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(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】
(24)【登録日】2022-07-06
(45)【発行日】2022-07-14
(54)【発明の名称】窒化物半導体発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 33/38 20100101AFI20220707BHJP
H01L 33/32 20100101ALI20220707BHJP
【ＦＩ】
H01L33/38
H01L33/32
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2018082347
(22)【出願日】2018-04-23
(65)【公開番号】P2019192732
(43)【公開日】2019-10-31
【審査請求日】2021-01-07
(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】小澤 尚由
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－０７１３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２８７９１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３１１７６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２５８６７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３２８８１２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、第一の方向に延伸している複数の第一電極と、
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、前記第一の方向に延伸している複数の第二電極と、
を備え、
前記第一電極と前記第二電極の平面視での配置は、前記第一電極と前記第二電極が前記第一の方向と垂直な第二の方向に間隔を開けて交互に並び、前記第一電極は前記第二電極の両側に存在し、前記第二電極に挟まれた前記第一電極と前記第二電極に挟まれていない前記第一電極とを有し、前記前記第二電極の前記第一の方向における外側に前記第一電極が存在しない配置であり、
前記第二電極に挟まれた前記第一電極は、前記第二の方向の寸法が、前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の前記第二方向の寸法よりも大きい窒化物半導体発光素子。
【請求項2】
前記第二電極に挟まれた前記第一電極は、前記第一の方向の寸法が、前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の前記第一の方向の寸法よりも大きい、請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項3】
前記第二電極の前記第一の方向における端部は、丸くなっている請求項１または２記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項4】
前記第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、前記第一の方向と前記長方形の長辺とが平行または略平行であり、
前記長方形の長辺の寸法Ｌ１と、前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の前記第一の方向の寸法Ｌ２と、の関係を示す下記の(1)式、および、前記長方形の長辺の寸法Ｌ１と、前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の隣に配置された前記第二電極の前記第一の方向の寸法Ｌ３と、の関係を示す下記の(2)式の少なくともいずれかを満たす請求項１～３のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ２＜６５０μｍ…(1)
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ３＜６５０μｍ…(2)
【請求項5】
前記第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、前記第一の方向と前記長方形の長辺とが平行または略平行であり、
前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の前記第一の方向の寸法Ｌ２と、前記第二電極に挟まれた前記第一電極の前記第一の方向の寸法Ｌ４と、の差の絶対値が０より大きく５００μｍより小さい請求項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】
前記第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、前記第一の方向と前記長方形の長辺とが平行または略平行であり、
前記第二電極に挟まれていない前記第一電極の隣に配置された前記第二電極の前記第一の方向の寸法Ｌ３と、前記第二電極に挟まれた前記第一電極と前記第二電極に挟まれた前記第一電極との間に配置された前記第二電極の前記第一の方向の寸法Ｌ５と、の差の絶対値が０より大きく５００μｍより小さい請求項１～５のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
【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、一定の間隔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。
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】
【文献】特許第５９８５７８２号公報
【文献】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。
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)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、第一の方向に延伸している第一電極と、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、第一の方向に延伸している第二電極と、を備える。
(b)第一電極と第二電極とは、平面視で、第一の方向と垂直な第二の方向に、間隔を開けて並んで配置されている。
(a)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、第一の方向に延伸している第一電極と、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、第一の方向に延伸している第二電極と、を備える。
(b)第一電極と第二電極とは、平面視で、第一の方向と垂直な第二の方向に、間隔を開けて並んで配置されている。
【発明の効果】
【0008】
本発明の窒化物半導体発光素子は、電流集中の抑制が期待される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】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
［一態様の窒化物半導体発光素子］
一態様の窒化物半導体発光素子は、上記構成要件(a)と(b)を有するが、下記の構成(c)～(i)の少なくとも一つ以上を有することで、それらの構成を有さない場合よりも、電流集中の抑制効果が高くなると考えられる。
(c)第一電極は第二電極の両側に配置されている。
(d)第二電極に挟まれた第一電極は、第二の方向の寸法が、第二電極に挟まれていない第一電極の第二方向の寸法よりも大きい。
(e)第二電極に挟まれた第一電極は、第一の方向の寸法が、第二電極に挟まれていない第一電極の第一の方向の寸法よりも大きい。
(f)第二電極の第一の方向における端部は、丸くなっている。
一態様の窒化物半導体発光素子は、上記構成要件(a)と(b)を有するが、下記の構成(c)～(i)の少なくとも一つ以上を有することで、それらの構成を有さない場合よりも、電流集中の抑制効果が高くなると考えられる。
(c)第一電極は第二電極の両側に配置されている。
(d)第二電極に挟まれた第一電極は、第二の方向の寸法が、第二電極に挟まれていない第一電極の第二方向の寸法よりも大きい。
(e)第二電極に挟まれた第一電極は、第一の方向の寸法が、第二電極に挟まれていない第一電極の第一の方向の寸法よりも大きい。
(f)第二電極の第一の方向における端部は、丸くなっている。
【0011】
(g)第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、第一の方向と上記長方形の長辺とが平行または略平行であり、上記長方形の長辺の寸法Ｌ１と、第二電極に挟まれていない第一電極の第一の方向の寸法Ｌ２と、の関係を示す下記の(1)式、および、上記長方形の長辺の寸法Ｌ１と、第二電極に挟まれていない第一電極の隣に配置された第二電極の第一の方向の寸法Ｌ３と、の関係を示す下記の(2)式の少なくともいずれかを満たす。
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ２＜６５０μｍ…(1)
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ３＜６５０μｍ…(2)
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ２＜６５０μｍ…(1)
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ３＜６５０μｍ…(2)
【0012】
(h)第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、第一の方向と上記長方形の長辺とが平行または略平行であり、第二電極に挟まれていない第一電極の第一の方向の寸法Ｌ２と、第二電極に挟まれた第一電極の第一の方向の寸法Ｌ４と、の差の絶対値が０より大きく５００μｍより小さい。
(i)第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、第一の方向と上記長方形の長辺とが平行または略平行であり、第二電極に挟まれていない第一電極の隣に配置された第二電極の第一の方向の寸法Ｌ３と、第二電極に挟まれた第一電極と第二電極に挟まれた第一電極との間に配置された第二電極の第一の方向の寸法Ｌ５と、の差の絶対値が０より大きく５００μｍより小さい。
(i)第一窒化物半導体層は長方形の平面形状を有し、第一の方向と上記長方形の長辺とが平行または略平行であり、第二電極に挟まれていない第一電極の隣に配置された第二電極の第一の方向の寸法Ｌ３と、第二電極に挟まれた第一電極と第二電極に挟まれた第一電極との間に配置された第二電極の第一の方向の寸法Ｌ５と、の差の絶対値が０より大きく５００μｍより小さい。
【0013】
［実施形態］
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。
なお、以下の説明で使用する図において、図示されている各部の寸法関係は、実際の寸法関係と異なる場合がある。
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。
なお、以下の説明で使用する図において、図示されている各部の寸法関係は、実際の寸法関係と異なる場合がある。
【0014】
〔全体構成〕
図２に示すように、半導体チップ（窒化物半導体発光素子）１は、基板１１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）１２と、窒化物半導体積層体３ａ～３ｄと、ｎ型電極１５ａ～１５ｅと、ｐ型電極１６ａ～１６ｄと、ｎ型電極１５ａ～１５ｅ上のパッド電極１５０ａ～１５０ｄと、ｐ型電極１６ａ～１６ｄ上のパッド電極１６０ａ～１６０ｄと、絶縁層１７を有する。
ｎ型窒化物半導体層１２は、基板１１の一面１１０上に形成されている。ｎ型窒化物半導体層１２は、厚い部分１２１と、それ以外の部分である薄い部分１２２を有する。
図２に示すように、半導体チップ（窒化物半導体発光素子）１は、基板１１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）１２と、窒化物半導体積層体３ａ～３ｄと、ｎ型電極１５ａ～１５ｅと、ｐ型電極１６ａ～１６ｄと、ｎ型電極１５ａ～１５ｅ上のパッド電極１５０ａ～１５０ｄと、ｐ型電極１６ａ～１６ｄ上のパッド電極１６０ａ～１６０ｄと、絶縁層１７を有する。
ｎ型窒化物半導体層１２は、基板１１の一面１１０上に形成されている。ｎ型窒化物半導体層１２は、厚い部分１２１と、それ以外の部分である薄い部分１２２を有する。
【0015】
窒化物半導体積層体３ａ～３ｄは、ｎ型窒化物半導体層２上に形成された四（Ｎ－１）個のメサ部であり、ｎ型窒化物半導体層１２の厚い部分１２１の基準面Ｋより上側の部分、窒化物半導体発光層１３、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）１４で形成されている。基準面Ｋは、ｎ型窒化物半導体層１２の薄い部分１２２の上面である。
各窒化物半導体積層体３ａ～３ｄにおいて、窒化物半導体発光層１３は、ｎ型窒化物半導体層１２の厚い部分１２１の上に形成されている。ｐ型窒化物半導体層１４は、窒化物半導体発光層１３上に形成されている。
各窒化物半導体積層体３ａ～３ｄにおいて、窒化物半導体発光層１３は、ｎ型窒化物半導体層１２の厚い部分１２１の上に形成されている。ｐ型窒化物半導体層１４は、窒化物半導体発光層１３上に形成されている。
【0016】
ｎ型電極１５ａ～１５ｅは、ｎ型窒化物半導体層１２の薄い部分１２２に形成されている。ｐ型電極１６ａ～１６ｄは、ｐ型窒化物半導体層１４上に形成されている。
なお、窒化物半導体積層体３ａ～３ｄを形成するためのメサエッチングで、ｎ型電極１５ａ～１５ｅ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１２の厚さ方向の途中で除去されている。その結果、ｎ型窒化物半導体層１２に薄い部分１２２が形成される。
なお、窒化物半導体積層体３ａ～３ｄを形成するためのメサエッチングで、ｎ型電極１５ａ～１５ｅ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１２の厚さ方向の途中で除去されている。その結果、ｎ型窒化物半導体層１２に薄い部分１２２が形成される。
【0017】
〔材料など〕
半導体チップ１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１１は、一面１１０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１１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１１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１１を形成する上記材料には不純物が混入していてもよい。
半導体チップ１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１１は、一面１１０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１１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１１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１１を形成する上記材料には不純物が混入していてもよい。
【0018】
ｎ型窒化物半導体層１２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－ＡｌxＧａ(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１３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１３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１３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１３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。
【0019】
ｐ型窒化物半導体層１４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１４には、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｂｅ等の不純物が含まれていてもよい。
絶縁層１７は、ｎ型窒化物半導体層２のｎ型電極１５ａ～１５ｅで覆われていない部分と、窒化物半導体積層体３ａ～３ｄのｐ型電極１６ａ～１６ｄで覆われていない部分と、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄのパッド電極１５０ａ～１５０ｄ，１６０ａ～１６０ｄの下部の側面に形成されている。絶縁層１７は、例えばＳｉＮや、ＳｉＯ2、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。
絶縁層１７は、ｎ型窒化物半導体層２のｎ型電極１５ａ～１５ｅで覆われていない部分と、窒化物半導体積層体３ａ～３ｄのｐ型電極１６ａ～１６ｄで覆われていない部分と、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄのパッド電極１５０ａ～１５０ｄ，１６０ａ～１６０ｄの下部の側面に形成されている。絶縁層１７は、例えばＳｉＮや、ＳｉＯ2、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。
【0020】
ｎ型電極１５ａ～１５ｅの材料としては、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等が使用できる。ｐ型電極１６ａ～１６ｄの材料としては、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕおよびその合金、またはＩＴＯ等が使用できる。これらのうち、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を使用することが好ましい。
パッド電極１５０ａ～１５０ｄ，１６０ａ～１６０ｄ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。
パッド電極１５０ａ～１５０ｄ，１６０ａ～１６０ｄ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。
【0021】
〔平面形状〕
図１では、パッド電極１５０ａ～１５０ｄ、パッド電極１６０ａ～１６０ｄ、および絶縁層１７が省略されている。
図１に示すように、半導体チップ１の基板１１は正方形であり、その全面にｎ型窒化物半導体層１２が形成されている。つまり、ｎ型窒化物半導体層１２は正方形（長方形）の平面形状を有する。
図１に示すように、平面視で、半導体チップ１は、並列に配置された五個（二以上）のｎ型電極１５ａ～１５ｅと四個（一以上）のｐ型電極１６ａ～１６ｄを有する。これらのｎ型電極１５ａ～１５ｅとｐ型電極１６ａ～１６ｄとが、平面視で間隔を開けて交互に並列に配置されている。
図１では、パッド電極１５０ａ～１５０ｄ、パッド電極１６０ａ～１６０ｄ、および絶縁層１７が省略されている。
図１に示すように、半導体チップ１の基板１１は正方形であり、その全面にｎ型窒化物半導体層１２が形成されている。つまり、ｎ型窒化物半導体層１２は正方形（長方形）の平面形状を有する。
図１に示すように、平面視で、半導体チップ１は、並列に配置された五個（二以上）のｎ型電極１５ａ～１５ｅと四個（一以上）のｐ型電極１６ａ～１６ｄを有する。これらのｎ型電極１５ａ～１５ｅとｐ型電極１６ａ～１６ｄとが、平面視で間隔を開けて交互に並列に配置されている。
【0022】
具体的には、並列の配置において、ｎ型電極１５ａ，１５ｂは、ｐ型電極１６ａの両側に存在して、ｐ型電極１６ａを挟んでいる。ｎ型電極１５ｂ，１５ｃは、ｐ型電極１６ｂの両側に存在して、ｐ型電極１６ｂを挟んでいる。ｎ型電極１５ｃ，１５ｄは、ｐ型電極１６ｃの両側に存在して、ｐ型電極１６ｃを挟んでいる。ｎ型電極１５ｄ，１５ｅは、ｐ型電極１６ｄの両側に存在して、ｐ型電極１６ｄを挟んでいる。
ｎ型電極１５ａとｐ型電極１６ａとの間隔Ｋ１、ｐ型電極１６ａとｎ型電極１５ｂとの間隔Ｋ２、ｎ型電極１５ｂとｐ型電極１６ｂとの間隔Ｋ３、ｐ型電極１６ｂとｎ型電極１５ｃとの間隔Ｋ４、ｎ型電極１５ｃとｐ型電極１６ｃとの間隔Ｋ５、ｐ型電極１６ｃとｎ型電極１５ｄとの間隔Ｋ６、ｎ型電極１５ｄとｐ型電極１６ｄとの間隔Ｋ７、およびｐ型電極１６ｄとｎ型電極１５ｅとの間隔Ｋ８は、例えば、２μｍ～５０μｍ、好ましくは５μｍ～２５μｍであることが好ましい。
ｎ型電極１５ａとｐ型電極１６ａとの間隔Ｋ１、ｐ型電極１６ａとｎ型電極１５ｂとの間隔Ｋ２、ｎ型電極１５ｂとｐ型電極１６ｂとの間隔Ｋ３、ｐ型電極１６ｂとｎ型電極１５ｃとの間隔Ｋ４、ｎ型電極１５ｃとｐ型電極１６ｃとの間隔Ｋ５、ｐ型電極１６ｃとｎ型電極１５ｄとの間隔Ｋ６、ｎ型電極１５ｄとｐ型電極１６ｄとの間隔Ｋ７、およびｐ型電極１６ｄとｎ型電極１５ｅとの間隔Ｋ８は、例えば、２μｍ～５０μｍ、好ましくは５μｍ～２５μｍであることが好ましい。
【0023】
間隔Ｋ１～Ｋ８を５０μｍ以下にすることでｐｎ電極間の抵抗を低減でき、２μｍ以上にすることでリソグラフィーのずれによる電極間ショートが発生するリスクが抑制できる。間隔Ｋ１～Ｋ８は、等間隔であることが好ましく、差がある場合には、最大値と最小値との差を５μｍ以下とし、好ましくは２μｍ以下にする。
ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄは、帯状の平面形状を有し、帯状の長手方向が平行に配置されている。ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄの帯状の長手方向と、基板１１をなす正方形の辺のうち図１の左右に延びる第一の辺（長方形の長辺）１１ａとが平行である。つまり、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄは、平面視で、延伸方向である第一の方向と垂直な第二の方向に並んで配置されている。
ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄは、帯状の平面形状を有し、帯状の長手方向が平行に配置されている。ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄの帯状の長手方向と、基板１１をなす正方形の辺のうち図１の左右に延びる第一の辺（長方形の長辺）１１ａとが平行である。つまり、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄは、平面視で、延伸方向である第一の方向と垂直な第二の方向に並んで配置されている。
【0024】
第一の辺１１ａとｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄの帯状の長手方向とは、厳密に平行でなく、略平行であってもよい。略平行とは、ずれ（平行に対する傾き）が５°未満であることを意味する、このずれは３°未満であることが好ましい。
ｎ型電極１５ａ～１５ｅの平面形状は、具体的には、細長い長方形であり、その長辺が第一の辺１１ａと平行である。
ｎ型電極１５ａ～１５ｅのうち、第一窒化物半導体層１２の面内で、第一の辺１１ａに沿う（帯状の長手方向に沿う）縁部１２５に最も近い位置に配置されたｎ型電極（縁部第一電極、第二電極に挟まれていない第一電極）１５ａ，１５ｅをなす長方形の幅（短辺の寸法）Ｗ１は、これらよりも中央側（縁部から離れる側）に配置されたｎ型電極（内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極）１５ｂ～１５ｄをなす長方形の幅Ｗ２よりも狭い。幅Ｗ１は５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。幅の比（Ｗ２／Ｗ１）は１．２以上３．０以下であることが好ましい。
ｎ型電極１５ａ～１５ｅの平面形状は、具体的には、細長い長方形であり、その長辺が第一の辺１１ａと平行である。
ｎ型電極１５ａ～１５ｅのうち、第一窒化物半導体層１２の面内で、第一の辺１１ａに沿う（帯状の長手方向に沿う）縁部１２５に最も近い位置に配置されたｎ型電極（縁部第一電極、第二電極に挟まれていない第一電極）１５ａ，１５ｅをなす長方形の幅（短辺の寸法）Ｗ１は、これらよりも中央側（縁部から離れる側）に配置されたｎ型電極（内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極）１５ｂ～１５ｄをなす長方形の幅Ｗ２よりも狭い。幅Ｗ１は５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。幅の比（Ｗ２／Ｗ１）は１．２以上３．０以下であることが好ましい。
【0025】
ｎ型電極１５ａとｎ型電極１５ｅは同じ平面形状と寸法を有し、ｎ型電極１５ｂ～１５ｄは同じ平面形状と寸法を有する。ｎ型電極１５ａ～１５ｅの平面視での配置は、基板１１をなす正方形の中心Ｃを通り第一の辺１１ａに垂直な直線Ｌ01と、中心Ｃを通り第一の辺１１ａと平行な直線Ｌ02の両方に対して線対称である。
ｐ型電極１６ａ～１６ｄの平面形状は、具体的には、ｎ型電極１５ａ～１５ｅよりも短辺が長い長方形であって、その長辺方向（長手方向）の両端部１６１ａ～１６１ｄは、先端が凸の半円弧（曲線）となっている。ｐ型電極１６ａ，１６ｄは、ｎ型電極（縁部第一電極）１５ａ，１５ｅの隣に配置された縁側第二電極であり、ｐ型電極１６ｂ，１６ｃは、ｐ型電極１６ａ，１６ｄよりも中央側（縁部から離れる側）に配置された内側第二電極である。
ｐ型電極１６ａ～１６ｄの平面形状は、具体的には、ｎ型電極１５ａ～１５ｅよりも短辺が長い長方形であって、その長辺方向（長手方向）の両端部１６１ａ～１６１ｄは、先端が凸の半円弧（曲線）となっている。ｐ型電極１６ａ，１６ｄは、ｎ型電極（縁部第一電極）１５ａ，１５ｅの隣に配置された縁側第二電極であり、ｐ型電極１６ｂ，１６ｃは、ｐ型電極１６ａ，１６ｄよりも中央側（縁部から離れる側）に配置された内側第二電極である。
【0026】
ｐ型電極１６ａとｐ型電極１６ｄは同じ平面形状と寸法を有し、ｐ型電極１６ｂとｐ型電極１６ｃは同じ平面形状と寸法を有する。ｐ型電極１６ａ～１６ｄの平面視での配置は、直線Ｌ01と直線Ｌ02の両方に対して線対称である。つまり、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄの全ての平面視での配置は、直線Ｌ01と直線Ｌ02の両方に対して線対称である。
また、半導体チップ１のｎ型窒化物半導体１２の面内には、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄ以外のｎ型電極およびｐ型電極が存在しない。つまり、ｎ型電極１５ａ～１５ｅをなす帯状の長手方向（並列の方向と垂直な方向）の外側に、並列の配置から外れるｐ型電極（第二電極）が存在しない。ｐ型電極１６ａ～１６ｄをなす帯状の長手方向（並列の方向と垂直な方向）の外側に、並列の配置から外れるｎ型電極（第一電極）が存在しない。
また、半導体チップ１のｎ型窒化物半導体１２の面内には、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄ以外のｎ型電極およびｐ型電極が存在しない。つまり、ｎ型電極１５ａ～１５ｅをなす帯状の長手方向（並列の方向と垂直な方向）の外側に、並列の配置から外れるｐ型電極（第二電極）が存在しない。ｐ型電極１６ａ～１６ｄをなす帯状の長手方向（並列の方向と垂直な方向）の外側に、並列の配置から外れるｎ型電極（第一電極）が存在しない。
【0027】
第一の辺１１ａの寸法Ｌ１と、ｎ型電極（縁部第一電極）１５ａ，１５ｅの長辺の長さ（長手方向の寸法）Ｌ２は、下記の(1)式を満たす。第一の辺１１ａの寸法Ｌ１と、ｐ型電極（縁部第二電極）１６ａ，１６ｄの長辺の長さ（長手方向の寸法）Ｌ３は、下記の(2)式を満たす。Ｌ１とＬ２の関係は下記の(11)式を満たすことが好ましい。Ｌ１とＬ３の関係は下記の(21)を満たすことが好ましい。
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ２＜６５０μｍ…(1)
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ３＜６５０μｍ…(2)
２００μｍ＜Ｌ１－Ｌ２＜５００μｍ…(11)
２００μｍ＜Ｌ１－Ｌ３＜５００μｍ…(21)
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ２＜６５０μｍ…(1)
１４０μｍ＜Ｌ１－Ｌ３＜６５０μｍ…(2)
２００μｍ＜Ｌ１－Ｌ２＜５００μｍ…(11)
２００μｍ＜Ｌ１－Ｌ３＜５００μｍ…(21)
【0028】
ｎ型電極（縁部第一電極）１５ａ，１５ｅの長辺の長さ（長手方向の寸法）Ｌ２と、ｎ型電極（内側第一電極）１５ｂ～１５ｄの長辺の長さ（長手方向の寸法）Ｌ４と、の差の絶対値（｜Ｌ４－Ｌ２｜）は、０より大きく５００μｍより小さい。｜Ｌ４－Ｌ２｜は４００μｍ以上５００μｍ未満であることが好ましい。
ｐ型電極（縁部第二電極）１６ａ，１６ｄの長辺の長さ（長手方向の寸法）Ｌ３と、ｐ型電極（内側第二電極）１６ｂ，１６ｃの長手方向の寸法Ｌ５と、の差の絶対値は、０より大きく５００μｍより小さい。｜Ｌ５－Ｌ３｜は１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。
ｐ型電極（縁部第二電極）１６ａ，１６ｄの長辺の長さ（長手方向の寸法）Ｌ３と、ｐ型電極（内側第二電極）１６ｂ，１６ｃの長手方向の寸法Ｌ５と、の差の絶対値は、０より大きく５００μｍより小さい。｜Ｌ５－Ｌ３｜は１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。
【0029】
ｐ型電極１６ａ～１６ｄの半円弧（曲線）１６１ａ～１６１ｄは、全て同じになっている。つまり、ｐ型電極（縁部第二電極）１６ａ，１６ｄとｐ型電極（内側第二電極）１６ｂ，１６ｃとで、長手方向両端をなす「先端が凸の曲線」の曲率半径Ｒが同じになっている。この曲率半径Ｒは０より大きく２００μｍより小さいことが好ましく、２０＜Ｒ＜１５０μｍを満たすことがより好ましく、８０＜Ｒ＜１２０μｍを満たすことがさらに好ましい。
【0030】
なお、並列に配置された第一電極および第二電極（この例では、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄ）の合計数は、以下に説明する値「ｔ」、または「ｔ＋１」、または「ｔ－１」であることが好ましい。値ｔは、第一電極および第二電極が並ぶ方向の第一窒化物半導体層の寸法（この例では、第一辺１１ａに垂直な辺の寸法であってＬ１に等しい）Ｓ１と、第一電極の幅（この例では、Ｗ１とＷ２の平均値）Ｓ２と、第二電極の幅Ｓ３を用いて下記の(3)式で得られるＴに基づき、整数の場合はＴをｔとし、整数でない場合はＴを四捨五入して得られる整数をｔとする。
Ｔ＝Ｓ１／（Ｓ２＋Ｓ３）…(3)
Ｔ＝Ｓ１／（Ｓ２＋Ｓ３）…(3)
【0031】
また、この実施形態の半導体チップ１では、縁部第一電極である二つのｎ型電極１５ａ，１５ｅの幅Ｗ１が同じであるが、二つの縁部第一電極の幅は異なっていてもよい。また、内側第一電極である三つのｎ型電極１５ｂ～１５ｄの幅Ｗ２が同じであるが、複数の内側第一電極において、一部の内側第一電極の幅が他と異なっていてもよいし、全ての内側第一電極の幅が異なっていてもよい。
また、この実施形態の半導体チップ１は、ｎ型電極が第一電極、ｐ型電極が第二電極となっているが、一態様の窒化物半導体発光素子は、ｐ型電極が第一電極、ｎ型電極が第二電極の場合にも適用できる。
また、この実施形態の半導体チップ１は、ｎ型電極が第一電極、ｐ型電極が第二電極となっているが、一態様の窒化物半導体発光素子は、ｐ型電極が第一電極、ｎ型電極が第二電極の場合にも適用できる。
【0032】
〔作用、効果〕
実施形態の半導体チップ（窒化物半導体発光素子）１は、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄが、上述の平面形状および平面視での配置を有することで、従来の窒化物半導体発光素子（ｎ型電極およびｐ型電極の平面形状および平面視での配置が半導体チップ１とは異なる、例えば特許文献１に記載された窒化物半導体発光素子）と比較して、電流集中が抑制される。その結果、半導体チップ１は、低電圧で高出力を得ることができる。つまり、発光効率が高くなる。
実施形態の半導体チップ（窒化物半導体発光素子）１は、ｎ型電極１５ａ～１５ｅおよびｐ型電極１６ａ～１６ｄが、上述の平面形状および平面視での配置を有することで、従来の窒化物半導体発光素子（ｎ型電極およびｐ型電極の平面形状および平面視での配置が半導体チップ１とは異なる、例えば特許文献１に記載された窒化物半導体発光素子）と比較して、電流集中が抑制される。その結果、半導体チップ１は、低電圧で高出力を得ることができる。つまり、発光効率が高くなる。
【0033】
窒化物半導体発光素子で用いる窒化物半導体は、ＬＳＩで用いるＳｉなどと比較して一般的に抵抗値が高く、電流の偏りが顕著となる。そのため、窒化物半導体発光素子においては、電極の配置の設計自由度を高めることで得られる効果は非常に高い。
特許文献１に記載された窒化物半導体発光素子では、ｐ型電極とｎ型電極を一つずつ有する。ｐ型電極は、平面視で間隔を介して並列に配置された複数の帯状部の長手方向中心同士が、繋ぎ部で結合された形状を有する。複数の帯状部の長手方向両端部は先端が凸部になっている。
特許文献１に記載された窒化物半導体発光素子では、ｐ型電極とｎ型電極を一つずつ有する。ｐ型電極は、平面視で間隔を介して並列に配置された複数の帯状部の長手方向中心同士が、繋ぎ部で結合された形状を有する。複数の帯状部の長手方向両端部は先端が凸部になっている。
【0034】
そして、ｐ型電極の外側に、ｐ型電極の外形線に沿った内形線を有するｎ型電極が存在する。つまり、ｐ型電極を構成する複数の帯状部の並列の配置と垂直な方向の外側にｎ型電極の一部が存在する。これに伴い、ｐ型電極の凸部に電流が集中する。また、ｐ型電極の複数の帯状部の間（繋ぎ部を挟んだ両側にのみ存在する）には、ｎ型電極の帯状部が存在する。つまり、ｎ型電極を構成する複数の帯状部の並列の配置と垂直な方向の外側にｐ型電極の一部が存在する。
これに対して、実施形態の半導体チップ１では、並列に配置されたｐ型電極１６ａ～１６ｄの並列の方向と垂直な方向の外側に、第一電極が存在しないため、ｐ型電極１６ａ～１６ｄの並列の方向と垂直な方向の端部に電流が集中することが抑制される。また、ｐ型電極１６ａ～１６ｄの両端部に角部があると角部に電流が集中するが、両端部１６１ａ～１６１ｄは先端が凸の半円弧（曲線）となっているため、電流集中がより一層抑制される。
これに対して、実施形態の半導体チップ１では、並列に配置されたｐ型電極１６ａ～１６ｄの並列の方向と垂直な方向の外側に、第一電極が存在しないため、ｐ型電極１６ａ～１６ｄの並列の方向と垂直な方向の端部に電流が集中することが抑制される。また、ｐ型電極１６ａ～１６ｄの両端部に角部があると角部に電流が集中するが、両端部１６１ａ～１６１ｄは先端が凸の半円弧（曲線）となっているため、電流集中がより一層抑制される。
【0035】
また、内側第一電極であるｎ型電極１５ｂ～１５ｄの幅Ｗ２を縁部第一電極であるｎ型電極１５ａ，１５ｅの幅Ｗ１の二倍とすることで、ｎ型電極１５ａ，１５ｂからｐ型電極１６ａに、ｎ型電極１５ｂ，１５ｃからｐ型電極１６ｂに、ｎ型電極１５ｃ，１５ｄからｐ型電極１６ｃに、およびｎ型電極１５ｄ，１５ｅからｐ型電極１６ｄにそれぞれ流れる電流を同じにすることができる。そのため、Ｗ１＜Ｗ２とすることで、Ｗ１≧Ｗ２とした場合よりも、電流集中を抑制することができる。
さらに、実施形態の半導体チップ１は、特許文献２に記載されている窒化物半導体発光素子と比較して、製造コストを低く押さえることができる。
さらに、実施形態の半導体チップ１は、特許文献２に記載されている窒化物半導体発光素子と比較して、製造コストを低く押さえることができる。
【符号の説明】
【0036】
１ 半導体チップ（窒化物半導体発光素子）
１１ 基板
１１０ 基板の一面（第一窒化物半導体層が形成されている面）
１２ ｎ型窒化物半導体層（第一窒化物半導体層）
１２５ 縁部
１３ 窒化物半導体発光層
１４ ｐ型窒化物半導体層（第二窒化物半導体層）
１５ａ ｎ型電極（第一電極、縁部第一電極、第二電極に挟まれていない第一電極）
１５ｂ ｎ型電極（第一電極、内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極）
１５ｃ ｎ型電極（第一電極、内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極）
１５ｄ ｎ型電極（第一電極、内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極）
１５ｅ ｎ型電極（第一電極、縁部第一電極、第二電極に挟まれていない第一電極）
１６ａ ｐ型電極（第二電極、縁部第二電極）
１６ｂ ｐ型電極（第二電極、内側第二電極）
１６ｃ ｐ型電極（第二電極、内側第二電極）
１６ｄ ｐ型電極（第二電極、縁部第二電極）
１６１ａ～１６１ｄ ｐ型電極（第二電極）の帯状の長辺方向（長手方向）の両端部
１５０ａ～１５０ｅ パッド電極
１６０ａ～１６０ｄ パッド電極
１７ 絶縁層
３ａ～３ｄ 窒化物半導体積層体
１１ 基板
１１０ 基板の一面（第一窒化物半導体層が形成されている面）
１２ ｎ型窒化物半導体層（第一窒化物半導体層）
１２５ 縁部
１３ 窒化物半導体発光層
１４ ｐ型窒化物半導体層（第二窒化物半導体層）
１５ａ ｎ型電極（第一電極、縁部第一電極、第二電極に挟まれていない第一電極）
１５ｂ ｎ型電極（第一電極、内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極）
１５ｃ ｎ型電極（第一電極、内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極）
１５ｄ ｎ型電極（第一電極、内側第一電極、第二電極に挟まれた第一電極）
１５ｅ ｎ型電極（第一電極、縁部第一電極、第二電極に挟まれていない第一電極）
１６ａ ｐ型電極（第二電極、縁部第二電極）
１６ｂ ｐ型電極（第二電極、内側第二電極）
１６ｃ ｐ型電極（第二電極、内側第二電極）
１６ｄ ｐ型電極（第二電極、縁部第二電極）
１６１ａ～１６１ｄ ｐ型電極（第二電極）の帯状の長辺方向（長手方向）の両端部
１５０ａ～１５０ｅ パッド電極
１６０ａ～１６０ｄ パッド電極
１７ 絶縁層
３ａ～３ｄ 窒化物半導体積層体
【図1】
【図2】