JP5443286B2 - フェイスアップ型光半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は発光ダイオード（LED）等の光半導体装置、特に、フェイスアップ型光半導体装置に関する。
一般に、フェイスアップ型光半導体装置は、絶縁性の成長基板に形成されたｎ型半導体層、発光層としての活性層及びｐ型半導体層の各半導体層と、ｐ型半導体層及び活性層の一部を除去して残存したｐ型半導体層の全面に形成された透明電極層と、透明電極層上に形成されたｐ側電極と、露出したｎ型半導体層上に形成されたｎ側電極とによって構成されている。この場合、透明電極層は光半導体装置全体に亘って均一に電流拡散させて発光分布を均一にさせる機能を有する。しかしながら、単純に透明電極層だけでは、電流はｐ側電極からｎ側電極を結ぶ中央部の最短距離の直線上付近に集中して流れ、従って、発光分布はこの直線上に集中して不均一となる。
図２６は第１の従来のフェイスアップ型光半導体装置を示す上面図である（参照：特許文献１の図５）。図２６のフェイスアップ型光半導体装置は上方から見て正方形をなしている。
図２６において、成長基板１０１上に、ｎ型半導体層１０２、発光層としての活性層１０３及びｐ型半導体層１０４を形成し、ｐ型半導体層１０４及び活性層１０３の一部を除去して残存したｐ型半導体層１０４の光半導体素子外周部を除く全面に透明電極層１０５を形成する。透明電極層１０５上に形成されたｐ側電極１０６は電極台座部（以下、パッド部）１０６１及び２次延伸部（以下、補助電極部）１０６２ａ、１０６２ｂによって構成されている。また、露出したｎ型半導体層１０２上にｎ側電極１０７が形成されている。ｐ側電極１０６とｎ側電極１０７との間の距離を略一定にすることによりｐ側電極１０６からｎ側電極１０７へ流れる電流は図２６の実線矢印に示すごとく均一に拡散する。この場合、ｐ側電極１０６とｎ側電極１０７との間の距離が後述の電流拡散距離Dより小さければ、ｐ側電極１０６からｎ側電極１０７へ流れる電流はｎ側電極１０７側の透明電極層１０５の端に到達し、従って、その間の半導体層特に活性層１０３全体に亘って均一に電流を供給できる。この結果、発光分布は均一となる。
図２７は第２の従来のフェイスアップ型光半導体装置を示す上面図である。図２７のフェイスアップ型光半導体装置は上方から見て長方形をなしている。すなわち、近年、液晶表示装置のバックライト用光源として薄型装置に搭載されることが多く、このような薄型装置の形状に合わせて光半導体装置が上方から見て長方形をなしている。尚、本明細書においては、長方形の短い辺に平行な方向を短手方向、長方形の長い辺に平行な方向を長手方向とする。
図２７の（Ａ）においても、図２６と同様に、成長基板１０１上に、ｎ型半導体層１０２、活性層１０３、ｐ型半導体層１０４、透明電極層１０５及びｎ側電極１０７が形成されているが、ｐ側電極１０６’はパッド部のみからなる（参照：特許文献２の図１）。つまり、図２６の補助電極部１０６２ａ、１０６２ｂは存在しない。これにより、ｐ側電極１０６’ 及びｎ側電極１０７が短手方向の幅に対して占める割合を大きくすれば、電流は短手方向にある程度均一に拡散する。
しかしながら、図２７の（Ａ）においては、ｐ側電極１０６’とｎ側電極１０７との間の距離はやはり一定ではなく、この結果、図２７の（Ａ）の太線矢印に示すごとく、ｐ側電極１０６’からの電流はｐ側電極１０６’からｎ側電極１０７を結ぶ短手方向の中央に集中して流れる。しかも、ｐ側電極１０６’からｎ側電極１０７へ流れる電流のうち短手方向の中央及び側方に流れた電流は、ｐ側電極１０６’とｎ側電極１０７との距離が後述の電流拡散距離Dより大きければ、図２７の（Ａ）の太線矢印及び細線矢印に示すごとく、ｎ側電極１０７側の透明電極層１０５の端まで十分に到達できず、ｐ側電極１０６’付近に比べ発光強度が著しく弱い弱発光領域１０８が発生する。従って、発光分布は不均一となる。また、図２７の（Ａ）からも分かるように、短手方向外側にも電流を流すためにはｐ側電極１０６’とｎ側電極１０７の両電極を短手方向に対して十分な割合を占めるように形成しなければならない。この結果、光半導体装置の光取り出し面が小さくなる。つまり、ｐ型半導体層１０４に対するｐ側電極１０６’が占める割合が大きくなり、ｐ側電極１０６’が活性層１０３からの発光に対して影となり、光取り出し効率つまり光出力が低下する。
図２７の（Ｂ）においては、図２７の（Ａ）における活性層１０３、ｐ型半導体層１０４及び透明電極層１０５の中央部を除去した活性層１０３’、ｐ型半導体層１０４’及び透明電極層１０５’を設け、これにより、光半導体装置の中央部での電流集中を回避する（参照：特許文献２の図５）。
しかしながら、図２７の（Ｂ）においては、ｐ型半導体層１０４’及び活性層１０３’を除去するので、電流が短手方向外側にも流れやすくなり、発光分布の不均一はある程度改善されるが、活性層を除去する分、光半導体装置１個あたりの活性層１０３の面積つまり発光領域が減ることとなり、光出力が低下する。しかも、ｐ側電極１０６’とｎ側電極１０７との間の距離はやはり一定ではなく、ｐ側電極１０６’からｎ側電極１０７へ流れる電流は図２７の（Ａ）に比較して改善されるものの、図２７の（Ａ）の場合と同様に、図２７の（Ｂ）の細線矢印に示すごとく、短手方向の側方に流れた電流は、ｐ側電極１０６’とｎ側電極１０７との距離が後述の電流拡散距離Dより大きければ、ｎ側電極１０７側の透明電極層１０５’の端に十分に到達できず、やはり、弱発光領域１０８ａ、１０８ｂが発生する。従って、発光分布は不均一となる。
図２８は図２６のパッド部及び補助電極部よりなるｐ側電極を図２７の長方形のフェイスアップ型光半導体装置に適用した場合の比較例としてのフェイスアップ型光半導体装置を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図２８においては、Ｃ面サファイア基板１上にｎ型GaN層２、活性層３及びｐ型GaN層４の各半導体層を形成する。また、ｐ型GaN層４及び活性層３の一部を除去して残存したｐ型GaN層４の全面に透明電極層５を形成する。さらに、透明電極層５上にパッド部６１及び補助電極部６２ａ、６２ｂよりなるｐ側電極６を形成する。さらにまた、露出したｎ型GaN層２上にｎ側電極７を形成する。
図２８のフェイスアップ型光半導体装置においては、長手方向が約510μmかつ短手方向が約310μmの長方形をなしている。また、ｐ側電極６のパッド部６１及びｎ側電極７はワイヤボンディング可能な直径約60μmの円形をなしている。さらに、ｐ側電極６の補助電極部６２ａ、６２ｂはｎ側電極７を中心とする円周上に形成されているので、ｐ側電極６の補助電極部６２ａ、６２ｂとｎ側電極７との間隔がほぼ一定となっている。従って、ｐ側電極６とｎ側電極７との間に流れる電流は均一に拡散され、かつ補助電極部６２ａ、６２ｂによりｐ側電極６（パッド部６１）の面積を小さくすることが可能となり、この結果、光取出し面に対するｐ側電極６が占める割合が小さくなって光出力を増大できる。
特開２００５−３９２６４号公報 特開２００８−４７２９号公報
しかしながら、図２８に示す比較例においては、図２９に示すように、以下の課題がある。
電気抵抗率が一定の基では、電流はｐ側電極６とｎ側電極７との距離が最短の経路を流れる。この場合、ｐ側電極６の補助電極部６２ａ、６２ｂとｎ側電極７との間の距離は略一定であるので、電流は、図２９の実線及び点線矢印で示すごとく、ｐ側電極６とｎ側電極７との間で均一に拡散する。しかしながら、ｐ側電極６及びｎ側電極７に挟まれていない領域（弱発光領域とする）２０１ａ、２０１ｂの透明電極層５には電流が流れにくいために他の領域よりも発光が弱くなり、発光分布が不均一となる。
尚、補助電極部６２ａ、６２ｂを弱発光領域２０１ａ、２０１ｂまで延伸することも考えられるが、この場合、光半導体装置の長手方向を延伸することになり、ｐ側電極６とｎ側電極７との間隔が一定でなくなり、従って、電流集中領域が生じることになり、好ましくない。
他方、透明電極層５内の電流拡散状態は透明電極層５の単位長さ当りのシート抵抗及び透明電極層５と半導体層（この場合、ｐ型GaN層４）との接触抵抗率で決定される。図２９の実線矢印は透明電極層５、ｐ型GaN層４及び活性層３のいずれかに電流の大部分が流れていることを示し、点線矢印は、大部分の電流が活性層３を通過し、ｎ型GaN層２内を流れていることを示している。図２９に示すように、ｐ側電極６からの電流のほとんどはｎ側電極７側の透明電極層５の端へ到達せずに、領域２０２において活性層３よりも下のｎ型GaN層２内を流れる。ここで、透明電極層５の領域２０２に電流がほとんど流れないことはその下の活性層３にも電流がほとんど流れず、その活性層３の電流密度が小さいことを意味する。従って、領域２０２は弱発光領域となる。
このように、図２８に示す比較例においては、大きな弱発光領域２０１ａ、２０１ｂ、２０２が存在し、この結果、発光分布が均一でないという課題があった。
尚、発光分布が完全に均一な光半導体装置の理想的な電流密度は透明電極層全体に亘って一定値を示す。つまり、光半導体装置内で最も強く発光する領域と最も弱く発光する領域との発光強度の差つまり電流密度J(d)の差が小さいことを示す。しかし、図２８のフェイスアップ型光半導体装置においては、ｐ側電極６及びｎ側電極７が半導体層（４、３、２）の積層方向と垂直方向（光半導体装置の平面方向）に離れて配置されているので、光半導体装置の端部つまりｎ側電極７まで十分に電流を拡散させることができず、上述のごとく、発光分布が不均一となって弱発光領域２０１ａ、２０１ｂ、２０２が発生していた。
光半導体装置内の発光強度差を小さくして弱発光領域２０２を小さく、つまり、電流拡散距離Dを大きくする方法として次の３つの方法が考えられる。
第１に、透明電極層５を厚くしてシート抵抗ρITOを下げる方法である。シート抵抗が低下すると、d=0での電流密度J(d)が低下し、他方、ｎ側電極７での電流密度J(d)が増加し、これにより、理想的な電流密度J(d)の分布が得られる。しかし、この方法は透明電極層５を光が通過する際に光吸収量が増加して光取出し効率を低下させる。また、シート抵抗を5Ω／□より低下させることは、製造上困難である。さらに、成膜時間が長くなり、ウェハ内の膜厚均一性保持の点から歩留りの低下、製造コストの上昇を招く。
第２に、透明電極層５と半導体層（この場合、ｐ型GaN層４）との間の接触抵抗率r2を上げる方法である。しかし、この方法は光半導体装置の順方向電圧を上昇させる。
第３に、供給電流Isを大きくして活性層３に流れ込む電流を飽和させ、これにより、電流拡散距離Dを大きくする方法である。しかし、この方法はパッド６１に接続されたボンディングワイヤ及び細い補助電極部６２ａ、６２ｂに大量の電流を流すことになり、ボンディングワイヤの断線及び補助電極部６２ａ、６２ｂの剥離等の信頼性の低下を招き、さらに、電流密度増大による内部量子効率の低下も招く。
上述の課題を解決するために、本発明に係るフェイスアップ型光半導体装置は、第１の導電型の第１の半導体層と、第１の半導体層上に設けられた活性層と、活性層上に設けられた第２の導電型の第２の半導体層と、第２の半導体層上に設けられた透明電極層と、第２の半導体層上あるいは透明電極層上に設けられパッド部及び該パッド部に接続された補助電極部を有する第１の電極と、第１の半導体層の露出した領域に設けられた第２の電極と、補助電極部と第２の電極との間に位置し、補助電極部と物理的に独立し、透明電極層に接して設けられた少なくとも１つの外側独立電極とを具備する。補助電極部は第２の電極を中心とする第１の円周もしくはその接線上に設けられている。外側独立電極は、第２の電極を中心とする第２の円周もしくはその接線上に、第２の円周もしくはその接線に沿うように円弧状あるいは直線状に設けられている。外側独立電極は第１の電極と第２の電極とが形成する電場の等電位線上に形成されている。外側独立電極は透明電極層のシート抵抗より小さいシート抵抗を有する。補助電極部の第１の円周と外側独立電極の第２の円周との第２の電極を中心とする円の第１の半径方向距離は、外側独立電極が設けられていないと仮定した場合における透明電極層の電流密度が極小値を示す領域と第１の電極のパッド電極との距離である極小値距離より小さい。これにより、光半導体装置の側方の弱発光領域が縮小する。
また、第１の半径方向距離が極小値距離に近いときには、外側独立電極が受け取る電流は小さいので、発光分布の改善は小さい。このため、好ましくは、第１の半径方向距離は、外側独立電極が設けられていないと仮定した場合においてパッド部直下の電流密度と極小値となる電流密度との電流密度差を１としたときに、極小値との電流密度との差が0.01となる電流密度を示す電流拡散距離以下である。たとえば、透明電極層のシート抵抗は約10Ω／□〜25Ω／□であり、第２の半導体層と透明電極層との接触抵抗率は約5×10-4 Ωcm2〜7×10-3 Ωcm2であり、電流拡散距離は約170μmである。さらに、好ましくは、外側独立電極が受け取る電流を大きくするために、第１の半径方向距離は電流拡散距離の15〜90％とすることもできる。
また、本発明に係るフェイスアップ型光半導体装置は、さらに、補助電極部と第２の電極との間に設けられた少なくとも１つの中央独立電極を具備する。中央独立電極は第２の電極を中心とする第３の円周もしくはその接線上に第３の円周もしくはその接線に沿うように設けられる。これにより、光半導体装置の中央部の弱発光領域が縮小する。
さらに、本発明に係るフェイスアップ型光半導体装置は、補助電極部及び補助電極部に隣接する外側独立電極の間あるいは隣接する２つの外側独立電極の間に設けられ、かつ第２の電極を中心とする第４の円周もしくは接線上に第４の円周あるいはその接線上に沿うように設けられた少なくとも１つの透明絶縁層を具備する。この透明絶縁層は、第４の円周と、補助電極部の外側端部あるいは隣接する２つの外側独立電極の第１の電極側の外側独立電極の外側端部と第２の電極の中心とを結ぶ直線と、の交点を含むように形成される。上述の交点から透明絶縁層の外側端部までの距離と、第１の円周と補助電極部に隣接する外側独立電極が形成された第２の円周との第２の電極を中心とする第４の半径方向距離あるいは隣接する２つの外側独立電極が形成された２つの第２の円周の第２の電極を中心とする半径方向距離と、の合計が極小値距離より小さい。これにより、透明絶縁層は電流を装置の外側へ拡散して光半導体装置の側方の弱発光領域をさらに縮小させる。
また、同様な透明絶縁層を外側独立電極と中央独立電極との間に設ける。この透明絶縁層は電流を装置の中央へ拡散して光半導体装置の中央部の弱発光領域をさらに縮小させる。
本発明によれば、外側独立電極、中央独立電極あるいは透明絶縁層によって弱発光領域が縮小するので、発光分布を均一にできる。すなわち、補助電極部とは物理的に分断された外側独立電極および／または中央独立電極、第１の電極と第２の電極との間に配置することによって、第1の電極から第2の電極に向う方向の透明電極層の実質のシート抵抗を下げ、これにより該方向の電流拡散を促進して電流密度分布つまり発光分布を均一化できる。また、外側独立電極あるいは中央独立電極は第１の電極と第２の電極が形成する電場の同電位上に配置されるので、同電位方向の電流拡散も促進され、これによっても、電流密度分布つまり発光分布を均一化できる。さらに補助電極、外側独立電極、中央独立電極の端部近傍に透明絶縁層を形成し電流の拡散方向を制御することでさらに光半導体装置全体に亘って電流を拡散可能とし、これによっても発光分布を均一化できる。
本発明に係るフェイスアップ型光半導体装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。 図１のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図１の発光領域を説明するための図２の（Ａ）の拡大図である。 図１、図２のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１のフェイスアップ型光半導体装置の第１の変更例を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は一部切り欠いた部分斜視図である。 図５のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図５、図６のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１のフェイスアップ型光半導体装置の第２の変更例を示す斜視図である。 図８のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図８、図９のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明に係るフェイスアップ型光半導体装置の第２の実施の形態を示す斜視図である。 図１１のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図１１の発光領域を説明するための図１２の（Ａ）の拡大図である。 図１１、図１２のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明に係るフェイスアップ型光半導体装置の第３の実施の形態を示す斜視図である。 図１５のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図１５、図１６の透明絶縁層による透明電極層５内の電流拡散を説明する図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。 図１５の発光領域を説明するための図１６の（Ａ）の拡大図である。 図１８の変更例を示す図である。 図１５、図１６のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明が適用されたフェイスアップ型光半導体装置の他の例を示す上面図である。 本発明が適用されたフェイスアップ型光半導体装置のさらに他の例を示す上面図である。 本発明が適用されたバックライト用光源の第１の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフェイスアップ型光半導体装置アセンブリの上面図である。 本発明が適用されたバックライト用光源の第２の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフェイスアップ型光半導体装置アセンブリの上面図である。 本発明が適用されたバックライト用光源の第３の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフェイスアップ型光半導体装置アセンブリの上面図である。 第１の従来のフェイスアップ型光半導体装置を示す上面図である。 第２の従来のフェイスアップ型光半導体装置を示す上面図である。 図２６のパッド部及び補助電極部よりなるｐ側電極を図２７の長方形のフェイスアップ型光半導体装置に適用した場合の比較例としてのフェイスアップ型光半導体装置を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図２８のフェイスアップ型光半導体装置の課題を説明するための上面図である。 極小値距離Dm及び電流拡散距離Dを説明するためのグラフである。 図３０のグラフを規格化したグラフである。
図１は本発明に係るフェイスアップ型光半導体装置の第１の実施の形態を示す斜視図、図２は図１のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１、図２においては、図２８の比較例に対し、図２９の弱発光領域２０１ａ、２０１ｂに相当する領域の透明電極層５上の、円形のｎ側電極７を中心とする円周もしくはその接線上にこの円周もしくはその接線に沿うように外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂを付加する。尚、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂは上述の同心円の円周の接線上の直線状とすることもできる。この場合、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂは長過ぎると、発光分布が不均一となるので、各外側独立電極の長さは50μm以下とする。つまり、同一円周上に設けられた外側独立電極、あるいは、同一円周の接線上に設けられた外側独立電極である、外側独立電極８１ａと８１ｂ、８２ａと８２ｂ、８３ａと８３ｂは、それぞれ、ｎ側電極７からの距離が同じとなるよう配置されており、すなわち等電位となるよう配置されている。尚、外側独立電極は、円弧状、直線状、いずれも一定幅で形成されるが、透明電極層５との剥離防止のために、端部にＲ加工を施してもよい。
外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂはｐ側電極６と同一材料からなり、もしくは透明電極層５のシート抵抗より小さいシート抵抗の金属等の材料からなる。従って、ｐ側電極６と同時に形成可能であるが、ｐ側電極６とは物理的に分離され、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂも互いに物理的に分離されている。
補助電極部６２ａ、６２ｂ、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、外側独立電極８２ａ、８２ｂ、外側独立電極８３ａ、８３ｂの半径方向距離L1、L2、L3（図３参照）は各外側独立電極からの電流密度がほぼ均一となるように決定される。尚、補助電極部は、n側電極７を中心とする円周もしくはその接線上に、その円周もしくはその接線に沿うように円弧状あるいは直線状に設けられる。外側独立電極８１ａ、８１ｂ（８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ）がｎ側電極７を中心とする円周上からずれると、電流は外側独立電極８１ａ、８１ｂ（８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ）とｎ側電極７との最短距離の直線上に集中し、従って、発光分布は均一とならない。
外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂは透明電極層５内のｐ側電極６からｎ側電極７に向かう電流の一部を光半導体装置の短手方向端部の透明電極層５内に拡散させ、これにより、図２９の弱発光領域２０１ａ、２０１ｂを縮小するようにする。これを図２の（Ａ）の拡大図である図３を用いて説明する。尚、図３における実線矢印は透明電極層５内を流れる電流を示し、従って、実線矢印の領域は実質的に発光領域を示している。
外部独立電極、補助電極部の半径方向距離については、比較サンプルの電流拡散状態に基づいて設定することができる。比較サンプルとして、外側独立電極の存在しない点で構成の異なる図２８に示す光半導体装置を用いる。比較サンプルの電流拡散状態は、シミュレーションにより求めることができ、以下、図３０を参照して説明する。図３０の下図の実線矢印及び点線矢印で示す電流密度J(d)を有するｐ側電極６（パッド６１）からｎ側電極７への電流は、ｐ側電極６から透明電極層５を距離dだけ通過し、透明電極層５から半導体層（４、３、２）を垂直に通過し、ｎ型GaN層２を距離（350μm-d）だけ通過してｎ側電極７に到達する。尚、距離dは、p側電極パッド部61の中心を0とする。また、P側電極６とn側電極７との間の透明電極層５の長さは350μmとした。この場合、活性層３及びｐ型GaN層４の各厚さは非常に薄いので、透明電極層５の垂直方向の電流密度は活性層３の電流密度J(d)と近似できる。電流密度J(d)は、上述のごとく、主に、透明電極層５のシート抵抗及び透明電極層５と半導体層との接触抵抗率で決定されるが、詳細には、ｐ側電極６とｎ側電極７との間の駆動電圧Vdは、
Vd = J(d)・r1 + J(d)・ρITO・d + J(d)・r2 + J(d)・ρp-GaN・t + VQW
+ J(d)・ρn-GaN・(350μm-d) + J(d)・r3 （１）
但し、r1：ｐ側電極６と透明電極層５との接触抵抗率たとえば2×10-4Ω・cm2
ρITO：透明電極層５のシート抵抗たとえば10〜15Ω／□（膜厚220nm相当）
r2：透明電極層５とｐ型GaN層４との接触抵抗率たとえば7×10-4Ω・cm2
ρp-GaN：ｐ型GaN層（GaN:Mg）４のシート抵抗（キャリア密度10×1018／cm3、キャリア移動度1.45cm2／V・sec、厚さ150nmより換算）
t：ｐ型GaN層４の厚さ、
VQW：活性層３の電圧降下、
ρn-GaN：ｎ型GaN層（GaN:Si）２のシート抵抗（キャリア密度5.0×1018／cm3、キャリア移動度200cm2／V・sec、厚さ6μmより換算）
r3：ｎ型GaN層２とｎ側電極７との接触抵抗率たとえば2×10-4Ω・cm2
で表わされる。供給電流Isの基で（１）式を用いてシミュレーションソフトSpeCLED（商標）によってJ(d)を演算した結果が図３０の上図に示されている。
また、図３１は、上記シミュレーション結果を加工して示したグラフである。具体的には、図３０における各距離dの電流密度J(d)から、シート抵抗5Ω／□、10Ω／□、25Ω／□、50Ω／□の場合の極小値（J(Dm)）約13A/cm2、9 A/cm2、5 A/cm2、2 A/cm2を減算した上で、さらに距離d=0での電流密度が１となるように規格化した各距離の値J'(d)を求め、得られたJ'(d)の値の近似曲線を示すものである。つまり、各距離の電流密度J'(d)は、
J'(d)= （J(d)−J(Dm)）／(J(0)−J(Dm)）
である。
図３０、図３１は、光半導体装置の駆動電流を20mAとし、透明電極層５のシート抵抗がそれぞれ5Ω／□、10Ω／□、25Ω／□、50Ω／□の場合の電流密度J(d)、値J'(d)の演算結果である。いずれの演算結果においても、電流密度J(d)が約d=0μmからd=170μmにかけて減少し、d=230μm付近で電流密度J(d)が極小となる。図３０において、具体的には、シート抵抗が5Ω／□の場合、d=220μmで極小値J(d)=13A/cm2、シート抵抗が10Ω／□の場合、d=225μmで極小値J(d)=9A/cm2、シート抵抗が25Ω／□の場合、d=230μmで極小値J(d)=2A/cm2である。このとき、電流密度J(d)の分布は光半導体装置の発光分布とほぼ一致している。従って、電流密度J(d)が極小値となるd（以下、極小値距離Dmとする）の付近は発光が最も弱い領域となる。
ここで、弱発光領域とならない十分な電流密度の得られる最大距離を電流拡散距離Dと呼称する。弱発光領域は、極小値距離Dmより少し短い距離から開始されており、図３１によれば、いずれのシート抵抗値における演算結果も175μm付近までJ’(d)が0に近い値を示すことから、電流拡散距離Dは170μmと見積もることができる。また、電流拡散距離D以内においては、パッド部中心直下の電流密度と極小値の電流密度との電流密度差を１とした場合の、電流密度と極小値との電流密度との差（すなわち前記J'(d)）は、0.01以上となっている。従って、電流拡散距離Dは、J’(d)が0.01である距離ともいえる。つまり、たとえば、透明電極層５をシート抵抗が10Ω／□、厚さ約200nmのインジウム錫酸化物（ITO）を用い、透明電極層５とp型GaN層４との接触抵抗率を約７×10-4Ωcm2とした場合、電流拡散距離Dは170μmとなる。
電気特性及び光学特性を考慮して光半導体装置の実用上好ましい透明電極層５のシート抵抗は約10Ω／□〜25Ω／□である。また、駆動電流を規格20ｍAとした場合の透明電極層５とｐ型GaN層４との接触抵抗率は約5×10-4Ω・cm2〜7×10-3Ω・cm2である。この範囲より大きい接触抵抗率では、駆動時の順方向電圧が大きくなり、光半導体装置の発光効率が低下する。他方、上記範囲より小さい接触抵抗率では、駆動時の順方向電圧が小さくなるが、電流拡散距離Dが著しく小さくなり、光半導体装置全体に電流を拡散させるためには、5Ω／□より小さい透明電極層５を必要とするが、このような透明電極層５の形成は困難である。従って、透明電極層５のシート抵抗は約10Ω／□〜25Ω／□であり、ｐ型GaN層４と透明電極層５との接触抵抗率は約5×10-4 Ωcm2〜7×10-3 Ωcm2であり、このとき、Dm=225μm、D=170μmである。
すなわち、透明電極層５内をｐ側電極６の補助電極部６２ａ、６２ｂからｎ側電極７に向かう電流I0の一部I0a’、I0b’を外側独立電極８１ａ、８１ｂが受取り、光半導体装置の短手方向端部の透明電極層５内に電流I1a 、I1bとして拡散させる。この場合、外側独立電極８１ａ、８１ｂが透明電極層５を介して補助電極部６２ａ、６２ｂから電流を確実に受取るようにするために、補助電極部６２ａ、６２ｂと外側独立電極８１ａ、８１ｂとの半径方向距離L1は極小値距離Dm（=220μm）より小さく、好ましくは、電流拡散距離D（=170μm）より小さくする。つまり、L1<Dm、好ましくは、L1<Dとする。たとえば、L1=100μmとする。また同時に、外側独立電極８１ａ、８１ｂの内側端部たとえばT1iは、補助電極部６２ａ、６２ｂの外側端部たとえばToとｎ側電極７の中心とを結ぶ直線と、外側独立電極８１ａ、８１ｂの円周との交点もしくはそれより中央側に位置させる。但し、光取出し効率を考慮すると、外側独立電極８１ａ、８１ｂは短い方がよく、しかも中央側に延伸すればする程、電流集中が発生し、発光分布が不均一となる。たとえば、補助電極部６２ａ、６２ｂに最も近い外側独立電極８１ａ、８１ｂの内側端部T1iをｐ側電極６のパッド部６１とｎ側電極７に挟まれる領域Rまで延伸すると、電流が補助電極部６２ａの外側端部Toまで十分に拡散する前に外側独立電極８１ａ、８１ｂの内側端部T1iに流れるため発光分布の観点から好ましくない。従って、I0からの分流比I0a’/I0、I0b’/I0が適切になるように、外側独立電極８１ａ、８１ｂの内側端部たとえばT1iは透明電極層５上のｐ側電極６とｎ側電極７に挟まれる領域Rよりも外側かつ補助電極部６２ａの外側端部Toとｎ側電極７の中心とを結ぶ直線よりも中央側に位置させるのが好ましく、上記光取り出し効率を考慮すると上記交点に位置させるのがより好ましい。このとき、I0a’=I0b’となるように外側独立電極８１ａ、８１ｂは線対称に配置させると、電流分布のバランスがとれ発光分布も均一となるため好ましい。
また、透明電極層５内を外側独立電極８１ａ、８１ｂからｎ側電極７に向かう電流I1a 、I1bの一部I1a’、I1b’を外側独立電極８２ａ、８２ｂが受取り、光半導体装置の短手方向端部の透明電極層５内に電流I2a 、I2bとして拡散させる。この場合、外側独立電極８２ａ、８２ｂが透明電極層５を介して外側独立電極８１ａ、８１ｂから電流を確実に受取るようにするために、外側独立電極８１ａ、８１ｂと外側独立電極８２ａ、８２ｂとの半径方向距離L2は極小値距離Dm（=220μm）より小さく、好ましくは、電流拡散距離D（=170μm）より小さくする。つまり、L2<Dm、好ましくは、L2<Dとする。たとえば、L2=100μmとする。また同時に、外側独立電極８２ａ、８２ｂの内側端部たとえばT2iは、外側独立電極８１ａ、８１ｂの外側端部たとえばT1oとｎ側電極７の中心とを結ぶ直線と、外側独立電極８２ａ、８２ｂの円周との交点もしくはそれより中央側に位置させる。但し、光取出し効率を考慮すると、外側独立電極８２ａ、８２ｂは短い方がよく、しかも中央側に延伸すればする程、電流集中が発生し、発光分布が不均一となる。従って、I1a、I1bからの分流比I1a’/I1a、I1b’/I1ｂが適切となるように、外側独立電極８２ａ、８２ｂの内側端部たとえばT2iは上記交点もしくはそれより中央側に位置させるのがよい。他方、外側独立電極８２ａ、８２ｂの電流I2a 、I2bによる発光領域を最大限とするために、外側独立電極８２ａ、８２ｂの外側端部たとえばT2oは光半導体装置の長手方向の側面まで接近させる。
さらに、透明電極層５内を外側独立電極８２ａ、８２ｂからｎ側電極７に向かう電流I2a、I2bの一部I2a’、I2b’を外側独立電極８３ａ、８３ｂが受取り、光半導体装置の短手方向端部の透明電極層５内に電流I3a 、I3bとして拡散させる。この場合、外側独立電極８３ａ、８３ｂが透明電極層５を介して外側独立電極８２ａ、８２ｂから電流を確実に受取るようにするために、外側独立電極８２ａ、８２ｂと外側独立電極８３ａ、８３ｂとの半径方向距離L3は極小値距離Dm（=220μm）より小さく、好ましくは、電流拡散距離D（=170μm）より小さくする。つまり、L3<Dm、好ましくは、L3<Dとする。たとえば、L3=45μmとする。また同時に、外側独立電極８３ａ、８３ｂの内側端部たとえばT3iは、外側独立電極８２ａ、８２ｂの外側端部たとえばT2oとｎ側電極７の中心とを結ぶ直線と、外側独立電極８３ａ、８３ｂの円周との交点もしくはそれより中央側に位置させる。但し、光取出し効率を考慮すると、外側独立電極８３ａ、８３ｂは短い方がよく、しかも中央側に延伸すればする程、電流集中が発生し、発光分布が不均一となる。従って、I2a、I2bからの分流比I2a’/I2a、I2b’/I2ｂが適切となるように、外側独立電極８３ａ、８３ｂの内側端部たとえばT3iは上記交点もしくはそれより中央側に位置させるのがよい。他方、外側独立電極８３ａ、８３ｂの電流I3a 、I3bによる発光領域を最大限とするために、外側独立電極８３ａ、８３ｂの外側端部たとえばT3oは光半導体装置の長手方向の側面まで接近させる。
尚、図３においては、ｐ側電極６の補助電極部６２ａ、６２ｂ、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂからｎ側電極７へ向かう電流はすべて直線的に流れるように図示しているが、実際には、透明電極層５の平面方向にも僅かに拡散する。従って、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂの内側端部を上述の交点に位置させているが、少しずれてもよい。
このように、ｐ側電極６の補助電極部６２ａ、６２ｂ、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂの半径方向距離L1、L2、L3は極小値距離Dmより小さく、好ましくは、電流拡散距離Dより小さく設定される。たとえば、電流拡散距離Dの15〜90％、特に好ましくは、20〜80％で設定する。しかし、半径方向距離L1、L2、L3が小さ過ぎると、電流は活性層３を通過せずに透明電極層５を拡散して弱発光領域を増加させるだけでなく、透明電極層５を多数の外側独立電極で覆うこととなり、光取り出し効率が低下する。このため、半径方向距離L1、L2、L3は少なくとも20μm必要である。逆に、半径方向距離L1、L2、L3が大き過ぎると、ｎ側電極７に近い外側独立電極に流れる電流が少なくなり、光半導体装置のｎ側電極７側の角部の弱発光領域が大きくなる。
次に、図１、図２のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を図４を参照して説明する。
始めに、ステップ４０１において、Ｃ面サファイア成長基板１上にｎ型GaN層２、発光層としての活性層３及びｐ型GaN層４を有機金属化学気相成長（MOCVD）法により順次エピタキシャル成長させる。
具体的には、AlxInyGazN（0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1）が成長可能なＣ面サファイア成長基板１をMOCVD装置に投入し、水素雰囲気中で約1000℃、約10分間の加熱によりサーマルクリーニングを行う。次いで、トリメチルガリウム（TMG）：10.4μmol/min、NH3：3.3LM（標準状態のリットル/分）を約500℃、約3分間供給して低温GaNバッファ層（図示せず）を成長させる。次いで、約1000℃まで昇温して約30秒間保持して低温GaNバッファ層を結晶化させ、その温度で、TMG：45μmol/min、NH3：4.4LMを20分間供給して厚さ約1μmの下地GaN層（図示せず）を形成する。引き続き、その温度1000℃で、TMG：45μmol/min、NH3：4.4LM、SiH4：2.7×10-9μmol/minを約90分間供給して厚さ約6μmのｎ型GaN層２を成長させる。
次いで、活性層３としてInGaN/GaNよりなる多重量子井戸（MQW）構造を採用する。すなわち、TMG：3.6μmol/min、トリメチルインジウム（TMI）：10μmol/min、 NH3：4.4LMを約700℃で約33秒間供給して厚さ約2.2nmのInGaN井戸層を成長させ、引き続き、同一温度で、TMG：3.6μmol/min、NH3：4.4LMを約320秒間供給して厚さ約15nmのGaN障壁層を成長させ、これを5周期分繰返す。尚、活性層３は単一量子井戸（SQW）構造でも、単層でもよい。
次いで、温度を約870℃まで上昇させ、TMG：8.1μmol/min、トリメチルアルミニウム（TMA）：7.5μmol/min、NH3：4.4LM、ビスシクロペンタジニエルマグネシウム（Cp2Mg）：2.9×10-7μmol/minを約5分間供給して厚さ約40nmのｐ型AlGaNクラッド層（図示せず）を成長させる。引き続き、その温度で、TMG：18μmol/min、NH3：4.4LM、Cp2Mg：2.9×10-7μmol/minを約7分間供給して厚さ約150nmのｐ型GaN層４を成長させる。
次に、ステップ４０２において、フォトリソグラフィ／エッチング法によりｎ型GaN層２の一部を露出させる。
具体的には、ｎ型GaN層２の露出させる領域以外の領域にフォトレジストパターンを形成する。次いで、反応性イオンエッチング（RIE）装置に投入し、ｐ型GaN層４、活性層３及びｎ型GaN層２の一部を除去する。そしてフォトレジストパターンを除去する。
次に、ステップ４０３において、透明電極層５を形成する。
具体的には、ウエハ全面に、厚さ約220nmのインジウム錫酸化物（ITO）よりなる透明電極層を形成する。次いで、透明電極層上にフォトリソグラフィ法によりフォトレジストパターンを形成し、関東化学製ITO用エッチントITO02（商標）の溶液に40℃、30〜500秒間浸漬させることにより不要な透明電極層を除去して透明電極層５を完成させる。そして、フォトレジストパターンを除去する。その後、酸素を含む雰囲気中で600℃、1分間加熱して透明電極層５を酸化させて光透過率を向上させる。
尚、透明電極層５の材料としては、ITO以外に、In、Sn、Znの1つもしくは2つ以上の酸化物でもよく、また、AuNi等でもよい。成膜方法としては、EB蒸着法、スパッタリング法、アーク放電式イオンプレーティング法があるが、膜質、ウエハへのダメージから、成膜時に、ウエハをプラズマに直接曝すことがないアーク放電式イオンプレーティング法が好ましい。
次に、ステップ４０４において、リフトオフ法によりｐ側電極６つまりパッド部６１、補助電極部６２ａ、６２ｂ及び外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂを形成する。
具体的には、フォトリソグラフィ法によりフォトレジストパターンを形成する。次いで、EB蒸着法等により、厚さ約10ÅのTi、厚さ約10000ÅのAl、PtもしくはRhを順次成膜する。次いで、フォトレジストパターンを除去することにより、この成膜層をパターニングする。尚、Pt、Rhは活性層３から放射される青色光に対して高い反射率を有し、ITOとの接触抵抗率が低いので、本発明の電極材料として好ましい。
次に、ステップ４０５において、リフトオフ法によりｎ側電極７を形成する。
具体的には、フォトリソグラフィ法によりｎ側電極７を形成しない領域にフォトレジストパターンを形成する。次いで、EB蒸着法等により、厚さ約10ÅのTi、厚さ約10000ÅのAlを順次成膜する。次いで、フォトレジストパターンを除去することにより、この成膜層をパターニングする。尚、ｎ側電極７をｐ側電極６及び外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂと同一構造にしたときには、ｎ側電極７はステップ４０４においてｐ側電極６及び外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂと同時に形成される。
最後に、ステップ４０６において、ウエハ上の各光半導体装置（チップ）をダイシング、スクライブ／ブレイキング、レーザ等で分離する。その後、サファイア成長基板１側が形成された側を、プリント基板、サブマウント上に実装し、ｐ側電極６のパッド部６１及びｎ側電極７をボンディングワイヤによってプリント基板もしくはサブマウント上の端子へ接続する。
図５は図１のフェイスアップ型光半導体装置の第１の変更例を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）は一部切り欠いた斜視図である。また、図６は図５のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図５、図６においては、パッド部６１’、補助電極部６２ａ’、６２ｂ’よりなるｐ側電極６’、外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’は透明電極層５の下に形成されている。従って、ｐ側電極６’の補助電極部６２ａ’、６２ｂ’及び外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’は幅1〜10μm程度の細線であるが、透明電極層５によって覆われることにより上から押えられ、剥離しにくくなっている。また、この場合、透明電極層５は下に形成されている補助電極部６２ａ’、６２ｂ’、外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’よりも厚く形成されていることが好ましい。これは透明電極層の方が薄い場合、シート抵抗が透明電極層の厚みで制限されてしまうためである。
ｐ側電極６’及び外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’は、電流が直下の半導体層（２、３、４）へ流れ込まないように、非オーミック性を有する。従って、ｐ側電極６’及び外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’は活性層３からの発光に対して高い反射率を有するAl、Rhあるいはこれらの合金で形成される。尚、Al、Rhあるいはこれらの合金はEB蒸着法、スパッタリング法等で形成される。また、ｐ側電極６’及び外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’は高反射率かつ光取出し効率から最も好ましいAgもしくはこの合金によっても形成できるが、この場合、非オーミック接触とするために、ｐ型GaN層４をRIE装置によって予めプラズマ処理して半導体層の表面を高抵抗化する必要がある。
次に、図５、図６のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を図７を参照して説明する。
図７においては、図４におけるｐ側電極及び外側独立電極形成工程４０４を先に行い、その後、透明電極層形成工程４０３を行う。次に、図４にない開口部形成工程７０１を行う。開口部形成工程７０１は、図６の（Ｂ）に示すように、ｐ側電極６’のパッド部６１’を露出させるために透明電極層５に開口部６１’ａを形成するものである。そして、図４のｎ側電極形成工程４０５及び素子分割工程４０６を行う。
このように、図５、図６のフェイスアップ型光半導体装置を製造する場合には、図１、図２のフェイスアップ型光半導体装置を製造する場合に比べてパッド部６１’を露出させるための開口部形成工程７０１が余分に必要となる。また、透明電極層形成工程４０３にて透明電極層の不要な領域をエッチングする際に開口部６１’ａの領域にある透明電極層５を除去すれば開口部形成工程７０１は省略できる。
図８は図１のフェイスアップ型光半導体装置の第２の変更例を示す斜視図である。また、図９は図８のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図８、図９においては、パッド部６１、補助電極部６２ａ、６２ｂよりなるｐ側電極６は透明電極層５の上に形成され、他方、外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’は透明電極層５の下に形成されている。従って、ｐ側電極６のパッド部６１を露出させる工程は必要はなく、他方、外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’は幅1〜10μm程度の細線であるが、透明電極層５によって覆われることにより上から押えられ、剥離しにくくなっている。また、この場合、透明電極層５は下に形成されている補助電極部６２ａ’、６２ｂ’、外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’よりも厚く形成されていることが好ましい。これは透明電極層のほうが薄い場合、シート抵抗が透明電極層の厚みで制限されてしまうためである。
外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’のみが、電流が直下の半導体層（２、３、４）へ流れ込まないように、非オーミック性を有する。従って、外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’はｐ型GaN層４に対して非オーミック性を有しかつ活性層３からの発光に対して高い反射率を有するAl、Rhあるいはこれらの合金で形成される。また、外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’はｐ型GaN層４に対して非オーミック性を有しかつ高反射率かつ光取出し効率から最も好ましいAgもしくはこの合金によっても形成できるが、この場合、非オーミック接触とするために、ｐ型GaN層４における外側独立電極の形成領域をRIE装置によってプラズマ処理して半導体層の表面を高抵抗化する必要がある。
次に、図８、図９のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を図１０を参照して説明する。
図１０においては、図４における透明電極層形成工程４０３の前に、外側独立電極形成工程４０４Ａにおいて外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂを形成する。そして、透明電極層形成工程４０３の後に、ｐ側電極形成工程４０４Ｂを行ってｐ側電極６を形成する。
このように、図８、図９のフェイスアップ型光半導体装置を製造する場合には、図１、図２のフェイスアップ型光半導体装置を製造する場合に比べてｐ側電極６と外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂとを別々に形成する必要がある。
尚、図８、図９に示すフェイスアップ型光半導体装置においては、一部の外側独立電極を透明電極層５の上に形成し、残りの外側独立電極を透明電極層５の下に形成することもできる。この場合、電流が透明電極層５の厚み方向の上から下へ流れることを考慮して、ｐ側電極６に近い外側独立電極たとえば８１ａ’、８１ｂ’は透明電極層５の上に形成し、ｎ側電極７に近い外側独立電極たとえば８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’を透明電極層５の下に形成する。
図１１は本発明に係るフェイスアップ型光半導体装置の第２の実施の形態を示す斜視図、図１２は図１１のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１１、図１２においては、図１、図２のフェイスアップ型光半導体装置に対し、図２９の弱発光領域２０２に相当する領域の透明電極層５上の、ｎ側電極７を中心とする円周もしくはその接線上にその円周もしくはその接線に沿って中央独立電極９を付加する。これにより、弱発光領域２０２を縮小させる。また、中央独立電極９は光半導体装置の短手方向中心に跨いで形成されているが、これに限定されず、複数たとえば２つに分断して形成してもよい。この場合には、電流分布を均一にするために、光半導体装置の短手方向中心を基準に線対称に形成するのがよい。さらに、図１１においては、中央独立電極９は外側独立電極たとえば８２ａ、８２ｂと同一円周上に設けられているが、必ずしも同一円周上に設ける必要はない。中央独立電極９が外側独立電極８２ａ、８２ｂと同一円周上に設けられている場合、中央独立電極９を外側独立電極８２ａ、８２ｂに物理的に接続させてもよい。
中央独立電極９はｐ側電極６と同一材料からなり、あるいは透明電極層５のシート抵抗より小さいシート抵抗を有する金属材料よりなる。従って、ｐ側電極６と同時に形成可能であるが、ｐ側電極６とは物理的に分離される。
中央独立電極９は透明電極層５内の外側独立電極たとえば８１ａ、８１ｂからｎ側電極７に向かう電流の一部を光半導体装置の短手方向中央部の透明電極層５内に拡散させ、これにより、図２９の弱発光領域２０２を縮小もしくはなくすようにする。これを図１２の（Ａ）の拡大図である図１３を用いて説明する。尚、図１３における実線矢印も電流拡散距離Dの透明電極層５内を流れる電流を示し、従って、実線矢印の領域は実質的に発光領域を示している。
すなわち、透明電極層５内をｐ側電極６の補助電極部６２ａ、６２ｂからｎ側電極７に向かう電流I0を中央独立電極９が受取らないようにして電流I0を十分に拡散させる。つまり、補助電極部６２ａ、６２ｂと中央独立電極９との距離L4は電流拡散距離D（=170μm）より大きく、好ましくは極小値距離Dmより大きくする。つまり、L4>D、好ましくはL4>Dmとする。他方、透明電極層５内を外側独立電極８１ａ、８１ｂからｎ側電極７に向かう電流I1a 、I1bの一部I1a”、I1b”を中央独立電極９が受取り、光半導体装置の短手方向中央部の透明電極層５内に電流I9として拡散させる。この場合、中央独立電極９が透明電極層５を介して外側独立電極８１ａ、８１ｂから電流を確実に受取るようにするために、外側独立電極８１ａ、８１ｂと中央独立電極９との半径方向距離L5は極小値距離Dmより小さく、好ましくは、電流拡散距離D（=170μm）より小さくする。つまりL5<Dm、好ましくはL5<Dとする。たとえば、L5=100μmとする。また同時に、中央独立電極９の外側端部T9oは、中央独立電極よりp側電極６寄りの外側独立電極81a、81bの内側端部T1iとｎ側電極７の中心とを結ぶ直線と、中央独立電極９の円周との交点もしくはそれより外側に位置させる。本実施の形態においては、外側端部が上述の交点よりも円周上外側方向に5μm以内にあればいい。但し、光取出し効率を考慮すると、中央独立電極９は短い方が好ましい。従って、I1a、I1bからの分流比I1a”/I1a、I1b”/I1ｂが適切となるように、中央独立電極９の外側端部たとえばT 9o は上記交点に位置させるのがよい。
尚、図１３においても、中央独立電極９からｎ側電極７へ向かう電流は直線的に流れるように図示しているが、実際には、透明電極層５の平面方向にも僅かに拡散する。従って、中央独立電極９の外側端部を上述の交点に位置させているが、少しずれてもよい。
このように、ｐ側電極６の補助電極部６２ａ、６２ｂと中央独立電極９との半径方向距離L4は電流拡散距離Dより大きく、好ましくは、極小値距離Dmより大きく設定すると共に、外側独立電極８１ａ、８１ｂと中央独立電極９との間隔L5は極小値距離Dmより小さく、電流拡散距離Dより小さく設定される。たとえば、電流拡散距離Dの15〜90％、たとえば20〜80％で設定する。これにより、光半導体装置の中央部の弱発光領域を小さくする。
次に、図１１、図１２のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を図１４を参照して説明する。
図１４においては、図４におけるｐ側電極及び外側独立電極形成工程４０４の代りにｐ側電極、外側独立電極及び中央独立電極形成工程１４０１を設けている。つまり、図１４のｐ側電極、外側独立電極及び中央独立電極形成工程１４０１において、リフトオフ法によりｐ側電極６つまりパッド部６１、補助電極部６２ａ、６２ｂ、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ及び中央独立電極９を形成すると同時に形成する。
また、図５、図６に示すごとく、パッド部６１’、補助電極部６２ａ’、６２ｂ’よりなるｐ側電極６’、外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’を透明電極層５の下に形成するときには、中央独立電極９は透明電極層５の下に形成する。
さらに、図８、図９に示すごとく、パッド部６１、補助電極部６２ａ、６２ｂよりなるｐ側電極６を透明電極層５の上に形成し、他方、外側独立電極８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’は透明電極層５の下に形成するときにも、中央独立電極９は透明電極層５の下に形成する。
さらにまた、一部の外側独立電極を透明電極層５の上に形成し、残りの外側独立電極を透明電極層５の下に形成するときには、中央独立電極９は透明電極層５の上もしくは下に形成する。中央独立電極を透明電極層５の上に形成するときは、中央独立電極よりp側電極６寄りに位置する外側独立電極および補助電極は、透明電極層５の上に形成する。他方、中央独立電極を透明電極層５の下に形成するときは、中央独立電極よりn側電極７寄りに位置する外側独立電極は、透明電極層５の下に形成する。
図１５は本発明に係るフェイスアップ型光半導体装置の第３の実施の形態を示す斜視図、図１６は図１５のフェイスアップ型光半導体装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１５、図１６においては、図１１、図１２のフェイスアップ型光半導体装置に対し、補助電極部６２ａ、６２ｂと外側独立電極８１ａ、８１ｂとの間に透明絶縁層１１ａ、１１ｂを設け、外側独立電極８１ａ、８１ｂと外側独立電極８２ａ、８２ｂ及び中央独立電極９との間に透明絶縁層１２ａ、１２ｂを設け、外側独立電極８２ａ、８２ｂと外側独立電極８３ａ、８３ｂとの間に透明電極層１３ａ、１３ｂを設ける。この場合、透明絶縁層１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂはｎ側電極７を中心とする同心円の円周もしくはこれらの接線上にこれらの円周もしくはこれらの接線に沿うように位置する。これにより、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ及び中央独立電極９の被覆面積を減少でき、また、有効な発光領域を拡大できる。
尚、補助電極部と外側独立電極との間、あるいは外側独立電極及び中央独立電極と外側独立電極との間には、２つ以上の径の異なる同心円上に透明絶縁層を設けてもよい。
透明絶縁層１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂはたとえば酸化シリコン（SiO2）よりなり、透明電極層５より薄くかつ透明電極層５内に形成される。好ましくは、図１６の（Ｃ）に示すごとく、透明絶縁層１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂは半導体層（２、３、４）の表面上に形成される。従って、透明絶縁層１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ上の透明電極層５の厚さは減少して、シート抵抗はこれに反比例して高くなり、この結果、透明絶縁層１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの周辺では電流が同心円の円周方向に拡散し易くなる。また、このとき、透明絶縁層１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ上も電流が通過して拡散する。従って、弱発光領域は減少する。
尚、上述の透明絶縁層はｐ型GaN層４上に形成しているが、ｐ型GaN層４上以外であっても、透明電極層５の内部に存在するように形成されていればよい。
図１７は図１５、図１６の透明絶縁層たとえば１１ａによる透明電極層５内の電流拡散を説明する図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
図１７の（Ａ）に示すように、透明絶縁層１１ａ直上の透明電極層５のシート抵抗が大きいので、補助電極部６２ａから透明電極層５を介して透明絶縁層１１ａへ向う電流Ia0はシート抵抗が低い方向である透明絶縁層１１ａに沿ってつまりｎ側電極７を中心とする円周方向の外側へIa1として拡散する。また、同時に、図１７の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、透明絶縁層１１ａ直上の透明電極層５の高いシート抵抗領域にも電流ia1が流れる。このように、透明絶縁層１１ａは、半導体層（２、３、４）からの光を遮ることなく、透明電極層５内の電流Ia0を電流Ia1、ia1として外側へ拡散する。
図１８は図１５の発光領域を説明するための図１６の（Ａ）の拡大図である。
図１８において、図１３の電流I0、I1a、I1b、I2a、I2b、I3a、I3b以外の補助電極部６２ａ（６２ｂ）から透明電極層５を介して外側独立電極８１ａ（８１ｂ）、８２ａ（８２ｂ）、８３ａ（８３ｂ）及び中央独立電極９に流れる電流について考察する。
図１８に示すように、透明絶縁層１１ａ（１１ｂ）は、透明絶縁層１１ａ（１１ｂ）が形成されたｎ側電極７を中心とする円周と、補助電極部６２ａ（６２ｂ）の外側端部とｎ側電極７の中心とを結ぶ線との交点Pa1（Pb1）を含むように形成される。尚、透明絶縁層１１ａ（１１ｂ）が交点Pa1（Pb1）を外れると、補助電極部６２ａ（６２ｂ）からの電流Ia0（Ib0）は該交点上を通過して電流Ia0（Ib0）が外側へ拡散されなくなる。また、交点Pa1（Pb1）と透明絶縁層１１ａ（１１ｂ）の外側端部との距離をΔL1とすれば、
L1 ＋ΔL1< Dm
好ましくは、
L1 ＋ΔL1< D
但し、L1は補助電極部６２ａ（６２ｂ）と外側独立電極８１ａ（８１ｂ）との半径方向距離である。尚、L1 ＋ΔL1≧DmもしくはDであると、補助電極部６２ａ（６２ｂ）からの電流Ia0（Ib0）の外側への拡散電流Ia1（Ib1）が外側独立電極８１ａ（８１ｂ）に到達できなくなる。さらに、交点Pa1（Pb1）と透明絶縁層１１ａ（１１ｂ）の内側端部との距離をΔL1’とすれば、
ΔL1 ≦ ΔL1’
となる。尚、ΔL1>ΔL1’であると、補助電極部６２ａ（６２ｂ）からの電流Ia0（Ib0）は光半導体装置の端部よりも中央部へ拡散されるようになり、有効な発光領域の拡大が減少する。
このようにして、補助電極部６２ａ（６２ｂ）から外側独立電極８１ａ（８１ｂ）に向う電流Ia0（Ib0）は光半導体装置の外側へIa1（Ib1）として拡散され、また同時に、透明絶縁層１１ａ（１１ｂ）の直上から外側独立電極８１ａ（８１ｂ）へ拡散する。この結果、透明絶縁層１１ａ（１１ｂ）と外側独立電極８１ａ（８１ｂ）との間は有効な発光領域１７１ａ（１７１ｂ）として作用する。
さらにまた、ｎ側電極７の中心、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）の内側端部及び透明絶縁層１１ａ（１１ｂ）の外側端部が一直線となるように、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）の内側端部を設計する。たとえば、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）の内側端部８１ａ’（８１ｂ’）を短縮して外側独立電極８１ａ（８１ｂ）の被覆面積を最小限にして有効な発光領域を増加させることができる。尚、電流の拡散を優先する場合には、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）を短縮させず、内側端部８１ａ’（８１ｂ’）を残存せしめてもよい。
また、透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）は、透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）が形成されたｎ側電極７を中心とする円周と、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）の外側端部とｎ側電極７の中心とを結ぶ線との交点Pa2（Pb2）を含むように、また、上述の円周と、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）の内側端部（あるいは中央独立電極９の外側端部）とｎ側電極７の中心とを結ぶ線との交点Pa2’（Pb2’）を含むように形成される。尚、透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）が交点Pa2（Pb2）あるいはPa2’（Pb2’）を外れると、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）からの電流Ia2（Ib2）、Ia2’（Ib2’）は該交点上を通過して電流Ia2（Ib2）もしくはIa2’（Ib2’）が外側もしくは内側へ拡散されなくなる。また、交点Pa2（Pb2）と透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）の外側端部との距離をΔL2とすれば、
L2 ＋ΔL2< Dm
好ましくは、
L2 ＋ΔL2< D
但し、L2は外側独立電極８１ａ（８１ｂ）と外側独立電極８２ａ（８２ｂ）との距離である。尚、L2＋ΔL2≧DmもしくはDであると、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）からの電流Ia2（Ib2）の外側への拡散電流Ia3（Ib3）が外側独立電極８２ａ（８２ｂ）に到達できなくなる。同様に、交点Pa2’（Pb2’）と透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）の内側端部との距離をΔL2’とすれば、
L2 ＋ΔL2’ < Dm
好ましくは、
L2 ＋ΔL2’ < D
である。さらに、交点Pa2（Pb2）と交点Pa2’（Pb2’）との距離をΔL2”とすれば、
ΔL2 ≦ ΔL2” ＋ΔL2’
ΔL2’ ≦ ΔL2” ＋ΔL2
となる。尚、ΔL2>ΔL2”＋ΔL2’であると、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）からの電流Ia2（Ib2）の大部分は光半導体装置の端部よりも中央部へ拡散されて電流が外側独立電極８２ｂに到達しない。また、ΔL2’> ΔL2”＋ΔL2であると、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）からの電流Ia2’（Ib2’）の大部分は中央独立電極９側よりも外側へ拡散され、十分な量の電流が中央独立電極９に到達しなくなり、有効な発光領域の拡大が減少する。
このようにして、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）から外側独立電極８２ａ（８２ｂ）に向う電流Ia2（Ib2）は光半導体装置の外側へIa3（Ib3）として拡散され、また同時に、透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）の直上から外側独立電極８２ａ（８２ｂ）へ拡散する。この結果、透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）と外側独立電極８２ａ（８２ｂ）との間は有効な発光領域１７２ａ（１７２ｂ）として作用する。
また、外側独立電極８１ａ（８１ｂ）から外側独立電極８２ａ（８２ｂ）に向う電流Ia2’（Ib2’）は中央独立電極９の内側へIa3’（Ib3’）として拡散され、また同時に、透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）の直上から外側独立電極８２ａ（８２ｂ）へ拡散する。この結果、透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）と中央独立電極９との間は有効な発光領域１７３ａ（１７３ｂ）として作用する。
さらにまた、ｎ側電極７の中心、外側独立電極８２ａ（８２ｂ）の内側端部及び透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）の外側端部が一直線となるように、外側独立電極８２ａ（８２ｂ）の内側端部を設計する。たとえば、外側独立電極８２ａ（８２ｂ）の内側端部８２ａ’（８２ｂ’）を短縮して外側独立電極８２ａ（８２ｂ）の被覆面積を最小限にして有効な発光領域を増加させることができる。尚、電流の拡散を優先する場合には、外側独立電極８２ａ（８２ｂ）を短縮させず、内側端部８２ａ’（８２ｂ’）を残存せしめてもよい。
さらにまた、同様に、ｎ側電極７の中心、中央独立電極９の外側端部及び透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）の内側端部が一直線となるように、中央独立電極９の外側端部を設計してよい。これにより、中央独立電極９の外側端部９ａを短縮して中央独立電極９の被覆面積を最小限にして有効な発光領域を増加させることができる。尚、電流の拡散を優先する場合には、中央独立電極９を短縮させず、外側端部９ａを残存せしめてもよい。
さらに、透明絶縁層１３ａ（１３ｂ）は、透明絶縁層１３ａ（１３ｂ）が形成されたｎ側電極７を中心とする円周と、外側独立電極８２ａ（８２ｂ）の外側端部とｎ側電極７の中心とを結ぶ線との交点Pa3（Pb3）を含むように形成される。尚、透明絶縁層１３ａ（１３ｂ）が交点Pa3（Pb3）を外れると、外側独立電極８２ａ（８２ｂ）からの電流Ia4（Ib4）は該交点上を通過して電流Ia4（Ib4）が外側へ拡散されなくなる。また、交点Pa4（Pb4）と透明絶縁層１３ａ（１３ｂ）の外側端部との距離をΔL3とすれば、
L3 ＋ΔL3< Dm
好ましくは、
L3 ＋ΔL3< D
但し、L3は外側独立電極８２ａ（８２ｂ）と外側独立電極８３ａ（８３ｂ）との距離
である。尚、L3 ＋ΔL3≧Dであると、外側独立電極８２ａ（８２ｂ）からの電流Ia4（Ib4）の外側への拡散電流Ia5（Ib5）が外側独立電極８３ａ（８３ｂ）に到達できなくなる。さらに、交点Pa3（Pb3）と透明絶縁層１３ａ（１３ｂ）の内側端部との距離をΔL3’とすれば、
ΔL3 ≦ ΔL3’
となる。尚、ΔL3>ΔL3’であると、外側独立電極８２ａ（８２ｂ）からの電流Ia4（Ib4）は光半導体装置の端部よりも中央部へ拡散されるようになり、有効な発光領域の拡大が減少する。
このようにして、外側独立電極８２ａ（８２ｂ）から外側独立電極８３ａ（８３ｂ）に向う電流Ia4（Ib4）は光半導体装置の外側へIa5（Ib5）として拡散され、また同時に、透明絶縁層１３ａ（１３ｂ）の直上から外側独立電極８３ａ（８３ｂ）へ拡散する。この結果、透明絶縁層１３ａ（１３ｂ）と外側独立電極８３ａ（８３ｂ）との間は有効な発光領域１７４ａ（１７４ｂ）として作用する。
さらにまた、ｎ側電極７の中心、外側独立電極８３ａ（８３ｂ）の内側端部及び透明絶縁層１３ａ（１３ｂ）の外側端部が一直線となるように、外側独立電極８３ａ（８３ｂ）の内側端部を設計する。たとえば、外側独立電極８３ａ（８３ｂ）の内側端部８３ａ’（８３ｂ’）を短縮して外側独立電極８３ａ（８３ｂ）の被覆面積を最小限にして有効な発光領域を増加させることができる。尚、電流の拡散を優先する場合には、外側独立電極８３ａ（８３ｂ）を短縮させず、内側端部８３ａ’（８３ｂ’）を残存せしめてもよい。
図１８において、透明絶縁層１１ａ（１１ｂ）の距離ΔL1、ΔL1’は、たとえば、約10μm、約20μmであり、また、透明絶縁層１２ａ（１２ｂ）の距離ΔL2、ΔL2’、ΔL2”は、たとえば、約20μm、約20μm、約60μmであり、透明絶縁層１３ａ（１３ｂ）の距離ΔL3、ΔL3’は、たとえば、約10μm、約20μmである。この場合、L1=100μm、L2=100μm、L3=65μm、D=150μmとすれば、
L1 ＋ΔL1= 110 < DmもしくはD
L2 ＋ΔL2（又はΔL2’）= 120 < DmもしくはD
L3 ＋ΔL3= 110 < DmもしくはD
であり、電流は外側独立電極８３ａ（８３ｂ）及び中央独立電極９に到達することができる。
図１９は図１８の変更例を示す図である。図１９に示すように、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂの一部及び中央独立電極９の一部を省略することができる。これにより、透明電極層５の被覆面積が減少し、有効な光取り出し面積が増加することになる。
また、図１８において、増加した有効な発光領域１７１ａ、１７１ｂ、１７２ａ、１７２ｂ、１７３ａ、１７３ｂ、１７４ａ、１７４ｂは透明電極層５の面積の約2％に相当し、これは図１３の弱発光領域の約20％に相当する。他方、図１９における外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂの内側端部の短縮及び中央独立電極９の外側端部の短縮は透明電極層５の面積の約0.3％に相当し、ｐ側電極６（６１、６２ａ、６２ｂ）、外側独立電極８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ及び中央独立電極９の合計面積の約5％に相当する。この結果、これらの分だけ電極被覆面積が減少し、有効な光取り出し面積が増加したことになる。つまり、第２の実施の形態に比較して、有効な発光領域は約2％増加でき、また、有効な光取り出し面積を約0.3％増加させることができる。
尚、透明絶縁層１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの導入は、その直下の活性層３が発光しないので、発光面積の減少を招き、また、透明電極層５と半導体層（２、３、４）との接触面積が減少するので、順方向電圧（Vf）の上昇等を招く。しかしながら、電流は半導体層（２、３、４）の中でもある程度、光半導体装置の平面方向に拡散すること、透明絶縁層１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの合計面積が透明電極層５の面積の約0.9％程度に過ぎないことから、発光面積の減少及び順方向電圧の実質的な上昇はない。
次に、図１４、図１５のフェイスアップ型光半導体装置の製造方法を図２０を参照して説明する。
図２０においては、図１４における透明電極層形成工程４０３の前に、透明絶縁層形成工程２００１において透明絶縁層１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂを形成する。たとえば、CVD法により酸化シリコン層を形成し、フォトリソグラフィ／エッチング法によってパターン化する。
尚、上述の実施の形態において、電流拡散距離Dの代りに、電流拡散距離Dの15〜90％、特に好ましくは、電流拡散距離Dの20〜80％を用いてもよい。
このように、図１５、図１６のフェイスアップ型光半導体装置を製造する場合には、図１１、図１２のフェイスアップ型光半導体装置を製造する場合に比べて透明絶縁層形成工程のみの追加のみである。
尚、上述の実施の形態においては、外側独立電極が３対設けられているが、少なくとも１対設ければよい。また、中央独立電極が１つ設けられているが、２つ以上設けてもよい。ここで、中央独立電極を設けるときは、２つの条件を満たすように形成しなくてはならない。第１の条件は、中央独立電極から電流拡散距離よりも近い領域に他の中央独立電極または補助電極部を設けないように配置する。他の中央独立電極または補助電極部を電流拡散距離以内に設けると、補助電極、外側独立電極、中央独立電極の端部、すなわち光半導体装置の短手方向外側まで電流が拡散する前に次の中央独立電極へと電流が渡されてしまうために、光半導体装置中央部での電流集中が起き、発光分布が不均一となる。第２の条件は、中央独立電極から電流拡散距離以内に少なくとも一対の外側独立電極が設けられているよう配置する。中央独立電極から電流拡散距離以内に外側独立電極が存在しないと中央独立電極に十分な電流を受け渡すことができないためである。従って、補助電極部と中央独立電極との間および中央独立電極同士の間には少なくとも一対の外側独立電極を形成しなくてはならない。さらに、透明絶縁層は補助電極部と外側独立電極との間、隣接する２つの外側独立電極間、外側独立電極と中央独立電極との間に設けられているが、少なくとも１つ設ければよい。
また、上述の実施の形態においては、ｐ側電極６、ｎ側電極７を光半導体装置の短手方向中央に設けているが、図２１に示すごとく、光半導体装置の対角方向に設けてもよい。この場合には、外側独立電極８１、８２は一方側に設けられ、中央独立電極９は他方側に設けられ、透明絶縁層１１、１２は補助電極部６２ｂと外側独立電極８１との間、外側独立電極８１と外側独立電極８２、中央独立電極９との間に設けられる。
さらに、上述の実施の形態においては、上から見て長方形の光半導体装置の短手方向中央に設けているが、図２２に示すごとく、上から見て正方形の光半導体装置の対角方向に設けてもよい。この場合には、外側独立電極８１ａ、８２ｂは両側に設けられ、中央独立電極９はこれらの間に設けられる。透明絶縁層１１ａ、１１ｂは、補助電極部６２ａ、６２ｂと外側独立電極８１ａ、８１ｂとの間に、透明絶縁層１２ａ、１２ｂは、外側独立電極８１ａ、８１ｂと中央独立電極９との間に設けられる。
図２３は本発明が適用されたバックライト用光源の第１の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフェイスアップ型光半導体装置アセンブリの上面図である。すなわち、フェイスアップ型光半導体装置アセンブリ２３０１は図１、図１１もしくは図１５に示すフェイスアップ型光半導体装置を複数配列することによって構成されている。フェイスアップ型光半導体装置は青色LEDとすれば、螢光体２３０２をスクリーン印刷機によって印刷塗布して予め白色LEDとし、これを導光板２３０３の端部に装着する。この場合、フェイスアップ型光半導体装置のパッド部はフェイスアップ型光半導体装置の配列方向の一線上のボンディングワイヤ２３０４によって正電極端子２３０５、負電極端子２３０６に接続されている。従って、螢光体２３０２の印刷塗布時にスキージがボンディングワイヤ２３０４をかするが、スキージの移動方向がボンディングワイヤ２３０４の方向に一致しているので、ボンディングワイヤ２３０４の剥がれはほとんどない。これは、スキージの操作方向と同一方向なのでワイヤに引っかかる確率が減るためである。尚、ボンディングワイヤ２３０４が中央の一線上に配列されているため、フェイスアップ型光半導体装置アセンブリを載置したステージが前記直線上に動くのみでワイヤボンディング可能となり、ワイヤボンディング時の動作の効率が高まる。また、同様の理由から、ワイヤボンディングに用いる装置のステージ移動機構も単純な構成で済み、複雑なステージ移動機構を有する高価なワイヤボンディング装置を必要としない。
図２４は本発明が適用されたバックライト用光源の第２の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフェイスアップ型光半導体装置アセンブリの上面図である。すなわち、フェイスアップ型光半導体装置アセンブリ２４０１は図１９に示すフェイスアップ型光半導体装置を複数配列することによって構成されている。フェイスアップ型光半導体装置は青色LEDとすれば、螢光体２４０２をスクリーン印刷機によって印刷塗布して予め白色LEDとし、これを導光板２４０３の端部に装着する。この場合、フェイスアップ型光半導体装置のパッド部はフェイスアップ型光半導体装置の配列方向に対して斜めのボンディングワイヤ２４０４によって正電極端子２４０５、負電極端子２４０６に接続されている。従って、螢光体２４０２の印刷塗布時にスキージがボンディングワイヤ２４０４をかすり、ボンディングワイヤ２４０４の剥がれが生ずることがある。
図２５は本発明が適用されたバックライト用光源の第３の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフェイスアップ型光半導体装置アセンブリの上面図である。すなわち、フェイスアップ型光半導体装置アセンブリ２５０１は図２２に示すフェイスアップ型光半導体装置を複数配列することによって構成されている。フェイスアップ型光半導体装置は青色LEDとすれば、螢光体２５０２をスクリーン印刷機によって印刷塗布して予め白色LEDとし、これを導光板２５０３の端部に装着する。この場合、フェイスアップ型光半導体装置のパッド部はフェイスアップ型光半導体装置の配列方向に対して斜めのボンディングワイヤ２５０４によって正電極端子２５０５、負電極端子２５０６に接続されている。従って、螢光体２５０２の印刷塗布時にスキージがボンディングワイヤ２５０４をかすり、ボンディングワイヤ２５０４の剥がれが生ずることがある。さらに、フェイスアップ型光半導体装置は上から見て正方形をなしているので、フェイスアップ型光半導体装置が薄い導光板２５０３の端部からはみ出ることがある。
１：サファイア成長基板
２：ｎ型GaN層
３：活性層
４：ｐ型GaN層
５：透明電極層
６，６’：ｐ側電極
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ：透明絶縁層
６１，６１’：パッド部
６１’ａ：開口部
６２ａ，６２ｂ、６２ａ’、６２ｂ’：補助電極部
７：ｎ側電極
８１ａ，８１ｂ、８２ａ，８２ｂ、８３ａ，８３ｂ、８１ａ’、８１ｂ’、８２ａ’、８２ｂ’、８３ａ’、８３ｂ’：外側独立電極
９：中央独立電極
１０１：成長基板
１０２：ｎ型半導体層
１０３、１０３’：活性層
１０４、１０４’：ｐ型半導体層
１０５、１０５’：透明電極層
１０６、１０６’：ｐ側電極
１０６１：パッド部（電極台座部）
１０６２ａ，１０６２ｂ：補助電極部（２次延伸部）
１０８、１０８ａ、１０８ｂ：弱発光領域
２０１ａ、２０１ｂ、２０２：弱発光領域
２３０１、２４０１、２５０１：フェイスアップ型光半導体装置アセンブリ
２３０２、２４０２、２５０２：螢光体
２３０３、２４０３、２５０３：導光板
２３０４、２４０４、２５０４：ボンディングワイヤ
２３０５、２４０５、２５０５：正電極端子
２３０６、２４０６、２５０６：負電極端子
Dm：極小値距離
D：電流拡散距離

Claims (19)

  1. 第１の導電型の第１の半導体層と、
    前記第１の半導体層上に設けられた活性層と、
    前記活性層上に設けられた第２の導電型の第２の半導体層と、
    前記第２の半導体層上に設けられた透明電極層と、
    前記第２の半導体層上あるいは前記透明電極層上に設けられ、パッド部及び該パッド部に接続された補助電極部を有する第１の電極と、
    前記第１の半導体層の露出した領域に設けられた第２の電極と、
    前記補助電極部と前記第２の電極との間に位置し、前記補助電極部と物理的に独立し、前記透明電極層に接して設けられた少なくとも１つの外側独立電極と
    を具備し、
    前記補助電極部は前記第２の電極を中心とする第１の円周もしくはその接線上に設けられ、
    前記外側独立電極は、前記第２の電極を中心とする第２の円周もしくはその接線上に、該第２の円周もしくはその接線に沿うように円弧状あるいは直線状に設けられ、
    前記外側独立電極は前記第１の電極と前記第２の電極とが形成する電場の等電位線上に形成され、
    前記外側独立電極は前記透明電極層のシート抵抗より小さいシート抵抗を有し、
    前記補助電極部の第１の円周と前記外側独立電極の第２の円周との前記第２の電極を中心とする円の第１の半径方向距離は、前記外側独立電極が設けられていないと仮定した場合における前記透明電極層の電流密度が極小値を示す領域と前記第１の電極のパッド電極との距離である極小値距離より小さいフェイスアップ型光半導体装置。
  2. 前記第１の半径方向距離は、前記外側独立電極が設けられていないと仮定した場合において前記パッド部直下の電流密度と極小値となる電流密度との電流密度差を１としたときに、前記極小値との電流密度との差が0.01となる電流密度を示す電流拡散距離以下である請求項１に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  3. 前記透明電極層のシート抵抗は約10Ω／□〜25Ω／□であり、
    前記第２の半導体層と前記透明電極層との接触抵抗率は約5×10-4Ωcm2〜7×10-3 Ωcm2であり、
    前記電流拡散距離は約170μmである請求項２に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  4. 前記第１の半径方向距離は前記電流拡散距離の15〜90％である請求項２または請求項３に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  5. 前記外側独立電極は、前記第２の半導体層と前記透明電極層との間、あるいは前記透明電極層上に設けられた請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  6. 前記外側独立電極の内側端部は、前記第２の円周と、前記補助電極部の外側端部と前記第２の電極の中心とを結ぶ直線と、の交点、あるいは該交点より内側に位置する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  7. 前記外側独立電極の内側端部は、前記第１の電極のパッド部と前記第２の電極で挟まれる領域より外側に位置する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  8. さらに、前記補助電極部と前記第２の電極との間に設けられた少なくとも１つの中央独立電極を具備し、
    前記中央独立電極は前記第２の電極を中心とする第３の円周もしくはその接線上に、該第３の円周もしくはその接線に沿うように設けられた請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  9. 前記中央独立電極は、前記第２の半導体層上あるいは前記透明電極層上に、前記透明電極層に接して設けられる請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  10. 前記第１の円周と前記第３の円周との前記第２の電極を中心とする第２の半径方向距離は、前記電流拡散距離より大きく、
    および前記第２の円周と前記第３の円周との前記第２の電極を中心とする第３の半径方向距離は、前記極小値距離より小さく、
    前記第１の円周の半径、前記第２の円周の半径、前記第３の円周の半径は、前記第１の円周の半径＞前記第２の円周の半径＞前記第３の円周の半径である請求項９に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  11. 前記第１の円周と前記第３の円周との前記第２の電極を中心とする第２の半径方向距離は、前記極小値距離より大きく、
    および前記第２の円周と前記第３の円周との前記第２の電極を中心とする第３の半径方向距離は、前記電流拡散距離より小さく、
    前記第１の円周の半径、前記第２の円周の半径、前記第３の円周の半径は、前記第１の円周の半径＞前記第２の円周の半径＞前記第３の円周の半径である請求項９に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  12. 前記中央独立電極の端部は、前記第３の円周と、前記外側独立電極の内側の端部と前記第２の電極の中心とを結ぶ直線と、の交点、あるいは該交点より外側に位置する請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  13. さらに、前記補助電極部及び該補助電極部に隣接する外側独立電極の間あるいは隣接する２つの外側独立電極の間に設けられ、かつ前記第２の電極を中心とする第４の円周もしくは接線上に該第４の円周もしくはその接線上に沿うように設けられた少なくとも１つの透明絶縁層を具備し、
    該透明絶縁層は、前記第４の円周と、前記補助電極部の外側端部あるいは前記隣接する２つの外側独立電極の前記第１の電極側の外側独立電極の外側端部と前記第２の電極の中心とを結ぶ直線と、の交点を含むように形成され、
    前記交点から前記透明絶縁層の外側端部までの距離と、前記第１の円周と前記補助電極部が隣接する外側独立電極が形成された前記第２の円周との前記第２の電極を中心とする第４の半径方向距離あるいは前記隣接する２つの外側独立電極が形成された２つの前記第２の円周の前記第２の電極を中心とする第５の半径方向距離と、の合計が前記極小値距離より小さい請求項１に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  14. 前記透明絶縁層の外側端部と前記交点との距離は該交点と前記透明絶縁層の内側端部との距離より小さい請求項１３に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  15. 前記第２の電極の中心、前記透明絶縁層の外側端部、及び前記補助電極部に隣接する外側独立電極の内側端部あるいは前記隣接する２つの外側独立電極の前記第２の電極側の外側独立電極の内側端部が一直線上に配列されている請求項１３または請求項１４に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  16. さらに、前記外側独立電極と前記中央独立電極の間に設けられ、かつ前記第２の電極を中心とする第５の円周もしくは接線上に該第５の円周もしくはその接線上に沿うように設けられた少なくとも１つの透明絶縁層を具備し、
    該透明絶縁層は、前記第５の円周と、前記第１の電極側の前記外側独立電極の内側端部と前記第２の電極の中心とを結ぶ直線と、の交点を含むように形成され、
    前記交点から前記透明絶縁層の内側端部までの距離と、前記第１の円周と前記補助電極部が隣接する前記外側独立電極が形成された前記第２の円周との前記第２の電極を中心とする第６の半径方向距離あるいは前記第２の円周の半径及び前記中央独立電極が形成された前記第５の円周の第７の半径方向距離と、の合計が前記極小値距離より小さい請求項１０に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  17. 前記透明絶縁層の内側端部と前記交点との距離は該交点と前記透明絶縁層の外側端部との距離より小さい請求項１６に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  18. 前記第２の電極の中心、前記透明絶縁層の内側端部、及び前記中央独立電極の外側端部が一直線上に配列されている請求項１６または請求項１７に記載のフェイスアップ型光半導体装置。
  19. 前記フェイスアップ型光半導体装置は長方形をなしており、
    前記第１、第２の電極は前記フェイスアップ型光半導体装置の短手方向中央に位置する請求項１乃至請求項１８のいずれかに記載のフェイスアップ型光半導体装置。

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