JP6326852B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。

近年、窒化物半導体発光素子が幅広く使用されている。この種の半導体発光素子は、絶縁基板であるサファイア基板の上にｎ型及びｐ型の窒化物半導体層が積層され、ｐ型の窒化物半導体層の一部を除去してｎ型窒化物半導体層を露出させた上にｎ電極を形成し、残りのｐ型の窒化物半導体層の略全面にｐ電極が形成されることにより構成されている。
このように、光取り出し面側であって基板の同一面側に、ｎ及びｐ電極が形成された窒化物半導体発光素子では、半導体層側から光を均一に出射させるために、ｐ型窒化物半導体層の略全面に透明なｐオーミック電極を形成し、その上にパッド電極とそのパッド電極から延伸される種々の形状を有する延伸電極を形成して、その延伸電極により比較的抵抗が大きいｐ型窒化物半導体層に均一に電流を拡散させる工夫がなされている（特許文献１及び２等）。

特開２００８−２２６８６６号公報 特開２００８−２４４４２５号公報

しかし、近年の窒化物半導体発光素子の大型化、高光出力化などが要求されている状況下、発光面（つまり、平面視におけるｐ型半導体層）全体にわたって、大きな電流を均一に印加し、均一な発光を確保することが困難であった。

本発明の実施形態は、上記課題に鑑みされたものであり、大型化及び／又は高光出力化が実現された半導体発光素子においても、発光面全体に亘って均一な発光を確保することができる半導体発光素子を提供することを目的とする。

本発明は、以下の実施形態を含む。
第１導電型層と、発光層と、第２導電型層とが積層され、
前記第１導電型層及び前記第２導電型層に、それぞれ第１パッド電極及び第２パッド電極が設けられた半導体発光素子であって、
前記半導体発光素子の平面形状が長方形であり、
前記半導体発光素子の同一面側であり、かつ、該長方形の長手方向に３等分割された前記半導体発光素子の領域のうち、中央の領域に前記第１パッド電極が配置され、両側の領域にそれぞれ前記第２パッド電極が配置されている半導体発光素子。

本発明の実施形態によれば、大型化及び／又は高光出力化が実現された半導体発光素子においても、発光面全体に亘って均一な発光を確保することができる。

本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の電極の配置を示す概略平面図である。 図１ＡのＩ−Ｉ’線における断面図である。 本発明の実施形態２に係る半導体発光素子の電極の配置を示す概略平面図である。 本発明の実施形態２の変形例を示す概略平面図である。 本発明の実施形態３に係る半導体発光素子の電極の配置を示す概略平面図である。 本発明の実施形態３の変形例を示す概略平面図である。 本発明の実施形態４に係る半導体発光素子の電極の配置を示す概略平面図である。 本発明の実施形態５及び実施形態５の変形例に係る半導体発光素子の電極の配置を示す概略平面図である。 本発明の実施形態６及び実施形態６の変形例に係る半導体発光素子の電極の配置を示す概略平面図である。 本発明の実施形態７に係る半導体発光素子の電極の配置を示す概略平面図である。 本発明の実施形態８に係る半導体発光素子の電極の配置を示す概略平面図である。 比較のための発光素子の電極の配置を示す概略平面図である。 比較のための発光素子の変形例を示す概略平面図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の光出力（Ｐｏ）を評価したグラフである。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の駆動（順方向）電圧（Ｖｆ）を評価したグラフである。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の電力効率を評価したグラフである。

本発明の実施形態においては、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。以下の説明において、同一の名称、符号については同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。

本発明の実施形態に係る半導体発光素子（以下、単に発光素子という）は、主として、第１導電型層と、発光層と、第２導電型層とが積層され、第１導電型層に設けられた第１パッド電極と、第２導電型層に設けられた第２パッド電極とを備える。この発光素子は、平面形状が長方形である。ただし加工精度の観点から、その４つの角は９０度±５度程度の角度まで許容され、その角は丸みをおびていてもよい。

本発明の実施形態に係る発光素子は、特に、発光面が大面積化した場合にも、高光出力を実現し得るものである。例えば、その発光面の大きさが０．４ｍｍ^２以上のものに有効であり、さらには０．４５ｍｍ^２以上のものにより有効である。

（第１導電型層、発光層及び第２導電型層）
第１導電型層、発光層及び第２導電型層は半導体層から構成され、半導体発光素子における発光部となる部材である。ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、ＰＮ接合などのホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のいずれであってもよい。発光層は、量子効果が生ずる薄膜に形成された単一量子井戸構造、多重量子井戸構造のいずれでもよい。第１導電型層、発光層及び第２導電型層はこの順に積層されたものが好ましい。第１導電型層をｎ型とすると、第２導電型層はｐ型となるが、これらは逆であってもよい。半導体層の種類、材料は特に限定されるものではなく、例えばＩｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物半導体材料が好適に用いられる。

第１導電型層、発光層及び第２導電型層は、通常、基板上に積層されている。基板の材料としては、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、スピネル（ＭｇＡ１_２Ｏ₄）のような絶縁性基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板等が挙げられる。基板は、最終的に半導体発光素子から除去されていてもよい。基板を除去する方法は、公知のレーザリフトオフ法を利用することができる。

発光素子は、第１導電型層、発光層及び第２導電型層が積層された一部の領域において、少なくとも発光層と第２導電型層とが除去されて、第１導電型層が露出する領域（以下、露出領域という）を備える。第１導電型層の露出領域は、その上に後述する第１パッド電極が設けられる。露出領域は、平面視において、発光素子の外周領域であってもよいし、内側の領域であってもよいし、内側から外周領域にわたっていてもよい。

（第１パッド電極及び第２パッド電極）
第１パッド電極及び第２パッド電極は、発光素子に電流を供給するために、例えば、導電性ワイヤなどの外部接続部材と接続するための電極である。
第１パッド電極及び第２パッド電極は、発光素子の光取り出し面側であって同一面側に設けられている。１つの発光素子において、第１パッド電極は１つ、第２パッド電極は２つ配置されていることが好ましく、このようにパッド電極を複数設けることで、パッド電極よりも電気抵抗の低い外部接続部材の段階であらかじめ電流を分けておくことができるため、発光素子の電力効率を向上させることができる。

例えば、第１パッド電極及び第２パッド電極は、平面形状が長方形の発光素子において、長手方向に３等分割された領域にそれぞれ設けられていることが好ましい。これら３つの領域のうち、中央の領域に第１パッド電極が配置され、両側の領域にそれぞれ第２パッド電極が配置されていることが好ましい。これにより、発光素子の長手方向において、第１パッド電極と第２パッド電極との距離を小さく設定することができるため、発光素子の駆動電圧を低減でき、さらには発光面全体に亘って均一な発光を確保することが容易となる。ここで、第２パッド電極は、後述する第２延伸電極によって互いに連結されていてもよいが、分離して配置されていることが好ましい。分離して配置されている場合、中央の領域において第２延伸電極が離間していることが好ましい。これにより、第１パッド電極近傍での電流集中を緩和することができる。分離して配置とは、後述する第２延伸電極が第２パッド電極から延伸している場合においても、両側の領域からそれぞれ延伸した第２延伸電極同士が連結されずに、離間して配置されていることを意味する。

第１パッド電極は、発光素子の短手方向に延長する中線（図１Ａ中、Ｘ参照）上に配置されていることが好ましい。第２パッド電極は、発光素子の短手方向に延長する中線Ｘに対して対称に配置されていることが好ましい。また、第１パッド電極は、発光素子の長手方向に延長する中線（図１Ａ中、Ｙ参照）に対して第２パッド電極と異なる側に配置されていることがより好ましい。これにより、発光素子の短手方向にも電流を広げることができる。また、第１パッド電極及び第２パッド電極が、それぞれ発光素子のいずれかの長手辺側に偏在することで、第１パッド電極および第２パッド電極に導電性ワイヤが接続された場合に、発光素子上が導電性ワイヤに覆われて遮光する領域を少なくすることができる。

第１パッド電極は、第１導電型層に電流を供給するために、第１導電型層に直接又は間接的に電気的に接続されている。
第２パッド電極は、第２導電型層に電流を供給するために、第２導電型層に直接又は間接的に電気的に接続されている。

第１パッド電極及び第２パッド電極の形状は、発光素子の大きさ、電極の配置等によって適宜調整することができ、例えば、円形、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のしやすさ等を考慮すると、円形状又はこれに近似する形状が好ましい。また、第１パッド電極及び第２パッド電極の大きさは、発光素子の大きさ、電極の配置等によって適宜調整することができ、その最長の長さを、発光素子の短辺の長さの５〜３０％程度の長さ、５〜２０％程度の長さ、１０〜２０％程度の長さとすることが好ましい。第１パッド電極及び第２パッド電極の形状及び大きさは互いに異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。

また、近年、窒化物半導体発光素子の大型化及び高光出力化などが要求されているが、発光面（つまり、平面視におけるｐ型半導体層）全体にわたって、大きな電流を均一に印加し、均一な発光を確保するためには、従来の窒化物半導体発光素子のように、延伸電極で電流を拡散させるのみでは、特に、窒化物半導体発光素子の大型化に伴って発光面が大面積化した場合に、延伸電極の面積を大幅に増大させることとなる。その結果、光出力の低下を招く恐れがある。これに対して、上述したように、３等分割された発光素子の各領域に、第１パッド電極及び第２パッド電極をそれぞれ配置することにより、また、以下に示すように、適所に延伸電極を配置することにより、大面積であっても、発光面の全体にわたって均一な発光を確保することができる。

第１パッド電極は、第１パッド電極から延伸する第１延伸電極を有していてもよい。第１延伸電極は、例えば、長手方向に３等分割された中央の領域から、両側の領域にまでそれぞれ延伸することが好ましい。第１延伸電極の先端部は、長手方向に３等分割された両側の領域に配置されていることが好ましい。この場合、先端部は、後述する第２延伸電極と対向していることが好ましい。また、第１延伸電極は、例えば、第２延伸電極の先端部を挟むように延長していてもよい。

第２パッド電極は、第２パッド電極から延伸する第２延伸電極を有していてもよい。第２延伸電極は、例えば、第１延伸電極の先端部を挟むように延長することが好ましい。また、第２延伸電極は、第１延伸電極よりも、長手方向における外側に配置されていることが好ましい。さらに、第２パッド電極は、第１延伸電極よりも、長手方向における外側に配置されていることが好ましい。ここで、外側に配置されているとは、長手方向において、第２パッド電極又は第２延伸電極の最も外側に配置されている端部が、第１パッド電極及び第１延伸電極の最も外側に配置されている端部よりも、外側に配置されていることを意味する。さらに、第２延伸電極は、長手方向と短手方向との双方に延長することが好ましく、長手方向と短手方向との合成方向（つまり、斜め方向）に延長していてもよい。

第１延伸電極及び第２延伸電極は、いずれも直線状又は直線が屈曲した形状で配置されていてもよいし、曲線状に延伸していてもよい。特に、発光素子の角に対応する領域に配置される場合には、丸みを帯びて屈曲していてもよい。第１延伸電極及び第２延伸電極は、電流を均一に拡散することができるように、互いに平行に配置した部位を有していることが好ましい。また、第１延伸電極及び第２延伸電極は、いずれも２以上に分岐していてもよい。

第１延伸電極及び第２延伸電極の太さは特に限定されるものではなく、例えば、第１パッド電極及び第２パッド電極の直径又は最長長さの５〜３０％程度の太さ、５〜２０％程度の太さ、５〜１５％程度の太さとすることが好ましい。第１延伸電極及び第２延伸電極の太さは互いに異なっていてもよく、第１延伸電極及び第２延伸電極内の最大電流密度を想定して設計されることが好ましい。

第１パッド電極及び／又は第２パッド電極は、第１導電型層及び／又は第２導電型層の全面により効率的に電流を供給するために、これらパッド電極と半導体層との間に、半導体層の略全面を被覆する透光性の導電層がさらに配置されていることが好ましい。特に、ｐ型半導体層とその上に設けられるパッド電極との間に透光性の導電層が配置されていることが好ましい。ここで、略全面とは、各半導体層の全面積の９０％程度以上の面積を意味する。

第１パッド電極及び第２パッド電極は、例えば、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ等の金属又は合金による単層膜又は多層膜を用いることができ、なかでも、Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ等の順番に積層した多層膜を用いることが好ましい。

第１パッド電極及び第２パッド電極を上述したように配置することにより、発光面の大面積化によっても、また、大きな電流の印加によっても、電極による発光面からの光出力の遮蔽を最小限に止めながら、駆動（順方向）電圧（Ｖｆ）を小さく維持することができ、両者のバランスを最大限に発揮させることによって、光出力が大きく、駆動（順方向）電圧（Ｖｆ）が小さく、電力効率が良好な半導体発光素子を実現することができる。

（導電層）
導電層は、パッド電極から供給される電流を、半導体層の面内全体に均一に流すための部材である。導電層として金属薄膜を用いることもできるが、発光素子の光取り出し面側に配置されるため、透明性を有する導電層が好ましい。具体的には、導電性酸化物層が好ましい。このような導電性酸化物としては、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｇから選択される少なくとも１種を含む酸化物、具体的にはＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ₃、ＳｎＯ_２、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-doped Zinc Oxide）等が挙げられる。導電性酸化物（特にＩＴＯ）は可視光（可視領域）において高い光透過性を有し（例えば、６０％以上、７０％以上、７５％以上又は８０％以上）、導電率の比較的高い材料であることから好適に用いることができる。

（発光装置）
本発明の発光素子は、通常、パッケージングされて発光装置を構成する。発光装置では、発光素子は基体に実装され、封止部材で封止されている。

基体は、通常、配線と、絶縁性材料とによって形成されている。配線は、発光素子の電極に電力を供給するために用いられるものである。そのために、この機能を果たすことができる導電材であれば、限定されることなくいかなる材料でも用いることができる。このような材料としては、上述した第１パッド電極等に使用されるものの中から適宜選択することができる。
絶縁性材料としては、セラミック、樹脂、誘電体、パルプ、ガラス又はこれらの複合材料、あるいはこれら材料と導電材料（例えば、金属、カーボン等）との複合材料等が挙げられる。
配線及び絶縁性材料は、一体として、直方体又は立方体等であってもよいし、発光素子を搭載するいずれかの部位に凹部が形成されていてもよい。

封止部材は、発光素子及び導電性ワイヤ等の外部接続部材などを外部から保護するために使用され、発光素子から光を効率的に取り出すことができる材料であれば、いかなる材料でも用いることができる。例えば、透光性樹脂を用いることができる。
透光性樹脂は、発光層から出射される光の６０％以上を透過するもの、さらに、７０％、８０％又は９０％以上を透過するものが好ましい。このような樹脂は、例えば、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂等が挙げられる。封止部材には、当該分野で公知の光散乱材、無機フィラー等を含有していてもよい。

発光装置の光取り出し面側には、蛍光体層が設けられていることが好ましい。蛍光体層は、例えば、封止部材に蛍光体を含有したものとしてもよい。また、封止部材の表面の一部に蛍光体が含有されてもよい。
蛍光体層に含まれる蛍光体は、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、発光素子として青色発光する窒化ガリウム系発光素子を用いる場合、青色光を吸収して黄色〜緑色系発光するＹＡＧ系、ＬＡＧ系、緑色発光するＳｉＡｌＯＮ系（βサイアロン）、赤色発光するＳＣＡＳＮ、ＣＡＳＮ系の蛍光体、フッ化物系の蛍光体（例えば、Ｍｎ^４＋で付活された、Ｋ_２ＳｉＦ_６やＫ_２Ｓｉ_０．５Ｇｅ_０．５Ｆ_６等）の単独又は組み合わせが挙げられる。また、当該分野で公知の光散乱材等を含有していてもよい。
また、上述した透光性樹脂による蛍光体を含有しない封止部材を配置していてもよい。
これら蛍光体層及び／又は封止部材は、それぞれ２種以上を積層させてもよい。
以下に、本発明の発光素子の具体的な形態を、図面を用いて詳細に説明する。

＜実施形態１＞
この実施形態の半導体発光素子１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、基板１と、基板１上に設けられた第１導電型層（ｎ型層）２と、発光層３と、第２導電型層（ｐ型層）４とが積層された半導体層を備え、第１導電型層２及び第２導電型層３に、それぞれ第１パッド電極１５及び第２パッド電極１６が設けられている。
基板１及び半導体層（特に、ｐ型層）は、平面視で略長方形であり、半導体層は、約１０００μｍ×約７００μｍのサイズである。

半導体発光素子１０を、長方形の長手方向に３等分割した場合、第１パッド電極１５は、その内の中央の領域Ｂに配置され、両側の領域Ａ、Ｃにそれぞれ第２パッド電極１６が分離して配置されている。

第１パッド電極１５は、半導体層の内側において、第２導電型層４及び発光層３の一部が除去されて露出した第１導電型層２上に配置されている。従って、第１パッド電極１５は、第２導電型層４及び発光層３に取り囲まれている。基板１及び／又は半導体層に対して、第１パッド電極１５及び第２パッド電極１６が同一面側に設けられている。

第２パッド電極１６は、第２導電型層４の上に形成されている。第２パッド電極１６と第２導電型層４との間には、第２導電型層４上の略全面に透光性の導電層７として、ＩＴＯが配置されている。
これら半導体層、第１パッド電極１５及び第２パッド電極１６は、外部との接続部位となる領域以外は、保護膜８によって被覆されている。

第１パッド電極１５は、半導体発光素子１０の短手方向に延長する中線Ｘ（図１Ａ中、矢印Ｘの線）上に配置されている。
第１パッド電極１５は、半導体発光素子１０の長手方向に延長する中線Ｙに対して第２パッド電極１６と異なる側に配置されている。
第２パッド電極１６は、中線Ｘに対して対称に配置されている。
第１パッド電極１５及び第２パッド電極１６は、例えば、半径が３０μｍ程度の大きさの略円形を有する。

第１パッド電極１５は、第１パッド電極１５から延伸する第１延伸電極１５ａを有し、第２パッド電極１６は、第２パッド電極１６から延伸する第２延伸電極１６ａを有する。
第１延伸電極１５ａは、中央の領域Ｂから両側の領域Ａ、Ｃにまでそれぞれ延伸し、両側の領域Ａ、Ｃにおいて、第２延伸電極１６ａと対向する先端部を有する。
第２延伸電極１６ａは、両側の領域Ａ、Ｃに配置された第２パッド電極１６からそれぞれ長手方向及び短手方向の双方に延長し、第１延伸電極１５ａの先端部を短手方向に挟むように配置されている。第２パッド電極１６は、第１延伸電極１５ａの先端部よりも、長手方向における外側に配置され、さらに第２延伸電極１６ａは、第１延伸電極１５ａよりも、長手方向における外側に配置されている。
第１延伸電極１５ａ及び第２延伸電極１６ａの幅は、例えば、６μｍ程度である。

第１延伸電極１５ａは、第１パッド電極１５を中心に、半導体発光素子１０の長手方向の長さの約５０％程度の長さを有する領域に配置されている。また、第１パッド電極１５を中心に、半導体発光素子１０の短手方向の長さの約５０％程度の長さを有する領域に配置されている。
第２延伸電極１６ａは、第２パッド電極１６から、半導体発光素子１０の長手方向の長さの約１／３程度の長さを有する領域にそれぞれ配置されている。また、第２パッド電極１６から、半導体発光素子１０の短手方向の長さの約７５％程度の長さを有する領域に配置されている。

この半導体発光素子１０では、第１延伸電極１５ａは、その中央においてＨ字状又はＵ字が２つ連結した形状を形成している。第２延伸電極１６ａは、長手方向の両側に偏ってＥ字状に形成されている。第１延伸電極１５ａの先端部は第２延伸電極１６ａで挟まれ、第２延伸電極１６ａの複数の先端部のうちの一部が第１延伸電極１５ａで挟まれている。言い換えると、半導体発光素子１０の短手方向において、特に、両端の領域Ａ、Ｃにおいて、等間隔で、第１延伸電極１５ａ及び第２延伸電極１６ａが交互に配置している。

＜実施形態１の変形例＞
図示しないが、この半導体発光素子は、半導体発光素子１０のパッド電極のパターンがそのままで、第１導電型層をｐ型層、第２導電型層をｎ型層とし、第１導電型層２及び第２導電型層に、それぞれ第１パッド電極及び第２パッド電極が設けられている以外、実質的に同様の構成を備える。

＜実施形態２＞
この実施形態の半導体発光素子２０は、図２Ａに示すように、平面形状において、第１パッド電極２５、第１延伸電極２５ａ、第２パッド電極２６、第２延伸電極２６ａの配置及び／又は形状が異なる以外、実質的に半導体発光素子１０と同様の構成を備える。

この半導体発光素子２０では、第１パッド電極２５が発光素子の長辺に隣接して配置されており、第１パッド電極２５を中心として、長手方向に平行して反対方向にそれぞれ延長し、この反対方向の延長端のそれぞれと、第１パッド電極２５とから短手方向に平行してそれぞれ延長し、Ｅ字状を形成する第１延伸電極２５ａを備える。

第２パッド電極２６は、中線Ｙに対して、第１パッド電極２５と異なる側の短辺の近傍に配置されている。第２延伸電極２６ａは、第２パッド電極２６から、それぞれ長手方向及び短手方向に平行して延長している。第２延伸電極２６ａは、長手方向の延長途中で分岐し、一方は長手方向に、他方は短手方向に平行してそれぞれ延長している。２つの第２延伸電極２６ａは、それぞれＵ字に近い形状を形成している。また、第２延伸電極２６ａは、中央の領域Ｂにおいて、互いに対向する第２延伸電極２６ａの一部が分岐した部位２６ｂを有し、それらの分岐した部位２６ｂの先端が互いに近づくように延長している。

第１延伸電極２５ａの先端部は第２延伸電極２６ａに長手方向で挟まれ、第２延伸電極２６ａの複数の先端部のうちの一部が第１延伸電極２５ａに長手方向で挟まれている。言い換えると、半導体発光素子２０の長手方向において、略等間隔で、第１延伸電極２５ａ及び第２延伸電極２６ａが交互に配置している。

＜実施形態２の変形例１＞
この実施形態の半導体発光素子２１は、図２Ｂに示すように、平面形状において、中央の領域Ｂにおいて、互いに対向する第２延伸電極２６ａの分岐した部位２６ｂを有さない以外は、半導体発光素子２０と同様の第１パッド電極２５、第１延伸電極２５ａ、第２パッド電極２６、第２延伸電極２６ａの配置及び／又は形状を有している。また、半導体発光素子２２は、実質的に半導体発光素子１０と同様の構成を備える。

＜実施形態３＞
この実施形態の半導体発光素子３０は、図３Ａに示すように、平面形状において、第１パッド電極３５、第１延伸電極３５ａ、第２パッド電極３６、第２延伸電極３６ａの配置及び／又は形状が異なる以外、実質的に半導体発光素子１０と同様の構成を備える。

この半導体発光素子３０では、第１パッド電極３５が、中線Ｘ上であって、発光素子の長辺の近傍に配置されており、第１パッド電極３５を中心として、中線Ｘに対称となり、互いに直交する方向にそれぞれ延長する第１延伸電極３５ａを備える。
第２パッド電極３６は、両端の領域Ａ、Ｃの角に近い領域に配置され、第２パッド電極３６から、各第１延伸電極３５ａを挟んで、Ｕ字を構成するように延長する第２延伸電極３６ａを備える。

＜実施形態３の変形性＞
この実施形態の半導体発光素子３１は、図３Ｂに示すように、第２パッド電極３６から延伸する第２延伸電極３６ａａが、互いに連結している以外、実質的に半導体発光素子１０及び３０と同様の構成を備える。

＜実施形態４＞
この実施形態の半導体発光素子４０は、図４に示すように、平面形状において、第１パッド電極４５、第１延伸電極４５ａ、第２パッド電極４６、第２延伸電極４６ａの配置及び／又は形状が異なる以外、実質的に半導体発光素子１０と同様の構成を備える。

この半導体発光素子４０では、第１パッド電極４５が、中線Ｘ上であって、発光素子の中央の領域Ｂの内側に配置されており、第１パッド電極４５から、短手方向に平行に延長し、中線Ｙ上で分岐し、中線Ｙ上においてそれぞれ反対方向に延長して、いわゆる鍋蓋状に形成される第１延伸電極４５ａを備える。
第２パッド電極４６は、中線Ｙに対して、第１パッド電極４５とは異なる側において、両端の領域Ａ、Ｃの角に近い領域に配置されており、第２パッド電極４６から、各第１延伸電極４５ａの先端を挟んで、Ｕ字を構成するように延長する第２延伸電極４６ａを備える。

＜実施形態５＞
この実施形態の半導体発光素子５０は、図５に示すように、平面形状において、第１パッド電極５５が１つ及び第２パッド電極５６が２つ、中線Ｙ上に、交互に、各領域Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ配置されている以外、実質的に半導体発光素子１０と同様の構成を備える。ただし、その平面形状は、１５００μｍ×３００μｍの長方形である。

この半導体発光素子５０では、第１パッド電極５５は、発光素子の中線Ｘ上に配置されており、延伸電極を有さない。
第２パッド電極５６は、両端の領域Ａ、Ｃの中央から、中央の領域Ｂ側に若干近い位置に配置されており、延伸電極を有さない。

＜実施形態５の変形性＞
この実施形態の半導体発光素子５１は、図５Ｂに示すように、第１パッド電極４５が中線Ｙから一方の長辺側に偏在しており、第２パッド電極４６が他方の長辺方向に偏在している以外、実質的に半導体発光素子１０及び５０と同様の構成を備える。

＜実施形態６＞
この実施形態の半導体発光素子６０は、図６Ａに示すように、第２パッド電極６６は、中線Ｙ上であって、両端の領域Ａ、Ｃの略中央に配置し、第２パッド電極６６から中線Ｙ上でかつ反対方向に延長する第２延伸電極６６ａを備える以外、実施形態５の半導体発光素子５０と同様の構成を備える。
第２延伸電極６６ａは、外側に延長する長さが、内側に延長する長さの２〜２．５倍程度である。
これら以外の構成は、実質的に半導体発光素子５０と同様である。

＜実施形態６の変形性＞
この実施形態の半導体発光素子６１は、図６Ｂに示すように、第２パッド電極６６が、中線Ｙ上から一方の長手方向に偏在しており、第２パッド電極６６から中線Ｙ上でかつ反対方向に延長する第２延伸電極６６ａを備え、第１パッド電極６５が中線Ｙ上から他方の長手方向に偏在している以外、実施形態６の半導体発光素子６０と同様の構成を備える。

＜実施形態７＞
この実施形態の半導体発光素子７０は、図７に示すように、第１パッド電極７５が、中線Ｘ上であって、発光素子の長辺に隣接して配置されており、第１パッド電極７５を中心として、長手方向に平行して反対方向にそれぞれ延長する第１延伸電極７５ａを備える。
第２パッド電極７６は、両端の領域Ａ、Ｃの角に近い領域に配置され、第２パッド電極７６から、長手方向に平行してそれぞれ延長する第２延伸電極７６ａを備える。
第１延伸電極７５ａと第２延伸電極７６ａとは、互いに平行に配置して、対向する部位を有する。
これら以外の構成は、実質的に半導体発光素子５０と同様である。

＜実施形態８＞
この実施形態の半導体発光素子８０は、図８に示すように、平面形状において、第１パッド電極８５、第１延伸電極８５ａ、第２パッド電極８６、第２延伸電極８６ａの配置及び／又は形状が異なる以外、実質的に半導体発光素子５０と同様の構成を備える。

この半導体発光素子８０では、第１パッド電極８５が、中線Ｘ及び中線Ｙ上に配置されており、第１パッド電極８５から、長手方向に平行してそれぞれ反対方向に延長する第１延伸電極８５ａを備える。
第２パッド電極８６は、両端の領域Ａ、Ｃの中線Ｘ上に配置されており、第２パッド電極８６から、各第１延伸電極８５ａの先端を挟んで、Ｕ字を構成するように延長する第２延伸電極８６ａを備える。

＜半導体発光素子の評価＞
半導体発光素子の特性を評価するために、図９Ａに示すように、従来から利用されている形態の電極パターンを備える半導体発光素子１００を準備した。この半導体発光素子１００は、中線Ｙ上であって、短辺に近い部位に第１パッド電極５を備え、中線Ｙに沿って延長する第１延伸電極５ａを有する。また、第１パッド電極５とは反対側の短辺に近い部位に第２パッド電極６を備え、第１延伸電極５ａを挟むように、Ｕ字を構成するように、第２パッド電極６の両側からそれぞれ延伸する第２延伸電極６ａを備える。また、第１延伸電極５ａ及び第２延伸電極６ａは、それぞれ、短辺に平行な第１延伸電極５ｂ及び第２延伸電極６ｂを複数備える。
なお、後述する光出力（Ｐｏ）及び駆動（順方向）電圧（Ｖｆ）等の値は、短辺に平行な第１延伸電極５ｂ及び第２延伸電極６ｂを備えない以外は、図９Ｂに示すように同様の構成の半導体発光素子１０１でも実質的には同等である。

＜光出力（Ｐｏ）及び駆動（順方向）電圧（Ｖｆ）の評価＞
上述した半導体発光素子１００に対して、半導体発光素子１０、２０及び３０について、電流６５ｍＡ及び１２０ｍＡで、光出力（Ｐｏ）及び駆動（順方向）（Ｖｆ）をそれぞれ測定した。
その結果を図１０Ａ及び図１０Ｂに、半導体発光素子１００を基準にして相対値で示す。
この結果から、本実施形態の発光素子１０、２０及び３０は、発光素子１００に対して、同等又はそれ以上に良好な光出力（Ｐｏ）を示すことが確認された。また、この特性は、印加電流が大きいほど、顕著となることが確認された。

このような結果は、第１延伸電極及び第２延伸電極の長さ（面積）を抑え、その形状を単純化することにより、電極によって遮られる光出力（Ｐｏ）の低減を抑えたことに起因する。特に、発光素子３０は延伸電極の全長が最も短くなるため、光出力（Ｐｏ）が高かった。
また、単純化した配置によっても、適度な電流分布を図ることにより、駆動（順方向）電圧（Ｖｆ）が向上した。特に、発光素子１０では、第１パッド電極、第１延伸電極、第２パッド電極及び第２延伸電極の間に電流が過度に流れることなく、電流密度の半導体層全面における均一化を図って、光出力（Ｐｏ）及び駆動（順方向）電圧（Ｖｆ）が向上する結果をもたらすことが確認された。

＜電力効率の評価＞
電力効率は、｛光出力／（電流×電圧）｝×１００［％］で算出し、その基準に対する改善率（基準／対象）×１００−１００［％］を比較した。その結果を図１０Ｃに示す。
図１０Ｃの半導体発光素子１００を基準とした評価において、本実施形態の発光素子１０、２０、３０で、０．５から１．８％の電力効率の向上が確認された。

本発明の発光素子は、各種発光装置、特に、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、動画照明補助光源、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。

１０、２０、２１、３０、３１、４０、５０、５１、６０、６１、７０、８０、１００、１０１ 半導体発光素子
１ 基板
２ 第１導電型層
３ 発光層
４ 第２導電型層
５、１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５ 第１パッド電極
５ａ、１５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ、７５ａ、８５ａ 第１延伸電極
６、１６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６ 第２パッド電極
６ａ、１６ａ、２６ａ、３６ａ、３６ａａ、４６ａ、６６ａ、７６ａ、８６ａ 第２パッド電極
２６ｂ 分岐した部位
７ 導電層
８ 保護膜
Ａ、Ｃ 両側の領域
Ｂ 中央の領域
Ｘ 短手方向に延長する中線
Ｙ 長手方向に延長する中線

Claims (12)

1. 第１導電型層と、発光層と、第２導電型層とが積層され、
   前記第１導電型層上に配置されて接続された第１パッド電極及び前記第２導電型層上に配置されて接続された第２パッド電極を有する半導体発光素子であって、
   前記半導体発光素子の平面形状が長方形であり、
   前記半導体発光素子の同一面側であり、かつ、該長方形の長手方向に３等分割された前記半導体発光素子の領域のうち、中央の領域に前記第１パッド電極が配置され、両側の領域にそれぞれ前記第２パッド電極が配置され、
   前記第１パッド電極は、前記第２導電型層及び発光層に取り囲まれており、かつ前記長手方向に３等分割された両側の領域にまで延伸する第１延伸電極を有し、
   前記第２パッド電極は、互いに分離して２つ配置されていることを特徴とする半導体発光素子。
2. 第１導電型層と、発光層と、第２導電型層とが積層され、
   前記第１導電型層上に配置されて接続された第１パッド電極及び前記第２導電型層上に配置されて接続された第２パッド電極を有する半導体発光素子であって、
   前記半導体発光素子の平面形状が長方形であり、
   前記半導体発光素子の同一面側であり、かつ、該長方形の長手方向に３等分割された前記半導体発光素子の領域のうち、中央の領域に前記第１パッド電極が配置され、両側の領域にそれぞれ前記第２パッド電極が配置され、
   前記第１パッド電極及び前記第２パッド電極は、それらの最長の長さが、それぞれ前記半導体発光素子の短辺の長さの５〜３０％の長さであり、かつ前記第1パッド電極及び前記第2パッド電極の少なくとも一方には、延伸電極が接続され、
   前記第１パッド電極は、前記第２導電型層及び発光層に取り囲まれており、
   前記第２パッド電極は、互いに分離して２つ配置されていることを特徴とする半導体発光素子。
3. 前記第２パッド電極は、前記半導体発光素子の短手方向に延長する中線に対して対称に配置されている請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
4. 前記第１パッド電極は、前記半導体発光素子の短手方向に延長する中線上に配置されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
5. 前記第１パッド電極は、前記長手方向に３等分割された両側の領域にまで延伸する第１延伸電極を有する請求項２、請求項２を引用する３及び４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
6. 前記第２パッド電極は、前記第１延伸電極の先端部を挟むように延長する第２延伸電極を有する請求項１、請求項１を引用する３及び４、請求項５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
7. 前記第２パッド電極は、第２延伸電極を有し、
   前記第１延伸電極は、前記長手方向に３等分割された両側の領域において、前記第２延伸電極と対向する先端部を有する請求項１、請求項１を引用する３及び４、請求項５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
8. 前記第２延伸電極は、前記第１延伸電極よりも、前記長手方向における外側に配置されている請求項６又は７記載の半導体発光素子。
9. 前記第２パッド電極は、前記第１延伸電極よりも、前記長手方向における外側に配置されている請求項１、請求項１を引用する３及び４、請求項５〜８のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
10. 前記第１パッド電極は、前記半導体発光素子の長手方向に延長する中線に対して前記第２パッド電極と異なる側に配置されている請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
11. 前記第２パッド電極は、両側の領域において、互いに分離して配置されている請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
12. 前記第１延伸電極は、先端を４つ有しており、前記第２延伸電極が、該先端のそれぞれを囲んでいる請求項６に記載の半導体発光素子。