CN103003963A - 半导体发光元件 - Google Patents

Abstract

本发明的半导体发光元件包括：n型氮化物半导体层(21)；p型氮化物半导体层(23)；具有m面氮化物半导体层，且被夹在n型氮化物半导体层和p型氮化物半导体层之间的活性层区域(22)；与n型氮化物半导体层电连接的n型电极(30)；与p型氮化物半导体层电连接的p型电极(40)；将在活性层区域产生的偏振光提取到外部的射出面；以及在射出面设置的条状结构(50)，该条状结构(50)具有向与m面氮化物半导体层的a轴方向成5°以上80°以下、或-80°以上-5°以下的角度的方向延伸的多个凸部。

Description

半导体发光元件

技术领域

本发明涉及一种氮化物系半导体发光元件。特别涉及一种以m面为主面的半导体发光元件。

背景技术

包含氮(N)作为V族元素的氮化物半导体，由于其带隙大小的缘故而有望作为短波长发光元件的材料。其中，氮化镓系化合物半导体的研究尤为盛行，蓝色发光二极管(LED)、绿色LED以及以氮化镓系半导体为材料的半导体激光器也正在被实用化(例如，参照专利文献1和2)。

以下，将氮化镓系化合物半导体称为氮化物系半导体。在氮化物系半导体中包含用铝(Al)以及铟(In)的至少一种来置换Ga的一部分或全部的化合物半导体，氮化物系半导体用化学式Al_xGa_yIn_zN(0≤x、y、z≤1、x+y+z＝1)表示。

通过用Al或In置换Ga，既能够使带隙大于GaN，也能够使带隙小于GaN。由此，不仅蓝色或绿色等的短波长的光，也能够使橙色或红色的光发光。因此，通过使用氮化物系半导体，理论上能够实现射出从整个可见光区任意选择的波长的光的发光元件，氮化物系半导体发光元件在图像显示装置或照明装置中的应用也值得期待。

氮化物系半导体具有纤锌矿型结晶结构。图1以4指数标记(六方晶指数)来表示纤锌矿型结晶结构的面。在4指数标记中，使用由a1、a2、a3和c表示的基本矢量来表示结晶面或方位。基本矢量c在  “0001”方向上延伸，该方向被称为“c轴”。与c轴垂直的面(plane)被称为“c面”或“(0001)面”。此外，“c轴”以及“c面”有时也分别标记为“C轴”以及“C面”。图2(a)以棒球模型表示氮化物系半导体的结晶结构；图2(b)表示与c轴垂直的平面上的氮化物系半导体结晶的Ga以及N的位置。

以往，在使用氮化物系半导体制作半导体元件的情况下，作为使氮化物系半导体结晶生长的基板，使用c面基板、即在主面具有(0001)面的基板。在这种情况下，由图2(a)以及(b)可知，在c轴方向上形成只配置了Ga原子的层和只配置了N原子的层。由于配置了这样的Ga原子以及N原子，因此，在氮化物系半导体中形成自发的极化(Electrical Polarization)。因此，“c面”也称为“极性面”。

其结果是，在氮化物系半导体发光元件的活性层中的InGaN的量子阱中，沿着c轴方向产生压电电场，活性层内的电子以及空穴的分布产生位置偏移，因此，由于载流子的量子限制斯塔克效应，活性层的内部量子效率降低。在半导体激光器的情况下，产生阈值电流的增大；在LED的情况下，产生耗电增大或发光效率降低。另外，随着注入载流子密度的上升会引起压电电场的屏蔽(screening)，还会产生发光波长的变化。

另外，如果为了使绿色、橙色、还有红色等长波长区域的光发光而增加活性层的In成分，则压电电场的强度与In成分一起越来越增加，内部量子效率急剧降低。因此，一般来讲，在使用c面的活性层的LED中，能够射出的光的波长为550nm左右。

为了解决这一课题，正在研究使用在主面具有作为非极性面的m面的基板(m面GaN系基板)来制造发光元件。如图1所示，纤锌矿型结晶结构中的m面是与c轴平行且与c面正交的六个等效的面。例如，在图1中，是用阴影表示的与“10-10”方向垂直的(10-10)面。在与(10-10)面等效的其他的m面上有(-1010)面、(1-100)面、(-1100)面、(01-10)面和(0-110)面。在此，表示密勒指数的括号内的数字左侧标注的“-”表示“横杠”。

图2(c)表示与m轴垂直的面上的氮化物系半导体结晶的Ga以及N的位置。如图2(c)所示，在m面中，Ga原子以及N原子存在于同一原子面上，因此，在与m面垂直的方向上不发生极化。因此，如果使用在m面上形成的半导体层叠结构来制作发光元件，则能够以在活性层上不产生压电电场的方式解决上述课题。

另外，由于能够大幅度增加活性层的In成分，因此，能够使用相同的材料系来实现不仅能射出蓝色，还能射出绿色或橙色、红色等波长更长的光的LED或激光二极管。

而且，如非专利文献1等所公开的那样，使用在m面上形成的活性层的LED具有由于其价带的结构导致的偏振特性。具体而言，在m面上形成的活性层在与a轴平行的方向上主要射出电场强度偏移的光。另外，在本说明书中，将电场强度向特定方向偏移的光称为“偏振光”。例如，将在与X轴平行的方向上具有大的电场强度的偏振光称为“X轴方向的偏振光”；将与上述X轴平行的方向称为“偏振方向”。另外，当偏振光入射到某一界面时，在相对于上述偏振光的透过光成为具有与上述偏振光相同程度的电场强度的偏移的偏振光的情况下，表述为“偏振特性得以维持”。另外，在成为电场强度的偏移小于入射的偏振光的偏振光的情况下，表述为“偏振特性得到抑制”；在成为没有电场强度的偏移的偏振光的情况下，表述为“偏振特性消失”。

使用了在m面上形成的活性层的LED(以下，表述为“m面发光元件”)，如上所述，主要射出a轴方向的偏振光。此时，c轴方向的偏振光或m轴方向的偏振光也射出。但是，c轴方向的偏振光和m轴方向的偏振光与a轴方向的偏振光相比强度弱。因此，在本说明书中，着眼于a轴方向的偏振光进行讨论。

m面发光元件具有如上所述的偏振特性。但是，在以具有偏振特性的发光元件作为光源的情况下，存在以下的课题，即，根据偏振的方向、即LED的设置方向的不同，物体表面上的反射量也不同，因此，物体在视觉上改变。这是因为P偏振光和S偏振光的反射率不同(S偏振光的反射率高)。在此，P偏振光是指具有相对于入射面平行的电场分量的光。另外，S偏振光是指具有相对于入射面垂直的电场分量的光。因此，在使用偏振特性的用途中，提高从LED射出的光的偏振度虽然很重要，但在一般的照明用途中，存在需要尽可能地抑制偏振特性的这一课题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2001-308462号公报

专利文献2：JP特开2003-332697号公报

专利文献3：JP特开2008-305971号公报

专利文献4：JP特开2008-109098号公报

非专利文献

非专利文献1：APPLIED PHYSICS LETTERS 92(2008)091105

非专利文献2：Thin Solid Films 515(2008)768-770

发明概要

发明要解决的技术课题

另外，在照明用途中要求实现高亮度LED，在m面发光元件的制作中，以高的光提取效率向外部提取从活性层射出的光是很重要的。

非专利文献2公开了通过在发光元件的射出面上设置随机的细微结构来提高光提取效率。在射出面上以小于全反射角的角度入射的来自活性层的光不能从射出面向外部射出，因此，通过设置随机的细微结构，能够提高以比全反射角大的角度入射到射出面的光的比例，由此提高光提取效率。随机的细微结构，除了提高光提取效率之外，还具有使偏振方向随机变化的效果。因此可以认为，通过在m面发光元件的射出面上形成同样的结构，能够实现不具有偏振特性的m面发光元件。

非专利文献2公开了使用利用自组织化金纳米掩模的方法(以下，表述为“SA-Au”)形成随机的细微结构的内容。根据SA-Au法，在射出面上成膜金属薄膜，然后，通过加热将金属薄膜凝集成亚微米大小的岛状。通过将凝集的金属形成硬质掩模并进行干式蚀刻，能够形成细微结构。但是，根据SA-Au法，由于在金属薄膜的加热·凝集工序中会产生面内偏差，因此，很难再现性良好地形成随机的细微结构。因此，很难使用非专利文献2中所公开的方法以高成品率制造具有高的光提取效率的发光元件。

另外，也有人提出了根据使用了结晶各向异性的湿式蚀刻法，在以c面为主面的半导体发光元件(以下，表述为“c面发光元件”)的射出面上形成这种随机的细微结构的方法。但是，通过上述湿式蚀刻法很难在m面发光元件的射出面上形成随机的细微结构。这是因为m面发光元件的射出面与以c面为主面的半导体发光元件的射出面的结晶面不同，不能利用上述结晶方位的各向异性的方案。

专利文献3公开了通过在具有以非极性面或半极性面作为主面的半导体的发光元件中形成相对于射出的光的偏振方向向垂直方向延伸的条状的沟槽从而抑制射出效率降低的内容。另外，专利文献4为了改善射出的光的配光特性，与专利文件3相同地公开了一种在射出面上设置了相对于发光元件的偏振方向垂直延伸的凹凸形状的发光二极管装置。专利文献3中记载了：以布鲁斯特角向射出面入射的光中的p波分量能够不反射地(反射率为零)从射出面透过，因此，如果以构成相对于射出的光的偏振方向向垂直方向延伸的条状沟槽的面作为射出面，则光的偏振方向与p波分量的方向一致，能够提高偏振光的透过率。但是，本申请的发明人通过详细的研究发现：以布鲁斯特角向射出面入射的光非常少，提高偏振光的透过率的效果极其有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决该现有技术中的至少一个课题，抑制偏振光特性，并能够实现光提取效率提高的m面氮化物半导体发光元件。另外，本发明的目的还在于提供一种射出配光特性得到改善的光的m面氮化物半导体发光元件。

解决课题的技术手段

本发明的半导体发光元件包括：n型氮化物半导体层；p型氮化物半导体层；具有m面氮化物半导体层，且被夹在上述n型氮化物半导体层和上述p型氮化物半导体层之间的活性层区域；与上述n型氮化物半导体层电连接的n型电极；与上述p型氮化物半导体层电连接的p型电极；将在上述活性层区域产生的偏振光提取到外部的射出面；以及在上述射出面设置的条状结构，该条状结构具有向与上述m面氮化物半导体层的a轴方向成5°以上80°以下、或-80°以上-5°以下的角度的方向延伸的多个凸部。

本发明的半导体发光元件包括：n型氮化物半导体层；p型氮化物半导体层；具有m面氮化物半导体层，且被夹在上述n型氮化物半导体层和上述p型氮化物半导体层之间的活性层区域；与上述n型氮化物半导体层电连接的n型电极；与上述p型氮化物半导体层电连接的p型电极；将在上述活性层区域产生的偏振光提取到外部的射出面；以及在上述射出面设置的条状结构，该条状结构具有向与上述m面氮化物半导体层的a轴方向成30°以上60°以下、或-60°以上-30°以下的角度的方向延伸的多个凸部。

在某一优选的实施方式中，上述多个凸部具有与上述射出面非平行的至少一个斜面。

在某一优选的实施方式中，上述偏振光以相比于上述a轴方向在c轴方向具有更宽的辐射角度的配光特性而产生于上述活性层区域。

在某一优选的实施方式中，半导体发光元件还包括具有第一以及第二主面的n型氮化物半导体基板，上述第一主面与上述n型氮化物半导体层相接，上述射出面为上述第二主面。

在某一优选的实施方式中，上述p型氮化物半导体层具有第一以及第二主面，上述第二主面位于上述活性层区域一侧，上述射出面为上述第一主面。

在某一优选的实施方式中，半导体发光元件还包括与上述n型氮化物半导体层相接设置的n型氮化物半导体基板和具有第一以及第二主面的光输出部件，上述第一主面与上述n型氮化物半导体基板的、与相接于上述n型氮化物半导体层的面相反的面相接，上述射出面为上述第二主面。

在某一优选的实施方式中，上述光输出部件的折射率大于1。

在某一实施方式中，上述多个凸部的周期为300nm以上。

在某一优选的实施方式中，上述多个凸部的周期为8μm以下。

本发明的半导体发光元件的制造方法包括以下工序：在基板上形成半导体层叠结构的工序，该半导体层叠结构具有n型氮化物半导体层、p型氮化物半导体层、以及被夹在上述n型氮化物半导体层和上述p型氮化物半导体层之间且包括m面氮化物半导体层的活性层区域；形成与上述n型氮化物半导体层电连接的n型电极以及与上述p型氮化物半导体层电连接的p型电极的工序；以及形成条状结构的工序，该条状结构在上述基板的未设置上述半导体层叠结构的面上具有向与上述m面氮化物半导体层的a轴方向成5°以上80°以下、或-80°以上-5°以下的角度的方向延伸的多个凸部。

本发明的半导体发光元件的制造方法包括以下工序：在基板上形成半导体层叠结构的工序，该半导体层叠结构具有n型氮化物半导体层、p型氮化物半导体层、以及被夹在上述n型氮化物半导体层和上述p型氮化物半导体层之间且包括m面氮化物半导体层的活性层区域；形成与上述n型氮化物半导体层电连接的n型电极以及与上述p型氮化物半导体层电连接的p型电极的工序；以及形成条状结构的工序，该条状结构在上述基板的未设置上述半导体层叠结构的面上具有向与上述m面氮化物半导体层的a轴方向成30°以上60°以下、或-60°以上-30°以下的角度的方向延伸的多个凸部。

发明的效果

根据本发明的半导体发光元件，由于在提取在活性层区域发出的光的射出面上设置了向与a轴成5°以上、或-5°以下的角度的方向延伸的条状结构，因此，能够使偏振光作为p波和s波的合成波入射到构成条状的凸部的斜面上。以p波和s波的合成波入射的光在偏振方向上被弯曲而透过。另外，入射到斜面的光的p波和s波的比例能够在条状结构中宽范围地变化。因此，偏振方向也被弯曲向各个不同方向，从半导体发光元件射出的光的偏振特性得到抑制。

另外，条状结构设在与a轴成80°以下、或-80°以上的角度的方向上，因此，能够使在活性层区域所发出的光的大部分入射到条状结构的斜面上。因此，也能提高光提取效率。而且，入射的光以接近m轴的方式在凸部的斜面与外部的边界折射，因此，配光特性的非对称性得到改善。

附图说明

图1是表示纤锌矿型结晶结构的基本矢量a1、a2、a3和c的立体图。

图2(a)是表示GaN的单位晶格的立体图；(b)以及(c)分别是表示c面的结晶结构以及m面的结晶结构的示意图。

图3是表示本发明的半导体发光元件的第一实施方式的示意剖面图。

图4(a)是表示第一实施方式中的条状结构的立体图；(b)是条状结构的凸部的示意剖面图。(c)以及(d)是表示条状的延伸方向的示意性俯视图。

图5(a)到(c)是表示条状结构的凸部的例子的示意性剖面图。

图6(a)以及(b)是表示条状结构的其他例子的示意性俯视图。

图7是表示p波以及s波的入射角与反射率以及透过率之间的关系的图。

图8(a)是表示a轴方向的偏振光的传播矢量的示意图，(b)是表示从m轴看的情况下的a轴方向以及c轴方向的配光特性的图。

图9是表示将角β设为0°时的入射到条状结构的凸部上的偏振光的一个例子的示意图。

图10是表示入射到在偏振方向和垂直方向上形成的条状结构的射出面上的偏振光的一个例子的示意图。

图11(a)是表示条状结构的俯视图；(b)是表示条状结构的外观上的间距Pr的图。

图12是表示条状的延伸方向和a轴所成的角β与外观上的间距Pr之间的关系的图，插入图是角β在85°以下的范围进行了放大的图。

图13(a)以及(b)分别是从a轴方向以及从c轴方向表示相对于具有平坦射出面的半导体发光元件的射出面的入射光和透过光的一个例子的示意图；(c)是表示相对于第一实施方式中的氮化物系半导体发光元件的射出面的入射光和透过光的一个例子的示意图。

图14是表示第一实施方式的制造中的结构的示意性剖面图。

图15是表示本发明的半导体发光元件的第二实施方式的示意性剖面图。

图16是表示本发明的半导体发光元件的第三实施方式的示意性剖面图。

图17是表示本发明的半导体发光元件的第四实施方式的示意性剖面图。

图18是表示本发明的半导体发光元件的第五实施方式的示意性剖面图。

图19是表示本发明的半导体发光元件的第六实施方式的示意性剖面图。

图20是表示本发明的半导体发光元件的第七实施方式的示意性剖面图。

图21(a)是表示实施例1和2、参考例1和2以及比较例1和2中的条状结构的剖面形状的示意图；(b)是表示实施例3和参考例3中的条状结构的剖面形状的示意图。

图22(a)是表示具有平坦射出面的半导体发光元件的配光特性的图；(b)以及(c)分别是表示(a)所示结果的示意图。

图23是表示在配光特性的测定中使用的测定系统的构成的图。

图24是表示条状结构的朝向与配光特性之间的关系的图；(a)表示a轴方向的配光特性；(b)表示c轴方向的配光特性。

图25是表示实施例1、实施例2、参考例1、参考例2、比较例1和比较例2中的半导体发光元件的条状结构的间距与偏振度的维持率之间的关系的图。

图26是表示在偏振度的测定中所使用的测定系统的构成的图。

图27是表示实施例3、参考例3和比较例3中的半导体发光元件的条状结构的角β与相对偏振度之间的关系。

图28是表示实施例1、参考例1和比较例1中的半导体发光元件的条状结构和a轴所成的角与光提取效率之间的关系的图。

具体实施方式

本申请发明人详细地研究了在m面氮化物系半导体发光元件中从活性层发出的光的偏振特性以及配光特性与射出面之间的关系。结果发现，所射出的光的偏振特性取决于在氮化物系半导体发光元件的活性层产生的偏振光所具有的主要的电场矢量的方向与射出面的形状之间的关系。另外还发现，所射出的光的配光特性取决于偏振光所具有的主要的传播矢量的方向与射出面的形状之间的关系。根据这些发现，本申请发明人想到了一种能够通过在m面发光元件中最优化射出面的形状，从而实现射出的光的偏振特性的抑制、光提取效率的提高以及配光特性的改善的氮化物系半导体发光元件。以下，参照附图对本发明的发光元件的实施方式进行说明。在以下的附图中，为了简化说明，有时用相同的符号表示实质上具有相同功能的构成要素。另外，本发明不局限于以下的实施方式。

(第一实施方式)

图3是表示本发明的半导体发光元件的第一实施方式的剖面结构的示意图。如图3所示，半导体发光元件101具有：基板10、以及在基板10上形成且包括活性层区域22的半导体层叠结构20。如以下要详细说明的那样，针对在以氮化物系半导体的m面为主面的活性层进行高效率发出的偏振光，半导体发光元件101在射出面抑制其偏振特性并射出。半导体层叠结构20包括以m面为主面的活性层区域22，且由氮化物半导体、更具体而言由Al_xIn_yGa_zN(x+y+z＝1，x≥0、y≥0、z≥0)半导体形成。

半导体层叠结构20除了活性层区域22，还包括n型氮化物半导体层21以及p型氮化物半导体层23，活性层区域22夹在n型氮化物半导体层21和p型氮化物半导体层23之间。虽然图中没有表示，但在活性层区域22和p型氮化物半导体层23之间也可以设置未掺杂的GaN层。

另外，半导体发光元件101还具有分别与n型氮化物半导体层21以及p型氮化物半导体层23电连接的n型电极30以及p型电极40。在本实施方式中，通过在半导体层叠结构20中设置凹部31，而使n型氮化物半导体层21的一部分露出，在露出的n型氮化物半导体层21上设置有n型电极30。n型电极30以例如Ti层以及Pt层的层叠结构(Ti/Pt)等形成。另外，在p型氮化物半导体层23上设置有p型电极40。p型电极40优选大体上覆盖了p型氮化物半导体层23的整个表面。p型电极40由例如Pd层以及Pt层的层叠结构(Pd/Pt)等形成。

基板10选用适合形成半导体层叠结构20的材料。具体而言，除了GaN基板以外，还能够使用氧化镓、SiC基板、Si基板、蓝宝石基板等。为了在基板10上外延生长包括以m面为主面的活性层区域的半导体层叠结构20，SiC基板或蓝宝石基板的面方位也优选是m面。不过，正如曾报告了a面GaN在r面蓝宝石基板上生长那样，为了生长以m为主面的活性层区域22，基板10的表面不无需是m面。另外，当在基板10以外的其他基板上形成半导体层叠结构20之后，也可以将半导体层叠结构20从其他的基板剥离，并将半导体层叠结构20粘贴在基板10上。

n型氮化物半导体层21由例如n型的Al_uGa_vIn_wN(u+v+w＝1，u≥0、v≥0、w≥0)形成。也能够使用例如硅(Si)作为n型掺杂剂。

p型氮化物半导体层23由例如p型的Al_sGa_tN(s+t＝1，s≥0，t≥0)半导体形成。作为p型掺杂剂能够使用例如镁(Mg)。作为Mg以外的p型掺杂剂，也可以使用例如锌(Zn)和铍(Be)等。在p型氮化物半导体层23中，Al的成分比率s既可以在厚度方向均一，也可以在厚度方向上连续或阶段地变化。具体而言，p型氮化物半导体层23的厚度例如是0.2μm以上2μm以下左右。

在p型氮化物半导体层23中，优选第一主面23a附近、即与p型电极40的界面附近的Al成分比率s为零，也就是GaN。另外，在这种情况下，GaN中优选以高浓度包含p型的杂质，且发挥接触层的功能。虽然图中没有特别表示，但可以在p型氮化物半导体层23和p型电极40之间设置由p⁺-GaN形成的接触层。

活性层区域22是半导体发光元件101中的发光区域，以高的发光效率发光，因此，包括在m面上形成的氮化物半导体层。在活性层区域22发出的光成为a轴方向的偏振光。活性层区域22的生长方向与m面垂直，活性层区域的第一主面22a以及第二主面22b是m面。不过，第一主面22a以及第二主面22b无需是与m面完全平行的面，可以以规定的角度倾斜于m面。倾斜角度通过第一主面22a或第二主面22b的法线与m面的法线所形成的角度来规定。倾斜角度θ的绝对值在c轴方向上可以是5°以下，优选1°以下的范围。另外，在a轴方向上，可以是5°以下，优选1°以下的范围。如果是这样的倾斜角度，则能够认为活性层区域的第一主面22a或第二主面22b在整体上从m面倾斜，但从微观上来看，从1到数原子层量级的高度的阶段(step)构成，包括多个m面区域。因此，能够认为从m面以绝对值5°以下的角度倾斜的面与m面具有相同的性质。因此，本实施方式的m面氮化物半导体层包括在从m面以绝对值5°以下的角度倾斜的面上形成的氮化物半导体层。另外，如果倾斜角度θ的绝对值变得大于5°，则由于压电电场的缘故，内部量子效率会降低。因此，将倾斜角度θ的绝对值设定为5°以下。

活性层区域22具有例如，作为m面氮化物半导体层的厚度为3nm以上20nm以下左右的Ga_1-xIn_xN阱层(0＜x＜1)和厚度为5nm以上30nm以下左右的GaN垒层交替层叠的GaInN/GaN多重量子阱(MQW)结构。从半导体发光元件101射出的光的波长由构成活性层区域22的半导体的带隙的大小、更具体而言由作为阱层的半导体成分的Ga_1-xIn_xN半导体中的In的成分x决定。在形成于m面上的活性层区域22中不产生压电电场。因此，即使增加In的成分，发光效率的降低也得到抑制。其结果是，即使是使用了氮化物系半导体的半导体发光元件，也能够通过大幅度增加In成分来实现红色的发光二极管。

基板10具有第一主面10a以及第二主面10b，第一主面10a与半导体层叠结构20的n型氮化物半导体层21相接。第二主面10b成为将在活性层区域22发出的偏振光进行提取的射出面。在本实施方式中，在第二主面10b上，为了提取抑制了偏振特性的光而设置有条状结构50。以下，对条状结构50进行详细说明。

图4(a)是表示条状结构50的示意图。另外，图4(a)的左上方表示包含在活性层区域22中的m面氮化物半导体层的结晶轴的方向和条状结构的凸部(山脊或背脊)50a的延伸方向。如图4(a)所示，条状结构50具有在与m面氮化物半导体层的a轴成5°以上80°以下的角度的方向上延伸的多个凸部50a。设置了条状结构50的第二主面10b、即射出面与a轴及c轴平行，并与m轴垂直。另外，条状结构50也可以具有在与m面氮化物半导体层的a轴成-80°以上-5°以下的角度的方向上延伸的多个凸部50a。优选凸部50a的延伸方向与m面氮化物半导体层的a轴成30°以上60°以下、或-60°以上-30°以下的角度。更优选凸部50a的延伸方向与m面氮化物半导体层的a轴成40°以上50°以下、或-50°以上-40°以下的角度。

可以说，为了在多个凸部50a之间形成在与a轴成5°以上80°以下、或-80°以上-5°以下的角度的方向上延伸的多个沟槽50b，条状结构50具有多个沟槽50b。在本申请说明书中，为了讨论由设置了条状结构50的部件射出偏振光，以条状结构50具有“凸部”进行说明。但是，条状结构50也可以通过在射出面上设置“沟槽”来形成“凸部”。

在本实施方式中，各凸部50a包括与作为射出面的第二主面10b平行的上表面53和与射出面非平行的至少一个斜面52。不过，各凸部50a可以包括与第二主面10b非平行的至少一个斜面52。另外，如以下要说明的那样，斜面52也可以是曲面。各凸部50a的高度优选为λ/(4×n)以上，更优选λ/(4×n)以上10μm以下。在此，λ是活性层区域22的发光波长，n是构成条状结构50的材料的折射率。在本实施方式中，是构成基板10的材料的折射率。例如，如果将在活性层区域22产生的偏振光的波长设为450nm，将构成条状结构50的材料的折射率n设为2.5，则高度优选为45nm以上。

通过将高度h设为λ/(4×n)以上，条状结构50能够获得使光提取效率提高的效果。高度h的上限取决于制造方法。例如，在使用了化学性干式蚀刻的情况下，条状结构的斜面上容易产生成为α＝65°左右的结晶面，因此，条状结构的纵横比成为1.2左右。在此，纵横比用条状结构50的底边的长度b与条状结构50的高度h之比表示，是指公式(1)所示的值。

[公式1]

在这种情况下，当底边的长度b＝10μm时，高度h的上限成为12μm。在此，化学性干式蚀刻是指在氯游离基等的相对于氮化物半导体而言化学反应性高的离子条件下的干式蚀刻。

另一方面，在使用物理性干式蚀刻的情况下，条状结构的纵横比能够提高到5左右。在这种情况下，在底边的长度b＝10μm时，高度h成为50μm。在此，物理性干式蚀刻是指氯离子等的离子条件下的物理性氮化物半导体的干式蚀刻。

不过，实际上，高度h不能实现基板的厚度以上的高度。另外，优选的是，通过使高度h成为基板的厚度的一半左右以下，能够在条状结构形成后也保持基板的刚度，在处理上不会产生问题。

图4(b)一般性表示与条状结构50的一个凸部50a的长度方向(凸部50a的延伸方向)垂直的剖面形状56。如图4(b)所示，斜面52可以具有多个斜面部分。此时，如果将m面与各自的斜面部分所成的角度设为α_ij(i、j为整数、并满足0≤i，j≤∞)，则可以是α_ij≠α_lm(i≠l或j≠m，并且0≤1，m≤i，j)。α_ij表示在与凸部50a的长度方向垂直的方向上排列的第i个斜面52中，从凸部50a的根部开始第j个斜面部分与m面(射出面或第二主面)所成的角度。另外，在一根凸部50a的长度方向上也可以具有不同的剖面形状56。在上述剖面形状56中包括图5(a)所示的三角形或图5(b)所示的左右非对称的形状。另外，j＝∞，即，在斜面52由多个α_ij不同的微小倾斜部分构成的情况下，如图5(c)所示，剖面形状56成为圆形或椭圆形的一部分等包括曲线的形状。而且，构成条状结构50的凸部50a无需等间隔且规则地配置，在间距p被变换的情况下也能获得本申请的效果。凸部50a的高度h也无需都相同，多个凸部50a的高度也可以不同。

图4(c)是俯视看时条状结构50的示意图。如上所述，条状结构50的凸部50a的延伸方向与a轴所成的角度β(以下表述为“角度β”)优选为5°≤|β|≤80°，更优选为30°≤|β|≤60°，还更加优选40°≤|β|≤50°。在此，角度β是指a轴与图4(a)中的阴影部分的平面54和斜面52相交的直线55所成的角度，|β|成为角度β的绝对值。即，5°≤|β|≤80°表示的是角度β为5°以上80°以下、或-80°以上-5°以下。另外，如在以下的实施例要说明的那样，如果在上述的范围内，则能看出本发明的显著效果。

平面54是与a轴和c轴所形成的平面(以下，表述为“ac平面”)平行的面，平面54存在于与斜面52相交的范围内。图4(d)是图4(c)的一部分的放大图。如图4(d)所示，直线55不一定需要是一根直线，一根直线55可以由与a轴成不同角度的多根线段构成。此时，如图4(d)所示，如果将直线55的各自的线段与a轴所成的角度设为β_ij(i、j为整数、并满足0≤i，j≤∞)，则可以是β_ij≠β_lm(i≠l或j≠m，并且0≤1，m≤i，j)。不过，满足5°≤|β_ij|≤80°，优选30°≤|β|≤60°。

如图6(a)所示，在条状结构50中，相邻的一对凸部50a可以通过与凸部50a的延伸方向非平行地延伸的一个以上的连接部50c连接。另外，如图6(b)所示，在条状结构50中，凸部50a可以被与凸部50a的延伸方向非平行地延伸的一个以上的沟槽部50d分割，而成为虚线状。在这些情况下，优选凸部50a的长度(用虚线表示)比连接部50c或沟槽部50d的长度(用实线表示)长。

以下，对条状结构50与由半导体发光元件101射出的光的偏振特性之间的关系、条状结构50与光提取效率之间的关系、以及条状结构50与配光特性之间的关系进行说明。

如图3所示，在活性层区域22产生的偏振光在n型氮化物半导体层21以及基板10中传播，入射到作为射出面的第二主面10b上(以下，表述为“入射光”)。入射光的一部分传播到构成条状结构50的材料的外部。另外，入射光的另外的一部分在第二主面10b上反射，再次向构成条状结构50的材料的内部传播。以下，将向构成条状结构50的材料的外部传播的光表述为“透过光”，将向构成条状结构50的材料的内部传播的光表述为“反射光”。另外，将透过光的强度与入射光的强度之比表述为“透过率”，将反射光的强度与入射光的强度之比表述为“反射率”。而且，将入射光的传播矢量与相对于射出面(第二主面10b)的法线矢量所成的角度表述为“入射角度”；将透过光的传播矢量与相对于射出面的法线矢量所成的角度表述为“折射角度”；将入射光的传播矢量与相对于射出面的法线矢量所形成的面表述为“入射面”。在此，传播矢量能够认为是光前进的方向。而且，将光分解为与入射面平行的电场矢量分量和与入射面垂直的电场矢量分量这两种分量，分别表述为“p波”和“s波”。

接下来，对入射到平面的入射光所具有的偏振特性在透过光中得到抑制的条件进行研究。图7表示将相对于入射到平面的入射光的入射角度的透过率以及反射率的关系分解成p波分量和s波分量进行计算的结果。计算使用了由以下的公式(2)到公式(5)所示的菲涅耳公式。其中，Rp设为p波的反射率，Rs设为s波的反射率，Tp设为p波的透过率，Ts设为s波的透过率，θi设为入射角，θt设为折射角。另外，将构成条状结构50的材料的折射率n设为2.5，将构成条状结构50的材料的外部的折射率设为1.0来进行了计算。

由图7可知，入射光的p波分量和s波分量具有各自不同的透过率以及反射率。这表明：在入射光由p波与s波的合成波形成的情况下，入射光的p波中的电场矢量的标量和s波中的电场矢量的标量的比例，如果透过平面则变化，也就是说，透过光的偏振方向从入射光的偏振方向开始变化。

但是，在入射光的p波分量或s波分量的任意一种为零的情况下，为零的波的分量不可能在透过光中产生。因此，以标量的比例不变化的方式电场矢量的方向得以维持。因此，为了抑制偏振特性，可以使入射到与条状结构50的外部相接的面上的光不只是成为p波分量或s波分量。

[公式2]

$R_p={\left\{\frac{\tan ({\mathrm{\θ}}_i-{\mathrm{\θ}}_t)}{\tan ({\mathrm{\θ}}_i+{\mathrm{\θ}}_t)}\right\}}^2---\left(2\right)$

[公式3]

$R_p={\left\{\frac{\sin ({\mathrm{\θ}}_i-{\mathrm{\θ}}_t)}{\sin ({\mathrm{\θ}}_i+{\mathrm{\θ}}_t)}\right\}}^2---\left(3\right)$

[公式4]

$T_p=\frac{n_t\cos {\mathrm{\θ}}_t}{n_i\cos {\mathrm{\θ}}_i}{\left\{\frac{2\sin {\mathrm{\θ}}_t\cos {\mathrm{\θ}}_t}{\sin ({\mathrm{\θ}}_i+{\mathrm{\θ}}_t)\cos ({\mathrm{\θ}}_i-{\mathrm{\θ}}_t)}\right\}}^2---\left(4\right)$

[公式5]

$T_p=\frac{n_t\cos {\mathrm{\θ}}_t}{n_i\cos {\mathrm{\θ}}_i}{\left\{\frac{2\sin {\mathrm{\θ}}_i\cos {\mathrm{\θ}}_t}{\sin ({\mathrm{\θ}}_i+{\mathrm{\θ}}_t)}\right\}}^2---\left(5\right)$

由以m面为主面的氮化物系半导体形成的半导体发光元件101具有a轴方向的偏振光。图8(a)是表示a轴方向的偏振光的传播矢量的主要存在范围的示意图。传播矢量以与电场矢量垂直的方向的分量为主。当前在点q产生的a轴方向的偏振光的传播矢量k1、k2…主要存在于与图8(a)中的阴影部分的平面60、即m轴和c轴所成平面(以下表述为“mc平面”)平行的平面上。图8(b)表示在点q产生的偏振光的配光特性。在将点q配置在acm坐标的原点的情况下，如上所述，偏振光具有与在a轴方向(ma平面)相比，在c轴方向(mc平面)上的辐射角度更宽的这一配光特性。由于具有这种配光特性的缘故，当在射出面上形成条状结构50时，透过光的偏振特性取决于条状结构50与a轴所成的角度β。

如图9所示，例如，在具有条状的方向与a轴平行(β＝0°)的结构的半导体发光元件中，条状结构50的斜面52或上表面53中的入射光会向a轴方向偏振，因此，s波成为主分量。偏振光的电场强度分布偏向a轴方向，且在与a轴方向正交的方向上的电场强度分布小。因此，入射到斜面52以及上表面53上的入射光的p波分量几乎为零。因此，由于上述理由，在β＝0°的情况下，透过光的偏振特性大致得到维持。

如果角度β变得大于0°，即如果条状的方向与a轴成为非平行，则斜面52和a轴成为非平行。因此，在入射到斜面52上的入射光中产生p波分量。因此，由于上述理由，偏振特性得到抑制。在角度β取负值的情况下也相同。

在角度β为90°的情况下也能够抑制偏振特性。在角度β为90°的情况下，如图10所示，条状向c轴方向延伸。如图10所示，在点q产生的a轴方向的偏振光的传播矢量，例如，如k1或k2那样存在于c平面内。此时，如果将传播矢量k1与c轴所成的角度设为90°，则传播矢量k1的入射面变成与ma平面平行。由于电场矢量的方向为a轴方向，因此，具有传播矢量k1的偏振光k1作为p波入射到条状结构50的斜面52上。另外，不存在s波分量。因此，偏振光k1的电场矢量的方向得到维持。

但是，在点q产生的a轴方向的偏振光的多数如传播矢量k2那样，传播矢量与c轴所成的角度成为非90°的角度。传播矢量k2的入射面与ma平面不成为平行。此时，具有传播矢量k2的偏振光k2作为s波与p波的合成波入射到条状结构50的斜面52上。因此，偏振光k2在从斜面52向外部透过时，p波以及s波的标量的比例发生变化，电场矢量的方向也发生变化。因此，在点q产生的a轴方向的偏振光除了偏振光k1之外，都在斜面52上被弄乱电场矢量的方向。其结果是，在β＝90°的情况下，能够减少偏振度。在此，偏振度是指用公式(6)表示的值。

[公式6]

I_max以及I_min是指进行以下的测量时所获得的值。与射出面平行地设置偏振板，使上述偏振板旋转，测量透过偏振板的光的强度。所测量的光的强度在某一角度取最大值，在另一角度取最小值。此时，将最大值设为I_max，将最小值设为I_min。在光的强度在所有角度都相同的情况下，I_max与I_min相等，偏振度成为零。

如上所述，偏振特性得到抑制的程度取决于角度β。另外可知，偏振特性的维持限定于β＝0这一特殊的条件。如在以下的实施例中要说明的那样，偏振特性被抑制的程度，例如能够通过相对偏振度进行评估，进行详细的实验，对相对偏振度进行评估的结果是，角度β优选为5°以上，更优选30°以上60°以下。在此，相对偏振度是用具有β＝0的条状结构的半导体发光元件的偏振度将具有β＝x(0＜x≤90)的条状结构的半导体发光元件的偏振度进行标准化的值，是指用公式(7)表示的值。

[公式7]

其中，0＜x≤90。

另外，由图10可知，在取角度β为0°以外的值的情况下，如上所述，斜面52成为与a轴非平行，因此，入射到斜面52的入射光中会产生p波分量。相比之下，凸部50a的上表面53与a轴以及c轴平行，因此，即使在角度β取0°以外的值的情况下，在活性层区域22产生的偏振光也能够在不产生p波分量的方向上入射到上表面53上。因此，从上表面53射出的光不如从斜面52射出的光那样偏振特性得到抑制。但是，只要条状结构的各凸部50a包括至少一个斜面52，则与没有设置条状结构的情况相比，偏振特性就得到抑制。

由于以上的这些原因，优选条状结构的多个凸部不具有与作为射出面的第二主面10b平行的上表面53。具体而言，例如，优选条状结构具有有图5(a)所示的三角形的剖面形状的凸部、或者有图5(c)所示的圆或椭圆等的剖面形状的凸部。因此，优选根据本实施方式的半导体发光元件的用途，来选择偏振特性的抑制程度和条状结构中的凸部的剖面形状。

接下来，对角度β与光提取效率之间的关系进行研究。在射出面具有条状结构50的半导体发光元件的光提取效率是通过所发的光入射到条状结构50的斜面52上而提高的。这是因为，如果是平坦的射出面，则即使是全反射的光，也存在由于入射到斜面52上而以全反射角以下的角度入射，并被提取到外部的光。另外还因为，在斜面52上以全反射角以上的角度入射的光也会在斜面52上反射，由此，使光的方向变化，接下来，在入射到斜面52上时，成为全反射角以下的可能性会增加。由以上内容可知，为了提高光提取效率，优选所发出的光以高的概率入射到斜面52上。因此，条状结构50中的凸部50a的间距P最好较小。

图11(a)是条状结构50的俯视图。另外，图11(b)是条状结构的放大图。在由以m面为主面的氮化物系半导体形成的半导体发光元件101中所发出的光如图8(b)所示，在c轴方向上具有宽的辐射角度。因此，在考虑到上述光提取效率的情况下，需要沿着c轴考虑条状结构50的间距。

如图11(b)所示，在相邻的一对凸部50a中，在与凸部50a的延伸方向垂直的方向上定义了间距P。在将相邻的一对凸部50a的沿着c轴的间距设为外观上的间距Pr的情况下，外观上的间距Pr用以下的公式(8)表示。

[公式8]

$P_r=\frac{P}{\cos \mathrm{\β}}---\left(8\right)$

用间距P对外观上的间距Pr进行标准化后得到的Pr/P与角度β之间的关系如图12所示。插入图是角度β在0°到85°的范围内的扩放大图。如果角度β接近90°，则Pr/P急剧增大。即，光提取效率降低。根据图12，如果角度β≤80°，则成为Pr/P＜6，能够确保小的间距Pr，并能够提高光提取效率。另外，如果角度β≤60°，则成为Pr/P≤2，能够确保充分小的间距Pr，并能够实现大的提取效率。因此，角度β优选β≤80°或-80°≤β，更优选β≤60°或-60°≤β。

根据上述偏振特性与角度β之间的关系以及光提取效率与角度β之间的关系可以说，为了充分减少偏振特性并提高光提取效率，角度β优选5°≤|β|≤80°，更优选30°≤|β|≤60°。

本实施方式的半导体发光元件能够通过在上述条件下使偏振光入射到条状结构50，从而也改善配光特性的非对称性。图13(a)以及(b)对从不具有光提取结构而具有与m面平行的射出面61的半导体发光元件中射出光的情况下的光线的折射方向进行说明，图13(a)是从a轴方向看的图，入射到射出面61的入射光向接近射出面52的方向折射，并射出到半导体发光元件的外部。其结果是，透过光的传播矢量接近c轴方向。另外，如参照图8(b)所说明的那样，a轴方向的偏振光的传播矢量的a轴方向分量少。因此，如图13(b)所示，如果从c轴方向来看，则主要的入射光大体上垂直地入射到射出面，并几乎无折射地透过。这表明，虽然在活性层区域产生的偏振光与a轴方向相比原本在c轴方向具有辐射角度更宽的配光特性，但通过从与m面平行的射出面61射出偏振光，c轴方向的辐射角度变得更宽。

因此，从半导体发光元件101射出的光的传播矢量满足(a轴方向分量)＜(c轴方向分量)这一关系。该关系的意思是(向a轴方向射出的光强度)＜(向c轴方向射出的光强度)这一关系成立。即，具有配光特性的非对称性。

相比之下，根据本实施方式的半导体发光元件101，如图13(c)所示，入射到条状结构50的斜面52的入射光在接近射出面的方向上透过，其结果是，透过光的传播矢量接近m轴。即，以c轴方向的辐射角度变窄的方式折射。因此，从半导体发光元件101射出的偏振光与从具有平坦的射出面61的半导体发光元件射出的光相比，传播矢量的c轴方向分量减少。其结果是，传播矢量的a轴方向分量与c轴方向分量的量接近，配光特性的非对称性得到改善。

如上所述，根据本发明的半导体发光元件，由于在提取产生于活性层区域的光的射出面上设置了以与a轴成5°≤|β|、优选30°≤|β|的角度的方式延伸的条状结构，因此能够将a轴方向的偏振光作为s波分量与p波分量的合成波入射到构成条状的凸部的斜面或上表面上。因此，射出抑制了偏振特性并且偏振度降低的光。另外，由于设置以成|β|≤80°，更优选|β|≤60°的角度的方式延伸的条状结构，因此，产生的光能够高效地入射到条状结构的斜面上。因此，能够提高光提取效率。而且，a轴方向的偏振光以接近m轴的方式在凸部的斜面与外部的边界上折射，因此，配光特性的非对称性得到改善。

本发明不在于高透过率或低反射率，而在于能够在满足能减少偏振特性的条件下尽可能地增多入射到条状结构上的光，由于这一观点而在半导体发光元件的射出面上设置了条状结构。从这一点来看，能够断言，以反射率成为零的布鲁斯特角向射出面入射光的专利文献3的半导体发光元件与本发明是基于完全不同的思路。

另外，关于在射出面设置条状结构这一点，JP特开2001-201746号公报公开了相关的技术。但是，JP特开2001-201746号公报公开了通过在液晶显示元件的背灯用导光体中形成具有规定高度的多个肋材，从而将入射到导光体的非偏振光变换成偏振光进行射出这样的内容，这与本发明的偏振控制完全相反。该技术如图7所示，只是利用了入射到平面的光的P分量和S分量的反射率以及透过率不同这一点，而与上述本发明的半导体发光元件的目的或构造、提取效率提高的原理等完全不同。

以下，对半导体发光元件101的制造方法的一例进行说明。如图14所示，首先形成半导体层叠结构20。例如，在由n型GaN构成的基板10上利用MOCVD(金属有机化学气相沉积：MetalOrganic Chemical Vapor Deposition)法形成半导体层叠结构20。

具体而言，在由以m面为主面的n型GaN构成的10上外延生长n型氮化物半导体层21。例如，使用硅作为n型杂质，使用Ga(CH₃)₃(三甲基镓，TMG)以及NH₃作为原料，在900以上1100℃以下左右的生长温度下形成由GaN形成的厚度为3μm左右的n型氮化物半导体层21。

接下来，在n型氮化物半导体层21上形成活性层区域22。活性层区域22形成例如由厚度9nm左右的Ga_1-xIn_xN阱层和厚度9nm左右的GaN垒层交替层叠而成的GaInN/GaN多重量子阱MQW)结构。在形成Ga_1-xIn_xN阱层时，为了进行In的取入，优选将生长温度降到800℃。根据半导体发光元件101的用途，选择发光波长，决定对应波长的In成分_x。在将波长设为450nm(蓝色)的情况下，将In成分_x决定为0.18以上0.2以下。如果是520nm(绿色)的话，则为x＝0.29以上0.31以下；如果是630nm(红色)的话，则x＝0.43以上0.44以下。根据对该In成分的控制，能够获得发出在照明装置中使用的蓝色、绿色以及红色光的半导体发光元件101。

在活性层区域22上可以沉积例如厚度为30nm左右的非掺杂GaN层(图中没有表示)。在非掺杂GaN层上形成p型氮化物半导体层23。例如，使用Cp₂Mg(二戊镁dicyclopentadienyl magnesium)作为p型杂质，使用TMG、Al(CH₃)₃(三甲基铝，TMA)以及NH₃作为原料，在900℃以上1100℃以下左右的生长温度下形成厚度70nm左右的由p-Al_xGa_1-xN构成的p型氮化物半导体层23。在此，x设为例如0.14左右。

接下来，在p型氮化物半导体层23上使用Cp₂Mg作为掺杂剂，沉积例如厚度为0.5μm左右的p-GaN接触层(图中没有表示)。接下来，在从800度到900度左右的温度下进行20分钟左右的热处理。

接下来，形成p型电极40以及n型电极30。通过使用氯系气体进行干式蚀刻，从而除去p-GaN接触层、p型氮化物半导体层23、非掺杂GaN层、活性层区域22以及n型氮化物半导体层21的一部分而形成凹部31，使n型氮化物半导体层21的一部分露出。

接下来，在位于凹部31的底部并露出的n型氮化物半导体层21的一部分上形成例如Ti/Pt层作为n型电极30。另外，在p-GaN接触层上形成例如Pd/Pt层作为p型电极40。然后，进行热处理，使Ti/Pt层和n型氮化物半导体层21、以及Pd/Pt层和p-GaN接触层进行合金化，在n型氮化物半导体层21以及p-GaN接触层上分别获得n型电极30以及p型电极40。

然后，通过对基板10的第二主面10b进行研磨，从而使半导体发光元件101的厚度变小，由此抑制在半导体发光元件101内的光的吸收。如果将半导体发光元件101的厚度设为例如100μm，则当半导体发光元件101安装在电路基板时容易操控。由此，完成具有图14所记载的平坦射出面14的半导体发光元件101的结构。

接下来，在平坦射出面14上形成条状结构50。条状结构50能够利用例如使用了接触曝光装置的方法或使用了电子束描绘装置的方法、使用了纳米压印的方法、使用步进机的方法等各种各样的方法形成。在本实施方式中，特别对使用接触曝光装置以及电子束描绘装置形成条状结构50的方法进行详细说明。另外，将作为形成条状结构50前的射出面的第二主面表述为“平坦射出面14”。

首先，在平坦射出面14上成膜例如SiO₂膜作为硬掩模材料。SiO₂膜是利用例如等离子体化学气相沉积法(p-CVD)成膜的。接下来，在硬掩模上涂覆抗蚀剂。在涂覆抗蚀剂之后，使用接触曝光装置或电子束描绘装置进行曝光，并进行显影处理，由此，形成具有在与a轴成5°≤|β|≤80°，优选30°≤|β|≤60°的方向上延伸的多个条状图案的抗蚀图案。

将抗蚀图案作为掩模并进行硬掩模的干式蚀刻。硬掩模的干式蚀刻使用例如CF₄气体和O₂进行。接下来，将硬掩模作为掩模，进行平坦射出面14的干式蚀刻。平坦射出面14的干式蚀刻使用氯系气体进行。最后利用干式蚀刻除去硬掩模。由此，如图3所示，完成了在基板10的第二主面10b上设置了条状结构50的半导体发光元件101。

另外，在平坦射出面14上形成条状结构50的方法中也有以下的方法。即，首先，在平坦射出面14上涂覆光致抗蚀剂，使用接触曝光装置进行曝光并进行显影处理，由此，形成具有在与a轴成5°≤|β|≤80°，优选30°≤|β|≤60°的方向上延伸的多个条状图案的抗蚀图案。通过加热上述光致抗蚀剂来提高干式蚀刻耐性。然后，将上述光致抗蚀剂作为掩模，使用氯系气体进行平坦射出面14的干式蚀刻。此时，同时将光致抗蚀剂也除去。由此，如图3所示，完成了在基板10的第二主面10b上设置了条状结构50的半导体发光元件101。

另外，在半导体层叠结构20的形成中，可以不使用主面为m面的n型GaN基板，而使用例如SiC基板、蓝宝石基板、LiAlO₂基板、Ga₂O₃基板、SiC基板以及在Si基板上结晶生长的m面GaN层等。在这种情况下，在上述基板上外延生长氮化物系半导体之前，事先形成了条状结构50，在上述外延生长之后，使用激光剥离等将上述基板剥离。此时，在外延生长之前形成的条状结构50被转印成氮化物系半导体。因此，其结果是，在剥离上述基板之后，能够获得具有条状结构50的半导体发光元件101。这样一来，能够完成半导体发光元件101。在此，为了在基板上外延生长由m面形成的氮化物系半导体，SiC基板或蓝宝石基板的面方位也优选为m面。不过，正如曾报告了在r面蓝宝石基板上生长a面GaN那样，为了生长以m为主面的半导体层，基板10的主面无需是m面。至少活性层区域22与m面平行，并且其结晶生长的方向与m面垂直即可。

(第二实施方式)

图15是表示本发明的半导体发光元件的第二实施方式的剖面结构的示意图。如图15所示，半导体发光元件102具有：基板10、在基板10的第一主面10a上形成且包括活性层区域22的半导体层叠结构20、以及与基板10的第二主面10b相接设置的光输出部件13。另外，在半导体层叠结构20中设有n型电极30以及p型电极40。半导体层叠结构20、n型电极30以及p型电极40的结构与第一实施方式相同。

光输出部件13是以与作为与基板10的半导体层叠结构20不同的面的第二主面10b相接的方式设置的。光输出部件13的第一主面13a与基板10相接，在第二主面13b上设有条状结构50。光输出部件13由例如透过在活性层区域22产生的偏振光的SiO₂、SiN、SiC、TiO₂、蓝宝石、LiAlO₂和Ga₂O₃等GaN半导体以外的材料形成。光输出部件13更优选利用干式蚀刻等更容易加工的材料形成。

一般来讲，由n型GaN构成的基板10那样的氮化物系半导体的干式蚀刻，存在蚀刻率慢、侧壁形状的控制难等课题。对此，通过具有由这种材料形成的光输出部件13从而很容易形成条状结构50。另外，在将SiO₂或SiN用于光输出部件13的情况下，也能够使用含有氢氟酸的水溶液等利用湿式蚀刻来形成条状结构50。

另外，优选光输出部件13的折射率n₀是与设有条状结构50的第二主面13b相接的外部介质的折射率n_t以上(n_t＜n₀)。由此，与从基板10向外部直接透过偏振光的情况相比，能够提高透过基板10的第二主面10b的光的透过率，并更能够提高光的提取效率。

另外，从光输出部件13射出的偏振光的偏振度取决于构成光输出部件13的材料的折射率n₀、条状结构50的凸部50a的延伸方向与a轴所成的角度β(图4(c))以及斜面52为m面。

半导体发光元件102能够利用例如以下的方法制造。

首先，如图14所示，利用与第一实施方式相同的方法在基板10上形成半导体层叠结构20。作为基板10，能够使用主面为m面的n型GaN基板、SiC基板、蓝宝石基板、LiAlO₂基板和Ga₂O₃基板。另外，形成n型电极30以及p型电极40。

然后，在基板10的第二主面10b上形成光输出部件13。在形成由SiO₂构成的光输出部件13的情况下，利用等离子体化学气相沉积法等形成SiO₂膜。如果膜厚变大，则膜质降低，透过率容易降低。因此，光输出部件13的厚度优选为10μm以下。

然后，如第一实施方式所说明的那样，在SiO₂膜上形成抗蚀图，使用抗蚀图对SiO₂膜进行蚀刻。例如，通过使用CF₄气体和O₂气体的混合气体进行干式蚀刻，能够很容易地对氮化物半导体形成的基板10进行蚀刻，并且控制性良好地形成条状结构50。由此，就完成了图15所示的半导体发光元件102。

(第三实施方式)

图16是表示本发明的半导体发光元件的第三实施方式的剖面结构的示意图。如图16所示，半导体发光元件103具有：基板10、在基板10的第一主面10a上形成且包括活性层区域22的半导体层叠结构20、n型电极30以及p型电极40。

半导体发光元件103与第一实施方式的不同之处在于：在半导体层叠结构20上不设有凹部31，并且，n型电极30设置在设有基板10的条状结构50的第二主面10b上。半导体层叠结构20的层叠结构、p型电极40以及条状结构50具有与第一实施方式相同的结构。

如图16所示，n型电极30由例如Ti层以及Pt层的层叠结构(Ti/Pt)等形成，并以覆盖条状结构50的一部分的方式设置。根据半导体发光元件103，由于无需在半导体层叠结构20中设置凹部，因此，元件结构变得简单，能够降低制造成本。

半导体发光元件103能够利用例如以下的方法制造。首先，如在第一实施方式中所说明的那样，在基板10的第一主面10a上形成半导体层叠结构20。然后，对基板10进行研磨以使整体厚度成为100μm左右。接下来，如在第一实施方式说明的那样，在基板10的第二主面10b上形成条状结构50。

在条状结构50的形成之后形成电极。首先，在形成了条状结构50的第二主面10b的一部分上形成例如Ti/Pt层作为n型电极30。另外，在p型氮化物半导体层23上形成例如Pd/Pt层作为p型电极40。然后，进行热处理，使Ti/Pt层与基板10、以及Pd/Pt层与p-GaN接触层进行合金化，获得与基板10以及p-GaN接触层分别电连接的n型电极30以及p型电极40。由此，完成了图16所示的半导体发光元件103。

(第四实施方式)

图17是表示本发明的半导体发光元件的第四实施方式的剖面结构的示意图。如图17所示，半导体发光元件104具有基板10、在基板10的第一主面10a上形成且包括活性层区域22的半导体层叠结构20、光输出部件13、n型电极30和p型电极40。

半导体发光元件104与第一实施方式的不同之处在于，以覆盖设置在基板10的第二主面10b上的条状结构50的方式设置了光输出部件13。另外，与第二实施方式的不同之处在于，条状结构50设置在基板10上。半导体层叠结构20、n型电极30、p型电极40以及条状结构50的结构与第一实施方式相同。

覆盖设置在基板10的第二主面10b上的条状结构50的光输出部件13的折射率n₀优选大于半导体发光元件104的外部介质的折射率n_t(n_t＜n₀)。另外，光输出部件13优选针对在活性层区域22产生的偏振光具有高的透过率。由此，与从基板10向外部直接透过偏振光的情况相比，能够提高透过基板10的第二主面10b的光的透过率，并更加提高光的提取效率。光输出部件13由例如透过在活性层区域22产生的偏振光的SiO₂、SiN、SiC、TiO₂、蓝宝石、LiAlO₂、Ga₂O₃等GaN半导体以外的材料形成。

光输出部件13既可以具有将条状结构50的沟槽50b完全填埋并与外部介质相接的平坦的第二主面13b，也可以在第二主面13b上具有与条状结构50对应的条状结构50’。光输出部件13的折射率n₀优选满足n_t＜n₀＜n₁的关系。在此，n₁为基板10的折射率。如上所述，折射率从n₁到n_t阶段性变化，因此进一步提高了在活性层区域22产生的偏振光的透过率。

半导体发光元件104能够通过例如以下的方法形成。首先，如在第一实施方式所说明的那样，在基板10上形成半导体层叠结构20、n型电极30以及p型电极40。而且，还在基板10的第二主面10b上形成条状结构50。

然后，沉积输出部件13。例如，在成膜SiO₂膜作为输出部件13的情况下，能够使用等离子体化学气相沉积法。然后，如果需要，利用在第二实施方式所说明的方法在光输出部件13上形成条状结构50’。

(第五实施方式)

图18是表示本发明的半导体发光元件的第五实施方式的剖面结构的示意图。如图18所示，半导体发光元件105具有：基板10、在基板10的第一主面10a上形成且包括活性层区域22的半导体层叠结构20、光输出部件13、n型电极30和p型电极40。

半导体发光元件105与第一实施方式的不同之处在于，光输出部件13与p型氮化物半导体层23相接设置，在活性层区域22产生的偏振光透过p型氮化物半导体层23，并从光输出部件13射出。

如图18所示，p型氮化物半导体层23的第二主面23b位于活性层区域23一侧。p型氮化物半导体层23的第一主面23a上设有光输出部件13。位于与光输出部件13的p型氮化物半导体层23不相接的一侧的第一主面13a为射出面，在第一主面13a上设有条状结构50。另外，在p型氮化物半导体层23的第一主面23a的一部分上也设有p型电极40。

在基板10的第二主面10b上设有n型电极30且电连接。半导体层叠结构20以及条状结构50具有与第一实施方式相同的结构。

光输出部件13由例如透过在活性层区域22产生的偏振光的SiO₂、SiN、SiC、TiO₂、蓝宝石、LiAlO₂、和Ga₂O₃等GaN半导体以外的材料形成。光输出部件13更优选由利用干式蚀刻等容易加工的材料形成。光输出部件13的折射率n₀优选是设有条状结构50的第一主面13a所相接的外部介质的折射率n_t以上(n_t＜n₀)。由此，与从p型氮化物半导体层23向外部直接透过偏振光的情况相比，能够提高透过p型氮化物半导体层23的第一主面23a的光的透过率。

而且，与第二实施方式相比，能够缩短光输出部件13与活性层区域22之间的间隔，抑制在活性层区域22产生的偏振光在半导体层被吸收。因此，能够更加提高光的提取效率。另外，如在第二实施方式中所说明的那样，条状结构50的形成也变得容易。

半导体发光元件105能够利用例如以下的方法制造。首先，如图18所示，利用与第一实施方式相同的方法在基板10上形成半导体层叠结构20。然后，研磨基板10，使整体厚度成为100μm左右。

接下来，形成电极。首先，在基板10的第二主面10b上形成例如Ti/Pt层作为n型电极30。另外，在p型氮化物半导体层23的一部分上形成Pd/Pt层作为p型电极40。然后，进行热处理，使Ti/Pt层与基板10、以及Pd/Pt层与p-GaN接触层进行合金化，能够获得与基板10以及p-GaN接触层分别接合的n型电极30以及p型电极40。

在电极形成后，在p型氮化物半导体层23的第一主面23a上形成光输出部件13。在形成由SiO₂构成的光输出部件13的情况下，利用等离子体化学气相沉积法等形成SiO₂膜。如果膜厚变大，则膜质降低，透过率容易降低。因此，光输出部件13的厚度优选为10μm以下。

然后，如在第一实施方式所说明的那样，在SiO₂膜上形成抗蚀图案，使用抗蚀图案对SiO₂膜进行蚀刻。例如，使用CF₄气体和O₂气体的混合气体，进行干式蚀刻，由此能够容易并且控制性良好地形成条状结构50。

最后，在条状结构50上形成抗蚀图案，使用抗蚀图对SiO₂膜进行蚀刻。例如，通过使用氢氟酸进行湿式蚀刻，从而使p型电极40露出。由此，完成图18所示的半导体发光元件105。

(第六实施方式)

图19是表示本发明的半导体发光元件的第六实施方式的剖面结构的示意图。如图19所示，半导体发光元件106具有基板10、在基板10的第一主面10a上形成且包括活性层区域22的半导体层叠结构20、n型电极30和p型电极40。

半导体发光元件106与第五实施方式的不同之处在于，在p型氮化物半导体层23的第一主面23a上设置了条状结构50，并以覆盖条状结构50的整个表面的方式形成p型电极40。

p型电极40在本实施方式中为由ITO形成的透明电极。在透明电极与p型氮化物半导体层23之间可以设置与p型氮化物半导体层23欧姆接合的充分薄的金属层。根据半导体发光元件106，能够将p型电极40设置在p型氮化物半导体层23的整个第一主面23a上，因此，能够实现低电阻的p型欧姆接合。

半导体发光元件106能够利用例如以下的方法制造。首先，如图19所示，利用与第一实施方式相同的方法在基板10上形成半导体层叠结构20。然后，研磨基板10，使整体厚度成为100μm左右。接下来，在p型氮化物半导体层23的第一主面23a上形成条状结构50。然后，形成电极。首先，在基板10上形成例如Ti/Pt层作为n型电极30。另外，在条状结构50上形成例如ITO层作为p型电极40。然后，进行热处理，使Ti/Pt层与基板10、以及ITO层与p型氮化物半导体层23进行合金化，能够获得与基板10以及p型氮化物半导体层分别接合的n型电极30以及p型电极40。由此，完成图19所示的半导体发光元件106。

(第七实施方式)

图20是表示本发明的半导体发光元件的第七实施方式的剖面结构的示意图。如图20所示，半导体发光元件107具有：基板10、在基板10的第一主面10a上形成且包括活性层区域22的半导体层叠结构20、n型电极30和p型电极40。

半导体发光元件107与第六实施方式的不同之处在于，p型电极40只设置在设置于p型氮化物半导体层23的第一主面23a上的条状结构50的一部分上。通过缩小p型电极40，与第六实施方式相比，能够抑制p型电极40的光吸收，并提高光提取效率。

半导体发光元件107能够利用例如以下的方法制造。首先，如图20所示，利用与第一实施方式相同的方法在基板10上形成半导体层叠结构20。然后，研磨基板10，使整个厚度成为100μm左右。接下来，在p型氮化物半导体层23的第一主面23a上形成条状结构50。然后，形成电极。首先，在基板10上形成例如Ti/Pt层作为n型电极30。另外，在条状结构50的一部分上形成例如Pd/Pt层作为p型电极40。然后，进行热处理，使Ti/Pt层与基板10、以及Pd/Pt层与p型氮化物半导体层23进行合金化，能够获得与基板10以及p型氮化物半导体层分别接合的n型电极30以及p型电极40。由此，完成了图20所示的半导体发光元件107。

实施例

为了确认本发明的效果，根据第一实施方式的制造方法制作了各种半导体发光元件，并对特性进行了评估。

(实施例1、参考例1、比较例1的制作)

首先，如图3所示，在基板10上外延生长半导体层叠结构20。在生长中使用MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition)法。具体而言，在具有m面作为基板10的n型GaN基板上外延生长n型氮化物半导体层21。使用硅作为n型杂质，将TMG(Ga(CH₃)₃)以及NH₃作为原料提供给反应室，在1050的生长温度下形成由GaN构成的厚度为3μm的n型氮化物半导体层21。

接下来，在n型氮化物半导体层21上形成活性层区域22。活性层区域22具有：厚度为9nm的GaN_1-xIn_xN(x为0.19)阱层与厚度为9nm的GaN垒层交替层叠的GaInN/GaN多重量子阱(MQW)结构。当形成Ga_1-xIn_xN阱层时，为了进行In的获取，将生长温度降低到800。

接下来，在活性层区域22上沉积厚度为30nm的未掺杂GaN层(图中没有表示)。在未掺杂GaN层上形成p型氮化物半导体层23。使用Cp2Mg(二戊镁dicyclopentadienyl magnesium)，将TMG、TMA以及NH₃作为原料提供给反应室，在1050℃的生长温度下形成由厚度70nm的p-Al_0.14Ga_0.86N形成的p型氮化物半导体层23。

接下来，在p型氮化物半导体层23上使用Cp₂Mg作为掺杂剂，沉积厚度为0.5μm的p-GaN接触层(图中没有表示)。

接下来，通过使用氯系气体进行干式蚀刻，从而除去p-GaN接触层、p型氮化物半导体层23、未掺杂GaN层、活性层区域22以及n型氮化物半导体层21的一部分而形成凹部31，使n型氮化物半导体层21的一部分露出。

接下来，在位于凹部31的底部并露出的n型氮化物半导体层21的一部分上形成Ti/Pt层作为n型电极30。另外，在p-GaN接触层上形成Pd/Pt层作为p型电极40。然后，进行热处理，使Ti/Pt层与n型氮化物半导体层21、以及Pd/Pt层与p-GaN接触层进行合金化，在n型氮化物半导体层以及p-GaN接触层上分别获得n型电极30以及p型电极40。

然后，通过研磨基板10使整个厚度薄膜化成100μm。由此，完成了半导体发光元件的部分。

接下来，制作了条状结构50。在基板10的第二主面10b上成膜SiO₂膜作为硬掩模材料。SiO₂膜是通过等离子体化学气相沉积法成膜的。接下来，将电子束描绘用抗蚀剂涂覆在硬掩模上，并使用电子线描绘装置进行电子束描绘用抗蚀剂的图案化。将电子束描绘用抗蚀剂作为掩模，进行硬掩模的干式蚀刻。硬掩模的干式蚀刻使用CF₄气体和O₂气体。而且，将硬掩模作为掩模，使用氯系气体进行基板10的第二主面10b的干式蚀刻。最后，利用干式蚀刻除去硬掩模。利用上述方法制作了半导体发光元件。

条状结构的间距p为300nm，高度h设为300nm。另外，将剖面形状设计为接近梯形的形状。上述剖面形状的示意图如图21(a)所示。制作了条状的延伸方向与a轴平行(β＝0)的参考例1、与a轴成45°的角度(β＝45)的实施例1、以及与a轴正交(β＝90)的比较例1。

(实施例2、参考例2和比较例2的制作)

利用与实施例1、参考例1和比较例1相同的步骤制作了半导体发光元件的部分。然后，利用与实施例1、参考例1以及比较例1不同的步骤制作了条状结构。即，在基板10的第二主面10b上成膜SiO₂膜作为硬掩模材料。SiO₂膜是利用等离子体化学气相沉积法成膜的。接下来，将光致抗蚀剂涂覆在硬掩模上，使用接触曝光装置进行光致抗蚀剂的图案化。将光致抗蚀剂作为掩模，进行硬掩模的干式蚀刻。硬掩模的干式蚀刻使用CF₄气体以及O₂气体。而且，将硬掩模作为掩模，使用氯系气体进行基板10的第二主面10b的干式蚀刻。最后，利用干式蚀刻除去硬掩模。利用上述方法制作了半导体发光元件。

条状结构的间距p为8μm，高度h设为4μm。另外，剖面形状设为接近梯形的形状。上述剖面形状的示意图如图21(a)所示。制作了条状的延伸方向与a轴平行(β＝0)的参考例2、与a轴成45°的角度(β＝45)的实施例2、以及与a轴正交(β＝90)的比较例2。

(实施例3、参考例3和比较例3的制作)

制作了条状结构与a轴所成的角度成为β＝0°、5°、30°、45°和90°的半导体发光元件。首先，利用与实施例1、参考例1和比较例1相同的步骤制作了半导体发光元件的部分。然后，利用与实施例1、参考例1以及比较例1不同的步骤制作了条状结构。即，在基板10的第二主面10b上涂覆光致抗蚀剂，使用接触曝光装置进行光致抗蚀剂的图案化，在230℃的温度下对光致抗蚀剂进行加热。将硬掩模作为掩模，使用氯系气体进行基板10的第二主面10b的干式蚀刻。此时，光致抗蚀剂也利用上述干式蚀刻被同时除去。利用上述方法制作了半导体发光元件。

条状结构的间距p为8μm，高度h设为2.5μm。另外，通过利用上述制造方法制作条状结构，能够获得与实施例2、参考例2以及比较例2不同的剖面形状。即，剖面形状设为接近二等边三角形的形状。上述剖面形状的示意图如图21(b)所示。制作了条状的延伸方向与a轴平行(β＝0)的参考例3、与a轴成5°、30°和45°的角度(β＝5、30、45)的实施例3、以及与a轴正交(β＝90)的比较例3。

(比较例4的制作)

利用与实施例1相同的步骤制作了只有不设置条状结构50这一点不同的半导体发光元件，以作为比较例4。

(实施例1-3、参考例1-3、比较例1-4的特性评估)

对所制作的半导体发光元件的特性进行评估。以确认传播矢量k的存在范围以平行于mc平面的平面为主(参照图8(a))这一内容为目的，对比较例4的半导体发光元件的配光特性进行了测量。图22(a)是表示测量配光特性的结果的图形。图23是表示测量中所使用的结构的示意图。倒装芯片安装了比较例4的半导体发光元件，作为发光元件芯片71用于测量。通过由电源72向发光元件芯片71提供电流获得发光。发光元件芯片71以图23所示的z轴为中心轴旋转，利用光电探测器73测量了光强度。图22(a)所示的a轴方向是将图23所示的x轴作为m轴，将y轴作为a轴，将z轴作为c轴时的测量结果；图22(a)所示的c轴方向是将图23所示的x轴作为m轴，将y轴作为c轴，将z轴作为a轴时的测量结果。

由图22(a)可知，与a轴方向相比，在c轴方向的较宽的角度范围内光强度具有较强的配光特性。即，辐射角度在c轴方向上比在a轴方向上更宽，且配光特性上具有非对称特性。图22(b)以及图22(c)是表示图22(a)所示的结果的示意图。图22(b)是表示在mc平面传播的光的示意图，可知在mc平面上，在较宽的范围内发出了较强的光。另一方面，图22(c)是表示在ma平面上传播的光的示意图，可知在m轴方向上发出较强的光。另外，具有a轴方向分量的光较少。在此，在m轴方向所发的光是mc平面和ma平面共同拥有的光。由此可知，所产生的光主要存在于mc平面上。

接下来，测量了实施例1、参考例1和比较例1的半导体发光元件的配光特性。在测量中所使用的构成如图23所示。图24是表示参考例1(β＝0)、实施例1(β＝45)和比较例1(β＝90)的半导体发光元件的配光特性的测量结果的图形。图24(a)是a轴方向的测量结果，图24(b)表示c轴方向的测量结果。在此，a轴方向是将图23所示的x轴作为m轴，将y轴作为a轴，将z轴作为c轴时的测量结果；c轴方向是将图22所示的x轴作为m轴，将y轴作为c轴，将z轴作为a轴时的测量结果。由图24(a)可知，a轴方向的配光特性不取决于角度β。相比之下，由图24(b)可知，c轴方向的配光特性当角度β的值为45°以下时为0°附近，即，m轴方向的光强度的比例变大。即，可知当角度β的值为45°以下时，a轴方向的配光特性与c轴方向的配光特性类似。由这些结果可知，在实施例1的半导体发光元件中，配光特性的非对称性得到改善。

接下来，在射出的偏振光中确认偏振度被抑制了多少。图25是对半导体发光元件S的条状结构50的间距p以及角度β与偏振度的维持之间的关系进行研究后的测定结果。在此，半导体发光元件S作为实施例1和2、参考例1和2、比较例1和2的总称。另外，偏振度的维持是指：针对未设置条状结构的比较例4所具有的偏振度的维持，是指用公式(9)所表示的值。

[公式9]

图26表示用于测定的构成。倒装芯片安装半导体发光元件S或比较例4的半导体发光元件，作为发光元件芯片71用于测定。通过由电源72向发光元件芯片71提供电流而获得发光。从发光元件芯片71射出的光通过偏振片74，在光电探测器73中测量了光的强度。结果观察到，在从发光元件芯片71射出的光具有偏振光的情况下，通过使偏振片74旋转，光的强度发生变化。

如图25所示可知，在至少间距300nm以上8μm以下的条状结构中，在角度β为45°以及90°的情况下，偏振度降低到70％左右。相比之下，在角度β为0°的情况下，偏振度得以维持。

为了对角度β与偏振度之间的关系进行更详细的研究，对实施例3、参考例3和比较例3的半导体元件的偏振度进行了测量。图27是实施例3、参考例3和比较例3的测量结果。另外，测量结果作为相对偏振度进行了评估。相对偏振度是指用公式(7)表示的值。如果重新进行更具体的描述，则相对偏振度是指用参考例3的偏振度对实施例3或比较例3的偏振度进行标准化后得到的值，是用公式(10)表示的值。

[公式10]

由图27所示可知，角度β为5°以上的话，则偏振度大幅度减少到0.4以下。特别是如果角度β成为30°以上，则相对偏振度成为0.25以下。另外还了解到，相对偏振度的减少率变缓，当角度β在45°附近时取最小值。如果制造半导体发光元件时的凸部的延伸方向的方位误差为5°左右，则可以说角度β在40°以上50°以下最为优选。

另外，在图25所示的测定结果中，角度β＝45°以及角度β＝90°时的偏振度的维持率在50％以上，相比之下，在图27所示的测定结果中，角度β＝45°以及角度β＝90°时的偏振度的维持率成为20％左右。这可以认为是由于如上所述条状结构的凸部的剖面形状的不同而造成的。

具体而言，获得了图25所示的测定结果的半导体发光元件的条状结构中的凸部53a的剖面形状如图21(a)所示具有上表面53。如上所述，从上表面53射出的光的偏振特性没有充分被抑制，因此，在获得了图25所示的测定结果的半导体发光元件中可以认为，即使角度β变得大于0，射出的光的偏振度也被维持为比较高的值。相比之下，获得了图27所示的测定结果的半导体发光元件的条状结构中的凸部53a的剖面形状，如图21(b)所示，不具有上表面。因此，偏振特性进一步得到抑制。

如上所述，由于条状结构中的凸部的剖面形状的不同，偏振度的维持率也不同。但可以认为，由斜面决定的偏振特性的抑制效果对角度β的依赖性与剖面形状无关而是相同的。因此，与条状结构中的凸部的剖面形状无关，角度β优选为5°以上80°以下，30°以上60°以下更优选，45°左右为最优选。

接下来，对光提取效率进行了确认。图28表示对实施例1、参考例1和比较例1的半导体发光元件中的相对光提取效率与所成的角度β之间的关系进行研究后的测定结果。相对光提取效率是指用具有比较例3的平坦射出面的半导体发光元件的光提取效率对实施例1或参考例1或比较例1的半导体发光元件的光提取效率进行标准化后得到的值。由图28可知，通过在平坦射出面14上形成条状结构50，相对光提取效率成为大于1的值，具体而言成为1.1以上。特别是在角度β为0°以及45°的情况下可知，相对光提取效率成为1.2以上，光提取效率得到大幅改善。

如上所述，根据实施例1、2或3的半导体发光元件，如图24所示，配光特性的非对称性得到改善，另外，如图25和图27所示，偏振光的偏振特性减少。另外，如图28所示，光提取效率大幅改善。因此，实施例1、2或3的半导体发光元件的偏振度小，能够作为高效率的配光特性优异的光源使用。

产业上的可利用性

本发明的半导体发光元件具有高的光提取效率、充分小的偏振度以及十分良好的配光特性，能够作为各种光源使用。特别是能够很好地应用于对偏振特性没有要求的一般照明。

附图标记的说明

Claims (12)

1.一种半导体发光元件，包括：

n型氮化物半导体层；

p型氮化物半导体层；

具有m面氮化物半导体层，且被夹在上述n型氮化物半导体层和上述p型氮化物半导体层之间的活性层区域；

与上述n型氮化物半导体层电连接的n型电极；

与上述p型氮化物半导体层电连接的p型电极；

将在上述活性层区域产生的偏振光提取到外部的射出面；以及

在上述射出面设置的条状结构，

该条状结构具有向与上述m面氮化物半导体层的a轴方向成5°以上且80°以下、或-80°以上且-5°以下的角度的方向延伸的多个凸部。

2.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其中，

上述多个凸部具有与上述射出面非平行的至少一个斜面。

3.根据权利要求1或2所述的半导体发光元件，其中，

上述多个凸部的周期为300nm以上。

4.根据权利要求1到3的任意一项所述的半导体发光元件，其中，

上述多个凸部的周期为8μm以下。

5.根据权利要求1到4的任意一项所述的半导体发光元件，其中，

在上述条状结构中，上述多个凸部向与上述m面氮化物半导体层的上述a轴方向成30°以上且60°以下、或-60°以上且-30°以下的角度的方向延伸。

6.根据权利要求1到5的任意一项所述的半导体发光元件，其中，

上述偏振光以与上述a轴相比在c轴方向上具有更宽的辐射角度的配光特性产生在上述活性层区域。

7.根据权利要求1到6的任意一项所述的半导体发光元件，其中，

所述半导体发光元件还包括：具有第一以及第二主面的n型氮化物半导体基板，

上述第一主面与上述n型氮化物半导体层相接，

上述射出面为上述第二主面。

8.根据权利要求1到7的任意一项所述的半导体发光元件，其中，

上述p型氮化物半导体层具有第一以及第二主面，

上述第二主面位于上述活性层区域一侧，

上述射出面为上述第一主面。

9.根据权利要求1到8的任意一项所述的半导体发光元件，其中，

所述的半导体发光元件还包括：

与上述n型氮化物半导体层相接设置的n型氮化物半导体基板；和

具有第一以及第二主面的光输出部件，

上述第一主面与上述n型氮化物半导体基板的、与相接于上述n型氮化物半导体层的面相反的面相接，

上述射出面为上述第二主面。

10.根据权利要求1到9的任意一项所述的半导体发光元件，其中，

上述光输出部件的折射率大于1。

11.一种半导体发光元件的制造方法，包括以下工序：

在基板上形成半导体层叠结构的工序，该半导体层叠结构具有n型氮化物半导体层、p型氮化物半导体层、以及被夹在上述n型氮化物半导体层和上述p型氮化物半导体层之间且包括m面氮化物半导体层的活性层区域；

形成与上述n型氮化物半导体层电连接的n型电极以及与上述p型氮化物半导体层电连接的p型电极的工序；以及

形成条状结构的工序，该条状结构在上述基板的未设置上述半导体层叠结构的面上具有向与上述m面氮化物半导体层的a轴方向成5°以上且80°以下、或-80°以上且-5°以下的角度的方向延伸的多个凸部。

12.一种半导体发光元件的制造方法，包括以下工序：

在基板上形成半导体层叠结构的工序，该半导体层叠结构具有n型氮化物半导体层、p型氮化物半导体层、以及被夹在上述n型氮化物半导体层和上述p型氮化物半导体层之间且包括m面氮化物半导体层的活性层区域；

形成与上述n型氮化物半导体层电连接的n型电极以及与上述p型氮化物半导体层电连接的p型电极的工序；以及

形成条状结构的工序，该条状结构在上述基板的未设置上述半导体层叠结构的面上具有向与上述m面氮化物半导体层的a轴方向成30°以上且60°以下、或-60°以上且-30°以下的角度的方向延伸的多个凸部。

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