JP5606403B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。
半導体発光素子は、例えば青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などに応用され、これを用いた白色ＬＥＤはＬＥＤ照明などに応用されている。半導体発光素子において、効率を向上し、高出力の発光を得ることが望まれている。
特開２００６−２１０９６１号公報
本発明の実施形態は、高効率の半導体発光素子を提供する。
本発明の実施形態によれば、積層構造体と、透明電極と、ｐ側電極と、ｎ側電極と、を備えた半導体発光素子が提供される。前記積層構造体は、ｎ形半導体層と、前記ｎ形半導体層の一部に対向するｐ形半導体層と、前記ｎ形半導体層の前記一部と前記ｐ形半導体層との間に設けられた発光部と、を含む。前記透明電極は、前記積層構造体の前記ｐ形半導体層の側の第１主面において前記ｐ形半導体層に電気的に接続される。前記ｐ側電極は、前記透明電極と電気的に接続される。前記ｐ側電極と前記ｐ形半導体層との間に前記透明電極が配置される。前記ｎ側電極は、前記第１主面において前記ｎ形半導体層の前記一部に電気的に接続される。前記透明電極は、前記ｐ形半導体層から前記ｎ形半導体層に向かう第１軸に沿う平面視において前記ｎ側電極と前記ｐ側電極との間に設けられた孔を有する。前記孔は、前記透明電極を前記第１軸に沿って貫通する。前記ｐ側電極から前記ｎ側電極に向かう第２軸に対して垂直で前記第１軸に対して垂直な第３軸に沿った前記孔の幅は、前記ｎ側電極の前記第３軸に沿った幅及び前記ｐ側電極の前記第３軸に沿った幅よりも大きい。前記孔の前記ｎ側電極の側の端と、前記ｎ側電極と、の間の前記第２軸に沿った距離は、前記孔の前記ｐ側電極の側の端と、前記ｐ側電極と、の間の前記第２軸に沿った距離以下である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る半導体発光素子を示す模式図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体素子の一部を示す模式的断面図である。 図３（ａ）〜図３（ｄ）は、半導体発光素子の特性を示す模式図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、半導体発光素子の特性を示す模式図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、半導体発光素子の特性を示す模式図である。 第２参考例の半導体発光素子を示す模式的模式図である。 実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的平面図である。 図８（ａ）〜図８（ｃ）は、半導体発光素子を示す模式的平面図である。 半導体発光素子の特性の評価位置を示す模式的平面図である。 半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。 図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、半導体発光素子を示す模式的平面図である。 半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。 図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、半導体発光素子を示す模式的平面図である。 半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。 図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的平面図である。 図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的平面図である。 図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式図である。 半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。 図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
図１（ａ）は模式的平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０は、積層構造体１０ｓと、透明電極５０と、ｐ側電極８０と、ｎ側電極７０と、を含む。
積層構造体１０ｓは、ｎ形半導体層１０と、ｐ形半導体層２０と、発光部３０と、を含む。ｐ形半導体層２０は、ｎ形半導体層１０の一部に対向する。発光部３０は、ｎ形半導体層１０のその一部と、ｐ形半導体層２０と、の間に設けられる。
積層構造体１０ｓは、第１主面１０ａと第２主面１０ｂとを有する。第１主面１０ａは、積層構造体１０ｓのｐ形半導体層２０の側の主面である。第２主面１０ｂは、積層構造体１０ｓのｎ形半導体層１０の側の主面である。第２主面１０ｂは、第１主面１０ａと反対側の主面である。
透明電極５０は、積層構造体１０ｓの第１主面１０ａにおいて、ｐ形半導体層２０に電気的に接続されている。具体的には、透明電極５０は、ｐ形半導体層２０に接している。
ｐ側電極８０は、透明電極５０のｐ形半導体層２０とは反対側に設けられる。ｐ側電極８０は、透明電極５０と電気的に接続される。すなわち、ｐ側電極８０とｐ形半導体層２０との間に透明電極５０が配置される。ｐ側電極８０は、例えば、ｐ側パッド電極である。
ｎ側電極７０は、第１主面１０ａにおいてｎ形半導体層１０の上記の一部に電気的に接続される。ｎ側電極７０は、例えば、ｎ側パッド電極である。
すなわち、積層構造体１０ｓにおいて、第１主面１０ａにおいて、ｎ形半導体層１０の一部が露出している。この露出した部分にｎ側電極７０が設けられる。
ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間に電圧を印加することで、透明電極５０、ｐ形半導体層２０及びｎ形半導体層１０を介して、発光部３０に電流が供給され、発光部３０から光（発光光）が放出される。
透明電極５０は、発光光に対して透過性を有する。透明電極５０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を含む。具体的には、透明電極５０には、例えば、例えば酸化インジウム（ＩＴＯ）膜が用いられる。透明電極５０の厚さは、例えば０．１マイクロメートル（μｍ）以上０．５μｍ以下である。透明電極５０の厚さは、例えば約０．４μｍである。
ｐ側電極８０及びｎ側電極７０には、例えば、Ｔｉ膜／Ｐｔ膜／Ａｕ膜の積層膜が用いられる。実施形態はこれに限らず、ｐ側電極８０及びｎ側電極７０に用いられる材料は任意である。
ｎ形半導体層１０及びｐ形半導体層２０は、例えば、窒化物半導体を含む。ｎ形半導体層１０には、例えば、ｎ形ＧａＮ層が用いられ、ｐ形半導体層２０には、例えばｐ形ＧａＮ層が用いられる。ただし、実施形態において、ｎ形半導体層１０及びｐ形半導体層２０に用いられる材料は任意である。
ここで、ｐ形半導体層２０からｎ形半導体層１０に向かう方向をＺ軸方向（第１方向）とする。Ｚ軸（第１軸）に対して垂直な１つの軸をＸ軸（第２軸）とする。Ｚ軸とＸ軸とに対して垂直な軸をＹ軸（第３軸）とする。以下では、ｐ側電極８０からｎ側電極７０に向かう方向をＸ軸方向に設定する。
Ｚ軸は、積層構造体１０ｓにおける、ｎ形半導体層１０、発光部３０及びｐ形半導体層２０の積層軸に対して平行である。
本願明細書において、「積層」とは、互いに接して重ねられる場合の他に、間に他の層が挿入されて重ねられる場合も含む。また、「上に設けられる」とは、直接接して設けられる場合の他に、間に他の層が挿入されて設けられる場合も含む。
なお、半導体発光素子１１０は、ｎ形半導体層１０と発光部３０との間に設けられた多層構造体（図示しない）をさらに含んでも良い。多層構造体は、Ｚ軸に沿って交互に設けられた複数の第１層（図示しない）と複数の第２層（図示しない）とを含む。第１層には、例えば、厚さが３ｎｍのＧａＮ層が用いられる。第２層には、例えば厚さが１ｎｍのＩｎＧａＮ層が用いられる。第１層と第２層との積層数は、例えば３０ペアである。多層構造体は、例えば超格子層である。
図２は、実施形態に係る窒化物半導体素子の一部の構成を例示する模式的断面図である。
図２に表したように、発光部３０は、複数の障壁層３１と、複数の障壁層３１どうしの間に設けられた井戸層３２と、を含む。例えば、複数の障壁層３１と、複数の井戸層３２と、がＺ軸に沿って交互に積層される。
井戸層３２は、例えば、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０＜ｘ１＜１）を含む。障壁層３１は、例えば、ＧａＮを含む。例えば、井戸層３２はＩｎを含み、障壁層３１はＩｎを実質的に含まない。または、障壁層３１がＩｎを含む場合は、障壁層３１におけるＩｎ組成比は、井戸層３２におけるＩｎ組成比よりも低い。障壁層３１のバンドギャップエネルギーは、井戸層３２のバンドギャップエネルギーよりも大きい。
発光部３０は、単一量子井戸（ＳＱＷ：Single Quantum Well）構造を有することができる。このとき、発光部３０は、２つの障壁層３１と、その障壁層３１の間に設けられた井戸層３２と、を含む。または、発光部３０は、多重量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造を有することができる。このとき、発光部３０は、３つ以上の障壁層３１と、障壁層３１どうしのそれぞれの間に設けられた井戸層３２と、を含む。
すなわち、発光部３０は、例えば、（ｎ＋１）個の障壁層３１と、ｎ個の井戸層３２と、を含む（ｎは、２以上の整数）。第（ｉ＋１）障壁層ＢＬ（ｉ＋１）は、第ｉ障壁層ＢＬｉとｐ形半導体層２０との間に配置される（ｉは、１以上（ｎ−１）以下の整数）。第（ｉ＋１）井戸層ＷＬ（ｉ＋１）は、第ｉ井戸層ＷＬｉとｐ形半導体層２０との間に配置される。第１障壁層ＢＬ１は、ｎ形半導体層１０と第１井戸層ＷＬ１との間に設けられる。第ｎ井戸層ＷＬｎは、第ｎ障壁層ＢＬｎと第（ｎ＋１）障壁層ＢＬ（ｎ＋１）との間に設けられる。第（ｎ＋１）障壁層ＢＬ（ｎ＋１）は、第ｎ井戸層ＷＬｎとｐ形半導体層２０との間に設けられる。
発光部３０から放出される光のピーク波長は、例えば４００ナノメートル（ｎｍ）以上６５０ｎｍ以下である。ただし、実施形態において、ピーク波長は任意である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように透明電極５０は、孔５５を有する。孔５５は、Ｚ軸（ｐ形半導体層２０からｎ形半導体層１０に向かう第１軸）に沿う平面視においてｎ側電極７０とｐ側電極８０との間に設けられる。すなわち、透明電極５０は、中間部分ＭＰを有する。中間部分ＭＰは、Ｚ軸に沿う平面視において、ｎ側電極７０とｐ側電極８０との間の部分である。孔５５は、この中間部分ＭＰに設けられる。孔５５は、Ｚ軸に沿って透明電極５０を貫通する。
Ｙ軸（ｐ側電極８０からｎ側電極７０に向かう第２軸に対して垂直で第１軸に対して垂直な第３軸）に沿った孔５５の幅Ｗｈは、ｎ側電極７０のＹ軸に沿った幅Ｗｎ及びｐ側電極８０のＹ軸に沿った幅Ｗｐよりも大きい。
ここで、この例では、孔５５の平面形状は台形である。孔５５のうちのｐ側電極８０の側の部分における孔５５の幅Ｗｈｐは、台形の上辺（短い辺）に対応する。孔５５のうちのｎ側電極７０の側の部分における孔５５の幅Ｗｈｎは、台形の下辺（短い辺）に対応する。すなわち、孔５５のｐ側電極８０の側の部分の幅Ｗｈｐは、孔５５のｎ側電極７０の側の部分の幅Ｗｈｎよりも小さい。
このように、孔５５のＹ軸に沿う長さがＸ軸に沿って変化している場合は、孔５５のＹ軸に沿った幅Ｗｈは、孔５５のＹ軸に沿う長さの最大値とする。すなわち、この例では、孔５５のＹ軸に沿った幅Ｗｈは、ｎ側電極７０の側における孔５５の幅Ｗｈｎ（Ｙ軸に沿う幅）である。
そして、この例では、孔５５のｎ側電極７０の側の端５５ｅｎと、ｎ側電極７０と、の間のＸ軸（第２軸）に沿った距離Ｌｎは、孔５５のｐ側電極８０の側の端５５ｅｐと、ｐ側電極８０と、の間のＸ軸に沿った距離Ｌｐ以下である。
これにより、光取り出し効率が向上できる。これにより、高効率の半導体発光素子が得られる。
以下、本実施形態に係る半導体発光素子１１０の特性を、参考例と共に説明する。
第１参考例の半導体発光素子１９１（図示しない）においては、透明電極５０の中間部分ＭＰに孔５５が設けられていない。これ以外は、半導体発光素子１１０と同様である。 このような半導体発光素子１１０及び１９１について、半導体発光素子を流れる電流密度Ｊｚ（Ａ／ｃｍ２）と、発光強度ＩＬ（Ｗ／ｃｍ２）と、をシミュレーションにより求めた。
このシミュレーションにおける半導体発光素子のモデルについて、図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照しつつ説明する。
半導体発光素子の、Ｘ軸に沿う長さＬｄｘは６００μｍで、Ｙ軸に沿う長さＬｄｙは６００μｍとした。透明電極５０の、Ｘ軸に沿う長さＬｅｘは５５０μｍで、Ｙ軸に沿う長さＬｅｙは５５０μｍとした。Ｚ軸に沿ってみたときに、半導体発光素子の中心の位置は、透明電極５０の中心の位置と一致する。
ｐ側電極８０及びｎ側電極７０の平面形状は円形とし、その直径を８０μｍとした。すなわち、ｎ側電極７０のＹ軸に沿った幅Ｗｎ及びｐ側電極８０のＹ軸に沿った幅Ｗｐは、８０μｍである。ｐ側電極８０の中心と、ｎ側電極７０の中心と、の間の距離Ｌｐｎは、２５０μｍとした。
図１（ｂ）に表したように、積層構造体１０ｓの一部に、ｎ形半導体層１０に繋がる穴１０ｈが設けられており、その穴１０ｈの中において、ｎ側電極７０がｎ形半導体層１０の上に設けられている。穴１０ｈの直径は、９０μｍとした。すなわち、穴１０ｈの内部において、積層構造体１０ｓの側壁と、ｎ側電極７０の側壁と、の間の間隔Ｓｐｎは、５μｍである。
穴１０ｈの周縁に沿って、透明電極５０に開口部５７が設けられている。開口部５７の直径（幅Ｗｅｏ）は、１００μｍとした。
透明電極５０においてｎ側電極７０とｐ側電極８０との間に孔５５が設けられている。孔５５のうちのｐ側電極８０の側の部分における孔５５の幅Ｗｈｐは、４０μｍとした。孔５５のうちのｎ側電極７０の側の部分における孔５５の幅Ｗｈｎは、２４０μｍとした。すなわち、孔５５のＹ軸に沿った幅Ｗｈは、２４０μｍである。なお、図１（ａ）においては、孔５５の幅Ｗｈｐが、ｐ側電極８０の幅Ｗｐよりも長く描かれている。このように、孔５５の幅Ｗｈｐは、ｐ側電極８０の幅Ｗｐよりも長くても良く、短くても良い。
孔５５のＸ軸沿った長さＬｈは、８０μｍとした。孔５５のＸ軸に沿った中心の位置は、ｎ側電極７０の中心と、ｐ側電極８０の中心と、の中点に設定した。すなわち、孔５５のｎ側電極７０の側の端５５ｅｎと、ｎ側電極７０と、の間のＸ軸に沿った距離Ｌｎは、４５μｍとした。そして、孔５５のｐ側電極８０の側の端５５ｅｐと、ｐ側電極８０と、の間のＸ軸に沿った距離Ｌｐは、４５μｍとした。
ｎ形半導体層１０の厚さは、４μｍとし、発光部３０の厚さは、０．１μｍとし、ｐ形半導体層２０の厚さは、０．１μｍとした。透明電極５０の厚さは、０．４μｍとした。ｎ側電極７０の厚さは、０．３μｍとし、ｐ側電極８０の厚さは、０．１μｍとした。
第１参考例の半導体発光素子１９１の構成は、孔５５が設けられていないことを除いて、半導体発光素子１１０の構成と同じである。
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、半導体発光素子の特性を例示する模式図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施形態に係る半導体発光素子１１０に対応する。図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、第１参考例の半導体発光素子１９１に対応する。図３（ａ）及び図３（ｃ）は、電流分布（電流密度ＪｚのＸ−Ｙ平面の面内分布）を示している。図３（ｂ）及び図３（ｄ）は、発光分布（発光強度ＩＬのＸ−Ｙ平面の面内分布）を示している。図３（ａ）及び図３（ｃ）において、図中の暗い部分は電流密度Ｊｚが低い部分であり、明るい部分は電流密度Ｊｚが高い部分である。図３（ｂ）及び図３（ｄ）において、図中の暗い部分は発光強度ＩＬが低い部分であり、明るい部分は発光強度ＩＬが高い部分である。
図３（ｃ）に表したように、孔５５を設けない第１参考例の半導体発光素子１９１においては、ｐ側電極８０とｎ側電極７０とを結ぶ線上の中間部分ＭＰにおいて、電流密度Ｊｚが高い。そして、半導体発光素子１９１の周縁に近い周辺部分ＰＰにおいては、電流密度Ｊｚが著しく低い。
このため、図３（ｄ）に表したように、半導体発光素子１９１においては、中間部分ＭＰにおける発光強度ＩＬは高いが、周辺部分ＰＰにおける発光強度ＩＬは低い。
一方、図３（ａ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、中間部分ＭＰに孔５５を設けており、中間部分ＭＰの電流密度Ｊｚは低い。孔５５により中間部分ＭＰに流れる電流が抑制されている。そして、周辺部分ＰＰにおいて電流密度Ｊｚが上昇している。これは、中間部分ＭＰに供給される電流が周辺部分ＰＰに流れるためである。
このため、図３（ｂ）に表したように、半導体発光素子１１０においては、半導体発光素子１９１に比べて、中間部分ＭＰにおける発光強度ＩＬは低くなり、周辺部分ＰＰにおける発光強度ＩＬが上昇している。
すなわち、第１参考例の半導体発光素子１９１に比べて、実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、周辺部分ＰＰにおける電流が増え、周辺部分ＰＰにおける発光強度ＩＬが上昇している。
これにより、光取り出し効率が向上できる。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、半導体発光素子の特性を例示する模式図である。
図４（ａ）は、模式的平面図であり、図４（ｂ）は、模式的断面図である。図４（ｃ）は、半導体発光素子中における位置と、光取り出し効率と、の関係を模式的に例示するグラフ図である。横軸は、Ｘ軸に沿った位置を示し、Ｙ軸は、光取り出し効率Ｅｆｆを示す。
図４（ａ）に表したように、Ｚ軸に沿ってみたときの、半導体発光素子の周縁から遠い部分を内側部分ＩＰとする。そして、半導体発光素子の周縁に近い部分を周辺部分ＰＰとする。
図４（ｂ）に表したように、半導体発光素子において、発光部３０から放出された光の一部は、積層構造体１０ｓの内部を伝搬し、積層構造体１０ｓの側面から出射する。このとき、周辺部分ＰＰで発光した光Ｌｐｐが側面から出射するまでに伝搬する距離は短く、また、反射する回数は少ない。これに対し、内側部分ＩＰで発光した光Ｌｉｐが側面から出射するまでに伝搬する距離は長く、また、反射する回数は多い。このため、内側部分ＩＰで発光した光Ｌｉｐの、側面から出射するまでの減衰は大きい。
このため、図４（ｃ）に表したように、周辺部分ＰＰにおける光取り出し効率Ｅｆｆは、内側部分ＩＰにおける光取り出し効率よりも高い。
内側部分ＩＰで発光する光を抑制し、周辺部分ＰＰで発光する光を増やすことができれば、例えば、半導体発光素子の側面から出射する光の光取り出し効率を高め、全体の光取り出し効率が向上できる。
内側部分ＩＰで発光する光を抑制し、周辺部分ＰＰで発光する光を増やすために、本実施形態においては、ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間の中間部分ＭＰ（すなわち内側部分ＩＰ）において、透明電極５０に孔５５を設ける。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、半導体発光素子の特性を例示する模式図である。
図５（ａ）は、本実施形態に係る半導体発光素子１１０の特性を例示している。図５（ｂ）は、第１参考例の半導体発光素子１９１の特性を例示している。これらの図は、半導体発光素子における電流密度Ｊｚの分布を模式的に示している。図中のハッチング領域Ｊｚｈは、電流密度Ｊｚが高い領域に相当する。
図５（ｂ）に表したように、透明電極５０に孔５５が設けられない第１参考例の半導体発光素子１９１においては、ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間の中間部分ＭＰ（すなわち内側部分ＩＰ）において、電流密度Ｊｚが高い。しかしながら、周辺部分ＰＰにおいては、電流密度Ｊｚは低い。
図５（ａ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間の中間部分ＭＰにおいて、透明電極５０に孔５５が設けられるため、中間部分ＭＰには電流が流れにくく、中間部分ＭＰの電流密度Ｊｚは抑制される。そして、中間部分ＭＰに流れない電流は、周辺部分ＰＰを迂回する。このため、周辺部分ＰＰにおいて電流密度Ｊｚが高くできる。
このように、実施形態においては、ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間の中間部分ＭＰにおいて、透明電極５０に孔５５を設けることで、中間部分ＭＰに流れる電流を抑制し、電流を周辺部分ＰＰに迂回させる。これにより、中間部分ＭＰ（内側部分ＩＰ）で発光する光を抑制し、周辺部分ＰＰで発光する光を増やす。これにより、高い光取り出し効率が得られる。
図６は、第２参考例の半導体発光素子の構成を示す模式的模式図である。
図６に表したように、第２参考例の半導体発光素子１９２においては、ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間の中間部分ＭＰにおいて、透明電極５０に凹部５６が設けられる。凹部５６は、透明電極５０をＺ軸方向に沿って貫通しない。凹部５６の平面形状（Ｚ軸に沿ってみたときの形状）は、例えば、半導体発光素子１１０における孔５５の平面形状と同じである。
すなわち、半導体発光素子１９２においては、透明電極５０に、厚い部分と、薄い部分（凹部５６）と、が設けられる。凹部５６（薄い部分）における電気抵抗は、その他の部分（厚い部分）における電気抵抗よりも高い。凹部５６の構成によっては、半導体発光素子１９２においても、中間部分ＭＰに流れる電流を抑制することができ、これにより、周辺部分ＰＰで発光する光の量を増やすことができる可能性がある。しかしながら、透明電極５０にこのような厚い部分と薄い部分（凹部５６）とを形成するためには、例えば２段階の加工が必要となり、生産性が低い。また、凹部５６の厚さを高精度に制御するためには、高度なプロセス制御が必要となる。
これに対し、本実施形態においては、透明電極５０に設けられる孔５５は、透明電極５０を厚さ方向に沿って貫通するように形成される。このため、複雑な加工が必要なく、生産性が高い。孔５５は、高度なプロセス制御を用いることなく形成することができる。
なお、本実施形態においては、透明電極５０に設けられる孔５５は、ｐ側電極８０とｎ側電極７０と結ぶ直線（Ｘ軸に沿う直線）に沿って、ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間を流れる電流を抑制する。このため、孔５５の幅（Ｙ軸に沿った孔５５の幅Ｗｈ）は、ｎ側電極７０のＹ軸に沿った幅Ｗｎ及びｐ側電極８０のＹ軸に沿った幅Ｗｐよりも大きく設定される。孔５５の幅Ｗｈが、幅Ｗｎ及び幅Ｗｐ以下のときは、ｐ側電極８０とｎ側電極７０と結ぶ直線に沿ってｐ側電極８０とｎ側電極７０との間を流れる電流を十分に抑制することができない。孔５５の幅Ｗｈを、幅Ｗｎ及び幅Ｗｐよりも大きくすることで、ｐ側電極８０とｎ側電極７０と結ぶ直線に沿ってｐ側電極８０とｎ側電極７０との間を流れる電流を効果的に阻止し、その電流を周辺部分ＰＰに効果的に迂回させることができる。
第１参考例の半導体発光素子１９１においては、ｐ側電極８０とｎ側電極７０とを結ぶ直線上の内側部分ＩＰで集中的に光が放出されるのに対して、半導体発光素子１１０においては、光取り出し効率が高い周辺部分ＰＰにおける光の放出が促進される。
なお、ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間の中間部分ＭＰの特定の領域において、透明電極５０を貫通する、小さい径の複数の孔を設ける構成（第３参考例）も考えられる。この構成において、複数の孔の配置によっては、ｐ側電極８０とｎ側電極７０と結ぶ直線に沿ってｐ側電極８０とｎ側電極７０との間を流れる電流を少なくできる可能性がある。そして、複数の孔の配置を適切に設計することで、電流を周辺部分ＰＰに効果的に迂回させることができる可能性であると考えられる。しかしながら、小さい径の複数の孔を再現性良く均一に作製することは、製造工程の負担が大きい。小さい径の複数の孔を用いる構成においては、均一な特性を再現性良く得ることは困難である。例えば、第３参考例における製造歩留まりは低い。
これに対し、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、透明電極５０に設けられる孔５５の幅Ｗｈは、ｎ側電極７０幅Ｗｎ及びｐ側電極８０の幅Ｗｐよりも大きい。すなわち、透明電極５０に、簡単に形成可能な十分に大きい孔５５が形成される。このため、半導体発光素子１１０においては、均一な特性が再現性良く得られる。すなわち、高い製造歩留まりが得られる。
図７は、実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。
図７に表したように、実施形態に係る別の半導体発光素子１１０ａにおいては、透明電極５０に設けられる孔５５の平面形状（Ｚ軸に沿ってみたときの形状）が、半導体発光素子１１０とは異なる。この他の構成は、半導体発光素子１１０と同様である。
図７に表したように、半導体発光素子１１０ａにおいては、孔５５の平面形状は、丸いコーナー部を有する台形である。
孔５５の平面形状が丸いコーナー部を有する多角形である場合、孔５５のｎ側電極７０の側の端５５ｅｎにおける幅（端５５ｅｎのＹ軸に沿った長さ）は、孔５５のＹ軸に沿った幅Ｗｈ（孔５５のＹ軸に沿う長さの最大値）よりも短くなる。また。孔５５のｐ側電極８０の側の端５５ｅｐにおける幅（端５５ｅｐのＹ軸に沿った長さ）は、孔５５のＹ軸に沿った幅Ｗｈよりも短くなる。
このように、孔５５の平面形状が丸いコーナー部を有する多角形である場合、孔５５のうちのｎ側電極７０の側の部分における孔５５の幅Ｗｈｎは、端５５ｅｎからの距離が孔５５のＸ軸沿った長さＬｈの１０％の位置と、端５５ｅｎと、の間の範囲における孔５５のＹ軸に沿った長さの最大値と、便宜的に定めることができる。
また、孔５５の平面形状が丸いコーナー部を有する多角形である場合、孔５５のうちのｐ側電極８０の側の部分における孔５５の幅Ｗｈｐは、端５５ｅｐからの距離が長さＬｈの１０％の位置と、端５５ｅｐと、の間の範囲における孔５５のＹ軸に沿った長さの最大値と、便宜的に定めることができる。
半導体発光素子１１０ａにおいても、Ｙ孔５５の幅Ｗｈは、ｎ側電極７０の幅Ｗｎ及びｐ側電極８０の幅Ｗｐよりも大きい。また、孔５５の平面形状が、丸いコーナー部を有する台形であり、孔５５のｐ側電極８０の側の部分の幅Ｗｈｐは、孔５５のｎ側電極７０の側の部分の幅Ｗｈｎよりも小さい。そして、距離Ｌｎは、距離Ｌｐ以下である。この構成により、高効率の半導体発光素子が提供できる。
このように、孔５５の平面形状の多角形において、丸いコーナー部が設けられる場合にも、上記の、中間部分ＭＰに流れる電流を構成する効果が得られる。このため、丸いコーナー部が設けられる多角形も、「多角形」に含める。
以下、本実施形態に係る半導体発光素子の特性について検討した結果を説明する。以下では、孔５５の寸法について検討した結果について説明する。
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、半導体発光素子の構成を示す模式的平面図である。
図８（ａ）〜図８（ｃ）に表したように、半導体発光素子１５１〜１５３においても透明電極５０に、透明電極５０をＺ軸方向に沿って貫通する孔５５が設けられている。これら例では、孔５５の形状は長方形である。孔５５以外の構成は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に関して説明した半導体発光素子１１０の構成と同じである。
図８（ａ）に表したように、半導体発光素子１５１においては、孔５５のＹ軸に沿う幅Ｗｈは、１５０μｍとし、孔５５のＸ軸に沿う長さＬｈは、１００μｍとした。孔５５のＸ軸に沿った中心の位置は、ｎ側電極７０の中心と、ｐ側電極８０の中心と、の中点に設定した。すなわち、孔５５のｎ側電極７０の側の端５５ｅｎと、ｎ側電極７０と、の間のＸ軸に沿った距離Ｌｎは、３５μｍとした。そして、孔５５のｐ側電極８０の側の端５５ｅｐと、ｐ側電極８０と、の間のＸ軸に沿った距離Ｌｐは、３５μｍとした。
図８（ｂ）に表したように、半導体発光素子１５２においては、孔５５のＹ軸に沿う幅Ｗｈは、１００μｍとし、孔５５のＸ軸に沿う長さＬｈは、１５０μｍとした。孔５５のＸ軸に沿った中心の位置は、ｎ側電極７０の中心と、ｐ側電極８０の中心と、の中点に設定した。すなわち、距離Ｌｎは１０μｍであり、距離Ｌｐは１０μｍである。
図８（ｃ）に表したように、半導体発光素子１５３においては、孔５５のＹ軸に沿う幅Ｗｈは、５０μｍとし、孔５５のＸ軸に沿う長さＬｈは、１００μｍとした。孔５５のＸ軸に沿った中心の位置は、ｎ側電極７０の中心と、ｐ側電極８０の中心と、の中点に設定した。すなわち、距離Ｌｎは３５μｍであり、距離Ｌｐは３５μｍである。
半導体発光素子１５１及び１５２においては、孔５５のＹ軸に沿った幅Ｗｈは、ｎ側電極７０のＹ軸に沿った幅Ｗｎ（８０μｍ）及びｐ側電極８０のＹ軸に沿った幅Ｗｐ（８０μｍ）よりも大きい。半導体発光素子１５１及び１５２は、実施形態に含まれる。
半導体発光素子１５３においては、孔５５のＹ軸に沿った幅Ｗｈは、ｎ側電極７０のＹ軸に沿った幅Ｗｎ及びｐ側電極８０のＹ軸に沿った幅Ｗｐよりも小さい。半導体発光素子１５３は、参考例に相当する。
このような半導体発光素子の発光強度ＩＬの面内分布をシミュレーションにより求めた。そして、以下に説明する面内位置の発光強度ＩＬの値から、発光強度ＩＬの平均値と、発光強度ＩＬの面内における標準偏差を求めた。
図９は、半導体発光素子の特性の評価位置を示す模式的平面図である。
図９に表したように、半導体発光素子の発光面内において、４つの評価位置Ｐ１〜Ｐ４を設定した。評価位置Ｐ１とＰ２との間に孔５５が配置される。評価位置Ｐ３とＰ４との間に、ｎ側電極７０、孔５５及びｐ側電極８０が配置される。
評価位置Ｐ１及びＰ２のＸ軸に沿う位置は、ｎ側電極７０の中心とｐ側電極８０の中心との中点のＸ軸に沿う位置に相当する。ｎ側電極７０の中心とｐ側電極８０の中心とを通る線と、評価位置Ｐ１と、の間の距離は、距離Ｌｑである。ｎ側電極７０の中心とｐ側電極８０の中心とを通る線と、評価位置Ｐ２と、の間の距離も、距離Ｌｑである。評価位置Ｐ３及びＰ４のＹ軸に沿う位置は、ｎ側電極７０の中心とｐ側電極８０の中心とを通る線上にある。ｎ側電極７０の中心とｐ側電極８０の中心との中点と、評価位置Ｐ３と、の間の距離は、距離Ｌｑである。ｎ側電極７０の中心とｐ側電極８０の中心との中点と、評価位置Ｐ４と、の間の距離も、距離Ｌｑである。この評価では、距離Ｌｑは、２００μｍとした。
そして、求めた発光強度ＩＬの面内分布の結果から、４つの評価位置Ｐ１〜Ｐ４に関して、発光強度ＩＬの、平均値と標準偏差とを求めた。
図１０は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
この図には、半導体発光素子１５１〜１５３に加え、既に説明した半導体発光素子１１０及び１９１の特性が示されている。同図の横軸は、発光強度ＩＬの平均値（平均発光強度ＩＬａｖ）であり、縦軸は、発光強度ＩＬの標準偏差ＩＬｓである。同図において、平均発光強度ＩＬａｖは高いことが望ましく、標準偏差ＩＬｓは小さいことが望ましい。
図１０に表したように、第１参考例の半導体発光素子１９１においては、平均発光強度ＩＬａｖは低く、標準偏差ＩＬｓは大きい。これに対して、半導体発光素子１１０においては、平均発光強度ＩＬａｖは高く、標準偏差ＩＬｓは非常に小さい。これは、図３（ａ）〜図３（ｄ）、図４（ａ）〜図４（ｃ）、及び、図５（ａ）及び図５（ｂ）に関して説明した効果による。
半導体発光素子１５３においては、半導体発光素子１９１に比べて改善しているものの、やはり、平均発光強度ＩＬａｖは小さく、標準偏差ＩＬｓは大きい。
これに対して、半導体発光素子１５１及び１５２においては、平均発光強度ＩＬａｖは高く、標準偏差ＩＬｓは低減されている。
このように、孔５５のＹ軸に沿った幅Ｗｈを、ｎ側電極７０のＹ軸に沿った幅Ｗｎ及びｐ側電極８０のＹ軸に沿った幅Ｗｐよりも大きくすることで、平均発光強度ＩＬａｖを高め、標準偏差ＩＬｓを低減できる。本実施形態においては、孔５５の幅Ｗｈを、ｎ側電極７０の幅Ｗｎ及びｐ側電極８０の幅Ｗｐよりも大きくすることで、効率を向上できる。
次に、透明電極５０に設けられる孔５５のＸ軸に沿った位置について検討した結果について説明する。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、半導体発光素子の構成を示す模式的平面図である。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に表したように、半導体発光素子１６１〜１６３においても透明電極５０に、透明電極５０をＺ軸方向に沿って貫通する孔５５が設けられている。この例では、孔５５の形状は正方形である。孔５５のＹ軸に沿う幅Ｗｈは、１００μｍとし、孔５５のＸ軸に沿う長さＬｈは、１００μｍとした。
そして、孔５５の位置をＸ軸に沿って変化させた。
半導体発光素子１６１においては、孔５５はｐ側電極８０に近く、半導体発光素子１６２においては、孔５５はｎ側電極７０に近く、半導体発光素子１６３においては、孔５５は、中央に設けられている。
すなわち、半導体発光素子１６１においては、孔５５のｎ側電極７０の側の端５５ｅｎと、ｎ側電極７０と、の間のＸ軸に沿った距離Ｌｎは、５５μｍとした。そして、孔５５のｐ側電極８０の側の端５５ｅｐと、ｐ側電極８０と、の間のＸ軸に沿った距離Ｌｐは、１５μｍとした。
半導体発光素子１６２においては、距離Ｌｎは１５μｍとし、距離Ｌｐは５５μｍとした。
半導体発光素子１６３においては、孔５５のＸ軸に沿った中心の位置は、ｎ側電極７０の中心と、ｐ側電極８０の中心と、の中点に設定した。すなわち、距離Ｌｎは３５μｍとし、距離Ｌｐは３５μｍとした。
図１２は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
この図には、半導体発光素子１６１〜１６３に加え、半導体発光素子１９１の特性も示されている。
図１２に表したように、半導体発光素子１６１〜１６３のいずれにおいても、半導体発光素子１９１に比べて、高い平均発光強度ＩＬａｖが得られる。
孔５５がｐ側電極８０に近い半導体発光素子１６１においては、平均発光強度ＩＬａｖが非常に高いものの、標準偏差ＩＬｓは、半導体発光素子１９１と殆ど同じである。
孔５５の中心が、ｎ側電極７０とｐ側電極８０との中点に設定されている半導体発光素子１６３においては、標準偏差ＩＬｓが非常に小さい。
一方、孔５５がｎ側電極７０に近い半導体発光素子１６２においては、高い平均発光強度ＩＬａｖと、小さい標準偏差ＩＬｓと、が得られる。高い平均発光強度ＩＬａｖと、小さい標準偏差ＩＬｓと、を同時に得るためには、孔５５をｐ側電極８０よりもｎ側電極７０に近づけることが有効であると考えられる。
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、半導体発光素子の構成を示す模式的平面図である。
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に表したように、半導体発光素子１７１〜１７４においても透明電極５０に、透明電極５０をＺ軸方向に沿って貫通する孔５５が設けられている。この例では、孔５５の形状は台形である。半導体発光素子１７１〜１７３においては、孔５５のうちのｎ側電極７０の側の部分における孔５５の幅Ｗｈｎは、２４０μｍである。孔５５のｐ側電極８０の側の部分の幅Ｗｈｐは、４０μｍである。孔５５のＸ軸に沿う長さＬｈは、８０μｍである。
そして、半導体発光素子１７１〜１７３においては、孔５５の位置をＸ軸に沿って変化させた。
半導体発光素子１７１においては、孔５５はｐ側電極８０に近く、半導体発光素子１７２においては、孔５５はｎ側電極７０に近く、半導体発光素子１７３においては、孔５５は、中央に設けられている。
すなわち、半導体発光素子１７１においては、距離Ｌｎは６５μｍとし、距離Ｌｐは２５μｍとした。
半導体発光素子１７２においては、距離Ｌｎは２５μｍとし、距離Ｌｐは６５μｍとした。
半導体発光素子１７３においては、距離Ｌｎは４５μｍとし、距離Ｌｐは４５μｍとした。半導体発光素子１７３は、半導体発光素子１１０と同じである。
半導体発光素子１７４においては、半導体発光素子１７２における孔５５がＹ軸に関して反転されている。すなわち、半導体発光素子１７４においては、孔５５のうちのｎ側電極７０の側の部分における孔５５の幅Ｗｈｎは、４０μｍである。孔５５のｐ側電極８０の側の部分の幅Ｗｈｐは、２４０μｍである。孔５５のＸ軸に沿う長さＬｈは、８０μｍである。そして、距離Ｌｎは２５μｍであり、距離Ｌｐは６５μｍである。
図１４は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
図１４に表したように、半導体発光素子１７１〜１７４のいずれにおいても、半導体発光素子１９１に比べて、高い平均発光強度ＩＬａｖが得られる。
孔５５がｐ側電極８０に近い半導体発光素子１７１においては、平均発光強度ＩＬａｖが非常に高い。半導体発光素子１７１を、図１２に例示した半導体発光素子１６１と比べると、標準偏差ＩＬｓが改善されている。
このように、孔５５の形状は、長方形よりも、ｎ側電極７０の側の端５５ｅｎがｐ側電極８０の側の端５５ｅｐよりも長い台形であることが好ましい。
孔５５の中心が、ｎ側電極７０とｐ側電極８０との中点に設定されている半導体発光素子１７３（半導体発光素子１１０）においては、標準偏差ＩＬｓが非常に小さい。
一方、孔５５がｎ側電極７０に近い半導体発光素子１７３においては、高い平均発光強度ＩＬａｖと、小さい標準偏差ＩＬｓと、が得られる。
このように、孔５５をｐ側電極８０よりもｎ側電極７０に近づけることで、高い平均発光強度ＩＬａｖと、小さい標準偏差ＩＬｓと、を同時に得ることができる。
孔５５のｎ側電極７０の側の端５５ｅｎと、ｎ側電極７０と、の間のＸ軸に沿った距離Ｌｎが、孔５５のｐ側電極８０の側の端５５ｅｐと、ｐ側電極８０と、の間のＸ軸に沿った距離Ｌｐ以下であることが望ましい。これにより、ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間の中間部分ＭＰに流れる電流を効果的に抑制し、周辺部分ＰＰの電流密度Ｊｚを効果的に高めることができる。
また、半導体発光素子１７４においても、第１参考例の半導体発光素子１９１に比べると、平均発光強度ＩＬａｖは高く、標準偏差ＩＬｓは小さい。このように、孔５５をｎ側電極７０に近づけると、特性が改善する。ただし、半導体発光素子１７４と半導体発光素子１７２とを比較すると、半導体発光素子１７４の方が、平均発光強度ＩＬａｖ及び標準偏差ＩＬｓの両方がより良い。このように、孔５５の形状は、ｎ側電極７０の側の端５５ｅｎがｐ側電極８０の側の端５５ｅｐよりも短い台形よりも、ｎ側電極７０の側の端５５ｅｎがｐ側電極８０の側の端５５ｅｐよりも長い台形であることがより好ましい。
このように、孔５５の配置を非対称にする（ｎ側電極７０に近づける）、及び、孔５５の形状を非対称にする（ｎ側電極７０の側の幅が広い）の少なくともいずれかにより、より高い特性が得られる。このことは、例えば、発光部３０における、電子の注入特性とホールの注入特性と、の差異が関係していると考えられる。
幅Ｗｈｎを幅Ｗｈｐよりも大きく設定しつつ、距離Ｌｎを距離Ｌｐよりも短く設定することで、周辺部分ＰＰの電流密度Ｊｚをより効果的に高めることができる。
図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。
図１５（ａ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１８１においては、孔５５のＸ軸に沿った幅が、Ｙ軸における中央部分で小さい。この例において、孔５５の平面形状のコーナー部は丸いが、コーナー部は丸く無くても良い。
図１５（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１８２においては、孔５５の平面形状は、丸いコーナー部を有する長方形である。本具体例において、孔５５の平面形状は、コーナー部が丸くない長方形でも良い。
図１５（ｃ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１８３においては、孔５５の平面形状は、扁平円（楕円を含む）。本具体例において、孔５５の平面形状は、円形でも良い。
半導体発光素子１８１〜１８３においても、幅Ｗｈは、幅Ｗｎ及び幅Ｗｐよりも大きい。そして、距離Ｌｎは、距離Ｌｐ以下である。これにより、光取り出し効率が向上でき、高効率の半導体発光素子が得られる。
図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。
図１６（ａ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１８４においては、半導体発光素子１８４をＺ軸に沿ってみたときの平面形状の対角の２つのコーナー部の一方の近傍にｐ側電極８０が配置され、他方の近傍にｎ側電極７０が配置されている。
すなわち、ｐ側電極８０とｎ側電極７０とを結ぶＸ軸（第２軸）が、半導体発光素子１８４の周縁の辺に対して傾斜している。半導体発光素子１８４においても、幅Ｗｈは、幅Ｗｎ及び幅Ｗｐよりも大きい。そして、距離Ｌｎは、距離Ｌｐ以下である。
このように、ｐ側電極８０及びｎ側電極７０のＸ−Ｙ平面内における配置は任意である。なお、この例のように、距離Ｌｎを距離Ｌｐよりも短く設定しても良い。
図１６（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１８５においては、複数のｐ側電極８０（第１ｐ側電極８０ａ及び第２ｐ側電極８０ｂ）が設けられている。このとき、第１ｐ側電極８０ａ及びｎ側電極７０に着目したときに、これらの電極を結ぶ軸ａｘ１が第１軸となる。そして、軸ａｘ１に対して垂直でＺ軸に対して垂直な軸が第２軸となる。第１ｐ側電極８０ａとｎ側電極７０との間に第１孔５５ａが設けられている。第１ｐ側電極８０ａ、ｎ側電極７０及び第１孔５５ａに着目したときに、幅Ｗｈは、幅Ｗｎ及び幅Ｗｐよりも大きい。そして、距離Ｌｎは、距離Ｌｐ以下である。距離Ｌｎを距離Ｌｐよりも短く設定しても良い。これにより、第１ｐ側電極８０ａとｎ側電極７０の間の中間部分ＭＰに流れる電流を効果的に抑制し、周辺部分ＰＰの電流密度Ｊｚを効果的に高めることができる。
同様に、第２ｐ側電極８０ｂ及びｎ側電極７０に着目したときに、これらの電極を結ぶ軸ａｘ２が第１軸となる。そして、軸ａｘ２に対して垂直でＺ軸に対して垂直な軸が第２軸となる。第２ｐ側電極８０ａとｎ側電極７０との間に第２孔５５ｂが設けられている。第２ｐ側電極８０ａ、ｎ側電極７０及び第２孔５５ｂに着目したときに、幅Ｗｈは、幅Ｗｎ及び幅Ｗｐよりも大きい。そして、距離Ｌｎは、距離Ｌｐ以下である。距離Ｌｎを距離Ｌｐよりも短く設定しても良い。これにより、第２ｐ側電極８０ｂとｎ側電極７０の間の中間部分ＭＰに流れる電流を効果的に抑制し、周辺部分ＰＰの電流密度Ｊｚを効果的に高めることができる。
図１６（ｃ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１８６においては、複数のｐ側電極８０（第１ｐ側電極８０ａ及び第２ｐ側電極８０ｂ）が設けられている。そして、第１ｐ側電極８０ａとｎ側電極７０との間に１つの孔５５が設けられている。
この場合は、第１ｐ側電極８０ａ及びｎ側電極７０を結ぶ軸ａｘ１が第１軸となり、軸ａｘ１に対して垂直でＺ軸に対して垂直な軸が第２軸となる。第１ｐ側電極８０ａ、ｎ側電極７０及び孔５５に着目したときに、幅Ｗｈは、幅Ｗｎ及び幅Ｗｐよりも大きい。そして、距離Ｌｎは、距離Ｌｐ以下である。距離Ｌｎを距離Ｌｐよりも短く設定しても良い。
同様に、第２ｐ側電極８０ｂ及びｎ側電極７０を結ぶ軸ａｘ２が第１軸となり、軸ａｘ２に対して垂直でＺ軸に対して垂直な軸が第２軸となる。第２ｐ側電極８０ａ、ｎ側電極７０及び孔５５に着目したときに、幅Ｗｈは、幅Ｗｎ及び幅Ｗｐよりも大きい。そして、距離Ｌｎは、距離Ｌｐ以下である。距離Ｌｎを距離Ｌｐよりも短く設定しても良い。
半導体発光素子１８６においても、第１ｐ側電極８０ａとｎ側電極７０の間の中間部分ＭＰ及び第２ｐ側電極８０ｂとｎ側電極７０の間の中間部分ＭＰに流れる電流を効果的に抑制し、周辺部分ＰＰの電流密度Ｊｚを効果的に高めることができる。
半導体発光素子１８５及び１８６においては、２つのｐ側電極８０が設けられているが、実施形態はこれに限らない。ｐ側電極８０の数は、任意である。
さらに、複数のｎ側電極７０が設けられても良い。この場合も、例えば複数のｐ側電極８０のうちの１つと、複数のｎ側電極７０のうちの１つと、に着目したときに、それらを結ぶ軸を第２軸とし、第１軸（Ｚ軸）及び第２軸に対して垂直な軸を第３軸に設定できる。このとき、着目した、ｐ側電極８０とｎ側電極７０との間に孔５５が設けられ、幅Ｗｈが、幅Ｗｎ及び幅Ｗｐよりも大きく設定され、距離Ｌｎが、距離Ｌｐよりも短く設定される。距離Ｌｎを距離Ｌｐよりも短く設定しても良い。これにより、着目したｐ側電極８０とｎ側電極７０との間の中間部分ＭＰに流れる電流を効果的に抑制し、周辺部分ＰＰの電流密度Ｊｚを効果的に高めることができる。これにより、光取り出し効率が向上でき、高効率の半導体発光素子が得られる。
図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
図１７（ａ）は、実施形態に係る半導体発光素子１３１〜１３３の模式的断面図である。図１７（ｂ）〜図１７（ｄ）は、半導体発光素子１３１〜１３３の模式的平面図である。
図１７（ａ）に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１３１〜１３３においては、積層構造体１０ｓは、凹部１５を有している。凹部１５は、透明電極５０に設けられる孔５５に繋がる。凹部１５は、ｐ形半導体層２０及び発光部３０をＺ軸に沿って貫通し、ｎ形半導体層１０に到達する。これ以外は、半導体発光素子１１０と同様なので説明を省略する。
この例では、凹部１５の平面形状（Ｚ軸に沿ってみたときの形状）は、孔５５の平面形状（Ｚ軸に沿ってみたときの形状）と実質的に同じである。
そして、図１７（ｂ）〜図１７（ｄ）に表したように、半導体発光素子１３１〜１３３においては、孔５５の平面形状は台形である。この例では、ｐ側電極８０の側の孔５５の幅Ｗｈｐは、４０μｍである。ｎ側電極７０の側の孔５５の幅Ｗｈｎは、２４０μｍである。孔５５のＸ軸沿った長さＬｈは、８０μｍである。
半導体発光素子１３１〜１３３においては、孔５５のＸ軸に沿う位置が変化している。 半導体発光素子１３１においては、距離Ｌｎは６５μｍであり、距離Ｌｐは２５μｍである。半導体発光素子１３２においては、距離Ｌｎは２５μｍであり、距離Ｌｐは６５μｍである。半導体発光素子１７３においては、距離Ｌｎは４５μｍであり、距離Ｌｐは４５μｍである。すなわち、半導体発光素子１３１〜１３３は、図１３に例示した半導体発光素子１７１〜１７３において、凹部１５を設けた素子に相当する。
図１８は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
図１８に表したように、半導体発光素子１３１〜１３３のいずれにおいても、半導体発光素子１９１に比べて、高い平均発光強度ＩＬａｖが得られる。
また、凹部１５が設けられない半導体発光素子１７１〜１７３と比較すると、半導体発光素子１３１〜１３３においては、高い平均発光強度ＩＬａｖが得られる。
特に半導体発光素子１７２においては、半導体発光素子１３２に比べて、標準偏差ＩＬｓが改善しつつ、平均発光強度ＩＬａｖが大きく向上している。
このように、積層構造体１０ｓにおいて、凹部１５を設けることがより好ましい。特に、半導体発光素子１３２のように、凹部１５を設けつつ、距離Ｌｎを距離Ｌｐ以下に設定することで、標準偏差ＩＬｓと平均発光強度ＩＬａｖとを大きく向上することができる。
図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的断面である。
図１９（ａ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１３４においては、積層構造体１０ｓに設けられる凹部１５は、ｐ形半導体層２０に設けられており、発光部３０には到達していない。この場合も、孔５５が設けられる中間部分ＭＰの中間部分ＭＰにおいて、電流経路が狭められる。
図１９（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１３５においては、積層構造体１０ｓに設けられる凹部１５は、ｐ形半導体層２０をＺ軸に沿って貫通しており、発光部３０に到達している。孔５５が設けられる中間部分ＭＰの中間部分ＭＰにおいて、電流経路がより効果的に狭められる。
図１９（ｃ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１３６においては、積層構造体１０ｓに設けられる凹部１５は、ｐ形半導体層２０及び発光部３０をＺ軸に沿って貫通しており、ｎ形半導体層１０に到達している。そして、凹部１５は、ｎ形半導体層１０の一部にも設けられている。孔５５が設けられる中間部分ＭＰの中間部分ＭＰにおいて、電流経路がさらに効果的に狭められる。
上記の半導体発光素子１３１〜１３６においては、孔５５の平面形状は台形であるが、積層構造体１０ｓに凹部１５が設けられる場合も、透明電極５０の平面形状は任意である。
実施形態によれば、高効率の半導体発光素子が提供できる。
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれるｎ形半導体層、発光部、ｐ形半導体層、積層構造体、ｐ側電極、ｎ側電極、孔及び凹部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…ｎ形半導体層、 １０ａ…第１主面、 １０ｂ…第２主面、 １０ｈ…穴、 １０ｓ…積層構造体、 １５…凹部、 ２０…ｐ形半導体層、 ３０…発光部、 ３１…障壁層、 ３２…井戸層、 ５０…透明電極、 ５５…孔、 ５５ａ…第１孔、 ５５ｂ…第２孔、 ５５ｅｎ、５５ｅｐ…端、 ５６…凹部、 ５７…開口部、 ７０…ｎ側電極、 ８０…ｐ側電極、 ８０ａ…第１ｐ側電極、 ８０ｂ…第２ｐ側電極、 １１０、１１０ａ、１３１〜１３６、１５１〜１５３、１６１〜１６３、１７１〜１７４、１８１〜１８６、１９１、１９２…半導体発光素子、 ＢＬ、ＢＬｉ…障壁層、 Ｅｆｆ…光取り出し効率、 ＩＬ…発光強度、 ＩＬａｖ…平均発光強度、 ＩＬｓ…標準偏差、 ＩＰ…内側部分、 Ｊｚ…電流密度、 Ｊｚｈ…ハッチング領域、 Ｌｄｘ、Ｌｄｙ、Ｌｅｘ、Ｌｅｙ…長さ、 Ｌｈ…長さ、 Ｌｉｐ、Ｌｐｐ…光、 Ｌｎ、Ｌｐ、Ｌｐｎ、Ｌｑ…距離、 ＭＰ…中間部分、 Ｐ１〜Ｐ４…評価位置、 ＰＰ…周辺部分、 Ｓｐｎ…間隔、 ＷＬ、ＷＬｉ…井戸層、 Ｗｅｏ…幅、 Ｗｈ、Ｗｈｎ、Ｗｈｐ…幅、 Ｗｎ、Ｗｐ…幅、 ａｘ１、ａｘ２…軸

Claims (6)

  1. ｎ形半導体層と、
    前記ｎ形半導体層の一部に対向するｐ形半導体層と、
    前記ｎ形半導体層の前記一部と前記ｐ形半導体層との間に設けられた発光部と、
    を含む積層構造体と、
    前記積層構造体の前記ｐ形半導体層の側の第１主面において前記ｐ形半導体層に電気的に接続された透明電極と、
    前記透明電極と電気的に接続されたｐ側電極であって、前記ｐ側電極と前記ｐ形半導体層との間に前記透明電極が配置されるｐ側電極と、
    前記第１主面において前記ｎ形半導体層の前記一部に電気的に接続されたｎ側電極と、
    を備え、
    前記透明電極は、前記ｐ形半導体層から前記ｎ形半導体層に向かう第１軸に沿う平面視において前記ｎ側電極と前記ｐ側電極との間に設けられた孔を有し、
    前記孔は、前記透明電極を前記第１軸に沿って貫通し、
    前記ｐ側電極から前記ｎ側電極に向かう第２軸に対して垂直で前記第１軸に対して垂直な第３軸に沿った前記孔の幅は、前記ｎ側電極の前記第３軸に沿った幅及び前記ｐ側電極の前記第３軸に沿った幅よりも大きく、
    前記孔の前記ｎ側電極の側の端と、前記ｎ側電極と、の間の前記第２軸に沿った距離は、前記孔の前記ｐ側電極の側の端と、前記ｐ側電極と、の間の前記第２軸に沿った距離以下であることを特徴とする半導体発光素子。
  2. ｎ形半導体層と、
    前記ｎ形半導体層の一部に対向するｐ形半導体層と、
    前記ｎ形半導体層の前記一部と前記ｐ形半導体層との間に設けられた発光部と、
    を含む積層構造体と、
    前記積層構造体の前記ｐ形半導体層の側の第１主面において前記ｐ形半導体層に電気的に接続された透明電極と、
    前記透明電極と電気的に接続されたｐ側電極であって、前記ｐ側電極と前記ｐ形半導体層との間に前記透明電極が配置されるｐ側電極と、
    前記第１主面において前記ｎ形半導体層の前記一部に電気的に接続されたｎ側電極と、
    を備え、
    前記透明電極は、前記ｐ形半導体層から前記ｎ形半導体層に向かう第１軸に沿う平面視において前記ｎ側電極と前記ｐ側電極との間に設けられた孔を有し、
    前記孔は、前記透明電極を前記第１軸に沿って貫通し、
    前記ｐ側電極から前記ｎ側電極に向かう第２軸に対して垂直で前記第１軸に対して垂直な第３軸に沿った前記孔の幅は、前記ｎ側電極の前記第３軸に沿った幅及び前記ｐ側電極の前記第３軸に沿った幅よりも大きく、
    前記孔の前記ｎ側電極の側の部分の前記第３軸に沿った幅は、前記孔の前記ｐ側電極の側の部分の前記第３軸に沿った幅よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。
  3. 前記孔の前記ｎ側電極の側の端と、前記ｎ側電極と、の間の前記第２軸に沿った距離は、前記孔の前記ｐ側電極の側の端と、前記ｐ側電極と、の間の前記第２軸に沿った距離以下であることを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子。
  4. 前記積層構造体は、前記孔に繋がる凹部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  5. 前記凹部は、前記ｐ形半導体層を前記第１軸に沿って貫通しており、前記発光部に到達していることを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。
  6. 前記凹部は、前記ｐ形半導体層及び前記発光部を前記第１軸に沿って貫通しており、前記ｎ形半導体層に到達していることを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。
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