JP6331906B2

JP6331906B2 - 発光素子

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Publication number: JP6331906B2
Application number: JP2014185094A
Authority: JP
Inventors: 田中　秀俊; 秀俊田中
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-09-11
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Description

本発明は、発光素子に関するものである。

従来から、発光素子は、光取出し面内において輝度分布が均一であることが求められ、そのために光取出し面における電流密度が均一であることが求められている。例えば、半導体層を挟んで形成された上部電極および下部電極を有する発光素子では、光取出し面側に配置された上部電極が、複数の外部接続部と、外部接続部から延伸される延伸部とを有し、延伸部を介して光取出し面に電流を拡散することで、下部電極との間、つまり半導体層内を流れる電流の偏りを抑制し、光取出し面内の輝度分布を均一にすることが開示されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開２０１２−６９９３４号公報特開２０１１−１１４２４０号公報

しかしながら、従来のように発光素子の光取出し面に配置された電極では、外部接続部から延伸する延伸部が配置されていない領域が多く存在し、光取出し面における電流密度の差が大きくなる傾向にあった。また、単に延伸部を増やすだけでは光取出し面における電流密度の偏りを抑制することは困難であり、電極の配置についてさらに検討する余地がある。

そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、光取出し面における電流密度の偏りをさらに小さくすることを目的とする。

本発明にかかる発光素子は、半導体部と、光取出し側となる前記半導体部の上面に設けられた上部電極と、前記半導体部の下面に設けられた下部電極と、を備える発光素子であって、前記上部電極は、前記半導体部の上方から見て、第１直線上に並ぶ複数の第１外部接続部と、前記第１直線と平行な第２直線上に並ぶ複数の第２外部接続部と、前記第１外部接続部のそれぞれから、前記第１直線及び前記第２直線と平行であって前記第１直線と前記第２直線に挟まれた領域を２等分する第３直線を超えて延伸する第１内側延伸部と、前記第２外部接続部のそれぞれから、前記第３直線を超えて延伸する第２内側延伸部と、前記第１外部接続部のそれぞれから前記第２外部接続部が設けられた側と反対の側に延伸し、隣り合う２つの第１外部接続部を連結する第１外側延伸部と、前記第２外部接続部のそれぞれから前記第１外部接続部が設けられた側と反対の側に延伸し、隣り合う２つの第２外部接続部を連結する第２外側延伸部と、を有している。

本発明によれば、光取出し面における電流密度の偏りをさらに小さくすることができ、光取出し面内の輝度分布の偏りが改善された発光素子を提供することができる。

第１実施形態に係る発光素子を示す概略平面図である。第１実施形態に係る発光素子のＸ−Ｙ断面を示す概略断面図である。第２実施形態に係る発光素子を示す概略平面図である。第３実施形態に係る発光素子を示す概略平面図である。実施例１に係る発光素子（ａ）と比較例１に係る発光素子（ｂ）の光取出し面内における輝度分布を表した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための、発光素子を例示するものであって、本発明は、発光素子を以下のものに特定しない。また、特定的な記載がない限りは、構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

[第１実施形態]
第１実施形態に係る発光素子１００について、図１及び図２を参考にしながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る発光素子１００を示す概略平面図である（図１では図２の半導体部１０から下の構成は省略）。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る発光素子において、図１のＸ−Ｙ断面を示す概略断面図である。図５は、実施例１に係る発光素子（ａ）と比較例１に係る発光素子（ｂ）の光取出し面内における輝度分布を色彩輝度計により作成した図である。

第１実施形態に係る発光素子１００は、半導体部１０と、光取出し面となる半導体部１０の上面に設けられた上部電極２０と、半導体部１０の下面に設けられた下部電極３０とを備える。上部電極２０は、半導体部１０の上方から見て、第１直線Ｌ１上に並ぶ複数の第１外部接続部２１Ａと、第１直線Ｌ１と平行な第２直線Ｌ２上に並ぶ複数の第２外部接続部２１Ｂと、第１外部接続部２１Ａのそれぞれから、第１直線Ｌ１及び第２直線Ｌ２と平行であって第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２に挟まれた領域を２等分する第３直線Ｌ３を超えて延伸する第１内側延伸部２２ａと、第２外部接続部２１Ｂのそれぞれから、第３直線Ｌ３を超えて延伸する第２内側延伸部２２ｂと、第１外部接続部２１Ａのそれぞれから第２外部接続部２１Ｂが設けられた側と反対の側に延伸し、隣り合う２つの第１外部接続部２１Ａを連結する第１外側延伸部２３ａと、第２外部接続部２１Ｂのそれぞれから第１外部接続部２１Ａが設けられた側と反対の側に延伸し、隣り合う２つの第２外部接続部２１Ｂを連結する第２外側延伸部２３ｂとを有することを特徴とする。なお、本実施形態における第１直線Ｌ１、第２直線Ｌ２、第３直線Ｌ３は構成を簡便に説明するための仮想線である。

これにより、外部接続部２１Ａと外部接続部２１Ｂに挟まれた内側の領域、つまり発光素子１００の中央領域においては、第１外部接続部２１Ａと第２外部接続部２１Ｂとのそれぞれから交互に延伸された第１内側延伸部２２ａと第２内側延伸部２２ｂとが密に配置され、電流密度を高めることができる。さらに、外部接続部２１よりも外側の領域においても、隣り合う二つの外部接続部２１を連結した外側延伸部２３が、電流の拡散しづらい隣り合う二つの外部接続部２１間の外側の領域を囲むように配置されることによって電流が拡散しやすくなり、中央領域と同様に電流密度を高めることができる。したがって、光取出し面において、外部接続部２１よりも内側の領域と外側の領域との電流密度の差を小さくし均一化することができるため、図５（ａ）に示すように光取出し面内の輝度分布の偏りが改善された発光素子１００とすることができる。

以下、発光素子１００を構成する主な構成要素について説明する。

（半導体部１０）
半導体部１０は、発光素子１００における発光機能を果たす部材である。半導体部１０は、図２に示すように、正負が一対となった電極である上部電極２０と下部電極３０とを有し、上部電極２０と下部電極３０とが半導体部１０を挟んで対向する。また、半導体部１０の光取出し面は、上面側から見て矩形状に形成されており、本実施形態では一辺が約２ｍｍの略正方形である。半導体部１０は、下から第２半導体層１３、発光層１２、第１半導体層１１が順に積層された構造を有する。

第１半導体層１１は、半導体部１０の上側に形成され、上部電極２０と接続させるための部位である。また、第２半導体層１３は、半導体部１０の下側に形成され、下部電極３０と接続させるための部位である。第１半導体層１１及び第２半導体層１３は、互いに異なる極性を有する。本実施形態では、第１半導体層１１をｎ型半導体、第２半導体層をｐ型半導体とし、上部電極２０で拡散された電流が半導体部１０を介して下部電極３０に流れ込む。

第１半導体層１１及び第２半導体層１３を構成する材料については特に限定されないが、種々のものを用いることができる。本実施形態では第１半導体層１１及び第２半導体層１３を構成する材料としてＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を用いた。

（上部電極２０）
上部電極２０は、半導体部１０に対して電流を供給するための電極である。ここでは、上部電極２０は、正負が一対となった電極のうち、負極であるｎ側電極として機能する。上部電極２０は、図２に示すように半導体部１０の上面に形成され、半導体部１０を介して下部電極３０と対向している。上部電極２０は、図１に示すように、外部接続部２１（２１Ａ及び２１Ｂ）と、それぞれの外部接続部２１から延伸する内側延伸部２２（２２ａ〜２２ｄ）及び外側延伸部２３（２３ａ〜２３ｄ）とを備えている。

また、上部電極２０は、光取出し面における電流密度の偏りを軽減する観点から、光取出し面の中心に対して回転対称に設けられていることが好ましい。これにより、光取り出し面における上部電極２０の配置が対称となり、上部電極２０を介して拡散される電流を光取出し面において均一化することができる。その結果、光取出し面における電流密度の偏りを軽減し光取出し面内の輝度分布を改善することができる。

（外部接続部２１）
外部接続部２１は、上部電極２０において、外部の電源と電気的に接続された導電性のワイヤ等と接続するための部分である。図１に示すように、外部接続部２１は、半導体部１０の上面において、第１直線Ｌ１上に並ぶ複数の第１外部接続部２１Ａと、第１直線Ｌ１に平行な第２直線Ｌ２上に並ぶ複数の第２外部接続部２１Ｂとを有している。また、本実施形態においては、上部電極２０および半導体部１０が後述する第１保護層６０に被覆されている。このため、外部接続部２１の上部は、第１保護膜６０から円形状に開口しており、外部接続部２１の上面の大部分が外部に露出するように構成されている。そして、このように外部に露出された外部接続部２１に導電性のワイヤ等がボンディングされ、外部の電源と電気的に接続される。また、このとき、第１直線Ｌ１及び第２直線Ｌ２は共に、発光素子１００の周縁部の共通する一辺と平行であることが好ましい。

さらに、外部接続部２１は、第１直線Ｌ１上又は第２直線Ｌ２上において、等間隔に配置されることが好ましい。これにより、隣り合う外部接続部２１の距離が等しくなるため、外部接続部２１間に拡散される電流の偏りを抑制することができ、光取出し面内における外部接続部２１間の輝度分布の偏りを軽減することができる。

また、第１外部接続部２１Ａと第２外部接続部２１Ｂとは、第３直線Ｌ３に対して対称に配置されていることが好ましい。これにより、発光素子１００の光取出し面において、電流が供給される外部接続部２１の配置が対称となるため、電流密度の偏りをさらに軽減することができる。

また、外部に露出された外部接続部２１の径（パッド電極の径）は、あまり大きいと外部接続部２１による光吸収が起こるため、なるべく小さくすることが好ましい。

（内側延伸部２２）
内側延伸部２２は、上部電極２０において、外部接続部２１に供給された電流を発光素子１００の光取出し面における第１外部接続部２１Ａ及び第２外部接続部２１Ｂに挟まれた領域、つまり中央領域に拡散させるための部分である。図１に示すように、内側延伸部２２は、第１外部接続部２１Ａのそれぞれから、第３直線Ｌ３を超えて延伸する第１内側延伸部２２ａと、第２外部接続部２１Ｂのそれぞれから、第３直線Ｌ３を超えて延伸する第２内側延伸部２２ｂとを有している。つまり、発光素子１００の中央領域において、第１内側延伸部２２ａ及び第２内側延伸部２２ｂの先端側が第３直線Ｌ３方向において互いに対向するように配置され、電極が密に配置されることになる。その結果、それぞれの外部接続部２１から内側延伸部２２を介して、外部接続部２１から距離が離れており電流が拡散されづらい領域を互いに補助し合える電極配置とすることができるため、中央領域に効率良く電流を拡散することができる。また、このとき、第３直線Ｌ３は、発光素子１００の周縁部の一辺と平行であって、光取出し面の面積を略半分にする線、つまり中心線であることが好ましい。

さらに、図１に示すように、内側延伸部２２は、第１外部接続部２１Ａのそれぞれから、第３直線Ｌ３に向かって第３直線Ｌ３を超えないように延伸する第３内側延伸部２２ｃと、第２外部接続部２１Ｂのそれぞれから、第３直線Ｌ３に向かって第３直線Ｌ３を超えないように延伸する第４内側延伸部２２ｄとを設けることができる。これにより、第１内側延伸部２２ａ及び第２内側延伸部２２ｂにおいて、外部接続部２１から離れ電流を拡散させづらい延伸部の先端側に、外部接続部２１から比較的距離が近く電流を拡散させやすい第３内側延伸部２２ｃ及び第４内側延伸部２２ｄを配置することができる。したがって、第３内側延伸部２２ｃ及び第４内側延伸部２２ｄを介して、第１内側延伸部２２ａ及び第２内側延伸部２２ｂの先端側周辺に電流を拡散し、電流の拡散が弱くなる領域を補助することができる。その結果、光取出し面に配置された内側延伸部２２間の電流密度の偏りをさらに軽減することができる。

また、第１内側延伸部２２ａ及び第２内側延伸部２２ｂは、第３内側延伸部２２ｃ及び第４内側延伸部２２ｄと接触又は重畳しないように設けることが好ましい。これにより、延伸部が接触又は重畳した際の電流の集中を抑制することができる。

内側延伸部２２は、外部接続部２１から第１直線Ｌ１又は第２直線Ｌ２に対して傾斜する方向に延伸した後、第１直線Ｌ１又は第２直線Ｌ２に対して垂直方向に延伸していることが好ましい。これにより、電流が集中しやすい外部接続部２１の周辺において、内側延伸部２２同士が近接することを抑制し、電流を広範囲に拡散することができる。また、このとき、内側延伸部２２は角部を含まない曲線形状で配置されることで、角部による電流の集中を抑制することもできる。

さらに、第１内側延伸部２２ａ及び第４内側延伸部２２ｄと、第２内側延伸部２２ｂ及び第３内側延伸部２２ｃとは、同じ直線上を延伸し、第１直線Ｌ１又は第２直線Ｌ２に対して垂直な方向において、互いに対向するように配置されていることが好ましい。これにより、第１内側延伸部２２ａと第４内側延伸部２２ｄとの電極間、第２内側延伸部２２ｂと第３内側延伸部２２ｃとの電極間は、第１直線Ｌ１又は第２直線Ｌ２に対して垂直な方向において最短距離に配置されることになる。その結果、それぞれの電極間における電流の拡散を効率良く補助し合える電極配置とすることができる。

（外側延伸部２３）
外側延伸部２３は、上部電極２０において、外部接続部２１に供給された電流を発光素子１００の光取出し面における外部接続部２１よりも外側の領域に拡散させるための部分である。図１に示すように、上部電極２０は、第１外部接続部２１Ａのそれぞれから第２外部接続部２１Ｂが設けられた側と反対の側に延伸し、隣り合う２つの第１外部接続部２１Ａを連結する第１外側延伸部２３ａと、第２外部接続部２１Ｂのそれぞれから第１外部接続部２１Ａが設けられた側と反対の側に延伸し、隣り合う２つの第２外部接続部２１Ｂを連結する第２外側延伸部２３ｂとを有している。つまり、１つの外部接続部２１から外側に延伸しただけでは十分に電流を拡散させづらい外側の領域、特に隣り合う２つの外部接続部２１間の外側の領域を、それぞれの外部接続部２１から電流を補助し合う第２外側延伸部２３ｂが囲むように配置することができる。その結果、前記した内側延伸部２２と同様に光取出し面における電流密度を高めることができる。

さらに、外側延伸部２３は、複数の第１外部接続部２１Ａのうち両端に設けられた第１外部接続部２１Ａのそれぞれから、両端に設けられた第１外部接続部２１Ａの外側であって第２外部接続部２１Ｂが設けられた側と反対の側において延伸する第３外側延伸部２３ｃと、複数の第２外部接続部２１Ｂのうち両端に設けられた第２外部接続部２１Ｂのそれぞれから、両端に設けられた第２外部接続部２１Ｂの外側であって第１外部接続部２１Ａが設けられた側と反対の側において延伸する第４外側延伸部２３ｄとを有することができる。これにより、両端の外部接続部２１Ａ，２１Ｂから距離が離れており電流が拡散しづらい半導体部１０上面の角部に、第３外側延伸部２３ｃ及び第４外側延伸部２３ｄが配置されて、外部接続部２１からの電流を効率良く拡散することができる。

また、第１外側延伸部２３ａ及び第２外側延伸部２３ｂが、第１外部接続部２１Ａ及び第２外部接続部２１Ｂの近傍で連結された場合、供給された電流が第１外部接続部２１Ａ及び第２外部接続部２１Ｂの周辺に集中してしまう。このため、第１外側延伸部２３ａ及び第２外側延伸部２３ｂは、発光素子１００の周縁部付近を通過するように配置されることが好ましい。これにより、第１外部接続部２１Ａ及び第２外部接続部２１Ｂの周辺で電流が必要以上に集中してしまうことを抑制し、外側延伸部２３間の電流密度の偏りをさらに軽減することができる。

（下部電極３０）
下部電極３０は、半導体部１０に対して電流を供給するための電極である。ここでは、下部電極３０は、発光素子１００が備える正負が一対となった電極のうち、正極であるｐ側電極として機能する。下部電極３０は、図２に示すように、半導体部１０の下面に形成され、半導体部１０を介して上部電極２０と対向している。

下部電極３０は、図２に示すように、支持基板４０の上部に、接合層５０を介して複数形成されている。また、平面視において上部電極２０と下部電極３０とは形成箇所が重ならないように形成されていることが好ましい。発光素子１００は、上部電極２０と下部電極３０との位置関係をこのような関係とすることで、上部電極２０と下部電極３０との間を流れる電流が半導体層内を膜厚方向に最短で流れることがなく、電流が面内に広範囲に分散されるようになる。したがって、半導体部１０内で比較的均一に発光するようになり、光の取出し効率が向上する。

また、下部電極３０の面積は上部電極２０の面積よりも大きく形成することが好ましい。発光素子１００は、上部電極２０および下部電極３０の面積をこのような関係とすることで、電流注入領域の面積を大きくすることができ、発光効率を向上させることができる。また、発光による熱の放熱性も向上させることができ、発光素子１００の放熱性を改善することができる。

下部電極３０の厚さについては特に限定されないが導電性の観点から、例えば０．０５〜０．５μｍとすることが好ましい。また、下部電極３０の材料としては、Ｎｉ，Ａｕ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｉｒ，Ｒｈ，ＲｈＯ，Ａｇ等を用いることができ、その中でも、反射率の高いＲｈ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕや、下からＰｔ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇの順番に積層した多層膜を用いることが好ましい。
（支持基板４０）

支持基板４０は、電極や半導体部１０等の各部材を積層するためのものである。支持基板４０は、図２に示すように矩形平板上に形成されている。支持基板４０は、図２では半導体部１０より大きい面積を有するが、半導体部１０と同じ面積でもよい。また、支持基板４０の厚さは特に限定されないが、放熱性の観点から、例えば５０〜５００μｍとすることが好ましい。

支持基板４０の材料としては、Ｓｉ，ＳｉＣ，ＡｌＮ、ＡｌＳｉＣ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、Ｃｕ−ダイヤ等の金属とセラミックの積層体等を用いることができる。そしてその中でも、安価でチップ化のしやすいＳｉ、Ｃｕ−Ｗを用いることが好ましい。

（接合層５０）
接合層５０は、支持基板４０に、下部電極３０および第２保護膜７０を、接合するとともに支持基板４０を介して下部電極３０と後記する裏面メタライズ８０層とを電気的に接続するための導電性の層である。接合層５０は、図２に示すように、支持基板４０の上部に形成されている。

接合層５０は、図２に示すように、支持基板４０の上面全体に形成される。また、接合層５０の厚さは特に限定されないが、接合性および導電性の観点から、例えば３〜４μｍとすることが好ましい。また、接合層５０の材料としては、少なくともＳｎ，Ｐｂ等の低融点材料を含み、Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｓｎ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｚｎ等の金属材料およびこれらの合金を用いることができ、その中でも、下からＴｉＳｉ２／Ｐｔ／Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｐｔの順番に積層した多層膜を用いることが好ましい。

（第１保護膜６０）
第１保護膜６０は、上部電極２０および半導体部１０を、電流のショートや埃・塵の付着等による物理的ダメージから保護するための層である。第１保護膜６０は、図２に示すように、上部電極２０および半導体部１０の上部に全面的に形成されている。但し、第１保護膜６０は、図２に示すように、第１外部接続部２１Ａおよび第２外部接続部２１Ｂの開口部の上部において円形状に開口されており、第１外部接続部２１Ａおよび第２外部接続部２１Ｂの大部分が外部に露出されるように構成される。

また、第１保護膜６０の材料は限定されず、種々のものを用いることができる。本実施形態ではＳｉＯ_２を用いた。第１保護膜６０の厚さについては特に限定されないが、例えば０．２〜０．５μｍとすることが好ましい。

＜第２保護膜７０＞
第２保護膜７０は、下部電極３０および半導体部１０を、電流のショート等による物理的ダメージから保護するための層である。第２保護膜７０は、図２に示すように、接合層５０における下部電極３０の隣接する領域に形成されている。

なお、第２保護膜７０の厚さについては特に限定されないが、例えば０．２〜０．５μｍとすることが好ましい。また、第２保護膜７０の材料としては、Ｔｉ，Ａｌ，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２等を用いることができ、その中でも、下からＴｉ／ＳｉＯ_２の順番に積層した多層膜を用いることが好ましい。

なお、第２保護膜７０の下面側、すなわち接合層５０側に、さらに下からＴｉ／Ｐｔの順番に積層した高反射率の金属膜を形成してもよい。発光素子１００は、このように第２保護膜７０の下面に金属膜を形成することにより、反射率を高めることができ、光の取出し効率を向上させることができる。

＜裏面メタライズ層８０＞
裏面メタライズ層８０は、発光素子１００において、オーミック電極として機能する層である。裏面メタライズ層８０は、図２に示すように、支持基板４０において接合層５０が形成されている面の反対側に形成されている。

裏面メタライズ層８０は、図２に示すように、支持基板４０の下面全体に形成される。また、裏面メタライズ層８０の厚さは特に限定されないが、導電性の観点から、例えば０．５〜０．６μｍとすることが好ましい。また、裏面メタライズ層８０を構成する材料としては、下からＡｕ／ＡｕＳｎ／Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ_２の順番に積層した多層膜を用いることが好ましい。

［発光素子の製造方法］
以下、本発明の第１実施形態に係る発光素子１００の製造方法について、簡単に説明する。発光素子１００の製造方法は、半導体部形成工程と、下部電極形成工程と、第２保護膜形成工程と、接合層形成工程と、貼り合わせ工程と、上部電極形成工程と、第１保護膜形成工程と、を含む。以下、各工程について説明する。なお、発光素子１００の構成については前記説明した通りであるため、説明を省略する。

＜半導体部形成工程＞
半導体部形成工程は、異種基板上に第１半導体層１１、発光層１２、及び第２半導体層１３からなる半導体部１０を形成する工程である。半導体部形成工程では、サファイア等からなる異種基板上の表面に、所定の半導体材料、ドーパント等を含むガスを供給して、第１半導体層１１、発光層１２及び第２半導体層１３の順に形成させる。

＜下部電極形成工程＞
下部電極形成工程は、半導体部１０上に下部電極３０を形成する工程である。下部電極形成工程では、半導体部１０の第２半導体層１３上の表面に、レジストを用いて下部電極３０に対応したマスクを形成し、スパッタリング等で電極材料を積層することによって、下部電極３０を形成する。

＜第２保護膜形成工程＞
第２保護膜形成工程は、半導体部１０上に第２保護膜７０を形成する工程である。第２保護膜形成工程では、半導体部１０の第２導電型半導体層上の表面に、レジストを用いて第２保護膜７０に対応したマスクを形成し、スパッタリング等で絶縁膜材料を積層することによって、第２保護膜７０を形成する。

＜接合層形成工程＞
接合層形成工程は、半導体部１０、上部電極２０及び第２保護膜７０上に接合層５０を形成する工程である。接合層形成工程では、半導体部１０、上部電極２０及び第２保護膜７０上に、スパッタリング等で導電膜材料を積層することによって、接合層５０を形成する。

＜貼り合わせ工程＞
貼り合わせ工程は、半導体部１０を備える異種基板と支持基板４０とを貼り合わせる工程である。貼り合わせ工程では、前記した接合層５０が形成された支持基板４０を用意し、支持基板４０の接合層と異種基板の接合層とを貼り合わせ、互いに接合する。そして、異種基板を除去する。なお、貼り合わせ工程後、支持基板４０の厚みを薄くすることで発光素子を小型化することもできる。

＜上部電極形成工程＞
上部電極形成工程は、半導体部１０上に上部電極２０を形成する工程である。上部電極形成工程では、半導体部１０の第１半導体層１１上の表面に、レジストを用いて電極に対応したマスクを形成し、スパッタリング等で電極材料を積層することによって、上部電極２０を形成する。そして、レジストを除去することによって、上部電極２０が形成されていない領域を形成する。なお、図示は省略するが、上部電極２０を形成する前に、半導体部１０の上面に凹凸（ディンプル加工）部を形成することもできる。

＜第１保護膜形成工程＞
第１保護膜形成工程は、半導体部１０上に第１保護膜６０を形成する工程である。第１保護膜形成工程では、半導体部１０上の表面に、スパッタリング等で絶縁膜材料を積層することによって、第１保護膜６０を形成する。そして、第１保護膜６０のうち上部電極２０の外部接続部２１に相当する領域を除去し、外部接続部２１を露出させる。
[第２実施形態]

第２実施形態に係る発光素子２００について、図３を参照しながら説明する。図３は、発光素子２００を示す平面図である。発光素子２００は、発光素子１００と比べて、上部電極２０の配置のみが異なる構成である。

発光素子２００の上部電極２０は、図３に示すように外部接続部２１（２１Ａ、２１Ｂ）と、内側延伸部２２（２２ａ、２２ｂ）と、外側延伸部２３（２３ａ〜２３ｄ）とを備える。発光素子１００の上部電極２０と比較すると、発光素子２００の上部電極２０は、第３内側延伸部２２ｃ及び第４内側延伸部２２ｄを備えていないこと以外は実質的に発光素子１００と同じである。

図３に示すように、第１外部接続部２１Ａ及び第２外部接続部２１Ｂは、第３直線Ｌ３に対して互い違いに配置されている。これにより、第１内側延伸部２２ａ及び第２内側延伸部２２ｂを第１直線Ｌ１又は第２直線Ｌ２に対して垂直な方向に向かって直線状に延伸しても、内側延伸部２２同士が重畳又は接触するおそれがなくなる。したがって、直線状の内側延伸部２２により、外部接続部２１から比較的離れた領域にも効率良く電流を拡散することができる。

また、第１内側延伸部２２ａ及び第２内側延伸部２２ｂは、発光素子１００と比較して、第１直線Ｌ１又は第２直線Ｌ２と平行な方向に対して対向する延伸部が多くなっている。これにより、第１内側延伸部２２ａ及び第２内側延伸部２２ｂが電流の拡散を補助し合える領域が増えるため、光取出し面の中央領域における電流密度の偏りを軽減することができる。
[第３実施形態]

第２実施形態に係る発光素子３００について、図４を参照しながら説明する。図４は、発光素子３００を示す平面図である。発光素子３００は、発光素子１００と比べて、上部電極２０の配置のみが異なる構成である。

発光素子３００の上部電極２０は、図４に示すように、第３内側延伸部２２ｃ及び第４内側延伸部２２ｄを備えていないこと以外は実質的に発光素子１００と同じである。

図４に示すように、それぞれの第１内側延伸部２２ａは、第２外部接続部２１Ｂの近傍まで延伸し、それぞれの第２内側延伸部２２ｂは第１外部接続部２１Ａの近傍まで延伸している。これにより、第１内側延伸部２２ａ及び第２内側延伸部２２ｂが、第３直線Ｌ３と平行な方向に対して対向している延伸部が多くなっている。したがって、第１内側延伸部２２ａ及び第２内側延伸部２２ｂが電流の拡散を補助し合える領域が増えるため、中央領域における電流密度の偏りを軽減することができる。

なお、図１に記載の発光素子１００では、第１外部接続部２１Ａ、第２外部接続部２１Ｂ、第１内側延伸部２２ａ、第２内側延伸部２２ｂ、第１外側延伸部２３ａ、第２外側延伸部２３ｂの構成を備えていれば、第３内側延伸部２２ｃ、第４内側延伸部２２ｄ、第３外側延伸部２３ｃ、第４外側延伸部２３ｄが形成されていない状態であっても構わない。さらに、図１に記載の発光素子１００では、第１外部接続部２１Ａ、第２外部接続部２１Ｂ、第１内側延伸部２２ａ、第２内側延伸部２２ｂ、第１外側延伸部２３ａ、第２外側延伸部２３ｂ、第３内側延伸部２２ｃ、第４内側延伸部２２ｄの構成を備えていれば、第３外側延伸部２３ｃ、第４外側延伸部２３ｄが形成されていない状態であっても構わない。また、図１に記載の発光素子１００では、第１外部接続部２１Ａ、第２外部接続部２１Ｂ、第１内側延伸部２２ａ、第２内側延伸部２２ｂ、第１外側延伸部２３ａ、第２外側延伸部２３ｂ、第３外側延伸部２３ｃ、第４外側延伸部２３ｄの構成を備えていれば、第３内側延伸部２２ｃ、第４内側延伸部２２ｄが形成されていない状態であっても構わない。
そして、図３，４に記載の発光装置２００，３００では、第１外部接続部２１Ａ、第２外部接続部２１Ｂ、第１内側延伸部２２ａ、第２内側延伸部２２ｂ、第１外側延伸部２３ａ、第２外側延伸部２３ｂの構成を備えていれば、第３外側延伸部２３ｃ、第４外側延伸部２３ｄが形成されていない状態であっても構わない。

以下、本発明に係る発光素子が奏する効果を確認する実施例について、図５を参照しながら説明する。本実施例では、各発光素子の光取り出し面における輝度分布を比較した。なお、各発光素子の光取り出し面における輝度分布を示す図は色彩輝度計により作成し、図の左に配置されたカラーバーは、上に進むほど輝度が高いことを示している。
[実施例１]

実施例１に係る発光素子は、上部電極２０が、外部接続部２１（２１Ａ及び２１Ｂ）と、外部接続部２１から延伸する内側延伸部２２（２２ａ〜２２ｄ）と、外側延伸部２３（２３ａ〜２３ｄ）とを備えており、前記した第１実施形態に係る発光素子１００と同様のものである。

そのため、光取出し面において、外部接続部２１よりも内側の領域と外側の領域との電流密度の差を小さくし均一化することができ、図５（ａ）に示すように、光取出し面内の輝度分布の偏りが改善されていることがわかる。
[比較例１]

比較例に係る発光素子は、上部電極が、外部接続部と、外部接続部から内側に延伸する延伸部と、外部接続部から外側に延伸する延伸部と、隣り合う外部接続部のそれぞれを直線状に連結する延伸部とを備えているが、第１実施形態における内側延伸部２２ｃ，２２ｄと、外側延伸部２３ａ〜２３ｄとを備えていない。

そのため、光取り出し面において、外部接続部２１よりも内側の領域の電流密度が増加するとともに、外側の領域の電流密度は低下しているため、電流密度の差が大きくなり、図５（ｂ）に示すように、光取り出し面内において均一な輝度分布を得ることができていないことがわかる。

本発明は、半導体レーザ素子及び波長変換部材を用いるすべての発光装置に利用することができる。

１００，２００、３００・・・発光素子
１０・・・半導体部
１１・・・第１半導体層
１２・・・発光層
１３・・・第２半導体層
２０・・・上部電極
２１・・・外部接続部
２１Ａ・・・第１外部接続部
２１Ｂ・・・第２外部接続部
２２・・・内側延伸部
２２ａ・・・第１内側延伸部
２２ｂ・・・第２内側延伸部
２２ｃ・・・第３内側延伸部
２２ｄ・・・第４内側延伸部
２３・・・外側延伸部
２３ａ・・・第１外側延伸部
２３ｂ・・・第２外側延伸部
２３ｃ・・・第３外側延伸部
２３ｄ・・・第４外側延伸部
３０・・・下部電極
４０・・・支持基板
５０・・・接合層
６０・・・第１保護膜
７０・・・第２保護膜
８０・・・裏面メタライズ層
Ｌ１・・・第１直線
Ｌ２・・・第２直線
Ｌ３・・・第３直線

Claims

半導体部と、光取出し側となる前記半導体部の上面に設けられた上部電極と、前記半導体部の下面に設けられた下部電極と、を備える発光素子であって、
前記上部電極は、前記半導体部の上方から見て、
第１直線上に並ぶ複数の第１外部接続部と、
前記第１直線と平行な第２直線上に並ぶ複数の第２外部接続部と、
前記第１外部接続部のそれぞれから、前記第１直線及び前記第２直線と平行であって前記第１直線と前記第２直線に挟まれた領域を２等分する第３直線を超えて延伸する第１内側延伸部と、
前記第２外部接続部のそれぞれから、前記第３直線を超えて延伸する第２内側延伸部と、
前記第１外部接続部のそれぞれから前記第２外部接続部が設けられた側と反対の側に延伸し、隣り合う２つの第１外部接続部を連結する第１外側延伸部と、
前記第２外部接続部のそれぞれから前記第１外部接続部が設けられた側と反対の側に延伸し、隣り合う２つの第２外部接続部を連結する第２外側延伸部と、
を有することを特徴とする発光素子。
前記第１外部接続部のそれぞれから、前記第３直線に向かって前記第３直線を超えないように延伸する第３内側延伸部と、
前記第２外部接続部のそれぞれから、前記第３直線に向かって前記第３直線を超えないように延伸する第４内側延伸部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記複数の第１外部接続部のうち両端に設けられた第１外部接続部のそれぞれから、前記両端に設けられた第１外部接続部の外側であって前記第２外部接続部が設けられた側と反対の側において延伸する第３外側延伸部と、
前記複数の第２外部接続部のうち両端に設けられた第２外部接続部のそれぞれから、前記両端に設けられた第２外部接続部の外側であって前記第１外部接続部が設けられた側と反対の側において延伸する第４外側延伸部と、を有する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
前記第１内側延伸部及び前記第３内側延伸部は、前記第１外部接続部から前記第１直線に対して傾斜する方向に延伸した後、前記第１直線に対して垂直方向に延伸し、
前記第２内側延伸部及び前記第４内側延伸部は、前記第２外部接続部から前記第２直線に対して傾斜する方向に延伸した後、前記第２直線に対して垂直方向に延伸することを特徴とする請求項２に記載の発光素子。