(57)【要約】  外部へ照射される光量を増大させることが可能な半導体発光素子を提供する。  半導体発光素子（１）は、基板（２）と、ｎ型半導体層（３）と、発光層（４）と、ｐ型半導体層（５）と、ｎ側電極（６）と、ｎ側パッド電極（７）と、ｐ側電極（８）と、反射層（９）と、ｐ側パッド電極（１０）とを備えている。ｎ側パッド電極（７）は、ｎ側電極（６）を介してｎ型半導体層（３）と電気的に接続される。ｐ側パッド電極（１０）は、ｐ側電極（８）を介してｐ型半導体層（５）と電気的に接続される。ｎ型半導体層（３）と接続されるｎ側パッド電極（７）の接続面（７ａ）は、基板（２）を４等分した第１領域（Ａｒ１）〜第４領域（Ａｒ４）のうち、矢印Ｂ方向側の短辺（２ｂ）に近い第１領域（Ａｒ１）に配置されるとともに、ｐ型半導体層（５）と接続されるｐ側パッド電極（１０）の接続面（１０ａ）は、矢印Ａ方向の短辺（２ｂ）に最も近い第４領域（Ａｒ４）に配置される。
2008155960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視にて長方形状の基板と、
第１導電型半導体層、発光層、及び、第２導電型半導体層を含み前記基板上に形成された半導体層と、
前記第１導電型半導体層の上面と電気的に接続される第１パッド電極と、
前記第２導電型半導体層の上面と電気的に接続される第２パッド電極とを備え、
前記第１導電型半導体層と接続される面である前記第１パッド電極の第１接続面と、前記第２導電型半導体層と接続される面である前記第２パッド電極の第２接続面とが、平面視にて前記基板の短辺に平行な前記基板の中心線を挟み反対側に形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記基板の上面から前記第１パッド電極の上面までの高さと、前記基板の上面から前記第２パッド電極の上面までの高さが等しいことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
平面視にて、前記第１パッド電極の接続面及び前記第２パッド電極の接続面は、前記基板の短辺方向に長い長方形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第２パッド電極側の前記第１接続面の一辺と前記第１パッド電極側の前記第２接続面の一辺とが平行であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
平面視にて、前記基板を長辺方向に沿って４等分した第１領域から第４領域のうち、
前記基板の一方の短辺に最も近い第１領域に前記第１接続面は位置するとともに、前記基板の他方の短辺に最も近い第４領域に前記第２接続面は位置することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記基板の長辺の長さは、前記基板の短辺の長さの１．７倍〜２．３倍であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第２導電型半導体層上に形成された導電性の酸化物からなる透明電極と、
前記透明電極の一部が露出するように前記透明電極上に形成された誘電体多層膜を有する反射層とを備え、
前記第１導電型半導体層は、前記基板上に形成され、
前記発光層は、前記第１導電型半導体層上に形成され、
前記第２導電型半導体層は、前記発光層上に形成され、
前記第２パッド電極は、前記透明電極の一部と電気的に接続されつつ、前記反射層上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記反射層の最上層には凹部が形成されるとともに、前記凹部には前記第２パッド電極電極の一部が埋め込まれていることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記反射層は、前記透明電極の側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記基板は、前記発光層からの光を透過可能なことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上に形成された第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層上に形成されたＧａＮ系半導体からなる発光層及び前記発光層上に形成された第２導電型半導体層を含む半導体層と、
前記第２導電型半導体層上に形成された導電性の酸化物からなる透明電極と、
前記透明電極の一部が露出するように前記透明電極上に形成された誘電体多層膜を有する反射層と、
前記透明電極の一部と電気的に接続されつつ、前記反射層上に形成された電極とを備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１２】
前記反射層の最上層には凹部が形成されるとともに、前記凹部には前記電極の一部が埋め込まれていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
前記反射層は、前記透明電極の側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子。
【請求項１４】
前記基板は、前記発光層からの光を透過可能なことを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同じ側に一対のパッド電極が設けられた半導体発光素子に関する。または、本発明は、ＧａＮ系半導体を有する半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、同じ側に一対のパッド電極が設けられた半導体発光素子が知られている。例えば、特許文献１には、平面視にて、長方形状の半導体発光素子の上面に一対のパッド電極が設けられた半導体発光素子が開示されている。この半導体発光素子の一方のパッド電極は、一方の短辺側の近傍に設けられている。他方のパッド電極は、他方の短辺側の近傍に位置するとともに、半導体発光素子の上面の約２／３を占めるように形成されている。【０００３】
この半導体発光素子では、一対のパッド電極間に電圧が印加されると、両パッド電極を介して電子及び正孔が半導体層に注入される。そして、注入された電子と正孔とが半導体層で再結合して光を発光する。【０００４】
また、従来、ＧａＮ系半導体からなる半導体層及び発光層からの光を反射するための反射層を備えた半導体発光素子が知られている。【０００５】
例えば、特許文献２には、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ側電極と、絶縁膜と、反射層と、ｐ側パッド電極と、ｎ側電極とを備えたＧａＮ系半導体からなる半導体発光素子が開示されている。ｐ側電極は、光を透過できる程度の薄い積層金属構造からなり、ｐ型半導体層上にオーミック接続された状態で形成されている。絶縁膜は、ｐ側電極の一部が露出するように一部が開口された状態でｐ側電極上に形成されている。反射層は、ｐ側電極の露出部分と接続された状態で絶縁膜上に形成されている。ｐ側パッド電極は、反射層上の一部に形成されている。【０００６】
特許文献２の半導体発光素子では、順方向の電圧が印加されると、ｎ側電極に電子が注入されるとともに、ｐ側パッド電極に正孔が注入される。注入された電子はｎ型半導体層を介して発光層に注入される。一方、注入された正孔は、反射層、ｐ側電極及びｐ型半導体層を介して発光層に注入される。発光層に注入された電子及び正孔は再結合して、青色または緑色の光を発光する。発光した光のうち、ｐ側電極方向へと進行する光は、ｐ側電極及び絶縁膜を透過した後、反射層に達する。光は反射層で反射されて進行方向を変えて、再度ｐ側電極、各半導体層及び基板を透過した後、外部へと照射される。
【特許文献１】特開平７−２６３７５４号公報
【特許文献２】特開２００３−２２４２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の半導体発光素子では、他方のパッド電極が半導体発光素子の上面の約２／３を占めるために、一対のパッド電極間に流れる電流の経路が小さく、発光に寄与する半導体層の領域が小さく、外部に照射される光量が小さいといった課題がある。【０００８】
また、上述した特許文献２に記載の半導体発光素子では、ｐ型半導体層とオーミック接続された積層金属によりｐ側電極が構成されているので、ｐ側電極に光が入射した際に、ｐ側電極とｐ型半導体層との界面で光が吸収される。また、反射層により反射された後、再度ｐ側電極とｐ型半導体層との界面を透過するので、更に光が吸収される。このため、半導体発光素子の内部で吸収される光が多くなるので、外部への光の取り出し効率が低いといった課題がある。【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、外部へ照射される光量を増大させることが可能な半導体発光素子を提供することを目的としている。【００１０】
また、本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、光の取り出し効率を向上可能な半導体発光素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、平面視にて長方形状の基板と、第１導電型半導体層、発光層、及び、第２導電型半導体層を含む前記基板上に形成された半導体層と、前記第１導電型半導体層の上面と電気的に接続される第１パッド電極と、前記第２導電型半導体層の上面と電気的に接続される第２パッド電極とを備え、前記第１導電型半導体層と接続される面である前記第１パッド電極の第１接続面と、前記第２導電型半導体層と接続される面である前記第２パッド電極の第２接続面とが、平面視にて前記基板の短辺に平行な前記基板の中心線を挟み反対側に形成されていることを特徴とする半導体発光素子である。【００１２】
尚、各半導体層と接続される各パッド電極の接続面は、直接、半導体層と接続されるもののみならず、金属電極や透明電極などを介して間接的に接続される面をも含む概念である。【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記基板の上面から前記第１パッド電極の上面までの高さと、前記基板の上面から前記第２パッド電極の上面までの高さが等しいことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子である。【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、平面視にて、前記第１パッド電極の接続面及び前記第２パッド電極の接続面は、前記基板の短辺方向に長い長方形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子である。【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、前記第２パッド電極側の前記第１接続面の一辺と前記第１パッド電極側の前記第２接続面の一辺とが平行であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子である。【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、平面視にて、前記基板を長辺方向に沿って４等分した第１領域から第４領域のうち、前記基板の一方の短辺に最も近い第１領域に前記第１接続面は位置するとともに、前記基板の他方の短辺に最も近い第４領域に前記第２接続面は位置することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子である。【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、前記基板の長辺の長さは、前記基板の短辺の長さの１．７倍〜２．３倍であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子である。【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、前記第２導電型半導体層上に形成された導電性の酸化物からなる透明電極と、前記透明電極の一部が露出するように前記透明電極上に形成された誘電体多層膜を有する反射層とを備え、前記第１導電型半導体層は、前記基板上に形成され、前記発光層は、前記第１導電型半導体層上に形成され、前記第２導電型半導体層は、前記発光層上に形成され、前記第２パッド電極は、前記透明電極の一部と電気的に接続されつつ、前記反射層上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子である。【００１９】
また、請求項８に記載の発明は、前記反射層の最上層には凹部が形成されるとともに、前記凹部には前記第２パッド電極電極の一部が埋め込まれていることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子である。【００２０】
また、請求項９に記載の発明は、前記反射層は、前記透明電極の側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子である。【００２１】
また、請求項１０に記載の発明は、前記基板は、前記発光層からの光を透過可能なことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子である。【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１１に記載の発明は、前記基板上に形成された第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層上に形成されたＧａＮ系半導体からなる発光層及び前記発光層上に形成された第２導電型半導体層を含む半導体層と、前記第２導電型半導体層上に形成された導電性の酸化物からなる透明電極と、前記透明電極の一部が露出するように前記透明電極上に形成された誘電体多層膜を有する反射層と、前記透明電極の一部と電気的に接続されつつ、前記反射層上に形成された電極とを備えたことを特徴とする半導体発光素子である。【００２３】
ここで、「〜上に形成された」とは、〜上に直接形成されたもののみならず、他の層を挟み間接的に形成されたものも含む概念である。例えば、「基板上に形成された」とは、基板上にバッファー層を介して形成されたものも含む概念である。【００２４】
また、請求項１２に記載の発明は、前記反射層の最上層には凹部が形成されるとともに、前記凹部には前記電極の一部が埋め込まれていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子である。【００２５】
また、請求項１３に記載の発明は、前記反射層は、前記透明電極の側面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子である。【００２６】
また、請求項１４に記載の発明は、前記基板は、前記発光層からの光を透過可能なことを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、第１接続面と第２接続面とを基板の中心線を挟み反対側に形成しているので、第１パッド電極と第２パッド電極との間に流れる電流の経路を大きく取ることができる。これにより、発光に寄与する発光層の領域を大きくすることができるので、外部へ照射される光量を増大させることができる。【００２８】
また、本発明によれば、酸化物からなる透明電極を第２導電型半導体層と反射層との間に形成しているため、発光層から第２導電型半導体層を透過して透明電極に達した光がほとんど吸収されることなく、反射層へ達する。これにより、多くの光を反射層で反射して外部へ照射できるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体発光素子の断面図である。
【図２】第１実施形態による半導体発光素子の平面図である。
【図３】発光層の断面図である。
【図４】反射層の断面図である。
【図５】各製造工程における半導体発光素子の断面図である。
【図６】各製造工程における半導体発光素子の断面図である。
【図７】各製造工程における半導体発光素子の断面図である。
【図８】各製造工程における半導体発光素子の断面図である。
【図９】各製造工程における半導体発光素子の断面図である。
【図１０】各製造工程における半導体発光素子の断面図である。
【図１１】各製造工程における半導体発光素子の断面図である。
【図１２】第２実施形態による半導体発光素子の断面図である。
【図１３】第２実施形態による半導体発光素子の平面図である。
【図１４】第２実施形態による半導体発光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図１５】第３実施形態による半導体発光素子の平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、１Ａ、１Ｂ             半導体発光素子
２     基板
２ａ   長辺
２ｂ   短辺
２ｃ   上面
３     ｎ型半導体層
４     発光層
５     ｐ型半導体層
６     ｎ側電極
７     ｎ側パッド電極
７ａ   接続面
７ｂ   一辺
７ｃ   上面
８     ｐ側電極
９、９Ａ、９Ｂ             反射層
９ａ   開口部
９ｂ   上面
１０、１０Ａ、１０Ｂ       ｐ側パッド電極
１０ａ 接続面
１０ｂ 一辺
１０ｃ 上面
１０Ａｄ、１０Ｂｄ   一部
２１   井戸層
２２   バリア層
２３   第１誘電体層
２４、２４Ａ、２４Ｂ       第２誘電体層
２４Ａａ、２４Ｂａ   凹部
３１   Ａｌ／Ｎｉ膜
３３   Ｔｉ／Ａｕ及びＡｕ／Ｓｎ膜
５１〜５６    レジスト膜
Ａｒ１〜Ａｒ４             領域
ＰＢ   プリント基板
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態による半導体発光素子を説明する。図１は、本発明の第１実施形態による半導体発光素子の断面図である。図２は、半導体発光素子の平面図である。図３は、発光層の断面図である。図４は、反射層の断面図である。以下の説明において、図１におけるプリント基板ＰＢ側を上方向とし、基板２側を下方向とする。尚、光は下方向に取り出すものとする。また、平面視とは、半導体発光素子を上から下に視ることとする。【００３２】
図１及び図２に示すように、半導体発光素子１は、基板２と、ｎ型半導体層（請求項の第１導電型半導体層に相当）３と、発光層４と、ｐ型半導体層（請求項の第２導電型半導体層に相当）５と、ｎ側電極６と、ｎ側パッド電極（請求項１の第１パッド電極に相当）７と、ｐ側電極（請求項の透明電極に相当）８と、反射層９と、ｐ側パッド電極（請求項１の第２パッド電極及び請求項１１の電極に相当）１０とを備えている。ｎ型半導体層３、発光層４及びｐ型半導体層５が請求項に記載の半導体層に相当する。尚、プリント基板ＰＢと半導体発光素子１との間には、半導体発光素子１を囲むように樹脂製の保護部材（図示略）が設けられている。【００３３】
基板２は、発光層４からの光を透過可能なサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板からなる。図２に示すように、基板２は、平面視にて、長辺２ａの長さＬ１とし、短辺２ｂの長さＬ２とすると、
Ｌ１＝ａ×Ｌ２    （ａ＝２．０±０．３）
となる長方形状に形成されている。尚、長辺２ａの長さＬ１及び短辺２ｂの長さＬ２の一例として、Ｌ１＝１７０μｍ±１０μｍ、Ｌ２＝９０μｍ±１０μｍ、より具体的には、Ｌ１＝１８０μｍ、Ｌ２＝１００μｍとなるように構成している。【００３４】
ｎ型半導体層３は、発光層４に電子を注入するためのものであって、基板２上に形成されている。ｎ型半導体層３は、約４μｍの厚みを有し、約３×１０１８ｃｍ−３の濃度のＳｉがドープされたｎ型ＧａＮからなる。【００３５】
発光層４は、青色光を発光するためのものであって、ｎ型半導体層３上に形成されている。図３に示すように、発光層４は、約２ｎｍ〜約３ｎｍの厚みのＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０．０５≦Ｘ≦０．２）からなる複数の井戸層２１と、約２０ｎｍ以下の厚みのＧａＮからなる複数のバリア層２２とが交互に積層された、約５０ｎｍ〜約２５０ｎｍの厚みを有するＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）構造からなる。【００３６】
ｐ型半導体層５は、発光層４に正孔を注入するためのものであって、発光層４上に形成されている。約２００ｎｍの厚みを有し、約３×１０１９ｃｍ−３の濃度のＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなる。【００３７】
ｎ側電極６は、ｎ型半導体層３上に形成された約５００ｎｍ〜約３０００ｎｍの厚みを有するＡｌ／Ｎｉからなる。ｎ側電極６は、ｎ型半導体層３の上面とオーミック接続されている。ｎ側電極６は、矢印Ｂ方向側の短辺２ｂの近傍に配置されるとともに、平面視にて基板２の短辺２ｂに沿って延びる長方形状に形成されている。ｎ側電極６と発光層４及びｐ型半導体層５とは、所定間隔を開けて形成されている。【００３８】
ｎ側パッド電極７は、プリント基板ＰＢに形成された配線（図示略）とｎ側電極６とを電気的に接続するものである。また、ｎ側パッド電極７は、ｎ側電極６を介してｎ型半導体層３の上面と電気的に接続されている。ｎ側パッド電極７は、ｎ側電極６上に形成され、平面視にてｎ側電極６と同じ長方形状に形成されている。ｎ側パッド電極７は、約５００ｎｍ〜約３０００ｎｍの厚みを有するＴｉ／Ａｕ及びＡｕ／Ｓｎの金属積層構造からなる。【００３９】
ｎ側パッド電極７の下面である接続面（請求項１の第１接続面に相当）７ａは、ｎ側電極６を介してｎ型半導体層３と電気的に接続されている。ｎ側パッド電極７の接続面７ａは、平面視にて基板２の短辺２ｂに沿って延びる長方形状に形成されている。ｎ側パッド電極７の接続面７ａは、基板２を長辺２ａ方向に沿って４分割した第１領域Ａｒ１〜第４領域Ａｒ４のうち、矢印Ｂ方向側の短辺２ｂに最も近い第１領域Ａｒ１内に配置されるように形成されている。【００４０】
ｐ側電極８は、ｐ型半導体層５上に形成され、ｐ型半導体層５と電気的に接続されている。ｐ側電極８は、約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚みを有し、光を透過可能な導電性のＺｎＯからなる。【００４１】
反射層９は、発光層４から反射された光Ｌのうち、ｐ側電極８側に進行する光Ｌを基板２側へと反射するためのものである。反射層９は、ｐ側電極８の上面及び側面を覆うように形成されている。反射層９には、ｐ側電極８の上面の一部が露出するように長方形状の開口部９ａが形成されている。図４に示すように、反射層９は、第１誘電体層２３と第２誘電体層２４とが交互に複数積層された誘電体多層膜からなるＤＢＲ（distributed Bragg reflector：分布ブラッグ反射）型構造を有する。第１誘電体層２３の屈折率ｎ１、第２誘電体層２４の屈折率ｎ２、発光層４から発光される光の波長をλ、とすると、第１誘電体層２３の厚みｄ１及び第２誘電体層２４の厚みｄ２は、
ｄ１＝λ／（４ｎ１）  ・・・（１）
ｄ２＝λ／（４ｎ２）  ・・・（２）
となるように形成される。【００４２】
一例として、第１誘電体層２３をＺｒＯ２（ｎ１＝２．１２）により構成し、第２誘電体層２４をＳｉＯ２（ｎ２＝１．４６）により構成し、発光層４から青色光（λ＝４５０ｎｍ）を発光するように構成した場合、
ｄ１＝５３ｎｍ
ｄ２＝７７ｎｍ
となる。【００４３】
ｐ側パッド電極１０は、プリント基板ＰＢに形成された配線（図示略）とｐ側電極８とを電気的に接続するものである。また、ｐ側パッド電極１０は、ｐ側電極８を介してｐ型半導体層５の上面と電気的に接続されている。ｐ側パッド電極１０は、約５００ｎｍ〜約３０００ｎｍの厚みを有するＴｉ／Ａｕ及びＡｕ／Ｓｎの金属積層構造からなる。ｐ側パッド電極１０は、反射層９の上面９ｂの半分以上を覆うように且つ開口部９ａを埋めるように形成されている。ｐ側パッド電極１０の下面である接続面（請求項１の第２接続面に相当）１０ａは、ｐ側電極８を介してｐ型半導体層５と電気的に接続されている。接続面１０ａは、反射層９の開口部９ａに形成され、基板２の短辺２ｂに沿って長い長方形状に形成されている。接続面１０ａは、矢印Ａ方向側の短辺２ｂに最も近い第４領域Ａｒ４内に、配置されるように形成されている。これにより、ｐ側パッド電極１０の接続面１０ａは、半導体発光素子１の基板２の短辺２ｂと平行な基板２の中心線ＣＬを挟みｎ側パッド電極７の接続面７ａと反対側に形成されることになる。【００４４】
平面視にて、長方形状のｐ側パッド電極１０の接続面１０ａの４辺のうちｎ側パッド電極７側の一辺１０ｂと、長方形状のｎ側パッド電極７の接続面７ａの４辺のうちｐ側パッド電極１０側の一辺７ｂは、互いに平行になるように形成されている。基板２の上面２ｃからｐ側パッド電極１０の上面１０ｃまでの高さと、基板２の上面２ｃからｎ側パッド電極７の上面７ｃまでの高さは、共に「Ｈ」となるように形成されている。また、ｐ側パッド電極１０とｎ側パッド電極７との間の最も近い距離は、約３０μｍ、好ましくは約５０μｍとなるように構成されている。【００４５】
次に、上述した第１実施形態による半導体発光素子１の動作説明をする。【００４６】
まず、ｎ側パッド電極７とｐ側パッド電極１０との間に順方向の電圧が印加されると、ｎ側パッド電極７には電子が注入されるとともに、ｐ側パッド電極１０には正孔が注入される。ｎ側パッド電極７に注入された電子は、第１領域Ａｒ１に形成された接続面７ａからｎ側電極６及びｎ型半導体層３を介して発光層４に注入される。ｐ側パッド電極１０に注入された正孔は、第１領域Ａｒ１に形成された接続面１０ａからｐ側電極８及びｐ型半導体層５を介して発光層４に注入される。本実施形態では、接続面７ａと接続面１０ａとの距離が大きいため、電子と正孔の流れである電流の経路が大きい。そして、発光層４に注入された電子及び正孔は、井戸層２１で再結合して、約４５０ｎｍの青色の光Ｌを発光する。ここで本実施形態では、電流の経路が大きいため、発光に寄与する井戸層２１の領域が大きく、発光される光量が大きい。【００４７】
発光層４で発光された光Ｌのうち、基板２側に進行する光Ｌは、ｎ型半導体層３及び基板２を透過して外部へ照射される。一方、発光層４で発光された光Ｌのうち、ｐ側電極８側に進行する光Ｌは、ｐ型半導体層５及びｐ側電極８にほとんど吸収されることなく透過した後、反射層９に達する。そして、反射層９に達した光Ｌは反射された後、ｐ側電極８〜基板２を透過して外部へ照射される。【００４８】
次に、上述した第１実施形態による半導体発光素子１の製造方法について図面を参照して説明する。図５〜図１１は、各製造工程における半導体発光素子の断面図である。【００４９】
まず、サファイア基板からなる基板２をＭＯＣＶＤ装置（図示略）に導入して、成長温度を約１０５０℃に設定する。この状態で、図５に示すように、キャリアガスによりシランガス、トリメチルガリウム（以下、ＴＭＧ）ガス及びアンモニアガスを供給して、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型半導体層３を基板２上に形成する。【００５０】
次に、成長温度を約７６０℃に設定した状態で、キャリアガスによってトリメチルインジウム（以下、ＴＭＩ）ガス、ＴＭＧガス及びアンモニアガスを供給して、ノンドープのＩｎＧａＮからなる井戸層２１をｎ型半導体層３上に形成する。そして、成長温度を約７６０℃に保った状態で、キャリアガスによってＴＭＧガス及びアンモニアガスを供給してノンドープのＧａＮからなるバリア層２２を井戸層２１上に形成する。その後、同じ条件で井戸層２１及びバリア層２２を交互に複数層積層して、発光層４を形成する。【００５１】
次に、成長温度を約１０１０℃以下に設定した状態で、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）ガス、ＴＭＧガス及びアンモニアガスを供給して、発光層４上にＭｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型半導体層５を形成する。【００５２】
次に、室温〜約９００℃に設定した状態で、スパッタリング法等によりＺｎＯ膜をｐ型半導体層５上に形成する。その後、図６に示すように、所望のパターンにレジスト膜５１を形成した状態で、ＺｎＯ膜をエッチングすることによってｐ側電極８をパターニングする。【００５３】
次に、約１００℃〜約３００℃に設定した状態で、スパッタリング等の方法によりＺｒＯ２からなる第１誘電体層２３及びＳｉＯ２からなる第２誘電体層２４を交互に積層する。その後、図７に示すように、所望のパターンにレジスト膜５２を形成した状態で、第１誘電体層２３及び第２誘電体層２４をエッチングすることによって反射層９に開口部９ａを形成するとともに、ｐ型半導体層５の一部が露出するようにパターニングする。【００５４】
次に、図８に示すように、所望のパターンにレジスト膜５３を形成した後、反射層９からｎ型半導体層３までをエッチングすることによりメサ型構造にパターニングする。【００５５】
次に、図９に示すように、ｎ型半導体層３の一部が露出するようにレジスト膜５４を形成した後、蒸着法等によりＡｌ／Ｎｉからなるｎ側電極６を形成する。その後、レジスト膜５４とともにレジスト膜５４上のＡｌ／Ｎｉ膜３１を除去する。【００５６】
次に、図１０に示すように、ｎ側電極６の上面と反射層９の開口部９ａ及び上面９ｂの一部とが露出するようにレジスト膜５５を形成した後、蒸着法等によりＴｉ／Ａｕ及びＡｕ／Ｓｎの積層構造からなるｎ側パッド電極７及びｐ側パッド電極１０を形成する。その後、図１０及び図１１に示すように、レジスト膜５５上のＴｉ／Ａｕ及びＡｕ／Ｓｎ膜３３を除去して半導体発光素子１が完成する。最後に、図１に示すように、ｎ側パッド電極７の上面７ｃ及びｐ側パッド電極１０の上面１０ｃをプリント基板ＰＢの配線に電気的に接続する。【００５７】
上述したように、第１実施形態による半導体発光素子１では、基板２の中心線ＣＬを挟みｎ側パッド電極７の接続面７ａとｐ側パッド電極１０の接続面１０ａとが反対側に位置するように形成されている。更に、接続面７ａを第１領域Ａｒ１に配置し、接続面１０ａを第４領域Ａｒ４に配置することにより、接続面７ａと接続面１０ａとの距離を大きくすることができる。これによって、ｎ側パッド電極７とｐ側パッド電極１０との間を流れる電流の経路を大きくすることができる。この結果、発光に寄与する発光層４の領域を大きくすることができるので、外部へ照射される光量を増大させることができる。【００５８】
また、半導体発光素子１では、基板２の上面２ｃからｎ側パッド電極７の上面７ｃまでの高さと、基板２の上面２ｃからｐ側パッド電極１０の上面１０ｃまでの高さを同じ「Ｈ」にすることによって、両上面７ｃ、１０ｃをプリント基板ＰＢに接続した際に、半導体発光素子１とプリント基板ＰＢとを容易に水平にすることができる。これにより、プリント基板ＰＢ上に複数の半導体発光素子１を接続しても、照射される光の方向を容易に揃えることができる。【００５９】
また、半導体発光素子１では、ｎ側パッド電極７の接続面７ａの一辺７ｂとｐ側パッド電極１０の接続面１０ａの一辺１０ｂとが平行になるように構成しているので、発光層４を流れる電流のバラツキを抑制できる。これにより、発光層４で発光される光量のバラツキを抑制することができるので、照射される光のムラを抑制することができる。【００６０】
また、半導体発光素子１では、ｎ側パッド電極７の接続面７ａ及びｐ側パッド電極１０の接続面１０ａを、基板２の短辺２ｂ方向に沿って長い長方形状に形成することによって、電流の経路をより大きくすることができる。【００６１】
また、半導体発光素子１では、基板２の長辺２ａを短辺２ｂの２．０±０．３倍、即ち、約２倍にすることによって、２つの半導体発光素子１を長辺２ａと長辺２ａとが接するように配置することにより、２つの半導体発光素子１を含む正方形状の発光装置とすることができる。尚、このような発光装置は、異なる色を発光する２つの半導体発光素子１を並べる場合等に適用できる。【００６２】
また、第１実施形態による半導体発光素子１では、導電性で光を透過可能なＺｎＯによってｐ側電極８を構成しているので、ｐ側電極８とｐ型半導体層５との間の界面で吸収される光を低減することができる。これにより、発光層４で発光された光Ｌがｐ側電極８側へと進行しても、多くの光Ｌを反射層９により反射して外部へ取り出すことができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。【００６３】
また、半導体発光素子１では、化学反応し易いＺｎＯからなるｐ側電極８の上面のみならず側面をも反射層９により覆うことによって、エッチング液などによるｐ側電極８の劣化を抑制できる。【００６４】
（第２実施形態）
次に、上述した第１実施形態に一部を変更した第２実施形態について図面を参照して説明する。図１２は、第２実施形態による半導体発光素子の断面図である。図１３は、第２実施形態による半導体発光素子の平面図である。【００６５】
図１２及び図１３に示すように、第２実施形態による半導体発光素子１Ａは、反射層９Ａとｐ側パッド電極１０Ａが第１実施形態と異なるように構成されている。最上層の第２誘電体層２４Ａは、下層の第２誘電体層２４（図４参照）の厚み（約７７ｎｍ）よりも厚い約５００ｎｍ〜約３０００ｎｍの厚みに形成されている。第２誘電体層２４Ａには、複数の凹部２４Ａａがエッチングにより形成されている。凹部２４Ａａは、平面視にて、一辺が５μｍの正方形状に形成されている。凹部２４Ａａには、ｐ側パッド電極１０Ａの上部の下面の一部１０Ａｄが埋め込まれる。【００６６】
この半導体発光素子１Ａの製造工程について説明する。図１４は、第２実施形態による半導体発光素子の製造工程を説明する断面図である。【００６７】
第１実施形態における図７に示す工程の後、図１４に示すように、凹部２４Ａａに対応したパターンにレジスト膜５６を形成する。その後、反射層９Ａの第２誘電体層２４Ａをエッチングすることによって、複数の凹部２４Ａａを形成する。その後は、第１実施形態における図８以降の工程と略同様の工程が行われる。【００６８】
上述したように、反射層９Ａの最上層の第２誘電体層２４Ａに複数の凹部２４Ａａを形成するとともに、その凹部２４Ａａにｐ側パッド電極１０Ａの上部の下面の一部１０Ａｄを埋め込むことによって、第２誘電体層２４Ａとｐ側パッド電極１０Ａとの接触面積を増大することができる。これにより、剥離しやすい第２誘電体層２４Ａとｐ側パッド電極１０Ａとの密着性を向上させることができる。また、第２誘電体層２４Ａの上面とｐ側パッド電極１０Ａの上部の下面とを噛み合わせ構造にすることによって、水平方向からの外力に強い構造とすることができる。【００６９】
（第３実施形態）
次に、上述した第２実施形態の一部を変更した第３実施形態について説明する。図１５は、第３実施形態による半導体発光素子の平面図である。【００７０】
図１５に示すように、第３実施形態による半導体発光素子１Ｂでは、反射層９Ｂの最上層の第２誘電体層２４Ｂに凹部２４Ｂａが形成されている。ここで、凹部２４Ｂａは、複数の正方形の各辺に沿った４つの溝状に形成されている。この凹部２４Ｂａには、ｐ側パッド電極１０Ｂの上部の下面の一部１０Ｂｄが埋め込まれる。【００７１】
上述したように第３実施形態による半導体発光素子１Ｂでは、反射層９Ｂの最上層の第２誘電体層２４Ｂに４つの凹部２４Ｂａが形成されるとともに、ｐ側パッド電極１０Ｂの上部の下面の一部１０Ｂｄが凹部２４Ｂａに埋め込まれているので、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。【００７２】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。【００７３】
例えば、ｎ側パッド電極の接続面を第２領域に形成し、ｐ側パッド電極の接続面を第３領域に形成してもよい。【００７４】
また、基板の上面からｎ側パッド電極の上面までの高さ及びｐ側パッド電極の上面までの高さを異ならせてもよい。【００７５】
また、ｎ側パッド電極の接続面及びｐ側パッド電極の接続面を長方形状以外の形状に形成してもよい。【００７６】
また、平面視における基板の形状は適宜変更可能であり、長方形状以外の形状に形成してもよい。【００７７】
また、上述した各層を構成する材料は適宜変更可能である。例えば、反射層を構成する誘電体としては、上述した材料の他にＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等をあげることができる。また、ｐ側電極を構成する光を透過可能な導電性の酸化物材料としては、ＩＴＯ及びＩＺＯ等を上げることができる。【００７８】
また、上述した各層の厚み及び形状は適宜変更可能である。【００７９】
また、発光層から発光される光の波長は適宜変更可能である。例えば、井戸層を構成するＩｎＸＧａ１−ＸＮのＩｎの比率Ｘを変更することによって、緑色光（０．２≦Ｘ≦０．５）を発光させることができる。また、複数の井戸層を異なるＩｎの比率ＸからなるＩｎＸＧａ１−ＸＮにより構成してもよい。【００８０】
また、基板を構成する材料は、サファイアに限定されるものではなく、発光層からの光を透過可能な材料であればよい。例えば、このような条件を満たす基板を構成する材料として、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＧａＰ等を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明によれば、第１接続面と第２接続面とを基板の中心線を挟み反対側に形成しているので、第１パッド電極と第２パッド電極との間に流れる電流の経路を大きく取ることができる。これにより、発光に寄与する発光層の領域を大きくすることができるので、外部へ照射される光量を増大させることができる。【００８２】
また、本発明によれば、酸化物からなる透明電極を第２導電型半導体層と反射層との間に形成しているため、発光層から第２導電型半導体層を透過して透明電極に達した光がほとんど吸収されることなく、反射層へ達する。これにより、多くの光を反射層で反射して外部へ照射できるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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