JP6189525B2 - 窒化物半導体発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関し、特に、窒化物半導体材料を用いて作製される窒化物半導体発光素子に関する。
近年、窒化物半導体素子を発光素子として用いた青色発光素子と蛍光体とを利用した白色発光装置が、大型液晶テレビのバックライトおよび照明用の光源等に用いられるのが一般的になってきている。このような大型液晶テレビおよび照明等の製品には、一度に大量の白色発光装置を使用する。そのため、これらの製品に用いられる青色発光素子には、良質に大量生産でき、また、より高効率で発光するものが求められている。
このような、窒化物半導体発光素子は、たとえば絶縁性のサファイア基板上に順次積層されたｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層を含んでいる。これらのｎ型窒化物半導体層及びｐ型窒化物半導体層には、それぞれ、外部電源と接続するためのｎ側電極及びｐ側電極が形成されている。
一般にｐ型窒化物半導体層のシート抵抗はｎ型窒化物半導体層に比べて高いので、ｐ型窒化物半導体層内の電流拡散を補助する目的のために、ｐ型窒化物半導体層の上面の略全体には、たとえばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などで構成される透明電極層が積層され、この透明電極層の上にｐ側電極が形成される。このような透明電極層は、発光層からの光を透過させるとともに、電流拡散層として機能している。
また、窒化物半導体発光素子にサファイア基板などの絶縁性基板が用いられている場合、その基板の裏面上にはｎ側電極を形成することができないので、ｎ側電極はｐ側電極と同じ側の主面に形成される。たとえば、一部領域のｐ型半導体層及び発光層をエッチングにより除去して、ｎ型窒化物半導体層を部分的に露出させ、その露出領域上にｎ側電極を形成している。
しかしながら、このような構成では、ｎ型窒化物半導体層においてｎ側電極が形成された部分に電流が集中するという問題があった。
また、ｎ側電極やｐ側電極は、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉなどの金属材料を用いて比較的厚く形成されるので、発光層から放出される光は、ｎ側電極やｐ側電極を透過することはできずに一定の反射率で反射される。そのため、ｎ側電極やｐ側電極での光吸収により、窒化物半導体発光素子の光取出し効率の損失が大きいという問題があった。
そこで、特許文献１では、ｎ側電極やｐ側電極による光の吸収を抑制するため、ｎ側電極およびｐ側電極の直下に透明導電膜を設けることによって光取出し効率を高めるという提案がなされている。
しかしながら、このような電極配置をした窒化物半導体発光素子をフェイスアップ実装する際には、ワイヤボンドするために、ｎ側電極及びｐ側電極が一定の実装用面積を必要とする。特に、ｎ側電極に一定の接続用面積を確保するためには、その確保する面積に応じて、ｎ型窒化物半導体層の露出領域をとる必要があり、導電性基板を用いて基板の裏面に電極を形成するいわゆる上下電極構造の発光素子に較べ、同等の光出力を得ようとすると、チップサイズの大型化を招くという問題があった。また、チップサイズを大きくしない場合には、ｎ型窒化物半導体層の露出領域を広くした分だけ、窒化物半導体発光素子の発光面積が狭くなるため、窒化物半導体発光素子の光の取り出し効率が悪くなるという問題が生じるが、このような問題に関して何ら考慮されていない。
また、光の取り出し効率に関して、特許文献１では、ｎ側電極及びｐ側電極の下には、電流拡散層として機能する第１透明電極層と、ｎ側電極やｐ側電極による光吸収を抑制するための第２透明電極層とが別々に形成されている。さらに、ｎ型半導体層とｐ型半導体層の仕事関数がそれぞれ異なるので、ｎ側電極の下とｐ側電極の下とでは、電極と透明電極層との間のオーミックコンタクトをとるためにそれぞれ異なる前処理工程が必要となる。そのため、工程数が増加して製造プロセスが複雑化し、また、製造コストの増加も招くという問題があった。
そこで、特許文献２では、基板上に形成された下部半導体層と、前記下部半導体層のエッジ領域の少なくとも一部が露出されるように前記下部半導体層の上部に配置された上部半導体層と、前記上部半導体層の一部領域上に絶縁層を介して形成され、前記下部半導体層に電流を供給するために形成された第１の電極と、前記上部半導体層の他の一部領域上に前記上部半導体層に電流を供給するために形成された第２の電極と、前記第１の電極から延長され、前記露出された下部半導体層の少なくとも一部に至るように形成された第１の電極の延長部と、を含む発光ダイオードが開示されている。
特許文献２の発光ダイオードによれば、下部半導体層に電流を供給するための電極及び延長部を形成するとき、これらを絶縁層を介して上部半導体層上に形成している。これによって、電極及び延長部を形成するためにメサエッチングによって除去される半導体層の面積の減少に伴う発光面積の減少を抑制することができるとされている。
特開２００５−３１７９３１号公報 特開２０１１−１３９０３７号公報
しかしながら、特許文献２に記載の発明の構成では、電極裏面側（半導体層と対向する側）での発光層からの光の反射が不十分であり、外部への光取出し効率が思ったほど向上しないという課題があった。特許文献２では、この課題を解決するために、電極と半導体層との間に形成する絶縁膜を多層構造にしたり、ＤＢＲ構造の絶縁層をさらに含む構造にしたりすることにより、電極裏面側での反射率を高めることができることが開示されているが、このような多層構造を新たに追加すると、製造工程の複雑化を招くことになり、工数の増加や歩留まりの低下を招く要因となり好ましくないという課題があった。
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、チップサイズを大きくすることなく、発光面積を最大限に確保するとともに、電極下での発光層からの光の反射率を改善し、外部への光の取り出し効率をより一層改善することができる窒化物半導体発光素子、および従来の製造工程を大きく変えることのない窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の窒化物半導体発光素子は、基板と、基板上に形成された第１導電型窒化物半導体層と、第１導電型窒化物半導体層上に形成された活性層と、活性層上に形成された第２導電型窒化物半導体層と、第２導電型窒化物半導体層と活性層の一部が除去されて露出した第１導電型窒化物半導体層上の露出部と、第２導電型窒化物半導体層上の一部領域に形成された第１の電流非注入層と、第１の電流非注入層上に形成された第１の電流拡散層と、第２導電型窒化物半導体層上の他の領域に形成された第２の電流拡散層と、第１の電流拡散層上に形成された第１の電極と、第２の電流拡散層上に形成された第２の電極と、第１の電極から延伸され、第１導電型窒化物半導体層上の露出部の一部に至るように形成された第１の電極の延伸部とを含むことを特徴とする。
また、本発明の窒化物半導体発光素子は、第２導電型窒化物半導体層の他の領域と第２の電流拡散層との間に形成された第２の電流非注入層をさらに含むことを特徴とする。
また、本発明の窒化物半導体発光素子は、第２の電極から延伸され、第２導電型窒化物半導体層上に形成された第２の電極の延伸部をさらに含むことを特徴とする。
また、本発明の窒化物半導体発光素子は、第１の電流非注入層が、第２導電型窒化物半導体層上の一部領域と、第１導電型窒化物半導体層上の露出部の一部領域と、に形成されることを特徴とする。
また、本発明の窒化物半導体発光素子は、第１の電流拡散層は、第２導電型窒化物半導体層の一部領域上にのみ形成されていることを特徴とする。
また、本発明の窒化物半導体発光素子は、第１の電流拡散層は、第１の電極および第１の電極の延伸部の下部に形成されていることを特徴とする。
また、本発明の窒化物半導体発光素子は、第１の電流拡散層が、前記第２導電型窒化物半導体層の上面から前記第１導電型窒化物半導体層上の露出部まで達するように形成された段差部において、前記第１の電極の下部と前記第１の電極の延伸部の下部とに分離されて形成されることを特徴とする。
さらに上記目的を達成するために、本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法は、第１の電流拡散層と第２の電流拡散層とは同時に形成されることを特徴とする。
また、本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法は、第１の電流非注入層と第２の電流非注入層とは同時に形成されることを特徴とする。
上記構成によれば、第１導電型窒化物半導体層と電気的に接続される第１の電極の一部を、第１の電流非注入層を介して第２導電型窒化物半導体層の第１領域上の一部に形成することにより、第１の電極の形成による発光面積の減少を最小限に止めることができ、また、窒化物半導体層と第１および第２の電極との間に第１および第２の電流非注入層を設けた上に第１および第２の電流拡散層を設けることにより第１および第２の電極下での電流拡散層に起因する光吸収をさらに低減できる。よって、チップサイズを大きくすることなく、発光面積を最大限に確保するとともに、第１および第２の電極下での発光層からの光の反射率を改善し、外部への光の取り出し効率をより一層改善することができる窒化物半導体発光素子を容易に得ることができる。
また、第１および第２の電極の下にＤＢＲ膜などの複数層を形成する必要がなく、また、第１および第２の電流拡散層や第１および第２の電流非注入層を同時に形成することで、複雑な成膜工程を追加することなく窒化物半導体発光素子からの光取出し効率を改善できるので、従来と同様の作業工程、工数で、高歩留り、高信頼性の窒化物半導体発光素子を得ることができる。
本発明によれば、チップサイズを大きくすることなく、発光面積を最大限に確保して、光の取り出し効率をより一層改善することができる窒化物半導体発光素子、及び窒化物半導体発光素子の製造方法を容易に得ることができる。
また、窒化物半導体層と電極との間に電流非注入層を設けた上に電流拡散層を設けることにより電極下での光吸収を低減できる。よって、チップサイズを大きくすることなく、発光面積を最大限に確保するとともに、電極下での発光層からの光の反射率を改善し、外部への光の取り出し効率をより一層改善することができる窒化物半導体発光素子を容易に得ることができる。
さらに、第２導電型窒化物半導体層の上部に形成される第１の電極の下に第２の電流拡散層を形成しないので、従来第２導電型窒化物半導体層の上部略前面に形成されていた第２の電流拡散層による光吸収の低減も実現することができる。
また、電極下にＤＢＲ構造等の多層構造を設ける必要がないので、従来の簡便な製造工程を利用することが可能である。
第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の外部との接続形態を示す断面図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体積層部の形成工程を説明するための断面構造図である。 第１の実施形態に係る電流非注入層の形成工程を説明するための断面構造図である。 第１の実施形態に係る電流拡散層の形成工程を説明するための断面構造図である。 第１の実施形態に係るｎ側電極及びｐ側電極の形成工程を説明するための断面構造図である。 第１の実施形態に係る保護膜の形成工程を説明するための断面構造図である。 第１の実施形態に係る保護膜の形成工程を説明するための断面構造図である。 第２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の外部との接続形態を示す断面図である。 第３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面構造図である。 第３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の外部との接続形態を示す断面図である。 第４の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第４の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第４の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の電流非注入層の厚さがｎ電極下における発光層からの光の反射率に与える影響を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の電流非注入層の厚さが光出力に与える影響を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の電流非注入層の厚さが電流リーク不良率に与える影響を示すグラフである。 第５の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第５の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第５の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 第６の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第６の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第６の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 第７の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第７の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第７の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 第８の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第８の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第８の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 第９の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第９の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第９の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 第１０の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１０の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１０の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 第１１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 第１２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。 第１３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。 第１３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
また、本実施形態に係る発明の図面において、長さ、幅、及び厚さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。また、以下より、同一の構成については同一の符号を付してその説明は省略するものとする。
［第１の実施形態］
図１Ａは本実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図である。また、図１Ｂは本実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。なお、図１Ａは、図１ＢのＡ−Ｂ線、Ｃ−Ｄ線、Ｅ−Ｆ線、Ｇ−Ｈ線における縦断面を示している。先ず、図１Ａ及び図１Ｂを参照して、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子１の構造を説明する。
図１Ａに示すように、窒化物半導体発光素子１は、基板１１と、窒化物半導体積層部１２と、電流非注入層１３と、電流拡散層１４と、保護膜１５と、ｎ側電極１７ａ（第１の電極）と、ｐ側電極１７ｂ（第２の電極）と、を備えている。また、窒化物半導体積層部１２は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を用いて形成される複数のエピタキシャル層で構成されている。具体的には、窒化物半導体積層部１２は、バッファ層と、ｎ型窒化物半導体層と、活性層と、ｐ型窒化物半導体層とを少なくとも含んで構成されている。
なお、本実施形態において、ｎ型窒化物半導体層は本発明の第１導電型半導体層の一例であり、ｐ型窒化物半導体層は本発明の第２導電型半導体層の一例である。
基板１１は、たとえばサファイア基板であり、（０００１）面方位の主面を有している。基板１１の一方の主面には、複数の基板凸部（図示せず）が形成されている。この基板凸部は略円錐台状又は略円錐状をしている。基板１１の主面の法線方向における基板凸部の高さはたとえば０．６μｍである。また、基板１１の主面の法線方向からみた平面視において、基板１１の主面での基板凸部の平面形状は、たとえば直径１μｍの円形となっている。また、基板１１の主面の法線方向からみた平面視において、基板１１の主面での各基板凸部の平面形状の中心が仮想の正三角形の各頂点に位置するとともに、この仮想の正三角形の３辺の方向に配列するように、各基板凸部が規則的に配置されている。また、各基板凸部間のピッチはたとえば２μｍである。このように、基板１１の主面に複数の基板凸部を形成すると、該主面上に窒化物半導体積層部１２を積層させたとき、窒化物半導体発光素子１の内部量子効果及び光取り出し効率を向上させることができる。
基板１１の主面上には、窒化物半導体積層部１２が積層されている。具体的には、ＡｌＮを用いて形成されるバッファ層を介して、ｎ型窒化物半導体層が積層されている。このｎ型窒化物半導体層は、ＧａＮを用いて形成される下地層と、Ｓｉをドープしたｎ型ＧａＮを用いて形成されるコンタクト層とを含んで構成されている。下地層の厚さはたとえば厚さ９μｍであり、コンタクト層の厚さはたとえば２μｍである。また、コンタクト層のキャリア濃度はたとえば約６×１０１８ｃｍ−３である。また、ｎ型窒化物半導体層の上には、活性層が積層されている。この活性層は、井戸層と障壁層とが交互に複数回繰り返し積層された多重量子井戸構造を有している。本実施形態では、たとえば井戸層はｎ型Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎを用いて形成され、その厚さはたとえば厚さ３．５ｎｍである。また、障壁層はＳｉドープＧａＮを用いて形成され、その厚さはたとえば６ｎｍである。活性層の上には、ｐ型窒化物半導体層が積層されている。
また、ｐ型窒化物半導体層の上面の一部領域には、たとえばＳｉＯ２（ｎＳｉ＝１．４５）などの透明誘電体材料を用いて、第１および第２の電流非注入層１３ａ、１３ｂが形成されている（図１Ａ参照）。なお、以下では、ｐ型窒化物半導体層の上面において第１の電流非注入層１３ａが形成される領域を第１領域、第２の電流非注入層１３ｂが形成される領域を第２領域と呼ぶ。
この第２領域では、窒化物半導体積層部１２の主面の垂直上方（たとえば図１ＡのＺ方向）から見た平面視において、ｐ側電極１７ｂと第２の電流非注入層１３ｂとは略重なる。そのため、ｐ側電極１７ｂからの電流が、発光層からの光を透過しないｐ側電極１７ｂの真下にある第２領域には流れ込まず、第２領域以外の発光に寄与する領域に流れ込むことになる。よって、窒化物半導体発光素子１の光取り出し効率を向上させることができる。
また、第２の電流非注入層１３ｂは、ｐ型窒化物半導体層よりも屈折率の低い材料を用いて形成されているため、活性層から放出されてｐ側電極１７ｂに向かう光が、ｐ側電極１７ｂに入射する前に、ｐ型窒化物半導体層と第２の電流非注入層１３ｂとの間の界面で全反射しやすくなっている。たとえば、活性層から放出されてｐ側電極１７ｂに向かう光がｐ型窒化物半導体層から第２の電流非注入層１３ｂに入射するとき、この光の入射角がｐ型窒化物半導体層と第２の電流非注入層１３ｂとの間の界面での全反射条件の臨界角よりも大きい場合には、この光はｐ型窒化物半導体層第と第２の電流非注入層１３ｂとの間の界面にて全反射される。従って、ｐ側電極１７ｂによる、活性層から放出される光の吸収を抑制することができる。
また、第２の電流非注入層１３ｂを含むｐ型窒化物半導体層の第２領域上には、第２の電流拡散層１４ｂが積層されている。この第２の電流拡散層１４ｂは、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウム錫酸化物）を用いて形成される透明導電膜であり、その厚さはたとえば１３０ｎｍである。なお、電流拡散層１４の厚さは、１００ｎｍ〜３４０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。電流拡散層１４の厚さが１００ｎｍよりも薄いと、電流拡散層１４のシート抵抗が上昇して、窒化物半導体発光素子１の駆動電圧が高くなる。一方、電流拡散層１４の厚さが３４０ｎｍより厚いと、窒化物半導体発光素子１の駆動電圧を低減させることはできるが、活性層から放出される光を第２の電流拡散層１４ｂが活性層からの光を吸収する度合いが増し、窒化物半導体発光素子１の光出力が低下してしまう。
また、窒化物半導体積層部１２の主面の垂直上方（Ｚ方向）からみた平面視において、窒化物半導体積層部１２の周縁部には、エッチングにより段差部１８が形成されており、この段差部１８は電流非注入層１３で覆われている（図１Ａ及び図１Ｂ参照）。
また、段差部１８の深さは、ｐ型窒化物半導体層の上面からＺ方向にｎ型窒化物半導体層に達している。また、段差部１８において、ｎ型窒化物半導体層では、エッチング処理などにより、その上面から予め定められた深さまでの部分が除去されている。
また、窒化物半導体積層部１２の上面、段差部１８上には、保護膜１５が形成されている。この保護膜１５は、たとえばＳｉＯ２などを用いて形成される透明誘電体膜である。
また、保護膜１５には、エッチングにより、第１開口及び第２開口が形成されている。第１開口には、外部との電気的接続用のｎ側電極１７ａが設けられ、第２開口には、外部との電気的接続用のｐ側電極１７ｂが設けられており、それぞれワイヤーボンディング１９ａ、１９ｂなどにより外部と電気的に接続される（図２参照）。
一方、第１領域では、窒化物半導体積層部１２の主面の垂直上方（たとえば図１ＡのＺ方向）から見た平面視において、ｎ側電極１７ａと第１の電流非注入層１３ａとは略重なる。また、第１領域側の段差部１８では、第１の電流非注入層１３ａを介して、ｎ型窒化物半導体層の上に延伸してｎ側電極１７ａが形成されている。このｎ側電極１７ａは、この延伸部１７ｃでｎ型窒化物半導体層と電気的に接続されている。つまり、ｎ側電極１７ａは、第１の開口で外部との電気的接続を行い、第１の電流非注入層１３ａにより第２領域とは電気的に分離され、第１領域側の段差部１８を介して電流拡散層１４の上部にも延伸形成されている。
こうすれば、外部との接続に必要なｎ側電極１７ａの形成のためのｐ型窒化物半導体層の堀込除去による発光面積の減少を最小限に止めることができる。よって、チップサイズ（特に窒化物半導体発光素子１の主面の面積）を大きくすることなく、発光面積を最大限に確保して、光の取り出し効率をより一層改善することができる窒化物半導体発光素子１を容易に得ることができる。さらに、第２の電流拡散層１４ｂとｐ型窒化物半導体層との接触面積も最大限に確保することができるので、窒化物半導体発光素子１の駆動電圧の低減も実現することができる。
また、窒化物半導体積層部１２とｎ側電極１７ａとの間は、第１の電流非注入層１３ａにより電気的に分離されており、さらにｎ側電極１７ａが形成されるｐ型窒化物半導体層の第１領域上には第２の電流拡散層１４ｂが形成されていないので、ｎ側電極１７ａは、活性層、ｐ型窒化物半導体層、及び第２の電流拡散層１４ｂと ショートすることがない。また、第１の電流非注入層１３ａの屈折率（たとえばｎＳｉ＝１．４５）はｐ型窒化物半導体層の屈折率よりもはるかに低いため、活性層から放出されてｎ側電極１７ａに向かう光が、ｎ側電極１７ａに入射する前に、ｐ型窒化物半導体層と第１の電流非注入層１３ａとの間の界面で全反射しやすくなっている。たとえば、活性層から放出されてｎ側電極１７ａに向かう光がｐ型窒化物半導体層から第１の電流非注入層１３ａに入射するとき、この光の入射角がｐ型窒化物半導体層と第１の電流非注入層１３ａとの間の界面での全反射条件の臨界角よりも大きい場合には、この光はｐ型窒化物半導体層第と第１の電流非注入層１３ａとの間の界面にて全反射される。従って、ｎ側電極１７ａによる、活性層から放出される光の吸収を抑制することができる。
また、第１の電流非注入層１３ａを含むｐ型窒化物半導体層の第１領域上には、第１の電流非注入層１３ａよりも屈折率が高い第２の電流拡散層１４ｂは形成されておらず、ｎ側電極１７ａとの短絡も起こりにくい構成となっている。
一方、第１の電流拡散層１４ａは第１の電流非注入層１３ａ上のｎ側電極１７ａの直下に形成されている。第１の電流拡散層１４ａは第２の電流拡散層１４ｂと同時に形成されることが望ましい。
この第１の電流拡散層１４ａは、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウム錫酸化物）を用いて形成される透明導電膜であり、その厚さはたとえば１３０ｎｍである。なお、第１の電流拡散層１４ａの厚さは、１００ｎｍ〜３４０ｎｍの範囲内にあることが好ましい第１の電流拡散層１４ａの厚さが１００ｎｍよりも薄いと、第１の電流拡散層１４ａのシート抵抗が上昇して、窒化物半導体発光素子１の駆動電圧が高くなる。一方、第１の電流拡散層１４ａの厚さが３４０ｎｍより厚いと、窒化物半導体発光素子１の駆動電圧を低減させることはできるが、活性層から放出される光を第１の電流拡散層１４ａが活性層からの光を吸収する度合いが増すが、活性層と第１の電流拡散層１４ａとの間には第１の電流非注入層１３ａが形成されているので第１の電流拡散層１４ａによる光吸収は低減される。
また、ｎ側電極１７ａおよびｐ側電極１７ｂは、第１密着層、反射電極層、第２密着層、バリア層、及び導電層が窒化物半導体積層部１２側から順に積層された多層電極構造を有している。
第１密着層及び第２密着層はたとえばＮｉを用いて形成される。また、反射電極層は、たとえばＡｌ、Ａｇ、Ｒｈなどを用いて形成され、活性層から放出される光のうち電流非注入層で反射されず透過してきた光を反射する。また、バリア層はたとえばＰｔを用いて形成される。こうすれば、Ｐｔはバリア効果が高いために、バリア層に高いバリア効果を得ることができる。また、導電層は、たとえばＡｕなどの電気伝導率の高い材料を用いて形成される。
なお、本実施形態では、段差部１８で、エッチング処理などにより外部に露出した活性層は既に電流非注入層１３で覆われているので、保護膜１５の形成は必須ではないが、保護膜１５を電流非注入層１３や電流拡散層１４と、窒化物半導体発光素子１の外部（封止樹脂で覆われていたり大気中である場合が多い）環境との中間の屈折率を有する材料で形成することにより、外部への光取出しがより容易になるという効果がある。
次に、第１実施形態に係る窒化物半導体発光素子１の製造方法について説明する。図３Ａ〜図３Ｆは、第１実施形態に係る窒化物半導体発光素子１の各製造工程を説明するための図である。図３Ａは窒化物半導体積層部の形成工程を説明するための断面構造図である。また、図３Ｂは電流非注入層の積層工程を説明するための断面構造図である。また、図３Ｃは電流拡散層の形成工程を説明するための断面構造図である。また、図３Ｄはｎ側電極及びｐ側電極の形成工程を説明するための断面構造図である。また、図３Ｅ、図３Ｆは保護膜の形成工程を説明するための断面構造図である。
まず、（０００１）面方位の主面を有する基板１１を準備する。この基板１１はたとえばサファイアで構成される。そして、基板１１の主面に、フォトリソグラフィやエッチングにより、複数の凸部（図示せず）を形成した。このような凸部は、凸部を形成すべき部分を除いて基板１１の表面上にフォトレジストマスクを形成し、例えば、ＢＣｌ３、Ｃｌ２及びＡｒの混合ガスなどのハロゲン系ガスを用いたＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）等のエッチングを行うことで、形成することができる。そして、複数の凸部が形成された基板１１の主面上にたとえば、ＭＯＣＶＤ法により、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１ ）で構成される複数のエピタキシャル層を順次積層して、窒化物半導体積層部１２を形成した。
具体的には、有機金属結晶成長法や分子線結晶成長法などを用いて、基板１１の主面上に、ＡｌＮで構成されるバッファ層を積層した。その後、基板温度が約１０００℃である条件下にて、ｎ型窒化物半導体層（第１導電型窒化物半導体層）として、ＧａＮで構成される下地層（不図示）と、Ｓｉをドープしたｎ型ＧａＮで構成されるコンタクト層とを順次積層した。下地層の厚さはたとえば９μｍであり、コンタクト層の厚さはたとえば２μｍである。また、コンタクト層のキャリア濃度はたとえば約６×１０１８ｃｍ−３とした。そして、基板温度が約８９０℃である条件下にて、ｎ型窒化物半導体層の上に、Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎで構成される井戸層と、ＳｉがドープされたＧａＮで構成される障壁層とを交互に６回繰り返し積層して、活性層を積層した。活性層の上には、ｐ型窒化物半導体層（第２導電型窒化物半導体層）を形成した。
次に、フォトリソグラフィ法などを用いて、エッチングにより窒化物半導体積層部１２の一部領域を部分的に除去した。具体的には、窒化物半導体積層部１２の主面の垂直上方（Ｚ方向）からみた平面視において、ｐ型窒化物半導体層の一部、活性層およびｐ型窒化物半導体層の周縁部の全てに沿う周縁近傍領域をｎ型窒化物半導体層が露出するまでエッチングにより除去して、段差部１８を形成した。また、このエッチング処理では、エッチング深さがｎ型窒化物半導体層の上面から所定の深さに達するまで行った。そのため、窒化物半導体積層部１２の主面の垂直上方（Ｚ方向）から平面視すると、段差部１８では、ｎ型窒化物半導体層が露出した状態となった。
次に、図３Ｂに示すように、窒化物半導体積層部１２の上に電流非注入層１３を積層した。この電流非注入層１３には、たとえばＳｉＯ２などの屈折率が比較的低い透明誘電体材料を用いた。
電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて、窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去して第１の電流非注入層１３ａと第２の電流非注入層１３ｂとに分離形成した。
次に、図３Ｃに示すように、電流非注入層１３および窒化物半導体積層部１２の上に、スパッタにより、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で構成される電流拡散層１４を積層した。電流拡散層１４の厚さはたとえば１３０ｎｍとした。なお、電流拡散層１４の厚さは１００〜３４０ｎｍの範囲内であればよい。また、このとき測定した電流拡散層１４のシート抵抗は約２００Ω／□であった。
電流拡散層１４を成膜した後、酸素２％と窒素９８％の混合ガス雰囲気中で基板温度が６００℃である条件下にて、１０分の第１アニール処理を行った。第１アニール処理を行った後に、電流拡散層１４の透過率を測定したところ、波長４５０ｎｍの光に対する透過率が９４％以上に高められていた。
第１アニール処理の終了後、電流拡散層１４を一旦大気に曝した後、再び炉内に戻し、真空雰囲気中で基板温度が５００℃である条件下にて、５分の第２アニール処理を行った。第２アニール処理を行った後に、電流拡散層１４のシート抵抗を測定したところ、１１Ω／□まで低下していた。このように、この第２アニール処理を施すことにより、電流拡散層１４として形成したＩＴＯ透明導電膜のシート抵抗を低下させることができる。
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、窒化物半導体積層部１２の周縁部と、窒化物半導体積層部１２の主面上の第２の領域および第１の電流非注入層１３ａ上に形成された電流拡散層１４以外をエッチングにより除去して、第１の電流拡散層１４ａと第２の電流拡散層１４ｂとを分離形成した。
次に、図３Ｄに示すように、電子線蒸着法およびリフトオフ法を用いて、第１領域において、第１の電流非注入層１３ａの上部の第１の電流拡散層１４ａの上にｎ側電極１７ａを形成するとともに、ｎ型窒化物半導体層の露出面上にｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃを形成した。なお、これらの電極部は、第１領域の段差部１８上に形成された第１の電流非注入層１３ａ上に形成されたｎ側電極１７ａで導通している。同時に、第２の電流非注入層１３ｂ上に形成された第２の電流拡散層１４ｂ部分の上にｐ側電極１７ｂを形成した。
具体的には、たとえば、フォトリソグラフィ法を用いて、窒化物半導体積層部１２の主面全面にフォトレジストを形成後、電極を形成する領域に形成されたフォトレジストのみを除去してフォトレジストパターンを形成した。
そして、電子線蒸着法により、窒化物半導体積層部１２の主面全面に、第１密着層、反射電極層、第２密着層、バリア層および導電層を順次積層した。その後、リフトオフ法により、フォトレジスト上に形成された第１密着層、反射電極層、第２密着層、バリア層および導電層をフォトレジストパターンごと除去した。
このようにして、第１密着層、反射電極層、第２密着層、バリア層および導電層を含んで構成されるｎ側電極１７ａとｐ側電極１７ｂとを同時に形成した。
次に、図３Ｅに示すように、プラズマＣＶＤやスパッタなどにより、たとえばＳｉＨ４及び酸素を含んで構成される混合ガス雰囲気中にてたとえばＳｉＯ２で構成される保護膜１５を形成した。具体的には、窒化物半導体積層部１２の主面の垂直上方からみた平面視においてｎ側電極１７ａ及びｐ側電極１７ｂが形成される領域を除く電流拡散層上、及びｎ側電極１７ａ及びｐ側電極１７ｂの上面及び段差部１８を有する側面に保護膜１５を形成した。また、このとき、ＳｉＨ４ガスの流量や酸素ガスの流量などを調節して、保護膜１５の屈折率ｎ１５が電流非注入層の屈折率ｎ１３および電流拡散層の屈折率ｎ１４よりも小さくなるように（ｎ１５＜ｎ１３、ｎ１５＜ｎ１４）、保護膜１５を形成した。なお、電流非注入層の屈折率ｎ１３と電流拡散層の屈折率ｎ１４との屈折率の関係は、ｎ１３＜ｎ１４なので、ｎ側電極１７ａおよびｐ側電極１７ｂのいずれの電極下でも全反射する割合が高くなる。
保護膜１５を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて、ｎ側電極１７ａ及びｐ側電極１７ｂの上面に開口を形成した。
以上により、図３Ｆに示すように、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子１を得ることができる。
表１に本願発明の第１の実施形態により作製したｎ電極下における発光層からの光の反射率を実施例として、引用文献２に記載の発光素子の構成の場合での反射率を比較例として示す。
Figure 0006189525
表１から明らかなように、窒化物半導体層と電極との間に電流非注入層を設けた上に電流拡散層を設けることにより電極下での光吸収を低減できる。
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図、図５は、第２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の外部との接続形態を示す断面図である。
第１の実施形態では、ｎ側電極領域において、電流非注入層１３上から段差部１８を経てｎ型窒化物半導体露出面まで電流拡散層１４の一部を形成したが、本実施形態では、窒化物半導体積層部１２上の電流非注入層１３上にのみ電流拡散層１４を形成しているところが異なる。
［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図、図７は、第３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の外部との接続形態を示す断面図である。
本実施形態では、ｎ側電極形成部の全面に電流拡散層１４を形成しているところが異なる。
［第４の実施形態］
図８及び図９は第４の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図１０は第４の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図８は図１０のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図９は図１０のＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。
第４の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図８〜図１０に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流非注入層１３ｃと、を同時に分離形成した。
第１の電流非注入層１３ｃは、図１０におけるＸ方向に沿って所定の間隔を設けて点在するように形成される。複数の第１の電流非注入層１３ｃは各々、図１０におけるＺ方向から見て矩形状をなし、図１０におけるＹ方向から見て台形状をなす（図９参照）。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは第１の電流非注入層１３ｃの上方で、点在する複数の第１の電流非注入層１３ｃを跨るようにＸ方向に沿って直線をなす帯状に延びる。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは点在する複数の第１の電流非注入層１３ｃの間の箇所や、Ｘ方向の両端部においてｎ型窒化物半導体層と接触して導通する。
本実施形態は、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の一部領域に第１の電流非注入層１３ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。
例えば、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流非注入層を形成しない場合、発光層からの光の反射率は８０．１％となる。これに対して、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に部分的に第１の電流非注入層１３ｃを形成すると、発光層からの光の反射率が９３．８％となり、反射率が向上する。なお、これら反射率の数値はシミュレーションで得られた結果であり、以下の実施形態においても同様である。
ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に複数の第１の電流非注入層１３ｃを並べて形成することで、印加電圧値を変えずに光出力を向上させることができる。光出力はｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の複数の第１の電流非注入層１３ｃ各々の、図１０におけるＸ方向の幅（Ｗ）とピッチ（Ｐ）とを変えることで調整することができる。そして、Ｗ／Ｐ≒０．５なる関係のときに最大の光出力を得ることができる。
窒化物半導体積層部１２と第１の電流非注入層１３ｃとの界面における光反射効果により、本実施形態の光出力の向上効果の大部分が規定できる。本実施形態では、第１の電流非注入層１３ｃの内側に入り込む光を効率良く再び窒化物半導体積層部１２側へと取り出すために、第１の電流非注入層１３ｃの図１０におけるＹ方向から見た断面形状が台形をなすように構成した（図９参照）。しかしながら、第１の電流非注入層１３ｃの形状はこれに限定されるわけではなく、図９における上面が半球状などの曲面を有する形状であったり、三角錐形状をなしていたりしても良い。
このようにして、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に対する第１の電流非注入層１３ｃによる被覆率を増加させることで比較的高い反射率が得られる面積が増加し、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が向上する。
ここで、本発明の実施形態に係る窒化物半導体発光素子１の電流非注入層１３の詳細な構成について、図１１〜図１３を用いて説明する。
図１１は電流非注入層１３の厚さがｎ電極下における発光層からの光の反射率に与える影響を示すグラフである。図中、電流非注入層が無い場合の光の反射率を破線で示し、電流非注入層が有る場合の光の反射率を実線で示している。図１１によれば、電流非注入層が無い場合と比較して、電流非注入層１３の厚さが少なくとも２３０〜２９０ｎｍの範囲において光の反射率が向上していることが分かる。特に、電流非注入層１３の厚さが約２７０ｎｍである場合において光の反射率が最大値に達している。
図１２は電流非注入層１３の厚さが光出力に与える影響を示すグラフである。図１２によれば、電流非注入層１３の厚さが約２７０ｎｍである場合において光出力が最大値に達していることが分かる。
図１３は電流非注入層１３の厚さが電流リーク不良率に与える影響を示すグラフである。図１３によれば、電流非注入層１３の厚さを厚くするに従って電流リーク不良率が低下していることが分かる。そして、電流非注入層１３の厚さが約２７０ｎｍになると、電流リーク不良率がほぼ０％になっている。
このような図１１、図１２及び図１３を考慮すると電流非注入層１３の厚さは、発光層からの光の反射率の最適化に関して２３０〜２９０ｎｍの範囲が好ましく、光出力及び電流リーク不良率に関して２５０〜２９０ｎｍの範囲が好ましい。そして、より好ましくは電流非注入層１３の厚さを約２７０ｎｍとすることが良い。
［第５の実施形態］
図１４及び図１５は第５の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図１６は第５の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図１４は図１６のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図１５は図１６のＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。図１４及び図１５では基板１１の描画を省略している。
第５の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図１４〜図１６に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流非注入層１３ｃと、を同時に分離形成した。
第１の電流非注入層１３ｃは、図１６におけるＸ方向に沿って直線をなして延びる帯状に形成される。なお、第１の電流非注入層１３ｃは、図１６におけるＺ方向から見た面積がｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃの面積より広い。そして、第１の電流非注入層１３ｃは、図１６におけるＹ方向の中央部がＸ方向に沿って直線状に除去される。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは除去されたＹ方向の中央部を跨ぐように第１の電流非注入層１３ｃの上方に形成され、第１の電流非注入層１３ｃと同様にＸ方向に沿って直線をなす帯状に延びる。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは第１の電流非注入層１３ｃのＹ方向の中央部が除去された箇所においてｎ型窒化物半導体層と接触して導通する。
本実施形態は、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の一部領域に第１の電流非注入層１３ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。
本実施形態においても、第４の実施形態と同様に、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流非注入層を形成しない場合と比較して発光層からの光の反射率が向上し、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が向上する。
［第６の実施形態］
図１７及び図１８は第６の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図１９は第６の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図１７は図１９のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図１８は図１９のＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。図１７及び図１８では基板１１の描画を省略している。
第６の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図１７〜図１９に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流非注入層１３ｃと、を同時に分離形成した。
第１の電流非注入層１３ｃは、図１９におけるＸ方向に沿って直線をなして延びる帯状に形成される。なお、第１の電流非注入層１３ｃは、図１９におけるＺ方向から見た面積がｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃの面積より広い。そして、第１の電流非注入層１３ｃは、図１９におけるＹ方向の中央部がＸ方向に沿って所定の間隔を設けて点在するドット状に除去される。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは第１の電流非注入層１３ｃの上方で、点在する複数の第１の電流非注入層１３ｃが除去された箇所を跨るようにＸ方向に沿って直線をなす帯状に延びる。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃはドット状に第１の電流非注入層１３ｃが除去された箇所においてｎ型窒化物半導体層と導通する。
本実施形態は、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の一部領域に第１の電流非注入層１３ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。
本実施形態においても、第４及び第５の実施形態と同様に、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流非注入層を形成しない場合と比較して発光層からの光の反射率が向上し、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が向上する。
［第７の実施形態］
図２０及び図２１は第７の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図２２は第７の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図２０は図２２のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図２１は図２２のＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。図２０及び図２１では基板１１の描画を省略している。
第７の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図２０〜図２２に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流非注入層１３ｃと、を同時に分離形成した。
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、窒化物半導体積層部１２の周縁部、窒化物半導体積層部１２の主面上の第２の領域及び第１の電流非注入層１３ａ上に形成された電流拡散層１４以外をエッチングにより除去した。これにより、第１の電流拡散層１４ａと、第２の電流拡散層１４ｂと、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流拡散層１４ｃと、を同時に分離形成した。
第１の電流非注入層１３ｃ、第１の電流拡散層１４ｃ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは各々、図２２におけるＸ方向に沿って直線をなして延びる帯状に形成される。なお、第１の電流非注入層１３ｃは、図２２におけるＺ方向から見た面積がｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃの面積よりも広いパターンで形成される。さらに、第１の電流拡散層１４ｃは、図２２におけるＺ方向から見た面積が第１の電流非注入層１３ｃの面積よりも広いパターンで形成される。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは第１の電流拡散層１４ｃを介してｎ型窒化物半導体層と導通する。
本実施形態は、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の一部領域若しくは全領域に第１の電流非注入層１３ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。さらに本実施形態は、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の一部領域若しくは全領域に第１の電流拡散層１４ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。
例えば、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流非注入層及び第１の電流拡散層を形成しない場合、発光層からの光の反射率は８０．１％となる。これに対して、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に部分的に第１の電流非注入層１３ｃ及び第１の電流拡散層１４ｃを形成すると、発光層からの光の反射率が９５．６％となり、反射率が向上する。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の全体を第１の電流非注入層１３ｃ及び第１の電流拡散層１４ｃで被覆することができ、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の全体をより一層反射率が高い構造にすることが可能である。したがって、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率を向上させることができる。さらに、第１の電流拡散層１４ｃで電流拡散を行うため、電圧の上昇を抑制することが可能である。
［第８の実施形態］
図２３及び図２４は第８の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図２５は第８の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図２３は図２５のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図２４は図２５のＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。図２３及び図２４では基板１１の描画を省略している。
第８の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図２３〜図２５に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流非注入層１３ｃと、を同時に分離形成した。
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、窒化物半導体積層部１２の周縁部、窒化物半導体積層部１２の主面上の第２の領域及び第１の電流非注入層１３ａ上に形成された電流拡散層１４以外をエッチングにより除去した。これにより、第１の電流拡散層１４ａと、第２の電流拡散層１４ｂと、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流拡散層１４ｃと、を同時に分離形成した。
第１の電流非注入層１３ｃ、第１の電流拡散層１４ｃ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは各々、図２５におけるＸ方向に沿って直線をなして延びる帯状に形成される。そして、図２４及び図２５に示すように、第８の実施形態の第１の電流非注入層１３ｃ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは各々、第１の電流拡散層１４ｃに対するＸ方向の長さが、第７の実施形態の第１の電流非注入層１３ｃ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ（図２１及び図２２参照）よりも短い。
本実施形態は、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の一部領域若しくは全領域に第１の電流非注入層１３ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。さらに本実施形態は、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の一部領域若しくは全領域に第１の電流拡散層１４ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。
本実施形態においても、第７の実施形態と同様に、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流非注入層及び第１の電流拡散層を形成しない場合と比較して発光層からの光の反射率が向上し、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が向上し、さらに電圧の上昇が抑制される。
また、第１の電流非注入層１３ｃ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃの図２５におけるＸ方向の長さを、第１の電流拡散層１４ｃのＸ方向の長さよりも比較的短くすることで、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃにおける発光層からの光の吸収、遮断を軽減させることができる。これにより、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率を一層向上させることが可能になる。
［第９の実施形態］
図２６及び図２７は第９の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図２８は第９の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図２６は図２８のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図２７は図２８のＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。図２６及び図２７では基板１１の描画を省略している。
第９の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図２６〜図２８に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、第１の電流非注入層１３ｃと、を同時に分離形成した。第１の電流非注入層１３ａ及び第１の電流非注入層１３ｃはｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成される。
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、窒化物半導体積層部１２の周縁部、窒化物半導体積層部１２の主面上の第２の領域及び第１の電流非注入層１３ａ上に形成された電流拡散層１４以外をエッチングにより除去した。これにより、第１の電流拡散層１４ａと、第２の電流拡散層１４ｂと、第１の電流拡散層１４ｃと、を同時に分離形成した。第１の電流拡散層１４ａ及び第１の電流拡散層１４ｃはｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成される。
第１の電流非注入層１３ａ及び第１の電流非注入層１３ｃは、図２８におけるＺ方向から見た面積がｎ側電極１７ａ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃの面積よりも広いパターンで形成される。さらに、第１の電流拡散層１４ａ及び第１の電流拡散層１４ｃは、図２８におけるＺ方向から見た面積が第１の電流非注入層１３ａ及び第１の電流非注入層１３ｃの面積よりも広いパターンで形成される。
本実施形態は、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａにｎ側電極１７ａ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃを形成し、ｎ側電極１７ａ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃの下の一部領域若しくは全領域に第１の電流非注入層１３ａ及び第１の電流非注入層１３ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。さらに本実施形態は、ｎ側電極１７ａ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃの下の一部領域若しくは全領域に第１の電流拡散層１４ａ及び第１の電流拡散層１４ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。
本実施形態においても、第７の実施形態と同様に、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流非注入層及び第１の電流拡散層を形成しない場合と比較して発光層からの光の反射率が向上し、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が向上し、さらに電圧の上昇が抑制される。
［第１０の実施形態］
図２９及び図３０は第１０の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図３１は第１０の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図２９は図３１のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図３０は図３１のＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。図２９及び図３０では基板１１の描画を省略している。
第１０の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図２９〜図３１に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、ｐ型窒化物半導体層上の一部領域及びｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流非注入層１３ｃと、を同時に分離形成した。
第１の電流非注入層１３ｃは、図３１におけるＸ方向に沿って所定の間隔を設けて点在するように形成される。第１の電流非注入層１３ｃの下方では、窒化物半導体積層部１２において、上層にｐ型窒化物半導体層を有する凸部１２ｂと、ｎ型窒化物半導体層までｐ型窒化物半導体層及び活性層が除去された露出部１２ａからなる凹部と、が各々複数形成される。窒化物半導体積層部１２の凸部１２ｂは各々、第１の電流非注入層１３ｃが形成された領域に向けて図３１におけるＹ方向に沿って櫛状に延びる。すなわち、第１の電流非注入層１３ｃの下方で、窒化物半導体積層部１２の凸部１２ｂと凹部である露出部１２ａとが交互にＸ方向に沿って並ぶ。
第１の電流非注入層１３ｃはＸ方向に沿って窒化物半導体積層部１２の凸部１２ｂを跨いで覆うようにして、隣り合う凹部（露出部１２ａ）と凹部（露出部１２ａ）との間に延びる。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは第１の電流非注入層１３ｃの上方で、点在する複数の第１の電流非注入層１３ｃを跨るようにＸ方向に沿って直線をなす帯状に延びる。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは点在する複数の第１の電流非注入層１３ｃの間の箇所（凹部）や、Ｘ方向の両端部においてｎ型窒化物半導体層と接触して導通する。
本実施形態は、ｐ型窒化物半導体層上の一部領域及びｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に第１の電流非注入層１３ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。
本実施形態においても、第４の実施形態と同様に、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流非注入層を形成しない場合と比較して発光層からの光の反射率が向上し、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が向上する。さらに、第１の電流非注入層１３ｃ下にｐ型窒化物半導体層が存在するので、発光面積の減少を抑制することが可能である。
［第１１の実施形態］
図３２及び図３３は第１１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図３４は第１１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図３２は図３４のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図３３は図３４のＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。図３２及び図３３では基板１１の描画を省略している。
第１１の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図３２〜図３４に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、ｐ型窒化物半導体層上の一部領域及びｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流非注入層１３ｃと、を同時に分離形成した。
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、窒化物半導体積層部１２の周縁部、窒化物半導体積層部１２の主面上の第２の領域及び第１の電流非注入層１３ａ上に形成された電流拡散層１４以外をエッチングにより除去した。これにより、第１の電流拡散層１４ａと、第２の電流拡散層１４ｂと、ｐ型窒化物半導体層上の一部領域及びｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流拡散層１４ｃと、を同時に分離形成した。
窒化物半導体積層部１２の凸部１２ｂは各々、第１の電流非注入層１３ｃが形成された領域に向けて図３４におけるＹ方向に沿って櫛状に延びる。すなわち、第１の電流非注入層１３ｃの下方で、窒化物半導体積層部１２の凸部１２ｂと凹部である露出部１２ａとが交互にＸ方向に沿って並ぶ。第１の電流非注入層１３ｃは図３４におけるＸ方向に沿って所定の間隔を設けて点在し、各々がＸ方向に沿って窒化物半導体積層部１２の凸部１２ｂを跨いで覆うようにして、隣り合う凹部（露出部１２ａ）と凹部（露出部１２ａ）との間に延びる。
第１の電流拡散層１４ｃは第１の電流非注入層１３ｃの上方で、点在する複数の第１の電流非注入層１３ｃを跨るようにＸ方向に沿って直線をなす帯状に延びる。第１の電流拡散層１４ｃは点在する複数の第１の電流非注入層１３ｃの間の箇所（凹部）や、Ｘ方向の両端部においてｎ型窒化物半導体層と接触して導通する。第１の電流拡散層１４ｃは、図３４におけるＺ方向から見た面積がｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃの面積よりも広いパターンで形成される。
ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは第１の電流拡散層１４ｃの上方で、第１の電流拡散層１４ｃと同様にＸ方向に沿って直線をなす帯状に延びる。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは第１の電流拡散層１４ｃを介してｎ型窒化物半導体層と導通する。
本実施形態は、ｐ型窒化物半導体層上の一部領域及びｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に第１の電流非注入層１３ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。さらに本実施形態は、ｐ型窒化物半導体層上の一部領域及びｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に第１の電流拡散層１４ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。
例えば、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流非注入層及び第１の電流拡散層を形成しない場合、発光層からの光の反射率は８０．１％となる。また、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流拡散層のみを形成した場合、発光層からの光の反射率は７５．３％となる。これらに対して、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に部分的に第１の電流非注入層１３ｃを形成し、全体的に第１の電流拡散層１４ｃを形成すると、発光層からの光の反射率が９５．６％となり、反射率が向上する。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に対する第１の電流非注入層１３ｃ及び第１の電流拡散層１４ｃによる被覆率を増加させることで比較的高い反射率が得られる面積が増加し、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が向上する。さらに、第１の電流非注入層１３ｃ下にｐ型窒化物半導体層が存在するので、発光面積の減少を抑制することが可能である。
［第１２の実施形態］
図３５及び図３６は第１２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図３７は第１２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図３５は図３７のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図３６は図３７のＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。
第１２の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図３５〜図３７に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流非注入層１３ｃと、を同時に分離形成した。
次に、前工程で電流非注入層を除去した窒化物半導体積層部１２の表面に対してエッチングにより、図３５及び図３６に示すようにその表面を粗くする加工を施した粗面部２１を形成した。粗面部２１は電流非注入層のエッチングと一括して形成しても良いし、別途マスクパターンを追加して形成しても良い。
第１の電流非注入層１３ｃ及びｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃの構成は先に説明した第４の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
本実施形態は、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下の一部領域に第１の電流非注入層１３ｃを形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。さらに本実施形態は、電流非注入層を除去した窒化物半導体積層部１２の表面を粗くする加工を施した粗面部２１を形成しているところが第１〜第３の実施形態と異なる。
本実施形態においても、第４の実施形態と同様に、ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃ下に第１の電流非注入層を形成しない場合と比較して発光層からの光の反射率が向上し、窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が向上する。さらに、電流非注入層を除去した窒化物半導体積層部１２の表面に粗面部２１を形成することでコンタクト面積が増加し、電圧を低減させることができる。
［第１３の実施形態］
図３８図３９及び図４０は第１３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の断面構造図であり、図４１は第１３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の上面図である。図３８は図４１のＡ１−Ａ２線における断面図を示し、図３９は図４１のＢ１−Ｂ２線における断面図を示し、図４０は図４１のＣ１−Ｃ２線における断面図を示す。
第１３の実施形態では、電流非注入層１３を積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて窒化物半導体積層部１２上のｎ側電極領域以外の領域及びｐ側電極形成領域以外の領域に設けられた電流非注入層をエッチングにより除去した。これにより、図３８〜図４１に示すように、第１の電流非注入層１３ａと、第２の電流非注入層１３ｂと、ｎ型窒化物半導体層上の露出部１２ａの一部領域に形成された第１の電流非注入層１３ｃと、ｐ型窒化物半導体層の露出部１２ｃの一部領域に形成された第２の電流非注入層１３ｄを同時に分離形成した。
第１の電流非注入層１３ｃは、図４１におけるＸ方向に沿って所定の間隔を設けて点在するように形成される。複数の第１の電流非注入層１３ｃは各々、図４１におけるＺ方向から見て矩形状をなし、図４１におけるＹ方向から見て台形状をなす（図３９参照）。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは第１の電流非注入層１３ｃの上方で、点在する複数の第１の電流非注入層１３ｃを跨るようにＸ方向に沿って直線をなす帯状に延びる。ｎ側電極１７ａの延伸部１７ｃは点在する複数の第１の電流非注入層１３ｃの間の箇所や、Ｘ方向の両端部においてｎ型窒化物半導体層と接触して導通する。
第２の電流非注入層１３ｄは、図４１におけるＸ方向に沿って所定の間隔を設けて点在するように形成される。複数の第２の電流非注入層１３ｄは各々、図４１におけるＺ方向から見て矩形状をなし、図４１におけるＹ方向及びＸ方向から見て台形状をなす（図３８及び図４０参照）。ｐ側電極１７ｂの延伸部１７ｄは第２の電流非注入層１３ｄの上方で、点在する複数の第２の電流非注入層１３ｄを跨るようにＸ方向に沿って直線をなす帯状に延びる。ｐ側電極１７ｂの延伸部１７ｄは点在する複数の第２の電流非注入層１３ｄの間の箇所や、Ｘ方向の両端部においてｐ型窒化物半導体層と接触して導通する。
本実施形態は、ｐ側電極１７ｂの延伸部１７ｄ下の一部領域に複数の第２の電流非注入層１３ｄを形成しているところが第４の実施形態と異なる。
一般に、ｐ側電極の延伸部下の全面に電流非注入層を形成すると、ｐ側電極の延伸部下に電流非注入層を形成しない場合と比較して、窒化物半導体発光素子の光出力は１．０ｍＷ〜３．０ｍＷ程度向上する。しかしながら、その分活性層の非発光領域が増加することになるので、窒化物半導体積層部の上面に占めるｐ側電極の割合によっては、所望の光出力を得ようとすると、発光層に注入される電流値を増加させる必要が生じるという課題がある。
本実施形態のようにｐ側電極の延伸部下の一部領域に複数の電流非注入層を形成すると、電流注入による活性層からの発光がｐ側電極の延伸部下でも可能となるとともに、電流非注入層によるｐ側電極の延伸部への戻り光の反射も同時に効率良く行うことが可能となる。また、複数の電流非注入層を設ける構造とすることにより、ｐ側電極の延伸方向での電流非注入層下への電流の回り込みも期待できるので、本実施形態を利用した場合は複数の電流非注入層の下部（の一部）での発光も期待できる。また、窒化物半導体発光素子の大面積化等に伴ってｐ側電極の延伸部を多数形成する必要がある場合は、本実施形態の構成を用いることにより、ｐ側電極の延伸部下の全面に電流非注入層を形成する場合と比較して、窒化物半導体発光素子への印加電圧の低減効果も期待できる。
本実施形態の実施例では、ｐ側電極１７ｂの延伸部１７ｄ下に部分的に第２の電流非注入層１３ｄを形成すると、ｐ側電極１７ｂの延伸部１７ｄ下に第２の電流非注入層を形成しない場合と比較して、窒化物半導体発光素子１の光出力（ｍＷ）を０．５％〜１．５％程度向上させることができる。
このように、ｐ側電極１７ｂの延伸部１７ｄ下に複数の第２の電流非注入層１３ｄを並べて形成することで、印加電圧値を変えずに光出力を向上させることができる。光出力はｐ側電極１７ｂの延伸部１７ｄ下の複数の第２の電流非注入層１３ｄ各々の、図４１におけるＸ方向の幅（Ｗ）とピッチ（Ｐ）とを変えることで調整することができる。本実施形態では、Ｗ／Ｐ≒０．５なる関係のときに最大の光出力を得ることができた。この関係は、電流拡散層による電流広がりの効果／電流拡散層での光吸収の効果と、電流非注入層によるｐ側電極での光吸収抑制とのバランスにより決まるものと考えられる。
窒化物半導体積層部１２と第２の電流非注入層１３ｄとの界面における光反射効果により、本実施形態の光出力の向上効果の大部分が規定できる。本実施形態では、第２の電流非注入層１３ｄの内側に入り込む光を効率良く再び窒化物半導体積層部１２側へと取り出すために、第２の電流非注入層１３ｄの図４１におけるＹ方向及びＸ方向から見た断面形状が台形をなすように構成した（図３８及び図４０参照）。しかしながら、第２の電流非注入層１３ｄの形状はこれに限定されるわけではなく、図３８及び図４０における上面が半球状などの曲面を有する形状であったり、三角錐形状をなしていたりしても良い。
このようにして、第２の電流非注入層１３ｄの形状、幅、ピッチ等をさらに工夫することにより、第２の電流非注入層１３ｄ下の活性層への電流の回り込みも期待でき、活性層の発光面積の増大も期待できる。
以上、本発明について実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形例が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
たとえば、基板上に積層する窒化物半導体積層部の各エピタキシャル層については、その厚さや組成などを、所望の特性に合うものに適宜組み合わせたり変更したりすることが可能である。また、上述の実施形態において、たとえば、エピタキシャル層の追加や削除、エピタキシャル層を積層する順序を一部入れ換えてもよい。また、一部のエピタキシャル層について導電型を変更してもよい。
また、上記実施形態では、第１の電流拡散層及び第２の電流拡散層や、第１の電流非注入層及び第２の電流非注入層を同時に形成しているが、工数が多くなることを除けば、これらの層を別々に形成してもそれ以外の本発明の効果を得ることができる。
本発明は、液晶表示装置のバックライトや一般的照明などに高輝度光源として用いられる発光素子などに利用することができる。
１ 窒化物半導体発光素子
１１ 基板
１２ 窒化物半導体積層部
１２ａ、１２ｃ 露出部
１２ｂ 凸部
１３ 電流非注入層
１３ａ、１３ｃ 第１の電流非注入層
１３ｂ、１３ｄ 第２の電流非注入層
１４ 電流拡散層
１４ａ、１４ｃ 第１の電流拡散層
１４ｂ 第２の電流拡散層
１５ 保護膜
１７ａ ｎ側電極（第１の電極）
１７ｂ ｐ側電極（第２の電極）
１７ｃ、１７ｄ 延伸部
１８ 段差部

Claims (9)

  1. 光取出し側にｎ側電極とｐ側電極が形成される電極配置のフェイスアップ実装される窒化物半導体発光素子であって、
    基板と、
    基板上に形成された第１導電型窒化物半導体層と、
    前記第１導電型窒化物半導体層上に形成された活性層と、
    前記活性層上に形成された第２導電型窒化物半導体層と、
    前記第２導電型窒化物半導体層と前記活性層の一部が除去されて露出した前記第１導電型窒化物半導体層上の露出部と、
    前記第２導電型窒化物半導体層上の一部領域に形成された第１の電流非注入層と、
    前記第１の電流非注入層上に形成された第１の電流拡散層と、
    前記第２導電型窒化物半導体層上の他の領域に形成された第２の電流拡散層と、
    前記第１の電流拡散層上に形成された第１の電極と、
    前記第２の電流拡散層上に形成された第２の電極と、
    前記第１の電極から延伸され、前記第１導電型窒化物半導体層上の前記露出部の一部に至るように形成された前記第１の電極の延伸部と、
    を含み、
    前記第１の電極の下には前記第２の電流拡散層を形成しないことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
  2. 前記第２導電型窒化物半導体層の他の領域と前記第２の電流拡散層との間に形成された第２の電流非注入層をさらに含む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。
  3. 前記第２の電極から延伸され、前記第２導電型窒化物半導体層上に形成された前記第２の電極の延伸部をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導体発光素子。
  4. 前記第１の電流非注入層が、前記第２導電型窒化物半導体層上の一部領域と、前記第１導電型窒化物半導体層上の前記露出部の一部領域と、に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
  5. 前記第１の電流拡散層は、前記第２導電型窒化物半導体層の一部領域上にのみ形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
  6. 前記第１の電流拡散層は、前記第１の電極および前記第１の電極の延伸部の下部に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
  7. 前記第１の電流拡散層が、前記第２導電型窒化物半導体層の上面から前記第１導電型窒化物半導体層上の露出部まで達するように形成された段差部において、前記第１の電極の下部と前記第１の電極の延伸部の下部とに分離されて形成され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。
  8. 請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法であって、前記第１の電流拡散層と前記第２の電流拡散層とは同時に形成されることを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
  9. 請求項２に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法であって、前記第１の電流非注入層と前記第２の電流非注入層とは同時に形成されることを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3447527B2 (ja) * 1996-09-09 2003-09-16 株式会社東芝 半導体発光素子およびその製造方法
JP3896704B2 (ja) * 1998-10-07 2007-03-22 松下電器産業株式会社 ＧａＮ系化合物半導体発光素子
JP4977957B2 (ja) 2004-03-29 2012-07-18 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子
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CN102779918B (zh) 2007-02-01 2015-09-02 日亚化学工业株式会社 半导体发光元件
JP5130730B2 (ja) * 2007-02-01 2013-01-30 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子
JP2010232642A (ja) 2009-03-02 2010-10-14 Showa Denko Kk Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法、並びにランプ
KR101654340B1 (ko) 2009-12-28 2016-09-06 서울바이오시스 주식회사 발광 다이오드
JP5992174B2 (ja) * 2011-03-31 2016-09-14 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子およびその製造方法
JP6299540B2 (ja) * 2014-09-16 2018-03-28 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法

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