(57)【要約】【課題】発光効率の高い半導体発光素子を提供する。【解決手段】実施形態によれば、本発明の実施形態によれば、第１半導体層と、第１電極と、第１金属層と、第２半導体層と、第３半導体層と、を含む半導体発光素子が提供される。前記第１半導体層は、第１導電形である。前記第１電極は、銅および銅を含む合金の少なくともいずれかを含む。前記第１金属層は、前記第１電極と前記第１半導体層との間に設けられ、銀およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む。前記第２半導体層は、第２導電形である。前記第３半導体層は、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電形の第１半導体層と、
銅および銅を含む合金の少なくともいずれかを含む第１電極と、
前記第１電極と前記第１半導体層との間に設けられ、銀およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む第１金属層と、
第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた第３半導体層と、
を備えた半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１半導体層から前記第２半導体層へ向かう第１方向と交差する第２方向において前記第１電極と重なり、銀およびアルミニウムの少なくともいずれかを含み、前記第１電極と電気的に接続された第２金属層をさらに備えた請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第２金属層は、
第１領域と、
前記第１領域と前記第２方向において離間した第２領域と、
を含み、
前記第１電極は、前記第１領域と前記第２領域との間に配置された請求項２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
第２電極と、
絶縁層と、
をさらに備え、
前記第２半導体層は、前記第２電極と前記第１半導体層の一部との間に配置され、
前記第３半導体層は、前記第１半導体層の前記一部と前記第２半導体層との間に配置され、
前記第１金属層は、前記第１半導体層の別の一部と前記第１電極との間に配置され、
前記絶縁層の少なくとも一部は、前記第２電極と前記第１電極との間、前記第２半導体層と前記第１電極との間、及び、前記第３半導体層と前記第１電極との間に延在し、
前記絶縁層の一部は、前記第２方向において前記第３半導体層と重なり、
前記第２金属層は、前記絶縁層と前記第１電極との間に位置する、請求項２または３記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記絶縁層の屈折率は、前記第１半導体層の屈折率よりも低い請求項４記載の半導体発光素子。
【請求項６】
銀およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む第３金属層をさらに備え、
前記第１電極は、前記第１金属層と前記第３金属層との間に設けられた請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１電極と前記第１金属層との間に設けられ、ニッケル、クロム、チタン、白金、パラジウム、マグネシウム、コバルト、錫、タングステンおよびモリブデンの少なくともいずれかを含む中間層をさらに含む請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第１金属層の厚さは、２０ナノメートル以上２００ナノメートル以下である請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子は、発光層を有する半導体層、および、半導体層に電気的に接続された電極を有する。このような半導体発光素子において、発光効率の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、発光効率の高い半導体発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、第１半導体層と、第１電極と、第１金属層と、第２半導体層と、第３半導体層と、を含む半導体発光素子が提供される。前記第１半導体層は、第１導電形である。前記第１電極は、銅および銅を含む合金の少なくともいずれかを含む。前記第１金属層は、前記第１電極と前記第１半導体層との間に設けられ、銀およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む。前記第２半導体層は、第２導電形である。前記第３半導体層は、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、導電材料の特性を例示する模式図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図５】実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｅ）は、半導体発光素子のシミュレーションに用いられるモデルを例示する模式的断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、シミュレーションの結果を例示する模式図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、半導体発光素子の別のシミュレーションに用いられるモデルを例示する模式的断面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、シミュレーションの結果を例示する模式図である。
【図１３】図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、半導体発光素子の別のシミュレーションに用いられるモデルを例示する模式的断面図である。
【図１４】図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、シミュレーションの結果を例示する模式図である。
【図１５】図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、シミュレーション結果を例示する模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式図である。  
図１（ａ）は、半導体発光素子１０１を例示する透視平面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）に示す矢印ＡＡの方向からみた平面図に対応する。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。  
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子１０１は、基体９５と、金属層９３と、積層体８０と、第１電極２１と、第２電極２２と、第１金属層３１と、絶縁層４０と、を含む。半導体発光素子１０１は、発光ダイオード（Light Emitting Diode:ＬＥＤ）である。
【０００９】
以下の説明では、第１半導体層１０から第２半導体層２０へ向かう積層方向（第１方向）をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して直交する１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して直交しＸ軸方向に対して直交する方向をＹ軸方向とする。
【００１０】
基体９５は、例えば、積層体８０、第１電極２１及び第２電極２２等の構造体を支持する。基体９５は、例えば、導電性を有している。基体９５は、例えば、Ｓｉ、ＣｕまたはＣｕＷなどを含む。
【００１１】
基体９５の上には、金属層９３が設けられる。金属層９３には、半田などの低融点金属が用いられる。例えば、金属層９３は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）及びガリウム（Ｇａ）の少なくともいずれかを含み、２種類以上の金属を含む。ただし、Ｉｎ、ＳｎまたはＢｉを用いる場合は、１種類の金属でもよい。金属層９３は、例えば、接合層である。
【００１２】
積層体８０は、金属層９３および第２電極２２を介して、基体９５の上に設けられる。積層体８０は、基体９５側の第１面８０ａと、第１面８０ａとは反対側の第２面８０ｂと、を有する。積層体８０は、第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、第３半導体層３０と、を含む。
【００１３】
第１半導体層１０は、第１導電形の半導体層である。第１導電形は、例えば、ｎ形である。第１半導体層１０は、例えば、ｎ形のＧａＮ層を含む。
【００１４】
第２半導体層２０は、第２電極２２と第１半導体層１０の一部（第１部分１０ａ）との間に設けられる。第２半導体層２０は、第２導電形の半導体層である。第２導電形は、例えば、ｐ形である。第２半導体層２０は、例えば、ｐ形のＧａＮ層を含む。
【００１５】
なお、この例では、第１導電形をｎ形とし、第２導電形をｐ形としているが、実施形態においては、第１導電形がｐ形で、第２導電形がｎ形でもよい。
【００１６】
第３半導体層３０は、第１半導体層１０の第１部分１０ａと第２半導体層２０との間に設けられる。第３半導体層３０は、例えば、発光層である。第３半導体層３０は、例えば、ＩｎＧａＮを含み、多重量子井戸構造を有している。第３半導体層３０の厚さは、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。  
なお、積層体８０に含まれる層は、上述した例には限定されない。積層体８０に含まれる層は、各種のＧａＮ系窒化物半導体、その他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、または、その他各種の化合物半導体を含んでもよい。
【００１７】
第１電極２１は、積層体８０の第１面８０ａ側に設けられる。第１電極２１は、第１金属層３１を介して、第１半導体層１０と電気的に接続されている。第１電極２１は、電気抵抗の低い材料を含む。例えば、第１電極２１は、銅（Ｃｕ）、及び、銅を含む合金、の少なくともいずれかを含む。銅を含む合金は、例えば燐脱酸銅や銅銀合金などである。第１電極２１の厚さは、例えば０．１マイクロメートル（μｍ）以上である。
【００１８】
第１金属層３１は、第１電極２１と第１半導体層１０の第２部分１０ｂとの間に設けられる。第２部分１０ｂは、Ｚ軸方向と交差する第２方向（例えばＸ軸方向）において、第１部分１０ａと並ぶ部分である。第２部分１０ｂのＺ軸方向に沿った厚さは、第１部分１０ａよりも薄い。第１金属層３１は、第１面８０ａにおいて、第１半導体層１０と接している。第１金属層３１は、銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）の少なくともいずれかを含む。例えば、第１金属層３１には、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕまたはＡｇなどが用いられる。
【００１９】
第２電極２２は、積層体８０の第１面８０ａ側に設けられる。第２電極２２は、第１面８０ａにおいて、第２半導体層２０と接しており、第２半導体層２０と電気的に接続されている。第２電極２２の一部は、第１電極２１とＺ軸方向において重なっている。第２電極２２は、例えば、Ａｇを含む。第２電極２２の厚さは、例えば２０ナノメートル（ｎｍ）以上である。
【００２０】
図１（ｂ）に示したように、積層体８０のうち、第１電極２１が設けられた部分は、第２電極２２が設けられた部分よりも薄い。すなわち、積層体８０は、凹部を有しており、第１面８０ａには、段差が生じている。第１半導体層１０には、第１部分１０ａと第２部分１０ｂとの間に傾斜部分（第３部分１０ｃ）が設けられている。この傾斜部分は、Ｚ軸方向に対して傾斜した面を有する。
【００２１】
図１（ａ）に示したように、第１電極２１は、Ｘ−Ｙ平面上において線状に延在する部分を含む細線電極である。線状部分の幅（第１電極２１が延在する方向と垂直な方向に沿った幅）は、例えば２０ｎｍ以上である。そして、第１電極２１は、半導体発光素子１０１の隅に設けられた第１パッドＰｄ１と電気的に接続されている。第２電極２２は、半導体発光素子１０１の隅に設けられた第２パッドＰｄ２と電気的に接続されている。  
なお、実施形態においては、第１電極２１でなく第２電極２２が細線電極であってもよい。第１電極２１および第２電極２２の少なくとも一方の平面形状は、積層体８０の一部だけを覆う疎な形状とする。細線電極の平面形状には、枠状、櫛状、格子状、ジグザグ状およびこれらの組合せを用いることができる。第１電極２１は、メッシュ状やドット状であってもよい。
【００２２】
絶縁層４０は、第１電極２１と第２電極２２との間、第１電極２１と第１半導体層１０（第１部分１０ａ）との間、第１電極２１と第２半導体層２０との間、および、第１電極２１と第３半導体層３０との間、に設けられる。絶縁層４０の一部は、Ｘ軸方向において第３半導体層３０と重なっている。また、絶縁層４０は、第１電極２１を覆うように形成されている。すなわち、絶縁層４０の一部は、Ｚ軸方向において第１電極２１と重なる。
【００２３】
絶縁層４０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、および、シリコン系樹脂の少なくともいずれかを含む。絶縁層４０は、その他の酸化物、窒化物、フッ化物などを含んでもよい。絶縁層４０は、上記材料の混合物を含んでもよい。絶縁層４０は、空隙を含んでもよい。
【００２４】
第１パッドＰｄ１と第２パッドＰｄ２との間に電流が流れることにより、第１電極２１と第２電極２２とを介して、積層体８０に電流が流れる。これにより、第３半導体層３０は、光を放出する。第３半導体層３０から放出される光は、例えば、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長成分を含む。  
第３半導体層３０から放出された光の一部は、第２面８０ｂの方向へ進行し、第２面８０ｂから取り出される。第３半導体層３０から放出された光の別の一部は、第１電極２１や第２電極２２によって反射され、第２面８０ｂから取り出される。
【００２５】
半導体発光素子１０１においては、第１電極２１および第２電極２２とも第１面８０ａ側に設けられており、横方向に電流が流れる。このため、半導体発光素子１０１の構造は、横通電型のＴｈｉｎ−Ｆｉｌｍ（Lateral Thin-Film：ＬＴＦ）構造と呼ばれる。ＬＴＦ構造では、光取り出し面（第２面８０ｂ）側に電極が設けられていないため、光取り出し効率が高い。なお、実施形態は、第１面８０ａ側に第２電極２２が設けられ、第２面８０ｂ側に第１電極２１が設けられた縦通電型のＴｈｉｎ−Ｆｉｌｍ（Vertical Thin-Film：ＶＴＦ）構造であってもよい。
【００２６】
一方、ＬＴＦ構造では、第２電極２２の面積、第１電極２１の面積、および電極同士を分離する領域の面積、の合計は、チップ面積未満に制限される。ここで「面積」とは、ＸＹ平面に投影したときの面積を意味する。また、第１電極２１の任意の部分の、延在方向に垂直な面に投影されたときの面積を断面積とする。ＬＴＦ構造では、電極の面積、断面積がともに制限されやすいため、特に細線電極（第１電極２１）の配線抵抗が高くなる。これにより、ＸＹ平面に沿った方向において電流が広がりにくく、発光が不均一となる場合がある。電流の広がりが不均一となると、発光層の全体を効率良く利用できず、発光効率が低下する。さらに、配線抵抗の増大によって、駆動電圧が上昇し、発光効率の低下と発熱量の増大が発生する場合がある。
【００２７】
ＬＴＦ構造における発光効率の低下を抑制するためには、細線電極の幅（面積）を広くする方法や、細線の本数を増やす方法が考えられる。しかしながら、これらの方法では、発光に寄与する第３半導体層３０の面積が減少してしまう。さらに、第３半導体層３０の面積を減少すると、全体の電流密度が増大しやすく、内部量子効率の低下（Ｄｒｏｏｐ現象）を招く。この内部量子効率の低下は、大電流で素子を駆動した場合に顕著であり、発光効率の低下となる。
【００２８】
発光効率の低下を抑制する方法として、電極に導電率の高い金属を用いる方法も考えられる。導電率の高い材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、および銅（Ｃｕ）が挙げられる。しかしながら、ＡｕまたはＡｇを電極に用いると、製造コストが増加する。さらに、電極にＡｇを用いた場合は、素子形成後の通電よるマイグレーションが生じやすい。これにより、電極が変形しやすく、信頼性が低下する場合がある。
【００２９】
Ｃｕは電気抵抗が低く、電気的な配線の材料として優れている。一方、可視光領域において、Ｃｕの光の吸収率は高い。このため、Ｃｕを電極に用いた場合、第３半導体層３０から放出された光の一部が電極に吸収され、光取り出し効率が低下することがある。
【００３０】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、導電材料の特性を例示する模式図である。図２（ａ）は、ＡｌおよびＣｕの電気伝導率（導電率）σを示す表であり、図２（ｂ）は、ＡｌおよびＣｕの光反射率を示すグラフ図である。
【００３１】
図２（ａ）に示したように、２０℃において、Ａｌの電気伝導率σが３．５５×１０７（／Ωｍ）であるのに対して、Ｃｕの電気伝導率は、５．８１×１０７（／Ωｍ）と高い。また、１００℃において、Ａｌの電気伝導率σが、２．８２×１０７（／Ωｍ）であるのに対して、Ｃｕの電気伝導率σは、４．４８×１０７（／Ωｍ）と高い。このように、Ｃｕは、Ａｌに対して１．６倍程度の高い電気伝導率を有する。
【００３２】
図２（ｂ）の縦軸は、絶縁体から金属に垂直に入射する光の反射率Ｒを表し、横軸は、入射する光の波長λ（ｎｍ）を表す。図２（ｂ）では、絶縁体としてＳｉＯ２またはＧａＮを用い、金属としてＣｕまたはＡｌを用いた場合を示す。図２（ｂ）に示したように、６００ｎｍ程度以下の波長において、Ｃｕの反射率は、Ａｌに比べて低い。このため、発光波長が６００ｎｍ以下の発光素子において、電極にＣｕを用いた場合には、Ａｌを用いた場合に比べて光の損失が大きくなる。なお、図示しないＡｇの反射率は、図２（ｂ）の波長領域において、９７％程度と高い。
【００３３】
白色ＬＥＤなどの窒化物半導体系発光素子においては、例えば、発光部は青色に発光する。青色光は、４５０ｎｍ付近の波長を有する。白色ＬＥＤでは、青色光の一部の波長を、蛍光体を用いて変換し、全体として白色光を得ている。赤色の発光部や緑色の発光部を積層することで、白色光を得る構成もある。いずれの場合においても、発光部から放出される光のエネルギーの多くは、波長が６００ｎｍ以下の範囲に存在する。このような光が照射される電極の反射率は、広い波長域にわたって高いことが望ましい。これにより、光の損失を抑制することができる。反射率の観点からは、電極にＡｌまたはＡｇを用いることが望ましい。しかしながら、既に述べたとおり、Ａｌを細線電極に用いた場合は、配線抵抗が増大し、発光効率が低下するおそれがあり、Ａｇを細線電極に用いた場合は、マイグレーションによって信頼性が低下してしまうおそれがある。
【００３４】
これに対して、実施形態に係る半導体発光素子１０１においては、細線電極（第１電極２１）には、電気伝導率の高いＣｕが用いられる。さらに、第１電極２１と第１半導体層１０との間に反射率の高いＡｌまたはＡｇを含む第１金属層３１が設けられる。  
これにより、第１電極２１の配線抵抗を低くすることができる。したがって、電流が均一に広がりやすく、発光層の全体を効率良く利用して、発光効率を向上させることができる。さらに、第３半導体層３０から放出された光の一部は、反射率の高い第１金属層３１によって反射され、第２面８０ｂから取り出される。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。
【００３５】
このように、実施形態によれば、細線電極（第１電極２１）における光損失を増大させることなく、配線抵抗の上昇を抑制することが可能である。これは、単に抵抗値を下げるだけでなく、細線電極の面積を削減できることを意味する。このため、第３半導体層３０の面積を大きくすることができる。
【００３６】
第１金属層３１にＡｇを用いた場合には、光学的浸透長の観点から、第１金属層３１の厚さ（Ｚ軸方向に沿った厚さ）は、４０ｎｍ以上が望ましく、８０ｎｍ以上がより望ましい。第１金属層３１にＡｌを用いた場合には、光学的浸透長の観点から、第１金属層３１の厚さは、２０ｎｍ以上が望ましく、４０ｎｍ以上がより望ましい。これにより、第１金属層３１において、光が反射されやすくなり、光取り出し効率を向上させることができる。一方、第１金属層３１の厚さは、特にＡｌを用いた場合は、２００ｎｍ以下であることが望ましい。これにより、配線抵抗の上昇を抑制し、発光効率を向上させることができる。
【００３７】
例えば、細線電極（第１電極２１）の配線抵抗を低減させるために、細線電極を厚くする方法も考えられる。しかしながら、第１電極２１が厚くなり過ぎると、その下に形成されている第２電極２２や金属層９３に凹凸が生じる。このような凹凸が生じると、基体９５との金属面に段差が生じ、金属が不十分となる場合がある。このため、発光素子の特性や機械的強度が低下する。また、この場合には、金属層９３と基体９５との界面付近にボイド（空隙）が発生しやすくなる。ボイドが発生すると、第２電極２２に用いられるＡｇがマイグレーションによってボイドに移動する場合があり、発光素子が故障することがある。さらに、基体９５の金属が不十分である場合、積層体８０の発光によって生じた熱の放熱性が低下することがある。このように、細線電極の厚さの増加は、素子の信頼性や歩留まりに悪影響を及ぼす。細線電極の厚さは、熱伝導性や信頼性の観点から制限される。
【００３８】
これに対して、実施形態に係る半導体発光素子１０１では、電気抵抗の低いＣｕを第１電極２１に用いている。このため、第１電極２１を厚くせずに、配線抵抗を低減させることができる。これにより、基体９５との金属面における段差を抑制し、良好な金属を得ることができる。したがって、素子の信頼性や歩留まりを向上させることができる。
【００３９】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図３（ａ）は、実施形態の変形例に係る半導体発光素子１０２を例示している。図３（ａ）は、図１（ｂ）の断面図に対応する。  
半導体発光素子１０２は、第２金属層３２を含む点において、半導体発光素子１０１と異なる。これ以外については、半導体発光素子１０２は、半導体発光素子１０１と同様である。なお、金属層９３および基体９５の図示は、省略されている。
【００４０】
第２金属層３２は、Ｘ軸方向において第１電極２１と重なる。第２金属層３２は、第１電極２１と電気的に接続されている。第２金属層３２は、絶縁層４０と第１電極２１との間において、第１電極２１の側面（ＸＹ平面と交差する面）を覆うように設けられている。  
例えば、第２金属層３２は、第１領域３２ａと第２領域３２ｂとを含む。第２領域３２ｂは、Ｘ軸方向において第１領域３２ａと離間している。第１電極２１は、第１領域３２ａと第２領域３２ｂとの間に配置されている。  
第２金属層３２の材料は、例えば、第１金属層３１の材料と同様である。第２金属層３２の材料は、第１金属層３１の材料と異なっていてもよい。第２金属層３２の厚さ（第１電極２１の側面に対して垂直な方向に沿った膜の厚さ）は、第１金属層３１の厚さと同様である。
【００４１】
第３半導体層３０から放出された光の一部は、第２金属層３２において反射されて、第２面８０ｂから取り出される。これにより、第１電極２１における光の損失を抑制し、さらに光取り出し効率を向上させることができる。
【００４２】
図３（ｂ）は、実施形態の変形例に係る半導体発光素子１０３を例示している。図３（ｂ）は、図１（ｂ）の断面図に対応する。  
半導体発光素子１０３は、第３金属層３３を含む点において、半導体発光素子１０２と異なる。これ以外については、半導体発光素子１０３は、半導体発光素子１０２と同様である。なお、金属層９３および基体９５の図示は、省略されている。
【００４３】
第３金属層３３は、第１電極２１の第１金属層３１とは反対側の面を覆うように設けられる。すなわち、第１電極２１は、第１金属層３１と第３金属層３３との間に位置する。そして、第３金属層３３は、第１電極２１と絶縁層４０との間に位置する。第３金属層３３は、第２金属層３２と一体に形成されてもよい。
【００４４】
第３金属層３３の材料は、例えば、第１金属層３１の材料と同様である。第３金属層３３の材料は、第１金属層３１の材料及び第２金属層３２の材料と異なっていてもよい。第３金属層３３の厚さ（Ｚ軸方向に沿った厚さ）は、例えば、第１金属層３１の厚さと同様である。
【００４５】
第３半導体層３０から放出された光の一部は、第３金属層３３において反射されて、第２面８０ｂから取り出される。これにより、第１電極２１における光の損失を抑制し、さらに光取り出し効率を向上させることができる。
【００４６】
なお、第１〜第３金属層３１〜３３のそれぞれは、積層構造を有していてもよい。例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、およびＭｇの少なくともいずれかを含み、厚さ０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の金属膜を、光学表面側に含んでいてもよい。すなわち、この金属膜と第１電極２１との間に、ＡｌまたはＡｇの少なくともいずれかを含む膜が配置された構造であってもよい。
【００４７】
第１〜第３金属層３１〜３３を覆うように形成された絶縁層４０の屈折率は、積層体８０の屈折率（第１半導体層１０の屈折率、第２半導体層２０の屈折率）よりも低いことが望ましい。これにより、第３半導体層３０から放出された光が、絶縁層４０を通過しやすくなり、第１〜第３金属層３１〜３３で反射される。したがって、光取り出し効率を向上させることができる。
【００４８】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図４（ａ）は、実施形態の変形例に係る半導体発光素子１０４を例示している。図４（ａ）は、図１（ｂ）の断面図に対応する。半導体発光素子１０４は、導電層５０を含む点において、半導体発光素子１０２と異なる。
【００４９】
導電層５０は、第２電極２２と金属層９３との間、及び、絶縁層４０と金属層９３との間、に設けられる。導電層５０は、第２電極２２と接し、電気的に接続されている。導電層５０は、例えば、電流を広げる機能を有する。
【００５０】
導電層５０には、高導電材料が用いられる。例えば、導電層５０は、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）及び錫（Ｓｎ）の少なくともいずれかを含む。このような導電層５０を設けることによって、電流の広がりを向上させることができる。
【００５１】
図４（ｂ）は、実施形態の変形例に係る半導体発光素子１０５を例示している。図４（ｂ）は、図１（ｂ）の断面図に対応する。  
半導体発光素子１０５においては、半導体発光素子１０４に比べて、第１電極２１および絶縁層４０が薄く形成されている。これ以外については、半導体発光素子１０５の構成は、半導体発光素子１０４と同様である。
【００５２】
半導体発光素子１０５においては、積層体８０の凹部の深さは、絶縁層４０の厚さ（Ｚ軸方向に沿った厚さ）と実質的に等しい。なお、積層体８０の凹部の深さとは、第２半導体層２０の厚さと、第３半導体層３０の厚さと、第１部分１０ａの厚さと第２部分１０ｂの厚さとの差と、の合計である。これにより、積層体８０の第２電極２２と接する面と、絶縁層４０の第２電極２２と接する面と、の間の段差を小さくすることができる。したがって、その下に形成される第２電極２２や導電層５０の凹凸をさらに小さくすることができる。
【００５３】
前述の通りＣｕの電気伝導率は、Ａｌの電気伝導率の約１．６倍である。例えば、第１電極２１にＣｕを用いた場合には、Ａｌを用いた場合に比べて、同じ配線抵抗を維持するなら、電極の厚さを１／１．６倍とすることができる。すなわち、１．４μｍの厚さのＡｌ電極を、０．９μｍの厚さのＣｕ電極に置き換えることができる。  
例えば、第１電極２１と第２電極２２との間に設けられた絶縁層４０の一部の厚さは、０．４μｍである。そこで、第１電極２１に０．９μｍの厚さのＣｕ電極を用い、積層体８０の凹部の深さを１．３μｍとすれば、第２電極２２や導電層５０の凹凸を小さくすることができる。これにより、基体９５と導電層５０とを、金属層９３を介して金属する際に、良好な金属を形成することができる。
【００５４】
図５は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図５は、実施形態の変形例に係る半導体発光素子１０６を例示している。図５は、図１（ｂ）の断面図に対応する。半導体発光素子１０６においては、絶縁層４０が形成されていない。また、半導体発光素子１０６の第２電極２２は、Ｚ軸方向において、第１電極とは重ならない。これ以外は、半導体発光素子１０６の説明は、半導体発光素子１０３についての説明と同様である。半導体発光素子１０６は、いわゆるフリップチップ構造を有する素子である。
【００５５】
フリップチップ構造を有する半導体発光素子においても、Ｃｕを含む第１電極２１を、反射率の高い第１〜第３金属層３１〜３３で覆うことによって、配線抵抗の増大を抑制しつつ、光の損失を低減させることができる。これにより、発光効率を向上させることができる。
【００５６】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図６（ａ）は、実施形態の変形例に係る半導体発光素子１０７を例示している。図６（ａ）は、図１（ｂ）の断面図に対応する。
【００５７】
半導体発光素子１０７は、前述の半導体発光素子１０３に比べて、第１〜第６中間層６１〜６６をさらに含む。第１〜第４中間層層６１〜６４は、例えば、バリア層である。第５、第６中間層は、例えば、下地層である。
【００５８】
第１中間層６１は、第１電極２１と第１金属層３１との間に設けられる。第２中間層６２は、第１電極２１と第２金属層３２との間に設けられる。第３中間層６３は、第１電極２１と第３金属層３３との間に設けられる。第４中間層６４は、第２電極２２と導電層５０との間に設けられる。
【００５９】
第１〜第４中間層６１〜６４のそれぞれは、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、コバルト（Ｃｏ）、錫（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含む。第１〜第３中間層６１〜６３は、互いに同じ材料の層であってもよいし、互いに異なる材料の層であってもよい。
【００６０】
これらの中間層を設けることにより、積層された層同士の混合（拡散）を抑制し、安定性や密着性が向上する。また、積層された層同士の界面における電気抵抗を抑制することができる。光学特性の観点から、第１〜第３中間層６１〜６３のそれぞれの厚さ（第１電極２１と接する面に対して垂直方向の厚さ）は、２ナノメートル以下、望ましくは１ナノメートル以下である。
【００６１】
第５中間層６５は、導電層５０と金属層９３との間に設けられる。第６中間層６６は、金属層９３と基体９５との間に設けられる。
【００６２】
第５中間層６５および第６中間層６６は、それぞれ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＡｕの少なくともいずれかを含む。第５中間層６５および第６中間層６６は、多層構造を有していてもよい。第５中間層６５および第６中間層６６を設けることにより、半田の濡れ性を向上させることができる。また、積層された層同士の混合（拡散）を抑制することができる。
【００６３】
半導体発光素子１０７においては、第１電極２１のＸ軸方向に沿った幅は、積層体８０から基体９５へ向かう方向に沿って、次第に狭くなっている。
【００６４】
絶縁層４０の一部は、Ｚ軸方向において第２半導体層２０と重なっている。絶縁層４０は、積層構造を有しており、絶縁膜４１と絶縁膜４２とを含む。絶縁膜４１は、第２金属層３２および第３金属層３３と接している。絶縁膜４２は、積層体８０の凹部（第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃ）と接しており、積層体８０と絶縁膜４１との間に設けられる。
【００６５】
半導体発光素子１０７においても、半導体発光素子１０１〜１０６と同様にして、第１電極２１に電気伝導率の高いＣｕを用いることにより、第１電極の配線抵抗を低くすることができる。これにより、電流が均一に広がりやすくなる。発光層の全体を効率よく利用することができ、発光効率を向上させることができる。さらに、光の反射率の高い第１〜第３金属層３１〜３３により、第３半導体層３０から放出された光の第１電極２１における損失を低減し、光の取り出し効率を向上させることができる。  
さらに、半導体発光素子１０７においては、第２金属層３２は、絶縁膜４１と絶縁膜４２との間に設けられた部分Ｐ１を含んでいる。これにより、例えば、反射率の高い第２金属層３２の面積を広くすることができる。
【００６６】
図６（ｂ）は、実施形態の変形例に係る半導体発光素子１０８を例示している。図６（ｂ）は、図１（ｂ）の断面図に対応する。  
半導体発光素子１０８においては、第１金属層３１は、絶縁膜４１と絶縁膜４２との間に設けられた部分Ｐ２を含む。これにより、例えば、反射率の高い第１金属層３１の面積を広くすることができる。
【００６７】
また、半導体発光素子１０８のように、絶縁膜４１は、絶縁膜４２の端部Ｅ１と接していなくてもよい。これ以外については、半導体発光素子１０８は、半導体発光素子１０７と同様である。
【００６８】
図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。これらの断面図は、図１（ｂ）の断面図に対応する。  
図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）、図８（ｂ）は、それぞれ、実施形態の変形例に係る半導体発光素子１０９、１１０、１１１及び１１２を例示している。これらの半導体発光素子には、Ｃｕ接着層６７がさらに設けられている。
【００６９】
Ｃｕ接着層６７は、第１電極２１と絶縁層４０との間に設けられる。Ｃｕ接着層６７には、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ及びＣｒの少なくともいずれかを用いることができる。Ｃｕ接着層６７は、多層構造であってもよく、互いに異なる材料の複数の層を含んでいてもよい。このようなＣｕ接着層６７を設けることにより、第１電極２１と絶縁層４０との密着性を向上させることができる。
【００７０】
半導体発光素子１０９において、絶縁層４０は、絶縁膜４３と絶縁膜４４とを含む。  
絶縁膜４４は、積層体の凹部（第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃ）と接しており、第１金属層３１と積層体８０との間、および、第２金属層３２と積層体８０との間に設けられる。  
絶縁膜４３は、第１電極２１の下面（基体９５側の面）を覆うように形成されており、Ｃｕ接着層６７と導電層５０との間に設けられる。
【００７１】
絶縁膜４４の端部Ｅ２、および、絶縁膜４３の端部Ｅ３は、Ｚ軸方向において第２半導体層２０の一部と重なっている。絶縁膜４４の端部Ｅ２は、図７（ａ）に示したように絶縁膜４３と接していてもよく、図７（ｂ）に示したように絶縁膜４３と接していなくてもよい。また、絶縁膜４４の端部Ｅ２は、図８（ａ）に示したように第２電極２２とＺ軸方向において重なっていてもよい。絶縁膜４３の端部Ｅ３は、図８（ｂ）に示したように第２電極２２とＺ軸方向において重なっていてもよい。
【００７２】
半導体発光素子１０９〜１１２においては、第１電極２１のＸ軸方向に沿った幅は、積層体８０から基体９５へ向かう方向に沿って、次第に広くなっている。このような形状は、積層体８０に凹部を形成した後に、第１電極２１としてＣｕ層を埋め込み、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によって平坦化することによって得られる。これにより、例えば図６（ａ）および図６（ｂ）の例に比べて、導電層５０や金属層９３の凹凸を小さくすることができる。これにより、基体９５と導電層５０とを、金属層９３を介して金属する際に、良好な金属を形成することができる。
【００７３】
また、半導体発光素子１０９〜１１２においても、半導体発光素子１０１〜１０８と同様にして、第１電極２１に電気伝導率の高いＣｕを用いることにより、第１電極の配線抵抗を低くすることができる。これにより、電流が均一に広がりやすくなり、発光効率を向上させることができる。さらに、光の反射率の高い第１金属層３１などにより、第３半導体層３０から放出された光が反射されるため、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００７４】
以下、実施形態に係る半導体発光素子の特性を示すシミュレーション結果について説明する。
【００７５】
図９（ａ）〜図９（ｅ）は、半導体発光素子のシミュレーションに用いられるモデルを例示する模式的断面図である。
【００７６】
図９（ａ）〜図９（ｅ）に示した半導体発光素子は、第１電極２１および第１〜第３金属層３１〜３３の構成において、互いに異なる。これ以外については、図９（ａ）〜図９（ｅ）に示した半導体発光素子は、図６（ａ）で説明した半導体発光素子１０７と同様である。
【００７７】
図９（ａ）〜図９（ｅ）では、第１電極２１のＸ軸方向における中心から右側のみを図示している。図９（ａ）〜図９（ｅ）の左端が、第１電極２１のＸ軸方向における中心位置に対応する。左端は、吸収境界による開放モデルとなっており、戻り光が再び第１電極２１に照射される影響は、除外されている。半導体発光素子のＹ軸方向における幅を４μｍとし、Ｙ軸方向における端は、対称境界とされている。第１電極２１の幅（Ｘ軸方向に沿った幅）を２０μｍとし、絶縁層４０の幅と第１電極２１の幅との合計を３２μｍとした。第１半導体層１０の厚さを２μｍとし、絶縁層４０の膜の厚さを０．８μｍとし、第１電極２１の厚さの合計を１．９μｍとした。絶縁層４０の材料を、ＳｉＯ２（屈折率ｎ＝１．４７）とした。
【００７８】
図９（ａ）は、Ａｌ細線電極の構造を有する半導体発光素子を示す。この構造では、第１電極２１にＡｌが用いられており、第１〜第３金属層３１〜３３は、設けられていない。  
図９（ｂ）は、Ａｌ（ＴＳＢ）／Ｃｕ細線電極の構造を有する半導体発光素子を示す。この構造では、第１電極２１にＣｕが用いられており、第１〜第３金属層３１〜３３が設けられている。なお、「Ｔ」は第１電極２１の上面（Ｔｏｐ）に、「Ｓ」は第１電極２１の側面（Ｓｉｄｅ）に、Ｂは第１電極２１の下面（Ｂｏｔｔｏｍ）に、Ａｌを含む金属層が設けられていることを表す。  
図９（ｃ）は、Ａｌ（ＴＳ）／Ｃｕ細線電極の構造を有する半導体発光素子を示す。この構造では、第１電極２１にＣｕが用いられており、第１金属層３１および第２金属層３２が設けられている。第３金属層３３は、設けられていない。  
図９（ｄ）は、Ａｌ（Ｔ）／Ｃｕ細線電極の構造を有する半導体発光素子を示す。この構造では、第１電極２１にＣｕが用いられており、第１金属層３１が設けられている。第２金属層３２および第３金属層３３は、設けられていない。  
図９（ｅ）は、Ｃｕ細線電極の構造を有する半導体発光素子を示す。この構造では、第１電極２１にＣｕが用いられており、第１〜第３金属層３１〜３３は、設けられていない。
【００７９】
シミュレーションにはＦＤＴＤ（Finite-Difference Time-domain）法を用い、図９（ａ）〜図９（ｅ）のモデルにおける光の振る舞いを計算した。シミュレーションでは、第３半導体層３０から放出される光の波長を４５０ｎｍとした。
【００８０】
図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、図９（ａ）〜図９（ｅ）の構造におけるシミュレーションの結果を例示する模式図である。  
シミュレーションにおいては、図１０（ａ）の領域Ｒ１を発光領域とした。  
図１０（ｂ）は、第１電極２１近傍のＮＦＰ（Near Field Pattern）を例示するグラフ図である。図１０（ｂ）の縦軸は、光強度Ｉｎｔ（arbitrary unit）を表す。横軸は、第１電極中央からの距離Ｒｘ（μｍ）を表す。距離Ｒｘ＝０は、図１０（ａ）の左端の位置に対応する。
【００８１】
図１０（ｃ）は、図９（ａ）の構造における光強度Ｉｎｔに対する、図９（ｂ）〜図９（ｅ）の各構造における光強度Ｉｎｔの比ＲＡｌの分布を示すグラフ図である。
【００８２】
図１０（ｄ）は、図９（ａ）〜図９（ｄ）に示した構造における光取り出し効率（Light extraction efficiency：ＬＥＥ）を示す表である。図１０（ｄ）は、図９（ａ）の構造におけるＬＥＥに対する、図９（ｂ）〜図９（ｅ）の各構造におけるＬＥＥの低下率も示している。
【００８３】
図１０（ｃ）から分かるように、Ｃｕ細線電極を用いた場合には、発光領域Ｒ１から第１電極２１側へ離れるに従い、Ａｌ細線電極を用いた場合に比べて、光強度Ｉｎｔが大きく低下している。これに対して、Ａｌ（Ｔ）／Ｃｕ細線電極を用いた場合の光強度分布は、Ａｌ細線電極の場合と同様となる。
【００８４】
図１０（ｄ）から分かるように、Ａｌ細線電極に対する、Ｃｕ細線電極の場合のＬＥＥの低下率は、−４．１９％である。これに対して、Ａｌ細線電極に対する、Ａｌ（Ｔ）／Ｃｕ細線電極の場合のＬＥＥの低下率は、−０．２％である。さらに、第２金属層３２を設けたＡｌ（ＴＳ）／Ｃｕ細線電極の場合のＬＥＥ、および、第３金属層３３を設けたＡｌ（ＴＳＢ）／Ｃｕ細線電極の場合のＬＥＥは、ほぼＡｌ細線電極を用いた場合と同等となる。
【００８５】
図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、半導体発光素子の別のシミュレーションに用いられるモデルを例示する模式的断面図である。
【００８６】
図１１（ａ）〜図１１（ｅ）に示した半導体発光素子は、第１電極２１および第１〜第３金属層３１〜３３の構成において、互いに異なる。これ以外については、図１１（ａ）〜図１１（ｅ）に示した半導体発光素子の構造は、図７（ｂ）で説明した半導体発光素子１１０と同様である。シミュレーションの条件は、図９（ａ）〜図９（ｅ）の場合と同様である。ここでも、絶縁層４０の材料として、ＳｉＯ２（屈折率ｎ＝１．４７）が用いられている。
【００８７】
図１１（ａ）は、Ａｌ細線電極の構造を有する半導体発光素子を示し、図１１（ｂ）は、Ａｌ（ＴＳ）／Ｃｕ細線電極の構造を有する半導体発光素子を示し、図１１（ｃ）は、Ａｌ（Ｔ）／Ｃｕ細線電極の構造を有する半導体発光素子を示し、図１１（ｄ）は、Ｃｕ細線電極の構造を有する半導体発光素子を示す。  
これら図１１（ａ）〜図１１（ｄ）のモデルにおける光の振る舞いを計算した。
【００８８】
図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）の構造におけるシミュレーションの結果を例示する模式図である。  
シミュレーションにおいては、図１２（ａ）の領域Ｒ１を発光領域とした。  
図１２（ｂ）は、図１０（ｂ）と同様に、第１電極２１近傍のＮＦＰ（Near Field Pattern）を例示するグラフ図である。  
図１２（ｃ）は、図１１（ａ）の構造における光強度Ｉｎｔに対する、図１１（ｂ）〜図１１（ｄ）の各構造における光強度Ｉｎｔの比ＲＡｌの分布を示すグラフ図である。  
図１２（ｄ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示した構造における光取り出し効率（Light extraction efficiency：ＬＥＥ）を示す表である。図１２（ｄ）は、図１１（ａ）の構造におけるＬＥＥに対する、図１１（ｂ）〜図１１（ｅ）の各構造におけるＬＥＥの低下率も示している。
【００８９】
図１２（ｃ）から分かるように、Ｃｕ細線電極を用いた場合には、発光領域Ｒ１から第１電極２１側へ離れるに従い、Ａｌ細線電極を用いた場合に比べて、光強度Ｉｎｔが大きく低下している。これに対して、Ａｌ（Ｔ）／Ｃｕ細線電極を用いた場合は、光強度Ｉｎｔの低下が低減されていることが分かる。但し、領域Ｒ１の境界付近において、光強度Ｉｎｔの低下が見られる。Ａｌ（ＴＳ）／Ｃｕ細線電極を用いた場合の光強度分布は、さらに光強度Ｉｎｔの低下を低減することができ、Ａｌ細線電極の場合と同等となる。
【００９０】
図１０（ｄ）から分かるように、Ａｌ細線電極に対する、Ｃｕ細線電極の場合のＬＥＥの低下率は、−５．４０％である。Ａｌ細線電極に対する、Ａｌ（Ｔ）／Ｃｕ細線電極の場合のＬＥＥの低下率は、−１．５６％である。これに対して、Ａｌ（ＴＳ）／Ｃｕ細線電極を用いた場合は、Ａｌ細線電極の場合とほぼ同等のＬＥＥが得られる。
【００９１】
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、半導体発光素子の別のシミュレーションに用いられるモデルを例示する模式的断面図である。
【００９２】
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に示した半導体発光素子の絶縁層４０には、ＳｉＮが用いられている。これ以外は、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に示した半導体発光素子は、それぞれ、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示した半導体発光素子と同様である。
【００９３】
これら図１３（ａ）〜図１３（ｄ）のモデルにおける光の振る舞いを、図９（ａ）〜図９（ｅ）の場合と同様にして、計算した。
【００９４】
図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）の構造におけるシミュレーションの結果を例示する模式図である。  
シミュレーションにおいては、図１４（ａ）の領域Ｒ１を発光領域とした。  
図１４（ｂ）は、図１０（ｂ）と同様に、第１電極２１近傍のＮＦＰ（Near Field Pattern）を例示するグラフ図である。  
図１４（ｃ）は、図１３（ａ）の構造における光強度Ｉｎｔに対する、図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）の各構造における光強度Ｉｎｔの比ＲＡｌの分布を示すグラフ図である。  
図１４（ｄ）は、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に示した構造における光取り出し効率（Light extraction efficiency：ＬＥＥ）を示す表である。図１４（ｄ）は、図１３（ａ）の構造におけるＬＥＥに対する、図１３（ｂ）〜図１３（ｅ）の各構造におけるＬＥＥの低下率も示している。
【００９５】
図１４（ｃ）に示すように、Ｃｕ細線電極を用いた場合には、発光領域Ｒ１から第１電極２１側へ離れるに従い、Ａｌ細線電極を用いた場合に比べて、光強度Ｉｎｔが大きく低下している。これに対して、Ａｌ（Ｔ）／Ｃｕ細線電極を用いた場合は、光強度Ｉｎｔの低下が低減されていることが分かる。但し、領域Ｒ１の境界付近において、光強度Ｉｎｔの低下が見られる。Ａｌ（ＴＳ）／Ｃｕ細線電極を用いた場合の光強度分布は、さらに光強度Ｉｎｔの低下を低減することができ、Ａｌ細線電極の場合と同等となる。
【００９６】
図１４（ｄ）に示すように、Ａｌ細線電極に対する、Ｃｕ細線電極の場合のＬＥＥの低下率は、−６．６６％である。Ａｌ細線電極に対する、Ａｌ（Ｔ）／Ｃｕ細線電極の場合のＬＥＥの低下率は、−２．９８％である。これに対して、Ａｌ（ＴＳ）／Ｃｕ細線電極を用いた場合は、Ａｌ細線電極の場合とほぼ同等のＬＥＥが得られる。
【００９７】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、半導体発光素子の特性のシミュレーション結果を例示する模式的平面図である。
【００９８】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）のそれぞれは、図１（ａ）に示した模式的平面図に対応する。図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示した半導体発光素子においては、チップサイズは、１．４ｍｍ×１．４ｍｍであり、第１電極２１の線幅は、１４μｍであり、第１電極２１の厚さは、１μｍである。第１電極２１の本数（図の横方向に延在する線状部分の本数）を、６本とし、第１パッドＰｄ１の数を１とした。なお、これらの半導体発光素子の断面形状は、図６（ａ）で説明した半導体発光素子１０７と同様である。
【００９９】
図１５（ａ）に示した半導体発光素子では、第１電極２１は、Ａｌ細線電極である。図１５（ｂ）に示した半導体発光素子では、第１電極２１は、Ｃｕ細線電極である。これらの半導体発光素子において、駆動電流を３５０ｍＡとしたときの、電流密度を計算した。
【０１００】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）では、電流密度の分布をグレースケールによって表している。このグレースケールは、各半導体発光素子において、最大電流密度Ｊmax（Ａ／ｃｍ2）を１００％としたときの電流密度の大きさ（％）を、色によって表す。色が薄い（白に近い）程、電流密度が大きい。
【０１０１】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）から分かるように、図１５（ｂ）のＣｕ細線電極を用いた場合の方が、図１５（ａ）のＡｌ細線電極を用いた場合よりも、電流密度の高い領域が広く分布しており、電流広がりの均一性が高いと考えられる。これは、前述のように、Ｃｕの方がＡｌよりも電気伝導率が高いためである。
【０１０２】
Ａｌ細線電極を用いた場合の駆動電圧Ｖｆは、約２．７６Ｖであった。Ｃｕ細線電極を用いた場合の駆動電圧Ｖｆは、約２．７３Ｖであった。また、Ａｌ細線電極を用いた場合の最大電流密度Ｊmaxは、３５．３３（Ａ／ｃｍ2）であり、Ｃｕ細線電極を用いた場合の最大電流密度Ｊmaxは、３２．１８（Ａ／ｃｍ2）であった。Ｃｕ細線電極を用いた方が、電流広がりの均一性が高いため、最大電流密度が低いと考えられる。
【０１０３】
Ａｌ細線電極を用いた場合のダイ使用効率は、５１．０２％であり、Ｃｕ細線電極を用いた場合のダイ使用効率は、５６．００％であった。ダイ使用効率とは、電流密度分布とダイの形状との相関係数を計算したものであり、ダイ全体に電流が均一に分布するとき１００％と定義される。Ｃｕ細線電極を用いた場合の方が、電流広がりの均一性が高く、ダイ使用効率が高いと考えられる。
【０１０４】
以上のシミュレーション結果を参照して説明したように、実施形態に係る半導体発光素子によれば、第１電極２１に電気伝導率の高いＣｕを用いることにより、電流が均一に広がりやすくなる。これにより、発光層の全体を効率よく利用した発光効率の高い半導体発光素子が提供される。さらに、第１電極２１の表面に光反射率の高い第１金属層３１等を設けることにより、第３半導体層３０から放出された光が第１電極２１に吸収されることを抑制し、光取り出し効率を向上させることができる。
【０１０５】
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙおよびｚをそれぞれの範囲内で変化させたすべての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、および、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【０１０６】
なお、本願明細書において、「垂直」は、厳密な垂直だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直であれば良い。
【０１０７】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１０８】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１０９】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１１０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…第１半導体層、  １０ａ…第１部分、  １０ｂ…第２部分、  １０ｃ…第３部分、  ２０…第２半導体層、  ２１…第１電極、  ２２…第２電極、  ３０…第３半導体層、  ３１…第１金属層、  ３２…第２金属層、  ３２ａ…第１領域、  ３２ｂ…第２領域、  ３３…第３金属層、  ４０…絶縁層、  ４１〜４４…絶縁膜、  ５０…導電層、  ６１〜６６…第１〜第６中間層、  ６７…Ｃｕ接着層、  ８０…積層体、  ８０ａ…第１面、  ８０ｂ…第２面、  ９３…金属層、  ９５…基体、  σ…電気伝導率、  １０１〜１１２…半導体発光素子、  ＡＡ…矢印、  Ｅ１〜Ｅ３…端部、  Ｉｎｔ…光強度、  Ｐ１、Ｐ２…部分、  Ｐｄ１…第１パッド、  Ｐｄ２…第２パッド、  Ｒ  反射率、  Ｒ１…発光領域、  ＲＡｌ…比、  Ｒｘ…距離
【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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