JP2016164970A - 発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電流密度分布の偏りをより一層低減する発光素子を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の実施形態に係る発光素子１は、平面形状が五角形以上の多角形である半導体層５と、半導体層５上に設けられた第１電極６及び第２電極７とを備え、第１電極６は、第１パッド部７ａと、多角形の重心と同じ位置に中心をもち、かつ第１パッド部７ａが内側で接する仮想円に沿って第１パッド部７ａから延伸する第１延伸部７ｂと、第１延伸部７ｂとは反対側に第１パッド部７ａから仮想円に沿って延伸する第２延伸部７ｂとを有する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、発光素子に関する。

従来から発光素子は、均一な発光を可能とするために様々な開発が行なわれている。例えば、平面形状が四角形である発光素子の電極構造としては、第１電極および第２電極の一方が発光素子の上面に配置され、一方の電極の周囲を囲む形態で他方の電極が配置されている発光素子が提案されている（特許文献１〜３）。これらの電極構造は、それぞれ、発光素子の上面全体に渡って均一な光が出射されるように、電流密度の均一な分布が図られている。

特開２０１０−２２５７７１号公報 特開２００２−３１９７０５号公報 ＷＯ２０１２／０１１４５８号パンフレット

これら種々の電極構造による電流密度の分布よりも、さらに電流密度の均一な分布を図り、発光素子の上面全体に渡ってより均一な光が出射される発光素子が求められている。

そこで本発明の実施形態は、電流密度分布の偏りをより一層低減した発光素子を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る発光素子は、
（１）平面形状が五角形以上の多角形である半導体層と、前記半導体層上に設けられた第１電極及び第２電極とを備える発光素子であって、
前記第１電極は、第１パッド部と、前記多角形の重心と同じ位置に中心をもち、かつ前記第１パッド部が内側で接する仮想円に沿って前記第１パッド部から延伸する第１延伸部と、前記第１延伸部とは反対側に前記第１パッド部から前記仮想円に沿って延伸する第２延伸部と、を有することを特徴とする。
（２）平面形状が五角形以上の多角形である半導体層と、前記半導体層上に設けられた第１電極及び第２電極とを備える発光素子であって、
前記第１電極は、第１パッド部と、前記第１パッド部から前記多角形の重心と同じ位置に中心を持つ仮想円に重なるように延伸する第１延伸部と、前記第１延伸部とは反対側に前記第１パッド部から前記仮想円に重なるように延伸する第２延伸部と、を有し、
前記第１パッド部は、前記仮想円に対して内側に偏在することを特徴とする。
（３）平面形状が六角形である半導体層と、前記半導体層上に設けられた第１電極及び第２電極とを備える発光素子であって、
前記第１電極は、前記六角形を構成する一辺の近傍に配置される第１パッド部と、前記第１パッド部から前記六角形の重心と同じ位置に中心を持つ仮想円に沿って延伸する第１延伸部と、前記第１延伸部とは反対側に前記第１パッド部から前記仮想円に沿って延伸する第２延伸部と、を有し、
前記第２電極は、前記仮想円よりも内側に配置されており、前記六角形を構成する一辺に対向する他辺の近傍に配置される第２パッド部を有することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る発光素子によれば、電流密度分布の偏りをより一層低減させることができる。

実施例１に係る発光素子を示す概略平面図並びにＡ−Ａ'線及びＢ−Ｂ'線概略断面図である。 図１Ａに示された実施例１に係る発光素子において、第１電極及び第２電極の配置を説明するための概略平面図である。 実施例１の変形例１に係る発光素子を示す概略平面図である。 実施例１の変形例２に係る発光素子を示す概略平面図である。 実施例１の変形例３に係る発光素子を示す概略平面図である。 実施例２に係る発光素子の４種の電極形状をそれぞれ示す概略平面図である。 実施例３に係る発光素子の５種の電極形状をそれぞれ示す概略平面図である。 実施例４に係る発光素子の６種の電極形状をそれぞれ示す概略平面図である。 比較例に係る発光素子の４種の電極形状をそれぞれ示す概略平面図である。 実施例の発光素子の電流密度の分布を説明するためのシミュレーション図である。 実施例の発光素子の電流密度の分布を説明するためのシミュレーション図である。 比較例の発光素子の電流密度の分布を説明するためのシミュレーション図である。 実施例５に係る発光素子を示す概略平面図である。

本発明の実施形態及び実施例を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する様態としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。一部の実施形態及び実施例において説明された内容は、他の実施形態及び実施例等に利用可能なものもある。

本発明の実施形態に係る発光素子は、半導体層と、半導体層上に設けられた第１電極及び第２電極とを備える。
（半導体層）
半導体層は、発光素子における発光部である。その材料は、特に限定されず、例えば、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物半導体材料が挙げられる。
半導体層は、通常、複数層から構成されている。例えば、第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層と、これら第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層の間に配置された活性層によって構成されているものが挙げられる。第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層は、互いに異なる導電型を有する。

第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。積層構造の場合は、第１導電型半導体層又は第２導電型半導体層を構成する全ての層が第１導電型又は第２導電型を示すものでなくてもよい。活性層は、量子効果が生ずる薄膜に形成された単一量子井戸構造及び多重量子井戸構造のいずれでもよい。

半導体層は、通常、基板上に積層されている。基板の材料としては、特に限定されず、例えばサファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）等が挙げられる。ただし、発光素子では、必ずしもこのような基板が存在しなくてもよい。

半導体層は、後述する第１電極及び第２電極をこれら半導体層の同一面側に配置させるために、例えば、第１導電型半導体層の一部が露出するように、第２導電型半導体層が第１導電型半導体層の上に積層されているか、第２導電型半導体層の一部が露出するように、第１導電型半導体層が第２導電型半導体層の上に積層されている。

発光素子及び／又は半導体層の平面形状は、特に限定されず、円形又は五角形以上の多角形であることが好ましい。多角形の場合は、正多角形であることが好ましい。多角形としては、例えば、五角形、六角形、八角形、十角形、十二角形等が好ましく、特に、生産性の観点から基板上に最密に配置可能な六角形がより好ましい。ただし、多角形は、その角が丸みを帯びていてもよい。発光素子及び半導体層の平面形状は同じであるか、相似形であることが好ましいが、いずれか一方、特に半導体層が上述した平面形状であればよい。
また、半導体層の上面の対角線（つまり、最大長さ又は直径）は、例えば、数百〜数千μｍ程度が挙げられ、４５０〜１７００μｍ程度が好ましい。

（第１電極及び第２電極）
半導体層上に設けられた第１電極及び第２電極は、半導体層の同一面側に配置されることが好ましい。特に、第１電極は、直接又は間接的に第１導電型半導体層に電気的に接続され、第２電極は、直接又は間接的に第２導電型半導体層に電気的に接続されて、これら半導体層の同一面側に配置されていることが好ましい。

第１電極又は第２電極は、平面視において、半導体層の周縁よりも内側に配置されていることが好ましい。言い換えると、第１電極が第２導電型半導体層に囲まれている及び／又は第２電極が第１導電型半導体層に囲まれていることが好ましい。これにより、第１電極又は第２電極の全周で電流を拡散させることができる。第１電極は、その一部又は全部が、第２電極に囲まれた形態であってもよいし、その逆でもよい。つまり、ｎ側電極の一部又は全部がｐ側電極に囲まれた形態であってもよいし、ｐ側電極の一部又は全部がｎ側電極に囲まれた形態であってもよい。なかでも、活性層の面積確保を考慮すると、前者が好ましい。

第１電極は、第１パッド部を有する。第１電極は、第１パッド部に加えて、第１パッド部から延伸する第１延伸部及び第２延伸部を有することが好ましい。また、第1電極は、第１延伸部及び第２延伸部に加えて又は代えて、後述する第２パッド部に向かって延伸する第５延伸部を有していてもよい。
第２電極は、第２パッド部を有する。第２電極は、第２パッド部から延伸する第３延伸部及び第４延伸部を有することが好ましい。また、第２電極は、第３延伸部及び第４延伸部に加えて又は代えて、第１パッド部に向かって延伸する第６延伸部を有していてもよい。

（第１パッド部及び第２パッド部）
第１パッド部及び第２パッド部は、発光素子に電流を供給するために外部接続部材が接続されるため、例えば、バンプが形成されたり、ワイヤがボンディングされたりするための部位である。
第１パッド部及び第２パッド部は、平面視において、半導体層の対向する部位（例えば、対向する辺又は頂点）側にそれぞれ偏在していることが好ましい。例えば、第１パッド部及び第２パッド部は、半導体層の中線（半導体層の形状によっては、多角形の「重心を通る線」ということもある）上に配置されていることが好ましく、互いに、半導体層の中心（半導体層の形状によっては、「重心」ということもある）よりも周縁に近い位置に配置されていることがより好ましい。ここでの半導体層の中線とは、半導体層の中心を通る線を意味する。ただし、本明細書では、中線、重心を通る線、中心、重心等は、半導体層の加工精度等によって、数μｍから数十μｍ程度の変動が許容される。

半導体層の平面形状が多角形である場合、第１パッド部及び第２パッド部は、いずれも多角形の頂点に対向して配置されていてもよいが、電流密度分布の偏りを低減させる観点から、多角形の辺に対面して配置されていることが好ましく、特に多角形の辺の中央に対面して、言い換えると、多角形を構成する一辺の垂直二等分線上に配置されていることがより好ましい。なかでも、第１パッド部は、後述する第１仮想円に対して内側に偏在していることが好ましい。つまり、第１パッド部は、第１仮想円の内側に占める割合が多いことを意味する。第２パッド部は、多角形、特に六角形を構成する一辺の垂直二等分線上に配置されていることが好ましい。

第１パッド部及び第２パッド部の平面形状は、発光素子の大きさ、電極の配置等によって適宜調整することができる。例えば、円形、正多角形などの形状とすることができる。なかでも、ワイヤボンディングのしやすさ等を考慮すると、円形状又はこれに近似する形状が好ましい。また、第１パッド部及び第２パッド部の大きさは、発光素子の大きさ、電極の配置等によって適宜調整することができる。例えば、直径７０μｍ〜１５０μｍ程度の略円形とすることができる。

（第１延伸部及び第２延伸部）
第１パッド部から延伸する第１延伸部及び第２延伸部は、第１パッド部が内側で接する第１仮想円に沿って延伸することが好ましい。特に、第１延伸部及び第２延伸部は、第１パッド部両側から延伸するか、あるいは、第２延伸部は第１延伸部と反対側に第１パッド部から延伸することが好ましい。ここで、反対側とは、例えば、半導体層の平面形状である多角形の重心と第１パッド部の重心とを通る線に対して異なる側を意味する。これにより、第１電極において、配置された周囲の電流密度が高くなる傾向にある第１パッド部が、局所的に半導体層の周縁に近づかないようにすることができるため、第１パッド部と半導体層の周縁との間で生じる電流の偏りを緩和することができる。その結果、電流密度分布の偏りをより一層低減させることができる。
第１仮想円は、第１パッド部が内側で接する限り、その大きさ及び位置は、適宜設定することができる。なかでも、平面視において、半導体層の周縁よりも内側に収まっていることが好ましい。第１仮想円の中心は、第１電極から半導体層の周縁（例えば、半導体層の平面形状が多角形の場合は、各辺又は各頂点）までの距離を均等にすることができるため、半導体層の中心と同じ、つまり、半導体層の平面形状である多角形の重心と同じであることが好ましい。ただし、ここでいう第１仮想円の中心と半導体層の中心又は重心とが同じとは、上述したように第１仮想円と半導体層の中心又は重心が完全に一致していることが好ましいが、電流密度分布に偏りが生じない程度であれば、第１パッド部の直径（所謂、最長長さ）程度以内、好ましくは半径程度以内で、中心がシフトしていてもよい（図６Ｅ参照）。第１仮想円は、半導体層の全面積の５５〜８０％程度を取り囲む円であることが好ましく、６５〜７０％程度を取り囲む円であることがより好ましい。言い換えると、第１仮想円の直径は、半導体層の対角線又は直径、つまり、中心を通る最長の線に対して６５％以上が好ましく、８０％以下が好ましい。

また、第１仮想円に沿うとは、第１仮想円の上に配置すること、第１仮想円の内側又は外側に接しながら延伸すること、第１仮想円から離間するとしても並行して延伸すること等を意味する。このような第１仮想円に沿う部分は、第１延伸部及び第２延伸部の全部であることが好ましいが、一部のみでもよい。なかでも、第１仮想円の上に配置するか、第１仮想円の外側に接して又は第１仮想円の外側に離間して延伸することが好ましく、第１パッド部と半導体層の周縁との間に生じる電流の偏りを軽減することができる。ただし、第１延伸部及び第２延伸部が第１仮想円から離間するとしても、その距離は、第１延伸部及び第２延伸部の幅の２倍以下であることが好ましく、１．５倍以下又は１倍以下であることがより好ましい。

第１延伸部及び第２延伸部は、例えば、第２電極の第２パッド部の近傍まで延伸していることが好ましい。第１延伸部及び第２延伸部は、第１仮想円に沿って、それらの先端が互いに連結していてもよいが、半導体層の上面側から取り出される光を考慮して、第１延伸部及び第２延伸部の面積の増加が最小限となるように、第２パッド部の近傍でそれらの先端が互いに離間していてもよい。なお、ここでの離間する第１延伸部及び第２延伸部の距離は、例えば、第１仮想円の円周において、第１パッド部及び／又は第２パッド部の直径（所謂、最長長さ）の２〜６倍程度が挙げられる。

第１延伸部及び第２延伸部は、第１パッド部と半導体層の中心を通る線、詳しくは、第１パッドの重心と、多角形の重心とを通る線に対して対称に配置されていることが好ましい。つまり、第１延伸部及び第２延伸部は、円弧形状であることが好ましい。また、第１延伸部及び第２延伸部は、同じ長さで、同じ幅であることが好ましい。例えば、全長が、それぞれ、半導体層の外周の３０〜４０％程度が好ましく、３５％程度がより好ましい。幅は、それぞれ、０．５μｍ〜十数μｍ程度が好ましい。

（第５延伸部）
第１電極が有していてもよい第５延伸部は、例えば、後述する第２電極の第３延伸部及び第４延伸部の内側、つまり、第３延伸部及び第４延伸部に囲まれた領域内に延伸していることが好ましい。また、第５延伸部の端部は、後述する第３延伸部及び第４延伸部にそれぞれ沿って２つに分岐して又は３つに分岐して延伸していてもよい。言い換えると、第５延伸部の先端は、第１仮想円よりも内側、つまり、第１延伸部及び第２延伸部よりも内側において、第１仮想円、いわゆる第１延伸部及び／又は第２延伸部に沿って延伸していることが好ましい。このとき、第１パッド部に近い第５延伸部の方が、第１延伸部及び第２延伸部に比べて電流密度が高くなる傾向にあるため、第５延伸部と、第３延伸部及び第４延伸部との距離は、第１延伸部及び第２延伸部と、第３延伸部及び第４延伸部との距離よりも長いのが好ましい。ここで、沿ってとは、第１仮想円、第１延伸部及び第２延伸部から離間して、並行して延伸することを意味する。

第５延伸部の２つに分岐した先端は、第１仮想円に沿って延伸し、互いに連結していてもよいし、第２電極の第２パッド部側で離間していてもよい。ここでの離間する第５延伸部の先端間の距離は、例えば、第１パッド部及び／又は第２パッド部の直径（所謂、最長長さ）の１．５〜５倍程度が挙げられる。

第５延伸部は、２つに分岐する部位が内側に湾曲して分岐していることが好ましい。このような形状とすることにより、分岐する部位における急激な電極の形状変化を防止することができる。さらに、第５延伸部の２つに分岐する部位は、内側に湾曲して分離することで、第３延伸部及び第４延伸部に沿って湾曲することになるため、第５延伸部と第３延伸部、及び第５延伸部と第４延伸部との間において、電流の拡散をより均一化することができる。
第５延伸部の２つに分岐した部位は、第１パッド部と半導体層の中心を通る線に対して対称に配置されていることが好ましい。つまり、第５延伸部の２つに分岐した部位は、同じ長さで、同じ幅であることが好ましい。例えば、それらの全長が、それぞれ半導体層の外周の１０〜２０％程度が好ましく、１５％程度がより好ましい。幅は、それぞれ、０．５μｍ〜十数μｍ程度が好ましい。

なお、第５延伸部の一部又は３つに分岐したうちの１つは、直線状に延伸していてもよい。

（第３延伸部及び第４延伸部）
第２パッド部から延伸する第３延伸部及び第４延伸部は、その全部、つまり、第２電極の全部が、第１仮想円よりも内側に配置されていることが好ましい。第３延伸部は、第１電極の第１延伸部に沿って延伸し、第４延伸部は、第１電極の第２延伸部に沿って延伸することが好ましい。ここで、沿ってとは、第１仮想円、第１延伸部及び第２延伸部から離間して、並行して延伸することを意味する。特に、第３延伸部及び第４延伸部は、第１仮想円と同心であり、第２パッド部が外側で接する第２仮想円に沿って延伸することが好ましい。

第２仮想円は、第２パッド部の位置に応じて、その大きさ及び位置を適宜設定することができる。なかでも、第２仮想円は、第１仮想円の７０〜９０％程度、さらに８０％程度の直径を有することが好ましい。

第２仮想円に沿うとは、第２仮想円の上に配置すること、第２仮想円の内側又は外側に接しながら延伸すること、第２仮想円から離間するとしても並行して延伸すること等を意味する。このような第２仮想円に沿う部分は、第３延伸部及び第４延伸部の一部であってもよいが、全部であることが好ましい。なかでも、第２パッド部、第３延伸部及び第４延伸部は、第２仮想円の上に配置することが好ましく、特に、第３延伸部及び第４延伸部は、円弧状に形成されていることが好ましい。ここでの第３延伸部及び第４延伸部と第２仮想円との離間の距離は、第３延伸部及び第４延伸部の幅の２倍以下であることが好ましく、１．５倍以下又は１倍以下であることがより好ましい。

第３延伸部及び第４延伸部は、第２パッド部が対向する位置まで、例えば、第１電極の第１パッド部の近傍まで延伸していることが好ましい。第３延伸部及び第４延伸部は、第２仮想円に沿って、それらの先端は、第１電極の第１パッド部側で離間していることが好ましい。ここでの離間する第３延伸部及び第４延伸部の距離は、例えば、第２仮想円の円周において、第１パッド部及び／又は第２パッド部の直径（所謂、最長長さ）の１．５〜５倍程度が挙げられる。

第３延伸部及び第４延伸部は、第２パッド部と半導体層の中心又は重心を通る線に対して対称に配置されていることが好ましい。つまり、第３延伸部及び第４延伸部は、同じ長さで、同じ幅であることが好ましい。例えば、全長が、それぞれ、半導体層の外周の２０〜３０％程度が好ましく、２５％程度がより好ましい。第３延伸部及び第４延伸部の幅は、それぞれ、１μｍ〜十数μｍ程度が好ましい。

（第６延伸部）
第２電極が有していてもよい第６延伸部は、第３延伸部及び第４延伸部の間に配置されていることが好ましく、第１電極の第５延伸部の分岐した部位間に配置されていることがより好ましい。言い換えると、第６延伸部は、第１パッド部に向かって分岐して又は分岐せずに延伸していることが好ましい。第６延伸部は、半導体層の中心、つまり、第１仮想円及び第２仮想円の中心を通ることがより好ましい。なかでも、第６延伸部は、第１パッド部に向かって直線状に延伸し、その先端が半導体層の中心付近に配置されているか、その先端が半導体層の中心を取り囲むように分岐して配置されていてもよい。

第６延伸部の全長は、例えば、半導体層の最長の長さ又は直径の２０〜４０％程度が好ましく、２５〜３５％程度がより好ましい。第６延伸部の幅は、１μｍ〜十数μｍ程度が好ましい。

（各延伸部の位置関係）
一実施形態では、半導体層上面の形状が六角形等の多角形である場合、第１延伸部〜第６延伸部の位置を、以下の表１に示される関係とすることが好ましい（図１Ｂ参照）。なお、表１の各値は、半導体層上面の対角線の長さを１００％、具体的には９５０μｍとした場合の値である。

特に、第１パッド部又は第２パッド部から近い延伸部ほど、その周囲の電流密度が高くなる傾向にあるため、延伸電極間の距離がｎ＜ｑ＜ｒ＜ｓの関係を満たすように、各延伸部を配置することが好ましい。

第１電極及び第２電極は、例えば、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、及びＡｌ等の金属、又はこれら金属による合金を用いることができ、その中でも、Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕやＣｒＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ等の順番に積層した多層構造を用いることが好ましい。

第１電極又は第２電極と半導体層との間には、導電層が配置されていることが好ましい。導電層は第１電極又は第２電極から供給される電流を、第１導電型半導体層又は第２導電型半導体層の面内全体に均一に流すための部材である。このような導電層としては、金属薄膜を用いることもできるが、発光素子の光取り出し面側に配置されるため、金属薄膜よりもさらに吸収される光の少ない導電性酸化物層を用いるのが好ましい。導電性酸化物としては、例えば、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｇから選択される少なくとも１種を含む酸化物、具体的にはＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ-ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等が挙げられる。

以下に、本発明の実施例に係る発光素子を図面に基づいて詳細に説明する。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一、同質又は同機能の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
＜実施例１＞
実施例１に係る発光素子１は、図１Ａに示すように、基板２と、基板２上に設けられた第２導電型半導体層であるｎ型半導体層３、活性層、第１導電型半導体層であるｐ型半導体層４を順に有する半導体層５と、ｎ型半導体層３上に形成された第２電極６であるｎ側電極と、ｐ型半導体層４上であって、ｎ側電極を取り囲んで配置された第１電極７であるｐ側電極とを備える。

基板２及び半導体層５（特に、ｐ型半導体層４）は、平面視で略正六角形であり、半導体層５の一辺の長さは、約４８０μｍであり、対角線の長さは、約９６０μｍである。

第１電極７は、ｐ型半導体層４の上に形成されている。第２電極６とｐ型半導体層４との間には、ｐ型半導体層４上の略全面に形成された透光性の導電層８が配置されている。第１電極７は、導電層８を介して、ｐ型半導体層４と電気的に接続されている。
第２電極６は、半導体層５のうち、ｐ型半導体層４及び活性層の一部が除去されて露出したｎ型半導体層３上に形成され、ｎ型半導体層３と電気的に接続されている。第２電極６は、これらｐ型半導体層４及び活性層に取り囲まれている。
これら半導体層５、第２電極６及び第１電極７は、後述する第２パッド部６ａ及び第１パッド部７ａの一部以外は、保護膜によって被覆されている。

第２電極６及び第１電極７は、外部回路と電気的に接続される第２パッド部６ａ及び第１パッド部７ａをそれぞれ備える。第２パッド部６ａ及び第１パッド部７ａは、半導体層５の中心線の上の一端側及び他端側にそれぞれ配置されている。この中心線は、半導体層５の一辺に平行な線であって、半導体層５の中心、つまり、多角形（例えば、正六角形）の重心を通る線である。第２パッド部６ａ及び第１パッド部７ａは、直径が約１００μｍ程度の大きさの略円形を有する。第２パッド部６ａと第１パッド部７ａとの距離は、約６００μｍである。
第２パッド部６ａと第１パッド部７ａとは、それぞれ六角形の一つの辺５ａの中点を通り、その辺５ａに対して垂直な線（所謂、垂直二等分線）上であって、辺５ａ近傍に配置されている。

第１パッド部７ａの両側から延伸する第１延伸部７ｂ及び第２延伸部７ｃは、第１パッド部７ａが内側で接する第１仮想円Ａ（図１Ｂ参照）に沿って、つまり、略全体が、第１仮想円Ａ上に配置し、円弧状に延伸している。第１パッド部７ａは、第１仮想円Ａに対して内側に偏在している。第１延伸部７ｂ及び第２延伸部７ｃは、第１パッド部７ａと半導体層５の中心を通る線に対して対称に配置されている。なお、図１Ｂに示される点線（例えば、第１仮想円Ａ及び第２仮想円Ｂ）は、第１電極及び第２電極を配置するときの仮想的な基準線であり、実際の発光素子に形成されることはない。
第１仮想円Ａは、平面視で半導体層５内に収容され、半導体層５の中心つまり、多角形の重心と同心であり、半径が約３６０μｍである。
第１延伸部７ｂ及び第２延伸部７ｃは、第１パッド部７ａが対向する位置まで、つまり、第２電極６の第２パッド部６ａの近傍まで延伸している。第１延伸部７ｂ及び第２延伸部７ｃは、第２電極６の第２パッド６ａ部近傍で離間している。第１延伸部７ｂ及び第２延伸部７ｃの距離は、第１仮想円Ａの円周において、約２９０μｍ程度である。

第１延伸部７ｂ及び第２延伸部７ｃは、それぞれ、全長が約９４０μｍ程度であり、幅は、それぞれ、約５μｍ程度である。

第１電極７は、さらに、第１パッド部７ａから第２パッド部６ａに向かって延伸する第５延伸部７ｄを有している。第５延伸部７ｄは、後述する第２電極６の第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃの内側に延伸している。また、第５延伸部７ｄの端部は、後述する第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃにそれぞれ沿って２つに分岐して延伸している。つまり、第５延伸部７ｄの先端７ｄ１、７ｄ２は、第１仮想円Ａよりも内側、つまり、第１延伸部７ｂ及び第２延伸部７ｃに囲まれた領域内において、第１仮想円Ａ、第１延伸部７ｂ及び第２延伸部７ｃに沿って延伸している。

第５延伸部７ｄの分岐した先端７ｄ１、７ｄ２は、第２電極６の第２パッド部６ａ側で離間している。第５延伸部７ｄの分岐した先端７ｄ１、７ｄ２間の距離は、約２００μｍ程度である。
第５延伸部７ｄは、分岐する部位において、内側に湾曲して分岐している（図１中、円Ｃ参照）。
第５延伸部７ｄの２つに分岐した部位は、第１パッド部７ａと半導体層５の中心を通る線に対して対称に配置されている。つまり、第５延伸部７ｄは、２つに分岐した部位を含んで、全長が、約４５０μｍ程度であり、その幅は、約５μｍ程度である。

第２電極６は、その全部、つまり、第２パッド部６ａ、第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃが、第１仮想円Ａよりも内側に配置されている。
第３延伸部６ｂは、第１電極７の第１延伸部７ｂに沿って延伸し、第４延伸部６ｃは、第１電極７の第２延伸部７ｃに沿って延伸している。より具体的には、第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃは、第１仮想円Ａと同心であり、かつ第１パッド部７ａが外側で接する第２仮想円Ｂ（図１Ｂ参照）上を延伸することにより、それぞれ円弧状に形成されている。第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃは、第２仮想円Ｂ上に配置された第２パッド部６ａと半導体層５の中心を通る線に対して対称に配置されている。
なお、第２仮想円Ｂは、直径が、約５６０μｍ程度である。

第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃは、第２パッド部６ａが対向する位置まで、例えば、第１電極７の第１パッド部７ａの近傍まで延伸している。第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃは、第２仮想円Ｂ上において、それらの先端は、第１電極７の第１パッド部７ａ側で離間している。離間した第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃの距離は、例えば、第２仮想円Ｂの円周において約２９０μｍ程度である。

第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃは、全長が、それぞれ、約７００μｍ程度であり、幅が、約５μｍ程度である。
第２電極６は、さらに、第２パッド部６ａから直線状に、第１パッド部７ａに向かって延伸する第６延伸部６ｄを有している。第６延伸部６ｄは、第３延伸部６ｂ及び第４延伸部６ｃの間に配置されている。第６延伸部６ｄは、半導体層５の中心を通る直線上に配置されており、その先端が半導体層５の中心に配置されている。
なお、第６延伸部６ｄの全長は、例えば、約２５０μｍであり、その幅は、約５μｍ程度である。

また、各延伸部の位置は、以下の表２に示される位置関係を有する（図１Ｂ参照）。

＜実施例１の変形例１＞
図２に示すように、実施例１の変形例１に係る発光素子１０は、第１電極７及び第２電極６が、半導体層５の中心に対して、３０度回転して配置されており、第１パッド部７ａ及び第２パッド部６ａが半導体層５の六角形の頂点５ｂに対向している以外、発光素子１と同様の構成を有する。

＜実施例１の変形例２＞
図３に示すように、実施例１の変形例２に係る発光素子２０は、第２電極１６が第６延伸部を有していない以外、発光素子１と同様の構成を有する。

＜実施例１の変形例３＞
図４に示すように、実施例１の変形例３に係る発光素子３０は、第１電極７及び第２電極１６が、半導体層５の中心に対して、３０度回転して配置されており、第１パッド部７ａ及び第２パッド部６ａが半導体層５の六角形の頂点５ｂに対向している以外、発光素子２０と同様の構成を有する。

＜実施例２＞
実施例２に係る発光素子の電極形状を、図５Ａから５Ｄに模式的に示す。
図５Ａ及び５Ｂに示す発光素子では、半導体層５の対角線の長さが約１．４ｍｍであり、第１電極５７が、第５延伸部５７ｄの分岐した部位から半導体層５の中心まで、直線状に延伸する第７延伸部５７ｅを有し、さらに第２電極５６の第６延伸部５６ｄが、第７延伸部５７ｅを取り囲むように、円弧状に２つに分岐している以外、実質的に、発光素子１等と同様の構成を有する。図５Ａの発光素子は、第１パッド部５７ａ及び第２パッド部５６ａが、半導体層５の辺５ａに対面しており、図５Ｂの発光素子は、第１パッド部５７ａ及び第２パッド部５６ａが、半導体層５の頂点５ｂに対面している。

図５Ｃ及び５Ｄに示す発光素子では、第１電極５７の第１延伸部５７ｂと第２延伸部５７ｃとが連結している以外、それぞれ、実質的に、図５Ａ及び５Ｂに示す発光素子と同様の構成を有する。図６Ｃの発光素子は、第１パッド部５７ａ及び第２パッド部５６ａが、半導体層５の辺５ａに対面しており、図６Ｄの発光素子は、第１パッド部５７ａ及び第２パッド部５６ａが、半導体層５の頂点５ｂに対面している。

＜実施例３＞
実施例３に係る発光素子の電極形状を、図６Ａから６Ｄに模式的に示す。
図６Ａ及び６Ｂに示す発光素子では、半導体層５の対角線の長さが約６５０μｍであり、第１電極６７の第５延伸部６７ｄが、分岐せず、第２パッド部６６ａに向かって、半導体層５の中心まで延伸しており、第２電極６６が第６延伸部を有していない以外、実質的に、発光素子１等と同様の構成を有する。図６Ａの発光素子は、第１パッド部６７ａ及び第２パッド部６６ａが、半導体層５の辺５ａに対面しており、図６Ｂの発光素子は、第１パッド部６７ａ及び第２パッド部６６ａが、半導体層５の頂点５ｂに対面している。

図６Ｃ及び６Ｄに示す発光素子では、第１電極６７の第１延伸部６７ｂと第２延伸部６７ｃとが連結している以外、図６Ａ及び６Ｂに示すと同様の構成を有する。図６Ｃの発光素子は、第１パッド部６７ａ及び第２パッド部６６ａが、半導体層５の辺５ａに対面しており、図６Ｄの発光素子は、第１パッド部６７ａ及び第２パッド部６６ａが、半導体層５の頂点５ｂに対面している。

図６Ｅの発光素子は、第１電極６７及び第２電極６６が、第１パッド部６７ａの半径に相当する距離、半導体層５の中心からシフトしている以外、実質的に、図６Ａの発光素子と同様の構成を有する。

＜実施例４＞
実施例４に係る発光素子の電極形状を、図７Ａから７Ｆに模式的に示す。
図７Ａ及び７Ｂに示す発光素子では、半導体層５の対角線の長さが約６５０μｍであり、第１電極７７の第１延伸部７７ｂと第２延伸部７７ｃとが連結し、第５延伸部が形成されておらず、第２電極７６において第３延伸部及び第４延伸部が形成されておらず、第６延伸部７６ｄが短く形成されている以外、実質的に、発光素子１等と同様の構成を有する。図７Ａの発光素子は、第１パッド部７７ａ及び第２パッド部７６ａが、半導体層５の辺５ａに対面しており、図７Ｂの発光素子は、第１パッド部７７ａ及び第２パッド部７６ａが、半導体層５の頂点５ｂに対面している。

図７Ｃ及び７Ｄに示す発光素子では、第２電極が第２パッド部７６ａのみで形成されており、延伸部が形成されていない以外、図７Ａ及び７Ｂに示す発光素子と同様の構成を有する。図７Ｃの発光素子は、第１パッド部７７ａ及び第２パッド部７６ａが、半導体層５の辺５ａに対面しており、図７Ｄの発光素子は、第１パッド部７７ａ及び第２パッド部７６ａが、半導体層５の頂点５ｂに対面している。

図７Ｅ及び７Ｆの発光素子は、図７Ａ及び７Ｂの発光素子において、第１電極７７の第１延伸部７７ｂと第２延伸部７７ｃとの先端が離間しており、第２パッド部７６ａが半導体層５の端部にまでシフトしている以外、図７Ａ及び７Ｂに示す発光素子と同様の構成を有する。図７Ｅの発光素子は、第１パッド部７７ａ及び第２パッド部７６ａが、半導体層５の辺５ａに対面しており、図７Ｆの発光素子は、第１パッド部７７ａ及び第２パッド部７６ａが、半導体層５の頂点５ｂに対面している。

＜発光素子の評価＞
比較例として、図８に示すように、平面形状で略正方形の半導体層８５上に、第１電極８７及び第２電極８６がそれぞれ略正方形状に配置された発光素子を作製する。なお、第１電極８７の第１パッド部８７ａは、第1パッド部８７ａの両側から延伸する第１延伸部８７ｂ及び第２延伸部８７ｃよりも、半導体層８５の辺８５ａ側に突出するように配置されている。

上述した実施例の発光素子１、１０、２０、３０及び比較例の発光素子８０について、電流密度の分布を、有限要素法を用いたシミュレーションソフトにより解析を行う。なお、シミュレーション結果では、色が白いほど電流が疎であり、黒いほど電流が密な状態を表す。また、電流に偏りが無い場合は、全て同一色で表される。
図９Ａ〜９Ｃに示すように、比較例の発光素子８０では、第１パッド部８７ａ側にある半導体層の２つの角部において、電流密度の低い部分（他の部分に比べて暗い部分）が現れているのが分かる。これは、第１パッド部８７ａと半導体層の辺８５ａとの間で電流が集中しないように、第１電極８７を半導体層の辺８５ａと対向する辺側に偏在させているためだと考えられる。これに対し、実施例の発光素子１、１０、２０、３０では、電流密度の低い部分が減少し、特に、第１パッド部及び第２パッド部が半導体層の辺に対面する発光素子１、２０では、電流密度の低い部分は殆ど現れておらず、全体として均一な光分布が認められる。

また、発光素子１、１０、２０、３０及び比較例の発光素子８０に電流６５ｍＡを印加し、順方向電圧（Ｖｆ）を比較した。その結果を表３に示す。

実施例の発光素子は、いずれも、比較例の発光素子よりもＶｆが低減されている。特に、第１パッド部及び第２パッド部が半導体層の辺に対面する発光素子１、２０では、それぞれ第１パッド部及び第２パッド部が半導体層の頂点に対面する発光素子１０、３０と比較して、さらにＶｆ値が低くなるのが認められる。

さらに、発光素子１、２０及び比較例の発光素子８０に電流６５ｍＡを印加し、光出力（Ｐｏ）を測定した。なお、光出力の単位はｍＷである。また、電力効率（ＷＰＥ）は、式（１）により求めた。なお、電流の単位はｍＡ、電圧の単位はＶである。

これらの結果を表４に示す。

光出力及び電力効率に関して、比較例である発光素子８０に対して、第１パッド部及び第２パッド部が半導体層の辺に対面する発光素子１、２０では、いずれも増加が認められた。

＜実施例５＞
実施例５に係る発光素子の電極形状を、図９に示す。
図１０に示す発光素子では、基板９２及び半導体層９５が、平面視で略正五角形であること以外、実質的に実施例１の発光素子と同様の構成を有する。

第２電極９６及び第１電極９７は、外部回路と電気的に接続される第２パッド部９６ａ及び第１パッド部９７ａをそれぞれ備える。第２パッド部９６ａ及び第１パッド部９７ａは、半導体層９５の正五角形の重心を通る線上に配置されている。第１パッド部９７ａは、辺９５ａの垂直二等分線上に配置されており、第２パッド部９６ａは、五角形の頂点に対向して配置されている。
第１パッド部９７ａから延伸する第１延伸部９７ｂ及び第２延伸部９７ｃは、第１パッド部９７ａが内側で接する第１仮想円Ａ（図１Ｂ参照）に沿って円弧状に延伸している。第１パッド部９７ａは、第１仮想円Ａに対して内側に偏在している。
第１電極９７は、さらに、第１パッド部９７ａから第２パッド部９６ａに向かって延伸する第５延伸部９７ｄを有している。第５延伸部９７ｄは、後述する第２電極９６の第３延伸部９６ｂ及び第４延伸部９６ｃの内側に延伸している。第５延伸部９７ｄは、その先端部９７ｄ１、９７ｄ２が、後述する第３延伸部９６ｂ及び第４延伸部９６ｃにそれぞれ沿って２つに分岐して延伸している。

第２電極９６は、第２パッド部９６ａ、第３延伸部９６ｂ及び第４延伸部９６ｃが、第１仮想円Ａよりも内側に配置されている。第３延伸部９６ｂは、第１電極９７の第１延伸部９７ｂに沿って延伸し、第４延伸部９６ｃは、第１電極９７の第２延伸部９７ｃに沿って延伸している。
第２電極９６は、さらに、第２パッド部９６ａから直線状に、第１パッド部９７ａに向かって延伸する第６延伸部９６ｄを有している。 このような構成の発光素子においても、実施例１等と同様に、良好な光出力及び電力効率が得られる。

本発明の実施形態に係る発光素子は、各種発光装置、特に、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、液晶表示装置などのバックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ、動画照明補助光源、その他の一般的な民生品用光源等に好適に利用することができる。

１、１０、２０、３０、８０、９０ 発光素子
２、９２ 基板
３ ｎ型半導体層（第１導電型半導体層）
４、９４ ｐ型半導体層（第２導電型半導体層）
５、９５、８５ 半導体層
５ａ、８５ａ、９５ａ 辺
５ｂ 頂点
６、１６、６６、７６、８６、９６ 第２電極
６ａ、５６ａ、６６ａ、７６ａ、８６ａ、９６ａ 第２パッド部
６ｂ、８６ｂ、９６ｂ 第３延伸部
６ｃ、８６ｃ、９６ｃ 第４延伸部
６ｄ、５６ｄ、７６ｄ、８６ｄ、９６ｄ 第６延伸部
７、６７、７７、８７、９７ 第１電極
７ａ、５７ａ、６７ａ、７７ａ、８７ａ、９７ａ 第１パッド部
７ｂ、７７ｂ、７７ｃ、８７ｂ、９７ｂ 第１延伸部
７ｃ、８７ｃ、９７ｃ 第２延伸部
７ｄ、５７ｄ、６７ｄ、８７ｄ、９７ｄ 第５延伸部
５７ｅ 第７延伸部
７ｄ１、７ｄ２、９７ｄ１、９７ｄ２ 先端部
８ 導電層

Claims (19)

1. 平面形状が五角形以上の多角形である半導体層と、前記半導体層上に設けられた第１電極及び第２電極とを備える発光素子であって、
   前記第１電極は、第１パッド部と、前記多角形の重心と同じ位置に中心をもち、かつ前記第１パッド部が内側で接する仮想円に沿って前記第１パッド部から延伸する第１延伸部と、前記第１延伸部とは反対側に前記第１パッド部から前記仮想円に沿って延伸する第２延伸部と、を有することを特徴とする発光素子。
2. 前記第１延伸部及び前記第２延伸部は、前記仮想円の上を延伸、前記仮想円の内側若しくは外側に接しながら延伸、又は前記仮想円の外側を離間して延伸する請求項１に記載の発光素子。
3. 前記第１延伸部及び前記第２延伸部は、前記仮想円の外側に接しながら延伸、又は前記仮想円の外側を離間して延伸する請求項１に記載の発光素子。
4. 平面形状が五角形以上の多角形である半導体層と、前記半導体層上に設けられた第１電極及び第２電極とを備える発光素子であって、
   前記第１電極は、第１パッド部と、前記多角形の重心と同じ位置に中心を有する仮想円に重なるように前記第１パッド部から延伸する第１延伸部と、前記第１延伸部とは反対側に前記第１パッド部から前記仮想円に重なるように延伸する第２延伸部と、を有し、
   前記第１パッド部は、前記仮想円に対して内側に偏在することを特徴とする発光素子。
5. 前記半導体層の平面形状は、六角形である請求項１から４のいずれか１つに記載の発光素子。
6. 前記第２電極は、前記仮想円よりも内側に配置されている請求項１から５のいずれか１つに記載の発光素子。
7. 前記第２電極は、第２パッド部を有し、
   前記第２パッド部は、前記多角形を構成する一辺に対面して配置されている請求項１から６のいずれか１つに記載の発光素子。
8. 前記第２電極は、第２パッド部と、該第２パッド部から前記第１延伸部に沿って延伸する第３延伸部と、前記第２パッド部から前記第２延伸部に沿って延伸する第４延伸部と、を有する請求項１から７のいずれか１つに記載の発光素子。
9. 前記第２パッド部は、前記多角形を構成する一辺の垂直二等分線上に配置されている請求項７又は８に記載の発光素子。
10. 前記第１パッド部及び前記第２パッド部は、それぞれ前記多角形の重心を通る直線上に配置されている請求項７から９のいずれか１つに記載の発光素子。
11. 平面形状が六角形である半導体層と、前記半導体層上に設けられた第１電極及び第２電極とを備える発光素子であって、
    前記第１電極は、前記六角形を構成する一辺の近傍に配置される第１パッド部と、前記第１パッド部から前記六角形の重心と同じ位置に中心を持つ仮想円に沿って延伸する第１延伸部と、前記第１延伸部とは反対側に前記第１パッド部から前記仮想円に沿って延伸する第２延伸部と、を有し、
    前記第２電極は、前記仮想円よりも内側に配置されており、前記六角形を構成する一辺に対向する他辺の近傍に配置される第２パッド部を有することを特徴とする発光素子。
12. 前記第１パッド部及び前記第２パッド部は、それぞれ前記六角形の重心を通る直線上に配置されている請求項１１に記載の発光素子。
13. 前記第２パッド部は、前記六角形を構成する一辺の垂直二等分線上に配置されている請求項１１又は１２に記載の発光素子。
14. 前記第２電極は、前記第２パッド部から前記第１延伸部に沿って延伸する第３延伸部と、前記第２パッド部から前記第２延伸部に沿って延伸する第４延伸部と、を有する請求項１１に記載の発光素子。
15. 前記第１電極は、前記第１パッド部から、前記第３延伸部及び前記第４延伸部の内側に延伸し、その端部が前記第３延伸部及び前記第４延伸部にそれぞれ沿って分岐する第５延伸部を有する請求項１から１４のいずれか１つに記載の発光素子。
16. 前記第５延伸部は、内側に湾曲して分岐している請求項１５に記載の発光素子。
17. 前記第２電極は、前記第２パッド部から、前記第１パッド部に向かって延伸する第６延伸部を有する請求項７から１６のいずれか１つに記載の発光素子。
18. 前記第１延伸部と前記第２延伸部とは、前記第２パッド部の近傍で離間している請求項１から１７のいずれか１つに記載の発光素子。
19. 前記第１延伸部及び前記第２延伸部は、それぞれ円弧形状である請求項１から１８のいずれか１つに記載の発光素子。