように、オーミック接触金属層４０に接続されるようにＮ型半導体層３３が設けられ（図１を参照）、且つそれぞれオーミック接触金属層４２１によってＮ型半導体層３３に接続される少なくとも１つの二次導電回路４２をさらに含む。一実施例では、少なくとも１つの二次導電回路４２は四周に拡散してもよい。図６に参照されるとおり、電流密度等高線Ｐ１、Ｐ２が描かれており、電流密度等高線Ｐ１が電流密度等高線Ｐ２より大きく、即ち電流密度はＮ型半導体層３３の中心で最高であり、四周に離れる方向に漸次低減する。

【0021】

図７、図８及び図９に参照されるとおり、輝度を増すために、導電性基板２０の発光半導体層３０に隣接する領域にはＰ型半導体層３１にオーミック接触する導電金属光反射層８０が設けられてもよく、且つオーミック接触金属層４０とＮ型半導体層３３の接触面にはＮ型半導体層３３の外側に突出する電極反射層８１が設けられてもよく、電極反射層８１はオーミック接触金属層４０の高反射性金属と下方のＮ型半導体層３３の組み合わせで外側に突出する反射面として構成される。電極反射層８１の外形は凸面反射鏡の単体（図７）、凸面反射鏡の連続（図８）、チルトミラーの複合体（図９）のいずれか１種である。導電金属光反射層８０と電極反射層８１を組み合わせることで、発光半導体層３０が励起光Ｌを発生させる時に、オーミック接触金属層４０によって遮断されたはずの励起光Ｌが、導電金属光反射層８０と電極反射層８１の複数回の反射によって発光半導体層３０の光射出面から射出され、励起光Ｌの取り出し効率が増し、発光輝度が向上する。同様に、Ｎ型電極ブリッジ構造５０において当該方法で遮光を減らすことができ、ここで、ブリッジ導電層５２とブリッジ絶縁層５１の接触面にはブリッジ絶縁層５１の外側に突出するブリッジ反射層８２が設けられてもよい。具体的には、一実施例では、ブリッジ導電層５２には高反射率の金属が用いられ、ブリッジ絶縁層５１には高光透過率の絶縁材料（例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ）が用いられる。さらに、当該実施例ではエッチングによって、（透明の）高光透過率のブリッジ絶縁層５１とブリッジ導電層５２が接触する平面を下向きの凸面構造として構成してもよい。このように、ブリッジ導電層５２は高反射金属として、Ｎ型電極ブリッジ構造５０によって反射鏡が構成され、当該凸面構造の形状は凸面反射鏡の単体、凸面反射鏡の連続、チルトミラーの複合体のいずれか１種であり、導電金属光反射層８０とブリッジ反射層８２の複数回の反射によって、励起光Ｌの取り出し効率が増す。

【0022】

図１０が参照されるとおり、発光半導体層３０が大サイズ（例えば、３ｍｍ×３ｍｍ）のチップである場合に、モジュール化の手法で回路を構成してもよい。具体的には、本発明は複数の二次Ｎ型電極９０をさらに含んでもよく、複数の二次Ｎ型電極９０はオーミック接触金属層４０を中心にＮ型半導体層３３に分散して設けられ、且つ複数の二次Ｎ型電極９０はそれぞれＮ型半導体層３３に設けられたＮ型電極導電回路９１によってオーミック接触金属層４０に接続され、オーミック接触金属層４０とＮ型電極導電回路９１の接続関係を明瞭に示すために、オーミック接触金属層４０の上方のブリッジ導電層５２を省略する。複数の二次Ｎ型電極９０はそれぞれオーミック接触金属層９０１によってＮ型半導体層３３に接続される。（図１０では不図示の）動作電流が一層分散されるように、複数のＮ型電極導電回路９１とＮ型半導体層３３の接触面はそれぞれ回路絶縁層９２を備えてもよく、言い換えれば、オーミック接触金属層４０又は複数の二次Ｎ型電極９０からしか動作電流がＮ型半導体層３３に入ることができず、動作電流の電流密度等高線Ｐ３から分かるように、一部の動作電流をＮ型半導体層３３の四周、即ち複数の二次Ｎ型電極９０に導くと、発光の均一性を改善できる。

【0023】

図１１に参照されるとおり、大サイズのチップを用いる場合に同様に二次Ｐ型電極７０を含んでもよく（図１を参照）、二次Ｐ型電極７０は導電性基板２０の側縁領域２２に設けられる。電流を一層分散させるために、Ｐ型電極１０と（図１１では不図示の）導電性基板２０は複数の絶縁隔離通路１１によって分割されてもよく、複数の絶縁隔離通路１１では半導体のエッチング工程でギャップを形成させることで絶縁の効果を得る。複数の絶縁隔離通路１１によってＰ型電極１０は複数のＰ型サブ電極１０１に分割され、且つ複数のＰ型サブ電極１０１の位置はそれぞれ複数の二次Ｎ型電極９０に対応し、且つ、１つのＰ型サブ電極１０１が二次Ｐ型電極７０に接続され、且つ複数の絶縁隔離通路１１に設けられた複数のＰ型導電回路１２が他の複数のＰ型サブ電極１０１に選択的に接続されることで、二次Ｐ型電極７０に接続された複数のＰ型サブ電極１０１は間隔を開けて配列される。言い換えれば、複数のＰ型サブ電極１０１の一部のみが二次Ｐ型電極７０に電気的に接続され、より高い動作電流と強制的なＰ側電流の一層分散が求められる使用シーンでは、電流がＰ型電極１０又は二次Ｐ型電極７０のみを流れるように設定してもよく、オーミック接触金属層４０と組み合わせて動作電流を生じることで、電流が強制的に一層分散され、熱の発生源が一層分散されることになり、放熱効果が高められる。

【0024】

上述したように、本発明は少なくとも以下の利点を有する。
１．垂直型発光ダイオードの構造設計を採用するため、軸方向光が得られる。

【0025】

２．Ｎ型電極ブリッジ構造を設けることで、Ｎ型電極は側縁領域の上方に設けられ、動作電流をＮ型半導体層の中心に導いて中心から分散させることで、電流が効果的に分散され、Ｎ型電極を中央に設置するものと比べてパッケージの金線が干渉する問題や、Ｎ型電極をエッジに設置する設計では局所的に高電流になる問題が避けられ、発光効率が増すとともに、部品の信頼性が高められる。

【0026】

３．電極反射層及びブリッジ反射層と、導電金属光反射層とを組み合わせることで、遮断されたはずの光が、複数回の反射によって光射出面から射出され、励起光の取り出し効率が増す。

【0027】

４．Ｎ型電極の下方に発光半導体層が設けられないため、ワイヤーボンディング工程中に発光半導体層が応力を受けて破損する問題はなく、ワイヤーボンディング中にＮ型半導体層を傷つける問題は避けられ、ワイヤーボンディングにより大きな作用力が許容され、ワイヤーボンディングの接合効果に役立ち、長期的には信頼性が下がる恐れが低減される。

【0028】

５．後のパッケージング工程でパッケージ接着剤を牽引して応力が生じる時には、間接的に金属ワイヤーを引いて発光半導体層に亀裂が生じ、剥がされる恐れは避けられる。

【0029】

６．Ｐ型電極と二次Ｐ型電極という二重の電極設計により、動作電流を効果的に分散でき、より高い動作電流に対応し、Ｐ型電極と二次Ｐ型電極のパッケージとの接続部が不平坦であったり多くの孔隙が存在したりするために局所的な熱集中、部品が動作しないなどの恐れが避けられる。

【0030】

７．発光半導体層が大サイズ（例えば、３ｍｍ×３ｍｍ）のチップである場合に、モジュール化の手法で、複数の二次Ｎ型電極、複数のＮ型電極導電回路及び複数の回路絶縁層を設けることで、動作電流がオーミック接触金属層又は複数の二次Ｎ型電極からＮ型半導体層に入って分散するように導くことで、動作電流を効果的に分散し、発光の均一性を改善する。

【0031】

８．従来技術（例えば、特許文献１）と比べて、本発明は工程がシンプルで、コストが安いだけでなく、構造強度が高められるため、物理的な外部破壊に効果的に耐えられるようになり、Ｐ型電極の電流分散効果が高められる。

【符号の説明】

【0032】

１０ Ｐ型電極
１１ 絶縁隔離通路
１０１ Ｐ型サブ電極
２０ 導電性基板
２１ 中央領域
２２ 側縁領域
２３ 緩衝層
２４ 結合層
２５ 代替基板
３０ 発光半導体層
３１ Ｐ型半導体層
３２ 量子井戸層
３３ Ｎ型半導体層
４０ オーミック接触金属層
４２ 二次導電回路
４２１ オーミック接触金属層
５０ Ｎ型電極ブリッジ構造
５１ ブリッジ絶縁層
５２ ブリッジ導電層
６０ Ｎ型電極
７０ 二次Ｐ型電極
８０ 導電金属光反射層
８１ 電極反射層
８２ ブリッジ反射層
９０ 二次Ｎ型電極
９０１ オーミック接触金属層
９１ Ｎ型電極導電回路
９２ 回路絶縁層
Ｌ 励起光
Ｐ１ 電流密度等高線
Ｐ２ 電流密度等高線

【要約】      （修正有）

【課題】軸方向光、高輝度及び高信頼性が要求される使用シーンに対応する垂直型発光ダイオード構造を提供する。
【解決手段】垂直型発光ダイオード構造は、中央領域２１と側縁領域２２を備える導電性基板２０と、中央領域に設けられる発光半導体層３０と、発光半導体層の中心に設けられるオーミック接触金属層４０と、側縁領域に設けられるＮ型電極６０と、オーミック接触金属層とＮ型電極を接続させるＮ型電極ブリッジ構造５０とを含む。動作電流を発光半導体層の中心から拡散させることで電流が効果的に分散され、Ｎ型電極をエッジに設置することで局所的な高電流になり放熱しにくい問題が避けられ、ワイヤーボンディングに用いるＮ型電極を側縁領域に設けることでパッケージの金線は干渉せず、発光半導体層が応力を受けて破損せず、ワイヤーボンディングや牽引で発光半導体層に亀裂が生じ剥がされる問題が避けられ、信頼性が向上する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】