特許 6912962 窒化物半導体発光素子、紫外線発光モジュール

(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】6912962

(24)【登録日】2021年7月13日

(45)【発行日】2021年8月4日

(54)【発明の名称】窒化物半導体発光素子、紫外線発光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/38 20100101AFI20210727BHJP

   H01L 33/14 20100101ALI20210727BHJP

   H01L 33/32 20100101ALI20210727BHJP

   H01L 33/20 20100101ALI20210727BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/38

   H01L33/14

   H01L33/32

   H01L33/20

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-144673(P2017-144673)

(22)【出願日】2017年7月26日

(65)【公開番号】特開2019-29407(P2019-29407A)

(43)【公開日】2019年2月21日

【審査請求日】2020年4月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000033

【氏名又は名称】旭化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 恒輔

【審査官】 淺見 一喜

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／１４３５７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１２８３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１７１１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１４９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１９７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０２８０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１０８１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１５７５１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００６１１２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１４０２８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０１４１４５４（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】

基板と、
前記基板上に形成された第一導電型の第一窒化物半導体層と、
前記第一窒化物半導体層上の一部に形成された、窒化物半導体発光層および第二導電型の第二窒化物半導体層を含む窒化物半導体積層体と、
前記第一窒化物半導体層上に形成された第一電極層と、
前記窒化物半導体積層体の前記第二窒化物半導体層上に形成された第二電極層と、
を含み、
前記窒化物半導体積層体の平面形状は、外側に突出した角部および曲線部のいずれかである第一部分と、外側に突出した角部および曲線部のいずれでもない第二部分と、を含む形状であり、
前記第一電極層は、平面視で、前記第一電極層の外形線が前記窒化物半導体積層体の外形線に対して隙間を介して沿う部分を有するように形成され、
前記隙間は、前記沿う部分のうち、前記窒化物半導体積層体の外形線が前記第一部分を形成している部分で、前記第二部分を形成している部分より広い窒化物半導体発光素子。

【請求項2】

基板と、
前記基板上に形成された第一導電型の第一窒化物半導体層と、
前記第一窒化物半導体層上の一部に形成された、窒化物半導体発光層および第二導電型の第二窒化物半導体層を含む窒化物半導体積層体と、
前記第一窒化物半導体層上に形成された第一電極層と、
前記窒化物半導体積層体の前記第二窒化物半導体層上に形成された第二電極層と、
を含み、
前記第一電極層の平面形状は、外側に突出した角部および曲線部のいずれかである第一部分と、外側に突出した角部および曲線部のいずれでもない第二部分と、を含む形状であり、
前記窒化物半導体積層体は、平面視で、前記窒化物半導体積層体の外形線が前記第一電極層の外形線に対して隙間を介して沿う部分を有するように形成され、
前記隙間は、前記沿う部分のうち、前記第一電極層の外形線が前記第一部分を形成している部分で、前記第二部分を形成している部分より広い窒化物半導体発光素子。

【請求項3】

基板と、
前記基板上に形成された第一導電型の第一窒化物半導体層と、
前記第一窒化物半導体層上の一部に形成された、窒化物半導体発光層および第二導電型の第二窒化物半導体層を含む窒化物半導体積層体と、
前記第一窒化物半導体層上に形成された第一電極層と、
前記窒化物半導体積層体の前記第二窒化物半導体層上に形成された第二電極層と、
を含み、
前記窒化物半導体積層体の平面形状は、外側に突出した角部および曲線部のいずれかである第一部分と、外側に突出した角部および曲線部のいずれでもない第二部分と、を含む形状であり、
前記窒化物半導体積層体の前記第一電極層と対向する側面と、前記基板の前記第一窒化物半導体層が形成されている面に対して平行な面と、のなす角度θ（≦９０°）は、前記第一部分で前記第二部分よりも小さい窒化物半導体発光素子。

【請求項4】

前記窒化物半導体積層体および前記第二電極層と前記第一電極とを絶縁する絶縁層を有し、
前記絶縁層のうち前記窒化物半導体積層体の前記第一電極と対向する側面に形成された側面絶縁層の厚さは、前記第一部分で前記第二部分よりも厚い請求項１または３記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項5】

前記第二電極層の平面形状は、外側に突出した角部および曲線部のいずれかである第一部分と、外側に突出した角部および曲線部のいずれでもない第二部分と、を含む形状であり、
前記第二電極層上に形成された第二板状電極を有し、
平面視で、前記第二板状電極の外形線が前記第二電極層の外形線より内側にあり、
前記第二板状電極の外形線と前記第二電極層の外形線との間隔が、前記第二電極層の外形線が前記第一部分を形成している部分で、前記第二部分を形成している部分より広い請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項6】

前記第一電極層の平面形状は、前記窒化物半導体積層体同士に挟まれた被挟持部を有し、前記被挟持部が、外側に突出した角部および曲線部のいずれかである第一部分と、外側に突出した角部および曲線部のいずれでもない第二部分と、を含む形状であり、
前記第一電極層上に形成された第一板状電極を有し、
前記被挟持部においては、平面視で、前記第一板状電極の外形線が前記第一電極層の外形線より内側にあり、
前記第一板状電極の外形線と前記第一電極層の外形線との間隔が、前記第一電極層の外形線が前記第一部分を形成している部分で、前記第二部分を形成している部分より広い請求項１〜５いずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項7】

前記窒化物半導体積層体は前記窒化物半導体発光層と前記第二窒化物半導体層との間にＡｌ_xＧａ_(1-x)Ｎ（０≦ｘ≦１）組成傾斜層を有し、前記組成傾斜層のＧａ濃度は、前記基板側から前記第二電極層側へ向かって大きくなる請求項１〜６のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項8】

前記第一窒化物半導体層はｎ−Ａｌ_xＧａ_(1-x)Ｎ（ｘ≧０．４）層である請求項１〜７のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項9】

波長３００ｎｍ以下の紫外線を発光する請求項１〜８のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項10】

請求項９に記載の窒化物半導体発光素子を備えた紫外線発光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は窒化物半導体発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

窒化物半導体発光素子は、例えば、基板と、基板上に形成されたｎ型窒化物半導体層と、ｎ型窒化物半導体層上の一部に形成された窒化物半導体積層体（窒化物半導体発光層およびｐ型窒化物半導体層を含むメサ部）と、ｎ型窒化物半導体層上に形成されたｎ型電極と、窒化物半導体積層体のｐ型窒化物半導体層上に形成されたｐ型電極と、で構成されている。

【0003】

特許文献１には、窒化物半導体発光素子のメサ部（第一領域）の形状を、平面視で三方から第二領域（第一領域以外の領域）を囲む凹部を有する形状とし、第二領域の形状を、平面視で第一領域の凹部に囲まれた凹部領域と、この凹部領域以外の周辺領域が連続して構成された形状とすることが記載されている。また、ｎ型電極を、第二領域内のｎ型半導体層上に、凹部領域及び周辺領域にまたがって形成し、ｐ型電極を、ｐ型半導体層の最上面に形成することが記載されている。さらに、ｎ型電極が、平面視で、ｎ型電極の外形線がメサ部の外形線に対して、一定の隙間を介して沿うように形成されている。

【0004】

窒化物半導体発光素子には、発光面において発光効率が高い素子を実現するためには発光を素子内で均一化することが求められている。発光光量の不均一性の原因の一つとして、ｐ型電極とｎ型電極との間に流れる電流が部分的に集中することが挙げられる。その対策として、特許文献２には、ｐ型電極をｐ型半導体層を面状に覆うように形成し、ｐ型半導体層もしくはｐ型電極よりも高抵抗の高抵抗層を、ｐ型半導体層の表面において、ｎ型電極に近い側でｎ型電極におけるｐ型半導体層側の形状に沿った形状に形成することにより、発光面積を減少させずに電流集中を抑制することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５９８５７８２号公報

【特許文献2】特開２０１４−９６４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載されている窒化物半導体発光素子は、電流集中の抑制が考慮された構成を有していない。
特許文献２に記載されている窒化物半導体発光素子には、電流集中を抑制するために高抵抗層を形成しているため、製造コストが高くなるという問題点がある。
本発明の課題は、電流集中が抑制された窒化物半導体発光素子を低コストで提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を達成するために、本発明の第一態様の窒化物半導体発光素子は、下記の構成要件(a)と(b)を有する。
(a)基板と、基板上に形成された第一導電型の第一窒化物半導体層と、第一窒化物半導体層上の一部に形成された、窒化物半導体発光層および第二導電型の第二窒化物半導体層を含む窒化物半導体積層体（メサ部）と、第一窒化物半導体層上に形成された第一電極層と、窒化物半導体積層体の第二窒化物半導体層上に形成された第二電極層と、を含む。
(b)窒化物半導体積層体の平面形状は、外側に突出した角部および曲線部のいずれかである第一部分と、外側に突出した角部および曲線部のいずれでもない第二部分と、を含む形状である。第一電極層は、平面視で、第一電極層の外形線が窒化物半導体積層体の外形線に対して隙間を介して沿う部分を有するように形成されている。隙間は、上記沿う部分のうち、窒化物半導体積層体の外形線が第一部分を形成している部分で、第二部分を形成している部分より広い。

【0008】

本発明の第二態様の窒化物半導体発光素子は、上記構成要件(a)と下記の構成要件(c)を有する。
(c)第一電極層の平面形状は、外側に突出した角部および曲線部のいずれかである第一部分と、外側に突出した角部および曲線部のいずれでもない第二部分と、を含む形状である。窒化物半導体積層体は、平面視で、窒化物半導体積層体の外形線が第一電極層の外形線に対して隙間を介して沿う部分を有するように形成されている。隙間は、上記沿う部分のうち、第一電極層の外形線が第一部分を形成している部分で、第二部分を形成している部分より広い。

【0009】

本発明の第三態様の窒化物半導体発光素子は、上記構成要件(a)と下記の構成要件(d)を有する。
(d)窒化物半導体積層体の平面形状は、外側に突出した角部および曲線部のいずれかである第一部分と、外側に突出した角部および曲線部のいずれでもない第二部分と、を含む形状である。窒化物半導体積層体の第一電極層と対向する側面と、基板の第一窒化物半導体層が形成されている面に対して平行な面と、のなす角度θ（≦９０°）は、第一部分で第二部分よりも小さい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の窒化物半導体発光素子は、電流集中が抑制された窒化物半導体発光素子であって、低コストで提供することが可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態の窒化物半導体発光素子を説明する平面図である。

【図2】本発明の一実施形態の窒化物半導体発光素子を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ断面図に対応する図である。

【図3】図２の部分拡大図である。

【図4】図１の窒化物半導体発光素子において、基板上に第一窒化物半導体層と窒化物半導体積層体が形成された状態を示す平面図である。

【図5】図１の窒化物半導体発光素子において、窒化物半導体積層体の外形線と第一電極層の外形線との関係を示す平面図である。

【図6】図５のＡ部分の拡大図である。

【図7】図５のＢ部分の拡大図である。

【図8】図１のＡ部分の拡大図である。

【図9】図１のＢ部分の拡大図である。

【図10】第一部分が角部である場合の具体例を説明する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
先ず、図１〜図３を用いて、この実施形態の窒化物半導体発光素子１０の全体構成を説明する。
図１および図２に示すように、窒化物半導体発光素子１０は、基板１と、ｎ型窒化物半導体層（第一導電型の第一窒化物半導体層）２と、窒化物半導体積層体３と、ｎ型電極層（第一電極層）４と、ｐ型電極層（第二電極層）５と、ｎ型パッド電極（第一板状電極）６と、ｐ型パッド電極（第二板状電極）７と、絶縁層８を有する。なお、図１では絶縁層８が省略され、ｎ型電極層４とｐ型電極層５は外形線４１０，５１０のみが表示されている。

【0013】

ｎ型窒化物半導体層２は、基板１の一面１１上に形成されている。半導体積層体３は、ｎ型窒化物半導体層２上の一部に形成されたメサ部であり、側面３０が斜面となっている。図３に示すように、窒化物半導体積層体３は、基板１側から、ｎ型窒化物半導体層３１、窒化物半導体発光層３２、組成傾斜層３３、およびｐ型窒化物半導体層（第二導電型の第二窒化物半導体層）３４が、この順に形成されたものである。

【0014】

なお、図３に示すように、窒化物半導体積層体３のｎ型窒化物半導体層３１は、ｎ型窒化物半導体層２上に連続して成膜されたものである。窒化物半導体積層体３を形成するためのメサエッチングで、n型電極層4が形成される部分に存在していた積層体がｎ型窒化物半導体層の厚さ方向の途中で除去されている。
ｎ型電極層４は、ｎ型窒化物半導体層２上に形成されている。ｐ型電極層５は、ｐ型窒化物半導体層３４上に形成されている。ｎ型パッド電極６はｎ型電極層４上に形成されている。ｐ型パッド電極７はｐ型電極層５上に形成されている。

【0015】

窒化物半導体発光素子１０は、ピーク波長範囲が３００ｎｍ以下の紫外線光を発光する素子である。基板１は、一面１１上に窒化物半導体層を形成することが可能なものであれば特に制限されない。基板１を形成する材料の具体例としては、サファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＭｇＯ、Ｇａ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、あるいはこれらの混晶等が挙げられる。これらのうち、ＧａＮおよびＡｌＮおよびＡｌＧａＮ等の窒化物半導体で形成された基板を用いると、基板１上に形成される各窒化物半導体層との格子定数差が小さく、欠陥の発生の少ない窒化物半導体層を成長できるため好ましく、ＡｌＮ基板を用いることがより好ましい。また、基板１を形成する上記材料には不純物が混入していてもよい。

【0016】

ｎ型窒化物半導体層２およびｎ型窒化物半導体層３１を形成する材料は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮの単結晶および混晶であることが好ましく、具体例としてはｎ−Ａｌ_xＧａ_(1-x)Ｎ（ｘ≧０．４）が挙げられる。また、これらの材料には、Ｐ、Ａｓ、ＳｂといったＮ以外のＶ族元素や、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉなどの不純物が含まれていてもよい。
窒化物半導体発光層３２は、単層でも、多層でも良く、例えば、ＡｌＧａＮからなる量子井戸層とＡｌＧａＮからなる電子バリア層とからなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する層である。また、窒化物半導体発光層３２には、Ｐ、Ａｓ、ＳｂといったＮ以外のＶ族元素や、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉなどの不純物が含まれていてもよい。

【0017】

ｐ型窒化物半導体層３４としては、例えばｐ−ＧａＮ層、ｐ−ＡｌＧａＮ層などが挙げられ、ｐ−ＧａＮ層であることが好ましい。また、ｐ型窒化物半導体層３４には、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｂｅ等の不純物が含まれていてもよい。
組成傾斜層３３は、Ａｌ_xＧａ_(1-x)Ｎ（０≦ｘ≦１）組成傾斜層であり、Ｇａ濃度が窒化物半導体発光層３２側（基板側）からｐ型窒化物半導体層３４側（ｐ型電極層側）へ向かって大きくなっている。組成傾斜層３３は正孔を注入しやすい作用をもたらすものである。組成傾斜層３３の一例としては、Ａｌ_xＧａ_(1-x)ＮのＡｌ組成比ｘが、窒化物半導体発光層３２からｐ型窒化物半導体層３４に向けて、１から０へ連続的に変化する層が挙げられる。また、組成傾斜層３３は、Ａｌ_xＧａ_(1-x)ＮにＰ、Ａｓ、ＳｂといったＮ以外のＶ族元素や、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉなどの不純物が含まれた材料で形成されていてもよい。

【0018】

絶縁層８は、ｎ型窒化物半導体層２のｎ型電極層４で覆われていない部分と、半導体積層体３のｐ型電極層５で覆われていない部分と、ｎ型電極層４のｎ型パッド電極６で覆われていない部分と、ｐ型電極層５のｐ型パッド電極７で覆われていない部分と、ｎ型パッド電極６およびｐ型パッド電極７の下部の側面に形成されている。絶縁層８は、例えばＳｉＮや、ＳｉＯ_2、ＳｉＯＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ層などの酸化物や窒化物が挙げられるが、この限りでは無い。
ｎ型電極層４の材料としては、窒化物半導体素子に電子を注入する目的であれば、一般的な窒化物半導体発光素子のＮ型電極に対応する材料を使用することが可能であり、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗおよびその合金、またはＩＴＯ等が適用される。

【0019】

ｐ型電極層５の材料としては、窒化物半導体発光素子に正孔（ホール）を注入することが目的であれば、一般的な窒化物半導体発光素子のｐ型電極層と同じ材料を使用することが可能であり、例えばＮｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕおよびその合金、またはＩＴＯ等が適用される。ｐ型電極層は、窒化物半導体層とのコンタクト抵抗が小さいＮｉ、Ａｕもしくはこれらの合金、またはＩＴＯが好ましい。
ｎ型パッド電極６およびｐ型パッド電極７の材料としては、例えばＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗなどが挙げられるが、導電性の高いＡｕが望ましい。

【0020】

次に、図４を用いて、窒化物半導体発光素子１０が有する窒化物半導体積層体３の平面形状を説明する。図４には、窒化物半導体積層体３の上面の外形線３０１と、下面の外形線３０２が見える。これらの外形線３０１と外形線３０２との間が傾斜状の側面３０に相当する。また、図４には、基板１上の窒化物半導体積層体３が形成されていない部分に存在する第一窒化物半導体層２が見える。

【0021】

図４に示すように、窒化物半導体積層体３の平面形状は、基板１をなす長方形の一辺に沿った二本の同じ長さの棒状部３５１，３５２と、隣り合う棒状部３５１と棒状部３５２との間に位置する一つの繋ぎ部３５４とからなる。
二本の棒状部３５１，３５２は、帯状の直線部（第二部分）３５１ａ，３５２ａの長さ方向両端部に半円状の突出部（外側に突出した曲線部である第一部分）３５１ｂ，３５２ｂを有する。繋ぎ部３５４は、二本の棒状部３５１，３５２の長さ方向中央部に存在する。繋ぎ部３５４の棒状部３５１，３５２の長さ方向と平行な方向での両端部が半円状の凹部３５４ａとなっている。

【0022】

次に、図５を用いて、窒化物半導体発光素子１０が有するｎ型電極層４の平面形状を説明する。ｎ型電極層４の平面形状は、被挟持部４１と、被挟持部４１以外の部分である周辺部４２と、からなる。被挟持部４１は、窒化物半導体積層体３の棒状部３５１と棒状部３５２とで挟まれた部分である。被挟持部４１は、半円状の突出部（外側に突出した曲線部である第一部分）４１ａと直線部（第二部分）４１ｂとを有する。突出部４１ａは、窒化物半導体積層体３の凹部３５４ａと対向する部分である。直線部４１ｂは、窒化物半導体積層体３の直線部３５１ａ，３５２ａと対向する部分である。

【0023】

次に、図５〜図７を用いて、窒化物半導体発光素子１０における窒化物半導体積層体３の下側の外形線３０２とｎ型電極層４の外形線４１０，４２０との関係を説明する。図６では、図５における窒化物半導体積層体３の突出部３５２ｂとその周辺部分が拡大されている。図７では、図５における窒化物半導体積層体３の凹部３５４ａとその周辺部分が拡大されている。
図５に示すように、ｎ型電極層４は、平面視で、窒化物半導体積層体３の外形線３０２に対して隙間９を介して沿う外形線４１０と、基板１の平面形状と相似で基板１の外形線より少し内側に存在する外形線４２０を有する。つまり、ｎ型電極層４は、外形線４１０が窒化物半導体積層体３の外形線３０２に対して隙間９を介して沿う形状を有する。外形線４１０は、直線４１１と、凹状曲線４１２と、凸状曲線４１３とからなる。

【0024】

図６に示すように、窒化物半導体積層体３の突出部３５２ｂでは、隙間９の寸法は、外形線３０２が突出部３５２ｂを形成している部分での寸法Ｗ１が、直線部３５２ａを形成している部分での寸法Ｗ２より広くなっている。具体的には、直線部３５２ａでの隙間９の寸法Ｗ２は一定であり、突出部３５２ｂでの隙間９の寸法Ｗ１は、直線部３５２ａと突出部３５２ｂとの境界線Ｋ１から突出部３５２ｂの頂部に向けて徐々に大きくなっている。つまり、ｎ型電極層２の外形線４１０のうちの凹状曲線４１２を、外形線４１０の直線４１１間の距離を直径とした円弧４１２ａよりも外側となる形状としている。
上述の棒状部３５２についての突出部３５２ｂと直線部３５２ａとの関係の記載は、棒状部３５１についても同様である。

【0025】

このように、窒化物半導体積層体３において、電流集中が生じやすい突出部３５１ｂ，３５２ｂで、直線部３５１ａ，３５２ａよりも隙間９の寸法を大きくすることで、突出部３５１ｂ，３５２ｂにのみ高抵抗体を設置した場合と同様の電流集中抑制効果（突出部での電流拡散作用）が得られる。
また、突出部３５１ｂ，３５２ｂで、直線部３５１ａ，３５２ａよりも隙間９の寸法を大きくすることは、ｎ型電極層４の形成時のマスク形状をその寸法差に対応したものとするだけで実施できる。つまり、この電流集中抑制効果は低コストで得られるものである。

【0026】

図７に示すように、ｎ型電極層４の突出部４１ａを含む部分では、隙間９の寸法は、ｎ型電極層４の外形線４１０が突出部４１ａを形成している部分での寸法Ｗ３が、直線部４１ｂを形成している部分での寸法Ｗ４より広くなっている。具体的には、直線部４１ｂでの隙間９の寸法Ｗ４は一定であり、突出部４１ａでの隙間９の寸法Ｗ３は、直線部４１ｂと突出部４１ａと境界線Ｋ２から突出部４１ａの頂部に向けて徐々に大きくなっている。つまり、ｎ型電極層２の外形線４１０のうちの凸状曲線４１３を、外形線４１０の直線４１１間の距離を直径とした円弧４１３ａよりも内側となる形状としている。

【0027】

このように、ｎ型電極層４において、電流集中が生じやすい突出部４１ａで、直線部４１ｂよりも隙間９の寸法を大きくすることで、突出部４１ａにのみ高抵抗体を設置した場合と同様の電流集中抑制効果（突出部での電流拡散作用）が得られる。
また、突出部４１ａで直線部４１ｂよりも隙間９の寸法を大きくすることは、ｎ型電極層４の形成時のマスク形状をその寸法差に対応したものとするだけで実施できる。つまり、この電流集中抑制効果は低コストで得られるものである。

【0028】

次に、図３および図６を用いて、窒化物半導体積層体３の側面３０の角度θについて説明する。角度θは、側面３０と、基板１の一面（第一窒化物半導体層が形成されている面）１１に対して平行な面（ｎ型窒化物半導体層２と窒化物半導体積層体３１との境界面）２１と、のなす角度である。図３に示す角度θは、図６に示す窒化物半導体積層体３の突出部（第一部分）３５２ｂで直線部（第二部分）３５２ａよりも小さい。
このように、窒化物半導体積層体３において、電流集中が生じやすい突出部３５１ｂ，３５２ｂで、直線部３５１ａ，３５２ａよりも角度θを小さくすることで、突出部３５１ｂ，３５２ｂでのメサ部の立ち上がり部に電流が集中することが抑制される。

【0029】

また、突出部３５１ｂ，３５２ｂで、直線部３５１ａ，３５２ａよりも角度θを小さくすることは、例えば、直線部３５１ａ，３５２ａを二工程に分けた誘導結合型反応性イオンエッチングにより行うことで実施できる。例えば、直線部３５１ａ，３５２ａを露出させて、直線部３５１ａ，３５２ａ以外の部分をレジストでマスクし、高いバイアス電力でエッチングした後、突出部３５１ｂ，３５２ｂを露出させて、突出部３５１ｂ，３５２ｂ以外の部分をレジストでマスクし、高いアンテナ電力でエッチングを行うことで実施できる。つまり、窒化物半導体発光素子１０は、高抵抗体を設ける場合よりも低コストで得られるものである。

【0030】

次に、図３と図６を用いて、窒化物半導体積層体３の側面３０に形成された絶縁層（側面絶縁層）８１の厚さについて説明する。図３に示す側面絶縁層８１の厚さは、図６に示す窒化物半導体積層体３の突出部（第一部分）３５２ｂで直線部（第二部分）３５２ａよりも厚い。
このように、窒化物半導体積層体３において、電流集中が生じやすい突出部３５１ｂ，３５２ｂで、直線部３５１ａ，３５２ａよりも側面絶縁層８１の厚さが厚いことで、電流集中に伴う窒化物半導体積層体３の腐食を効果的に防止することができる。その結果、窒化物半導体発光素子１０の腐食による出力低下が防止されて寿命が向上できる。
また、突出部３５１ｂ，３５２ｂで直線部３５１ａ，３５２ａよりも側面絶縁層８１を厚く形成することは、例えば、直線部３５１ａ，３５２ａと突出部３５１ｂ，３５２ｂを二工程の成膜工程で時間を変えて行うことで実施できる。

【0031】

次に、図１、図４、および図８を用いて、窒化物半導体発光素子１０が有するｐ型電極層５とｐ型パッド電極７との関係について説明する。
図１に示すように、ｐ型電極層５の平面形状は、図４に示す窒化物半導体積層体３の外形線３０１に沿った外形線５１０を有する。つまり、ｐ型電極層５の平面形状は、窒化物半導体積層体３の突出部３５１ｂ，３５２ｂ上に形成された突出部（外側に突出した曲線部である第一部分）５２と、直線部３５１ａ，３５２ａ上に形成された直線部（第二部分）５１を有する。ｐ型パッド電極７の平面形状は、ｐ型電極層５の直線部５１上に形成された直線部（第二部分）７１と、突出部５２上に形成された突出部（外側に突出した曲線部である第一部分）７２を有する。平面視で、ｐ型パッド電極７の外形線７１０は、ｐ型電極層５の外形線５１０より内側にある。

【0032】

図８では、図１におけるｐ型パッド電極７の突出部７２とその周辺部分が拡大されている。図８に示すように、ｐ型パッド電極７の外形線７１０とｐ型電極層５の外形線５１０との間隔は、外形線５１０が突出部５２を形成している部分（凸状曲線）５１２での寸法Ｗ５が、直線部５１を形成している部分（直線）５１１での寸法Ｗ６より広くなっている。具体的には、直線部５１での寸法Ｗ６は一定であり、突出部５２での寸法Ｗ１は、直線部５１と突出部５２との境界線Ｋ３から突出部５２の頂部に向けて徐々に大きくなっている。つまり、ｐ型電極層５の外形線５１０のうちの凸状曲線５１２を、外形線５１０の直線５１１間の距離を直径とした円弧５１２ａよりも外側となる形状としている。

【0033】

このように、ｐ型パッド電極７の外形線７１０とｐ型電極層５の外形線５１０との間隔を、電流集中が生じやすいｐ型電極層５の突出部５２で直線部５１よりも大きくすることで、突出部５２で、ｐ型パッド電極７からｐ型電極層５の外形線５１０までの電流移動距離が長くなる分だけ、電流拡散作用が得られる。この作用によっても電流集中の抑制効果が得られる。
また、突出部５２で直線部５１よりもｐ型パッド電極７の外形線７１０とｐ型電極層５の外形線５１０と間隔を大きくすることは、ｐ型パッド電極７の形成時のマスク形状をその間隔差が反映されたものとするだけで実施できる。つまり、この電流集中抑制効果は低コストで得られるものである。

【0034】

次に、図１、図５、および図９を用いて、窒化物半導体発光素子１０が有するｎ型電極層４とｎ型パッド電極６との関係について説明する。
ｎ型パッド電極６の平面形状は、ｎ型電極層４の被挟持部４１上に形成された被挟持部６１と、ｎ型電極層４の周辺部４２上に形成された周辺部６２を有する。被挟持部６１は、ｎ型電極層４の突出部４１ａ上に形成された突出部（外側に突出した曲線部である第一部分）６１ａと、直線部４１ｂ上に形成された直線部（第二部分）６１ｂを有する。被挟持部６１においては、平面視で、ｎ型パッド電極６の外形線６１０がｎ型電極層４の外形線４１０より内側にある。周辺部６２においては、平面視で、ｎ型パッド電極６の外形線６１０がｎ型電極層４の外形線４１０より外側にある。

【0035】

図９では、図１におけるｎ型パッド電極６の突出部６１ａとその周辺部分が拡大されている。図９に示すように、ｎ型パッド電極６の外形線６１０とｎ型電極層４の外形線４１０との間隔は、外形線４１０が突出部４１ａを形成している部分での寸法Ｗ７が、直線部４１ｂを形成している部分での寸法Ｗ８より広くなっている。具体的には、直線部４１ｂでの寸法Ｗ８は一定であり、突出部４１ａでの寸法Ｗ７は、直線部４１ｂと突出部４１ａとの境界線Ｋ４から突出部４１ａの頂部に向けて徐々に大きくなっている。つまり、ｎ型パッド電極６の外形線６１０のうちの凸状曲線６１２を、ｎ型電極層４の凸状曲線４１３に対して等間隔とした曲線６１２ａよりも内側となる形状としている。

【0036】

このように、ｎ型パッド電極６の外形線６１０とｎ型電極層４の外形線４１０との間隔を、電流集中が生じやすいｎ型電極層４の突出部４１ａで直線部４１ｂよりも大きくすることで、突出部４１ａで、ｎ型パッド電極６からｎ型電極層４の外形線４１０までの電流移動距離が長くなる分だけ、電流拡散作用が得られる。この作用によっても電流集中の抑制効果が得られる。
また、突出部４１ａで直線部４１ｂよりもｎ型パッド電極６の外形線６１０とｎ型電極層４の外形線４１０と間隔を大きくすることは、ｎ型パッド電極６の形成時のマスク形状をその間隔差が反映されたものとするだけで実施できる。つまり、この電流集中抑制効果は低コストで得られるものである。

【0037】

また、窒化物半導体発光素子１０の窒化物半導体積層体３が組成傾斜層３３を有することで、以下の効果が得られる。窒化物半導体積層体３の側面３０における歪みの開放度合いが突出部３５１ｂ，３５２ｂで直線部３５１ａ，３５２ａより大きいため、組成傾斜層３３の端での正孔発生量が、突出部３５１ｂ，３５２ｂで直線部３５１ａ，３５２ａより少なくなり、電流が突出部（第一部分）３５１ｂ，３５２ｂへ流れにくくなる。

【0038】

以上のことから、この実施形態の窒化物半導体発光素子１０は、低コストな方法で電流集中が抑制された窒化物半導体発光素子である。その結果、窒化物半導体発光素子１０は、発光光量の面内での不均一性が抑制されるとともに、局所的な破壊が抑制されることで寿命を長くすることができる。
なお、上記実施形態では、外側に突出した角部および曲線部のいずれかである第一部分が、半円状などの外側に突出した曲線部であり、外側に突出した角部および曲線部のいずれでもない第二部分が、帯状などの直線部であるが、これに限定されない。第一部分の他の例としては多角形の角部などが挙げられる。

【0039】

第一部分が角部である場合の具体例としては、図１０に示す形状が挙げられる。
図１０（ａ）の例では、窒化物半導体積層体３の平面形状が、外側に突出した角部（第一部分）３６ａと、角部３６ａの両側に連続する直線部（第二部分）３６ｂを含む形状である。ｎ型電極層４Ａの平面形状は、一対の帯状部４３が長手方向一端を重ねて結合された形状であり、一対の帯状部４３で形成される内角の角度αは角部３６ａの角度βより小さい。つまり、窒化物半導体積層体３は平面視で、角部３６ａを形成する二辺からなる外形線３０１，３０２を有する。

【0040】

平面視において、ｎ型電極層４Ａにより、窒化物半導体積層体３の角部３６ａと、直線部３６ｂとが、隙間９を介して外側から囲われている。つまり、ｎ型電極層４Ａは、平面視で、窒化物半導体積層体３の外形線３０２に対して隙間９を介して沿う外形線４１０を有する。
そして、窒化物半導体積層体３の外形線３０２が角部３６ａを形成している部分での隙間９の寸法Ｗ１が、直線部３６ｂを形成している部分での寸法Ｗ２より広くなっている。具体的に、隙間９の寸法は、角部３６ａの頂点位置で最も大きく、この頂点位置から離れるにつれて徐々に小さくなっている。

【0041】

図１０（ｂ）の例では、窒化物半導体積層体３の平面形状が、外側に突出した角部（第一部分）３６ａと、角部３６ａの両側に連続する直線部（第二部分）３６ｂを含む形状である。角部３６ａの角度は９０°である。つまり、角部３６ａは直交する二辺からなり、窒化物半導体積層体３は平面視で、この二辺からなる外形線３０１，３０２を有する。ｎ型電極層４Ｂの平面形状は、一対の帯状部４４が長手方向一端を重ねて結合された形状であり、一対の帯状部４４で形成される内角の角度は角部３６ａの角度と同じである。

【0042】

平面視において、ｎ型電極層４Ｂにより、窒化物半導体積層体３の角部３６ａと直線部３６ｂとが、隙間９を介して外側から囲われている。つまり、ｎ型電極層４Ｂは、平面視で、窒化物半導体積層体３の外形線３０２に対して隙間９を介して沿う外形線４１０を有する。
そして、窒化物半導体積層体３の外形線３０２が角部３６ａを形成している部分での隙間９の寸法Ｗ１が、直線部３６ｂを形成している部分での寸法Ｗ２より広くなっている。具体的には、直線部３６ｂでの隙間９の寸法Ｗ２は一定であり、角部３６ａでの隙間９の寸法Ｗ１は、ｎ型電極層４Ｂの内角の頂点４４ａと角部３６ａの頂点とが向き合う位置で最も大きく、ｎ型電極層４Ｂの頂点４４ａと角部３６ａの頂点とを結ぶ直線を対角線とした長方形Ｒの範囲で、この対角線から離れるに連れて徐々に小さくなっている。

【0043】

図１０（ｃ）の例では、窒化物半導体積層体３の平面形状が、外側に突出した角部（第一部分）３６ａと、角部３６ａの両側に連続する直線部（第二部分）３６ｂを含む形状である。角部３６ａの角度は９０°である。つまり、角部３６ａは直交する二辺からなり、窒化物半導体積層体３は平面視で、この二辺からなる外形線３０１，３０２を有する。
平面視において、二個の帯状のｎ型電極層４５により、窒化物半導体積層体３の直線部３６ｂが、隙間９を介して外側から囲われている。つまり、ｎ型電極層４５は、平面視で、窒化物半導体積層体３の外形線３０２に対して隙間９を介して沿う外形線４１０を有する。

【0044】

また、二個のｎ型電極層４５は、それぞれ、帯状の長手方向一端を、長手方向と直交する角部３６ａの外形線３０２と合わせている。つまり、角部３６ａの角度を二等分する直線Ｌに沿って角部３６ａの頂点と対向する位置に、ｎ型電極層が存在しない。
図１０（ｃ）の例のように、電流集中が生じやすい窒化物半導体積層体３の角部３６ａの頂点と対向する位置に、ｎ型電極層を設けないことによっても、この位置にだけ高抵抗体を設置した場合と同様の電流集中抑制効果（角部での電流拡散作用）が得られる。

【0045】

本発明の一態様の紫外線発光モジュールは、本発明の一態様の半導体装置を備える。
本発明の一態様の紫外線発光モジュールは、紫外線ランプが用いられている既存のすべての装置に適用・置換可能である。特に、波長２８０ｎｍ以下の深紫外線を用いている装置に適用可能である。
本発明の一態様の半導体装置および紫外線発光モジュールは、例えば、医療・ライフサイエンス分野、環境分野、産業・工業分野、生活・家電分野、農業分野、その他分野の装置に適用可能である。本発明の一態様の窒化物半導体発光装置は、薬品や化学物質の合成・分解装置、液体・気体・固体（容器、食品、医療機器等）殺菌装置、半導体等の洗浄装置、フィルム・ガラス・金属等の表面改質装置、半導体・ＦＰＤ・ＰＣＢ・その他電子品製造用の露光装置、印刷・コーティング装置、接着・シール装置、フィルム・パターン・モックアップ等の転写・成形装置、紙幣・傷・血液・化学物質等の測定・検査装置に適用可能である。

【0046】

液体殺菌装置の例としては、冷蔵庫内の自動製氷装置・製氷皿および貯氷容器・製氷機用の給水タンク、冷凍庫、製氷機、加湿器、除湿器、ウォーターサーバの冷水タンク・温水タンク・流路配管、据置型浄水器、携帯型浄水器、給水器、給湯器、排水処理装置、ディスポーザ、便器の排水トラップ、洗濯機、透析用水殺菌モジュール、腹膜透析のコネクタ殺菌器、災害用貯水システム等が挙げられるがこの限りではない。
気体殺菌装置の例としては、空気清浄器、エアコン、天井扇、床面用や寝具用の掃除機、布団乾燥機、靴乾燥機、洗濯機、衣類乾燥機、室内殺菌灯、保管庫の換気システム、靴箱、タンス等が挙げられるがこの限りではない。固体殺菌装置(表面殺菌装置を含む）の例としては、真空パック器、ベルトコンベヤ、医科用・歯科用・床屋用・美容院用のハンドツール殺菌装置、歯ブラシ、歯ブラシ入れ、箸箱、化粧ポーチ、排水溝のふた、便器の局部洗浄器、便器フタ等が挙げられるがこの限りではない。

【符号の説明】

【0047】

１０ 窒化物半導体発光素子
１ 基板
１１ 基板の一面（第一窒化物半導体層が形成されている面）
２ ｎ型窒化物半導体層（第一窒化物半導体層）
２１ 基板の一面に対して平行な面
３ 窒化物半導体積層体
３０ 窒化物半導体積層体の側面
３１ ｎ型窒化物半導体層
３２ 窒化物半導体発光層
３３ 組成傾斜層
３４ ｐ型窒化物半導体層（第二窒化物半導体層）
３０１ 窒化物半導体積層体の上面の外形線
３０２ 窒化物半導体積層体の下面の外形線
３５１ａ，３５２ａ 窒化物半導体積層体の直線部（第二部分）
３５１ｂ，３５２ｂ 窒化物半導体積層体の突出部（第一部分）
３６ａ 窒化物半導体積層体の角部（第一部分）
３６ｂ 窒化物半導体積層体の直線部（第二部分）
４ ｎ型電極層（第一電極層）
４Ａ ｎ型電極層（第一電極層）
４Ｂ ｎ型電極層（第一電極層）
４１ａ ｎ型電極層の突出部（第一部分）
４１ｂ ｎ型電極層の直線部（第二部分）
４１０ ｎ型電極層の外形線
４５ ｎ型電極層（第一電極層）
５ ｐ型電極層（第二電極層）
５１ ｐ型電極層の直線部（第二部分）
５２ ｐ型電極層の突出部（第一部分）
５１０ ｐ型電極層の外形線
６ ｎ型パッド電極（第一板状電極）
６１ａ ｎ型パッド電極の突出部（第一部分）
６１ｂ ｎ型パッド電極の直線部（第二部分）
６１０ ｎ型パッド電極の外形線
７ ｐ型パッド電極（第二板状電極）
７１ ｐ型パッド電極の直線部（第二部分）
７２ ｐ型パッド電極の突出部（第一部分）
７１０ ｐ型パッド電極の外形線
８ 絶縁層
８１ 側面絶縁層
９ 平面視における窒化物半導体積層体と第一電極層との隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】