(57)【要約】【課題】  光の取り出し効率をより向上させるとともに、放熱効率の良い発光素子を提供する。【解決手段】  本発明に係る発光素子１は、透光性を有する基板５と、基板５上に複数の半導体層を積層して形成されており、基板５側から順次積層されたｎ型の窒化物系半導体層１３，１５、発光層１７及びｐ型の窒化物系半導体層１９，２１を少なくとも有する発光部７と、ｐ型の窒化物系半導体層１９，２１上に設けられ、電流を拡散するとともに透光性を有する導電膜２７と、導電膜２７上に設けられ、フォトニック結晶構造を有するフォトニック結晶層２９と、フォトニック結晶層２９上に設けられた光反射層３１と、ｎ型の窒化物系半導体層１３に接続された第１電極９と、導電膜２７に接続された第２電極１１と、を備えている。【選択図】  図１
2010129654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板と、
前記基板上に複数の半導体層を積層して形成されており、前記基板側から順次積層されたｎ型の窒化物系半導体層、発光層及びｐ型の窒化物系半導体層を少なくとも有する発光部と、
前記ｐ型の窒化物系半導体層上に設けられ、電流を拡散するとともに透光性を有する導電膜と、
前記導電膜上に設けられ、フォトニック結晶構造を有するフォトニック結晶層と、
前記フォトニック結晶層上に設けられた光反射層と、
前記ｎ型の窒化物系半導体層に接続された第１電極と、
前記導電膜に接続された第２電極と、
を備える、発光素子。
【請求項２】
前記導電膜は、ＩＴＯからなることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光層は、ＩｎＧａＮからなることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記フォトニック結晶層は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ又はＺｎＳからなることを特徴とする、請求項２又は３に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部への光の取り出し効率を向上させた半導体発光素子が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載された半導体発光素子では、光の取り出し面に凹凸形状を形成することで、平面状に形成された光の取り出し面に比べて、発光層から出た光のうち臨界角より小さい角度で光の取り出し面に入射する光の割合を大きくし、外部への光の取り出し効率を向上させている。
【特許文献１】特開２０００−１９６１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の半導体発光素子では、発光層から出た光のうち光の取り出し面とは反対側に向かう光を有効に利用することができず、その分、光の取り出し効率を上げることができないという問題があった。
【０００４】
また、特許文献１の半導体発光素子は、サファイア基板上に、発光層を有する半導体結晶層を形成しており、半導体結晶層の光の取り出し面がサファイア基板と反対側に配置されている。したがって、この半導体発光素子を実装用基板上に実装する場合、サファイア基板を実装用基板上に配置することになり、発光層で発生した熱がサファイア基板を介して放熱される。そのため、放熱効率が悪く、半導体発光素子が高温となり、内部量子効率が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、光の取り出し効率をより向上させるとともに、放熱効率の良い発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発光素子は、透光性を有する基板と、前記基板上に複数の半導体層を積層して形成されており、前記基板側から順次積層されたｎ型の窒化物系半導体層、発光層及びｐ型の窒化物系半導体層を少なくとも有する発光部と、前記ｐ型の窒化物系半導体層上に設けられ、電流を拡散するとともに透光性を有する導電膜と、前記導電膜上に設けられ、フォトニック結晶構造を有するフォトニック結晶層と、前記フォトニック結晶層上に設けられた光反射層と、前記ｎ型の窒化物系半導体層に接続された第１電極と、前記導電膜に接続された第２電極と、を備えている。
【０００７】
上記の構成された発光素子において、前記導電膜は、ＩＴＯからなることが好ましい。また、前記発光層は、ＩｎＧａＮで形成することができる。また、前記フォトニック結晶層は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ又はＺｎＳからなることが好ましい。
【０００８】
なお、本発明において、窒化物系半導体とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ（１−ｘ−ｙーｚ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）なる組成式で表わされるIII−V族化合物半導体を含み、さらにV族としては、Ｎに加えてリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）等を含有する混晶を含むものとする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光の取り出し効率をより向上させるとともに、放熱効率の良い発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る発光素子の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る発光素子の断面図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る発光素子１は、いわゆるフリップチップ接続によって実装用基板３に実装されるものである。この発光素子１は、基板５と、基板５上に設けられた発光部７と、発光部７に電流を供給する第１電極９及び第２電極１１とを備えている。
【００１２】
基板５は、発光部７を形成する後述する各半導体層の結晶成長が可能であり、且つ発光部７からの光を透過可能な材料で形成されている。基板５の光吸収率は、例えば、２０％以下とするのが好ましい。本実施形態の基板５は、サファイアで形成され、０．３ｍｍの厚さを有しており、後述する発光層１７から発せられる光に対する吸収率が６％程度となっている。
【００１３】
発光部７は、基板５上に積層された複数の半導体層で形成されており、より詳細には、本実施形態の発光部７は、基板５側から順次積層されたｎ型コンタクト層１３、ｎ型クラッド層１５、発光層１７、ｐ型クラッド層１９及びｐ型コンタクト層２１によって構成されている。なお、ｎ型コンタクト層１３及びｎ型クラッド層１５が本発明におけるｎ型の窒化物系半導体層に相当し、ｐ型クラッド層１９及びｐ型コンタクト層２１が本発明におけるｐ型の窒化物系半導体層に相当する。
【００１４】
ｎ型コンタクト層１３は、ｎ型の不純物がドーピングされた窒化ガリウム（ＧａＮ）からなり、１０〜１０００ｎｍの厚さを有している。ｎ型の不純物としては、例えばシリコン（Ｓｉ）が挙げられ、ｎ型コンタクト層１３のドーピング濃度を１×１０１７〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３としている。図１に示すように、ｎ型コンタクト層１３の一部分は、ｎ型クラッド層１５、発光層１７、ｐ型クラッド層１９及びｐ型コンタクト層２１の一部分が選択的にエッチングされることによって露出しており、この露出した部分上に第１電極９が形成されている。
【００１５】
ｎ型クラッド層１５は、ｎ型の不純物がドーピングされた窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなり、１０〜１０００ｎｍの厚さを有している。ｎ型の不純物としては、例えばシリコン（Ｓｉ）が挙げられ、ｎ型クラッド層１５のドーピング濃度を１×１０１７〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３としている。
【００１６】
発光層１７は、ノンドープの窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）からなり、１０〜１００ｎｍの厚さを有している。
【００１７】
ｐ型クラッド層１９は、ｐ型の不純物がドーピングされたＡｌＧａＮからなり、１０〜１００ｎｍの厚さを有している。ｎ型の不純物としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）が挙げられ、ｐ型クラッド層１９のドーピング濃度を１×１０１７〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３としている。
【００１８】
ｐ型コンタクト層２１は、ｐ型の不純物がドーピングされたＧａＮからなり、１０〜１００ｎｍの厚さを有している。ｐ型の不純物としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）が挙げられ、ｐ型コンタクト層２１のドーピング濃度を１×１０１７〜１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３としている。
【００１９】
上記の発光部７を構成する各半導体層は、例えば、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長：Metal-organic Chemical Vapor Deposition）法、またはＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長：Molecular Beam Epitaxy）法を用い、基板５上にエピタキシャル成長させることによって形成される。
【００２０】
第１電極９は、ｎ型コンタクト層１３にオーミック接合されるオーミック接合部９ａと、オーミック接合部９ａを被覆するパッド部９ｂとを有している。パッド部９ｂは、実装用基板３上に形成された回路配線２３に半田バンプ２５を介して接合される。オーミック接合部９ａは、例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）とからなる合金で形成される。パッド部９ｂは、例えば、金（Ａｕ）で形成される。パッド部９ｂ及びオーミック接合部９ａは、例えば、それぞれの金属膜を蒸着し、パターニングすることで形成される。
【００２１】
ｐ型コンタクト層２１上には、第２電極１１から供給される電流を拡散するとともに、透光性を有する導電膜２７が設けられている。導電膜２７の光吸収率は、例えば、３０％以下とするのが好ましい。本実施形態の導電膜２７は、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)で形成され、１０〜１００ｎｍの厚さを有しており、発光層１７から発せられる光に対する吸収率が０．１３〜１．３％程度となっている。導電膜２７は、例えば、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法により形成される。
【００２２】
導電膜２７上には、第２電極１１及び後述するフォトニック結晶層２９が設けられている。第２電極１１は、例えば金（Ａｕ）で形成され、実装用基板３上に形成された回路配線２３に半田バンプ２５を介して接合される。第２電極１１は、第１電極９と同様、例えば金を蒸着し、パターニングすることで形成される。
【００２３】
フォトニック結晶層２９は、フォトニック結晶構造を有している。本実施形態のフォトニック結晶層２９は、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法等を用いて酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる結晶層を形成し、この結晶層に周期的な凹凸構造をエッチングすることによって形成されている。また、フォトニック結晶層２９の厚さは、例えば１００〜２０００ｎｍとされる。フォトニック結晶層２９のこの凹凸構造の詳細については後述する。
【００２４】
フォトニック結晶層２９上には、光反射層３１が設けられている。この光反射層３１は、発光部７の発光層１７からの光に対して反射率が８０％以上である材料層からなる。本実施形態のＩｎＧａＮで形成される発光層１７から発せられる光の波長は３７５ｎｍ近傍であり、この波長域で反射率が８０％以上の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）、或いはこれらの少なくとも１つを含む合金等が挙げられる。光反射層３１は、例えばこれらの材料をフォトニック結晶層２９上に蒸着することによって形成される。
【００２５】
上記のように構成された発光素子１は、第１電極９と第２電極１１との間に順方向電圧が印加され、ｐ型クラッド層１９とｎ型クラッド層１５とによってｐｎ接合を形成する発光部７に電流が供給されることで、発光層１７が発光するようになっている。
【００２６】
発光素子１において、発光層１７から放射される光は、その一部のみが素子外部へ取り出され利用することができる。素子外部へ取り出せない光は、素子内部で反射、散乱を繰り返し、次第に熱エネルギなどへ変換されてしまうため、有効に利用することができない。この光を効率的に取り出せない最大の理由の一つに、発光素子と外界の界面による全反射の現象が挙げられる。
【００２７】
以下、全反射について説明する。屈折率ｎ１の媒質から屈折率ｎ２の媒質に、光が入射角θ1で入射した場合、出射角θ2で出射すると、入射光と出射光との間で、次式（１）の関係が成立する。
【００２８】
【数１】
2010129654.tif 000003
【００２９】
ここで、ｎ１＞ｎ２の場合、すなわち、屈折率が高い媒質から低い媒質へ向かって光がその界面へ入射する場合、ｓｉｎθ１＝ｎ２／ｎ１で与えられる入射角以上で入射したときに、式（１）を満足するθ2が存在しない状態となる。すなわち、界面を介して透過する光波の存在は許容されず、界面で全て反射される状態となる。この現象が全反射と呼ばれ、このときのθ1を臨界角θCという。特に光半導体材料は、大きな屈折率を持つため、全反射の影響が顕著となる。
【００３０】
例えば、本実施形態の発光部７の各半導体層を構成する窒化物系半導体は、本実施形態の発光層１７における発光波長域において、屈折率が２．５程度であるので、空気（屈折率＝１．０）との界面での臨界角θCは、約２３度である。また、窒化物系半導体とサファイア（屈折率＝約１．８）との界面での臨界角θCは、約４６度であり、サファイアと空気との界面の臨界角θCは、約３４度である。ここで、発光層１７から放射される光強度分布は、ランバード分布（Ｉ（φ）＝Ｉ０・ｃｏｓ（φ）：Ｉ０は主線方向の光出射強度）を仮定すると、臨界角θC内で放射される光エネルギは、全放射エネルギに対して、（１−ｃｏｓ２θC）／２×１００（％）となる。ここでフレネル反射は考慮していない。上記臨界角θCを代入すると、空気と窒化物系半導体との界面、サファイアと窒化物系半導体との界面、空気とサファイアとの界面において臨界角θC内で放射される光エネルギは、それぞれ、約１５％、約４８％、約３１％である。もちろん、さらにフレネル反射による反射損失が加わるため、本値は実際にはさらに小さくなる。したがって、発光素子の外部への光の取り出し効率を向上させるためには、この全反射を低減させる必要がある。
【００３１】
フォトニック結晶層２９のフォトニック結晶構造は、上記のように周期的な凹凸構造を有している。このフォトニック結晶構造によって、全反射を低減する原理について説明する。ここで、理解を容易にするために、１次元回折現象について説明する。１次元の周期的な凹凸構造（フォトニック結晶構造）が形成された結晶層上に光反射層が形成されたいわゆる反射型回折格子に、光が入射した場合を考える。この凹凸構造の周期が入射光の波長より十分に大きい場合、光の進路は、反射の法則に従い光線追跡を詳細に行うことで求めることができる。しかしながら、凹凸構造の周期が入射光の波長オーダであった場合、光波の回折現象が顕著に現れるようになる。反射型回折格子に光が入射した場合、その出射光の強度分布は、周期開口に対するフラウンホーファ回折像によって最も簡単に求めることができる。具体的には、開口に入射した後の光波電界振幅は、開口関数のフーリエ変換で求めることができる。
【００３２】
また、反射型回折格子は、原理的に位相回折格子とみなすことができる。すなわち、この凹凸構造が形成された結晶層において、光源から見て凸部と凹部との光路長差は、光伝播部である結晶層の屈折率をｎ、凸部の高さをｄとすると、２ｎｄである。光伝播部の屈折率と、凸部の高さとの積（ｎｄ）に、数値「２」を積算する理由は、凸部を伝播した光が、光反射層で反射されて再び凸部を往復伝播することによる。
【００３３】
ここで、周期ａ、位相差φ＝４πｎｄ／λ（λ：波長）である回折格子の開口関数ｕ（ｘ）が、三角関数の次式（２）で表される最も単純な場合を考える。
【００３４】
【数２】
2010129654.tif 000004
【００３５】
基本光（０次回折光）とｍ次回折光の光波電界振幅は、それぞれＪｍ（φ／２）の比で示され、それぞれの回折光の回折角θは、次式（３）で与えられる。
【００３６】
【数３】
2010129654.tif 000005
【００３７】
すなわち、光反射層に入射した光の一部が、回折光として反射されることがわかる。したがって、この回折光が発光素子の外部との界面に対して臨界角より小さい角度でより多く入射するようにすることで、上記界面における全反射の低減を図ることができる。ここで、上記Ｊｍは、ｍ次のベッセル関数であり、φ／２を適切に設定することにより、限定的ではあるが、所望の次数の回折効率を調節することが可能である。したがって、実際の発光素子からの光は球面波的に反射型回折格子に入射するため、入射波全方位に関して総合的に有効な回折角及び各次回折効率を計算し、凹凸構造の周期および凸部高さを決定すればよい。
【００３８】
具体的な凹凸構造を伝搬する光の位相差は、式（２）のような単純な周期関数で表されるものではないが、前述したように、回折された反射光の分布は開口関数のフーリエ変換で求められるから、基本的に同様の取扱いができる。ここでは、理解を容易にするために１次元の凹凸構造を有する反射型回折格子に限定して説明したが、基本的な考え方は本実施形態のように２次元の凹凸構造を有する反射型回折格子についても容易に拡張できる。なお、本実施形態の発光素子１では、フォトニック結晶構造を有するフォトニック結晶層２９と光反射層３１とによって、２次元の凹凸構造を有する反射型回折格子を形成している。
【００３９】
２次元の凹凸構造を有する反射型回折格子の場合、周期ａで凹凸構造に種々の幾何構造を持たせることが可能であり、たとえば、正方格子、三角格子などが考えられる。さらには、複数の周期を重畳した構造も可能である。
【００４０】
図２は、本実施形態のフォトニック結晶層２９に形成されたフォトニック結晶構造の一実施形態を示す部分平面図である。このフォトニック結晶構造は、フォトニック結晶層２９における光反射層３１側の表面に凹部２９ａを正方格子状に配置したものである。凹部２９ａは、フォトリソグラフィによってレジストマスクを形成し、フォトニック結晶層２９におけるレジストマスクが形成されていない部分を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって除去することによって形成される。本実施形態の凹部２９ａの形状は、平面視円形となるように形成されているが、例えば平面視多角形となるように形成されていてもよい。凹部２９ａの中心間距離はたとえば１００〜１０００ｎｍとし、凹部２９ａの深さは１０〜２００ｎｍとし、凹部２９ａの平面視最大寸法は５０〜５００ｎｍとするのが好ましい。またここでは、フォトニック結晶層２９に凹部２９ａを形成しているが、複数の凸部を形成することによってフォトニック結晶構造を形成してもよい。この凸部の形状は、例えば、円柱、多角柱、円錐、多角推、円錐台又は多角推台にしてもよい。
【００４１】
本実施形態の発光素子１によれば、発光層１７から発せられる光のうち基板５側に発せられる光は、基板５が透光性を有しているため、基板５を透過して発光素子１の外部へ取り出される。一方、導電膜２７側に発せられる光は、透光性を有する導電膜２７を透過し、フォトニック結晶層２９に入射する。そして、フォトニック結晶層２９に入射した光は、フォトニック結晶層２９と光反射層３１との境界面で反射される。フォトニック結晶層２９のフォトニック結晶構造は、より具体的には上記のように微小な凹凸形状を有している。そのため、凹凸の周期及びフォトニック結晶層２９内での凹凸による光路差に応じて、反射光が干渉することにより、所定の方向へ反射光の進行方向が変えられる。この反射光は、フォトニック結晶層２９から、導電膜２７及び発光部７を介して基板５へ到達するが、本実施形態では、ＺｒＯ２からなるフォトニック結晶層２９の屈折率が２．１程度であり、ＩＴＯからなる導電膜２７の屈折率も２．１程度であるため、フォトニック結晶層２９と導電膜２７との界面では全反射がほとんど生じない。また、窒化物系半導体からなる発光部７の屈折率は２．５程度であるため、導電膜２７と発光部７との界面では全反射が生じない。一方、サファイアからなる基板５の屈折率は１．８程度であるため、発光部７と基板５との界面では、全反射が生じ易くなる。したがって、本実施形態では、フォトニック結晶構造を適宜形成して、フォトニック結晶層２９と光反射層３１との界面で反射される光の多くが、発光部７（より詳細には、ｎ型コンタクト層１３）と基板５との界面に臨界角より小さい角度で入射するように光の方向を制御することで、全反射を起こしにくくすることができる。そのため、基板５内により多くの光を透過させ、ひいては、発光層１７で発光した光を発光素子１の光の取り出し側である基板５側から効率良く取り出すことができる。
【００４２】
また、本実施形態では、フォトニック結晶層２９による光の反射だけではなく、光反射層３１によっても光が反射される。そのため、フォトニック結晶層２９から実装用基板３側への光の漏れ出しを抑制することができ、これによっても発光素子１の基板５側からの光の取り出し効率を向上させることができる。
【００４３】
また、ｐ型の窒化物系半導体層（本実施形態では、ＧａＮからなるｐ型コンタクト層２１）は一般的に電気抵抗が大きいため、半導体層内を電流が拡散し難い。ここで、本実施形態において、ｐ型コンタクト層２１上に導電膜２７が存在しない場合を考える。この場合、ｐ型コンタクト層２１の全体に電流を拡散させて発光層１７内での発光領域を大きくするには、例えば、導電膜２７の代わりに、ｐ型コンタクト層２１の表面に全体的に第２電極１１を接触させることが考えられる。しかしながら、第２電極１１は発光層１７からの光を遮ってしまうため、フォトニック結晶層２９まで光を到達させることができない。これに対し、本実施形態では、導電膜２７を介してｐ型コンタクト層２１へ電流を拡散して供給し、この導電膜２７が透光性を有しているため、導電膜２７をｐ型コンタクト層２１の表面上に全体的に設けたとしても、発光部７からの光をフォトニック結晶層２９まで透過させることができる。さらに、このようにｐ型コンタクト層２１の表面に全体的に導電膜２７を設けることができるので、ｐ型コンタクト層２１と導電膜２７との間の接触抵抗を小さくすることができ、発光素子１の駆動電圧を小さくすることができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、発光層１７から発せられる光をフォトニック結晶層２９と光反射層３１とによって反射させ、基板５側から光を取り出すようになっている。そのため、発光素子１を実装用基板３に実装する場合に、図１に示すように基板５と反対側の光反射層３１側を実装用基板３側に配置し、第１電極９及び第２電極１１を実装用基板３の回路配線２３に接続することができる。こうすることで、発光部７で発生した熱が、基板５を介さず、第１電極９及び第２電極１１を介して実装用基板３へ放熱されるため、放熱効率を向上させることができ、発光素子１の熱による内部量子効率の低下を抑制することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、発光部７を窒化物系半導体で形成し、導電膜２７をＩＴＯで形成しているため、発光素子１の外部への光の取り出し効率を向上させることができる。すなわち、上記のように窒化物系半導体の屈折率が約２．５であり、ＩＴＯの屈折率が約２．１であるため、両者の屈折率が比較的近く、発光部７（より詳細には、ｐ型コンタクト層２１）と導電膜２７との境界面で全反射が生じる割合が小さい。そのため、多くの光がこの境界面を透過し、導電膜２７内に入射する。したがって、フォトニック結晶層２９へ入射し得る光の量が増加し、ひいてはフォトニック結晶層２９及び光反射層３１によって反射されて発光素子１の外部へ取り出される光の量を増加させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、発光層１７をＩｎＧａＮで形成しているため、波長が３７５ｎｍ近傍である光を発するが、導電膜２７をＩＴＯで形成した場合、およそ４５０ｎｍ以下の波長の光に対する透過率が小さくなる。したがって、本実施形態では、導電膜２７をできるだけ薄くすることが課題となる。ここで例えば、本実施形態において、フォトニック結晶構造をフォトニック結晶層２９に形成する代わりに、フォトニック結晶層２９を設けず、導電膜２７にフォトニック結晶構造を形成することも考えられる。しかしながら、この場合、フォトニック結晶構造を形成するために、導電膜２７をある程度厚く形成しなければならない。これに対し、本実施形態によれば、導電膜２７とは別にフォトニック構造を形成するフォトニック結晶層２９を設けているので、導電膜２７を薄く形成することができ、透過率の低下を補うことができる。
【００４７】
また、本実施形態では、フォトニック結晶層２９がＺｒＯ２で形成されており、その屈折率が約２．１であるため、ＩＴＯからなる導電膜２７の屈折率の値と同じか略等しくなっている。そのため、導電膜２７とフォトニック結晶層２９との境界面で全反射が生じる割合が小さく、導電膜２７内に入射した光の多くをフォトニック結晶層２９内に入射させることができる。したがって、上記の発光部７から導電膜２７へ入射する光量の増加と相俟って、フォトニック結晶層２９及び光反射層３１により反射されて発光素子１の外部へ取り出される光の量をさらに増加させることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、フォトニック結晶構造をフォトニック結晶層２９に形成しているが、例えば、フォトニック結晶層２９を設けず、ｐ型コンタクト層２１に直接、フォトニック結晶構造を形成することも考えられる。しかしながら、この場合、フォトニック結晶構造を形成するために、ｐ型コンタクト層２１をある程度厚く形成しなければならない。ｐ型コンタクト層２１はｐ型のＧａＮ（窒化物系半導体）で形成されており、上記のように電気抵抗がそもそも大きいため、このように厚くすると電気抵抗の増加が顕著となり、駆動電圧もこれに伴って大きくしなければならないといった不具合が生じる。また、フォトニック結晶構造を形成するためにｐ型の窒化物系半導体層をエッチングすると、半導体層に損傷が生じ、非発光準位の発生による内部量子効率の低下や、表面接触抵抗の増加等の不具合が生じることがある。これに対し、本実施形態によれば、ｐ型の窒化物系半導体層とは別にフォトニック結晶層２９を設けてフォトニック結晶構造を形成しているので、ｐ型の窒化物系半導体層の厚膜化及びエッチングによる以上のような不具合の発生がないという利点がある。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。上記実施形態では、ｎ型コンタクト層１３及びｎ型クラッド層１５によってｎ型の窒化物系半導体層を形成し、ｐ型クラッド層１９及びｐ型コンタクト層２１によってｐ型の窒化物系半導体層を形成しているが、発光層１７で発光可能な層構成である限りこれに限定されるものではなく、例えば、ｎ型クラッド層１５及びｐ型クラッド層１９を形成しない層構成であってもよい。また、発光部７は、基板５側から順次積層されたｎ型の窒化物系半導体層、発光層及びｐ型の窒化物系半導体層を少なくとも有する限りその他の半導体結晶層を含んでもよく、例えば、基板５とｎ型コンタクト層１３との間にバッファ層等を形成してもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、ｎ型及びｐ型コンタクト層１３，２１をＧａＮで形成し、ｎ型及びｐ型クラッド層１５，１９をＡｌＧａＮで形成しているが、窒化物系半導体によって形成されている限り、これに限定されるものではない。また、上記実施形態では、発光層１７をＩｎＧａＮで形成しているがこれに限定されるものではなく、所望の発光波長に対応するバンドギャップを有する半導体によって形成することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、フォトニック結晶層２９をＺｒＯ２で形成しているが、これに限定されるものではない。フォトニック結晶層２９は、その屈折率が導電膜２７の屈折率に比較的近いものが好ましく、導電膜２７が上記実施形態のようにＩＴＯからなる場合、例えば、ＴｉＯ２（屈折率＝約１．８）、ＺｎＯ（屈折率＝約２．２）又はＺｎＳ（屈折率＝約２．２）で形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る発光素子の一実施形態を示す断面図である。
【図２】フォトニック結晶構造の一実施形態を示す部分平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  発光素子
５  基板
７  発光部
９  第１電極
１１  第２電極
１３  ｎ型コンタクト層
１５  ｎ型クラッド層
１７  発光層
１９  ｐ型クラッド層
２１  ｐ型コンタクト層
２７  導電膜
２９  フォトニック結晶層
３１  反射層
【図１】
2010129654.tif 000006
【図２】
2010129654.tif 000007