(57)【要約】  【課題】  発光面積を広くすると共に、高効率で、均一な発光強度分布の半導体発光素子を提供することを目的とする。  【解決手段】  第１導電型半導体層に設けられた第１の電極と、第２導電型半導体層に設けられた第２の電極とを同一面側に備え、第１の電極は第２の電極に囲まれており、第１の電極は、互いに離間された第１電極部と第２電極部とを有すると共に、第１電極部から延伸された第１延伸部と、第２電極部から延伸された第２延伸部とを有し、さらに、第１延伸部と第２延伸部との間に、第１及び第２延伸部と離間して設けられた第３電極部を有し、第３電極部は、第１及び第２延伸部の延伸方向と異なる方向に長い形状である半導体発光素子。  【選択図】  図１
2008277358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体層に設けられた第１の電極と、第２導電型半導体層に設けられた第２の電極とを同一面側に備え、前記第１の電極は前記第２の電極に囲まれており、
前記第１の電極は、互いに離間された第１電極部と第２電極部とを有すると共に、前記第１電極部から延伸された第１延伸部と、前記第２電極部から延伸された第２延伸部とを有し、さらに、前記第１延伸部と前記第２延伸部との間に、前記第１及び第２延伸部と離間して設けられた第３電極部を有し、
前記第３電極部は、前記第１及び第２延伸部の延伸方向と異なる方向に長い形状である半導体発光素子。
【請求項２】
前記第３電極部は、前記第１及び第２延伸部を結ぶ直線と略平行な方向に長い形状である請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第３電極部は、前記第１延伸部及び／または第２延伸部の延伸方向と略垂直な方向に長い形状である請求項１または２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１延伸部と前記第２延伸部とは、略平行である請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１電極部と前記第２電極部とは対向しており、前記第１延伸部と前記第２延伸部の延伸方向は略等しい請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第３電極部は、略楕円形状である請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１導電型半導体層はｎ型窒化物半導体層であり、前記第２導電型半導体層はｐ型窒化物半導体層である請求項１〜６のいずれか１項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、半導体発光素子に係わり、特に、一対の電極が半導体発光素子の同一面側に形成されて構成される半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体層の積層構造体からなる半導体発光素子において、高出力化を実現するために、種々の研究開発が行われている（例えば、特許文献１〜６参照）。
【０００３】
その一例を図７に示す。図７に示す素子は、フリップチップ用の素子であり、サファイア基板などの絶縁性基板上に、ｎ型窒化物半導体層、発光層、ｐ型窒化物半導体層が順に積層され、窒化物半導体層構造の同一面側に、光反射性のｐ側電極３１と、ｎ側電極３２、３３とが設けられている。ｐ側電極３１はｐ型窒化物半導体層表面のほぼ全面に形成され、ｎ側電極３２、３３は、ｐ型窒化物半導体層及び発光層の一部が除去されて露出したｎ型窒化物半導体層表面に形成される。ｎ側電極は、バンプなどの導電性部材を介して通電される電極部３２と、そこから延伸させた延伸部３３とによって構成されており、延伸部を設けることによって、電流を所定の領域に過度に集中させず、発光面の輝度を均一とすることを意図している。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６４９３０号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５４８０号公報
【特許文献３】特開２００２−３１９７０５号公報
【特許文献４】特開２００４−６９９１号公報
【特許文献５】特開２００４−５６１０９号公報
【特許文献６】特開２００５−３９２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、電極部と延伸部とを設けても、その形状や配置等によって、電流分布に偏りが生じることがあり、均一で効率的な発光特性を得ることは困難である。例えば上述の図７のようにｎ電極の延伸部間にｐ電極を配置したとしても、延伸部間の距離が大きければ、延伸部間で電流が充分に発光層に広がることができず、素子内の電流分布が偏り、発光強度分布の偏った素子となってしまう。
【０００６】
また、このような電極部や延伸部は、通常、非透光性の材料が用いられるため、または非発光領域に形成されるため、単に電極部や延伸部を増やすことで電流分布を均一化しようとすると、発光面積が減少してしまい、素子全体の出力が低下し、発光効率も低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高効率で、均一な発光強度分布の半導体発光素子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】
【０００８】
上述したような問題を解決するために、本発明の発光装置は、第１導電型半導体層に設けられた第１の電極と、第２導電型半導体層に設けられた第２の電極とを同一面側に備え、第１の電極は第２の電極に囲まれており、第１の電極は、互いに離間された第１電極部と第２電極部とを有すると共に、第１電極部から延伸された第１延伸部と、第２電極部から延伸された第２延伸部とを有し、さらに、第１延伸部と第２延伸部との間に、第１及び第２延伸部と離間して設けられた第３電極部を有し、第３電極部は、第１及び第２延伸部の延伸方向と異なる方向に長い形状である。
【０００９】
また、本発明の発光装置は、上述の構成に加えて、以下の構成を組み合わせることができる。第３電極部は、第１及び第２延伸部を結ぶ直線と略平行な方向に長い形状である。第３電極部は、第１延伸部及び／または第２延伸部の延伸方向と略垂直な方向に長い形状である。第１延伸部と第２延伸部とは、略平行である。第１電極部と第２電極部とは対向しており、第１延伸部と第２延伸部の延伸方向は略等しい。第３電極部は、略楕円形状である。第１導電型半導体層はｎ型窒化物半導体層であり、第２導電型半導体層はｐ型窒化物半導体層である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体発光素子によれば、発光強度分布を均一化でき、また、素子内の電位差を小さくして順電圧を低減でき、発光効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の半導体発光素子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
〔実施の形態１〕
半導体発光素子１００は、図１及び図２に示すように、通常、透光性の基板１０上に、第１導電型半導体層１１、発光層１２及び第２導電型半導体層１３がこの順に積層されており、第２導電型半導体層１３上に第２の電極１７が形成されている。また、この半導体発光素子では、第１導電型半導体層１１は、１つの半導体発光素子の一部の領域において、第２導電型半導体層１３及び発光層１２、任意に第１導電型半導体層１１の深さ方向の一部が除去されて、表面が露出しており、この露出表面上に第１の電極が形成されている。つまり、第１の電極及び第２の電極は、半導体層の同一面側に配置されて構成されている。
【００１３】
また、第２の電極１７は、第１の電極の各部を取り囲むように配置されており、第１の電極は、第１電極部１４ａと、第１電極部１４ａと離間して設けられた第２電極部１４ｂとを有し、第１電極部１４ａを基点として延設された第１延伸部１５ａと、第２電極部１４ｂを基点として延設された第２延伸部１５ｂとが設けられる。第１の電極は、さらに、第１延伸部１５ａと第２延伸部１５ｂとの間に、第３電極部１６を有する。第３電極部１６は、第１及び第２延伸部１５ａ及び１５ｂと離間しており、第１及び第２延伸部１５ａ及び１５ｂの延伸方向とは異なる方向に長い形状である。このような構成により、発光素子の全面に渡って、発光層１２に均一に電流を投入することができる。
【００１４】
つまり、第１及び第２延伸部は、通常、導電性部材を介して通電される第１及び第２電極部よりも幅が狭く、各延伸部間の距離が各電極部間の距離よりも大きくなりやすいため、電流の広がる範囲が比較的狭くなり、延伸部間で電流分布の偏りが生じて、延伸部間の発光強度分布が小さくなり、また、素子全体の電位差が大きくなってしまう。そこで、第１及び第２延伸部間に第３の電極部を設けることで、延伸部間でも好適に電流が広がることができ、さらには、第３の電極部の形状を、第１及び第２延伸部の延伸方向とは異なる方向に長い形状としているので、素子全体の電流分布を均一化して電位差を小さくでき、順電圧を低減することができる。また、第３電極部をこのような形状とすることで、第３電極部から延伸する延伸部を必要とせずに電流分布を均一化することができ、発光面積を広くすることができる。したがって、上述の構成とすることで、電流分布の偏りを緩和して発光強度分布を均一化でき、また、電極部や延伸部の面積の増大を抑制して広い発光面積を確保すると共に順電圧を低減し、発光効率を向上させることができる。
【００１５】
素子内において、電流が発光層などの発光領域に効率的に広がる範囲は、第１の電極の各電極部や各延伸部の端部からほぼ一定の距離であると考えられる。この範囲から外れてしまう領域では電流密度が小さく、逆に重複する領域では電流が集中してしまう傾向にあり、さらには、各電極部や各延伸部近傍の電流広がりの範囲内に素子外周の半導体層構造端部が含まれる場合にも、電流が集中しやすい。このため、各電極部や各延伸部は、第２の電極に囲まれた位置、つまり、素子内部に配置することで、第１の電極の周囲において効率的に電流を広げることができ、第１の電極の各部と素子外周との間での電流集中を抑制することができる。
【００１６】
（第３電極部）
第３電極部は、好ましくは、第１及び第２延伸部を結ぶ直線と略平行な方向に長い形状とすると、延伸部間でより効率的に電流が広がることができる。延伸部間の電流分布をさらに均一化するためには、図１に示すように、第１及び第２延伸部を最短距離で結ぶ直線と略平行な方向に長い形状や、第１延伸部及び／または第２延伸部の延伸方向と略直交する方向に長い形状とすればよい。また、第３電極部が、第１延伸部または第２延伸部のいずれか一方と近いと、距離の近い方との間で電流が集中しやすくなるため、第３電極部と第１延伸部との距離と、第３電極部と第２延伸部との距離は、略等しいことが好ましい。同様に、第３電極部と第１電極部との距離と、第３電極部と第２電極部との距離も、略等しいことが好ましい。
【００１７】
第３電極部と、素子外周側の半導体層構造端部との距離ｘ２は、具体的には、第３電極部と第１延伸部及び／または第２延伸部との距離ｘ１以下とすることが好ましい。さらには、上述のように、各電極部や各延伸部から一定の距離で電流が効率的に広がると考えられることから、半導体層構造端部と単独の電極との間の距離であるｘ２は、電極間の距離ｘ１よりも小さいことが好ましく、ｘ２は、例えばｘ１の０．５倍以上を選択することができる。また、ｘ２は、第３電極部と第１電極部及び／または第２電極部との距離ｘ３との関係で示すこともでき、ｘ１の場合と同様に、ｘ２とｘ３は略等しいか、ｘ２がｘ３よりも小さく、例えばｘ２はｘ３の０．５倍以上を選択することができる。他の電極部や延伸部と素子外周側の半導体層構造端部との距離も、ｘ２と略等しくすることができる。また、第３電極部と、素子外周側の半導体層構造端部との間に、他の第１の電極が配置されている場合、この電極との距離は、ｘ１やｘ３と同程度とすることが好ましい。
【００１８】
また、第３電極部は、第１及び第２電極部近傍の電流広がりを考慮して、第１電極部と第２電極部とを結ぶ直線と略平行な方向に長い形状とすることもできる。このような形状とすることで、第１及び第２電極部近傍の電流広がりの範囲と第３電極部近傍の電流広がりの範囲が重複しにくくなり、電極部面積を不要に増大させることなく、電流分布を均一化することができる。
【００１９】
（第１電極部、第２電極部）
第１電極部と第２電極部とは、離間して設けられ、好ましくは、図２に示すように、互いに対向するように配置する。このとき、第１及び第２電極部を、第１及び第２延伸部よりも内側、つまり、第１電極部を第１延伸部よりも第２電極部側、第２電極部を第２延伸部より第１電極部側に配置することで、第１及び第２電極部間の距離を第１及び第２延伸部間の距離よりも小さくでき、第３電極部を設けて延伸部間の電流分布を均一化できると共に、第１及び第２電極部間の電流分布も均一化して、素子の電位差を小さくでき、発光効率をさらに向上させることができる。
【００２０】
（第１延伸部、第２延伸部）
第１延伸部及び／または第２延伸部は、図１に示すように、第３電極部を越えて素子外周側に延伸させることができる。つまり、第３電極部が配置された側の半導体層構造の端部と、第１延伸部及び／または第２延伸部の終端部との距離ｘ４を、ｘ２よりも小さくすることができる。ｘ４は、０より大きくして、各延伸部を素子内部に配置する。ｘ４は、具体的には、ｘ２の２倍以下とすることができ、好ましくはｘ２の０．５倍以上、１．５倍以下の範囲で選択され、最も好ましくは、ｘ２と略等しくする。特に、延伸部の膜厚が薄く、終端部近傍の電流広がりが不充分である場合は、ｘ４をｘ２よりも小さくして、延伸部の終端部を第３電極部よりも素子外周側に配置することで、素子外周側において電流を好適に広げることができる。
【００２１】
第１延伸部及び第２延伸部は、それぞれ第１電極部及び第２電極部よりも小さい幅で形成され、典型的には延伸方向に長い形状である。第１延伸部及び第２延伸部は、平行とすると、各延伸部間で電流が均一に広がることができ、好ましい。第１延伸部と第２延伸部は、互いに異なる方向に延伸させることもできる。好ましくは、第１及び第２電極部からの延伸方向を略等しくして、第１電極部と第２電極部が互いに向かい合う配置とする。また、第１延伸部を第１電極部の第２電極部と対向する側とは異なる側から延伸させ、第２延伸部を第２電極部の第１電極部と対向する側とは異なる側から延伸させることで、第１及び第２電極部間の距離を第１及び第２延伸部間の距離よりも小さくできる。
【００２２】
〔実施の形態２〕
図３に示す半導体発光素子１０１は、第３電極部１６が略楕円形状であり、第１電極部１４ａと第２電極部１４ｂとを挟んで、第１延伸部１５ａ、第２延伸部１５ｂ、第３電極部１６が２つずつ配置されており、各部の配置は、第１電極部１４ａの中心と第２電極部１４ｂの中心とを結ぶ直線を軸とする線対称である。各構成は、実施形態１と同様のものを採用できる。
【００２３】
第３電極部は、本実施形態のように、少なくとも一部を曲線で構成された形状とすることで、電流分布を均一化させるという効果を維持したまま、電極部面積を小さくして発光面積を増やすことができ、発光効率をさらに向上させることができる。特に、図３に示すように略楕円形状とすると、各延伸部の延伸方向と異なる方向の長さを長く維持して、電極部面積を小さくすることができ、好ましい。
【００２４】
また、図３に示す発光素子は、第１及び第２電極部１４ａ、１４ｂが、第３電極部１６と同じ方向に長い形状である。このような形状とすることで、第１延伸部１５ａと第２延伸部１５ｂとの距離を縮めることなく、第１電極部１４ａと第２電極部１４ｂとの距離を小さくでき、第１及び第２電極１４ａ、１４ｂ間においても好適に電流が広がることができ、素子全体の電流分布をより均一化することができる。さらに、本実施形態の第１及び第２電極部１４ａ、１４ｂは、第３電極部１６側を曲線で構成しているので、第１〜第３電極部近傍の電流広がりの範囲が互いに重複しにくい。
【００２５】
また、素子の平面視形状やサイズによっては、本実施形態のように第１及び第２電極部を挟んで第１延伸部、第２延伸部、第３電極部が２つずつある配置とすると、第１の電極の各部間の距離を一定としやすく、素子全体の電流分布を均一化しやすい。例えば、図３に示すような平面視形状が略正方形の素子や、大面積の素子などである。また、特に大面積の素子の場合は、素子全体に均一に電流を広げようとすると、電極面積を増やす必要がある。このとき、本実施形態のように、１つの電極部から２以上の延伸部を設けて、複数の延伸部が複数の第３の電極部をそれぞれ挟む配置とすると、小さい電極面積で素子全体の電流分布を均一化することができる。
【００２６】
〔本発明のその他の構成及び形態〕
以下、本発明の各実施形態における各構成について詳述する。
【００２７】
（第１の電極、第２の電極）
第１の電極は、第１導電型半導体層表面に設けられ、第２の電極は、典型的には、第２導電型の半導体層に、発光素子に投入された電流を第２導電型半導体層の全面に広げるための電流拡散電極として設けられる。第２の電極は、好ましくは第２導電型層のほぼ全面に設けられる。特に第２導電型層がｐ型層である場合には、電流が面内方向に広がりにくいためこのような構造とすることが好ましい。第２の電極には、さらに、バンプなどの導電部材と接続するための接続電極を設けることもできる。第１の電極及び第２の電極の形成は、エッチング等の方法により第１導電型層を露出させた後、蒸着法やスパッタリング法により行う。各実施形態において、第２の電極の材料は、発光素子からの光を発光素子の透光性基板方向へ反射させるものを用いることが好ましい。例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｈ／Ｉｒが挙げられる。その他、ｐ型半導体層の全面にＩＴＯ（インジウム（Ｉｎ）とスズ（Ｓｎ）の複合酸化物）、ＺｎＯのような酸化物導電膜や、Ｎｉ／Ａｕ等の金属薄膜を透光性電極として形成させることができる。
【００２８】
なお、第１の電極を構成する電極部及び延伸部は必ずしも一体的に、同一材料によって、同時に形成されていなくてもよく、異なる材料及び／または膜厚を有していてもよい。電極部は、通常、外部電極との接続のために有効に機能するのに必要な膜厚及び面積を有していることが好ましい。また、延伸部の終端部近傍の電流広がりをさらに良好なものとするために、延伸部の膜厚を電極部の膜厚よりも厚くすることもできる。
【００２９】
（第１導電型半導体層、第２導電型半導体層）
第１及び第２導電型半導体層としては、ＧａＮやその他の半導体を使用したものを挙げることができ、例えば窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体層の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択することができる。また、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層との間に、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造を有する構造とすることもできる。窒化物半導体を使用した場合、半導体層の成長用基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ等の材料が好適に用いられ、結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。第１及び第２導電型半導体層において、第１導電型とは、ｐ型またはｎ型を指し、第２導電型とは、第１導電型とは異なる導電型、つまりｎ型またはｐ型を示す。好ましくは、第１導電型半導体層がｎ型半導体層であり、第２導電型半導体層がｐ型半導体層である。これらの半導体層は、通常、ｎ型またはｐ型の不純物をドーピングすることで、ｎ型またはｐ型の半導体層とすることができる。
【００３０】
（保護膜）
半導体発光素子には、絶縁性の保護膜を形成することもできる。図４に、各電極上に開口部を有する保護膜１８を形成した半導体発光素子の例を示す。図４（ａ）が正面図、図４（ｂ）が背面図、図４（ｃ）が左側面図、図４（ｄ）が右側面図、図４（ｅ）が平面図、図４（ｆ）が底面図をそれぞれ示す。なお、図４（ｂ）に示す背面図では、透光性の基板１０を通して、各電極が見えている。また、図４に示す素子は、第２の電極１７として、第２導電型半導体層表面のほぼ全面を覆う全面電極と、全面電極を覆うカバー電極とを形成している。図４において斜線で示す保護膜１８は、第１の電極の各電極部上に略楕円形状の開口部を有し、第２の電極１７上にＸ字型の開口部を有し、各開口部では電極の表面が露出している。保護膜１８の開口部内で露出した各電極表面には、バンプなどの導電性部材が形成され、パッケージの導体配線等と接続され、通電される。保護膜の開口部の形状は、特に限定されるものではなく、各電極表面にバンプなどの導電性部材を形成することができる形状や大きさであればよい。図４や後述の図５に示すように、第１の電極上の開口部と第２の電極上の開口部とが独立した形状とすると、導電性部材の位置ズレなどによる各電極間の短絡を防止でき、短絡しにくい素子とできる。
【００３１】
保護膜の開口部の形状の他の一例を図５に示す。図５に示す素子は、図４に示す素子と同様に、各電極上に開口部を有する保護膜１８が設けられており、保護膜１８は斜線で示す。なお、図５は正面図であり、背面図、左側面図、右側面図、平面図、底面図は、それぞれ図４（ｂ）〜図４（ｆ）と同様である。図５に示す素子は、図４に示す素子と、保護膜１５の開口部の形状が異なり、第１及び第２の電極部１４ａ、１４ｂ上の開口部が各電極部に対応した形状であり、第２の電極１７上の開口部は、各電極部１４ａ、１４ｂ、１６に対応した部分が欠けた略長方形状である。保護膜１８の第２の電極１７上の開口部をこのような形状とすると、図４に示す素子よりも開口部の形状が簡略化された保護膜１８とすることができ、製造上好ましい。一方、図４に示す保護膜１８であれば、第２の電極１７上の開口部が第３電極部１６の素子外周側にはないため、第３電極部１６表面の導電性部材が素子外周側にずれたとしても、各電極間の短絡を防止でき、好ましい。
【００３２】
（半導体発光素子）
本実施形態では、半導体発光素子は、透光性基板側、つまり電極形成面の対向面側から光を取り出すフリップチップ実装用の素子とすることが好ましい。フリップチップ実装用の素子であれば、電極形成面から光を取り出すフェースアップ実装用の素子と比べて、第２の電極の膜厚を厚くしたり、第２の電極の外部電極との接続領域を均等に配置したりできるため、第２の電極から第２導電型半導体層全体に均一に電流を広げやすい。このため、第１の電極の配置を変更することで素子全体の電流分布を均一化でき、本発明の効果が得られやすい。
【００３３】
（発光装置）
本実施形態の半導体発光素子は、支持基板に実装し、発光装置とすることができる。その一例を図６に示す。図６に示す発光装置は、図３に示す半導体発光素子１０１を、支持基板２０にフリップチップ実装したものである。なお、半導体発光素子１０１は、観測面側が透光性基板側であるため、透光性基板を実線で、各電極及び各半導体層を破線で示し、支持基板２０の導体配線２１、２２の素子１０１と対向する領域も破線で示す。
【００３４】
支持基板２０には、第１の電極と接続する第１の導体配線２１と、第２の電極と接続する第２の導体配線２２とが形成され、半導体発光素子１０１の各電極は、バンプなどの導電性部材を介して各導体配線２１、２２に接続され、外部電極と接続される。各導体配線２１、２２は、図６に示すように、素子の各電極に沿った形状とすることで、各電極と接続する導体配線の面積を大きくすることができる。
【００３５】
また、第３電極部は第１及び第２延伸部の延伸方向と異なる方向に長い形状であるので、第３電極部と接続する第１の導体配線を、第３接続部の長さ方向と異なる方向から延設させると、導体配線の幅を広くして形成することができ、導体配線の抵抗を低減することができる。さらに好ましくは、図６に示すように、第３接続部の長さ方向に垂直な方向から延設する。
【００３６】
導体配線は、第１の電極と第２の電極との間に延設して設けることができる。これにより、第１の電極と第２の電極との間の領域において、そこから漏れる光を導体配線で反射させることができ、発光装置の輝度を高めることができる。特に、支持基板の材料として窒化アルミニウムなど発光素子からの光を吸収しやすいものを用いる場合に、高い効果が得られる。さらには、第１の導体配線の端部は、第２の電極の端部と一致するようにして設けられ、具体的には、平面視で、第１の電極に隣接する第２の電極において、第２の電極が第１の導体配線に重なり合い、各端部が略一致するように構成することが好ましい。これにより、第２の電極端部から延設される第１の導体配線により、第１の電極と第２の電極との間から漏れる光を反射できるとともに、第２の電極と接続する導体配線の面積を大きくすることができる。
【実施例１】
【００３７】
実施例１として、図３に示す半導体発光素子と同様の半導体発光素子を用いる。本実施例に係る半導体発光素子１０１は、第１電極部１４ａと第２電極部１４ｂが対向しており、第１延伸部１５ａは第１電極部１４ａの第２電極部１４ｂと対向する側とは反対側と接続し、第２延伸部１５ｂは第２電極部１４ｂの第１電極部１４ａと対向する側とは反対側と接続している。第１及び第２延伸部１５ａ、１５ｂは、それぞれ略等しい方向に延伸しており、略平行に配置されている。また、第１及び第２延伸部１５ａ、１５ｂは、第３電極部の素子外周側の端部まで延伸しており、第１及び第２延伸部１５ａ、１５ｂの終端部と素子外周側の半導体層構造端部との距離は、略等しい。
【００３８】
本実施例の発光素子は、第３電極部１６と第１延伸部１５ａの距離ｘ１を約２６０μｍ、第３電極部１６と半導体層構造端部との距離ｘ２を約１４０μｍ、第３電極部１６と第１電極部１４ａとの距離ｘ３を約２４０μｍ、第１及び第２延伸部１５ａ、１５ｂの終端部と素子外周側の半導体層構造端部との距離ｘ４を約１４０μｍとして、作製する。第３電極部１６と第２延伸部１５ｂまたは第２電極部１４ｂとの距離は、第３電極部１６と第１延伸部１５ａまたは第１電極部１４ａとの距離と略等しい。
【００３９】
第３電極部１６は、第１及び第２延伸部１５ａ、１５ｂの延伸方向と略垂直な方向に長い略楕円形状であり、つまり、その長軸が延伸部１５ａ、１５ｂの延伸方向と略垂直である。略楕円形状の第３電極部１６の長軸及び短軸の長さは、長軸が約１６０μｍ、短軸が約１４０μｍであり、長軸の長さは短軸の長さの約１．１４倍である。また、第１電極部１４ａと第２電極部１４ｂは、互いに対向する側が円弧で構成されており、第３電極部１６と同じ方向に長い形状である。
【００４０】
詳細な積層構造としては、基板１としてサファイア基板を用いて、基板上にＧａＮよりなるバッファ層、ノンドープＧａＮ層を積層し、その上に、第１導電型の半導体層１１として、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ型コンタクト層、ＧａＮとＩｎＧａＮとを交互に複数積層したｎ型超格子層、と、発光層１２として、ＧａＮとＩｎＧａＮを交互に複数積層した多重量子井戸構造の発光層、第２導電型の半導体層１３として、ＡｌＧａＮとＩｎＧａＮ層とを交互に複数積層したＭｇドープのｐ型超格子層、ＭｇドープＧａＮのｐ型コンタクト層、とが、この順に積層されている。
【００４１】
本実施例の発光素子は、エッチングにより、ｐ型窒化物半導体層、活性層、及びｎ型窒化物半導体層の一部を除去して、ｎ型窒化物半導体層の表面を露出させ、窒化物半導体の同一面側でｐ型窒化物半導体層およびｎ型窒化物半導体層の各表面を露出させている。また、素子外周部分は、各半導体層が除去され、透光性基板の表面を露出させている。ｐ型窒化物半導体層表面のほぼ全面には、第２の電極１７として、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔを材料とするｐ電極が設けられている。このような電極とすることにより、ｐ電極を流れる電流がｐ型コンタクト層の広範囲に広がるようにし、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。さらに、ｐ電極表面には、Ａｕ、Ｎｉを材料とし、ｐ電極を覆う第２のｐ電極が設けられており、また、ｎ型窒化物半導体層の表面には、第１の電極として、Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ合金、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉを材料とするｎ電極が設けられている。さらに、各電極と半導体層の表面を覆うように、ケイ素酸化物からなる絶縁性の保護膜が形成されている。保護膜は、ｐ電極及びｎ電極のバンプ接合位置に開口部を有する。
【００４２】
比較例１として、第３電極部を設けない以外は実施例１と同様にして半導体発光素子を作製する。比較例１の素子は、第３電極部を設けないことで、実施例１と比べて発光面積が約８．７％増加する。
【００４３】
実施例１の素子を２個、支持基板に列状にフリップチップ実装し、蛍光体を塗布する。同様に、比較例１の素子も２個、支持基板に列状にフリップチップ実装し、蛍光体を塗布する。それぞれ６５０ｍＡの電流を流して比較すると、実施例１は、出力が約２５０ｌｍ、順電圧が約７．２Ｖ、発光効率が約５３．４ｌｍ／Ｗであり、比較例１は、出力が約２５５．４ｌｍ、順電圧が約７．６Ｖ、発光効率が約５１．７ｌｍ／Ｗである。
【００４４】
実施例１の素子は、比較例１の素子と比べて発光面積がやや小さいため、出力が２．１％程度低下するが、第３電極部を設けることで、延伸部間で好適に電流を広げることができ、素子全体での電流分布を均一化することができるので、素子の順電圧を低減でき、発光効率を約３．３％向上させることができる。また、比較例１の素子は、素子内の電流分布の偏りが大きく、特に延伸部間の発光強度が他の部分と比較して小さくなってしまうが、実施例１の素子であれば、素子全体で発光強度分布の均一な素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかる半導体発光素子を示す模式的な平面図である。
【図２】図２は、図１に示す半導体発光素子のＡ−Ａ'線断面を示す模式的な断面図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態にかかる半導体発光素子を示す模式的な平面図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態にかかる半導体発光素子を示す模式的な六面図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態にかかる半導体発光素子を示す模式的な平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態にかかる発光装置を示す模式的な平面図である。
【図７】図７は、従来の半導体発光素子を示す模式的な平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  基板
１１  第１導電型半導体層
１２  発光層
１３  第２導電型半導体層
１４ａ  第１電極部、１４ｂ  第２電極部
１５ａ  第１延伸部、１５ｂ  第２延伸部
１６  第３電極部
１７  第２の電極
１８  保護膜
１００、１０１  半導体発光素子
２０  支持基板
２１  第１の導体配線
２２  第２の導体配線
３１  ｐ側電極
３２  電極部
３３  延伸部
【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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