JP6011116B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。

半導体発光素子は、ディスプレイ、バックライト及び照明等の様々な分野のデバイスにおいて光源として広く利用されている。
近年、これらのデバイスは、小型化及び薄型化される傾向にあり、光源である半導体発光素子の小型化の要求も高まっている。
このため、サイドビュー型で実装される場合に、特に高さ方向において小型化を実現することができるように、電極配置面側からみて長方形形状の半導体発光素子が利用されている（例えば、特許文献１）。このような半導体発光素子では、電極配置面側からみて、導電性ワイヤが接合されるｎ側パッド部およびｐ側パッド部が対角線上に配置され、各パッド部から長辺方向に沿って延伸する直線状の延伸部を有するｎ側パッド電極及びｐ側パッド電極を備える。

特開２００９−３０２２０１号公報

しかし、このような半導体発光素子が実装される空間は極めて狭く、特に、導電性ワイヤを各パッド電極に接合する際に、導電性ワイヤが周辺部材（例えば、半導体発光素子を収容するパッケージの内側壁等）に干渉するなど、断線などの不具合を招く態様での実装又はワイヤボンディングを余技なくされることがある。
これに対応すべく、導電性ワイヤを接合するパッド電極の位置を変更するなどの工夫が考えられるが、単にパッド電極の配置、延伸部の形状を変更するのみでは、半導体発光素子自体の発光領域を広くかつ均一に利用することができないばかりか、順方向降下電圧（Ｖｆ）の悪化が懸念されるという課題もある。

本発明は、上記課題に鑑みて創案されたものであり、実装性に優れた半導体発光素子を提供することを目的とする。

本願は、以下の発明を含む。
（１）全域が導通に用いられるｎ側パッド電極が配置されたｎ型半導体層と、該ｎ型半導体層上に積層され、全域が導通に用いられるｐ側パッド電極が配置されたｐ型半導体層とを有し、
前記ｎ側パッド電極と前記ｐ側パッド電極とは前記ｐ型半導体層の同一面側に配置され、電極配置面側から見て長方形形状の半導体発光素子であって、
前記ｎ側パッド電極は、短手方向の中央領域に配置されたｎ側パッド部と、前記ｎ側パッド部から長辺に向かって延伸する第１のｎ側延伸部と、該第１のｎ側延伸部の端部から長辺に沿って前記ｐ側パッド部側に延伸する第２のｎ側延伸部を有し、
前記ｐ側パッド電極は、短手方向の中央領域に配置されたｐ側パッド部と、前記ｐ側パッド部から前記ｎ側パッド部側に延伸するｐ側延伸部を有し、
該ｐ側延伸部は、少なくとも一部が、前記半導体発光素子の中央領域から該中央領域に対して前記第２のｎ側延伸部が配置された領域とは反対側の領域上で延伸しており、
電極配置面側から見て、前記第２のｎ側延伸部と前記ｐ側延伸部とは、長手方向において短辺に平行な線が重なる部位を含むことを特徴とする半導体発光素子。
（２）前記ｐ側延伸部と前記第２のｎ側延伸部とが長手方向に重なる部位において、前記第２のｎ側延伸部に隣接する前記ｐ側半導体層の端部と、前記ｐ側延伸部との最短距離αが、前記第２のｎ側延伸部とは反対側に位置する前記ｐ型半導体層の端部と、前記ｐ側延伸部との最短距離βよりも長い上記の半導体発光素子。
（３）前記第１のｎ側延伸部が、前記第２のｎ側延伸部から前記ｎ側パッド部に向かって幅広となっている上記いずれかの半導体発光素子。
（４）前記ｐ側延伸部は、前記ｐ側パッド部の前記第２のｎ側延伸部側の端部から延伸している上記いずれかの半導体発光素子。
（５）前記第２のｎ側延伸部の先端は、長手方向において前記p側延伸部と重なり、かつ、前記ｐ側延伸部の先端は、長手方向において前記第２のｎ側延伸部と重なるように配置されている上記いずれかの半導体発光素子。
（６）前記ｐ側パッド部が、電極配置面側から見て、前記ｐ型半導体層の短辺から離間して配置されている上記いずれかの半導体発光素子。
（７）前記第２のｎ側延伸部の先端と前記ｐ側パッド部との距離γは、前記ｐ側延伸部の先端と前記ｎ側パッド部との距離δよりも長い上記いずれかの半導体発光素子。
（８）前記第１のｎ側延伸部が、長辺に向かうにつれて短辺から離れるように延伸している上記いずれかの半導体発光素子。

本発明によれば、半導体発光素子内でパッド電極の配置及び延伸部の形状等を最適なものとすることにより、ワイヤボンディング等の実装性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１の半導体発光素子を電極配置面側から見た平面図である。 図１ＡのＩ−Ｉ’線における断面図である。 図１ＡのＩＩ−ＩＩ’線における断面図である。 図１ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ’線における断面図である。 本発明の実施の形態２の半導体発光素子を電極配置面側から見た平面図である。 本発明の実施の形態３の半導体発光素子を電極配置面側から見た平面図である。 本発明の実施の形態４の半導体発光素子を電極配置面側から見た平面図である。 本発明の実施の形態５の半導体発光素子を電極配置面側から見た平面図である。 本発明の実施の形態の半導体発光素子における電流分布を示す平面図である。 従来例及び比較例の半導体発光素子における電流分布を示す平面図である。 本発明の実施の形態６の半導体発光素子を電極配置面側から見た平面図である。 図８ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ’線における断面図である。

本発明の半導体発光素子は、主として、基板上に形成されたｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層と、ｎ型及びｐ型半導体層にそれぞれ接続されるｎ側電極及びｐ側電極と、を備える。この半導体発光素子は、通常、ｎ型半導体層の一部領域上には発光層及びｐ型半導体層が存在せずに、その領域が露出した露出領域を備えている。ｎ側電極は、この露出領域においてｎ型半導体層に接続されていることが好ましい。従って、この半導体発光素子では、ｎ側電極及びｐ側電極が、ｐ型半導体層の同一面側に配置されていることとなる。

半導体発光素子は、電極配置面側から見て、長方形形状である。長方形形状としては、例えば、２対の辺が１：１．５〜８程度の比となるものが挙げられ、好ましくは１：２〜５程度であり、より好ましくは１：２．５〜４程度である。具体的には、１５０μｍ〜２５０μｍに対し、６００μｍ〜９００μｍ程度が挙げられる。特に、長手方向に細長い形状とすることにより、半導体発光素子を、例えばサイドビュー型にパッケージングする場合に、高さ方向に非常に小さい発光装置を得ることができる。

ｎ側電極は、ｐ型半導体層及び発光層から露出したｎ型半導体層の表面に接続された透光性導電膜と、その上に接続されるｎ側パッド電極とを備える。ｐ側電極は、ｐ型半導体層の略全表面に接続された透光性導電膜と、その上に接続されるｐ側パッド電極とを備える。
これらのｎ側及びｐ側パッド電極は、例えば、上述した透光性導電膜に対して、全域で導通するように配置されている。つまり、パッド電極は、その全面において、透光性導電膜に接触するように配置されている。これによって、ｎ側及びｐ側パッド電極は、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層に、それぞれ、全域で導通するように配置されることとなる。

特に、ｐ側電極では、透光性導電膜を介して、ｐ側パッド電極の直下及びその外周を取り囲む領域であって、ｐ型半導体層上に、絶縁膜が配置されていることが好ましい（図１Ｂ及び図１Ｃの絶縁膜５参照）。ここでの絶縁膜は、当該分野で通常用いられるもの、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ等の酸化物又は窒化物等の単層又は積層膜が挙げられる。なかでも、ＳｉＯ₂が好ましい。絶縁膜の厚みは、例えば、３００ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることが好ましい。これにより、電流が直接印加されるｐ側パッド電極から、その直下のｐ型半導体層への直接的な電流の供給を緩和させて、半導体発光素子の全面に渡ってより均一に電流を分布させることが可能となる。

ｎ側及びｐ側の透光性導電膜は、公知の材料、例えば、ＩＴＯ等の透明導電性酸化物によって形成することができる。また、後述するパッド電極を構成することができる各種金属又は合金の単層又は積層膜で形成してもよい。
ｎ側及びｐ側のパッド電極は、公知の材料、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ等の金属又は合金の単層又は積層膜で形成することができる。例えば、ｎ型半導体層側から、Ａｌ、Ｗ、Ｐｔ及びＡｕを積層した積層膜、ｐ型半導体層側から、Ｎｉ、Ａｕ及びＡｕを積層した積層膜等が挙げられる。
これらの電極は、ｎ側とｐ側とで、それぞれ異なる材料及び／又は積層構造で形成されていてもよいし、製造方法の簡略化を考慮して、それぞれ同一材料の同一積層構造又は一部同一材料の積層構造で形成されていてもよい。

ｎ側パッド電極は、ｎ側パッド部と、このｎ側パッド部から延長する第１のｎ側延伸部及びこの第１のｎ側延伸部の端部から延長する第２のｎ側延伸部を備える。
ｐ側パッド電極は、ｐ側パッド部と、このｐ側パッド部から延長するｐ側延伸部を備える。
このように、パッド部から、延伸部を延長させることにより、パッド部に供給された電流を、半導体発光素子の全面に渡って拡散することができる。

ｎ側パッド部及びｐ側パッド部は、ワイヤボンディングを実現できる程度の面積を有していればよく、短手方向の中央領域に、互いに向かい合って配置されている。ここでの中央領域に配置されているとは、ｎ側パッド部及びｐ側パッド部のそれぞれ一部が、半導体発光素子の短手方向の中央（例えば、図１Ａ中、Ｘ）に跨って配置していることを意味する。なかでも、ｎ側パッド部及びｐ側パッド部のそれぞれの重心が中央に配置されていることが好ましい。また、ｎ側パッド部及びｐ側パッド部は、短手方向において、同じ位置に配置されていることが好ましい。
これらのパッド部を短手方向の中央領域に配置することにより、パッケージング等する場合に、半導体発光素子の収容空間が非常に狭い場合であっても、実装性を良好に確保することが可能となる。

ｎ側パッド部は、長手方向においては、ｎ型半導体層の短辺から、半導体発光素子の中心側に偏って配置されていてもよいが、ｎ型半導体層の短辺にほぼ隣接して配置されていることが好ましい。
ｐ側パッド部は、長手方向においては、ｐ型半導体層の短辺にほぼ隣接して配置されていてもよいが、ｐ型半導体層の短辺から、半導体発光素子の中心側に偏って配置されていることが好ましい。言い換えると、ｐ型半導体の短辺から離間して配置されていることが好ましい。このように配置されることによって、ｐ側パッド電極の全周辺において、より均一に電流を拡散させることができ、半導体発光素子の全面に渡る均一な電流の拡散を実現することができる。また、ｎ側パッド部とｐ側パッド部との距離が近づくことになるため、パッド部間を電流が流れやすくなり、Ｖｆを低減させることができる。中心側に偏って配置される程度は、偏りすぎると均一な電流の拡散が阻害されることになり、逆にＶｆが悪化する傾向にあるため、例えば、後述するパッド部の直径又は長さの１〜３倍程度、好ましくは１〜２倍程度が挙げられる。
ｎ側パッド部とｐ側パッド部との距離は、例えば、半導体発光素子の長手方向の長さの５０〜８５％程度、好ましくは６０〜８０％の長さが例示され、具体的には、５００μｍ〜７００μｍ程度が挙げられる。
ｎ側パッド部及びｐ側パッド部は、必ずしも同じ形状及び大きさでなくてもよいが、例えば、半導体発光素子の短辺の長さの１／６〜１／２程度、好ましくは１／５〜１／３程度の直径を有する略円形状又は一辺がこの程度の長さの略四角形状であるものが挙げられ、具体的には、直径又は一辺の長さが４０〜８０μｍ程度が挙げられる。

第１のｎ側延伸部、第２のｎ側延伸部及びｐ側延伸部は、同じ太さであってもよいし、異なる太さであってもよいし、部分的に異なる太さであってもよいし、一部のみ幅広となる太さであってもよい。これら延伸部は、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。例えば、これら延伸部は、ｎ側パッド部及びｐ側パッド部の１／２０〜１／５程度の幅を有するものが挙げられる。具体的には、３μｍ〜１２μｍ程度、好ましくは５μｍ〜８μｍ程度が挙げられる。
第２のｎ側延伸部及びｐ側延伸部は、それらの一部同士が、通常、長手方向の一部において、重なるように配置されている。このような重なる部位においては、第２のｎ側延伸部に隣接するｐ側半導体層の端部とｐ側延伸部との距離α（最短距離、例えば、図１Ａ参照）は、ｐ側延伸部と第２のｎ側延伸部とは反対側に位置するｐ型半導体層の端部との距離β（最短距離、例えば、図１Ａ参照）よりも長いことが好ましい。この距離αと距離βの長さの違いは、例えば、α：β＝１．５〜３：１程度が挙げられる。具体的には、αは１００〜１５０μｍ程度の範囲であり、βは６０〜８５μｍ程度の範囲であり、（α−β）は３０〜５０μｍ程度が好ましい。
ここで、長手方向において重なるとは、半導体層の積層方向に重なっていることを意味するものではなく、電極配置面側から見て、短辺に平行な線を長手方向に移動させた場合に、この平行な線がいずれかの位置で、第２のｎ側延伸部及びｐ側延伸部の双方に交差することを意味する。例えば、図１Ａにおいては、矢印Ｍの領域が長手方向において重なる領域を指す。
上述した第２のｎ側延伸部とｐ側延伸部とが重なる部位においては、特に電流が集中しやすくなるが、上述した距離αを距離βよりも長くすることにより、電流集中を効果的に緩和させることができるため、Ｖｆを軽減すことができる。

ただし、第２のｎ側延伸部の先端は、長手方向において、ｐ側パッド部と重ならないことが好ましく、第２のｎ側延伸部の先端は、長手方向においてp側延伸部と重なるように配置されていることが好ましい。また同様に、ｐ側延伸部の先端が、長手方向において、ｎ側パッド部と重ならないことが好ましく、ｐ側延伸部の先端は、長手方向において第２のｎ側延伸部と重なるように配置されていることが好ましい。これにより、パッド部と延伸部との間で発生する電流集中を効果的に緩和することができる。

また、第２のｎ側延伸部の先端とｐ側パッド部との距離（最短距離）γ（例えば、図１Ａ参照）は、ｐ側延伸部の先端とｎ側パッド部との距離（最短距離）δ（例えば、図１Ａ参照）よりも長いことが好ましい。この距離γと距離δの長さの違いは、例えば、γ：δ＝１：０．４５〜０．７程度が挙げられる。具体的には、γは２００〜２５０μｍ程度の範囲であり、δは１００〜１５０μｍ程度の範囲であり、（γ−δ）は８０〜１２０μｍ程度が好ましい。
これにより、ｐ側パッド部周囲に電流が集中する傾向がある場合に、電流集中をより緩和することができる。

第１のｎ側延伸部は、ｎ側パッド部から延伸する限り、どのように伸びていてもよい。例えば、ｎ側パッド部から短辺に沿って伸びていてもよいし（例えば、図１Ａ参照）、必ずしも短辺に沿わずに、長辺に向かうにつれて短辺から離れ、かつ長辺に向かって伸びていてもよい（例えば、図２等参照）。

ｐ側延伸部は、ｐ側パッド部から延伸する限り、さらに、ｎ側パッド部側に延伸する限り、どのように伸びていてもよい。ｐ側延伸部は、少なくとも一部が、半導体発光素子の中央領域から該中央領域に対して前記第２のｎ側延伸部が配置された領域とは反対側の領域に及ぶ領域上で、延伸していることが好ましい。例えば、ｐ側パッド部の中央から直線状に伸びるか（例えば、図３参照）又は屈曲部分を有して直線状に伸びていてもよい（例えば、図５参照）し、ｐ側パッド部の端部から直線状に伸びるか（例えば、図４参照）又は屈曲部分を有して直線状に伸びていてもよい（例えば、図６参照）。ここで端部とは、第２のｎ側延伸部側のｐ側パッド部の端部（例えば、図４及び図５参照）であってもよいし、それとは反対側のｐ側パッド部の端部であってもよい。ただし、ｐ側パッド部の端部から伸びる場合、その方向は、半導体発光素子の長辺に沿って、つまり、短辺に沿うことなく、長辺に平行な方向に伸びることが好ましい。
ｐ側延伸部がｐ側パッド部の中央から延長する場合には、電流分布の均一性を維持することにより、電流分布に依存したＶｆの上昇が抑制されると共に、ｐ側延伸部を第２のｎ側延伸部に近づけることができるため、さらにＶｆを改善することができる。この場合、特に、ｐ側延伸部が第２のｎ側延伸部と近づくと、電流集中が生じやすくなるが、ｐ側延伸部と第２のｎ側延伸部とが重なる部分以外のところで、ｐ側延伸部をより第２のｎ側延伸部に近づけることで、電流集中を軽減したまま、さらにＶｆ改善することができる。

なお、本発明の半導体発光素子は、通常、その上面が保護膜によって形成されており、ｎ側パッド部及びｐ側パッド部へのワイヤボンディングを確保するために、これらｎ側パッド部及びｐ側パッド部の直上に開口（図１Ａ〜１Ｄ等の保護膜６参照）を有している。ここでの保護膜としては、上述した絶縁膜と同様のものが挙げられる。

本発明においては、半導体発光素子におけるこれらのｎ側パッド電極及びｐ側パッド電極の配置及び形状を最適化することによって、ワイヤボンディング等の実装性を向上させることができるとともに、発光強度分布の均一性を良好にし、さらに順方向降下電圧（Ｖｆ）が低減された半導体発光素子を提供することができる。

（実施の形態１）
この実施の形態の半導体発光素子１０は、図１Ａに示すように、同一面側にｎ側電極及びｐ側電極を配置した構造を有する。ｎ側電極は、ｐ型半導体層から露出したｎ型半導体層の表面に形成された透光性導電膜１１ｎとその上に積層されたｎ側パッド電極１１とによって形成されている。ｐ側電極は、ｐ型半導体層の表面の略全面に形成された透光性導電膜１２ｐとその上に積層されたｐ側パッド電極１２とによって形成されている。
なお、本実施形態に係る半導体発光素子１０は、電極配置面側から見て、２４０μｍ×８００μｍの長方形形状である。

ｎ側パッド電極１１は、ｎ側パッド部１１ａと、第１のｎ側延伸部１１ｂと、第２のｎ側延伸部１１ｃを有する。ｎ側パッド部１１ａは、短手方向の中央領域（中央線Ｘを跨ぐ領域）に配置され、半導体発光素子１０の短辺に略隣接して配置されている。ｎ側パッド部１１ａは、略隣接した短辺側の、長手方向の端部から、第１のｎ側延伸部１１ｂが延出し、その延出された第１のｎ側延伸部１１ｂは、短辺に沿って長辺に向かって延伸している。つまり、本実施形態に係る第１のｎ側延伸部１１ｂは、短辺に対して平行な方向に延伸する部分を有し、その端部が半導体発光素子の角部に沿って湾曲した形状をする。第２のｎ側延伸部１１ｃは、湾曲した第１のｎ側延伸部１１ｂの端部から長辺に沿ってｐ側パッド部１２ａ側（ｐ側パッド部１２ａに近づく方向）に延伸している。
なお、第１のｎ側延伸部１１ｂは、第２のｎ側延伸部１１ｃからｎ側パッド部１１ａに向かって若干幅広となる部分を有する。

ｐ側パッド電極１２は、ｐ側パッド部１２ａと、ｐ側延伸部１２ｂとを有する。ｐ側パッド部１２ａは、短手方向の中央領域（Ｘを跨ぐ領域）に配置され、半導体発光素子１０のｎ側パッド部１１ａが配置された短辺とは異なる短辺から、半導体発光素１０子の中心側に偏って配置されている。ｐ側延伸部１２ｂは、ｐ側パッド部１２ａの端部、つまり、第２のｎ側延伸部１１ｃが配置される側とは異なる側の、短手方向の端部から、半導体発光素子１０長辺に平行な方向に、ｎ側パッド部１１ａ側（ｎ側パッド部１１ａに近づく方向）に延伸している。言い換えると、ｐ側延伸部１２ｂは、半導体発光素子１０の中央領域に対して、第２のｎ側延伸部１１ｃが配置された領域とは反対側の領域において延伸している。

半導体発光素子１０の短辺から中心側に偏って配置されたｐ側パッド部１２ａは、半導体発光素子１０の長辺からの最短距離よりも、短辺からの最短距離が長くなるように配置されており、ｐ側パッド部１２ａから短辺側に流れる電流の一部が、短手方向に広がる。これにより、電流をより均一に拡散性することができるため、Ｖｆを低減することができる。例えば、半導体発光素子１０の長辺長さの１８％程度内側に配置されている。具体的には、半導体発光素子１０の端部からｐ側パッド部１２ａの中心までの距離は１５０μｍ程度が挙げられる。
このように、ｐ側パッド部１２ａが中心側に偏って配置されているために、ｐ側パッド部１２ａの全周において発光できる領域を確保することができ、発光強度分布をより均一にすることが可能となる。

第２のｎ側延伸部１１ｃは、その先端側がｐ側延伸部１２ｂと、長手方向において、矢印Ｍで表した領域で重なるように配置されている。この第２のｎ側延伸部１１ｃとｐ側延伸部１２ｂとが重なる部分において、第２のｎ側延伸部１１ｃに隣接するｐ側半導体層の端部とｐ側延伸部１２ｂとの距離αは１１１μｍであり、ｐ側延伸部１２ｂから第２のｎ側延伸部１１ｃとは反対側に位置するｐ型半導体層の端部までの距離β（７５μｍ）よりも長く設定されている。
これにより、第２のｎ側延伸部１１ｃとｐ側延伸部１２ｂとの間で集中しやすい傾向にある電流を、ｐ側延伸部１２ｂから第２のｎ側延伸部１１ｃとは反対側の短手方向に広げることができ、半導体発光素子の全体にわたって均一な光強度分布と、Ｖｆの低減を図ることができる。

さらに、第２のｎ側延伸部１１ｃの先端は、長手方向において、ｐ側パッド部１２ａと重ならずにｐ側延伸部１２ｂと重なり、ｐ側延伸部１２ｂの先端についても同様に、長手方向において、ｎ側パッド部１１ａと重ならずに第２のｎ側延伸部１１ｃと重なる。
これによって、第２のｎ側延伸部１１ｃの先端とｐ側パッド部１２ａとの間、ｐ側延伸部１２ｂの先端とｎ側パッド部１１ａとの間で、電流の集中が発生することなく、半導体発光素子の全体にわたって均一な光強度分布と、Ｖｆの低減をより図ることができる。

第２のｎ側延伸部１１ｃの先端とｐ側パッド部との距離γは約２３０μｍであり、ｐ側延伸部１２ｂの先端とｎ側パッド部１１ａとの距離δ（約１３５μｍ）よりも長く設定されている。
これにより、ｎ側パッド電極よりも比較的にｐ側パッド電極の近傍に集中しやすい電流を、ｎ側パッド電極側にも広げることができるため、より均一な発光強度分布とＶｆの低減を図ることができる。

また、本実施形態に係る半導体発光素子は、基板１とｎ型窒化物半導体層２との界面に凹凸１ａが形成されている。これにより、両者の界面でより効果的に光を乱反射させることで、光取り出し効率を向上させることができる。

さらに、図１Ｂ〜図１Ｄに示したように、ｐ側の透光性導電膜１２ｐを介して、ｐ側パッド電極１２の直下及びその外周を取り囲むように、ｐ型半導体層４上に、ＳｉＯ₂からなる絶縁膜５（膜厚：３００ｎｍ）が配置されている。これにより、電流が直接印加されるｐ側パッド電極１２から、その直下のｐ型半導体層４への直接的な電流の供給を緩和させて、半導体発光素子の全面に渡ってより均一に電流を分布させることが可能となる。

この半導体発光素子では、ｎ側パッド部１１ａ及びｐ側パッド部１２ａが、短手方向の中央領域に配置されているために、導電性ワイヤをパッド電極に接合する際に、導電性ワイヤが周辺部材等に干渉することなく、適所において接合することができるために、ワイヤの断線などの不具合を招くことがなくなり、実装性を確保することができる。

（実施の形態２）
この実施の形態の半導体発光素子２０では、図２に示すように、第１のｎ側延伸部２１ｂが、ｎ側パッド部２１ａから、短辺に沿わずに、短辺から離れ、かつ長辺に向かって伸びるように、半導体発光素子２０の角部で丸みを帯びた形状で配置され、それに伴って、ｎ側全面電極２１もこれに対応する形状で配置されている以外は、実質的に実施の形態１の半導体発光素子１０と同様の構成を有する。
なお、この半導体発光素子２０では、第１のｎ側延伸部２１ｂが、第２のｎ側延伸部２１ｃからｎ側パッド部２１ａに向かって幅広となっており、ｎ側パッド部２１ａで、ｎ側パッド部２１ａの一辺の長さの略半分程度の太さとなっている。
このような第１のｎ側延伸部２１ｂ及びｎ側全面電極２１の形状とすることにより、電流が集中する傾向にあるｎ側パッド電極近傍における電流密度を低減することができるため、Ｖｆを低減することができる。
上述した効果に加え、この半導体発光素子２０は、実質的に半導体発光素子１０と同様の効果が得られる。

（実施の形態３）
この実施の形態の半導体発光素子３０では、図３に示すように、ｐ側延伸部３２ｂが、ｐ側パッド部３１ａの中央から、ｎ側パッド部２１ａに向かって直線的に伸びる形状で配置されている以外は、実質的に実施の形態２の半導体発光素子２０と同様の構成を有する。これに伴って、この半導体発光素子３０では、第２のｎ側延伸部２１ｃとｐ側延伸部３２ｂとが重なるにおいて、第２のｎ側延伸部２１ｃに隣接するｐ側半導体層の端部とｐ側延伸部３２ｂとの距離α（約８０μｍ）は、ｐ側延伸部３２ｂから第２のｎ側延伸部２１ｃとは反対側に位置するとｐ型半導体層の端部までの距離β（約１０７μｍ）よりも短いが、ｐ側延伸部３２ｂは、半導体発光素子の中央領域に配置されている。
このようなｐ側延伸部３２ｂの配置によっても、局所的な電界集中を防止して、電流分布を半導体発光素子３０の全体にわたって均一にすることができる。
また、上述した効果に加え、この半導体発光素子３０は、実質的に半導体発光素子２０と同様の効果が得られる。

（実施の形態４）
この実施の形態の半導体発光素子４０では、図４に示すように、ｐ側延伸部４２ｂが、ｐ側パッド部４１ａの中央から突出し、第２のｎ側延伸部２１ｃとは異なる側に向かって伸び、ｐ側パッド部４１ａの、第２のｎ側延伸部２１ｃとは反対側の端部と一致するところで、例えば、アール部の半径が１００μｍ程度で屈曲してｎ側パッド部２１ａに向かって直線的に伸びる形状で配置されている以外は、実質的に実施の形態２の半導体発光素子２０と同様の構成を有する。この場合も同様に、第２のｎ側延伸部２１ｃとｐ側延伸部４２ｂとが重なるにおいて、第２のｎ側延伸部２１ｃに隣接するｐ側半導体層の端部とｐ側延伸部４２との距離α（約１１１μｍ）は、ｐ側延伸部４２ｂから第２のｎ側延伸部２１ｃとは反対側に位置するｐ型半導体層の端部までの距離β（約７５μｍ）よりも長い。
このようなｐ側延伸部４２ｂの配置によっても、局所的な電界集中を防止して、電流分布を半導体発光素子４０の全体にわたって均一にすることができ、特に上述した実施の形態３に係る半導体発光素子に比べて、より均一な発光強度分布を得ることができる。
また、上述した効果に加え、この半導体発光素子４０は、実質的に半導体発光素子２０と同様の効果が得られる。

（実施の形態５）
この実施の形態の半導体発光素子５０では、図５に示すように、ｐ側延伸部５２ｂが、ｐ側パッド部５１ａの、第２のｎ側延伸部２１ｃ側の端部側から、ｎ側パッド部２１ａに向かって直線的に伸び、例えば、アール部の半径が約１２５μｍ程度で屈曲して伸び、ｐ側パッド部５１ａの、第２のｎ側延伸部２１ｃとは反対側の端部と一致するところで屈曲し、ｎ側パッド部２１ａに向かって直線的に伸びる形状で配置されている以外は、実質的に実施の形態２の半導体発光素子２０と同様の構成を有する。これに伴って、この半導体発光素子３０では、第２のｎ側延伸部２１ｃとｐ側延伸部３２とが重なる部において、第２のｎ側延伸部２１ｃに隣接するｐ側半導体層の端部とｐ側延伸部３２との距離α（約４７μｍ）は、ｐ側延伸部３２ｂから第２のｎ側延伸部２１ｃとは反対側に位置するｐ型半導体層の端部までの距離β（約１４０μｍ）よりも短い。
このようなｐ側延伸部５２ｂの配置によっても、局所的な電界集中を防止して、電流分布を半導体発光素子５０の全体にわたって均一にすることができる。
さらに、本実施形態に係るｐ側延伸部は、ｐ側パッド部５１ａから第２のｎ側延伸部の先端に近づくように直線的に延びるため、上述した実施の形態４に係る半導体発光素子よりも、Ｖｆを低減することができる。
また、上述した効果に加え、この半導体発光素子５０は、実質的に半導体発光素子２０と同様の効果が得られる。

（評価）
上述した半導体発光素子１０〜５０における電流分布の状態を有限要素法により解析したシミュレーションの結果を図６（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ示した。
なお、比較例として、図７（ａ）において、ｎ側パッド部及びｐ側パッド部を、半導体発光素子の対角線上の角部に配置し、ｎ側及びｐ側の延伸部を長辺に沿って配置した、同じ外形サイズの従来型の半導体発光素子６０の電流分布の状態を示した。
また、別の比較例として、図７（ｂ）において、ｎ側パッド部及びｐ側パッド部の配置及び形状は半導体発光素子２０等と同様であるが、第２のｎ側延伸部に隣接するｐ側半導体層の端部とｐ側延伸部との距離αが、ｐ側延伸部から第２のｎ側延伸部とは反対側に位置するｐ型半導体層の端部までの距離βよりも短く、かつ、ｐ側延伸部を、半導体発光素子の中央領域よりも第２のｎ側延伸部側に配置した、同じ外形サイズの半導体発光素子７０の電流分布の状態を示した。

図６及び図７においては、白色に近いほど、電流密度が高くなり、発光強度が強いことを示し、黒色なるに従って、電流密度が低くなり、発光強度が低いことを示す。

これらの結果から、本発明の実施形態である半導体発光素子１０〜５０では、電流集中が発生せず、電流分布が均一であることがわかる。また、Ｖｆの上昇を効果的に抑制することができることを確認した。一方、比較例では、いずれの半導体発光素子においても、局所的に電流集中が発生し（例えば、図７（ａ）のＳ部、図７（ｂ）のＴ部）、均一な電流分布が得られないとともに、Ｖｆの上昇が認められた。

（実施の形態６）
この実施の形態の半導体発光素子１０ａは、図８Ａ及び図８Ｂに示したように、半導体発光素子１０において、ｐ側の透光性導電膜１２ｐを介して、ｐ側パッド電極１２の直下及びその外周を取り囲むように、ｐ型半導体層４上に絶縁膜５を配置しない以外は、実質的に実施の形態１の半導体発光素子１０と同様の構成を有する。
この半導体発光素子１０ａは、実質的に半導体発光素子１０と同様の効果が得られる。

本発明の半導体発光素子は、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、携帯電話機等のバックライト光源、信号機、照明式スイッチ、車載用ストップランプ、各種センサおよび各種インジケータ等に広範に利用することができる。

１ 基板
２ ｎ型窒化物半導体層
３ 活性層
４ ｐ型窒化物半導体層
５ 絶縁膜
６ 保護膜
１０、１０ａ、２０、３０、４０、５０、６０ 半導体発光素子
１１ｎ ｎ側全面電極
１１、２１ ｎ側パッド電極
１１ａ、２１ａ ｎ側パッド部
１１ｂ、２１ｂ 第１のｎ側延伸部
１１ｃ、２１ｃ 第２のｎ側延伸部
１２ｐ ｐ側全面電極
１２、３２、４２、５２ ｐ側パッド電極
１２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ ｐ側パッド部
１２ｂ、３２ｂ、４２ｂ、５２ｂ ｐ側延伸部

Claims (10)

1. 全域が導通に用いられるｎ側パッド電極が配置されたｎ型半導体層と、該ｎ型半導体層
   上に積層され、全域が導通に用いられるｐ側パッド電極が配置されたｐ型半導体層とを有
   し、
   前記ｎ側パッド電極と前記ｐ側パッド電極とは前記ｐ型半導体層の同一面側に配置され
   、電極配置面側から見て長方形形状の半導体発光素子であって、
   前記ｎ側パッド電極は、短手方向の中央領域に配置されたｎ側パッド部と、前記ｎ側パ
   ッド部から長辺に向かって延伸する第１のｎ側延伸部と、該第１のｎ側延伸部の端部から
   長辺に沿って前記ｐ側パッド部側に延伸する第２のｎ側延伸部を有し、前記第１のｎ側延
   伸部は、前記第２のｎ側延伸部から前記ｎ側パッド部に向かって幅広となっており、
   前記ｐ側パッド電極は、短手方向の中央領域に配置されたｐ側パッド部と、前記ｐ側パ
   ッド部から前記ｎ側パッド部側に延伸するｐ側延伸部を有し、
   該ｐ側延伸部は、少なくとも一部が、前記半導体発光素子の中央領域から該中央領域に
   対して前記第２のｎ側延伸部が配置された領域とは反対側の領域上で延伸しており、
   電極配置面側から見て、前記第２のｎ側延伸部と前記ｐ側延伸部とは、長手方向におい
   て短辺に平行な線が重なる部位を含むことを特徴とする半導体発光素子。
2. 全域が導通に用いられるｎ側パッド電極が配置されたｎ型半導体層と、該ｎ型半導体層
   上に積層され、全域が導通に用いられるｐ側パッド電極が配置されたｐ型半導体層とを有
   し、
   前記ｎ側パッド電極と前記ｐ側パッド電極とは前記ｐ型半導体層の同一面側に配置され
   、電極配置面側から見て長方形形状の半導体発光素子であって、
   前記ｎ側パッド電極は、短手方向の中央領域に配置されたｎ側パッド部と、前記ｎ側パ
   ッド部から長辺に向かって延伸する第１のｎ側延伸部と、該第１のｎ側延伸部の端部から
   長辺に沿って前記ｐ側パッド部側に延伸する第２のｎ側延伸部を有し、
   前記ｐ側パッド電極は、短手方向の中央領域に配置されたｐ側パッド部と、前記ｐ側パ
   ッド部から前記ｎ側パッド部側に延伸するｐ側延伸部を有し、
   該ｐ側延伸部は、前記ｐ側パッド部の前記第２のｎ側延伸部側の端部から延伸し、かつ
   少なくとも一部が、前記半導体発光素子の中央領域から該中央領域に対して前記第２のｎ
   側延伸部が配置された領域とは反対側の領域上で延伸しており、
   電極配置面側から見て、前記第２のｎ側延伸部と前記ｐ側延伸部とは、長手方向におい
   て短辺に平行な線が重なる部位を含むことを特徴とする半導体発光素子。
3. 全域が導通に用いられるｎ側パッド電極が配置されたｎ型半導体層と、該ｎ型半導体層
   上に積層され、全域が導通に用いられるｐ側パッド電極が配置されたｐ型半導体層とを有
   し、
   前記ｎ側パッド電極と前記ｐ側パッド電極とは前記ｐ型半導体層の同一面側に配置され
   、電極配置面側から見て長方形形状の半導体発光素子であって、
   前記ｎ側パッド電極は、短手方向の中央領域に配置されたｎ側パッド部と、前記ｎ側パ
   ッド部から長辺に向かって延伸する第１のｎ側延伸部と、該第１のｎ側延伸部の端部から
   長辺に沿って前記ｐ側パッド部側に延伸する第２のｎ側延伸部を有し、前記第１のｎ側延
   伸部は、長辺に向かうにつれて短辺から離れるように延伸しており、
   前記ｐ側パッド電極は、短手方向の中央領域に配置されたｐ側パッド部と、前記ｐ側パ
   ッド部から前記ｎ側パッド部側に延伸するｐ側延伸部を有し、
   該ｐ側延伸部は、少なくとも一部が、前記半導体発光素子の中央領域から該中央領域に
   対して前記第２のｎ側延伸部が配置された領域とは反対側の領域上で延伸しており、
   電極配置面側から見て、前記第２のｎ側延伸部と前記ｐ側延伸部とは、長手方向におい
   て短辺に平行な線が重なる部位を含むことを特徴とする半導体発光素子。
4. 前記第１のｎ側延伸部が、前記第２のｎ側延伸部から前記ｎ側パッド部に向かって幅広
   となっている請求項２又は３に記載の半導体発光素子。
5. 前記第１のｎ側延伸部が、長辺に向かうにつれて短辺から離れるように延伸している請
   求項１又は２のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
6. 前記ｐ側延伸部は、前記ｐ側パッド部の前記第２のｎ側延伸部側の端部から延伸してい
   る請求項１又は３に記載の半導体発光素子。
7. 前記第２のｎ側延伸部の先端は、長手方向において前記p側延伸部と重なり、かつ、前
   記ｐ側延伸部の先端は、長手方向において前記第２のｎ側延伸部と重なるように配置され
   ている請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
8. 前記ｐ側パッド部が、電極配置面側から見て、前記ｐ型半導体層の短辺から離間して配
   置されている請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
9. 前記第２のｎ側延伸部の先端と前記ｐ側パッド部との距離γは、前記ｐ側延伸部の先端
   と前記ｎ側パッド部との距離δよりも長い請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発
   光素子。
10. 前記ｐ側延伸部と前記第２のｎ側延伸部とが長手方向に重なる部位において、前記第２
    のｎ側延伸部に隣接する前記ｐ型半導体層の端部と、前記ｐ側延伸部との最短距離αが、
    前記第２のｎ側延伸部とは反対側に位置する前記ｐ型半導体層の端部と、前記ｐ側延伸部
    との最短距離βよりも長い請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。

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