(57)【要約】【課題】ＧａＮ層を成膜する成膜装置内でテクスチャ構造を形成する。【解決手段】支持基板１１と、該支持基板の表面に少なくともｎ−ＧａＮ層１４と、ｐ−ＧａＮ層１６と、これらにはさまれた発光層１５とを有する窒化物半導体発光ダイオード１０Ａにおいて、前記ｐ−ＧａＮ層の基板反対側表面に径が異なる凹部（特に、円錐形状）が複数混在している。また、凹部は、結晶成長温度で腐食性ガス雰囲気中（アンモニアガス雰囲気中、又はヒドラジン雰囲気中）でのアニールにより形成され、その径は、１〜２０μｍの範囲である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮ層と、該ＧａＮ層に積層された透明導電膜とを備えた窒化物半導体のテクスチャ構造において、
前記ＧａＮ層は、前記透明導電膜との間の表面に、径の異なる凹部が複数混在していることを特徴とする窒化物半導体のテクスチャ構造。
【請求項２】
請求項１に記載の窒化物半導体のテクスチャ構造において、
前記径は、１〜２０μｍの範囲で異なっていることを特徴とする窒化物半導体のテクスチャ構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の窒化物半導体のテクスチャ構造において、
前記凹部は、アンモニアガス雰囲気中、又はヒドラジン雰囲気中でアニールされて形成されていることを特徴とする窒化物半導体のテクスチャ構造。
【請求項４】
支持基板と、該支持基板の表面に少なくともｎ−ＧａＮ層と、発光層と、ｐ−ＧａＮ層と、透明導電膜とがこの順に積層された窒化物半導体発光素子において、
前記ｐ−ＧａＮ層は、前記透明導電膜との間の表面に径の異なる凹部が複数混在していることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
請求項４に記載の窒化物半導体発光素子において、
前記支持基板は、その材料が、サファイア、シリコン、シリコンカーバイドのいずれかであることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
ＧａＮ基板と、該ＧａＮ基板の表面に少なくともｎ−ＧａＮ層と、発光層と、ｐ−ＧａＮ層とがこの順に積層された窒化物半導体発光素子において、
前記ＧａＮ基板は、前記ｎ−ＧａＮ層と反対側の面に径の異なる円錐形状の凹部が複数混在し、
前記円錐形状の凹部は、前記ＧａＮ基板の[０００−１]方向に配向している
ことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
請求項６に記載の窒化物半導体発光素子において、
前記凹部は、結晶成長後、アンモニアガス雰囲気中、又はヒドラジン雰囲気中でアニールされることにより形成されていることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の窒化物半導体発光素子において、
前記円錐形状の凹部は、高さ、底辺の長さのいずれかが、１μｍ〜２０μｍであることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
ＧａＮ層の表面に複数の凹部を形成させるテクスチャ構造形成方法において、
前記ＧａＮ層は、結晶成長後、結晶成長温度を維持しつつ、アンモニアガス雰囲気中、又はヒドラジン雰囲気中でアニールされることにより、径の異なる前記凹部が複数混在して形成されることを特徴とするテクスチャ構造形成方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のテクスチャ構造形成方法において、
前記ＧａＮ層は、Ｍｇドープしたｐ−ＧａＮ層であり、
前記ｐ−ＧａＮ層は、前記アンモニアガス雰囲気中、又はヒドラジン雰囲気中でのアニールの後に、窒素雰囲気中でＭｇ活性化アニールが行われることを特徴とするテクスチャ構造形成方法。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載のテクスチャ構造形成方法において、
前記結晶成長温度は、１０７０℃であり、
前記アンモニアガス雰囲気中、又はヒドラジン雰囲気中でのアニールは、少なくとも１０分間継続されることを特徴とするテクスチャ構造形成方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載のテクスチャ構造形成方法において、
前記アンモニアガス雰囲気中、又はヒドラジン雰囲気中でのアニール、及び前記Ｍｇ活性化アニールは、同一成膜装置内で行われることを特徴とするテクスチャ構造形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体のテクスチャ構造、窒化物半導体発光素子、及びテクスチャ構造形成方法に関し、特に、窒化ガリウム系化合物半導体を用いて形成された、発光ダイオード(Light Emitting Diode:以下ＬＥＤ素子)の光取り出し面上にテクスチャ構造を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＧａＮ系窒化物半導体は、ＬＥＤ素子、ＬＤ(Laser Diode)や高周波・高出力ＨＥＭＴ(High Electron Mobility Transistor)などへの応用が成功して以来、研究が盛んになっている。特に、ＬＥＤ素子は、光量増加を目的として、基板面方位や成膜方法の工夫など内部量子効率向上の方法が試みられてきた。
しかしながら、ＬＥＤ素子の外部量子効率は、電子注入効率と内部量子効率と光取り出し効率の掛け算であるため、電子注入効率や内部量子効率向上とは別に光取り出し効率の改善も素子性能向上に結びつく。そこで各機関は、素子表面や基板と薄膜界面を粗面化するテクスチャ構造を開発・採用している。ここで、電子注入効率は、全電子のうち発光層に注入された電子の割合であり、内部量子効率は、発光層に注入された電子のうちホールと結合して光エネルギーを発した電子の割合であり、光取り出し効率は発光層で発した光エネルギーのうちＬＥＤ素子の外部に取り出せた光エネルギーの割合である。
【０００３】
例えば、特許文献１は、テクスチャ構造を有する受光素子の作製方法が記載されており、具体的には、基板と、ｐ型ＧａＮ系半導体と、ｎ型ＧａＮ系半導体と、これらにはさまれた受光層とを少なくとも有し、前記基板の裏面側に、六角錐又は円錐を多数配置して成るテクスチャ構造を設けた半導体受光素子が記載されている。また、このテクスチャ構造は、アルカリ性水溶液によりＧａＮ基板裏面側をエッチングすることで形成されることが記載されている。
また、特許文献２は、発光ダイオードの外部発光効率を向上する方法が記載されており、具体的には、発光ダイオードのｎ型層の外面をエッチングして表面テクスチャ加工部を形成する工程を備え、その表面テクスチャ加工部が内部反射を低減して光出力を増大することが記載されている。また、特許文献２には、具体的な作製方法として、ウェットエッチング、及びドライエッチングの何れかで実現することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９５７８号公報
【特許文献２】特表２０１０−５００７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２で紹介したように、テクスチャ構造を得るために、さまざまな手法が提案されている。しかしながら、テクスチャ構造を形成する場合において、ウェットエッチング(アルカリ水溶液)は、テクスチャ構造を有さないときと比較してプロセス工程が増加してしまう上に、精度が良いためにテクスチャのサイズが揃いすぎてしまうという無駄があった。このために、ウェットエッチングによるテクスチャ構造形成は、適切なサイズを得る実験、及びプロセスの厳密な制御・管理が必要であった。一方、ドライエッチングの場合、成長装置（成膜装置）とは別のエッチング装置が必要となり、素子を移動中に膜表面にダメージを与えてしまうという問題があった。つまり、特許文献１，２に記載の技術は、電気特性を考えた場合、テクスチャサイズの制御は勿論、ダメージの検討も必要であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、ＧａＮ層を成膜する成膜装置内で形成される窒化物半導体のテクスチャ構造、窒化物半導体発光素子、及びテクスチャ構造形成方法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】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の窒化物半導体のテクスチャ構造は、ＧａＮ層と、該ＧａＮ層に積層された透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）とを備え、前記ＧａＮ層は、その表面に、異なる径の凹部が複数混在していることを特徴とする。
【０００８】
この凹部は、ＧａＮ層成長後、その結晶成長温度で、且つ、ＧａＮを腐食させる腐食性ガス（例えば、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン）雰囲気中で、１０分間アニールされることにより形成される。この方法によれば、ＧａＮ層の結晶成長後、原料ガスから腐食性ガスに代えるのみで、同一成長装置で、ＧａＮ層の表面にテクスチャ構造を形成することができる。また、凹部の径は、例えば、凹部の面積と円の面積とが略等しくなる円の直径により定められ、アンモニアガスの場合、１μ〜２０μの範囲となる。
また、ｐ型ＧａＮ系半導体は、Ｍｇをドープしたものであるが、結晶成長後、低温且つ窒素雰囲気中で、アクセプタ不純物（Ｍｇ)を活性化させるＭｇ活性化アニールが必要である。このＭｇ活性化アニールは、テクスチャ構造の形成の後に行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＧａＮ層を成膜する成膜装置内でテクスチャ構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態である発光ダイオードの構造図である。
【図２】サーマルエッチング後におけるＧａＮ層の表面顕微鏡写真である。
【図３】アニールによるＧａＮ層の表面顕微鏡写真である。
【図４】Ｘ線回折パターン、及び表面顕微鏡写真である。
【図５】発光ダイオードの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図６】ＬＥＤ構造基板の断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態である発光ダイオードの構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００１２】
(第１実施形態)
図１は、本発明の実施形態の発光ダイオードの構成図である。
図１において、窒化物半導体発光素子としての発光ダイオード１０Ａは、結晶面方位が（０００１）面であるサファイア基板１１の表面にバッファ層１２が積層されている。バッファ層１２の基板反対側表面には、ＧａＮエピタキシャル層１３が積層され、ＧａＮエピタキシャル層１３の基板反対側表面にｎ−ＧａＮ層１４が積層され、ｎ−ＧａＮ層１４の基板反対側表面には、発光層１５が積層され、発光層１５の基板反対側表面にはｐ−ＧａＮ層１６（１６ａ）が積層され、ｐ−ＧａＮ層１６ａの基板反対側表面には透明導電膜としてのＩＴＯ膜１７が積層されている。なお、ｐ−ＧａＮ層１４と、ＩＴＯ膜１７とには、図示しない金属電極が接続されており、例えば、金属電極はＴｉ／Ａｌが用いられる。
【００１３】
サファイア基板１１は、支持基板として使用され、近似的にＧａＮと同様の六方晶系で表されるが、格子定数（単位：１０−１０ｍ）が４．７５８であり、ＧａＮの格子定数３．１８と比較して、格子定数差が１４％と大きい。支持基板としては、（０００１）面ＳｉＣ基板や、Ｓｉ（１１１）基板が用いられることもある。
【００１４】
バッファ層１２は、例えば、膜厚５０ｎｍに堆積されたＡｌＮ層であり、サファイア基板１１とＧａＮエピタキシャル層１３との間の格子定数及び熱膨張係数の差分を緩和するために積層される。なお、室温での熱膨張係数（単位：１０−６／Ｋ）は、サファイアが７．５であり、ＧａＮが５．５９であり、ＡｌＮが４．１５である。
【００１５】
ＧａＮエピタキシャル層は、バッファ層１２の表面に膜厚１０００ｎｍに成長させたノンドープＧａＮ層である。ｎ−ＧａＮ層１４は、膜厚２０００ｎｍに成長させたＳｉドープのＧａＮ層であり、ｎ型クラッド層ともいう。また、ｐ−ＧａＮ層１６ａは、ＭｇドープしたＧａＮ層であり、ｐ型クラッド層ともいう。ＧａＮは、通常、ウルツ鉱型（Wurtzite）結晶構造をとり、六角柱の結晶格子で表現される。
【００１６】
発光層１５は、量子井戸層を複数持つ多重量子井戸構造の活性層であり、バルク型よりも明るく鮮やかな発光が可能である。ＭＱＷ発光層１５は、膜厚２ｎｍのＩｎＧａＮウェル層、膜厚１５ｎｍのＧａＮバリア層を５回繰り返して形成されている。なお、量子井戸（ＭＱＷ: Multi Quantum Well）構造においては、電子やホールが閉じ込められるバンドギャップの小さい材料の層を井戸層と呼び、電子やホールに対して壁の役割をするバンドギャップの大きい材料の層をバリア層と呼ぶ。
【００１７】
これらのエピタキシャル層は、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、又はＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)法で成長する。基板温度は、バッファ層１２が４７５℃であり、ＧａＮ層１３，１４，１６ａが１０７０℃であり、発光層１５が７８０℃である。そして、マグネシウムドープのｐ−ＧａＮ層１６ａ成長後に、そのままの温度(ここでは、ｐ−ＧａＮ層１６ａの基板温度１０７０℃)で、雰囲気をアンモニア(ここでは、総流量６Ｌ／ｍｉｎとした)に変更して、１０分間、３０分間、６０分間保持する。この保持（アニール）により、ｐ−ＧａＮ層１６ａの表面にテクスチャ構造が形成される。このテクスチャ構造は、サイズが異なる凹凸が形成（点在）されたものであり、径１〜２０μｍの凹部が混在している。また、凹部は、円錐形状のものが含まれ、凹部が円錐形状でない場合の径は、例えば、凹部の面積と円の面積とが略等しくなる円の直径により求めることができる。又は、凹部の径は、凹部の外接円と内接円との平均径により求めることもできる。
【００１８】
ＩＴＯ膜１７は、透明導電膜であり、仕事関数はＧａＮよりも低いものの、透光性を有する導電膜である。ＩＴＯ膜の屈折率ｎ２は、ｎ２＝２．２であり、ＧａＮの屈折率ｎ１は２．３８（測定波長λ＝６３３ｎｍ）である。ＧａＮ層とＩＴＯ膜との間の臨界角θは、
θ＝ｓｉｎ−１（ｎ２／ｎ１）＝６７．６°
である。つまり、発光ダイオードは、発光層１５が出射する光の配向特性が広角度であるので、ｐ−ＧａＮ層とＩＴＯ膜との界面が平行だと入射角が臨界角以上になり、界面で全反射する光が相当程度存在してしまう。そこで、発光ダイオード１０Ａは、ｐ−ＧａＮ層１６ａとＩＴＯ膜１７との界面をテクスチャ構造にして、界面で全反射する光を低減している。また、このテクスチャ構造は、ｐ−ＧａＮ層１６ａとＩＴＯ膜１７との間の接合面積を増加させるので、接触抵抗を低減させる。
【００１９】
（実験結果）
図２は、ｐ−ＧａＮ層１６ａの表面に形成されたテクスチャ構造の表面顕微鏡写真である。比較のために、水素（Ｈ２）雰囲気中、及び窒素（Ｎ２）雰囲気中(総流量はアンモニアと同じ６Ｌ／ｍｉｎ（ＳＬＭ：standard liter per minute）)でも同様の実験を行った結果を示している。つまり、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）がアンモニア雰囲気中（ＮＨ３）でのアニールであり、図２（ｄ）（ｅ）（ｆ）が水素雰囲気中（Ｈ２）でのアニールであり、図２（ｇ）（ｈ）（ｉ）が窒素雰囲気中（Ｎ２）でのアニールである。水素雰囲気中、及び窒素雰囲気中ではテクスチャ構造が得られないが、アンモニアガス雰囲気中では６０分間のアニールでもテクスチャ構造が形成されている。また、水素雰囲気中では、表面にガリウム反応物が生成している。また、図２（ａ）（ｄ）（ｇ）は、６０分間アニールを行ったものであり、図２（ｂ）（ｅ）（ｈ）は、３０分間アニールを行ったものであり、図２（ｃ）（ｆ）（ｉ）は、１０分間アニールを行ったものである。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を比較すると、テクスチャの大きさは、アニールの時間が長くなるほど揃っている。
【００２０】
６０分間アニールの場合、アンモニアガス雰囲気中（ａ）では、二乗平均粗さ（ＲＭＳ）が０．３３μｍであり、水素雰囲気中（ｄ）では、高低差が０．１５μｍ〜０．２μｍであり、窒素雰囲気中（ｇ）では、高低差が１．５μｍ〜２．０μｍである。つまり、窒素雰囲気中で部分的に残ったテクスチャ構造は、水素雰囲気中では、ＧａＮが分解している。また、アンモニアガス雰囲気中の場合、６０分間アニール（ａ）では、二乗平均粗さ（ＲＭＳ）が０．３３μｍであり、３０分間アニール（ｂ）では、二乗平均粗さ（ＲＭＳ）が０．４９μｍであり、１０分間アニール（ｃ）では、二乗平均粗さ（ＲＭＳ）０．３２μｍであった。
【００２１】
図３は、アニール時間を１０分に固定し、アニール温度を変化させた場合の表面顕微鏡写真である。
この表面顕微鏡写真は、アニール時間を固定し、アニール温度を７７０℃、９２０℃、１０７０℃としたときの写真である。比較のために水素雰囲気中（Ｈ２）、及び窒素雰囲気中（Ｎ２）での同一条件（アニール時間１０分）でのアニール後の表面顕微鏡写真も記載する。
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、アンモニア雰囲気中（ＮＨ３）であり、図３（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、水素雰囲気中（Ｈ２）であり、図３（ｇ）（ｈ）（ｉ）は、窒素雰囲気中（Ｎ２）である。また、図３（ａ）（ｄ）（ｇ）は、１０７０℃でアニールを行ったものであり、図３（ｂ）（ｅ）（ｈ）は、９２０℃でアニールを行ったものであり、図３（ｃ）（ｆ）（ｉ）は、７７０℃でアニールを行ったものである。
【００２２】
図３（ｂ）（ｃ）（ｈ）（ｉ）のように、アンモニアガス雰囲気中（ＮＨ３）、及び窒素雰囲気中（Ｎ２）でも、７７０℃から９２０℃までのアニールではテクスチャ構造はほとんど形成できていない。しかしながら、図３（ａ）のように、唯一、アンモニアガス雰囲気中で１０７０℃、１０分間のアニールが有効であることが判明している。なお、図３（ｅ）のように、水素雰囲気中（Ｈ２）では、９２０℃であっても表面にガリウム反応物が生成している。つまり、水素雰囲気中（Ｈ２）では、ＧａＮが分解されてしまう。
【００２３】
図４は、ＧａＮ表面のＸ線回折パターン、及び表面顕微鏡写真である。このＸ線回折パターンは、縦軸がＸ線強度［ｃｐｓ］（Count Per Second）を示し、横軸がブラッグ角ω［arc sec］である。なお、図４の表面顕微鏡写真は、図４（ａ）の成長直後(as-grown)の場合を除いて、図２の（ｂ）（ｅ）（ｈ）と同一写真である。
図４において、パターン（ａ）は、成長直後(as-grown)の場合であり、パターン（ｂ）は、アンモニア雰囲気中、１０７０℃で３０分間アニールを施して、テクスチャ構造を有している場合であり、半値幅は２８５［arc sec］である。つまり、テクスチャ構造を有している場合であっても、成長直後(as-grown)の場合に対してパターン強度に遜色はない。パターン（ｃ）は、窒素雰囲気中でアニールを施した場合であり、ＧａＮが部分的に残り、劣化が生じていることがわかる。また、パターン（ｄ）は、水素雰囲気中でアニールを施した場合であり、ＧａＮがほぼ完全に分解していることがわかる。
よって、エピタキシャル成長後に成膜装置内で続けてテクスチャ構造を形成する場合、ｐ−ＧａＮ層１６ａの表面は、アンモニア雰囲気中で１０７０℃、１０分間以上アニールされる必要がある。
【００２４】
(製造方法)
図５は、窒化物発光ダイオードの製造工程を説明するためのフローチャートである。
発光ダイオード１０Ａ（図１）は、まず、ＬＥＤ構造基板（積層基板）を作成し（Ｓ１０）、テクスチャ構造を形成し（Ｓ１２）、Ｍｇ活性化アニールを行い（Ｓ１４）、ＩＴＯ膜を形成する（Ｓ１６）、ことにより作成される。なお、適宜、ｐ−ＧａＮ層、及びｎ−ＧａＮ層は、金属電極層と接続される。
【００２５】
（１）まず、図６に示すＬＥＤ構造基板（積層基板）２０を作成（準備）する。
ＬＥＤ構造基板２０は、支持基板としての（０００１）面のサファイア基板１１と、その表面に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）により積層されたバッファ層１２と、その表面にＧａＮエピタキシャル層１３と、その表面に積層されたｎ−ＧａＮ層１４と、その表面に積層された発光層１５と、その表面に積層されたｐ−ＧａＮ層１６ａとから構成されている。
【００２６】
なお、ｎ−ＧａＮ層１４は、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ：Ｇａ（ＣＨ３）３）、及びアンモニア（ＮＨ３）を原料ガスとし、窒素（Ｎ２）や水素（Ｈ２）をキャリアガスとして、エピタキシャル成長される。なお、ｐ−ＧａＮ層１６ａと発光層１５との間に、さらにＡｌＧａＮ層が積層されることも多い。
【００２７】
（Ｓ１２）テクスチャ構造形成
前記したように、結晶成長温度（１０７０℃）のまま、アンモニア雰囲気中で、アニールを行い、ｐ−ＧａＮ層１６ａの表面をテクスチャ構造にする。つまり、ｐ−ＧａＮ層１６ａを成長させた成長装置（成膜装置）内で、原料ガスやキャリアガスを止めて、アンモニアガスを流すだけで、テクスチャ構造が形成される。
【００２８】
（Ｓ１４）Ｍｇ活性化アニール
ｐ−ＧａＮ層１６ａは、窒素雰囲気中で、熱処理が行われ、アクセプタ（Ｍｇ）が活性化される。活性化アニールとは、原料ガスのアンモニア（ＮＨ３）に含まれる水素、又はキャリアガスの水素との結合により不活性化されたＭｇを、窒素雰囲気中の熱処理により、水素原子を乖離させ、アクセプタを活性化させることである。
【００２９】
ここで、Ｍｇ活性化アニールを先に行い、テクスチャ構造形成のアニールを後で行うことを考える。この場合は、テクスチャ構造形成で使用されるアンモニア（ＮＨ３）がＨ２とＮＨに分解し、分解した水素（Ｈ２）がＭｇ活性化率を低下させてしまう。つまり、テクスチャ構造形成のアニールを先に行い、Ｍｇ活性化アニールを後で行うことが好ましい。
【００３０】
（Ｓ１６）ＩＴＯ膜形成
ｐ−ＧａＮ層１６ａの基板反対側表面に透明導電膜としてのＩＴＯ膜１７を蒸着又はスパッタで３００ｎｍ堆積して行われる。なお、透明導電膜は、ＩＴＯ膜１７の代わりに、ＺｎＯ、ＡＺＯ（アルミニウムドープ酸化亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化亜鉛）、ＩＺＯ（登録商標）(インジウムドープ酸化亜鉛)、ＴｉＯ２(二酸化チタン)などであっても、同様の効果が得られる。
【００３１】
なお、金属電極が形成された発光ダイオードは、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing：急速アニール装置）を用いて、４５０℃〜７００℃のＮ２雰囲気で３分間アニールが行われる。また、ＩＴＯ膜１７の成膜時に、例えば、２５０℃程度で成膜する場合は、アニールが必要ないこともある。
【００３２】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態の発光ダイオードの構造図である。
発光ダイオード１０Ｂは、いわゆるフリップチップ構造であり、ＧａＮ単結晶基板の裏面から光を出射する構造を有している。
発光ダイオード１０Ｂは、ＧａＮ単結晶基板１８と、ＧａＮ単結晶基板１８の一方の面に形成されたｎ−ＧａＮ層１４と、ｎ−ＧａＮ層１４の基板反対側表面に形成された発光層１５と、発光層１５の基板反対側表面に形成されたｐ−ＧａＮ層１６ｂと、ｐ−ＧａＮ層１６ｂの基板反対側表面に形成された金属電極層１９とを備えている。
【００３３】
ここで、ＧａＮ単結晶基板１８は、例えば、サファイア基板にＧａＮを結晶成長させて、サファイア基板からＧａＮ単結晶を剥離することにより、作成される。また、金属電極層１９は、ｐ−ＧａＮ層１６ｂに接続されている配線だけでなく、ｎ−ＧａＮ層１４に接続されている配線を含んでいる。また、ＧａＮ単結晶基板１８は、他方の面に円錐形状の多数の凹部からなるテクスチャ構造が形成されている。この円錐形状は、その中心軸がＧａＮ単結晶基板１８の［０００−１］方向に形成されている。
【００３４】
発光ダイオード１０Ｂは、発光層が発光した光がＧａＮ単結晶基板１８を透過し、テクスチャ構造から空間に出射するように構成されている。
また、発光ダイオード１０Ｂは、例えば、金属電極層１９とｐ−ＧａＮ層１６ｂとが接触しているので、容易に、オーミック接触可能である。言い換えれば、第１実施形態の発光ダイオード１０Ａは、ｐ−ＧａＮ層１６ａとＩＴＯ膜１７（図１）とが接触しているので、ショットキ障壁になってしまう。また、金属電極層１９は、反射率の高い銀（Ａｇ）を用いることができるので、発光層１５からｐ−ＧａＮ層１６ｂの方向に放射した光を反射させることができる。
【００３５】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態は、発光ダイオード単体について説明したが、Ｓｉ基板１９に複数の窒化物半導体発光ダイオード１０Ａ，１０Ｂを二次元配列して、表示装置とすることができる。
（２）前記実施形態は、本発明の透明電極構造を、窒化物半導体発光ダイオードに適用したが、窒化物半導体発光ダイオード以外のＧａＮを適用した窒化物半導体素子（例えば、レーザダイオード）にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１０Ａ，１０Ｂ  発光ダイオード（窒化物半導体発光素子）
１１  サファイア基板（支持基板）
１２  バッファ層
１３  ＧａＮエピタキシャル層
１４  ｎ−ＧａＮ層
１５  発光層
１６、１６ａ，１６ｂ  ｐ−ＧａＮ層
１７  ＩＴＯ膜（透明導電膜）
１８  ＧａＮ単結晶基板
１９  金属電極層
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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