(57)【要約】【課題】本発明は、内部量子効率および光取出し効率の両方を向上させた半導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられた発光層と、前記発光層の上に設けられた第２導電型の第２半導体層と、前記第２半導体層の上に設けられた透明電極と、を備え、前記透明電極の表面側から前記第１半導体層に連通する複数の光取り出し穴が設けられ、前記発光層から放出された光の少なくとも一部が前記光取り出し穴から外部に取り出されることを特徴とする発光素子を提供する。【選択図】図１
2011187616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層の上に設けられた発光層と、
前記発光層の上に設けられた第２導電型の第２半導体層と、
前記第２半導体層の上に設けられた透明電極と、
を備え、
前記透明電極の表面側から前記第１半導体層に連通する複数の光取り出し穴が設けられ、前記発光層から放出された光の少なくとも一部が前記光取り出し穴から外部に取り出されることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記複数の光取り出し穴は、発光部の外周に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光部の外側に設けられ、前記第１半導体層に電気的に接続された第１電極と、
前記透明電極に電気的に接続され、前記透明電極から前記第２半導体層と前記発光層と前記第１半導体層を介して、前記第１電極との間に電流を流す第２電極と、
をさらに備え、
前記複数の光取り出し穴は、前記第１電極と前記第２電極との間の電気力線の長さが最短となる電流経路に沿って設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の発光素子。
【請求項４】
第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられた発光層と、前記発光層の上に設けられた第２導電型の第２半導体層と、前記第２半導体層の表面に設けられた透明電極と、を有する半導体発光素子の製造方法であって、
前記第２半導体層の表面側から前記第１半導体層に達するメサ溝と、
前記第２半導体層の表面側から、前記第２半導体層と前記発光層とを貫通して前記第１半導体層に連通する複数の光取り出し穴と、
を同時に形成する工程を備えることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記メサ溝および前記複数の光取り出し穴が形成される領域の前記透明電極を、予め除去する工程をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイや照明などの用途に使用される発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）など半導体発光素子には、高い発光効率が求められる。発光素子の発光特性を示す指標である外部量子効率は、内部量子効率と、発光光を半導体結晶の内部から外界へ取り出す効率（光取り出し効率）の積で表され、外部量子効率が高いほど発光効率が高い素子といえる。
【０００３】
そこで、半導体発光素子の外部量子効率を向上させる手段として、光取り出し効率を高める技術の開発が進められている。例えば、特許文献１には、発光素子の表面に設けられる透光性導電層に凹凸を形成して光取り出し効率を向上させる技術が開示されている。
【０００４】
しかしながら、半導体発光素子の外部量子効率をさらに向上させるためには、内部量子効率と光取り出し効率の両方を高める技術が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７‐１８４３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、内部量子効率および光取出し効率の両方を向上させた半導体発光素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられた発光層と、前記発光層の上に設けられた第２導電型の第２半導体層と、前記第２半導体層の上に設けられた透明電極と、を備え、前記透明電極の表面側から前記第１半導体層に連通する複数の光取り出し穴が設けられ、前記発光層から放出された光の少なくとも一部が前記光取り出し穴から外部に取り出されることを特徴とする発光素子が提供される。
【０００８】
また、本発明の別の態様によれば、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられた発光層と、前記発光層の上に設けられた第２導電型の第２半導体層と、前記第２半導体層の表面に設けられた透明電極を有する半導体発光素子の製造方法であって、前記第２半導体層の表面側から前記第１半導体層に達するメサ溝と、前記第２半導体層の表面側から前記第２半導体層と前記発光層とを貫通して前記第１半導体層に連通する複数の光取り出し穴と、を同時に形成する工程を備えることを特徴とする発光素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内部量子効率および光取出し効率の両方を向上させた半導体発光素子およびその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る半導体発光素子の構造を示す模式図である。（ａ）は、半導体発光素子のチップ面を示す平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、半導体発光素子の断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体発光素子の光取り出し効果を説明する模式図である。（ａ）は、比較例を示し、（ｂ）は、本実施形態に係る半導体発光素子を示している。
【図３】第１実施形態に係る半導体発光素子の内部量子効率の改善を説明する模式図である。（ａ）は、比較例を示し、（ｂ）は、本実施形態に係る半導体発光素子を示している。
【図４】半導体発光素子の外部量子効率と注入電流密度との関係を示すグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造工程を模式的に示す断面図である。（ａ）は、半導体発光素子の層構造を示す断面図であり、（ｂ）は、半導体層の表面に透明電極が形成された状態、（ｃ）は、第２電極が形成された状態を示す断面図である。
【図６】図５に続く半導体発光素子の製造工程を模式的に示す断面図である。（ａ）は、メサ溝および光取り出し穴が形成された状態、（ｂ）は、第１電極が形成された状態を示す断面図である。
【図７】第１の実施形態の変形例に係る半導体発光素子の製造工程を模式的に示す断面図である。（ａ）は、透明電極がパターニングされた状態、（ｂ）は、メサ溝および光取り出し穴が形成された状態を示す断面図である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式図である。（ａ）は、第２の実施形態に係る半導体発光素子のチップ面を示す平面図であり、（ｂ）は、第２の実施形態の変形例に係る半導体発光素子のチップ面を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について適宜説明する。第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明するが、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とすることもできる。
【００１２】
〔第１の実施形態〕
図１は、第１の実施形態に係る半導体発光素子１００の構造を示す模式図である。以下に例示する半導体発光素子１００は、窒化物半導体を材料とする発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００１３】
図１（ａ）は、半導体発光素子１００のチップ面を示す平面図である。図１（ｂ）は、半導体発光素子１００のＩｂ−Ｉｂ断面の構造を示している。図１（ｃ）は、半導体発光素子１００のＩｃ−Ｉｃ断面の構造を示している。
【００１４】
図１（ｂ）および（ｃ）の断面図に示すように、半導体発光素子１００は、例えば、サファイア基板２の上に設けられた第１半導体層であるｎ型ＧａＮ層３と、ｎ型ＧａＮ層３の上に設けられた発光層４と、発光層４の上に設けられた第２半導体層であるｐ型ＧａＮ層と、を備えている。
さらに、半導体発光素子１００は、ｐ型ＧａＮ層３の上に設けられた透明電極６と、透明電極６の表面側からｎ型ＧａＮ層に連通する複数の光取り出し穴１５と、を備えている。
【００１５】
サファイア基板２の他に、例えば、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板などを用いることができる。第１半導体層および第２半導体には、ＧａＮ以外のＡｌＧａＮなど窒化物半導体を用いることもできる。
【００１６】
さらに、半導体発光素子１００は、図１（ｂ）および（ｃ）中に示すメサ溝９によって画された発光部１０を備えている。メサ溝９は、隣り合う発光部（図示しない）との間で、ｐ型ＧａＮ層と発光層４とを分離するように、ｐ型ＧａＮ層５の表面側からｎ型ＧａＮ層３に達するように設けられている。
【００１７】
ｐ型ＧａＮ層５の表面には、透明電極６が設けられている。ここで、透明電極とは、発光層４から放出される発光光を透過する導電膜を意味し、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いることができる。
【００１８】
発光層４には、例えば、ｎ型ＧａＮ層３側からｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ＭＱＷ（Multi-Quntum-Well）層およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層を順次積層した構造を用いることができる。ＭＱＷ層は、例えば、厚さ５ｎｍ程度のｎ型ＧａＮ障壁層と、厚さ２ｎｍ程度のＩｎＧａＮ層と、を交互に積層した構造とすることができる。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、半導体発光素子１００では、発光部１０の外周に沿って、複数の光取り出し穴１５が設けられている。光取り出し穴１５は、図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、透明電極６の表面側からｐ型ＧａＮ層５および発光層４を貫通してｎ型ＧａＮ層３に連通するように設けられている。
【００２０】
さらに、半導体発光素子１００は、発光部１０の外側のメサ溝９の底部に設けられ、ｎ型ＧａＮ層３に電気的に接続された第１電極であるｎ電極１２と、透明電極６の上に電気的に接続されて設けられたｐ電極１４と、を備えている。
【００２１】
次に、半導体発光素子１００の動作について説明する。
半導体発光素子１００は、ｐ電極１４から発光層４を介してｎ電極１２に電流を流し、発光層４を発光させることにより動作する。半導体発光素子１００の発光部１０から外界へ放出される光出力は、ｐ電極１４からｎ電極１２へ流す電流の大きさに依存し、電流を増やすと光出力は増加する。外部量子効率は、発光素子に注入される電流に対する光出力の比率を示す指標でもあり、外部量子効率が高いほど、消費電力が少なく高効率の発光素子である。
【００２２】
図２は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の光取り出し効果を説明する模式図である。図２（ａ）は、比較例に係る半導体発光素子１５０の部分断面を示し、図２（ｂ）は、本実施形態に係る半導体発光素子１００の部分断面を示している。
【００２３】
図２（ａ）に示す半導体発光素子１５０では、発光部１０ａに光取り出し穴１５が設けられていない。例えば、同図中にＬＯで示すように、発光層４のＡ点で発光し上方に伝播する発光光のうちの一部が、ｐ型ＧａＮ層５と透明電極６との界面を通過して発光部１０ａの外へ放出される。一方、Ａ点で発光した発光光のうち下方に伝播する発光光Ｌ１、Ｌ２は、図２（ａ）中の矢印で示すように、サファイア基板２とｎ型ＧａＮ層３との間の界面、および、ｐ型ＧａＮ層５と透明電極６との間の界面で反射を繰り返しながら発光部１０ａの中を伝播する。
【００２４】
また、図示はしていないが、Ａ点で発光して上方に伝播した発光光の内、ｐ型ＧａＮ層５と透明電極６との界面に全反射の臨界角よりも大きな入射角で入射した発光光も、ｐ型ＧａＮ層５と透明電極６との間の界面で反射され、発光部１０ａの内部を反射を繰り返しながら伝播する。
【００２５】
上記のように発光部１０ａの内部で反射を繰り返しながら伝播する発光光の内、ｐ型ＧａＮ層５と透明電極６との界面に全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射するものは、ｐ型ＧａＮ層５と透明電極６との界面を通過して発光部１０ａの外に放出される。しかしながら、ｐ型ＧａＮ層５と透明電極６との間の屈折率差が大きいため、臨界角が小さく外界に放出される発光光の割合は小さい。
【００２６】
一方、発光部１０ａの内部で反射を繰り返しながら伝播する発光光は、発光層４の光吸収やｎ型ＧａＮ層３中のフリーキャリアによる光吸収などによって減衰してしまう。結果として、発光層４から放出された発光光の大部分は、発光部１０ａの外界へ放出されず、種々の光吸収要因によって熱に変換されてしまう。
【００２７】
これに対し、図２（ｂ）に示す半導体発光素子１００の場合、透明電極６の表面側からｎ型ＧａＮ層３に連通する光取り出し穴１５が発光部１０に設けられている。発光部１０の内部で反射を繰り返しながら伝播する発光光の内、臨界角よりも小さな入射角で光取り出し穴１５に入射した発光光は、図２（ｂ）に矢印Ｌ３およびＬ４で示すように、発光部１０の外界へ放出される。さらに、光取り出し穴１５の壁面で散乱された発光光の内、ｐ型ＧａＮ層５と透明電極６との界面に臨界角より小さな入射角で入射する発光光も、発光部１０の外へ放出される。
【００２８】
したがって、本実施形態に係る半導体発光素子１００では、発光部１０に設けた光取り出し穴１５により光取り出し効率を向上させることができる。したがって、比較例に係る半導体発光素子１５０よりも外部量子効率を向上させることができる。
【００２９】
次に、図３は、半導体発光素子１００の内部量子効率の改善を説明する模式図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る半導体発光素子１００のチップ面と、IIIa−IIIa断面を示す模式図である。図３（ｂ）は、比較例に係る半導体発光素子２００のチップ面と、IIIb−IIIb断面を示す模式図である。
【００３０】
図３（ａ）に示す半導体発光素子１００では、前述したように、発光部１０の外周に沿って光取り出し穴が設けられており、光取り出し効率の向上が図られている。これに対し、半導体発光素子２００では、発光部１０ｃの外周に沿った外側に突起状の光散乱体２５が設けられている。
【００３１】
図３（ｂ）に示す半導体発光素子２００に設けられた光散乱体２５は、発光部１０ｃの内部の発光層４から放出された発光光の内、発光部１０ｃの内部で反射を繰り返しながら、発光部１０ｃの外縁に延在するｎ型ＧａＮ層３の内部に伝播した発光光を、ｎ型ＧａＮ層３から外界へ放出する機能を果たす。
【００３２】
すなわち、光散乱体２５と外界との境界にｎ型ＧａＮ層３から全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射した発光光は、光散乱体２５と外界との境界を通過して外界に放出される。光散乱体２５は、例えば、円柱状に形成することができるので、実質的な臨界角を広くすることが可能であり、外界に放出する発光光の比率を大きくすることができる。
【００３３】
このように、半導体発光素子２００では、発光部１０ｃの外周に沿ってに設けられた光散乱体２５によって光取り出し効率を向上させることができる。しかしながら、光散乱体２５は、発光部１０ｃの表面に設けられた透明電極６とは分離されているので、光散乱体２５に電流を流すことができない。したがって、光散乱体２５に含まれる発光層４から発光光が放出されることはない。
【００３４】
このため、図３（ｂ）に示す半導体発光素子２００では、光散乱体２５を設けた発光部１０ｃの外周部分だけ、図３（ａ）に示す半導体発光素子１００よりも発光部の面積が狭くなる。結果的に、ｐ電極１４からｎ電極１２へ流れる電流値が同じであれば、半導体発光素子２００の発光層４に注入される電流密度の方が、半導体発光素子１００の発光層４に注入される電流密度よりも高くなる。
【００３５】
図４は、半導体発光素子の外部量子効率と注入電流密度との関係を示すグラフである。縦軸に外部量子効率、横軸に注入電流密度を示している。
【００３６】
同図中に示すように、発光層４に注入される電流密度が低い領域では、外部量子効率は注入電流密度の上げるとともに高くなり、外部量子効率が最大となる飽和点に達する。さらに、注入電流密度を上げると、発光に寄与しない電流が増加し、外部量子効率は、注入電流密度の上昇とともに低下する。
【００３７】
半導体発光素子の光取り出し効率は、素子構造によって決まるものであり、注入電流密度に依存しない。すなわち、図４に示す外部量子効率の変化は、半導体発光素子の内部量子効率の変化を示しているものとみなすことができる。すなわち、外部量子効率の飽和点よりも高い注入電流密度の領域では、電流密度が増加すると内部量子効率が低下することを示している。
【００３８】
したがって、図３（ａ）に示す半導体発光素子１００では、図３（ｂ）に示す半導体発光素子２００よりも電流密度が低くなり内部量子効率が高いといえる。
【００３９】
上記の通り、本実施形態にかかる半導体発光素子１００では、発光部１０の外周に沿った領域に光取り出し穴１５を設けることにより、比較例に示した半導体発光素子１５０および２００に比べて、光取り出し効率および内部量子効率の両方を高くすることができる。したがって、外部量子効率を向上させた高効率な半導体発光素子を実現することができる。
【００４０】
さらに、光取り出し穴１５は、半導体発光素子１００のように発光部１０ｃの外周に沿って設けるだけでなく、発光部１０ｃの全面に分散して設けることもできる。光取り出し穴１５の数が増えると、発光部１０の面積は、光取り出し穴１５の総面積に相当する分だけ狭くなる。このため、電流密度の増加に伴う内部量子効率の低下が生じる。一方、光取り出し穴１５が増えると、光取り出し効率が高くなる。すなわち、内部量子効率の低下と、光取り出し効率の増加と、を勘案して、外部量子効率を最大とする光取り出し穴１５の配置を採用することにより高効率な半導体発光素子を実現することができる。
【００４１】
次に、半導体発光素子１００の製造工程を説明する。図５〜図６は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造工程を模式的に示す断面図である。
本実施形態に係る半導体発光素子１００の製造方法は、第１半導体層であるｎ型ＧａＮ層３と、ｎ型ＧａＮ層３の上に設けられた発光層４と、発光層４の上に設けられた第２半導体層であるｐ型ＧａＮ層５と、ｐ型ＧａＮ層５の表面に設けられた透明電極６と、を有する半導体発光素子の製造方法であって、ｐ型ＧａＮ層５の表面側からｐ型ＧａＮ層５および発光層４を貫通してｎ型ＧａＮ層３に達するメサ溝９と、ｐ型ＧａＮ層５の表面側から、ｐ型ＧａＮ層５と発光層４とを貫通してｎ型ＧａＮ層３に連通する複数の光取り出し穴と、を同時に形成する工程を備える。
【００４２】
図５（ａ）は、半導体発光素子１００の層構造を示す断面図である。例えば、サファイア基板２の主面上に、図示しないバッファ層を介して窒化物半導体層であるｎ型ＧａＮ層３、発光層４およびｐ型ＧａＮ層５を形成する。
【００４３】
ｎ型ＧａＮ層３は、ｎ電極１２との間で低抵抗のオーミックコンタクトを形成するために、ｎ型不純物であるＳｉが高濃度（〜１０１９ｃｍ−３）にドープされた半導体層とすることができる。さらに、ｎ型ＧａＮ層３の上に発光層４およびｐ型ＧａＮ層５を積層する。発光層４は、前述したように、ｎ型クラッド層とＭＱＷ層とｐ型クラッド層とを順に積層した構造とすることができる。
【００４４】
ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層には、ＧａＮよりもバンドギャップが広いＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０＜ｘ＜１）を用いることができ、ｎ型不純物であるＳｉおよびｐ型不純物であるＭｇをそれぞれドープすることができる。
【００４５】
ＭＱＷ層は、例えば、ｎ型クラッド層側からｎ型ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ｎ型ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ｎ型ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ｎ型ＡｌＧａＮの積層構造とすることができる。障壁層であるｎ型ＧａＮの間に挟まれたＩｎｘＧａ１−ｘＮ井戸層は、不純物をドーピングしないアンドープ層として形成することができる。ＩｎｘＧａ１−ｘＮ井戸層の組成ｘと井戸層の幅を制御することにより、所望の発光波長を得ることができる。
【００４６】
発光層４の上に設けられるｐ型ＧａＮ層５は、ｐ電極１４との間で低抵抗のオーミックコンタクトを形成するために、ｐ型不純物であるＭｇが高濃度（〜１０１９ｃｍ−３）にドープされた半導体層とすることができる。
【００４７】
上記の窒化物半導体層は、例えば、有機金属を原料とする気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）を用いて形成することができる。
【００４８】
次に、図５（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＮ層５の表面に透明電極６を形成する。透明電極６は、発光層４から放出される発光光に対して透明な導電膜であり、例えば、ＩＴＯを用いることができる。ＩＴＯ膜は、スパッタ法または真空蒸着法を用いて形成することができる。
【００４９】
続いて、図５（ｃ）に示すように、第２電極であるｐ電極１４を透明電極６上に形成する。ｐ電極１４には、例えば、Ｎｉ膜およびＡｕ膜を順に積層した金属膜を用いることができる。金属膜は、例えば、真空蒸着法を用いて形成することができ、リフトオフ法などのパターニング技術を用いて、透明電極６上に選択的に設けることができる。
【００５０】
次に、図６（ａ）に示すように、メサ溝９および光取り出し穴１５を形成する領域に開口９ａおよび１５ａを有するエッチングマスク２１を透明電極６およびｐ電極１４の表面に設け、続いて、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いて、窒化物半導体層をエッチングする。ＲＩＥ法では、例えば、塩素（Ｃｌ２）を含むエッチングガスを用いることができる。エッチングマスクとしてレジストマスクを用いることができる。
ＲＩＥ法によるエッチングは、透明電極６の表面からｎ型ＧａＮ層３に達する深さまで行う。これにより、発光部１０を画するメサ溝９と、光取り出し穴１５と、を同時に形成することができる。
【００５１】
続いて、図６（ｂ）に示すように、メサ溝９の底部に露出したｎ型ＧａＮ層３の表面に第１電極であるｎ電極１２を形成する。ｎ電極１２には、例えば、ｎ型ＧａＮ層３側からＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕを順に積層した金属膜を用いることができる。Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造は、例えば、スパッタ法を用いて形成することができ、リフトオフ法を用いて所定のパターンに形成することができる。
【００５２】
図７は、第１の実施形態に係る半導体発光素子１００の製造工程の変形例を模式的に示す断面図である。本変形例では、メサ溝９および複数の光取り出し穴１５が形成される領域の透明電極６を、予め除去する工程をさらに備える。
【００５３】
図７（ａ）は、前述した図６（ａ）に示すエッチング工程の前に、ｐ型ＧａＮ層５の表面に設けられた透明電極６がパターニングされた状態を示す部分断面図である。メサ溝９が形成される領域９ｂ、および、光取り出し穴１５が形成される領域１５ｂの透明電極６がエッチングされている。透明電極６のエッチングには、例えば、透明電極６の材料に適合した所定のエッチング液を使用するウェットエッチング法を用いても良い。領域９ｂおよび１５ｂを選択的にエッチングするために、フォトリソグラフィによりレジストマスクを形成することができる。
【００５４】
続いて、図７（ｂ）に示すように、メサ溝９および光取り出し穴１５に対応する開口を有するエッチングマスク２１を形成し、例えば、Ｃｌ２を含んだエッチングガスを用いたＲＩＥ法により、ｐ型ＧａＮ層５と、発光層４と、ｎ型ＧａＮ層３の一部と、をエッチングしてメサ溝９および光取り出し穴１５を設ける。エッチングマスク２１には、例えば、レジストマスクを用いることができる。
【００５５】
例えば、図６（ａ）に示すＲＩＥ法によるエッチング工程では、透明電極６の導電性成分がメサ溝９の壁面や光取り出し穴１５の壁面に付着する場合がある。このため、それぞれの壁面を介したリーク電流が流れ、半導体発光素子１００の外部量子効率が低下することがある。
【００５６】
図７に示した製造工程の変形例では、予め透明電極６をエッチングして除去する。これにより、メサ溝９の壁面や光取り出し穴１５の壁面に対する透明電極６の導電性成分の付着を防止することができる。したがって、メサ溝９の壁面や光取り出し穴１５の壁面を介したリーク電流を抑制し、外部量子効率の低下を防ぐことができる。
【００５７】
〔第２の実施形態〕
図８は、第２の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式図である。図８（ａ）は、第２の実施形態に係る半導体発光素子２００のチップ面を示す平面図である。図８（ｂ）は、第２の実施形態の変形例に係る半導体発光素子３００のチップ面を示す平面図である。
【００５８】
半導体発光素子２００の発光部１０ｄおよび半導体発光素子３００の発光部１０ｅは、透明電極６、ｐ型ＧａＮ層、発光層４およびｎ型ＧａＮ層３を含む点で、図１に示す半導体発光素子１００と共通し、光取り出し穴１５の配置が相違する。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、半導体発光素子２００は、発光部１０ｄの外側に設けられ、ｎ型ＧａＮ層に電気的に接続されたｎ電極１２と、透明電極６に電気的に接続されたｐ電極１４と、を備えている。ｐ電極１４は、透明電極６、ｐ型ＧａＮ層、発光層４およびｎ型ＧａＮ層３を介して、ｎ電極１２に電流を流す。
【００６０】
一方、発光部１０ｄに設けられた複数の光取り出し穴１５は、ｐ電極１４とｎ電極１２との間の電気力線の長さが最短となる電流パスＩ１に沿って配置されている。すなわち、光取り出し穴１５が設けられていない場合に、ｐ電極１４とｎ電極１２との間の電気抵抗が最小となる電流パスＩ１に沿って配置されている。
【００６１】
光取り出し穴１５では、透明電極６、ｐ型ＧａＮ層、発光層４およびｎ型ＧａＮ層３の一部がエッチングされているため、ｐ電極１４とｎ電極１２との間の電流パスに沿って設けることにより、その電流パスの電気抵抗を高くすることができる。
【００６２】
したがって、図８（ａ）に示すように、光取り出し穴１５が設けられていない場合にｐ電極１４とｎ電極１２との間の電気抵抗が最小となる電流パスＩ１に沿って、光取り出し穴１５を設けることにより、ｐ電極１４とｎ電極１２との間に流れる電流を、より抵抗の高い電流パスＩ２に分散させることができる。これにより、発光層４の発光強度の分布を均一化させることができる。すなわち、光取り出し穴１５を設けた電流パスＩ１における電流集中を緩和して注入電流密度を低減することができるので、内部量子効率を高めることが可能となる。さらに、光取り出し穴１５を設けた部分の光取り出し効率も向上する。
【００６３】
図８（ｂ）に示す半導体発光素子３００では、ｐ電極１４とｎ電極１２との間の電気力線の長さが最短となる電流パスに加えて、発光部１０ｅの外周に沿った部分に光取り出し穴１５が設けられている。したがって、発光部１０ｅ内における発光強度を均一化して内部量子効率を向上させる効果に加えて、さらに、外周部の光取り出し効率を向上させることができる。これにより、半導体発光素子３００の外部量子効率をさらに向上させることができる。
【００６４】
以上、本発明に係る第１および第２実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、出願時の技術水準に基づいて、当業者がなし得る設計変更や、材料の変更等、本発明と技術的思想を同じとする実施態様も本発明の技術的範囲に含有される。
【００６５】
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ，ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させたすべての組成の半導体を含むものとする。
またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むものや、導電型などを制御するために添加される各種のドーパントのいずれかをさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６６】
２ ・・・サファイア基板
３ ・・・ｎ型ＧａＮ層
４ ・・・発光層
５ ・・・ｐ型ＧａＮ層
６ ・・・透明電極
９ ・・・メサ溝
１０、１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ ・・・発光部
１２ ・・・ｎ電極
１４ ・・・ｐ電極
１５ ・・・光取り出し穴
２１ ・・・エッチングマスク
２５ ・・・光散乱体
１００、１５０、２００、３００ ・・・半導体発光素子
【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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