(57)【要約】【課題】基板にシリコンを用いた窒化物半導体発光装置の高輝度化を実現できるようにする。【解決手段】窒化物半導体発光装置は、シリコンからなる基板１と、該基板１の上に形成された絶縁膜２と、該絶縁膜２の上に形成された単結晶薄膜３と、該単結晶薄膜３の上に形成され、窒化物半導体からなるＭＱＷ活性層７を含む半導体積層体３０とを有している。【選択図】図１
2008182110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンからなる基板と、
前記基板の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成された単結晶薄膜と、
前記単結晶薄膜の上に形成され、窒化物半導体からなる発光層を含む半導体積層体とを備えていることを特徴とする窒化物半導体発光装置。
【請求項２】
前記絶縁膜は酸化シリコンからなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項３】
前記絶縁膜の膜厚は、λを前記発光層から生ずる発光光の波長とし、ｎを前記絶縁膜の屈折率とし、ｍを正の奇数とした場合に、ｍλ／（４ｎ）に相当することを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項４】
前記単結晶薄膜は、シリコン又は炭化シリコンからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項５】
前記単結晶薄膜は、その主面の面方位が（１１１）面であることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項６】
前記半導体積層体は、前記単結晶薄膜の上に成長により形成されていることを特徴とする請求項５に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項７】
前記単結晶薄膜の膜厚は、５ｎｍ以上且つ４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項８】
前記単結晶薄膜の膜厚は、７０ｎｍ以上且つ９０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項９】
前記単結晶薄膜と前記半導体積層体との間に形成され、組成が互いに異なる一の窒化物半導体層及び他の窒化物半導体層が交互に積層されてなる積層膜をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１０】
前記半導体積層体の上面には、凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１１】
前記凹凸部はフォトニック結晶構造を有していることを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１２】
前記半導体積層体の上に形成された誘電体からなる高反射ミラーをさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の窒化物半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば各種の表示機器又は照明機器に用いられる発光ダイオード素子、又は半導体レーザ素子等の窒化物半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）に代表されるIII族窒化物半導体（以下、窒化物半導体）を用いることにより、紫外光から青色光又は緑色光の波長帯で発光する高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子が実用化されている。今後は、さらに高輝度化が進むことが予想され、青色光で蛍光材を励起して発光する白色ＬＥＤ素子を用いた半導体照明機器の実用化も期待されている。
【０００３】
窒化物半導体装置の製造プロセスにおいては、ＧａＮからなる成長用基板が高価なことから、一般には、サファイア（単結晶Ａｌ２Ｏ３）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）からなる成長用基板を用いた、いわゆるヘテロエピタキシャル成長が行なわれている。近年になって、低コストで且つ大面積の基板が入手可能なシリコン（Ｓｉ）からなる成長用基板を用いた窒化物半導体発光ダイオード素子の開発が進められている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
さらには、良質なバルクＧａＮ結晶を形成する手段として、Ｓｉからなる基板の上部に酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜を介在させ、且つ主面の面方位が（１１１）面のＳｉ薄膜が形成された、いわゆるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板上での窒化物半導体のエピタキシャル成長技術も提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【非特許文献１】T. Egawa et al., Jpn. J. Appl. Phys., Vol.41 (2002) L663
【特許文献１】特開平１０-２８７４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、窒化物半導体発光装置を形成する成長用基板にシリコン（Ｓｉ）を用いることは低コスト化に有利とはなるものの、シリコンはそのバンドギャップが１．１ｅＶと小さいため、可視域の波長を有する発光光をシリコン基板が吸収してしまうことから、高輝度化が困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、基板にシリコンを用いた窒化物半導体発光装置の高輝度化を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、本発明は、窒化物半導体発光装置を、ＳＯＩ基板における絶縁膜（例えば埋め込み絶縁膜）の上に形成された単結晶薄膜の厚さを十分に薄くすると共に、絶縁膜の厚さを発光光の反射率が向上する厚さに設定する構成とする。
【０００８】
具体的に、本発明に係る窒化物半導体発光装置は、シリコンからなる基板と、基板の上に形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成された単結晶薄膜と、単結晶薄膜の上に形成され、窒化物半導体からなる発光層を含む半導体積層体とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の窒化物半導体発光装置によると、発光層から基板側に放射された光のうち臨界角以上の角度で絶縁膜に入射した光は絶縁膜の上面で全反射されるため、シリコンからなる基板による光の吸収を低減することができる。さらに、単結晶薄膜の厚さを十分に薄くすると、該単結晶薄膜における光の吸収は抑制される。例えば、絶縁膜に酸化シリコンを用いた場合は、その屈折率が１．４６と窒化物半導体及びシリコンの屈折率よりも小さいため、発光層から基板側に放射された光のうち臨界角以上の角度で入射した光は絶縁膜の上面で全反射されて基板の上方に反射されるので、光取り出し効率を向上させることが可能となる。
【００１０】
本発明の窒化物半導体発光装置において、絶縁膜は酸化シリコンからなることが好ましい。
【００１１】
本発明の窒化物半導体発光装置において、絶縁膜の膜厚は、λを発光層から生ずる発光光の波長とし、ｎを絶縁膜の屈折率とし、ｍを正の奇数とした場合に、ｍλ／（４ｎ）に相当することが好ましい。
【００１２】
このようにすると、放射光の絶縁膜の上面での反射効率を最大にすることができる。
【００１３】
本発明の窒化物半導体発光装置において、単結晶薄膜は、シリコン又は炭化シリコンからなることが好ましい。
【００１４】
このようにすると、単結晶薄膜の上に窒化物半導体をエピタキシャル成長することができる。また、炭化シリコン（ＳｉＣ）の格子定数は窒化ガリウム（ＧａＮ）の格子定数と比較的に近いため、炭化シリコンからなる単結晶薄膜の上には結晶性に優れる窒化物半導体を成長させることができるので、発光層（活性層）における内部量子効率が向上する。ここで、単結晶薄膜を構成する炭化シリコンは、単結晶シリコン膜を炭化させて形成することができる。
【００１５】
この場合に、単結晶薄膜の主面の面方位は（１１１）面であることが好ましい。
【００１６】
このようにすると、単結晶薄膜上への窒化物半導体のエピタキシャル成長を容易に行なうことができる。
【００１７】
従って、この場合に、半導体積層体は、単結晶薄膜の上に成長により形成されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の窒化物半導体発光装置において、単結晶薄膜の膜厚は、５ｎｍ以上且つ４０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の窒化物半導体発光装置において、単結晶薄膜の膜厚は、７０ｎｍ以上且つ９０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
このようにすると、単結晶薄膜での光の吸収を確実に抑制することができる。
【００２１】
本発明の窒化物半導体発光装置は、単結晶薄膜と半導体積層体との間に形成され、組成が互いに異なる一の窒化物半導体層及び他の窒化物半導体層が交互に積層されてなる積層膜をさらに備えていることが好ましい。
【００２２】
このようにすると、積層膜に垂直に近い角度で入射した光を反射させることができるため、絶縁膜による全反射効果と併せて、広い入射角にわたって高い反射率を実現できる。例えば、積層膜をＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラー構造とすると、ＤＢＲミラーはほぼ垂直に入射された光を強く反射することから、ＳＯＩ基板の絶縁膜による全反射の効果に対して相補的に働く。このため、広い入射角にわたって高い反射率を維持できる。
【００２３】
本発明の窒化物半導体発光装置において、半導体積層体の上面には、凹凸部が形成されていることが好ましい。
【００２４】
このようにすると、凹凸構造による光の回折効果によって光の取り出し効率が向上するため、より高輝度化を実現することができる。
【００２５】
この場合に、凹凸部はフォトニック結晶構造を有していることが好ましい。
【００２６】
このようにすると、フォトニック結晶をなす凹凸構造により、光の取り出し効率がさらに向上する。
【００２７】
本発明の窒化物半導体発光装置は、半導体積層体の上に形成された誘電体からなる高反射ミラーをさらに備えていることが好ましい。
【００２８】
このようにすると、半導体発光装置は面発光レーザ装置として機能させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る窒化物半導体発光装置によると、いわゆるＳＯＩ基板に設けられた絶縁膜の厚さ及びその上の単結晶薄膜の厚さを最適化することにより、光の取り出し効率が向上するため、より高輝度化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１は本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体発光装置であって、発光ダイオード素子の断面構成を示している。
【００３２】
図１に示すように、第１の実施形態に係る発光ダイオード素子は、ＳＯＩ基板４と、該ＳＯＩ基板４の上に形成され、複数の窒化物半導体層が積層されてなる半導体積層体３０とを有している。
【００３３】
ＳＯＩ基板４は、シリコン（Ｓｉ）からなる基板（下部シリコン層）１と、該基板１の上に形成され、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜（埋め込み絶縁層）２と該絶縁膜２の上に形成され、主面の面方位が（１１１）面のシリコン（Ｓｉ）からなる単結晶薄膜（上部単結晶層）３とから構成されている。
【００３４】
ここで、ＳＯＩ基板４は、例えば面方位が（１１１）面のＳｉからなる基板１に酸素（Ｏ）イオンを注入した後、高温で熱処理することにより、絶縁膜２と単結晶薄膜３とを形成することができる。なお、単結晶薄膜はシリコン（Ｓｉ）に限られず、Ｓｉからなる単結晶薄膜を例えばプロパン（Ｃ３Ｈ８）等の炭化水素ガスにより炭化させて、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜としてもよい。また、絶縁膜２は、酸化シリコンに限られず、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）又は酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いることができる。
【００３５】
半導体積層体３０は、ＳＯＩ基板４の上に、例えば有機金属気相成長(ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いて、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるバッファ層５を介在させ、且つエピタキシャル成長により形成されたｎ型クラッド層６、発光層としての多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層７及びｐ型クラッド層８により構成されている。
【００３６】
具体的には、ＳＯＩ基板４の単結晶薄膜３の上に、例えば厚さが４０ｎｍのＡｌＮからなるバッファ層５、厚さが５００ｎｍのｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるｎ型クラッド層６、ノンドープの窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）からなる井戸層を窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる障壁層で挟んだ構造を例えば３回繰り返して積層されたＭＱＷ活性層７、及び厚さが２００ｎｍのｐ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるｐ型クラッド層８とが順次形成されている。ｐ型クラッド層８の上部には、例えば塩素（Ｃｌ２）ガスを用いたドライエッチングにより凹凸部８ａが形成されている。この凹凸部８ａにより、ＭＱＷ活性層７からの発光光の取り出し効率を向上させることができる。さらに、凹凸部８ａの凹凸形状は、いわゆるフォトニック結晶構造を有していることが好ましい。フォトニック結晶構造の一例として、凹凸部８ａには、凸部の形成周期が０．５μｍで高さが１５０ｎｍの円柱形状を用いることができる。
【００３７】
凹凸部８ａを有するｐ型クラッド層８の上には、凹凸部８ａの凹部を埋めるように、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明電極１１が形成されている。なお、透明電極１１は、ＩＴＯに限られず、ｐ型クラッド層８と良好なオーミック電極を形成でき、且つＭＱＷ活性層７からの発光波長に対して十分に高い透過率を得られる限りは、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）との金属積層膜等を用いることができる。例えば、一例としてＮｉ／Ａｕからなる金属積層膜の好ましい膜厚は、合わせて１０ｎｍ程度である。
【００３８】
透明電極１１の上面の一部には、透明電極１１側から順次積層された、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）の積層体からなるｐ側パッド電極１２が選択的に形成されている。
【００３９】
ｎ型クラッド層６は、ｐ型クラッド層８及びＭＱＷ活性層７が選択的にエッチングされて、その一部が露出されており、その露出部分には、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｉ及びＡｕの積層体からなるｎ側オーミック電極１３が形成されている。
【００４０】
以下、前記のように構成された発光ダイオード素子の光学特性を説明する。
【００４１】
図２は第１の実施形態に係る発光ダイオード素子に対して、波長が４７０ｎｍの発光光に対する垂直反射率の絶縁膜（ＳｉＯ２膜）２の膜厚依存性を計算した結果を示している。異なる媒質の屈折率差を利用した光の反射においては、ｎを媒質（ここではＳｉＯ２膜）の屈折率とし、λを発光光の波長とし、ｍを正の奇数として、ＳｉＯ２膜の厚さがｍλ／（４ｎ）である場合に反射率が最大となる。ＳｉＯ２の屈折率は１．４６であるため、図２からは、波長が４７０ｎｍの発光光に対して、ＳｉＯ２膜の膜厚がλ／（４ｎ）（＝８０ｎｍ）付近にて反射率が最大となることが分かる。
【００４２】
図３は第１の実施形態に係る発光ダイオード素子に対して、波長が４７０ｎｍの発光光（太実線）に対する垂直反射率の単結晶薄膜（Ｓｉ薄膜）３の膜厚依存性を計算した結果を示している。図３には、比較用として、波長が３５０ｎｍの発光光（太一点鎖線）及び波長が５５０ｎｍの発光光（太破線）に対する垂直反射率、並びに従来の構成である波長が４７０ｎｍの発光光に対するＳｉ基板での垂直反射率をそれぞれ示している。
【００４３】
図３からは、第１の実施形態に係る発光ダイオード素子の場合は、ＳＯＩ基板４による多重反射の影響により垂直反射率は一定の周期で振動し、その振幅は単結晶薄膜３の膜厚が厚くなるにしたがって、該単結晶薄膜３における光の吸収により減少することが分かる。
【００４４】
さらに、図３からは、以下の（１）〜（５）が分かる。
【００４５】
（１）単結晶薄膜３の膜厚が５ｎｍ以上且つ１５０ｎｍ以下の場合は、垂直反射率は、波長に依らずＳｉ基板の反射率よりも大きい。
【００４６】
（２）単結晶薄膜３の膜厚が５ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下の場合は、さらに反射率が大きい領域が存在する。
【００４７】
（３）単結晶薄膜３の膜厚として、５ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下、６０ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下、又は１１０ｎｍ以上且つ１５０ｎｍ以下とすれば、反射率をさらに大きくできる。
【００４８】
（４）単結晶薄膜３の膜厚として、１６５ｎｍ以上且つ２００ｎｍ以下であっても、Ｓｉ基板の反射率よりも大きくできる。
【００４９】
（５）５０%以上の反射率を得るには、単結晶薄膜３の膜厚は、５ｎｍ以上且つ４０ｎｍ以下、又は７０ｎｍ以上且つ９０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００５０】
なお、上記（１）〜（５）の特徴は、波長が３５０ｎｍの紫外領域又は波長が５５０ｎｍの緑色領域等の、他の波長領域においても変わることがない。
【００５１】
以上説明したように、第１の実施形態によると、発光層（ＭＱＷ活性層７）を含む窒化物半導体からなる半導体積層体３０を、基板１と単結晶薄膜３との間に絶縁膜２を介在させたＳＯＩ基板４を用いている。
【００５２】
さらに、図２及び図３から、絶縁膜２の膜厚をｍλ／（４ｎ）（但し、ｍは正の奇数、λは発光光の波長、ｎは絶縁膜２の屈折率である。）とし、また、単結晶薄膜３の膜厚を５ｎｍ以上且つ４０ｎｍ以下、又７０ｎｍ以上且つ９０ｎｍ以下とすることにより、ＭＱＷ活性層７からＳＯＩ基板４側に放射される発光光の透明電極１１側への取り出し効率を大きく向上することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５４】
図４は本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体発光装置であって、発光ダイオード素子の断面構成を示している。図４において、図１に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００５５】
第２の実施形態に係る発光ダイオード素子の第１の実施形態に係る発光ダイオード素子との相違点は、ＳＯＩ基板４の上に形成されたバッファ層５と半導体積層体３０との間に、屈折率が２．１４の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる第１半導体層１４と屈折率が２．４６の窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる第２半導体層１５とが交互に積層されてなるＤＢＲ積層膜１６が形成されている点である。ここでは、ＤＢＲ積層膜１６は、第１半導体層１４が２層で且つ第２半導体層１５が１層のいわゆる１．５ペアのＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラーである。
【００５６】
具体的には、第１半導体層１４と第２半導体層１５とのペア数を１以上に設定し、各半導体層１４、１５の厚さを、発光波長λに対してｍλ／（４ｎ）（但し、ｎは半導体層の屈折率であり、ｍは正の奇数である。）に設定することにより、ＤＢＲ積層膜１６はＤＢＲミラーとして機能する。ＤＢＲミラーは、特定の周波数帯の波長を反射する際の波長幅（いわゆるストップバンド幅）が大きいことが望ましいため、奇数ｍは小さい値が望ましい。例えば、ｍ＝１とした場合、ＡｌＮの屈折率は２．１４であるから、第１半導体層１４の厚さを５４．９ｎｍとし、また、ＧａＮの屈折率は２．４６であるから、第２半導体層１５の厚さは４７．８ｎｍとすればよい。
【００５７】
このように、ＡｌＮ／ＧａＮからなるＤＢＲ積層膜１６をＤＢＲミラーとして機能させることにより、ＳＯＩ基板４側にほぼ垂直に入射する光を反射させることができる。このため、ＳＯＩ基板４の絶縁膜２による全反射と併せて、広い入射角にわたって高い反射率を実現することができる。
【００５８】
以下、第２の実施形態に係る発光ダイオード素子の光学特性を、第１の実施形態、比較例及び従来例と共に説明する。
【００５９】
図５は第１の実施形態に係るＳＯＩ基板構成（符号ａ）、第２の実施形態に係るＳＯＩ基板及び１．５ペアＤＢＲミラー構成（符号ｂ）、第１比較例に係るＳＯＩ基板及び２０．５ペアＤＢＲミラー構成（符号ｃ）、従来例に係るＳｉ基板構成（符号ｄ）、及び第２比較例に係るＳｉ基板及び２０．５ペアＤＢＲミラー構成（符号ｄ）にそれぞれ半導体積層体３０を含む発光ダイオード（ＬＥＤ）構造を形成した場合の、波長が４７０ｎｍの発光光に対する反射率の計算結果を複数の入射角度に対してプロットしたグラフである。図５において、０°が垂直入射の場合に相当する。
【００６０】
図５からは、ＳＯＩ基板４を用いた符号ａ、ｂ、ｃの場合には広い角度範囲にわたって７０％以上の反射率を得られることが分かる。また、ＳＯＩ基板にＤＢＲミラーを設ける場合で該ＤＢＲミラーのペア数が１．５ペアである符号ｂと、第１比較例の２０．５ペアである符号ｃとを比較した場合は、入射角度が２０°よりも小さい垂直入射に近い発光光に対しては反射率に差異が見られるものの、入射角度が２０°以上の広い角度範囲においては反射率は両者とも同等の振る舞いを示しており、ＤＢＲミラーのペア数としては１．５ペアでも十分な反射率を確保できることが分かる。従って、ＤＢＲミラーを構成するＤＢＲ積層膜１６の構成を簡略化でき、ＤＢＲ積層膜１６の形成が容易となる。
【００６１】
また、第２比較例であるＳｉ基板上に２０．５ペアのＤＢＲミラーを設ける場合（符号ｅ）は、入射角度が２０°から６０°の範囲で反射率が大幅に低下することが分かる。また、Ｓｉ基板のみを用いる従来例（符号ｄ）においては、全角度範囲にわたって反射率が低いことが分かる。
【００６２】
図６はＳｉ基板上に発光ダイオード構造を形成する従来例の場合の光取り出し効率を１とした場合の、第１の実施形態に係るＳＯＩ基板構成、第２の実施形態に係るＳＯＩ基板及び１．５ペアＤＢＲミラー構成、並びに比較例に係るＳＯＩ基板及び２０．５ペアＤＢＲミラー構成にそれぞれ半導体積層体３０を含むＬＥＤ構造を形成した場合の光取り出し効率を比較したグラフである。図６からは、従来例と比較して、第１の実施形態で４．０倍、第２の実施形態で４．５倍の光取り出し効率が向上することが分かる。
【００６３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００６４】
図７（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体発光装置であって、面発光レーザ素子の平面構成を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面構成を示している。図７（ａ）及び（ｂ）において、図１に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００６５】
図７（ｂ）に示すように、第３の実施形態に係る窒化物半導体発光装置は、バッファ層５と半導体積層体３０との間に形成され、ＤＢＲミラー構造を持つ窒化物半導体からなる第１のＤＢＲ積層膜１７と、ｐ型クラッド層８の上に形成され、互いに屈折率が異なる誘電体を交互に積層してなるＤＢＲミラー構造を持つ第２のＤＢＲ積層膜２０とを有する面発光レーザ素子である。
【００６６】
第１のＤＢＲ積層膜１７は、ＡｌＮからなる第１半導体層の厚さを４７．８ｎｍとし、ＧａＮからなる第２半導体層の厚さを５４．９ｎｍとした場合に、９９％以上の反射率を得るにはそのペア数は１０ペア以上とすることが望ましい。
【００６７】
図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１のＤＢＲ積層膜１７は、半導体積層体３０の周辺部から露出しており、この露出領域の上には、例えばＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕの積層体からなるｎ側オーミック電極１９が半導体積層体３０の周囲をほぼ囲むように形成されている。
【００６８】
半導体積層体３０におけるｐ型クラッド層８上の中央部には、第２のＤＢＲ積層膜２０が形成されており、該第２のＤＢＲ積層膜２０は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）とを交互に３ペア分を積層させて形成されている。
【００６９】
ｐ型クラッド層８の上の周縁部には、第２のＤＢＲ積層膜２０を囲むように、例えばパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）の積層体からなるｐ側電極２１が形成されている。
【００７０】
このように、第３の実施形態に係る窒化物半導体発光装置は、ＭＱＷ活性層７を含む半導体積層体３０の上端部及び下端部を２つのＤＢＲ積層膜１７、２０によって挟まれてなる光共振器構造を有しており、面発光レーザ素子を実現できる。ここで、ＭＱＷ活性層７からのレーザ光は、誘電体からなる第２のＤＢＲ積層膜２０を通して出射される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る窒化物半導体発光装置は、ＳＯＩ基板における絶縁膜の厚さ及びその上の単結晶薄膜の厚さを最適化することにより、光の取り出し効率が向上して、より高輝度化を実現することができ、各種の表示機器又は照明機器に用いる発光ダイオード素子、又は半導体レーザ装置等の窒化物半導体発光装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体発光装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体発光装置における波長が４７０ｎｍの発光光に対する垂直反射率のＳｉＯ２膜の膜厚依存性を表わすグラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体発光装置における波長が３５０ｎｍ、４７０ｎｍ及び５５０ｎｍの各発光光に対する垂直反射率のＳｉ薄膜の膜厚依存性を表わすグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る窒化物半導体発光装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第１及び第２の実施形態に係る窒化物半導体発光装置における波長が４７０ｎｍの発光光に対する基板反射率の入射角度依存性を比較例及び従来例と共に表わしたグラフである。
【図６】本発明の第１及び第２の実施形態に係る窒化物半導体発光装置における光取り出し効率を比較例を含めて表わしたグラフである。
【図７】（ａ）本発明の第３の実施形態に係る窒化物半導体発光装置を示す平面図である。（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１    基板
２    絶縁膜
３    単結晶薄膜
４    ＳＯＩ基板
５    バッファ層
６    ｎ型クラッド層
７    多重量子井戸活性層（発光層）
８    ｐ型クラッド層
８ａ  凹凸部
１１  透明電極
１２  ｐ側パッド電極
１３  ｎ側オーミック電極
１４  第１半導体層
１５  第２半導体層
１６  ＤＢＲ積層膜
１７  第１のＤＢＲ積層膜
１９  ｎ側オーミック電極
２０  第２のＤＢＲ積層膜
２１  ｐ側電極
３０  半導体積層体
【図１】
2008182110.tif 000003
【図２】
2008182110.tif 000004
【図３】
2008182110.tif 000005
【図４】
2008182110.tif 000006
【図５】
2008182110.tif 000007
【図６】
2008182110.tif 000008
【図７】
2008182110.tif 000009