JP2016046411A - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率の半導体発光素子を提供すること。【解決手段】半導体発光素子では、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層、ｐ側透明電極、及び、ｐ側電極がこの順に積層されている。この半導体発光素子は、ｐ型半導体層の表面近傍の一部が除去された除去領域を備える。除去領域を含むｐ型半導体層の上には、ｐ側透明電極が設けられている。さらに、除去領域におけるｐ側透明電極の上には、ｐ側電極が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は半導体発光素子に関し、特に半導体層表面側から光を取り出す半導体発光素子に関する。

ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）は、近年の効率向上に伴い、照明用及び液晶バックライト用等に広く用いられている。青色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤの各材料としては、窒化ガリウム等の窒化物半導体が広く用いられている。

典型的な窒化物半導体発光素子では、サファイア基板上に、ｎ型窒化物半導体層、窒化物半導体発光層及びｐ型窒化物半導体層が積層され、ｐ型窒化物半導体層上にｐ側透明電極及びｐ側電極が設けられている。また、ｎ型窒化物半導体層上にはｎ側電極が設けられている。光はｐ側透明電極及び基板側面から取り出される。

光をｐ側透明電極側から取り出す際、ｐ側透明電極の表面に設けられたｐ側電極が光を遮蔽するため、その分だけ光取出し効率、ひいてはＬＥＤ全体の発光効率が低下する。そこで、ｐ側電極の下にＳｉＯ₂等の絶縁膜からなる電流ブロック層を形成してｐ側電極の下での発光を抑制する手法が開示されている（特許文献１）。これにより、ｐ側電極によって遮蔽される領域での発光が抑制される。また、特許文献２には、導電性薄膜電極（ｐ側透明電極に相当）の下に、台座電極と平面形状に於いて略相似形をなす電流阻止層（電流ブロック層に相当）とを備えた半導体発光素子が開示されている。また、ワイヤボンディング用のボンディング電極部と電流を拡散するための枝電極部とで構成されたｐ側電極が、電流ブロック層の真上において電流ブロック層と略同じ平面形状に形成されていれば、不透明なｐ側電極の真下に位置する発光層への電流の供給が阻止され、よって、光取り出し効率が向上することが開示されている（特許文献３、４）。これらの構成を組み合わせた窒化物半導体ＬＥＤも開示されている（特許文献５）。

特開平８−２５０７６９号公報 特開平９−１２９９２１号公報 米国特許６８８１９８５号 特開２００１−２７４４５６号公報 特開２００８−１９２７１０号公報

ｐ型窒化物半導体層の表面側に電流ブロック層を設ける手法は、ＬＥＤの光取出し効率向上に有効である。しかし、電流ブロック層の下面又はその上面に接する材料と電流ブロック層との密着が悪い場合に剥がれ不良が生じる場合があること、及び、電流ブロック層を形成する追加工程が必要でありコストアップ要因になること等が課題となっている。

上述のような問題に鑑み、本発明では、電流ブロック層の面積を小さくしても、又は、電流ブロック層を形成しなくても、ｐ側電極によって遮蔽される光成分が低減され、よって、光取出し効率が向上する高効率の半導体発光素子を提供することを目的としている。

本発明の第１の半導体発光素子では、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層、ｐ側透明電極、及び、ｐ側電極がこの順に積層されている。この半導体発光素子は、ｐ型半導体層の表面近傍の一部が除去された除去領域を備える。除去領域を含むｐ型半導体層の上には、ｐ側透明電極が設けられている。さらに、除去領域におけるｐ側透明電極の上には、ｐ側電極が設けられている。

本発明の第２の半導体発光素子では、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層、ｐ側透明電極、及び、ｐ側電極がこの順に積層されている。ｐ型半導体層では、ｐ側透明電極側の表面近傍が、当該表面近傍から離れた部分に比べてアクセプタ濃度が高濃度なｐ型高濃度半導体層となっている。この半導体発光素子は、ｐ型半導体層の表面近傍の一部が除去された除去領域を備える。除去領域を含むｐ型半導体層の上には、ｐ側透明電極が設けられている。さらに、除去領域におけるｐ側透明電極の上には、ｐ側電極が設けられている。

本発明の第３の半導体発光素子では、ｎ型半導体層、発光層、Ａｌを含む第１のｐ型半導体層、第１のｐ型半導体層に比べてＡｌの組成が少ない又はＡｌを含まない第２のｐ型半導体層、ｐ側透明電極、及び、ｐ側電極がこの順に積層されている。この半導体発光素子は、第２のｐ型半導体層が除去された除去領域を備える。第２のｐ型半導体層の上と除去領域における第１のｐ型半導体層の上とに、ｐ側透明電極が設けられている。さらに、除去領域におけるｐ側透明電極の上には、ｐ側電極が設けられている。

ｐ側電極は、ｐ側ボンディング電極部と、ｐ側ボンディング電極部よりも幅の狭いｐ側枝電極部とを備えることが好ましい。除去領域の少なくとも一部は、ｐ側枝電極部に対向する部分であることが好ましい。

ｐ側電極は、ｐ側ボンディング電極部と、ｐ側ボンディング電極部よりも幅の狭いｐ側枝電極部とを備えることが好ましい。この半導体発光素子は、ｐ側ボンディング電極部の下方に、絶縁膜からなる電流ブロック層を備えることが好ましい。

電流ブロック層は、ｐ型半導体層とｐ側透明電極との間に設けられていてもよいし、ｐ側透明電極とｐ側ボンディング電極部との間に設けられていてもよい。

本発明の半導体発光素子では、ｐ型半導体層の表面の一部が除去されてなる除去領域が設けられており、その除去領域に接するようにｐ側透明電極が設けられている。この半導体発光素子では、除去領域においてｐ側半導体層とｐ側透明電極とが接触しているにも関わらず、電流が除去領域を流れることを抑制できる。よって、電流ブロック層を設けなくても、ｐ側電極により遮蔽される無効発光が抑制される。

本発明の一実施形態の半導体発光素子の平面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 本発明の一実施形態の半導体発光素子の平面図である。 図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。 本発明の一実施形態の半導体発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態の半導体発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態の半導体発光素子の断面図である。

以下、本発明について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

＜半導体発光素子＞
図１は、本発明の一実施形態の半導体発光素子の平面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。

半導体発光素子１００では、基板１０１上に、アンドープ窒化物半導体層１０３と、ｎ型半導体層１０５と、発光層１０７と、ｐ型半導体層であるｐ型ＥＢＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）層１０９及びｐ型コンタクト層１１１とがこの順に積層されている。ｐ型コンタクト層１１１上には透光性のｐ側透明電極１２０が設けられ、このｐ側透明電極１２０の一部領域上にｐ側電極１２５（ｐ側ボンディング電極部１２５Ａとｐ側ボンディング電極部１２５Ａから延びるｐ側枝電極部１２５Ｂとからなる）が設けられている。他方、ｎ型半導体層１０５の一部がエッチングによって露出され、その露出領域上にｎ側電極１２６（ｎ側ボンディング電極部１２６Ａとｎ側ボンディング電極部１２６Ａから延びるｎ側枝電極部１２６Ｂとからなる）が設けられている。

＜基板＞
基板１０１としては、サファイア基板、ＳｉＣ基板、又は、Ｓｉ基板等が好適に用いられる。基板１０１の表面には、図２及び図３に示すように、凸形状１０１Ｐが形成されている。基板１０１は、ｎ型半導体層１０５、発光層１０７及びｐ型半導体層等を支持するためのものである。そのため、ＬＥＤとして完成させる際に基板１０１を除去してもよい。特に、基板１０１がＳｉ基板（Ｓｉ基板は発光層１０７からの光を吸収する）である場合には、ＬＥＤとして完成させる際に基板１０１を除去することが好ましい。

＜アンドープ窒化物半導体層＞
アンドープ窒化物半導体層１０３は、その上に設けられるｎ型半導体層１０５の結晶欠陥を低減させるために設けられるが、発光に寄与しない層であるため省略可能である。

＜ｎ型半導体層＞
ｎ型半導体層１０５は、単層であってもよいが、多層で形成されるのが一般的である。ｎ型半導体層１０５が多層で形成される場合には、その各層が、ｎ型不純物がドープされた窒化物半導体層、ｎ型不純物が１×１０¹⁶ｃｍ^-3以下にドープされた窒化物半導体層、又は、アンドープ窒化物半導体層等をも含む複数層としても形成され得る。

ｎ型半導体層１０５を構成する各層には、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ（Ａｌ、Ｇａ及びＮを含む半導体）層、ＩｎＧａＮ（Ｉｎ、Ｇａ及びＮを含む半導体）層又はＩｎＡｌＧａＮ（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ及びＮを含む半導体）層等を用いることができる。これらの多層構造は超格子構造を形成していてもよい。ｎ型不純物としてはＳｉが好適である。

＜発光層＞
発光層１０７としては、アンドープ半導体層、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、又は、ｎ型不純物とｐ型不純物との両方の不純物を含む窒化物半導体層が単層又は多層の量子井戸構造を構成するように構成されていることが好ましい。発光層１０７は、Ｉｎを含む窒化物半導体からなる井戸層と、井戸層よりもバンドギャップの大きい障壁層とが交互に積層されたものであることが好ましい。発光層の最外層は、井戸層であってもよいし、障壁層であってもよい。井戸層の厚さは２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましく、障壁層の厚さは１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。このような発光層１０７の構造は多重量子井戸構造に限られず単一量子井戸構造であってもよいが、井戸層の数は１以上２０以下であることが好ましい。井戸層は、例えばＩｎ_pＧａ_1-pＮ（０＜ｐ＜１）からなることが好ましい。

＜ｐ型半導体層＞
ｐ型半導体層は１層であってもよいが、実施例に用いたｐ型ＥＢＬ層１０９とｐ型コンタクト層１１１との２層構造を念頭に説明する。ｐ型コンタクト層１１１が下部ｐ型コンタクト層１１１Ｌと下部ｐ型コンタクト層１１１Ｌよりもアクセプタ不純物濃度（例えばｐ型不純物濃度）の高い上部ｐ型コンタクト層（ｐ型高濃度半導体層）１１１Ｕとからなる場合を主に想定している。

ｐ型ＥＢＬ層１０９は、単層又は多層のいずれであってもよい。ｐ型ＥＢＬ層１０９が単層である場合、ｐ型ＥＢＬ層１０９は、例えば、ｐ−ＡｌＧａＮ又はｐ−ＡｌＧａＮにＩｎが加えられた組成からなることが好ましい。ｐ型ＥＢＬ層１０９が複数の層からなる場合、ｐ型ＥＢＬ層１０９は、例えば、ｐ−ＡｌＧａＮ層とｐ−ＧａＮ層との繰り返し、又は、ｐ−ＡｌＧａＮ層とｐ−ＩｎＧａＮ層との繰り返しであることが好ましい。ｐ型ＥＢＬ層１０９は、アクセプタがドーピングされた層とアクセプタがドーピングされていない層とを有していてもよい。これらの多層構造は超格子構造を形成していてもよい。

ｐ型ＥＢＬ層１０９の厚さは、２ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。
ｐ型コンタクト層１１１、特に上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕは、透光性のｐ側透明電極１２０との接触抵抗を低減するために設けられる。このような上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕは、下部ｐ型コンタクト層１１１Ｌに比べて、高濃度にｐ型不純物（アクセプタ）がドープされた窒化物半導体層であることが好ましい。なお、ｐ型コンタクト層１１１を設けることなく、ｐ型ＥＢＬ層１０９上にｐ側透明電極１２０が設けられてもよい。この場合、ｐ型ＥＢＬ層１０９の上側表面近傍のｐ型不純物濃度を高濃度にすることが好ましい。ｐ型ドーパントとしてはＭｇが好適である。

＜ｐ側透明電極＞
ｐ側透明電極１２０は、発光層１０７から発した光を透過させる働き、ｐ側電極１２５からｐ型コンタクト層１１１へ向かう電流を面方向に拡散させる働き、及び、ｐ型コンタクト層１１１に対してコンタクトを形成する働き等を有している。したがって、ｐ側透明電極１２０としては、発光波長における光吸収率が低く、且つ、低抵抗の材料からなることが好ましい。このようなｐ側透明電極１２０を構成する材料としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、又は、ＺｎＯ等を好ましく使用できる。

ｐ側透明電極１２０の厚さは、例えばｐ側透明電極１２０がＩＴＯからなる場合には、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましい。ｐ側透明電極１２０の厚さが１００ｎｍよりも薄ければ、ｐ側透明電極１２０のシート抵抗によって半導体発光素子の動作電圧の上昇を招く場合がある。ｐ側透明電極１２０の厚さが４００ｎｍよりも厚ければ、ｐ側透明電極１２０での光吸収が増大するため半導体発光素子の光取り出し効率が低下する場合がある。

＜ｐ側電極＞
ｐ側電極１２５は、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａとｐ側枝電極部１２５Ｂとからなる。ｐ側ボンディング電極部１２５Ａは、外部回路に電気的に結線されるワイヤーボンドとの接点となるものである。一方、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａから延びるｐ側枝電極部１２５Ｂは、発光層１０７に電流をより均一に注入する目的で、ｐ側透明電極１２０に接するように設けられている。ｐ側電極１２５は一般に不透明な材料である金属からなるが、その厚さが薄い場合には半透明な場合もある。ｐ側電極１２５は単層構造に限られず、多層構造で形成することもできる。ｐ側電極１２５が多層構造からなる場合には、その最上層としては厚さ５００ｎｍ程度のＡｕ層を形成することが好ましい。これにより、半導体発光素子をパッケージに実装するときに、外部回路とのワイヤーボンド安定性を確保できる。

なお、発光層１０７からの光の一部は、ｐ型ＥＢＬ層１０９側の方向に発せられる。したがって、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａ及びｐ側枝電極部１２５Ｂは、発光層１０７からｐ型ＥＢＬ層１０９側への光取り出し方向前方に配置される電極となる。

なお、ｐ側枝電極部１２５Ｂは、電流の拡散を良くするために設けられる。しかし、電流をｐ側透明電極１２０で十分拡散できる、ＬＥＤに注入する電流密度が低い、又は、チップのサイズが小さい等の理由で電流拡散を良くする必要性が少ない場合には、ｐ側枝電極部１２５Ｂを省略できる。

＜ｎ側電極＞
ｎ側電極１２６は、ｎ側ボンディング電極部１２６Ａとｎ側枝電極部１２６Ｂとからなる。ｎ側ボンディング電極部１２６Ａは、外部回路に電気的に結線されるワイヤーボンドとの接点となるものである。一方、ｎ側ボンディング電極部１２６Ａから延びるｎ側枝電極部１２６Ｂは、発光層１０７に電流をより均一に注入する目的で設けられている。ｎ側電極１２６は一般に不透明な材料である金属からなるが、その厚さが薄い場合には半透明な場合もある。ｎ側電極１２６は単層構造に限られず、多層構造で形成することもできる。ｎ側電極１２６が多層構造からなる場合には、その最上層としては厚さ５００ｎｍ程度のＡｕ層を形成することが好ましい。これにより、半導体発光素子をパッケージに実装するときに、外部回路とのワイヤーボンド安定性を確保できる。

なお、図１〜図３では、基板１０１が絶縁性材料からなる場合のｎ側ボンディング電極部１２６Ａ及びｎ側枝電極部１２６Ｂの各配置を図示している。すなわち、基板１０１として絶縁性材料を用いる場合には、ｎ側ボンディング電極部１２６Ａ及びｎ側枝電極部１２６Ｂはｎ型半導体層１０５の露出領域上に設けられる。しかし、基板１０１として導電性材料を用いる場合には、ｎ側ボンディング電極部１２６Ａ及びｎ側枝電極部１２６Ｂは基板１０１の裏面（例えば図２の下面）上に設けられてもよい。

なお、ｎ側枝電極部１２６Ｂは、電流の拡散を良くするために設けられる。しかし、ＬＥＤに注入する電流密度が低い、又は、チップのサイズが小さい等の理由で電流拡散を良くする必要性が少ない場合には、ｎ側枝電極部１２６Ｂを省略できる。

＜表面キャリア濃度とコンタクト抵抗＞
半導体の表面キャリア濃度が高いほど、半導体表面に接する導電体とのコンタクト抵抗が小さいと一般に言われている。また、金属とのコンタクト抵抗は、ｐ−ＧａＮに比べて、Ａｌ混晶比がゼロでないｐ−Ａｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘ＞０）の方が高いと言われている。本発明では、半導体の表面キャリア濃度の差又はＡｌ混晶比を利用してコンタクト抵抗の大きい領域を設け、その領域においてｐ型半導体層に注入される電流を低減することを意図している。しかし、半導体の表面キャリア濃度が高い領域も、半導体の表面キャリア濃度が低い領域も、導電体にオーミック接触している。そのため、意図する効果が得られるかが問題となる。本発明者らは、この点に関して鋭意検討したところ、次に示す知見を得た。ｐ側透明電極側に位置するｐ型半導体層の一部（ｐ型半導体層の表面近傍の一部）を除去し（除去領域の形成）、その除去領域を含むｐ型半導体層の上にｐ側透明電極を設けると、除去領域におけるｐ型半導体層とｐ側透明電極との界面が電流ブロック効果を有することが分かった。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下では、実施例が異なっても基本的な機能が同じ構成部分には同じ符号を付す。

＜実施例１＞
実施例１の半導体発光素子１００は、図１に示す平面視で２００μｍ×９００μｍ程度の大きさである。図２及び図３に示すように、サファイアからなる基板１０１上に、アンドープ窒化物半導体層１０３と、ｎ型半導体層１０５と、発光層１０７とを設ける。この発光層１０７は多重量子井戸構造を有しており、発光層１０７では例えば厚さ３．５ｎｍのｎ型Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ量子井戸層と厚さ４．０ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層とが８回繰返して積層されている。発光層１０７の発光波長（設計時）は約４５０ｎｍである。

発光層１０７上には、例えば、厚さ１５ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎからなるｐ型ＥＢＬ層１０９（Ｍｇ原子濃度：約２×１０¹⁹ｃｍ^-3）を設け、その上には、例えば、厚さ１０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮからなる下部ｐ型コンタクト層１１１Ｌ（Ｍｇ原子濃度：３×１０¹⁹ｃｍ^-3）と、厚さ１０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮからなる上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕ（最表面のＭｇ原子濃度：７×１０¹⁹ｃｍ^-3）とを順に設ける。実際には、下部ｐ型コンタクト層１１１Ｌと上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕとには明確な境界線は存在しない。上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕでは、最表面（ｐ側透明電極側）に向かうにつれてＭｇ原子濃度が高くなるようにＭｇ原子が分布している。

実施例１では、後で形成されるｐ側電極１２５に対向する部分における上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕが深さ１０ｎｍ程度除去された除去領域１１９が設けられている。平面視において、除去領域１１９の外縁は、例えばｐ側電極１２５の外縁よりも例えば５μｍ以上２０μｍ以下外側に位置することが好ましいが、ｐ側電極１２５の外縁と同じ位置に位置していてもよく、ｐ側電極１２５の外縁よりも内側に位置していてもよい。除去領域１１９以外の領域におけるｐ型コンタクト層１１１の厚さをＴとし、除去領域１１９において除去されたｐ型コンタクト層の厚さをｔとした場合、ｔはＴの１／２倍以下であることが好ましい。また、除去領域１１９では、上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕが除去されて下部ｐ型コンタクト層１１１Ｌが露出していても良い。

除去領域１１９を含むｐ型コンタクト層１１１の上（具体的には、除去領域１１９以外における上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕの上、及び、除去領域１１９における下部ｐ型コンタクト層１１１Ｌの上）には、例えば、厚さ１８０ｎｍのＩＴＯからなるｐ側透明電極１２０を設ける。ｐ側透明電極１２０の厚さが大きいと、ｐ側透明電極１２０の抵抗が低くなる反面、ｐ側透明電極１２０での光の吸収が大きくなる。そのため、ｐ側透明電極１２０の厚さは一般的には１２０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下であることが好ましい。しかし、ｐ側透明電極１２０の比抵抗値、ｐ側透明電極１２０の光吸収係数、又は、ＬＥＤの動作電流密度等の要因によって、ｐ側透明電極１２０の厚さの最適値が異なる。よって、ｐ側透明電極１２０の厚さは１２０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下の範囲内に限定されない。

ＩＴＯからなるｐ側透明電極１２０、ｐ型コンタクト層１１１、ｐ型ＥＢＬ層１０９及び発光層１０７を部分的にエッチング除去して、ｎ型半導体層１０５の一部領域を露出させる。ｐ型コンタクト層１１１、ｐ型ＥＢＬ層１０９及び発光層１０７がエッチングされずに残った部分がメサ領域３０となる。メサ領域３０の側面では発光層１０７等が露出するので、露出した発光層１０７等を保護するためにＳｉＯ₂等からなる絶縁膜（保護膜）をメサ領域３０の側面に形成することが好ましい。しかし、この絶縁膜は必須ではない。

その後、フォトリソグラフィ法を利用して、電子線蒸着と周知のリフトオフ法とによって、例えば、Ｎｉ（厚さ１００ｎｍ）／Ｐｔ（厚さ５０ｎｍ）／Ａｕ（厚さ５００ｎｍ）からなるｐ側ボンディング電極部１２５Ａ、ｐ側枝電極部１２５Ｂ、ｎ側ボンディング電極部１２６Ａ、及び、ｎ側枝電極部１２６Ｂを同時に形成する。本実施例では、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの直径φ_Aを８０μｍとしたが、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの直径φ_Aは、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの上に接続されるワイヤボンド電極がｐ側ボンディング電極部１２５Ａからはみ出さない程度の大きさとすることが好ましく、例えば５０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが好ましい。ここで、一般的なフォトリソグラフィの精度の観点と電極による光吸収の抑制の観点とから、ｐ側枝電極部１２５Ｂの幅はｐ側ボンディング電極部１２５Ａの直径φ_Aよりも小さいことが好ましく、ｎ側枝電極部１２６Ｂの幅はｎ側ボンディング電極部１２６Ａの最大幅φ_Bよりも小さいことが好ましい。例えば、ｐ側枝電極部１２５Ｂ及びｎ側枝電極部１２６Ｂは、各幅が２μｍ以上１２μｍ以下となるように形成されていることが好ましい。

実施例１では、除去領域１１９におけるｐ型コンタクト層１１１とｐ側透明電極１２０との界面が電流ブロック効果を有する。よって、除去領域１１９においてｐ側透明電極１２０とｐ側電極１２５とが接触していても、電流が除去領域１１９を流れることを抑制できる。したがって、電流ブロック層を設けなくても、ｐ側電極１２５によって遮蔽される領域での発光が抑制される。

＜実施例２＞
図４は、実施例２の半導体発光素子の平面図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。図６及び図７は、変形例における半導体発光素子の断面図である。以下では、実施例１とは異なる点を主に示す。

実施例２の半導体発光素子２００では、図４に示すように、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの下に厚さ１０ｎｍのＳｉＯ₂膜からなる電流ブロック層１３０が設けられているが、ｐ側枝電極部１２５Ｂの下には電流ブロック層は設けられていない。ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの形状に類似の電流ブロック層１３０とｐ側枝電極部１２５Ｂの形状に類似の電流ブロック層とが設けられていると仮定すると、ｐ側枝電極部１２５Ｂの形状に類似の電流ブロック層の方が、電流ブロック層１３０に比べて、その面積に対する外周部の長さの割合が高くなる。そのため、ｐ側枝電極部１２５Ｂの形状に類似の電流ブロック層において剥がれ等の問題が生じやすくなる。そこで、ｐ側枝電極部１２５Ｂの形状に類似の電流ブロック層を設けずに電流ブロック層１３０のみを設けることにより、電流ブロック層１３０の剥がれの問題の発生を抑制できる。

実施例２では、除去領域１１９におけるｐ型コンタクト層１１１とｐ側透明電極１２０との界面が電流ブロック効果を有するが、わずかにｐ型コンタクト層１１１の表面側から発光層１０７に電流が流れる場合がある。ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの下に電流ブロック層１３０を設けることにより、電流ブロック層１３０の下への電流の注入を抑制できる。

第２の実施例における電流ブロック層１３０は、図５に示す形態に限定されず、図６又は図７に示す形態であってもよい。図５では、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの外径φ_Aと電流ブロック層１３０の外径φ_Cとがφ_A＜φ_Cを満たしている。図６では、φ_A＞φ_Cを満たしている。φ_A及びφ_Cのそれぞれは５０μｍ〜１２０μｍ程度であることが好ましい。図７では、電流ブロック層１３０がｐ側ボンディング電極部１２５Ａとｐ側透明電極１２０との間に設けられている。

この場合、φ_A＞φ_Cを満たしていれば（例えば図６）、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの外周部分をｐ側透明電極１２０に電気的に接続できる。一方、φ_A＜φ_Cを満たしていれば（例えば図５又は図７）、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの外周部分をｐ側透明電極１２０に電気的に接続できないが、ｐ側枝電極部１２５Ｂをｐ側透明電極１２０に電気的に接続できる。よって、φ_A＞φ_Cを満たしていてもよいし、φ_A＜φ_Cを満たしていてもよい。

電流ブロック層１３０がｐ側ボンディング電極部１２５Ａとｐ側透明電極１２０との間に設けられる構成（例えば図７）では、ｐ型コンタクト層１１１の全面にｐ側透明電極１２０を形成できる。そのため、ｐ型コンタクト層１１１上への電流ブロック層１３０の形成、パターニング、及び、ｐ側透明電極１２０を形成する場合と比較して、ｐ型コンタクト層１１１とｐ側透明電極１２０との良好なコンタクト性を容易にとることができ、また、ｐ型コンタクト層１１１とｐ側透明電極１２０とのコンタクト抵抗を低く抑えることができる。

電流ブロック層１３０の下では、上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕが除去されていてもよいし、上部ｐ型コンタクト層１１１Ｕが設けられていてもよい。

＜実施例３＞
図８は、実施例３の半導体発光素子の断面図である。以下では、実施例１とは異なる点を主に示す。

実施例３の半導体発光素子３００の除去領域１１９では、例えばｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層（第１のｐ型半導体層に比べてＡｌの組成が少ない又はＡｌを含まない第２のｐ型半導体層）１１１が除去されている。ｐ側透明電極１２０は、除去されずに残ったｐ型コンタクト層１１１の上と、除去領域１１９における例えばｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ（ｘは例えば０．２）からなるｐ型ＥＢＬ層（Ａｌを含む第１のｐ型半導体層）１０９の上とに設けられている。よって、除去領域１１９ではｐ側透明電極１２０がｐ型ＥＢＬ層１０９に接しているので、除去領域１１９におけるｐ型ＥＢＬ層１０９とｐ側透明電極１２０との界面が電流ブロック効果を有する。ここで、ｐ型ＥＢＬ層１０９とｐ側透明電極１２０とのコンタクト抵抗は、ｐ型コンタクト層１１１とｐ側透明電極１２０とのコンタクト抵抗に比べて高い。よって、実施例３の方が、実施例１及び実施例２よりも、電流阻止効果が更に高くなる。

＜総括＞
図１等に示す半導体発光素子１００では、ｎ型半導体層１０５、発光層１０７、ｐ型半導体層１１１、ｐ側透明電極１２０、及び、ｐ側電極１２５がこの順に積層されている。この半導体発光素子１００は、ｐ型半導体層１１１の表面近傍の一部が除去された除去領域１１９を備える。除去領域１１９を含むｐ型半導体層１１１の上には、ｐ側透明電極１２０が設けられている。さらに、除去領域１１９におけるｐ側透明電極１２０の上には、ｐ側電極１２５が設けられている。この半導体発光素子１００では、除去領域１１９におけるｐ型半導体層１１１とｐ側透明電極１２０との界面が電流ブロック効果を有する。これにより、電流ブロック層を形成しなくても、ｐ側電極１２５によって遮蔽される光成分を低減できる。

図１等に示す半導体発光素子１００では、ｎ型半導体層１０５、発光層１０７、ｐ型半導体層１１１、ｐ側透明電極１２０、及び、ｐ側電極１２５がこの順に積層されている。ｐ型半導体層１１１では、ｐ側透明電極１２０側の表面近傍が、当該表面近傍から離れた部分に比べてアクセプタ濃度が高濃度なｐ型高濃度半導体層１１１Ｕとなっている。この半導体発光素子１００は、ｐ型半導体層１１１の表面近傍の一部が除去された除去領域１１９を備える。除去領域１１９を含むｐ型半導体層１１１の上には、ｐ側透明電極１２０が設けられている。さらに、除去領域１１９におけるｐ側透明電極１２０の上には、ｐ側電極１２５が設けられている。この半導体発光素子１００では、除去領域１１９におけるｐ型半導体層１１１とｐ側透明電極１２０との界面が電流ブロック効果を有する。これにより、電流ブロック層を形成しなくても、ｐ側電極１２５によって遮蔽される光成分を低減できる。

図８等に示す半導体発光素子３００では、ｎ型半導体層１０５、発光層１０７、Ａｌを含む第１のｐ型半導体層１０９、第１のｐ型半導体層１０９に比べてＡｌの組成が少ない又はＡｌを含まない第２のｐ型半導体層１１１、ｐ側透明電極１２０、及び、ｐ側電極１２５がこの順に積層されている。この半導体発光素子３００は、第２のｐ型半導体層１１１が除去された除去領域１１９を備える。第２のｐ型半導体層１１１の上と除去領域１１９における第１のｐ型半導体層１０９の上とには、ｐ側透明電極１２０が設けられている。さらに、除去領域１１９におけるｐ側透明電極１２０の上には、ｐ側電極１２５が設けられている。この半導体発光素子３００では、除去領域１１９における第１のｐ型半導体層１０９とｐ側透明電極１２０との界面が電流ブロック効果を有する。これにより、電流ブロック層を形成しなくても、ｐ側電極１２５によって遮蔽される光成分を低減できる。

ｐ側電極１２５は、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａと、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａよりも幅の狭いｐ側枝電極部１２５Ｂとを備えることが好ましい。除去領域１１９の少なくとも一部は、ｐ側枝電極部１２５Ｂに対向する部分であることが好ましい。

ｐ側電極１２５は、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａと、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａよりも幅の狭いｐ側枝電極部１２５Ｂとを備えることが好ましい。この半導体発光素子２００は、ｐ側ボンディング電極部１２５Ａの下方に、絶縁膜からなる電流ブロック層１３０を備えることが好ましい。これにより、ｐ側電極１２５によって遮蔽される光成分をより一層、低減できる。

電流ブロック層１３０は、ｐ型半導体層１１１とｐ側透明電極１２０との間に設けられていてもよいし、ｐ側透明電極１２０とｐ側ボンディング電極部１２５Ａとの間に設けられていてもよい。どちらの場合であっても、ｐ側電極１２５によって遮蔽される光成分をより一層、低減できる。

以上において本発明の実施形態及びそれに基づく実施例について説明したが、本発明は上述の実施形態及びそれに基づく実施例に開示された種々の技術的事項を適宜に選択して組み合わせることをも予定している。また、今回開示された実施形態及びそれに基づく実施例は、全ての点で例示であって限定的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の実施形態及びそれに基づく実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

３０ メサ領域、１００，２００，３００ 半導体発光素子、１０１ 基板、１０１Ｐ 凸形状、１０３ アンドープ窒化物半導体層、１０５ ｎ型半導体層、１０７ 発光層、１０９ ｐ型ＥＢＬ層（第１のｐ型半導体層）、１１１ ｐ型コンタクト層（第２のｐ型半導体層）、１１１Ｌ 下部ｐ型コンタクト層（第１のｐ型半導体層）、１１１Ｕ 上部ｐ型コンタクト層（高濃度半導体層）、１１９ 除去領域、１２０ ｐ側透明電極、１２５ ｐ側電極、１２５Ａ ｐ側ボンディング電極部、１２５Ｂ ｐ側枝電極部、１２６ ｎ側電極、１２６Ａ ｎ側ボンディング電極部、１２６Ｂ ｎ側枝電極部、１３０ 電流ブロック層。

Claims (7)

1. ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層、ｐ側透明電極、及び、ｐ側電極がこの順に積層された半導体発光素子であって、
   前記ｐ型半導体層の表面近傍の一部が除去された除去領域を備え、
   前記除去領域を含む前記ｐ型半導体層の上に前記ｐ側透明電極が設けられ、
   さらに、前記除去領域における前記ｐ側透明電極の上に前記ｐ側電極が設けられた半導体発光素子。
2. ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層、ｐ側透明電極、及び、ｐ側電極がこの順に積層された半導体発光素子であって、
   前記ｐ型半導体層では、前記ｐ側透明電極側の表面近傍が、当該表面近傍から離れた部分に比べてアクセプタ濃度が高濃度なｐ型高濃度半導体層となっており、
   前記ｐ型半導体層の表面近傍の一部が除去された除去領域を備え、
   前記除去領域を含む前記ｐ型半導体層の上に前記ｐ側透明電極が設けられ、
   さらに、前記除去領域における前記ｐ側透明電極の上に前記ｐ側電極が設けられた半導体発光素子。
3. ｎ型半導体層、発光層、Ａｌを含む第１のｐ型半導体層、前記第１のｐ型半導体層に比べてＡｌの組成が少ない又はＡｌを含まない第２のｐ型半導体層、ｐ側透明電極、及び、ｐ側電極がこの順に積層された半導体発光素子であって、
   前記第２のｐ型半導体層が除去された除去領域を備え、
   前記第２のｐ型半導体層の上と前記除去領域における前記第１のｐ型半導体層の上とに前記ｐ側透明電極が設けられ、
   さらに、前記除去領域における前記ｐ側透明電極の上に前記ｐ側電極が設けられた半導体発光素子。
4. 前記ｐ側電極は、ｐ側ボンディング電極部と、前記ｐ側ボンディング電極部よりも幅の狭いｐ側枝電極部とを備え、
   前記除去領域の少なくとも一部は、前記ｐ側枝電極部に対向する部分である、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
5. 前記ｐ側電極は、ｐ側ボンディング電極部と、前記ｐ側ボンディング電極部よりも幅の狭いｐ側枝電極部とを備え、
   前記ｐ側ボンディング電極部の下方に、絶縁膜からなる電流ブロック層を備えた、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
6. 前記電流ブロック層は、前記ｐ型半導体層と前記ｐ側透明電極との間に設けられている、請求項５に記載の半導体発光素子。
7. 前記電流ブロック層は、前記ｐ側透明電極と前記ｐ側ボンディング電極部との間に設けられている、請求項５に記載の半導体発光素子。

Images