JP5177227B2 - 半導体発光素子及び半導体発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、素子自体のオープン不良が発生し難い半導体発光素子及びこの半導体発光素子を用いた半導体発光装置に関する。

窒化ガリウム等の窒化物半導体を用いた半導体発光素子は、紫外光や青色光、緑色光等の発光が可能であること、また、発光効率が高く低消費電力であること、さらに小型化が容易で機械的振動等に強く、長寿命で信頼性が高いこと等の特徴を備えているため、近年、大型ディスプレイや信号機、液晶表示装置のバックライト等への利用が急速に進んでいる。

半導体発光素子は、一般的に、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に発光層を備えた積層構造を有しており、ｎ型半導体層とｐ型半導体層から発光層に注入される電子と正孔の再結合によって光が発生する。そのため、発光層で発生する光を如何にして効率よく外部に取り出すかが発光素子としての特性（効率）を左右する重要な技術となる。

そこで、ｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上の一部に設けられたｎ側パッド電極と、ｎ側パッド電極と離間するようにｎ型半導体層上に広く設けられた発光層と、発光層上に設けられたｐ型半導体層と、ｐ型半導体層上の一部に設けられた絶縁体層と、ｐ型半導体層の露出面と絶縁体層とを覆う透光性電極層と、透光性電極層を挟んで絶縁体層と対向する位置に設けられたｐ側パッド電極と、を備えた構造を有する半導体発光素子が知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。

ｎ側パッド電極とｐ側パッド電極はそれぞれ、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に電圧を印加するために、ワイヤボンディング接続やバンプ接続によって、外部回路（電源）と接続される。このような半導体発光素子では、ｐ側パッド電極の直下における発光を抑制することができると共に、発光層からｐ側パッド層へと向かう光が、絶縁体層によって発光面（透光性電極層とｐ型半導体層の接触面）側へ反射されて発光面から出射されることで、高い発光出力を得ることができる。

また、別の例として、ｐ型半導体層上に接触抵抗の高い電極層または低導電性の半導体層を設け、この電極層上に透光性電極層にも接触するｐ側パッド電極を設ける構造が提案されている（例えば、特許文献６〜８参照）。このような構造では、ｐ側パッド電極の直下における発光を抑制することにより、高い発光出力が得られる。

しかしながら、特許文献１〜５及び特許文献６〜８に開示された構造の半導体発光素子では、透光性電極層に断線が生じやすいという共通の問題がある。この問題について図８を参照して説明する。図８（ａ）は従来の半導体発光素子におけるｐ側パッド電極の近傍の概略構造を示した断面図である。図８（ａ）に示すように、半導体発光素子１１０Ａは、ｐ型半導体層１１１の表面に絶縁体層又は接触抵抗の高い電極層若しくは低導電性の半導体層（以下「絶縁体層等１１２」という）が設けられ、これらを覆うように透光性電極層１１３Ａが設けられ、透光性電極層１１３Ａを挟んで絶縁体層等１１２と対向する位置にｐ側パッド電極１１４Ａが設けられた構造を有している。透光性電極層１１３Ａは、通常、スパッタ法により形成されるため、図８（ａ）に破線で示した透光性電極層１１３Ａの段差部Ｓ（絶縁体層等１１２の側面部）で、透光性電極層１１３Ａの膜厚は薄くなり、この段差部Ｓで電流集中による破壊、断線（所謂、オープン不良）が生じやすくなる。

このような問題を解決するために、図８（ｂ）に示す概略構造を備えた別の半導体発光素子が提案されている（例えば、特許文献９〜１３参照）。この半導体発光素子１１０Ｂは、ｐ型半導体層１１１の表面に絶縁体層等１１２が設けられ、絶縁体層等１１２とほぼ同じ高さの透光性電極層１１３Ｂがｐ型半導体層１１１上に設けられ、ｐ側パッド電極１１４Ｂが絶縁体層等１１２を覆うと共に透光性電極層１１３Ｂの一部を覆うように設けられた構造を有しており、ｐ側パッド電極１１４Ｂと透光性電極層１１３Ｂの接触面積を広く取ることによって、その接触面での電流集中の発生を防いでいる。

特開平８−２５０７６８号公報 特開平９−３６４３１号公報 特開平９−１２９９２１号公報 特開２００４−１４０４１６号公報 特開平９−１２９９２２号公報 特開平１１−４０２０号公報 特開平１１−８７７７２号公報 特開２００３−１７４１９６号公報 特開平１０−１７３２２４号公報 国際公開第ＷＯ９８／４２０３０号パンフレット 特開２０００−１２４５０２号公報 特開２００２−３５３５０６号公報 特開２００３−１２４５１７号公報

しかしながら、図８（ｂ）に示す半導体発光素子１１０Ｂのように、ｐ側パッド電極１１４Ｂの面積を広げると、ｐ側パッド電極１１４Ｂによって光が吸収される面積が増えて、発光面積が小さくなるという問題がある。一方で、ｐ側パッド電極１１４Ｂと透光性電極層１１３Ｂとの接触面積を狭くすると、図８（ａ）に示した半導体発光素子１１０Ａと同様に、電流集中によってオープン不良が生じるおそれがある。

ここで、一般的に、半導体発光素子を用いて発光装置を構成する場合には、複数の半導体発光素子が直列に接続される。そのため、１個の半導体発光素子の透光性電極層にオープン不良が生じると、その半導体発光素子が発光しなくなるだけでなく、全ての半導体発光素子へ電流が流れなくなり、発光装置としての機能が失われることとなるため、このような事態の発生を回避する必要がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、透光性電極層に断線が生じた場合に、電流経路が確保されて半導体発光素子自体のオープン不良の発生を回避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。また、本発明は、この半導体発光素子を用いた半導体発光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体発光素子は、第１半導体層と、前記第１半導体層上に設けられた発光層と、前記第１半導体層上に前記発光層と離間して設けられた第１パッド電極と、前記発光層上に設けられた第２半導体層と、前記第２半導体層上の一部の領域に設けられ、その厚さ方向に貫通する孔部を備えた絶縁体層と、前記第２半導体層の他の領域から前記絶縁体層の上面の一部まで連続して設けられた透光性電極層と、前記絶縁体層の前記孔部を通じて前記第２半導体層と接触すると共に、前記透光性電極層を挟んで前記絶縁体層と対向する位置に前記透光性電極層と接触するように設けられた第２パッド電極と、を備え、前記第２パッド電極と前記第２半導体層の接触抵抗が、前記透光性電極層と前記第２半導体層の接触抵抗よりも大きいことを特徴とする。

このような半導体発光素子では、透光性電極層に断線が生じていない状態では、透光性電極層と第２半導体層の接触抵抗と、第２パッド電極と第２半導体層の接触抵抗との違いによって、第２パッド電極と第２半導体層との間では実質的に電流が流れることなく、透光性電極層と第２半導体層との間で電流が流れる。そして、透光性電極層に断線が生じた状態になったときには、第２パッド電極と第２半導体層の接触面を電流が流れ、第２半導体層／発光層／第１半導体層の過電圧破壊による電流経路が形成される。そのため、このような半導体発光素子を複数用いて発光装置を構成した場合には、１個の半導体発光素子において透光性電極層に断線が生じても、電流経路が確保されるために、他の半導体発光素子を発光可能な状態に維持することができる。

本発明に係る半導体発光素子は、前記第２パッド電極が前記孔部内で第２半導体層と接触する第１の領域と、前記第１の領域の周囲に、前記絶縁体層と前記透光性電極層と前記第２パッド電極とが積層された第２の領域と、前記第２の領域の周囲に、前記第２半導体層上に前記透光性電極層が設けられた第３の領域とを備える構成としても構わない。
そして、前記第２パッド電極は、上方から見て、前記第２パッド電極の外縁が前記絶縁体層の外縁よりも内側に位置するか又はその外縁と重なるように設けられていることとしてもよい。
また、前記絶縁体層は、コア部と、前記コア部から延設された延伸部と、を備えており、前記コア部に前記孔部が設けられ、前記第２パッド電極は、前記絶縁体層のコア部上に設けられた当該第２パッド電極のコア部と、前記絶縁体層の延伸部上に設けられた当該第２パッド電極の延伸部と、を備えることとしてもよい。
また、本発明に係る半導体発光素子では、前記絶縁体層の厚さは１０〜５００ｎｍであり、前記透光性電極層の厚さは２０〜４００ｎｍであり、前記第２パッド電極の厚さは４００〜２０００ｎｍであることが好ましい。
このような構成とすることにより、前記透光性電極層と前記第２パッド電極の抵抗を小さく抑えることができる。また、透光性電極層に断線が生じていないときには、第２パッド電極からその直下に向けての電流集中の発生を防止することができる。

本発明に係る半導体発光素子では、前記絶縁体層の孔部の開口形状は円形または略円形であり、その開口面積が、前記絶縁体層が前記第２半導体層と接する面積の８０％以下であることが好ましい。
絶縁体層の孔部の開口形状は第２パッド電極と第２半導体層の接触面の形状であるから、この形状を円形または略円形とすることにより、透光性電極層が断線した場合にこの接触面を通過する電流の分布を均一にすることができる。また、絶縁体層における孔部の開口面積を、絶縁体層が第２半導体層と接する面積の８０％以下とすることにより、第２パッド電極による光の吸収を小さく抑えることができる。

本発明に係る半導体発光素子では、前記絶縁体層の孔部の平均直径が１６μｍ以上であることが好ましい。
このような構成により、半導体発光素子にオープン不良が発生することを防止することができる。

本発明に係る半導体発光素子では、前記第１半導体層が所定の基板上に設けられていることが好ましい。
半導体発光素子を所定の基板上に形成することで、複数の半導体発光素子を備えた半導体発光装置を構成することが容易となる。

本発明に係る半導体発光装置は、前記第１半導体層が所定の基板上に設けられてなる半導体発光素子を複数有し、少なくとも２つの前記半導体発光素子が直列に接続されてなることを特徴とする。

また、本発明に係る別の半導体発光装置は、所定の基板上に前記半導体発光素子が複数設けられ、少なくとも２つの前記半導体発光素子が直列に接続されてなることを特徴とする。
これらの本発明に係る半導体発光装置では、１個の半導体発光素子が発光できなくなっても、半導体発光装置全体が点灯しなくなるという事態の発生を防止することができる。

本発明に係る半導体発光素子によれば、透光性電極層に断線が発生しても、第２パッド電極と第２半導体層とが直接に接触しているために、この接触面を通して電流が流れることで電流経路が形成され、半導体発光素子自体のオープン不良の発生を防止することができる。こうして、複数の半導体発光素子を用いてなる半導体発光装置において、また１つの基板上に複数の半導体発光素子が設けられた半導体発光素子において、１個の半導体発光素子が発光できなくなっても、発光装置全体が点灯しなくなるという事態の発生を防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の構造を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は矢視Ａ−Ａ断面図であり、（ｃ）は矢視Ｂ−Ｂ断面図である。 図１の半導体発光素子を用いて構成される発光装置の概略構成を表した模式図であり、（ａ）は直流電源を用いる接続構造の一例であり、（ｂ）は交流電源を用いる接続構造の一例である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の概略構造を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の概略構造を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子の概略構造を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子の概略構造を示す、（ａ）は矢視Ｃ−Ｃ断面図であり、（ｂ）は矢視Ｄ−ｄ断面図である。 オープン不良発生電圧（印加電圧）と、破壊率および累積破壊率との関係を示すグラフである。 （ａ）は従来の半導体発光素子の構造の一例を示す断面図であり、（ｂ）は従来の半導体発光素子の構造の別の例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
《第１実施形態》
図１（ａ）に本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の概略構造を表した平面図を示し、図１（ｂ）に図１（ａ）に示す矢視Ａ−Ａ断面図を示し、図１（ｃ）に図１（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂ断面図を示す。この半導体発光素子１０は、基板１１と、第１半導体層１２と、発光層１３と、第２半導体層１４と、絶縁体層１５と、透光性電極層１６と、第１パッド電極１７と、第２パッド電極１８とを備えている。

図１には、１枚の基板１１に１個の半導体発光素子１０が形成された形態を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、１枚の基板１１の表面に複数の独立した第１半導体層１２を設け、それぞれの第１半導体層１２上に前記した各層及び各電極を形成してもよい。以下、半導体発光素子１０の前記した各構成要素について説明する。

［基板］
基板１１には、第１半導体層１２を構成する半導体（化合物）をエピタキシャル成長させることが可能な格子整合性を有する材料が用いられ、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃（サファイア），ＭｇＡｌ₂Ｏ₄（スピネル），ＳｉＣ，ＳｉＯ₂，ＺｎＳ，ＺｎＯ，Ｓｉ，ＧａＡｓ，Ｃ（ダイヤモンド），ＬｉＮｂＯ₃（ニオブ酸リチウム），Ｎｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂（ネオジウムガリウムガーネット）等からなるものが挙げられる。基板１１の面積及び厚さ等には、特に制限はない。

［第１半導体層］
基板１１の表面に形成される第１半導体層１２は、III−Ｖ族化合物半導体にｎ型ドーパントをドープしてなるｎ型半導体材料で構成される。III−Ｖ族化合物半導体としては、例えば、ＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮ又はこれらの混晶であるＩｎ_αＡｌ_βＧａ_1-α-βＮ（０≦α，０≦β，０＜α＋β≦１）、Ｉｎ_αＡｌ_βＧａ_1-α-βＮにおけるIII族元素の一部又は全部をＢ等で置換したり、Ｎの一部をＰ，Ａｓ，Ｓｂ等の別のＶ族元素で置換したりしたIII−Ｖ族化合物半導体，ＧａＡｓ系化合物半導体（例えば、ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ等），ＩｎＰ系化合物半導体（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ等），ＧａＡｓ系化合物半導体とＩｎＰ系化合物半導体の混晶であるＩｎＧａＡｓＰ等のIII−Ｖ族化合物半導体等が挙げられる。また、ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓ，Ｏ，Ｔｉ，Ｚｒ等のＩＶ族またはＶＩ族元素が挙げられる。

［第２半導体層］
発光層１３の表面に形成される第２半導体層１４は、III−Ｖ族化合物半導体にｐ型ドーパントをドープしてなるｐ型半導体材料で構成される。第２半導体層１４に用いられるIII−Ｖ族化合物半導体は、第１半導体層１２に用いられるIII−Ｖ族化合物半導体と同じであるので、ここでの列記を省略する。ｐ型ドーパントとしては、Ｂｅ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｃａ等が挙げられる。

［発光層］
発光層１３は、所定の電源に接続される第１パッド電極１７の設置領域を第１半導体層１２上に確保した上で、第１パッド電極１７と離間するように、第１半導体層１２の表面に形成される。発光層１３は、第１半導体層１２と第２半導体層１４とからそれぞれ注入される電子と正孔の再結合によって生成するエネルギを光として放出する機能を担う層であり、この機能を効率よく発現させるために、量子構造として井戸層と障壁層とを含む量子井戸構造を有していることが好ましい。

具体的に、発光層１３を構成する半導体材料は、ノンドープ型半導体、ｎ型不純物ドープ半導体及びｐ型不純物ドープ半導体のいずれであってもよいが、特に、ノンドープ型半導体又はｎ型不純物ドープ半導体を用いることが好ましい。ここで、井戸層にアンドープ型半導体を用い、障壁層にｎ型不純物ドープ半導体を用いてもよい。量子井戸構造では、井戸層にドープするドーパントの種類とドープ量とによって、発光層１３で生成する光の波長を調整することができる。例えば、発光層１３がIII−Ｖ族化合物半導体からなる場合には、６０〜６５０ｎｍ付近、好ましくは３８０〜５６０ｎｍの波長の光を発光することができるが、井戸層がＡｌを含むことによって、従来のＩｎＧａＮの井戸層では困難な波長域、具体的には、ＧａＮのバンドギャップエネルギである波長３６５ｎｍ付近又はこれより短い波長の光を得ることができる。したがって、半導体発光素子１０の用途等に応じて、発光波長を調整すべく、井戸層にドープするドーパントの種類とドープ量とを設定すればよい。

［第１半導体層／発光層／第２半導体層の変形例］
ここで、第１半導体層１２／発光層１３／第２半導体層１４の変形例について、簡単に説明する。第１の変形例としては、第１半導体層１２として、基板１１上にコンタクト層／クラッド層をこの順に積層した構造としたものが挙げられ、同様に、第２半導体層１４として、発光層１３上にクラッド層／コンタクト層をこの順に積層した構造のものが挙げられる。第２の変形例としては、基板１１と第１半導体層１２との間にバッファ層を形成して、このバッファ層上に発光層１３を形成し、また、第２半導体層１４上にもバッファ層を形成し、このバッファ層上に絶縁体層１５及び透光性電極層１６を設けた構造のものが挙げられる。第３の変形例としては、第１半導体層１２及び第２半導体層１４をそれぞれ、アンドープ型半導体からなる層とドープされた半導体からなる層とを交互に積層した多層構造としたものが挙げられる。

［第１パッド電極］
第１パッド電極１７は、所定の電源と第１半導体層１２とを電気的に接続する端子としての役割と、複数の半導体発光素子１０を直列接続するための端子としての役割とを担う（後記する図２参照）。半導体発光素子１０では、図１（ａ），（ｃ）に示されるように、第１半導体層１２の上面の一部を切り欠いて形成された段差面の上に、第１パッド電極１７を形成することにより、第１半導体層１２の上面に形成されている発光層１３と第１パッド電極１７とを離間（直接に接触させていないこと）させている。なお、第１パッド電極１７は、第１半導体層１２に切り欠きを設けることなく、発光層１３と離間（電気的絶縁）するように第１半導体層１２の同一面上に設けてもよい。

第１パッド電極１７は第１半導体層１２と低抵抗な状態で接触している。以下、本明細書では、半導体発光素子１０の駆動電圧の範囲内で、半導体材料と電極材料とが低抵抗で接触している状態を「オーミック接触」といい（よって、第１パッド電極１７は第１半導体層１２とオーミック接触している）、これに対して、オーミック接触よりも高抵抗で接触している状態を「ショットキー接触」ということとし、オーミック接触面とショットキー接触面が並列接続されている構成部分においてオーミック接触面に電流が流れる状態では、実質的にショットキー接触面には電流は流れない程度の抵抗差があるものとする。

このような観点から、第１パッド電極１７としては、第１半導体層１２との接触抵抗が小さい材料であるＴｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｇ，ＩＴＯまたはこれらの少なくとも１つを含む合金を、第１半導体層１２と接する層とする単層又は多層構造を有するものが好ましく、特にＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｉｒ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金／Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ等の多層構造を用いると、第１パッド電極１７と第２パッド電極１８とを同時に形成することができ、好ましい。この多層構造として具体的には、Ｔｉ／Ｒｈ／Ａｕを、２ｎｍ／２００ｎｍ／５００ｎｍとした多層構造が挙げられる。

［絶縁体層］
絶縁体層１５は、発光層１３から放出される光を反射して、第２パッド電極１８による光の吸収を低減する機能を有する。そのために絶縁体層１５としては、第２半導体層１４よりも光の屈折率の小さい材料、例えば、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＮ，ＭｇＦ₂，ＣａＦ₂，ＬｉＦ，ＡｌＦ₃，ＢａＦ₂，ＹＦ₃，ＬａＦ₃，ＣｅＦ₃，Ｙ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅等が用いられる。

また、絶縁体層１５は、第２半導体層１４に均一に電流を流す機能を有する。すなわち、絶縁体層１５を設けない場合には、透光性電極層１６において第２パッド電極１８の直下に位置する領域に第２パッド電極１８からの電流が集中してしまい、これによって、第２半導体層１４に均一に電流が流れなくなって、発光層１３の面積を有効に利用できずに発光効率が低下してしまうおそれがある。しかし、絶縁体層１５を設けることにより、第２パッド電極１８の直下に位置する領域における電流集中の発生を抑制し、発光効率の低下を抑制することができる。

絶縁体層１５の厚さは１０〜７５０ｎｍとすることが好ましい。厚さが１０ｎｍ未満の場合には、前記した電流集中の抑制が効果的に得られ難い。一方、厚さが７５０ｎｍを超えると、透光性電極層１６を形成した際に、透光性電極層１６において絶縁体層１５の側面近傍に形成される部分の厚さが、絶縁体層１５の厚さに起因して薄くなってしまう。こうして透光性電極層１６に膜厚の薄い部分が形成されてしまうと、この部分で第２パッド電極１８からの電流集中によるオープン不良が発生しやすくなるという問題が生じる。絶縁体層１５の厚さは、より好ましくは、２５０〜６００ｎｍとされる。

絶縁体層１５は孔部１９を備えている。この孔部１９の役割と、その形状設定の条件については、後に、第２パッド電極１８と第２半導体層１４の接触面の機能について説明する際に併せて説明することとする。

［透光性電極層］
透光性電極層１６は、絶縁体層１５の孔部１９を被覆することなく、絶縁体層１５の上面を被覆すると共に、第２半導体層１４上において絶縁体層１５が設けられていない略全領域を被覆するように、設けられている。透光性電極層１６は、第２パッド電極１８と第２半導体層１４とを電気的に接続し、第２半導体層１４へ電流を供給する役割を担っている。半導体発光素子１０の通常の使用状態（透光性電極層１６に断線が発生していない状態をいう。以下同様）では、透光性電極層１６を介して第２パッド電極１８と第２半導体層１４との間で電流が流れるように、透光性電極層１６と第２半導体層１４とはオーミック接触している。

また、透光性電極層１６は、発光層１３からの光を透過して外部に放出する役割を担う。そのため、透光性電極層１６には、特に、発光層１３で発生する光の波長域における光透過率が大きい材料が好適に用いられる。例えば、透光性電極層１６としては、Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｗ，Ｔｉから選ばれる少なくとも１種を含む酸化物、具体的には、ＩＴＯ，ＩＺＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，ＴｉＯ₂及びこれらの複合酸化物が挙げられる。なお、透光性電極層１６としては、Ｎｉ／Ａｕ積層膜を用いることもできる。

透光性電極層１６の膜厚は、第２半導体層１４において絶縁体層１５の直下にあたる部分以外の領域に均一な電流を流すことにより発光層１３を広い範囲で均一に発光させることができると共に、透光性電極層１６による発光層１３からの光の吸収を抑制するために、２０〜４００ｎｍとすることが好ましい。

なお、透光性電極層１６について、第２半導体層１４の上面部分の膜厚及び絶縁体層１５の上面部分の膜厚に比べて、絶縁体層１５の側面近傍部分の膜厚が薄くなっている。これは、絶縁体層１５の膜厚と透光性電極層１６の成膜方法（後記する）に起因するものであり、この点では、先に従来技術として説明した図８（ａ）に示した構造と同じ構造を有している。

［第２パッド電極］
第２パッド電極１８は、所定の電源と透光性電極層１６とを電気的に接続する端子としての役割と、複数の半導体発光素子１０を直列接続又は並列接続するための端子としての役割とを担う。発光層１３で発生する光が第２パッド電極１８によって吸収されないように、第２パッド電極１８は、上方から見て、第２パッド電極１８の外縁が絶縁体層１５の外縁よりも内側に位置するか又はその外縁と重なるように、絶縁体層１５の上方において透光性電極層１６の表面に設けられている。

第２パッド電極１８は、絶縁体層１５の孔部１９を通して第２半導体層１４と接触している。ここで、第２パッド電極１８と第２半導体層１４の接触抵抗は、透光性電極層１６を介した第２パッド電極１８と第２半導体層１４との間の接触抵抗よりも大きい。つまり、第２パッド電極１８と第２半導体層１４とは、ショットキー接触している。そのため、半導体発光素子１０の通常の使用状態では、前記したように、第２パッド電極１８から透光性電極層１６を介して第２半導体層１４へと電流が流れるが、絶縁体層１５の孔部１９を通して第２パッド電極１８から第２半導体層１４へ直接には電流は流れないようになっている。

第２パッド電極１８としては、第２半導体層１４との接触抵抗が大きい材料であるＴｉ，Ｗ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｈｆ，Ｙ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｖ，Ｍｎ，Ｇｄ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｔａ，Ｃｒ又はこれらの少なくとも１つを含む合金を第２半導体層１４と接する層とする単層又は多層構造を有していることが好ましく、特に第２半導体層１４と接するようにＴｉを設けることで、第２半導体層１４に用いられるｐ型半導体に対する接触ではショットキー接触となるが、第１半導体層１２に用いられるｎ型半導体層及び透光性電極層１６として用いられる各種酸化物電極等に対する接触ではオーミック接触となるため、第１パッド電極１７と第２パッド電極１８との同時形成に好適である。よって、Ｔｉ／Ｒｈ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｉｒ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金／Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ等の多層構造を用いることが好ましい。

［第２パッド電極と第２半導体層とのショットキー接触の機能］
前記したように、透光性電極層１６の膜厚は、絶縁体層１５の側面近傍部分で薄くなっている。したがって、この部分での電流集中等によって断線が発生する事態が起こり得る。透光性電極層１６の断線時には、第２パッド電極１８から透光性電極層１６を介して第２半導体層１４へと電流が流れなくなる。しかしながら、半導体発光素子１０では、透光性電極層１６の断線時には、第２パッド電極１８と第２半導体層１４のショットキー接触面（以下単に「ショットキー接触面」という）を通して、第２パッド電極１８から第２半導体層１４へと電流が流れる。このときの電流によって、第１半導体層１２／発光層１３／第２半導体層１４が過電圧破壊し、ショート状態となることで、電流経路が確保される。そのため、例えば、複数の半導体発光素子１０を直列に接続してなる発光装置では、透光性電極層１６が断線した半導体発光素子は、発光しなくなるが電流経路は確保されるため、その他の半導体発光素子については電流の供給が停止することがないので、発光状態を維持することができる。

絶縁体層１５に設けられた孔部１９の平面形状は、ショットキー接触面の形状となる。この形状を円形または略円形とすることにより、透光性電極層１６の断線時にショットキー接触面を通過する電流の分布が均一となりやすく、第１半導体層１２／発光層１３／第２半導体層１４が過電圧破壊する際に、ショットキー接触面から第１パッド電極１７に向かう電流経路を確実に形成することができる。

ショットキー接触面の面積は絶縁体層１５における孔部１９の開口面積に等しく、孔部１９の開口面積は、絶縁体層１５が第２半導体層１４と接する面積の８０％以下であることが好ましい。これは、半導体発光素子１０の通常の使用時では、第２パッド電極１８はショットキー接触面を通して発光層１３で発光する光を吸収してしまうために、ショットキー接触面の面積を小さくすることによって、第２パッド電極１８による光の吸収を小さく抑えることができるからである。

絶縁体層１５の孔部１９の平均直径は１６μｍ以上であることが好ましい。ここで平均直径とは、孔部１９の平面形状（すなわちショットキー接触面の形状）が円形ではない場合、例えば、楕円である場合には長径と短径の平均値をいい、正方形である場合には、正方形の面積と同じ面積を有する円の直径をいう。後記する実施例に示すように、孔部１９の平均直径を１６μｍ以上とすることにより、透光性電極層１６にオープン不良が発生した際に、確実にショットキー接触面を通る電流により第１半導体層１２／発光層１３／第２半導体層１４を過電圧破壊して、電流経路を形成することができる。

なお、第２パッド電極１８には、電源又は他の半導体発光素子１０との接続のためにボンディングワイヤが取り付けられるが、このボンディングワイヤを第２パッド電極１８の上面中央（絶縁体層１５の孔部１９の上方にあたる領域）に取り付けることが好ましい。これにより、第２パッド電極１８における電流の流れを均一にすることができ、透光性電極層１６の断線時には、直下のショットキー接触面へ電流が流れやすくなることで、第１半導体層１２／発光層１３／第２半導体層１４を過電圧破壊しやすくなり、電流経路が形成されやすくなる。

［発光装置］
図２に、前記した第１実施形態に係る半導体発光素子を用いて構成される発光装置の概略構成（すなわち半導体発光素子の接続構造）を表した模式図を示す。ここで、図２（ａ）には直流電源を用いる接続構造の一例が示されており、図２（ｂ）には交流電源を用いる接続構造の一例が示されている。なお、図２に示す各発光装置を構成する半導体発光素子１０の構造は図１との対比から明らかであるので、図２では半導体発光素子１０の構成要素の説明を省略している。

図２（ａ）に示した発光装置は、複数（図２（ａ）では１２個を例示している）の半導体発光素子１０をボンディングワイヤで１列に直列接続した構造を有しており、直流電源を用いて半導体発光素子１０を同時に点灯させることができるようになっている。図２（ｂ）に示した発光装置は、複数（図２（ｂ）では６個）の半導体発光素子１０をボンディングワイヤで直列接続してなる２列のユニットが交流電源に対して並列接続され、各列で電流の流れる方向が逆になる（一方の列のユニットに電流が流れているときには、他方の列のユニットには電流は流れない）構造を有している。つまり、図２（ｂ）の発光装置では、交流電源から出力される交流の周波数に依存して、列毎に交互に半導体発光素子１０が発光する構造となっている。

これらの発光装置では、１個の半導体発光素子１０でその透光性電極層１６に断線（破壊）が生じても、第２パッド電極１８と第１パッド電極１７との間に、前記したショットキー接触面と第１半導体層１２／発光層１３／第２半導体層１４とを通る電流経路が形成されることにより、半導体発光素子１０にオープン不良が発生することが抑制される。これにより、１個の半導体発光素子１０が発光できなくなっても、残りの１１個の半導体発光素子１０を点灯可能な状態に維持することができる。なお、例えば、図２（ａ），（ｂ）において、１２個の半導体発光素子１０は、１枚の基板上に設けられていてもよい。また、図２（ａ），（ｂ）に示した１２個の半導体発光素子１０からなる発光装置をさらに直列に複数接続して、新たな発光装置を構成することができる。

［半導体発光素子の製造方法］
半導体発光素子１０の製造方法は、概略、
（１）基板表面への第１半導体層１２，発光層１３及び第２半導体層１４の成膜、
（２）絶縁体層１５と透光性電極層１６の成膜、
（３）第１パッド電極１７の形成のための一部領域のエッチング、
（４）第１パッド電極１７と第２パッド電極１８の形成、の順で行うことができる。以下、これら（１）〜（４）の工程について説明する。

〔第１半導体層，発光層及び第２半導体層の成膜〕
所定の半導体材料及びドーパント等の元素を含むガスを用いて、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法），ＨＤＶＰＥ（ハライド気相成長法），ＭＢＥ（分子線気相成長法），ＭＯＭＢＥ（有機金属分子線気相成長法）等の各種気相成長法を用いて、洗浄された基板１１の表面に半導体（化合物）を気相成長させることにより行うことができる。このとき、成膜する半導体層（ｎ型半導体からなる第１半導体層１２／発光層１３／ｐ型半導体からなる第２半導体層１４）の構成元素に応じて使用するガス種を変更し、また、各半導体層の膜厚に応じて成膜時間を調整することで、これらを連続して成膜することができる。

〔絶縁体層と透光性電極層の成膜〕
第２半導体層１４の表面の一部に、平板リング状の絶縁体層１５を成膜する。この絶縁体層１５の成膜は、例えば、フォトマスクを用いたスパッタリング法等によって、所定の領域に絶縁体層１５の構成材料を堆積させ、その後、フォトマスクを除去することにより、行うことができる。

透光性電極層１６の成膜は、例えば、絶縁体層１５が形成された後に、Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｎ及びＧａから選ばれる少なくとも１種を含む導電性酸化物を全面に形成し、その後、透光性電極層１６が不要な領域（すなわち、絶縁体層１５の孔部１９（及びその周辺）の領域と、第１パッド電極１７を形成するための領域）に対してエッチングを施すことにより、形成することができる。

〔第１パッド電極１７の形成のための一部領域のエッチング〕
第１パッド電極１７を形成する領域を除いてエッチングマスクを設け、ドライエッチング等により、第１半導体層１２の途中の厚さまでエッチングを行い、その後、エッチングマスクを除去する。こうして、第１パッド電極１７を設けるための領域を形成することができる。

〔第１パッド電極と第２パッド電極の形成〕
第１パッド電極１７と第２パッド電極１８の形成は、例えば、第１パッド電極１７と第２パッド電極１８を形成する領域が露出するようにレジストパターンを形成した後、スパッタ法等を用いて、Ｔｉ／Ｒｈ／Ａｕを逐次成膜し、第１パッド電極１７と第２パッド電極１８を同時に形成することができる。その後、レジストパターンを除去すればよい。なお、半導体発光素子１０の製造方法は、上記プロセスに限定されるものではない。例えば、第１半導体層１２／発光層１３／第２半導体層１４を形成した後に、第１パッド電極１７を形成する領域をエッチングにより形成し、その後、第１パッド電極１７を形成し、続いて、絶縁体層１５、透光性電極層１６、第２パッド電極１８を逐次形成してもよい。

《第２実施形態》
図３に本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の概略構造を表した平面図を示す。図３に示す半導体発光素子１０Ａの構成要素であって、図１に示した半導体発光素子１０の構成要素と同じ機能を有するものについては、図面及び本説明では同じ符号を用いるものとし、後に説明する第３、第４実施形態にそれぞれ係る半導体発光素子についても同様とする。

図３は図１（ａ）と同様の形態で描かれており、半導体発光素子１０Ａは、平面略正方形の形状を有し、基板１１と、基板１１上に形成された第１半導体層１２（基板１１と重なる）と、第１半導体層１２上の隅部に設けられた第１パッド電極１７と、第１半導体層１２上に第１パッド電極１７と離間して設けられた発光層１３と、発光層１３上に設けられた第２半導体層１４（発光層１３と重なる）と、第２半導体層１４上に設けられた絶縁体層１５とを備えている。

この絶縁体層１５は、第２半導体層１４上の一部であって第１パッド電極１７が設けられている隅部と対角位置にある隅部に設けられた略円形状のコア部と、このコア部から第２半導体層１４の辺方向に沿って延設された延伸部とを備えている。このような絶縁体層１５の形状は、第２パッド電極１８の形状に対応させたものである。そして、このコア部の略中央に、厚さ方向に貫通する孔部１９が設けられている。

半導体発光素子１０Ａはまた、絶縁体層１５の孔部１９を被覆することなく絶縁体層１５の上面を被覆すると共に、第２半導体層１４上において絶縁体層１５が設けられていない領域を被覆する透光性電極層１６と、絶縁体層１５の孔部１９を通じて第２半導体層１４と接触すると共に、透光性電極層１６を挟んで絶縁体層１５と対向する位置に透光性電極層１６と接触するように設けられた第２パッド電極１８とを備えている。

図３に示す平面視で、第２パッド電極１８は、絶縁体層１５の内側に収まる大きさとなっている。第２パッド電極１８は、絶縁体層１５のコア部上に設けられたコア部４０と、絶縁体層１５の延伸部上に設けられた延伸部４１ａ，４１ｂとを備えている。このような延伸部４１ａ，４１ｂを設けることにより、第２半導体層１４の全面にわたって均一に電流を流すことができるようになる。こうして、発光層１３の発光面積を有効に利用した発光が可能となる。また、絶縁体層１５の形状を第２パッド電極１８の形状に合わせることにより、第２パッド電極１８の直下における電流集中の発生を回避することができる。

なお、第２パッド電極１８が延伸部４１ａ，４１ｂを備えている場合における第２パッド電極１８から第２半導体層１４への電流の流れについては、コア部４０から第２半導体層１４への電流の流れ（電流密度）の方が、延伸部４１ａ，４１ｂから第２半導体層１４への電流の流れよりも大きいと考えられるため、第２パッド電極１８のコア部４０直下にのみ絶縁体層１５を設けた構造としてもよい。

透光性電極層１６と第２半導体層１４とはオーミック接触しており、第２パッド電極１８と第２半導体層１４とはショットキー接触している。すなわち、半導体発光素子１０Ａの平面構造は前記の通りに図１記載の半導体発光素子１０とは異なるが、半導体発光素子１０Ａの断面構造は、先に説明した図１記載の半導体発光素子１０と同等であり、したがって、透光性電極層１６が断線した際には、第２パッド電極１８と第２半導体層１４とのショットキー接触面を通じて電流が流れ、電流経路が確保されることにより、半導体発光素子１０Ａ自体がオープン不良となることを回避することができる。

《第３実施形態》
図４に本発明の第３実施形態に係る半導体発光素子の概略構造を表した平面図を示す。図４も図１（ａ）と同様の形態で描かれており、半導体発光素子１０Ｂは、平面略矩形の形状を有し、基板１１と、基板１１上に形成された第１半導体層１２（基板１１と重なる）と、第１半導体層１２上の長手方向の一端に設けられた第１パッド電極１７とを有している。第１パッド電極１７は、第１半導体層１２上の長手方向端に設けられたコア部４２と、コア部４２から長辺に沿って延設された延伸部４３とを備えている。

半導体発光素子１０Ｂは、また、第１半導体層１２上に第１パッド電極１７と離間して設けられた発光層１３と、発光層１３上に設けられた第２半導体層１４（発光層１３と重なる）と、第２半導体層１４上に設けられた絶縁体層１５とを備えている。絶縁体層１５は、第１パッド電極１７の反対側の長手方向端において第２半導体層１４上に設けられたコア部と、このコア部から長辺に沿って延設された延伸部とを備えている。このような絶縁体層１５の形状は、第２パッド電極１８の形状に対応させたものである。そして、このコア部の略中央に、厚さ方向に貫通する孔部１９が設けられている。

半導体発光素子１０Ｂはまた、絶縁体層１５の孔部１９を被覆することなく絶縁体層１５の上面を被覆すると共に、第２半導体層１４上において絶縁体層１５が設けられていない領域を被覆する透光性電極層１６と、絶縁体層１５の孔部１９を通じて第２半導体層１４と接触すると共に、透光性電極層１６を挟んで絶縁体層１５と対向する位置に透光性電極層１６と接触するように設けられた第２パッド電極１８とを備えている。

図４に示す平面視で、第２パッド電極１８は、絶縁体層１５の内側に収まる大きさとなっている。第２パッド電極１８は、絶縁体層１５のコア部上に設けられたコア部４０と、絶縁体層１５の延伸部上に設けられた延伸部４１とを備えている。第１パッド電極１７に延伸部４３を設けると共に、第２パッド電極１８にも延伸部４１を設けることによって、第１半導体層１２と第２半導体層１４のそれぞれの全面にわたって均一に電流を流すことができるようになる。こうして、発光層１３の発光面積を有効に利用した発光が可能となる。また、絶縁体層１５の形状を第２パッド電極１８の形状に合わせることにより、第２パッド電極１８の直下における電流集中の発生を回避することができる。なお、第２パッド電極１８が延伸部４１を備えていても、絶縁体層１５を第２パッド電極１８のコア部４０直下にのみ設けてもよい。

透光性電極層１６と第２半導体層１４とはオーミック接触しており、第２パッド電極１８と第２半導体層１４とはショットキー接触している。すなわち、半導体発光素子１０Ｂの平面構造は前記の通りに図１記載の半導体発光素子１０とは異なるが、半導体発光素子１０Ｂの断面構造は、先に説明した図１記載の半導体発光素子１０と同等であり、したがって、透光性電極層１６が断線した際には、第２パッド電極１８と第２半導体層１４とのショットキー接触面を通じて電流が流れ、電流経路が確保されることにより、半導体発光素子１０Ｂ自体がオープン不良となることを回避することができる。

《第４実施形態》
図５に本発明の第４実施形態に係る半導体発光素子の概略構造を表した平面図を示す。また、図６（ａ）に図５の矢視Ｃ−Ｃ断面図を示し、図６（ｂ）に図５の矢視Ｄ−Ｄ断面図を示す。この半導体発光素子１０Ｃは、並列接続された２つの発光部を備えた構造を有している。半導体発光素子１０Ｃは、基板１１と、基板１１上に形成された第１半導体層１２とを備えており、１層の第１半導体層１２に各発光部の領域が割り当てられている。

各発光部は、第１半導体層１２上に設けられた第１パッド電極１７を備えており、第１パッド電極１７は、平面略円形のコア部４２と、コア部４２を径方向に貫通して延設された延伸部４３とを備えている。第１半導体層１２上には、第１パッド電極１７と離間するように発光層１３が形成されており、発光層１３上には第２半導体層１４が設けられている。図６（ａ）から明らかなように、２つの発光部間で発光層１３同士はつながっており、第２半導体層１４同士もつながっている。つまり、１層の発光層１３と１層の第２半導体層１４のそれぞれに各発光部の領域が割り当てられている。

半導体発光素子１０Ｃでは、第２パッド電極１８が第１パッド電極１７の周囲を囲む構造となっており、各発光部が具備する第２パッド電極１８は互いにつながっている。第２パッド電極１８は、各発光部の短辺側の２つの隅部に設けられたコア部４０と、コア部４０から長辺側に沿って延設された延伸部４１とを備えている。絶縁体層１５は、このような第２パッド電極１８の形状に対応させて第２半導体層１４上に設けられており、図５に示す平面視で第２パッド電極１８が絶縁体層１５の内側に収まるように、絶縁体層１５の形状は定められている。

絶縁体層１５と、透光性電極層１６と、第１パッド電極１７と、第２パッド電極１８とを備えている。第１パッド電極１７はコア部４２と延伸部４３とを備え、第２パッド電極はコア部４０と延伸部４１とを備えており、絶縁体層１５は、第２パッド電極１８の形状に適合させて、図５に示す平面視で第２パッド電極１８を内側に収める形状を有している。絶縁体層１５において第２パッド電極１８においてコア部４０の下方に位置する領域には、厚さ方向に貫通する孔部１９が設けられている。

各発光部は、絶縁体層１５の孔部１９を被覆することなく絶縁体層１５の上面を被覆すると共に、第２半導体層１４上において絶縁体層１５が設けられていない領域を被覆する透光性電極層１６を備えている。前記した形状を有する第２パッド電極１８は、図６（ａ）に示されるように、絶縁体層１５の孔部１９を通じて第２半導体層１４と接触すると共に、透光性電極層１６を挟んで絶縁体層１５と対向する位置に透光性電極層１６と接触するように配設されている。

第１パッド電極１７に延伸部４３を設けると共に、第２パッド電極１８にも延伸部４１を設けることによって、第１半導体層１２と第２半導体層１４のそれぞれの全面にわたって均一に電流を流すことができるようになる。こうして、発光層１３の発光面積を有効に利用した発光が可能となる。また、絶縁体層１５の形状を第２パッド電極１８の形状に合わせることにより、第２パッド電極１８の直下における電流集中の発生を回避することができる。なお、第２パッド電極１８が延伸部４１を備えていても、絶縁体層１５を第２パッド電極１８のコア部４０直下にのみ設けてもよい。

透光性電極層１６と第２半導体層１４とはオーミック接触しており、第２パッド電極１８と第２半導体層１４とはショットキー接触している。そのため、透光性電極層１６が断線した際には、第２パッド電極１８と第２半導体層１４とのショットキー接触面を通じて電流が流れ、電流経路が確保されることにより、半導体発光素子１０Ｃ自体がオープン不良となることを回避することができる。

以上、本発明の第１〜第４実施形態に係る半導体発光素子１０，１０Ａ〜１０Ｃについて説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、例えば、半導体発光素子の平面視形状は、正方形や長方形（矩形）以外に、長円形、平行四辺形、多角形であってもよい。また、第１〜第４実施形態では第１パッド電極を、基板から見て第２パッド電極と同一面側に設けているが、これに限定されるものではなく、基板を設けない構造や導電性の基板を用いた構造であってもよく、例えば、第１半導体層上の第１パッド電極が、第２パッド電極と半導体層とを挟んで半導体発光素子の反対の面に設けられてもよい。

実施例１に係る半導体発光素子として、図１に示した構造を有する半導体発光素子を作製した。実施例１に係る半導体発光素子は、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ法にて、ＧａＮ系ｎ型半導体からなる第１半導体層、ＧａＮ系アンドープ型半導体からなる発光層、ＧａＮ系ｐ型半導体からなる第２半導体層を順次成膜した後、第１パッド電極を設けるための領域（図１（ａ）参照）を形成するためのエッチング処理を行い、第１半導体層の一部を露出させた。なお、複数の実施例１に係る半導体発光素子を同時に作製するために、サファイア基板上に、第１半導体層／発光層／第２半導体層を成膜した。

ここで、第１半導体層は、サファイア基板上にＡｌＧａＮからなるバッファ層（膜厚：約１０ｎｍ）を成長させ、その上にアンドープＧａＮ層（１μｍ）、Ｓｉを４．５×１０¹⁸／ｃｍ³含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層（５μｍ）、アンドープＧａＮからなる下層（３００ｎｍ）と、Ｓｉを４．５×１０¹⁸／ｃｍ³含むＧａＮからなる中間層（３０ｎｍ）と、アンドープＧａＮからなる上層（５ｎｍ）との３層からなるｎ側第１多層膜層（総膜厚：３３５ｎｍ）、アンドープＧａＮ（４ｎｍ）とアンドープＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ（２ｎｍ）とが繰り返し交互に１０層ずつ積層され、さらにアンドープＧａＮ（４ｎｍ）が積層された超格子構造のｎ側第２多層膜層（総膜厚：６４ｎｍ）を、この順で積層した構造とした。

次に、発光層は、アンドープＧａＮからなる障壁層（２５ｎｍ）と、Ｉｎ_0.3Ｇａ_0.7Ｎからなる井戸層（３ｎｍ）とＩｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎからなる第１の障壁層（１０ｎｍ）とアンドープＧａＮからなる第２の障壁層（１５ｎｍ）とが繰り返し交互に６層ずつ積層して形成された多重量子井戸構造（総膜厚：１９３ｎｍ）とした。

また第２半導体層は、Ｍｇを５×１０¹⁹／ｃｍ³含むＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ（４ｎｍ）とＭｇを５×１０¹⁹／ｃｍ³含むＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ（２．５ｎｍ）とが繰り返し５層ずつ交互に積層して、さらにＭｇを５×１０¹⁹／ｃｍ³含むＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ（４ｎｍ）が積層した超格子構造のｐ側多層膜層（総膜厚：３６．５ｎｍ）、Ｍｇを１×１０²⁰／ｃｍ³含むＧａＮからなるｐ側コンタクト層（１２０ｎｍ）を順に積層した構造とした。

発光面となる第２半導体層の表面の所定位置〔図１（ａ）参照〕に、内径が１０μｍの孔部を備え、外径が７６μｍの平板リング状のＳｉＯ₂からなる絶縁体層を、５００ｎｍの厚さとなるようにスパッタリング法により形成した。その後、絶縁体層の孔部の直径（穴径）よりも内径が６μｍ大きい孔部（つまり、内径：１６μｍ）を備えたＩＴＯからなる透光性電極層を絶縁体層上及び第２半導体層上に、厚さが１７０ｎｍとなるように形成した。

さらに、直径が７０μｍの第２パッド電極を、絶縁体層の孔部を通じて第２半導体層と直接接触するように、スパッタ法により形成した。第２パッド電極の構成は、Ｔｉ／Ｒｈ／Ａｕの３層構造とし、各層の厚さは、１．５ｎｍ／２００ｎｍ／５００ｎｍとした。また、第２パッド電極を形成すると同時に、第１パッド電極を第２パッド電極と同じ層構成で形成した。ここで、第１パッド電極の平面形状は平均径が約７０μｍの略円形とした。なお、第２パッド電極は、第２半導体層（ＧａＮ系ｐ型半導体）とはショットキー接触し、透光性電極層（ＩＴＯ）とはオーミック接触する。第１パッド電極は第１半導体層（ＧａＮ系ｎ型半導体）とはオーミック接触する。

その後、ダイシングにより５００μｍ×２９０μｍの大きさの半導体発光素子を切り出し、これを金属製リードフレームに接着した後、第１パッド電極と第２パッド電極にそれぞれＡｕワイヤを取り付け、エポキシ樹脂にてモールドした。こうして、実施例１に係る半導体発光素子を作製した。

実施例２に係る半導体発光素子として、絶縁体層の孔部の直径を１６μｍとし、これに対応した透光性電極層の孔部の直径を２２μｍとし、それ以外は実施例１に係る半導体発光素子と同等の構造を有する半導体発光素子を作製した。同様に、実施例３，４，５，６にそれぞれ係る半導体発光素子として、絶縁体層の孔部の直径を２２μｍ，２８μｍ，３４μｍ，４０μｍとし、これに対応した透光性電極層の孔部の直径を２８μｍ，３４μｍ，４０μｍ，４６μｍとし、それ以外は実施例１に係る半導体発光素子と同等の構造を有する半導体発光素子を作製した。さらに、従来構造の比較例に係る半導体発光素子として、絶縁体層に孔部を設けず、したがって第２パッド電極と第２半導体層とが直接に接触している部分を備えていない半導体発光素子〔図８（ａ）参照〕を作製した。

比較例及び実施例１〜６にそれぞれ係る半導体発光素子においてオープン不良が発生する電圧を、第１パッド電極と第２パッド電極との間にマシンモデルの電圧印加を行い、その後、第１パッド電極と第２パッド電極との間の導通の有無を調べることにより行った。なお、マシンモデルの電圧印加とは、一般的に、２００ｐＦのコンデンサを任意の電圧に充電して、それを素子に印加するものであり、例えば、ダイトロンテクノロジー社製の静電破壊試験装置（型番：ＤＷＰ−３０００）を用いて行うことができる。

図７にオープン不良発生電圧（印加電圧）と、破壊率および累積破壊率との関係を表したグラフを示す。なお、図７では、破壊率（全試料数に対してオープン不良が発生した試料の割合）を棒グラフで、累積破壊率を折れ線グラフで示している。また、横軸のオープン不良発生電圧の数値は、折れ線グラフ（累積破壊率）に対応しており、棒グラフ（破壊率）を実際のオープン不良発生電圧からシフトした位置に記載するとともに、実際のオープン不良発生電圧を棒グラフ近傍に併記している。

比較例に係る半導体発光素子では、５３４Ｖの電圧印加ではオープン不良の発生は確認されなかった（つまり、半導体発光素子は発光可能である）。しかし、６４０Ｖの電圧印加により、２０％の数の半導体発光素子にオープン不良が発生した。さらに、７４７Ｖの電圧印加により、６０％の数の半導体発光素子にオープン不良が発生し（累積破壊率は８０％）、９６０Ｖの電圧印加により残りの２０％の数の半導体発光素子にオープン不良が発生した（累積破壊率は１００％）。比較例に係る半導体発光素子でのオープン不良の発生は、透光性電極層の断線によることが確認された。

これに対して、実施例１に係る半導体発光素子では、５３４〜８５４Ｖの電圧印加ではオープン不良の発生は確認されなかった。この結果を比較例と対比すると、この時点で、約８０％の試料では透光性電極層には断線が生じているが、第２パッド電極と第２半導体層とのショットキー接触面を通じて電流が流れることにより、第１半導体層／発光層／第２半導体層に電流経路が確保されたと判断できる。実施例１に係る半導体発光素子では、９６０Ｖの電圧印加によって８０％の数の半導体発光素子にオープン不良が発生し、１０６７Ｖの電圧印加により、残りの２０％の数の半導体発光素子にオープン不良が発生した。これは、絶縁体層に設けた孔部の直径が短いために、孔部において第２半導体層と第２パッド電極との間で過電流による破壊が起こったものと判断される。このように、実施例１に係る半導体発光素子では、比較例に係る半導体発光素子に比べて、オープン不良が発生する電圧が高くなり、オープン不良が発生しにくい構造となっていることがわかる。

実施例２〜６に係る半導体発光素子では、１１７４Ｖの電圧を印加しても、オープン不良の発生は確認されなかった。したがって、図７には、実施例２〜６に係る半導体発光素子の破壊率を示す棒グラフは示されていない。絶縁体層に設けた孔部の直径を１６μｍ以上とすることで、第２パッド電極と第２半導体層とのショットキー接触面を通じて電流が流れることにより、第１半導体層／発光層／第２半導体層に電流経路が確保され、本試験における印加電圧の範囲内では、過電流によってこの部分も破壊されなかったと判断された。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 半導体発光素子
１１ 基板
１２ 第１半導体層
１３ 発光層
１４ 第２半導体層
１５ 絶縁体層
１６ 透光性電極層
１７ 第１パッド電極
１８ 第２パッド電極
１９ 孔部
４０ コア部（第２パッド電極）
４１，４１ａ，４１ｂ 延伸部（第２パッド電極）
４２ コア部（第１パッド電極）
４３ 延伸部（第１パッド電極）

Claims (10)

1. 第１半導体層と、
   前記第１半導体層上に設けられた発光層と、
   前記第１半導体層上に前記発光層と離間して設けられた第１パッド電極と、
   前記発光層上に設けられた第２半導体層と、
   前記第２半導体層上の一部の領域に設けられ、その厚さ方向に貫通する孔部を備えた絶縁体層と、
   前記第２半導体層の他の領域から前記絶縁体層の上面の一部まで連続して設けられた透光性電極層と、
   前記絶縁体層の前記孔部を通じて前記第２半導体層と接触すると共に、前記透光性電極層を挟んで前記絶縁体層と対向する位置に前記透光性電極層と接触するように設けられた第２パッド電極と、を備え、
   前記第２パッド電極と前記第２半導体層の接触抵抗が、前記透光性電極層と前記第２半導体層の接触抵抗よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記第２パッド電極が前記孔部内で第２半導体層と接触する第１の領域と、前記第１の領域の周囲に、前記絶縁体層と前記透光性電極層と前記第２パッド電極とが積層された第２の領域と、前記第２の領域の周囲に、前記第２半導体層上に前記透光性電極層が設けられた第３の領域とを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記第２パッド電極は、上方から見て、前記第２パッド電極の外縁が前記絶縁体層の外縁よりも内側に位置するか又はその外縁と重なるように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体発光素子。
4. 前記絶縁体層は、コア部と、前記コア部から延設された延伸部と、を備えており、前記コア部に前記孔部が設けられ、
   前記第２パッド電極は、前記絶縁体層のコア部上に設けられた当該第２パッド電極のコア部と、前記絶縁体層の延伸部上に設けられた当該第２パッド電極の延伸部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
5. 前記絶縁体層の厚さは１０〜７５０ｎｍであり、前記透光性電極層の厚さは２０〜４００ｎｍであり、前記第２パッド電極の厚さは４００〜２０００ｎｍであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
6. 前記絶縁体層の孔部の開口形状は円形または略円形であり、その開口面積が、前記絶縁体層が前記第２半導体層と接する面積の８０％以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
7. 前記絶縁体層の孔部の平均直径が１６μｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
8. 前記第１半導体層が所定の基板上に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
9. 請求項８の半導体発光素子を複数有し、少なくとも２つの前記半導体発光素子が直列に接続されてなることを特徴とする半導体発光装置。
10. 所定の基板上に請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体発光素子が複数設けられ、少なくとも２つの前記半導体発光素子が直列に接続されてなることを特徴とする半導体発光装置。

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