WO2010024375A1 - 半導体発光素子及び半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光素子及び半導体発光装置 Download PDF

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light emitting
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semiconductor layer
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勝好 家段
芳樹 井上
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日亜化学工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor light emitting element in which an open defect of the element itself is unlikely to occur and a semiconductor light emitting apparatus using the semiconductor light emitting element.
  • a semiconductor light-emitting element using a nitride semiconductor such as gallium nitride can emit ultraviolet light, blue light, green light, etc., has high luminous efficiency and low power consumption, and can be easily downsized. In recent years, it has been rapidly used in large displays, traffic lights, backlights of liquid crystal display devices, and the like because of its features such as being resistant to mechanical vibrations, long life and high reliability.
  • a semiconductor light emitting device generally has a laminated structure including a light emitting layer between an n type semiconductor layer and a p type semiconductor layer, and is injected from the n type semiconductor layer and the p type semiconductor layer into the light emitting layer.
  • Light is generated by recombination of electrons and holes. Therefore, how to efficiently extract the light generated in the light emitting layer to the outside is an important technique that affects the characteristics (efficiency) of the light emitting element.
  • an n-type semiconductor layer, an n-side pad electrode provided on a part of the n-type semiconductor layer, a light-emitting layer widely provided on the n-type semiconductor layer so as to be separated from the n-side pad electrode, and light emission A p-type semiconductor layer provided on the layer; an insulator layer provided on a part of the p-type semiconductor layer; a translucent electrode layer covering the exposed surface of the p-type semiconductor layer and the insulator layer; 2. Description of the Related Art A semiconductor light emitting element having a structure including a p-side pad electrode provided at a position facing an insulator layer with a translucent electrode layer interposed therebetween is known (see, for example, Patent Documents 1 to 5).
  • the n-side pad electrode and the p-side pad electrode are connected to an external circuit (power supply) by wire bonding connection or bump connection in order to apply a voltage between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, respectively.
  • an external circuit power supply
  • wire bonding connection or bump connection in order to apply a voltage between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, respectively.
  • light emission immediately below the p-side pad electrode can be suppressed, and light traveling from the light-emitting layer to the p-side pad layer is emitted from the light emitting surface (translucent electrode layer and the light-transmitting layer) by the insulator layer.
  • High light emission output can be obtained by being reflected toward the contact surface) side of the p-type semiconductor layer and emitted from the light emitting surface.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing a schematic structure in the vicinity of a p-side pad electrode in a conventional semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device 110A includes an insulator layer, an electrode layer with high contact resistance, or a low-conductivity semiconductor layer (hereinafter referred to as “insulator layer 112”) on the surface of the p-type semiconductor layer 111.
  • a translucent electrode layer 113A is provided so as to cover them, and a p-side pad electrode 114A is provided at a position facing the insulator layer 112 and the like across the translucent electrode layer 113A.
  • the translucent electrode layer 113A is usually formed by a sputtering method, the step portion S of the translucent electrode layer 113A (the side surface portion of the insulator layer 112, etc.) indicated by a broken line in FIG.
  • the film thickness of the translucent electrode layer 113A is reduced, and the stepped portion S is likely to be broken or disconnected (so-called open failure) due to current concentration.
  • FIG. 8B In order to solve such a problem, another semiconductor light emitting element having a schematic structure shown in FIG. 8B has been proposed (see, for example, Patent Documents 9 to 13).
  • this semiconductor light emitting device 110B an insulator layer or the like 112 is provided on the surface of the p-type semiconductor layer 111, and a translucent electrode layer 113B having the same height as the insulator layer or the like 112 is provided on the p-type semiconductor layer 111.
  • the p-side pad electrode 114B covers the insulator layer 112 and the like, and has a structure provided so as to cover a part of the translucent electrode layer 113B.
  • the p-side pad electrode 114B and the translucent electrode layer The wide contact area of 113B prevents current concentration from occurring on the contact surface.
  • a light emitting device when configured using semiconductor light emitting elements, a plurality of semiconductor light emitting elements are connected in series. Therefore, when an open defect occurs in the translucent electrode layer of one semiconductor light emitting element, not only does the semiconductor light emitting element stop emitting light, but current does not flow to all the semiconductor light emitting elements, thereby functioning as a light emitting device. Since it will be lost, it is necessary to avoid such a situation.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and in the case where a disconnection occurs in the translucent electrode layer, a semiconductor light emitting device capable of securing a current path and avoiding the occurrence of an open defect in the semiconductor light emitting element itself.
  • An object is to provide an element.
  • Another object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device using the semiconductor light emitting element.
  • the semiconductor light emitting device includes a first semiconductor layer, a light emitting layer provided on the first semiconductor layer, and a first pad electrode provided on the first semiconductor layer so as to be separated from the light emitting layer.
  • a second semiconductor layer provided on the light emitting layer, an insulating layer provided in a partial region on the second semiconductor layer, and having a hole penetrating in a thickness direction thereof,
  • a transparent electrode layer provided continuously from another region of the semiconductor layer to a part of the upper surface of the insulator layer, and in contact with the second semiconductor layer through the hole of the insulator layer;
  • a second pad electrode provided in contact with the translucent electrode layer at a position facing the insulator layer with the translucent electrode layer interposed therebetween, and the second pad electrode and the second pad electrode
  • the contact resistance of the semiconductor layer is larger than the contact resistance of the translucent electrode layer and the second semiconductor layer. And wherein the door.
  • a current path is ensured even if the light-transmitting electrode layer is disconnected in one semiconductor light-emitting element.
  • the semiconductor light emitting device can be maintained in a state capable of emitting light.
  • the insulator layer has a thickness of 10 to 500 nm
  • the translucent electrode layer has a thickness of 20 to 400 nm
  • the second pad electrode has a thickness of 400 to 400 nm. It is preferably 2000 nm.
  • the opening shape of the hole of the insulator layer is circular or substantially circular, and the opening area is 80% or less of the area where the insulator layer is in contact with the second semiconductor layer.
  • the opening shape of the hole portion of the insulator layer is the shape of the contact surface between the second pad electrode and the second semiconductor layer, by making this shape circular or substantially circular, the translucent electrode layer is disconnected. The distribution of current passing through the contact surface can be made uniform. Further, by setting the opening area of the hole in the insulator layer to 80% or less of the area where the insulator layer is in contact with the second semiconductor layer, light absorption by the second pad electrode can be suppressed to be small.
  • an average diameter of the holes of the insulator layer is 16 ⁇ m or more. With such a configuration, it is possible to prevent an open defect from occurring in the semiconductor light emitting element.
  • the first semiconductor layer is provided on a predetermined substrate.
  • the semiconductor light emitting element By forming the semiconductor light emitting element on a predetermined substrate, it becomes easy to configure a semiconductor light emitting device including a plurality of semiconductor light emitting elements.
  • the semiconductor light emitting device includes a plurality of semiconductor light emitting elements in which the first semiconductor layer is provided on a predetermined substrate, and at least two of the semiconductor light emitting elements are connected in series. To do.
  • a plurality of the semiconductor light emitting elements are provided on a predetermined substrate, and at least two of the semiconductor light emitting elements are connected in series.
  • these semiconductor light emitting devices according to the present invention even if one semiconductor light emitting element cannot emit light, it is possible to prevent a situation in which the entire semiconductor light emitting device is not turned on.
  • the semiconductor light emitting device of the present invention even if a break occurs in the translucent electrode layer, the second pad electrode and the second semiconductor layer are in direct contact with each other. By flowing, a current path is formed, and it is possible to prevent the occurrence of open defects in the semiconductor light emitting element itself.
  • a semiconductor light emitting device using a plurality of semiconductor light emitting elements and in a semiconductor light emitting element in which a plurality of semiconductor light emitting elements are provided on one substrate, even if one semiconductor light emitting element cannot emit light, light emission is possible. It is possible to prevent a situation in which the entire apparatus is not lit.
  • FIG. 1 shows a structure of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along line AA, and (c) is a cross-sectional view taken along line BB.
  • FIG. It is the model showing schematic structure of the light-emitting device comprised using the semiconductor light-emitting element of FIG. 1, (a) is an example of the connection structure using DC power supply, (b) is the connection structure using AC power supply It is an example. It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor light-emitting device concerning 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 6 shows a schematic structure of a semiconductor light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention, where (a) is a cross-sectional view taken along the line CC and (b) is a cross-sectional view taken along the line DD. It is a graph which shows the relationship between an open defect generation voltage (applied voltage), a destruction rate, and a cumulative destruction rate.
  • A) is sectional drawing which shows an example of the structure of the conventional semiconductor light-emitting device
  • (b) is sectional drawing which shows another example of the structure of the conventional semiconductor light-emitting device.
  • FIG. 1A is a plan view showing a schematic structure of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 1 (c) shows a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 1 (a).
  • the semiconductor light emitting device 10 includes a substrate 11, a first semiconductor layer 12, a light emitting layer 13, a second semiconductor layer 14, an insulator layer 15, a translucent electrode layer 16, and a first pad electrode 17.
  • the second pad electrode 18 is provided.
  • FIG. 1 shows a form in which one semiconductor light emitting element 10 is formed on one substrate 11, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of substrates are formed on the surface of one substrate 11.
  • An independent first semiconductor layer 12 may be provided, and each layer and each electrode described above may be formed on each first semiconductor layer 12.
  • each component described above of the semiconductor light emitting element 10 will be described.
  • the substrate 11 is made of a material having a lattice matching property capable of epitaxially growing a semiconductor (compound) constituting the first semiconductor layer 12, for example, Al 2 O 3 (sapphire), MgAl 2 O 4 (spinel). ), SiC, SiO 2 , ZnS, ZnO, Si, GaAs, C (diamond), LiNbO 3 (lithium niobate), Nd 3 Ga 5 O 12 (neodymium gallium garnet), and the like. There are no particular restrictions on the area and thickness of the substrate 11.
  • the first semiconductor layer 12 formed on the surface of the substrate 11 is made of an n-type semiconductor material obtained by doping a group III-V compound semiconductor with an n-type dopant.
  • III-V group compound semiconductors include GaN, AlN, InN or mixed crystals of In ⁇ Al ⁇ Ga 1- ⁇ - ⁇ N (0 ⁇ ⁇ , 0 ⁇ ⁇ , 0 ⁇ + ⁇ ⁇ 1), In ⁇ Al ⁇ Ga 1- ⁇ - ⁇ N, part or all of the group III element is substituted with B or the like, or part of N is substituted with another group V element such as P, As, Sb, or the like.
  • III-V compound semiconductors GaAs compound semiconductors (eg, AlGaAs, InGaAs, etc.), InP compound semiconductors (eg, AlGaInP, etc.), InGaAsP, which is a mixed crystal of GaAs compound semiconductors and InP compound semiconductors, etc.
  • Group V compound semiconductors and the like can be mentioned.
  • the n-type dopant include group IV or group VI elements such as Si, Ge, Sn, S, O, Ti, and Zr.
  • the second semiconductor layer 14 formed on the surface of the light emitting layer 13 is made of a p-type semiconductor material obtained by doping a III-V group compound semiconductor with a p-type dopant.
  • the group III-V compound semiconductor used for the second semiconductor layer 14 is the same as the group III-V compound semiconductor used for the first semiconductor layer 12, so that the list here is omitted.
  • Examples of the p-type dopant include Be, Zn, Mn, Cr, Mg, and Ca.
  • the light emitting layer 13 secures an installation region of the first pad electrode 17 connected to a predetermined power source on the first semiconductor layer 12 and is separated from the first pad electrode 17 so as to be separated from the first pad electrode 17. Formed on the surface.
  • the light emitting layer 13 is a layer having a function of emitting energy generated by recombination of electrons and holes injected from the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 14 as light, respectively.
  • the quantum structure has a quantum well structure including a well layer and a barrier layer.
  • the semiconductor material constituting the light-emitting layer 13 may be any of a non-doped semiconductor, an n-type impurity doped semiconductor, and a p-type impurity doped semiconductor.
  • a non-doped semiconductor or an n-type impurity doped semiconductor is used. It is preferable to use it.
  • an undoped semiconductor may be used for the well layer, and an n-type impurity doped semiconductor may be used for the barrier layer.
  • the wavelength of light generated in the light emitting layer 13 can be adjusted by the kind and doping amount of the dopant doped in the well layer.
  • the light emitting layer 13 when the light emitting layer 13 is made of a III-V group compound semiconductor, it can emit light having a wavelength of about 60 to 650 nm, preferably 380 to 560 nm. It is possible to obtain light having a wavelength range that is difficult with the InGaN well layer, specifically, light having a wavelength near 365 nm or shorter than the band gap energy of GaN. Therefore, according to the use of the semiconductor light emitting device 10 and the like, the kind of dopant and the amount of doping may be set in order to adjust the emission wavelength.
  • first semiconductor layer 12 has a structure in which a contact layer / cladding layer is laminated on the substrate 11 in this order.
  • the second semiconductor layer 14 has a light emitting layer 13.
  • a structure in which a clad layer / contact layer is laminated in this order may be mentioned.
  • a buffer layer is formed between the substrate 11 and the first semiconductor layer 12, the light emitting layer 13 is formed on the buffer layer, and the buffer is also formed on the second semiconductor layer 14.
  • a structure in which an insulating layer 15 and a translucent electrode layer 16 are provided on the buffer layer is provided.
  • the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 14 each have a multilayer structure in which layers made of undoped semiconductors and layers made of doped semiconductors are alternately stacked. .
  • the first pad electrode 17 plays a role as a terminal for electrically connecting a predetermined power source and the first semiconductor layer 12 and a role as a terminal for connecting a plurality of semiconductor light emitting elements 10 in series (described later). See FIG.
  • the first pad electrode 17 is formed on the step surface formed by cutting out a part of the upper surface of the first semiconductor layer 12. By forming, the light emitting layer 13 formed on the upper surface of the first semiconductor layer 12 and the first pad electrode 17 are separated (not in direct contact).
  • the first pad electrode 17 may be provided on the same surface of the first semiconductor layer 12 so as to be separated (electrically insulated) from the light emitting layer 13 without providing a cutout in the first semiconductor layer 12.
  • the first pad electrode 17 is in contact with the first semiconductor layer 12 in a low resistance state.
  • the state in which the semiconductor material and the electrode material are in contact with each other with low resistance within the range of the driving voltage of the semiconductor light emitting device 10 is referred to as “ohmic contact” (therefore, the first pad electrode 17 is The first semiconductor layer 12 is in ohmic contact).
  • the state in which the contact is higher in resistance than the ohmic contact is referred to as “Schottky contact”, and the ohmic contact surface and the Schottky contact surface are in parallel. In a state where current flows through the ohmic contact surface in the connected components, it is assumed that there is a resistance difference that does not substantially allow current to flow through the Schottky contact surface.
  • the first pad electrode 17 is made of Ti, Al, Cr, Mo, W, Ag, ITO, or an alloy containing at least one of them, which is a material having low contact resistance with the first semiconductor layer 12. Having a single-layer or multi-layer structure in which the first semiconductor layer 12 is in contact with the first semiconductor layer 12, and particularly Ti / Rh / Au, Ti / Pt / Au, Ti / Ir / Au, Ti / Ru / Au, Al— When a multilayer structure such as Si—Cu alloy / W / Pt / Au is used, the first pad electrode 17 and the second pad electrode 18 can be formed simultaneously, which is preferable. Specific examples of the multilayer structure include a multilayer structure in which Ti / Rh / Au is 2 nm / 200 nm / 500 nm.
  • the insulator layer 15 has a function of reflecting light emitted from the light emitting layer 13 and reducing light absorption by the second pad electrode 18. Therefore, as the insulator layer 15, a material having a light refractive index smaller than that of the second semiconductor layer 14, for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , SiN, MgF 2 , CaF 2 , LiF, AlF 3 , BaF 2 , YF 3 , LaF 3 , CeF 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 or the like is used.
  • the insulator layer 15 has a function of flowing a current uniformly to the second semiconductor layer 14. That is, when the insulator layer 15 is not provided, the current from the second pad electrode 18 is concentrated in a region located immediately below the second pad electrode 18 in the translucent electrode layer 16, thereby causing the first 2 There is a possibility that the current does not flow uniformly in the semiconductor layer 14, and the area of the light emitting layer 13 cannot be used effectively and the light emission efficiency is lowered. However, by providing the insulator layer 15, it is possible to suppress the occurrence of current concentration in a region located directly below the second pad electrode 18, and to suppress a decrease in light emission efficiency.
  • the thickness of the insulator layer 15 is preferably 10 to 750 nm. When the thickness is less than 10 nm, it is difficult to effectively suppress the above-described current concentration. On the other hand, when the thickness exceeds 750 nm, when the translucent electrode layer 16 is formed, the thickness of the portion formed in the vicinity of the side surface of the insulator layer 15 in the translucent electrode layer 16 is less than that of the insulator layer 15. It becomes thin due to the thickness. If a thin part is formed in the translucent electrode layer 16 in this way, there arises a problem that an open defect due to current concentration from the second pad electrode 18 is likely to occur in this part.
  • the thickness of the insulator layer 15 is more preferably 250 to 600 nm.
  • the insulator layer 15 has a hole 19. The role of the hole 19 and the condition for setting the shape will be described later when the function of the contact surface between the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14 is described later.
  • the translucent electrode layer 16 does not cover the hole 19 of the insulator layer 15 but covers the upper surface of the insulator layer 15, and is not provided with the insulator layer 15 on the second semiconductor layer 14. It is provided so as to cover the entire area.
  • the translucent electrode layer 16 has a role of electrically connecting the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14 and supplying a current to the second semiconductor layer 14.
  • the second pad electrode 18 and the second semiconductor are interposed via the translucent electrode layer 16.
  • the translucent electrode layer 16 and the second semiconductor layer 14 are in ohmic contact so that a current flows between the layer 14.
  • the translucent electrode layer 16 plays a role of transmitting light from the light emitting layer 13 and emitting it to the outside. Therefore, a material having a high light transmittance in the wavelength region of light generated in the light emitting layer 13 is preferably used for the translucent electrode layer 16.
  • the translucent electrode layer 16 is an oxide containing at least one selected from In, Zn, Sn, Ga, W, and Ti, specifically, ITO, IZO, ZnO, In 2 O 3 , SnO. 2 , TiO 2 and complex oxides of these.
  • a Ni / Au laminated film can also be used as the translucent electrode layer 16.
  • the film thickness of the translucent electrode layer 16 is such that the light emitting layer 13 can emit light uniformly over a wide range by flowing a uniform current to a region other than the portion of the second semiconductor layer 14 directly below the insulator layer 15. At the same time, in order to suppress the absorption of light from the light emitting layer 13 by the translucent electrode layer 16, the thickness is preferably 20 to 400 nm.
  • the thickness of the portion in the vicinity of the side surface of the insulator layer 15 is smaller than the thickness of the upper surface portion of the second semiconductor layer 14 and the thickness of the upper surface portion of the insulator layer 15. ing. This is due to the film thickness of the insulator layer 15 and the film forming method of the translucent electrode layer 16 (to be described later). In this respect, as shown in FIG. Has the same structure as
  • the second pad electrode 18 serves as a terminal for electrically connecting a predetermined power source and the translucent electrode layer 16, and serves as a terminal for connecting a plurality of semiconductor light emitting elements 10 in series or in parallel. Take on.
  • the second pad electrode 18 is positioned so that the outer edge of the second pad electrode 18 is on the inner side of the outer edge of the insulator layer 15 when viewed from above so that light generated in the light emitting layer 13 is not absorbed by the second pad electrode 18. Or on the surface of the translucent electrode layer 16 above the insulator layer 15 so as to overlap the outer edge thereof.
  • the second pad electrode 18 is in contact with the second semiconductor layer 14 through the hole 19 of the insulator layer 15.
  • the contact resistance between the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14 is larger than the contact resistance between the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14 via the translucent electrode layer 16. That is, the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14 are in Schottky contact. Therefore, in the normal use state of the semiconductor light emitting element 10, as described above, a current flows from the second pad electrode 18 to the second semiconductor layer 14 through the translucent electrode layer 16. No current flows directly from the second pad electrode 18 to the second semiconductor layer 14 through the hole 19.
  • the second pad electrode 18 Ti, W, Nb, Al, Sn, Si, Hf, Y, Fe, Zr, V, Mn, Gd, Ir, which are materials having a large contact resistance with the second semiconductor layer 14 are used. It is preferable to have a single-layer or multi-layer structure in which Pt, Ru, Ta, Cr or an alloy containing at least one of these is a layer in contact with the second semiconductor layer 14, and particularly in contact with the second semiconductor layer 14. By providing Ti, the contact with the p-type semiconductor used for the second semiconductor layer 14 becomes a Schottky contact, but is used as the n-type semiconductor layer and the translucent electrode layer 16 used for the first semiconductor layer 12.
  • a multilayer structure such as Ti / Rh / Au, Ti / Pt / Au, Ti / Ir / Au, Ti / Ru / Au, Al—Si—Cu alloy / W / Pt / Au.
  • the film thickness of the translucent electrode layer 16 is thin in the vicinity of the side surface of the insulator layer 15. Therefore, a disconnection may occur due to current concentration in this portion.
  • the translucent electrode layer 16 is disconnected, no current flows from the second pad electrode 18 to the second semiconductor layer 14 through the translucent electrode layer 16.
  • the second pad passes through the Schottky contact surface (hereinafter simply referred to as “Schottky contact surface”) between the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14. A current flows from the electrode 18 to the second semiconductor layer 14.
  • the first semiconductor layer 12 / the light emitting layer 13 / the second semiconductor layer 14 are destroyed by overvoltage, and a current path is secured. Therefore, for example, in a light-emitting device in which a plurality of semiconductor light-emitting elements 10 are connected in series, a semiconductor light-emitting element in which the translucent electrode layer 16 is disconnected does not emit light, but a current path is ensured. Since the current supply does not stop for the light emitting element, the light emitting state can be maintained.
  • the planar shape of the hole 19 provided in the insulator layer 15 is the shape of the Schottky contact surface.
  • This shape By making this shape circular or substantially circular, the distribution of the current passing through the Schottky contact surface when the translucent electrode layer 16 is disconnected is likely to be uniform, and the first semiconductor layer 12 / the light emitting layer 13 / the second semiconductor layer. A current path from the Schottky contact surface to the first pad electrode 17 can be surely formed when the 14 undergoes overvoltage breakdown.
  • the area of the Schottky contact surface is equal to the opening area of the hole 19 in the insulator layer 15, and the opening area of the hole 19 is 80% or less of the area where the insulator layer 15 contacts the second semiconductor layer 14. preferable. This is because the area of the Schottky contact surface is reduced because the second pad electrode 18 absorbs light emitted from the light emitting layer 13 through the Schottky contact surface during normal use of the semiconductor light emitting device 10. This is because the absorption of light by the second pad electrode 18 can be suppressed small.
  • the average diameter of the holes 19 in the insulator layer 15 is preferably 16 ⁇ m or more.
  • the average diameter means the average value of the major axis and the minor axis when the planar shape of the hole 19 (that is, the shape of the Schottky contact surface) is not circular, for example, when it is an ellipse, and when it is a square Means the diameter of a circle having the same area as a square.
  • the semiconductor layer 12 / light emitting layer 13 / second semiconductor layer 14 can be overvoltage destroyed to form a current path.
  • a bonding wire is attached to the second pad electrode 18 for connection to a power source or another semiconductor light emitting element 10.
  • the bonding wire is connected to the center of the upper surface of the second pad electrode 18 (a hole in the insulator layer 15. It is preferable to attach to the area above the portion 19. As a result, the current flow in the second pad electrode 18 can be made uniform, and when the translucent electrode layer 16 is disconnected, the current easily flows to the direct Schottky contact surface. / Light emitting layer 13 / second semiconductor layer 14 are easily destroyed by overvoltage, and a current path is easily formed.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a light emitting device configured using the semiconductor light emitting element according to the first embodiment (that is, a connection structure of semiconductor light emitting elements).
  • FIG. 2A shows an example of a connection structure using a DC power supply
  • FIG. 2B shows an example of a connection structure using an AC power supply. Since the structure of the semiconductor light emitting element 10 constituting each light emitting device shown in FIG. 2 is clear from the comparison with FIG. 1, the description of the components of the semiconductor light emitting element 10 is omitted in FIG.
  • the light emitting device shown in FIG. 2 (a) has a structure in which a plurality of semiconductor light emitting elements 10 (12 examples are shown in FIG. 2 (a)) are connected in series in a row with bonding wires.
  • the semiconductor light emitting element 10 can be turned on simultaneously using a DC power supply.
  • two rows of units in which a plurality (six in FIG. 2 (b)) of semiconductor light emitting elements 10 are connected in series with bonding wires are connected in parallel to the AC power supply.
  • Each column has a structure in which the direction of current flow is reversed (when a current flows in one column unit, no current flows in the other column unit). That is, the light emitting device of FIG. 2B has a structure in which the semiconductor light emitting elements 10 emit light alternately for each column depending on the frequency of the AC output from the AC power supply.
  • the manufacturing method of the semiconductor light emitting device 10 is roughly as follows: (1) Formation of the first semiconductor layer 12, the light emitting layer 13, and the second semiconductor layer 14 on the substrate surface; (2) Formation of the insulator layer 15 and the translucent electrode layer 16; (3) etching of a partial region for forming the first pad electrode 17; (4) The first pad electrode 17 and the second pad electrode 18 can be formed in this order.
  • the steps (1) to (4) will be described.
  • MOVPE organic metal vapor phase epitaxy
  • HDVPE halide vapor phase epitaxy
  • MBE molecular beam vapor phase epitaxy
  • MOMBE organometallic molecule
  • the gas type to be used is changed according to the constituent elements of the semiconductor layer to be formed (first semiconductor layer 12 made of n-type semiconductor / light emitting layer 13 / second semiconductor layer 14 made of p-type semiconductor), and These can be continuously formed by adjusting the film formation time according to the film thickness of each semiconductor layer.
  • a flat ring-shaped insulator layer 15 is formed on a part of the surface of the second semiconductor layer 14.
  • the formation of the insulator layer 15 can be performed, for example, by depositing the constituent material of the insulator layer 15 in a predetermined region by a sputtering method using a photomask, and then removing the photomask. it can.
  • the translucent electrode layer 16 is formed, for example, by forming a conductive oxide including at least one selected from In, Zn, Sn, and Ga on the entire surface after the insulator layer 15 is formed. By etching the region where the translucent electrode layer 16 is not required (that is, the region of the hole 19 (and its periphery) of the insulator layer 15 and the region for forming the first pad electrode 17). Can be formed.
  • An etching mask is provided except for a region where the first pad electrode 17 is formed, and etching is performed to a thickness in the middle of the first semiconductor layer 12 by dry etching or the like, and then the etching mask is removed. Thus, a region for providing the first pad electrode 17 can be formed.
  • the first pad electrode 17 and the second pad electrode 18 are formed by, for example, using a sputtering method after forming a resist pattern so that the region where the first pad electrode 17 and the second pad electrode 18 are formed is exposed. Ti / Rh / Au can be sequentially formed, and the first pad electrode 17 and the second pad electrode 18 can be formed simultaneously. Thereafter, the resist pattern may be removed.
  • the method for manufacturing the semiconductor light emitting device 10 is not limited to the above process. For example, after forming the first semiconductor layer 12 / the light emitting layer 13 / the second semiconductor layer 14, a region for forming the first pad electrode 17 is formed by etching, and then the first pad electrode 17 is formed. The insulator layer 15, the translucent electrode layer 16, and the second pad electrode 18 may be sequentially formed.
  • FIG. 3 is a plan view showing a schematic structure of a semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
  • the components of the semiconductor light emitting device 10A shown in FIG. 3 that have the same functions as those of the semiconductor light emitting device 10 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals in the drawings and this description, and will be described later. The same applies to the semiconductor light emitting devices according to the third and fourth embodiments.
  • FIG. 3 is drawn in the same form as FIG. 1A, and the semiconductor light emitting element 10 ⁇ / b> A has a substantially square shape in plan, and includes a substrate 11, and a first semiconductor layer 12 ( A first pad electrode 17 provided at a corner on the first semiconductor layer 12, and a light emitting layer 13 provided on the first semiconductor layer 12 so as to be separated from the first pad electrode 17. And a second semiconductor layer 14 (overlapping the light emitting layer 13) provided on the light emitting layer 13 and an insulator layer 15 provided on the second semiconductor layer 14.
  • the insulator layer 15 is a part of the second semiconductor layer 14 and a substantially circular core portion provided at a corner portion where the first pad electrode 17 is provided and a corner portion at a diagonal position. And an extending portion extending from the core portion along the side direction of the second semiconductor layer 14.
  • Such a shape of the insulating layer 15 corresponds to the shape of the second pad electrode 18.
  • a hole 19 that penetrates in the thickness direction is provided in the approximate center of the core.
  • the semiconductor light emitting element 10A also covers the upper surface of the insulator layer 15 without covering the hole portion 19 of the insulator layer 15, and covers a region on the second semiconductor layer 14 where the insulator layer 15 is not provided.
  • the translucent electrode layer 16 is in contact with the second semiconductor layer 14 through the hole 19 of the insulator layer 15, and the translucent electrode is disposed at a position facing the insulator layer 15 with the translucent electrode layer 16 interposed therebetween.
  • a second pad electrode 18 provided in contact with the layer 16.
  • the second pad electrode 18 has a size that fits inside the insulator layer 15.
  • the second pad electrode 18 includes a core part 40 provided on the core part of the insulator layer 15 and extending parts 41 a and 41 b provided on the extending part of the insulator layer 15.
  • a current can be made to flow uniformly over the entire surface of the second semiconductor layer 14. In this way, light emission that effectively utilizes the light emitting area of the light emitting layer 13 is possible.
  • the current flow from the second pad electrode 18 to the second semiconductor layer 14 when the second pad electrode 18 includes the extending portions 41 a and 41 b is the current from the core portion 40 to the second semiconductor layer 14. Since the current flow (current density) is considered to be larger than the current flow from the extending portions 41 a and 41 b to the second semiconductor layer 14, the insulator layer 15 is only directly below the core portion 40 of the second pad electrode 18. It is good also as a structure which provided.
  • the translucent electrode layer 16 and the second semiconductor layer 14 are in ohmic contact, and the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14 are in Schottky contact. That is, the planar structure of the semiconductor light emitting element 10A is different from the semiconductor light emitting element 10 shown in FIG. 1 as described above, but the cross sectional structure of the semiconductor light emitting element 10A is equivalent to the semiconductor light emitting element 10 shown in FIG. Therefore, when the translucent electrode layer 16 is disconnected, a current flows through the Schottky contact surface between the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14, and a current path is secured. It can be avoided that the light emitting element 10A itself becomes an open defect.
  • FIG. 4 is a plan view showing a schematic structure of a semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is also drawn in the same form as FIG. 1A, and the semiconductor light emitting element 10 ⁇ / b> B has a substantially rectangular shape in plan, and includes a substrate 11 and a first semiconductor layer 12 ( And a first pad electrode 17 provided at one end in the longitudinal direction on the first semiconductor layer 12.
  • the first pad electrode 17 includes a core portion 42 provided at a longitudinal end on the first semiconductor layer 12 and an extending portion 43 extending from the core portion 42 along the long side.
  • the semiconductor light emitting element 10B also includes a light emitting layer 13 provided on the first semiconductor layer 12 and spaced apart from the first pad electrode 17, and a second semiconductor layer 14 provided on the light emitting layer 13 (the light emitting layer 13 and the light emitting layer 13). And an insulator layer 15 provided on the second semiconductor layer 14.
  • the insulator layer 15 includes a core portion provided on the second semiconductor layer 14 at a longitudinal end opposite to the first pad electrode 17 and an extending portion extending from the core portion along the long side. I have.
  • Such a shape of the insulating layer 15 corresponds to the shape of the second pad electrode 18.
  • a hole 19 that penetrates in the thickness direction is provided in the approximate center of the core.
  • the semiconductor light emitting element 10B also covers the upper surface of the insulator layer 15 without covering the hole portion 19 of the insulator layer 15, and covers a region on the second semiconductor layer 14 where the insulator layer 15 is not provided.
  • the translucent electrode layer 16 is in contact with the second semiconductor layer 14 through the hole 19 of the insulator layer 15, and the translucent electrode is disposed at a position facing the insulator layer 15 with the translucent electrode layer 16 interposed therebetween.
  • a second pad electrode 18 provided in contact with the layer 16.
  • the second pad electrode 18 has a size that fits inside the insulator layer 15.
  • the second pad electrode 18 includes a core part 40 provided on the core part of the insulator layer 15 and an extension part 41 provided on the extension part of the insulator layer 15.
  • a current can flow uniformly over the entire surfaces of the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 14. Will be able to. In this way, light emission that effectively utilizes the light emitting area of the light emitting layer 13 is possible.
  • the translucent electrode layer 16 and the second semiconductor layer 14 are in ohmic contact, and the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14 are in Schottky contact. That is, the planar structure of the semiconductor light emitting element 10B is different from the semiconductor light emitting element 10 shown in FIG. 1 as described above, but the cross sectional structure of the semiconductor light emitting element 10B is equivalent to the semiconductor light emitting element 10 shown in FIG. Therefore, when the translucent electrode layer 16 is disconnected, a current flows through the Schottky contact surface between the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14, and a current path is secured. It is possible to prevent the light emitting element 10B itself from becoming an open failure.
  • FIG. 5 is a plan view showing a schematic structure of a semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • 6A shows a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 5
  • FIG. 6B shows a cross-sectional view taken along the line DD in FIG.
  • the semiconductor light emitting element 10C has a structure including two light emitting units connected in parallel.
  • the semiconductor light emitting element 10 ⁇ / b> C includes a substrate 11 and a first semiconductor layer 12 formed on the substrate 11, and a region of each light emitting unit is assigned to one first semiconductor layer 12.
  • Each light emitting portion includes a first pad electrode 17 provided on the first semiconductor layer 12, and the first pad electrode 17 penetrates the core portion 42 in a radial direction through a substantially circular core portion 42.
  • the extending portion 43 is provided.
  • a light emitting layer 13 is formed on the first semiconductor layer 12 so as to be separated from the first pad electrode 17, and a second semiconductor layer 14 is provided on the light emitting layer 13.
  • the light emitting layers 13 are connected to each other between the two light emitting portions, and the second semiconductor layers 14 are also connected to each other. That is, a region of each light emitting portion is assigned to each of the one light emitting layer 13 and the one second semiconductor layer 14.
  • the second pad electrode 18 surrounds the first pad electrode 17, and the second pad electrodes 18 included in each light emitting unit are connected to each other.
  • the second pad electrode 18 includes a core part 40 provided at two corners on the short side of each light emitting part, and an extending part 41 extending from the core part 40 along the long side.
  • the insulator layer 15 is provided on the second semiconductor layer 14 so as to correspond to the shape of the second pad electrode 18, and the second pad electrode 18 is formed of the insulator layer 15 in a plan view shown in FIG. The shape of the insulator layer 15 is determined so as to fit inside.
  • the insulating layer 15, the translucent electrode layer 16, the first pad electrode 17, and the second pad electrode 18 are provided.
  • the first pad electrode 17 includes a core portion 42 and an extending portion 43
  • the second pad electrode includes a core portion 40 and an extending portion 41
  • the insulator layer 15 conforms to the shape of the second pad electrode 18.
  • the second pad electrode 18 is housed inside in the plan view shown in FIG.
  • a hole portion 19 penetrating in the thickness direction is provided in a region of the second pad electrode 18 positioned below the core portion 40.
  • Each light emitting portion covers the upper surface of the insulating layer 15 without covering the hole portion 19 of the insulating layer 15 and also covers the region where the insulating layer 15 is not provided on the second semiconductor layer 14.
  • a photoelectrode layer 16 is provided. As shown in FIG. 6A, the second pad electrode 18 having the above-described shape contacts the second semiconductor layer 14 through the hole 19 of the insulator layer 15 and sandwiches the translucent electrode layer 16 therebetween. Thus, the transparent electrode layer 16 is disposed at a position facing the insulator layer 15.
  • a current can flow uniformly over the entire surfaces of the first semiconductor layer 12 and the second semiconductor layer 14. Will be able to. In this way, light emission that effectively utilizes the light emitting area of the light emitting layer 13 is possible. Further, by adjusting the shape of the insulator layer 15 to the shape of the second pad electrode 18, it is possible to avoid the occurrence of current concentration immediately below the second pad electrode 18. Even if the second pad electrode 18 includes the extending portion 41, the insulator layer 15 may be provided only directly below the core portion 40 of the second pad electrode 18.
  • the translucent electrode layer 16 and the second semiconductor layer 14 are in ohmic contact, and the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14 are in Schottky contact. Therefore, when the translucent electrode layer 16 is disconnected, a current flows through the Schottky contact surface between the second pad electrode 18 and the second semiconductor layer 14, and a current path is ensured, so that the semiconductor light emitting element 10C It can be avoided that the device itself becomes open defective.
  • the semiconductor light emitting devices 10 and 10A to 10C according to the first to fourth embodiments of the present invention have been described above.
  • the present invention is not limited to such embodiments, and for example, a plan view of the semiconductor light emitting device.
  • the visual shape may be an oval, a parallelogram, or a polygon other than a square or a rectangle (rectangle).
  • the first pad electrode is provided on the same surface side as the second pad electrode as viewed from the substrate.
  • the present invention is not limited to this, and the structure and the conductive structure in which the substrate is not provided.
  • the first pad electrode on the first semiconductor layer may be provided on the opposite surface of the semiconductor light emitting element with the second pad electrode and the semiconductor layer interposed therebetween. Good.
  • a semiconductor light emitting device As a semiconductor light emitting device according to Example 1, a semiconductor light emitting device having the structure shown in FIG.
  • the semiconductor light emitting device according to Example 1 is a first semiconductor layer made of a GaN-based n-type semiconductor, a light-emitting layer made of a GaN-based undoped semiconductor, and a second made of a GaN-based p-type semiconductor by MOCVD on a sapphire substrate. After sequentially forming the semiconductor layers, an etching process for forming a region for providing the first pad electrode (see FIG. 1A) was performed to expose a part of the first semiconductor layer. In order to simultaneously manufacture a plurality of semiconductor light emitting devices according to Example 1, a first semiconductor layer / light emitting layer / second semiconductor layer were formed on a sapphire substrate.
  • a buffer layer (thickness: about 10 nm) made of AlGaN is grown on a sapphire substrate, an undoped GaN layer (1 ⁇ m) is formed thereon, and Si is 4.5 ⁇ 10 18 / cm 3.
  • the light emitting layer includes a barrier layer (25 nm) made of undoped GaN, a well layer (3 nm) made of In 0.3 Ga 0.7 N, a first barrier layer (10 nm) made of In 0.02 Ga 0.98 N, and undoped GaN.
  • the multi-quantum well structure (total film thickness: 193 nm) was formed by repeatedly and alternately stacking six layers each with the second barrier layer (15 nm).
  • the second semiconductor layer repeatedly and containing Mg 5 ⁇ 10 19 / cm 3 Al 0.15 Ga 0.85 N and a Mg (4 nm) containing 5 ⁇ 10 19 / cm 3 In 0.03 Ga 0.97 N (2.5nm) 5
  • a p-side multilayer film (total film thickness: 36.5 nm) having a superlattice structure in which Al 0.15 Ga 0.85 N (4 nm) containing 5 ⁇ 10 19 / cm 3 of Mg is further stacked, and the layers are alternately stacked.
  • a p-side contact layer (120 nm) made of GaN containing 1 ⁇ 10 20 / cm 3 is sequentially laminated.
  • An insulator layer made of SiO 2 in the form of a flat plate with a hole having an inner diameter of 10 ⁇ m and an outer diameter of 76 ⁇ m at a predetermined position on the surface of the second semiconductor layer to be the light emitting surface (see FIG. 1A), It was formed by sputtering so as to have a thickness of 500 nm. Thereafter, a translucent electrode layer made of ITO having a hole having an inner diameter 6 ⁇ m larger than the diameter (hole diameter) of the hole of the insulator layer (that is, inner diameter: 16 ⁇ m) is formed on the insulator layer and the second semiconductor layer. On top, it was formed to a thickness of 170 nm.
  • a second pad electrode having a diameter of 70 ⁇ m was formed by sputtering so as to be in direct contact with the second semiconductor layer through the hole of the insulator layer.
  • the configuration of the second pad electrode was a three-layer structure of Ti / Rh / Au, and the thickness of each layer was 1.5 nm / 200 nm / 500 nm.
  • the first pad electrode was formed in the same layer configuration as the second pad electrode.
  • the planar shape of the first pad electrode was a substantially circular shape having an average diameter of about 70 ⁇ m.
  • the second pad electrode is in Schottky contact with the second semiconductor layer (GaN-based p-type semiconductor) and is in ohmic contact with the translucent electrode layer (ITO).
  • the first pad electrode is in ohmic contact with the first semiconductor layer (GaN-based n-type semiconductor).
  • the diameter of the hole of the insulator layer is set to 16 ⁇ m, and the diameter of the hole of the translucent electrode layer corresponding thereto is set to 22 ⁇ m.
  • a semiconductor light emitting device having a structure equivalent to the device was produced.
  • the diameter of the hole of the insulator layer is 22 ⁇ m, 28 ⁇ m, 34 ⁇ m, and 40 ⁇ m, and the corresponding hole of the translucent electrode layer The diameter of each was 28 ⁇ m, 34 ⁇ m, 40 ⁇ m, 46 ⁇ m, and other than that, semiconductor light emitting devices having the same structure as the semiconductor light emitting device according to Example 1 were fabricated.
  • a semiconductor light emitting device which does not have a hole in the insulator layer and thus does not have a portion where the second pad electrode and the second semiconductor layer are in direct contact with each other [See FIG. 8A].
  • a voltage that causes an open failure is applied between the first pad electrode and the second pad electrode, and then a machine model voltage is applied. This was performed by examining the presence or absence of conduction between the first pad electrode and the second pad electrode.
  • the voltage application in the machine model is generally a method in which a 200 pF capacitor is charged to an arbitrary voltage and applied to an element.
  • an electrostatic breakdown test apparatus manufactured by Daitron Technology Co., Ltd.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the open failure occurrence voltage (applied voltage), the destruction rate, and the cumulative destruction rate.
  • the fracture rate ratio of samples in which open failures occur with respect to the total number of samples
  • the cumulative fracture rate is represented by a line graph.
  • the numerical value of the open failure occurrence voltage on the horizontal axis corresponds to a line graph (cumulative failure rate), and the bar graph (breakdown rate) is written at the position shifted from the actual open failure occurrence voltage, and the actual open The failure occurrence voltage is also shown near the bar graph.
  • occurrence of an open defect was not confirmed when a voltage of 534 V was applied (that is, the semiconductor light emitting device can emit light).
  • an open defect occurred in 20% of the number of semiconductor light emitting elements by applying a voltage of 640V.
  • an open defect occurs in 60% of the number of semiconductor light emitting elements when the voltage of 747V is applied (cumulative breakdown rate is 80%), and an open defect occurs in the remaining 20% of the semiconductor light emitting elements when the voltage of 960V is applied. Occurred (cumulative failure rate was 100%). It was confirmed that the occurrence of the open defect in the semiconductor light emitting device according to the comparative example was due to the disconnection of the translucent electrode layer.
  • the semiconductor light emitting device according to Example 1 has a structure in which the voltage at which an open defect occurs is higher than the semiconductor light emitting device according to the comparative example, and the open defect is less likely to occur.
  • FIG. 7 does not show a bar graph showing the breakdown rates of the semiconductor light emitting devices according to Examples 2 to 6.

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Abstract

　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。 　半導体発光素子（１０）は、基板（１１）上の第１半導体層（１２）と、（１２）上の発光層（１３）と、（１３）上の第２半導体層（１４）と、（１４）上の一部領域の孔部（１９）を備えた絶縁体層（１５）と、（１９）を被覆せずに（１５）の上面と（１４）とを被覆する透光性電極層（１６）と、（１９）を通じて（１４）と接触すると共に、（１６）を挟んで（１５）と対向する位置に（１６）と接触する第２パッド電極（１８）とを備えている。（１８）と（１４）の接触抵抗を、（１６）と（１４）の接触抵抗よりも大きくした。

Description

半導体発光素子及び半導体発光装置
　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ＩｎαＡｌβＧａ1-α-βＮ（０≦α，０≦β，０＜α＋β≦１）、ＩｎαＡｌβＧａ1-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Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ（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、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる井戸層（３ｎｍ）とＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ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Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ（４ｎｍ）とＭｇを５×１０19／ｃｍ3含むＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎ（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Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ（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 (9)

  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の範囲第１項に記載の半導体発光素子。
  3. 　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の範囲第１項に記載の半導体発光素子。
  4. 　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の範囲第２項に記載の半導体発光素子。
  5. 　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の範囲第３項に記載の半導体発光素子。
  6. 　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の範囲第４項に記載の半導体発光素子。
  7. 　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の範囲第１項から請求の範囲第６項のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
  8. 　請求の範囲第７項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。
  9. 　所定の基板上に請求の範囲第１項から請求の範囲第６項のいずれか１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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