JP6282485B2

JP6282485B2 - Semiconductor light emitting device

Info

Publication number: JP6282485B2
Application number: JP2014032766A
Authority: JP
Inventors: 吉鎬梁
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2034-02-24
Also published as: JP2015159172A

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device.

半導体発光素子は、通常、成長用基板上に、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層からなる半導体構造層を成長し、それぞれｎ型半導体層及びｐ型半導体層に電圧を印加するｎ電極及びｐ電極を形成して作製される。また、例えば、この半導体発光素子を実装基板に固定し、樹脂などで封止した後、レンズなどの集光装置を配置することによって光源装置が作製される。 In a semiconductor light emitting device, a semiconductor structure layer composed of an n type semiconductor layer, a light emitting layer and a p type semiconductor layer is usually grown on a growth substrate, and a voltage is applied to the n type semiconductor layer and the p type semiconductor layer, respectively. It is fabricated by forming an electrode and a p-electrode. For example, after fixing this semiconductor light emitting element to a mounting substrate and sealing with resin etc., a light source device is produced by arrange | positioning condensing apparatuses, such as a lens.

特許文献１には、基板上に陽極と透光性陰極とこれらに把持された発光層とを備え、当該透光性陰極の表面に光散乱層を有する発光素子が開示されている。特許文献２には、複数の半導体発光素子が溝を介して分離され、溝の内側側面上には素子から漏れ出す光を反射するための反射膜が配置された半導体発光装置が開示されている。また、特許文献３には、基板上に形成され、光導波路を有する窒化物半導体の積層構造を備え、光導波路の少なくとも一方の端面には基板の主面と垂直な方向に光を反射させる反射ミラーが形成された半導体レーザ装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a light-emitting element that includes an anode, a light-transmitting cathode, and a light-emitting layer held by these on a substrate, and has a light-scattering layer on the surface of the light-transmitting cathode. Patent Document 2 discloses a semiconductor light emitting device in which a plurality of semiconductor light emitting elements are separated through a groove, and a reflective film for reflecting light leaking from the element is disposed on the inner side surface of the groove. . Further, Patent Document 3 includes a nitride semiconductor multilayer structure formed on a substrate and having an optical waveguide, and at least one end surface of the optical waveguide reflects light in a direction perpendicular to the main surface of the substrate. A semiconductor laser device in which a mirror is formed is disclosed.

特開2010-097873号公報JP 2010-097873 A 特開2010-093127号公報JP 2010-093127 A 特開2010-003746号公報JP 2010-003746 A

例えば自動車のヘッドライトやスタジアム照明に用いられる光源は、大光量でありかつ高指向性を有することが要求される。この大光量かつ高指向性の光源を実現するためには、例えば、高輝度の発光素子及び高い集光効率の光学系を用いることが考えられる。例えば高輝度の発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる場合、大光量を得るためには素子のサイズを大きくする必要がある。レンズなどの光学系は素子サイズに応じて選定及び設計するため、素子サイズが大きくなると光学系のサイズが大きくなり、また光学系が複雑になる。一方、半導体レーザ（ＬＤ）を発光素子として用いると、素子のサイズや光学系のサイズの拡大を抑制することが可能である。しかし、半導体レーザは、その駆動電流を大きくするにつれて光出射端面が損傷することが知られている。このいわゆる光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）により、半導体レーザの光取出し効率には限界があるため、所望の輝度を得られない場合がある。 For example, a light source used for automobile headlights and stadium lighting is required to have a large amount of light and high directivity. In order to realize a light source with a large amount of light and high directivity, for example, it is conceivable to use a light emitting element with high luminance and an optical system with high light collection efficiency. For example, when a light-emitting diode (LED) is used as a high-luminance light-emitting element, it is necessary to increase the element size in order to obtain a large amount of light. Since an optical system such as a lens is selected and designed according to the element size, the size of the optical system increases and the optical system becomes complicated as the element size increases. On the other hand, when a semiconductor laser (LD) is used as a light emitting element, it is possible to suppress an increase in the size of the element or the size of the optical system. However, it is known that the light emitting end face of a semiconductor laser is damaged as the drive current is increased. Due to this so-called optical damage (COD: Catastrophic Optical Damage), the light extraction efficiency of the semiconductor laser is limited, so that a desired luminance may not be obtained.

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、光源サイズ及び光学系のサイズを大幅に抑制することが可能な高輝度な発光素子を提供することを目的としている。また、単純な構成によって所望の配光を得ることができる高性能な発光素子を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a high-luminance light-emitting element capable of significantly suppressing the light source size and the size of the optical system. It is another object of the present invention to provide a high-performance light-emitting element that can obtain a desired light distribution with a simple configuration.

本発明による半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１の半導体層、発光層及び第２の導電型を有する第２の半導体層がこの順で順次積層され、互いに対向する端面によって共振器を構成する半導体構造層と、第１の半導体層の表面から発光層に向けて窪んでおり、発光層に達しない深さを有する底部を備えた凹部と、凹部の底部に設けられた光散乱体と、を有し、凹部から光を放出することを特徴としている。
また、本発明による半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１の半導体層、発光層及び第１の導電型とは反対導電型の第２の導電型を有する第２の半導体層がこの順で順次積層され、互いに対向する端面によって共振器を構成する半導体構造層と、第１の半導体層の表面から発光層に向けて窪んでおり、発光層に達しない深さを有する底部を備えた凹部と、を有し、凹部は、凹部の底部に設けられた下段凹部と、凹部の側部に設けられた上段凹部と、からなる段差形状を有し、凹部から光を放出することを特徴としている。
また、本発明による半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１の半導体層、発光層及び第１の導電型とは反対導電型の第２の導電型を有する第２の半導体層がこの順で順次積層され、互いに対向する端面によって共振器を構成する半導体構造層と、第１の半導体層の表面から発光層に向けて窪んでおり、発光層に達しない深さを有する底部を備えた凹部と、第２の半導体層上において半導体構造層の共振方向に沿って形成され、半導体構造層のリッジ部を画定する第１の溝及び第２の溝と、を有し、凹部は、リッジ部のリッジ幅よりも大きな幅を有し、凹部から光を放出することを特徴としている。 In the semiconductor light emitting device according to the present invention, a first semiconductor layer having a first conductivity type, a light emitting layer, and a second semiconductor layer having a second conductivity type are sequentially stacked in this order, and resonance is caused by end faces facing each other. A semiconductor structure layer constituting the container, a concave portion having a bottom that is recessed from the surface of the first semiconductor layer toward the light emitting layer and has a depth that does not reach the light emitting layer, and light provided at the bottom of the concave portion A scatterer and emitting light from the recess.
The semiconductor light emitting device according to the present invention includes a first semiconductor layer having a first conductivity type, a light emitting layer, and a second semiconductor layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type. A semiconductor structure layer that is sequentially stacked in this order and forms a resonator by opposing end surfaces, and a bottom portion that is recessed from the surface of the first semiconductor layer toward the light emitting layer and has a depth that does not reach the light emitting layer. A recess having a step shape including a lower step recess provided at the bottom of the recess and an upper recess provided at a side of the recess, and emitting light from the recess. It is characterized by.
The semiconductor light emitting device according to the present invention includes a first semiconductor layer having a first conductivity type, a light emitting layer, and a second semiconductor layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type. A semiconductor structure layer that is sequentially stacked in this order and forms a resonator by opposing end surfaces, and a bottom portion that is recessed from the surface of the first semiconductor layer toward the light emitting layer and has a depth that does not reach the light emitting layer. And a first groove and a second groove that are formed on the second semiconductor layer along the resonance direction of the semiconductor structure layer and that define the ridge portion of the semiconductor structure layer. The ridge has a width larger than the ridge width and emits light from the recess.

（ａ）は実施例１に係る半導体発光素子の構造を示す斜視図であり、（ｂ）は、実施例１に係る半導体発光素子の上面図である。(A) is a perspective view which shows the structure of the semiconductor light-emitting device based on Example 1, (b) is a top view of the semiconductor light-emitting device based on Example 1. FIG. （ａ）及び（ｂ）は、実施例１の半導体発光素子の構造を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor light-emitting device of Example 1. FIG. （ａ）及び（ｂ）は、実施例１の半導体発光素子における光の進路を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the course of the light in the semiconductor light-emitting device of Example 1. FIG. 実施例１の変形例１に係る半導体発光素子の構造を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a structure of a semiconductor light emitting element according to Modification 1 of Example 1. FIG. （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例２に係る半導体発光素子の構造を示す断面図及び上面図である。(A) And (b) is sectional drawing and the top view which show the structure of the semiconductor light-emitting device based on the modification 2 of Example 1, respectively. 実施例１の変形例３に係る半導体発光素子の構造を示す上面図である。6 is a top view showing a structure of a semiconductor light emitting element according to Modification 3 of Example 1. FIG. （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例４に係る半導体発光素子の構造を示す断面図及び上面図である。(A) And (b) is sectional drawing and the top view which show the structure of the semiconductor light-emitting device which concerns on the modification 4 of Example 1, respectively. 実施例１の変形例５に係る半導体発光素子の構造を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor light emitting element according to Modification 5 of Example 1. FIG.

本願の発明者らは、共振器を用いた発光素子において、端面における光学損傷の欠点を解決することに着目し、検討した結果、本発明に至った。本願の発光素子は、共振器構造の半導体構造層において光の共振方向に垂直な方向から散乱光として光を取出すことを特徴とする。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。 The inventors of the present application paid attention to solving the defect of optical damage on the end face in a light-emitting element using a resonator, and as a result, have come to the present invention. The light-emitting element of the present application is characterized in that light is extracted as scattered light from a direction perpendicular to the resonance direction of light in a semiconductor structure layer having a resonator structure. Examples of the present invention will be described in detail below.

図１（ａ）は、実施例１の半導体発光素子１０の半導体構造層の構造を示す斜視図である。半導体発光素子１０は、ｎ型（第１の導電型の）半導体層（第１の半導体層）１１、発光層１２及びｐ型（ｎ型とは反対導電型の第２の導電型の）半導体層（第２の半導体層）１３を含む半導体構造層ＳＬを有している。ｎ型半導体層１１、発光層１２及びｐ型半導体層１３は、例えばＡｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成を有している。半導体構造層ＳＬは、ｎ型半導体層１１、発光層１２及びｐ型半導体層１３がこの順で順次積層された構造を有している。なお、本実施例においては、半導体構造層ＳＬに垂直な方向から見たとき、半導体構造層ＳＬが矩形形状を有する場合について説明する。 FIG. 1A is a perspective view showing the structure of the semiconductor structure layer of the semiconductor light emitting device 10 of Example 1. FIG. The semiconductor light emitting device 10 includes an n-type (first conductivity type) semiconductor layer (first semiconductor layer) 11, a light-emitting layer 12, and a p-type (second conductivity type opposite to the n-type) semiconductor. The semiconductor structure layer SL including the layer (second semiconductor layer) 13 is included. The n-type semiconductor layer 11, the light emitting layer 12, and the p-type semiconductor layer 13 have a composition of, for example, Al _x In _y Ga _1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). The semiconductor structure layer SL has a structure in which an n-type semiconductor layer 11, a light emitting layer 12, and a p-type semiconductor layer 13 are sequentially stacked in this order. In this embodiment, the case where the semiconductor structure layer SL has a rectangular shape when viewed from a direction perpendicular to the semiconductor structure layer SL will be described.

半導体構造層ＳＬは、互いに対向する端面ＥＳ（第１の端面ＥＳ１及び第２の端面ＥＳ２）によって共振器を構成している。以下においては、互いに対向する端面ＥＳを端面対と称する場合がある。本実施例においては、半導体構造層ＳＬは、ファブリペロー（ＦＰ）型の共振器構造を有する場合について説明する。発光層１２から放出された光は、第１の端面ＥＳ１及び第２の端面ＥＳ２によって反射を繰り返し、共振方向ＲＤに沿って共振し、増幅される。 The semiconductor structure layer SL forms a resonator by the end surfaces ES (the first end surface ES1 and the second end surface ES2) facing each other. In the following description, the end surfaces ES facing each other may be referred to as end surface pairs. In this embodiment, the case where the semiconductor structure layer SL has a Fabry-Perot (FP) type resonator structure will be described. The light emitted from the light emitting layer 12 is repeatedly reflected by the first end surface ES1 and the second end surface ES2, resonates along the resonance direction RD, and is amplified.

半導体構造層ＳＬは、ｎ型半導体層１１の表面から発光層１２に向かって窪んだ凹部１１Ａを有している。凹部１１Ａは、発光層１２に達しない深さを有する底部を備えている。凹部１１Ａは、半導体発光素子１０の光取出し部として機能する。すなわち、半導体発光素子１０は、凹部１１Ａから半導体構造層ＳＬに垂直な方向に光を放出する。また、凹部１１Ａは、半導体構造層ＳＬの上面又は下面に平行な底面を有する。 The semiconductor structure layer SL has a recess 11 A that is recessed from the surface of the n-type semiconductor layer 11 toward the light emitting layer 12. The recess 11 A includes a bottom having a depth that does not reach the light emitting layer 12. The recess 11 A functions as a light extraction portion of the semiconductor light emitting element 10. That is, the semiconductor light emitting element 10 emits light from the recess 11A in a direction perpendicular to the semiconductor structure layer SL. Further, the recess 11A has a bottom surface parallel to the upper surface or the lower surface of the semiconductor structure layer SL.

半導体構造層ＳＬのｐ型半導体層１３の表面には、半導体構造層ＳＬの共振方向ＲＤに沿って、第１の溝１３Ａ１及び第２の溝１３Ａ２からなる一対の溝１３Ａが形成されている。半導体構造層ＳＬは、この溝対１３Ａによって形成されたリッジ部１３Ｂを有している。半導体構造層ＳＬの共振器構造の幅は、リッジ部１３Ｂのリッジ幅ＲＷによって画定される。なお、凹部１１Ａ及び溝対１３Ａは、それぞれｎ型半導体層１１及びｐ型半導体層１３に反応性イオンエッチングなどのドライエッチングを行うことによって形成することができる。 A pair of grooves 13A including a first groove 13A1 and a second groove 13A2 is formed on the surface of the p-type semiconductor layer 13 of the semiconductor structure layer SL along the resonance direction RD of the semiconductor structure layer SL. The semiconductor structure layer SL has a ridge portion 13B formed by the groove pair 13A. The width of the resonator structure of the semiconductor structure layer SL is defined by the ridge width RW of the ridge portion 13B. The recess 11A and the groove pair 13A can be formed by performing dry etching such as reactive ion etching on the n-type semiconductor layer 11 and the p-type semiconductor layer 13, respectively.

図１（ｂ）は、半導体発光素子１０の半導体構造層ＳＬの上面図である。半導体発光素子１０は、上記したように、半導体構造層ＳＬのｎ型半導体層１１上に、光取出し部として凹部１１Ａが形成されている。本実施例においては、凹部１１Ａは、第１及び第２の端面ＥＳ１及びＥＳ２間の距離よりも小さい長さを有し、リッジ幅ＲＷよりも小さい幅を有している。 FIG. 1B is a top view of the semiconductor structure layer SL of the semiconductor light emitting device 10. As described above, the semiconductor light emitting element 10 has the concave portion 11A as the light extraction portion on the n-type semiconductor layer 11 of the semiconductor structure layer SL. In the present embodiment, the recess 11A has a length smaller than the distance between the first and second end faces ES1 and ES2, and a width smaller than the ridge width RW.

図２（ａ）及び（ｂ）は、半導体発光素子１０の構造を示す断面図である。図２（ａ）は、図１（ｂ）におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図に対応し、半導体発光素子１０の共振方向ＲＤに沿った断面を示している。半導体構造層ＳＬの端面対ＥＳにおける第１の端面ＥＳ１及び第２の端面ＥＳ２には、それぞれ第１の反射ミラーＭＬ１及び第２の反射ミラーＭＬ２が設けられている。第１及び第２の反射ミラーＭＬ１及びＭＬ２は互いに対向する一対の反射ミラーＭＬを構成しており、反射ミラー対ＭＬによって共振器を構成している。 2A and 2B are cross-sectional views showing the structure of the semiconductor light emitting device 10. FIG. 2A corresponds to a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 1B and shows a cross section along the resonance direction RD of the semiconductor light emitting element 10. A first reflection mirror ML1 and a second reflection mirror ML2 are provided on the first end surface ES1 and the second end surface ES2 of the end surface pair ES of the semiconductor structure layer SL, respectively. The first and second reflection mirrors ML1 and ML2 constitute a pair of reflection mirrors ML facing each other, and a resonator is constituted by the reflection mirror pair ML.

ｎ型半導体層１１上及びｐ型半導体層１３上には、それぞれｎ電極（第１の電極）１４及びｐ電極（第２の電極）１５が形成されている。本実施例においては、ｎ電極１４はｎ型半導体層１１上における凹部以外の領域全体に形成されている。また、ｐ電極１５は、ｐ型半導体層１３上において共振方向ＲＤの全域に亘って形成されている。ｐ電極１５は、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｄやこれらの合金などの反射金属を用いて形成されていることが望ましい。また、オーミックコンタクト材料として、ＩＴＯやＩＺＯなど、Ｉｎを含む透明導電性酸化物を用いてもよい。なお、図１（ａ）及び（ｂ）においては、説明上、反射ミラー対ＭＬ、ｎ電極１４及びｐ電極１５の図示を省略してある。 An n-electrode (first electrode) 14 and a p-electrode (second electrode) 15 are formed on the n-type semiconductor layer 11 and the p-type semiconductor layer 13, respectively. In this embodiment, the n-electrode 14 is formed on the entire region other than the recess on the n-type semiconductor layer 11. The p-electrode 15 is formed over the entire resonance direction RD on the p-type semiconductor layer 13. The p-electrode 15 is preferably formed using a reflective metal such as Ag, Pt, Ni, Al, Pd, or an alloy thereof. Further, as the ohmic contact material, a transparent conductive oxide containing In such as ITO or IZO may be used. In FIGS. 1A and 1B, illustration of the reflecting mirror pair ML, the n electrode 14 and the p electrode 15 is omitted for the sake of explanation.

図２（ｂ）は、図１（ｂ）におけるＷ−Ｗ線に沿った断面図である。本実施例においては、図２（ｂ）は、半導体構造層ＳＬの面内方向において共振方向ＲＤに垂直な方向における半導体発光素子１０の断面図である。本実施例においては、ｐ電極１５は、ｐ型半導体層１３のリッジ部１３Ｂ上、すなわち第１及び第２の溝１３Ａ１及び１３Ａ２間に形成されている。すなわち、ｐ電極１５はリッジ幅ＲＷと同程度の幅を有している。 FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line WW in FIG. In this embodiment, FIG. 2B is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting element 10 in the direction perpendicular to the resonance direction RD in the in-plane direction of the semiconductor structure layer SL. In this embodiment, the p-electrode 15 is formed on the ridge portion 13B of the p-type semiconductor layer 13, that is, between the first and second grooves 13A1 and 13A2. That is, the p-electrode 15 has a width approximately equal to the ridge width RW.

図３は、半導体発光素子１０において凹部１１Ａから光が取出される仕組みを説明する図である。図３は、図２（ａ）と同様の断面図であるが、一部のハッチング及び参照符号を省略してある。図３に示すように、発光層１２から放出された光は、定常状態においては、共振方向ＲＤに沿って、半導体構造層ＳＬの両端面、すなわち反射ミラーＭＬ１及びＭＬ２間で共振している。共振状態における半導体構造層ＳＬ内の光フィールドは、半導体レーザと同様に、発光層１２の近傍において高い強度を有し、発光層１２から離れると減衰する。すなわち、共振状態においては発光層１２の近傍に光が集中する。 FIG. 3 is a diagram illustrating a mechanism in which light is extracted from the recess 11 A in the semiconductor light emitting device 10. FIG. 3 is a cross-sectional view similar to FIG. 2A, but some hatching and reference numerals are omitted. As shown in FIG. 3, in a steady state, the light emitted from the light emitting layer 12 resonates between both end faces of the semiconductor structure layer SL, that is, between the reflection mirrors ML1 and ML2, along the resonance direction RD. The optical field in the semiconductor structure layer SL in the resonance state has a high intensity in the vicinity of the light emitting layer 12, as in the case of the semiconductor laser, and attenuates when it is away from the light emitting layer 12. That is, light concentrates in the vicinity of the light emitting layer 12 in the resonance state.

本実施例においては、ｎ型半導体層１１の表面において、発光層１２に向けて窪んだ凹部１１Ａが形成されている。凹部１１Ａは、共振器構造の発光層１２に向けて、ｎ型半導体層１１内に至るように形成されている。凹部１１Ａは、その底部がｎ型半導体層１１内に設けられる。この凹部１１Ａの発光層１２までの形成深さを適切に設定することによって、発光層１２の近傍の光フィールドの裾野の部分の光が取出される。これは、凹部１１Ａの底面が発光層１２に近づくにつれて、光電場のエバネッセント場がこの凹部底面に染み出るようになることに起因する。従って、凹部１１Ａの底部から、散乱光ＳＬとして光を外部に取出すことができる。 In this embodiment, a recess 11 A that is recessed toward the light emitting layer 12 is formed on the surface of the n-type semiconductor layer 11. The recess 11 A is formed so as to reach the inside of the n-type semiconductor layer 11 toward the light emitting layer 12 having the resonator structure. The bottom of the recess 11 A is provided in the n-type semiconductor layer 11. By appropriately setting the formation depth of the recess 11 A up to the light emitting layer 12, light at the base of the light field near the light emitting layer 12 is extracted. This is because the evanescent field of the photoelectric field oozes out to the bottom surface of the recess as the bottom surface of the recess 11A approaches the light emitting layer 12. Therefore, light can be taken out as scattered light SL from the bottom of the recess 11A.

具体的には、ドライエッチング等によって、凹部１１Ａの底面は、厳密には理想的な平坦ではなく粗面として形成されている。この凹部１１Ａの底面は、光フィールドに屈折率変化をもたらす。従って、凹部１１Ａの底面にて全反射する導波光の一部が、凹部１１Ａの底面の表面粗さに応じて散乱する。この散乱した光は凹部１１Ａの底面から外部に取出される。このようにして、凹部１１Ａによって、散乱光ＳＬとして、半導体構造層ＳＬに垂直な方向に光を取出すことが可能となる。 Specifically, the bottom surface of the recess 11A is formed as a rough surface rather than an ideal flat surface by dry etching or the like. The bottom surface of the recess 11A causes a change in refractive index in the optical field. Therefore, a part of the guided light totally reflected by the bottom surface of the recess 11A is scattered according to the surface roughness of the bottom surface of the recess 11A. The scattered light is taken out from the bottom surface of the recess 11A. In this way, the recessed portion 11A can extract light in the direction perpendicular to the semiconductor structure layer SL as the scattered light SL.

なお、一般的な半導体レーザの場合、共振器端面の一方の反射率をわずかに小さくし、その端面から共振して増幅された光を取り出す。その場合、当該端面においてＣＯＤが発生することを考慮する必要がある。しかし、本実施例においては、端面ＥＳ１及びＥＳ２の両方をほぼ完全な反射面として（反射率を１００％に近くなるように）構成し、共振器端面からは光を取り出さない。従って、ＣＯＤによる端面破壊を考慮する必要がない。 In the case of a general semiconductor laser, the reflectance of one of the resonator end faces is slightly reduced, and light amplified by resonance is extracted from the end face. In that case, it is necessary to consider that COD occurs at the end face. However, in this embodiment, both end faces ES1 and ES2 are configured as almost perfect reflecting faces (so that the reflectance is close to 100%), and light is not extracted from the cavity end faces. Therefore, it is not necessary to consider end face destruction due to COD.

また、一般的な半導体レーザの場合、光を取り出す方向は共振方向と同じ方向であるが、本実施例においては共振方向に垂直な方向、すなわち半導体構造層に垂直な方向に光を取り出す。従って、面発光が可能となり、その発光形状を素子自体で自由に設計することが可能となる。また、凹部１１Ａから取出される散乱光ＳＬは、高い強度を有しているため、高輝度の光源として使用することが可能となる。 In the case of a general semiconductor laser, the light is extracted in the same direction as the resonance direction. In this embodiment, the light is extracted in a direction perpendicular to the resonance direction, that is, a direction perpendicular to the semiconductor structure layer. Accordingly, surface light emission is possible, and the light emission shape can be freely designed by the element itself. Further, since the scattered light SL extracted from the recess 11A has a high intensity, it can be used as a high-intensity light source.

また、一般的な半導体レーザにおいては、所定の閾値以上の駆動電流を印加しなければ光を共振させることができないため、レーザ光を取出すには一定の閾値電流以上の電流を印加する必要がある。一方、本実施例においては、レーザ光のような共振したビーム状の光を取出すのではなく、凹部１１Ａにおいて散乱した散乱光を取出す。また、本実施例においては、光取出し部が半導体構造層ＳＬの主面上に形成されているため、ヒートシンクを半導体構造層ＳＬの直下に形成するなど、放熱が容易となる。従って、高い放熱性を実現することが可能となる。 Further, in a general semiconductor laser, light cannot be resonated unless a driving current of a predetermined threshold or higher is applied. Therefore, in order to extract laser light, it is necessary to apply a current of a certain threshold current or higher. . On the other hand, in this embodiment, the scattered light scattered in the recess 11A is taken out instead of taking out the resonating beam-like light such as laser light. Further, in this embodiment, since the light extraction portion is formed on the main surface of the semiconductor structure layer SL, it is easy to dissipate heat, for example, by forming a heat sink directly under the semiconductor structure layer SL. Therefore, high heat dissipation can be realized.

また、本実施例においては、半導体構造層の端面の両方に反射ミラーが設けられている場合について説明したが、反射ミラーは対向する端面のうち、少なくとも１つの端面に設けられていればよい。また、端面の反射率は適宜調節することが可能である。例えば、共振光の光量を測定するために一方の端面の反射率を１００％よりも小さくしてもよい。 In the present embodiment, the case where the reflection mirror is provided on both of the end surfaces of the semiconductor structure layer has been described. However, the reflection mirror may be provided on at least one end surface of the opposing end surfaces. Further, the reflectance of the end face can be adjusted as appropriate. For example, the reflectance of one end face may be made smaller than 100% in order to measure the amount of resonance light.

Modification 1

図４は、実施例１の変形例１に係る半導体発光素子１０Ａの構造を示す断面図である。図４は、半導体発光素子１０Ａの共振方向ＲＤの断面図である。半導体発光素子１０Ａは、凹部１１Ａの底部に光散乱体２１が設けられていることを除いては、半導体発光素子１０と同様の構造を有している。本変形例においては、凹部１１Ａは、その底部に複数の光散乱体２１が設けられている。光散乱体２１は、例えば蛍光体粒子からなり、凹部１１Ａの底部には複数の蛍光体粒子が充填されている。凹部１１Ａの底部に光散乱体２１が設けられていることによって、凹部１１Ａの底部において光フィールドに対する屈折率がランダムに変化する。従って、凹部１１Ａの底部における共振光の散乱が促進され、より多くの散乱光を凹部１１Ａから取り出すことが可能となる。 FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the structure of the semiconductor light emitting device 10A according to the first modification of the first embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting element 10A in the resonance direction RD. The semiconductor light emitting element 10A has the same structure as the semiconductor light emitting element 10 except that the light scatterer 21 is provided at the bottom of the recess 11A. In this modification, the recess 11A is provided with a plurality of light scatterers 21 at the bottom. The light scatterer 21 is made of, for example, phosphor particles, and the bottom of the recess 11A is filled with a plurality of phosphor particles. By providing the light scatterer 21 at the bottom of the recess 11A, the refractive index with respect to the light field randomly changes at the bottom of the recess 11A. Accordingly, scattering of resonance light at the bottom of the recess 11A is promoted, and more scattered light can be extracted from the recess 11A.

また、凹部１１Ａの底面から取出された散乱光は、その一部が蛍光体粒子に吸収される。蛍光体粒子に吸収された光は、散乱光とは異なる波長を有する蛍光となり、蛍光体粒子から放出される。一方、散乱光の一部は蛍光体粒子に吸収されることなく凹部１１Ａから放出される。この結果、凹部１１Ａからは、全体として蛍光体粒子からの蛍光と散乱光とが混在した光が放出される。例えば、散乱光が青色光であり、蛍光が黄色光である場合、この交じり合った光は白色光として観察されることとなる。 A part of the scattered light extracted from the bottom surface of the recess 11A is absorbed by the phosphor particles. The light absorbed by the phosphor particles becomes fluorescence having a wavelength different from that of the scattered light, and is emitted from the phosphor particles. On the other hand, a part of the scattered light is emitted from the recess 11A without being absorbed by the phosphor particles. As a result, light that is a mixture of fluorescence and scattered light from the phosphor particles is emitted from the recess 11A as a whole. For example, when the scattered light is blue light and the fluorescence is yellow light, the mixed light is observed as white light.

なお、散乱光の波長（すなわち色）は、発光装置を作製する際の半導体材料を選択することによって適宜決定、変更することができる。また、蛍光の波長は、蛍光体粒子の材料を選択することによって決定又は変更することができる。例えば、外部に放出される光の色度を所望のものとすることを目的として半導体材料及び蛍光体材料が選択される。蛍光体材料としては、例えばＹＡＧ：Ｃｅ、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等酸窒化物蛍光体、（Ｌａ、Ｙ）₃Ｓｉ₆Ｎ₁₁：Ｃｅ等窒化物系蛍光体を用いることができる。また、蛍光体粒子ではなく、例えばＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃などを光散乱体２１として用いることもできる。 Note that the wavelength (that is, the color) of the scattered light can be appropriately determined and changed by selecting a semiconductor material for manufacturing the light-emitting device. The wavelength of the fluorescence can be determined or changed by selecting the material of the phosphor particles. For example, a semiconductor material and a phosphor material are selected for the purpose of making a desired chromaticity of light emitted to the outside. As the phosphor material, for example, an oxynitride phosphor such as YAG: Ce, (Ca, Sr, Ba) -SiAlON: Eu, or a nitride phosphor such as (La, Y) ₃ Si ₆ N ₁₁ : Ce is used. Can do. Further, instead of the phosphor particles, for example, SiO ₂ or Al ₂ O ₃ can be used as the light scatterer 21.

Modification 2

図５（ａ）は、実施例１の変形例２に係る半導体発光素子１０Ｂの構造を示す断面図である。図５（ａ）は、半導体発光素子１０Ｂの共振方向ＲＤの断面図である。半導体発光素子１０Ｂは、凹部１１Ｄの底部が複数の突起ＰＪによって凹凸構造を有していることを除いては、半導体発光素子１０と同様の構造を有している。本変形例においては、凹部１１Ｄは、その底部に、共振方向ＲＤに沿って複数の突起ＰＪを有している。 FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor light emitting element 10B according to the second modification of the first embodiment. FIG. 5A is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting element 10B in the resonance direction RD. The semiconductor light emitting element 10B has the same structure as the semiconductor light emitting element 10 except that the bottom of the recess 11D has an uneven structure with a plurality of protrusions PJ. In this modification, the recess 11D has a plurality of protrusions PJ along the resonance direction RD at the bottom thereof.

本変形例においては、凹部１１Ｄの底部において周期的な凹凸構造が形成されている。従って、凹部１１Ｄの底部において光の屈折率が周期的に変化し、底部において光の散乱が促進される。また、突起ＰＪのピッチＰ、すなわち突起ＰＪ間の距離は、発光層１２の発光波長の整数倍であることが好ましい。例えばピッチＰが発光波長の半波長分であると、散乱光が互いに干渉して減衰し合い、取出される光量が低下するからである。 In this modification, a periodic uneven structure is formed at the bottom of the recess 11D. Accordingly, the refractive index of light periodically changes at the bottom of the recess 11D, and light scattering is promoted at the bottom. Further, the pitch P of the protrusions PJ, that is, the distance between the protrusions PJ is preferably an integral multiple of the emission wavelength of the light emitting layer 12. For example, if the pitch P is a half wavelength of the emission wavelength, the scattered light interferes with each other and attenuates, and the amount of light extracted is reduced.

図５（ｂ）は、半導体発光素子１０Ｂの上面図である。なお、図５（ａ）は、図５（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。本変形例においては、凹部１１Ｄの突起ＰＪは、半導体構造層ＳＬに垂直な方向から見たとき、共振方向ＲＤに垂直な方向に沿ってライン状に形成されている。このように共振方向ＲＤにテクスチャ構造の凹凸を設けることによって、凹部１１Ｄの底部において光フィールドに対する屈折率を周期的に変化させることができる。なお、本変形例においては突起ＰＪがライン状に形成されている場合について説明したが、突起ＰＪはライン状に形成されていなくてもよい。例えば、突起ＰＪは円柱形状を有していてもよい。突起ＰＪが円柱状やライン状に限らず周期的に設けられる場合、突起ＰＪは、共振方向ＲＤにおける突起ＰＪ間の距離（周期、ピッチ）Ｐが発光層の発光波長の整数倍となるように形成されることが好ましい。 FIG. 5B is a top view of the semiconductor light emitting element 10B. FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. In the present modification, the protrusion PJ of the recess 11D is formed in a line shape along a direction perpendicular to the resonance direction RD when viewed from a direction perpendicular to the semiconductor structure layer SL. Thus, by providing unevenness of the texture structure in the resonance direction RD, the refractive index with respect to the light field can be periodically changed at the bottom of the recess 11D. In the present modification, the case where the protrusion PJ is formed in a line shape has been described, but the protrusion PJ may not be formed in a line shape. For example, the protrusion PJ may have a cylindrical shape. When the protrusions PJ are not limited to a columnar shape or a line shape, the protrusions PJ are arranged so that the distance (period, pitch) P between the protrusions PJ in the resonance direction RD is an integral multiple of the emission wavelength of the light emitting layer. Preferably it is formed.

なお、突起ＰＪは、明確な周期、ピッチ及びサイズを持たないランダム分布を有していてもよい。例えば、ウェットエッチングによって表面を粗面化することによって突起ＰＪを形成しても凹部から主面に垂直な方向への光取出し効果が可能である。 Note that the protrusions PJ may have a random distribution having no clear period, pitch, and size. For example, even if the protrusion PJ is formed by roughening the surface by wet etching, the light extraction effect in the direction perpendicular to the main surface from the recess can be obtained.

Modification 3

図６は、実施例１の変形例３に係る半導体発光素子１０Ｃの上面を示す図である。半導体発光素子１０Ｃは、凹部１１Ｃの上面視における外縁形状を除いては、半導体発光素子１０と同様の構造を有している。本変形例においては、凹部１１Ｃは、半導体構造層ＳＬに垂直な方向から見たとき、自動車用ヘッドライトの配光形状に応じた形状を有している。具体的には、凹部１１Ｃは、自動車用ヘッドライトのすれ違い用配光（すなわちロービーム）に対応したカットオフラインＣＯを有する外縁形状を有している。 FIG. 6 is a diagram illustrating an upper surface of the semiconductor light emitting element 10C according to the third modification of the first embodiment. The semiconductor light emitting element 10C has the same structure as the semiconductor light emitting element 10 except for the outer edge shape of the recess 11C as viewed from above. In the present modification, the recess 11C has a shape corresponding to the light distribution shape of the headlight for an automobile when viewed from a direction perpendicular to the semiconductor structure layer SL. Specifically, the concave portion 11C has an outer edge shape having a cut-off line CO corresponding to a light distribution for passing (that is, a low beam) of the headlight for an automobile.

なお、本変形例に限らず、凹部１１Ａの幅と半導体構造層ＳＬのリッジ幅ＲＷとの関係を調節することによって、リッジ幅ＲＷの方向で光量の調節を行うことが可能である。具体的には、凹部１１Ａの幅をリッジ幅ＲＷよりも小さくすると、凹部１１Ａの幅の方向の全域が共振領域に含まれるため、光量は幅方向では大きく変わらない。一方、凹部１１Ａの幅をリッジ幅ＲＷよりも大きくすると、凹部１１Ａの底面には、共振器構造から外れた領域が形成される。従って、凹部１１Ａ内におけるリッジ幅ＲＷの外側の領域の光量はリッジ幅ＲＷの内側領域上の光量よりも小さい。従って、凹部内において光量の差を付けることが可能となる。 Note that the amount of light can be adjusted in the direction of the ridge width RW by adjusting the relationship between the width of the recess 11A and the ridge width RW of the semiconductor structure layer SL, without being limited to this modification. Specifically, when the width of the recess 11A is made smaller than the ridge width RW, the entire area in the direction of the width of the recess 11A is included in the resonance region, so that the amount of light does not change greatly in the width direction. On the other hand, when the width of the recess 11A is larger than the ridge width RW, a region outside the resonator structure is formed on the bottom surface of the recess 11A. Accordingly, the amount of light in the region outside the ridge width RW in the recess 11A is smaller than the amount of light on the inner region of the ridge width RW. Therefore, it is possible to make a difference in the amount of light in the recess.

例えば、自動車用ヘッドライト用の光源として本願の発光素子を用いる場合、凹部内において光量の差を付けることが有利となる。具体的には、自動車用ヘッドライトはその照射像の中心部分に高い輝度が要求される一方で、照射像の外縁部分は中心部分よりも低い輝度であってもよい。本変形例においては、凹部１１Ｃによって、素子のみでヘッドライトの配光形状をほぼそのまま実現することが可能となる上に、照射領域における輝度調節を容易にすることが可能となる。従って、素子をコンパクトにするのみならず、光学系を単純なものにすることが可能となる。 For example, when the light-emitting element of the present application is used as a light source for an automobile headlight, it is advantageous to provide a difference in light amount in the recess. Specifically, the headlights for automobiles are required to have high luminance at the center portion of the irradiation image, while the outer edge portion of the irradiation image may have lower luminance than the center portion. In the present modified example, the concave portion 11C can realize the light distribution shape of the headlight almost as it is with only the elements, and can easily adjust the luminance in the irradiation region. Therefore, not only the element can be made compact, but also the optical system can be simplified.

なお、上記した変形例１乃至３は、互いに組み合わせることが可能である。例えば、変形例２のように凹凸構造を有する凹部１１Ｂ上に、変形例１のように光散乱体２１を配置することができる。また、用途に応じて凹部を複数個形成してもよい。 Note that the above-described first to third modifications can be combined with each other. For example, the light scatterer 21 can be disposed on the concave portion 11B having the concavo-convex structure as in the second modification as in the first modification. Moreover, you may form several recessed parts according to a use.

Modification 4

図７は、実施例１の変形例４に係る半導体発光素子１０Ｄの構造を示す断面図である。図７は、半導体発光素子１０Ｄの共振方向ＲＤに沿った断面図である。半導体発光素子１０Ｄは、凹部１１Ｄが段差構造を有することを除いては、半導体発光素子１０Ｂと同様の構造を有している。凹部１１Ｄは、凹部１１Ｄの底部に設けられた下段凹部１１Ｄ１と、凹部の側部に設けられた上段凹部１１Ｄ２とを有している。下段凹部１１Ｄ１は、実施例１の凹部１１Ａと同様に、その底面が共振導波光の散乱を引き起こす機能を有している。 FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the structure of a semiconductor light emitting device 10D according to Modification 4 of Example 1. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the resonance direction RD of the semiconductor light emitting device 10D. The semiconductor light emitting element 10D has a structure similar to that of the semiconductor light emitting element 10B except that the recess 11D has a step structure. The recess 11D has a lower recess 11D1 provided at the bottom of the recess 11D and an upper recess 11D2 provided on the side of the recess. Similarly to the recess 11A of the first embodiment, the bottom recess 11D1 has a function that causes the bottom surface to cause scattering of resonant guided light.

なお、本変形例においては、下段凹部１１Ｄ１が変形例２における凹部１１Ｂと同様の凹凸構造（複数の突起ＰＪ１）を有する場合について図示及び説明するが、下段凹部１１Ｄ１は、変形例１又は３の凹部１１Ａ及び１１Ｃと同様の構造を有していてもよい。 In the present modification, the case where the lower recess 11D1 has the same uneven structure (plural protrusions PJ1) as the recess 11B in the modification 2 is illustrated and described. The recesses 11A and 11C may have the same structure.

上段凹部１１Ｄ２は、その底面に複数の突起ＰＪ２を有している。この突起ＰＪ２当該底面において、光は高効率で通過する。具体的には、下段凹部１１Ｄ１において散乱した光は、放射状にすなわち様々な方向に進む。この散乱光は、ｐ電極１５などによって反射され、上段凹部１１Ｄ２の凹凸構造によって外部に取出される。 The upper recess 11D2 has a plurality of protrusions PJ2 on its bottom surface. On the bottom surface of the protrusion PJ2, light passes with high efficiency. Specifically, the light scattered in the lower recess 11D1 travels radially, that is, in various directions. This scattered light is reflected by the p-electrode 15 and the like, and is taken out by the uneven structure of the upper recess 11D2.

なお、上段凹部１１Ｄ２は、下段凹部１１Ｄ１よりも発光層１２から離れており、共振導波光の散乱には寄与しない。従って、下段凹部１１Ｄ１は光の散乱及び光取り出しの両方を考慮して形成することが必要であるが、上段凹部１１Ｄ２の形成には光取り出しの向上を優先して考慮することが可能となる。これにより、上段凹部１１Ｄ２には光取り出しを向上させる様々な工夫を施すことができる。例えば突起ＰＪ２を、錐状など光取り出し効果の高い形状とすることが可能となる。また、突起ＰＪのピッチ、密度及び深さを発光波長に合わせて調節することも可能である。 The upper recess 11D2 is further away from the light emitting layer 12 than the lower recess 11D1, and does not contribute to the scattering of the resonant guided light. Therefore, it is necessary to form the lower recess 11D1 in consideration of both light scattering and light extraction, but in the formation of the upper recess 11D2, it is possible to give priority to the improvement of light extraction. Thereby, various devices for improving light extraction can be applied to the upper recess 11D2. For example, the protrusion PJ2 can be formed into a shape having a high light extraction effect such as a cone shape. It is also possible to adjust the pitch, density, and depth of the protrusions PJ according to the emission wavelength.

図７（ｂ）は、半導体発光素子１０Ｄの上面図である。なお、図７（ａ）は、図７（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図７（ｂ）に示すように、半導体発光素子１０Ｄの凹部１１Ｄは、凹部１１Ｄの底部に設けられた下段凹部１１Ｄ１と、凹部１１Ｄの側部に設けられた上段凹部１１Ｄ２と、によって段差形状を有している。凹部１１Ｄが段差形状を有していることによって、下段凹部１１Ｄ１によって散乱光の発生及び取り出しを行うことができ、上段凹部１１Ｄ２によって散乱光の高確率での取り出しを行うことができる。従って、仮に共振領域でない領域上に凹部を形成した場合であっても、凹部全体として高い光取出し効率を実現することが可能となる。 FIG. 7B is a top view of the semiconductor light emitting element 10D. FIG. 7A is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. As shown in FIG. 7B, the recess 11D of the semiconductor light emitting device 10D has a stepped shape due to the lower recess 11D1 provided at the bottom of the recess 11D and the upper recess 11D2 provided at the side of the recess 11D. Have. Since the concave portion 11D has a step shape, scattered light can be generated and taken out by the lower concave portion 11D1, and scattered light can be taken out with high probability by the upper concave portion 11D2. Therefore, even if the concave portion is formed on a region that is not the resonance region, it is possible to realize high light extraction efficiency as the entire concave portion.

なお、本変形例においては、凹部１１Ｄの全ての側部に上段凹部１１Ｄ２が設けられている場合について説明したが、上段凹部１１Ｄ２は全ての凹部１１Ｄの側部に設けられている必要はない。例えば、上段凹部１１Ｄ２は、共振方向ＲＤにおいて互いに対応する２つの側部に設けられていてもよく、また、１つの側部のみに設けられていてもよい。 In addition, in this modification, although the case where the upper stage recessed part 11D2 was provided in all the side parts of the recessed part 11D was demonstrated, the upper stage recessed part 11D2 does not need to be provided in the side part of all the recessed parts 11D. For example, the upper recess 11D2 may be provided on two side portions corresponding to each other in the resonance direction RD, or may be provided on only one side portion.

Modification 5

図８は、実施例１の変形例５に係る半導体発光素子１０Ｅの構造を示す断面図である。図８は、半導体発光素子１０Ｅのリッジ幅方向の断面図であり、上面視における共振方向ＲＤに垂直な方向の断面図である。半導体発光素子１０Ｅは、ｎ電極及びｐ電極の形成領域を除いては、半導体発光素子１０と同様の構造を有している。本変形例の半導体発光素子１０Ｅにおいては、ｎ電極１４Ａは、ｎ型半導体層１１上のみならず、凹部１１Ａの側面上に形成されている。ｎ電極１４Ａが凹部１１Ａの側面に形成されていることによって、ｎ電極の接触面積が増大し、光取出し効率が向上する。また、凹部１１Ａの底部のみから散乱光を取り出す構成となる。従って、取出し光の指向性が向上し、照射領域をより明確にすることができる。 FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor light emitting device 10E according to the fifth modification of the first embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting element 10E in the ridge width direction, and is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the resonance direction RD when viewed from above. The semiconductor light emitting element 10E has the same structure as the semiconductor light emitting element 10 except for the formation region of the n electrode and the p electrode. In the semiconductor light emitting device 10E of the present modification, the n electrode 14A is formed not only on the n-type semiconductor layer 11 but also on the side surface of the recess 11A. Since the n electrode 14A is formed on the side surface of the recess 11A, the contact area of the n electrode is increased, and the light extraction efficiency is improved. Moreover, it becomes the structure which takes out scattered light only from the bottom part of 11 A of recessed parts. Therefore, the directivity of the extracted light is improved, and the irradiation area can be made clearer.

また、ｐ電極１５Ａは、ｐ型半導体層１３上において、リッジ部１３Ｂ上のみならず、リッジ幅を確定する溝１３Ａ１及び１３Ａ２の内壁面上、さらに溝の外側領域上に形成されている。本変形例においては、ｐ電極１５Ａがほぼｐ型半導体層１３の全域上に形成されている。従って、ｐ型半導体層の反射構造面の面積が増大する。従って、共振器構造内に充満する散乱光のほとんどを光取り出し方向すなわち凹部１１Ａの方向に向かって導くことが可能となる。 The p-electrode 15A is formed on the p-type semiconductor layer 13 not only on the ridge portion 13B but also on the inner wall surfaces of the grooves 13A1 and 13A2 for determining the ridge width and on the outer region of the groove. In the present modification, the p electrode 15 A is formed substantially over the entire area of the p-type semiconductor layer 13. Therefore, the area of the reflective structure surface of the p-type semiconductor layer increases. Therefore, most of the scattered light filling the resonator structure can be guided in the light extraction direction, that is, in the direction of the recess 11A.

なお、上記においては、半導体構造層ＳＬがｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層からなる場合について説明したが、例えば、ｎ型半導体層がその発光層側の表面に、ガイド層として、例えばｎ型のＡｌＧａＮ層などを設けてもよい。このとき、凹部の形成深さはＡｌＧａＮ層を含めた発光層までの層厚を考慮して形成すればよい。また、変形例４及び５についても、他の変形例に組み合わせて構成することが可能である。 In the above description, the case where the semiconductor structure layer SL is composed of an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer has been described. For example, the n-type semiconductor layer is formed on the surface on the light emitting layer side as a guide layer. For example, an n-type AlGaN layer may be provided. At this time, the formation depth of the recess may be formed in consideration of the layer thickness up to the light emitting layer including the AlGaN layer. Further, the modification examples 4 and 5 can be combined with other modification examples.

また、上記においては、リッジ部を画定する溝対の第１及び第２の溝が発光層に至らない深さで形成されている場合について説明したが、第１及び第２の溝はｐ型半導体層及び発光層を貫通してｎ型半導体層に至る深さで形成されていてもよい。この場合、溝の内壁面にはジャンクション保護などのために絶縁材料などで保護膜を形成し、当該保護膜上にｐ電極を形成する。 In the above description, the case where the first and second grooves of the groove pair defining the ridge portion are formed to a depth not reaching the light emitting layer has been described. However, the first and second grooves are p-type. It may be formed at a depth that penetrates the semiconductor layer and the light emitting layer and reaches the n-type semiconductor layer. In this case, a protective film is formed on the inner wall surface of the groove with an insulating material or the like for junction protection and a p-electrode is formed on the protective film.

また、第１の導電型（又は導電極性）がｎ型の導電型であり、第２の導電型がｎ型とは反対の導電型のｐ型である場合について説明したが、第１の導電型がｐ型であり、第２の導電型がｎ型であっていてもよい。また、第１の導電型及び第２の導電型のいずれかが真性導電型であってもよい。すなわち、第１の半導体層及び第２の半導体層のいずれかが真性半導体層（ｉ層）であってもよい。 In addition, the case where the first conductivity type (or conductivity polarity) is the n-type conductivity type and the second conductivity type is the p-type conductivity type opposite to the n-type has been described. The type may be p-type and the second conductivity type may be n-type. Further, either the first conductivity type or the second conductivity type may be an intrinsic conductivity type. That is, either the first semiconductor layer or the second semiconductor layer may be an intrinsic semiconductor layer (i layer).

上記においては、半導体発光素子が、共振器構造を有する半導体構造層の第１の半導体層の表面から発光層に向けて窪んでおり、発光層に達しない深さを有する底部を備えた凹部を有している。従って、増幅された共振光を用いてその散乱光を凹部から外部に取り出すことを可能にし、また半導体レーザ特有の光学損傷を解消することが可能となる。従って、高出力かつコンパクトな光源装置を提供することが可能となる。 In the above, the semiconductor light emitting element is recessed from the surface of the first semiconductor layer of the semiconductor structure layer having a resonator structure toward the light emitting layer, and the concave portion having a bottom portion having a depth that does not reach the light emitting layer. Have. Therefore, it becomes possible to take out the scattered light from the concave portion using the amplified resonance light and to eliminate the optical damage peculiar to the semiconductor laser. Therefore, it is possible to provide a high-power and compact light source device.

１０半導体発光素子
１１ｎ型半導体層（第１の半導体層）
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ凹部
１２発光層
１３ｐ型半導体層（第２の半導体層）
１３Ａ１第１の溝
１３Ａ２第２の溝
１３Ｂリッジ部
１４、１４Ａｎ電極（第１の電極）
１５、１５Ａｐ電極（第２の電極）
ＳＬ半導体構造層
ＥＳ対向する端面（端面対）
ＥＳ１第１の端面
ＥＳ２第２の端面
ＲＷリッジ幅
ＲＤ光の共振方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor light emitting element 11 N type semiconductor layer (1st semiconductor layer)
11A, 11B, 11C, 11D Recess 12 Light-emitting layer 13 P-type semiconductor layer (second semiconductor layer)
13A1 First groove 13A2 Second groove 13B Ridge portion 14, 14A n electrode (first electrode)
15, 15A p-electrode (second electrode)
SL Semiconductor structure layer ES Opposite end faces (end face pair)
ES1 First end face ES2 Second end face RW Ridge width RD Resonance direction of light

Claims

A first semiconductor layer having a first conductivity type, a light-emitting layer, and a second semiconductor layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type are sequentially stacked in this order and face each other. A semiconductor structure layer constituting a resonator by the end face to be
A recess having a bottom that is recessed from the surface of the first semiconductor layer toward the light emitting layer and has a depth that does not reach the light emitting layer;
A light scatterer provided at the bottom of the recess ,
A semiconductor light emitting element which emits light from the recess.

The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the light scatterer is a phosphor particle.

A first semiconductor layer having a first conductivity type, a light-emitting layer, and a second semiconductor layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type are sequentially stacked in this order and face each other. A semiconductor structure layer constituting a resonator by the end face to be
A recess having a bottom that is recessed from the surface of the first semiconductor layer toward the light emitting layer and has a depth that does not reach the light emitting layer;
The recess has a lower recess provided in the bottom portion of the recess, and the upper recess provided in a side portion of the recess, a step shape composed of,
Semiconductors emitting element shall be the light is radiated from the recess.

4. The semiconductor light emitting element according to claim 3 , wherein each of the lower recess and the upper recess has a concavo-convex structure having a plurality of protrusions at the bottom thereof.

A first semiconductor layer having a first conductivity type, a light-emitting layer, and a second semiconductor layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type are sequentially stacked in this order and face each other. A semiconductor structure layer constituting a resonator by the end face to be
A recess having a bottom that is recessed from the surface of the first semiconductor layer toward the light emitting layer and has a depth that does not reach the light emitting layer;
A first groove and a second groove formed on the second semiconductor layer along a resonance direction of the semiconductor structure layer and defining a ridge portion of the semiconductor structure layer ;
The recess has a width larger than a ridge width of the ridge portion ;
Semiconductors emitting element shall be the light is radiated from the recess.

A first electrode formed on the first semiconductor layer and on a side surface of the recess;
The semiconductor light emitting element according to claim 5 , further comprising: a second electrode formed on the ridge portion and on inner wall surfaces of the first and second grooves.

The recess, the semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it has a concavo-convex structure in which the bottom comprises a plurality of projections.

Each of the plurality of protrusions is formed in a line shape along a direction perpendicular to a light resonance direction in the semiconductor structure layer when viewed from a direction perpendicular to the semiconductor structure layer. Item 8. The semiconductor light emitting device according to Item 7 .

Wherein one of the opposed end faces, the semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at least one is provided with a reflecting mirror.

Said recess, said when viewed from a direction perpendicular to the semiconductor structure layer, according to claim 1 to 9, characterized in that it has an outer edge shape with a cut-off line in accordance with the passing light distribution of automotive headlamps The semiconductor light-emitting device according to any one of the above.