[發(fā)明專利]半導(dǎo)體發(fā)光元件及發(fā)光裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180064244.0
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN103314488A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萩野裕幸;左文字克哉
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22;H01S5/042
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 樊建中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光元件以及發(fā)光裝置，尤其涉及利用了氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體發(fā)光元件以及發(fā)光裝置。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體發(fā)光元件，由于光輸出高，射出光的指向性強，因此作為激光顯示器以及投影機等圖像顯示裝置的光源、激光焊接裝置等工業(yè)用加工裝置的光源而大力被開發(fā)。在圖像顯示裝置的領(lǐng)域中激光元件以及超輻射二極管(SLD)元件等的開發(fā)尤其盛行，在工業(yè)用加工裝置的領(lǐng)域中激光元件以及激光陣列元件等的開發(fā)尤其盛行。

在發(fā)光波長從紅色(650nm左右)區(qū)域到紅外(1000nm左右)區(qū)域的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，采用了銦鋁鎵磷(InAlGaP)系的材料，在發(fā)光波長從紫外(350nm左右)區(qū)域到綠色(530nm左右)區(qū)域的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，采用了銦鋁鎵氮(InAlGaN)系的材料。

尤其是，采用了InAlGaN系的材料的半導(dǎo)體發(fā)光元件，被認(rèn)為作為顯示器用光源今后市場將會擴大，在被積極地開發(fā)著。在這樣的用途的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，要求超過1瓦特的光輸出。為了實現(xiàn)光輸出超過1瓦特的半導(dǎo)體發(fā)光元件，需要提高半導(dǎo)體發(fā)光元件的動作效率以及散熱性。另一方面，為了抑制制造成本的增大，需要采用能夠容易制造的構(gòu)造。

作為能夠使激光元件等半導(dǎo)體發(fā)光元件高效執(zhí)行動作的構(gòu)造，已知一種去除包覆層的一部分而形成了條狀的凸部(脊(ridge)部)的脊構(gòu)造。在脊構(gòu)造中為了實現(xiàn)電流的阻斷以及光的限制，而形成比包覆層折射率小的絕緣膜，以覆蓋除了脊部的上表面之外的包覆層之上。通過利用絕緣膜將包覆層上覆蓋，不僅能夠高效地將光限制于光波導(dǎo)，而且還能夠使注入到活性層的電流阻斷。因此，半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光效率提高，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光元件的高效率動作。

另一方面，為了使半導(dǎo)體發(fā)光元件的散熱性提高，普遍進行將半導(dǎo)體發(fā)光元件與散熱片連接的操作。采用了InAlGaN系的材料的從紫外區(qū)域到藍色區(qū)域的半導(dǎo)體發(fā)光元件形成在氮化鎵(GaN)基板上日益成為主流。由于GaN基板的熱傳導(dǎo)率為130W/(m·K)，比GaAs基板高，因此能夠期待從基板側(cè)進行散熱。因此，普遍進行將GaN基板和散熱片(heat?sink)連接的向上接合(junction?up)安裝。在向上接合安裝中，在活性層產(chǎn)生的熱主要從活性層正下方的基板側(cè)被散熱。但是，在活性層產(chǎn)生的熱的一部分也傳遞給脊部側(cè)。向脊部側(cè)傳導(dǎo)的熱傳遞給在脊部上形成的電極。傳遞給電極的熱的一部分在空氣中被散熱，一部分被傳遞給包覆層。但是，向空氣中的散熱效率低。此外，在脊部的周邊，一般如前述那樣形成絕緣膜。作為代表性的絕緣膜的二氧化硅(SiO₂)的熱傳導(dǎo)率低至1.3W/(m·K)之程度。因此，從電極向包覆層的傳熱效率也低，在電極上將會積累熱。在光輸出超過1瓦特的高輸出的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，由于將數(shù)瓦特的功率接入數(shù)百μm方的區(qū)域，因此使從脊部側(cè)進行散熱的散熱性能提高成為重要的課題。

為了提高從脊部側(cè)進行散熱的散熱性能，研究了在除了脊部之外的包覆層設(shè)置凹凸(例如，參照專利文獻1。)。通過設(shè)置凹凸能夠增大包覆層的表面積，因此可以期待散熱性的提高。

此外，研究了不形成絕緣膜，而在脊部的側(cè)面直接連接電極(例如，參照專利文獻2)。在脊部的上表面形成與脊部歐姆接觸的接觸電極，在包括接觸電極的上表面以及脊部的側(cè)面在內(nèi)的包覆層上的整面，形成由與包覆層肖特基接合的金屬構(gòu)成的布線電極。布線電極的熱傳導(dǎo)率遠遠大于絕緣膜，因此被期待能提高從脊部側(cè)進行散熱的散熱性能。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：JP特開2006-173265號公報

專利文獻2：JP特開平03-156988號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

但是，在上述現(xiàn)有的構(gòu)造中存在以下這樣的問題。首先，在包覆層設(shè)置凹凸的情況下，由于在電極與包覆層之間存在絕緣膜，因此無法大幅提高散熱性。另一方面，制造工藝變得復(fù)雜，制造成本增加。

此外，在包覆層上直接形成布線電極的情況下，雖然能夠提高從脊部側(cè)進行散熱的散熱性能，但由與脊部的側(cè)面相接的布線電極產(chǎn)生光吸收，因此發(fā)光效率下降。進而，脊部的側(cè)面一般設(shè)為相對于晶片面接近垂直的形狀，在脊部上升的部分產(chǎn)生較大的層差。若在具有層差的部分形成布線電極，則容易產(chǎn)生布線電極的斷線。若產(chǎn)生了布線電極的斷線，則注入電流變得不均勻，或者發(fā)熱以及光吸收增大，因此成為元件特性惡化的原因。

本發(fā)明的目的在于，解決上述問題，實現(xiàn)一種不使發(fā)光效率下降、且使散熱性能大幅提高的半導(dǎo)體發(fā)光元件。

解決課題的技術(shù)手段