発光素子
【課題】光取出し面おける電流密度分布の偏りを小さくすることを目的とする
【解決手段】本発明に係る発光素子１００は、第１主面及び第２主面を有する半導体部１０と、第１主面上に配置された第１電極２０と、第２主面上に配置された第２電極３０と、を備える発光素子であって、第１主面の形状は矩形であり、第１電極２０は矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺１２ａ側に設けられた第１接続部２１及び第２接続部２２と、第１接続部から他方の辺に向かって延伸する第１延伸部２３と、第２接続部から他方の辺に向かって延伸する第２延伸部２４と、第１延伸部から第２延伸部に向かって延伸する２つの第３延伸部２５と、２つの第３延伸部で挟まれた領域において第２延伸部から第１延伸部に向かって延伸する第４延伸部２６と、を有し、第３延伸部２５と第４延伸部２６との間隔は、第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなる。
【解決手段】本発明に係る発光素子１００は、第１主面及び第２主面を有する半導体部１０と、第１主面上に配置された第１電極２０と、第２主面上に配置された第２電極３０と、を備える発光素子であって、第１主面の形状は矩形であり、第１電極２０は矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺１２ａ側に設けられた第１接続部２１及び第２接続部２２と、第１接続部から他方の辺に向かって延伸する第１延伸部２３と、第２接続部から他方の辺に向かって延伸する第２延伸部２４と、第１延伸部から第２延伸部に向かって延伸する２つの第３延伸部２５と、２つの第３延伸部で挟まれた領域において第２延伸部から第１延伸部に向かって延伸する第４延伸部２６と、を有し、第３延伸部２５と第４延伸部２６との間隔は、第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特に、ｐ側電極とｎ側電極とが対向して半導体部を挟んで配置された発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光素子は、光取出し面内で均一な発光分布であることが求められ、そのために光取出し面内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、図５に示すように、ｐ側電極とｎ側電極とが同一面上に設けられた同一電極構造の発光素子では、ｐ側電極とｎ側電極との間で対向する部分を多くさせるとともに等間隔の電極パターンにすることで、光取出し面での電流密度分布の偏りを小さくでき、均一な発光分布となることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１９７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ｐ側電極とｎ側電極とで半導体部を挟んだ対向電極構造の発光素子の場合、従来技術のような光取出し面で等間隔の電極パターンにすると、光取出し面における電流密度分布を均一にすることができない。これは、対向電極構造の発光素子の場合、電流がｐ側電極とｎ側電極とを結ぶ方向である半導体部厚み方向に流れ易く、電極平面方向には流れにくい傾向があるため、電極面内において外部から電流が供給される地点（以下、電流供給地点）から離れるほど、供給される電流量が少なくなり、電流密度が低下するためである。そのため電流供給地点とその地点から離れた地点とでは供給される電流量が異なるため、光取出し面における電流密度分布の偏りが生じてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、前述した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分布の偏りを小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光素子は、第１主面及び第２主面を有する半導体部と、第１主面上に配置された第１電極と、第２主面上に配置された第２電極と、を備える発光素子であって、第１主面の形状は矩形であり、第１電極は矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺側に設けられた第１接続部及び第２接続部と、第１接続部から他方の辺に向かって延伸する第１延伸部と、第２接続部から他方の辺に向かって延伸する第２延伸部と、第１延伸部から第２延伸部に向かって延伸する２つの第３延伸部と、２つの第３延伸部で挟まれた領域において第２延伸部から第１延伸部に向かって延伸する第４延伸部と、を有し、第３延伸部と第４延伸部との間隔は、第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光取出し面における電流密度分布の偏りを小さくすることができ、発光分布の輝度ムラを抑制可能な発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光素子を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る発光素子のＸ−Ｙ断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る発光素子を示す平面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る発光素子を示す平面図である。
【図５】従来の発光素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る発光素子について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに特定しない。各図面が示す部材のサイズや位置関係等は、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。
【００１０】
［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を示す平面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る発光素子１００のＸ−Ｙ断面図である。
【００１１】
第１実施形態に係る発光素子１００は、第１主面１１ａ及び第２主面１１ｂを有する半導体部１０と、第１主面１１ａ上に配置された第１電極２０と、第２主面１１ｂ上に配置された第２電極３０と、を備える。発光素子１００は、図１に示すように、第１主面１１ａ側から見て、第１主面１１ａの形状は矩形であり、第１電極２０は矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺１２ａ側に設けられた第１接続部２１及び第２接続部２２と、第１接続部２１から他方の辺１２ｂに向かって延伸する第１延伸部２３と、第２接続部２２から他方の辺１２ｂに向かって延伸する第２延伸部２４と、第１延伸部２３から第２延伸部２４に向かって延伸する２つの第３延伸部２５と、２つの第３延伸部２５で挟まれた領域において第２延伸部２４から第１延伸部２３に向かって第３延伸部２３と対向するように延伸する第４延伸部２６と、を有し、第３延伸部２５と第４延伸部２６との間隔は、第１及び第２接続部（２１、２２）から離れるに従って狭くなることを特徴とする。ここで、「矩形」とは、４つの角が実質的に直角である四角形を指し、正方形や長方形が含まれる。また、「一方の辺１２ａ側」とは、対向する一対の辺（１２ａ及び１２ｂ）のそれぞれから等距離に位置する中間線（図示なし）と一方の辺１２ａとに挟まれた領域を指す。
【００１２】
これより、他方の辺１２ｂ側（すなわち、電流供給地点である第１及び第２接続部から離れる）ほど、第３延伸部と第４延伸部との間の電流密度を高めることができる。対向電極構造は、他方の辺１２ｂ側ほど供給される電流量が少なくなるため、電流密度が低下するが、上記した構成にすることで、その電流密度の低下を補うことができる。したがって、一方の辺１２ａ側と他方の辺１２ｂ側との電流密度差を小さくでき、第１主面１１ａにおいて電流密度分布の偏りが小さい発光素子とすることができる。
【００１３】
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。
【００１４】
（半導体部）
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、半導体部１０を挟んで対向する第１主面１１ａ及び第２主面１１ｂを有し、第１主面１１ａが光取出し面となる。また、半導体部１０は、第１主面側から見て矩形として形成されており、本実施形態では１辺が約１ｍｍの正方形である。半導体部１０は、図示は省略したが、第１主面側から順に、第１半導体部、発光部、第２半導体部が設けられた構造を有する。
【００１５】
第１半導体部は、半導体部の第１主面側に形成され、第１電極と接続させるための部位である。また、第２半導体部は、半導体部の第２主面側に形成され、第２電極と接続させるための部位である。第１半導体部及び第２半導体部は、互いに異なる極性を有する。本実施形態では、第１半導体部をｎ型半導体、第２半導体部をｐ型半導体とする。
【００１６】
第１半導体部及び第２半導体部を構成する材料については限定されず、種々のものを用いることができる。本実施形態では、第１半導体部及び第２半導体部を構成する材料として、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１）を用いた。
【００１７】
第１半導体部の上面、すなわち半導体部の第１主面には、図２に示すように、波状の凹凸部が形成されている。凹凸（ディンプル加工）部は、半導体部の第１主面側にあり、この波状の凹凸部によって半導体部内の光の角度を変えることができる。従って、半導体部の上面に凹凸部を形成することで、光の全反射によって半導体部の外部に出射されない光を外部に取り出すことができ、光取出し効率を向上させることができる。なお、この凹凸部の深さは、光取出し効率を適切に向上させるという観点から、０．２〜３．０μｍとすることが好ましく、１．０〜１．５μｍとすることがより好ましい。
【００１８】
発光部は、ｎ型半導体である第１半導体部とｐ型半導体である第２半導体部とに挟まれており、第１半導体部及び第２半導体部から注入される電子及び正孔の再結合によって生成するエネルギーを光として放出する部位である。発光部の構成については限定されず、種々のものを用いることができる。本実施形態では、多重量子構造の活性層を用いた。
【００１９】
（第１電極）
第１電極２０は、第１主面１１ａ側から半導体部１０に対して電流を供給するための電極であり、本実施形態では、発光素子１００が備える正負一対の電極のうち、負極であるｎ側電極として機能する。第１電極２０は、図２に示すように、半導体部１０の第１主面上に形成され、半導体部１０を介して第２電極３０と対向している。第１電極２０は、図１に示すように、第１接続部２１及び第２接続部２２と、第１〜５延伸部（２３〜２７）とを備える。
【００２０】
（第１接続部及び第２接続部）
第１接続部２１及び第２接続部２２は、導電性のワイヤ等の接続部材を経由して外部から電流が供給される部位である。第１及び第２接続部（２１、２２）は、図１に示すように、矩形形状である第１主面１１ａ上において、矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺１２ａ側に設けられる。さらに、第１及び第２接続部（２１、２２）は、一方の辺１２ａの近傍に設けられることが好ましい。これより、第１又は２接続部と外部とをつなぐワイヤが第１主面を覆う範囲を小さくすることができるため、第１主面における光取出し面積を大きくすることができる。
【００２１】
第１及び第２接続部は、第１及び第２接続部の各中心点を結ぶ直線（図示なし）が、一方の辺１２ａと平行であることが好ましい。さらに好ましくは、第１及び２接続部は、一方の辺１２ａの中点と他方の辺１２ｂの中点とを結ぶ直線（図示なし）に関して対称であることが良い。これより、前記した直線を境界として第１接続部が設けられる側と第２接続部が設けられる側とは、同一の電流密度分布となり、輝度ムラを抑制することができる。
【００２２】
（第１延伸部及び第２延伸部）
第１延伸部２３は、第１接続部２１から延伸する部位であり、第２延伸部２４は、第２接続部２２から延伸する部位であり、第１及び第２接続部（２１、２２）に供給された電流を第１主面の平面方向に供給するための電極である。
【００２３】
第１及び第２延伸部（２３、２４）は、図１に示すように、第１主面１１ａの他方の辺１２ｂ側に向かって延伸する。好ましくは、他方の辺１２ｂの近傍まで延伸するのが良い。これより、一方の辺１２ａ側から他方の辺１２ｂ側までの広範囲に電流を供給することができる。また、第１及び２延伸部は、第１接続部及び第２接続部の各中心点を結ぶ直線（図示なし）に対して垂直に延伸する、すなわち、第１主面１１ａにおける一方の辺１２ａに対して直交する辺と平行して延伸することが好ましい。なお、第１及び第２延伸部は、一方の辺１２ａに対して直交する辺と完全に平行でなく多少角度を有しても良い。
【００２４】
なお、本実施形態では、第１及び第２接続部として接続部を２つ設けて、それぞれに後記する第３及び第４延伸部を設けるが、第１主面の大きさを考慮して、接続部を追加して設け、追加した接続部に延伸部を設けても良い。
【００２５】
（第３延伸部及び第４延伸部）
第３延伸部２５は、第１延伸部２３から延伸する部位であり、第４延伸部２６は、第２延伸部２４から延伸する部位であり、第１及び第２延伸部ではカバーされない第１主面の領域に電流を供給するための電極である。
【００２６】
本実施形態では、第１延伸部２３から延伸する第３延伸部２５が２つ、第２延伸部２４から延伸する第４延伸部２６が１つ設けられており、第４延伸部２６が２つの第３延伸部で挟まれた領域において第１延伸部に向かって第３延伸部と対向するように延伸する。すなわち、第３延伸部２５と第４延伸部２６とが櫛状に互い違いで設けられる。これより、第１主面１１ａにおける第１延伸部と第２延伸部とで挟まれた領域にバランスよく電流を供給することができる。
【００２７】
ここで、第３延伸部２５は、第４延伸部に対向し一方の辺１２ａ側に設けられる方を第３延伸部２５ａ、第４延伸部に対向し他方の辺１２ｂ側に設けられる方を第３延伸部２５ｂとする。第３延伸部２５と第４延伸部２６との間隔は、第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなる。すなわち、図１に示すように、第４延伸部２６と第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｂ）は、第４延伸部２６と第３延伸部２５ａとの間隔（間隔Ａ）よりも小さいことが好ましい。これより、第４延伸部２６と第３延伸部２５ｂとの間の領域の電流密度を高めることができ、第１主面１１ａにおける電流密度分布の偏りを小さくすることができる。
【００２８】
第３延伸部２５の先端部と第２延伸部２４との間隔及び第４延伸部２６の先端部と第１延伸部２３との間隔は、第１及び第２接続部（２１、２２）から離れるに従って狭くなることが好ましい。すなわち、第３延伸部２５ａの先端部と第２延伸部２４との間隔、第４延伸部２４の先端部と第１延伸部２３との間隔、第３延伸部２５ｂの先端部と第２延伸部２４との間隔の順に狭くなることが好ましい。延伸部において枝分かれ部分が多いと、当該部分で電流集中が生じやすい。しかし、第３延伸部の先端部と第２延伸部とを離間させることにより、第１主面中における枝分かれ部分を減らし、当該部分における電流密度が過度に高くなることを抑制することができる。さらに、その間隔を第１及び第２接続部側に近いほど広くすることで、第３延伸部の先端部と第２延伸部との間、第４延伸部の先端部と第１延伸部との間で電流密度が過度に高くなることを抑制することができる。なお、第３延伸部は、第１延伸部から延伸して第２延伸部とつなげても良い。第４延伸部も同様に、第２延伸部から延伸して第１延伸部とつなげても良い。
【００２９】
第３及び第４延伸部（２５、２６）は、互いに平行であることが好ましい。これより、第３及び第４延伸部が延伸する方向における第３延伸部と第４延伸部との間隔が一定となり、その間の電流密度を均一にすることができる。
【００３０】
なお、本実施形態は、第３延伸部を２つ、第４延伸部を１つ設けているが、これに限定されることなく、第３延伸部を１つ、第４延伸部を２つにすることもできるし、さらに、発光素子又はその他の種々のパラメータを考慮して、第３及び第４延伸部の数を適宜選択しても良い。
【００３１】
また、本実施形態の第３及び第４延伸部は、直線状に延伸し、その先端が丸みを帯びた形状であるが、これに限定されない。例えば、ギザギザ状または波状に延伸しても良いし、その先端は角張っていても良い。
【００３２】
（第５延伸部）
第５延伸部２７は、第１延伸部２３の先端部と第２延伸部２４の先端部とをつなぐように延伸する部位であり、第１主面１１ａの他方の辺１２ｂ側に電流を供給するための電極である。
【００３３】
第５延伸部２７と第５延伸部に対向する第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｃ）は、第４延伸部２６と第５延伸部に対向する第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｂ）より小さいことが好ましい。より好ましくは、図１に示すように、第４延伸部２６と第３延伸部２５ａとの間隔（間隔Ａ）、第４延伸部２６と第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｂ）、第５延伸部２７と第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｃ）の順に狭くなること（すなわち、間隔Ａ＞間隔Ｂ＞間隔Ｃ）が良い。このような関係を満たすように第５延伸部を設けることで、第１主面上における第３延伸部２５ｂと第５延伸部２７とで挟まれた領域の電流密度分布が、第１主面上における第３延伸部２５ａと第４延伸部２６とで挟まれた領域及び第４延伸部と第３延伸部２５ｂとで挟まれた領域の電流密度分布と同様にできるため、第１主面のより広範囲で電流密度分布の偏りを小さくすることができる。
【００３４】
第５延伸部２７は、第３延伸部２５ｂと平行であることが好ましい。これより、第５延伸部が延伸する方向における第５延伸部２７と第３延伸部２５ｂとの間の電流密度を均一にすることができる。
【００３５】
第５延伸部２７から他方の辺１２ｂまでの距離（すなわち、第３及び第４延伸部のうち最も他方の辺１２ｂ側に設けられる延伸部から他方の辺１２ｂまでの距離）は、第３延伸部２５ａから一方の辺１２ａまでの距離（すなわち、第３及び第４延伸部のうち最も一方の辺１２ａ側に設けられる延伸部から一方の辺１２ａまでの距離）より短いことが好ましい。第３延伸部２５ａは第５延伸部より第１接続部側に配置されるために第１接続部から供給される電流量が多くなるので、第３延伸部２５ａから一方の辺１２ａまでの距離を長くすることで、第３延伸部２５ａと一方の辺１２ａとの間の電流密度が増大しすぎることを抑制する。一方、第５延伸部２７は第３延伸部より第１接続部から遠ざかって配置されるために第１接続部から供給される電流が少なくなるので、第５延伸部２７から他方の辺１２ｂまでの距離を短くすることで、第５延伸部２７と他方の辺１２ｂとの間の電流密度が増大できる。これより、第１主面の一方の辺１２ａ側と他方の辺１２ｂ側との電流密度分布の偏りを小さくすることができる。
【００３６】
第１電極２０の厚さは限定されないが、導電性の観点から、例えば０．１〜５μｍとすることが好ましい。また、第１電極の材料としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ等を用いることができ、本実施形態では、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜を用いた。なお、「Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ」は、図２に示す本発明の発光素子の断面図において下側から順にＴｉ、Ｐｔ及びＡｕが積層されていることを指す。
【００３７】
なお、第５延伸部を設けない場合でも、本発明の効果を得ることができる。
【００３８】
（第２電極）
第２電極３０は、第２主面側から半導体部１０に対して電流を供給するための電極であり、本実施形態では、発光素子１００が備える正負一対の電極のうち、正極であるｐ側電極として機能する。第２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、第１電極２０と対向している。
【００３９】
第２電極３０は、図２に示すように、第２電極直上に第１電極２０が形成されない程度に設けられるのが好ましい。第１電極と第２電極との位置関係をこのような関係とすることで、第１電極２０と第２電極３０との間を流れる電流が半導体部１０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。従って、半導体部内で比較的均一に発光するようになり、光取出し効率が向上する。
【００４０】
また、第２電極の面積は、第１電極の面積よりも大きく形成することが好ましい。発光素子は、第１及び第２電極の面積をこのような関係とすることで、電流を注入する領域の面積を大きくすることができ、発光効率が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、発光素子の放熱性を改善することができる。
【００４１】
第２電極の厚さは限定されないが、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、第２電極の材料としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｒｈ、ＲｈＯ、Ａｇ等を用いることができ、本実施形態では、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇの多層膜を用いた。
【００４２】
（支持基板）
支持基板４０は、電極や半導体部等の各部材を積層するためのものである。支持基板の面積は限定されず、半導体部の大きさによって適宜選択される。支持基板は、図２では半導体部より大きい面積を有するが、半導体部と同じ面積でも良い。また、支持基板の厚さは限定されないが、放熱性の観点から、例えば５０〜５００μｍとすることが好ましい。
【００４３】
支持基板の材料としては、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を用いることが好ましい。
【００４４】
（接合層）
接合層５０は、支持基板４０に第２電極３０及び第２保護膜７０を接合するとともに、支持基板４０を介して第２電極３０と後記する裏面メタライズ層８０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の上部に形成される。
【００４５】
接合層の厚さは限定されないが、接合性及び導電性の観点から、１〜５μｍとすることが好ましい。また、接合層の材料としては、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｚｎ等の金属材料及びこれらの合金を用いることができる。本実施形態では、ＴｉＳｉ２／Ｐｔ／Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｐｔの多層膜を用いた。なお、「ＴｉＳｉ２／Ｐｔ／Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｐｔ」は、図２に示す本発明の発光素子の断面図において下側から順にＴｉＳｉ２、Ｐｔ、Ａｕ、ＡｕＳｎ、Ａｕ及びＰｔが積層されていることを指す。
【００４６】
（第１保護膜）
第１保護膜６０は、半導体部１０及び第１電極２０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部材である。第１保護膜６０は、図２に示すように、第１電極２０及び半導体部１０の第１主面１１ａ上に形成される。但し、第１保護膜６０は、第１及び第２接続部の開口部の上部では開口されており、第１及び第２接続部が外部に露出されるように構成される。なお、第１保護膜６０は、図２では第１電極２０の側面と隣接しているが、第１電極２０と間隔を空けて設けることもできる。
【００４７】
第１保護膜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、ＳｉＯ２を用いた。第１保護膜の厚さは限定されないが、例えば０．２〜０．５μｍとすることが好ましい。
【００４８】
（第２保護膜）
第２保護膜７０は、半導体部１０及び第２電極３０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部材である。第２保護膜７０は、図２に示すように、接合層５０上における第２電極３０に隣接する領域に形成される。なお、第２保護膜７０は、図２では第２電極３０の側面と隣接しているが、間隔を空けて設けることもできる。
【００４９】
第２保護膜の厚さは限定されないが、例えば０．２〜０．５μｍとすることが好ましい。また、第２保護膜の材料としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２等を用いることができ、本実施形態では、Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｔｉ／Ｐｔの多層膜を用いた。
【００５０】
（裏面メタライズ層）
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が形成されている側と対向する側に形成される。
【００５１】
裏面メタライズ層の厚さは限定されないが、導電性の観点から、例えば０．５〜０．８μｍとすることが好ましい。本実施形態では、裏面メタライズ層を構成する材料として、Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ｐｔ／ＴｉＳｉ２の多層膜を用いた。
【００５２】
なお、本実施形態では、発光素子１００は、支持基板４０、接合層５０、第１保護膜６０、第２保護膜７０及び裏面メタライズ層８０を備える構成としているが、これらの部材を備えなくても本発明の効果を得ることができる。
【００５３】
［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説明する。発光素子１００の製造方法は、半導体部形成工程と、第２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、第１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。
【００５４】
＜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半導体部、発光部及び第２半導体部からなる半導体部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、ドーパントなどを含むガスを供給して、第１半導体部、発光部および第２半導体部の順に形成させる。
【００５５】
＜第２電極形成工程＞
第２電極形成工程は、半導体部１０上に第２電極３０を形成する工程である。第２電極形成工程では、半導体部１０の第２半導体層上の表面に、レジストを用いて第２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、第２電極３０を形成する。
【００５６】
＜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半導体部上の表面に、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。
【００５７】
＜接合層形成工程＞
接合層形成工程は、半導体部１０、第２電極３０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、第２電極３０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。
【００５８】
＜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が同様に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。
【００５９】
＜第１電極形成工程＞
第１電極形成工程は、半導体部１０上に第１電極２０を形成する工程である。第１電極形成工程では、半導体部１０の第１半導体層上の表面に、レジストを用いて第１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、第１電極１０を形成する。そして、レジストを除去することによって、第１電極２０が形成されていない領域を形成する。なお、第１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。
【００６０】
＜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のうち第１電極２０の第１及び第２接続部（２１、２２）に相当する領域を除去し、第１及び第２接続部（２１、２２）を露出させる。
【００６１】
［第２実施形態］
以下、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、第２実施形態に係る発光素子２００を示す平面図である。発光素子２００は、発光素子１００と比べて第１電極２０の配置のみが異なる構成である。前記した発光素子１００と重複する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、発光素子２００は、前記した発光素子１００と、断面構造（図２）及び製造方法についてもほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
第２実施形態に係る発光素子２００の第１電極１２０は、図３に示すように、第１及び第２接続部（１２１、１２２）と、第１〜５延伸部（２３〜２７）と、を備え、第１及び第２接続部（１２１、１２２）が第１主面１１ａの矩形の隣接する２つの隅部（すなわち、第１主面の隣り合う２つの角部）に設けられ、第１延伸部２３は第１接続部１２１の第２接続部１２２側から第１接続部１２１と第２接続部１２２とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸しており、第２延伸部２４は第２接続部１２２の第１接続部１２１側から第１接続部１２１と第２接続部１２２とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸している構成を有する。
【００６３】
これより、第５延伸部２７の長さを短くすることができるため、発光部からの光が第５延伸部２７で遮られる面積は小さくなり、第１主面１１ａの光取出し面積を大きくすることができる。さらに、第１接続部１２１が第１主面１１ａの角部に設けられることで、ワイヤが第１主面１１ａからの光を遮断することなく第１接続部１２１から外部へ取り付けられる方向をより広範囲にできる。これより、発光素子を設計する際の自由度を高くすることができる。なお、第２接続部１２２についても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
ここで、第１延伸部２３は、第１接続部１２１から他方の辺１２ｂ側に直線として延伸することに限定されず、第１主面１１ａの一方の辺１２ａの中点と他方の辺１２ｂの中点とを結ぶ直線側に一旦延伸させた後に他方の辺１２ｂ側に延伸させるように、段階的に延伸させることもできる。第２延伸部２４についても同様の構成にすることができる。
【００６５】
［第３実施形態］
以下、第３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、第３実施形態に係る発光素子３００を示す平面図である。第３実施形態に係る発光素子３００は、図４に示すように、第２実施形態に係る発光素子２００と比べて第１電極の第１及び第２接続部の形状のみが異なる構成である。すなわち、発光素子２００における第１電極１２０の第１及び第２接続部（１２１、１２２）の形状は円形であるが、発光素子３００おける第１電極２２０の第１及び第２接続部（２２１、２２２）の形状は四角形である。なお、四角形は、４隅が角部であることに限定されず、丸みを帯びていても良いし、さらに、四角形を構成する辺が直線であることに限定されず、曲線となっていても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１００、２００、３００ 発光素子
１０ 半導体部
１１ａ 第１主面
１１ｂ 第２主面
１２ａ 一方の辺
１２ｂ 他方の辺
２０、１２０，２２０ 第１電極
２１、１２１、２２１ 第１接続部
２２、１２２、２２２ 第２接続部
２３ 第１延伸部
２４ 第２延伸部
２５、２５ａ、２５ｂ 第３延伸部
２６ 第４延伸部
２７ 第５延伸部
３０ 第２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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特に、ｐ側電極とｎ側電極とが対向して半導体部を挟んで配置された発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光素子は、光取出し面内で均一な発光分布であることが求められ、そのために光取出し面内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、図５に示すように、ｐ側電極とｎ側電極とが同一面上に設けられた同一電極構造の発光素子では、ｐ側電極とｎ側電極との間で対向する部分を多くさせるとともに等間隔の電極パターンにすることで、光取出し面での電流密度分布の偏りを小さくでき、均一な発光分布となることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１９７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ｐ側電極とｎ側電極とで半導体部を挟んだ対向電極構造の発光素子の場合、従来技術のような光取出し面で等間隔の電極パターンにすると、光取出し面における電流密度分布を均一にすることができない。これは、対向電極構造の発光素子の場合、電流がｐ側電極とｎ側電極とを結ぶ方向である半導体部厚み方向に流れ易く、電極平面方向には流れにくい傾向があるため、電極面内において外部から電流が供給される地点（以下、電流供給地点）から離れるほど、供給される電流量が少なくなり、電流密度が低下するためである。そのため電流供給地点とその地点から離れた地点とでは供給される電流量が異なるため、光取出し面における電流密度分布の偏りが生じてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、前述した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分布の偏りを小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光素子は、第１主面及び第２主面を有する半導体部と、第１主面上に配置された第１電極と、第２主面上に配置された第２電極と、を備える発光素子であって、第１主面の形状は矩形であり、第１電極は矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺側に設けられた第１接続部及び第２接続部と、第１接続部から他方の辺に向かって延伸する第１延伸部と、第２接続部から他方の辺に向かって延伸する第２延伸部と、第１延伸部から第２延伸部に向かって延伸する２つの第３延伸部と、２つの第３延伸部で挟まれた領域において第２延伸部から第１延伸部に向かって延伸する第４延伸部と、を有し、第３延伸部と第４延伸部との間隔は、第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光取出し面における電流密度分布の偏りを小さくすることができ、発光分布の輝度ムラを抑制可能な発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光素子を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る発光素子のＸ−Ｙ断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る発光素子を示す平面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る発光素子を示す平面図である。
【図５】従来の発光素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る発光素子について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに特定しない。各図面が示す部材のサイズや位置関係等は、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。
【００１０】
［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を示す平面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る発光素子１００のＸ−Ｙ断面図である。
【００１１】
第１実施形態に係る発光素子１００は、第１主面１１ａ及び第２主面１１ｂを有する半導体部１０と、第１主面１１ａ上に配置された第１電極２０と、第２主面１１ｂ上に配置された第２電極３０と、を備える。発光素子１００は、図１に示すように、第１主面１１ａ側から見て、第１主面１１ａの形状は矩形であり、第１電極２０は矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺１２ａ側に設けられた第１接続部２１及び第２接続部２２と、第１接続部２１から他方の辺１２ｂに向かって延伸する第１延伸部２３と、第２接続部２２から他方の辺１２ｂに向かって延伸する第２延伸部２４と、第１延伸部２３から第２延伸部２４に向かって延伸する２つの第３延伸部２５と、２つの第３延伸部２５で挟まれた領域において第２延伸部２４から第１延伸部２３に向かって第３延伸部２３と対向するように延伸する第４延伸部２６と、を有し、第３延伸部２５と第４延伸部２６との間隔は、第１及び第２接続部（２１、２２）から離れるに従って狭くなることを特徴とする。ここで、「矩形」とは、４つの角が実質的に直角である四角形を指し、正方形や長方形が含まれる。また、「一方の辺１２ａ側」とは、対向する一対の辺（１２ａ及び１２ｂ）のそれぞれから等距離に位置する中間線（図示なし）と一方の辺１２ａとに挟まれた領域を指す。
【００１２】
これより、他方の辺１２ｂ側（すなわち、電流供給地点である第１及び第２接続部から離れる）ほど、第３延伸部と第４延伸部との間の電流密度を高めることができる。対向電極構造は、他方の辺１２ｂ側ほど供給される電流量が少なくなるため、電流密度が低下するが、上記した構成にすることで、その電流密度の低下を補うことができる。したがって、一方の辺１２ａ側と他方の辺１２ｂ側との電流密度差を小さくでき、第１主面１１ａにおいて電流密度分布の偏りが小さい発光素子とすることができる。
【００１３】
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。
【００１４】
（半導体部）
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、半導体部１０を挟んで対向する第１主面１１ａ及び第２主面１１ｂを有し、第１主面１１ａが光取出し面となる。また、半導体部１０は、第１主面側から見て矩形として形成されており、本実施形態では１辺が約１ｍｍの正方形である。半導体部１０は、図示は省略したが、第１主面側から順に、第１半導体部、発光部、第２半導体部が設けられた構造を有する。
【００１５】
第１半導体部は、半導体部の第１主面側に形成され、第１電極と接続させるための部位である。また、第２半導体部は、半導体部の第２主面側に形成され、第２電極と接続させるための部位である。第１半導体部及び第２半導体部は、互いに異なる極性を有する。本実施形態では、第１半導体部をｎ型半導体、第２半導体部をｐ型半導体とする。
【００１６】
第１半導体部及び第２半導体部を構成する材料については限定されず、種々のものを用いることができる。本実施形態では、第１半導体部及び第２半導体部を構成する材料として、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１）を用いた。
【００１７】
第１半導体部の上面、すなわち半導体部の第１主面には、図２に示すように、波状の凹凸部が形成されている。凹凸（ディンプル加工）部は、半導体部の第１主面側にあり、この波状の凹凸部によって半導体部内の光の角度を変えることができる。従って、半導体部の上面に凹凸部を形成することで、光の全反射によって半導体部の外部に出射されない光を外部に取り出すことができ、光取出し効率を向上させることができる。なお、この凹凸部の深さは、光取出し効率を適切に向上させるという観点から、０．２〜３．０μｍとすることが好ましく、１．０〜１．５μｍとすることがより好ましい。
【００１８】
発光部は、ｎ型半導体である第１半導体部とｐ型半導体である第２半導体部とに挟まれており、第１半導体部及び第２半導体部から注入される電子及び正孔の再結合によって生成するエネルギーを光として放出する部位である。発光部の構成については限定されず、種々のものを用いることができる。本実施形態では、多重量子構造の活性層を用いた。
【００１９】
（第１電極）
第１電極２０は、第１主面１１ａ側から半導体部１０に対して電流を供給するための電極であり、本実施形態では、発光素子１００が備える正負一対の電極のうち、負極であるｎ側電極として機能する。第１電極２０は、図２に示すように、半導体部１０の第１主面上に形成され、半導体部１０を介して第２電極３０と対向している。第１電極２０は、図１に示すように、第１接続部２１及び第２接続部２２と、第１〜５延伸部（２３〜２７）とを備える。
【００２０】
（第１接続部及び第２接続部）
第１接続部２１及び第２接続部２２は、導電性のワイヤ等の接続部材を経由して外部から電流が供給される部位である。第１及び第２接続部（２１、２２）は、図１に示すように、矩形形状である第１主面１１ａ上において、矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺１２ａ側に設けられる。さらに、第１及び第２接続部（２１、２２）は、一方の辺１２ａの近傍に設けられることが好ましい。これより、第１又は２接続部と外部とをつなぐワイヤが第１主面を覆う範囲を小さくすることができるため、第１主面における光取出し面積を大きくすることができる。
【００２１】
第１及び第２接続部は、第１及び第２接続部の各中心点を結ぶ直線（図示なし）が、一方の辺１２ａと平行であることが好ましい。さらに好ましくは、第１及び２接続部は、一方の辺１２ａの中点と他方の辺１２ｂの中点とを結ぶ直線（図示なし）に関して対称であることが良い。これより、前記した直線を境界として第１接続部が設けられる側と第２接続部が設けられる側とは、同一の電流密度分布となり、輝度ムラを抑制することができる。
【００２２】
（第１延伸部及び第２延伸部）
第１延伸部２３は、第１接続部２１から延伸する部位であり、第２延伸部２４は、第２接続部２２から延伸する部位であり、第１及び第２接続部（２１、２２）に供給された電流を第１主面の平面方向に供給するための電極である。
【００２３】
第１及び第２延伸部（２３、２４）は、図１に示すように、第１主面１１ａの他方の辺１２ｂ側に向かって延伸する。好ましくは、他方の辺１２ｂの近傍まで延伸するのが良い。これより、一方の辺１２ａ側から他方の辺１２ｂ側までの広範囲に電流を供給することができる。また、第１及び２延伸部は、第１接続部及び第２接続部の各中心点を結ぶ直線（図示なし）に対して垂直に延伸する、すなわち、第１主面１１ａにおける一方の辺１２ａに対して直交する辺と平行して延伸することが好ましい。なお、第１及び第２延伸部は、一方の辺１２ａに対して直交する辺と完全に平行でなく多少角度を有しても良い。
【００２４】
なお、本実施形態では、第１及び第２接続部として接続部を２つ設けて、それぞれに後記する第３及び第４延伸部を設けるが、第１主面の大きさを考慮して、接続部を追加して設け、追加した接続部に延伸部を設けても良い。
【００２５】
（第３延伸部及び第４延伸部）
第３延伸部２５は、第１延伸部２３から延伸する部位であり、第４延伸部２６は、第２延伸部２４から延伸する部位であり、第１及び第２延伸部ではカバーされない第１主面の領域に電流を供給するための電極である。
【００２６】
本実施形態では、第１延伸部２３から延伸する第３延伸部２５が２つ、第２延伸部２４から延伸する第４延伸部２６が１つ設けられており、第４延伸部２６が２つの第３延伸部で挟まれた領域において第１延伸部に向かって第３延伸部と対向するように延伸する。すなわち、第３延伸部２５と第４延伸部２６とが櫛状に互い違いで設けられる。これより、第１主面１１ａにおける第１延伸部と第２延伸部とで挟まれた領域にバランスよく電流を供給することができる。
【００２７】
ここで、第３延伸部２５は、第４延伸部に対向し一方の辺１２ａ側に設けられる方を第３延伸部２５ａ、第４延伸部に対向し他方の辺１２ｂ側に設けられる方を第３延伸部２５ｂとする。第３延伸部２５と第４延伸部２６との間隔は、第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなる。すなわち、図１に示すように、第４延伸部２６と第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｂ）は、第４延伸部２６と第３延伸部２５ａとの間隔（間隔Ａ）よりも小さいことが好ましい。これより、第４延伸部２６と第３延伸部２５ｂとの間の領域の電流密度を高めることができ、第１主面１１ａにおける電流密度分布の偏りを小さくすることができる。
【００２８】
第３延伸部２５の先端部と第２延伸部２４との間隔及び第４延伸部２６の先端部と第１延伸部２３との間隔は、第１及び第２接続部（２１、２２）から離れるに従って狭くなることが好ましい。すなわち、第３延伸部２５ａの先端部と第２延伸部２４との間隔、第４延伸部２４の先端部と第１延伸部２３との間隔、第３延伸部２５ｂの先端部と第２延伸部２４との間隔の順に狭くなることが好ましい。延伸部において枝分かれ部分が多いと、当該部分で電流集中が生じやすい。しかし、第３延伸部の先端部と第２延伸部とを離間させることにより、第１主面中における枝分かれ部分を減らし、当該部分における電流密度が過度に高くなることを抑制することができる。さらに、その間隔を第１及び第２接続部側に近いほど広くすることで、第３延伸部の先端部と第２延伸部との間、第４延伸部の先端部と第１延伸部との間で電流密度が過度に高くなることを抑制することができる。なお、第３延伸部は、第１延伸部から延伸して第２延伸部とつなげても良い。第４延伸部も同様に、第２延伸部から延伸して第１延伸部とつなげても良い。
【００２９】
第３及び第４延伸部（２５、２６）は、互いに平行であることが好ましい。これより、第３及び第４延伸部が延伸する方向における第３延伸部と第４延伸部との間隔が一定となり、その間の電流密度を均一にすることができる。
【００３０】
なお、本実施形態は、第３延伸部を２つ、第４延伸部を１つ設けているが、これに限定されることなく、第３延伸部を１つ、第４延伸部を２つにすることもできるし、さらに、発光素子又はその他の種々のパラメータを考慮して、第３及び第４延伸部の数を適宜選択しても良い。
【００３１】
また、本実施形態の第３及び第４延伸部は、直線状に延伸し、その先端が丸みを帯びた形状であるが、これに限定されない。例えば、ギザギザ状または波状に延伸しても良いし、その先端は角張っていても良い。
【００３２】
（第５延伸部）
第５延伸部２７は、第１延伸部２３の先端部と第２延伸部２４の先端部とをつなぐように延伸する部位であり、第１主面１１ａの他方の辺１２ｂ側に電流を供給するための電極である。
【００３３】
第５延伸部２７と第５延伸部に対向する第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｃ）は、第４延伸部２６と第５延伸部に対向する第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｂ）より小さいことが好ましい。より好ましくは、図１に示すように、第４延伸部２６と第３延伸部２５ａとの間隔（間隔Ａ）、第４延伸部２６と第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｂ）、第５延伸部２７と第３延伸部２５ｂとの間隔（間隔Ｃ）の順に狭くなること（すなわち、間隔Ａ＞間隔Ｂ＞間隔Ｃ）が良い。このような関係を満たすように第５延伸部を設けることで、第１主面上における第３延伸部２５ｂと第５延伸部２７とで挟まれた領域の電流密度分布が、第１主面上における第３延伸部２５ａと第４延伸部２６とで挟まれた領域及び第４延伸部と第３延伸部２５ｂとで挟まれた領域の電流密度分布と同様にできるため、第１主面のより広範囲で電流密度分布の偏りを小さくすることができる。
【００３４】
第５延伸部２７は、第３延伸部２５ｂと平行であることが好ましい。これより、第５延伸部が延伸する方向における第５延伸部２７と第３延伸部２５ｂとの間の電流密度を均一にすることができる。
【００３５】
第５延伸部２７から他方の辺１２ｂまでの距離（すなわち、第３及び第４延伸部のうち最も他方の辺１２ｂ側に設けられる延伸部から他方の辺１２ｂまでの距離）は、第３延伸部２５ａから一方の辺１２ａまでの距離（すなわち、第３及び第４延伸部のうち最も一方の辺１２ａ側に設けられる延伸部から一方の辺１２ａまでの距離）より短いことが好ましい。第３延伸部２５ａは第５延伸部より第１接続部側に配置されるために第１接続部から供給される電流量が多くなるので、第３延伸部２５ａから一方の辺１２ａまでの距離を長くすることで、第３延伸部２５ａと一方の辺１２ａとの間の電流密度が増大しすぎることを抑制する。一方、第５延伸部２７は第３延伸部より第１接続部から遠ざかって配置されるために第１接続部から供給される電流が少なくなるので、第５延伸部２７から他方の辺１２ｂまでの距離を短くすることで、第５延伸部２７と他方の辺１２ｂとの間の電流密度が増大できる。これより、第１主面の一方の辺１２ａ側と他方の辺１２ｂ側との電流密度分布の偏りを小さくすることができる。
【００３６】
第１電極２０の厚さは限定されないが、導電性の観点から、例えば０．１〜５μｍとすることが好ましい。また、第１電極の材料としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ等を用いることができ、本実施形態では、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜を用いた。なお、「Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ」は、図２に示す本発明の発光素子の断面図において下側から順にＴｉ、Ｐｔ及びＡｕが積層されていることを指す。
【００３７】
なお、第５延伸部を設けない場合でも、本発明の効果を得ることができる。
【００３８】
（第２電極）
第２電極３０は、第２主面側から半導体部１０に対して電流を供給するための電極であり、本実施形態では、発光素子１００が備える正負一対の電極のうち、正極であるｐ側電極として機能する。第２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、第１電極２０と対向している。
【００３９】
第２電極３０は、図２に示すように、第２電極直上に第１電極２０が形成されない程度に設けられるのが好ましい。第１電極と第２電極との位置関係をこのような関係とすることで、第１電極２０と第２電極３０との間を流れる電流が半導体部１０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。従って、半導体部内で比較的均一に発光するようになり、光取出し効率が向上する。
【００４０】
また、第２電極の面積は、第１電極の面積よりも大きく形成することが好ましい。発光素子は、第１及び第２電極の面積をこのような関係とすることで、電流を注入する領域の面積を大きくすることができ、発光効率が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、発光素子の放熱性を改善することができる。
【００４１】
第２電極の厚さは限定されないが、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、第２電極の材料としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｒｈ、ＲｈＯ、Ａｇ等を用いることができ、本実施形態では、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇの多層膜を用いた。
【００４２】
（支持基板）
支持基板４０は、電極や半導体部等の各部材を積層するためのものである。支持基板の面積は限定されず、半導体部の大きさによって適宜選択される。支持基板は、図２では半導体部より大きい面積を有するが、半導体部と同じ面積でも良い。また、支持基板の厚さは限定されないが、放熱性の観点から、例えば５０〜５００μｍとすることが好ましい。
【００４３】
支持基板の材料としては、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を用いることが好ましい。
【００４４】
（接合層）
接合層５０は、支持基板４０に第２電極３０及び第２保護膜７０を接合するとともに、支持基板４０を介して第２電極３０と後記する裏面メタライズ層８０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の上部に形成される。
【００４５】
接合層の厚さは限定されないが、接合性及び導電性の観点から、１〜５μｍとすることが好ましい。また、接合層の材料としては、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｚｎ等の金属材料及びこれらの合金を用いることができる。本実施形態では、ＴｉＳｉ２／Ｐｔ／Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｐｔの多層膜を用いた。なお、「ＴｉＳｉ２／Ｐｔ／Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ａｕ／Ｐｔ」は、図２に示す本発明の発光素子の断面図において下側から順にＴｉＳｉ２、Ｐｔ、Ａｕ、ＡｕＳｎ、Ａｕ及びＰｔが積層されていることを指す。
【００４６】
（第１保護膜）
第１保護膜６０は、半導体部１０及び第１電極２０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部材である。第１保護膜６０は、図２に示すように、第１電極２０及び半導体部１０の第１主面１１ａ上に形成される。但し、第１保護膜６０は、第１及び第２接続部の開口部の上部では開口されており、第１及び第２接続部が外部に露出されるように構成される。なお、第１保護膜６０は、図２では第１電極２０の側面と隣接しているが、第１電極２０と間隔を空けて設けることもできる。
【００４７】
第１保護膜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、ＳｉＯ２を用いた。第１保護膜の厚さは限定されないが、例えば０．２〜０．５μｍとすることが好ましい。
【００４８】
（第２保護膜）
第２保護膜７０は、半導体部１０及び第２電極３０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部材である。第２保護膜７０は、図２に示すように、接合層５０上における第２電極３０に隣接する領域に形成される。なお、第２保護膜７０は、図２では第２電極３０の側面と隣接しているが、間隔を空けて設けることもできる。
【００４９】
第２保護膜の厚さは限定されないが、例えば０．２〜０．５μｍとすることが好ましい。また、第２保護膜の材料としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２等を用いることができ、本実施形態では、Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｔｉ／Ｐｔの多層膜を用いた。
【００５０】
（裏面メタライズ層）
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が形成されている側と対向する側に形成される。
【００５１】
裏面メタライズ層の厚さは限定されないが、導電性の観点から、例えば０．５〜０．８μｍとすることが好ましい。本実施形態では、裏面メタライズ層を構成する材料として、Ａｕ／ＡｕＳｎ／Ｐｔ／ＴｉＳｉ２の多層膜を用いた。
【００５２】
なお、本実施形態では、発光素子１００は、支持基板４０、接合層５０、第１保護膜６０、第２保護膜７０及び裏面メタライズ層８０を備える構成としているが、これらの部材を備えなくても本発明の効果を得ることができる。
【００５３】
［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説明する。発光素子１００の製造方法は、半導体部形成工程と、第２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、第１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。
【００５４】
＜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半導体部、発光部及び第２半導体部からなる半導体部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、ドーパントなどを含むガスを供給して、第１半導体部、発光部および第２半導体部の順に形成させる。
【００５５】
＜第２電極形成工程＞
第２電極形成工程は、半導体部１０上に第２電極３０を形成する工程である。第２電極形成工程では、半導体部１０の第２半導体層上の表面に、レジストを用いて第２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、第２電極３０を形成する。
【００５６】
＜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半導体部上の表面に、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。
【００５７】
＜接合層形成工程＞
接合層形成工程は、半導体部１０、第２電極３０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、第２電極３０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。
【００５８】
＜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が同様に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。
【００５９】
＜第１電極形成工程＞
第１電極形成工程は、半導体部１０上に第１電極２０を形成する工程である。第１電極形成工程では、半導体部１０の第１半導体層上の表面に、レジストを用いて第１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、第１電極１０を形成する。そして、レジストを除去することによって、第１電極２０が形成されていない領域を形成する。なお、第１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。
【００６０】
＜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のうち第１電極２０の第１及び第２接続部（２１、２２）に相当する領域を除去し、第１及び第２接続部（２１、２２）を露出させる。
【００６１】
［第２実施形態］
以下、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、第２実施形態に係る発光素子２００を示す平面図である。発光素子２００は、発光素子１００と比べて第１電極２０の配置のみが異なる構成である。前記した発光素子１００と重複する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、発光素子２００は、前記した発光素子１００と、断面構造（図２）及び製造方法についてもほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
第２実施形態に係る発光素子２００の第１電極１２０は、図３に示すように、第１及び第２接続部（１２１、１２２）と、第１〜５延伸部（２３〜２７）と、を備え、第１及び第２接続部（１２１、１２２）が第１主面１１ａの矩形の隣接する２つの隅部（すなわち、第１主面の隣り合う２つの角部）に設けられ、第１延伸部２３は第１接続部１２１の第２接続部１２２側から第１接続部１２１と第２接続部１２２とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸しており、第２延伸部２４は第２接続部１２２の第１接続部１２１側から第１接続部１２１と第２接続部１２２とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸している構成を有する。
【００６３】
これより、第５延伸部２７の長さを短くすることができるため、発光部からの光が第５延伸部２７で遮られる面積は小さくなり、第１主面１１ａの光取出し面積を大きくすることができる。さらに、第１接続部１２１が第１主面１１ａの角部に設けられることで、ワイヤが第１主面１１ａからの光を遮断することなく第１接続部１２１から外部へ取り付けられる方向をより広範囲にできる。これより、発光素子を設計する際の自由度を高くすることができる。なお、第２接続部１２２についても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
ここで、第１延伸部２３は、第１接続部１２１から他方の辺１２ｂ側に直線として延伸することに限定されず、第１主面１１ａの一方の辺１２ａの中点と他方の辺１２ｂの中点とを結ぶ直線側に一旦延伸させた後に他方の辺１２ｂ側に延伸させるように、段階的に延伸させることもできる。第２延伸部２４についても同様の構成にすることができる。
【００６５】
［第３実施形態］
以下、第３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、第３実施形態に係る発光素子３００を示す平面図である。第３実施形態に係る発光素子３００は、図４に示すように、第２実施形態に係る発光素子２００と比べて第１電極の第１及び第２接続部の形状のみが異なる構成である。すなわち、発光素子２００における第１電極１２０の第１及び第２接続部（１２１、１２２）の形状は円形であるが、発光素子３００おける第１電極２２０の第１及び第２接続部（２２１、２２２）の形状は四角形である。なお、四角形は、４隅が角部であることに限定されず、丸みを帯びていても良いし、さらに、四角形を構成する辺が直線であることに限定されず、曲線となっていても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１００、２００、３００ 発光素子
１０ 半導体部
１１ａ 第１主面
１１ｂ 第２主面
１２ａ 一方の辺
１２ｂ 他方の辺
２０、１２０，２２０ 第１電極
２１、１２１、２２１ 第１接続部
２２、１２２、２２２ 第２接続部
２３ 第１延伸部
２４ 第２延伸部
２５、２５ａ、２５ｂ 第３延伸部
２６ 第４延伸部
２７ 第５延伸部
３０ 第２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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面及び第２主面を有する半導体部と、前記第１主面上に配置された第１電極と、前記第２主面上に配置された第２電極と、を備える発光素子であって、
前記第１主面の形状は、矩形であり、
前記第１電極は、前記矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺側に設けられた第１接続部及び第２接続部と、前記第１接続部から他方の辺に向かって延伸する第１延伸部と、前記第２接続部から前記他方の辺に向かって延伸する第２延伸部と、前記第１延伸部から前記第２延伸部に向かって延伸する２つの第３延伸部と、前記２つの第３延伸部で挟まれた領域において前記第２延伸部から前記第１延伸部に向かって延伸する第４延伸部と、を有し、
前記第３延伸部と前記第４延伸部との間隔は、前記第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第３延伸部の先端部と前記第２延伸部との間隔及び前記第４延伸部の先端部と前記第１延伸部との間隔は、前記第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなることを特徴とする請求項１に記載された発光素子。
【請求項３】
前記第１電極は、前記第１延伸部の先端部と前記第２延伸部の先端部とをつなぐ第５延伸部を有し、
前記第５延伸部と前記第５延伸部に対向する前記第３延伸部との間隔は、前記第４延伸部と前記第５延伸部に対向する前記第３延伸部との間隔より狭いことを特徴とする請求項１または２に記載された発光素子。
【請求項４】
前記第１主面は光取出し面であり、
前記第１及び第２接続部は、前記第１主面の矩形の隣接する２つの隅部に設けられることを特徴とする請求項３に記載された発光素子。
【請求項５】
前記第１延伸部は、前記第１接続部の前記第２接続部側から前記第１接続部と前記第２接続部とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸しており、
前記第２延伸部は、前記第２接続部の前記第１接続部側から前記第１接続部と前記第２接続部とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸していることを特徴とする請求項４に記載された発光素子。
【請求項１】
第１主面及び第２主面を有する半導体部と、前記第１主面上に配置された第１電極と、前記第２主面上に配置された第２電極と、を備える発光素子であって、
前記第１主面の形状は、矩形であり、
前記第１電極は、前記矩形の対向する一対の辺のうち一方の辺側に設けられた第１接続部及び第２接続部と、前記第１接続部から他方の辺に向かって延伸する第１延伸部と、前記第２接続部から前記他方の辺に向かって延伸する第２延伸部と、前記第１延伸部から前記第２延伸部に向かって延伸する２つの第３延伸部と、前記２つの第３延伸部で挟まれた領域において前記第２延伸部から前記第１延伸部に向かって延伸する第４延伸部と、を有し、
前記第３延伸部と前記第４延伸部との間隔は、前記第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第３延伸部の先端部と前記第２延伸部との間隔及び前記第４延伸部の先端部と前記第１延伸部との間隔は、前記第１及び第２接続部から離れるに従って狭くなることを特徴とする請求項１に記載された発光素子。
【請求項３】
前記第１電極は、前記第１延伸部の先端部と前記第２延伸部の先端部とをつなぐ第５延伸部を有し、
前記第５延伸部と前記第５延伸部に対向する前記第３延伸部との間隔は、前記第４延伸部と前記第５延伸部に対向する前記第３延伸部との間隔より狭いことを特徴とする請求項１または２に記載された発光素子。
【請求項４】
前記第１主面は光取出し面であり、
前記第１及び第２接続部は、前記第１主面の矩形の隣接する２つの隅部に設けられることを特徴とする請求項３に記載された発光素子。
【請求項５】
前記第１延伸部は、前記第１接続部の前記第２接続部側から前記第１接続部と前記第２接続部とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸しており、
前記第２延伸部は、前記第２接続部の前記第１接続部側から前記第１接続部と前記第２接続部とを結ぶ直線に対して垂直な方向に延伸していることを特徴とする請求項４に記載された発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２２２１９（Ｐ２０１２−２２２２１９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８０００（Ｐ２０１１−８８０００）
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
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