(57)【要約】【課題】フェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子において、発光の均一性を高め、かつ光取り出し効率を向上させること。【解決手段】発光素子１は、ｐ型層１３の全面にわたって形成された透明電極１５と、透明電極１５上に形成されたｐ側パッド電極１６および延伸電極１７とを有している。延伸電極１７はＮｉ／Ａｕであり、透光性を有する程度の膜厚で形成されている。延伸電極１７により電流が拡散されるため、発光の均一性が高く、また、延伸電極１７が透光性を有しているため、光取り出し効率が向上している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光取り出し面側をｐ型層として積層されたIII 族窒化物半導体層を備えるフェイスアップ型の発光素子において、
前記ｐ型層の全面にわたって形成され、透光性と導電性とを有した透明電極と、
前記透明電極上に形成されたｐ側パッド電極と、
前記発光素子端部の前記透明電極上に形成され、透光性と導電性とを有した厚肉部と、
を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記厚肉部は、前記透明電極と同一の材料からなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記透明電極および前記厚肉部は、導電性酸化物であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記厚肉部は、前記透明電極とは異なる材料からなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記透明電極は導電性酸化物からなり、前記厚肉部は金属薄膜からなる、ことを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記金属薄膜は、Ｎｉ／ＡｕまたはＣｏ／Ａｕであることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記金属薄膜の膜厚は、５０〜１００Åであることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記導電性酸化物は、ＩＴＯであることを特徴とする請求項３、請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記厚肉部は、前記ｐ側パッド電極と連続する配線形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記厚肉部は、前記発光素子端部に向かうにつれ厚くなる形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項８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、III 族窒化物半導体発光素子に関するものであり、特に電極の構造に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子では、ｐ型層の全面にＩＴＯやＮｉ／Ａｕなどの透明電極を形成して電流が面方向に広がるようにすることで均一に発光するようにしている。しかし、このような透明電極を形成したとしても、ｐパッド電極とｎパッド電極を結ぶ距離が短い領域に電流が流れやすいため、十分に均一な発光を得ることはできない。
【０００３】
そこで、透明電極上にｐパッド電極と接続する配線形状の延伸電極を設けることで、ｐパッド電極とｎパッド電極を結ぶ距離が遠い領域にも電流が流れるようにし、より均一に発光するようにする技術が知られている（特許文献１、２）。特許文献１では、透明電極をＮｉ／Ａｕとし、延伸電極をＴｉ／Ａｕとすることが示されている。また、特許文献２では、透明電極をＣｏ／Ａｕとし、延伸電極とｐパッド電極をＶ／Ａｕ／Ａｌとすることが示されている。
【０００４】
一方、特許文献３には、ｐ型層上に形成する透明電極を配線形状にすることが示されている。ｐ型層を覆う透明電極の面積を減らすことで、透明電極による光の反射、吸収を減らすことができ、光取り出し効率を向上させることができる。
【特許文献１】特開平１０−２７５９３４
【特許文献２】特開２００１−３４５４８０
【特許文献３】特開２００６−１２０９２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２に示された方法では延伸電極が光を透過しないため、光取り出し効率が低いという問題があった。
【０００６】
また、特許文献３に示された方法では、透明電極の面積が小さいため面方向に十分に電流を広げることができず、均一に発光させることが難しい。
【０００７】
そこで本発明の目的は、発光面積を減少させることなく、均一に発光させることができるIII 族窒化物半導体発光素子を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、光取り出し面側をｐ型層として積層されたIII 族窒化物半導体層を備えるフェイスアップ型の発光素子において、ｐ型層の全面にわたって形成され、透光性と導電性とを有した透明電極と、透明電極上に形成されたｐ側パッド電極と、発光素子端部の透明電極上に形成され、透光性と導電性とを有した厚肉部と、を有することを特徴とする発光素子である。
【０００９】
III 族窒化物半導体とは、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなど、一般式Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるものである。III 族窒化物半導体層の主要な層は、一般的にＧａとＮを必須成分とする半導体で構成されている。ｎ型不純物としては、Ｓｉなどが用いられ、ｐ型不純物としてはＭｇなどが用いられる。
【００１０】
透明電極と厚肉部の材料は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。透光性と導電性を有した材料としては、たとえばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＣＯ、ＴＮＯなどの導電性酸化物や、Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｏ／Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｏなどの金属薄膜が挙げられる。厚肉部の材料を金属薄膜とする場合には、厚肉部とｐ側パッド電極の材料が同一であってもよい。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、厚肉部は透明電極と同一の材料からなることを特徴とする発光素子である。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、透明電極および厚肉部は、導電性酸化物であることを特徴とする発光素子である。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明において、厚肉部は、透明電極とは異なる材料からなることを特徴とする発光素子である。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明において、透明電極は導電性酸化物からなり、厚肉部は金属薄膜からなることを特徴とする発光素子である。
【００１５】
第６の発明は、第５の発明において、金属薄膜は、Ｎｉ／ＡｕまたはＣｏ／Ａｕであることを特徴とする発光素子である。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明において、金属薄膜の膜厚は、５０〜１００Åであることを特徴とする発光素子である。
【００１７】
５０Å以下ではシート抵抗が高く望ましくない。また、１００Å以上では透光性が低くなり望ましくない。
【００１８】
第８の発明は、第３の発明、第５の発明から第７の発明において、導電性酸化物は、ＩＴＯであることを特徴とする発光素子である。
【００１９】
第９の発明は、第１の発明から第８の発明において、厚肉部は、ｐ側パッド電極と連続する配線形状に形成されていることを特徴とする発光素子である。
【００２０】
第１０の発明は、第１の発明から第８の発明において、厚肉部は、発光素子端部に向かうにつれ厚くなる形状であることを特徴とする発光素子である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、発光素子端部の透明電極上に厚肉部を設けることにより、発光素子端部におけるシート抵抗を低減することができ、発光素子端部を流れる電流が増加する。そのため、発光素子面方向の電流密度分布が均一となり、発光の均一性を高めることができる。また、厚肉部は透光性を有する材料としているため、吸収や反射によって光の取り出しが妨げられることがなく、光取り出し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】
【００２２】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
図１は、実施例１のフェイスアップ型の発光素子１の平面図である。また、図２は、図１におけるＡ−Ａでの断面図である。
【００２４】
発光素子１は、主として、サファイア基板１０上にバッファ層（図示しない）を介して形成されたIII 族窒化物半導体層（ｎ型層１１、活性層１２、ｐ型層１３）と、電極（ｎ側パッド電極１４、透明電極１５、ｐ側パッド電極１６、延伸電極１７）とにより構成されている。また、発光素子１は図１に示すように平面形状が四角形状である。また、光取り出し面は、ｐ型層１３表面側である。延伸電極１７は、本発明の厚肉部に相当する。
【００２５】
III 族窒化物半導体層は、サファイア基板１０側から順にｎ型層１１、活性層１２、ｐ型層１３が積層された構造である。ｎ型層１１、活性層１２、ｐ型層１３の構造には、従来より知られる種々の構造を用いることができる。ｎ型層、ｐ型層は単層であってもよいし、複層であってもよく、超格子層を含んでいてもよい。たとえば、ｎ型層はｎ型コンタクト層とｎ型クラッド層で構成され、ｐ型層はｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層で構成されたものを用いることができる。また、活性層はＭＱＷやＳＱＷなどの構造を用いることができる。III 族窒化物半導体層は、サファイア基板１０上のバッファ層を介して、ＭＯＣＶＤ法によりｎ型層１１、活性層１２、ｐ型層１３を順に形成することで得られる。
【００２６】
ある一辺側のIII 族窒化物半導体層の領域には、ｎ型層１３に達する深さの凹部１８が形成され、ｎ型層１３の一部領域が露出している。この露出したｎ型層１３上には、ｎ側パッド電極１４が形成されていて、ｎ型層１３とｎ側パッド電極１４とが電気的に接続されている。
【００２７】
透明電極１５はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ、酸化インジウムスズ）であり、ｐ型層１３表面の全面にわたって形成されている。ＩＴＯ以外にはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ、酸化インジウム亜鉛）、ＩＣＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｃｅｒｉｕｍ−Ｏｘｉｄｅ、酸化インジウムセリウム）、ＴＮＯ（Ｔｉｔａｎｉｕｍ−Ｎｉｏｂｉｕｍ−Ｏｘｉｄｅ、酸化チタンニオブ）などの透光性を有した導電性酸化物を用いることができる。また、透明電極１５は、図２に示すように、発光素子１の端部側に向かうにつれ連続的に厚く形成されている。
【００２８】
延伸電極１７は、透明電極１５上に形成されていて、その平面形状は、ｎ側パッド電極１４が形成されている側ではない３辺に沿うコの字型の配線形状に形成されている。延伸電極１７は、Ｎｉ／Ａｕであり、透光性を有する程度の膜厚で形成されている。Ｎｉ／Ａｕ以外には、Ｃｏ／Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｏなどの金属膜を用いることができる。膜厚は５０〜１００Åとするのが望ましい。５０Å以下ではシート抵抗が高くなってしまい、１００Å以上では透光性が低くなるからである。
【００２９】
このような延伸電極１７は、フォトリソグラフィにより透明電極１５上にコの字型の配線形状とは逆のパターンにレジストを形成し、蒸着法によって、レジストに覆われていない透明電極１５上にＮｉ／Ａｕ膜を形成したのち、レジストを除去することで得られる。
【００３０】
なお、延伸電極１７は他の透光性と導電性を有した材料で形成されていてもよい。たとえば、透明電極１５と同じＩＴＯであってもよいし、透明電極１５の材料とは異なる導電性酸化物であってもよい。
【００３１】
ｐ側パッド電極１６は、ｎ側パッド電極１４が形成されている側の一辺とは反対側の一辺側であって、透明電極１５上に延伸電極１７に連続して形成されている。ｐ側パッド電極１６は、Ｎｉ／Ａｕであり、延伸電極１７と同一の材料である。ｐ側パッド電極１６を構成するＮｉ膜と延伸電極１７を構成するＮｉ膜は、同一の膜厚で連続して形成されていて、ｐ側パッド電極１６を構成するＡｕ膜が、延伸電極１７を構成するＡｕ膜よりも厚い膜厚で形成されている。その結果、ｐ側パッド電極１６は延伸電極１７よりも厚く形成されている。
【００３２】
なお、ｐ側パッド電極１６の材料としてＮｉ／Ａｕ以外にも従来より知られるさまざまな材料を用いることができる。また、実施例１の発光素子１ではｐ側パッド電極１６と延伸電極１７とを同一の材料としているが、必ずしも同一である必要はない。また、発光素子１では、透明電極１５上と延伸電極１７上に形成し、透明電極１５、延伸電極１７の双方に電気的に接続するようにｐ側パッド電極１６を形成しているが、延伸電極１７のみに電気的に接続するようにしてもよい。たとえば、延伸電極１７をＮｉやＣｏの単層とし、その延伸電極１７上にＡｕからなるｐ側パッド電極１６を形成するようにしてもよい。
【００３３】
この発光素子１では、従来と同様にｐ側パッド電極１６に接続する延伸電極１７を、発光素子１端部の透明電極１５上に設けることにより、発光素子１端部における電流を増大させ、面方向に電流を拡散させることができ、発光を均一にすることができる。また、従来は透光性のない材料で延伸電極が構成されていたが、実施例１の発光素子１では透光性を有した延伸電極１７を用いているため、延伸電極１７により光が吸収、反射されることがない。その結果、光取り出し効率が向上している。また、透明電極１５を発光素子１の端部に向かうにつれ厚く形成したため、端部における透明電極１５のシート抵抗が低くなり、発光素子１の端部を流れる電流を増加させることができ、より面方向に均一に電流を拡散させることができる。
【００３４】
なお、実施例１では延伸電極１７をコの字型としているが、図３のように、四角形の対角上にｎパッド電極２４、ｐパッド電極２６を設け、ｐパッド電極２６に接続する延伸電極２７を、透明電極２５上にＬ字型に設けてもよい。
【００３５】
また、ｎ側パッド電極に接続する延伸電極を設けてもよい。たとえば、図４のように示す構造であってもよい。図４に示す発光素子は、平面形状が長方形であり、ある角部３９ａから長手方向の辺３９ｂに沿ってｎ型層３１が露出し、角部３９ａのｎ型層３１上にｎ側パッド電極３４を形成し、長手方向の辺３９ｂに沿って露出したｎ型層３１上に、ｎ側パッド電極３４に接続する延伸電極３８を形成し、角部３９ａの対角である角部３９ｃの透明電極３５上にｐ側パッド電極３６を形成し、辺３９ｂの対辺である辺３９ｄに沿って直線状に延伸電極３７を形成した構造である。
【００３６】
また、実施例１では透明電極１５の厚さを発光素子端部に向かうにつれ連続的に厚くなるよう形成しているが、階段状に形成することで段階的に厚くなるようにしてもよい。また、延伸電極によって十分に電流を拡散することができるのであれば、透明電極１５の厚さを均一に形成してもよい。
【実施例２】
【００３７】
図５は、実施例２のフェイスアップ型の発光素子２の平面図であり、図６は図５におけるＢ−Ｂ断面図である。発光素子１との構造の違いは、発光素子２にはｐ側パッド電極１６に連続する延伸電極を設けていない点である。
【００３８】
透明電極１５は、実施例１においても述べたように、発光素子２端部に向かうにつれ連続的に膜厚が厚くなる厚肉部１５ａを有している。この厚肉部１５ａによって、透明電極１５のシート抵抗は端部に向かうにつれ低くなる。したがって、延伸電極を設けずに、厚肉部１５ａの厚さを調整することのみによっても、発光素子２端部を流れる電流を増加させ、面方向に電流を拡散させることができ、発光を均一にすることができる。
【００３９】
なお、発光素子のIII 族窒化物半導体層の構造は実施例１、２に限るものではなく、フェイスアップ型のIII 族窒化物半導体発光素子の構造に用いられている種々の構造を用いることができる。
【００４０】
また、いずれの実施例においても透明電極の材料として導電性酸化物を用いているが、他の透光性と導電性を有した材料、たとえば金属薄膜など、であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、表示装置や照明装置などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１の発光素子１の平面図。
【図２】実施例１の発光素子１の断面図。
【図３】本発明の他の発光素子の平面図。
【図４】本発明の他の発光素子の平面図。
【図５】実施例２の発光素子２の平面図。
【図６】実施例２の発光素子２の断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１０：サファイア基板
１１：ｎ型層
１２：活性層
１３：ｐ型層
１４：ｎ側パッド電極
１５：透明電極
１６：ｐ側パッド電極
１７：延伸電極
【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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