(57)【要約】【課題】発光層から反射面に向かう臨界角外の光を取り出すことができず、光取り出し効率は十分高くなかった。【解決手段】導電性支持基板２１上方に接合層３を形成し、接合層３の上方に酸化シリコン層１５’及び反射電極層１６’よりなる反射層を形成し、反射層と発光層１１、１２、１３との間に電流拡散層１４’を形成する。電流拡散層１４’の反射層側の面を異方性反射特性凹凸面とした。【選択図】        図１
2010074121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
該支持基板上方に形成された接合層と、
該接合層上方に形成された反射層と、
該反射層上に形成された半導体層と
を具備し、
該半導体層の前記反射層側の面を異方性乱反射特性凹凸面とした光半導体装置。
【請求項２】
前記半導体層は、
前記反射層に接し、GaAsと格子不整率が1％以上のGa1-xInxP層（0≦x≦0.35）と、
該Ga1-xInxP層上に設けられ、GaAsと格子整合する（AlzGa1-z）1-xInxP層（0≦z≦1、0≦x≦1）とを具備し、
該（AlzGa1-z）1-xInxP層及び前記Ga1-xInxP層はGaAsよりなる成長基板上に順次エピタキシャル成長された後、前記Ga1-xInxP層の表面を前記異方性乱反射特性凹凸面とし、前記成長基板を除去したものである請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
さらに、前記半導体層上に形成された反射防止層を具備する請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項４】
成長基板に半導体層をエピタキシャル成長させる段階と、
該半導体層の表面に異方性乱反射特性凹凸面を形成する段階と、
該半導体層の異方性乱反射特性凹凸面上に反射層を形成する段階と、
該反射層に支持基板を接合層によって接合する段階と、
該接合後に前記成長基板を除去する段階と
を具備する光半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記成長基板はGaAsよりなり、
前記半導体層成長段階は、前記成長基板と格子整合する（AlzGa1-z）1-xInxP層（0≦z≦1、0≦x≦1）及び前記成長基板と格子不整率が1％以上のGa1-xInxP層（0≦x≦0.35）を順次エピタキシャル成長させる段階であり、
前記異方性乱反射特性凹凸面形成段階は、前記Ga1-xInxP層を異方性ウェットエッチング法によってエッチングする段階である請求項４に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記異方性ウェットエッチング法は弗酸、硝酸及び純水の混合液をエッチング液とする請求項５に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記異方性ウェットエッチング法は弗酸、硝酸及び酢酸の混合液をエッチング液とする請求項５に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項８】
さらに、前記成長基板を除去後に、前記半導体層の異方性乱反射特性凹凸面と反対側面に反射防止層を形成する段階を具備する請求項４に記載の光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード（LED）等の光半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光半導体装置として、GaAs成長基板上にGaAsと格子整合するAlGaInP発光層及びその上にGaAsと格子不整合のGaInP電流拡散層をエピタキシャル成長させ、さらにその上に反射層を化学的気相成長（CVD）法、スパッタリング法等によって形成した半導体積層体を得、次いで、この半導体積層体に支持基板を貼り合わせ、最後に、発光波長の可視光を吸収するGaAs成長基板を除去するものがある（参照：特許文献１、２）。このように、可視光吸収のGaAs成長基板の除去と共に、発光層から反射層へ放射された光は反射層で正反射されて光取り出し面に向かい、その光の一部が光取り出し面から取り出されるので、光の取り出し効率が向上する。
【０００３】
上述の従来の光半導体装置を図１３を参照して詳述する。
【０００４】
図１３の光半導体装置は、半導体積層体１、支持体２、半導体積層体１と支持体２とを接合する接合層３、及びｎ側電極４よりなる。
【０００５】
半導体積層体１は、GaAs成長基板（図示せず）上に有機金属化学気相成長（MOCVD）法によりエピタキシャル成長させたｎ型AlGaInPクラッド層１１、AlGaInP活性層１２、ｐ型AlGaInPクラッド層１３及びGaInP電流拡散層１４を有する。この場合、ｎ型AlGaInPクラッド層１１、AlGaInP活性層１２及びｐ型AlGaInPクラッド層１３はダブルヘテロ構造の発光層を形成する。また、ｎ型AlGaInPクラッド層１１、AlGaInP活性層１２及びｐ型AlGaInPクラッド層１３はGaAsと格子整合し、（AlzGa1-z）1-xInxP（0≦z≦1、0≦x≦1）で表され、他方、GaInP電流拡散層１４はGaAsと格子整合せず、Ga1-xInxP（0≦x≦1）で表される。
【０００６】
また、半導体積層体１は、上述の半導体層以外に、GaInP電流拡散層１４下にCVD法等により形成されパターン化された酸化シリコン（SiO2）層１５及びその下にスパッタリング法等により形成されたAuZn反射電極層（ｐ側電極）１６を有する。この場合、酸化シリコン層１５及び反射電極層１６は一体となって反射層として機能する。尚、通常、ｐ型AlGaInPクラッド層１３の抵抗率はｎ型AlGaInPクラッド層１１の抵抗率より大きいために、ｎ側電極４と反射電極層（ｐ側電極）１６との間の電流密度は周辺部より中心部が大きくなる。このような電流集中を分散してｐ型AlGaInPクラッド層１３の抵抗率を実質的に低下させて発光効率を向上させるためにGaInP電流拡散層１４が設けられている。
【０００７】
支持体２は、たとえばボロンドープドシリコンよりなる導電性支持基板２１、導電性支持基板２１の一方の面に設けられた中間電極層２２、及び導電性支持基板２１の他方の面に設けられた裏面電極層２３を有する。
【０００８】
接合層３は半導体積層体１及び支持体２を接合させるためのものであり、たとえば、AuSnNiを含有する。接合層３については、後述する。
【０００９】
図１３の光半導体装置においては、発光層（１１，１２，１３）から光取り出し面（上面）へ直接放射される光Pは臨界角より小さい入射角を有すればフレネル反射成分P1を除き成分P2が光取り出し面から取り出される。尚、光Rが臨界角外の入射角を有すれば、全反射して光取り出し面から取り出されない。たとえば、光半導体装置の光取り出し面がエポキシ樹脂（n=1.5）で包まれていれば、AlGaInPの屈折率nが3.3であるので、臨界角は27°となり、従って、光Pの光取り出し面での反射率は15%程度となり、この光Pの光取り出し効率は4.5%程度と低い。
【００１０】
他方、図１３の光半導体装置においては、発光層（１１，１２，１３）から下面へ臨界角内で放射される光Qも酸化シリコン層１５及び反射電極層１６の反射面で正反射されて光取り出し面（上面）へ放射されるので、光取り出し効率は改善する。尚、光Qも、光Pと同様に、フレネル反射成分Q1を除き成分Q2が光取り出し面（上面）から取り出される。
【特許文献１】特開２００６−８６２０８号公報
【特許文献２】特開２００８−９８３３６号公報
【特許文献３】特開平１１−２７４５６８号公報
【特許文献４】特開２００７−１２３５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図１３の光半導体装置においては、発光層（１１，１２，１３）より下方へ臨界角外で放射される光Rは酸化シリコン層１５及び反射電極層１６の反射面及び光取り出し面（上面）において反射面及び光取り出し面（上面）で多重反射を繰返して横方向つまり半導体積層体１の半導体層内部を伝播し続けて最終的に半導体積層体１の半導体層に吸収されて光取り出し面（上面）より取り出すことができない。この結果、光取り出し効率は十分には高くないという課題があった。ここで、光Qはエスケープコーン（光円錐角領域）ECを通過するが、光RはエスケープコーンECを通過しない。
【００１２】
尚、下方の反射面もしくは発光層と下方の反射面との間に光を散乱または回折させる等方性反射特性凹凸面を形成して発光層から下面に臨界角外で放射される光をその下面で臨界角内の光へ変換し、つまり、エスケープコーンを通過させ、これにより光取り出し効率を向上させるものがある（参照：特許文献３、４）。しかしながら、この場合、発光層から下面に臨界角内で放射される光もその下面で臨界角外の光に変換され、つまり、エスケープコーンから外れて半導体内に吸収されることになり、従って、光取り出し効率の向上は期待できない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明に係る光半導体装置は、支持基板と、この支持基板上方に形成された接合層と、この接合層上方に形成された反射層と、この反射層上に形成された半導体層とを具備し、半導体層の反射層側の面を異方性乱反射特性凹凸面としたものである。これにより、半導体層より下方に放射された光のうち、臨界角外の入射角を有する光は臨界角内の光に変換され、つまり、エスケープコーンを通過させるようにすると同時に、臨界角内の入射角を有する光は臨界角内の光に維持し、エスケープコーンから外れることを抑制するようにする。
【００１４】
また、本発明に係る光半導体装置の製造方法は、成長基板に半導体層をエピタキシャル成長させる段階と、この半導体層の表面に異方性乱反射特性凹凸面を形成する段階と、この半導体層の異方性乱反射特性凹凸面上に反射層を形成する段階と、この反射層に支持基板を接合層によって接合する段階と、この接合後に成長基板を除去する段階とを具備するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体層より下方に放射された光は、より多くエスケープコーンを通過することになるので、光取り出し効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明に係る光半導体装置の第１の実施の形態を示す断面図である。図１においては、図１３のGaInP電流拡散層１４、酸化シリコン層１５及び反射電極層１６の代りに、GaInP電流拡散層１４’、酸化シリコン層１５’及び反射電極層１６’を設け、酸化シリコン層１５’及び反射電極層１６’が形成する反射面が異方性乱反射特性凹凸面となっている。つまり、GaInP電流拡散層１４’と反射層（酸化シリコン層１５’及び反射電極層１６’）の界面は異方性乱反射特性凹凸面となっている。
【００１７】
図２は図１のGaInP電流拡散層１４’の斜視図である。図２に示すように、GaInP電流拡散層１４’は波状凸部つまり異方性凹凸面を有する。従って、酸化シリコン層１５’及び反射電極層１６’はGaInP電流拡散層１４’の異方性凹凸面上に形成されるので、反射層（酸化シリコン層１５’及び反射電極層１６’）も異方性凹凸面を有する。
【００１８】
図２に示すように、異方性凹凸面は、X方向において、高さH、長さL及び頂角θが不規則に変化するが、Y方向において高さHはほぼ同一である。この結果、図２においては、X方向の光の反射光は乱反射特性を示し、Y方向の光の反射光は正反射特性を示す。この結果、異方性凹凸面に形成された反射層は臨界角外の入射角を有する光Rの一部（図１参照）を臨界角内の入射角の光に変換し、光Rの多くが図１のエスケープコーンEC1、EC2、EC3を通過するようになり、光取り出し面に到達する。この結果、フレネル反射成分R1を除き成分R2が光取り出し面から取り出される。他方、後述するように（図３の（Ｂ））、臨界角内の入射角を有する光Q（図１３参照）を臨界角内の光に維持する。これにより、光取り出し効率は向上する。尚、発光層（１１,１２,１３）から光取り出し面（上面）に直接放射される光P（図１３参照）については、図１においても同様である。  
【００１９】
たとえば、図１の光半導体装置の各層の材料（厚さ）を次のごとくする。
ｎ型AlGaInPクラッド層１１：Al0.505In0.495P（3μm）；
AlGaInP活性層１２：（Al0.56Ga0.44）0.505In0.495Pバリア層及び（Al0.149Ga0.851）0.505In0.95Pウェル層を20周期繰返した多重量子井戸構造（MQW）、但し、単層でもよい；
ｐ型AlGaInPクラッド層１３：（Al0.716Ga0.284）0.505In0.495P（1μm）；
GaInP電流拡散層１４’：Ga0.95In0.05P（10μm）
【００２０】
また、GaInP電流拡散層１４’の高さH及び長さLについて、平均粗さRa及び最大粗さRyは、
Ra = 30〜150nm
Ry< 1500nm
であり、頂角θは、
40°<θ<170°
である。
【００２１】
図３の（Ａ）は、異方性乱反射特性凹凸面へ臨界角（たとえば27°）外のX方向（図２）に対して入射角30°を有する光を入射させた場合の受光角に対する反射特性を示す。図１３の場合、臨界角外の光の反射光は、正反射特性のために、ほとんど入射角と同一の光成分（反射率≒100％）となり、つまり、ほとんど臨界角外の光となる。これに対し、図１の場合、臨界角外の光の反射光については、上述のX方向乱反射特性及びY方向正反射特性の異方性乱反射特性のために、入射角と同一の受光角の光成分（反射率＝10％未満）が減少する分、入射角と異なる受光角の光成分（反射率＝1％前後）が増加する。つまり、臨界角外の光と臨界角内の光となる。
【００２２】
図３の（Ｂ）は異方性乱反射特性凹凸面へ臨界角（たとえば27°）内のX方向（図２）に対して入射角15°を有する光を入射させた場合の受光角に対する反射特性を示す。図１３の場合、臨界角内の光の反射光は、正反射特性のために、ほとんど入射角と同一の受光角の光成分（反射率≒100％）となり、つまり、ほとんど臨界角内の光となる。これに対し、図１の場合、臨界角内の光の反射光についても、上述のX方向乱反射特性及びY方向正反射特性の異方性乱反射特性のために、入射角と同一の受光角の光成分（反射率≒100％）はほとんど減少せず、従って、入射角と異なる受光角の光成分（反射率≒1％）はほとんど増加せず、つまり、ほとんど臨界角内の光成分となる。
【００２３】
このように、本発明によれば、上述のX方向乱反射特性及びY方向正反射特性の異方性乱反射特性凹凸面によって、臨界角外の入射光の反射光は乱反射特性を示し、臨界角内の入射光の反射光は正反射特性を示す。
【００２４】
尚、X方向乱反射特性及びY方向乱反射特性の等方性乱反射特性凹凸面を形成した場合には、臨界角外の入射光の反射光及び臨界角内の入射光の反射光は共に乱反射特性を示し、この結果、たとえば、臨界角外の入射光の20％が臨界角内の光に変換されても、臨界角内の入射光の80％が臨界角外の光に変換されてしまい、光取り出し効率を高くできない。
【００２５】
次に、図１の光半導体装置の製造方法を説明する。
【００２６】
始めに、たとえば4°オフ角の厚さ300μmのｎ型GaAs成長基板の（１００）面上に、3.0μm厚さのｎ型（AlzGa1-z）0.505In0.495Pクラッド層１１（0≦z≦1.0）、0.5μm厚さの活性層１２及び1.0μm厚さのｐ型（AlzGa1-z）0.505In0.495Pクラッド層１３（0≦z≦1.0）をMOCVD法により順次エピタキシャル成長させる。活性層１２は上述の多重量子井戸（MQW）でも単層でもよい。この場合、ｎ型クラッド層１１、活性層１２及びｐ型クラッド層１３はGaAs成長基板と格子整合する。次いで、10μm厚さのGa1-xInxP電流拡散層１４（0≦x≦0.35）をMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。この場合、Ga1-xInxP電流拡散層１４の組成比xは後述の異方性ウェットエッチングのために積層欠陥等の結晶欠陥を発生させる格子不整が生じること、及び発光層の光を吸収しないこと、を必要とするので、0≦x≦0.35とし、GaAs成長基板との格子不整率1％以上とする。たとえば、x=0.1のとき格子不整率は約4％である。
【００２７】
GaAs成長基板のオフ角は、GaAs成長基板の（１００）面がどの程度傾いているかを示す角度であり、AlGaInPを成長する場合、製造容易性や安定性の観点から一般的に0〜15°のオフ角の基板が用いられている。本発明の異方性乱反射特性凹凸面は、GaAs成長基板と格子不整な結晶を利用しているため基板のオフ角に依存せず、同じ手法で同じ反射面が得られるので、上記オフ角に限定されることなく、0〜25°のオフ角のGaAs成長基板を好適に用いることができる。
【００２８】
また、活性層１２（多重量子井戸構造の場合は、活性層のうちのウェル層）のAl組成は、0≦z≦0.4、クラッド層のAl組成は、0.4≦z≦1が好適に用いられる。
【００２９】
Ga1-xInxP電流拡散層１４はGaAs成長基板と格子不整率1％以上であると、Ga1-xInxP電流拡散層１４に積層欠陥等の結晶欠陥が発生し、その部分のエッチングレートが早いので、Ga1-xInxP電流拡散層１４をウェットエッチングによって異方性エッチングを行うことができる。すなわち、Ga1-xInxP電流拡散層１４の結晶格子は図４に示される。図４において、（１１１）Ａ面は最表面がIII族元素Ga、Inで構成された面、（１１１）Ｂ面は最表面がV族元素Pで構成された面を示す。この場合、エッチング液を弗酸（HF）：硝酸（HNO3）：純水（H2O）＝１:１:１のエッチング液を用いて異方性ウェットエッチングを行うと、（１１１）Ｂ面のエッチングレート＞（１１１）Ａ面のエッチングレートとなる。従って、（１００）面、（０１０）面あるいは（００１）面を上記エッチング液を用いてウェットエッチングを行うと、図５に示すように、（１１１）Ｂ面が早くエッチングされ、結果として、（１１１）Ａ面が表面に現れ、Ga1-xInxP電流拡散層１４’を得ることができる。つまり、一方向たとえば［１１−０］方向において凹凸面となり、他の方向たとえば［１１０］方向においてほぼ同一高さとなり、異方性凹凸面が形成されることになる。尚、（１１１）面は（１−１１）面、（１１−１）面、…等の集合を示す。
【００３０】
次に、上述のGa1-xInxP電流拡散層１４の弗酸（HF）：硝酸（HNO3）：純水（H2O）＝１:１:１の エッチング液を用いた異方性エッチングを0分（エッチングなし）、10分、15分、20分実行した場合の原子間力顕微鏡（AFM）写真を図６に示し、10分実行した場合の走査型電子顕微鏡（SEM）写真を図７に示す。すなわち、平均粗さRaは、63nm（10分）、85nm（15分）、85nm（20分）と増加し、最大粗さRyは、475nm（10分）、635nm（15分）、755nm（20分）と増加する。この場合、ばらつきRMSは75nm（10分）、100nm（15分）、110nm（20分）と余り増加しない。
【００３１】
図８は図６、図７に示すように弗酸（HF）：硝酸（HNO3）：純水（H2O）＝１:１:１のエッチング液を用いた異方性エッチングを実行した場合のGa1-xInxP電流拡散層１４’の反射特性（ミラー特性）を示し、（Ａ）はX方向（図２参照）に対する30°入射光に対する反射特性（ミラー特性）、（Ｂ）はY方向（図２参照）に対する30°入射光に対する反射特性（ミラー特性）を示す。（Ａ）に示すX方向に対する30°入射光、（Ｂ）に示すY方向に対する30°入射光のいずれにおいても、エッチング時間依存性すなわち平均粗さRa、最大粗さRyの依存性は少ない。また、（Ａ）に示すX方向に対する30°入射光の反射光は強い乱反射特性を示し、（Ｂ）に示すY方向に対する30°入射光の反射光は強い乱反射特性を示す。いずれの場合も正反射成分は1/10程度に減少している。尚、他の入射角たとえば15°、60°でも同様の反射特性を示す。
【００３２】
次に、Ga1-xInxP電流拡散層１４’上にCVD法及びフォトリソグラフィ／エッチング法により酸化シリコン（SiO2）層１５’を形成し、さらに、電流拡散層１４’ 及び 酸化シリコン層１５’上にスパッタリング法によりAuZnよりなる反射電極層１６’を形成する。この場合、酸化シリコン層１５’がパターン化されるのはGa1-xInxP電流拡散層１４’とAuZn反射電極層１６’との電気的接続をとるためである。上述したように、酸化シリコン層１５’及び反射電極層１６’が一体となって反射層として機能する。尚、酸化シリコン層１５’は他の透明な誘電体材料でもよく、また、反射電極層１６’は他の高反射性金属でもよい。
【００３３】
次に、反射電極層１６’の保護及び密着性を確保するために、Ta、TiW等よりなるバリア層（図示せず）及びNiAu等よりなる接着層（図示せず）をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等によって形成する。
【００３４】
他方、ボロンドープドシリコンの導電性支持基板２１の両面にPtよりなる中間電極層２２及び裏面電極層２３を形成し、中間電極層２２上にスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等によりTi等よりなる密着層（図示せず）、AuSnよりなる接着層（図示せず）及びAuSn等よりなる共晶接合層（図示せず）を形成する。
【００３５】
次に、半導体積層体１側に形成されたAuZn接着層と支持体２側に形成されたAuSn接着層、AuSn共晶接合層とを加熱圧着して接合して新たなAuSnNi等よりなる接合層を形成する。これにより、図１の半導体積層体１と支持体２との間には、バリア層、AuSnNi等の接合層及び密着層により形成される接合層３を形成されることになる。
【００３６】
次に、GaAs成長基板をアンモニア、過酸化水素よりなるエッチャントを用いて除去する。
【００３７】
最後に、ｎ型クラッド層１１上にAuGeNiよりなるｎ側電極４及びAuよりなるパッド（図示せず）を形成する。
【００３８】
尚、Ga1-xInxP電流拡散層１４’のエッチング液の硝酸／弗酸比は1である必要はなく、0〜5であれば、（１１１）Ｂ面のエッチングレート＞（１１１）Ａ面のエッチングレートが得られる。また、弗酸（HF）、硝酸（HNO3）及び酢酸（CH3COOH）のエッチング液を用いることもできる。上述の純水あるいは酢酸はエッチングレートを調整する役目をしている。従って、エッチング液全体に対する純水もしくは酢酸の割合が10％未満の場合、エッチングレートが早過ぎ、Ga1-xInxP電流拡散層１４’の厚さ制御が困難となり、他方、エッチング液全体に対する純水もしくは酢酸の割合が50％を超えると、エッチングレートが遅過ぎ、プロセス時間が長くなる。従って、エッチング液全体に対する純水もしくは酢酸の割合は、好ましくは、10％〜50％である。
【００３９】
図９は図１の光半導体装置において光取り出し面がエポキシ樹脂（n=1.5）によって包まれていない場合のGa1-xInxP電流拡散層１４’の平均粗さRaあるいはλ/n（λは発光層からの光の真空中の波長、nはAlGaInP半導体層の屈折率3.4）と光出力増加量の関係を示すグラフである。すなわち、平均粗さRaが80nm以上あるいはλ/nが0.6以上のとき、光出力増加量は約1.2となり、飽和する。また、図１０は図１の光半導体装置において光取り出し面がエポキシ樹脂（n=1.5）によって包まれている場合のGa1-xInxP電流拡散層１４’の平均粗さRaあるいはλ/n（λは発光層からの光の真空中の波長、nはAlGaInP半導体層の屈折率3.4）と光出力増加量の関係を示すグラフである。すなわち、平均粗さRaが80nm以上あるいはλ/nが0.6以上のとき、光出力増加量は約1.08となり、飽和する。このように、平均粗さRaが80nm以上のときに光出力増加量は飽和するので、上述の弗酸：硝酸：純水＝１:１:１のエッチング液を用いた異方性ウェットエッチングは15分間行えば十分であることがわかる。
【００４０】
図１１は本発明に係る光半導体装置の第２の実施の形態を示す断面図である。図１１においては、図１のｎ型AlGaInPクラッド層１１上に反射防止層１７を設けてある。この結果、エスケープコーンEC1、EC2、EC3を通過して光取り出し面に到達した光は、フレネル反射成分がなくなり、ほぼ全部が光取り出し面から取り出される。尚、この場合、図示しないが、臨界角内光のフレネル反射成分もなくなる。この結果、図１の光半導体装置に比較して、光取り出し効率はさらに向上する。
【００４１】
反射防止層１７の屈折率nARは半導体層（１１,１２,１３）の屈折率nsemiと周囲媒体の屈折率nambとの間であり、最適な屈折率nARは、
nAR = √nsemi・namb
である。たとえば、AlGaInPの屈折率nsemiは3.2〜3.5、空気媒体の屈折率nambは1あるいはエポキシ樹脂媒体の屈折率nambは1.5であるので、nARは1.0〜3.5となる。
【００４２】
また、反射防止層１７の厚さは
λ/(4 nAR)
但し、λは光半導体装置の真空中の発光波長である。
【００４３】
反射防止層１７の材料としては、光半導体装置の光に対して透明なSiNx、TaOx、TiOx、ITO、ZnOがある。
【００４４】
図１１の光半導体装置の製造方法として、上述の図１の光半導体装置の製造方法におけるGaAs成長基板を除去後に、電子線ビーム法及びフォトリソグラフィ法により屈折率2.14のTaOxよりなる厚さ74nmの反射防止層１７をｎ型クラッド層１１上に形成する。この結果、光取り出し面がエポキシ樹脂によって包まれていない場合のGa1-xInP電流拡散層１４’の平均粗さRaと光出力増加量の関係を示す図１２に示すように、平均粗さRaが50nm以上のときに光出力増加量は約1.22となり、飽和する。このように、図１１の光半導体装置によれば、図１の光半導体装置に比較して光出力増加量が改善した。
【００４５】
異方性凹凸面反射層（１５’、１６’）で構成した光半導体装置において、反射防止層１７が特に有効である。すなわち、異方性凹凸面反射層で構成しない光半導体装置の場合、光取り出し面側でフレネル反射された成分は少ない反射回数で取り出される。たとえば、２〜３回の反射で99％以上取り出される。従って、反射防止層を形成しても効果はほとんど見られない。このため、図１２においてRa<20nmで効果がない。他方、異方性凹凸面反射層（１５’、１６’）で構成した光半導体装置の場合、異方性凹凸面反射層で反射される度に、光の伝搬方向が変換される。そのため、臨界角内に入射した光はフレネル反射で損なうことなく最初の入射で取り出すことが重要になる。このように、異方性凹凸面反射層で構成した光半導体装置において、特に反射防止層の効果が発生し、光出力増加量が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る光半導体装置の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のGaInP電流拡散層を示す斜視図である。
【図３】図１の光の反射特性を示すグラフであって、（Ａ）は臨界角外の入射光の反射特性、（Ｂ）は臨界角内の入射光の反射特性を示す。
【図４】図１のGaInP電流拡散層の結晶格子を示す図である。
【図５】図１のGaInP電流拡散層の異方性凹凸面を示す斜視図である。
【図６】図１のGaInP電流拡散層の異方性凹凸面を示す原子間力顕微鏡（AFM）写真を示す図である。
【図７】図１のGaInP電流拡散層の異方性凹凸面を示す走査型電子顕微鏡（SEM）写真を示す図である。
【図８】図１のGaInP電流拡散層の入射光に対する反射特性を示すグラフである。
【図９】図１のエポキシ樹脂なしの場合の光出力増加特性を示すグラフである。
【図１０】図１のエポキシ樹脂ありの場合の光出力増加特性を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る光半導体装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】図１１のエポキシ樹脂なしの場合の光出力増加特性を示すグラフである。
【図１３】従来の光半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：半導体積層体
２：支持体
３：接合層
４：ｎ側電極
１１：ｎ型クラッド層
１２：活性層
１３：ｐ型クラッド層
１４、１４’：電流拡散層
１５、１５’：SiO2層
１６、１６’：反射電極層（ｐ側電極）
１７：反射防止層
２１：導電性支持基板
２２：中間電極層
２３：裏面電極層
EC、EC1、EC2、EC3：エスケープコーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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