JP5217787B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体発光素子に関し、特に、複数の発光素子部を含む半導体発光素子に関する。
基板上に半導体素子構造を有する多くの発光素子において、電極となる金属膜と短絡防止用の絶縁保護膜とが半導体素子構造表面に直接形成されている。図６は、従来のＬＥＤアレイの一部であるＬＥＤ１０５０を示した概略平面図である。このＬＥＤ１０５０は、ｎ−ＧａＡｓ基板上に発光領域として働く複数のｐ−ＧａＡｓＰ領域１０３２と、その上にｐ−ＧａＡｓＰ領域１０３２表面の一部を露出する開口部を有するＡｌ２Ｏ３拡散防止層１０３４とＳｉ３Ｎ４絶縁層１０３６が形成され、配線層１０６３が絶縁層１０３６上から開口部まで延在してｐ−ＧａＡｓＰ領域１０３２と電気的に接続されている。このような発光領域と絶縁層との間に形成される段差部１０４２、１０４６においては配線層１０６３が薄く形成されやすく、電流集中による段切れ（断線）を起こすことがあった。そのため、例えば特許文献１では、配線層１０６３が、段差部１０４６上に幅広部１０５４を有することにより、配線層の段切れを防止している。
また、大面積の発光素子に関しては、電流を均一に拡散させにくいため、発光効率が悪くなる傾向がある。そのため、発光素子全体に電流が拡散するように、発光素子上で細長く延伸させた電極を備えた発光素子が知られている（例えば、特許文献２〜５）。
特許文献２の発光素子は、ｎパッド電極と接続したライン状のｎ電極と、ｐパッド電極と接続したライン状の電流拡散導体とを備えている。ｎ電極と電流拡散導体とを交互に配置することにより、発光面全体にわたって均一な発光が得られる。
特許文献３の発光素子は、第１台座電極と第１電極延伸部とを有する第１電極と、第２台座電極と第２電極延伸部を有する第２電極とを備えている。第１電極延伸部及び第２電極は湾曲しており、他方の台座電極の方向に延伸したのち、先端部が台座電極の方向からそれるように、発光素子の表面に配置されている。延伸電極を湾曲させることにより、好適な電流拡散が得られる。
特許文献４の発光素子は、延伸した電極（第１導電型電極と第２導電型電極）を備え、さらに、第１導電型電極と第２導電型電極との間にトレンチを設けている。このトレンチにより、互いの最短導電経路への電流を阻止して、電流を均一に拡散させることができる。
特許文献５の発光素子は、２つのｐ型枝電極間にｎ型枝電極が挿入され、隣接する電極間の距離が同一である。これにより、電流拡散効率を向上させ、駆動電圧を低下させることができる。
特許文献２の発光素子は、ｎパッド電極と接続したライン状のｎ電極と、ｐパッド電極と接続したライン状の電流拡散導体とを備えている。ｎ電極と電流拡散導体とを交互に配置することにより、発光面全体にわたって均一な発光が得られる。
特許文献３の発光素子は、第１台座電極と第１電極延伸部とを有する第１電極と、第２台座電極と第２電極延伸部を有する第２電極とを備えている。第１電極延伸部及び第２電極は湾曲しており、他方の台座電極の方向に延伸したのち、先端部が台座電極の方向からそれるように、発光素子の表面に配置されている。延伸電極を湾曲させることにより、好適な電流拡散が得られる。
特許文献４の発光素子は、延伸した電極（第１導電型電極と第２導電型電極）を備え、さらに、第１導電型電極と第２導電型電極との間にトレンチを設けている。このトレンチにより、互いの最短導電経路への電流を阻止して、電流を均一に拡散させることができる。
特許文献５の発光素子は、２つのｐ型枝電極間にｎ型枝電極が挿入され、隣接する電極間の距離が同一である。これにより、電流拡散効率を向上させ、駆動電圧を低下させることができる。
さらに、大面積の発光素子に関しては、１つの基板上に複数の発光素子を設けて、それらを直列又は並列に接続した集積型発光素子が知られている（例えば、特許文献６〜８参照）。
特許文献６の集積型発光素子は、基板上に長方形の発光素子を複数有し、それらの発光素子は、接続電極により直列接続されている。
特許文献７及び８の集積型発光素子は、絶縁基板上に複数の発光素子を有し、それらの発光素子は、ｐ電極からｎ電極までを空中を介して接続するエアブリッジ配線により直列接続されている。
特許文献６の集積型発光素子は、基板上に長方形の発光素子を複数有し、それらの発光素子は、接続電極により直列接続されている。
特許文献７及び８の集積型発光素子は、絶縁基板上に複数の発光素子を有し、それらの発光素子は、ｐ電極からｎ電極までを空中を介して接続するエアブリッジ配線により直列接続されている。
このほか、金属から成る電極の下で発光した光は、電極に遮光され、そして吸収されるため、有効に取り出せないことがあった。特に、パッド電極は、ワイヤボンディングに必要な面積を確保するために、通電に必要とされる電極面積よりも大きく形成されているため、問題が顕著になっていた。
この問題を解決するために、半導体層とパッド電極との間に部分的に絶縁層や電流阻止層を形成した発光素子が知られている（例えば、特許文献９〜１１）。
特開平９−２０５２２６号公報
特開２００４−０５６１０９号公報
特開２００５−０１９６４６号公報
特開２００６−３１０７８５号公報
特開２００７−１１６１５８号公報
特開２００２−０２６３８４号公報
特開２００４−００６５８２号公報
特開２００４−０７９８６７号公報
特開２００３−１２４５１７号公報
特開平９−０３６４３１号公報
国際公開第１９９８／０４２０３０号パンフレット
この問題を解決するために、半導体層とパッド電極との間に部分的に絶縁層や電流阻止層を形成した発光素子が知られている（例えば、特許文献９〜１１）。
１つの基板上に、互いに分離した複数の発光素子部を備える発光素子では、隣接する発光素子部間を電気的に接続するための電極が各発光素子部上に延伸して形成される。そして、この電極が発光素子表面に薄膜として直接形成される場合、電極によって発光素子部が短絡しないように、電極の下側の一部には絶縁膜が形成される。このような発光素子においても、発光素子部上に延伸して挿入された電極が、絶縁膜と発光素子部とによって形成される段差部で、電流集中や静電気等により断線を起こす懸念があるが、これまでにこの点について考慮されてはいなかった。
そこで、本発明では、互いに分離した複数の発光素子部を備える発光素子において、絶縁膜と発光素子部との間の段差で電極が断線しにくく、発光効率の高い発光素子を提供することを目的とする。
本発明の半導体発光素子は、基板上に、少なくとも第１の発光素子部と第２の発光素子部とを有し、前記第１と第２の発光素子部との間には絶縁膜が形成され、さらに当該絶縁膜の上には前記第１と第２の発光素子部を電気的に接続する電極が形成され、前記電極及び絶縁膜はそれぞれ前記第１の発光素子部上方において延伸され、前記電極及び絶縁膜がともに延伸してなる延伸部を有し、当該延伸部において、前記電極が前記絶縁膜より幅広であり、前記電極が前記絶縁膜の延伸方向の側面と接して前記第１の発光素子部と電気的に接続されている。
本発明によれば、電極と、当該電極と共に延伸して介在する絶縁膜とにより構成される延伸部を形成することにより、絶縁膜と発光素子部との間の段差を覆う電極の段差部の長さを大きくできる。そのため、本発明の半導体発光素子では、段差を覆う電極の段差部の長さが小さい半導体発光素子に比べて、段差部への電流集中が緩和される。よって、段差での電極の断線しにくい半導体発光素子が得られる。また、本発明の半導体発光素子は、電極と発光素子部との間に部分的に絶縁膜が形成されるので、電極による光の吸収を抑制することができる。
このように、本発明によれば、絶縁膜と発光素子部との間の段差で電極が断線しにくく、発光効率の高い発光素子が得られる。
このように、本発明によれば、絶縁膜と発光素子部との間の段差で電極が断線しにくく、発光効率の高い発光素子が得られる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
図１は、本実施の形態に係る集積型半導体発光素子１００の一例の平面図を示したものである。この集積型半導体発光素子１００は、基板８０上に、当該基板８０の露出領域により互いに離間された３つの発光素子部が設けられ、各発光素子部が電極４０により直列に接続されている。また、右端の発光素子部の近傍に外部との電気的接続を取るボンディングパッドとして機能するｎ側パッド部４１が設けられ、このｎ側パッド部４１から右端の発光素子部のｎ型半導体層上に延伸電極が形成されている。他方、左端の発光素子部の近傍にも同様のｐ側パッド部４２が設けられ、このｐ側パッド部４２から左端の発光素子部のｐ型半導体層上に延伸電極が形成されている。そして、両パッド部４１、４２を外部端子等とボンディングし通電することにより、個々の発光素子部を発光させることができる。なお、両パッド部４１、４２からそれぞれ延伸される延伸電極は、絶縁膜と共に延伸され、各々の半導体層上に形成される本発明の延伸部（以下に詳述する）と同じ形状、構成を有していることが好ましい。また、両パッド部４１、４２は、基板８０の露出領域、各半導体層の露出面、又はこれら露出面上に形成された絶縁膜上に設けることができる。
また、図２Ａは、図１の領域IIのように、集積型半導体発光素子１００の中の隣り合う２つの発光素子部（以降、これを半導体発光素子１とする）に着目した概略平面図である。図２Ｂは２つの発光素子部１０、２０を接続している電極を横断する線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄにおける断面図を示したものである。本実施の形態に係る半導体発光素子１は、基板８０の上に、第１の発光素子部１０と第２の発光素子部２０とを有している。各々の発光素子部１０、２０は、基板８０上に、ｎ型半導体層１２、２２と、発光層１３、２３と、ｐ型半導体層１４、２４を順に積層して構成されている。また、発光素子部１０、２０の一部には、発光層１３、２３とｐ型半導体層１４、２４が形成されておらず、ｎ型半導体層１２、２２の一部が露出している（図２Ａにおける半楕円状の部分であり、「露出部１２１、２２１」と称する）。
第１の発光素子部１０と第２の発光素子部２０との間には絶縁膜３０（図２Ａのハッチングした領域）が形成され、絶縁膜３０の上には第１の発光素子部１０と第２の発光素子部２０を電気的に接続する電極４０が形成されている。絶縁膜３０及び電極４０は第１の発光素子部１０の上方に延伸されて、延伸部（ｎ側延伸部５０）を構成している。
ここで、本明細書において「延伸部」とは、個々の発光素子部上に延伸して形成された電極と、その電極の下側に介在して共に延伸された絶縁膜と、によって構成され、当該延伸部挿入側の発光素子部端面から、電極又は絶縁膜のどちらか当該端面から遠いほうの端部までを指す。但し、絶縁膜が発光素子部上に挿入されてから途中でその全幅が小さくなる領域を有する場合は、その最初の全幅の変化点から前記端部まで指すものとする。
そして、このｎ側延伸部５０において、電極４０は、絶縁膜３０の延伸方向の側面３５１と接し、第１の発光素子部１０と電気的に接続される。
ここで、本明細書において「延伸部」とは、個々の発光素子部上に延伸して形成された電極と、その電極の下側に介在して共に延伸された絶縁膜と、によって構成され、当該延伸部挿入側の発光素子部端面から、電極又は絶縁膜のどちらか当該端面から遠いほうの端部までを指す。但し、絶縁膜が発光素子部上に挿入されてから途中でその全幅が小さくなる領域を有する場合は、その最初の全幅の変化点から前記端部まで指すものとする。
そして、このｎ側延伸部５０において、電極４０は、絶縁膜３０の延伸方向の側面３５１と接し、第１の発光素子部１０と電気的に接続される。
本明細書において「絶縁膜の延伸方向の側面」とは、上面視において、絶縁膜の側面（絶縁膜が開口部を有する場合は、その開口部側面も含む）の任意の一点における接線の方向が、延伸部の延伸方向（１８０°逆方向も含む）とこれに垂直な方向との中間に相当する方向より延伸方向側にある範囲の側面を含むものとする。言い換えると、絶縁膜の側面の任意の一点における接線の方向が、延伸部の延伸方向に対して±４５°以内に含まれるものである。なお、延伸部が直線的ではなく湾曲あるいは屈折して形成されている場合は、その任意の一点における延伸方向（延伸方向が湾曲している場合はその接線の方向）を基準に考えるものとする。
また、本明細書において、「幅狭」、「幅広」等に使用されている「幅」とは、上面視における電極や絶縁膜の延伸方向に垂直な方向の全幅を指す。
また、本明細書において、「幅狭」、「幅広」等に使用されている「幅」とは、上面視における電極や絶縁膜の延伸方向に垂直な方向の全幅を指す。
図２Ａに示すように、電極４０は、絶縁膜３０の上側から、絶縁膜３０の縁部を越えて発光素子部１０（特にｎ型半導体層１２）と接続している。このとき、電極４０は、絶縁膜３０の厚さによって段差部４５１を生じる。電極４０に通電したとき、段差部４５１に電流が集中して、電極４０が破断するおそれがある。
本発明によれば、ｎ側延伸部５０を形成することにより、絶縁膜と発光素子部との間の段差を覆う電極の段差部の長さを大きくできる。すなわち、電極が絶縁膜の延伸方向の側面にも接して形成されることにより、図６に示す従来のＬＥＤにおける段差部１０４２のように、延伸方向に直交する絶縁膜の側面にのみ電極が接する形態に比べて、段差部４５１の長さを大きくできる。そのため、段差部４５１の電流集中が緩和され、電極４０の断線が起こりにくくなる。よって、信頼性の高い半導体発光素子１を得ることができる。
本発明によれば、ｎ側延伸部５０を形成することにより、絶縁膜と発光素子部との間の段差を覆う電極の段差部の長さを大きくできる。すなわち、電極が絶縁膜の延伸方向の側面にも接して形成されることにより、図６に示す従来のＬＥＤにおける段差部１０４２のように、延伸方向に直交する絶縁膜の側面にのみ電極が接する形態に比べて、段差部４５１の長さを大きくできる。そのため、段差部４５１の電流集中が緩和され、電極４０の断線が起こりにくくなる。よって、信頼性の高い半導体発光素子１を得ることができる。
また、ｎ側延伸部５０をｎ型半導体層上に形成すると、次のような効果が得られる。
半導体発光素子の同一主面側にｐｎ一対の電極を設ける場合、ｎ型半導体層を露出させる上記露出部を形成する必要がある。この露出部は、発光層を部分的に除去して発光領域を減縮させるものであるから、発光領域の面積を大きくするために、可能な限り小さい範囲で形成することが好ましい。さらに、電流を広範囲に拡散するためには、露出部を細長く形成する必要がある。したがって、露出部上に形成される電極は細長く延伸して挿入されることになり、このため断線が比較的起こりやすく、特に本発明の延伸部が好適に効果を奏することになる。
半導体発光素子の同一主面側にｐｎ一対の電極を設ける場合、ｎ型半導体層を露出させる上記露出部を形成する必要がある。この露出部は、発光層を部分的に除去して発光領域を減縮させるものであるから、発光領域の面積を大きくするために、可能な限り小さい範囲で形成することが好ましい。さらに、電流を広範囲に拡散するためには、露出部を細長く形成する必要がある。したがって、露出部上に形成される電極は細長く延伸して挿入されることになり、このため断線が比較的起こりやすく、特に本発明の延伸部が好適に効果を奏することになる。
本実施の形態では、ｎ側延伸部５０は、発光素子１０、２０の露出部１２１、２２１上に形成されている。電極４０は、露出部１２１を介してｎ型半導体層１２と電気的に接続することができる。
本発明の半導体発光素子１では、ｎ側延伸部５０を様々な形状にすることができる。以下、延伸部をｎ側延伸部５０として記述するが、後述のようにｐ側延伸部７０にも適用することができる。
上述の図２Ａ及び図２Ｂに示したｎ側延伸部５０は、絶縁膜３０の中央付近に、ｎ側延伸部５０の延伸方向に長く（延伸して）形成された開口部３８を有している。そして、ｎ側電極４５は、この絶縁膜３０の開口部３８上に当該開口部３８より幅広に形成されており、開口部３８において第１の発光素子部１０（ｎ型半導体層１２）と電気的に接続されている。このように、ｎ側電極４５が、絶縁膜３０に設けられた開口部３８において第１の発光素子部１０と電気的に接続される第１の形態では、ｎ側電極４５の段差部４５１は、絶縁膜３０の開口部３８の側面に沿って連続的に形成される。そのため、延伸方向に直交する絶縁膜の側面のみに電極が接する従来の形態に比べて段差部４５１を長く形成することができる。よって、段差部４５１の電流集中が緩和され、ｎ側電極４５の断線を好適に防止することができる。
なお、ｎ側延伸部５０によって生じる段差の長さ（すなわち、段差部４５１の長さ）を、ｎ側電極４５の幅よりも大きくするのがよい。ｎ側延伸部５０を形成しない従来の半導体発光素子では、ｎ側電極４５は、延伸方向に直交する絶縁膜の側面にのみ接するため、ｎ側電極４５の幅に等しい段差部を有する。一方、本第１の形態のｎ側延伸部５０を形成した半導体発光素子１では、段差部４５１の長さは、開口部３８の周の長さ（開口部３８が複数設けられる場合は、その総和）に相当する。よって、ｎ側延伸部５０によって生じる段差の長さが、ｎ側電極４５の幅よりも大きければ、ｎ側電極４５の段差部４５１の全長が上記のような従来の半導体発光素子に比して大きくなる。
この開口部３８は、矩形状、円形状、楕円形状、又は多角形状など様々な形状で形成することができる。また、ｎ型半導体層１２と良好な電気的接続を取るためには、開口部３８の延伸方向に垂直な方向の幅が５μｍ以上であることが好ましい。特に、延伸部の延伸方向に延伸されて設けられることで、効率良く段差部４５１が長く形成され、ｎ側電極４５の断線を防止できるので好ましい。
さらに、このような絶縁膜３０の開口部３８でｎ側電極４５と第１の発光素子部１０との電気的接続を取る第１の形態においては、素子特性を維持したまま、ｎ側電極４５の幅を比較的大きく形成することができるので、ｎ側電極４５の断線を防止しやすくなる。また、ｎ側延伸部５０の延伸長が同じもの、或いは短いものであっても、ｎ側電極４５の段差部の長さ（総和）を他の形態に比べて最も大きく形成しやすい。
このほか、図３Ａ〜図５Ｂに、ｎ側延伸部５０の形状をいくつか例示する。なお、図３Ａ、図４Ａ及び図５Ａの平面図において、ｎ側電極４５のハッチングした領域は、ｎ型半導体層１２と電気的に接続している領域（コンタクト領域４５２）を示している。
図３Ａの平面図に示すｎ側延伸部５０では、絶縁膜３０の開口部３８が３つ形成されている。また、図３Ｂは、この３つの開口部３８の中心部を横断する線Ｘ−Ｘにおいてｎ側延伸部５０を切断した断面図を示したものであり、ｎ側電極４５とｎ型半導体層１２との各々の電気的接続領域は、互いに絶縁膜３０により離間されて設けられる。このように、上述の第１の形態のｎ側延伸部５０における絶縁膜３０の開口部３８は、１つのｎ側延伸部５０において１つであってもよいし、複数設けられてもよい。
次に、図４Ａの平面図に示す形態では、ｎ側延伸部５０において、ｎ側電極４５が絶縁膜３０より幅広に形成されている。また、図４Ｂは、このｎ側延伸部５０を延伸方向に垂直な方向に線Ｙ−Ｙで切断した断面図を示したものである。このｎ側延伸部５０では、絶縁膜３０の全幅が途中で小さくなる幅狭部（領域）を有し、この領域では絶縁膜３０の幅とｎ側電極４５の幅の関係が逆転している。また、ｎ側延伸部５０の中心線と絶縁膜３０の幅狭部の中心線、及びｎ側電極４５の中心線とは一致しており、ｎ側電極４５が絶縁膜３０より長い。この構成により、ｎ側電極４５が絶縁膜３０の全周囲にわたってｎ型半導体層１２と電気的に接続している。このように、ｎ側電極４５が、絶縁膜３０より幅広に形成されて第１の発光素子部１０と電気的に接続される第２の形態では、ｎ側電極４５の段差部４５１は、絶縁膜３０の外周の側面に沿って連続的に延伸し、ｎ側延伸部５０における絶縁膜３０の全側面に接して形成されている。そのため、延伸方向に直交する絶縁膜の側面のみに電極が接する従来の形態に比べて段差部４５１の長さを大きく形成することができ、段差部４６１の電流集中が緩和されてｎ側電極４５の断線が起こりにくくなる。
なお、この第２の形態においても、ｎ側延伸部５０によって生じる段差の長さ（すなわち、段差部４５１の長さ）を、ｎ側電極４５の幅よりも大きくするのがよい。ｎ側延伸部５０を形成しない従来の半導体発光素子では、ｎ側電極４５は、延伸方向に直交する絶縁膜の側面にのみ接するため、ｎ側電極４５の幅に等しい段差部を有する。一方、本第２の形態のｎ側延伸部５０を形成した半導体発光素子１では、段差部４５１の長さは、ｎ側延伸部５０の幅（正確には、ｎ側に延長した絶縁膜３０の幅）に相当する長さだけ減少し、代わりにｎ側延伸部５０の段差に相当する長さだけ増加する。よって、ｎ側延伸部５０によって生じる段差の長さが、ｎ側電極４５の幅よりも大きければ、ｎ側電極４５の段差部４５１の全長が上記のような従来の半導体発光素子に比して大きくなる。
また、この第２の形態のｎ側延伸部５０に類似する変形例としては、ｎ側電極４５より幅狭に形成された絶縁膜３０に比べてｎ側電極４５が短く形成され、絶縁膜３０の両側に電気的接続領域が形成される形態であってもよい。また、ｎ側延伸部５０の中心線に対して、絶縁膜３０の幅狭部の中心線が、延伸方向に垂直な方向のどちらか一方に偏っていてもよい。さらに、絶縁膜３０とｎ側電極４５の幅に関わらず、絶縁膜３０の中心線とｎ側電極４５の中心線とを延伸方向に垂直な方向に異ならしめて、絶縁膜３０のどちらか一方の片側に電気的接続領域が形成される形態とすることもできる。
図５Ａの平面図に示すｎ側延伸部５０では、絶縁膜３０の先端部分に上面視凹部３９が延伸方向に長く（延伸して）形成されている。また、図５Ｂは、このｎ側延伸部５０を延伸方向に垂直な方向に線Ｚ−Ｚで切断した断面図を示したものである。そして、ｎ側電極４５は、この絶縁膜３０の上面視凹部３９において第１の発光素子部１０（ｎ型半導体層１２）と電気的に接続されている。このように、ｎ側電極４５が、絶縁膜３０に設けられた上面視凹部３９において第１の発光素子部１０と電気的に接続される第３の形態では、ｎ側電極４５の段差部４５１は、絶縁膜３０の上面視凹部３９の側面に沿ってコの字状に連続的に延長して形成されている。そのため、延伸方向に直交する絶縁膜の側面のみに電極が接する従来の形態に比べて段差部４５１の長さを大きく形成することができ、段差部４５１の電流集中が緩和されてｎ側電極４５の断線が起こりにくくなる。
なお、この第３の形態においても、ｎ側延伸部５０によって生じる段差の長さ（すなわち、段差部４５１の長さ）を、ｎ側電極４５の幅よりも大きくするのがよい。ｎ側延伸部５０を形成しない従来の半導体発光素子では、ｎ側電極４５は、延伸方向に直交する絶縁膜の側面にのみ接するため、ｎ側電極４５の幅に等しい段差部を有する。一方、本第３の形態のｎ側延伸部５０を形成した半導体発光素子１では、段差部４５１の長さは、当該上面視凹部により切り取られる元の絶縁膜３０の外周分に相当する長さだけ減少し、代わりに上面視凹部３９の周縁の長さ（上面視凹部３９が複数設けられる場合は、その総和）だけ増加する。よって、ｎ側延伸部５０によって生じる段差の長さが、ｎ側電極４５の幅よりも大きければ、ｎ側電極４５の段差部４５１の全長が上記のような従来の半導体発光素子に比して大きくなる。
この上面視凹部３９は、矩形状、半円形状、半楕円形状、又は多角形状など様々な形状で形成することができる。また、ｎ型半導体層１２と良好な電気的接続を取るためには、上面視凹部３９の延伸方向に垂直な方向の幅が５μｍ以上であることが好ましい。特に、延伸部の延伸方向に延伸されて設けられることで、効率良く段差部４５１が長く形成され、ｎ側電極４５の断線を防止できるので好ましい。
このように、絶縁膜３０の上面視凹部３９でｎ側電極４５と第１の発光素子部１０との電気的接続を取る第３の形態においては、開口部３８を設けるのと同様に、素子特性を維持したまま、ｎ側電極４５の幅を比較的大きく形成することができるので、ｎ側電極４５の断線を防止しやすくなる。また、ｎ側延伸部５０の延伸長が同じもの或いは短いものであっても、ｎ側電極４５の段差部の長さ（総和）を他の形態に比べて比較的大きく形成することができる。
また、この第３の形態のｎ側延伸部５０に類似する変形例としては、上面視凹部３９が絶縁膜３０の延伸方向に垂直な方向の側面に形成される形態であってもよい。また、これらの上面視凹部３９は、１つのｎ側延伸部に対して１つであってもよいし、複数設けられてもよい。また、絶縁膜３０の片側、又は両側の側面から設けてもよい。
さらに、以上に説明したｎ側延伸部５０の形態を適宜組み合わせることもできる。例えば、絶縁膜３０に開口部３８、及び／又は上面視凹部３９を設けて、その絶縁膜３０よりｎ側電極４５を幅広に形成する形態であってもよい。この場合、絶縁膜の外周側面に加え、開口部３８、及び／又は上面視凹部３９の側面にもｎ側電極４５が接し、段差部４５１の長さをより大きく形成することも可能である。
また、本発明の延伸部はｐ型半導体層上に形成されてもよい。ｐ側延伸部７０は、発光素子部１０、２０のｐ型半導体層１４、２４上に形成され、ｐ型半導体層１４、２４と電気的に接触している。光取り出し面側のｐ型半導体層上に形成される電極４０は、光吸収低減のために細く形成されることが望まれるため、断線が起こりやすくなる。よって、ｐ側延伸部７０を形成して、ｎ側延伸部５０と同様の断線防止効果が得られるのは望ましい。さらに、ｐ型半導体層上に形成されるｐ側延伸部７０の下側の絶縁膜３０は、反射層としても機能する。延伸電極で吸収される光を反射させ、光取り出し効率を向上させることができる。
１つの電極（図２Ａの中央に形成されている電極４０）に注目すると、ｎ側延伸部５０（第１の延伸部）が第１の発光素子１０の露出部１２１上に形成され、ｐ側延伸部７０（第２の延伸部）が第２の発光素子２０のｐ型半導体層２４上に形成されており、これにより、第１の発光素子部１０のｎ型半導体層１２と、第２の発光素子部２０のｐ型半導体層２４とが電気的に接続される。このように接続すれば、２つの発光素子部を一体化して発光効率及び光出力を高めた半導体発光素子１が得られる。
なお、図２Ａでは、２つの発光素子部を備えた半導体発光素子１が示されているが、図１のように、第２の発光素子部２０の露出部２２１と第３の発光素子部のｐ型半導体層とを同様に接続し、さらにこれを順次繰り返すことによって、より多くの発光素子部を備えた半導体発光素子１とすることもでき、より発光効率を高めた高出力の半導体発光素子１が得られる。また、この発光素子では、互いに異なる導電型の半導体層同士を接続することによって、第１の発光素子部１０と第２の発光素子部２０とが直列に接続されているが、同じ導電型の半導体層同士を接続することによって、２つの発光素子部を並列に接続することもできる。このように、互いに離間した複数の発光素子部を、本発明の延伸部を有する電極及び絶縁膜でもって接続することにより、信頼性の高い集積型発光素子が得られる。
図２Ａに示すように、第１の発光素子部１０と第２の発光素子部２０との間と、それに連続する第１の発光素子１０の側面及び第２の発光素子部２０の側面とにおける電極４０の部分、すなわち、電極４０のうち、ｎ側延伸部５０とｐ側延伸部７０との接続部６０における電極４０は、ｎ側延伸部５０における電極４０（ｎ側電極４５と称する）よりも幅広にされているのが好ましい。図２Ｂからわかるように、発光素子部１０、２０の間には、２つの段差（第１の発光素子部１０と基板８０との間の段差と、第２の発光素子部２０と基板８０との間の段差）がある。そのため、電極４０は段差部４６１を生じて、通電したときに破断するおそれがある。そこで、段差部４６１が生じる部分を幅広にすることにより段差部４６１の長さを大きくすれば、段差部４６１の電流集中が緩和されて、電極４０の断線が起こりにくくなる。よって、信頼性の高い半導体発光素子１を得ることができる。
また、第１の発光素子部１０と第２の発光素子部２０との間と、それに連続する第１の発光素子部１０の側面及び第２の発光素子部２０の側面とにおいて、絶縁膜３０が電極４０より幅広である（すなわち、接続部６０において、絶縁膜３０の幅が電極４０の幅よりも大きい）と好ましい。これにより電極４０と、第１の発光素子１０及び第２の発光素子２０とを確実に絶縁することができる。
さらに、図２Ａに示すように、ｐ側延伸部７０が第２の発光素子部２０のｐ型半導体層２４上において２つに分岐し、そのｐ側電極４７が、露出されたｎ型半導体層２２（露出部２２１と称する）を囲むように延伸されている。ｐ側電極４７により、第２の発光素子部２０の広い範囲に電流が拡散できるので、第２の発光素子部２０の発光の均一性を高めることができる。
なお、図２Ａ及び図２Ｂのように、第２の発光素子部２０のｐ型半導体層２４上に形成されるｐ側延伸部７０では、ｐ側の電極（ｐ側電極４７を含む）は、絶縁膜３０を介してｐ型半導体層２４上に形成された透光性電極９０上に形成されるのが好ましい。ｐ型半導体層２４上に形成された透光性電極９０を介することで、ｐ側の電極とｐ型半導体層との接触抵抗を低減するとともに、広範囲に電流を拡散し、均一な発光を得ることができる。
また、図２Ａ及び図２Ｂのように、露出部１２１が形成されることにより、当該露出部１２１の周囲に、発光層１３の端面が露出される。上述したｎ側延伸部５０の形態のうち、ｎ側電極４５の全側面が、この発光層１３の端面に対向して形成されている形態であることが好ましく、発光素子部１０、２０の発光を、より均一にできるという効果が得られる。特に、図１のように、ｎ型半導体層１２の露出部１２１を第１の発光素子部１０の角部から離間して内部側に形成した場合には、ｎ側延伸部５０のｎ側電極４５の全側面が、発光層１３の端面に対向する形態になる。そのため、ｎ側電極４５からｐ型半導体層１４に向かって電流を多方向に拡散させることができるので、さらに均一な発光を得ることができる。
さらには、第１の発光素子部１０の露出されたｎ型半導体層１２上に形成されるｎ側延伸部５０のｎ側電極４５が、第１の発光素子部１０と電気的に接続される領域（コンタクト領域４５２）は、第１の発光素子部１０における発光層１３の端面に囲まれているのが好ましい。ｎ型半導体層１０の露出部１２１上に形成されたｎ側延伸部５０において、ｎ側電極４５のコンタクト領域４５２が上述の端面に囲まれている形態であれば、さらに電流を好適に拡散でき、均一な発光が得られるので好ましい。
また、ｎ側電極４５のコンタクト領域４５２の発光層１３端面に対向する外周辺と、発光層１３端面との最短の間隔が一定となるようにコンタクト領域４５２が設けられていると、さらに均一な発光が得られるので好ましい。
また、ｎ側電極４５のコンタクト領域４５２の発光層１３端面に対向する外周辺と、発光層１３端面との最短の間隔が一定となるようにコンタクト領域４５２が設けられていると、さらに均一な発光が得られるので好ましい。
次に、各構成部材について詳述する。
（発光素子部１０、２０）
半導体発光素子１を構成する発光素子部１０、２０としては、いわゆる発光ダイオード、レーザーダイオードなどが好適である。発光素子部１０、２０の形状は特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形又はこれに近い形状のものを利用することができる。特に、三角形、四角形、六角形などの形状であると、半導体発光素子１を形成する際に、複数の発光素子部１０、２０を緻密に配置できるので好ましい。
（発光素子部１０、２０）
半導体発光素子１を構成する発光素子部１０、２０としては、いわゆる発光ダイオード、レーザーダイオードなどが好適である。発光素子部１０、２０の形状は特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形又はこれに近い形状のものを利用することができる。特に、三角形、四角形、六角形などの形状であると、半導体発光素子１を形成する際に、複数の発光素子部１０、２０を緻密に配置できるので好ましい。
（基板８０）
基板８０は、半導体結晶をエピタキシャル成長させるのに適した材料から形成される。窒化物半導体のエピタキシャル成長に適した基板８０としては、Ｃ面、Ａ面、Ｒ面のいずれかを主面とするサファイア（Ａ１２Ｏ３）やスピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性基板、またＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド；ＬｉＮｂＯ３、ＮｄＧａＯ３等の酸化物基板、窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等が挙げられる。また、半導体成長面がオフアングルした基板、或いは凹凸構造が設けられた基板であってもよい。なお、基板８０は、最終的に除去することもできる。さらに、透光性を有する基板であれば、半導体素子構造を積層した主面に対向するもう一方の主面側を光取り出し面とすることも可能である。
基板８０は、半導体結晶をエピタキシャル成長させるのに適した材料から形成される。窒化物半導体のエピタキシャル成長に適した基板８０としては、Ｃ面、Ａ面、Ｒ面のいずれかを主面とするサファイア（Ａ１２Ｏ３）やスピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性基板、またＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド；ＬｉＮｂＯ３、ＮｄＧａＯ３等の酸化物基板、窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等が挙げられる。また、半導体成長面がオフアングルした基板、或いは凹凸構造が設けられた基板であってもよい。なお、基板８０は、最終的に除去することもできる。さらに、透光性を有する基板であれば、半導体素子構造を積層した主面に対向するもう一方の主面側を光取り出し面とすることも可能である。
（ｎ型半導体層１２、２２、発光層１３、２３、ｐ型半導体層１４、２４、）
半導体素子構造としては、例えば、基板８０上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体によって、ｎ型半導体層１２、２２、発光層１３、２３、ｐ型半導体層１４、２４を含む半導体層の積層構造が形成されたものが挙げられる。また、発光層１３、２３を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。半導体積層構造は、例えば、ＭＯＶＰＥ、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）等の公知の技術により形成することができる。また、半導体層の膜厚は特に限定されるものではなく、種々の膜厚のものを適用することができる。発光層１３、２３には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物及び／又はＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。得られる発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、発光層１３、２３のＩｎＧａＮのＩｎ含有量、発光層１３、２３にドープする不純物の種類を変化させる等によって、紫外領域から赤外領域まで変化させることができる。
なお、より具体的な半導体素子構造としては、例えば、ＡｌＧａＮよりなるバッファ層、アンドープＧａＮ層、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子構造のｎ側クラッド層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた多重量子井戸構造の発光層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層とＭｇドープＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子構造のｐ側クラッド層、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ側コンタクト層、等が挙げられる。
半導体素子構造としては、例えば、基板８０上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体によって、ｎ型半導体層１２、２２、発光層１３、２３、ｐ型半導体層１４、２４を含む半導体層の積層構造が形成されたものが挙げられる。また、発光層１３、２３を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造、多重量子井戸構造としてもよい。半導体積層構造は、例えば、ＭＯＶＰＥ、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）等の公知の技術により形成することができる。また、半導体層の膜厚は特に限定されるものではなく、種々の膜厚のものを適用することができる。発光層１３、２３には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物及び／又はＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。得られる発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、発光層１３、２３のＩｎＧａＮのＩｎ含有量、発光層１３、２３にドープする不純物の種類を変化させる等によって、紫外領域から赤外領域まで変化させることができる。
なお、より具体的な半導体素子構造としては、例えば、ＡｌＧａＮよりなるバッファ層、アンドープＧａＮ層、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子構造のｎ側クラッド層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた多重量子井戸構造の発光層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層とＭｇドープＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子構造のｐ側クラッド層、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ側コンタクト層、等が挙げられる。
（透光性電極９０）
透光性電極９０として、光吸収が少なく透過性の高い導電性酸化物を用いるのが好ましい。また、後述の絶縁膜３０には酸化物が用いられることが多く、透光性電極９０と絶縁膜３０とが互いに酸素を含有することで、透光性電極９０と絶縁膜３０との密着性を高めることができる。導電性酸化物としては、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含む酸化物が挙げられる。具体的には、ＺｎＯ、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）、ＩＺＯ（ＩｎドープＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ２Ｏ３）、ＩＦＯ（ＦドープＩｎ２Ｏ３）、ＳｎＯ２、ＡＴＯ（ＳｂドープＳｎＯ２）、ＦＴＯ（ＦドープＳｎＯ２）、ＣＴＯ（ＣｄドープＳｎＯ２）、ＭｇＯ、などの導電性酸化物がある。なかでも、ＩＴＯは、可視光（可視領域）において高い光透過性を有し、導電率の高い材料であることから、透光性電極の材料として好適である。このような透光性電極９０が、例えばｐ型半導体層１２、２２のほぼ全面に形成されることにより、電流を半導体層全体に均一に広げることができる。
透光性電極９０として、光吸収が少なく透過性の高い導電性酸化物を用いるのが好ましい。また、後述の絶縁膜３０には酸化物が用いられることが多く、透光性電極９０と絶縁膜３０とが互いに酸素を含有することで、透光性電極９０と絶縁膜３０との密着性を高めることができる。導電性酸化物としては、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含む酸化物が挙げられる。具体的には、ＺｎＯ、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）、ＩＺＯ（ＩｎドープＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ２Ｏ３）、ＩＦＯ（ＦドープＩｎ２Ｏ３）、ＳｎＯ２、ＡＴＯ（ＳｂドープＳｎＯ２）、ＦＴＯ（ＦドープＳｎＯ２）、ＣＴＯ（ＣｄドープＳｎＯ２）、ＭｇＯ、などの導電性酸化物がある。なかでも、ＩＴＯは、可視光（可視領域）において高い光透過性を有し、導電率の高い材料であることから、透光性電極の材料として好適である。このような透光性電極９０が、例えばｐ型半導体層１２、２２のほぼ全面に形成されることにより、電流を半導体層全体に均一に広げることができる。
（電極４０）
電極４０は、各々の導電型の半導体層とオーミック接触が可能な電極材料であれば、特に限定されない。例えば、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ランタン（Ｌａ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）からなる群から選択された少なくとも一種を含む金属材料や合金材料により形成することができる。また、これらの材料の酸化物又は窒化物も、電極４０の材料として利用できる。これらの材料からなる単層膜であってもよいが、２種以上の材料を積層した多層膜が好ましい。好ましい多層膜構造の構成の例としては、下層からＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｒｈ／Ｗ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｒｈ／Ｗ／Ａｕ／Ｗ／Ｎｉ等が挙げられる。電極４０の最上層をＡｕにより構成することで、導電性ワイヤと良好な接続ができる。また、ＲｈとＡｕとの間にＰｔやＷを積層することによって、ＡｕあるいはＲｈの拡散を防止することができる。なお、各層の材料や厚さは、適宜変更可能である。また、両パッド部４１、４２も同材料、同構成で形成できる。
電極４０は、各々の導電型の半導体層とオーミック接触が可能な電極材料であれば、特に限定されない。例えば、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ランタン（Ｌａ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）からなる群から選択された少なくとも一種を含む金属材料や合金材料により形成することができる。また、これらの材料の酸化物又は窒化物も、電極４０の材料として利用できる。これらの材料からなる単層膜であってもよいが、２種以上の材料を積層した多層膜が好ましい。好ましい多層膜構造の構成の例としては、下層からＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｒｈ／Ｗ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｒｈ／Ｗ／Ａｕ／Ｗ／Ｎｉ等が挙げられる。電極４０の最上層をＡｕにより構成することで、導電性ワイヤと良好な接続ができる。また、ＲｈとＡｕとの間にＰｔやＷを積層することによって、ＡｕあるいはＲｈの拡散を防止することができる。なお、各層の材料や厚さは、適宜変更可能である。また、両パッド部４１、４２も同材料、同構成で形成できる。
（絶縁膜３０）
絶縁膜３０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）よりなる群から選択された少なくとも一種の酸化物、又は窒化物等の材料からなる単層膜、或いは多層膜で形成することができる。より具体的には、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などの材料から形成することができる。特に、ＳｉＯ２の単層膜、ＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ５の多層膜は、反射特性が良好であるので、本発明の絶縁膜３０に好適である。絶縁膜３０の膜厚は、絶縁性や反射特性等を考慮して決定される。例えば、ＳｉＯ２の単層膜から成る絶縁膜３０では、膜厚を５０００Å以上にするのが好ましい。
絶縁膜３０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）よりなる群から選択された少なくとも一種の酸化物、又は窒化物等の材料からなる単層膜、或いは多層膜で形成することができる。より具体的には、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などの材料から形成することができる。特に、ＳｉＯ２の単層膜、ＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ５の多層膜は、反射特性が良好であるので、本発明の絶縁膜３０に好適である。絶縁膜３０の膜厚は、絶縁性や反射特性等を考慮して決定される。例えば、ＳｉＯ２の単層膜から成る絶縁膜３０では、膜厚を５０００Å以上にするのが好ましい。
本発明の半導体発光素子１の製造工程を、図２を参照しながら具体的に説明する。
（半導体積層工程）
サファイア基板８０上に、窒化物半導体を有するｎ型半導体層１２、２２、発光層１３、２３、ｐ型半導体層１４、２４を順に積層して素子構造を形成する。
（半導体積層工程）
サファイア基板８０上に、窒化物半導体を有するｎ型半導体層１２、２２、発光層１３、２３、ｐ型半導体層１４、２４を順に積層して素子構造を形成する。
（発光素子部１０、２０形成工程）
レジスト及びＳｉＯ２等の酸化膜をマスクとしてドライエッチング法にて、ｐ型半導体層１４、２４、発光層１３、２３、ｎ型半導体層１２、２２の一部をエッチングして、半楕円状の露出部１２１、２２１を含むｎ型半導体層を露出させ、複数の島状の素子構造を形成する。
その後、新たなレジスト及びＳｉＯ２等の酸化膜をマスクに、隣接する素子構造の間及び外周部に位置するｎ型半導体層を、基板８０が露出するまでエッチングして素子分離を行い、露出部１２１、２２１をそれぞれ有する発光素子部１０、２０を形成する。
レジスト及びＳｉＯ２等の酸化膜をマスクとしてドライエッチング法にて、ｐ型半導体層１４、２４、発光層１３、２３、ｎ型半導体層１２、２２の一部をエッチングして、半楕円状の露出部１２１、２２１を含むｎ型半導体層を露出させ、複数の島状の素子構造を形成する。
その後、新たなレジスト及びＳｉＯ２等の酸化膜をマスクに、隣接する素子構造の間及び外周部に位置するｎ型半導体層を、基板８０が露出するまでエッチングして素子分離を行い、露出部１２１、２２１をそれぞれ有する発光素子部１０、２０を形成する。
（絶縁膜３０形成工程）
素子分離した一方の発光素子部（例えば、第１の発光素子部１０）の露出部１２１に露出したｎ型半導体層１２から、基板８０の露出領域を経て、隣接した発光素子部（例えば、第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４にかけて、膜厚０．５μｍのＳｉＯ２からなる絶縁膜３０を成膜する。
絶縁膜３０は、発光素子部１０、２０間のサファイア基板８０の露出領域、及び隣接する発光素子部１０、２０の積層体段差部（ｐ型半導体層の周縁部を含む）を被覆している。
また、絶縁膜３０は、一方の発光素子部（第１の発光素子部１０）のｎ型半導体層１２の露出部１２１全体を被覆するように延伸して形成し、ｎ型半導体層１２の露出部１２１の中央付近に幅１０μｍの開口部３８を有する。
さらに、絶縁膜３０は、もう一方の発光素子部（第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４上にも延伸し、途中で二股に枝分かれし、そして第２の発光素子部２０のｎ型半導体層２２の露出部２２１を囲むように幅１６μｍで形成する。
素子分離した一方の発光素子部（例えば、第１の発光素子部１０）の露出部１２１に露出したｎ型半導体層１２から、基板８０の露出領域を経て、隣接した発光素子部（例えば、第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４にかけて、膜厚０．５μｍのＳｉＯ２からなる絶縁膜３０を成膜する。
絶縁膜３０は、発光素子部１０、２０間のサファイア基板８０の露出領域、及び隣接する発光素子部１０、２０の積層体段差部（ｐ型半導体層の周縁部を含む）を被覆している。
また、絶縁膜３０は、一方の発光素子部（第１の発光素子部１０）のｎ型半導体層１２の露出部１２１全体を被覆するように延伸して形成し、ｎ型半導体層１２の露出部１２１の中央付近に幅１０μｍの開口部３８を有する。
さらに、絶縁膜３０は、もう一方の発光素子部（第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４上にも延伸し、途中で二股に枝分かれし、そして第２の発光素子部２０のｎ型半導体層２２の露出部２２１を囲むように幅１６μｍで形成する。
（電極形成工程）
ｐ型半導体層１４、２４上と、ｐ型半導体層１４、２４の上に延伸された絶縁膜３０上とに、膜厚１７００ÅのＩＴＯからなる透光性電極９０を成膜する。
次に、下層よりＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ＝１５／２０００／４０００Åからなる電極４０を成膜する。その電極４０は、発光素子部１０、２０間のサファイア基板８０の露出領域、及び隣接する発光素子部１０、２０の積層体段差部において、幅広（幅３０μｍ）に形成する。
また、電極４０は、一方の発光素子部（第１の発光素子部１０）のｎ型半導体層１２の露出部１２１に、幅狭（幅２０μｍ）に延伸して形成する。電極４０のｎ側の延伸部（ｎ側電極４５）は、絶縁膜３０の開口部３８において、ｎ型半導体層１２と電気的に接続される。
さらに電極４０は、もう一方の発光素子部（第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４上にも延伸し、途中で二股に枝分かれし、そして第２の発光素子部２０のｎ型半導体層２２の露出部２２１を囲むように幅６μｍで形成する。ｐ型半導体層２４上に延伸した電極４０は、透光性電極９０を介してｐ型半導体層２４と電気的に接続される。
ｐ型半導体層１４、２４上と、ｐ型半導体層１４、２４の上に延伸された絶縁膜３０上とに、膜厚１７００ÅのＩＴＯからなる透光性電極９０を成膜する。
次に、下層よりＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ＝１５／２０００／４０００Åからなる電極４０を成膜する。その電極４０は、発光素子部１０、２０間のサファイア基板８０の露出領域、及び隣接する発光素子部１０、２０の積層体段差部において、幅広（幅３０μｍ）に形成する。
また、電極４０は、一方の発光素子部（第１の発光素子部１０）のｎ型半導体層１２の露出部１２１に、幅狭（幅２０μｍ）に延伸して形成する。電極４０のｎ側の延伸部（ｎ側電極４５）は、絶縁膜３０の開口部３８において、ｎ型半導体層１２と電気的に接続される。
さらに電極４０は、もう一方の発光素子部（第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４上にも延伸し、途中で二股に枝分かれし、そして第２の発光素子部２０のｎ型半導体層２２の露出部２２１を囲むように幅６μｍで形成する。ｐ型半導体層２４上に延伸した電極４０は、透光性電極９０を介してｐ型半導体層２４と電気的に接続される。
実施例１で製造される半導体発光素子１のうち、ｎ側延伸部５０の形態を図４のように変形したものについての製造工程を、具体的に説明する。なお、（半導体積層工程）及び（素子形成工程）は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
（絶縁膜３０形成工程）
素子分離した一方の発光素子部（例えば、第１の発光素子部１０）の露出部１２１に露出したｎ型半導体層１２から、基板８０の露出領域を経て、隣接した発光素子部（例えば、第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４にかけて、膜厚０．５μｍのＳｉＯ２からなる絶縁膜３０を成膜する。
絶縁膜３０は、発光素子部１０、２０間のサファイア基板８０の露出領域、及び隣接する発光素子部１０、２０の積層体段差部（ｐ型半導体層の周縁部を含む）を被覆している。この領域の絶縁膜３０は、幅６０μｍで幅広に形成する。
また、絶縁膜３０は、一方の発光素子部（第１の発光素子部１０）のｎ型半導体層１２の露出部１２１に、幅８μｍで幅狭に延伸して形成する。
さらに、絶縁膜３０は、もう一方の発光素子部（第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４上にも延伸し、途中で二股に枝分かれし、そして第２の発光素子部２０のｎ型半導体層２２の露出部２２１を囲むように幅１６μｍで形成する。
素子分離した一方の発光素子部（例えば、第１の発光素子部１０）の露出部１２１に露出したｎ型半導体層１２から、基板８０の露出領域を経て、隣接した発光素子部（例えば、第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４にかけて、膜厚０．５μｍのＳｉＯ２からなる絶縁膜３０を成膜する。
絶縁膜３０は、発光素子部１０、２０間のサファイア基板８０の露出領域、及び隣接する発光素子部１０、２０の積層体段差部（ｐ型半導体層の周縁部を含む）を被覆している。この領域の絶縁膜３０は、幅６０μｍで幅広に形成する。
また、絶縁膜３０は、一方の発光素子部（第１の発光素子部１０）のｎ型半導体層１２の露出部１２１に、幅８μｍで幅狭に延伸して形成する。
さらに、絶縁膜３０は、もう一方の発光素子部（第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４上にも延伸し、途中で二股に枝分かれし、そして第２の発光素子部２０のｎ型半導体層２２の露出部２２１を囲むように幅１６μｍで形成する。
（電極形成工程）
ｐ型半導体層１４、２４上と、ｐ型半導体層１４、２４の上に延伸された絶縁膜３０上とに、膜厚１７００ÅのＩＴＯからなる透光性電極９０を成膜する。
次に、下層よりＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ＝１５／２０００／４０００Åからなる電極４０を成膜する。その電極４０は、発光素子部１０、２０間のサファイア基板８０の露出領域、及び隣接する発光素子部１０、２０の積層体段差部において、幅広（幅３２μｍ）に形成する。
また、電極４０は、一方の発光素子部（第１の発光素子部１０）のｎ型半導体層１２の露出部１２１に、幅狭（幅２０μｍ）に延伸して形成する。電極４０のｎ側の延伸部（ｎ側電極４５）は、ｎ型半導体層１２の上に形成された絶縁膜３０の幅狭部分よりも広い幅で形成する。そして、ｎ側電極４５は、絶縁膜３０の狭幅部分の両側において、ｎ型半導体層１２と電気的に接続される。
さらに、電極４０は、もう一方の発光素子部（第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４上にも延伸し、途中で二股に枝分かれし、そして第２の発光素子部２０のｎ型半導体層２２の露出部２２１を囲むように幅６μｍで形成する。ｐ型半導体層２４上に延伸した電極４０は、透光性電極９０を介してｐ型半導体層２４と電気的に接続される。
ｐ型半導体層１４、２４上と、ｐ型半導体層１４、２４の上に延伸された絶縁膜３０上とに、膜厚１７００ÅのＩＴＯからなる透光性電極９０を成膜する。
次に、下層よりＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ＝１５／２０００／４０００Åからなる電極４０を成膜する。その電極４０は、発光素子部１０、２０間のサファイア基板８０の露出領域、及び隣接する発光素子部１０、２０の積層体段差部において、幅広（幅３２μｍ）に形成する。
また、電極４０は、一方の発光素子部（第１の発光素子部１０）のｎ型半導体層１２の露出部１２１に、幅狭（幅２０μｍ）に延伸して形成する。電極４０のｎ側の延伸部（ｎ側電極４５）は、ｎ型半導体層１２の上に形成された絶縁膜３０の幅狭部分よりも広い幅で形成する。そして、ｎ側電極４５は、絶縁膜３０の狭幅部分の両側において、ｎ型半導体層１２と電気的に接続される。
さらに、電極４０は、もう一方の発光素子部（第２の発光素子部２０）のｐ型半導体層２４上にも延伸し、途中で二股に枝分かれし、そして第２の発光素子部２０のｎ型半導体層２２の露出部２２１を囲むように幅６μｍで形成する。ｐ型半導体層２４上に延伸した電極４０は、透光性電極９０を介してｐ型半導体層２４と電気的に接続される。
本発明の半導体発光素子は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレター等、種々の光源に使用することができる。また、本発明の延伸部は、半導体発光素子のみならず、個々に機能する複数の半導体素子部を集積し、その各半導体素子部を接続する電極を備えた半導体素子の電極構造に適用することができる。
１ 半導体発光素子
１０ 第１の発光素子部
１２ ｎ型半導体層
１３ 発光層
１２１ 露出部
１４ ｐ型半導体層
２０ 第２の発光素子部
２２ ｎ型半導体層
２３ 発光層
２２１ 露出部
２４ ｐ型半導体層
３０ 絶縁膜
３５１ 絶縁膜の側面
３８ 開口部
３９ 上面視凹部
４０ 電極
４１ ｎ側パッド部
４２ ｐ側パッド部
４５ ｎ側電極
４５１、４６１ 段差部
４５２ コンタクト領域
４７ ｐ側電極
５０ ｎ側延伸部
６０ 接続部
７０ ｐ側延伸部
８０ 基板
９０ 透光性電極
１００ 集積型半導体発光素子
１０ 第１の発光素子部
１２ ｎ型半導体層
１３ 発光層
１２１ 露出部
１４ ｐ型半導体層
２０ 第２の発光素子部
２２ ｎ型半導体層
２３ 発光層
２２１ 露出部
２４ ｐ型半導体層
３０ 絶縁膜
３５１ 絶縁膜の側面
３８ 開口部
３９ 上面視凹部
４０ 電極
４１ ｎ側パッド部
４２ ｐ側パッド部
４５ ｎ側電極
４５１、４６１ 段差部
４５２ コンタクト領域
４７ ｐ側電極
５０ ｎ側延伸部
６０ 接続部
７０ ｐ側延伸部
８０ 基板
９０ 透光性電極
１００ 集積型半導体発光素子
Claims (11)
- 基板上に、少なくとも第１の発光素子部と第２の発光素子部とを有し、
前記第１と第２の発光素子部との間には絶縁膜が形成され、
さらに当該絶縁膜の上には前記第１と第２の発光素子部を電気的に接続する電極が形成され、
前記電極及び絶縁膜はそれぞれ前記第１の発光素子部上方において延伸され、
前記電極及び絶縁膜がともに延伸してなる延伸部を有し、
当該延伸部において、前記電極が前記絶縁膜より幅広であり、前記電極が前記絶縁膜の延伸方向の側面と接して前記第１の発光素子部と電気的に接続される半導体発光素子。 - 前記第１と第２の発光素子部との間、及びそれに連続する前記第１と第２の発光素子部の側面における前記電極は、前記延伸部における前記電極より幅広である請求項１に記載の半導体発光素子。
- 前記第１と第２の発光素子部との間、及びそれに連続する前記第１と第２の発光素子部の側面において、前記絶縁膜が前記電極より幅広である請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
- 前記第１の発光素子部は、前記基板上に一部が露出されたｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層と、を順に有し、
前記第１の発光素子部の前記露出されたｎ型半導体層上に第１の前記延伸部を有し、
前記電極は、前記ｎ型半導体層と電気的に接続される請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の半導体発光素子。 - 前記第２の発光素子部は、前記基板上に一部が露出されたｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層と、を順に有し、
前記電極及び絶縁膜はそれぞれ前記第２の発光素子部上方においても延伸され、
前記電極及び絶縁膜がともに延伸してなる第２の延伸部を当該第２の発光素子部の前記ｐ型半導体層上に有し、
前記電極は、前記第１の発光素子部の前記露出されたｎ型半導体層と、前記第２の発光素子部の前記ｐ型半導体層とを電気的に接続する請求項４に記載の半導体発光素子。 - 前記第２の延伸部は、途中で分岐して、前記露出されたｎ型半導体層を囲むように形成されている請求項５に記載の半導体発光素子。
- 前記第２の延伸部において、前記電極が前記絶縁膜の両側で前記第２の発光素子部と電気的に接続される請求項５又は６に記載の半導体発光素子。
- 前記第２の延伸部において、前記絶縁膜は第２の発光素子部を露出する開口部を有し、前記電極が当該開口部で前記第２の発光素子部と電気的に接続される請求項５又は６に記載の半導体発光素子。
- 前記第２の発光素子部のｐ型半導体層上に前記第２の延伸部における前記絶縁膜を介して形成された透光性電極を有し、
前記第２の延伸部において、前記電極は、前記透光性電極を介して前記第２の発光素子部と電気的に接続される請求項５乃至８のうちのいずれか１項に記載の半導体発光素子。 - 前記第１の発光素子部において、前記露出されたｎ型半導体層の周囲に前記発光層端面が露出され、前記第１の延伸部における前記電極の全側面は、前記発光層端面に対向して形成されている請求項４乃至９のうちのいずれか１項に記載の半導体発光素子。
- 前記第１の延伸部における前記電極が当該第１の発光素子部と電気的に接続される領域は、前記発光層端面に囲まれている請求項１０に記載の半導体発光素子。
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