特許 6299336 発光素子及びそれを用いた発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6299336

(24)【登録日】2018年3月9日

(45)【発行日】2018年3月28日

(54)【発明の名称】発光素子及びそれを用いた発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/36 20100101AFI20180319BHJP

   H01L 29/41 20060101ALI20180319BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20180319BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/36

   H01L29/44 L

   H01L29/44 P

   H01L21/28 301B

【請求項の数】11

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-69816(P2014-69816)

(22)【出願日】2014年3月28日

(65)【公開番号】特開2015-192099(P2015-192099A)

(43)【公開日】2015年11月2日

【審査請求日】2017年2月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】尺長 功一

(72)【発明者】

【氏名】川口 浩史

(72)【発明者】

【氏名】樫本 一樹

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１４−５２７３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３８４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６８４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００２０５５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ型半導体層と、活性層 と、ｐ型半導体層とを順に有し、前記ｎ型半導体層が露出するように複数の露出部が前記ｐ型半導体の上面側に形成された半導体積層体と、
前記ｐ型半導体層の上面と電気的に接続され、かつ平面視で前記ｐ型半導体層上の一隅に配置されたｐ側電極と、
前記複数の露出部と一体的に電気的に接続され、かつ平面視で前記ｐ側電極が配置される領域とは異なる領域に配置されたｎ側電極と、を備える発光素子であって、
前記半導体積層体は、平面形状が矩形であり、
前記複数の露出部は、平面視で、前記半導体積層体の辺に沿って等間隔に配置される複数の第１露出部と、前記第１露出部よりも前記ｐ側電極に近接して配置される複数の第２露出部と、を有し、
前記複数の第２露出部は、前記複数の第１露出部間の最短距離よりも前記第１露出部との最短距離が長くかつ前記複数の第１露出部間の最短距離よりも前記ｐ側電極との最短距離が短い第２露出部を含むことを特徴とする発光素子。

【請求項2】

平面視で、前記第１露出部間の最短距離は、前記第２露出部間の最短距離よりも短い請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記ｎ側電極は、絶縁膜を介して前記ｐ型半導体層上にわたって配置されている請求項１又は２に記載の発光素子。

【請求項4】

前記ｐ側電極は、第１導電層を介して前記ｐ型半導体層の上面に接続されている請求項１又は２に記載の発光素子。

【請求項5】

前記第１導電層は、前記ｐ型半導体層に接触する銀含有層を含む請求項４に記載の発光素子。

【請求項6】

前記ｐ側電極は、第２導電層を介して前記ｐ型半導体層に接続され、
前記ｎ側電極は、第２導電層を介して前記複数の露出部に接続されている請求項１から３のいずれか１つに記載の発光素子。

【請求項7】

前記第２導電層は、それぞれ前記ｎ型半導体層及び前記ｐ型半導体層に接触する透光性導電膜を含む請求項６に記載の発光素子。

【請求項8】

前記第２導電層は、前記透光性導電膜上に、前記透光性導電膜が部分的に露出するように形成される誘電体多層膜を含む請求項６又は７に記載の発光素子。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１つに記載の発光素子と、
表面に配線パターンを有する基体と、
発光素子を被覆する透光性部材と、を有する発光装置。

【請求項10】

前記透光性部材は、前記発光素子の側面及び上面を被覆するとともに前記基体の側面を被覆する請求項９に記載の発光装置。

【請求項11】

前記透光性部材は、前記発光素子の側面及び上面を被覆する半球状の形状を有し、断面視において、前記半球形状の領域に前記基体の底面を含まない請求項１０に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明に係る実施形態は、発光素子及びそれを用いた発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、光取り出し効率が良好で、均一な発光を得るための発光素子について、ｎ側電極及びｐ側電極の形状及び配置に関して、種々の研究がなされている。例えば、引用文献１には、全発光領域において、ｎ電極が半導体層に接続される円形状の領域を均等に配列し、さらにｐ電極を発光素子の一辺に偏在させた構造が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＵＳ２０１１／０１２７５６８Ａ１

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、輝度分布の偏りをなくして均一な発光を得ることができる発光素子及びそれを用いた発光装置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】

【0005】

本発明の発明者らは、発光素子におけるｎ側電極及びｐ側電極の形状及び配置に関して鋭意研究を行った結果、ｎ側電極を接続するｎ型半導体層が露出された領域（以下、露出部という）を均等に配列しても、なお、活性層における電流密度が不均一となり、発光輝度分布に偏りが生じることを見出した。したがって、露出部の全てを均等に配列するよりもむしろ、ｐ側電極の形状及び配置を変更し、かつｐ側電極に近接する露出部の配置を、他の露出部のような均等な配列とは異ならせることによって、活性層における電流密度をより均一とすることができ、発光輝度分布の偏りを効果的に軽減することができる発光素子を完成するに至った。

【0006】

本発明の実施形態に係る発光素子は、
ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層とを順に有し、前記ｎ型半導体層が露出するように複数の露出部が前記ｐ型半導体の上面側に形成された半導体積層体と、
前記ｐ型半導体層の上面と電気的に接続され、かつ平面視で前記ｐ型半導体層上の一隅に配置されたｐ側電極と、
前記複数の露出部と一体的に電気的に接続され、かつ平面視で前記ｐ側電極が配置される領域とは異なる領域に配置されたｎ側電極と、を備える発光素子であって、
前記半導体積層体は、平面形状が矩形であり、
前記複数の露出部は、平面視で、前記半導体積層体の辺に沿って等間隔に配置される複数の第１露出部と、前記第１露出部よりも前記ｐ側電極に近接して配置される複数の第２露出部と、を有し、
前記複数の第２露出部は、前記複数の第１露出部間の最短距離よりも前記第１露出部との最短距離が長くかつ前記複数の第１露出部間の最短距離よりも前記ｐ側電極との最短距離が短い第２露出部を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、輝度分布の偏りを軽減することができる発光素子及びそれを用いた発光装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】本発明の一実施形態に係る発光素子の構成を模式的に示す平面図である。

【図1B】本発明の一実施形態に係る発光素子の構成を示す模式図であり、図１Ａにおける発光素子の要部を拡大した平面図である。

【図1C】本発明の一実施形態に係る発光素子の構成を示す模式図であり、図１ＡにおけるＡ−Ｂ線断面図である。

【図1D】本発明の一実施形態に係る発光素子の構成を示す模式図であり、図１Ｃにおける発光素子の要部を拡大した断面図である。

【図2A】本発明の別の実施形態に係る発光素子の構成を模式的に示す平面図である。

【図2B】本発明の別の実施形態に係る発光素子の構成を示す模式図であり、図２ＡにおけるＡ−Ｂ線断面図である。

【図3A】本発明の一実施形態に係る発光素子について、電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。

【図3B】比較のための発光素子について、電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。

【図3C】比較のための別の発光素子について、電流密度分布のシミュレーション結果を示す図である。

【図4A】本発明の一実施形態に係る発光素子を用いた発光装置の構成を示す模式図であり、図４ＢにおけるＡ−Ｂ線断面図である。

【図4B】本発明の一実施形態に係る発光素子を用いた発光装置の構成を示す模式図であり、図４Ａにおける発光装置の平面図である。

【図4C】本発明の一実施形態に係る発光素子を用いた発光装置の構成を示す模式図であり、図４Ａにおける発光装置の裏面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。複数の図面に表れる同一符号は同一の部分又は部材を示す。発明を理解しやすくするために、実施形態を分けて説明するが、これらの実施形態はそれぞれ独立するものではなく、共有できるところは他の実施形態の説明を適用する。

【0010】

〔発光素子〕
発光素子は、主として、平面形状が矩形の半導体積層体と、半導体積層体の同一面側に設けられるｐ側電極及び側電極と、を備える。矩形としては、正方形が好ましい。なお、本実施形態における矩形とは、４つの角の角度について９０度±５度の変動が許容されることを意味し、これら矩形に近似する形状をも包含する。

【0011】

（半導体積層体）
半導体積層体は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを含む。また、これらの間に活性層を含むものが好ましい。
これらｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層の種類、材料は特に限定されるものではなく、例えば、Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）等の半導体材料を用いることができる。各層の膜厚及び層構造は、当該分野で公知のものを利用することができる。

【0012】

（露出部）
半導体積層体は、その一部領域において、ｎ型半導体層が露出する複数の露出部を有する。これらの露出部は、平面視でｐ側電極が配置される領域とは異なる領域に配置される。言い換えると、露出部は、ｎ型半導体層上に積層されたｐ型半導体層及び活性層が膜厚方向の全てにわたって（任意にｎ型半導体層の膜厚方向の一部が）除去されることによって画定される。
これら複数の露出部は、後述するｎ側電極によって一体的に、ｎ型半導体層と電気的に接続するために利用される。

【0013】

露出部の形状、大きさ、位置は、意図する発光素子の大きさ、形状、接続状態等によって適宜設定することができる。
露出部は、全てが同じ形状、同じ大きさで配列されているものがより好ましい。これにより、電流の供給量の均一化を実現することができる。その結果、発光素子の全体として、発光強度を均一化し、輝度ムラを抑制することができる。
各露出部の形状は、平面視において円又は楕円、三角形、矩形、六角形等の多角形等が挙げられ、なかでも、円形又は楕円形が好ましい。各露出部の大きさは、半導体積層体の大きさ、求められる発光素子の出力、輝度等によって適宜調整することができる。露出部は、例えば、直径（一辺）が数十〜数百μｍ程度の大きさが好ましい。別の観点から、直径が、半導体積層体の一辺の１／２０〜１／５程度の大きさであることが好ましい。

【0014】

露出部は、複数の第１露出部と複数の第２露出部とを備える。
第１露出部は、平面視で、半導体積層体の辺に沿って等間隔に配置されている。ここで等間隔とは、第１露出部同士がいずれも同じ間隔で配置されているのみならず、それらの間隔は±５％程度の範囲内でのずれを許容することを意味する。第１露出部間の最短距離ａは、各露出部の大きさ、半導体積層体の大きさ、求められる発光素子の出力、輝度等によって適宜調整することができる。第１露出部間の最短距離ａ（以下、第１露出部及び第２露出部については中心からの距離で示す）は、例えば、露出部の大きさ（例えば、直径）の２〜８倍程度が挙げられ、４〜６倍程度の距離が好ましい。別の観点から、最短距離ａは、半導体積層体の一辺の１／３０〜１／５程度の距離が挙げられ、１／１５〜１／５程度の距離が好ましい。具体的には、１辺が１．４ｍｍの半導体積層体である場合、最短距離ａは、５０〜３００μｍ程度が挙げられ、１００〜２５０μｍ程度が好ましい。

【0015】

第１露出部は、半導体積層体の縁部よりも内側に形成されていることが好ましい。第１露出部から半導体積層体の縁部までの最短距離ｅは、第１露出部間の最短距離ａと同程度又は若干の広狭があってもよい。なかでも、最短距離ｅは第１露出部間の最短距離ａよりも短いことが好ましい（ｅ＜ａ）。例えば、１辺が１．４ｍｍの半導体積層体である場合、２５〜２５０μｍ程度が挙げられ、５０〜２００μｍ程度が好ましい。
このように第１露出部に囲まれた領域にある最短距離ａよりも、電流密度が低くなる領域の最短距離ｅを短くすることにより、半導体積層体の端部とそれよりも内側との電流密度の偏りを軽減することができる。

【0016】

第２露出部は、第１露出部よりも後述するｐ側電極に近接して配置されている。
第２露出部は、例えば、図１Ｂに示すように、(i)等間隔に配列された複数の第１露出部１８間の最短距離ａよりも第１露出部１８との最短距離ｂが長く（ａ＜ｂ）、かつ、(ii)等間隔に配列された複数の第１露出部間の最短距離ａよりもｐ側電極１２との最短距離ｃが短い（ａ＞ｃ）、第２露出部１９を含む。この第２露出部１９は、１つでもよいが、複数であることが好ましく、第２露出部の全部であることがより好ましい。
上述した(i)及び(ii)を満たす限り、第２露出部とｐ側電極との最短距離ｃが第２露出部ごとに異なっていてもよいが、一部又は全部が同じであることが好ましい。なかでも、第２露出部は、上述した(i)及び(ii)を満たし、ｐ側電極１２に最も近接して配置された第２露出部１９ａを複数含むことがさらに好ましい。

【0017】

第２露出部が３つ以上配置される場合、互いに隣接する第２露出部間の最短距離ｄは、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。最短距離ｄは、第１露出部間の最短距離ａよりも長いことが好ましい（ａ＜ｄ）。これにより、第１露出部が均等配置された領域よりも、比較的電流が集中しやすいｐ側電極近傍に、電流が必要以上に集中するのを軽減することができる。
第２露出部間の最短距離ｄは、例えば、露出部の大きさ（例えば、直径）の１〜１０倍程度が挙げられ、２〜８倍程度が好ましい。別の観点から、最短距離ｄは、半導体積層体の一辺の１／１５〜１／４程度の距離が挙げられ、１／１０〜１／４程度の距離が好ましい。具体的には、１辺が１．４ｍｍの半導体積層体である場合、最短距離ｄは、１００〜５００μｍ程度が挙げられ、２００〜４００μｍ程度が好ましい。

【0018】

言い換えると、第２露出部はｐ側電極に隣接する。ここでｐ側電極に隣接するとは、互いに等間隔で配置された第１露出部とは別個に配置され、第２露出部からｐ側電極までの最短距離ｃが、第１露出部からｐ側電極までの最短距離ｆよりも短いことを意味する（ｃ＜ｆ）。

【0019】

例えば、第２露出部と最も近い第１露出部までの最短距離ｂは、露出部の大きさ（例えば、直径）の１〜６倍程度が挙げられ、２〜５倍程度が好ましい。別の観点から、最短距離ｂは、５０〜３００μｍ程度が挙げられ、１００〜２５０μｍ程度が好ましい。
例えば、第２露出部とｐ側電極との間の最短距離ｃは、露出部の大きさ（例えば、直径）の１〜１０倍程度が挙げられ、１〜８倍程度が好ましい。別の観点から、最短距離ｃは、２０〜２００μｍ程度が挙げられ、２０〜１５０μｍ程度が好ましい。
例えば、第１露出部とｐ側電極との最短距離ｆは、露出部の大きさ（例えば、直径）の１〜２０倍程度が挙げられ、２〜１５倍程度が好ましい。別の観点から、最短距離ｆは、５０〜４００μｍ程度が好ましい。

【0020】

このような露出部の配置により、つまり、均等配置された第１露出部によって、第２電極から遠い領域で電流を広げることができる。また、比較的電流が集中しやすい第ｐ側電極近傍に、第１露出部から第１露出部の均等配置以上の距離で離れるようにして、第２露出部を配置することにより、ｐ側電極側とその対角側との電流広がりのバランスをとることができる。その結果、第１露出部に囲まれた領域における電流の偏りが緩和され、電流広がりを均一にすることができ、発光輝度分布を向上させることができる。
また、活性層における電流密度のさらなる均一化により、順方向電圧（Ｖｆ）をも軽減することができる。

【0021】

（基板）
半導体積層体は、通常、半導体成長用の基板上に形成される。
このような基板は、半導体層をエピタキシャル成長させることができるものであれば良く、例えば、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、スピネル（ＭｇＡ１_２Ｏ_４）のような絶縁性基板等が挙げられる。

【0022】

上述したように半導体積層体が平面視において矩形である場合、基板も同様に矩形であるのが好ましい。特に、基板は、半導体積層体よりも若干大きい平面積を有する、半導体積層体の平面と相同の矩形であることが好ましい。
基板は、半導体積層体からの光を十分に散乱又は回折させて、発光効率を向上させるために、表面に複数の凸部を有するものが好ましい。このような基板の表面の凸部は、当該分野で公知の方法によって形成することができる。

【0023】

基板は、発光素子の最終形態において、厚み方向の一部又は全部が除去されていてもよい。基板の除去は、レーザリフトオフ法等を利用して行うことができる。ただし、基板は、半導体層から完全に除去されたものに加えて、半導体層の端部又は隅部に若干の基板が残存していてもよい。また、研磨又は研削等によって、厚み方向の一部のみを除去してもよい。

【0024】

（ｎ側電極及びｐ側電極）
半導体積層体は、それぞれ、ｎ型半導体層と接続されるｎ側電極と、ｐ型半導体層と接続されるｐ側電極と、を有する。
これらのｎ側電極及びｐ側電極は、半導体積層体の第１主面側（つまり、基板とは反対側）に配置されている。特に、ｎ側電極は、上述した複数の第１露出部及び複数の第２露出部に一体的に接続されている。また、ｐ側電極は、半導体積層体、特に、ｐ型半導体層の一隅に配置されている。

【0025】

第１電極及び第２電極の平面形状は、特に限定されるものではなく、円形，楕円形，多角形，扇形，これらに近い形状，これらに凹みを有する形状等が挙げられる。

【0026】

なかでも、第２電極は、ｐ型半導体の一隅を覆う扇形であることが好ましい。第２電極の扇形の大きさは、特に限定されるものではなく、外部電極と接続するための電気的接続を実現できる程度であればよい。具体的には、５０〜３００μｍ程度の一辺を有する扇形状が挙げられ、１００〜３００μｍ程度が好ましい。

【0027】

第１電極は、半導体積層体より若干小さい矩形に、第２電極と離間するように扇形に対応する凹みを有する形状であることが好ましい。従って、第１電極は、第１露出部及び第２露出部上のみならず、後述するように絶縁性を確保して、ｐ型半導体層上にも配置される。
第１電極及び第２電極がこのような形状を有することにより、活性層における電流密度が均一となるように電流を印加することが可能となる。

【0028】

ｎ側電極及びｐ側電極は、例えば、Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ等の金属又はこれらの合金や、亜鉛，インジウム，スズ，ガリウム及びマグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む透光性導電膜等の単層膜又は積層膜によって形成することができる。透光性導電膜としては、ＩＴＯ，ＺｎＯ，ＩＺＯ，ＧＺＯ，Ｉｎ₂Ｏ₃及びＳｎＯ₂等が挙げられる。具体的には、ｎ側電極及びｐ側電極は、半導体層側からＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ａｌ−Ｃｕ合金／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｒｈ，Ｔｉ／Ｒｈ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどの積層膜によって形成することができる。膜厚は、当該分野で用いられる膜の膜厚のいずれでもよい。

【0029】

（導電層）
ｎ側電極及びｐ側電極は、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層と直接接触していてもよいし、導電層を通して電気的に接続されていてもよい。導電層としては、特に限定されないが、例えば、ｎ型半導体層又はｐ型半導体層に接触する反射層及び／又はオーミック電極層が挙げられる。

【0030】

反射層は、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層の双方に接続されていてもよいし、ｐ型半導体層にのみ接続されていてもよい。また、この反射層は、オーミック電極層を介してｎ型半導体層及び／又はｐ型半導体層に接続されていてもよい。
反射層としては、銀又は銀合金などを有する層が挙げられる。銀又は銀合金による層は、半導体層に接触して又は半導体層に最も近い位置に配置されていることが好ましい。銀合金としては、当該分野で公知の材料のいずれを用いてもよい。反射層の厚みは、特に限定されるものではなく、半導体積層体から出射される光を効果的に反射することができる厚み、例えば、２０ｎｍ〜１μｍ程度が挙げられる。反射層は、ｎ型半導体層又はｐ型半導体層との接触面積は大きいほど好ましく、例えば、半導体積層体の平面積の５０％以上、６０％以上、７０％以上が挙げられる。

【0031】

導電層として反射層を用いる場合には、銀のマイグレーションを防止するために、その上面（好ましくは、上面及び側面）を被覆するさらなる導電層及び／又は被覆電極を形成することが好ましい。
このようなさらなる導電層又は被覆電極としては、通常、電極材料として用いられている金属及び合金によって形成されるものであればよく、さらなる導電層としては、上述した第１電極及び第２電極の材料として挙げられた金属又は合金等の単層又は積層膜が挙げられる。例えば、Ｎｉ／Ｔｉ／Ｒｕ等が好ましい。被覆電極としては、例えば、アルミニウム，銅，ニッケル等の金属を含有する単層又は積層層が挙げられ、なかでも、ＡｌＣｕ及びＡｌＣｕＳｉなどを用いることが好ましい。さらなる導電層及び被覆電極の厚みは、効果的に銀のマイグレーションを防止するために、それぞれ、数百ｎｍ〜数μｍ程度が挙げられる。
また、被覆電極にかえて、ＳｉＮなどの絶縁層を形成することもできる。この場合、反射層の上面で部分的に開口し、かつ反射層の側面を被覆するように絶縁層を形成することによって、銀のマイグレーションを防止することができると共に、ｎ側電極及びｐ側電極と、反射層とを電気的に接続することができる。

【0032】

オーミック電極層としては、上述した透光性導電膜の中から選択した１種以上の単層膜又は積層膜によって形成することができる。

【0033】

特に、ｐ側電極は、第１導電層又は第２導電層を介してｐ型半導体層の上面に接続されていることが好ましい。ここで、第１導電層としては、半導体層側から、上述した反射層と、反射層を被覆するさらなる導電層と、被覆電極とが積層された構造が挙げられる。第２導電層としては、オーミック性を確保する（接触抵抗を下げる）ために、半導体層側から、透光性導電膜と、反射層と、反射層を被覆するさらなる導電層と、被覆電極とが積層された構造等が挙げられる。
ｎ側電極は、第１導電層及び第２導電層のいずれをも介することなくｎ型半導体層に接続されていてもよいし、第１導電層又は第２導電層の何れかを介してｎ型半導体層に接続されていていることが好ましい。特に、ｎ側電極は、第２導電層を介してｎ型半導体層に接続されていていることがより好ましい。

【0034】

（絶縁膜）
ｎ側電極及びｐ側電極及び／又は導電層は、半導体積層体との間に、絶縁膜を部分的に介在していてもよい。
ｎ側電極は、上述した半導体積層体に配置される露出部を通して電気的に接続される。なお、複数の露出部に接続されることが好ましく、全ての露出部に接続されることがより好ましく、これら複数又は全ての露出部を一体的に被覆するように接続されることがさらに好ましい。従って、ｎ側電極は、ｎ型半導体層上のみならず、ｐ型半導体層上にも配置される。この場合、露出部に至る半導体積層体の側面（活性層及びｐ型半導体層の側面）からｐ型半導体層上に配置する絶縁膜を介して、ｎ側電極がｐ型半導体層上に配置される。このように、ｎ側電極が露出部を一体的に被覆することにより、延伸して接続するための電極を設ける必要がなく、シート抵抗を低減することが可能となる。
ここでの絶縁膜は、特に限定されるものではなく当該分野で公知の材料を、電気的な絶縁性を確保し得る厚みで用いることが好ましい。

【0035】

ｎ側電極及びｐ側電極と、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層とのそれぞれの間に、例えば、上述した第１導電層及び第２導電層において、電気的な接続を阻害しない範囲で、誘電体多層膜、つまり、ＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）膜が含まれていてもよい。つまり、透光性導電膜と、反射層と、さらなる導電層と、被覆電極との間の一部、特に透光性導電膜と反射層との間の一部にＤＢＲ膜が配置されていてもよい。
ＤＢＲ膜は、例えば、任意に酸化膜等からなる下地層の上に、低屈折率層と高屈折率層とからなる１組の誘電体を、複数組（例えば、２〜５）にわたって積層させた多層構造であり、所定の波長光を選択的に反射するものである。具体的には屈折率の異なる膜を１／４波長の厚みで交互に積層することにより、所定の波長を高効率に反射させることができる。材料として、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物または窒化物を含んで形成することができる。
ＤＢＲ膜を酸化膜で形成する場合、低屈折率層を例えばＳｉＯ₂、高屈折率層を例えばＮｂ₂Ｏ₅，ＴｉＯ₂，ＺｒＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅等とすることができる。具体的には、下地層側から順番に（Ｎｂ₂Ｏ₅／ＳｉＯ₂）ｎ、ｎは２〜５が挙げられる。ＤＢＲの総膜厚は０．２〜１μｍ程度が好ましい。

【0036】

〔発光装置〕
本発明の発光装置は、上述した発光素子と、表面に配線パターンを有する基体とを含んで構成される。
また、この発光装置は、任意に、その側面、上面又は下面（つまり、基体の側面、上面又は下面）に、反射性、透光性、遮光性等を有する樹脂、これらの樹脂に蛍光体、拡散材、着色剤等を含有した樹脂等を配置していてもよい。このような樹脂、蛍光体等は、当該分野で通常使用されているもののいずれをも利用することができる。なかでも、発光装置は、発光素子を被覆する透光性部材を含むものが好ましい。
発光素子は、基体にフリップチップ実装されていることが好ましい。
この場合、通常、発光素子のｎ側電極及びｐ側電極が、接合部材によって、上述した基体の配線パターンと接合されている。接合部材は、当該分野で公知の材料のいずれをも用いることができる。

【0037】

（基体）
基体は、例えば、金属、セラミック、樹脂、誘電体、パルプ、ガラス、紙又はこれらの複合材料（例えば、複合樹脂）、あるいはこれら材料と導電材料（例えば、金属、カーボン等）との複合材料等からなる基材の表面に、任意に内部及び／又は裏面に、複数の配線パターンを有する。

【0038】

配線パターンは、発光素子に電流を供給し得るものであればよく、当該分野で通常使用されている材料、厚み、形状等で形成されている。
また、配線パターンは、部分的に、上述した発光素子のｎ側電極及びｐ側電極と接続するための実装用の接合部材が配置されていてもよい。
配線パターンは、正負一対のパターンを含むものであれば、これらとは独立して配置されたパターンを有していてもよい。このような配線パターンによって、発光素子における第１の半導体積層体のｎ側電極と、第２の半導体積層体のｐ側電極とを接続することができる。

【0039】

（樹脂）
樹脂としては、熱硬化性樹脂，熱可塑性樹脂，これらの変性樹脂又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等などが挙げられる。
また、反射性、透光性及び／又は遮光性等を付与するために、上述した樹脂に、例えば、二酸化チタン、二酸化ケイ素、カーボンブラック、当該分野で公知の蛍光体等を含んでいてもよい。

【0040】

このような樹脂等を、発光素子を被覆する透光性部材として形成するためには、印刷法、電気泳動堆積法、ポッティング、圧縮成型、スプレー、静電塗布法等を利用することができる。特に、透光性部材は、発光素子とともに基体を被覆するものが好ましい。さらに、発光素子を被覆する部位の平面積が、基体を被覆する部位の平面積よりも大きいものがより好ましい。このような形状としては、例えば、四角柱の上に半球が載置された形状が挙げられる。

【0041】

以下に、発光素子及びそれを用いた発光装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0042】

実施形態１：発光素子
実施形態１の発光素子１０は、図１Ａ〜図１Ｄに示すように、略正方形の半導体積層体１３と、半導体積層体１３の同一面側にそれぞれ接続されたｎ側電極１１及びｐ側電極１２を有する。
発光素子１０の一辺長さは１．４ｍｍである。

【0043】

半導体積層体１３は、表面に凹凸を有する略正方形のサファイア基板１７の上に、ｎ型半導体層１４、活性層１５、ｐ型半導体層１６がこの順に積層されて構成されている。

【0044】

半導体積層体１３は、その内側において、ｐ型半導体層１６及び活性層１５の一部が除去されてｎ型半導体層１４が露出した複数の露出部を有している。露出部は、平面視で、半導体積層体１３の辺に沿って等間隔に配列された１９個の第１露出部１８と、３個の第２露出部１９とを備える。第１露出部１８は、５×５個で等間隔に行列配置されるうちの一隅の６個を除く配置に等しい。第２露出部１９は、第１露出部１８よりも後述するｐ側電極１２に近接して配置されている。第２露出部１９は、いずれも、第１露出部１８間の最短距離ａよりも第１露出部１８との最短距離ｂが長く、さらに最短距離ａよりもｐ側電極１２との最短距離ｃが短い。ここでは、第２露出部１９は、いずれも、ｐ側電極１２との最短距離ｃが同じである。

【0045】

これら第１露出部１８及び第２露出部１９は、例えば、直径約６０μｍの円形形状を有する。これによって、ｎ側電極は、半導体積層体１３の平面積の５％程度（全露出部の合計平面積）で半導体積層体１３と接続されている。

【0046】

図１Ｂに示すように、平面視において、第１露出部１８間の最短距離ａは、配列の数に対応して、半導体積層体１３の１／６（分母は配列の数＋１）よりも小さい間隔（例えば、露出部の半径分小さい間隔）である。具体的には、最短距離ａは約２５０μｍである。第１露出部１８と第２露出部１９との最短距離ｂは、例えば、約２３０μｍである。最短距離ａ＞最短距離ｂである。一方、第１露出部１８と別の第２露出部１９との距離ｂ’は、例えば、約２６０μｍである。別の第１露出部１８と別の第２露出部１９との距離ｂ”は、例えば、約３１０μｍである。距離ｂ’、ｂ”＞最短距離ａである。距離ｂ’＜距離ｂ”である。
なお、最短距離ｂと距離ｂ”が略等しい場合には、電流密度が均一となるように、ｐ電電極近傍の電流を均一にできる。

【0047】

第２露出部１９とｐ側電極１２との最短距離ｃは、約１７０μｍである。この最短距離ｃは、最短距離ａよりも短い。最短距離ｃ＞最短距離ａである。

【0048】

第１露出部１８とｐ側電極１２との最短距離ｆは、第２露出部１９とｐ側電極１２との最短距離ｃよりも広い。具体的には、最短距離ｆは約３３０μｍである。
第１露出部１８と半導体積層体１３の縁部からの最短距離ｅは、第１露出部１８間の最短距離ａよりも小さい。具体的には、最短距離ｅは約１６０μｍである。

【0049】

ｎ側電極１１は、上述したｎ型半導体層１４が露出した複数の第１露出部１８及び第２露出部１９と一体的に接続され、ｐ側電極１２及びその周辺以外の半導体積層体１３、つまりｐ型半導体層１６の上方に、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜２０（厚み：約６００ｎｍ）を介して配置されている。絶縁膜２０は、第１露出部１８及び第２露出部１９に至る半導体積層体１３の側面と、第１露出部１８及び第２露出部１９の一部領域（ｎ型半導体層１４上面）上に配置されている。絶縁膜２０は、第１露出部１８及び第２露出部１９におけるｎ型半導体層１４上面を露出する複数の貫通孔２０ａと、ｐ型半導体層１６の一部の上面を露出する１つの貫通孔２０ｂとを有している。ｎ側電極１１は、これら絶縁膜２０の貫通孔２０ａを通して、第１露出部１８及び第２露出部１９と接続されている。

【0050】

ｎ側電極１１は、例えば、図１Ｄに示すように、半導体層側からＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層３１、Ｔｉ層３２、Ｐｔ層３３及びＡｕ層３４（厚み：約３５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約２００ｎｍ及び約４５０ｎｍ）の積層膜によって形成されている。

【0051】

ｐ側電極１２は、半導体積層体１３、つまり、ｐ型半導体層１６の一隅に扇形に配置されている。ここでの扇形状の一辺の長さは、半導体積層体１３の一辺の長さの１／５程度であり、例えば、約３００μｍである。ｐ側電極１２は、ｎ側電極１１と同様に、半導体層側からＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層３１、Ｔｉ層３２、Ｐｔ層３３及びＡｕ層３４（厚み：約３５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約２００ｎｍ及び約４５０ｎｍ）によって形成されている。

【0052】

ｐ側電極１２は、ｐ型半導体層１６上の略全面に形成された反射性の導電層２１（厚み：約６００ｎｍ）と、この反射性の導電層２１の側面及び上面を被覆するＡｌ−Ｃｕ合金からなる被覆電極２２（厚み：約２μｍ）とを介して、ｐ型半導体層１６と電気的に接続されている。
反射性の導電層２１は、図１Ｄに示すように、半導体層側からＡｇ層３５、Ｎｉ層３６、Ｔｉ層３７及びＲｕ層３８（厚み：約１００ｎｍ、約３００ｎｍ、約１００ｎｍ及び約１００ｎｍ）の積層膜によって形成されている。
これら導電層２１及び被覆電極２２は、半導体積層体１３の平面積の９０％程度で半導体積層体１３と接続されている。
このような反射性の導電層２１によって、活性層から出射される光の取り出し効率を向上させることができる。また、被覆電極２２によって、銀のマイグレーションを効果的に用いることができる。

【0053】

実施形態２：発光素子
実施形態２の発光素子４０は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、略正方形の半導体積層体１３と、半導体積層体１３の同一面側にそれぞれ接続されたｎ側電極１１及びｐ側電極１２を有する。
サファイア基板１７及び半導体積層体１３の構成は発光素子１０と同様である。
第１露出部１８及び第２露出部１９は、平面視で、実施形態１の発光素子１０と同様に配置されている。

【0054】

これら第１露出部１８及び第２露出部１９上と、ｐ型半導体層１６上との略全面に、ＩＴＯによって透光性導電膜５３（厚み：約０．１μｍ）が配置されている。

【0055】

半導体積層体１３及び透光性導電膜５３上にはＤＢＲ膜５４（（Ｎｂ₂Ｏ₅／ＳｉＯ₂）₃、厚み：約１μｍ）が配置されている。ＤＢＲ膜５４は、第１露出部１８及び第２露出部１９に至る半導体積層体１３の側面を被覆し、第１露出部１８及び第２露出部１９上において、透光性導電膜５３を露出している。また、ＤＢＲ膜５４は、ｐ型半導体層１６上では、平面視において、等間隔に行列配置された貫通孔５４ａ（直径：約１０μｍ、ピッチ：約５０μｍ）を有している。

【0056】

ＤＢＲ膜５４の上には、第１露出部１８、第２露出部１９及びｐ型半導体層１６上に、それぞれ、反射性の導電層５５（厚み：約６００ｎｍ）と、この反射性の導電層５５の側面及び上面を被覆するＡｌ−Ｃｕ合金からなる被覆電極５６（厚み：約２μｍ）が形成されている。反射性の導電層５５及び被覆電極５６は、第１露出部１８及び第２露出部１９上でＤＢＲ膜５４から露出した透光性導電膜５３と接続され、ｎ型半導体層１４と電気的に接続されている。また、反射性の導電層５５及び被覆電極５６は、ＤＢＲ膜５４の貫通孔５４ａを通して、ｐ型半導体層１６と電気的に接続されている。
反射性の導電層２１及び被覆電極５６は、図１Ｄに示した積層膜によって形成されている。

【0057】

被覆電極５６上には、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜２０（厚み：約６００ｎｍ）が形成されている。絶縁膜２０は、第１露出部１８及び第２露出部１９上方の被覆電極５６をほぼ完全に露出し、一方、ｐ型半導体層１６上方では、ｐ側電極１２と接続する部位以外の被覆電極５６の側面及び上面を被覆している。

【0058】

ｎ側電極１１は、絶縁膜２０から露出した第１露出部１８及び第２露出部１９上方の被覆電極５６と一体的に電気的に接続され、ｐ側電極１２及びその周辺以外の半導体積層体１３、つまりｐ型半導体層１６の上方に及んで絶縁膜２０を介して配置されている。ｎ側電極は、例えば、半導体層側からＴｉ層、Ｒｈ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層及びＡｕ層（厚み：約１６０ｎｍ、約１００ｎｍ、約２００ｎｍ、約２００ｎｍ及び約４５０ｎｍ）の積層膜によって形成されている。
ｎ側電極１１は、被覆電極５６、反射性の導電層５５及び透光性導電膜５３を通して、ｎ型半導体層１４と電気的に接続されている。

【0059】

ｐ側電極１２は、半導体積層体１３、つまり、ｐ型半導体層１６の一隅に扇形状で配置されており、上述したｐ側電極１２と接続する部位で、絶縁膜２０から露出した被覆電極５６と電気的に接続されている。ｐ側電極１２は、ｎ側電極１１と同様に、半導体層側からＴｉ層、Ｒｈ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層及びＡｕ層（厚み：約１６０ｎｍ、約１００ｎｍ、約２００ｎｍ、約２００ｎｍ及び約４５０ｎｍ）の積層膜によって形成されている。
ｐ側電極１２は、被覆電極５６、反射性の導電層５５及び透光性導電膜５３を通して、ｐ型半導体層１６と電気的に接続されている。

【0060】

＜発光素子の評価＞
実施形態１の発光素子１０、図３Ｂ及び図３Ｃに示す比較のための発光素子１００及び発光素子１１０について、電流密度の分布を、有限要素法を用いたシミュレーションソフトにより解析した。その結果を図３Ａから３Ｃにそれぞれ示す。図３Ａから３Ｃにおいて、濃淡が濃い（カラーバーにおける数値が高い）程に電流密度が高いことを示す。

【0061】

発光素子１００は、発光素子１００のｐ側電極を通る対角線上において、最もｐ側電極に近い１つの露出部を除いて、等間隔で配列した２１個の露出部を備える。さらに、発光素子１００は、発光素子１００のｐ側電極を通る対角線上において、これらの露出部間の間隔よりも若干ｐ側電極から遠ざかるように１個の露出部を備える。
なお、ｐ側電極に近い３個の露出部は、上述した２１個の露出部間の最短距離（ａに相当）よりも、第１露出部と第２露出部との最短距離ｂに相当する距離が長く、かつｐ側電極と第２露出部との最短距離ｃに相当する距離が長い。
これらの構成以外は、実質的に発光素子１０及び４０と同様の構成を有する。

【0062】

発光素子１１０では、ｐ側電極に最も遠い露出部に向かって、各露出部を近づけ、全体的に、ｐ側電極とは反対の方向に露出部を偏在させて配置した。
なお、ｐ側電極に近い３個の露出部は、上述した２１個の露出部間の最短距離（ａに相当）よりも、第１露出部と第２露出部との最短距離ｂに相当する距離が長く、かつ、ｐ側電極と第２露出部との最短距離ｃに相当する距離が長い。
これらの構成以外は、実質的に発光素子１０及び４０と同様の構成を有する。

【0063】

図３Ａから３Ｃによれば、発光素子１０は、発光素子１００に比較して、均等配置された第１露出部によって第２電極から遠い領域で電流を広げることができる。
通常、第ｐ側電極近傍は比較的に電流が集中しやすい傾向がある。一方、第１露出部から第１露出部の均等配置以上の距離で離れるように配置してｐ側電極近傍に第２露出部を配置することにより、ｐ側電極側とその対角側との電流広がりのバランスをとることができる。これにより、第１露出部に囲まれた領域における電流の偏りを緩和し、電流広がりを均一にすることができることが確認された。
さらに、発光素子１０は、発光素子１１０における露出部の偏在に比較して、ｐ側電極側とその対角側との電流広がりのバランスをとることができる。これにより、電流広がりを均一にすることができることが確認された。

【0064】

発光素子１０、発光素子１００及び発光素子１１０について、電流３５０ｍＡの電流を印加して順方向電圧（Ｖｆ）を測定した。
その結果、発光素子１００に対して発光素子１０では、Ｖｆ値が約０．６％低減していることが確認された。なお、発光素子１１０のＶｆ値は、発光素子１００と同等であった。
このように、活性層における電流密度をさらに均一にすることにより、順方向電圧（Ｖｆ）をも軽減できることが確認された。

【0065】

実施形態３：発光装置
この発光装置６０は、図４Ａ〜４Ｃに示すように、実施形態１の発光素子１０と、表面に配線パターン（図示せず）を有する基体６１とを備える。
配線パターンは、正負一対のパターンと、さらにこれらに接続された補助パターンとを有する。

【0066】

発光素子をフェイスダウン実装するために、発光素子１０のｎ側電極１１及びｐ側電極１２は、接合部材（図示せず）を介して、基体６１の配線パターンと接続されている。
この場合、接合部材は、発光素子１０側ではなく、基体６１の配線パターン側に形成されたものであってもよい。

【0067】

この発光装置６０では、発光素子１０が透光性部材６３によって被覆されている。透光性部材６３は、例えば、蛍光体（例えば、ＹＡＧ系蛍光体）を含有したシリコーン樹脂によって形成されている。
透光性部材６３は、発光素子１０とともに基体６１の側面をも被覆している。
透光性部材６３は、発光素子１０を被覆する部位の平面積が、基体６１を被覆する部位の平面積よりも大きく設定されており、いわゆるキノコ形状を有している。つまり、発光素子１０の側方から上方にかけて、透光性部材は、半球形状の形状を有している。
基体６１の裏面には、正負一対の端子６２が、ほぼ同じ大きさで配置されている。
このような発光装置は、上述した発光素子を用いているために、輝度分布の偏りがほとんどなく、均一な発光を実現することができる。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明の発光素子は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレター等、種々の光源に使用することができる。

【符号の説明】

【0069】

１０、４０、１００、１１０ 発光素子
１１ ｎ側電極
１２ ｐ側電極
１３ 半導体積層体
１４ ｎ型半導体層
１５ 活性層
１６ ｐ型半導体層
１７ サファイア基板
１８ 第１露出部
１９ 第２露出部
２０ 絶縁膜
２０ａ、２０ｂ 貫通孔
２１ 導電層
２２ 被覆電極
３１ Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層
３２ Ｔｉ層
３３ Ｐｔ層
３４ Ａｕ層
３５ Ａｇ層
３６ Ｎｉ層
３７ Ｔｉ層
３８ Ｒｕ層
５３ 透光性導電膜
５４ ＤＢＲ膜
５４ａ 貫通孔
５５ 反射性の導電層
５６ 被覆電極
６０ 発光装置
６１ 基体
６２ 端子
６３ 透光性部材

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】