JP6428467B2 - 発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子に関する。

従来から発光素子は、半導体層の上面に設けられた電極間における電流密度分布を均一にするために様々な開発が行なわれている。例えば、平面視で略四角形状の半導体層を有する発光素子において、正負一対の電極のうち一方の電極が、半導体層の上面周縁を略四角形状に延伸することで、他方の電極を囲むように配置された発光素子が提案されている（特許文献１）。

特開２００１−３４５４８０号公報

一方、発光素子を発光させると、半導体層の内部を伝搬する光の一部は、半導体層の側面から外部に取り出される他、半導体層の側面で反射されて上面側に伝搬する光が存在する。このため、半導体層の側面近傍に位置する上面周縁に沿って電極を配置するだけでは、電極に吸収される光が増える傾向にあるため、光取り出し効率に改善の余地がある。

本発明の実施形態に係る発光素子は、平面視において正六角形状を有する半導体層と、前記半導体層上に設けられた正負一対の第１電極及び第２電極と、を有し、前記第１電極は、第１パッド部と、前記第１パッド部から延伸して略矩形状に形成された第１延伸部と、を有し、前記第１延伸部を構成する４つ辺のうちの１つである第１辺が、前記半導体層のいずれかの角部と対向しており、前記第２電極は、前記第１延伸部よりも内側に配置されている発光素子である。

本発明の実施形態に係る発光素子によれば、光取り出し効率を改善することができる。

実施形態１に係る発光素子を模式的に示す平面図である。 実施形態１に係る発光素子を模式的に示す図１ＡのＡ−Ａ’線における断面図である。 実施形態２に係る発光素子を模式的に示す平面図である。 比較例に係る発光素子を模式的に示す平面図である。 実施例１に係る発光素子の電流密度分布を示す図である。 実施例２に係る発光素子の電流密度分布を示す図である。 比較例に係る発光素子の電流密度分布を示す図である。

以下、本発明に係る発光素子を実施するための形態として、図面を参照しながら説明する。なお、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。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。

＜実施形態１＞
図１Ａは、実施形態１に係る発光素子１００を模式的に示す平面図である。図１Ｂは、実施形態１に係る発光素子１００を模式的に示す図１ＡのＡ−Ａ’線における断面図である。

図１Ａに示すように、実施形態１に係る発光素子１００は、平面視において正六角形状を有する半導体層２０（２０ａ〜２０ｃ）と、半導体層２０上に設けられた正負一対の第１電極４０，４１，４４及び第２電極５０，４２，４３と、を少なくとも有する。第１電極４０，４１，４４は、第１パッド部４０と、第１パッド部４０から延伸して略矩形状に形成された第１延伸部４１と、を有し、この第１延伸部４１を構成する４つ辺のうちの１つである第１辺４１ａは、前記半導体層２０のいずれかの角部と対向する。第２電極５０，４２，４３は、第１延伸部４１よりも内側に配置されている。なお、本明細書における「上」とは、半導体層２０に対して第１電極４０，４１，４４および第２電極５０，４２，４３が設けられた側を指し、図１Ｂにおける上方向である。

第１延伸部の第１辺４１ａが、半導体層２０の角部と対向することによって、角部を構成する２つの辺２１ａ，２１ｂ、いわゆる半導体層２０の周縁に沿って設けられるよりも半導体層２０の上面に占める電極の面積の割合を減らすことができるため、電極に吸収される半導体層２０（２０ｂ）からの光を減らすことができる。さらに、第１延伸部の第１辺４１ａと、半導体層２０の角部を構成する２つの辺２１ａ，２１ｂとに囲まれた閉塞的な領域ができることになるため、第１延伸部の第１辺４１ａからの電流が半導体層２０の周縁まで広がり易くなり、電流密度の低い領域を減らすことができる。この結果、実施形態１に係る発光素子１００は、光取り出し効率を改善することができると共に、半導体層２０の上面における電流密度分布の偏りを低減することができる。

また、第１延伸部の第１辺４１ａは、半導体層２０の角部を構成する２つの辺２１ａ，２１ｂ、いわゆる近傍の半導体層２０の側面のいずれとも平行では無いため、半導体層２０の側面で反射されて第１延伸部の第１辺４１ａに向かう光を減らすことができる。一方で、第１延伸部の第１辺４１ａと半導体層２０の角部を構成する２つの辺２１ａ，２１ｂとに囲まれた領域から外部に取り出される光が増える結果、発光素子１００における光取り出し効率をより改善することができる。

より具体的には、図１Ｂに示すように、実施形態１に係る発光素子１００は、基板１０と、半導体層２０として基板１０側から順に、第２導電型半導体層２０ａと、活性層２０ｂと、第１導電型半導体層２０ｃと、を有する。第２導電型半導体層２０ａ上の一部は、活性層２０ｂ及び第１導電型半導体層２０ｃから露出しており、この露出した第２導電型半導体層２０ａの上面には第２電極５０，４２，４３が設けられている。一方、第１電極４０，４１，４４は、第１導電型半導体層２０ｃ上のほぼ全面に設けられたＩＴＯ等の透光性電極３０の上面に設けられ、第１導電型半導体層２０ｃと電気的に接続されている。また、半導体層２０の上面側は、ＳｉＯ_２等の保護膜６０に覆われており、第１電極及び第２電極の各パッド部４０，５０の上面の一部が保護膜６０から露出している。

図１Ａに示すように、第１電極は、ワイヤなどの外部接続部材（図示しない）と電気的に接続される略円形状の第１パッド部４０と、第１パッド部４０から第１パッド部４０の直径よりも幅狭に延伸して略矩形状に形成された第１延伸部４１と、を有する。第１延伸部４１は、半導体層２０の角部のうち1つと対向する第１辺４１ａと、第１辺４１ａに隣接する第２辺４１ｂと、第２辺４１ｂに隣接すると共に第１辺４１ａと対向する第３辺４１ｃと、第３辺４１ｃに隣接すると共に第２辺４１ｂと対向する第４辺４１ｄと、から少なくとも構成されており、さらに隣接する辺を接続する４つの角部４１ｅ〜４１ｈは、いずれも電流が過度に集中しないように湾曲した形状を有している。第１延伸部の第２辺４１ｂは、半導体層２０を構成する６つの辺２１ａ〜２１ｆのうち、第１辺４１ａが対向する半導体層２０の角部を構成する辺２１ａ，２１ｂに隣接する辺（以下、第１半導体辺２１ｃという）と対向することになる。第１パッド部４０は、第１延伸部の第２辺４１ｂに配置され、第２辺４１ｂと第１半導体辺２１ｃとの間の比較的広い領域に配置される。このため、第１延伸部の第１辺４１ａと、半導体層２０の角部を構成する２つの辺２１ａ，２１ｂとに囲まれた狭い領域から外部に取り出される光と比べて偏りを軽減することができる。なお、実施形態１において、第１延伸部４１を構成する第１辺〜第４辺４１ａ〜４１ｄは、いずれも直線状に伸びる部位をいう。

また、第１延伸部の第１辺４１ａは、第１半導体辺２１ｃにおける第１辺４１ａに近い側の端部と、第１半導体辺２１ｃと対向する第２半導体辺２１ｆにおける第１辺４１ａに近い側の端部と、を結ぶ第１直線Ｌ１よりも外側に配置されている。一方、第１延伸部の第１辺４１ａと対向する第３辺４１ｃも同様に、第１半導体辺２１ｃにおける第３辺４１ｃに近い側の端部と、第２半導体辺２１ｆにおける第３辺４１ｃに近い側の端部と、を結ぶ第２直線Ｌ２よりも外側に配置され、半導体層２０の角部の1つと対向している。これにより、第１延伸部の第１辺４１ａ及び第３辺４１ｃは、それぞれ対向する半導体層２０の角部との間の領域において、電流密度が低下する領域をより減らすことができる。

第２電極は、第２パッド部５０と、第２パッド部５０から第１延伸部４１に沿って延伸する２つの第２延伸部４２と、を有する。第２パッド部５０は、第１延伸部の第２辺４１ｂよりも第４辺４１ｄに近い位置に設けられている。このとき、第１延伸部の第４辺４１ｄは、実施形態１のように５０μｍ以上４００μｍ以下程度、さらには１００μｍ以上３００μｍ程度離れた離間領域ｈを有していても良いが、これに限定されない。なお、離間領域ｈと対向するように第２パッド部５０が配置されているのが好ましい。これにより、配置された周囲の電流密度が高くなる傾向にある第２パッド部５０と、第１延伸部の第４辺４１ｄとの間に電流が偏るのを軽減することができると共に、第１延伸部の第４辺４１ｄに吸収される半導体層２０（２０ｂ）からの光を減らすことができる。２つの第２延伸部４２のうち一方の第２延伸部４２は、第２パッド部５０から第１延伸部の第1辺４１ａ側の第４辺４１ｄに沿って延伸し、さらに第１直線Ｌ１よりも外側を第１延伸部の第１辺４１ａに沿って延伸している。他方の第２延伸部４２は、第２パッド部５０から第１延伸部の第３辺４１ｃ側の第４辺４１ｄに沿って延伸し、さらに第２直線Ｌ２よりも外側を第１延伸部の第３辺４１ｃを沿って延伸している。これにより、電流密度が高い傾向にある第１パッド部４０と第２パッド部５０との間の領域に供給されていた電流の一部を、第１延伸部の第１辺４１ａ及び第３辺４１ｃの近傍に供給することができるため、半導体層２０の上面における電流密度分布の偏りをより軽減することがきる。

また、２つの第２延伸部４２の先端は、それぞれ延伸方向において第１延伸部の角部４１ｅ，４１ｆと対向している。第１延伸部の第１辺４１ａに沿って延伸する第２延伸部４２の先端と、第１延伸部の第１辺４１ａと第２辺４１ｂを接続する角部４１ｅとの最短距離ａ_１は、第１延伸部の第１辺４１ａと、第１辺４１ａに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との最短距離ｂ_１よりも長いのが好ましい。これにより、第２延伸部４２の先端と第１延伸部の第２辺４１ｂとの間よりも、電流が不足しがちな第１パッド部４０から離れた第１延伸部の第１辺４１ａと、第１辺４１ａに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との間に供給される電流を増やすことができる。また同様に、第１延伸部の第３辺４１ｃと、第３辺４１ｃに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との間に供給される電流を増やし、第１辺４１ａ側との電流密度分布の偏りを軽減するために、第１延伸部の第３辺４１ｃに沿って延伸する第２延伸部４２の先端と、第１延伸部の第３辺４１ｃと第２辺４１ｂを接続する角部４１ｆとの最短距離ａ_２は、第１延伸部の第３辺４１ｃと、第３辺４１ｃに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との最短距離ｂ_２よりも長いのが好ましい。より具体的には、最短距離ａ_１及びａ_２は、それぞれ例えば９０μｍ以上１９０μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以上１５０μｍ以下程度である。また、最短距離ｂ_１及びｂ_２は、それぞれ例えば４０μｍ以上１５０μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは６０μｍ以上１００μｍ以下程度である。

また、第１延伸部の第１辺４１ａに隣接する第４辺４１ｄと、該第４辺４１ｄに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との最短距離ｃ_１は、第１延伸部の第１辺４１ａと、第１辺４１ａに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との最短距離ｂ_１よりも長いのが好ましい。これにより、第１延伸部の第１辺４１ａよりも第２パッド部５０に近い第４辺４１ｄと、この第４辺４１ｄに沿った第２延伸部４２との間に電流が偏るのを軽減すると共に、第１辺４１ａ近傍に電流を集めることができる。また同様に、第１延伸部の第３辺４１ｃに隣接する第４辺４１ｄと、この第４辺４１ｄに沿った第２延伸部４２との間に電流が偏るのを軽減すると共に、第３辺４１ｃ近傍に電流を集めるために、第１延伸部の第３辺４１ｃに隣接する第４辺４１ｄと、該第４辺４１ｄに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との最短距離ｃ_２は、第１延伸部の第３辺４１ｃと、第３辺４１ｃに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との最短距離ｂ_２よりも長いのが好ましい。より具体的には、最短距離ｃ_１及びｃ_２は、それぞれ例えば９０μｍ以上１９０μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以上１５０μｍ以下程度である。また、最短距離ｂ_１及びｂ_２は、それぞれ例えば４０μｍ以上１５０μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは６０μｍ以上１００μｍ以下程度である。

さらに、第２電極は、２つの第２延伸部４２の間を、第２パッド部５０から第１パッド部４０に向かって直線状に延伸する第３延伸部４３を有する。一方、第１電極は、第３延伸部４３と２つの第２延伸部４２との間のそれぞれに、第１パッド部４０から第３延伸部４３に対して平行に延伸する２つの第４延伸部４４を有する。これにより、第１パッド部４０と第２パッド部５０とが対向する方向に電流を広げることができるため、第１パッド部４０と第２パッド部５０との間の領域おける電流密度分布の偏りを低減することができる。

第１延伸部の第２辺４１ｂに平行な半導体層２０の対角線Ｌ３上において、隣り合う第１延伸部４１と第２延伸部４２との距離ｂ_１（又はｂ_２）は、隣り合う第２延伸部４２と第４延伸部４４との距離ｄ_１（又はｄ_２）よりも短いのが好ましい。すなわち、第１延伸部の第１辺４１ａ及び第３辺４１ｃとそれらに隣り合う２つの第２延伸部４２とのそれぞれの距離ｂ_１，ｂ_２のいずれも、２つ第２延伸部４２とそれらにそれぞれ隣り合う２つの第４延伸部４４とのそれぞれの距離ｄ_１，ｄ_２よりも短い（距離ｂ_１＜距離ｄ_１、及び距離ｂ_２＜距離ｄ_２）のが好ましい。このような延伸部は、第１パッド部４０及び第２パッド部５０から離れるほど電流が流れづらくなる傾向にある。このため、第１延伸部４１とこれに隣り合う第２延伸部４２との間隔を狭くすることによって、半導体層２０の周縁側であっても電流を拡散し易くすることができる。また、距離ｂ_１と距離ｂ_２は、異ならせることもできるが同じである方が好ましく、例えば、いずれの距離も４０μｍ以上１５０μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは６０μｍ以上１００μｍ以下程度である。同様に、距離ｄ_１と距離ｄ_２は、９０μｍ以上１９０μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以上１３０μｍ以下程度である。

さらに、第１延伸部の第２辺４１ｂに平行な半導体層２０の対角線Ｌ３上において、第３延伸部４３と第４延伸部４４との距離ｅ_１（又はｅ_２）は、隣り合う第２延伸部４２と第４延伸部４４との距離ｄ_１（又はｄ_２）よりも長いのが好ましい。すなわち、２つの第２延伸部４２とそれらにそれぞれ隣接する２つの第４延伸部４４とのそれぞれの距離ｄ_１，ｄ_２のいずれも、第３延伸部４３とそれに隣接する２つの第４延伸部４４とのそれぞれの距離ｅ_１，ｅ_２よりも短い（距離ｄ_１＜距離ｅ_１、及び距離ｄ_２＜距離ｅ_２）のが好ましい。第１パッド部４０と第２パッド部５０とを結ぶ直線上にある第３延伸部４３と、これに隣接する２つの第４延伸部４４とは電流が流れ易い傾向にある。このため、第３延伸部４３と第４延伸部４４との間隔を広くすることで、電流密度が過度に高くなるのを抑えることができる。また、距離ｄ_１と距離ｄ_２は、異ならせることもできるが同じである方が好ましく、例えば、いずれの距離も９０μｍ以上１９０μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは１００μｍ以上１３０μｍ以下程度である。同様に、距離ｅ_１と距離ｅ_２は、１００μｍ以上２００μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは１３０μｍ以上１５０μｍ以下程度である。

なお実施形態１では、距離の長い順に、第３延伸部４３と第４延伸部４４との距離（ｅ_１，ｅ_２）、第２延伸部４２と第４延伸部４４との距離（ｄ_１，ｄ_２）、第１延伸部４１と第２延伸部４２との距離（ｂ_１，ｂ_２）とすることにより、半導体層２０の上面における電流密度分布の偏りをより低減することができる。

また、第４延伸部４４の先端と、第１延伸部の第４辺４１ｄに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との最短距離ｆ_１（又はｆ_２）は、第１延伸部の第４辺４１ｄと、第４辺４１ｄに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との最短距離ｃ_１（又はｃ_２）よりも長いのが好ましい。これにより、第１パッド部４０と第２パッド部５０との間の領域で電流密度が過度に高くなるのを抑え、第１延伸部の第４辺４１ｄ側に電流を拡散することができる。また、第１パッド部４０と第３延伸部４３の先端との最短距離ｇよりも最短距離ｆ_１（又はｆ_２）が短いのが好ましく、さらに最短距離ｆ_１（又はｆ_２）よりも第２延伸部４２の先端とこれに対向する第１延伸部の角部４１ｅ（又は４１ｆ）との最短距離ａ_１（又はａ_２）が短いのが好ましい。このように、第１パッド部４０と第２パッド部５０とを結ぶ直線から離れるほど間隔を狭くすることで、第１延伸部の第１辺４１ａ側及び第３辺４１ｃ側に電流を広げることができる。より具体的には、最短距離ｆ_１及びｆ_２は、異ならせることもできるが同じである方が好ましく、例えば、いずれの距離も１２０μｍ以上１９０μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは１２０μｍ以上１５０μｍ以下程度である。また、最短距離ｇは、例えば１２０μｍ以上２００μｍ以下程度が好ましく、さらに好ましくは１３０μｍ以上１７０μｍ以下程度である。

以下、実施形態１に係る各構成について詳述する。

（半導体層）
半導体層２０は、発光素子１００における発光部であり、例えば、第１導電型半導体層２０ｃ及び第２導電型半導体層２０ａと、これら第１導電型半導体層２０ｃ及び第２導電型半導体層２０ａの間に配置された活性層２０ｂ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２０ｃ及び第２導電型半導体層２０ａは、互いに異なる導電型を有する。第１導電型半導体層２０ｃ及び第２導電型半導体層２０ａ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２０ｃ又は第２導電型半導体層２０ａ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２０ｂ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２０に用いる材料は、特に限定されず、例えば、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_１-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等が挙げられる。

半導体層２０は、後述する第１電極４０，４１，４４及び第２電極５０，４２，４３をこれら半導体層２０の同一面側に配置させるために、例えば、第２導電型半導体層２０ａの一部が露出するように、第１導電型半導体層２０ｃが第２導電型半導体層２０ａの上に積層されているか、第１導電型半導体層２０ｃの一部が露出するように、第２導電型半導体層２０ａが第１導電型半導体層２０ｃの上に積層されている。

半導体層２０の平面形状は、実質的に正六角形状とすることができる。その角部は、丸みを帯びていても良いし、１２０°±５°程度までの角度を許容する。また、１辺の長さも他辺の長さの±５％程度までを許容する。また、半導体層２０の上面における対角距離は、例えば、数百μｍ〜数千μｍ程度が挙げられ、６００μｍ〜１５００μｍ程度であることが好ましい。

半導体層２０は、通常、基板１０上に積層されている。基板１０の材料としては、特に限定されず、例えばサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）等が挙げられる。ただし、実施形態１に係る発光素子１００では、必ずしもこのような基板１０が存在しなくてもよい。

（第１電極及び第２電極）
第１電極４０，４１，４４及び第２電極５０，４２，４３は、外部から半導体層２０に対して電流を供給するための部材であり、半導体層２０の同一面側に正負一対の電極として、互いに半導体層２０を介して対向して配置される。実施形態１においては、第１電極４０，４１，４４をｐ側電極とし、第２電極５０，４２，４３をｎ側電極としているが、これに限定されず、第１電極４０，４１，４４をｎ側電極、第２電極５０，４２，４３をｐ側電極とすることもできる。また、第１電極４０，４１，４４及び第２電極５０，４２，４３に用いられる材料としては、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挙げることができ、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。

また、第１電極４０，４１，４４および第２電極５０，４２，４３は、それぞれパッド部４０，５０と、パッド部４０，５０から延伸する延伸部４１，４４，４２，４３とを備えている。パッド部４０，５０は、外部回路（図示しない）と電気的に接続される部分であり、例えば、ワイヤがボンディングされる部分である。パッド部４０，５０は、上面視において半導体層２０の側面よりも内側に配置されているのが好ましく、第１電極のパッド部（第１パッド部）４０と、第２電極のパッド部（第２パッド部）５０との距離を縮小することにより順電圧を低減することができる。第１パッド部４０及び第２パッド部５０の平面形状は、特に限定されないが、例えば、円形や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によるワイヤとの接合性を考慮すると、直径７０μｍ〜１５０μｍ程度の円形又はこれに近似する形状が好ましい。さらに、実施形態１における第１パッド部４０と第２パッド部５０との配置は、平面視において半導体層２０の向かい合う辺の方向に対向しているが、例えば、実施形態２のように半導体層２０の対角方向に対向させることもできる。

また、延伸部４１，４４，４２，４３は、第１パッド部４０及び第２パッド部５０に供給された電流を、半導体層２０に均一に拡散させるための部分である。各延伸部４１，４４，４２，４３の幅は、特に限定されるものではなく、例えば、第１パッド部４０又は第２パッド部５０の直径に対して、５〜３０％程度の幅とすることが好ましく、さらに好ましくは５〜１５％程度の幅であり、より具体的には２μｍ〜１５μｍ程度の幅とすることが好ましい。

＜実施形態２＞

図２は、実施形態２に係る発光素子２００を模式的に示す平面図である。

図２に示すように、実施形態２に係る発光素子２００は、発光素子１００において半導体層２０の中心部を中心として第１電極４０，４１，４４及び第２電極５０，４２，４３を９０°回転させた以外は、実施形態１と実質的に同じ構造を有している。なお、同じ構造については、説明を適宜省略する。

実施形態２に係る発光素子２００は、平面視において正六角形状を有する半導体層２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）と、半導体層２０上に設けられた正負一対の第１電極４０，４１，４４及び第２電極５０，４２，４３と、を少なくとも有する。第１電極は、第１パッド部４０と、第１パッド部４０から延伸して略矩形状に形成された第１延伸部４１と、を有する。この第１延伸部４１を構成する４つ辺のうちの１つである第１辺４１ａは、半導体層２０のいずれかの角部と対向し、さらに第１パッド部４０を有する。また、第２電極は、第１延伸部４１ａよりも内側に配置されている。これにより、角部を構成する２つの辺２１ａ，２１ｂ、いわゆる半導体層２０の周縁に沿って設けられるよりも半導体層の上面に占める電極の面積の割合を減らすことができるため、電極に吸収される半導体層２０（２０ｂ）からの光を減らすことができる。さらに、第１延伸部の第１辺４１ａと、半導体層２０の角部を構成する２つの辺２１ａ，２１ｂとに囲まれた閉塞的な領域ができることになるため、第１延伸部の第１辺４１ａからの電流が半導体層２０の周縁まで広がり易くなり、電流密度の低い領域を減らすことができる。さらにまた、第１延伸部の第１辺４１ａは、半導体層の角部を構成する２つの辺２１ａ，２１ｂ、いわゆる近傍の半導体層２０の側面のいずれとも平行では無いため、半導体層２０の側面で反射されて第１延伸部の第１辺４１ａに向かう光を減らすことができる。一方で、第１延伸部の第１辺４１ａと半導体層２０の角部を構成する２つの辺２１ａ，２１ｂとに囲まれた領域から外部に取り出される光を増やすことができる。

また、第１延伸部の第１辺４１ａに隣接する第２辺４１ｂは、半導体層２０を構成する６つの辺２１ａ〜２１ｆのうち角部を構成する辺２１ａ，２１ｂに隣接する辺である第１半導体辺２１ｃと対向している。第１延伸部の第１辺４１ａは、第１半導体辺２１ｃの端部のうち第１辺４１ａに近い側の端部と、第１半導体辺２１ｃと対向する第２半導体辺２１ｆの第１辺４１ａに近い側の端部と、を結ぶ第１直線Ｌ１よりも外側に配置されている。第１延伸部の第１辺４１ａと対向する第３辺４１ｃは、第１半導体辺２１ｃの端部のうち第３辺４１ｃに近い側の端部と、第２半導体辺２１ｆの第３辺４１ｃに近い側の端部と、を結ぶ第２直線Ｌ２よりも外側に配置されている。第１パッド部４０は、第１延伸部の第２辺４１ｂに配置され、第２辺４１ｂと第１半導体辺２１ｃとの間の比較的広い領域に配置される。これにより、第１延伸部の第１辺４１ａ及び第３辺４１ｃは、それぞれ対向する半導体層２０の角部との間の領域において、電流密度が低下する領域をより減らすことができる。

以上の構成を有する実施形態２に係る発光素子２００は、第１延伸部の第１辺４１ａが、半導体層２０の角部と対向することによって、実施形態１と同様に、光取り出し効率を改善することができると共に、半導体層２０の上面における電流密度分布の偏りを低減することができる。

以下、本発明の実施例に係る発光素子について説明する。

＜実施例１＞
実施例１に係る発光素子は、実施形態１に係る発光素子１００と実質的に同じ構造を有するため、図１Ａ及び図１Ｂに基づいて説明する。なお、同じ構造については、説明を適宜省略する。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、実施例１に係る発光素子は、基板１０と、基板１０上に設けられたｎ型半導体層（第２導電型半導体層）２０ａ、活性層２０ｂ、ｐ型半導体層（第１導電型半導体層）２０ｃを順に有する半導体層２０と、活性層２０ｂ及びｐ型半導体層２０ｃから露出したｎ型半導体層２０ａ上に設けられたｎ側電極（第２電極）５０，４２，４３と、ｐ型半導体層２０ｃ上であって、平面視でｎ側電極を囲むように配置されたｐ側電極（第１電極）４０，４１，４４と、を備える。

半導体層２０の平面形状は、１辺の長さが約５００μｍの正六角形である。

第１電極及び第２電極は、いずれもパッド部４０，５０と、パッド部４０，５０から延伸する幅狭な延伸部４１，４２，４３，４４と、を有する。第１電極のパッド部（第１パッド部）４０と、第２電極のパッド部（第２パッド部）５０とは、それぞれ直径が約８０μｍの大きさの略円形状である。第１パッド部４０と第２パッド部５０との中心間の距離は、約４７０μｍである。

また、第１パッド部４０から延伸する第１延伸部４１の第２辺４１ｂとこれに隣接する第１辺４１ａ又は第３辺４１ｃとを接続する角部４１ｅ，４１ｆと、第２パッド部５０から延伸する２つの第２延伸部４２の先端との最短距離ａ_１，ａ_２は、それぞれ約１００μｍである。第１延伸部の第１辺４１ａ又は第３辺４１ｃと、これに沿った第２延伸部４２の部位との最短距離ｂ_１，ｂ_２は、それぞれ約６０μｍである。第１延伸部の第４辺４１ｄと、これに沿った第２延伸部４２の部位との最短距離ｃ_１，ｃ_２は、それぞれ約９０μｍである。半導体層２０の対角線Ｌ３上で隣り合う第２延伸部４２と第４延伸部４４との距離ｄ_１，ｄ_２は、それぞれ約１００μｍである。半導体層２０の対角線Ｌ３上で第３延伸部４３と２つの第４延伸部４４との距離ｅ_１，ｅ_２は、それぞれ約１３０μｍである。第４延伸部４４の先端と、第１延伸部の第４辺４１ｄに沿って延伸する第２延伸部４２の部位との最短距離ｆ_１，ｆ_２は、それぞれ約１６５μｍである。第１パッド部４０と第３延伸部４３の先端との最短距離ｇは、約１５０μｍである。第１延伸部の第４辺４１ｄにおける離間距離ｈは、約２４０μｍである。なお、第１延伸部〜第４延伸部４１〜４４の幅は、いずれも約１０μｍである。

＜実施例２＞
実施例２に係る発光素子は、実施形態２に係る発光素子２００と実質的に同じ構造を有するため、図２に基づいて説明する。

図２に示すように、実施例２に係る発光素子は、実施例１（図１）における第１電極４０，４１，４４及び第２電極５０，４２，４３の配置を、半導体層２０の中心部を中心に９０°回転させた構造を有する。このため、半導体層２０の１辺の長さや、各パッド部４０，５０及び各延伸部４１，４２，４３，４４における距離の関係などは、実施例１に同じであり、説明を省略する。

＜比較例＞
比較例に係る発光素子３００は、図３に示すように、半導体層２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）の平面形状が正方形である以外、実施例１と実質的に同様の構造を有する。なお、平面視において、半導体層２０の１辺の長さは約８００μｍであり、半導体層２０の面積は実施例１と同じである。

＜電流密度分布の比較＞
次に、実施例１、実施例２及び比較例の発光素子における電流密度分布を、それぞれ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した。その結果を、図４（実施例１）、図５（実施例２）及び図６（比較例）に示す。なお、図４、図５及び図６は、いずれも濃淡が濃い程に電流密度が高いことを示す。

図４、図５及び図６に示すように、実施例１の発光素子１００及び実施例２の発光素子２００は、比較例の発光素子３００と比べて、第１パッド部と第２パッド部との間の領域において電流密度の高い領域が減少している。また、比較例の発光素子３００では、半導体層の周縁のうち第１パッド部側に、電流密度の低い領域が偏っている。これに対して、実施例１の発光素子１００及び実施例２の発光素子２００では、第１パッド部及び第２パッド部の両側に、電流密度の低い領域がバランス良く分布している。さらに、第２パッド部が半導体層の辺と対向する実施例１では、半導体層の角部と対向する実施例２よりも、第２パッド部側における電流密度の低下の度合いが緩和され、より電流密度分布の偏りが改善されているのが分かる。

＜順方向電圧、光出力及び電力変換効率の比較＞
次に、実施例１、実施例２及び比較例の発光素子において、それぞれ電流６５ｍＡを印加し、順方向電圧［Ｖ］、光出力［ｍＷ］及び電力変換効率［％］の値を測定した。なお、電力効率ＷＰＥ［％］の値は、式（１）により求めることができる。

これらの結果を表１に示す。

表１に示されるように、実施例１の発光素子１００及び実施例２の発光素子２００は、比較例の発光素子３００に対していずれの値も良好であり、特に光出力と電力変換効率の向上は大きく、発光素子の光取り出し効率が改善していると考えられる。

以上、本発明に係る発光素子について、実施形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

本発明の実施形態に係る発光素子は、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、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。

１００、２００、３００ 発光素子
１０ 基板
２０ 半導体層
２０ａ 第２導電型半導体層
２０ｂ 活性層
２０ｃ 第１導電型半導体層
２１ｃ 第１半導体辺
２１ｆ 第２半導体辺
３０ 透光性電極
４０ 第１パッド部
４１ 第１延伸部
４１ａ 第１辺
４１ｂ 第２辺
４１ｃ 第３辺
４１ｄ 第４辺
４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈ 角部
４２ 第２延伸部
４３ 第３延伸部
４４ 第４延伸部
５０ 第２パッド部
６０ 保護膜

Claims (15)

1. 第１導電型半導体層と、活性層と、第２導電型半導体層とを含み、平面視において正六角形状を有する半導体層と、前記半導体層上に設けられた正負一対の第１電極及び第２電極と、を有し、
   前記第１電極は、第１パッド部と、前記第１パッド部から延伸して略矩形状に形成された第１延伸部と、を有し、
   前記第１延伸部を構成する４つの辺のうちの１つである第１辺が、前記半導体層のいずれかの角部と対向しており、
   前記第２電極は、前記第１延伸部よりも内側に配置されており、
   前記第１パッド部は、前記第１延伸部の前記第１辺に隣接する第２辺に配置されており、
   前記第１延伸部の前記第２辺は、前記半導体層を構成する６つの辺のうち前記角部を構成する辺に隣接する辺である第１半導体辺と対向しており、
   前記第１延伸部の前記第１辺は、前記第１半導体辺の端部のうち前記第１辺に近い側の端部と、前記第１半導体辺と対向する第２半導体辺の前記第１辺に近い側の端部と、を結ぶ第１直線よりも外側に配置され、
   前記第１延伸部の前記第１辺と対向する第３辺は、前記第１半導体辺の端部のうち前記第３辺に近い側の端部と、前記第２半導体辺の前記第３辺に近い側の端部と、を結ぶ第２直線よりも外側に配置されている発光素子。
2. 前記第２電極は、第２パッド部と、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２つの第２延伸部と、を有し、
   前記第２延伸部の一方は、前記第１直線よりも外側を前記第１延伸部の前記第１辺を沿って延伸し、
   前記第２延伸部の他方は、前記第２直線よりも外側を前記第１延伸部の前記第３辺を沿って延伸する請求項１に記載の発光素子。
3. 前記第１延伸部の前記第２辺に対向する第４辺は、離間領域を有しており、前記離間領域と対向するように前記第２パッド部が配置されている請求項２に記載の発光素子。
4. 前記第１延伸部の前記第１辺に隣接する前記第４辺と、該第４辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離は、前記第１延伸部の前記第１辺と、該第１辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離よりも長い請求項３に記載の発光素子。
5. 前記第１延伸部の前記第３辺に隣接する前記第４辺と、該第４辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離は、前記第１延伸部の前記第１辺と、該第１辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離よりも長い請求項３又は４に記載の発光素子。
6. 前記第１延伸部の前記第１辺に沿って延伸する前記第２延伸部の先端と、前記第１延伸部の前記第１辺と前記第２辺を接続する角部との最短距離は、前記第１延伸部の前記第１辺と、前記第１辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離よりも長い請求項２乃至５のいずれか１つに記載の発光素子。
7. 前記第１延伸部の前記第３辺に沿って延伸する前記第２延伸部の先端と、前記第１延伸部の前記第３辺と前記第２辺を接続する角部との最短距離は、前記第１延伸部の前記第３辺と、前記第３辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離よりも長い請求項２乃至６のいずれか１つに記載の発光素子。
8. 前記第２電極は、前記第２パッド部から、２つの前記第２延伸部の間を延伸する第３延伸部を有し、
   前記第１電極は、前記第１パッド部から、前記第３延伸部と２つの前記第２延伸部との間のそれぞれに延伸する２つの第４延伸部を有する請求項２乃至５のいずれか１つに記載の発光素子。
9. 前記第１延伸部の前記第２辺に平行な前記半導体層の対角線上において、隣り合う前記第１延伸部と前記第２延伸部との距離は、隣り合う前記第２延伸部と前記第４延伸部との距離よりも短い請求項８に記載の発光素子。
10. 前記第１延伸部の前記第２辺に平行な前記半導体層の対角線上において、前記第３延伸部と前記第４延伸部との距離は、隣り合う前記第２延伸部と前記第４延伸部との距離よりも長い請求項８又は９に記載の発光素子。
11. 前記第４延伸部の先端と、前記第１延伸部の前記第２辺に対向する第４辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離は、前記第１延伸部の前記第４辺と、前記第１延伸部の前記第４辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離よりも長い請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の発光素子。
12. 前記第４延伸部の先端と、前記第１延伸部の前記第２辺に対向する第４辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離は、前記第１パッド部と前記第３延伸部の先端との最短距離よりも短い請求項８乃至１１のいずれか１つに記載の発光素子。
13. 前記第２延伸部の先端と、前記第１延伸部の前記第２辺との最短距離は、前記第４延伸部の先端と、前記第１延伸部の前記第２辺に対向する第４辺に沿って延伸する前記第２延伸部の部位との最短距離よりも短い請求項８乃至１２のいずれか１つに記載の発光素子。
14. 前記第１延伸部を構成する４つの角部は、それぞれ湾曲した形状を有する請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の発光素子。
15. 第１導電型半導体層と、活性層と、第２導電型半導体層とを含み、平面視において正六角形状を有する半導体層と、前記半導体層上に設けられた正負一対の第１電極及び第２電極と、を有し、
    前記第１電極は、第１パッド部と、前記第１パッド部から延伸して略矩形状に形成された第１延伸部と、を有し、
    前記第１延伸部を構成する４つの辺のうちの１つである第１辺が、前記半導体層のいずれかの角部と対向しており、
    前記第２電極は、前記第１延伸部よりも内側に配置されており、
    前記第１パッド部は、前記第１延伸部の前記第１辺に配置されており、
    前記第１延伸部の前記第１辺に隣接する第２辺は、前記半導体層を構成する６つの辺のうち前記角部を構成する辺に隣接する辺である第１半導体辺と対向しており、
    前記第１延伸部の前記第１辺は、前記第１半導体辺の端部のうち前記第１辺に近い側の端部と、前記第１半導体辺と対向する第２半導体辺の前記第１辺に近い側の端部と、を結ぶ第１直線よりも外側に配置され、
    前記第１延伸部の前記第１辺と対向する第３辺は、前記第１半導体辺の端部のうち前記第３辺に近い側の端部と、前記第２半導体辺の前記第３辺に近い側の端部と、を結ぶ第２直線よりも外側に配置されている発光素子。

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