JP2003110136A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JP2003110136A JP2003110136A JP2001304033A JP2001304033A JP2003110136A JP 2003110136 A JP2003110136 A JP 2003110136A JP 2001304033 A JP2001304033 A JP 2001304033A JP 2001304033 A JP2001304033 A JP 2001304033A JP 2003110136 A JP2003110136 A JP 2003110136A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- layer
- light
- emitting device
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
Abstract
(57)【要約】
【課題】高効率発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子の少なくとも発光層の側面に凹凸
を形成する。MOVPE 法等により、サファイア基板１０１
上にIII 族窒化物系化合物半導体等であるｎ型層１０
３、発光層１０４、ｐ型層１０５を順次形成する。そし
て、台座電極１０８形成のためｎ型層１０３が露出する
までドライエッチング工程を行う。このエッチング工程
において、ｐ型層１０５上に周辺が波形状のエッチング
パタンを採用する。このパタンによってエッチングする
ことで側面に凹凸を形成する。この凹凸側面１０９によ
り側面の結晶界面の面方向範囲を広げ、面積を増大させ
ることで光の取り出し効率を向上させる。即ち、外部量
子化効率が増大し高効率発光素子となる。
を形成する。MOVPE 法等により、サファイア基板１０１
上にIII 族窒化物系化合物半導体等であるｎ型層１０
３、発光層１０４、ｐ型層１０５を順次形成する。そし
て、台座電極１０８形成のためｎ型層１０３が露出する
までドライエッチング工程を行う。このエッチング工程
において、ｐ型層１０５上に周辺が波形状のエッチング
パタンを採用する。このパタンによってエッチングする
ことで側面に凹凸を形成する。この凹凸側面１０９によ
り側面の結晶界面の面方向範囲を広げ、面積を増大させ
ることで光の取り出し効率を向上させる。即ち、外部量
子化効率が増大し高効率発光素子となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子に関す
る。特に、基板上に形成された少なくとも発光領域の側
面を凹凸に形成して、側面からも光が出射するように
し、それにより外部量子効率を増大させた発光素子に関
する。本発明は、外部量子効率の増大が要求される、例
えばＬＥＤ等の発光素子に適用される。
る。特に、基板上に形成された少なくとも発光領域の側
面を凹凸に形成して、側面からも光が出射するように
し、それにより外部量子効率を増大させた発光素子に関
する。本発明は、外部量子効率の増大が要求される、例
えばＬＥＤ等の発光素子に適用される。
【０００２】
【従来の技術】従来より、発光素子上面に凹凸を形成
し、発光効率を向上させた半導体発光素子がある。例え
ば、特開平５−１６７１０１号公報に開示の半導体発光
素子、特開２０００−１９６１５２号公報に開示の半導
体発光素子及びその製造方法がある。特開平５−１６７
１０１号公報に開示の半導体発光素子を図１１に示す。
この半導体発光素子は、n-GaAs等の化合物半導体基板
１、光反射層６、発光層２０、電流拡散層３、光散乱層
１０、及び電極４、５から形成されている。更に発光層
２０は、n-InAlP 層２１、InGaAlP 層２３、p-InAlP 層
２２から構成されている。この発明の特徴は、電流拡散
層３上に例えばGaP 等からなる光散乱層１０が形成され
ていることである。光散乱層１０は、電流拡散層３と格
子定数を異ならせて不完全成長させることで得られる。
これにより、表面（空気との界面）での全反射をなく
し、その結果電流拡散層３の光沢面から光取り出す場合
よりも約２倍の効率で光を取り出せるとしている。
し、発光効率を向上させた半導体発光素子がある。例え
ば、特開平５−１６７１０１号公報に開示の半導体発光
素子、特開２０００−１９６１５２号公報に開示の半導
体発光素子及びその製造方法がある。特開平５−１６７
１０１号公報に開示の半導体発光素子を図１１に示す。
この半導体発光素子は、n-GaAs等の化合物半導体基板
１、光反射層６、発光層２０、電流拡散層３、光散乱層
１０、及び電極４、５から形成されている。更に発光層
２０は、n-InAlP 層２１、InGaAlP 層２３、p-InAlP 層
２２から構成されている。この発明の特徴は、電流拡散
層３上に例えばGaP 等からなる光散乱層１０が形成され
ていることである。光散乱層１０は、電流拡散層３と格
子定数を異ならせて不完全成長させることで得られる。
これにより、表面（空気との界面）での全反射をなく
し、その結果電流拡散層３の光沢面から光取り出す場合
よりも約２倍の効率で光を取り出せるとしている。
【０００３】又、特開２０００−１９６１５２号公報に
開示の半導体発光素子を図１２に示す。これは、サファ
イア基板５１上にn-GaN 層５２、InGaN 発光層５３、p-
GaN層５４を積層し、そのp-GaN 層５４上の一部に電極
５５を、n-GaN 層５２の一部に電極５６を形成した構造
である。そしてp-GaN 層５４の表面５４ａを複数のシリ
ンドリカル・レンズ状に加工したことが特徴である。p-
GaN 層５４の表面を従来のように平面とすると、InGaN
発光層５３で発光した光は、出射条件（面法線を中心と
して臨界角約２１．９度以内の入射）を満たす光のみ外
部に出射され、他の入射条件の光は全反射によって閉じ
こめられ減衰される。しかしながら、この発明ではp-Ga
N 層１５４の表面を複数のシリンドリカル・レンズ状に
加工し、正味の出射条件を緩和している。即ち、表面を
シリンドリカル形状とすることで出射効率を向上させた
例である。
開示の半導体発光素子を図１２に示す。これは、サファ
イア基板５１上にn-GaN 層５２、InGaN 発光層５３、p-
GaN層５４を積層し、そのp-GaN 層５４上の一部に電極
５５を、n-GaN 層５２の一部に電極５６を形成した構造
である。そしてp-GaN 層５４の表面５４ａを複数のシリ
ンドリカル・レンズ状に加工したことが特徴である。p-
GaN 層５４の表面を従来のように平面とすると、InGaN
発光層５３で発光した光は、出射条件（面法線を中心と
して臨界角約２１．９度以内の入射）を満たす光のみ外
部に出射され、他の入射条件の光は全反射によって閉じ
こめられ減衰される。しかしながら、この発明ではp-Ga
N 層１５４の表面を複数のシリンドリカル・レンズ状に
加工し、正味の出射条件を緩和している。即ち、表面を
シリンドリカル形状とすることで出射効率を向上させた
例である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、何れの
従来例の場合も発光層内を横方向に伝搬した光について
は何の対策もなされていない。即ち、一般的な矩形形状
では半導体層内を幾度反射しても図１３（ａ）（断面
図）、（ｂ）（平面図）に示すように結晶界面の臨界角
内とはならない光が多く含まれ、それが外部量子効率を
低減させる一因となっている。又、特開２０００−１９
６１５２に開示の半導体発光素子において、光取り出し
層表面にシリンドリカル状の凹凸を形成することは、外
部量子効率を確かに増大させる例であるが、その層は薄
く精度よく凹凸を形成することは困難であった。又、Ｇ
ａＮのような安定した材料では、従来ＧａＰなどで行わ
れている化学的エッチングによる表面処理に基づく上面
のランダムな凹凸形成は望めない。一方で、物理的な形
成は従来の様に加工が困難であり生産性が劣るという問
題があった。
従来例の場合も発光層内を横方向に伝搬した光について
は何の対策もなされていない。即ち、一般的な矩形形状
では半導体層内を幾度反射しても図１３（ａ）（断面
図）、（ｂ）（平面図）に示すように結晶界面の臨界角
内とはならない光が多く含まれ、それが外部量子効率を
低減させる一因となっている。又、特開２０００−１９
６１５２に開示の半導体発光素子において、光取り出し
層表面にシリンドリカル状の凹凸を形成することは、外
部量子効率を確かに増大させる例であるが、その層は薄
く精度よく凹凸を形成することは困難であった。又、Ｇ
ａＮのような安定した材料では、従来ＧａＰなどで行わ
れている化学的エッチングによる表面処理に基づく上面
のランダムな凹凸形成は望めない。一方で、物理的な形
成は従来の様に加工が困難であり生産性が劣るという問
題があった。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は結晶内の光密度を変えるこ
となく、即ち、素子サイズを変更することなく結晶界面
面積を増大させることで、結晶内の部位、方向ともにラ
ンダムに存在する発光光に対する外部放射面積を増大さ
せ、光取り出し効率、即ち外部量子効率を増大させるこ
とである。又、量産対応できるように簡易に実現できる
ものとすることである。又、上記凹凸形状を側面のみな
らず上面にも適用して、外部量子効率をさらに増大させ
ることである。又、凹凸側面を発光領域に対してテーパ
角を有するように形成し、基板垂直方向への発光効率を
向上させた発光素子を実現することである。尚、上記の
目的は、個々の発明が個々に達成する目的であって、個
々の発明が全ての上記の目的を達成するものと解釈され
るべきではない。
れたものであり、その目的は結晶内の光密度を変えるこ
となく、即ち、素子サイズを変更することなく結晶界面
面積を増大させることで、結晶内の部位、方向ともにラ
ンダムに存在する発光光に対する外部放射面積を増大さ
せ、光取り出し効率、即ち外部量子効率を増大させるこ
とである。又、量産対応できるように簡易に実現できる
ものとすることである。又、上記凹凸形状を側面のみな
らず上面にも適用して、外部量子効率をさらに増大させ
ることである。又、凹凸側面を発光領域に対してテーパ
角を有するように形成し、基板垂直方向への発光効率を
向上させた発光素子を実現することである。尚、上記の
目的は、個々の発明が個々に達成する目的であって、個
々の発明が全ての上記の目的を達成するものと解釈され
るべきではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発光素子は、層状の発光領域を
有する固体発光素子であって、少なくとも発光領域の側
面の全周又は一部は凹凸形状を有した凹凸側面に形成さ
れることを特徴とする。ここで、層状の発光領域は単層
又は複数の層で構成されていても良い。半導体を用いた
場合には、伝導型はｐ型でもｎ型でもよい。複数の層で
形成されている場合には、同一組成比で添加する不純物
濃度が異なる複数の層、組成比や構成元素の異なる半導
体の複層で構成されていても、これらの複層において添
加される不純物濃度が異なっていても良い。発光領域は
ノンドープでも良いし、ｎ型、ｐ型であっても良い。発
光領域の上方、下方には、各種の機能を有した層があっ
ても良い。例えば、ｎ層、ｐ層や不純物無添加層であ
る。半導体発光素子とする場合には、ホモｐｎ接合、シ
ングルヘテロ接合、ダブルヘテロ接合構造などを採用す
ることができる。発光領域は単一量子井戸構造、多重量
子井戸構造などを採用することができる。注入型のＬＥ
Ｄの他、真性ＥＬにも本件発明は適用可能である。凹凸
に形成される部分は、少なくとも発光領域の側面であれ
ば良く、発光領域以外の側面にまで形成されていても良
い。又、側面の周に関しては、全周に渡って凹凸が形成
されていても、その周の一部に形成されていても良い。
形成される部分が長くなる程、光取り出し効果は大き
い。周囲の一部に形成される場合とは、例えば、発光素
子を矩形に構成した場合には、４辺のうち少なくとも一
辺や、少なくとも対辺に形成される場合などである。
めに、請求項１に記載の発光素子は、層状の発光領域を
有する固体発光素子であって、少なくとも発光領域の側
面の全周又は一部は凹凸形状を有した凹凸側面に形成さ
れることを特徴とする。ここで、層状の発光領域は単層
又は複数の層で構成されていても良い。半導体を用いた
場合には、伝導型はｐ型でもｎ型でもよい。複数の層で
形成されている場合には、同一組成比で添加する不純物
濃度が異なる複数の層、組成比や構成元素の異なる半導
体の複層で構成されていても、これらの複層において添
加される不純物濃度が異なっていても良い。発光領域は
ノンドープでも良いし、ｎ型、ｐ型であっても良い。発
光領域の上方、下方には、各種の機能を有した層があっ
ても良い。例えば、ｎ層、ｐ層や不純物無添加層であ
る。半導体発光素子とする場合には、ホモｐｎ接合、シ
ングルヘテロ接合、ダブルヘテロ接合構造などを採用す
ることができる。発光領域は単一量子井戸構造、多重量
子井戸構造などを採用することができる。注入型のＬＥ
Ｄの他、真性ＥＬにも本件発明は適用可能である。凹凸
に形成される部分は、少なくとも発光領域の側面であれ
ば良く、発光領域以外の側面にまで形成されていても良
い。又、側面の周に関しては、全周に渡って凹凸が形成
されていても、その周の一部に形成されていても良い。
形成される部分が長くなる程、光取り出し効果は大き
い。周囲の一部に形成される場合とは、例えば、発光素
子を矩形に構成した場合には、４辺のうち少なくとも一
辺や、少なくとも対辺に形成される場合などである。
【０００７】又、請求項２に記載の発光素子は請求項１
に記載の発光素子であって、凹凸側面の凹凸は曲率変化
のある曲線であることを特徴とする。凹凸の水平断面が
曲線である。例えば、曲面柱などである。曲面柱は傾斜
していても良い。又、請求項３に記載の発光素子は請求
項１又は請求項２に記載の発光素子であって、発光領域
の凹凸側面は発光領域に対してテーパ角を有することを
特徴とする。
に記載の発光素子であって、凹凸側面の凹凸は曲率変化
のある曲線であることを特徴とする。凹凸の水平断面が
曲線である。例えば、曲面柱などである。曲面柱は傾斜
していても良い。又、請求項３に記載の発光素子は請求
項１又は請求項２に記載の発光素子であって、発光領域
の凹凸側面は発光領域に対してテーパ角を有することを
特徴とする。
【０００８】又、請求項４に記載の発光素子は請求項１
乃至請求項３の何れか１項に記載の発光素子であって、
凹凸側面はエッチング工程で形成されることを特徴とす
る。又、請求項５に記載の発光素子は請求項１乃至請求
項３の何れか１項に記載の発光素子であって、凹凸側面
は発光領域のパターニング工程で形成されることを特徴
とする。又、請求項６に記載の発光素子は請求項１乃至
請求項３の何れか１項に記載の発光素子であって、凹凸
側面は発光素子の素子分離工程で形成されることを特徴
とする。
乃至請求項３の何れか１項に記載の発光素子であって、
凹凸側面はエッチング工程で形成されることを特徴とす
る。又、請求項５に記載の発光素子は請求項１乃至請求
項３の何れか１項に記載の発光素子であって、凹凸側面
は発光領域のパターニング工程で形成されることを特徴
とする。又、請求項６に記載の発光素子は請求項１乃至
請求項３の何れか１項に記載の発光素子であって、凹凸
側面は発光素子の素子分離工程で形成されることを特徴
とする。
【０００９】又、請求項７に記載の発光素子は請求項１
乃至請求項６の何れか１項に記載の発光素子であって、
発光素子は基板上に形成されその基板の屈折率は層状の
発光領域の屈折率より小とすることを特徴とする。基板
上には、低温成長バッファ層や高温成長バッファ層が形
成されていても良い。これらのバッファ層は複層であっ
ても良い。バッファ層と単結晶層との繰り返しであって
も良い。基板には導電性材料、絶縁性材料を用いること
ができる。導電性材料を用いた場合には、基板の裏面に
一方の電極を形成することができる。絶縁性基板を用い
た場合には、基板の上面側に、両電極が形成される。
又、請求項８に記載の発光素子は請求項１乃至請求項７
の何れか１項に記載の発光素子であって、基板に形成さ
れる各層はIII 族窒化物系化合物半導体から構成される
ことを特徴とする。又、請求項９に記載の発光素子は請
求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の発光素子であ
って、発光素子の上面も凹凸形状に形成されることを特
徴とする。以上の手段により、前記の課題を解決するこ
とができる。
乃至請求項６の何れか１項に記載の発光素子であって、
発光素子は基板上に形成されその基板の屈折率は層状の
発光領域の屈折率より小とすることを特徴とする。基板
上には、低温成長バッファ層や高温成長バッファ層が形
成されていても良い。これらのバッファ層は複層であっ
ても良い。バッファ層と単結晶層との繰り返しであって
も良い。基板には導電性材料、絶縁性材料を用いること
ができる。導電性材料を用いた場合には、基板の裏面に
一方の電極を形成することができる。絶縁性基板を用い
た場合には、基板の上面側に、両電極が形成される。
又、請求項８に記載の発光素子は請求項１乃至請求項７
の何れか１項に記載の発光素子であって、基板に形成さ
れる各層はIII 族窒化物系化合物半導体から構成される
ことを特徴とする。又、請求項９に記載の発光素子は請
求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の発光素子であ
って、発光素子の上面も凹凸形状に形成されることを特
徴とする。以上の手段により、前記の課題を解決するこ
とができる。
【００１０】
【作用及び発明の効果】本発明の請求項１の発光素子
は、層状の発光領域を有する固体発光素子であって、少
なくとも発光領域の側面の全周又は一部は凹凸形状を有
した凹凸側面に形成されている。通常、発光素子におい
て、発光領域内で発光された光は全方位に放射され、略
垂直方向の光のみが基板から垂直方向に出射される。こ
の時、発光領域からその上の層、例えば、発光素子を半
導体発光ダイオードとして構成する場合には、ｐ層（発
光領域の上にｐ層がある場合にはｐ層、発光領域の上に
ｎ層がある場合にはｎ層）に入射した光のうち臨界角内
で入射した光はそのまま基板に垂直方向に出射される。
しかしながら、ｐ層（例えば、p-GaN 層等）及び発光領
域は外部領域より屈折率が高いため、入射角が臨界角よ
り大きい光は全反射によりｐ層で反射され再び発光領域
に戻る。即ち、大部分の光は発光領域内に閉じこめられ
て減衰する。即ち、従来の発光素子は発光領域内で発生
した光、全てを効率よく出射させるものではなかった。
は、層状の発光領域を有する固体発光素子であって、少
なくとも発光領域の側面の全周又は一部は凹凸形状を有
した凹凸側面に形成されている。通常、発光素子におい
て、発光領域内で発光された光は全方位に放射され、略
垂直方向の光のみが基板から垂直方向に出射される。こ
の時、発光領域からその上の層、例えば、発光素子を半
導体発光ダイオードとして構成する場合には、ｐ層（発
光領域の上にｐ層がある場合にはｐ層、発光領域の上に
ｎ層がある場合にはｎ層）に入射した光のうち臨界角内
で入射した光はそのまま基板に垂直方向に出射される。
しかしながら、ｐ層（例えば、p-GaN 層等）及び発光領
域は外部領域より屈折率が高いため、入射角が臨界角よ
り大きい光は全反射によりｐ層で反射され再び発光領域
に戻る。即ち、大部分の光は発光領域内に閉じこめられ
て減衰する。即ち、従来の発光素子は発光領域内で発生
した光、全てを効率よく出射させるものではなかった。
【００１１】本発明の発光素子は、少なくとも発光領域
の側面の全周又は一部が凹凸形状に形成されている。側
面を凹凸形状に形成すれば、側面の法線方向を様々な方
向に分散させることができる。この側面の法線方向の分
散は、同時にその臨界角を分散させることになる。即
ち、発光領域に閉じこめられた光、特に横方向に閉じこ
められた光をより効率的に取り出すことができる。即
ち、従来出射され得なかった光を大幅に外部に出射させ
ることができる。即ち、外部量子効率を大幅に向上させ
ることができる。尚、上記凹凸はあらゆる形状の凹凸を
含む。例えば、三角波状、波状等である。又、その形
状、大きさはランダムであってもよいし、又周期性があ
ってもよい。全てを含む。
の側面の全周又は一部が凹凸形状に形成されている。側
面を凹凸形状に形成すれば、側面の法線方向を様々な方
向に分散させることができる。この側面の法線方向の分
散は、同時にその臨界角を分散させることになる。即
ち、発光領域に閉じこめられた光、特に横方向に閉じこ
められた光をより効率的に取り出すことができる。即
ち、従来出射され得なかった光を大幅に外部に出射させ
ることができる。即ち、外部量子効率を大幅に向上させ
ることができる。尚、上記凹凸はあらゆる形状の凹凸を
含む。例えば、三角波状、波状等である。又、その形
状、大きさはランダムであってもよいし、又周期性があ
ってもよい。全てを含む。
【００１２】又、請求項２に記載の発光素子は請求項１
に記載の発光素子であって、凹凸側面の凹凸は曲率変化
のある曲線で構成されている。即ち、その凹凸は様々な
曲率半径からなる曲線で構成されている。これにより、
平面のように臨界角が固定されずに、臨界角が分散する
ために、外部に出射できる光の入射角範囲が全体として
広くなる。このことは、実効的な光の出射面積を拡大し
たことと等価となる。このように、発光領域で発光した
光は、外部に効率良く放射される。よって、より外部量
子効率のよい発光素子となる。
に記載の発光素子であって、凹凸側面の凹凸は曲率変化
のある曲線で構成されている。即ち、その凹凸は様々な
曲率半径からなる曲線で構成されている。これにより、
平面のように臨界角が固定されずに、臨界角が分散する
ために、外部に出射できる光の入射角範囲が全体として
広くなる。このことは、実効的な光の出射面積を拡大し
たことと等価となる。このように、発光領域で発光した
光は、外部に効率良く放射される。よって、より外部量
子効率のよい発光素子となる。
【００１３】又、請求項３に記載の発光素子は請求項１
又は請求項２に記載の発光素子であって、発光領域の凹
凸側面は層状の発光領域に対してテーパ角を有してい
る。側面の法線が層状の発光領域に対してテーパ角を有
していれば、即ち側面の法線と層の上面の法線とが直角
でなければ、その側面の面積を増大させることができ
る。よって、横方向に内部反射した光をより効率的に外
部に取り出すことができる。又、側面の法線が層状の発
光領域に対して例えば正のテーパ角（仰角）を有してい
れば、側面から出射した光は層状の発光領域に対して仰
角成分を有する。仰角成分を有するので、側面から発光
した光は効果的に層上方に発光される。尚、上記仰角成
分は負であってもよい。負である場合は、一旦、出射光
は（層状の発光領域が形成される）基板面で反射され
て、再び正方向に出射される。
又は請求項２に記載の発光素子であって、発光領域の凹
凸側面は層状の発光領域に対してテーパ角を有してい
る。側面の法線が層状の発光領域に対してテーパ角を有
していれば、即ち側面の法線と層の上面の法線とが直角
でなければ、その側面の面積を増大させることができ
る。よって、横方向に内部反射した光をより効率的に外
部に取り出すことができる。又、側面の法線が層状の発
光領域に対して例えば正のテーパ角（仰角）を有してい
れば、側面から出射した光は層状の発光領域に対して仰
角成分を有する。仰角成分を有するので、側面から発光
した光は効果的に層上方に発光される。尚、上記仰角成
分は負であってもよい。負である場合は、一旦、出射光
は（層状の発光領域が形成される）基板面で反射され
て、再び正方向に出射される。
【００１４】又、請求項４に記載の発光素子は請求項１
乃至請求項３に記載の発光素子であって、凹凸側面はエ
ッチング工程で形成される。例えば、絶縁性基板を用い
てｎ型層が底面にあって、正負電極を基板の上面側に形
成する素子構造の場合には、ｎ型層の電極を形成するた
めに各層をエッチングにより堀下げる必要がある。この
時、上面に例えばレジスト等によって凹凸パターン作成
しておく。このパターンを形成したままエッチングによ
って各層を掘り下げると、発光領域の側面にはエッチン
グパターンの凹凸が形成される。即ち、凹凸側面が形成
される。又、上記凹凸側面はエッチングで形成されるの
で容易にそれを形成することができる。
乃至請求項３に記載の発光素子であって、凹凸側面はエ
ッチング工程で形成される。例えば、絶縁性基板を用い
てｎ型層が底面にあって、正負電極を基板の上面側に形
成する素子構造の場合には、ｎ型層の電極を形成するた
めに各層をエッチングにより堀下げる必要がある。この
時、上面に例えばレジスト等によって凹凸パターン作成
しておく。このパターンを形成したままエッチングによ
って各層を掘り下げると、発光領域の側面にはエッチン
グパターンの凹凸が形成される。即ち、凹凸側面が形成
される。又、上記凹凸側面はエッチングで形成されるの
で容易にそれを形成することができる。
【００１５】又、請求項５に記載の発光素子は請求項１
乃至請求項３に記載の発光素子であって、凹凸側面は発
光領域のパターニング工程で形成される。例えば、有機
金属化合物気相成長法による発光領域のパターニング工
程で凹凸を形成すれば、その形状は任意とすることがで
きる。例えば、波形状、三角波形状、ランダム形状等、
任意に作成可能となる。又、その側面の任意の点から出
射した光が他の側面の凸部に遮蔽されないように、厳密
に設計することができる。よって、その側面形状を最適
とすることができるので、更に効率よく光を出射させる
ことができる。
乃至請求項３に記載の発光素子であって、凹凸側面は発
光領域のパターニング工程で形成される。例えば、有機
金属化合物気相成長法による発光領域のパターニング工
程で凹凸を形成すれば、その形状は任意とすることがで
きる。例えば、波形状、三角波形状、ランダム形状等、
任意に作成可能となる。又、その側面の任意の点から出
射した光が他の側面の凸部に遮蔽されないように、厳密
に設計することができる。よって、その側面形状を最適
とすることができるので、更に効率よく光を出射させる
ことができる。
【００１６】又、請求項６に記載の発光素子は請求項１
乃至請求項３に記載の発光素子であって、凹凸側面は発
光素子の素子分離工程で形成される。素子分離工程を用
いれば、容易に発光領域の側面を凹凸形状に形成でき
る。新たな工程を必要としないので、発光素子に拘わら
ずその製造コストを維持することができる。
乃至請求項３に記載の発光素子であって、凹凸側面は発
光素子の素子分離工程で形成される。素子分離工程を用
いれば、容易に発光領域の側面を凹凸形状に形成でき
る。新たな工程を必要としないので、発光素子に拘わら
ずその製造コストを維持することができる。
【００１７】又、請求項７に記載の発光素子は請求項１
乃至請求項６の何れか１項に記載の発光素子であって、
その発光素子は基板上に形成され、その基板の屈折率は
層状の発光領域の屈折率より小に形成されている。基板
の屈折率を発光領域の屈折率より小とすれば、基板で全
反射が起こりやすくなり発光領域で発生した光の一部は
発光領域内を横方向に伝搬する。例えば、GaN 系半導体
層を採用する場合は、その屈折率が約２．４であるの
で、例えば屈折率１．７のアルミナ系の基板を採用す
る。これにより、光は基板で全反射されて発光領域側面
に到達し、その側面から出射される。よって、更に外部
量子効率の高い発光素子となる。
乃至請求項６の何れか１項に記載の発光素子であって、
その発光素子は基板上に形成され、その基板の屈折率は
層状の発光領域の屈折率より小に形成されている。基板
の屈折率を発光領域の屈折率より小とすれば、基板で全
反射が起こりやすくなり発光領域で発生した光の一部は
発光領域内を横方向に伝搬する。例えば、GaN 系半導体
層を採用する場合は、その屈折率が約２．４であるの
で、例えば屈折率１．７のアルミナ系の基板を採用す
る。これにより、光は基板で全反射されて発光領域側面
に到達し、その側面から出射される。よって、更に外部
量子効率の高い発光素子となる。
【００１８】又、請求項８に記載の発光素子は請求項１
乃至請求項７の何れか１項に記載の発光素子であって、
基板に形成される各層は III族窒化物系化合物半導体か
ら構成される。III 族窒化物系化合物半導体は、例えば
発光素子とした場合、発光スペクトルが紫外から赤色の
広範囲に渡る直接遷移形の半導体である。よって、様々
なスペクトルの発光ダイオード（ＬＥＤ）を作成するこ
とができる。又、そのバンドギャップが広いため、他の
半導体を用いた素子よりも高温において安定した動作の
発光素子とすることができる。更に、ヒ素(As)を主成分
としていないことで、環境面からも安全な発光素子とす
ることができる。
乃至請求項７の何れか１項に記載の発光素子であって、
基板に形成される各層は III族窒化物系化合物半導体か
ら構成される。III 族窒化物系化合物半導体は、例えば
発光素子とした場合、発光スペクトルが紫外から赤色の
広範囲に渡る直接遷移形の半導体である。よって、様々
なスペクトルの発光ダイオード（ＬＥＤ）を作成するこ
とができる。又、そのバンドギャップが広いため、他の
半導体を用いた素子よりも高温において安定した動作の
発光素子とすることができる。更に、ヒ素(As)を主成分
としていないことで、環境面からも安全な発光素子とす
ることができる。
【００１９】又、請求項９に記載の発光素子は請求項１
乃至請求項８の何れか１項に記載の発光素子であって、
凹凸は発光領域の側面のみならず上面にも形成されてい
る。凹凸は発光領域の側面のみならず、上方の光取り出
し面の上面にも有効である。側面と同じ理由、即ち正味
の臨界角度範囲の増大により有効に発光領域からの光を
基板の上面から出射させることができる。側面と上面か
らより有効に光を出射できるので、更に量子効率が増大
する発光素子となる。
乃至請求項８の何れか１項に記載の発光素子であって、
凹凸は発光領域の側面のみならず上面にも形成されてい
る。凹凸は発光領域の側面のみならず、上方の光取り出
し面の上面にも有効である。側面と同じ理由、即ち正味
の臨界角度範囲の増大により有効に発光領域からの光を
基板の上面から出射させることができる。側面と上面か
らより有効に光を出射できるので、更に量子効率が増大
する発光素子となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例
に限定されるものではない。 （第１実施例）図１、図２に本実施例の発光素子を実現
した発光ダイオード１００を示す。図１は、発光ダイオ
ード１００の構成断面図であり、図２はその上面図であ
る。尚、本実施例の発光ダイオード１００は III族窒化
物系化合物半導体、例えばＧａＮ系半導体を用いた素子
である。本実施例の発光ダイオード１００は、サファイ
ア基板１０１、バッファ層１０２、ｎ型層１０３、発光
領域である発光層１０４、ｐ型層１０５、そしてその上
に形成された透光性電極（陽極）１０６、台座電極（陽
極）１０７、ｎ型層１０３上に形成された電極（陰極）
１０８から構成されている。又、ｎ型層１０３の露出面
を除くｎ型層１０３より上の層は図２に示すように、
「コ」字形状にエッチングされており、「コ」の字に囲
まれた部分に電極１０８が形成されている。尚、発光層
１０４はＭＱＷでもよいし、ＳＱＷでもよい。
基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例
に限定されるものではない。 （第１実施例）図１、図２に本実施例の発光素子を実現
した発光ダイオード１００を示す。図１は、発光ダイオ
ード１００の構成断面図であり、図２はその上面図であ
る。尚、本実施例の発光ダイオード１００は III族窒化
物系化合物半導体、例えばＧａＮ系半導体を用いた素子
である。本実施例の発光ダイオード１００は、サファイ
ア基板１０１、バッファ層１０２、ｎ型層１０３、発光
領域である発光層１０４、ｐ型層１０５、そしてその上
に形成された透光性電極（陽極）１０６、台座電極（陽
極）１０７、ｎ型層１０３上に形成された電極（陰極）
１０８から構成されている。又、ｎ型層１０３の露出面
を除くｎ型層１０３より上の層は図２に示すように、
「コ」字形状にエッチングされており、「コ」の字に囲
まれた部分に電極１０８が形成されている。尚、発光層
１０４はＭＱＷでもよいし、ＳＱＷでもよい。
【００２１】本実施例の特徴は、図１、図２に示すよう
に少なくとも発光層１０４の側面を凹凸側面１０９とし
たことである。この凹凸側面１０９（波形形状）は、後
述するように台座電極１０８の形成工程において例えば
パターニングによって形成する。これにより、発光層１
０４からの出射効率、即ち外部量子効率が向上する。例
えば、図３に示すように、従来のように発光層１０４の
側面が平面である場合、内部（発光層１０４側）は高屈
折率材料であり外部領域は低屈折率材料であるので、発
光層１０４側で発光した光には全反射条件が存在する。
即ち、内部から外部領域に向かう光のうち、互いの屈折
率で決定される臨界角θC より小さく入射した光は外部
に出射され、臨界角θC 以上で入射した光は界面で全反
射され内部に閉じこめられる。即ち、内部で減衰され
る。この結果、臨界角度範囲２θ C 未満で入射した光の
み出射される。
に少なくとも発光層１０４の側面を凹凸側面１０９とし
たことである。この凹凸側面１０９（波形形状）は、後
述するように台座電極１０８の形成工程において例えば
パターニングによって形成する。これにより、発光層１
０４からの出射効率、即ち外部量子効率が向上する。例
えば、図３に示すように、従来のように発光層１０４の
側面が平面である場合、内部（発光層１０４側）は高屈
折率材料であり外部領域は低屈折率材料であるので、発
光層１０４側で発光した光には全反射条件が存在する。
即ち、内部から外部領域に向かう光のうち、互いの屈折
率で決定される臨界角θC より小さく入射した光は外部
に出射され、臨界角θC 以上で入射した光は界面で全反
射され内部に閉じこめられる。即ち、内部で減衰され
る。この結果、臨界角度範囲２θ C 未満で入射した光の
み出射される。
【００２２】しかしながら、本実施例の発光ダイオード
１００は少なくとも発光層１０４の側面は図４（ｂ）の
拡大図に示すように凹凸側面１０９となっている。外部
領域との界面をこのように形成すると、結晶界面の面方
向範囲が拡がるとともに面積が増大するため、界面での
外部放射面積が増大することになる。例えば、図４
（ａ）、（ｂ）に示すように、同等条件（界面に対する
角θA ）で発光した光は従来例では全反射されるが（図
４（ａ））、本実施例では外部に出射される（図４
（ｂ））。更に、凹凸形状を曲率変化のある曲線とする
ことで、発光層側面での一次的な外部取り出し効率の向
上に加え、それ以降の外部取り出し効率の向上がある。
即ち、発光層側面の結晶界面に臨界角θc 以上の角度で
入射し、全反射される光は界面方向に応じた方向へ反射
される。このため、従来の一般的な矩形形状の発光素子
で、結晶内を幾度反射しても外部放射されない図１３
（ａ）、（ｂ）に示すようなモードが生じないものとす
ることができる。尚、図１３（ａ）は従来の発光層の断
面図を用いた反射モードであり、図１３（ｂ）は上面図
を用いた反射モードである。又、図１では便宜上各層を
厚い層で示してあるが、実際にはサファイア基板に対し
各層全体は僅かな厚みしかない。しかし、発光層からの
直接光だけでなく上下界面での反射の後に凹凸側面１０
９に至る光に対しても有効である。即ち、基板のサファ
イアの屈折率は１．７、発光層等を構成する例えば、Ｇ
ａＮ系半導体のうちのＧａＮの屈折率は２．４であるの
で、上下界面で発光素子に閉じこめられる光は、発光素
子全体に閉じこめられるものと発光素子のうち屈折率の
大きい例えばIII 族窒化物半導体層内に閉じこめられる
ものとが存在し、層での光密度が大幅に高い。このた
め、僅かな深さの凹凸側面１０９を形成するだけで十分
な効果を得ることができるのである。
１００は少なくとも発光層１０４の側面は図４（ｂ）の
拡大図に示すように凹凸側面１０９となっている。外部
領域との界面をこのように形成すると、結晶界面の面方
向範囲が拡がるとともに面積が増大するため、界面での
外部放射面積が増大することになる。例えば、図４
（ａ）、（ｂ）に示すように、同等条件（界面に対する
角θA ）で発光した光は従来例では全反射されるが（図
４（ａ））、本実施例では外部に出射される（図４
（ｂ））。更に、凹凸形状を曲率変化のある曲線とする
ことで、発光層側面での一次的な外部取り出し効率の向
上に加え、それ以降の外部取り出し効率の向上がある。
即ち、発光層側面の結晶界面に臨界角θc 以上の角度で
入射し、全反射される光は界面方向に応じた方向へ反射
される。このため、従来の一般的な矩形形状の発光素子
で、結晶内を幾度反射しても外部放射されない図１３
（ａ）、（ｂ）に示すようなモードが生じないものとす
ることができる。尚、図１３（ａ）は従来の発光層の断
面図を用いた反射モードであり、図１３（ｂ）は上面図
を用いた反射モードである。又、図１では便宜上各層を
厚い層で示してあるが、実際にはサファイア基板に対し
各層全体は僅かな厚みしかない。しかし、発光層からの
直接光だけでなく上下界面での反射の後に凹凸側面１０
９に至る光に対しても有効である。即ち、基板のサファ
イアの屈折率は１．７、発光層等を構成する例えば、Ｇ
ａＮ系半導体のうちのＧａＮの屈折率は２．４であるの
で、上下界面で発光素子に閉じこめられる光は、発光素
子全体に閉じこめられるものと発光素子のうち屈折率の
大きい例えばIII 族窒化物半導体層内に閉じこめられる
ものとが存在し、層での光密度が大幅に高い。このた
め、僅かな深さの凹凸側面１０９を形成するだけで十分
な効果を得ることができるのである。
【００２３】次に、この構造の発光ダイオード１００の
製造方法について説明する。上記発光ダイオード１００
は、先ず有機金属化合物気相成長法（以下「MOVPE」と
示す）による気相成長によりバッファ層１０２からｐ型
層１０５を順次、製造する。次に、スパッタリングによ
りSiO2層を形成し、そのSiO2上にフォトレジストを塗布
し、図２に示す凹凸（波形形状）パターンでパターニン
グを施し、フォトリソグラフを行う。次に、フォトレジ
スト及びSiO2層によって覆われていない部位のｐ型層１
０５、発光層１０４、及びｎ型層１０３の一部をドライ
エッチングして、ｎ型層１０３に対する電極取り出しの
ための領域を形成するとともに側面の凹凸１０９形状を
形成する。
製造方法について説明する。上記発光ダイオード１００
は、先ず有機金属化合物気相成長法（以下「MOVPE」と
示す）による気相成長によりバッファ層１０２からｐ型
層１０５を順次、製造する。次に、スパッタリングによ
りSiO2層を形成し、そのSiO2上にフォトレジストを塗布
し、図２に示す凹凸（波形形状）パターンでパターニン
グを施し、フォトリソグラフを行う。次に、フォトレジ
スト及びSiO2層によって覆われていない部位のｐ型層１
０５、発光層１０４、及びｎ型層１０３の一部をドライ
エッチングして、ｎ型層１０３に対する電極取り出しの
ための領域を形成するとともに側面の凹凸１０９形状を
形成する。
【００２４】次に、１〜２００ｎｍの厚さで金属（例え
ばＡｕ、Ｎｉ、Ｃｏ等）を蒸着してｐ型層１０５の上に
透光性電極１０６を形成する。そして、蒸着によりｎ型
層１０３の上に電極１０８を形成し、透光性電極１０６
上の台座電極１０７を形成する。本実施例の発光ダイオ
ード１００はこのように形成される。上述のように、凹
凸側面１０９はｎ型層１０３を露出させるための工程を
利用して形成される。よって、新たに凹凸形成工程を設
ける必要がない。容易に安価に、発光素子を実現するこ
とができる。
ばＡｕ、Ｎｉ、Ｃｏ等）を蒸着してｐ型層１０５の上に
透光性電極１０６を形成する。そして、蒸着によりｎ型
層１０３の上に電極１０８を形成し、透光性電極１０６
上の台座電極１０７を形成する。本実施例の発光ダイオ
ード１００はこのように形成される。上述のように、凹
凸側面１０９はｎ型層１０３を露出させるための工程を
利用して形成される。よって、新たに凹凸形成工程を設
ける必要がない。容易に安価に、発光素子を実現するこ
とができる。
【００２５】尚、凹凸側面１０９の形状は、その任意の
点から出射した光が隣接した凹凸１０９に遮蔽されない
ような形状とすることが望ましい。出射した光が隣接し
た凸部に遮られると再度発光層１０４に入射し、閉じこ
められて減衰することが考えらえる。又、凹凸形状が狭
く深い場合は、ランダムに存在する光に対して実質の外
部放射面積は増大しない。従って、凹凸は所定の条件で
作成することが望ましい。例えば、凹凸側面１０９の凹
凸形状を振幅Ａが周期Ｌの１／４である周期性を有する
サイン波形状とする（図５）。これにより結晶界面の面
方向範囲を広げ、面積を増やすことで光の取り出し効率
が向上するため、従来より発光効率の高い発光ダイオー
ドが作成できた。尚、上記周期は時間周期ではなく、空
間周波数の意味における周期である。
点から出射した光が隣接した凹凸１０９に遮蔽されない
ような形状とすることが望ましい。出射した光が隣接し
た凸部に遮られると再度発光層１０４に入射し、閉じこ
められて減衰することが考えらえる。又、凹凸形状が狭
く深い場合は、ランダムに存在する光に対して実質の外
部放射面積は増大しない。従って、凹凸は所定の条件で
作成することが望ましい。例えば、凹凸側面１０９の凹
凸形状を振幅Ａが周期Ｌの１／４である周期性を有する
サイン波形状とする（図５）。これにより結晶界面の面
方向範囲を広げ、面積を増やすことで光の取り出し効率
が向上するため、従来より発光効率の高い発光ダイオー
ドが作成できた。尚、上記周期は時間周期ではなく、空
間周波数の意味における周期である。
【００２６】（第２実施例）第１実施例において、凹凸
側面１０９はｎ型層１０３の露出工程を利用して作成し
たが、これは最終工程である素子分離工程でもよい。こ
れらの発光ダイオード１００は、通常サファイア基板１
０１上にリソグラフィ技術によって多数作成され、一連
の工程後それらは素子分離されるからである。最終工程
の素子分離時に凹凸側面１０９を形成した例を図６、図
７に示す。図６が断面構成図であり、図７がその上面図
である。図６において、破線部が素子分離時の例えばエ
ッチングによって形成された凹凸側面１０９である。こ
のように形成してもよい。このようにすれば、ＧａＮ層
の側面をすべてカバーした凹凸側面１０９ができ、さら
なる光取り出し効率の向上を図ることができる。又、素
子分離はダイシングソーによって機械的に分離すること
もできる。その場合は、素子分離後、側面以外をレジス
ト等で保護し側面のみをエッチングする。これによりエ
ッチピットによる様々な形状の凹凸を形成してもよい。
この場合は、パターンニングを行わないのでエッチング
による粗面となる。同様に側面に凹凸が形成されるの
で、従来より高効率な発光ダイオードが得られる。
側面１０９はｎ型層１０３の露出工程を利用して作成し
たが、これは最終工程である素子分離工程でもよい。こ
れらの発光ダイオード１００は、通常サファイア基板１
０１上にリソグラフィ技術によって多数作成され、一連
の工程後それらは素子分離されるからである。最終工程
の素子分離時に凹凸側面１０９を形成した例を図６、図
７に示す。図６が断面構成図であり、図７がその上面図
である。図６において、破線部が素子分離時の例えばエ
ッチングによって形成された凹凸側面１０９である。こ
のように形成してもよい。このようにすれば、ＧａＮ層
の側面をすべてカバーした凹凸側面１０９ができ、さら
なる光取り出し効率の向上を図ることができる。又、素
子分離はダイシングソーによって機械的に分離すること
もできる。その場合は、素子分離後、側面以外をレジス
ト等で保護し側面のみをエッチングする。これによりエ
ッチピットによる様々な形状の凹凸を形成してもよい。
この場合は、パターンニングを行わないのでエッチング
による粗面となる。同様に側面に凹凸が形成されるの
で、従来より高効率な発光ダイオードが得られる。
【００２７】（第３実施例）図８に、発光素子の第３実
施例を示す。第１実施例では、発光ダイオードの凹凸側
面１０９は、サファイア基板１０１に対して垂直であっ
た。即ち、発光層１０４からの光は、サファイア基板１
０１の基板面に平行に出射される。そこで、第３実施例
では凹凸側面１０９を基板１０１に対してテーパを有す
るように形成した。この時、発光領域である発光層１０
４は基板に積層された状態であるので、凹凸側面１０９
は基板１０１に対してテーパを有することになる。即
ち、これにより、更に結晶界面の面積を増大することが
でき、光取り出し効率が増大する。
施例を示す。第１実施例では、発光ダイオードの凹凸側
面１０９は、サファイア基板１０１に対して垂直であっ
た。即ち、発光層１０４からの光は、サファイア基板１
０１の基板面に平行に出射される。そこで、第３実施例
では凹凸側面１０９を基板１０１に対してテーパを有す
るように形成した。この時、発光領域である発光層１０
４は基板に積層された状態であるので、凹凸側面１０９
は基板１０１に対してテーパを有することになる。即
ち、これにより、更に結晶界面の面積を増大することが
でき、光取り出し効率が増大する。
【００２８】このような形状は、ｎ型層１０３に対する
電極１０８のための領域形成工程、即ち、ｐ型層１０
５、発光層１０４、ｎ型層１０３の一部のドライエッチ
ング工程において、真空度、高周波電力パワー、ガスの
種類、それらのガス供給速度等でコントロールされ形成
される。尚、図８では側面の法線ががサファイア基板１
０１に対して負の仰角である逆テーパを有するように形
成したが、正の仰角になるように形成してもよい。各層
の形成時に、そのパターンを徐々に小さくして気相成長
させれば正のテーパを有す凹凸側面１０９を形成するこ
とができる。そのように形成すれば、直接、基板上方に
向かう出射光成分が増大するのでより視認正に優れるこ
とになる。このように形成してもよい。
電極１０８のための領域形成工程、即ち、ｐ型層１０
５、発光層１０４、ｎ型層１０３の一部のドライエッチ
ング工程において、真空度、高周波電力パワー、ガスの
種類、それらのガス供給速度等でコントロールされ形成
される。尚、図８では側面の法線ががサファイア基板１
０１に対して負の仰角である逆テーパを有するように形
成したが、正の仰角になるように形成してもよい。各層
の形成時に、そのパターンを徐々に小さくして気相成長
させれば正のテーパを有す凹凸側面１０９を形成するこ
とができる。そのように形成すれば、直接、基板上方に
向かう出射光成分が増大するのでより視認正に優れるこ
とになる。このように形成してもよい。
【００２９】（第４実施例）第１実施例乃至第３実施例
は、サファイア基板１０１の同一面側に正極（透光性電
極１０６、及び台座電極１０７）と負極（電極１０８）
を設けた例であった。この様な形態に限定しなくても良
い。例えば、図９、図１０に示すような発光ダイオード
４００としても良い。図９はその構成断面図であり、図
１０はその上面図である。この発光ダイオード４００
は、導電性基板であるSiC 基板４０１、ｎ型層であるｎ
−AlGaＮ層４０２、MQW 形の発光層４０３、ｐ型層であ
るｐ−AlGaＮ層４０４から構成され、その両側に電極４
０５Ａ、４０５Ｂが形成された構造である。この様な形
態の素子も、第１実施例と同じくエピタキシャル成長法
（MOVPE）で作成する。この場合は、図１０に示す四方
が波形状に形成された形状をパターニングに用い、その
パターンで各層を成長させる。これにより、容易に図９
の発光ダイオード４００製造される。このような構成と
しても、発光層４０３で発光された光は側面が凹凸側面
１０９であるので面法線が分散するとともに面積が増大
し、それに応じて効率的に光が出射される。このような
形態とすることもできる。尚、この場合の凹凸側面１０
９はMOVPE で作成したが、これに限定するものではな
い。例えば、素子分離後、側面以外をフォトレジストで
保護し、側面のみをエッチング等で粗面としてもよい。
従来より、発光素子となる。導電性基板としては、SiC
（代表的には6H-SiC）、導電性Si、導電性GaN 基板など
を用いることができる。
は、サファイア基板１０１の同一面側に正極（透光性電
極１０６、及び台座電極１０７）と負極（電極１０８）
を設けた例であった。この様な形態に限定しなくても良
い。例えば、図９、図１０に示すような発光ダイオード
４００としても良い。図９はその構成断面図であり、図
１０はその上面図である。この発光ダイオード４００
は、導電性基板であるSiC 基板４０１、ｎ型層であるｎ
−AlGaＮ層４０２、MQW 形の発光層４０３、ｐ型層であ
るｐ−AlGaＮ層４０４から構成され、その両側に電極４
０５Ａ、４０５Ｂが形成された構造である。この様な形
態の素子も、第１実施例と同じくエピタキシャル成長法
（MOVPE）で作成する。この場合は、図１０に示す四方
が波形状に形成された形状をパターニングに用い、その
パターンで各層を成長させる。これにより、容易に図９
の発光ダイオード４００製造される。このような構成と
しても、発光層４０３で発光された光は側面が凹凸側面
１０９であるので面法線が分散するとともに面積が増大
し、それに応じて効率的に光が出射される。このような
形態とすることもできる。尚、この場合の凹凸側面１０
９はMOVPE で作成したが、これに限定するものではな
い。例えば、素子分離後、側面以外をフォトレジストで
保護し、側面のみをエッチング等で粗面としてもよい。
従来より、発光素子となる。導電性基板としては、SiC
（代表的には6H-SiC）、導電性Si、導電性GaN 基板など
を用いることができる。
【００３０】（変形例）本発明は、上記実施例に限定さ
れるものではなく他に様々な変形が考えられる。例え
ば、上記の第１、２実施例では III族窒化物系化合物半
導体素子として、GaN 系の半導体層を用いたが、勿論Ga
x In1-x N （例：Ga0.08In0.92N ）等から成る層、その
他、任意の混晶比の３元乃至４元系のAlGaInN としても
良い。より具体的には、「Alx Gay In1-x-y N （０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）」成る一般式で表
される３元（GaInN ，AlInN ，AlGaN ）或いは４元（Al
GaInN ）の III族窒化物系化合物半導体等を用いること
もできる。また、そられの化合物のN の一部をP 、As等
のV 族元素で置換しても良い。
れるものではなく他に様々な変形が考えられる。例え
ば、上記の第１、２実施例では III族窒化物系化合物半
導体素子として、GaN 系の半導体層を用いたが、勿論Ga
x In1-x N （例：Ga0.08In0.92N ）等から成る層、その
他、任意の混晶比の３元乃至４元系のAlGaInN としても
良い。より具体的には、「Alx Gay In1-x-y N （０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）」成る一般式で表
される３元（GaInN ，AlInN ，AlGaN ）或いは４元（Al
GaInN ）の III族窒化物系化合物半導体等を用いること
もできる。また、そられの化合物のN の一部をP 、As等
のV 族元素で置換しても良い。
【００３１】例えば、サファイア基板上にIII族窒化物
系化合物半導体積層する際、結晶性良く形成させるた
め、サファイア基板との格子不整合を是正すべくバッフ
ァ層を形成することが好ましい。他の基板を使用する場
合もバッファ層を設けることが望ましい。バッファ層と
しては、低温で形成させたIII族窒化物系化合物半導体A
lxGayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1）、より
好ましくはAlxGa1-xN（0≦x≦1）が用いられる。このバ
ッファ層は単層でも良く、組成等の異なる多重層として
も良い。バッファ層の形成方法は、380〜420℃の低温で
形成するものでも良く、逆に1000〜1180℃の範囲で、Ｍ
ＯＣＶＤ法で形成しても良い。また、ＤＣマグネトロン
スパッタ装置を用いて、高純度金属アルミニウムと窒素
ガスを原材料として、リアクティブスパッタ法によりAl
Nから成るバッファ層を形成することもできる。同様に
一般式AlxGayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦
1、組成比は任意）のバッファ層を形成することができ
る。更には蒸着法、イオンプレーティング法、レーザア
ブレーション法、ＥＣＲ法を用いることができる。物理
蒸着法によるバッファ層は、200〜600℃で行うのが望ま
しい。さらに望ましくは300〜600℃であり、さらに望ま
しくは350〜450℃である。これらのスパッタリング法等
の物理蒸着法を用いた場合には、バッファ層の厚さは、
100〜3000Åが望ましい。さらに望ましくは、100〜400
Åが望ましく、最も望ましくは、100〜300Åである。多
重層としては、例えばAlxGa1-xN（0≦x≦1）から成る層
とGaN層とを交互に形成する、組成の同じ層を形成温度
を例えば600℃以下と1000℃以上として交互に形成する
などの方法がある。勿論、これらを組み合わせても良
く、多重層は３種以上のIII族窒化物系化合物半導体Alx
GayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1）を積層し
ても良い。一般的には緩衝層は非晶質であり、中間層は
単結晶である。緩衝層と中間層を１周期として複数周期
形成しても良く、繰り返しは任意周期で良い。繰り返し
は多いほど結晶性が良くなる。又、低温バッファ層の上
に高温成長バッファ層を形成して、その上に本体のＩＩ
Ｉ族窒化物半導体を形成しても良い。
系化合物半導体積層する際、結晶性良く形成させるた
め、サファイア基板との格子不整合を是正すべくバッフ
ァ層を形成することが好ましい。他の基板を使用する場
合もバッファ層を設けることが望ましい。バッファ層と
しては、低温で形成させたIII族窒化物系化合物半導体A
lxGayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1）、より
好ましくはAlxGa1-xN（0≦x≦1）が用いられる。このバ
ッファ層は単層でも良く、組成等の異なる多重層として
も良い。バッファ層の形成方法は、380〜420℃の低温で
形成するものでも良く、逆に1000〜1180℃の範囲で、Ｍ
ＯＣＶＤ法で形成しても良い。また、ＤＣマグネトロン
スパッタ装置を用いて、高純度金属アルミニウムと窒素
ガスを原材料として、リアクティブスパッタ法によりAl
Nから成るバッファ層を形成することもできる。同様に
一般式AlxGayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦
1、組成比は任意）のバッファ層を形成することができ
る。更には蒸着法、イオンプレーティング法、レーザア
ブレーション法、ＥＣＲ法を用いることができる。物理
蒸着法によるバッファ層は、200〜600℃で行うのが望ま
しい。さらに望ましくは300〜600℃であり、さらに望ま
しくは350〜450℃である。これらのスパッタリング法等
の物理蒸着法を用いた場合には、バッファ層の厚さは、
100〜3000Åが望ましい。さらに望ましくは、100〜400
Åが望ましく、最も望ましくは、100〜300Åである。多
重層としては、例えばAlxGa1-xN（0≦x≦1）から成る層
とGaN層とを交互に形成する、組成の同じ層を形成温度
を例えば600℃以下と1000℃以上として交互に形成する
などの方法がある。勿論、これらを組み合わせても良
く、多重層は３種以上のIII族窒化物系化合物半導体Alx
GayIn1-x-yN（0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1）を積層し
ても良い。一般的には緩衝層は非晶質であり、中間層は
単結晶である。緩衝層と中間層を１周期として複数周期
形成しても良く、繰り返しは任意周期で良い。繰り返し
は多いほど結晶性が良くなる。又、低温バッファ層の上
に高温成長バッファ層を形成して、その上に本体のＩＩ
Ｉ族窒化物半導体を形成しても良い。
【００３２】バッファ層及び上層のIII族窒化物系化合
物半導体は、III族元素の組成の一部は、ボロン(B)、タ
リウム(Tl)で置き換えても、また、窒素(N)の組成一部
をリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)
で置き換えても本発明を実質的に適用できる。また、こ
れら元素を組成に表示できない程度のドープをしたもの
でも良い。例えば組成にインジウム(In)、ヒ素(As)を有
しないIII族窒化物系化合物半導体であるAlxGa1-xN（0
≦x≦1）に、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)よりも原
子半径の大きなインジウム(In)、又は窒素(N)よりも原
子半径の大きなヒ素(As)をドープすることで、窒素原子
の抜けによる結晶の拡張歪みを圧縮歪みで補償し結晶性
を良くしても良い。この場合はアクセプタ不純物がIII
族原子の位置に容易に入るため、ｐ型結晶をアズグロー
ンで得ることもできる。
物半導体は、III族元素の組成の一部は、ボロン(B)、タ
リウム(Tl)で置き換えても、また、窒素(N)の組成一部
をリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)
で置き換えても本発明を実質的に適用できる。また、こ
れら元素を組成に表示できない程度のドープをしたもの
でも良い。例えば組成にインジウム(In)、ヒ素(As)を有
しないIII族窒化物系化合物半導体であるAlxGa1-xN（0
≦x≦1）に、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)よりも原
子半径の大きなインジウム(In)、又は窒素(N)よりも原
子半径の大きなヒ素(As)をドープすることで、窒素原子
の抜けによる結晶の拡張歪みを圧縮歪みで補償し結晶性
を良くしても良い。この場合はアクセプタ不純物がIII
族原子の位置に容易に入るため、ｐ型結晶をアズグロー
ンで得ることもできる。
【００３３】バッファ層とIII族窒化物系化合物半導体
層とが２周期以上で形成されている基底層の場合、各II
I族窒化物系化合物半導体層に主たる構成元素よりも原
子半径の大きな元素をドープすると更に良い。なお、発
光素子として構成する場合は、本来III族窒化物系化合
物半導体の２元系、若しくは３元系を用いることが望ま
しい。
層とが２周期以上で形成されている基底層の場合、各II
I族窒化物系化合物半導体層に主たる構成元素よりも原
子半径の大きな元素をドープすると更に良い。なお、発
光素子として構成する場合は、本来III族窒化物系化合
物半導体の２元系、若しくは３元系を用いることが望ま
しい。
【００３４】ｎ型のIII族窒化物系化合物半導体層を形
成する場合には、ｎ型不純物として、Si、Ge、Se、Te、
C等IV族元素又はVI族元素を添加することができる。ま
た、ｐ型不純物としては、Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等II
族元素又はIV族元素を添加することができる。これらを
複数或いはｎ型不純物とｐ型不純物を同一層にドープし
ても良い。ＢｅをインプラントしたＭｇドープのＧａＮ
系半導体は、１１００℃で６０秒のアニリーニングによ
り、５．５×１０16から、８．１×１０19／cm 3 のホー
ル濃度に変化する。ＢｅをインプラントによりＭｇの活
性化エネルギーは１７０ｍＶに低下する。これは、Ｂｅ
がＭｇと水素の結合を解き、水素と結合するためと考え
られる。よって、ｐ型層を得るためには、Ｍｇなどのア
クセプタ不純物の他にＢｅが同にインプラントされてい
るのが望ましい。
成する場合には、ｎ型不純物として、Si、Ge、Se、Te、
C等IV族元素又はVI族元素を添加することができる。ま
た、ｐ型不純物としては、Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等II
族元素又はIV族元素を添加することができる。これらを
複数或いはｎ型不純物とｐ型不純物を同一層にドープし
ても良い。ＢｅをインプラントしたＭｇドープのＧａＮ
系半導体は、１１００℃で６０秒のアニリーニングによ
り、５．５×１０16から、８．１×１０19／cm 3 のホー
ル濃度に変化する。ＢｅをインプラントによりＭｇの活
性化エネルギーは１７０ｍＶに低下する。これは、Ｂｅ
がＭｇと水素の結合を解き、水素と結合するためと考え
られる。よって、ｐ型層を得るためには、Ｍｇなどのア
クセプタ不純物の他にＢｅが同にインプラントされてい
るのが望ましい。
【００３５】各層の構成は、横方向エピタキシャル成長
を用いてIII族窒化物系化合物半導体層の転位を減じる
ことも任意である。この際、マスクを用いるもの、段差
を形成して、凹部の上に横方向成長層を形成するマスク
を用いない方法が採用できる。段差を用いる方法は、基
板にスポットやストライプ状の凹部を形成し、この上に
窒化ガリウム系化合物半導体を成長させて、凹部の上に
横方向成長させる方法を採用することができる。又、横
方向成長層とその下の層や基板との間に空隙があっても
良い。空隙がある場合には、応力歪みが入ることが防止
されるので、より結晶性を向上させることができる。横
方向成長させる条件は、温度を高くする方法、 III族元
素ガスの供給量を増加させること、Ｍｇを添加する方法
がある。
を用いてIII族窒化物系化合物半導体層の転位を減じる
ことも任意である。この際、マスクを用いるもの、段差
を形成して、凹部の上に横方向成長層を形成するマスク
を用いない方法が採用できる。段差を用いる方法は、基
板にスポットやストライプ状の凹部を形成し、この上に
窒化ガリウム系化合物半導体を成長させて、凹部の上に
横方向成長させる方法を採用することができる。又、横
方向成長層とその下の層や基板との間に空隙があっても
良い。空隙がある場合には、応力歪みが入ることが防止
されるので、より結晶性を向上させることができる。横
方向成長させる条件は、温度を高くする方法、 III族元
素ガスの供給量を増加させること、Ｍｇを添加する方法
がある。
【００３６】透光性電極１０６が接合されるｐ型層１０
５は、ＩｎＧａＮを用いると高い正孔濃度が得られるの
で望ましい。ｐ型層１０５にはＢｅを添加してＭｇを添
加することで、より正孔濃度を高くすることができる。
アクセプタ不純物は、Ｍｇが望ましい。例えば、組成比
は、Ｉｎ0.14Ｇａ0.86Ｎが望ましい。又、超格子をｐ型
層１０５に用いることが可能である。例えば、透光性電
極１０６が形成される層の正孔濃度を向上させて良好な
オーミック性を得る目的で、ｐ型ＡｌＧａＮ／ｐ型Ｇａ
Ｎからなる超格子を採用することも可能である。又、ｐ
型層１０５内を横方向に電流が十分拡散する場合は透光
性電極１０６に代えて台座電極１０７を形成してもよ
い。
５は、ＩｎＧａＮを用いると高い正孔濃度が得られるの
で望ましい。ｐ型層１０５にはＢｅを添加してＭｇを添
加することで、より正孔濃度を高くすることができる。
アクセプタ不純物は、Ｍｇが望ましい。例えば、組成比
は、Ｉｎ0.14Ｇａ0.86Ｎが望ましい。又、超格子をｐ型
層１０５に用いることが可能である。例えば、透光性電
極１０６が形成される層の正孔濃度を向上させて良好な
オーミック性を得る目的で、ｐ型ＡｌＧａＮ／ｐ型Ｇａ
Ｎからなる超格子を採用することも可能である。又、ｐ
型層１０５内を横方向に電流が十分拡散する場合は透光
性電極１０６に代えて台座電極１０７を形成してもよ
い。
【００３７】基板上にIII族窒化物系化合物半導体を順
次積層を形成する場合は、基板としてはサファイア、シ
リコン(Si)、炭化ケイ素(SiC)、スピネル(MgAl2O4)、Zn
O、MgOその他の無機結晶基板、リン化ガリウム又は砒化
ガリウムのようなIII-V族化合物半導体あるいは窒化ガ
リウム(GaN)その他のIII族窒化物系化合物半導体等を用
いることができる。III族窒化物系化合物半導体層を形
成する方法としては有機金属気相成長法（MOCVD又はMOV
PE）が好ましいが、分子線気相成長法（MBE）、ハライ
ド気相成長法（Halide VPE）、液相成長法（LPE）等を
用いても良く、各層を各々異なる成長方法で形成しても
良い。
次積層を形成する場合は、基板としてはサファイア、シ
リコン(Si)、炭化ケイ素(SiC)、スピネル(MgAl2O4)、Zn
O、MgOその他の無機結晶基板、リン化ガリウム又は砒化
ガリウムのようなIII-V族化合物半導体あるいは窒化ガ
リウム(GaN)その他のIII族窒化物系化合物半導体等を用
いることができる。III族窒化物系化合物半導体層を形
成する方法としては有機金属気相成長法（MOCVD又はMOV
PE）が好ましいが、分子線気相成長法（MBE）、ハライ
ド気相成長法（Halide VPE）、液相成長法（LPE）等を
用いても良く、各層を各々異なる成長方法で形成しても
良い。
【００３８】又、第１乃至第３実施例では、基板にサフ
ァイア基板１０１を用いたが、上述した材料の基板を用
いたものでもよい。尚、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）
を基板として用いた場合、屈折率はＧａＮと同等であ
る。このため、上下界面でＧａＮ層内だけに閉じこめら
れている光は存在しない。しかし、層状の発光点からは
全方向に均一な放射強度で放射されるので、発光層の側
面に放射される放射密度は高く僅かな深さの凹凸側面１
０９を形成するだけで光取り出し向上効果を得ることが
できる。勿論、凹凸側面１０９は基板に及ぶ深さのもの
であっても構わない。更に、第１実施例乃至第３実施例
では、ｐｎ接合型ＧａＮ系発光素子について説明した
が、層状の発光領域を有する固体発光素子であれば、Ｍ
ＩＳ型でもよく、ＡｌＧａＡｓ系やＧａＡｌＩｎＰ系等
他の材料であってもよい。
ァイア基板１０１を用いたが、上述した材料の基板を用
いたものでもよい。尚、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）
を基板として用いた場合、屈折率はＧａＮと同等であ
る。このため、上下界面でＧａＮ層内だけに閉じこめら
れている光は存在しない。しかし、層状の発光点からは
全方向に均一な放射強度で放射されるので、発光層の側
面に放射される放射密度は高く僅かな深さの凹凸側面１
０９を形成するだけで光取り出し向上効果を得ることが
できる。勿論、凹凸側面１０９は基板に及ぶ深さのもの
であっても構わない。更に、第１実施例乃至第３実施例
では、ｐｎ接合型ＧａＮ系発光素子について説明した
が、層状の発光領域を有する固体発光素子であれば、Ｍ
ＩＳ型でもよく、ＡｌＧａＡｓ系やＧａＡｌＩｎＰ系等
他の材料であってもよい。
【００３９】又、第１実施例乃至第４実施例において、
凹凸側面１０９は上方から見てサイン波形になるように
形成したが、横方向から見てサイン波形になるように形
成してもよい。外部量子効率については同等な効果があ
る。尚、上方からの視認性に付いては、面法線が基板法
線成分（上方成分）を有するので、より性能が向上す
る。更に、そのサイン波形は限定するものではない。三
角波形状や円弧等他の形状でもよい。側面に凹凸があれ
ば、その形状に拘わらず従来よりは外部量子効率が向上
する。
凹凸側面１０９は上方から見てサイン波形になるように
形成したが、横方向から見てサイン波形になるように形
成してもよい。外部量子効率については同等な効果があ
る。尚、上方からの視認性に付いては、面法線が基板法
線成分（上方成分）を有するので、より性能が向上す
る。更に、そのサイン波形は限定するものではない。三
角波形状や円弧等他の形状でもよい。側面に凹凸があれ
ば、その形状に拘わらず従来よりは外部量子効率が向上
する。
【００４０】又、第１実施例乃至第４実施例において
は、発光層の側面を凹凸形状としたが、これに加えて透
光性電極１０６下の光取り出し面の上面にも部分エッチ
ング法等で凹凸を付加してもよい。側面と上面と両方か
ら光を取り出せば、更に外部量子効率を向上させた発光
素子となる。
は、発光層の側面を凹凸形状としたが、これに加えて透
光性電極１０６下の光取り出し面の上面にも部分エッチ
ング法等で凹凸を付加してもよい。側面と上面と両方か
ら光を取り出せば、更に外部量子効率を向上させた発光
素子となる。
【００４１】凹凸の形成は、主にドライエッチングやウ
エットエッチングが用いられるが、その他、基板上にレ
ジストを凹凸形状にパターニングして、各層を成長させ
た後、このレジストを除去するリフトオフ法を用いるこ
とも可能である。さらに、基板上に凹凸形状にマスクを
形成して、このマスク外に成長させる選択エピタキシャ
ル成長を用いても、マスクで遮蔽しながら各層をエピタ
キシャル成長させても良い。
エットエッチングが用いられるが、その他、基板上にレ
ジストを凹凸形状にパターニングして、各層を成長させ
た後、このレジストを除去するリフトオフ法を用いるこ
とも可能である。さらに、基板上に凹凸形状にマスクを
形成して、このマスク外に成長させる選択エピタキシャ
ル成長を用いても、マスクで遮蔽しながら各層をエピタ
キシャル成長させても良い。
【図１】本発明の第１実施例に係わる発光ダイオードの
構成断面図。
構成断面図。
【図２】本発明の第１実施例に係わる発光ダイオードの
上面図。
上面図。
【図３】本発明の発光層界面における発光光の経路と臨
界角θC の関係説明図。
界角θC の関係説明図。
【図４】本発明の第１実施例に係わる臨界角増大に関す
る従来との比較図説明図。
る従来との比較図説明図。
【図５】本発明の第１実施例に係わる最適な凹凸側面形
状の説明図。
状の説明図。
【図６】本発明の第２実施例に係わる発光ダイオードの
構成断面図。
構成断面図。
【図７】本発明の第２実施例に係わる発光ダイオードの
上面図。
上面図。
【図８】本発明の第３実施例に係わる発光ダイオードの
構成断面図。
構成断面図。
【図９】本発明の第４実施例に係わる発光ダイオードの
構成断面図。
構成断面図。
【図１０】本発明の第４実施例に係わる発光ダイオード
の上面図。
の上面図。
【図１１】従来の上面を粗面にした発光素子の構成断面
図。
図。
【図１２】従来の上面に凹凸を設けた発光素子の鳥瞰
図。
図。
【図１３】従来の発光ダイオードにおける発光層内の反
射モードの光経路説明図。
射モードの光経路説明図。
１００、４００…発光ダイオード
１０１…サファイア基板
１０２…バッファ層
１０３…ｎ型層
４０２…ｎ−AlGaＮ層
１０４、４０３…発光層
１０５…ｐ型層
１０６…透光性電極
１０７、１０８…台座電極
１０９…凹凸側面
４０１…SiC 基板
４０４…ｐ−AlGaＮ層
４０５Ａ、Ｂ…電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA05 CA33 CA34 CA40
CA46 CA65 CA74 CB36
Claims (9)
- 【請求項１】 層状の発光領域を有する固体発光素子で
あって、少なくとも前記発光領域の側面の全周又は一部
は、凹凸形状を有した凹凸側面に形成されることを特徴
とする発光素子。 - 【請求項２】 前記凹凸は、曲率変化のある曲線である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 - 【請求項３】 前記凹凸側面は、発光領域に対してテー
パ角を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の発光素子。 - 【請求項４】 前記凹凸側面は、エッチング工程で形成
されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか
１項に記載の発光素子。 - 【請求項５】 前記凹凸側面は、発光領域のパターニン
グ工程で形成されることを特徴とする請求項１乃至請求
項３の何れか１項に記載の発光素子。 - 【請求項６】 前記凹凸側面は、発光素子の素子分離工
程で形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３
の何れか１項に記載の発光素子。 - 【請求項７】 前記発光素子は基板上に形成され、該基
板の屈折率は層状の発光領域の屈折率より小とすること
を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載
の発光素子。 - 【請求項８】 前記基板に形成される前記各層は、III
族窒化物系化合物半導体から構成されることを特徴とす
る請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の発光素
子。 - 【請求項９】 前記発光素子の上面も、凹凸形状に形成
することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１
項に記載の発光素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001304033A JP3852000B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 発光素子 |
| EP05017307.9A EP1596443B1 (en) | 2001-05-29 | 2002-05-29 | Light-emitting element |
| EP02011635A EP1263058B1 (en) | 2001-05-29 | 2002-05-29 | Light-emitting element |
| US10/156,502 US6946788B2 (en) | 2001-05-29 | 2002-05-29 | Light-emitting element |
| US10/246,409 US6809340B2 (en) | 2001-09-28 | 2002-09-19 | Light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001304033A JP3852000B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003110136A true JP2003110136A (ja) | 2003-04-11 |
| JP3852000B2 JP3852000B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=19124020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001304033A Expired - Lifetime JP3852000B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-09-28 | 発光素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6809340B2 (ja) |
| JP (1) | JP3852000B2 (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005303286A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-10-27 | Showa Denko Kk | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| WO2006095566A1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | Showa Denko K.K. | Nitride semiconductor light-emitting device and method for fabrication thereof |
| WO2007099855A1 (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-07 | Rohm Co., Ltd. | 半導体発光素子 |
| JP2007234707A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2007294566A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 |
| JPWO2005096399A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2008-02-21 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
| JP2008047854A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-28 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 窒化物半導体発光ダイオード素子 |
| US7470938B2 (en) | 2004-03-30 | 2008-12-30 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Nitride semiconductor light emitting device |
| JP2009059969A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Seiwa Electric Mfg Co Ltd | 半導体発光素子、発光装置、照明装置、表示装置及び半導体発光素子の製造方法 |
| JP2009177212A (ja) * | 2009-05-11 | 2009-08-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光素子およびその製造方法 |
| JP2009188240A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Sharp Corp | 半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子 |
| JP2010087422A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Sharp Corp | 光結合型半導体装置、及びそれを備える電子機器 |
| JP2011035017A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子 |
| KR101077078B1 (ko) * | 2006-06-13 | 2011-10-26 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 질화 갈륨계 화합물 반도체 발광소자 |
| JP2012114377A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | 半導体発光素子 |
| KR101223225B1 (ko) * | 2011-01-04 | 2013-01-31 | 갤럭시아포토닉스 주식회사 | 테두리 영역에 형성된 광 추출층을 포함하는 발광 다이오드 및 발광 다이오드 패키지 |
| JP2014060277A (ja) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Stanley Electric Co Ltd | Ｌｅｄアレイ |
| JP2014160797A (ja) * | 2013-02-19 | 2014-09-04 | Lextar Electronics Corp | 発光ダイオードチップ及びその製造方法 |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3956918B2 (ja) * | 2002-10-03 | 2007-08-08 | 日亜化学工業株式会社 | 発光ダイオード |
| CN100461467C (zh) * | 2002-10-03 | 2009-02-11 | 日亚化学工业株式会社 | 发光二极管 |
| KR100499131B1 (ko) * | 2002-10-11 | 2005-07-04 | 삼성전기주식회사 | 고효율 광방출 다이오드 및 그 제조방법 |
| JP4317697B2 (ja) * | 2003-01-30 | 2009-08-19 | パナソニック株式会社 | 光半導体ベアチップ、プリント配線板、照明ユニットおよび照明装置 |
| EP1625612B1 (en) * | 2003-05-21 | 2015-10-21 | Saint-Gobain Cristaux & Détecteurs | Manufacturing gallium nitride substrates by lateral overgrowth through masks |
| US20050051781A1 (en) * | 2003-09-08 | 2005-03-10 | United Epitaxy Company, Ltd. | Light emitting diode and method of making the same |
| US7667236B2 (en) * | 2003-12-24 | 2010-02-23 | Lumination Llc | Optimized contact design for thermosonic bonding of flip-chip devices |
| TW200529464A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-01 | Super Nova Optoelectronics Corp | Gallium nitride based light-emitting diode structure and manufacturing method thereof |
| US7928424B2 (en) * | 2004-03-11 | 2011-04-19 | Epistar Corporation | Nitride-based light-emitting device |
| US8562738B2 (en) | 2004-03-11 | 2013-10-22 | Epistar Corporation | Nitride-based light-emitting device |
| US9524869B2 (en) | 2004-03-11 | 2016-12-20 | Epistar Corporation | Nitride-based semiconductor light-emitting device |
| TW200531310A (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-16 | Opto Tech Corp | Light emitting diode with micro-lens layer |
| US7772605B2 (en) * | 2004-03-19 | 2010-08-10 | Showa Denko K.K. | Compound semiconductor light-emitting device |
| DE102004021175B4 (de) * | 2004-04-30 | 2023-06-29 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Halbleiterchips für die Optoelektronik und Verfahren zu deren Herstellung |
| US7445673B2 (en) * | 2004-05-18 | 2008-11-04 | Lumilog | Manufacturing gallium nitride substrates by lateral overgrowth through masks and devices fabricated thereof |
| US7553683B2 (en) * | 2004-06-09 | 2009-06-30 | Philips Lumiled Lighting Co., Llc | Method of forming pre-fabricated wavelength converting elements for semiconductor light emitting devices |
| US7161188B2 (en) * | 2004-06-28 | 2007-01-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element, semiconductor light emitting device, and method for fabricating semiconductor light emitting element |
| US7652299B2 (en) * | 2005-02-14 | 2010-01-26 | Showa Denko K.K. | Nitride semiconductor light-emitting device and method for fabrication thereof |
| US9508902B2 (en) * | 2005-02-21 | 2016-11-29 | Epistar Corporation | Optoelectronic semiconductor device |
| US20090179211A1 (en) * | 2005-07-14 | 2009-07-16 | Tae-Kyung Yoo | Light emitting device |
| WO2007040295A1 (en) * | 2005-10-04 | 2007-04-12 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | (al, ga, in)n-based compound semiconductor and method of fabricating the same |
| JP2007220865A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Sumitomo Chemical Co Ltd | ３族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| US7462874B1 (en) * | 2006-04-13 | 2008-12-09 | National Semiconductor Corporation | Silicon-based light-emitting structure |
| US8174025B2 (en) * | 2006-06-09 | 2012-05-08 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Semiconductor light emitting device including porous layer |
| TWI344707B (en) * | 2007-04-20 | 2011-07-01 | Huga Optotech Inc | Semiconductor light-emitting device with high light extraction efficiency |
| WO2009002129A2 (en) * | 2007-06-27 | 2008-12-31 | Epivalley Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
| KR20090022700A (ko) * | 2007-08-31 | 2009-03-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
| KR20100056574A (ko) * | 2007-10-23 | 2010-05-27 | 파나소닉 주식회사 | 반도체 발광소자 및 이를 이용한 반도체 발광장치와 그 제조방법 |
| US8344394B1 (en) | 2009-09-15 | 2013-01-01 | National Semiconductor Corporation | High-speed avalanche light emitting diode (ALED) and related apparatus and method |
| KR101658838B1 (ko) | 2010-02-04 | 2016-10-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 그 제조방법 |
| KR101729263B1 (ko) * | 2010-05-24 | 2017-04-21 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자, 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자 패키지 |
| KR101259483B1 (ko) * | 2011-06-01 | 2013-05-06 | 서울옵토디바이스주식회사 | 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| CN102916090A (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-06 | 展晶科技(深圳)有限公司 | Led磊晶粗化制程 |
| TWI501419B (zh) * | 2011-08-23 | 2015-09-21 | Lextar Electronics Corp | 發光二極體與其形成方法 |
| JP5644745B2 (ja) * | 2011-12-05 | 2014-12-24 | 豊田合成株式会社 | 半導体発光素子および発光装置 |
| US8941111B2 (en) * | 2012-12-21 | 2015-01-27 | Invensas Corporation | Non-crystalline inorganic light emitting diode |
| KR102343099B1 (ko) * | 2017-06-07 | 2021-12-24 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | 반도체 소자 |
| TWI786276B (zh) * | 2019-03-08 | 2022-12-11 | 晶元光電股份有限公司 | 發光元件之製造方法 |
| US11870009B2 (en) * | 2021-08-06 | 2024-01-09 | Creeled, Inc. | Edge structures for light shaping in light-emitting diode chips |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3954534A (en) * | 1974-10-29 | 1976-05-04 | Xerox Corporation | Method of forming light emitting diode array with dome geometry |
| JP3152708B2 (ja) | 1991-12-12 | 2001-04-03 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| JP3505186B2 (ja) * | 1996-06-13 | 2004-03-08 | 古河電気工業株式会社 | 半導体導波路型受光素子とその製造方法 |
| US6107644A (en) * | 1997-01-24 | 2000-08-22 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device |
| JP3469484B2 (ja) | 1998-12-24 | 2003-11-25 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001304033A patent/JP3852000B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-09-19 US US10/246,409 patent/US6809340B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005303286A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-10-27 | Showa Denko Kk | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP4540514B2 (ja) * | 2004-03-19 | 2010-09-08 | 昭和電工株式会社 | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| US7470938B2 (en) | 2004-03-30 | 2008-12-30 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Nitride semiconductor light emitting device |
| JPWO2005096399A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2008-02-21 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
| US7791098B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-09-07 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor light emitting device |
| JP2008235940A (ja) * | 2004-03-31 | 2008-10-02 | Nichia Corp | 窒化物半導体発光素子 |
| JP2009038407A (ja) * | 2005-03-09 | 2009-02-19 | Showa Denko Kk | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
| WO2006095566A1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | Showa Denko K.K. | Nitride semiconductor light-emitting device and method for fabrication thereof |
| US7803648B2 (en) | 2005-03-09 | 2010-09-28 | Showa Denko K.K. | Nitride semiconductor light-emitting device and method for fabrication thereof |
| WO2007099855A1 (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-07 | Rohm Co., Ltd. | 半導体発光素子 |
| JP2007234707A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| US7781791B2 (en) * | 2006-02-28 | 2010-08-24 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element |
| JP2007294566A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 |
| US8188495B2 (en) | 2006-06-13 | 2012-05-29 | Showa Denko K.K. | Gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device |
| KR101077078B1 (ko) * | 2006-06-13 | 2011-10-26 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 질화 갈륨계 화합물 반도체 발광소자 |
| JP2008047854A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-28 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 窒化物半導体発光ダイオード素子 |
| JP2009059969A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Seiwa Electric Mfg Co Ltd | 半導体発光素子、発光装置、照明装置、表示装置及び半導体発光素子の製造方法 |
| JP2009188240A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Sharp Corp | 半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子 |
| JP2010087422A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Sharp Corp | 光結合型半導体装置、及びそれを備える電子機器 |
| JP2009177212A (ja) * | 2009-05-11 | 2009-08-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光素子およびその製造方法 |
| JP2011035017A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子 |
| JP2012114377A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | 半導体発光素子 |
| KR101223225B1 (ko) * | 2011-01-04 | 2013-01-31 | 갤럭시아포토닉스 주식회사 | 테두리 영역에 형성된 광 추출층을 포함하는 발광 다이오드 및 발광 다이오드 패키지 |
| JP2014060277A (ja) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Stanley Electric Co Ltd | Ｌｅｄアレイ |
| JP2014160797A (ja) * | 2013-02-19 | 2014-09-04 | Lextar Electronics Corp | 発光ダイオードチップ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3852000B2 (ja) | 2006-11-29 |
| US6809340B2 (en) | 2004-10-26 |
| US20030062529A1 (en) | 2003-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3852000B2 (ja) | 発光素子 | |
| JP5084837B2 (ja) | 深紫外線発光素子及びその製造方法 | |
| US8013356B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| US9640712B2 (en) | Nitride semiconductor structure and semiconductor light emitting device including the same | |
| EP1263058A2 (en) | Light-emitting element | |
| TWI684291B (zh) | 氮化物半導體紫外線發光元件 | |
| JP2006074050A (ja) | 量子井戸構造を有する放射放出性のオプトエレクトロニック構成素子および該オプトエレクトロニック構成素子の製造方法 | |
| WO2008069482A1 (en) | Manufacturing method of light emitting diode including current spreading layer | |
| US8865495B2 (en) | Solid state lighting devices grown on semi-polar facets and associated methods of manufacturing | |
| JP6686172B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP2003092426A (ja) | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| KR20130058406A (ko) | 반도체 발광소자 | |
| JP2011060917A (ja) | 半導体発光素子 | |
| KR101368687B1 (ko) | 초격자 구조를 이용한 질화물계 반도체 발광 소자의 제조 방법 | |
| JP2011009382A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH1140891A (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法 | |
| KR100586973B1 (ko) | 돌기부가 형성된 기판을 구비한 질화물 반도체 발광소자 | |
| KR20110117963A (ko) | 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조방법 | |
| JP4229625B2 (ja) | 窒化物半導体層とそれを含む窒化物半導体素子 | |
| KR20140023754A (ko) | 요철 패턴을 갖는 기판을 구비하는 발광다이오드 및 그의 제조방법 | |
| JP2011082248A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法、並びにランプ | |
| JP2005252086A (ja) | 半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子、集積型半導体発光装置の製造方法、集積型半導体発光装置、画像表示装置の製造方法、画像表示装置、照明装置の製造方法および照明装置 | |
| KR101303589B1 (ko) | 질화물계 반도체 발광 소자 및 그의 제조 방법 | |
| JP2000058916A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP2015043468A (ja) | 紫外半導体発光素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050906 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050913 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051111 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060411 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060612 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060705 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060808 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060808 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060821 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3852000 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090915 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100915 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100915 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110915 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110915 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130915 Year of fee payment: 7 |