JP2010205910A - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体発光素子の発光分布を向上させる。
【解決手段】第１の半導体層と、第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に設けられた発光層と、を含む半導体多層構造体と、前記半導体多層構造体の第１の主面において、前記第１の半導体層と接続された第１の電極と、前記半導体多層構造体の前記第１の主面において、前記第２の半導体層の上に設けられた第２の電極と、前記第２の電極の上に選択的に設けられた第３の電極と、を備え、前記第２の電極は、前記第１の主面に対して垂直な方向からみて、前記第１の電極と前記第３の電極との間に設けられ、前記第１の電極と前記第３の電極とを結ぶ経路に向けて延在する切り欠きが形成された第１の領域と、前記第１の電極の周囲に設けられ、切り欠きが形成されない第２の領域と、前記第３の電極の周囲に設けられ、切り欠きが形成されない第３の領域と、を有することを特徴とする半導体発光素子が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。

従来、化合物半導体層（例えば、窒化ガリウム系）を備えた半導体発光素子においては、その半導体層表面にｎ側電極及びｐ側電極としての金属膜を形成し、当該金属膜間に電圧を印加することにより、半導体発光素子から光を放出させている。

また、このような金属膜は、単に半導体層に成膜しただけでは、金属膜と半導体層とのオーミックコンタクトが得られないため、熱処理によって金属膜と半導体層との界面に合金層を形成させる場合もある。これにより、金属膜の半導体層表面に対するオーミックコンタクトが得られる。

しかしながら、このような半導体発光素子においては、例えば、ｐ型層の電気抵抗が高いために、このｐ型層内での電流の拡散が起き難い。これにより、ｐ型層に接続させたｐ側電極の直下付近のみで優先的に発光が生じてしまう場合がある。

このような発光の偏りを回避するために、ｐ型層よりも電気抵抗の低い金属膜を主電極から半導体層表面に引き出す方法も考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２５２３００号公報

本発明は、発光分布が良好な半導体発光素子を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、第１の半導体層と、第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に設けられた発光層と、を含む半導体多層構造体と、前記半導体多層構造体の第１の主面において、前記第１の半導体層と接続された第１の電極と、前記半導体多層構造体の前記第１の主面において、前記第２の半導体層の上に設けられた第２の電極と、前記第２の電極の上に選択的に設けられた第３の電極と、を備え、前記第２の電極は、前記第１の主面に対して垂直な方向からみて、前記第１の電極と前記第３の電極との間に設けられ、前記第１の電極と前記第３の電極とを結ぶ経路に向けて延在する切り欠きが形成された第１の領域と、前記第１の電極の周囲に設けられ、切り欠きが形成されない第２の領域と、前記第３の電極の周囲に設けられ、切り欠きが形成されない第３の領域と、を有することを特徴とする半導体発光素子が提供される。

上記手段によれば、発光分布が良好な半導体発光素子が実現する。

半導体発光素子の要部図である（その１）。 半導体発光素子の作用を説明するための要部断面模式図である。 半導体発光素子の発光特性を説明するための図である（その１）。 半導体発光素子の発光特性を説明するための図である（その２）。 切り欠きの幅と発光パターンの関係を説明するための図である。 切り欠きのパターンの変形例を説明するための要部平面図である。 半導体発光素子の要部図である（その２）。 半導体発光素子の発光特性を説明するための図である（その３）。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、半導体発光素子の要部図であり、図１（ａ）は、半導体発光素子の要部斜視模式図であり、図１（ｂ）は、半導体発光素子の要部断面模式図である。また、図１（ｃ）は、半導体発光素子の要部平面図である。また、図１（ｂ）には、図１（ａ）のＸ−Ｙ断面が例示されている。また、図１（ｃ）では、半導体発光素子１の電極３００から基板１０の方向に眺めた半導体発光素子１の要部平面が例示されている。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に例示するように、半導体発光素子１は、基板１０の上に、ＧａＮバッファ層２０、ｎ型ＧａＮ層（第１の半導体層）３０、ｎ型ＧａＮガイド層４０、活性層（発光層）５０、ｐ型ＧａＮガイド層６０、ｐ型ＧａＮ層（第２の半導体層）７０がこの順序で設けられた半導体多層構造体を有している。すなわち、活性層５０は、ｎ型とｐ型の半導体の積層体に挟まれている。

基板１０としては、例えば、サファイアが用いられる。また、活性層５０は、例えば、Ｉｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ／Ｉｎ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎ−ＭＱＷ（Multi-Quantum Well）構造などで構成でき、活性層５０から、例えば、青色光、紫色光等が放射される。また、ｎ型ＧａＮ層３０の上の一部には、主電極としてのｎ側電極（第１の電極）１００が形成されている。

そして、ｐ型ＧａＮ層７０の上面には、電流を拡散させる電極（第２の電極）３００が配置され、電極３００上の一部に、主電極としてのｐ側電極（第３の電極）２００が選択的に配置されている。すなわち、ｎ側電極１００及びｐ側電極２００は、ともに、半導体層が積層されている基板１０の主面の上層に配置されている。電極３００としては、例えば、金属膜や、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を主成分とする導電膜が用いられる。電極３００の材料としてＩＴＯを用いた場合には、活性層５０から放出された光を電極３００を透過させて外部に取り出すことが可能となる。また、電極３００として遮光性の金属膜を用いた場合には、活性層５０から放出された光を基板１０の側から外部に取り出すことができる。

また、ｐ側電極２００としては、ＡｕＺｎ／Ｍｏ／Ａｕ（ＡｕＺｎとＭｏとＡｕとをこの順に積層させた積層体）や、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどを用いることができる。ｎ側電極１００としては、ＡｕＧｅ／Ｍｏ／Ａｕや、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどを用いることができる。

また、半導体層４０、５０などと、ｎ側電極１００と、の間には、例えば、図示しない絶縁層を介設してもよい。また、ｎ側電極１００とｎ型ＧａＮ層３０との界面には、図示しない合金層を形成してもよい。

電極３００は、ｐ側電極２００からｎ側電極１００に向かって延出している。そして、電極３００の終端は、ｎ側電極１００の周辺を取り囲むように配置されている。

そして、半導体発光素子１の電極３００には、その一部に、少なくとも一つの切り欠き３００ａが設けられている。このような切り欠き３００ａを電極３００内に形成することで、電極３００を拡散する電流の流れを調節し、発光分布を均一に近づけることが可能となる。
例えば、図１に表した具体例の場合、電極３００には、ｐ側電極２００の中心部とｎ側電極１００の中心部とを結ぶ直線ａに対して略垂直となる方向に、対向する２つの切り欠き３００ａが設けられている。これら切り欠き３００ａは、電極３００の端から電極３００の内部に向かって形成されている。ただし、切り欠き３００ａは、直線ａの位置までは、延在していない。すなわち、電極３００は、直線ａの近傍では、切り欠き３００により分断されず、連続体となっている。そして、電極３００においては、直線ａ近傍を主経路として、電流が流れることになる。換言すれば、ｐ型ＧａＮ層７０上には、ｐ側電極２００からｎ側電極１００の方向に、電流の主経路となりうるＩＴＯ膜の連続体が確保されている。
そして、電極３００は、ｎ側電極１００とｐ側電極２００との間に設けられた第１の領域３００Ａと、ｎ側電極１００の周囲に設けられた第２の領域３００Ｂと、ｐ側電極２００の周囲に設けられた第３の領域３００Ｃと、を有する。第１の領域３００Ａには、切り欠き３００ａが形成されている。切り欠き３００ａは、ｎ側電極１００とｐ側電極２００とを結ぶ経路に向けて延在している。一方、第２の領域３００Ｂと第３の領域３００Ｃには、切り欠きは形成されていない。

また、図１（ｃ）に表したように、半導体発光素子１の平面視における長手方向と短手方向の長さの比は、例えば、２：１となっている。例えば、半導体発光素子１の平面において、長手方向が５００μｍ（マイクロメータ）の場合、短手方向は２５０μｍとすることができる。

また、図１に示す電極３００の幅をＹ１とした場合、切り欠き３００ａの長さＹ２は、例えば、Ｙ１の１／３程度に構成されている。また、電極３００内部に延在させた切り欠き３００ａの末端間の距離Ｙ３は、１０μｍ以上とすることができる。

このような半導体発光素子１は、基板１０の側を実装部材の上にマウントし、ｎ側電極１００とｐ側電極２００にそれぞれワイヤなどを接続して発光させることができる。この場合、電極３００にＩＴＯを用いることで、電極３００を透過した光を取り出すことができる。
また一方、半導体発光素子１をフリップチップ実装をすることもできる。この場合は、ｎ側電極１００とｐ側電極２００にバンプを接続して、実装部材の上にマウントする。発光は、基板１０の側から取り出すことができる。

次に、半導体発光素子１の作用について説明する。以下では、切り欠き３００ａを備えた半導体発光素子１と、切り欠き３００ａが存在しない半導体発光素子と、を対比しつつ、半導体発光素子１の作用を説明する。

図２は、半導体発光素子の作用を説明するための要部断面模式図である。
まず、図２（ｂ）に示したように切り欠き３００ａを設けていない比較例の半導体発光素子について説明する。
当該比較例では、ｐ型ＧａＮ層７０よりも電極３００の方が電気抵抗が低いことから、ｐ側電極２００とn側電極１００との間に電圧を印加すると、ｐ側電極２００を介して流入した電流は、電極３００の面内方向に拡散し易くなる。

このような場合、比較例においては、図２（ｂ）に表したように、電流は、電極３００を面内に流れて、ｎ側電極１００に近い末端部に達し、その下のｐ型ＧａＮ層７０、活性層５０、ｎ型ＧａＮ層３０、さらに、ｎ側電極１００の順の電流パスを通じてｎ側電極１００に流入する。すなわち、電流パスは、図２（ｂ）に表した矢印Ｂのようになる。

あるいは、本比較例では、ｐ型ＧａＮ層７０の膜面内での電流拡散が起き難いために、ｐ側電極２００から電極３００に流入した電流は、ｐ側電極２００から直下方向に、活性層５０を経由して、ｎ型ＧａＮ層３０を面中に流れ、ｎ側電極１００に流入する場合もありうる。すなわち、電流パスは、図２（ｂ）に表した矢印Ｃのようになる。

このように、切り欠き３００ａが存在しない比較例の半導体発光素子では、電流パスが矢印Ｂ、Ｃのような局部的な経路を選択することになる。これにより、比較例の半導体発光素子では、例えば、ｐ側電極２００側の直下か、あるいはｎ側電極１００側の電極３００の端部３００ｎの直下で優先的に発光してしまう。つまり、発光分布が不均一になりやすい。
なお、電極３００の電気抵抗が低くなるほど、矢印Ｂで示される電流パスが優先的になる傾向がある。

これに対して、本実施形態の半導体発光素子１においては、図１に関して前述したように、ｐ側電極２００とｎ側電極１００との間において、電極３００に切り欠き３００ａを設けている。
このような切り欠き３００ａを設けることで、電極３００内では、抵抗が見かけ上、高い部分が存在している。すなわち、電極３００の面内方向における導電性が部分的に抑制されて、電極３００内では、所謂、電流の“溜まり効果”が生ずる。

このような電流の“溜まり”が生じると、溜まった電流は、半導体発光素子１の下方に移動・拡散せざるを得ない。すなわち、図２（ａ）に示す半導体発光素子１では、矢印Ｂのライン以外に、新たに、矢印Ａで示すような電流パスが発生する。つまり、電流のパスを分散させ、より均一な発光に近づけることができる。
つまり、半導体発光素子１においては、電極３００に切り欠き３００ａを設けることにより、活性層５０における電流の分布を分散させ、均一な発光分布に近づけることができる。

なお、図２（ａ）に例示する矢印Ａは、一例であり、矢印Ａのライン以外の部分においても電流パスが発生しうることは言うまでもない。

さらに、半導体発光素子１では、図１（ｃ）に示すように、ｎ側電極１００とｐ側電極２００とを結ぶ直線ａの付近に切り欠き３００ａを延在させていない。
すなわち、ｐ側電極２００から延出した電極３００には、面内方向において、電流が流れる主経路が形成されている。従って、ｐ型ＧａＮ層７０からｎ型ＧａＮ層３０側に流れる電流は、電極３００の中心部から供給される傾向が強くなる。
これにより、半導体発光素子１では、素子中心部から周囲に拡散する電流成分が生じ、より均一な発光が可能となる。活性層５０に対して、より均一に電流を注入することにより、発光効率が引き上げられ、切り欠き３００ａが存在しない半導体発光素子よりも、全体としての発光強度が強くなる。

一方、図２（ｂ）に例示したような局所的な電流集中が生じると、高密度電流による発光効率の低下が起きたり、発熱及び欠陥増加等が生じて、素子の信頼性が低下することもありうる。
これに対して、半導体発光素子１では、上述したごとく、電極３００からｎ型ＧａＮ層３０の側に、より均一に電流を流すことができ、局所的な電流集中を抑制できる。その結果として、上述した発光効率の低下、素子の信頼性低下が抑制される。
また、切り欠き３００ａのパターニングは、公知の成膜技術並びにリソグラフィ技術により容易に形成できることから、半導体発光素子１の製造に際してコストが大幅に上がることもない。

ところで、上述した実施の形態に対し、半導体発光素子のｐ側電極から延出させた電極に周期的に貫通口を設けて網目状とした形態や、前記延出させた電極をストライプ状にした形態、櫛形とした形態がある（例えば、特開２００４−５５６４６号公報、特開２００５−２５２３００号公報、特開２００６−１２８２２７号公報）。

しかし、網目状の電極では、周期的に電極が途切れているために、図２（ａ）に例示したような主経路を形成し難い。従って、発光素子の中心部から電流を素子内に供給することが難しい。また、網目状とした形態では、電極内の導電性を部分的に抑制するという作用がないことから、結局、発光がｐ側電極かｎ側電極のいずれかに偏る可能性がある。

また、ストライプ状の電極では、発光パターンがライン＆スペース状となってしまい、均一な発光分布を得ることが難しい。また、電極をストライプ状としても、各ラインの電極には上述した切り欠き３００ａが設けられていないことから、結局、各電極ラインにおいて、図２（ｂ）に例示する電流集中が起きてしまう。

また、櫛形の電極では、電極自体が平面状ではなく、細い電極ラインが主電極、または櫛形の幹の電極からストライプ状に複数延在されている。このような形態では、電極ライン自体が細い形状となってしまい、その末端にまでは、充分に電流が流れない虞がある。例えば、この形態の発光装置の４隅には、電流が充分に行き渡らない場合も生じる。また、このような形態においては、電極が櫛形であることから、発光パターンがライン＆スペース状となってしまう。従って、発光分布が半導体発光素子１ほど良好にならない。

これに対して、半導体発光素子１では、平面状の電極３００をｐ型ＧａＮ層７０上に配置し、この電極３００に切り欠き３００ａを備えた第１の領域３００Ａと、ｎ側電極１００周囲に切り欠きを配置しない第２の領域３００Ｂと、ｐ側電極２００周囲に切り欠きを配置しない第３の領域３００Ｃと、を設けている。そして、半導体発光素子１の中心部分である直線ａ付近を主経路として電流を流し、この電流の流れを切り欠き３００ａより、電極３００内において部分的に制御しながら、主経路の任意の位置から満遍なくｐ型ＧａＮ層７０からｎ型ＧａＮ層３０側へ電流を流している。また、ｎ側電極１００周囲及びｐ側電極２００周囲の電極３００には、切り欠きがないことから、半導体発光素子１の主電極付近の４隅には充分に電流が拡散する。
これにより、半導体発光素子１は、発光分布がより均一に近く、発光効率が高い発光素子とすることができる。

図３は、半導体発光素子の発光特性を説明するための図である。図３（ａ）の横軸は、半導体発光素子内における観測箇所の位置を表し、縦軸は、発光強度の実測値（規格値）を表す。観測した部分は、図３（ｂ）に例示するｐ側電極２００とｎ側電極１００との間の矩形状の領域Ｐ（長手方向の長さＬ）である。そして、図３（ａ）の横軸の＋Ｌ／２が領域Ｐの右端（位置＋Ｌ／２）に対応し、横軸の−Ｌ／２が領域Ｐの左端（位置−Ｌ／２）に対応している。Ｌとしては、例えば、１６０μｍが適用される。 また、図３では、４種の半導体発光素子の発光特性が例示されている。４種の半導体発光素子とは、例えば、図３（ｂ）に示すように、一対の切り欠き３００ａを半導体発光素子の中央部に設けた素子Ａと、一対の切り欠き３００ａを半導体発光素子のｐ側電極２００側に設けた素子Ｂと、一対の切り欠き３００ａを半導体発光素子のｎ側電極１００側に設けた素子Ｃと、切り欠き３００ａを設けていない半導体発光素子Ｄである。
なお、素子Ｂ及び素子Ｃにおける切り欠き３００ａと領域Ｐの中央との距離は、例えば、６０μｍである。

まず、切り欠き３００ａが設けられていない半導体発光素子Ｄでは、領域Ｐの右端（位置＋Ｌ／２）と、領域Ｐの左端（位置−Ｌ／２）で発光強度が高くなることが分かった。すなわち、半導体発光素子Ｄでは、図２（ｂ）で例示したごとく、ｎ側電極１００付近及びｐ側電極２００付近での電流集中が起きてしまい、ｎ側電極１００付近及びｐ側電極２００付近での発光が優先的になってしまう。
また、半導体発光素子Ｄでは、局所的な電流集中が起きてしまうことから、ｎ側電極１００付近及びｐ側電極２００付近を除く領域Ｐ全域にわたり、その発光強度が低くなることが分かった。

これに対し、半導体発光素子Ａでは、半導体発光素子Ｄよりも、領域Ｐ全域にわたり、発光強度が強くなることが分かった。
すなわち、切り欠き３００ａが電極３００内に形成されたことにより、図２（ｂ）で例示した矢印Ｂの電流パスが抑制されて、電流が電極３００の中央付近に溜まり易くなったと考えられる。これにより、電流が電極３００の広い領域からｎ型ＧａＮ層３０側に流れて、領域Ｐ全域において発光強度が増加したと考えられる。
このように、電極３００に切り欠き３００ａを設けることにより、発光分布、発光効率が良好になる。
また、このような切り欠き３００ａの位置を変えることにより、発光分布を制御できる。

例えば、半導体発光素子Ｂでは、切り欠き３００ａをｐ側電極２００側に配置していることから、電極３００内での電流の溜め効果がｐ側電極２００側に寄り、ｐ側電極２００側において強い発光が見られる。
また、半導体発光素子Ｃでは、切り欠き３００ａをｎ側電極１００側に配置していることから、電極３００内での電流の溜め効果がｎ側電極１００側に寄り、ｎ側電極１００側において強い発光が見られる。
このように、切り欠き３００ａの位置により、発光分布を制御できる。

また、このような効果は、実測以外にも、シミュレーションによっても確認されている。その結果を、図４に示す。
図４は、半導体発光素子の発光特性を説明するための図である。
この図４では、半導体発光素子の上面から発光する光の相対強度を濃淡で表示している。すなわち、濃淡が濃い部分ほど発光強度が高いことを表している。

まず、切り欠き３００ａが設けられていない比較例の半導体発光素子Ｄでは、ｎ側電極１００側において、強く発光している（図４（ａ）参照）。これは、シミュレーションの条件で、電極３００の抵抗を低くし、図２（ｂ）で例示する電流パスＢが電流パスＣよりも優先となる条件に設定したためである。

次に、半導体発光素子Ｂでは、切り欠き３００ａをｐ側電極２００側に設けている。従って、上述した電極３００内での電流の溜め効果がｐ側電極２００側で促進され、ｐ側電極２００側の発光強度が増加している（図４（ｂ）参照）。

そして、半導体発光素子Ａでは、電極３００の中央部に切り欠き３００ａを設けている。従って、電極３００内での電流の溜め効果がｐ側電極２００側から電極３００の中央部に移行し、ｐ側電極２００側から電極３００の中央部にまで強く発光している（図４（ｃ）参照）。
さらに、半導体発光素子Ｃでは、切り欠き３００ａをｎ側電極１００側に設けている。従って、電極３００内での電流の溜め効果がｎ側電極１００側に移行し、強く発光する部分が電極３００の全体にまで拡がっている（図４（ｄ）参照）。
すなわち、ｎ側電極１００側が相対的に強く発光する場合には、切り欠き３００ａをｎ側電極１００側に設けることで発光分布をより均一にすることができる。

これに対して、ｐ側電極２００側が相対的に強く発光する場合には、切り欠き３００ａをｐ側電極２００側に設けることで発光分布をより均一にさせることも確認されている（図示しない）。

また、切り欠き３００ａの幅と発光パターンの関係についても、シミュレーションによって確認されている。その結果を、図５に示す。
図５は、切り欠きの幅と発光パターンの関係を説明するための図である。この図５では、半導体発光素子の上面から発光する光の相対強度を濃淡で表示している。すなわち、濃淡が濃い部分ほど発光が相対的に強いことを表している。

まず、図５（ａ）には、切り欠き３００ａの幅を変化させたときの発光パターンの変化の様子が示されている。切り欠き３００ａの幅としては、１μｍ、２μｍ、３μｍ、５μｍ、１０μｍが例示されている。

このシミュレーションで示されるように、切り欠き３００ａの幅ｄが２μｍまでは、発光強度比は９０パーセントに近く、切り欠き３００ａ自体のパターンが目立たない傾向が強い。そして、切り欠き３００ａの幅ｄが３μｍにおいても、発光強度比はほぼ８０パーセントであり、発光強度の分布に対して切り欠き３００ａのパターンが与える影響は少ないといえる。一方、切り欠き３００ａの幅が５μｍ、１０μｍになると、発光強度比は７０パーセント強から順次低下し、そのパターンがより明確になってしまう。
つまり、発光パターンに与える影響からは、切り欠き３００の幅は、３マイクロメータ以下であることが望ましく、２マイクロメータ以下であることがさらに望ましいといえる。

また、図５（ｂ）には、切り欠き３００ａの幅ｄと、発光強度の割合の関係が示されている。ここで、発光強度の割合とは、電極３００部の発光強度Ｉａと、切り欠き３００ａ内部における発光強度Ｉｂとの比（Ｉｂ／Ｉａ）である。

結果は、切り欠き３００ａの幅ｄが１μｍでは、（Ｉｂ／Ｉａ）が０．９３であり、幅ｄが２μｍでは、（Ｉｂ／Ｉａ）が０．８８であった。また、幅ｄが３μｍでは、（Ｉｂ／Ｉａ）が０．８３であった。ただし、幅ｄが５μｍでは、（Ｉｂ／Ｉａ）が０．７３であり、幅ｄが１０μｍでは、（Ｉｂ／Ｉａ）が０．３２であった。
すなわち、切り欠き３００ａの幅ｄを３μｍ以下にすることにより、（Ｉｂ／Ｉａ）は０．８（８０％）以上になることが分かった。

これらのことから、半導体発光素子１の平面において、発光パターンに影響を及ぼさない切り欠き３００ａの幅としては、３μｍ以下が好ましく、２μｍ以下がより好ましい。

次に、切り欠きのパターンの変形例について説明する。なお、以下では、半導体発光素子１と同一の部材については同一の符号を付し、その詳細の説明については省略する。
図６は、切り欠きのパターンの変形例を説明するための要部平面図である。

図６（ａ）に示す半導体発光素子２においては、ｐ側電極２００と、ｎ側電極１００とを備え、ｐ型ＧａＮ層７０の上面において、電極３００がｐ側電極２００からｎ側電極１００に向かい延出している。そして、電極３００の終端は、ｎ側電極１００の周辺を取り囲むように配置されている。

そして、電極３００には、ｐ側電極２００の中心部とn側電極１００の中心部とを直線ａで結んだ場合、直線ａに略垂直となる方向に、対向する３組の切り欠き３００ａが設けられている。すなわち、電極３００においては、両サイドに６個の切り欠き３００ａが設けられている。ただし、切り欠き３００ａは、直線ａの位置まで延在していない。すなわち、電極３００は、直線ａ近傍では連続体となり、直線ａ近傍に電流が流れる主経路が形成されている。

このような形態であっても、半導体発光素子２では、半導体発光素子１と同様の作用効果を得る。特に、半導体発光素子２では半導体発光素子１よりも、切り欠き３００ａの本数を増加させていることから、発光分布の制御性がより向上する。

図６（ｂ）に示す半導体発光素子３においては、ｐ側電極２００と、ｎ側電極１００とを備え、ｐ型ＧａＮ層７０の上面において、電極３００がｐ側電極２００からｎ側電極１００に向かい延出している。そして、電極３００の終端は、ｎ側電極１００の周辺を取り囲むように配置されている。

そして、電極３００には、ｐ側電極２００側において、直線ａに略垂直となる方向に、直線ａの位置まで延在しない２個の切り欠き３００ａが設けられ、ｎ側電極１００側において、直線ａに略垂直となる方向に、直線ａを跨ぐ切り欠き３００ｂが設けられている。すなわち、２個の切り欠き３００ａに隣接する切り欠き３００ｂが電極３００の内部に配置されている。

このような形態であっても、電極３００は、切り欠き３００ａ、３００ｂ以外の部分で連続体となっている。すなわち、ｐ側電極２００からｎ側電極１００の方向に主経路となりうる連続体を形成している。従って、半導体発光素子３においても、半導体発光素子１と同様の作用効果を得る。特に、半導体発光素子３では電極３００内を流れる電流を電極３００のサイドにも拡散できることから、半導体発光素子１よりも、発光効率、発光分布の制御性がより向上する。

図６（ｃ）に示す半導体発光素子４においては、ｐ側電極２００と、ｎ側電極１００とを備え、ｐ型ＧａＮ層７０の上面において、電極３００がｐ側電極２００からｎ側電極１００に向かい延出している。そして、電極３００の終端は、ｎ側電極１００の周辺を取り囲むように配置されている。

そして、電極３００には、直線ａに略垂直となる方向に、対向する３組の切り欠き３００ａ、３００ｃ、３００ｄが設けられている。すなわち、電極３００においては、両サイドに６個の切り欠きが設けられている。ただし、それぞれの切り欠きは、直線ａの位置まで延在していない。また、それぞれの切り欠きは、ｐ側電極２００からｎ側電極１００に向かい、その対向する間隔を狭めるように配置され、電流が流れる主経路の幅がｐ側電極２００からｎ側電極１００に向かい、狭めるように構成されている。

このような形態であっても、電極３００は、切り欠き３００ａ、３００ｃ、３００ｄ以外の部分で連続体となっている。すなわち、ｐ側電極２００からｎ側電極１００の方向に主経路となりうる連続体を形成している。従って、半導体発光素子４においても、半導体発光素子１と同様の作用効果を得る。

特に、半導体発光素子４では、それぞれの切り欠きの対向する間隔（対向する切り欠き間における電極３００部分の長さ）を電極３００内で変えていることから、半導体発光素子１よりも、発光分布の制御性がより向上する。

図６（ｄ）に示す半導体発光素子５においては、ｐ側電極２００と、ｎ側電極１００とを備え、ｐ型ＧａＮ層７０の上面において、電極３００がｐ側電極２００からｎ側電極１００に向かい延出している。そして、電極３００の終端は、ｎ側電極１００の周辺を取り囲むように配置されている。

そして、電極３００には、直線ａに略垂直となる方向に、２個の切り欠き３００ｅが設けられている。ただし、２個の切り欠き３００ｅにおいては、互いに対向させず、一方をｐ側電極２００側に配置し、他方をn側電極１００側に配置している。すなわち、電極３００の一方の端から電極３００の内部に延在した切り欠き３００ｅと、電極３００の他方の端から第３の電極３００の内部に延在した、切り欠き３００ｅとが隣接して配置している。また、それぞれの切り欠き３００ｅは、直線ａの位置まで延在している。

このような形態であっても、電極３００は、切り欠き３００ｅ以外の部分で連続体となっている。すなわち、ｐ側電極２００からｎ側電極１００の方向に主経路となりうる連続体を形成している。従って、半導体発光素子５においても、半導体発光素子１と同様の作用効果を得る。
特に、半導体発光素子５では、電極３００内を流れる電流を電極３００のサイドにも拡散できることから、半導体発光素子１よりも、発光効率、発光分布の制御性がより向上する。

図６（ｅ）に示す半導体発光素子６においては、ｐ側電極２００と、ｎ側電極１００とを備え、ｐ型ＧａＮ層７０の上面において、電極３００がｐ側電極２００からｎ側電極１００に向かい延出している。そして、電極３００の終端は、ｎ側電極１００の周辺を取り囲むように配置されている。

そして、電極３００には、２個のＬ字状の切り欠き３００ｆが設けられている。すなわち、電極３００の端から内部に向かって延在させた切り欠きの末端から、ｐ側電極２００からｎ側電極１００に向かう方向に対し略平行に切り欠きを延在させている。ただし、２個の切り欠き３００ｆにおいては、互いに対向させず、一方をｐ側電極２００側に配置し、他方をn側電極１００側に配置している。

このような形態であっても、電極３００は、切り欠き３００ｆ以外の部分で連続体となっている。すなわち、ｐ側電極２００からｎ側電極１００の方向に主経路となりうる連続体を形成している。従って、半導体発光素子６においても、半導体発光素子１と同様の作用効果を得る。
特に、半導体発光素子６では、電極３００内を流れる電流を素子の中央部分においてクランク状に拡散できることから、半導体発光素子１よりも、発光効率がより向上する。

次に、半導体発光素子及び切り欠きのパターンの別の変形例について説明する。
図７は、半導体発光素子の要部図である。ここで、図７（ａ）には、半導体発光素子７の要部平面が例示され、図７（ｂ）には、図７（ａ）のＸ−Ｙ断面が例示されている。

図７に例示するように、半導体発光素子７の平面において、長手方向と短手方向の比は、およそ、１：１となっている。また、半導体発光素子７は、基板１０の上に、ＧａＮバッファ層２０、ｎ型ＧａＮ層３０、ｎ型ＧａＮガイド層４０、活性層５０、ｐ型ＧａＮガイド層６０、ｐ型ＧａＮ層７０がこの順序で設けられた構造を有している。
また、ｎ型ＧａＮ層３０の上の一部には、主電極としてのｎ側電極１００が形成されている。

そして、ｐ型ＧａＮ層７０の上面には、電極３００が配置され、電極３００上の一部に、主電極としてのｐ側電極２００が配置されている。すなわち、ｎ側電極１００及びｐ側電極２００はともに、半導体層が積層されている基板１０の主面の上層に配置されている。

また、半導体発光素子７は、平面内の対向する位置に、上記ｐ型ＧａＮ層７０の上層に配置されたｐ側電極２００と、上記ｎ型ＧａＮ層３０上に配置されたｎ側電極１００とを備えている。そして、ｐ型ＧａＮ層７０の上面において、ｐ側電極２００に接続された電極３００が形成されている。
当該電極３００は、ｐ側電極２００から半導体発光素子７の平面の４隅に向かい延出している。
そして、半導体発光素子７の電極３００には、その一部に、少なくとも一つの切り欠き３００ｇが設けられている。また、電極３００は、切り欠き３００ｇを備えた第１の領域３００Ａと、ｎ側電極１００周辺に切り欠きを配置しない第２の領域３００Ｂと、ｐ側電極２００周辺に切り欠きを配置しない第３の領域３００Ｃと、を有している。

例えば、電極３００には、ｎ側電極１００を中心として放射状に形成されている。また、p側電極２００の中心部とn側電極１００の中心部とを直線ａで結んだ場合、切り欠き３００ｇは、直線ａの位置まで延在していない。すなわち、電極３００は、直線ａ近傍では、連続体となっている。そして、電極３００においては、直線ａ近傍を主経路として、電流が流れることになる。換言すれば、ｐ型ＧａＮ層７０上には、ｐ側電極２００からｎ側電極１００の方向に、電流の主経路となりうるＩＴＯ膜の連続体が確保されている。

このような半導体発光素子７であっても、半導体発光素子１と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、切り欠き３００ｇを電極３００内に配置していることから、電極３００内での電流の溜め効果が促進して、上述したように、発光分布が良好となり、さらに、発光効率が向上する。

次に、電極３００に切り欠きを設けずに、発光分布を向上させた例について説明する。当該実施例は、シミュレーションによって確認されている。

図８は、半導体発光素子の発光特性を説明するための図である。
この図８では、半導体発光素子の上面から発光する光の相対強度を濃淡で表示している。すなわち、濃淡が濃い部分ほど発光強度が高いことを表している。

まず、図８に例示する半導体発光素子では、電極３００に切り欠きが設けられていない。ただし、電極３００の抵抗を変えることにより、その発光分布を向上させている。
例えば、この図では、電極３００の抵抗として、５．０×１０^−４（Ω・ｃｍ）〜１．３×１０^−４（Ω・ｃｍ）の例が示されている。
電極３００の抵抗が３．３×１０^−４（Ω・ｃｍ）以上の場合では、ｐ側電極２００側で強く発光している（図８（ａ）、図８（ｂ）参照）。特に、抵抗が高いほど、ｐ側電極２００側での発光が著しくなることが分かる。そして、電極３００の抵抗が２．９×１０−４（Ω・ｃｍ）になると、電極３００内全域での電流の溜め効果が促進し、発光分布がより向上する。すなわち、電極３００全域で強く光るようになる（図８（ｃ）参照）。
そして、２．０×１０^−４（Ω・ｃｍ）以下になると、上述したように、ｎ側電極１００側での発光が強くなる。特に、電極３００の抵抗が低いほど、その傾向が著しくなる（図８（ｄ）〜図８（ｇ）参照）。

このように、電極３００に切り欠きを設けず、良好な発光分布を得ることもできる。それには、電極３００の抵抗を２．０×１０^−４（Ω・ｃｍ）〜３．３×１０^−４（Ω・ｃｍ）とすることが好ましい。また、より好ましくは、電極３００の抵抗を２．９×１０^−４（Ω・ｃｍ）とすることが好ましい。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明したが、上記の実施の形態を複合させてもよい。また、本実施の形態は以上の具体例に限定されるものではない。
例えば、半導体多層構造体として用いることができるものは、ＧａＮ系に限定されず、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＧａＡｌＡｓ系、ＺｎＳｅ系をはじめとした各種の化合物半導体を用いてもよい。
また、半導体発光素子から放射される光についても、可視光に限らず、紫外光であっても赤外光であってもよい。例えば、紫外光や青色光と、封止樹脂中に分散配置された蛍光体との組み合わせにより、波長変換が行われ、白色光が得られる。
その他、半導体発光素子を構成する基板、半導体層、半導体層の組成、電極など、各要素の形状、サイズ、材質、配置関係などに関して、当業者が各種の設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。

１、２、３、４、５、６、７ 半導体発光素子、１０ 基板、２０ ＧａＮバッファ層、３０ ｎ型ＧａＮ層、４０ ｎ型ＧａＮガイド層、５０ 活性層、６０ ｐ型ＧａＮガイド層、７０ ｐ型ＧａＮ層、１００ ｎ側電極、２００ ｐ側電極、３００ 電極、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ、３００ｇ 切り欠き、３００ｎ、３００ｐ 端部、３００ａｌ 全域、３００Ａ 第１の領域、３００Ｂ 第２の領域、３００Ｃ 第３の領域、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 半導体発光素子、Ｐ 領域、Ｙ１ 幅、Ｙ２ 長さ、Ｙ３ 距離

Claims (5)

1. 第１の半導体層と、第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に設けられた発光層と、を含む半導体多層構造体と、
   前記半導体多層構造体の第１の主面において、前記第１の半導体層と接続された第１の電極と、
   前記半導体多層構造体の前記第１の主面において、前記第２の半導体層の上に設けられた第２の電極と、
   前記第２の電極の上に選択的に設けられた第３の電極と、
   を備え、
   前記第２の電極は、前記第１の主面に対して垂直な方向からみて、
   前記第１の電極と前記第３の電極との間に設けられ、前記第１の電極と前記第３の電極とを結ぶ経路に向けて延在する切り欠きが形成された第１の領域と、
   前記第１の電極の周囲に設けられ、切り欠きが形成されない第２の領域と、
   前記第３の電極の周囲に設けられ、切り欠きが形成されない第３の領域と、
   を有することを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記第１の領域は、前記第２の電極の一方の端から前記第２の電極の内部に延在した第１の前記切り欠きと、前記第２の電極の他方の端から前記第２の電極の内部に延在した第２の前記切り欠きと、が互いに対向するように設けられてなることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
3. 前記第２の電極の抵抗率は、前記第２の半導体層の抵抗率よりも低いことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
4. 前記切り欠きは、前記第１の主面に対して垂直な方向からみて、前記第１の電極と前記第３の電極とを結ぶ中心線に至らないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
5. 前記切り欠きの幅は、３マイクロメータ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。