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公開番号2025068580
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-28
出願番号2024133306
出願日2024-08-08
発明の名称発光素子および発光装置
出願人豊田合成株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類H10H 20/831 20250101AFI20250421BHJP()
要約【課題】光出力と寿命が向上された発光素子を提供する。
【解決手段】Alを含むIII族窒化物半導体を用いた発光波長が200～280nmの発光素子において、基板10と、基板10上にn型層11、発光層12、p型層14の順に積層された半導体層と、p型層14表面の所定の領域に設けられ、n型層11に達する深さの孔23と、p型層14上に接して設けられ、発光波長の紫外光の反射率が50%以上のp側電極15と、孔23の底面に露出するn型層11上に設けられたn側電極16と、を有し、孔23およびn側電極16は複数のドットが二次元的に配列されたパターンであり、p側電極15の面積が0.75mm²以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ａｌを含むＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光波長が２００～２８０ｎｍの発光素子において、
基板と、
前記基板上に、前記基板側から順に、ｎ型層、発光層、ｐ型層が積層された半導体層と、
前記ｐ型層表面の所定の領域に設けられ、前記ｎ型層に達する深さの孔と、
前記ｐ型層上に接して設けられ、発光波長の紫外光の反射率が５０％以上のｐ側電極と、
前記孔の底面に露出する前記ｎ型層上に設けられたｎ側電極と、を有し、
前記孔および前記ｎ側電極は複数のドットが二次元的に配列されたパターンであり、
前記ｐ側電極の面積が０．７５ｍｍ
２
以上である、発光素子。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ｎ側電極のドットの直径は、５～１００μｍ、隣接するドットの中心間距離は５０～２００μｍである、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記孔と前記ｐ型層の面積の合計に対する前記ｐ側電極の面積の割合が７０％以上である、請求項１または請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光素子の全体の厚さは０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の発光素子。
【請求項５】
前記ｐ側電極の上部に設けられたｐ側パッド電極と、前記ｎ側電極の上部に設けられたｎ側パッド電極と、を有し、
前記ｐ側パッド電極の面積と前記ｎ側パッド電極の面積の合計は０．７ｍｍ
２
以上である、請求項１または請求項２に記載の発光素子。
【請求項６】
３５０ｍＡ駆動において光出力が１５０ｍＷ以上、寿命が１００００時間以上となるように、前記ｐ側電極の面積、および前記ｎ側電極のドットの直径、隣接するドットの中心間距離が設定されている、請求項１または請求項２に記載の発光素子。
【請求項７】
請求項１に記載の発光素子と、
前記発光素子がフリップチップ実装され、その実装側の表面に設けられた反射層を有したサブマウントと、を有し、
前記反射層は、前記発光素子の発光波長の紫外光に対する反射率が５０％以上であり、
前記反射層は、平面視において、少なくとも前記発光素子の側端面から外側に０μｍ以上５００μｍ以下の領域に設けられている、発光装置。
【請求項８】
前記反射層は、平面視において、前記発光素子の側端面から外側に０μｍ以上の領域全てに設けられている、請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記サブマウントは、前記発光素子と接合する表面電極層を有し、
前記反射層は、最下層として絶縁層を有し、
前記表面電極層は、平面視において、前記表面電極層の一部が前記発光素子の側端面よりも外側に設けられている、請求項７に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記反射層は、絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、前記発光素子の発光波長の紫外光に対する反射率が５０％以上の金属からなる金属反射層を有する、請求項７に記載の発光装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子および発光装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
紫外光の照射によって流水中の細菌やウイルスを殺菌する殺菌装置が知られている。光源には水銀ランプが広く用いられている。水銀ランプは水銀を用いているため毒性が強く、環境負荷が大きいという問題がある。また、水銀ランプを用いると殺菌装置が大型になる問題もある。
【０００３】
一方、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子の紫外光の波長は約２１０～４００ｎｍの範囲の波長帯に対応している。ＵＶＣ（波長１００～２８０ｎｍ）は効率的に殺菌、除菌できることが知られており、水や空気などの殺菌、消毒に使用することが注目されている。そのため、水銀ランプを発光波長がＵＶＣのＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子で置き換えることが進められている。
【０００４】
特許文献１、２には、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光素子において、ｎ側電極をドット状にして２次元的に配列させた構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２０１７－５１３２３４号公報
国際公開第２０１０／１４６８０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のＵＶＣ発光の発光素子は、光出力と寿命が水銀ランプの置き換えに必要な性能に達していなかった。また、ＵＶＣ発光の発光素子がサブマウントに実装された発光装置の光出力も改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、第１に、光出力と寿命が向上された発光素子を提供しようとするものである。第２に、発光素子がサブマウントに実装された発光装置において、光出力が向上された発光装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、
Ａｌを含むＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光波長が２００～２８０ｎｍの発光素子において、
基板と、
前記基板上に、前記基板側から順にｎ型層、発光層、ｐ型層が積層された半導体層と、
前記ｐ型層表面の所定の領域に設けられ、前記ｎ型層に達する深さの孔と、
前記ｐ型層上に接して設けられ、発光波長の紫外光の反射率が５０％以上のｐ側電極と、
前記孔の底面に露出する前記ｎ型層上に設けられたｎ側電極と、を有し、
前記孔および前記ｎ側電極は複数のドットが二次元的に配列されたパターンであり、
前記ｐ側電極の面積が０．７５ｍｍ
２
以上である、発光素子にある。
【０００９】
また、本発明の他態様は、
上記態様の発光素子と、
前記発光素子がフリップチップ実装され、その実装側の表面に設けられた反射層を有したサブマウントと、を有し、
前記反射層は、前記発光素子の発光波長の紫外光に対する反射率が５０％以上であり、前記反射層の平面パターンは、少なくとも前記発光素子の側端面から外側に０μｍ以上５００μｍ以下の領域に前記反射層が設けられたパターンである、発光装置にある。
【００１０】
また、本発明の他態様は、
Ａｌを含むＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光波長が２００～２８０ｎｍの発光素子と、
前記発光素子がフリップチップ実装され、その実装側の表面に設けられた反射層と、前記発光素子と接合する表面電極層と、を有した平板状のサブマウントと、を有し、
前記反射層は、最下層として絶縁層を有し、
前記表面電極層の平面パターンは、前記表面電極層の一部が前記発光素子の側端面よりも外側に設けられたパターンであり、
前記反射層は、前記発光素子の発光波長の紫外光に対する反射率が５０％以上であり、前記反射層の平面パターンは、少なくとも前記発光素子の側端面から０μｍ以上５００μｍ以下の領域に前記反射層が設けられたパターンである、発光装置にある。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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