JP2016062988A - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】高い発光効率が得られる半導体発光素子を提供する。【解決手段】実施形態の半導体発光素子は、第１導電形の第１半導体層、発光層、および第２導電形の第２半導体層の順に積層された積層体と、前記第２半導体層に電気的に接続された電極パッドと、前記電極パッドと前記第２半導体層とに電気的に接続され、幅が前記電極パッドに近い側と前記電極パッドに遠い側とで異なってる配線と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子は、ｐ形半導体層とｎ形半導体層との間に挟まれた発光層を有する。ｐ形半導体層とｎ形半導体層との間に順バイアスを印加することにより、発光層内で正孔と電子とが再結合し、発光層から光が放出される。

例えば、ｎ形半導体層がｐ形半導体層よりも上層に位置している構造では、ｎ形半導体層上に電極パッドが設けられている。この電極パッドには、外部から所定の電位が供給される。さらに、ｎ形半導体層上には、電極パッドに接続された配線が引き回され、この配線には電極パッドの電位が印加される。ここで、配線の全域に満遍なく電極パッドの電位を印加するには、配線の幅を広くして配線の抵抗を下げることが望ましい。

しかし、配線の幅を広くし過ぎると、発光層から放出される光が配線自体によって遮られる。このため、配線の幅は所定の幅以下に設定する必要がある。しかし、配線の幅が狭くなると配線の抵抗が高まり、配線の電圧降下が起き易くなる。配線の電圧降下が起きると、ｎ形半導体層に均一に電位が印加され難くなる。これにより、高い発光効率が得られなくなる場合がある。

特開２００７−２８７８４２号公報

本発明が解決しようとする課題は、高い発光効率が得られる半導体発光素子を提供することである。

実施形態の半導体発光素子は、第１導電形の第１半導体層、発光層、および第２導電形の第２半導体層の順に積層された積層体と、前記第２半導体層に電気的に接続された電極パッドと、前記電極パッドと前記第２半導体層とに電気的に接続され、幅が前記電極パッドに近い側と前記電極パッドに遠い側とで異なってる配線と、を備える。

図１（ａ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の模式的上面図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の模式的断面図であり、図１（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の模式的下面図である。 図２（ａ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の作用を表す模式的上面図であり、図２（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の配線の幅と、発光効率との関係の一例を表す図である。 図３（ａ）は、第１実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子の模式的上面図であり、図３（ｂ）は、第１実施形態の第２変形例に係る半導体発光素子の模式的上面図である。 図４（ａ）は、第２実施形態に係る半導体発光素子の模式的上面図であり、図４（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体発光素子の模式的断面図であり、図４（ｃ）は、第２実施形態に係る半導体発光素子の模式的下面図である。 図５は、第２実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子の模式的下面図である。 図６（ａ）は、第３実施形態に係る半導体発光素子の模式的上面図であり、図６（ｂ）は、第３実施形態に係る半導体発光素子の模式的下面図である。 図７は、第４実施形態に係る半導体発光素子の模式的上面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の模式的上面図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の模式的断面図であり、図１（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の模式的下面図である。

ここで、図１（ｂ）には、図１（ａ）および図１（ｃ）のＡ−Ａ’線に沿った位置での断面が表されている。

第１実施形態に係る半導体発光素子１Ａは、ＬＥＤを備えた上下電極構造の半導体発光素子である。半導体発光素子１Ａは、基板１０と、発光層３０ｅを有する積層体３０と、金属含有層４０と、光反射膜４１と、電極５０と、電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂと、配線５１ａａ、５１ａｂ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄと、保護層７０と、を備える。

基板１０は、シリコン（Ｓｉ）を含んでいる。基板１０は、例えば、シリコンウェーハを個片化したシリコン基板である。基板１０は、第１面（以下、例えば、下面１０ｄ）と、下面１０ｄとは反対側の第２面（以下、例えば、上面１０ｕ）と、を有する。基板１０に含まれる不純物の濃度を適宜調整することにより、基板１０は所定の導電率を有している。

電極５０は、基板１０の下面１０ｄの側に設けられている。電極５０は、金属膜であり、単層でもよく、多層でもよい。電極５０は、基板１０に電気的に接続されている。電極５０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）等の群から選ばれる少なくとも１つを含む。

積層体３０は、基板１０の上面１０ｕの側に設けられている。積層体３０においては、基板１０の側から第１半導体層（以下、例えば、ｐ形半導体層３０ｐ）、発光層（活性層）３０ｅ、および第２半導体層（以下、例えば、ｎ形半導体層３０ｎ）の順に積層されている。ここで、ｐ形半導体層３０ｐは、ｐ側のクラッド層であり、ｎ形半導体層３０ｎは、ｎ側のクラッド層である。実施形態では、例えば、ｐ形を第１導電形、ｎ形を第２導電形とする。

ｐ形半導体層３０ｐは、窒化物半導体を含む。ｐ形半導体層３０ｐは、例えば、ドーパントとしてマグネシウム（Ｍｇ）を含む。ｎ形半導体層３０ｎは、窒化物半導体を含む。ｎ形半導体層３０ｎは、例えば、ドーパントとしてシリコン（Ｓｉ）を含む。発光層３０ｅは、窒化物半導体を含む。発光層３０ｅは、例えば、単一量子井戸（ＳＱＷ：Single Quantμｍ Well）構造を有してもよく、多重量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantμｍ Well）構造を有してもよい。ｎ形半導体層３０ｎの上面３０ｎｕは、発光層３０ｅから放出される光の取り出し効果を上げるために凹凸になっている。

電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂは、積層体３０のｎ形半導体層３０ｎに電気的に接続されている。基板１０の下面１０ｄから上面１０ｕに向かうＺ方向から半導体発光素子１Ａを見た場合、電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂのそれぞれは、半導体発光素子１Ａの角付近に位置している。電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）等の群から選ばれる少なくとも１つを含む。

配線５１ａａは、電極パッド５１ｐａとｎ形半導体層３０ｎとに電気的に接続されている。配線５１ａａにおいては、電極パッド５１ｐａに近い側と、電極パッド５１ｐａに遠い側と、で幅が異なっている。例えば、配線５１ａａにおいては、電極パッド５１ｐａに近い側よりも電極パッド５１ｐａに遠い側の方が幅が広くなっている。具体的には、配線５１ａａにおいては、位置Ｐ１における幅Ｗ１（例えば、５μｍ）よりも位置Ｐ２における幅Ｗ２（例えば、８μｍ）がより広くなっている。ここで、配線５１ａａの位置Ｐ２は、半導体発光素子１Ａの角付近の位置である。また、「幅」とは、配線が延在する方向に対して垂直な方向における配線の幅で定義される。また、位置Ｐ１は、配線５１ａａが電極パッド５１ｐａに接続された位置であり、位置Ｐ２は、位置Ｐ１から所定の距離だけ離れた位置である。例えば、位置Ｐ１から位置Ｐ２にかけて、配線５１ａａの幅は連続的に広くなっている。つまり、配線５１ａａの幅は、電極パッド５１ｐａから離れるにつれ、広くなっている。

配線５１ａｂは、電極パッド５１ｐｂとｎ形半導体層３０ｎとに電気的に接続されている。配線５１ａｂにおいては、電極パッド５１ｐｂに近い側と、電極パッド５１ｐｂに遠い側と、で幅が異なっている。例えば、配線５１ａｂにおいても、電極パッド５１ｐｂに近い側よりも電極パッド５１ｐｂに遠い側の方が幅が広くなっている。具体的には、配線５１ａｂにおいては、位置Ｐ１における幅Ｗ１よりも位置Ｐ２における幅Ｗ２がより広くなっている。ここで、配線５１ａｂの位置Ｐ２は、半導体発光素子１Ａの角付近の位置である。位置Ｐ１は、配線５１ａｂが電極パッド５１ｐｂに接続された位置であり、位置Ｐ２は、位置Ｐ１から所定の距離だけ離れた位置である。位置Ｐ１から位置Ｐ２にかけて、配線５１ａｂの幅は連続的に広くなっている。つまり、配線５１ａｂの幅は、電極パッド５１ｐｂから離れるにつれ、広くなっている。

位置Ｐ２における配線５１ａａと位置Ｐ２における配線５１ａｂとは、配線５１ｄによって繋がれている。配線５１ｄの幅Ｗ３は、幅Ｗ２よりも広い。位置Ｐ１近傍における配線５１ａａと位置Ｐ１近傍における配線５１ａｂとは、配線５１ｂによって繋がれている。配線５１ｂの幅は、例えば、幅Ｗ１である。また、配線５１ｂと配線５１ｄとは、配線５１ｃによって繋がっている。配線５１ｃが配線５１ｂに接続された位置での幅は、例えば、幅Ｗ１である。配線５１ｃが配線５１ｄに接続された位置での幅は、例えば、幅Ｗ２である。配線５１ｃの幅は、配線５１ｂに配線５１ｃが接続された位置から配線５１ｄに配線５１ｃが接続された位置にかけて連続的に広くなっている。

配線５１ａａ、５１ａｂと同様に、配線５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、ｎ形半導体層３０ｎに電気的に接続されている。配線５１ａａ、５１ａｂ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、一体になっている。

配線５１ａａ、５１ａｂ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄをまとめて配線５１とした場合、配線５１のそれぞれが延伸する方向に対して平行な方向（Ｘ方向およびＹ方向）における配線５１の断面（図１（ｂ）のＰ−Ｐ’線の位置での断面）の全面積Ｓ５１は、この平行な方向における発光層３０ｅの断面（図１（ｂ）のＱ−Ｑ’線の位置での断面）の全面積Ｓ３０ｅの４０％以下である。配線５１は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）の少なくとも１つを含む。

金属含有層４０は、積層体３０と基板１０との間に設けられている。金属含有層４０は、積層体３０と基板１０とを接合する接合材である。金属含有層４０は、金属、または金属の化合物を含む。

光反射膜４１は、積層体３０と金属含有層４０との間に設けられている。光反射膜４１は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、炭素（Ｃ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、テルル（Ｔｅ）、セレン（Ｓｅ）、チタン（Ｔｉ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）の群から選択される少なくとも１つの元素を含む。

光反射膜４１は、多層であってもよい。この場合、多層のそれぞれの層には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、炭素（Ｃ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、テルル（Ｔｅ）、セレン（Ｓｅ）、チタン（Ｔｉ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）の群から選択される少なくとも１つの元素が含まれる。

光反射膜４１の耐熱性、耐薬品性を向上させるには、光反射膜４１の材料として、上述した金属群の少なくとも２つを含む合金であってもよい。

また、保護層７０は、積層体３０の側部の上、および積層体３０の側部から積層体３０の内部の一部にかけて設けられている。

図２（ａ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の作用を表す模式的上面図であり、図２（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光素子の配線の幅と、発光効率との関係の一例を表す図である。

ここで、発光効率とは、半導体発光素子から発せられる全光束を半導体発光素子に投入する電力で割った値で定義される。

図２（ａ）に表す半導体発光素子１Ａにおいては、電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂに、電位Ｖ_０が印加されると、この電位Ｖ_０は、配線５１（配線５１ａａ、５１ａｂ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ）に伝導する。電位Ｖ_０は、下部電極である電極５０に印加される電位Ｖ_１よりも低い電位である。これにより、ｐ形半導体層３０ｐとｎ形半導体層３０ｎとの間には、順バイアスが印加される。

ここで、配線５１ａａでは、位置Ｐ１における幅Ｗ１よりも位置Ｐ２における幅Ｗ２が広くなっている。つまり、配線５１ａａでは、位置Ｐ１における抵抗Ｒ_１よりも位置Ｐ２における抵抗Ｒ_２が小さくなっている（Ｒ_２＜Ｒ_１）。従って、配線５１ａａでは、位置Ｐ１と位置Ｐ２との間における電圧降下が起き難くなっている。

また、配線５１ａｂでは、位置Ｐ１における幅Ｗ１よりも位置Ｐ２における幅Ｗ２が広くなっている。つまり、配線５１ａｂでは、位置Ｐ１における抵抗Ｒ_１よりも位置Ｐ２における抵抗Ｒ_２が小さくなっている（Ｒ_２＜Ｒ_１）。従って、配線５１ａｂでは、位置Ｐ１と位置Ｐ２との間における電圧降下が起き難くなっている。

さらに、配線５１ａａと配線５１ａｂとに繋がれた配線５１ｄの幅Ｗ３は、幅Ｗ２より広い。また、配線５１ｄには、配線５１ａａと配線５１ａｂとの双方から電位が供給される。このため、配線５１ａａ、５１ａｂから配線５１ｄに電位が印加される際の電圧降下が起き難くなっている。

また、配線５１ａａと配線５１ａｂとに繋がれた配線５１ｂには、配線５１ａａと配線５１ａｂとの双方から電位が供給される。そして、配線５１ｂと配線５１ｄとの間には、配線５１ｃが繋がれている。配線５１ｃにおいては、配線５１ｂから配線５１ｄに向かうにつれ、幅がＷ１からＷ２になっている。従って、配線５１ｃ内においても、電圧降下が起き難くなっている。

従って、半導体発光素子１Ａでは、電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂに、電位Ｖ_０が印加されると、配線５１の全域に略同じ電位が行き渡ることになる。これにより、ｎ形半導体層３０ｎにも略均一に電位が印加され、発光層３０ｅから放出される光強度が高くなり、発光効率が向上する。

但し、配線５１の幅Ｗ１〜Ｗ３のそれぞれには、最適値がある。例えば、配線５１ａａの位置Ｐ２における幅Ｗ２を例にとり、配線５１のそれぞれの幅に最適値があることを説明する。

例えば、図２（ｂ）に表すように、幅Ｗ２の幅を徐々に広くしていくと、配線５１ａａにおける電圧降下がより緩和されて、発光効率が上昇する。しかし、配線５１ａａの幅Ｗ２を広くし過ぎると、配線５１ａａ自体によってｎ形半導体層３０ｎの露出面積が減少し、発光層３０ｅから放出される光が遮られてしまう。

従って、発光効率は、幅Ｗ２がある幅以上になったとき、電圧降下の緩和よりも配線自体による遮蔽効果が強くなり減少し始める。そして、幅Ｗ２がさらに広くなると、発光効率はさらに減少する。

半導体発光素子１Ａでは、発光効率が最大になるように幅Ｗ２が最適値に調整されているとともに、幅Ｗ１、Ｗ３のそれぞれについても発光効率が最大になるように調整されている。

幅Ｗ１〜Ｗ３のそれぞれが最適値に調整されることにより、配線５１内における電圧降下が緩和されて、且つ、配線５１自体による光の遮蔽効果も抑えられている。例えば、上述した全面積Ｓ５１は、全面積Ｓ３０ｅの４０％以下に設定されている。これにより、半導体発光素子１Ａでは、高い発光効率が得られている。

（第１実施形態の変形例）
図３（ａ）は、第１実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子の模式的上面図であり、図３（ｂ）は、第１実施形態の第２変形例に係る半導体発光素子の模式的上面図である。

図３（ａ）に表す半導体発光素子１Ｂにおいては、配線５１ａａ’の位置Ｐ１から位置Ｐ２にかけて、配線５１ａａ’の幅が段階的に広くなっている。つまり、配線５１ａａ’の幅は、電極パッド５１ｐａから離れるにつれ、段階的に広くなっている。また、配線５１ａｂ’の位置Ｐ１から位置Ｐ２にかけて、配線５１ａｂ’の幅が段階的に広くなっている。つまり、配線５１ａｂ’の幅は、電極パッド５１ｐｂから離れるにつれ広くなっている。さらに、配線５１ｃ’においては、配線５１ｂから配線５１ｄに向かって幅が段階的に広くなっている。

このような構造でも、配線５１ａａ’、配線５１ａｂ’、および配線５１ｃ’のそれぞれにおける電圧降下がより緩和されて、発光効率が上昇する。

図３（ｂ）に表す半導体発光素子１Ｃにおいては、電極パッドとして１個の電極パッド５１ｐｂが配置されている。

電極パッド５１ｐｂには、配線５１ａｂが接続されている。配線５１ａｂの位置Ｐ１近傍には、配線５１ｂ’が接続されている。配線５１ｂ’は、配線５１ａｂに対して略直交している。配線５１ｂ’の幅は、例えば、幅Ｗ２と同じか、或いは、幅Ｗ２よりも広い。また、配線５１ｂ’には、配線５１ａａと配線５１ｃとが接続されている。

このような構造においても、配線５１ａｂの位置Ｐ１から位置Ｐ２にかけて、配線５１ａｂの幅が連続的に広くなっている。また、配線５１ａａの幅と配線５１ｃの幅とは、配線５１ｂ’から遠ざかるにつれ連続的に広くなっている。従って、配線５１ａｂ内、配線５１ａａ内、および配線５１ｃ内における電圧降下が緩和される。これにより、発光効率が上昇する。

（第２実施形態）
図４（ａ）は、第２実施形態に係る半導体発光素子の模式的上面図であり、図４（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体発光素子の模式的断面図であり、図４（ｃ）は、第２実施形態に係る半導体発光素子の模式的下面図である。

ここで、図４（ｂ）には、図４（ａ）および図４（ｃ）のＢ−Ｂ’線における矢視断面が表されている。

半導体発光素子２Ａは、基板１０と、積層体３０と、金属含有層４０と、光反射膜４１と、第１電極パッド（以下、例えば、電極パッド５０ｐ）と、第１配線（以下、例えば、配線５２ａａ、５２ａｂ）と、第２配線（以下、例えば、配線５２ｂａ、５２ｂｂ）と、配線５３ａａ、５３ａｂ、５３ｂａ、５３ｂｂと、第１電極層（以下、例えば、電極層５４ａａ、５４ａｂ）、第２電極層（以下、例えば、電極層５４ｂａ、５４ｂｂ）と、第２電極パッド（以下、例えば、電極パッド５１ｐ）と、保護層７０と、を備える。ここで、配線５２ａａ、５２ａｂ、５２ｂａ、５２ｂｂをまとめて配線５２とする。

電極パッド５０ｐは、基板１０の下面１０ｄの側に設けられている。電極パッド５０ｐは、基板１０に電気的に接続されている。電極パッド５０ｐは、半導体発光素子２Ａの角と角との間に位置している。電極パッド５１ｐは、ｎ形半導体層３０ｎに電気的に接続されている。電極パッド５１ｐは、半導体発光素子２Ａの角付近に位置している。

電極層５４ａａは、配線５２ａａおよび配線５３ａａを経由して電極パッド５０ｐに電気的に接続されている。電極層５４ａａの上端５５ａｕは、基板１０内に位置している。電極層５４ａａの下端５５ａｄには、配線５３ａａが接続されている。配線５２ａａの幅は、電極パッド５０ｐから電極層５４ａａにかけて連続的に広くなっている。

電極層５４ａｂは、配線５２ａｂおよび電極層５４ａｂを経由して電極パッド５０ｐに電気的に接続されている。電極層５４ａｂの上端５５ｂｕは、基板１０内に位置している。電極層５４ａｂの下端５５ｂｄには、配線５３ａｂが接続されている。配線５２ａｂの幅は、電極パッド５０ｐから電極層５４ａｂにかけて連続的に広くなっている。

電極層５４ｂａは、配線５３ｂａ、配線５２ｂａ、配線５３ａａ、および配線５２ａａを経由して電極パッド５０ｐに電気的に接続されている。電極層５４ｂａの上端５６ａｕは、基板１０内に位置している。電極層５４ｂａの下端５６ａｄには、配線５３ｂａが接続されている。電極層５４ｂａと電極パッド５０ｐとの間の距離は、電極層５４ａａと電極パッド５０ｐとの間の距離よりも長い。

Ｚ方向に対して垂直に切断した電極層５４ｂａの切断面の面積は、Ｚ方向に対して垂直に切断した電極層５４ａａを切断した切断面の面積よりも大きい。例えば、切断面が円である場合に、電極層５４ａａの径は、２０μｍであり、電極層５４ｂａの径は、２５μｍである。配線５２ｂａは、電極層５４ａａと電極層５４ｂａとを電気的に接続している。配線５２ｂａの幅は、電極層５４ａａから電極層５４ｂａにかけて連続的に広くなっている。

電極層５４ｂｂは、配線５３ｂｂ、配線５２ｂｂ、配線５３ａｂ、および配線５２ａｂを経由して電極パッド５０ｐに電気的に接続されている。電極層５４ｂｂの上端５６ｂｕは、基板１０内に位置している。電極層５４ｂｂと電極パッド５０ｐとの間の距離は、電極層５４ａｂと電極パッド５０ｐとの間の距離よりも長い。電極層５４ｂｂの下端５６ｂｄには、配線５３ｂｂが接続されている。

Ｚ方向に対して垂直に切断した電極層５４ｂｂの切断面の面積は、Ｚ方向に対して垂直に切断した電極層５４ａｂを切断した切断面の面積よりも大きい。例えば、切断面が円である場合に、電極層５４ａｂの径は、２０μｍであり、電極層５４ｂｂの径は、２５μｍである。配線５２ｂｂは、電極層５４ａｂと電極層５４ｂｂとを電気的に接続している。配線５２ｂｂの幅は、電極層５４ａｂから電極層５４ｂｂにかけて連続的に広くなっている。

半導体発光素子２Ａにおいては、電極パッド５０ｐに、電位Ｖ_１が印加されると、電位Ｖ_１は、配線５２ａａ、５３ａａ、５２ｂａ、５３ｂａに印加されるとともに、配線５２ａｂ、５３ａｂ、５２ｂｂ、５３ｂｂに印加される。ここで、電位Ｖ_１は、上部電極である電極パッド５１ｐに印加される電位Ｖ_０よりも高い電位である。これにより、ｐ形半導体層３０ｐとｎ形半導体層３０ｎとの間には、順バイアスが印加される。

配線５２ａａでは、電極パッド５０ｐ付近における幅よりも電極層５４ａａ付近における幅が広くなっている。つまり、配線５２ａａでは、電極パッド５０ｐ付近における抵抗よりも電極層５４ａａ付近における抵抗が小さい。従って、配線５２ａａでは、電極パッド５０ｐと電極層５４ａａとの間における電圧降下が起き難くなっている。

また、配線５２ａｂでは、電極パッド５０ｐ付近における幅よりも電極層５４ａｂ付近における幅が広くなっている。つまり、配線５２ａｂでは、電極パッド５０ｐ付近における抵抗よりも電極層５４ａｂ付近における抵抗が小さい。従って、配線５２ａｂでは、電極パッド５０ｐと電極層５４ａｂとの間における電圧降下が起き難くなっている。

また、配線５２ｂａでは、電極層５４ａａ付近における幅よりも電極層５４ｂａ付近における幅が広くなっている。つまり、配線５２ｂａでは、電極層５４ａａ付近における抵抗よりも電極層５４ｂａ付近における抵抗が小さい。従って、配線５２ｂａでは、電極層５４ａａと電極層５４ｂａとの間における電圧降下が起き難くなっている。

また、配線５２ｂｂでは、電極層５４ａｂ付近における幅よりも電極層５４ｂｂ付近における幅が広くなっている。つまり、配線５２ｂｂでは、電極層５４ａｂ付近における抵抗よりも電極層５４ｂｂ付近における抵抗が小さい。従って、配線５２ｂｂでは、電極層５４ａｂと電極層５４ｂｂとの間における電圧降下が起き難くなっている。

また、基板１０内に埋め込まれた電極層５４ａａ、５４ｂａにおいては、電極層５４ｂａの径が電極層５４ａａの径よりも大きい。同様に、基板１０内に埋め込まれた電極層５４ａｂ、５４ｂｂにおいては、電極層５４ｂｂの径が電極層５４ａｂの径よりも大きい。

従って、半導体発光素子２Ａでは、電極パッド５０に電位Ｖ_１が印加されると、配線５２の全域に略同じ電位が行き渡るとともに、電極層５４ａａ、５４ａｂ、５４ｂａ、５４ｂｂに略同じ電位が行き渡る。これにより、電位Ｖ_１は、基板１０に略均一に印加され、発光層３０ｅから放出される光強度が略均一になる。

また、基板１０がシリコンを含む場合、基板１０の抵抗率は一般的な金属よりも高くなってしまう。第２実施形態では、基板１０内に、ピン状の電極層５４ａａ、５４ａｂ、５４ｂａ、５４ｂｂを埋め込むことで、基板１０側から注入される電流を効率よく基板１０内で分散させている。これにより、半導体発光素子２Ａでは、高い発光効率が得られる。

（第２実施形態の第１変形例）
図５は、第２実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子の模式的下面図である。

図５に表す半導体発光素子２Ｂにおいては、配線５２ａａ’の幅は、電極パッド５０ｐから電極層５４ａａにかけて段階的に広くなっている。また、配線５２ａｂ’の幅は、電極パッド５０ｐから電極層５４ａｂにかけて段階的に広くなっている。また、配線５２ｂａ’の幅は、電極層５４ａａから電極層５４ｂａにかけて段階的に広くなっている。また、配線５２ｂｂ’の幅は、電極層５４ａｂから電極層５４ｂｂにかけて段階的に広くなっている。

このような構造でも、配線５２ａａ’、５２ａｂ’、５２ｂａ’、５２ｂｂ’のそれぞれにおける電圧降下がより緩和されて、発光効率が上昇する。

（第３実施形態）
図６（ａ）は、第３実施形態に係る半導体発光素子の模式的上面図であり、図６（ｂ）は、第３実施形態に係る半導体発光素子の模式的下面図である。

図６（ａ）および図６（ｂ）に表す半導体発光素子３は、第１実施形態に係る半導体発光素子１Ａの上側の電極構造と、第２実施形態に係る半導体発光素子２Ａの下側の電極構造と、を複合させた構造を有している。このような構造でも高い発光効率が得られる。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る半導体発光素子の模式的上面図である。

第４実施形態に係る半導体発光素子４では、配線５１ａａにおいて、電極パッド５１ｐａに近い側よりも電極パッド５１ｐａに遠い側の方が幅が狭くなっている。具体的には、配線５１ａａにおいては、位置Ｐ１における幅Ｗ１よりも位置Ｐ２における幅Ｗ２がより狭くなっている。例えば、位置Ｐ１から位置Ｐ２にかけて、配線５１ａａの幅は連続的に狭くなっている。つまり、配線５１ａａの幅は、電極パッド５１ｐａから離れるにつれ、狭くなっている。

配線５１ａｂにおいても、電極パッド５１ｐｂに近い側よりも電極パッド５１ｐｂに遠い側の方が幅が狭くなっている。具体的には、配線５１ａｂにおいては、位置Ｐ１における幅Ｗ１よりも位置Ｐ２における幅Ｗ２がより狭くなっている。位置Ｐ１から位置Ｐ２にかけて、配線５１ａｂの幅は連続的に狭くなっている。つまり、配線５１ａｂの幅は、電極パッド５１ｐｂから離れるにつれ、狭くなっている。

位置Ｐ２における配線５１ａａと位置Ｐ２における配線５１ａｂとは、配線５１ｄによって繋がれている。配線５１ｄの幅Ｗ３は、幅Ｗ２よりも狭い。位置Ｐ１近傍における配線５１ａａと位置Ｐ１近傍における配線５１ａｂとは、配線５１ｂによって繋がれている。配線５１ｂの幅は、例えば、幅Ｗ１である。また、配線５１ｂと配線５１ｄとは、配線５１ｃによって繋がっている。配線５１ｃが配線５１ｂに接続された位置での幅は、例えば、幅Ｗ１である。配線５１ｃが配線５１ｄに接続された位置での幅は、例えば、幅Ｗ２である。配線５１ｃの幅は、配線５１ｂに配線５１ｃが接続された位置から配線５１ｄに配線５１ｃが接続された位置にかけて連続的に狭くなっている。

例えば、配線５１の抵抗が比較的低い場合、配線５１の幅がどの場所でも同じであるとすると、電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂからｎ形半導体層３０ｎに注入される電流は、配線５１よりも、電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂ下のｎ形半導体層３０ｎに優先的に流れる可能性がある。

第４実施形態では、例えば、配線５１ａａ、５１ａｂの幅を、電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂから離れるにつれ狭くしている。これにより、電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂ近傍の配線５１の抵抗が電極パッド５１ｐａ、５１ｐｂから離れた場所での配線５１の抵抗よりも下がる。これにより、配線５１の全域に略同じ電位が行き渡ることになる。これにより、ｎ形半導体層３０ｎにも略均一に電位が印加され、発光層３０ｅから放出される光強度が高くなり、発光効率が向上する。

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２Ａ、２Ｂ、３ 半導体発光素子、 １０ 基板、 １０ｄ 下面、 １０ｕ 上面、 ３０ 積層体、 ３０ｅ 発光層、 ３０ｎ ｎ形半導体層、 ３０ｎｕ 上面、 ３０ｐ ｐ形半導体層、 ４０ 金属含有層、 ４１ 光反射膜、 ５０ 電極、 ５１、５１ａａ、５１ａａ’、５１ａｂ、５１ａｂ’、５１ｂ、５１ｂ’、５１ｃ、５１ｃ’、５１ｄ、５２ａａ、５２ａｂ、５２ｂａ、５２ｂｂ、５２ａａ’、５２ａｂ’、５２ｂａ’、５２ｂｂ’、５３ａａ、５３ａｂ、５３ｂａ、５３ｂｂ 配線、 ５０ｐ、５１ｐ、５１ｐａ、５１ｐｂ 電極パッド、 ５４ａａ、５４ａｂ、５４ｂａ、５４ｂｂ 電極層、 ５５ａｄ、５５ｂｄ、５６ａｄ、５６ｂｄ 下端、 ５５ａｕ、５５ｂｕ、５６ａｕ、５６ｂｕ 上端、 ７０ 保護層、 Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 幅

Claims (11)

1. 第１導電形の第１半導体層、発光層、および第２導電形の第２半導体層の順に積層された積層体と、
   前記第２半導体層に電気的に接続された電極パッドと、
   前記電極パッドと前記第２半導体層とに電気的に接続され、幅が前記電極パッドに近い側と前記電極パッドに遠い側とで異なってる配線と、
   を備えた半導体発光素子。
2. 前記配線の延伸方向に対して平行な方向における前記配線の断面の全面積は、前記平行な方向における前記発光層の断面の全面積の４０％以下である請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記幅は、前記電極パッドに近い側よりも、前記電極パッドに遠い側の方が幅が広い請求項１または２に記載の半導体発光素子。
4. 前記電極パッドから離れるにつれ、前記配線の前記幅は連続的に広くなっている請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
5. 前記電極パッドから離れるにつれ、前記配線の前記線は段階的に広くなっている請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
6. 前記幅は、前記電極パッドに近い側よりも、前記電極パッドに遠い側の方が幅が狭い請求項１または２に記載の半導体発光素子。
7. 第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有する基板と、
   前記基板の前記第１面側に設けられ、前記基板に電気的に接続された第１電極パッドと、
   前記第１電極パッドに電気的に接続され、その上端が前記基板内に位置する第１電極層と、
   前記第１電極パッドに電気的に接続され、その上端が前記基板内に位置し、前記第１電極パッドとの間の距離が前記第１電極層と前記第１電極パッドとの間の距離よりも長く、前記第１面から前記第２面に向かう方向に対して垂直に切断した切断面の面積が前記垂直に前記第１電極層を切断した切断面の面積よりも大きい第２電極層と、
   を含む複数の電極層と、
   前記基板の前記第２面側に設けられ、前記基板側から第１導電形の第１半導体層、発光層、および第２導電形の第２半導体層の順に積層された積層体と、
   前記第２半導体層に電気的に接続された第２電極パッドと、
   を備えた半導体発光素子。
8. 前記第１電極パッドと前記第１電極層とを電気的に接続する第１配線をさらに備え、
   前記第１配線の幅は、前記第１電極パッドから前記第１電極層にかけて連続的に広くなっている請求項７に記載の半導体発光素子。
9. 前記第１電極パッドと前記第１電極層とを電気的に接続する第１配線をさらに備え、
   前記第１配線の幅は、前記第１電極パッドから前記第１電極層にかけて段階的に広くなっている請求項７に記載の半導体発光素子。
10. 前記第１電極層と前記第２電極層とを電気的に接続する第２配線をさらに備え、
    前記第２配線の幅は、前記第１電極層から前記第２電極層にかけて連続的に広くなっている請求項７〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
11. 前記第１電極層と前記第２電極層とを電気的に接続する第２配線をさらに備え、
    前記第２配線の幅は、前記第１電極層から前記第２電極層にかけて段階的に広くなっている請求項７〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。

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