JP2001024222A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光透過性電極を形成した面を主光取り出し面
側とし、発光効率を向上させた窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】 基板１上にそれぞれ窒化ガリウム系化合
物半導体からなるバッファ層２とｎ型コンタクト層３と
発光層４とｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層６とが
順に積層され、さらにｐ型コンタクト層６上に光透過性
電極７が形成され、光透過性電極７上にはｐ側電極８
が、ｎ型コンタクト層３上にはｎ側電極９がそれぞれ形
成された窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に対し、
ｐ型コンタクト層６に光透過性電極７側から窪む凹部１
１を複数個形成することにより、発光層４から発せら
れ、発光素子内部を横方向に伝播する光が凹部１１より
発光素子外部へ取り出されやすくなり、全体として発光
効率が改善される。
側とし、発光効率を向上させた窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】 基板１上にそれぞれ窒化ガリウム系化合
物半導体からなるバッファ層２とｎ型コンタクト層３と
発光層４とｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層６とが
順に積層され、さらにｐ型コンタクト層６上に光透過性
電極７が形成され、光透過性電極７上にはｐ側電極８
が、ｎ型コンタクト層３上にはｎ側電極９がそれぞれ形
成された窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に対し、
ｐ型コンタクト層６に光透過性電極７側から窪む凹部１
１を複数個形成することにより、発光層４から発せら
れ、発光素子内部を横方向に伝播する光が凹部１１より
発光素子外部へ取り出されやすくなり、全体として発光
効率が改善される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード等
の光デバイスに利用される窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子およびその製造方法に関する。
の光デバイスに利用される窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体は、可視光
発光デバイスや高温動作電子デバイス用の半導体材料と
して多用されており、青色や緑色の発光ダイオードの分
野での実用化や青紫色のレーザダイオードの分野での展
開が進んでいる。
発光デバイスや高温動作電子デバイス用の半導体材料と
して多用されており、青色や緑色の発光ダイオードの分
野での実用化や青紫色のレーザダイオードの分野での展
開が進んでいる。
【０００３】この窒化ガリウム系化合物半導体を用いた
発光素子の製造においては、有機金属気相成長法によっ
て窒化ガリウム系半導体薄膜結晶を成長させるのが近来
では主流である。この方法は、窒化ガリウム系半導体と
してのサファイアやＳｉＣ、ＧａＮ等からなる基板を設
置した反応管内に、３族元素の原料ガスとして有機金属
化合物ガス（トリメチルガリウム（以下、「ＴＭＧ」と
称す）、トリメチルアルミニウム（以下、「ＴＭＡ」と
称す）、トリメチルインジウム（以下、「ＴＭＩ」と称
す）等）と、５族元素の原料ガスとしてアンモニアやヒ
ドラジン等とを供給し、基板温度をおよそ７００℃〜１
１００℃の高温で保持して、基板上にｎ型層と発光層と
ｐ型層とを成長させてこれらを積層形成するというもの
である。ｎ型層の成長時にはｎ型不純物原料ガスとして
モノシラン（ＳｉＨ4）やゲルマン（ＧｅＨ4）等を、ｐ
型層の成長時にはｐ型不純物原料ガスとしてビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）等を３族元
素の原料ガスと同時に流しながら成長させる。
発光素子の製造においては、有機金属気相成長法によっ
て窒化ガリウム系半導体薄膜結晶を成長させるのが近来
では主流である。この方法は、窒化ガリウム系半導体と
してのサファイアやＳｉＣ、ＧａＮ等からなる基板を設
置した反応管内に、３族元素の原料ガスとして有機金属
化合物ガス（トリメチルガリウム（以下、「ＴＭＧ」と
称す）、トリメチルアルミニウム（以下、「ＴＭＡ」と
称す）、トリメチルインジウム（以下、「ＴＭＩ」と称
す）等）と、５族元素の原料ガスとしてアンモニアやヒ
ドラジン等とを供給し、基板温度をおよそ７００℃〜１
１００℃の高温で保持して、基板上にｎ型層と発光層と
ｐ型層とを成長させてこれらを積層形成するというもの
である。ｎ型層の成長時にはｎ型不純物原料ガスとして
モノシラン（ＳｉＨ4）やゲルマン（ＧｅＨ4）等を、ｐ
型層の成長時にはｐ型不純物原料ガスとしてビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）等を３族元
素の原料ガスと同時に流しながら成長させる。
【０００４】この成長形成の後、ｎ型層の表面およびｐ
型層の表面にそれぞれｎ側電極およびｐ側電極を形成
し、チップ状に分離することによって、発光素子を得る
ことができる。そして、これらの発光素子をリードフレ
ーム等に固定し、最後にエポキシ樹脂等で封止すること
により、発光ダイオードとして完成させる。
型層の表面にそれぞれｎ側電極およびｐ側電極を形成
し、チップ状に分離することによって、発光素子を得る
ことができる。そして、これらの発光素子をリードフレ
ーム等に固定し、最後にエポキシ樹脂等で封止すること
により、発光ダイオードとして完成させる。
【０００５】最近の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子においては、ｐ型層の表面からｐ型層、発光層および
ｎ型層の一部をエッチングにより除去して露出させたｎ
型層の表面にｎ側電極を、ｐ型層の表面にｐ側電極とし
て発光層からの光を透過することができる程度の肉薄の
光透過性電極をそれぞれ形成し、この光透過性電極の側
を主光取り出し面側とする素子構造が主流である。この
ような構成によれば、素子の同一面側にｐ側電極及びｎ
側電極を設ける場合においてもｐ側電極及びｎ側電極間
における短絡を防止することができるとともに、素子サ
イズを小さくすることができる。
子においては、ｐ型層の表面からｐ型層、発光層および
ｎ型層の一部をエッチングにより除去して露出させたｎ
型層の表面にｎ側電極を、ｐ型層の表面にｐ側電極とし
て発光層からの光を透過することができる程度の肉薄の
光透過性電極をそれぞれ形成し、この光透過性電極の側
を主光取り出し面側とする素子構造が主流である。この
ような構成によれば、素子の同一面側にｐ側電極及びｎ
側電極を設ける場合においてもｐ側電極及びｎ側電極間
における短絡を防止することができるとともに、素子サ
イズを小さくすることができる。
【０００６】しかし、上記のようにサファイア基板上に
窒化ガリウム系化合物半導体を積層させた素子構造にお
いては、次のような問題がある。すなわち、結晶成長用
の基板と窒化ガリウム系化合物半導体との屈折率の違
い、および窒化ガリウム系化合物半導体発光素子とそれ
を封止する樹脂等との屈折率の違いにより、窒化ガリウ
ム系化合物半導体の発光がそれらの界面で多重反射され
て干渉したり、反射光が窒化ガリウム系化合物半導体内
部で吸収され発光を効率良く外部に取り出せないという
問題がある。
窒化ガリウム系化合物半導体を積層させた素子構造にお
いては、次のような問題がある。すなわち、結晶成長用
の基板と窒化ガリウム系化合物半導体との屈折率の違
い、および窒化ガリウム系化合物半導体発光素子とそれ
を封止する樹脂等との屈折率の違いにより、窒化ガリウ
ム系化合物半導体の発光がそれらの界面で多重反射され
て干渉したり、反射光が窒化ガリウム系化合物半導体内
部で吸収され発光を効率良く外部に取り出せないという
問題がある。
【０００７】このような問題を解決するものとして、特
開平６−２９１３６８号公報において、サファイア基板
上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層されてなる発光
素子において、前記窒化ガリウム系化合物半導体の最上
層の表面が非鏡面とされていることを特徴とする窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子が提案されている。この
発光素子によれば、サファイア基板と窒化ガリウム系化
合物半導体層との界面で反射した光が非鏡面とされた最
上層で散乱するため、窒化ガリウム系化合物半導体内部
での多重反射が抑制され、光の干渉が少なくなり発光効
率が向上するとされている。
開平６−２９１３６８号公報において、サファイア基板
上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層されてなる発光
素子において、前記窒化ガリウム系化合物半導体の最上
層の表面が非鏡面とされていることを特徴とする窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子が提案されている。この
発光素子によれば、サファイア基板と窒化ガリウム系化
合物半導体層との界面で反射した光が非鏡面とされた最
上層で散乱するため、窒化ガリウム系化合物半導体内部
での多重反射が抑制され、光の干渉が少なくなり発光効
率が向上するとされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように窒化ガリウム系化合物半導体の最上層を非鏡面と
する構成においても、以下のような問題がある。すなわ
ち、この最上層の側を発光素子の主光取り出し面側とす
る場合、この最上層の上に発光層からの光を透過させる
程度に肉薄の光透過性電極を形成することとなるが、非
鏡面の最上層に極薄の電極を膜厚均一に形成することは
非常に困難となり、当該電極から窒化ガリウム系化合物
半導体に均一に電流を供給することができず、かえって
発光効率を低下させる原因となるという問題がある。
ように窒化ガリウム系化合物半導体の最上層を非鏡面と
する構成においても、以下のような問題がある。すなわ
ち、この最上層の側を発光素子の主光取り出し面側とす
る場合、この最上層の上に発光層からの光を透過させる
程度に肉薄の光透過性電極を形成することとなるが、非
鏡面の最上層に極薄の電極を膜厚均一に形成することは
非常に困難となり、当該電極から窒化ガリウム系化合物
半導体に均一に電流を供給することができず、かえって
発光効率を低下させる原因となるという問題がある。
【０００９】本発明において解決すべき課題は、光透過
性電極を形成した面を主光取り出し面側とし、発光効率
を向上させた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およ
びその製造方法を提供することである。
性電極を形成した面を主光取り出し面側とし、発光効率
を向上させた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およ
びその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子は、光透過性電極が形成されるコ
ンタクト層に光透過性電極側から窪む凹部が複数個形成
されることを特徴とする。
化合物半導体発光素子は、光透過性電極が形成されるコ
ンタクト層に光透過性電極側から窪む凹部が複数個形成
されることを特徴とする。
【００１１】このような構成によれば、発光層から発せ
られ、発光素子内部をコンタクト層に平行な方向（横方
向）に伝播する光が、凹部より発光素子の外部に取り出
されやすくなる。すなわち、発光層からの光の取り出し
効率が改善され、全体として発光効率を向上させること
が可能となる。
られ、発光素子内部をコンタクト層に平行な方向（横方
向）に伝播する光が、凹部より発光素子の外部に取り出
されやすくなる。すなわち、発光層からの光の取り出し
効率が改善され、全体として発光効率を向上させること
が可能となる。
【００１２】また、本発明の窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子の製造方法は、凹部の形成を第一導電型コン
タクト層を露出させるためのエッチングの工程と同一工
程で行うことを特徴とする。
体発光素子の製造方法は、凹部の形成を第一導電型コン
タクト層を露出させるためのエッチングの工程と同一工
程で行うことを特徴とする。
【００１３】このような製造方法によれば、凹部形成の
ための工程を新たに付加することなく簡便に凹部形成を
行うことができるため、マスクパターンの変更という微
小な工程変更だけで発光効率を向上させることができる
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法を提供
することができる。
ための工程を新たに付加することなく簡便に凹部形成を
行うことができるため、マスクパターンの変更という微
小な工程変更だけで発光効率を向上させることができる
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法を提供
することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、窒化ガ
リウム系化合物半導体からなる第一導電型コンタクト層
と発光層と第二導電型コンタクト層とが積層され、さら
に前記第二導電型コンタクト層上に光透過性電極が形成
される窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であって、
前記第二導電型コンタクト層に前記光透過性電極側から
窪む凹部が複数個形成されることを特徴とする窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子としたものである。これに
より、発光層から発せられ、発光素子内部を横方向に伝
播する光が、凹部より発光素子外部へ取り出されやすく
なる。すなわち、発光素子外部への光の取り出し効率を
改善することができる。
リウム系化合物半導体からなる第一導電型コンタクト層
と発光層と第二導電型コンタクト層とが積層され、さら
に前記第二導電型コンタクト層上に光透過性電極が形成
される窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であって、
前記第二導電型コンタクト層に前記光透過性電極側から
窪む凹部が複数個形成されることを特徴とする窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子としたものである。これに
より、発光層から発せられ、発光素子内部を横方向に伝
播する光が、凹部より発光素子外部へ取り出されやすく
なる。すなわち、発光素子外部への光の取り出し効率を
改善することができる。
【００１５】請求項２に記載の発明は、前記凹部は、前
記発光層に達する深さまで形成されることを特徴とする
請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子と
したものである。これにより、ダブルヘテロ構造とした
発光素子の光が比較的屈折率の小さい発光層を中心に伝
播しやすいため、その発光層に達する深さまで形成され
た凹部より効率よく光を取り出すことができ、発光素子
外部への光の取り出し効率をより高めることができる。
記発光層に達する深さまで形成されることを特徴とする
請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子と
したものである。これにより、ダブルヘテロ構造とした
発光素子の光が比較的屈折率の小さい発光層を中心に伝
播しやすいため、その発光層に達する深さまで形成され
た凹部より効率よく光を取り出すことができ、発光素子
外部への光の取り出し効率をより高めることができる。
【００１６】請求項３に記載の発明は、前記凹部の内面
が、絶縁性膜により覆われることを特徴とする請求項１
または２記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子と
したものである。このような絶縁性膜を介することによ
って、窒化物ガリウム系化合物半導体の屈折率とこれを
封止する樹脂等との屈折率との違いを緩和し、発光素子
外部への光取り出し効率をさらに向上させることができ
る。また、凹部が第一導電型コンタクト層から第二導電
型コンタクト層に渡って形成されている場合において
は、これらの短絡を防止することができる。
が、絶縁性膜により覆われることを特徴とする請求項１
または２記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子と
したものである。このような絶縁性膜を介することによ
って、窒化物ガリウム系化合物半導体の屈折率とこれを
封止する樹脂等との屈折率との違いを緩和し、発光素子
外部への光取り出し効率をさらに向上させることができ
る。また、凹部が第一導電型コンタクト層から第二導電
型コンタクト層に渡って形成されている場合において
は、これらの短絡を防止することができる。
【００１７】請求項４に記載の発明は、窒化ガリウム系
化合物半導体からなる第一導電型コンタクト層と発光層
と第二導電型コンタクト層とを成長させる工程と、前記
第二導電型コンタクト層上に光透過性電極を形成する工
程と、前記第二導電型コンタクト層に前記光透過性電極
側から窪む凹部を形成するための開口を有するパターン
を形成したマスクを前記光透過性電極上に形成する工程
と、前記マスクを用いて前記第二導電型コンタクト層側
から前記発光層に達する深さまでエッチングを行う工程
とを含む窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方
法としたものである。これにより、光透過性電極形成工
程における凹部への電極材料の侵入による第一導電型コ
ンタクト層と第二導電型コンタクト層との短絡を防止
し、凹部に対応した孔を有する光透過性電極の形成の簡
略化を行うことができる。
化合物半導体からなる第一導電型コンタクト層と発光層
と第二導電型コンタクト層とを成長させる工程と、前記
第二導電型コンタクト層上に光透過性電極を形成する工
程と、前記第二導電型コンタクト層に前記光透過性電極
側から窪む凹部を形成するための開口を有するパターン
を形成したマスクを前記光透過性電極上に形成する工程
と、前記マスクを用いて前記第二導電型コンタクト層側
から前記発光層に達する深さまでエッチングを行う工程
とを含む窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方
法としたものである。これにより、光透過性電極形成工
程における凹部への電極材料の侵入による第一導電型コ
ンタクト層と第二導電型コンタクト層との短絡を防止
し、凹部に対応した孔を有する光透過性電極の形成の簡
略化を行うことができる。
【００１８】請求項５に記載の発明は、窒化ガリウム系
化合物半導体からなる第一導電型コンタクト層と発光層
と第二導電型コンタクト層とを成長させる工程と、前記
第一導電型コンタクト層の表面を露出させる工程と、こ
の露出させた第一導電型コンタクト層上に電極を形成す
る工程とを含む窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の
製造方法であって、さらに、前記第二導電型コンタクト
層上に光透過性電極を形成する工程と、前記第二導電型
コンタクト層に前記光透過性電極側から窪む凹部を形成
するための開口を有するパターンを形成したマスクを前
記光透過性電極上に形成する工程と、前記マスクを用い
て前記第二導電型コンタクト層側から前記発光層に達す
る深さまでエッチングを行う工程とを含み、前記エッチ
ングを行う工程は、前記第一導電型コンタクト層の表面
を露出させる工程と同一工程で行うことを特徴とする窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法としたも
のである。凹部の形成を第一導電型コンタクト層を露出
させるためのエッチングの工程と同一工程で行うことに
より、凹部形成を新たな工程を付加することなく、簡便
に行うことができる。
化合物半導体からなる第一導電型コンタクト層と発光層
と第二導電型コンタクト層とを成長させる工程と、前記
第一導電型コンタクト層の表面を露出させる工程と、こ
の露出させた第一導電型コンタクト層上に電極を形成す
る工程とを含む窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の
製造方法であって、さらに、前記第二導電型コンタクト
層上に光透過性電極を形成する工程と、前記第二導電型
コンタクト層に前記光透過性電極側から窪む凹部を形成
するための開口を有するパターンを形成したマスクを前
記光透過性電極上に形成する工程と、前記マスクを用い
て前記第二導電型コンタクト層側から前記発光層に達す
る深さまでエッチングを行う工程とを含み、前記エッチ
ングを行う工程は、前記第一導電型コンタクト層の表面
を露出させる工程と同一工程で行うことを特徴とする窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法としたも
のである。凹部の形成を第一導電型コンタクト層を露出
させるためのエッチングの工程と同一工程で行うことに
より、凹部形成を新たな工程を付加することなく、簡便
に行うことができる。
【００１９】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００２０】図１は本発明の一実施の形態に係る窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子の構造を示す縦断面図で
ある。
リウム系化合物半導体発光素子の構造を示す縦断面図で
ある。
【００２１】図１において、窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子は、サファイアからなる基板１上に、バッフ
ァ層２と、ＧａＮからなるｎ型コンタクト層３と、Ｉｎ
ＧａＮからなる発光層４と、ＡｌＧａＮからなるｐ型ク
ラッド層５と、ＧａＮからなるｐ型コンタクト層６とが
順に積層された構造である。なお、本実施の形態におい
ては、ｎ型を第一導電型と、ｐ型を第二導電型としてい
る。
体発光素子は、サファイアからなる基板１上に、バッフ
ァ層２と、ＧａＮからなるｎ型コンタクト層３と、Ｉｎ
ＧａＮからなる発光層４と、ＡｌＧａＮからなるｐ型ク
ラッド層５と、ＧａＮからなるｐ型コンタクト層６とが
順に積層された構造である。なお、本実施の形態におい
ては、ｎ型を第一導電型と、ｐ型を第二導電型としてい
る。
【００２２】さらに、ｐ型コンタクト層６上のほぼ全面
に光透過性電極７が形成され、光透過性電極７上にはワ
イヤボンディングのためのｐ側電極８が形成されてい
る。一方、ｎ側電極９は、ｐ型コンタクト層６の表面か
らｎ型コンタクト層３に達する深さまでエッチングする
ことによって露出させたｎ型コンタクト層３の表面に形
成されている。
に光透過性電極７が形成され、光透過性電極７上にはワ
イヤボンディングのためのｐ側電極８が形成されてい
る。一方、ｎ側電極９は、ｐ型コンタクト層６の表面か
らｎ型コンタクト層３に達する深さまでエッチングする
ことによって露出させたｎ型コンタクト層３の表面に形
成されている。
【００２３】そして、ｐ型コンタクト層６には、光透過
性電極７側から発光層４へ向かって窪む凹部１１が複数
個形成されている。この凹部１１は、光透過性電極７を
貫いて、ｐ型コンタクト層６からｎ型コンタクト層３に
達する深さまで形成されている。さらに、凹部１１の内
面と光透過性電極７の表面は、絶縁成膜１０によって覆
われている。
性電極７側から発光層４へ向かって窪む凹部１１が複数
個形成されている。この凹部１１は、光透過性電極７を
貫いて、ｐ型コンタクト層６からｎ型コンタクト層３に
達する深さまで形成されている。さらに、凹部１１の内
面と光透過性電極７の表面は、絶縁成膜１０によって覆
われている。
【００２４】上記構成の窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子において、ｐ側電極８に正の電圧を、ｎ側電極９
に負の電圧をそれぞれ印加すると、ｐ型コンタクト層６
を介してｐ型クラッド層５からは正孔が、ｎ型クラッド
層を兼用して形成されたｎ型コンタクト層３からは電子
がそれぞれ発光層４に注入され、これらの正孔と電子の
再結合により発光層４のバンドギャップに対応したエネ
ルギーを有する光が発光層４より発せられる。
光素子において、ｐ側電極８に正の電圧を、ｎ側電極９
に負の電圧をそれぞれ印加すると、ｐ型コンタクト層６
を介してｐ型クラッド層５からは正孔が、ｎ型クラッド
層を兼用して形成されたｎ型コンタクト層３からは電子
がそれぞれ発光層４に注入され、これらの正孔と電子の
再結合により発光層４のバンドギャップに対応したエネ
ルギーを有する光が発光層４より発せられる。
【００２５】凹部１１が形成されていない従来の発光素
子構造の場合には、発光層４から発せられた光のうち上
方へ向かう光は、光透過性電極７を介して発光素子外部
へ取り出されるが、他の一部の光は発光素子内部を横方
向へ伝播し窒化ガリウム系化合物半導体からなるｐ型ク
ラッド層５およびｐ型コンタクト層６内部への吸収等に
より減衰した後、発光素子の側面から発光素子外部へ取
り出されることとなる。
子構造の場合には、発光層４から発せられた光のうち上
方へ向かう光は、光透過性電極７を介して発光素子外部
へ取り出されるが、他の一部の光は発光素子内部を横方
向へ伝播し窒化ガリウム系化合物半導体からなるｐ型ク
ラッド層５およびｐ型コンタクト層６内部への吸収等に
より減衰した後、発光素子の側面から発光素子外部へ取
り出されることとなる。
【００２６】これに対し、本実施の形態における発光素
子構造の場合には、発光層４から発せられる光のうち横
方向へ伝播する光が凹部１１より発光素子外部へ取り出
されやすくなるとともに、光が発光素子内部を伝播する
際の吸収等による減衰が低減されるため、全体として発
光素子外部への光取り出し効率を向上させることができ
る。さらに、凹部１１の内面が、窒化ガリウム系化合物
半導体の屈折率と、これを封止する封止樹脂または封止
雰囲気の屈折率との間の屈折率を有する絶縁性膜１０に
より覆われることにより、窒化ガリウム系化合物半導体
の屈折率とこれを封止する樹脂等との屈折率との違いが
緩和され、発光素子外部への光取り出し効率をさらに向
上させることが可能となる。
子構造の場合には、発光層４から発せられる光のうち横
方向へ伝播する光が凹部１１より発光素子外部へ取り出
されやすくなるとともに、光が発光素子内部を伝播する
際の吸収等による減衰が低減されるため、全体として発
光素子外部への光取り出し効率を向上させることができ
る。さらに、凹部１１の内面が、窒化ガリウム系化合物
半導体の屈折率と、これを封止する封止樹脂または封止
雰囲気の屈折率との間の屈折率を有する絶縁性膜１０に
より覆われることにより、窒化ガリウム系化合物半導体
の屈折率とこれを封止する樹脂等との屈折率との違いが
緩和され、発光素子外部への光取り出し効率をさらに向
上させることが可能となる。
【００２７】また、凹部１１はｐ型コンタクト層６から
ｎ型コンタクト層３に達する深さとして、発光素子内部
を横方向に伝播する光を凹部１１が形成されたコンタク
ト層全体から取り出すことができるようにしている。な
お、この凹部１１の深さは発光素子内部を横方向へ伝播
する光が到達して取り出される程度、すなわち発光層４
に必ずしも達する必要はないが発光層４のすぐ近く、例
えばｐ型クラッド層５に達する程度とすればよい。
ｎ型コンタクト層３に達する深さとして、発光素子内部
を横方向に伝播する光を凹部１１が形成されたコンタク
ト層全体から取り出すことができるようにしている。な
お、この凹部１１の深さは発光素子内部を横方向へ伝播
する光が到達して取り出される程度、すなわち発光層４
に必ずしも達する必要はないが発光層４のすぐ近く、例
えばｐ型クラッド層５に達する程度とすればよい。
【００２８】特に、この凹部１１の深さは、発光層４に
達する深さとするのがより望ましい。例えば、本実施の
形態のように、ＩｎＧａＮからなる発光層４をこれより
も屈折率の高いＧａＮやＡｌＧａＮからなるｎ型コンタ
クト層３およびｐ型クラッド層５で挟んでダブルヘテロ
構造とする場合、光は比較的屈折率の小さい発光層４を
中心に伝播しやすく、その発光層４に達する程度の深さ
とした場合には凹部１１より効率良く光を取り出すこと
が可能となるからである。
達する深さとするのがより望ましい。例えば、本実施の
形態のように、ＩｎＧａＮからなる発光層４をこれより
も屈折率の高いＧａＮやＡｌＧａＮからなるｎ型コンタ
クト層３およびｐ型クラッド層５で挟んでダブルヘテロ
構造とする場合、光は比較的屈折率の小さい発光層４を
中心に伝播しやすく、その発光層４に達する程度の深さ
とした場合には凹部１１より効率良く光を取り出すこと
が可能となるからである。
【００２９】さらに、凹部１１の内側面は、深さ方向
（光透過性電極７側から発光層４側へ向かう方向）に進
むにつれて細くなるようにテーパーが形成されるのが望
ましい。これにより、凹部１１の側面から出射した光が
このテーパー付きの凹部１１の側壁に反射しながら凹部
１１上方に導かれ、発光素子外部へと取り出されやすく
なる。
（光透過性電極７側から発光層４側へ向かう方向）に進
むにつれて細くなるようにテーパーが形成されるのが望
ましい。これにより、凹部１１の側面から出射した光が
このテーパー付きの凹部１１の側壁に反射しながら凹部
１１上方に導かれ、発光素子外部へと取り出されやすく
なる。
【００３０】ここで、図２は図１に示す窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子の平面図である。図２に示すよう
に、ｐ型コンタクト層６のほぼ全面に形成された光透過
性電極７の領域内に、凹部１１が複数個形成されてい
る。
化合物半導体発光素子の平面図である。図２に示すよう
に、ｐ型コンタクト層６のほぼ全面に形成された光透過
性電極７の領域内に、凹部１１が複数個形成されてい
る。
【００３１】ｐ側電極８に正の電圧を、ｎ側電極９に負
の電圧をそれぞれ印加すると、ｐ側電極８から注入され
た電流は光透過性電極７のほぼ全体に広がり、ｐ型コン
タクト層６を介して発光層４へ注入される。これにより
発せられる発光層４からの光のうち、光透過性電極７の
下方より発せられた光は光透過性電極７を介して発光素
子外部へ取り出され、その一部は光透過性電極７を通過
する際に一部吸収されて減衰する。一方、凹部１１が形
成された領域には光透過性電極７は存在しないため、凹
部１１より発光素子外部へ取り出される光は光透過性電
極７によって吸収されることがなく、減衰せずに取り出
される。
の電圧をそれぞれ印加すると、ｐ側電極８から注入され
た電流は光透過性電極７のほぼ全体に広がり、ｐ型コン
タクト層６を介して発光層４へ注入される。これにより
発せられる発光層４からの光のうち、光透過性電極７の
下方より発せられた光は光透過性電極７を介して発光素
子外部へ取り出され、その一部は光透過性電極７を通過
する際に一部吸収されて減衰する。一方、凹部１１が形
成された領域には光透過性電極７は存在しないため、凹
部１１より発光素子外部へ取り出される光は光透過性電
極７によって吸収されることがなく、減衰せずに取り出
される。
【００３２】凹部１１の開口の大きさは、凹部１１を形
成する数にもよるが、開口を大きくするとそれに伴い光
透過性電極７の面積が小さくなるため発光層４へ注入さ
れる電流密度が高くなる。一方、開口を小さくすると開
口の形成が困難となるため、凹部１１の深さを制御しに
くくなる。したがって、凹部１１の開口の大きさとその
数には適当な範囲が存在するが、本発明者らの知見によ
れば、発光素子サイズを約３５０μｍ×３５０μｍとす
る場合、凹部１１の開口の大きさを０．５μｍφから５
μｍφの範囲とし、その総面積が光透過性電極７の面積
の０．１％から５０％の範囲となるように凹部１１の個
数を調整するときに光取り出し効率の向上が顕著に認め
られている。
成する数にもよるが、開口を大きくするとそれに伴い光
透過性電極７の面積が小さくなるため発光層４へ注入さ
れる電流密度が高くなる。一方、開口を小さくすると開
口の形成が困難となるため、凹部１１の深さを制御しに
くくなる。したがって、凹部１１の開口の大きさとその
数には適当な範囲が存在するが、本発明者らの知見によ
れば、発光素子サイズを約３５０μｍ×３５０μｍとす
る場合、凹部１１の開口の大きさを０．５μｍφから５
μｍφの範囲とし、その総面積が光透過性電極７の面積
の０．１％から５０％の範囲となるように凹部１１の個
数を調整するときに光取り出し効率の向上が顕著に認め
られている。
【００３３】次に、本実施の形態に係る窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子の製造工程について図面を参照し
ながら説明する。
化合物半導体発光素子の製造工程について図面を参照し
ながら説明する。
【００３４】図３から図５は、図１に示す窒化ガリウム
系化合物半導体素子の製造工程を示す縦断面図である。
なお、本実施の形態においては、チップ状に分割された
素子状態での製造工程を説明するが、実際の製造工程に
おいては、図面に示す発光素子が二次元的に配列された
ウエハ状態で各工程が実施される。
系化合物半導体素子の製造工程を示す縦断面図である。
なお、本実施の形態においては、チップ状に分割された
素子状態での製造工程を説明するが、実際の製造工程に
おいては、図面に示す発光素子が二次元的に配列された
ウエハ状態で各工程が実施される。
【００３５】図３に示すように、まず、サファイアから
なる基板１上に有機金属気相成長法により窒化ガリウム
系化合物半導体からなるバッファ層２とｎ型コンタクト
層３と発光層４とｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層
６とを順に成長させたウエハを準備した後、蒸着法とフ
ォトリソグラフィ法を用いてｐ型コンタクト層６上に光
透過性電極７を形成する。
なる基板１上に有機金属気相成長法により窒化ガリウム
系化合物半導体からなるバッファ層２とｎ型コンタクト
層３と発光層４とｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層
６とを順に成長させたウエハを準備した後、蒸着法とフ
ォトリソグラフィ法を用いてｐ型コンタクト層６上に光
透過性電極７を形成する。
【００３６】次に、図４に示すように、光透過性電極７
と露出したｐ型コンタクト層６上に熱ＣＶＤ法によりＳ
ｉＯ2からなる絶縁膜２１を堆積させる。さらに、この
絶縁膜２１にフォトリソグラフィ法を用い、光透過性電
極７に複数の凹部１１を形成するための複数の孔１２お
よびｎ型コンタクト層３の表面の一部を露出させるため
の空間１３を形成し、次のエッチングのためのマスクと
する。
と露出したｐ型コンタクト層６上に熱ＣＶＤ法によりＳ
ｉＯ2からなる絶縁膜２１を堆積させる。さらに、この
絶縁膜２１にフォトリソグラフィ法を用い、光透過性電
極７に複数の凹部１１を形成するための複数の孔１２お
よびｎ型コンタクト層３の表面の一部を露出させるため
の空間１３を形成し、次のエッチングのためのマスクと
する。
【００３７】このマスクを用いて反応性イオンエッチン
グ等により、図５に示すように、露出させたｐ型コンタ
クト層６の表面側からｎ型コンタクト層３に達するまで
エッチングを行うことによって、ｎ型コンタクト層３の
表面を露出させるとともに光透過性電極７の上に形成し
た孔１２からｎ型コンタクト層３に達する深さまで凹部
１１を形成する。
グ等により、図５に示すように、露出させたｐ型コンタ
クト層６の表面側からｎ型コンタクト層３に達するまで
エッチングを行うことによって、ｎ型コンタクト層３の
表面を露出させるとともに光透過性電極７の上に形成し
た孔１２からｎ型コンタクト層３に達する深さまで凹部
１１を形成する。
【００３８】その後、光透過性電極７上の絶縁膜２１の
一部をエッチングにより除去させ、露出させた光透過性
電極７の表面上および露出させたｎ型コンタクト層３の
表面上に、それぞれｐ側電極８およびｎ側電極９を蒸着
法およびフォトリソグラフィ法により形成する。さら
に、熱ＣＶＤ法とフォトリソグラフィ法により光透過性
電極７と凹部１１の内面を被覆するＳｉＯ2等からなる
絶縁性膜１０を形成する。そして、ダイシングまたはス
クライブ等によりチップ状に分離することにより、図１
に示す窒化ガリウム系化合物発光素子が得られる。
一部をエッチングにより除去させ、露出させた光透過性
電極７の表面上および露出させたｎ型コンタクト層３の
表面上に、それぞれｐ側電極８およびｎ側電極９を蒸着
法およびフォトリソグラフィ法により形成する。さら
に、熱ＣＶＤ法とフォトリソグラフィ法により光透過性
電極７と凹部１１の内面を被覆するＳｉＯ2等からなる
絶縁性膜１０を形成する。そして、ダイシングまたはス
クライブ等によりチップ状に分離することにより、図１
に示す窒化ガリウム系化合物発光素子が得られる。
【００３９】
【実施例】以下、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子の製造方法の具体例について図面を参照しなが
ら説明する。以下の実施例において、窒化ガリウム系化
合物半導体の成長方法としては有機金属気相成長法を用
いるが、成長方法はこれに限定されるものではなく、分
子線エピタキシー法や有機金属分子線エピタキシー法等
を用いることも可能である。
発光素子の製造方法の具体例について図面を参照しなが
ら説明する。以下の実施例において、窒化ガリウム系化
合物半導体の成長方法としては有機金属気相成長法を用
いるが、成長方法はこれに限定されるものではなく、分
子線エピタキシー法や有機金属分子線エピタキシー法等
を用いることも可能である。
【００４０】（実施例）まず、表面が鏡面に仕上げられ
たサファイアの基板１を反応管内の基板ホルダーに載置
した後、基板１の表面温度を１０００℃に１０分間保
ち、水素ガスを流しながら基板を加熱することにより、
基板１の表面に付着している有機物等の汚れや水分を取
り除いた。
たサファイアの基板１を反応管内の基板ホルダーに載置
した後、基板１の表面温度を１０００℃に１０分間保
ち、水素ガスを流しながら基板を加熱することにより、
基板１の表面に付着している有機物等の汚れや水分を取
り除いた。
【００４１】次に、基板１の表面温度を５５０℃にまで
降下させ、主キャリアガスとしての窒素ガスと、アンモ
ニアと、ＴＭＡを含むＴＭＡ用のキャリアガスとを流し
ながら、ＡｌＮからなるバッファ層２を２５ｎｍの厚さ
で成長させた。
降下させ、主キャリアガスとしての窒素ガスと、アンモ
ニアと、ＴＭＡを含むＴＭＡ用のキャリアガスとを流し
ながら、ＡｌＮからなるバッファ層２を２５ｎｍの厚さ
で成長させた。
【００４２】その後、ＴＭＡのキャリアガスを止めて１
０５０℃まで昇温させた後、主キャリアガスとしての窒
素ガスと水素ガスとを流しながら、新たにＴＭＧを含む
ＴＭＧ用のキャリアガスと、ＳｉＨ4ガスとを流して、
ＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型コンタクト層３を
２μｍの厚さで成長させた。
０５０℃まで昇温させた後、主キャリアガスとしての窒
素ガスと水素ガスとを流しながら、新たにＴＭＧを含む
ＴＭＧ用のキャリアガスと、ＳｉＨ4ガスとを流して、
ＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型コンタクト層３を
２μｍの厚さで成長させた。
【００４３】ｎ型コンタクト層３を成長後、ＴＭＧ用の
キャリアガスとＳｉＨ4ガスを止めて基板１温度を７５
０℃にまで降下させ、７５０℃において、主キャリアガ
スとしての窒素ガスを流し、新たにＴＭＧ用のキャリア
ガスと、ＴＭＩを含むＴＭＩ用のキャリアガスとを流し
ながら、アンドープのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる単一量
子井戸構造の発光層４を３ｎｍの厚さで成長させた。
キャリアガスとＳｉＨ4ガスを止めて基板１温度を７５
０℃にまで降下させ、７５０℃において、主キャリアガ
スとしての窒素ガスを流し、新たにＴＭＧ用のキャリア
ガスと、ＴＭＩを含むＴＭＩ用のキャリアガスとを流し
ながら、アンドープのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎからなる単一量
子井戸構造の発光層４を３ｎｍの厚さで成長させた。
【００４４】発光層４を成長後、ＴＭＩ用のキャリアガ
スを止め、ＴＭＧ用のキャリアガスを流しながら基板１
温度を１０５０℃に向けて昇温させながら、引き続き図
示しないアンドープのＧａＮを４ｎｍの厚さで成長させ
た。基板１温度が１０５０℃に達したら、新たに主キャ
リアガスとしての窒素ガスと水素ガスと、ＴＭＡ用のキ
ャリアガスと、Ｃｐ2Ｍｇを含むＣｐ2Ｍｇ用のキャリア
ガスとを流しながら、ＭｇをドープさせたＡｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎからなるｐ型クラッド層５を０．１μｍの厚さで
成長させた。
スを止め、ＴＭＧ用のキャリアガスを流しながら基板１
温度を１０５０℃に向けて昇温させながら、引き続き図
示しないアンドープのＧａＮを４ｎｍの厚さで成長させ
た。基板１温度が１０５０℃に達したら、新たに主キャ
リアガスとしての窒素ガスと水素ガスと、ＴＭＡ用のキ
ャリアガスと、Ｃｐ2Ｍｇを含むＣｐ2Ｍｇ用のキャリア
ガスとを流しながら、ＭｇをドープさせたＡｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎからなるｐ型クラッド層５を０．１μｍの厚さで
成長させた。
【００４５】ｐ型クラッド層５を成長後、ＴＭＧ用のキ
ャリアガスを止め、引き続きＭｇをドープさせたＧａＮ
からなるｐ型コンタクト層６を０．１μｍの厚さで成長
させた。
ャリアガスを止め、引き続きＭｇをドープさせたＧａＮ
からなるｐ型コンタクト層６を０．１μｍの厚さで成長
させた。
【００４６】ｐ型コンタクト層６を成長後、ＴＭＧ用の
キャリアガスと、Ｃｐ2Ｍｇ用のキャリアガスとを止
め、主キャリアガスとアンモニアとをそのまま流しなが
ら、基板１の温度を室温程度にまで冷却させて、基板１
の上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層されたウェハ
ーを反応管から取り出した。
キャリアガスと、Ｃｐ2Ｍｇ用のキャリアガスとを止
め、主キャリアガスとアンモニアとをそのまま流しなが
ら、基板１の温度を室温程度にまで冷却させて、基板１
の上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層されたウェハ
ーを反応管から取り出した。
【００４７】このようにして形成した窒化ガリウム系化
合物半導体からなるバッファ層２、ｎ型コンタクト層
３、発光層４、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト
層６の積層構造に対し、その表面上に蒸着法により、ニ
ッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）とをそれぞれ５ｎｍの厚さ
で全面に積層した後、フォトリソグラフィ法とウェット
エッチング法により、光透過性電極７を形成した。
合物半導体からなるバッファ層２、ｎ型コンタクト層
３、発光層４、ｐ型クラッド層５およびｐ型コンタクト
層６の積層構造に対し、その表面上に蒸着法により、ニ
ッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）とをそれぞれ５ｎｍの厚さ
で全面に積層した後、フォトリソグラフィ法とウェット
エッチング法により、光透過性電極７を形成した。
【００４８】この後、光透過性電極７と露出したｐ型コ
ンタクト層６の上に熱ＣＶＤ法によりＳｉＯ2からなる
絶縁膜２１を０．５μｍの厚さで堆積させ、フォトリソ
グラフィ法と反応性イオンエッチング法により、絶縁膜
２１に複数の孔１２および空間１３を形成し、光透過性
電極７に複数の凹部１１を形成するとともにｐ型コンタ
クト層６の表面の一部を露出させるための絶縁膜２１か
らなるマスクを形成した。ここで、孔１２は開口直径約
２μｍの円形とし、後にｐ側電極５（パッド電極）を形
成する領域を除いて１０μｍの間隔で碁盤の目状に配置
した。
ンタクト層６の上に熱ＣＶＤ法によりＳｉＯ2からなる
絶縁膜２１を０．５μｍの厚さで堆積させ、フォトリソ
グラフィ法と反応性イオンエッチング法により、絶縁膜
２１に複数の孔１２および空間１３を形成し、光透過性
電極７に複数の凹部１１を形成するとともにｐ型コンタ
クト層６の表面の一部を露出させるための絶縁膜２１か
らなるマスクを形成した。ここで、孔１２は開口直径約
２μｍの円形とし、後にｐ側電極５（パッド電極）を形
成する領域を除いて１０μｍの間隔で碁盤の目状に配置
した。
【００４９】次に、上記マスクを用いて、塩素系ガスを
用いた反応性イオンエッチング法により、露出させたｐ
型コンタクト層６の表面側からｐ型コンタクト層６とｐ
型クラッド層５と発光層４を約０．３μｍの深さで除去
して、ｎ型コンタクト層３の表面を露出させるととも
に、光透過性電極７上の絶縁膜２１に形成した孔１２か
ら、光透過性電極７とｐ型コンタクト層６とｐ型クラッ
ド層５と発光層４とをエッチングして、ｎ型コンタクト
層３に達する深さの凹部１１を形成した。凹部１１は、
開口の口径が約２μｍ、底部の径が約１μｍの空洞とし
て形成された。
用いた反応性イオンエッチング法により、露出させたｐ
型コンタクト層６の表面側からｐ型コンタクト層６とｐ
型クラッド層５と発光層４を約０．３μｍの深さで除去
して、ｎ型コンタクト層３の表面を露出させるととも
に、光透過性電極７上の絶縁膜２１に形成した孔１２か
ら、光透過性電極７とｐ型コンタクト層６とｐ型クラッ
ド層５と発光層４とをエッチングして、ｎ型コンタクト
層３に達する深さの凹部１１を形成した。凹部１１は、
開口の口径が約２μｍ、底部の径が約１μｍの空洞とし
て形成された。
【００５０】その後、一旦、絶縁膜２１をウェットエッ
チング法により除去して、蒸着法およびフォトリソグラ
フィ法により、光透過性電極７の表面上の凹部１１が形
成されていない領域と、露出させたｎ型コンタクト層３
の表面上とに、０．１μｍ厚のチタン（Ｔｉ）と０．５
μｍ厚のＡｕとを積層して、それぞれｐ側電極８とｎ側
電極９とを形成した。さらに、熱ＣＶＤ法とフォトリソ
グラフィ法により、光透過性電極７の表面と凹部１１の
内面とを被覆する０．２μｍ厚のＳｉＯ2からなる絶縁
性膜１０を形成した。
チング法により除去して、蒸着法およびフォトリソグラ
フィ法により、光透過性電極７の表面上の凹部１１が形
成されていない領域と、露出させたｎ型コンタクト層３
の表面上とに、０．１μｍ厚のチタン（Ｔｉ）と０．５
μｍ厚のＡｕとを積層して、それぞれｐ側電極８とｎ側
電極９とを形成した。さらに、熱ＣＶＤ法とフォトリソ
グラフィ法により、光透過性電極７の表面と凹部１１の
内面とを被覆する０．２μｍ厚のＳｉＯ2からなる絶縁
性膜１０を形成した。
【００５１】この後、サファイアの基板１の裏面を研磨
して１００μｍ程度にまで薄くし、スクライブによりチ
ップ状に分離した。このチップを電極形成面側を上向き
にしてステムに接着した後、チップのｐ側電極８とｎ側
電極９とをそれぞれステム上の電極にワイヤで結線し、
樹脂モールドして発光ダイオードを作製した。
して１００μｍ程度にまで薄くし、スクライブによりチ
ップ状に分離した。このチップを電極形成面側を上向き
にしてステムに接着した後、チップのｐ側電極８とｎ側
電極９とをそれぞれステム上の電極にワイヤで結線し、
樹脂モールドして発光ダイオードを作製した。
【００５２】この発光ダイオードを２０ｍＡの順方向電
流で駆動したところ、ピーク波長４７０ｎｍの青色で発
光した。このときの発光出力は２．０ｍＷであり、順方
向動作電圧は３．５Ｖであった。
流で駆動したところ、ピーク波長４７０ｎｍの青色で発
光した。このときの発光出力は２．０ｍＷであり、順方
向動作電圧は３．５Ｖであった。
【００５３】なお、本実施例では、凹部１１を形成する
際に、凹部１１の光透過性電極７を窒化ガリウム系化合
物半導体からなる積層構造と同一工程で反応性イオンエ
ッチング法で除去したが、凹部１１の光透過性電極７を
事前に単独に除去しても構わない。例えば、ウェハー全
面に形成したＮｉとＡｕの積層をウェットエッチングし
て光透過性電極７をパターニングするときに同時に凹部
１１の光透過性電極７を除去することもできる。
際に、凹部１１の光透過性電極７を窒化ガリウム系化合
物半導体からなる積層構造と同一工程で反応性イオンエ
ッチング法で除去したが、凹部１１の光透過性電極７を
事前に単独に除去しても構わない。例えば、ウェハー全
面に形成したＮｉとＡｕの積層をウェットエッチングし
て光透過性電極７をパターニングするときに同時に凹部
１１の光透過性電極７を除去することもできる。
【００５４】また、本実施例において、凹部１１の開口
の形状を円形としたが、これに限定されるものではな
く、凹部１１の形成に支障のない範囲で任意の形状をと
ることができる。
の形状を円形としたが、これに限定されるものではな
く、凹部１１の形成に支障のない範囲で任意の形状をと
ることができる。
【００５５】（比較例）上記実施例との比較のために、
凹部１１を形成しない窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子を作製した。
凹部１１を形成しない窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子を作製した。
【００５６】具体的には、上記実施例において、光透過
性電極７の上の絶縁膜２１に孔１２を形成せずに、光透
過性電極７を絶縁膜２１で全面覆った状態で塩素系ガス
を用いた反応性イオンエッチング法により、露出させた
ｐ型コンタクト層６の表面側から、ｐ型コンタクト層６
とｐ型クラッド層５と発光層４とを約０．３μｍの深さ
で除去して、ｎ型コンタクト層３の表面を露出させた。
他は、実施例と同様の手順により発光ダイオードを作製
した。この発光ダイオードを２０ｍＡの順方向電流で駆
動したところ、ピーク波長と順方向動作電圧は実施例と
同様であったが、発光出力は１．２ｍＷと低かった。
性電極７の上の絶縁膜２１に孔１２を形成せずに、光透
過性電極７を絶縁膜２１で全面覆った状態で塩素系ガス
を用いた反応性イオンエッチング法により、露出させた
ｐ型コンタクト層６の表面側から、ｐ型コンタクト層６
とｐ型クラッド層５と発光層４とを約０．３μｍの深さ
で除去して、ｎ型コンタクト層３の表面を露出させた。
他は、実施例と同様の手順により発光ダイオードを作製
した。この発光ダイオードを２０ｍＡの順方向電流で駆
動したところ、ピーク波長と順方向動作電圧は実施例と
同様であったが、発光出力は１．２ｍＷと低かった。
【００５７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光透過性
電極が形成されるコンタクト層に光透過性電極側から窪
む凹部が複数個形成されることにより、発光層から発せ
られた光のうち横方向へ進む光が凹部から発光素子外部
へ取り出されるため全体として光取り出し効率が向上
し、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の発光効率を
格段に向上させることができる。
電極が形成されるコンタクト層に光透過性電極側から窪
む凹部が複数個形成されることにより、発光層から発せ
られた光のうち横方向へ進む光が凹部から発光素子外部
へ取り出されるため全体として光取り出し効率が向上
し、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の発光効率を
格段に向上させることができる。
【００５８】また、凹部の形成を第一導電型コンタクト
層を露出させるためのエッチングの工程と同一工程で行
うことにより、凹部形成のための工程を新たに付加する
ことなく簡便に凹部形成を行うことができるため、マス
クパターンの変更という微小な工程変更だけで発光効率
を向上させることができる窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子の製造方法を提供することができる。
層を露出させるためのエッチングの工程と同一工程で行
うことにより、凹部形成のための工程を新たに付加する
ことなく簡便に凹部形成を行うことができるため、マス
クパターンの変更という微小な工程変更だけで発光効率
を向上させることができる窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子の製造方法を提供することができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子の構造を示す縦断面図
合物半導体発光素子の構造を示す縦断面図
【図２】図１に示す窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子の平面図
子の平面図
【図３】図１に示す窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子の製造工程を示す縦断面図
子の製造工程を示す縦断面図
【図４】図１に示す窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子の製造工程を示す縦断面図
子の製造工程を示す縦断面図
【図５】図１に示す窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子の製造工程を示す縦断面図
子の製造工程を示す縦断面図
１ 基板 ２ バッファ層 ３ ｎ型コンタクト層 ４ 発光層 ５ ｐ型クラッド層 ６ ｐ型コンタクト層 ７ 光透過性電極 ８ ｐ側電極 ９ ｎ側電極 １０ 絶縁性膜 １１ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 品川 修一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 武石 英見 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA04 CA04 CA12 CA33 CA34 CA40 CA46 CA57 CA65 CA74 CA76 CA88 CA93 DA07 DA44
Claims (5)
- 【請求項１】窒化ガリウム系化合物半導体からなる第一
導電型コンタクト層と発光層と第二導電型コンタクト層
とが積層され、さらに前記第二導電型コンタクト層上に
光透過性電極が形成される窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子であって、 前記第二導電型コンタクト層に前記光透過性電極側から
窪む凹部が複数個形成されることを特徴とする窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】前記凹部は、前記発光層に達する深さまで
形成されることを特徴とする請求項１記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】前記凹部の内面が、絶縁性膜により覆われ
ることを特徴とする請求項１または２記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項４】窒化ガリウム系化合物半導体からなる第一
導電型コンタクト層と発光層と第二導電型コンタクト層
とを成長させる工程と、前記第二導電型コンタクト層上
に光透過性電極を形成する工程と、前記第二導電型コン
タクト層に前記光透過性電極側から窪む凹部を形成する
ための開口を有するパターンを形成したマスクを前記光
透過性電極上に形成する工程と、前記マスクを用いて前
記第二導電型コンタクト層側から前記発光層に達する深
さまでエッチングを行う工程とを含む窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５】窒化ガリウム系化合物半導体からなる第一
導電型コンタクト層と発光層と第二導電型コンタクト層
とを成長させる工程と、前記第一導電型コンタクト層の
表面を露出させる工程と、この露出させた第一導電型コ
ンタクト層上に電極を形成する工程とを含む窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子の製造方法であって、 さらに、前記第二導電型コンタクト層上に光透過性電極
を形成する工程と、前記第二導電型コンタクト層に前記
光透過性電極側から窪む凹部を形成するための開口を有
するパターンを形成したマスクを前記光透過性電極上に
形成する工程と、前記マスクを用いて前記第二導電型コ
ンタクト層側から前記発光層に達する深さまでエッチン
グを行う工程とを含み、 前記エッチングを行う工程は、前記第一導電型コンタク
ト層の表面を露出させる工程と同一工程で行うことを特
徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方
法。
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