(57)【要約】【課題】半導体発光機能層の一方の面に２つの電極を形成した構成の発光素子において、長手方向で均一な発光強度を得る。【解決手段】  半導体発光機能層２０は、Ｓｉ基板１１上に形成され、ｎ型ＧａＮ層（第１の半導体層）２１、ＭＱＷ層２２、ｐ型ＧａＮ層（第２の半導体層）２３からなる積層構造をもつ。ｐ型ＧａＮ層２３の表面（一方の主面）には、他方の端部（左端部）側から右端部側に向かって延伸する形態で透明電極３１が形成されている。この右端部側の領域にはｎ側電極３４が、左端部側の領域にはｐ側電極３３が、それぞれ形成されている。左端部から右端部に向かって透明電極３１の幅が広くなっている。これにより、ｐ側電極３３に近い側においてＭＱＷ層２２を上下方向に流れる電流の広がりが、透明電極３１によって制限される。【選択図】図１
2011243614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型をもつ第１の半導体層上に前記第１の導電型とは逆の導電型である第２の導電型をもつ第２の半導体層が形成された半導体発光機能層が用いられ、当該半導体発光機能層を発光させるための通電に用いられる２つの電極が共に前記半導体発光機能層における前記第２の半導体層が形成された側の主面上に形成された発光素子であって、
前記半導体発光機能層の一方の端部において前記第２の半導体層が前記主面側から除去された箇所で、前記第１の半導体層と接触するように形成された第１の電極と、
前記第２の半導体層の表面において、他方の端部の側から前記一方の端部の側に向かって延伸し、当該延伸方向に垂直な方向における実効長さが、前記他方の端部の側から前記一方の端部の側に向かって長くなるように形成された透明電極と、
前記他方の端部の側において、前記透明電極と接触するように前記透明電極上に形成された第２の電極と、
を具備することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
第１の導電型をもつ第１の半導体層上に発光層が形成され、当該発光層上に前記第１の導電型とは逆の導電型である第２の導電型をもつ第２の半導体層が形成された半導体発光機能層が用いられ、前記半導体発光機能層を発光させるための通電に用いられる２つの電極が共に前記半導体発光機能層における前記第２の半導体層が形成された側の主面上に形成された発光素子であって、
前記半導体発光機能層の一方の端部側において前記主面側から前記第２の半導体層及び前記発光層が除去された箇所で、前記第１の半導体層と接触するように形成された第１の電極と、
前記第２の半導体層の表面において、他方の端部の側から前記一方の端部の側に向かって延伸して形成された透明電極と、
前記他方の端部側において、前記透明電極と接触するように前記透明電極上に形成された第２の電極と、を具備し、
前記第２の半導体層は、前記他方の端部から前記一方の端部に向かう方向に垂直な方向における実効長さが、前記他方の端部から前記一方の端部に向かって長くなるように、前記発光層上に形成されたことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
前記透明電極及び前記半導体発光機能層を覆って絶縁層が形成され、
前記第１の電極、前記第２の電極は、前記絶縁層中に形成された開口を通してそれぞれ前記第１の半導体層、前記透明電極に接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記半導体発光機能層の端部はテーパー加工され、前記第１の電極、前記第２の電極のうちの少なくとも一方は、テーパー加工された前記半導体発光機能層の端部を、前記絶縁層を介して覆っていることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１の半導体層は、エピタキシャル成長によってシリコン基板上に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記半導体発光機能層における前記端部以外の側面がテーパー加工されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記一方の端部から前記他方の端部に向かう方向に垂直な方向における前記半導体発光機能層の幅に対する、前記第１の電極と前記第２の電極の間隔の比率が１０以上であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体を構成材料として発光する発光素子の構造に関し、特に線状の発光素子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、各種の目的に使用されている。例えば、これを用いた照明機器は、従来の白熱電球や蛍光灯と比べて低消費電力かつ低発熱性のために、これらを将来的に置換することが期待されている。ここで、ＬＥＤにおけるｐ型半導体層やｎ型半導体層は、通常、エピタキシャル成長やイオン注入等によって形成される。このため、ｐｎ接合面は半導体ウェハの表面と平行に形成され、ｐ側に接続された電極とｎ側に接続された電極は、この半導体層の上面と下面に振り分けられる。これらの電極間にｐｎ接合の順方向電流を流すことによってこの発光素子を発光させることができる。この際、一般に電極はこの光を遮る金属で構成されるため、電極が形成された箇所から光を取り出すことは困難である。また、この電流が発光素子内で均一でないと、均一な発光を得ることはできない。
【０００３】
こうした課題を解決する発光素子の具体的な構成は、例えば特許文献１に記載されている。その断面図を図８に示す。この発光素子９０において発光する半導体発光機能層９１は、下側にｐ型半導体層９２、上側にｎ型半導体層９３がある２層構造とされる。半導体発光機能層９１の下面（ｐ型半導体層９２の下面）全体には金属で構成されたｐ側電極９４が形成され、半導体発光機能層９１の上面（ｎ型半導体層９３の上面）の一部には、金属で構成されたｎ側電極９５が形成される。更に、上面全体には、ｎ側電極９５を覆って透明電極９６が形成される。透明電極９６の材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）やＺｎＯ（Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）等があり、これらは導電性であると同時に、この発光素子９０が発する光に対して透明である。
【０００４】
この構造においては、この発光素子９０を動作させる（発光させる）ための電圧は、ｐ側電極９４とｎ側電極９５間に印加される。この際、ｐ側電極９４は下面全面に形成され、ｎ側電極９５は上面全面に形成された透明電極９６と接続される。ｐ型半導体層９２の下面全面はｐ側電極９４に覆われているため、電位は一様である。また、透明電極９６の存在によってｎ型半導体層９３の上面全体における電位もほぼ一様となるため、半導体発光機能層９１中における電流は、その上下方向（ｐｎ接合方向）にわたってほぼ一様に流れる。このため、面内において均一な発光が得られる。
【０００５】
この際、図８中の上側に発された光は、半導体発光機能層９１の左端部においてはｎ側電極９５によって遮られるものの、大部分の領域においては、遮られることなく透明電極９６を透過する。このため、図８中の点線矢印で示されるように、均一な発光を取り出すことができる。
【０００６】
このように、透明電極を一方の極に接続された電極として用いることにより、半導体発光機能層９１の表面の電位を一様とすることができ、均一な発光をする発光素子を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−８５８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発光ダイオードの両電極がそれぞれ半導体発光機能層の上面と下面に接続される構成の発光素子であれば、上記の構成により、均一な発光を取り出すことができる。しかしながら、発光ダイオードの両電極が共に半導体発光機能層の同一主面側（例えば半導体発光機能層の上面側）に形成される場合には、均一な発光を得ることが困難である。これは、両電極間の間隔が広くなるほど顕著である。
【０００９】
図９に、図８と同様の構成を、両電極を半導体発光機能層の一方の面側に設け、かつ両電極間で細長い構成をもつ発光素子１９０に適用した場合の上面図（ａ）、そのＰ−Ｐ方向の断面図（ｂ）を示す。ここで、半導体発光機能層１９１は、ｎ型半導体層１９２とその上のｐ型半導体層１９３で構成される。右端部においてはｐ型半導体層１９３は除去されてｎ型半導体層１９２が露出し、その上にｎ側電極１９４が形成される。左端部のｐ型半導体層１９３上には、ｐ型電極１９５が形成される。図８と同様に、透明電極１９６は、ｐ側電極１９５を覆い、ｐ型半導体層１９３上面全体に形成されている。なお、図９（ｂ）は断面図であるが、説明のために各半導体層のハッチングは省略している。
【００１０】
この場合に、半導体発光機能層１９１を発光させるための電流は、図９（ａ）の矢印に示されるように、ｐ側電極１９５側からｎ側電極１９４側へ流れる。この間の電流経路としては、例えば図９（ｂ）中の矢印で示されるように様々なものがある。これは、ｐ側電極１９５からｎ側電極１９４までの水平方向の間隔が広いため、透明電極１９６中、ｐ型半導体層１９３中、ｎ型半導体層１９２中のそれぞれを水平方向に流れる成分が多くなるためである。また、これらの層はいずれもこの間隔と比べて薄いため、これらの層を水平方向に流れる電流に対する電気抵抗は高い。一方、発光に寄与する電流は、図９（ｂ）中に太い黒矢印で示すような、ｐｎ接合（ｐ型半導体層１９３とｎ型半導体層１９２の界面）を通過する電流であり、この電流によって点線矢印で示される光が発される。この電流強度は、水平方向に流れる電流経路における抵抗が大きいために電圧降下が発生する場合には、この電圧降下に依存する。この電圧降下は、電流経路に大きく依存するため、水平方向において均一な発光強度を得ることは困難である。このため、この発光強度の不均一性は、透明電極１９６、ｐ型半導体層１９３、ｎ型半導体層１９２の膜厚構成や各層の抵抗率に依存する。例えば、半導体発光機能層１９１を窒化ガリウム（ＧａＮ）で構成する場合、エピタキシャル基板上にｎ型ＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層を順次形成することが通常である。この場合には、ｎ型ＧａＮ層の抵抗は低く、ｐ型ＧａＮ層や透明電極の抵抗はこれよりも高くなる。こうした場合には、通常はｐ側電極１９５近くで発光強度が高く、ｎ側電極１９４近くで発光強度が低くなる。透明電極やｐ型ＧａＮ層の抵抗が無視できる場合にはこうした問題は発生しないが、実際には透明電極を構成する材料やｐ型ＧａＮの導電率を高くすることは困難であるため、これらの抵抗を無視できる程度に小さくすることは困難である。
【００１１】
すなわち、半導体発光機能層の一方の面に２つの電極を形成した構成の発光素子において、長手方向で均一な発光強度を得ることは困難であった。こうした問題は、特に２つの電極の間隔が広い場合に顕著である。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の発光素子は、第１の導電型をもつ第１の半導体層上に前記第１の導電型とは逆の導電型である第２の導電型をもつ第２の半導体層が形成された半導体発光機能層が用いられ、当該半導体発光機能層を発光させるための通電に用いられる２つの電極が共に前記半導体発光機能層における前記第２の半導体層が形成された側の主面上に形成された発光素子であって、前記半導体発光機能層の一方の端部において前記第２の半導体層が前記主面側から除去された箇所で、前記第１の半導体層と接触するように形成された第１の電極と、前記第２の半導体層の表面において、他方の端部の側から前記一方の端部の側に向かって延伸し、当該延伸方向に垂直な方向における実効長さが、前記他方の端部の側から前記一方の端部の側に向かって長くなるように形成された透明電極と、前記他方の端部の側において、前記透明電極と接触するように前記透明電極上に形成された第２の電極と、を具備することを特徴とする。
本発明の発光素子は、第１の導電型をもつ第１の半導体層上に発光層が形成され、当該発光層上に前記第１の導電型とは逆の導電型である第２の導電型をもつ第２の半導体層が形成された半導体発光機能層が用いられ、前記半導体発光機能層を発光させるための通電に用いられる２つの電極が共に前記半導体発光機能層における前記第２の半導体層が形成された側の主面上に形成された発光素子であって、前記半導体発光機能層の一方の端部側において前記主面側から前記第２の半導体層及び前記発光層が除去された箇所で、前記第１の半導体層と接触するように形成された第１の電極と、前記第２の半導体層の表面において、他方の端部の側から前記一方の端部の側に向かって延伸して形成された透明電極と、前記他方の端部側において、前記透明電極と接触するように前記透明電極上に形成された第２の電極と、を具備し、前記第２の半導体層は、前記他方の端部から前記一方の端部に向かう方向に垂直な方向における実効長さが、前記他方の端部から前記一方の端部に向かって長くなるように、前記発光層上に形成されたことを特徴とする。
本発明の発光素子において、前記透明電極及び前記半導体発光機能層を覆って絶縁層が形成され、前記第１の電極、前記第２の電極は、前記絶縁層中に形成された開口を通してそれぞれ前記第１の半導体層、前記透明電極に接触することを特徴とする。
本発明の発光素子において、前記半導体発光機能層の端部はテーパー加工され、前記第１の電極、前記第２の電極のうちの少なくとも一方は、テーパー加工された前記半導体発光機能層の端部を、前記絶縁層を介して覆っていることを特徴とする。
本発明の発光素子において、前記第１の半導体層は、エピタキシャル成長によってシリコン基板上に形成されたことを特徴とする。
本発明の発光素子は、前記半導体発光機能層における前記端部以外の側面がテーパー加工されていることを特徴とする。
本発明の発光素子は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かう方向に垂直な方向における前記半導体発光機能層の幅に対する、前記第１の電極と前記第２の電極の間隔の比率が１０以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は以上のように構成されているので、半導体発光機能層の一方の面に２つの電極を形成した構成の発光素子において、長手方向で均一な発光強度を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光素子の上面図（ａ）及びそのＡ−Ａ方向における断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施の形態に係る発光素子のＢ−Ｂ方向における断面図（ａ）、Ｃ−Ｃ方向における断面図（ｂ）、Ｄ−Ｄ方向における断面図（ｃ）である。
【図３】本発明の実施の形態に係る発光素子の使用される際の形態の２つの例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る発光素子の第１の変形例の上面図（ａ）、そのＥ−Ｅ方向における断面図（ｂ）、Ｆ−Ｆ方向における断面図（ｃ）、Ｇ−Ｇ方向における断面図（ｄ）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る発光素子の第２の変形例の上面図（ａ）、そのＨ−Ｈ方向における断面図（ｂ）、Ｉ−Ｉ方向における断面図（ｃ）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る発光素子の第３の変形例の上面図（ａ）、そのＪ−Ｊ方向における断面図（ｂ）、Ｋ−Ｋ方向における断面図（ｃ）、Ｌ−Ｌ方向における断面図（ｄ）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る発光素子の第４の変形例の上面図（ａ）、そのＭ−Ｍ方向における断面図（ｂ）、Ｎ−Ｎ方向における断面図（ｃ）、Ｏ−Ｏ方向における断面図（ｄ）である。
【図８】従来の発光素子の一例の断面図である。
【図９】両電極を一方の主面側に形成した従来の発光素子の一例の平面図（ａ）、そのＰ−Ｐ方向における断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態となる発光素子につき説明する。この発光素子は、半導体発光機能層における一方の主面側にｐ側電極（アノード）とｎ側電極（カソード）が共に形成される。また、半導体発光機能層は、特にｐ側電極からｎ側電極に向かう方向において細長い形態をなしている。
【００１７】
図１は、この発光素子１０の上面図（ａ）、及びそのＡ−Ａ方向の断面図（ｂ）である。また、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）におけるＢ−Ｂ方向、Ｃ−Ｃ方向、Ｄ−Ｄ方向の断面図である。
【００１８】
この発光素子１０において発光する半導体発光機能層２０は、Ｓｉ基板１１上に形成され、ｎ型ＧａＮ層（第１の半導体層）２１、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）層２２、ｐ型ＧａＮ層（第２の半導体層）２３からなる積層構造をもつ。この構成における主たる発光層はＭＱＷ層２２である。図１（ｂ）中の一方の端部（右端部）側の領域においては、ｐ型ＧａＮ層２３とＭＱＷ層２２とが部分的に除去されている。
【００１９】
ｐ型ＧａＮ層２３の表面（一方の主面）には、他方の端部（左端部）側から右端部側に向かって延伸する形態で透明電極３１が形成されている。更に、半導体発光機能層２０及び透明電極３１を覆う形態で絶縁層３２が形成されている。右端部側でｐ型ＧａＮ層２３とＭＱＷ層２２とが部分的に除去された領域と、左端部側の領域の２箇所において、この絶縁層３２には開口が形成されている。この右端部側の領域にはｎ側電極（カソード：第１の電極）３４が、左端部側の領域にはｐ側電極（アノード：第２の電極）３３が、それぞれ形成されている。この構成により、ｎ側電極３４はｎ型ＧａＮ層２１と、ｐ側電極３３は透明電極３１と、それぞれ接続される。透明電極３１とｎ側電極３４は接触していない構成とされる。なお、構成の説明を容易にするために、図１（ａ）においては絶縁層３２の記載を省略している。
【００２０】
また、Ｓｉ基板１１及びこの上の半導体発光機能層２０の端部は、図１（ｂ）に示されるように、テーパー形状とされている。ｐ側電極３３、ｎ側電極３４は、このテーパー形状とされた部分を絶縁層３２を介して覆っている。なお、上記の構造は絶縁性の支持基板（図示せず）上に形成されている。
【００２１】
ここで、Ｓｉ基板１１は、シリコンの単結晶基板であり、不純物がドーピングされて高導電性とされていても、ノンドープとされて高抵抗率とされていてもよい。この上に良質の半導体発光機能層２０（ｎ型ＧａＮ層２１、ＭＱＷ層２２、ｐ型ＧａＮ層２３）がヘテロエピタキシャル成長できるように、その面方位は適宜設定される。
【００２２】
ｎ型ＧａＮ層２１、ＭＱＷ層２２、ｐ型ＧａＮ層２３は、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＳｉ基板１１上にエピタキシャル成長させることができる。ｎ型ＧａＮ層２１にはドナーとなる不純物が、ｐ型ＧａＮ層２３にはアクセプタとなる不純物が適宜ドーピングされる。ｎ型ＧａＮ層２１の厚さは例えば５．０μｍ、ｐ型ＧａＮ層２３の厚さは例えば０．２μｍ程度とすることができる。また、ＭＱＷ層２２は、例えば数ｎｍ〜数１０ｎｍの厚さのＩｎＧａＮ、ＧａＮ薄膜が複数積層された構造をもち、ＩｎＧａＮ、ＧａＮの各層はｎ型ＧａＮ層２１、ｐ型ＧａＮ層２３と同様にエピタキシャル成長により形成される。
【００２３】
半導体発光機能層２０の右端部の領域でｐ型ＧａＮ層２３、ＭＱＷ層２２を除去してｎ型ＧａＮ層２１を露出させるためには、この領域以外にフォトレジストを形成し、これをマスクとしてドライエッチングを行う。また、半導体発光機能層２０を図１の形態に加工し、かつ端部をテーパー化する工程は、半導体発光機能層２０を上記の順序で形成した後に、テーパー形状とされたフォトレジストをその上に形成し、これをマスクとしたドライエッチングにより行われる。フォトレジストのテーパー化は、露光条件や現像条件の調整によって行うことができる。これにより、図１（ｂ）に示されたテーパー角θを、例えば３０〜６０°とすることができる。
【００２４】
透明電極３１は、ｐ型ＧａＮ層２３とオーミック接触が可能で、かつ半導体発光機能層２０が発する光に対して透明な材料として、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）やＺｎＯ（Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）等で構成される。なお、ｐ型ＧａＮ層２３との間のオーミック性や密着性等を向上させるために、これらの間に、光が充分透過する程度に薄いチタン（Ｔｉ）層やニッケル（Ｎｉ）層を挿入することもできる。透明電極３１のパターニングは、全面に上記の透明電極材料を成膜し、所望の箇所にフォトレジスト等のマスクを形成してからエッチングを行い、所望の箇所以外の透明電極材料を除去する（エッチング法）、（２）所望の箇所以外にフォトレジスト等のマスクを形成してから全面に上記の透明電極材料を成膜し、後でマスクを除去することによって所望の箇所以外の透明電極材料を除去する（リフトオフ法）、のいずれかの方法を用いることができる。なお、透明電極３１を構成する材料には高い光透過率が要求されるため、その導電率はｐ側電極３３、ｎ側電極３４を構成する材料よりも低い。このため、図１中の左右方向における透明電極３１の電気抵抗は、一般にｐ側電極３３、ｎ側電極３４よりも高い。
【００２５】
絶縁層３２は、充分な絶縁性をもち、かつこの発光素子１０（半導体発光機能層２０）が発する光に対して透明な材料で構成され、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成される。その形成は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いることにより、右端部の領域においてｐ型ＧａＮ層２３とＭＱＷ層２２が除去された箇所の段差部や、テーパー化された端部においてもこれを被覆性よく形成することが可能である。  
【００２６】
ｐ側電極３３は、アルミニウム（Ａｌ）等の導電性の高い金属で形成される。ｎ側電極３４は、ｎ型ＧａＮ層２１とオーミック接触がとれる材料で構成される。ｐ側電極３３、ｎ側電極３４のパターニングは、透明電極３１のパターニングと同様に行うことができる。ｐ側電極３３、ｎ側電極３４を構成する材料には、光透過率の高さは要求されない。このため、これらの導電率を透明電極３１を構成する透明電極材料よりも高くすることができ、ｐ側電極３３やｎ側電極３４中の電気抵抗（あるいはこれらによる電圧降下）は無視することができる。一方、半導体発光機能層２０が発する光は、ｐ側電極３３、ｎ側電極３４を透過しない。
【００２７】
この構成により、ｐ側電極３３は透明電極３１を介してｐ型ＧａＮ層２３と接続され、ｎ側電極３４はｎ型ＧａＮ層２１に直接接続される。これにより、ｐ側電極３１に正、ｎ側電極３４に負の電圧を印加することにより、半導体発光機能層２０中の発光層（主にＭＱＷ層２２）を発光させることができる。この光は、ｐ型ＧａＮ層２３の表面から直接、あるいは透明電極３１を通して図１（ｂ）中の上側に発せられる。
【００２８】
ここで特徴的なのは、図１（ａ）、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示されるように、透明電極３１の幅（透明電極３１が延伸する方向に垂直な方向の長さ）が発光素子１０におけるｎ側電極３４からｐ側電極３１に向かう方向（図１中の左右の方向）にわたり均一ではないことである。具体的には、左端部（他方の端部：ｐ側電極３３がある側）から右端部（一方の端部：ｎ側電極３４がある側）に向かってこの幅が広くなっている。これにより、ｐ側電極３３に近い側においてＭＱＷ層２２を上下方向に流れる電流の広がりが、透明電極３１によって制限される。従って、透明電極３１が均一な幅をもつ場合と比べて、ｐ側電極３３に近い側における発光強度を低くすることができる。あるいは、ｎ側電極３４に近い側でＭＱＷ層２２を上下方向に流れる電流を増大させることができ、ｎ側電極３４に近い側の発光強度を高めることができる。
【００２９】
すなわち、発光素子１０の長手方向（図１（ａ）における左右の方向）で発光強度を均一化することができる。この効果は、長手方向の発光の不均一性が問題になる場合、すなわち、発光体１０におけるｐ側電極３３とｎ側電極３４の間隔が広く、発光体１０が長い場合に顕著である。具体的には、例えば、ｎ側電極３４とｐ側電極３３の間における半導体発光機能層２０の幅に対するｎ側電極３４とｐ側電極３３の間隔の比率が１０以上である場合に、特に顕著となる。この際、透明電極３１の幅は長手方向の発光強度が均一になるように適宜設定される。この幅の最適分布は、半導体発光機能層２０と透明電極３１中に流れる電流分布によって決まり、これはｎ型ＧａＮ層２１、ｐ型ＧａＮ層２３、透明電極３１の厚さ、抵抗率等によって決まる。
【００３０】
また、図１の構成においては、ｐ側電極３３は透明電極３１上に形成され、ｐ側電極３３とｐ型ＧａＮ層２３とは直接接していない。仮に、特許文献１に記載の技術のように、ｐ側電極３３と透明電極３１の上下関係を逆転させ、左端部でｐ側電極３３とｐ型ＧａＮ層２３とが直接接する構成とした場合には、電気抵抗の低いｐ側電極３３から直接ｐ型ＧａＮ層２３に流れる電流が支配的となり、透明電極３１からｐ型ＧａＮ層２３に流れる電流成分は小さくなる。このため、ｐ側電極３３近傍の発光強度が特に高くなり、透明電極３１の幅を変えることによる発光強度の均一化の効果は小さくなる。すなわち、上記の効果を得るためには、図１、２に示されたように、透明電極３１がｐ型ＧａＮ層２３上に形成され、ｐ側電極３３はこの透明電極３１上に形成される構成が好ましい。
【００３１】
また、上記の例では、半導体発光機能層２０の全ての側面がテーパー化され、テーパー化された端部が、共に絶縁層３２を介してｐ側電極３３、ｎ側電極３４で覆われている。半導体発光機能層２０における主な発光層はＭＱＷ層２２であるが、この構成により、ＭＱＷ層２２の端部は、ｐ側電極３３、ｎ側電極３４によって遮光される。また、この構成により、発光層から斜め上方向、横方向に発せられた光の一部は、このテーパー化された側面で反射し、下側にあるＳｉ基板１１で吸収される。これにより、例えばこの発光素子１０を配列させて使用した場合に、隣接する発光素子１０同士間での発光のクロストークの発生を抑制することができる。この際、例えば、テーパー化する箇所は、適宜設定することが可能である。例えば、図１（ａ）（ｂ）における左右端部の側面のみをテーパー化し、他の側面（図２（ａ）（ｂ）（ｃ）の側面）はテーパー化しない構成とすることも可能である。テーパー化しない側面を設けた場合においては、この側面が設けられた方向における発光素子１０のサイズを小さくすることができる。すなわち、テーパー化する箇所は、発光のクロストークが問題となる箇所だけとすることができる。テーパー化する側面における加工と、テーパー化しない側面における加工を分けて行うことにより、こうした形状を実現することが可能である。
【００３２】
図１、２の構成の発光素子１０が好ましく使用される例としては、図３（ａ）に示すような７セグメントディスプレイや、図３（ｂ）に示すような１次元発光素子アレイがある。７セグメントディスプレイは表示素子として、１次元発光素子アレイは表示素子や計測用の発光素子として好ましく用いることができる。こうした場合に、各発光素子における発光強度をその長さ方向で均一とし、かつ隣接する発光素子間のクロストークを減少させることができる。
【００３３】
上記の発光素子１０における透明電極３１の形状（パターン）は、実効的な透明電極３１の幅（透明電極３１の延伸方向（長手方向）に垂直な方向における実効長さ）を調整できる限りにおいて、適宜設定が可能である。図４に、上記の発光素子１０の第１の変形例である発光素子４０の上面図（ａ）、そのＥ−Ｅ方向の断面図（ｂ）、そのＦ−Ｆ方向の断面図（ｃ）、そのＧ−Ｇ方向の断面図（ｄ）を示す。なお、この発光素子４０における図１（ｂ）に相当する断面図は図１（ｂ）と同様となるため、省略する。この構成においては、透明電極３１の幅を、ｎ側電極３４からｐ側電極３３に向かって段階的に細くしている。これによっても同様の効果を奏することは明らかである。
【００３４】
また、上記の例では、発光素子の長手方向における透明電極の全幅を変えていたが、実際の全幅は変えずに、長手方向に垂直な方向における実効長さを変えることもできる。例えば、透明電極の全幅は変えずに、この幅方向の内側において空隙を形成することによりこの実効長さを変化させることができる。図５に、この形態を用いた第２の変形例である発光素子５０の上面図（ａ）、そのＨ−Ｈ方向の断面図（ｂ）、そのＩ−Ｉ方向の断面図（ｃ）を示す。この構成においても、同様の効果を奏することは明らかである。
【００３５】
透明電極の全幅を変えると共に、この幅方向の内側に空隙を設けることによってこの実効長さを変えることもできる。図６は、この構成を用いた第３の変形例である発光素子６０の上面図（ａ）、そのＪ−Ｊ方向の断面図（ｂ）、そのＫ−Ｋ方向の断面図（ｃ）、そのＬ−Ｌ方向の断面図（ｄ）を示す。
【００３６】
また、透明電極の長手方向に垂直な方向における実効長さは一定とし、代わりにｐ型ＧａＮ層（第２の半導体層）２３の幅を調整することによっても、同様の効果を奏する。図７は、この構成の一例となる第４の変形例である発光素子７０の上面図（ａ）、そのＭ−Ｍ方向の断面図（ｂ）、そのＮ−Ｎ方向の断面図（ｃ）、そのＯ−Ｏ方向の断面図（ｄ）である。この構成においては、透明電極３１の幅（透明電極３１の延伸方向に垂直な方向における実効長さ）は一定であり、代わりに、その下側にあるｐ型ＧａＮ層（第２の半導体層）２３の幅（透明電極３１の延伸方向に垂直な方向における実効長さ）が、左端部側から右端部側に向かって長くなっている。この半導体発光機能層２０において実際の発光層となるのはＭＱＷ層２２であり、ｐ型ＧａＮ層２３は、この発光層に接続される半導体層として機能するため、こうした構成としても、同様の効果を奏することは明らかである。また、ｐ型ＧａＮ層２３の形態を、第１〜第３の変形例における透明電極３１の形態と同様にすることも可能である。あるいは、この構成と、第１〜第３の変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００３７】
また、上記の例以外でも、透明電極やｐ型ＧａＮ層（第２の半導体層）の長手方向に垂直な方向における実効長さが、ｐ側電極（第２の電極）側で短く、ｎ側電極（第１の電極）側で長くなる形態は、適宜設定が可能である。
【００３８】
また、上記の構成においては、Ｓｉ基板１１上に、半導体発光機能層２０として、第１の半導体層としてｎ型ＧａＮ層２１、発光層としてＭＱＷ層２２、第２の半導体層としてｐ型ＧａＮ層２３が形成された例につき記載した。しかしながら、ＭＱＷ層２２を用いない場合でも、単純なｐｎ接合を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）として動作することは明らかである。あるいは、発光層として上記の構成のＭＱＷ層以外の構成のものを用いることもできる。また、ＧａＮ以外の材料で半導体発光機能層を構成することもできる。この場合、発光波長に応じて半導体材料を設定することができる。
【００３９】
また、上記の例では基板（Ｓｉ基板１１）側にｎ型半導体層（第１の半導体層）を、その上にｐ型半導体層（第２の半導体層）を形成したが、上側の半導体層における導電率が低い場合には、これらの伝導型が逆であっても同様の効果を奏することは明らかである。すなわち、第１の半導体層と第２の半導体層の伝導型が逆であり、これらの半導体層に接続される２つの電極が半導体発光機能層の一方の主面側において形成された構成であれば、上記の構成は有効である。
【００４０】
更に、半導体発光機能層が基板上に形成されていなくとも、上記の効果を奏することは明らかである。また、基板が用いられる場合に、基板と半導体発光機能層との間に、半導体発光機能層の結晶性を高めるための緩衝層を挿入することも可能である。２つの電極を半導体発光機能層の同一主面側に形成する限りにおいて、基板や緩衝層は絶縁性であっても導電性であってもよい。
【００４１】
また、前記の通り、半導体発光機能層の端部をテーパー化することによりクロストークを抑制することができるが、発光強度を半導体発光機能層の長手方向において均一化することは、このテーパー化の有無に関わらず可能である。また、テーパー化した端部を電極で覆う構造の場合には、この端部における電極と各半導体層や発光層との間の絶縁性を確保するために絶縁層は必須である。しかしながら、この構造を用いない場合には、絶縁層を用いずに、例えば図１中の左端部において透明電極３１上にｐ側電極３３を局所的に形成し、右端部においてｎ型ＧａＮ層２１上にｎ側電極３４を局所的に形成することも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０、４０、５０、６０、７０、９０、１９０  発光素子
１１  Ｓｉ基板（基板）
２０、９１、１９１  半導体発光機能層
２１  ｎ型ＧａＮ層（第１の半導体層）
２２  ＭＱＷ層（発光層）
２３  ｐ型ＧａＮ層（第２の半導体層）
３１、９６、１９６  透明電極
３２  絶縁層
３３、９４、１９５  ｐ側電極（第２の電極）
３４、９５、１９４  ｎ側電極（第１の電極）
９２、１９３  ｐ型半導体層
９３、１９２  ｎ型半導体層
【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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