(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体発光素子に関し、特に均一な発光を可能とする電極構造を有する半導体発光素子を提供する。【解決手段】電子と正孔の再結合を利用して光を生成する半導体発光素子において、前記電子と前記正孔のいずれか一方を供給する第１枝電極７１と、前記電子と前記正孔のうち残りの一方を供給して、前記第１枝電極と第１間隔をおいて設けられた第２枝電極７２と、前記第１枝電極と電気的に接続しており、前記第２枝電極と第１間隔より小さい第２間隔をおいて設けられた第３枝電極７３とを含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子と正孔の再結合を利用して光を生成する半導体発光素子において、
前記電子と前記正孔のいずれか一方を供給する第１枝電極と、
前記電子と前記正孔の他方を供給して、前記第１枝電極と第１間隔をおいて設けられた第２枝電極と、
前記第１枝電極と電気的に接続しており、前記第２枝電極と第１間隔よりも小さい第２間隔をおいて設けられた第３枝電極と
を含むことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第２枝電極と電気的に接続しており、前記第３枝電極と第１間隔より小さい第３間隔をおいて設けられた第４枝電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第３間隔が前記第２間隔より小さいことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１枝電極は、発光素子の最外郭に位置することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１枝電極は、前記正孔を供給することを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
電子と正孔の再結合を利用して光を生成する半導体発光素子において、
前記電子と前記正孔のいずれか一方を供給する複数個の第１枝電極と、
前記電子と前記正孔の他方を供給して、複数個の前記第１枝電極と交互に配置される少なくとも一つの第２枝電極と
を含み、
少なくとも一つの前記第１枝電極と複数個の前記第２枝電極のうち、発光素子の最外郭に位置する枝電極間の間隔が、残りの間隔よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項８】
前記残りの間隔は、前記発光素子の内部へ行くほど小さくなることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
複数個の前記第１枝電極は、前記正孔を供給することを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
複数個の前記第１枝電極が正孔を供給するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であることを特徴とする請求項８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、半導体発光素子に関し、特に均一な発光を可能とする電極構造を有する半導体発光素子に関する。
ここで、半導体発光素子とは、電子と正孔の再結合により光を生成する半導体光素子を意味し、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を例に挙げることができる。ＩＩＩ族窒化物半導体は、例えば、Ａｌ(ｘ）Ｇａ(ｙ)Ｉｎ(１-ｘ-ｙ)Ｎ(０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を含む化合物から成り立っている。また、上記以外にも、ＩＩＩ族窒化物半導体は、赤色発光に使われるＧｓＡｓ系の半導体発光素子等を含んで成り立っていてもよい。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示す図面である。ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、基板１００、基板１００上に成長したバッファ層２００、バッファ層２００の上に成長したｎ型窒化物半導体層３００、ｎ型窒化物半導体層３００の上に成長した活性層４００、活性層４００の上に成長したｐ型窒化物半導体層５００、ｐ型窒化物半導体層５００上に形成されたｐ側電極６００、ｐ側電極６００の上に形成されたｐ側ボンディングパッド７００、ｐ型窒化物半導体層５００と活性層４００とがメサエッチングされて露出したｎ型窒化物半導体層の上に形成されたｎ側電極８００、及び保護膜９００を含む。
【０００３】
基板１００は、同種基板としてＧａＮ系基板が用いられ、異種基板としてサファイア基板、シリコンカーバイド基板またはシリコン基板が用いられるが、窒化物半導体層が成長し得る基板であれば、いかなる種類であってもよい。シリコンカーバイド基板が用いられる場合には、ｎ側電極８００はシリコンカーバイド基板側に形成され得る。
基板１００上にエピタキシャル成長する窒化物半導体層は、主にＭＯＣＶＤ(有機金属気相成長法)によって成長させられる。
【０００４】
バッファ層２００は、異種基板１００と窒化物半導体間の格子定数及び熱膨脹係数の差を解決するためのものであり、米国特許第５，１２２，８４５号明細書には、サファイア基板上に３８０℃〜８００℃の温度で厚さ１０ｎｍ〜５０ｎｍのＡｌＮバッファ層を成長させる技術が開示されている。米国特許第５，２９０，３９３号明細書には、サファイア基板上に２００℃〜９００℃の温度で厚さ１ｎｍ〜５００ｎｍのＡｌ（ｘ）Ｇａ（１-ｘ）Ｎ（０≦ｘ<１）バッファ層を成長させる技術が開示されており、国際公開公報ＷＯ０５/０５３０４２号パンフレットには６００℃〜９９０℃の温度でＳｉＣバッファ層（seed
layer）を成長させた後、その上にＩｎ(ｘ）Ｇａ(１-ｘ）Ｎ(０<ｘ≦１)層を成長させる技術が開示されている。
【０００５】
ｎ型窒化物半導体層３００は、少なくともｎ側電極８００が形成された領域（ｎ型コンタクト層）が不純物でドーピングされ、ｎ型コンタクト層は、好ましくはＧａＮからなり、Ｓｉでドーピングされる。米国特許第５，７３３，７９６号明細書には、Ｓｉと他のソース物質の混合比を調節することによって所望のドーピング濃度でｎ型コンタクト層をドーピングする技術が開示されている。
【０００６】
活性層４００は、電子と正孔の再結合により光子（光）を生成する層であって、一般Ｉｎ(ｘ）Ｇａ(１-ｘ）Ｎ(０<ｘ≦１）からなり、単一量子井戸層（ｓｉｎｇｌｅ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ）または多重量子井戸層（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌｓ）を有する。
ｐ型窒化物半導体層５００は、Ｍｇのような適切な不純物を利用してドーピングされ、活性化されることによりｐ型導電性を有するようになる。米国特許第５，２４７，５３３号明細書には、電子ビーム照射によりｐ型窒化物半導体層を活性化させる技術が開示されており、米国特許第５，３０６，６６２号明細書には、４００℃以上の温度でアニールすることによりｐ型窒化物半導体層を活性化させる技術が開示されている。さらに、国際公開公報ＷＯ０５／０２２６５５号パンフレットには、ｐ型窒化物半導体層成長の窒素前駆体として、ＮＨ３とヒドラジン系原料物質を共に使用することで活性化させなくてもｐ型伝導性を有するｐ型窒化物半導体層が得られる技術が開示されている。
【０００７】
ｐ側電極６００は、ｐ型窒化物半導体層５００全体に電流がよく供給されるようにするために備えられるが、米国特許第５，５６３，４２２号明細書には、ｐ型窒化物半導体層のほぼ全面にわたって形成され、ｐ型窒化物半導体層とオーミック接触し、ＮｉとＡｕからなる透光性電極（ｌｉｇｈｔ−ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）に関する技術が開示されている。さらに、米国特許第６，５１５，３０６号明細書には、ｐ型窒化物半導体層の上にｎ型超格子層を形成した後、その上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる透光性電極を形成した技術が開示されている。
【０００８】
また、ｐ側電極６００は、光を透過しないように、すなわち、光を基板１００側に反射するように、厚さを大きくして形成することができる。このような技術をフリップチップ（ｆｌｉｐ  ｃｈｉｐ）技術という。米国特許第６，１９４，７４３号明細書には、２０ｎｍ以上の厚さを有するＡｇ層、Ａｇ層を覆う拡散防止層、及び拡散防止層を覆うＡｕとＡｌとからなるボンディング層を含む電極構造に関する技術が開示されている。
【０００９】
ｐ側ボンディングパッド７００及びｎ側電極８００は、電流の供給と外部へのワイヤーボンディングを行うためのものであり、米国特許第５，５６３，４２２号明細書には、ｎ側電極８００をＴｉとＡｌとで構成した技術が開示されている。
保護膜９００は、二酸化ケイ素のような物質で形成されるが、省略されてもよい。
【００１０】
ｎ型窒化物半導体層３００及びｐ型窒化物半導体層５００は、単一の層や複数個の層から構成することができ、最近では、レーザーまたは湿式エッチングによって、基板１００を窒化物半導体層などから分離して垂直型発光素子を製造する技術が導入されている。
図２は、米国特許第５，５６３，４２２号明細書に開示された電極構造の一例を示す図面である。ｐ側ボンディングパッド７００とｎ側電極８００とが、発光素子のコーナーから対角方向に位置しており、発光素子内で最も遠く離れて位置することにより、電流の拡散を改善している。
図３は、米国特許第６，３０７，２１８号明細書に開示された電極構造の一例を示す図面である。ｐ側ボンディングパッド７００とｎ側電極８００との間に、等間隔で配置された枝電極７１０、８１０を備えることによって、発光素子が大面積化に伴う電流の拡散を改善している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、電流拡散を改善し得る半導体発光素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、等しく発光がなされる半導体発光素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、発光素子の寿命を延長し得る半導体発光素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、広い発光面積にかけて等しく発光される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】
【００１２】
このために、本発明は、電子と正孔の再結合を利用して光を生成する半導体発光素子において、前記電子と前記正孔のいずれか一方を供給する第１枝電極と、前記電子と前記正孔の他方を供給して、前記第１枝電極と第１間隔をおいて設けられた第２枝電極と、前記第１枝電極と電気的に接続しており、前記第２枝電極と第１間隔より小さい第２間隔をおいて設けられた第３枝電極とを含むことを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００１３】
また、本発明は、前記第２枝電極と電気的に接続しており、前記第３枝電極と第１間隔より小さい第３間隔をおいて設けられた第４枝電極を含むことを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００１４】
また、本発明は、第３間隔が第２間隔より小さいことを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００１５】
また、本発明は、第１枝電極が発光素子の最外郭に位置することを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００１６】
また、本発明は、第１枝電極が正孔を供給することを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００１７】
また、本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であることを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００１８】
また、本発明は、電子と正孔の再結合を利用して光を生成する半導体発光素子において、前記電子と前記正孔のいずれか一方を供給する複数個の第１枝電極と、前記電子と前記正孔の他方を供給して、複数個の前記第１枝電極と交互に配置される少なくとも一つの第２枝電極とを含み、少なくとも一つの前記第１枝電極と複数個の前記第２枝電極のうち、発光素子の最外郭に位置する枝電極間の間隔が、残りの間隔よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００１９】
また、本発明は、前記残りの間隔が、前記発光素子の内部へ行くほど小さくなることを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００２０】
また、本発明は、複数個の前記第１枝電極が前記正孔を供給することを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【００２１】
また、本発明は、複数個の前記第１枝電極が正孔を供給するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であることを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る半導体発光素子によれば、発光素子内の電流拡散を改善することができる。
また、本発明に係る半導体発光素子によれば、発光素子内でバラツキなく発光が行われるようになる。
また、本発明に係る半導体発光素子によれば、発光素子の寿命を延長することができる。
また、本発明に係る半導体発光素子によれば、広い発光面積において発光を均等にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下では、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図４は、等間隔に配置された電極構造の一例を示す図面である。図４において、ｐ側ボンディングパッド７０とｎ側電極８０とが備えられており、ｐ側ボンディングパッド７０から枝電極７１、７２、７３が延びており、ｎ側電極８０から枝電極８１、８２が延びている。
【００２４】
枝電極７１、７２、７３と枝電極８１、８２が交互に配置されることで、発光素子全体に電流が供給される。枝電極７１、７２、７３と枝電極８１、８２との間の間隔ａ，ｂ，ｃ，ｄは一定とされている。
図５は、図４の電極構造を有する発光素子において、２００ｍＡ、３００ｍＡ、４００ｍＡの電流がそれぞれ供給された時の発光分布の一例を示している。ここで、間隔ａ，ｂ，ｃ，ｄ（図４参照）は、いずれも約８９μｍに維持されている。図４及び図５に示されるように、ｐ側ボンディングパッド７０から延びている枝電極７１とｎ側電極８０から延びている枝電極８１との間における発光は、枝電極８１と枝電極７２との間の発光、枝電極７２と枝電極８２との間の発光、枝電極８２と枝電極７３との間の発光よりも強いことが分かる。このような発光の偏り又は電流密度のバラツキは、発光素子の全体発光効率及び発光素子の寿命によくない影響を与えるため、改善する必要がある。図４において、供給電流が大きくなればなるほど（一般に、発光素子の面積が大きくなるほど、供給電流も大きくなる。）、発光の偏り状態が大きくなることから、このような電流の集中状態は、大面積発光素子において特に問題視される。
【００２５】
図６は、本発明に係る電極構造の一例を示す図面である。図６に示されるように、ｐ側ボンディングパッド７０とｎ側電極８０とが備えられており、ｐ側ボンディングパッド７０から枝電極７１、７２、７３が延びており、ｎ側電極８０から枝電極８１、８２が延びている。枝電極７１、７２、７３と枝電極８１、８２とが交互に配置されることで、発光素子全体に電流が供給される。図４の発光素子において、ｐ側ボンディングパッド７０とｎ側電極８０とがそのまま維持された状態で、枝電極７１、７２、７３と枝電極８１、８２との間の間隔ａ，ｂ，ｃ，ｄが、それぞれ発光素子の内側へ行くほど相対的に狭くなるように、枝電極７１、７２、７３及び枝電極８１、８２が配置されている。
【００２６】
図７は、図６の電極構造を有する発光素子において、２００ｍＡ、３００ｍＡ、４００ｍＡの電流がそれぞれ供給された時の発光分布の一例を示している。ここで間隔ａ，ｂ，ｃ，ｄ（図６参照）は、例えば、各々１１８μｍ、８８μｍ、７９μｍ、７０μｍとされている。図７に示すように、図５に示した発光分布に比べて、枝電極７１と枝電極８１との間の発光、枝電極８１と枝電極７２との間の発光、枝電極７２と枝電極８２との間の発光、及び枝電極８２と枝電極７３との間の発光が、均等であることが分かる。このように、枝電極間の間隔を調節することにより、発光素子の発光分布をバラツキのないようにすることができる。４００ｍＡの電流が供給される時、枝電極８２と枝電極７３との間の発光が強くなることが分かるが、これは間隔ｄを若干広くすることにより解消することができる。したがって、本発明の技術的思想は、間隔ａ，ｂ，ｃ，ｄを漸進的に狭めることに限定されるわけではない。換言すると、枝電極が等間隔に配置される時の発光の偏り又は電流の集中問題を改善するために、発光分布において、発光の偏りが現れる領域の間隔を相対的に広くし、発光が足りない領域では発光に偏りのある領域に比べて適切に間隔を狭く配置することも、本発明の技術的思想の範囲内といえる。
【００２７】
図６に示す発光素子において、ｐ側ボンディングパッド７０と枝電極７１とが発光素子の最外郭に位置し、ｎ側電極８０と枝電極８１とがその内側に位置することが好ましい。例えば、エッチングを要するｎ側電極８０と枝電極８１とが発光素子の最外郭に位置する場合には、発光素子がエッチングされることから、発光面積が減少する。しかしながら、図６に示すように、ｐ側ボンディングパッド７０と枝電極７１とを最外郭に位置させることで、最外郭におけるエッチングを不要とすることができ、発光面積の減少を防ぐことができるという更なる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示す図面である。
【図２】米国特許第５，５６３，４２２号明細書に開示された電極構造の一例を示す図面である。
【図３】米国特許第６，３０７，２１８号明細書に開示された電極構造の一例を示す図面である。
【図４】等間隔で配置された電極構造の一例を示す図面である。
【図５】図４の電極構造を有する発光素子での発光分布を示す図面である。
【図６】本発明による電極構造の一例を示す図面である。
【図７】図６の電極構造を有する発光素子における発光分布を示す図面である。
【符号の説明】
【００２９】
７０  ｐ側ボンディングパッド
７１，７２，７３  枝電極
８０  ｎ側電極
８１，８２  枝電極
【図１】
2009278056.tif 000003
【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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