JP2013258177A

JP2013258177A - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子

Info

Publication number: JP2013258177A
Application number: JP2012131702A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Nakada; 尚幸中田; Yasuhisa Ushida; 泰久牛田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-12-26
Also published as: US20130328097A1

Abstract

【課題】電流の局所的な集中を抑制して発光を均一化し、発光効率の低下を抑制すること。
【解決手段】図１のように、III 族窒化物半導体発光素子は、平面視で長方形であって、同一面側にｎ型層１１に接続するｎ電極１６とｐ型層１３に接続するｐ電極１７とを有している。ｎ電極１６はｎ配線状部１６ｂを有し、ｐ電極１７も同様にｐ配線状状部１７ｂを有している。ｎ配線状部１６ｂは、素子の一方の長辺１ａに沿って直線状に形成されている。そのｎ配線状部１６ｂと長辺１ａとの距離はｂである。また、ｐ配線状部１７ｂは、素子の他方の長辺１ｂに沿って直線状に形成されている。ｐ配線状部１７ｂと長辺１ｂとの距離もｂである。また、ｎ配線状部１６ｂとｐ配線状部１７ｂとの距離はａである。また、距離ａ、ｂは、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一面側にｎ電極とｐ電極とを有した長方形のIII 族窒化物半導体発光素子に関する。特に、ｎ電極、ｐ電極が長辺方向に伸びるｎ配線状部、ｐ配線状部を有したIII 族窒化物半導体発光素子に関する。

近年、III 族窒化物半導体発光素子は一般照明や液晶のバックライトなどに広く使用されるようになっている。III 族窒化物半導体発光素子には、ｎ電極、ｐ電極を同一面側に設け、そのｎ電極、ｐ電極形成側の面から光を取り出すフェイスアップ型ないしはフリップチップ型の素子が一般に用いられている。

液晶のバックライト用のIII 族窒化物半導体発光素子を用いた発光装置として、サイドビュー型のＬＥＤパッケージが知られている。サイドビュー型のＬＥＤパッケージは、細長い長方形状のパッケージであり、側面から光を放射する構造である。パッケージが細長い形状であるため、搭載するIII 族窒化物半導体発光素子として長尺な長方形のものを用いると効率的に光出力を高めることができる。また、液晶ディスプレイの薄型化に伴い、サイドビュー型のＬＥＤパッケージもより細長いものが望まれている。そのため、それに用いるIII 族窒化物半導体発光素子も長尺化が進められている。

III 族窒化物半導体発光素子が長尺になると、電流の拡散性が悪化し、一部領域に電流が集中して均一な発光とならず、発光効率が悪化してしまう。そこで電流拡散性を向上させる技術が必要となる。

そのような技術として、ｎ電極、ｐ電極が配線状に延伸するｎ配線状部、ｐ配線状部を有した構造とし、ｎ配線状部、ｐ配線状部によって電流を効率的に拡散させる方法がある（たとえば特許文献１〜５）。特許文献１では、ｎ配線状部とｐ配線状部を互いに平行かつ等間隔に離間して配置することが示されている。特許文献２には、ストライプ状、渦巻き状、同心円状など、様々なパターンのｎ配線状部、ｐ配線状部が示されている。特許文献３には、ｎ配線状部、ｐ配線状部をくし状などのパターンに形成した矩形のIII 族窒化物半導体発光素子が示されている。また、特許文献４には、素子外周の辺に沿う方向に、あるいは素子の対角方向に直線状に伸びるｎ配線状部とｐ配線状部とが、交互に配置された構成が示されている。また、特許文献５には、長方形の発光素子において、素子長手方向に直線状に伸びるｎ配線状部とｐ配線状部とが示されている。

特開２００４−５６１０９特開２００２−３１９７０４特開２００１−３４５４８０特開２００５−３９２８４特開２００６−３１０８９３

しかし、長尺なIII 族窒化物半導体発光素子では、上記特許文献に記載の方法にしたがって配線状部を配置したとしても、電流が局所的に集中してしまい、十分に発光を均一化することができず、発光効率の悪化は避けられない。また、上記特許文献のいずれも、配線状部から素子外周までの距離については考察されていない。

そこで本発明の目的は、同一面側にｎ電極とｐ電極を有し、ｎ電極、ｐ電極がそれぞれ配線状部を有した長方形のIII 族窒化物半導体発光素子の、局所的電流集中を防止して発光効率の悪化を抑制することである。

第１の発明は、平面視で長方形であって同一面側に、ｎ型層に接続するｎ電極と、ｐ型層に接続するｐ電極とを有したIII 族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極およびｐ電極は、長方形の長辺方向に伸びる配線状のｎ配線状部およびｐ配線状部をそれぞれ有し、ｎ配線状部とｐ配線状部との距離をａとし、素子外周の長辺からｎ配線状部とｐ配線状部のうち近い方までの距離をｂとして、距離ａと距離ｂが、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たすようｎ配線状部およびｐ配線状部が配置されている、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子である。

ｎ配線状部およびｐ配線状部の平面視におけるパターンは、III 族窒化物半導体発光素子の平面視での外形である長方形の長辺方向に伸びる配線状であれば任意である。ここで配線状とは、直線状に限らず、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たす範囲で曲線状、ジグザグ状、波線状などに湾曲した線状を含む。また、直線状の場合、厳密に長辺に平行に伸びている必要はなく、長辺に対して−２０〜２０°の範囲で角度を成す方向に伸びていてもよい。

ｎ配線状部およびｐ配線状部は、その一部分に長辺方向とは異なる方向に伸びる部分、たとえば短辺方向に伸びる部分を有していてもよい。ただし、その部分は配線状部全体の５０％以下であることが望ましい。効率的に電流を拡散させるためである。

ｎ配線状部、ｐ配線状部は１本の線状である必要はなく、複数本であってもよい。また、ｎ配線状部、ｐ配線状部のパターンは線対称、回転対称などの対称性を有したパターンとするのがよい。発光の均一性が高まるためである。

距離ａは、ｎ配線状部１６ｂとｐ配線状部１７ｂとの最短距離であり、距離ｂは、素子外周の長辺からｎ配線状部、ｐ配線状部の長辺方向に伸びる配線状の部分までの距離のうち近い方までの最短距離である。

距離ｂは、素子外周の短辺の長さに対して０．１倍以上の距離とすることが望ましい。発光の均一性をより高めることができる。

本発明は、絶縁体からなる保護膜上にｎ電極、ｐ電極が設けられ、ビアを介してｎ配線状部とｎ型層、ｐ配線状部とｐ型層とが接続された構造のIII 族窒化物半導体発光素子に適用することができる。

第２の発明は、第１の発明において、距離ａと距離ｂが、さらにａ／ｂ≦３．８５を満たすようｎ配線状部およびｐ配線状部が配置されている、ことを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、ｎ型層とｎ電極との間、および、ｐ型層とｐ電極との間に絶縁体からなる保護膜を有し、保護膜に設けられたビアを介して、ｎ電極のｎ配線状部とｎ型層とが接続され、ｐ電極のｐ配線状部とｐ型層とが接続されている、ことを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明から第３の発明において、ｎ配線状部およびｐ配線状部は、長方形の長辺に平行な直線状である、ことを特徴とする。

第５の発明は、第１の発明から第４の発明において、短辺に対する長辺の比が２以上の長方形であることを特徴とする。

本発明のようにしてｎ電極の配線状部およびｐ電極の配線状部を配置すれば、長尺な長方形のIII 族窒化物半導体発光素子であっても、電流の局所的な集中を緩和して発光を均一にすることができ、発光効率の低下を抑制することができる。

また、第２の発明によれば、発光効率低下の抑制だけでなく、耐圧性能の向上も図ることができる。

実施例１の発光素子の構成を示した平面図。実施例１の発光素子の構成を示した断面図。光出力とａ／ｂとの関係を示したグラフ。耐圧とａ／ｂとの関係を示したグラフ。光出力とａ／ｂとの関係を示したグラフ。他のｎ電極２６、ｐ電極２７のパターンを示した図。

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

図１は、実施例１の発光素子を上方からみた平面図である。実施例１の発光素子は、平面視で長方形であって、ｐ型層１３側を光取り出し面側とするフェイスアップ型の素子であり、その光取り出し面側にｎ電極１６およびｐ電極１７が設けられている。また、図２は、図１におけるＡ−Ａでの断面図である。

実施例１の発光素子は、図２のように、基板１０と、基板１０上にＡｌＮからなるバッファ層（図示しない）を介して順に積層されたIII 族窒化物半導体からなるｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３と、を有している。ｐ型層１３表面側の一部領域からｎ型層１１に達する溝１９が形成され、溝１９の底面にｎ型層１１が露出している。ｐ型層１３上には透明電極１４が形成されている。透明電極１４上から溝１９の底面にわたってＳｉＯ₂からなる絶縁体である保護膜１５が形成されている。

保護膜１５上にはｎ電極１６、ｐ電極１７が形成されている。図１に示すように、ｎ電極１６は、ｎパッド部１６ａを有し、ｎパッド部１６ａに接続するｎ配線状部１６ｂを有する。同様に、ｐ電極１７は、ｐパッド部１７ａを有し、ｐパッド部１７ａに接続するｐ配線状部１７ｂを有する。ｎパッド部１６ａ、ｐパッド部１７ａは、ボンディングワイヤと接続する部分であり、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂは電流を面内に拡散させて発光の均一性を高める部分である。また、図１、２に示すように、ｎ電極１６、ｐ電極１７は同一面側に形成されている。また、ｎ電極１６、ｐ電極１６は、ｎパッド部１６ａ、ｐパッド部１７ａを除いて保護膜２０に覆われている。

保護膜１５には複数のビア１８が設けられ、このビア１８を介して、溝１９の底面に露出したｎ型層１１とｎ配線状部１６ｂ、および、ｐ型層１３上の透明電極１４と配線状部１７ｂが接続している。

次に、実施例１の発光素子の各構成について、その具体例な構成例などをより詳細に説明する。

基板１０は、ｃ面サファイア基板であり、その表面にIII 族窒化物半導体を成長させる成長基板である。基板１０の材料には、サファイア以外にも、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、スピネル、などを用いることができる。

ｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３は、従来より知られている任意の構造を採用することができる。たとえば、ｎ型層１１として、基板側から順にｎコンタクト層、ＥＳＤ層、ｎクラッド層が積層された構造を用いることができる。ｎコンタクト層にはｎ−ＧａＮ、ＥＳＤ層にはＧａＮ／ｎ−ＧａＮ、ｎクラッド層にはＩｎＧａＮ／ＧａＮ／ｎ−ＧａＮを繰り返し積層させた超格子構造を用いることができる。ここで「／」は積層であることを意味し、Ａ／ＢはＡ層を成膜した後Ｂ層を成膜することを意味する。以下、材料の説明において同様である。発光層１２としては、たとえば、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮを繰り返し積層させたＭＱＷ構造を用いることができる。ｐ型層１３としては、たとえば、発光層１２側から順にｐクラッド層、ｐコンタクト層が積層された構造を用いることができる。ｐクラッド層にはＩｎＧａＮ／ｐ−ＡｌＧａＮを繰り返し積層させた超格子構造、ｐコンタクト層にはｐ−ＧａＮを用いることができる。ｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３の形成には、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などを用いることができる。

透明電極１４は、ＩＴＯからなり、ｐ型層１３表面（発光層１２側とは反対側の面）のほぼ全面に形成されている。透明電極１４は、蒸着やスパッタなどの方法によって形成することができる。透明電極１４には、透光性（実施例１の発光素子の発光波長に対する透過性）と導電性とを有した材料であればよく、ＩＴＯ以外にも、ＩＣＯ（セリウムドープの酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープの酸化インジウム）、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、ＮｂＴｉＯ₂、ＴａＴｉＯ₂、グラフェンなどを用いることができる。

保護膜１５、２０は、ＳｉＯ₂からなる。保護膜１５、２０はスパッタやＣＶＤ法などによって形成することができる。ＳｉＯ₂以外にも透光性と絶縁性を有した任意の材料を用いることができ、材料の異なる複数の層で構成されていてもよい。たとえば、ＳｉＮ_x、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂、ＳｉＯ₂／ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂／ＨｆＯ₂、ＳｉＮ／ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃／ＺｒＯ₂、ＳｉＮ／ＳｉＯ₂／ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃／ＨｆＯ₂、などを用いることができる。また、保護膜１５と保護膜２０は材料が異なっていてもよい。また、保護膜１５内部であって平面視においてｎ電極１６、ｐ電極１７に重なる位置に反射膜を設け、発光層１２から放射される光を反射膜によって反射させることによって、ｎ電極１６、ｐ電極１７による光の吸収を抑制して光取り出し効率を向上させるようにしてもよい。

ｎ電極１６は、たとえばＶ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｖ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕなど、ｐ電極１７は、たとえばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕなどからなる。また、ｎ電極１６は、ｎパッド部１６ａとｎ配線状部１６ｂとで材料や厚さを変えてもよい。それにより、ｎパッド部１６ａのボンディングワイヤとの接続性と、ｎ配線状部１６ｂの電流拡散性、保護膜１５との密着性をそれぞれ最適化することが可能である。ｐ電極１７についても同様である。また、ｎ電極１６とｐ電極１７を同一材料とすることで、ｎ電極１６とｐ電極１７とを同時に形成できるようにしてもよい。ｎ電極１６、ｐ電極１７は蒸着やスパッタなどによって形成する。また、ｎ電極１６を形成する際、ｎパッド部１６ａとｎ配線状部１６ｂとは別々に形成してもよいし、同時に形成してもよい。ｐ電極１７についても同様である。ただし、工程数削減の点等から同時に形成することが好ましい。

図１に示すように、ｎ電極１６とｐ電極１７は点対称に配置されている。ｎ配線状部１６ｂは、素子の一方の長辺１ａに沿って直線状に形成されている。そのｎ配線状部１６ｂと長辺１ａとの距離はｂである。また、ｐ配線状部１７ｂは、素子の他方の長辺１ｂに沿って直線状に形成されている。ｐ配線状部１７ｂと長辺１ｂとの距離もｂである。また、ｎ配線状部１６ｂとｐ配線状部１７ｂとの距離はａである。また、距離ａ、ｂは、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たしている。ここでの「／」は材料の説明における「／」ではなく、除算の意味である点に留意する。ｎ配線状部１６ｂとｐ配線状部１７ｂの幅Ｌは、１〜５０μｍとすることが望ましい。１μｍよりも狭いと、電流拡散性が悪化してしまい望ましくなく、５０μｍより広いとｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂ自身による光の遮光によって光取り出し効率が悪化してしまうので望ましくない。

なお、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂのパターンは図１に示したものに限るものではなく、長辺方向に伸びる配線状であれば任意のパターンでよい。配線状とは、直線状である場合だけでなく、全部あるいは一部が１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たす範囲で曲線状、ジグザグ状、波線状などに湾曲している線状を含む。また、直線状である場合には、長辺に対して−２０〜２０°の角度を成していてもよい。また、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂのすべての部分が、長辺方向に伸びる配線状である必要はなく、一部分、たとえばｎパッド部１６ａ、ｐパッド部１７ａの近傍は、長辺方向とは異なる方向（たとえば短辺方向）に伸びる配線状であってもよい。ただし、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂのうち、長辺方向とは異なる方向に伸びる部分は、全体の５０％以下であることが望ましい。効率的に電流を拡散させるためである。また、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂは１本の線状である必要はなく、複数本であってもよい。複数本とする場合、ｎ配線状部１６ｂとｐ配線状部１７ｂとを短辺方向に交互に並べて配置してもよい。また、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂのパターンは、均一に発光させるために、線対称、回転対称などの対称性を有したパターンとするのがよい。

なお、以上に述べたｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂのパターンにおいて、距離ａ、ｂは次のように定義する。距離ａは、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂの長辺方向に伸びる配線状の部分における、ｎ配線状部１６ｂとｐ配線状部１７ｂとの距離であり、その配線状の部分が湾曲してたり、互いに平行でない場合には、ｎ配線状部１６ｂとｐ配線状部１７ｂとの最短距離とする。また、距離ｂは、素子外周の長辺からｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂの長辺方向に伸びる配線状の部分までの距離のうち近い方までの距離であり、その配線状の部分が湾曲してたり、長辺に平行でない場合には最短距離とする。距離ｂは、長方形である素子外周の短辺の長さに対して０．１倍以上の距離とすることが望ましい。電流の局所的な集中を抑制し、発光の均一性をより高めるためである。

図６は、他のｎ電極２６、ｐ電極２７のパターンの一例を示した図である。ｎ電極２６、ｐ電極２７は線対称に配置されている。ｎ電極２６は、ｎパッド部２６ａとｎ配線状部２６ｂからなり、ｐ電極２７は、ｐパッド部２７ａとｐ配線状部２７ｂからなる。ｎパッド部２６ａは一方の短辺近傍に位置し、ｐパッド部２７ａは他方の短辺近傍に位置している。ｎ配線状部２６ｂは、素子中央に長辺１ａ、１ｂに沿って伸びる一本の直線状のパターンである。ｐ配線状部２７ｂは、素子の長辺１ａ、１ｂに沿って伸びる２本の直線状のパターンであり、２本のうち一方は長辺１ａとｎ配線状部２６ｂとの間、他方は長辺１ｂとｎ配線状部２６ｂとの間に位置している。長辺１ａとｐ配線状部２７ｂとの距離、および長辺１ｂとはｐ配線状部２７ｂとの距離はｂであり、ｎ配線状部２６ｂとｐ配線状部２７ｂとの距離はａであり、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たしている。

ビア１８は、保護膜１５に開けられて、厚さ方向（基板１０主面に垂直な方向）にその保護膜１５を貫通する孔である。ビア１８の形状は任意であり、たとえば円柱状、角柱状とすることができる。ビア１８は、溝１９の底面に露出したｎ型層１１とｎ配線状部１６ｂとを接続する位置、および透明電極１４とｐ配線状部１７ｂとを接続する位置に設けられている。ビア１８にｎ電極１６、ｐ電極１７を直接埋め込むことによって、ｎ型層１１とｎ配線状部１６ｂ、および透明電極１４とｐ配線状部１７ｂとの導通をとるようにしてもよいし、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂとは異なる材料によって埋め込むことで導通をとるようにしてもよい。また、ビア１８が形成される位置のｎ型層１１上、透明電極１４上にドット状電極を設け、そのドット状電極とｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂとをビア１８を介して接続するようにしてもよい。そのようにすれば、半導体層に対するオーミック性をドット状電極によって、電流拡散性をｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂによって、それぞれ独立に制御することができる。

また、ｎパッド部１６ａ、ｐパッド部１７ａは、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂと同一面内に設けずともよい。すなわち、ｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂ上にさらに保護膜を設け、その保護膜上にビアを介して接続するｎパッド部１６ａ、ｐパッド部１７ａを設けた構成としてもよい。

また、ｎ型層１１とｎ配線状部１６ｂ、および透明電極１４とｐ配線状部１７ｂは、単数のビア１８を介して接続してもよいし、複数のビア１８を介して接続するようにしてもよい。

また、実施例１の発光素子では、ｎパッド部１６ａ、ｐパッド部１７ａをそれぞれ１つ設けているが、ｎパッド部１６ａ、ｐパッド部１７ａのいずれか、もしくは両方を複数設けてもよい。ｎパッド部１６ａ、ｐパッド部１７ａの平面視における位置は、ボンディングワイヤの取り付けの容易さや、電流拡散性を考慮して、ｎパッド部１６ａを素子の一方の短辺２ａ近傍、ｐパッド部１７ａを他方の短辺２ｂ近傍に設けるのがよい。また、実施例１ではｎパッド部１６ａ、ｐパッド部１７ａの平面視における形状を円形としているが、他の任意の形状としてよく、ｎパッド部１６ａとｐパッド部１７ａとで異なる形状としてもよい。

また、実施例１の発光素子は、上記のように、保護膜１５上にｎ電極１６とｐ電極１７を設け、保護膜１５に開けたビア１８を介して導通をとる構成としているが、保護膜１５を設けずに、ｎ型層１１上、透明電極１４上に直接ｎ電極１６、ｐ電極１７を設ける構成としてもよい。

以上に説明した実施例１の発光素子は、距離ａをｎ配線状部１６ｂとｐ配線状部１７ｂとの距離とし、距離ｂを平面視で長方形である素子の長辺１ａとｎ配線状部１６ｂとの距離、および長辺１ｂとｐ配線状部１７ｂとの距離として、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たすようにｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂを配置しているため、電流が均一に拡散して局所的な集中が防止され、発光効率の悪化を抑制することができる。

実施例１の発光素子は、短辺に対する長辺の比が２以上の長方形の形状である場合に好適である。そのようなアスペクト比の大きい長尺な発光素子は、従来は均一に電流を拡散させることができず、局所的な電流の集中が生じて発光効率が悪化していた。しかし、実施例１の発光素子によれば、そのような長尺な形状であっても、均一に電流を拡散させることができ、発光効率の悪化を抑制することができる。また、そのような長尺な発光素子は、液晶ディスプレイなどのバックライト光源として用いられているサイドビュー型ＬＥＤパッケージに搭載する発光素子として有用である。

［実験例］
距離ａ、距離ｂを変えた複数の発光素子（距離ａ、距離ｂ以外の構成は実施例１の発光素子と同様の構成）を作製し、光出力、耐圧を測定して、発光素子の光出力および耐圧のａ／ｂ依存性について検証した。また、発光素子は、平面視で６００μｍ×２４０μｍの長方形の素子である。

図３は、発光素子の光出力とａ／ｂとの関係を示したグラフである。図３のように、光出力はａ／ｂ＝１．６５を境にして大きく変化しており、ａ／ｂ≧１．６５で急激に光出力が上昇していることがわかる。これは、ａ／ｂ≧１．６５を満たすようにｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂが配置されたことによって電流が均一に拡散して電流の局所的集中が緩和され、発光効率が改善されるためと考えられる。また、ａ／ｂが１．６５を越えて増大すると、ａ／ｂ＝２．５付近までは光出力が急峻に増大するが、これを越えると光出力は徐々に低下していくことがわかる。従来の素子よりも高い光出力であるためには、ａ／ｂ≦７．００である必要がある。つまり、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００とすることが望ましい。

図４は、発光素子の耐圧とａ／ｂとの関係を示したグラフである。耐圧は、ＨＢＭ法（人体モデル）によって測定した値である。図４のように、ａ／ｂが増加するにしたがって発光素子の耐圧は減少している。特に、ａ／ｂ＝３．８５まではａ／ｂが増大するにしたがって耐圧が大きく減少するが、ａ／ｂ＝３．８５を越えると耐圧の減少は非常にゆるやかとなる。このように、ａ／ｂを小さくすると耐圧が向上する理由は、III 族窒化物半導体結晶中を流れる電流の距離が短くなることで、結晶欠陥に流れる電流が少なくなるためであると考えられる。また、ａ／ｂ＝３．８５における耐圧はおよそ４０００Ｖである。従来の発光素子は耐圧が４０００Ｖであるため、実施例１の発光素子の耐圧がこれよりも大きくなるよう、ａ／ｂ≦３．８５であることが望ましい。以上、図３、４のグラフから、最も望ましいのは、１．６５≦ａ／ｂ≦３．８５である。

図５は、実施例１の発光素子のビア１８の数を変化させた場合に、光出力とａ／ｂとの関係がどのように変化するかを示したグラフである。試料１は、ｎ配線状部１６ｂとｎ型層１１を接続するビア１８の個数を１つ、ｐ配線状部１７ｂと透明電極１４とを接続するビア１８の個数を２つとした。また、試料２は、ｎ配線状部１６ｂとｎ型層１１を接続するビア１８の個数を２つ、ｐ配線状部１７ｂと透明電極１４とを接続するビア１８の個数を３つとした。

図５のように、ａ／ｂの値が小さいと、試料１の方が試料２よりも光出力が若干大きい傾向があるが、ａ／ｂが２．５以上の範囲でａ／ｂの増大に伴い光出力が徐々に低下していく傾向は、試料１、２のいずれの場合においても同様であることがわかる。この図３と図５の結果から、ビア１８の個数が異なっていたとしても、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たすようにｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂが配置されていれば、電流の局所的な集中を緩和して発光効率の悪化を抑制することが可能であることが推察できる。また、ビア１８の個数が異なっていても光出力とａ／ｂとの関係について大きな傾向の違いが見られないことから、保護膜１５を介さずに単にｐ型層１３上あるいは透明電極１４上に直接ｐ電極１７を形成した場合や、ｎ型層１１上に直接ｎ電極１６を形成した場合であっても、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００であれば電流の局所的な集中を緩和して発光効率の悪化を抑制することが可能であると推察できる。

上記実験例から、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たすようｎ配線状部１６ｂ、ｐ配線状部１７ｂを配置すれば、電流を効率的に拡散させることができ、電流の局所的な集中を緩和することができるので、発光効率の悪化を抑制することができるということがわかった。また、上記実験例から、１．６５≦ａ／ｂ≦３．８５を満たすようにすればさらに望ましいことがわかった。

本発明のIII 族窒化物半導体発光素子は、照明装置や表示装置などに利用することができる。特に、液晶のバックライト光源として用いるサイドビュー型のＬＥＤパッケージに搭載する発光素子として、本発明のIII 族窒化物半導体発光素子は好適である。

１０：基板
１１：ｎ型層
１２：発光層
１３：ｐ型層
１４：透明電極
１５、２０：保護膜
１６：ｎ電極
１６ａ：ｎパッド部
１６ｂ：ｎ配線状部
１７：ｐ電極
１７ａ：ｐパッド部
１７ｂ：ｐ配線状部
１８：ビア

Claims

平面視で長方形であって、同一面側にｎ型層に接続するｎ電極とｐ型層に接続するｐ電極とを有したIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ電極および前記ｐ電極は、前記長方形の長辺方向に伸びる配線状のｎ配線状部およびｐ配線状状部をそれぞれ有し、
前記ｎ配線状部と前記ｐ配線状部との距離をａとし、
素子外周の長辺から前記ｎ配線状部と前記ｐ配線状部のうち近い方までの距離をｂとして、
距離ａと距離ｂが、１．６５≦ａ／ｂ≦７．００を満たすよう前記ｎ配線状部および前記ｐ配線状部が配置されている、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
距離ａと距離ｂが、さらにａ／ｂ≦３．８５を満たすよう前記ｎ配線状部および前記ｐ配線状部が配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
前記ｎ型層と前記ｎ電極との間、および、前記ｐ型層と前記ｐ電極との間に絶縁体からなる保護膜を有し、
前記保護膜に設けられたビアを介して、前記ｎ電極の前記ｎ配線状部と前記ｎ型層とが接続され、前記ｐ電極の前記ｐ配線状部と前記ｐ型層とが接続されている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
前期ｎ配線状部および前記ｐ配線状部は、それぞれ、前記長方形の長辺に平行な単数または複数の直線状である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
短辺に対する長辺の比が２以上の長方形であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。