(57)【要約】【課題】  発光層で発光した光が半導体積層部と基板内で全反射を繰り返して減衰してしまうことのないように光を有効に取りだし、外部量子効率を向上させることができる構造の窒化物半導体発光素子およびその製法を提供する。【解決手段】  基板１の表面上に、窒化物半導体からなり基板１側にｎ形層３、上面側にｐ形層５を有し、発光層を形成するように、半導体積層部７が設けられ、半導体積層部７のｐ形層５に電気的に接続してｐ側電極９が設けられ、ｎ形層３に電気的に接続してｎ側電極１０が設けられている。そして、半導体積層部７の最表面のｐ形半導体層が、｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部６ａまたは凹部を有するように形成された、光取出し層６とされている。【選択図】        図１
2006295057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、窒化物半導体からなり基板側にｎ形層、上面側にｐ形層を有し、発光層を形成するように前記基板の一面上に設けられる半導体積層部と、該半導体積層部の前記ｐ形層に電気的に接続して設けられるｐ側電極と、前記ｎ形層に電気的に接続して設けられるｎ側電極とを具備する半導体発光素子であって、前記半導体積層部の最表面のｐ形半導体層が、｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部または凹部を有するように形成されてなる半導体発光素子。
【請求項２】
前記凸部または凹部が形成されたｐ形半導体層上に透光性導電層が設けられてなる請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
基板上に窒化物半導体からなるｎ形層と活性層とｐ形層をこの順で発光層を形成するようにＭＯＣＶＤ法により積層すると共に、前記ｐ形層の最表面の層を、基板温度を９５０〜１１００℃から７４０〜９００℃に下げ、かつ、導入するガスのＶ族元素のIII族元素に対する割合を６０００〜８０００から１００〜５０００に下げて成長することにより、前記ｐ形層の表面に｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部または凹部を形成することを特徴とする半導体発光素子の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板上に、窒化物半導体が積層される青色系（紫外線から黄色）の光を発生する半導体発光素子およびその製法に関する。さらに詳しくは、発光層形成部で発光した光を効率よく外部に取りだし、外部量子効率を向上させることができる構造の半導体発光素子およびその製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、青色系の光を発光する半導体発光素子は、たとえば図６に示されるように、サファイア基板３１上に、ＧａＮなどからなる低温バッファ層３２、ＧａＮなどからなるｎ形層３３と、バンドギャップエネルギーがｎ形層３３のそれよりも小さく発光波長を定める材料、たとえばＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種々変り得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体からなる活性層（発光層）３４と、ＧａＮなどからなるｐ形層３５とが積層されて半導体積層部３６が形成され、その表面に透光性導電層３７を介して、ｐ側（上部）電極３８が設けられ、積層された半導体積層部３６の一部がエッチングされて露出したｎ形層３３の表面にｎ側電極３９が設けられることにより形成されている。なお、ｎ形層３３およびｐ形層３５はキャリアの閉じ込め効果を向上させるため、活性層側にＡｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変り得ることを意味する、以下同じ）化合物などのさらにバンドギャップエネルギーの大きい半導体層が用いられることがある。
【０００３】
一方、窒化物半導体も他の化合物半導体などと同様に、屈折率は２.５程度と空気の屈折率１よりはるかに大きい。そのため、窒化物半導体層の発光層で発光した光が、半導体積層部から空気中に出射する際に全反射を起こしやすく、半導体積層部から外に出ないで、半導体積層部内で全反射を繰り返して減衰する光が多く、光の取出し効率が１０％のオーダとなり著しく低い。そのため、たとえばｐ形層の最表面を円筒状または半球状にドライエッチングして凹凸を形成したり（たとえば特許文献１参照）、半導体層を積層して表面側のｐ形層に支持基板を形成して半導体層を積層する際の基板を除去し、露出するｎ形層にアルミナ粒などの粒体を塗布して、またはマスクパターンを形成して熱処理をしてからＲＩＥ法によりｎ形層を部分的にエッチングしたり、ダイヤモンド粒などを用いて研磨したり、ｎ形層を成長させた後に成長温度などを適宜調節してｎ形層を再成長させたり、ｎ形層表面にＳｉＯ2などのマスクを形成して選択的にｎ形層を再成長させたりする方法（たとえば特許文献２参照）などが知られている。
【特許文献１】特開２０００−１９６１５２号公報
【特許文献２】特開２００３−３１８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、窒化物半導体発光素子においても、他の化合物半導体発光素子と同様に光の取出し効率を向上させるため、表面側に凹凸を設ける工夫は種々なされている。しかしながら、窒化物半導体は化学的に安定で、ウェットエッチングで窒化物半導体層の表面を凸凹にすることはできない。そのため、前述のように、ＲＩＥなどのドライエッチングにより積層された半導体積層部の表面をエッチングマスクの形状に合せてエッチングしたり、シリコン基板上に窒化物半導体層を積層し、その表面のｐ形層表面に支持基板を形成した後に、シリコン基板をウェットエッチングにより除去して、露出するｎ形層表面に凹凸を形成したりする方法が試みられている。
【０００５】
しかしながら、窒化物半導体のｐ形層はとくに結晶性が悪く、その表面をドライエッチングなどによりエッチングすると、その界面のみならず、ｐ形層内部までドライエッチングによる衝撃で結晶性がより一層悪化して、直列抵抗が大きくなったり、界面に光を吸収する準位を有する欠陥を与えたりして、発光特性を低下させたり、寿命を短くしたりするという問題がある。
【０００６】
また、ｎ形層の表面を加工するのは比較的容易であるが、ｎ形層の表面を加工するためｎ形層を露出させる方法では、窒化物半導体のｐ形層の結晶性が悪いため、窒化物半導体層を積層する場合にｎ形半導体層から積層するのが普通で、ｎ形層をそのまま直接露出させることはできず、前述の引用文献２では、一般的に窒化物半導体層を積層するサファイア基板やＳｉＣ基板を用いないで、シリコン基板上に窒化物半導体層を積層してから、ｐ形層の表面に支持基板を形成し、シリコン基板をエッチングにより除去してｎ形層を露出させる必要があり、非常に製造工程が複雑であるのみならず、シリコン基板と窒化物半導体とは格子整合せず、シリコン基板上に形成した窒化物半導体層自身の結晶性が非常に悪いという問題がある。さらに、シリコン基板ではなく、現在窒化物半導体層の成長に実用化されているサファイア基板またはＳｉＣ基板上に積層してサファイア基板などを除去することを試みると、サファイア基板などは非常に安定な化合物であり、ウェットエッチングをすることができず、基板の除去が大変であると共に、除去する際に積層した窒化物半導体層の結晶性を悪化させるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決し、発光層で発光した光が半導体積層部と基板内で全反射を繰り返して減衰してしまうことのないように光を有効に取りだし、外部量子効率を向上させることができる構造の窒化物半導体発光素子およびその製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】
【０００８】
本発明者らは、窒化物半導体発光素子の半導体層部内で発光した光をできるだけ有効に外に取りだすことができるように、半導体積層部の最表面に凹凸を形成しながら、ドライエッチングなどによりｐ形層の表面および内部にダメージを与えたり、表面側に支持基板を形成して成長用基板を除去するという製造工程が非常に複雑な工程を用いたりすることなく、簡単に凹凸を形成するため、鋭意検討を重ねた結果、ｐ形層はｎ形層よりもとくに成長の平坦性を得難いことに着目して、ｐ形層の成長時に、成長温度を、たとえば通常の成長温度である９５０〜１１００℃から、７４０〜９００℃に低下させると共に、かつ、導入するガスのＶ族元素のIII族元素に対する割合を６０００〜８０００から１００〜５０００に下げて成長することにより、前記ｐ形層の表面に｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部または凹部を形成することができることを見出した。そして、このような｛１−１０１｝面のファセット面を有する６角錐状の凸部または凹部を形成することにより、光の取出し効率が大幅に向上して外部量子効率を向上させることができることを見出した。
【０００９】
ここに｛１−１０１｝は、厳密には
【００１０】
【数１】
2006295057.tif 000003
【００１１】
を指すが、便宜的に上記のように略記する。また、｛１−１０１｝面は、結晶のもつ対称性により、（１−１０１）面と等価な面も含む総称であることを示している。
【００１２】
本発明による半導体発光素子は、基板と、窒化物半導体からなり基板側にｎ形層、上面側にｐ形層を有し、発光層を形成するように前記基板の一面上に設けられる半導体積層部と、該半導体積層部の前記ｐ形層に電気的に接続して設けられるｐ側電極と、前記ｎ形層に電気的に接続して設けられるｎ側電極とを具備する半導体発光素子であって、前記半導体積層部の最表面のｐ形半導体層が、｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部または凹部を有するように形成されている。
【００１３】
ここに窒化物半導体とは、III族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物またはIII族元素のＧａの一部または全部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物(窒化物)からなる半導体をいう。
【００１４】
前記凸部または凹部が形成されたｐ形半導体層上に透光性導電層が設けられていても、その厚さが１μｍ程度以下であれば、ｐ形層の表面に形成された凸部または凹部をそのまま維持することができ、電流を拡散させながら、光の取出し効率を向上させることができる。
【００１５】
本発明による半導体発光素子の製法は、基板上に窒化物半導体からなるｎ形層と活性層とｐ形層をこの順で発光層を形成するようにＭＯＣＶＤ法により積層すると共に、前記ｐ形層の最表面の層を、基板温度を９５０〜１１００℃から７４０〜９００℃に下げ、かつ、導入するガスのＶ族元素のIII族元素に対する割合を６０００〜８０００から１００〜５０００に下げて成長することにより、前記ｐ形層の表面に｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部または凹部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半導体発光素子によれば、ｐ形層の表面に｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部または凹部が形成されているため、ｐ形層表面での全反射を抑制することができ、外に光が出やすくなって光の取出し効率が向上し、外部量子効率が向上する。しかも、｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部または凹部であるため、半導体層を積層した後にドライエッチングなどの半導体層にダメージを与えるような処理を施すことなく、また、ｐ形層の表面に形成されているため、半導体層を積層する基板を除去する必要はなく、半導体層を成長しながらその成長条件を制御するだけで表面に凸部または凹部を形成することができる。その結果、製造工程が非常に簡単で、しかも発光特性に何らの害を及ぼすことなく、光取出し効率を上げることができ、非常に外部量子効率を向上させた窒化物半導体発光素子を安価に得ることができる。
【００１７】
また、本発明の製法によれば、基板上にまず結晶性のよいｎ形層を成長し、その上に活性層やｐ形層を成長して積層しながら、その成長条件を制御するだけで、ｐ形層の最表面に凸部または凹部を形成しているため、半導体層にダメージを与えるドライエッチングの工程や、ｎ形層を加工するため成長用基板を除去する工程などを必要とすることなく、非常に簡単に最表面に凸部または凹部を形成することができる。しかも、ｐ形層で凸部または凹部を形成するように成長条件を制御しているため、元々結晶性の平坦性に劣るというｐ形層の成長特性を利用していることにより、成長条件を制御するだけで、確実に｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部または凹部を形成することができ、一旦このような凸部または凹部が形成されると、その凸部または凹部がそのまま成長して大きくなるため、０.５〜数μｍの厚さに成長すると、０.５〜２μｍ程度の凸部または凹部を形成することができる。なお、成長温度を９００〜８５０℃にすることにより、凸部が形成されやすく、成長温度を８５０℃よりさらに低くすることにより、凹部も形成されやすくなるが、光の取出し効率という面からは、凸部の方が凹部よりも好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体発光素子およびその製法について説明をする。図１に、青色系の発光に適した窒化物半導体層がサファイア基板上に積層される本発明による半導体発光素子の一実施形態の斜視説明図、凸部の拡大説明図および断面説明図が示されるように、基板１の表面上に、窒化物半導体からなり基板１側にｎ形層３、上面側にｐ形層５を有し、発光層を形成するように、半導体積層部７が設けられ、半導体積層部７のｐ形層５に電気的に接続してｐ側電極９が設けられ、ｎ形層３に電気的に接続してｎ側電極１０が設けられている。本発明では、半導体積層部７の最表面のｐ形半導体層が、｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部６ａまたは凹部を有するように形成された、光取出し層６とされている。
【００１９】
図１に示される例では、基板１に絶縁性基板であるサファイア基板が用いられている。そのため、半導体積層部７の一部がエッチングにより除去され、下層の導電形層であるｎ形層３を露出させ、その表面にｎ側電極１０が形成されている。しかし、後述する図５に示されるように、基板１としては、ＳｉＣのような半導体基板を用いることもできる。この場合でも、同様に最表面のｐ形層に｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部６ａまたは凹部を形成することにより、光の取出し効率が向上しながら、ｐ形層を始め窒化物半導体層にダメージを与えることがないと共に、簡単な工数で凸部または凹部を形成することができる。
【００２０】
半導体積層部７は、たとえばつぎのような構造に形成される。たとえばＧａＮからなる低温バッファ層２が０.００５〜０.１μｍ程度、ＳｉをドープしたＧａＮまたはＡｌＧａＮ系化合物からなるｎ形層３が１〜１０μｍ程度、たとえば１〜３ｎｍのＩｎ0.13Ｇａ0.87Ｎからなるウェル層と１０〜２０ｎｍのＧａＮからなるバリア層とが３〜８ペア積層される多重量子井戸 (ＭＱＷ)構造の活性層４が０.０５〜０.３μｍ程度、ｐ形のＧａＮまたはＡｌＧａＮ系化合物半導体からなるｐ形層５が０.２〜１μｍ程度、それぞれ順次積層されることにより構成されている。本発明では、このｐ形層の最表面に｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部６ａが形成された、たとえばＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０.２、たとえばｘ＝０）からなる光取出し層６が形成されていることに特徴がある。
【００２１】
なお、図１に示される例では、ｎ形層３は１層で、ｐ形層はｐ形層５と光取出し層６とで構成する例で示されているが、たとえばｎ形層３およびｐ形層５の活性層側にＡｌＧａＮ系化合物からなるキャリアを閉じ込めやすい障壁層（バンドギャップエネルギーの大きい層）と、活性層４と反対側にキャリア濃度を上げやすいＧａＮコンタクト層との複層にすることもでき、さらに低温バッファ層上にアンドープまたはｎ形などの高温バッファ層や、各層間の歪みを緩和する超格子層などの他の層を介在させることができる。またこれらを他の窒化物半導体層で形成することもできる。さらに、この例では、ｎ形層３とｐ形層５とで活性層４が挟持されたダブルヘテロ接合構造であるが、ｎ形層とｐ形層とが直接接合するｐｎ接合構造のものでもよい。また、活性層４も、前述のＭＱＷ構造に限らず、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）またはバルク構造にすることもできる。
【００２２】
光取出し層６は、たとえばＡｌxＧａ1-xＮ層により形成され、表面に｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部６ａが形成され、０.１〜１μｍ程度の厚さｔに形成されている。その結果、この凸部６ａの高さｈ（図１（ｃ）参照）は、０.１〜１μｍ程度の高さに形成される。この凸部６ａの高さは、光取出し層６の厚さに依存し、厚く形成するほど凸部６ａの高さは高くなる。なお、光取出し層６の厚さｔとは、凸部６ａの頂上までの厚さを意味する。このような凸部６ａを形成するには、前述のように、光取出し効率を改善するため、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果見出されたもので、ｐ形層の成長の際に、たとえば成長温度を下げて、さらにＶ族元素のIII族元素に対する割合を減らすことにより、ｐ形層の平坦性が害されて、｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部６ａまたは凹部が形成される。この凸部または凹部を形成するための成長条件の詳細については、後述する。
【００２３】
図１に示される例では、光取出し層６に凸部を形成したが、図２に示されるように、｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凹部６ｂを形成しても、同様に光取出し効率が向上する。このような凹部６ｂを形成するには、成膜温度を８５０℃以下にすることにより、形成しやすくなるが、凸部と凹部が混合して形成されてもよい。
【００２４】
そして、積層された半導体積層部７の一部がエッチングにより除去されて露出するｎ形層３上に、オーミックコンタクト用のｎ側電極１０が、０.０１μｍ程度の厚さのＴｉ膜と０.２５μｍ程度の厚さのＡｌ膜とを積層した後６００℃程度でシンターすることにより合金層として形成され、光取出し層７の上の一部に、０.１μｍ程度厚のＴｉ膜と０.３μｍ程度厚のＡｕ膜との積層構造によりｐ側電極９が形成されている。そして、ｐ側電極９およびｎ側電極１０の表面を除いて、全面に図示しないＳｉＯ2などのパシベーション膜を設けられている。
【００２５】
つぎに、前述の｛１−１０１｝面の結晶面で形成される６角錐状の凸部６ａの形成法を含めて、図１に示される半導体発光素子の製法について説明をする。たとえば有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、キャリアガスのＨ2 と共にトリメチリガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）、トリメチルアルミニウム(ＴＭＡ)、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの反応ガスおよびｎ形にする場合のドーパントガスとしてのＳｉＨ4 、ｐ形にする場合のドーパントガスとしてのシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）またはジメチル亜鉛(ＤＭＺｎ)などの必要なガスを供給して順次成長する。
【００２６】
まず、たとえばサファイアからなる基板１上に、たとえば４００〜６００℃程度の低温で、ＧａＮ層からなる低温バッファ層２を０.００５〜０.１μｍ程度成膜した後、温度を６００〜１２００℃程度の高温に上げて、ｎ形ＧａＮからなるｎ形層(障壁層)３を１〜１０μｍ程度成膜する。つぎに、成長温度を４００〜６００℃の低温に下げて、たとえば１〜３ｎｍのＩｎ0.13Ｇａ0.87Ｎからなるウェル層と１０〜２０ｎｍのＧａＮからなるバリア層とが３〜８ペア積層される多重量子井戸 (ＭＱＷ)構造の活性層４を０.０５〜０.３μｍ程度成膜する。ついで、成長装置内の温度を９５０〜１１００℃程度に上げ、ＧａＮからなるｐ形層５を０.２〜１μｍ程度それぞれ積層する。その後、成長温度を７４０〜９００℃に下げ、かつ、導入するガスのＶ族元素のIII族元素に対する割合が６０００〜８０００から１００〜５０００に下げてＡｌxＧａ1-xＮ（たとえばｘ＝０）からなる光取出し層６を０.２〜１μｍ程度形成する。なお、この場合の成膜速度は１μｍ／ｈ〜３μｍ／ｈ程度となり、ｐ形層５の成膜速度０.７〜１μｍ／ｈ程度と比較して速くなり、ドーパントのＭｇの供給量をｐ形層５の成長の場合より多くして、Ｍｇ／Ｇａが１×１０-3〜１×１０-2程度となるようにドーパントガスの供給を行う。
【００２７】
すなわち、前述のように、本発明者らは、光の取出し効率を向上させるため、鋭意検討を重ねた結果、窒化物半導体層の結晶成長は、緻密で平坦な膜を成長しにくいという問題に着目し、あえて、成長温度を通常よりも低くし、さらにＶ族元素の原料ガスのIII族元素の供給ガスに対する割合を上記のように減ずることにより、｛１−１０１｝面の結晶面を有し、図１（ｂ）に示されるような６角錐状の凸部が規則的に生成されることを見出した。また、成長温度を８５０℃程度以下とすることにより、図２に示されるような｛１−１０１｝面の結晶面を有する６角錐状の凹部６ｂが規則的に生成されることを見出した。なお、８５０℃以下の温度で成長すると、凸部と凹部が混合して形成されることもあるが、両者が混合していても何ら支障はない。内部で発生した光の入射角が変って臨界角度より小さくすることが目的であるため、傾斜面が形成されればよいからである。しかし、凹部よりも凸部が形成された方が、その上に透光性導電層や保護膜を形成した場合でも、凹部のように中が埋められてしまうということが起こり難いため好ましい。
【００２８】
その後、表面にＳｉＮなどの保護膜を設けてｐ形ドーパントの活性化のため、４００〜８００℃程度で１０〜６０分程度のアニールを行い、ホトレジストを全面に塗布して、ホトリソグラフィ工程によりパターニングをして半導体積層部７のエッチングする部分（チップ周囲およびｎ側電極形成部分）を露出させ、たとえば塩素ガスと四塩化珪素ガスを導入してＲＦパワーを印加することによりエッチングする。その結果、マスクに覆われないで露出しているチップ周囲およびｎ側電極１０の形成場所の半導体積層部７がエッチングされ、ｎ形層３が露出する。
【００２９】
その後、リフトオフ法により、前述のエッチングにより露出したｎ形層３の表面に０.０１μｍ厚のＴｉ膜と０.２５μｍ厚のＡｌ膜を形成し、６００℃程度の熱処理をすることによりシンターして合金化し、ｎ側電極１０とする。また、光取出し層６上の一部に同様にリフトオフ法により、Ｔｉ膜を０.１μｍ厚、Ａｕ膜を０.３μｍ成膜してｐ側電極９を形成する。そしてチップ化することにより、図１に示される構造のＬＥＤチップが形成される。
【００３０】
このように製造した発光素子に電圧を印加して、その電圧を変化させることにより電流Ｉに対する輝度Ｌ（相対値）の変化Ａを、光取出し層のない従来構造のものの同様の変化Ｂと対比して図３に示す。図３から明らかなように、通常の動作点である電流が２０ｍＡのときの出力で、本発明による発光素子では、従来構造のものと比べて、１.２〜１.５倍程度に向上している。
【００３１】
本発明によれば、半導体積層部の表面に凸部または凹部が形成されているため、発光した光が直接、または半導体積層部および基板内で全反射して表面側に来た光が外部に出やすくなり、図３に示されるように、外部量子効率が大幅に向上する。しかも、その凸部や凹部を形成するのに、ドライエッチングなどの半導体層にダメージを受ける加工を一切施す必要がないため、半導体層にダメージが加わることがなく、発光特性を低下させることがないと共に、長時間の使用に対しても非常に安定した特性を維持することができ、信頼性も大幅に向上する。さらに、半導体層の積層工程で、その成長条件を変えるだけで凸部や凹部を形成することができるため、ドライエッチングのような特別な工程を挟むことなく、また、半導体積層部の下層となるｎ形層を露出させるため、半導体層を積層するために用いた基板を除去する必要もなく、余計な工程を一切追加する必要がないため、非常に簡単な製造工程で得ることができる。その結果、非常に高性能で信頼性が高く、外部量子効率の高い窒化物半導体発光素子が非常に安価に得られる。
【００３２】
なお、図１に示される例では、ｐ形層である光取出し層６上に直接ｐ側電極９が形成されていたが、図４に示されるように、たとえば０.１〜２μｍ程度以下の厚さのＺｎＯもしくはＩＴＯ、またはＮｉとＡｕとの２〜１００ｎｍ程度の薄い合金層からなる透光性導電層８が設けられても、その表面の凸部６ａまたは凹部６ｂを維持することができ、光取出し効率を上げながら、電流をチップの全体に拡散させる効果を奏する。すなわち、ｐ形層５やｐ形の光取出し層６は、キャリア濃度を上げ難いため、ｐ側電極９からの電流がチップ全体に広がり難いが、このような透光性導電層８が設けられることにより、電流をチップの全体に広げやすいため好ましい。具体的には、たとえばＧａドープのＺｎＯ層をＭＢＥ、スパッタ、真空蒸着、ＰＬＤ、イオンプレーティングなどの方法により、この凸部６ａが形成された半導体積層部７上に、たとえば比抵抗を５×１０-4Ω・ｃｍ程度としたＺｎＯからなる透光性導電層８が０.１〜２μｍ程度、たとえば０.５μｍ程度設けることもできる。なお、凹部には埋まりやすいため、凹部の効果が多少落ちるが、凸部６ａであれば、あまり厚くしない限り、その凸部６ａ上に沿って透光性導電層８が形成されるため、凸部の形状を維持することができる。
【００３３】
さらに、前述の各例では、基板として絶縁性基板であるサファイア基板の例であったため、ｎ側電極１０を形成するのに、半導体積層部７の一部をエッチングしてｎ形層３を露出させたが、基板がＳｉＣのような半導体基板の場合でも、同様に半導体積層部７の表面に凸部または凹部を形成することができる。その例が、図５に示されている。この例では、基板が絶縁性基板ではなく、半導体であるため、半導体積層部の一部をエッチングにより除去して露出するｎ形層３に電極を形成するのではなく、半導体基板１の裏面にｎ側電極１０が形成されているだけで、後は前述の例と同じである。
【００３４】
すなわち、ＳｉＣからなる基板１上に、前述と同様に、低温バッファ層２、ｎ形層３、活性層４、ｐ形層５、ｐ形の光取出し層６からなる半導体積層部７が形成されている。この場合、ｐ側電極９はチップのほぼ中央部の光取出し層６の表面に前述の材料で形成され、ｎ側電極１０は、ＳｉＣからなる基板１裏面の全面に、たとえばＮｉ膜を成膜することにより形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による半導体発光素子の一実施形態の斜視、部分および断面の説明図である。
【図２】凹部の例を示す図である。
【図３】図１の構造の半導体発光素子における電流と輝度（相対値）の特性を従来の凹凸を有しない構造の同様の特性と対比して示した図である。
【図４】図１の光取出し層の表面に透光性導電層が形成された例を示す図である。
【図５】基板にＳｉＣを用いた図１と同様の例を示す断面説明図である。
【図６】従来の窒化物半導体を用いたＬＥＤの斜視説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    基板
３    ｎ形層
４    活性層
５    ｐ形層
６    光取出し層
７    半導体積層部
８    透光性導電層
９    ｐ側電極
１０  ｎ側電極
【図１】
2006295057.tif 000004
【図２】
2006295057.tif 000005
【図３】
2006295057.tif 000006
【図４】
2006295057.tif 000007
【図５】
2006295057.tif 000008
【図６】
2006295057.tif 000009