(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上面上の矩形の窒化物半導体領域内において１以上のｎ型半導体層、活性層、および１以上のｐ型半導体層をこの順に含み、
前記ｎ型半導体層は前記ｐ型半導体層側からのエッチングによって形成された部分的露出領域を有し、
前記ｐ型半導体層上には電流拡散層が形成されており、
前記電流拡散層上においてp側電極パッドおよびそれから直線状に延びるｐ側枝電極が形成されており、
前記ｎ型半導体層の前記部分的露出領域上にｎ側電極パッドおよびそれから直線状に延びるｎ側枝電極が形成されており、
前記ｐ側枝電極と前記ｎ側枝電極とは前記矩形の窒化物半導体領域の対向する２辺に沿って互いに平行に延びており、
前記ｐ側電極パッドの中心と前記ｎ側電極パッドの中心との距離をＬで表し、互いに平行な前記ｐ側枝電極と前記ｎ側枝電極との距離をＭで表し、そして前記ｐ側電極パッドと前記ｎ側電極パッドとが前記矩形の窒化物半導体領域の対角位置に形成される場合のそれら電極パッドの中心間距離をＬｍａｘで表すときに、０．３＜Ｍ／Ｌ＜１．１およびＬ＜Ｌｍａｘの条件を満たすことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
０．６＜Ｍ／Ｌ＜０．８の条件が満たされることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
Ｍ／Ｌ＝０．７の条件が満たされることを特徴とする請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記ｐ側枝電極はそれが近接する前記電流拡散層の一辺縁から１５μｍ以上内側に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｐ側枝電極が４μｍから８μｍの範囲内の幅を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記電流拡散層が１２０ｎｍから３４０ｎｍの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記ｎ型半導体層の側面はその層に平行な平面に対して９０度未満の傾斜角を有していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記傾斜角は２０度から８０度の範囲内にあることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記傾斜角は２５度から５０度の範囲内にあることを特徴とする請求項８に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記傾斜角は３０度であることを特徴とする請求項９に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記基板上面は周期的な凹凸構造を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を利用して作製される発光素子に関し、特に液晶表示装置のバックライトや一般的照明などのための高輝度光源として利用可能な窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な窒化物半導体発光素子は、サファイア基板上において順次堆積されたｎ型窒化物半導体層、窒化物半導体発光層およびｐ型窒化物半導体層を含でいる。これらのｐ型半導体層側とｎ型半導体層側のそれぞれには、外部電源と接続するためのｐ側電極パッドとｎ側電極パッドが形成されている。
【０００３】
一般にｐ型窒化物半導体層のシート抵抗はｎ型窒化物半導体層に比べて高いので、ｐ型半導体層内の電流拡散を補助する目的のために、ｐ型半導体層のほぼ全面上に例えばＩＴＯ（インジュウム錫酸化物）などの透明電極層が積層されており、この透明電極層上にｐ側電極パッドが形成されている。すなわち、透明電極層は発光層からの光を透過させるとともに、電流拡散層としての機能を果たしている。
【０００４】
サファイア基板などの絶縁性基板が用いられている場合、その基板の裏面上にｎ側電極パッドを形成することができない。したがって、ｐ型半導体層側からのエッチングによってｎ型半導体層を部分的に露出させ、その露出領域上にｎ側電極パッドが形成される。そして、ｐ側電極パッドとｎ側電極パッドとの間で通電することによって、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とに挟まれた発光層からの発光が得られる。
【０００５】
これらのｎ側電極パッドとｐ側電極パッドとの間隔を調整することによって、発光素子の駆動電圧を増減させ得ることが一般に知られている。特許文献１においては、ｐ側電極パッドとｎ側電極パッドとの間隔を所定の範囲に限定することによって、窒化物半導体発光素子における発光の均一性を改善するとともに駆動電圧を低減させ得る技術が開示されている。なお、発光素子に含まれる半導体層は極めて薄いので、ｎ側電極パッドとｐ側電極パッドとの間隔は実質的に半導体層に平行な平面上の距離に相当する。
【０００６】
特許文献２および特許文献３においては、駆動電流が変動した場合でも発光波長の変動が無いかまたは極めて小さく、また駆動電圧を低減させかつ光出力を向上させ得る窒化物半導体発光素子が開示されている。このような発光素子に関しては、ｐ側電極パッドとｎ側電極パッドの端間距離と、発光素子を平面視したときの矩形の長辺長さＸと短辺長さＹにおいてＸ／Ｙで表されるアスペクト比とが一定の条件を満たすべきことが教示されている。
【０００７】
一方、特許文献４および特許文献５では、基板の同一面側にｎ側電極パッドとｐ側電極パッドとが形成された窒化物半導体発光素子において、ｎ側電極パッドおよびｐ側電極パッドから枝状に延伸された延長部を形成し、それによって発光素子中の電流分布を改善することが教示されている。
【０００８】
図８は、特許文献４に開示された窒化物半導体発光素子の一例を示す模式的平面図である。この例では、ｐ型半導体層上の電流拡散層１８上にｐ側電極パッド１９が形成され、そこからｐ側枝電極２０ａ、２０ｂが延びている。この発光素子はｎ型半導体層がエッチングによって部分的に露出された領域２３を有し、この露出領域２３上にｎ側電極パッド２１が形成され、そこからｎ側枝電極２２が延びている。
【０００９】
ｎ側枝電極２２とｐ側枝電極２０ａ、２０ｂとは互いに対向している部分において平行である。すなわち、ｐ側枝電極２０ａ、２０ｂから電流拡散層１８を通って電流が拡散すべき距離が一定に設定されている。同様に、ｎ側枝電極２２から電流が拡散すべき距離も一定に設定されている。したがって、これらの枝電極によって、ｐ側電極パッド１９からｎ側電極パッド２１の方向に向かって流れる電流分布の均一性が改善され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−０１０８４０号公報
【特許文献２】特開２００９−２４６２７５号公報
【特許文献３】特開２００９−２５３０５６号公報
【特許文献４】特表２００３−５２４２９５号公報
【特許文献５】特開２０００−１６４９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
現在では、液晶ＴＶのバックライト用光源や一般照明用光源の分野では、窒化物半導体発光素子を用いたＬＥＤ（発光ダイオード）バックライトやＬＥＤ照明が実用化されつつある。これらの用途に用いられる窒化物半導体発光素子は、これまで一般に使用されていたものに比べて、より大きな駆動電流領域において発光素子の高い特性（高出力、低電圧、低発熱）および低コストが要求されている。しかしながら、上述の特許文献１から５のいずれかの技術をそのまま窒化物半導体発光素子に用いようとすれば、以下のような問題が生じ得る。
【００１２】
例えば、上述の用途に用いる窒化物半導体発光素子ではｐ型半導体層のほぼ全面上に電流拡散層を積層しているので、発光層からの光がその電流拡散層を通って外部へ放射される際に、光の一部が電流拡散層で吸収されることになる。したがって、発光層からの光に対する吸収を低減させるためには、できる限り電流拡散層を薄くしなければならない。しかし、電流拡散層を薄くするほど、電流拡散層のシート抵抗が大きくなり、駆動電圧も増加することになる。また、電流拡散層の増大したシート抵抗は、十分な電流拡散機能および発光の均一性を防げることになる。特に、発光素子に大電流を流すときには、電流集中が発生して、この電流集中箇所に過大な熱が生じ得る。その結果として、キャリアの非発光結合の割合が増加して、光出力の低下をもたらすという問題がある。
【００１３】
また、特許文献４または５におけるように発光素子に枝電極を設ける場合は、駆動電圧低減と電流拡散の特性改善に関しては有効であるが、枝電極の面積を大きくすれば発光層からの光が枝電極に遮られて吸収される割合が増加し、発光素子の光出力が低下するという問題がある。
【００１４】
上述のような先行技術における問題に鑑み、本発明は、窒化物半導体発光素子の電流拡散効率を向上させるとともに、大きな駆動電流密度においても発光均一性と高い光出力を得ながら、駆動電圧を低減させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による窒化物半導体発光素子は、基板上面上の矩形の窒化物半導体領域内において１以上のｎ型半導体層、活性層、および１以上のｐ型半導体層をこの順に含み、ｎ型半導体層はｐ型半導体層側からのエッチングによって形成された部分的露出領域を有し、ｐ型半導体層上には電流拡散層が形成されており、電流拡散層上においてp側電極パッドおよびそれから直線状に延びるｐ側枝電極が形成されており、ｎ型半導体層の部分的露出領域上にｎ側電極パッドおよびそれから直線状に延びるｎ側枝電極が形成されており、ｐ側枝電極とｎ側枝電極とは矩形の窒化物半導体領域の対向する２辺に沿って互いに平行に延びており、ｐ側電極パッドの中心とｎ側電極パッドの中心との距離をＬで表し、互いに平行なｐ側枝電極とｎ側枝電極との距離をＭで表し、そしてｐ側電極パッドとｎ側電極パッドとが矩形の窒化物半導体領域の対角位置に形成される場合のそれら電極パッドの中心間距離をＬｍａｘで表すときに、０．３＜Ｍ／Ｌ＜１．１およびＬ＜Ｌｍａｘの条件を満たすことを特徴としている。
【００１６】
なお、０．６＜Ｍ／Ｌ＜０．８の条件が満たされることがより好ましく、Ｍ／Ｌ＝０．７の条件が満たされることが最も好ましい。
【００１７】
ｐ側枝電極は、それが近接する電流拡散層の一辺縁から１５μｍ以上内側に形成されていることが好ましい。ｐ側枝電極は、４μｍから８μｍの範囲内の幅を有することが好ましい。電流拡散層は、１２０ｎｍから３４０ｎｍの範囲内の厚さを有することが好ましい。
【００１８】
ｎ型半導体層の側面は、その層に平行な平面に対して９０度未満の傾斜角を有していることが好ましい。その傾斜角は２０度から８０度の範囲内にあることがより好ましく、２５度から５０度の範囲内にあることがさらに好ましく、３０度であることが最も好ましい。
【００１９】
さらに、基板上面は周期的な凹凸構造を有することが好ましい。このような凹凸構造によって、基板上に成長させられる窒化物半導体層の結晶品質を改善させることができ、凹凸の散乱効果によって光取出しも向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
上記のような本発明によれば、互いに平行なｐ側枝電極とｎ側枝電極によって電流拡散層の実質的なシート抵抗を低減させ、窒化物半導体発光素子における電流拡散と発光均一性を向上させることができる。また、ｐ側電極パッドとｎ側電極パッドとの中心間の距離Ｌを調整することによって、電流集中が生じずかつ発光素子の駆動電圧低減が可能である。ゆえに、発光素子の光出力の低減をも防止することができ、特に駆動電流が大きいときの電流集中による発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の模式的平面図である。
【図２】図１の窒化物半導体発光素子に対応する模式的断面図である。
【図３】本発明の種々の実施例および比較例による発光素子の模式的上面図である。
【図４】本発明の種々の実施例および比較例による発光素子における駆動電流３０ｍＡのときの比率Ｍ／Ｌと素子特性との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の種々の実施例および比較例による発光素子における駆動電流６０ｍＡのときの比率Ｍ／Ｌと素子特性との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の種々の実施例および比較例による発光素子における駆動電流１００ｍＡのときの比率Ｍ／Ｌと素子特性との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例および先行技術による発光素子における大電流駆動時の発光状態を示す光学写真である。
【図８】先行技術による窒化物半導体発光素子の模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の上面の一例を模式的に示しており、図２は図１の発光素子の断面積層構造を模式的に示している。なお、本願の図面において、長さ、幅、厚さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を表してはいない。
【００２３】
図１および図２に示されているような発光素子は、以下のようにして作製することができる。まず、一主面に周期的な凹凸構造を有するサファイアなどの透明基板８が用意される。そのような周期的凹凸構造は、その上に結晶成長させられる窒化物半導体層中の転位密度を低減するように作用し得り、凹凸の散乱効果によって光取出しも向上させることができる。
【００２４】
基板８の上面上には、窒化物半導体バッファ層１５、ｎ型窒化物半導体層９、窒化物半導体活性層１０、ｐ型クラッド層１４、およびｐ型窒化物半導体１２が、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）によって順次堆積される。
【００２５】
ｐ型半導体層１２上には、電流拡散層として作用するＩＴＯなどの透明電極層７が、例えばスパッタリングで形成される。他方、ｎ型半導体層９においては、透明電極層７側からのエッチングによって、部分的な露出領域２が形成される。
【００２６】
そして、透明電極層７上にはｐ側電極パッド６とｐ側枝電極４が形成され、ｎ型半導体層９の部分的露出領域２上にはｎ側電極パッド５とｎ側枝電極３が形成される。これらのｐ側枝電極４とｎ側枝電極３は、互いに平行に形成される。
【００２７】
さらに、発光素子の上面には、ＳｉＯ２などの保護膜１３が形成される。この保護膜１３においは、ｎ側電極パッド５およびｐ側電極パッド６の少なくとも一部を露出するように開口が設けられている。
【００２８】
なお、ｎ型半導体層９の側面は、発光層１０からの光を外部へ放出しやすくするように、その層に平行な平面に対して９０度未満の傾斜角を有していることが好ましい。そのような傾斜面はエッチングによって形成することができ、傾斜角はエッチング条件（レジストの種類、エッチング液の種類、エッチングの時間など）の選択によって制御することができる。
【００２９】
発光層１０からの光を効率的に発光素子外へ取出すためには、ｎ型半導体層９の側面の傾斜角は２０度から８０度の範囲内にあることが好ましく、２５度から５０度の範囲内にあることがより好ましく、約３０度であることが最も好ましい。ここで、傾斜角を２０度以下にするためには非常に長いエッチング時間を要するので好ましくなく、また傾斜角のさらなる減少に伴ってｐ型半導体層１２の面積が急激に減少するので好ましくない。一方、傾斜角が８０度以上になれば、意義ある程度に光の取出し効率を改善することができない。
【００３０】
本発明による発光素子においては、図１に示されているように、ｐ側電極パッド６の中心Ｏｐとｎ側電極パッド５の中心Ｏｎとの間の距離Ｌが、互いに平行なｐ側枝電極４とｎ側枝電極３との間の距離Ｍに関して０．３＜Ｍ／Ｌ＜１．１の条件を満たすように設定されている。ここで、両電極パッド６、５が矩形の半導体領域の対角位置に形成されている場合に、両電極パッドの中心間の距離が最大のＬｍａｘとなって、発光素子の駆動電圧が最も高くなる。したがって、本発明による発光素子においては、Ｌ＜Ｌｍａｘの条件をも満たす必要がある。
【００３１】
より具体的には、発光素子の電流密度が９０Ａ／ｃｍ２より大きな駆動電流領域においては、０．６＜Ｍ／Ｌ＜０．８の条件を満たすことが好ましく、Ｍ／Ｌが約０．７であることが最も好ましい。
【００３２】
ｐ側電極パッド６とｎ側電極パッド５の中心間距離Ｌが小さくなって上述の０．３＜Ｍ／Ｌ＜１．１の条件を逸脱すれば、発光素子内の電流が両電極パッド６、５の間に集中し、電極パッドによる光吸収の増加と発熱によるキャリアの非発光結合割合の増加とによって、発光素子の光出力が低下する可能性がある。
【００３３】
なお、本発明は矩形状の半導体領域の一辺Ｘと他辺Ｙとのアスペクト比Ｘ／Ｙに制限なく適用し得るが、アスペクト比Ｘ／Ｙが大きくなるほど、本発明の効果がより顕著に発揮され得る。
【００３４】
また、本発明による窒化物半導体発光素子では、例えば１３６Ａ／ｃｍ２（注入電流１５０ｍＡ；注入面積１．１０×１０−３ｃｍ２）の大きな駆動電流密度においても、発光素子チップ全面に渡って発光を均一に分布させることができる。すなわち、本発明による発光素子においては、注入電流の拡散効率を向上させるとともに、大電流密度駆動（９０Ａ／ｃｍ２以上）であっても発光の均一性と高い光出力を得ながら駆動電圧を低減させることができ、また大電流密度駆動における発光素子の放熱性をも改善することができる。
【実施例】
【００３５】
以下において本発明の幾つかの実施例が比較例とともにさらに具体的に説明されるが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００３６】
（実施例１）
本発明の実施例１においては、図１および図２において模式的に図解された発光素子に類似の発光素子が作製された。図３（Ａ）は、本実施例１による発光素子の模式的な上面図を示している。
【００３７】
実施例１の発光素子においては、図２に模式的に示されているように、（０００１）面方位の主面を有するサファイア基板８上に、ＡｌＮバッファ層１５を介して、ｎ型窒化物半導体層９が堆積された。このｎ型半導体層９は、約１０００℃の基板温度で堆積された厚さ９μｍのＧａＮ下地層と厚さ２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層（キャリア濃度：約６×１０１８ｃｍ−３）を含んでいる。
【００３８】
ｎ型半導体層９上には、窒化物半導体活性層１０が堆積された。この活性層１０は多重量子井戸構造を有しており、厚さ３．５ｎｍのｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ量子井戸層と厚さ６ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層とが基板温度約８９０℃のもとで６回繰返して積層されている。
【００３９】
発光層１０上には、基板温度約１０８０℃において、厚さ１５ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ上部クラッド層１４（キャリア濃度：約２×１０１９ｃｍ−３）が堆積され、その上に厚さ８０ｎｍのＭｇドープｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層１２（キャリア濃度：５×１０１９ｃｍ−３）が堆積された。
【００４０】
ｐ型ＧａＮコンタクト層１２の上には、厚さ１８０ｎｍのＩＴＯ透明電極層７がスパッタによって形成された。このＩＴＯ層７のシート抵抗は、約２００Ω／□であった。ＩＴＯ透明電極層７の成膜後に酸素２％と窒素９８％の混合ガス雰囲気中で６００℃において１０分の第１アニールが行われ、波長４５０ｎｍの光に対するＩＴＯ透明電極層７の透過率が９４％以上に高められた。第１アニール終了後にＩＴＯ透明導電層７が一旦大気に曝された後再び炉内に戻されて、真空雰囲気中で５００℃における５分の第２アニールが行われ、ＩＴＯ透明電極層７のシート抵抗が低下させられた。この第２アニル後のＩＴＯ透明導電層７のシート抵抗は、１１Ω／□まで低下した。
【００４１】
ここで、透明電極層７の厚さは特に限定されないが、あまりに薄くされればそのシート抵抗が上昇して、発光素子の駆動電圧が高くなる恐れがある。一方、透明電極層７があまりに厚くされれば、発光素子の駆動電圧を低減させることはできるが、透明電極層７の光吸収によって光出力が低下してしまう。したがって、本発明による発光素子においては、透明電極層７の厚さが１２０ｎｍから３４０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。
【００４２】
透明電極層７は、周知のフォトリソグラフィ法を用いてエッチングされて、その部分的領域が除去される。透明電極層７が部分的に除去された領域において、フォトリソグラフィ法を用いてエッチングがさらに行われ、ｐ型半導体層１２、ｐ型クラッド層１４、および活性層１０を部分的にエッチング除去し、ｎ型半導体層９の部分的領域が露出させられた。
【００４３】
その後、フォトリソグラフィ法を利用して、電子線蒸着と周知のリフトオフ法によって、Ｎｉ（厚さ１００ｎｍ）／Ｐｔ（厚さ５０ｎｍ）／Ａｕ（厚さ５００ｎｍ）からなるｐ側電極パッド６、ｐ側枝電極４、ｎ側電極パッド５、およびｎ側枝電極３が形成された。ここで、フォトリソグラフィの精度の観点と電極による光吸収の抑制の観点から、ｐ側とｎ側の枝電極の幅は４μｍから８μｍの範囲内に形成される。なお、発光素子チップの側面方向に放射される光が吸収されないように、ｐ側枝電極４は電流拡散層７の長辺側の側縁から約１５μｍ以上内側に形成されることが好ましい。
【００４４】
さらに、フォトリソグラフィ法を利用してエッチングを行い、ｎ型半導体層９の側面に傾斜面が形成された。このｎ型半導体層９の側面の傾斜角は、本実施例１においては、その層に平行な平面に対して４０度に設定された。この傾斜側面の効果によって、発光素子の周辺部における光の取出し効率を高めることができる。
【００４５】
以上のようにして、本実施例１においては、長辺（Ｘ）５５０μｍと短辺（Ｙ）２８０μｍを有する矩形の半導体発光素子が得られた。なお、本実施例においては、図３（Ａ）に模式的に示されているように、枝電極間の距離Ｍとｐ側およびｎ側の電極パッドの中心間距離Ｌとの比率Ｍ／Ｌが０．９に設定された。このような実施例１による発光素子の種々の特性が、表１から表３および図４から図６において示されている。
【００４６】
【表１】
0005517882.tif 000002
【００４７】
【表２】
0005517882.tif 000003
【００４８】
【表３】
0005517882.tif 000004
【００４９】
表１から表３は駆動電流がそれぞれ３０ｍＡ、６０ｍＡおよび１００ｍＡの場合における発光素子の種々の特性を示しており、図４から図６のブラフも駆動電流がそれぞれ３０ｍＡ、６０ｍＡおよび１００ｍＡの場合における発光素子の種々の特性を示している。これらの表およびグラフにおいて、Ｖｆは発光素子の駆動電圧（Ｖ）を表し、Ｐｏは光出力（ｍＷ）を表し、ＷＰＥ（Wall Plug Efficiency）は電力効率（％）を表し、そしてＩＱＥは内部量子効率（％）を表している。グラフ中の黒四角印は発光素子特性の実測値を示し、白四角印はシミュレーションによる値を示している。
【００５０】
（実施例２）
本発明の実施例２による発光素子は、図３（Ｂ）の上面図において模式的に示されている。本実施例２の発光素子は、実施例１に比べて、枝電極間の距離Ｍとｐ側およびｎ側の電極パッドの中心間距離Ｌとの比率Ｍ／Ｌが０．７に低減されたことのみにおいて異なっていた。実施例１と２の場合におけるＭ／Ｌの値の変化は、図３（Ａ）と図３（Ｂ）との比較において明瞭に見ることができる。
【００５１】
図６（Ｂ）および（Ｃ）から明らかなように、発光素子を１００ｍＡの電流で駆動する場合に（電流密度＞９０Ａ／ｃｍ２；電流注入面積：１．１０×１０−３ｃｍ２）、実施例２の発光素子（Ｍ／Ｌ＝０．７０）の光出力Ｐｏ（ｍＷ）および電力効率ＷＰＥ（％）が最も高くなることが分かる。
【００５２】
（実施例３）
本発明の実施例３による発光素子は、図３（Ｃ）の上面図において模式的に示されている。本実施例３の発光素子は、他の実施例に比べて、枝電極間の距離Ｍとｐ側およびｎ側の電極パッドの中心間距離Ｌとの比率Ｍ／Ｌがさらに０．５に減少されたことのみにおいて異なっていた。
【００５３】
図７は、発光素子の発光状態をＣＣＤカメラ（HAMAMATSU C8000-20）で撮影した光学写真を示している。ここに添付された光学写真は白黒の濃淡写真として示されているが、元の光学写真は光量の多い領域から少ない領域の順に赤、橙、黄、緑、淡青、青、濃紺まで光の波長が変化しているカラー写真である。このようなカラー写真を白黒写真に変換した場合、中間波長の緑色が最も明るく表され、赤色に向かって波長が長くなるにしたがってまたは濃紺に向かって波長が短くなるにしたがって暗く表される。
【００５４】
図７中の白黒写真では、矩形の発光素子上面の範囲内においては暗い領域が赤色または橙色であって光量が多いことを表しており、比較的明るい領域が黄色または緑色であって光量が相対的に少ないことを表している（ただし、電極パッド領域は青色である）。他方、矩形の発光素子上面の範囲外では赤色や橙色の領域が存在せず、暗い領域は青色または濃紺色を表している。
【００５５】
図７において、（Ａ）は実施例３による発光素子の発光状態を示し、（Ｂ）は特許文献２による発光素子の発光状態を示し、そして（Ｃ）は特許文献３による発光素子の発光状態を示している。また、図７において、（Ａ）は大電流密度１３６Ａ／ｃｍ２（注入電流１５０ｍＡ；注入面積１．１０×１０−３ｃｍ２）における発光状態を表し、（Ｂ）は注入電流が１５０ｍＡで注入面積が１．１７×１０−３ｃｍ２における発光状態を表し、そして（Ｃ）は注入電流が１５０ｍＡで注入面積が１．１２×１０−３ｃｍ２における発光状態を表している。
【００５６】
図７（Ａ）では、本発明の実施例３の発光素子において赤色または橙色に相当する暗い領域が発光素子上面の広い領域に広がっており、広い領域において多くの光量が放出されていることが分かる。他方、図７（Ｂ）では、特許文献２による発光素子において黄色または緑色に相当する比較的明るい領域が発光素子上面の広い領域に広がっており、放出されている光量が広い領域において少ないことが分かる。また、図７（Ｃ）では、特許文献３による発光素子の上面において赤色または橙色に相当する暗い領域から黄色または緑色に相当する比較的明るい領域への変化が観察され、発光素子上面において放出されている光量が領域に依存して非常に不均一であることが分かる。
【００５７】
（比較例１）
比較例１による発光素子は、図３（Ｄ）の上面図において模式的に示されている。この比較例１の発光素子は、上述の実施例に比べて、ｐ側とｎ側の電極パッドを発光素子チップの対角位置（Ｌ＝Ｌｍａｘ）に設置することによって比率Ｍ／Ｌがさらに０．３に減少されたことのみにおいて異なっていた。
【００５８】
表１から表３および図４から図６に示されているように、比較例１による発光素子においては、実施例による発光素子に比べて、３０ｍＡ、６０ｍＡおよび１００ｍＡのいずれの駆動電流においても電圧Ｖｆ（Ｖ）が最も高くかつ電力効率ＷＰＥ（％）が最も低いことが分かる。
【００５９】
（まとめ）
以上をまとめれば、表１から表３において示されているように、実施例１、２、３および比較例１の発光素子において、ｐ側およびｎ側の枝電極間の距離Ｍとｐ側およびｎ側の電極パッドの中心間距離Ｌとの比率Ｍ／Ｌが０．９、０．７、０．５、および０．３にそれぞれ設定された。
【００６０】
まず、実施例および比較例の発光素子を実際に作製する前に、３０ｍＡ、６０ｍＡおよび１００ｍＡの駆動電流において、Ｍ／Ｌが０．５、０．７、０．９、および１．１のそれぞれの条件下で駆動電圧Ｖｆ（Ｖ）、内部量子効率ＩＱＥ（％）および電力効率ＷＰＥ（％）に関してシミュレーションが行われた。前述のように、そのシミュレーションの結果も、図４から図６のグラフにおいて白四角印によって示されている。
【００６１】
さらに、事実を検証するために、実施例１から３および比較例１の発光素子を作製し、３０ｍＡ、６０ｍＡおよび１００ｍＡの駆動電流において、駆動電圧Ｖｆ（Ｖ）、光出力Ｐｏ（ｍＡ）および電力効率ＷＰＥ（％）が実測された。これらの実測結果も、図４から図６のグラフにおいて黒四角印によって示されている。
【００６２】
なお、シミュレーションにおいては内部量子効率ＩＱＥによって光出力が評価されているが、実測においては積分球を用いて測定された全放射束の値で光出力が評価されている。実測とシミュレーションとの間においてそれぞれの評価項目における評価値の絶対値は異なっているが、Ｍ／Ｌに対する各評価項目の依存性は類似の傾向を示していることが分かる。
【００６３】
また、表１から表３および図４から図６に示されているように、実施例１から３および比較例１において、駆動電圧Ｖｆが電極パッド間距離Ｌに依存し、その依存性は注入電流が大きい場合（１００ｍＡ）に顕著になることが分かる。そして、注入電流が１００ｍＡ（電流密度＞９０Ａ／ｃｍ２；注入面積１．１０×１０−３ｃｍ２）の場合に、０．６＜Ｍ／Ｌ＜０．８の範囲にあることが好ましく、Ｍ／Ｌが約０．７であることが最も好ましいことが分かる。
【００６４】
さらに、前述の図７（Ａ）に示したように、Ｍ／Ｌが好ましい範囲内である場合に、大きな駆動電流密度１３６Ａ／ｃｍ２（注入電流１５０ｍＡ；注入面積：１．１０×１０−３ｃｍ２）においても発光素子における発光の均一性が良好であることが分かる。
【００６５】
なお、以上の実施例１から３においては両電極パッドが発光素子チップの中央に対して対称的に配置される場合が説明されたが、そのような対称配置に限定されるわけではない。また、ｐ側およびｎ側の枝電極は、それぞれｐ側とｎ側の電極パッドの円心を通って延びることは必要なことではない。ただし、透明電極層のシート抵抗がｎ型半導体層のシート抵抗よりかなり大きい場合には、ｐ側枝電極は発光素子チップの中央寄りの内側に設置されることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明による窒化物半導体発光素子は、ＬＥＤ照明、液晶ＴＶのバックライトなどに好ましく利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
２  ｎ型窒化物半導体層の露出領域、３  ｎ側枝電極、４  ｐ側枝電極、５  ｎ側電極パッド、６  ｐ側電極パッド、７  透明電極層、８  透明基板、９  ｎ型窒化物半導体層、１０  窒化物半導体活性層、１２  ｐ型窒化物半導体層、１３  保護膜、１４  ｐ型窒化物半導体クラッド層、１５  バッファ層、１８  透明電極層、１９  ｐ側電極パッド、２０ａ、２０ｂ  ｐ側枝電極、２１  ｎ側電極パッド、２２  ｎ側枝電極、２３  ｎ型窒化物半導体層の露出領域。
【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８】
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【図７】
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