JP2008277430A - Nitride semiconductor light-emitting element - Google Patents

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学 薄田
Hiroshi Takase
裕志 高瀬
Jun Shimizu
順 清水
Tetsuzo Ueda
哲三 上田
Daisuke Ueda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the luminance by forming a high-quality nitride semiconductor and reducing light absorption by a silicon substrate in a nitride semiconductor light-emitting element that uses the silicon substrate. <P>SOLUTION: The nitride semiconductor light-emitting element comprises a substrate 1 made of silicon; a mask film 2 which is formed on the principal plane of the substrate 1 and has a plurality of opening portions 2a; an n-type GaN layer 4 which is crystal-grown, laterally from each opening portion 2a on the mask film 2; and an active layer 5 and a p-type GaN layer 6, which are formed on the n-type GaN layer 4 and provide light emission. The reflectivity of the mask film 2 is larger than that of the substrate 1, at a light emission wavelength from the active layer 5. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば各種表示用又は照明用の窒化物半導体発光素子に関する。   The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device for various displays or illumination, for example.

窒化ガリウム(GaN)に代表される、いわゆる窒化物半導体を用いることにより、紫外光から青色又は緑色の波長帯を有する高輝度の発光ダイオード(light emitting diode:LED)素子が実用化されている。今後、さらに高輝度化が進むことが予想され、青色光で蛍光材を励起して発光する白色LED素子を用いた半導体照明の実用化も期待されている。   By using a so-called nitride semiconductor typified by gallium nitride (GaN), a high-intensity light emitting diode (LED) element having a wavelength band from ultraviolet light to blue or green has been put into practical use. In the future, it is expected that the luminance will be further increased, and the practical application of semiconductor lighting using a white LED element that emits light by exciting a fluorescent material with blue light is also expected.

窒化物半導体を用いた発光素子の製造は、GaN基板が高価なことから、これまでは一般にサファイア基板を用いたヘテロエピタキシャル成長法が用いられている。すなわち、サファイア基板上に、低温バッファ層を有するヘテロエピタキシャル成長、窒化インジウムガリウム(InGaN)からなる多重量子井戸構造を有する活性層成長、活性化アニール技術による低抵抗のp型GaN成長、選択成長技術による結晶の転位密度の低減化等の要素技術が確立され、窒化物半導体発光素子の特性向上が実現されてきた(例えば、特許文献1及び特許文献2を参照)。しかしながら、サファイア基板が高価なことから、近年になって、低コストで大面積の基板が入手可能なシリコン(Si)基板を用いた窒化物半導体発光ダイオード素子の開発も進められている(例えば、非特許文献1を参照。)。
特開2000−277863号公報 特開2000−323417号公報 T.Egawa et. al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol.41 (2002) L663.
In the manufacture of a light emitting device using a nitride semiconductor, a heteroepitaxial growth method using a sapphire substrate is generally used so far because a GaN substrate is expensive. That is, heteroepitaxial growth having a low-temperature buffer layer on a sapphire substrate, active layer growth having a multiple quantum well structure made of indium gallium nitride (InGaN), low-resistance p-type GaN growth by activation annealing technology, by selective growth technology Elemental technologies such as reduction of crystal dislocation density have been established, and improvements in the characteristics of nitride semiconductor light emitting devices have been realized (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). However, since a sapphire substrate is expensive, in recent years, development of a nitride semiconductor light-emitting diode element using a silicon (Si) substrate for which a large-area substrate is available at a low cost has been promoted (for example, (See Non-Patent Document 1.)
JP 2000-277863 A JP 2000-323417 A T.Egawa et.al., Jpn.J.Appl.Phys.Vol.41 (2002) L663.

シリコン基板は、窒化物半導体発光ダイオード素子の低コスト化に有利ではあるものの、六方晶系の結晶構造を有する窒化物半導体と、立方晶系のシリコンとの格子不整合率が約17%も存在するため、シリコン基板上に成長する窒化物半導体の結晶性が低下するという問題がある。   Although the silicon substrate is advantageous for reducing the cost of the nitride semiconductor light emitting diode device, the lattice mismatch rate between the nitride semiconductor having a hexagonal crystal structure and cubic silicon is about 17%. Therefore, there is a problem that the crystallinity of the nitride semiconductor grown on the silicon substrate is lowered.

特に問題となるのは、基板との界面で発生して結晶成長と共に基板面に垂直な方向に引き継がれるいわゆる貫通転位で、その転位密度は10cm−2以上にも達し、高品質の窒化物半導体結晶を得ることができない。これとは別に、シリコンのバンドギャップが1.1eVと比較的に小さいため、可視域の波長を有する発光光をシリコン基板が吸収してしまうという問題もあり、高輝度化には限界がある。 What is particularly problematic is the so-called threading dislocation that occurs at the interface with the substrate and takes over in the direction perpendicular to the substrate surface as the crystal grows. The dislocation density reaches 10 9 cm −2 or more, and high-quality nitriding. A physical semiconductor crystal cannot be obtained. Apart from this, since the band gap of silicon is relatively small at 1.1 eV, there is a problem that the silicon substrate absorbs emitted light having a wavelength in the visible range, and there is a limit to increasing the luminance.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、シリコン基板を成長用基板に用いた窒化物半導体発光素子において、高品質の窒化物半導体を形成でき、且つ、シリコン基板による光の吸収を低減して輝度の向上を実現できるようにすることを目的とする。   In view of the above-described conventional problems, the present invention is capable of forming a high-quality nitride semiconductor in a nitride semiconductor light emitting device using a silicon substrate as a growth substrate, and reducing the absorption of light by the silicon substrate to achieve luminance. It aims to be able to realize the improvement of.

なお、結晶軸の方向を表わすのに<1−100>、<11−20>を用いることがあるが、これはそれぞれ[数1]を示す。すなわち、結晶軸の方向を示すマイナスの符号は、‘バー’を意味する。   Note that <1-100> and <11-20> are sometimes used to indicate the direction of the crystal axis, and this represents [Equation 1], respectively. That is, a minus sign indicating the direction of the crystal axis means “bar”.

前記の目的を達成するため、本発明は、窒化物半導体発光素子を、シリコンからなる基板上に形成した開口部を有するマスク膜を介して窒化物半導体層を横方向成長させると共に、マスク膜に基板よりも発光光の反射率が大きい材料を用いる構成とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a nitride semiconductor light emitting device having a nitride semiconductor layer grown laterally through a mask film having an opening formed on a substrate made of silicon, and formed into a mask film. A material having a higher reflectance of emitted light than the substrate is used.

ここで、横方向成長とは、成長用基板の上に開口部を有するマスク膜を形成し、その開口部の内側から選択的に結晶成長させる方法である。このとき、成長条件を調整することにより、マスク膜の上面へ横方向(基板面に平行な方向)に成長させてマスク膜を埋め込むことが可能な方法である。本発明の半導体発光素子においては、この選択成長法を用い、窒化物半導体をマスク膜上へ横方向成長させる際に、基板面に垂直な方向の貫通転位を基板面に水平な方向へと曲げている。従って、マスク膜の上面に形成された窒化物半導体は、基板面に垂直な方向の転位が大幅に低減されて高品質となり、発光効率の向上を実現できる。また、活性層から発せられた発光光のうち基板側に向かう光をマスク膜によって基板とは反対側へ反射できるため、シリコン基板による光吸収の損失を低減できるので、光取り出し効率の向上をも実現できる。   Here, the lateral growth is a method in which a mask film having an opening is formed on a growth substrate and crystal is selectively grown from the inside of the opening. At this time, by adjusting the growth conditions, the mask film can be embedded by growing in the lateral direction (direction parallel to the substrate surface) on the upper surface of the mask film. In the semiconductor light emitting device of the present invention, when this selective growth method is used and a nitride semiconductor is grown in the lateral direction on the mask film, threading dislocations in a direction perpendicular to the substrate surface are bent in a direction parallel to the substrate surface. ing. Therefore, the nitride semiconductor formed on the upper surface of the mask film has a high quality because the dislocation in the direction perpendicular to the substrate surface is greatly reduced, and the light emission efficiency can be improved. In addition, the light emitted from the active layer toward the substrate side can be reflected by the mask film to the opposite side of the substrate, so that the loss of light absorption by the silicon substrate can be reduced, thereby improving the light extraction efficiency. realizable.

具体的に、本発明に係る窒化物半導体発光素子は、シリコンからなる基板と、基板の主面上に形成され、複数の開口部を有するマスク膜と、マスク膜の上に各開口部からそれぞれ横方向に結晶成長してなる第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層の上に形成され、発光を供する活性層を含む第2の窒化物半導体層とを備え、マスク膜の反射率は、活性層からの発光波長において基板の反射率よりも大きいことを特徴とする。   Specifically, a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention includes a substrate made of silicon, a mask film formed on the main surface of the substrate and having a plurality of openings, and each opening on the mask film. A mask film comprising: a first nitride semiconductor layer formed by crystal growth in a lateral direction; and a second nitride semiconductor layer formed on the first nitride semiconductor layer and including an active layer that emits light. Is characterized by being larger than the reflectance of the substrate at the emission wavelength from the active layer.

本発明の窒化物半導体発光素子によると、マスク膜の上面に横方向に結晶成長してなる第1の窒化物半導体層及びその上に形成された第2の窒化物半導体層は、基板面に垂直な方向の転位が低減されて高品質となるため、発光効率が向上する。その上、マスク膜が活性層から基板側へ向かう光を反射するミラーとして機能するため、基板による光吸収損失が低減できるので、光取り出し効率を向上することができる。   According to the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the first nitride semiconductor layer formed by lateral crystal growth on the upper surface of the mask film and the second nitride semiconductor layer formed thereon are formed on the substrate surface. Since the dislocation in the vertical direction is reduced and the quality is improved, the light emission efficiency is improved. In addition, since the mask film functions as a mirror that reflects light traveling from the active layer toward the substrate, light absorption loss due to the substrate can be reduced, so that light extraction efficiency can be improved.

本発明の窒化物半導体発光素子は、第1の窒化物半導体層における開口部の上側部分は選択的に露出されており、第1の窒化物半導体層における露出領域上に形成された第1の電極と、第2の窒化物半導体層の上であって、第1の窒化物半導体層におけるマスク膜上に横方向成長した終端部の上方部分又は開口部の上方部分に選択的に形成された第2の電極とをさらに備えていることが好ましい。   In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the upper part of the opening in the first nitride semiconductor layer is selectively exposed, and the first nitride semiconductor layer is formed on the exposed region in the first nitride semiconductor layer. The electrode is selectively formed on the second nitride semiconductor layer and on the upper portion of the terminal portion or the upper portion of the opening that is laterally grown on the mask film in the first nitride semiconductor layer. It is preferable to further include a second electrode.

このようにすると、開口部の上側部分又はマスク膜上の横方向成長した終端部の上側部分の低品質の窒化物半導体の領域を非発光領域の電極部として有効に利用できるため、発光効率が低下しない。   In this case, since the low-quality nitride semiconductor region in the upper portion of the opening or the upper portion of the laterally grown termination portion on the mask film can be effectively used as the electrode portion of the non-light emitting region, the luminous efficiency is improved. It will not decline.

本発明の窒化物半導体発光素子において、マスク膜は、屈折率が互いに異なる誘電体膜を交互に積層させてなる周期構造を有する誘電体積層膜により構成されていることが好ましい。   In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the mask film is preferably formed of a dielectric laminated film having a periodic structure in which dielectric films having different refractive indexes are alternately laminated.

このようにすると、マスク膜による光の反射効率を確実に向上することができる。   In this way, the light reflection efficiency by the mask film can be reliably improved.

この場合に、誘電体積層膜の各層の膜厚は、発光層から生ずる発光波長に相当する光学波長の4分の1倍であることが好ましい。   In this case, it is preferable that the thickness of each layer of the dielectric laminated film is a quarter of the optical wavelength corresponding to the emission wavelength generated from the light emitting layer.

このようにすると、前記誘電体多層膜が高反射率を有するブラッグ反射器(Distributed Bragg Reflector:DBRミラー)として機能し、光の反射効率を大幅に向上することができる。   If it does in this way, the dielectric multilayer film functions as a Bragg reflector (Distributed Bragg Reflector: DBR mirror) having a high reflectance, and the reflection efficiency of light can be greatly improved.

また、本発明の窒化物半導体発光素子において、マスク膜は金属からなることが好ましい。   In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the mask film is preferably made of metal.

このようにすると、マスク膜を高反射膜として機能させることができる。   In this way, the mask film can function as a highly reflective film.

本発明の窒化物半導体発光素子において、マスク膜の各開口部は、第1の窒化物半導体における結晶軸の<1−100>方向又は結晶軸の<11−20>方向に延びるストライプ形状を有していることが好ましい。なお、本願明細書において、結晶軸の指数に付された負符号は該負符号に続く一の指数の反転を便宜的に表わしている。   In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, each opening of the mask film has a stripe shape extending in the <1-100> direction of the crystal axis or the <11-20> direction of the crystal axis in the first nitride semiconductor. It is preferable. In the present specification, the minus sign attached to the index of the crystal axis represents the inversion of one index following the minus sign for convenience.

このようにすると、マスク膜上の横方向成長を促進することが可能となる。   In this way, lateral growth on the mask film can be promoted.

この場合に、マスク膜のストライプ状部分の幅は0より大きく且つ15μm以下であり、各開口部の幅は0.1μm以上且つ15μm以下であることが好ましい。   In this case, the width of the stripe portion of the mask film is preferably larger than 0 and 15 μm or less, and the width of each opening is preferably 0.1 μm or more and 15 μm or less.

このようにすると、第1の窒化物半導体層に不良な成長物が発生することを防止できる。また、第1の窒化物半導体層がマスク膜上に薄膜を形成せずに島状に堆積してしまう現象を防止でき、さらに、第1の窒化物半導体層の横方向成長によりマスク膜を完全に埋め込むことが可能となる。   In this way, it is possible to prevent generation of defective growth in the first nitride semiconductor layer. Further, the phenomenon that the first nitride semiconductor layer is deposited in an island shape without forming a thin film on the mask film can be prevented, and further, the mask film is completely formed by lateral growth of the first nitride semiconductor layer. It becomes possible to embed in.

また、本発明の窒化物半導体発光素子において、マスク膜の各開口部は、ドット状を有していることが好ましい。   In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, each opening of the mask film preferably has a dot shape.

このようにすると、マスク膜上の横方向成長を促進することが可能となる。   In this way, lateral growth on the mask film can be promoted.

この場合に、各開口部は円形状を有していることが好ましい。   In this case, it is preferable that each opening has a circular shape.

また、この場合に、円形状の開口部を有するマスク膜において、隣接する開口部同士の間隔は0より大きく且つ15μm以下であり、各開口部の直径は0.1μm以上且つ15μm以下であることが好ましい。   In this case, in the mask film having a circular opening, the interval between adjacent openings is larger than 0 and 15 μm or less, and the diameter of each opening is 0.1 μm or more and 15 μm or less. Is preferred.

このようにすると、第1の窒化物半導体層に不良な成長物が発生することを防止できる。また、第1の窒化物半導体層がマスク膜上に薄膜を形成せずに島状に堆積してしまう現象を防止でき、さらに、第1の窒化物半導体層の横方向成長によりマスク膜を完全に埋め込むことが可能となる。   In this way, it is possible to prevent generation of defective growth in the first nitride semiconductor layer. Further, the phenomenon that the first nitride semiconductor layer is deposited in an island shape without forming a thin film on the mask film can be prevented, and further, the mask film is completely formed by lateral growth of the first nitride semiconductor layer. It becomes possible to embed in.

本発明の窒化物半導体発光素子において、第1の窒化物半導体層の上面は平坦であり、活性層は、平坦な第1の窒化物半導体層の上に形成されていることが好ましい。   In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable that the upper surface of the first nitride semiconductor layer is flat and the active layer is formed on the flat first nitride semiconductor layer.

このようにすると、基板面に対して垂直な方向の貫通転位が大幅に低減された良好な活性層が形成されるため、高品質の半導体発光素子を実現できる。   In this case, a good active layer in which threading dislocations in a direction perpendicular to the substrate surface is significantly reduced is formed, and thus a high-quality semiconductor light emitting device can be realized.

本発明に係る窒化物半導体発光素子によると、シリコン基板を成長用基板に用いても、高品質の窒化物半導体を形成でき、且つシリコン基板による光の吸収を低減して輝度の向上を図ることができる。   According to the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, a high quality nitride semiconductor can be formed even when a silicon substrate is used as a growth substrate, and light absorption by the silicon substrate is reduced to improve luminance. Can do.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(a)及び図1(b)は本発明の第1の実施形態に係る窒化物半導体発光素子(発光ダイオード素子)であって、(a)は平面構成を示し、(b)は(a)のIb−Ib線における断面構成を示している。   1A and 1B are nitride semiconductor light emitting devices (light emitting diode devices) according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A shows a planar configuration, and FIG. The cross-sectional structure in the Ib-Ib line | wire of a) is shown.

図1(a)及び(b)に示すように、主面の面方位が(111)面のシリコン(Si)からなる基板1の主面上には、複数の開口部2aを有し且つ窒化物半導体が成長しない材料からなるマスク膜2が形成されている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the main surface of the substrate 1 made of silicon (Si) whose main surface has a (111) plane orientation has a plurality of openings 2a and is nitrided. A mask film 2 made of a material that does not grow a physical semiconductor is formed.

基板1の主面上には、マスク膜2の各開口部2aから露出する領域に厚さが40nmでマスク膜2よりも厚さが小さい窒化アルミニウム(AlN)からなるバッファ層(図示せず)を介して、選択的且つ横方向に成長してなる厚さが2μm以上のn型GaN層4が形成されている。n型GaN層4の上には、InGaNからなる多重量子井戸(MQW)活性層5と、厚さが200nmのp型GaN層6と、厚さが250nmのインジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)からなるp側透明電極7とが順次形成されている。   On the main surface of the substrate 1, a buffer layer (not shown) made of aluminum nitride (AlN) having a thickness of 40 nm and a thickness smaller than that of the mask film 2 in a region exposed from each opening 2 a of the mask film 2. Thus, an n-type GaN layer 4 having a thickness of 2 μm or more formed selectively and laterally is formed. On the n-type GaN layer 4, a multiple quantum well (MQW) active layer 5 made of InGaN, a p-type GaN layer 6 having a thickness of 200 nm, and an indium tin oxide (Indium Tin Oxide: A p-side transparent electrode 7 made of ITO is sequentially formed.

n型GaN層4にはマスク膜2の各開口部2aの上側部分が露出され、露出領域の上に、チタン(Ti)/アルミニウム(Al)/ニッケル(Ni)/金(Au)の積層体からなるn側電極9が選択的に形成されている。   In the n-type GaN layer 4, the upper portion of each opening 2 a of the mask film 2 is exposed, and a laminate of titanium (Ti) / aluminum (Al) / nickel (Ni) / gold (Au) is formed on the exposed region. An n-side electrode 9 made of is selectively formed.

p側透明電極7上におけるマスク膜2の上方であって、n型GaN層4におけるマスク膜2の上に横方向成長した終端部の上方部分には、Ti/Al/Ni/Auの積層体からなるp側電極8が選択的に形成されている。   A Ti / Al / Ni / Au laminate is formed above the mask film 2 on the p-side transparent electrode 7 and above the terminal portion laterally grown on the mask film 2 in the n-type GaN layer 4. A p-side electrode 8 made of is selectively formed.

また、p側透明電極7の上のp側電極8を除く領域と、p型GaN層6、MQW活性層5及びn型GaN層4の露出した側面と、露出したn型GaN層4の上のn側電極9を除く領域とは、例えば膜厚が400nmの酸化シリコン(SiO)からなる保護膜10が形成されている。 Further, the region excluding the p-side electrode 8 on the p-side transparent electrode 7, the exposed side surfaces of the p-type GaN layer 6, the MQW active layer 5 and the n-type GaN layer 4, and the exposed n-type GaN layer 4 In the region excluding the n-side electrode 9, for example, a protective film 10 made of silicon oxide (SiO 2 ) having a film thickness of 400 nm is formed.

本実施形態に係る発光ダイオード素子は、シリコンからなる基板1の主面上に形成するマスク膜2として、例えば、酸化チタン(TiO)と酸化シリコン(SiO)とを交互に積層させてなる誘電体多層膜を用いている。各誘電体膜の膜厚は、発光ダイオード素子の発光波長λに対して、mλ/(4n)(但し、nは各誘電体層の屈折率であり、mは正の奇数である。)に設定する。これにより、誘電体多層膜は、高反射率を有するDBR(Distributed Bragg Reflector)ミラーとして機能する。DBRミラーは、特定の周波数帯の波長を反射する際の波長幅(いわゆるストップバンド幅)が大きいことが望ましいため、奇数mとしては小さい値が望ましい。例えばm=1とした場合、TiOの屈折率nは波長λ=470nmに対して2.83であるから、その膜厚を42nmとし、SiOの屈折率nは波長λ=470nmに対して1.46であるから、その膜厚を80nmとして形成すればよい。 The light emitting diode element according to the present embodiment is formed by alternately laminating, for example, titanium oxide (TiO 2 ) and silicon oxide (SiO 2 ) as the mask film 2 formed on the main surface of the substrate 1 made of silicon. A dielectric multilayer film is used. The film thickness of each dielectric film is mλ / (4n) (where n is the refractive index of each dielectric layer and m is a positive odd number) with respect to the light emission wavelength λ of the light emitting diode element. Set. Thereby, the dielectric multilayer film functions as a DBR (Distributed Bragg Reflector) mirror having a high reflectance. Since the DBR mirror desirably has a large wavelength width (so-called stop band width) when reflecting a wavelength in a specific frequency band, a small value is desirable for the odd number m. For example, when m = 1, since the refractive index n of TiO 2 is 2.83 with respect to the wavelength λ = 470 nm, the film thickness is 42 nm, and the refractive index n of SiO 2 is with respect to the wavelength λ = 470 nm. Since it is 1.46, the film thickness may be 80 nm.

図2は、上記のような膜厚で構成されたTiO/SiO多層膜であるマスク膜2を基板1に形成し、その上に窒化物半導体からなる発光ダイオード素子を形成した場合の光取り出し効率について、TiO/SiO多層膜のペア数依存性を計算により得た結果を示したグラフである。図2からは、多層膜のペア数が2ペアよりも小さい範囲では光取り出し効率が大幅に減少していることが分かる。従って、ペア数としては2ペア以上が望ましい。第1の実施形態においては、SiO/TiO/SiO/TiO/SiOからなる2.5ペアの多層膜を用いる。従って、TiO/SiO多層膜の全膜厚は324nmである。 FIG. 2 shows the light when a mask film 2 that is a TiO 2 / SiO 2 multilayer film having the above-described film thickness is formed on a substrate 1 and a light emitting diode element made of a nitride semiconductor is formed thereon. for extraction efficiency, which is a graph showing the results obtained by calculating the number of pairs of TiO 2 / SiO 2 multilayer film. FIG. 2 shows that the light extraction efficiency is greatly reduced when the number of pairs of multilayer films is smaller than two pairs. Therefore, the number of pairs is preferably two or more. In the first embodiment, 2.5 pairs of multilayer films made of SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 are used. Therefore, the total film thickness of the TiO 2 / SiO 2 multilayer film is 324 nm.

なお、第1の実施形態においては、DBRマスクの厚さが薄い方が選択成長しやすいため、その観点からも2.5ペアが望ましい。   In the first embodiment, since the DBR mask having a smaller thickness is more likely to be selectively grown, 2.5 pairs are desirable from that viewpoint.

また、誘電体多層膜の構成材料は、TiOとSiOとに限られず、例えばSiN(窒化シリコン)とSiOとの組み合わせや、TiOとSiNとの組み合わせを用いることができる。 The constituent material of the dielectric multilayer film is not limited to TiO 2 and SiO 2, and for example, a combination of SiN (silicon nitride) and SiO 2 or a combination of TiO 2 and SiN can be used.

また、マスク膜2は、必ずしも誘電体多層膜に限られず、酸化シリコン(SiO)からなる単層膜を用いることができる。 The mask film 2 is not necessarily limited to a dielectric multilayer film, and a single layer film made of silicon oxide (SiO 2 ) can be used.

また、マスク膜2は誘電体に限られず、高反射率を有する金属膜、例えば、銀(Ag)又はアルミニウム(Al)等を用いることができる。   The mask film 2 is not limited to a dielectric, and a metal film having a high reflectance, such as silver (Ag) or aluminum (Al), can be used.

ここで、図1(a)に示すように、マスク膜2は、その一部がストライプ状にパターニングされている。ストライプ部の1本の幅は0より大きく且つ15μm以下とし、開口幅は0.1μm以上且つ15μm以下程度とする。   Here, as shown in FIG. 1A, a part of the mask film 2 is patterned in a stripe shape. The width of one stripe portion is greater than 0 and 15 μm or less, and the opening width is approximately 0.1 μm or more and 15 μm or less.

また、ストライプ部が延びる方向は、窒化ガリウムにおける結晶軸の<1−100>方向又は結晶軸の<11−20>方向である。このようにすると、マスク膜2の上の横方向成長が促進されるため、マスク膜2の上面を確実に覆うことができる。   The direction in which the stripe portion extends is the <1-100> direction of the crystal axis or the <11-20> direction of the crystal axis in gallium nitride. In this way, since the lateral growth on the mask film 2 is promoted, the upper surface of the mask film 2 can be reliably covered.

第1の実施形態においては、前述したように、マスク膜2の膜厚が324nmであり、AlNからなるバッファ層は膜厚が40nmと薄いため、マスク膜2の開口部2aの内側にのみ成長する。続くn型GaN層は2μm以上と厚く成長させることにより、マスク膜2の上面にも横方向成長させてマスク膜2を埋め込ませ、n型GaN層4の上面が平坦化するまで成長を続ける。この横方向成長により、マスク膜2の開口部2aの上側において基板1との界面で発生した貫通転位は横方向成長時にその成長方向が90°曲げられるため、マスク膜2の上面では貫通転位は基板1の主面に対して垂直な方向には伝搬しなくなる。従って、活性層5のうちマスク膜2の上面に形成された部分では転位密度が低減されて高品質な窒化物半導体結晶を得ることができる。   In the first embodiment, as described above, since the thickness of the mask film 2 is 324 nm and the buffer layer made of AlN is as thin as 40 nm, it grows only inside the opening 2 a of the mask film 2. To do. The subsequent n-type GaN layer is grown to a thickness of 2 μm or more, so that the mask film 2 is also laterally grown on the upper surface of the mask film 2 to embed the mask film 2 and continue to grow until the upper surface of the n-type GaN layer 4 becomes flat. Due to this lateral growth, threading dislocations generated at the interface with the substrate 1 above the opening 2a of the mask film 2 are bent by 90 ° during lateral growth. It does not propagate in the direction perpendicular to the main surface of the substrate 1. Therefore, the dislocation density is reduced in the portion of the active layer 5 formed on the upper surface of the mask film 2, and a high-quality nitride semiconductor crystal can be obtained.

図3は本発明の第1の実施形態に係るマスク膜2における開口幅が0.5μmで且つストライプ部の1本の幅が10μmのストライプ状マスクを結晶軸の<1−100>方向に形成した基板1の上に、窒化物半導体を選択成長させた後の平面写真である。図3からはマスク膜2の上面及び開口部2aの上面の全域にわたって窒化物半導体が成長して平坦化していることが分かる。   FIG. 3 shows the formation of a striped mask having an opening width of 0.5 μm and a width of one stripe portion of 10 μm in the <1-100> direction of the crystal axis in the mask film 2 according to the first embodiment of the present invention. 4 is a planar photograph after a nitride semiconductor is selectively grown on the substrate 1. 3 that the nitride semiconductor grows and flattens over the entire upper surface of the mask film 2 and the upper surface of the opening 2a.

なお、マスク膜2の開口部2aの幅は小さい方が望ましい。なぜなら、開口部2aの幅を15μmよりも大きくすると、開口部2a上の窒化物半導体に黒く変質した不良な成長物が発生してしまうからである。一方、マスク膜2のストライプ部の1本の幅は15μm以下が望ましい。これは、マスク膜2の幅を15μmよりも大きくすると、マスク膜2の上面が横方向成長でも埋め込まれれず、マスク膜2の一部が露出してしまうからである。   The width of the opening 2a of the mask film 2 is desirably small. This is because, if the width of the opening 2a is larger than 15 μm, a defective growth product that is blackened in the nitride semiconductor on the opening 2a is generated. On the other hand, the width of one stripe portion of the mask film 2 is desirably 15 μm or less. This is because if the width of the mask film 2 is larger than 15 μm, the upper surface of the mask film 2 is not buried even in the lateral growth, and a part of the mask film 2 is exposed.

このような不具合が発生する様子を図4に示す。図4は比較例であって、マスク膜2における開口幅が20μmで且つストライプ部の1本の幅が20μmのストライプ状マスクを結晶軸の<1−100>方向に形成した基板1の上に、窒化物半導体を選択成長させた後の様子を示す平面写真である。図4からは以下のことが分かる。   FIG. 4 shows how such a problem occurs. FIG. 4 shows a comparative example, on a substrate 1 on which a stripe mask having an opening width of 20 μm in the mask film 2 and one stripe portion having a width of 20 μm is formed in the <1-100> direction of the crystal axis. It is a plane photograph which shows the mode after selectively growing the nitride semiconductor. The following can be seen from FIG.

まず、マスク膜2の開口部2aに成長した窒化物半導体の一部に黒く変質した不良な成長物11が発生している。また、窒化物半導体がマスク膜2の上面を完全に埋めきれずにマスク膜2が露出した露出領域2bが形成されている。さらに、マスク膜2の一部に島状の堆積物12も発生している。このように、マスク膜2の開口幅又はマスク幅が大きい場合には、良好な横方向成長を実現できない。なお、本実施形態においては、開口幅の下限値を0.1μmとしている。これは0.1μmよりも小さい幅の微細加工が困難であるためである。   First, a defective growth 11 that has been blackened is generated in a part of the nitride semiconductor that has grown in the opening 2a of the mask film 2. In addition, an exposed region 2b where the mask film 2 is exposed without the nitride semiconductor completely filling the upper surface of the mask film 2 is formed. Furthermore, island-like deposits 12 are also generated on a part of the mask film 2. Thus, when the opening width or mask width of the mask film 2 is large, good lateral growth cannot be realized. In the present embodiment, the lower limit value of the opening width is set to 0.1 μm. This is because microfabrication with a width smaller than 0.1 μm is difficult.

以上説明したように、第1の実施形態によると、n型GaN層4をマスク膜2を用いた選択成長法を用いることにより、n型GaN層4に成長するMQW活性層5は、基板面から垂直な方向に延びる貫通転位が低減されて高品質な結晶となるため、発光効率を向上させることができる。また、MQW活性層5からの発光光のうち基板1側に向かう光をマスク膜2によって基板1とは反対側へ反射できるため、シリコンからなる基板1による光吸収の損失を低減できるので、光取り出し効率の向上をも実現できる。   As described above, according to the first embodiment, the MQW active layer 5 grown on the n-type GaN layer 4 by using the selective growth method using the mask film 2 on the n-type GaN layer 4 is formed on the substrate surface. Since the threading dislocation extending in the direction perpendicular to the surface is reduced and a high-quality crystal is obtained, the light emission efficiency can be improved. Further, since light directed from the MQW active layer 5 toward the substrate 1 can be reflected by the mask film 2 to the side opposite to the substrate 1, loss of light absorption by the substrate 1 made of silicon can be reduced. It is also possible to improve the extraction efficiency.

以下、前記のように構成された窒化物半導体発光素子の製造方法の一例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the nitride semiconductor light-emitting element configured as described above will be described with reference to the drawings.

図5(a)〜図5(c)及び図6(a)〜図6(c)は本発明の第1の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の工程順の断面構成を示している。ここでは、図1(b)と対応する断面部分を用いて説明する。   5 (a) to 5 (c) and FIGS. 6 (a) to 6 (c) show cross-sectional structures in order of steps of the method for manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention. ing. Here, description will be made using a cross-sectional portion corresponding to FIG.

まず、図5(a)に示すように、スパッタ法又は化学気相堆積(CVD)法により、主面の面方位に(111)面を持つSiからなる基板1の主面上の全面に、TiOとSiOとを2.5ペア分を積層してなるマスク形成膜2Aを形成する。 First, as shown in FIG. 5A, by sputtering or chemical vapor deposition (CVD), the entire surface of the main surface of the substrate 1 made of Si having the (111) plane in the plane orientation of the main surface is A mask forming film 2A formed by laminating 2.5 pairs of TiO 2 and SiO 2 is formed.

次に、図5(b)に示すように、リソグラフィ法及びエッチング法により、マスク形成膜2Aを選択的にエッチングして、マスク形成膜2Aから複数の開口部2aを有するマスク膜2を形成する。   Next, as shown in FIG. 5B, the mask formation film 2A is selectively etched by lithography and etching to form a mask film 2 having a plurality of openings 2a from the mask formation film 2A. .

次に、図5(c)に示すように、有機金属化学気相成長(Metal-Organic Chemical Vaper Deposition:MOCVD)法等の結晶成長法により、マスク膜2が形成された基板1の主面上に、厚さが40nmのAlNからなるバッファ層3、厚さが2μm以上のn型GaN層4、InGaNからなるMQW活性層5、厚さが200nmのp型GaN層6を順次成長する。   Next, as shown in FIG. 5C, on the main surface of the substrate 1 on which the mask film 2 is formed by a crystal growth method such as a metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. Further, a buffer layer 3 made of AlN having a thickness of 40 nm, an n-type GaN layer 4 having a thickness of 2 μm or more, an MQW active layer 5 made of InGaN, and a p-type GaN layer 6 having a thickness of 200 nm are sequentially grown.

このうち、前述したように、バッファ層3はその厚さがマスク膜2の膜厚よりも小さいため、マスク膜2の開口部2aの内側にのみ成長する。次のn型GaN層は2μm以上と厚く成長させることにより、マスク膜2上面へも横方向成長させてマスク膜2を埋め込ませ、さらに、n型GaN層4の上面が平坦化するまで成長を続ける。その後、上面が平坦化されるまで成長したn型GaN層4の上に、MQW活性層5及びp型GaN層6をエピタキシャル成長する。   Among these, as described above, since the thickness of the buffer layer 3 is smaller than the thickness of the mask film 2, the buffer layer 3 grows only inside the opening 2 a of the mask film 2. The next n-type GaN layer is grown to a thickness of 2 μm or more, so that the mask film 2 is embedded in the lateral direction on the upper surface of the mask film 2 and further grown until the upper surface of the n-type GaN layer 4 is flattened. to continue. Thereafter, the MQW active layer 5 and the p-type GaN layer 6 are epitaxially grown on the n-type GaN layer 4 grown until the upper surface is flattened.

次に、図6(a)に示すように、リソグラフィ法及びエッチング法により、n型GaN層4におけるマスク膜2の各開口部2aの上側部分を選択的に露出する。   Next, as shown in FIG. 6A, the upper portion of each opening 2a of the mask film 2 in the n-type GaN layer 4 is selectively exposed by lithography and etching.

次に、図6(b)に示すように、p型GaN層6の上に厚さが250nmのITOからなるp側透明電極7を形成する。なお、p側透明電極7には、p型GaN層6に対して良好な電極が形成でき、且つ、発光ダイオード素子の発光波長に対して十分に高い透過率を有する限りは、例えばニッケル(Ni)と金(Au)との積層膜等を用いることができる。その一例として、Ni/Auからなる積層膜の好ましい膜厚は、合わせて10nm程度である。   Next, as shown in FIG. 6B, a p-side transparent electrode 7 made of ITO having a thickness of 250 nm is formed on the p-type GaN layer 6. As long as the p-side transparent electrode 7 can form a good electrode for the p-type GaN layer 6 and has a sufficiently high transmittance with respect to the emission wavelength of the light-emitting diode element, for example, nickel (Ni ) And gold (Au) can be used. As an example, the preferable film thickness of the laminated film made of Ni / Au is about 10 nm in total.

次に、図6(c)に示すように、真空蒸着法等により、p側透明電極7の上にTi/Al/Ni/Auの積層体からなるp側電極8を選択的に形成する。このとき、エッチングにより露出したn型GaN層4の上にも、Ti/Al/Ni/Auの積層体からなるn側電極9を選択的に形成する。その後、CVD法により、p側透明電極7の上のp側電極8を除く領域、p型GaN層6、MQW活性層5及びn型GaN層4の露出した側面、並びに露出したn型GaN層4の上のn側電極9を除く領域とに、膜厚が400nmのSiOからなる保護膜10を形成する。 Next, as shown in FIG. 6C, a p-side electrode 8 made of a laminate of Ti / Al / Ni / Au is selectively formed on the p-side transparent electrode 7 by a vacuum deposition method or the like. At this time, the n-side electrode 9 made of a laminate of Ti / Al / Ni / Au is also selectively formed on the n-type GaN layer 4 exposed by etching. Thereafter, by CVD, the region excluding the p-side electrode 8 on the p-side transparent electrode 7, the exposed side surfaces of the p-type GaN layer 6, the MQW active layer 5 and the n-type GaN layer 4, and the exposed n-type GaN layer A protective film 10 made of SiO 2 having a film thickness of 400 nm is formed in a region excluding the n-side electrode 9 above 4.

このように、第1の実施形態の製造方法によると、p型GaN層6におけるマスク膜2の上側部分にp側透明電極7及びp側電極8を形成するため、横方向成長法により形成されたn型GaN層4のうちマスク膜2の上側部分に形成された領域を発光領域として有効に利用することができる。その上、p側電極8は、マスク膜2の上に横方向成長した終端部の上側部分の低品質の領域に形成されているため、低品質の領域を非発光領域として有効に利用することができる。また、n側電極9はn型GaN層4における開口部2aの上側の露出部分に形成されており、開口部2aの上側部分は結晶欠陥が比較的に多いものの、該n側電極9も非発光領域に形成されている。   As described above, according to the manufacturing method of the first embodiment, the p-side transparent electrode 7 and the p-side electrode 8 are formed on the upper portion of the mask film 2 in the p-type GaN layer 6, so that it is formed by the lateral growth method. In addition, the region formed in the upper portion of the mask film 2 in the n-type GaN layer 4 can be effectively used as the light emitting region. In addition, since the p-side electrode 8 is formed in a low-quality region in the upper part of the terminal portion that has grown laterally on the mask film 2, the low-quality region can be effectively used as a non-light-emitting region. Can do. The n-side electrode 9 is formed on the exposed portion of the n-type GaN layer 4 above the opening 2a. Although the upper portion of the opening 2a has a relatively large number of crystal defects, the n-side electrode 9 is also non-exposed. It is formed in the light emitting region.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図7(a)及び図7(b)は本発明の第2の実施形態に係る窒化物半導体発光素子(発光ダイオード素子)であって、(a)は平面構成を示し、(b)は(a)のVIIb−VIIb線における断面構成を示している。図7(a)及び(b)において、図1(a)及び(b)と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。   FIGS. 7A and 7B are nitride semiconductor light emitting devices (light emitting diode devices) according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A shows a planar configuration, and FIG. The cross-sectional structure in the VIIb-VIIb line | wire of a) is shown. 7 (a) and 7 (b), the same components as those in FIGS. 1 (a) and 1 (b) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図7(a)及び(b)に示すように、第2の実施形態に係る窒化物半導体発光素子は、シリコンからなる基板1の主面上に形されるマスク膜2における複数の開口部2aがいずれもドット状、すなわち平面円形状を有している。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment has a plurality of openings 2a in the mask film 2 formed on the main surface of the substrate 1 made of silicon. Have a dot shape, that is, a planar circular shape.

マスク膜2の各開口部2aが円形状である場合は、n型GaN層4の良好な横方向成長を実現するために、円形状の開口部2aを周期的に配置している。ここで、互いに隣接する開口部2a同士の間隔は0よりも大きく且つ15μm以下とし、開口部2aの直径は0.1μm以上且つ15μm以下とするのが望ましい。   When each opening 2a of the mask film 2 is circular, the circular opening 2a is periodically arranged in order to realize good lateral growth of the n-type GaN layer 4. Here, the interval between the adjacent openings 2a is preferably greater than 0 and 15 μm or less, and the diameter of the opening 2a is preferably 0.1 μm or more and 15 μm or less.

第2の実施形態においては、p側電極8は、p型GaN層6の上にp側透明電極7を介在させ、且つ直線状に配置された複数の開口部2aの上方に跨って延びるように形成されている。また、n側電極9は、露出したn型GaN層4の上で且つ直線状に配置された複数の開口部2aの上方に跨って延びるように且つp側電極8と交互に形成されている。   In the second embodiment, the p-side electrode 8 has a p-side transparent electrode 7 interposed on the p-type GaN layer 6 and extends over a plurality of openings 2a arranged in a straight line. Is formed. The n-side electrodes 9 are alternately formed with the p-side electrodes 8 so as to extend over the exposed n-type GaN layer 4 and above the plurality of openings 2 a arranged linearly. .

このようにすると、マスク膜2の開口部2aの上側に形成された窒化物半導体の高品質ではない領域を非発光部となる電極形成領域として有効に利用しながら、p側透明電極7により電流拡散を補助する機能を持たせることができる。   In this manner, the p-side transparent electrode 7 makes it possible to effectively use a non-quality region of the nitride semiconductor formed above the opening 2a of the mask film 2 as an electrode formation region serving as a non-light emitting portion. A function of assisting diffusion can be provided.

なお、マスク膜2には、第1の実施形態と同様に、DBRミラーとしての誘電体多層膜、誘電体単層膜又は反射率が高い金属膜を用いることができる。また、開口部2aの平面形状は、円形状に限られず、平面六角形状であってもよい。   As the mask film 2, a dielectric multilayer film as a DBR mirror, a dielectric single layer film, or a metal film having a high reflectance can be used as in the first embodiment. Moreover, the planar shape of the opening 2a is not limited to a circular shape, and may be a planar hexagonal shape.

以上説明したように、第2の実施形態によると、n型GaN層4をマスク膜2を用いた選択成長法を用いることにより、n型GaN層4に成長するMQW活性層5は、基板面から垂直な方向に延びる貫通転位が低減されて高品質な結晶となるため、発光効率を向上させることができる。また、MQW活性層5からの発光光のうち基板1側に向かう光をマスク膜2によって基板1とは反対側へ反射できるため、シリコンからなる基板1による光吸収の損失を低減できるので、光取り出し効率の向上をも実現できる。   As described above, according to the second embodiment, the MQW active layer 5 grown on the n-type GaN layer 4 by using the selective growth method using the mask film 2 on the n-type GaN layer 4 Since the threading dislocation extending in the direction perpendicular to the surface is reduced and a high-quality crystal is obtained, the light emission efficiency can be improved. Further, since light directed from the MQW active layer 5 toward the substrate 1 can be reflected by the mask film 2 to the side opposite to the substrate 1, loss of light absorption by the substrate 1 made of silicon can be reduced. It is also possible to improve the extraction efficiency.

本発明に係る窒化物半導体発光素子は、シリコンを成長用基板に用いても、高品質の窒化物半導体を形成でき、且つ基板による光の吸収を低減して輝度の向上を図ることができ、各種表示用又は照明用の窒化物半導体発光素子等に有用である。   The nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention can form a high-quality nitride semiconductor even when silicon is used for a growth substrate, and can improve luminance by reducing light absorption by the substrate. This is useful for nitride semiconductor light emitting devices for various displays or illumination.

(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に係る窒化物半導体発光素子を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)のIb−Ib線における断面図である。(A) And (b) shows the nitride semiconductor light emitting element concerning the 1st Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the Ib-Ib line | wire of (a). It is. 本発明の第1の実施形態に係る窒化物半導体発光素子における光取り出し効率のTiO/SiOペア数依存性を表わすグラフである。4 is a graph showing the dependency of light extraction efficiency on the number of TiO 2 / SiO 2 pairs in the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る窒化物半導体発光素子において、マスク幅を10μmとし、開口幅を0.5μmとするストライプ状マスク膜を用いた場合の窒化物半導体の選択成長後の様子を示す平面写真である。In the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention, a state after selective growth of a nitride semiconductor when a stripe mask film having a mask width of 10 μm and an opening width of 0.5 μm is used. FIG. 比較用であって、マスク幅を20μmとし、開口幅を20μmとするストライプ状マスク膜を用いた場合の窒化物半導体の選択成長後の様子を示す平面写真である。4 is a plan photograph showing a state after selective growth of a nitride semiconductor for comparison, using a stripe mask film having a mask width of 20 μm and an opening width of 20 μm. (a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the nitride semiconductor light-emitting device based on the 1st Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法を示す工程順の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the order of a process which shows the manufacturing method of the nitride semiconductor light-emitting device based on the 1st Embodiment of this invention. (a)及び(b)は本発明の第2の実施形態に係る窒化物半導体発光素子を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)のVIIb−VIIb線における断面図である。(A) And (b) shows the nitride semiconductor light emitting element concerning the 2nd Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the VIIb-VIIb line | wire of (a). It is.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 マスク膜
2a 開口部
2b 露出領域
2A マスク形成膜
3 バッファ層
4 n型GaN層
5 活性層
6 p型GaN層
7 p側透明電極
8 p側電極
9 n側電極
10 保護膜
11 不良な成長物
12 島状の堆積物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Mask film 2a Opening 2b Exposed area 2A Mask formation film 3 Buffer layer 4 n-type GaN layer 5 Active layer 6 p-type GaN layer 7 p-side transparent electrode 8 p-side electrode 9 n-side electrode 10 Protective film 11 Growth 12 Island-like sediment

Claims (11)

シリコンからなる基板と、
前記基板の主面上に形成され、複数の開口部を有するマスク膜と、
前記マスク膜の上に前記各開口部からそれぞれ横方向に結晶成長してなる第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上に形成され、発光を供する活性層を含む第2の窒化物半導体層とを備え、
前記マスク膜の反射率は、前記活性層からの発光波長において前記基板の反射率よりも大きいことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
A substrate made of silicon;
A mask film formed on the main surface of the substrate and having a plurality of openings;
A first nitride semiconductor layer formed on the mask film by lateral crystal growth from each of the openings;
A second nitride semiconductor layer that is formed on the first nitride semiconductor layer and includes an active layer that emits light; and
The nitride semiconductor light emitting device, wherein the mask film has a reflectance higher than that of the substrate at a light emission wavelength from the active layer.
前記第1の窒化物半導体層における前記開口部の上側部分は選択的に露出されており、前記第1の窒化物半導体層における露出領域上に形成された第1の電極と、
前記第2の窒化物半導体層の上であって、前記第1の窒化物半導体層における前記マスク膜上に横方向成長した終端部の上方部分又は前記開口部の上方部分に選択的に形成された第2の電極とをさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体発光素子。
An upper part of the opening in the first nitride semiconductor layer is selectively exposed; a first electrode formed on an exposed region in the first nitride semiconductor layer;
It is selectively formed on the second nitride semiconductor layer and on the upper portion of the terminal portion or the upper portion of the opening that is laterally grown on the mask film in the first nitride semiconductor layer. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising: a second electrode.
前記マスク膜は、屈折率が互いに異なる誘電体膜を交互に積層させてなる周期構造を有する誘電体積層膜により構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化物半導体発光素子。   3. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the mask film is formed of a dielectric laminated film having a periodic structure in which dielectric films having different refractive indexes are alternately laminated. element. 前記誘電体積層膜の各層の膜厚は、前記発光層から生ずる発光波長に相当する光学波長の4分の1倍であることを特徴とする請求項3に記載の窒化物半導体発光素子。   4. The nitride semiconductor light emitting element according to claim 3, wherein the thickness of each layer of the dielectric laminated film is a quarter of an optical wavelength corresponding to an emission wavelength generated from the light emitting layer. 5. 前記マスク膜は金属からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化物半導体発光素子。   The nitride semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the mask film is made of metal. 前記マスク膜の各開口部は、前記第1の窒化物半導体における結晶軸の<1−100>方向又は結晶軸の<11−20>方向に延びるストライプ形状を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。   Each opening of the mask film has a stripe shape extending in the <1-100> direction of the crystal axis or the <11-20> direction of the crystal axis in the first nitride semiconductor. The nitride semiconductor light-emitting device according to claim 1. 前記マスク膜のストライプ状部分の幅は0より大きく且つ15μm以下であり、前記各開口部の幅は0.1μm以上且つ15μm以下であることを特徴とする請求項6に記載の窒化物半導体発光素子。   7. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the width of the stripe-shaped portion of the mask film is greater than 0 and 15 μm or less, and the width of each opening is 0.1 μm or more and 15 μm or less. element. 前記マスク膜の各開口部は、ドット状を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。   6. The nitride semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein each opening of the mask film has a dot shape. 前記各開口部は円形状を有していることを特徴とする請求項8に記載の窒化物半導体発光素子。   9. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 8, wherein each of the openings has a circular shape. 前記円形状の開口部を有するマスク膜において、隣接する開口部同士の間隔は0より大きく且つ15μm以下であり、前記各開口部の直径は0.1μm以上且つ15μm以下であることを特徴とする請求項9に記載の窒化物半導体発光素子。   In the mask film having a circular opening, an interval between adjacent openings is larger than 0 and 15 μm or less, and a diameter of each opening is 0.1 μm or more and 15 μm or less. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 9. 前記第1の窒化物半導体層の上面は平坦であり、
前記活性層は、平坦な前記第1の窒化物半導体層の上に形成されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。
The upper surface of the first nitride semiconductor layer is flat,
11. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the active layer is formed on the flat first nitride semiconductor layer. 11.
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