(57)【要約】【課題】窒化物半導体発光素子からの出射光を所定範囲内に入射する割合を向上させることができる技術を実現する。【解決手段】窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体からなる活性層３２と、出射部２１を備えている。活性層３２を挟んだ両側の位置のうち、出射部２１が形成された側と反対側の位置のみに反射鏡３８が形成されている。その反射鏡３８は、活性層３２の中心から概ね（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの位置（λ：活性層３２から出射される光の波長、ｎ：活性層３２と反射鏡３８の間の領域の平均の屈折率、ｋ：整数）に形成されている。この発光素子によると、指向性が十分に高められ、ＰＯＦ等の光ファイバへの結合効率を向上させることができるという効果が得られる。【選択図】　図１
2004056010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体からなる活性層と、出射部を備え、
活性層を挟んだ両側の位置のうち、出射部が形成された側と反対側の位置のみに反射鏡が形成されており、
その反射鏡は、活性層中心から概ね（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの位置（λ：活性層から出射される光の波長、ｎ：活性層と反射鏡の間の領域の平均の屈折率、ｋ：整数）に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２】
前記反射鏡が、活性層に電流を流すために用いられる電極と兼用されてい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素子。
【請求項３】
前記出射部上に形成された凸状のレンズをさらに備えたこと特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
窒化物半導体からなる活性層と、一対の電極を備え、一方の電極からこれに対向する活性層を経由して他方の電極に至る構造の発光素子であり、
平面視したときに、一方の電極が他方の電極に取囲ま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５】
平面視したときに、一対の電極の中心位置が概ね等しいことを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
窒化物半導体からなる活性層と、一対の電極を備え、一方の電極からこれに対向する活性層を経由して他方の電極に至る構造の発光素子であり、
一方の電極の側周全体が曲状に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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体からなる活性層を備えた窒化物半導体発光ダイオード（以下適宜「発光ダイオード」と略す）が知られている。発光ダイオードの活性層からの出射光は、球面波となって四方八方に広がり、コサイン則に従って図２２のような強度分布を示し、本来的には指向性を持たない。
従来の発光ダイオードはディスプレイ等への表示用のものが殆どであり、出射光の指向性を高めることはあまり要求されず、それよりも視認性に主眼を置いた構造となっている。
具体的には、活性層を挟んだ両側の位置のうち、出射部が形成された側と反対側の位置のみに反射鏡が形成された構造の発光ダイオードが存在する。この発光ダイオードでは、活性層から出射部と反対側に発光した光を反射鏡によって出射部側に反射することで、指向性を若干高めながらも、高い視認性を確保している。また、レンズを内蔵した透明樹脂モールドを備えた発光ダイオードが知られている。この発光ダイオードでは、透明樹脂モールドに内蔵されたレンズによって、指向性を若干高めながらも、高い視認性を確保している。
このように、従来の発光ダイオードは、高い視認性を確保することに主眼を置いているため、指向性が低く、出射光の広がりが大きい。
【０００３】
また、従来の発光ダイオードでは、図２３に示すように活性層に電流を流すために用いられる一方の電極１３８が矩形状となっている。また、他方の電極１２８は略半円状となっており、この略半円状の電極１２８の一部を囲むように矩形状電極１３８の一部が半円状に切り欠かれた構造となっている。このように、電極１３８が矩形状となっているのは、従来の発光ダイオードの殆どは表示用に用いられるので発光面積を大きくしたいためと、発光ダイオードをチップに分離する際に通常はへき開等によるのでチップが矩形状となるためである。即ち、矩形状のチップにおいて発光面積が大きくなるように電極を形成しようとすると、電極も矩形状のチップに沿って矩形状とするのが妥当だからである。
【０００４】
このように、従来の窒化物発光ダイオードは表示用のものが殆どであり、光通信用（光通信の光源）に殆ど用いられていなかったのは、光通信の光源には、高出力で指向性の高い半導体レーザ等が用いられていたからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、短距離の光通信においては、共振器構造を有し高出力の半導体レーザ等を用いなくても、共振器構造を有しない発光ダイオードで足りる場合も多い。発光ダイオードは半導体レーザに比べて構造がシンプルであり、製造工程も簡素化でき、安価である。よって、短距離の光通信の光源として、半導体レーザに代えて共振器構造を有しない発光ダイオードを用いるメリットは大きい。
特に近年は、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ：Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ、以下適宜「ＰＯＦ」という）を用いた短距離の光通信が行われつつある。ＰＯＦは石英ガラスの光ファイバに比べて（１）安価であり、（２）接続が容易である等の理由から、短距離の光通信に用いられつつある。このような短距離の光通信に用いられるＰＯＦは、可視光域の透過率が高く、可視光域の光に対しては低損失であるため、青色や緑色の発光が実現されている窒化物半導体発光ダイオードは、ＰＯＦの光源として適している。なお、このような窒化物半導体においては、高品質の結晶成長が困難等の理由から、窒化物半導体を用いた青色や緑色の半導体レーザは未だ実用化には至っていないのが現状である。
【０００６】
しかしながら、従来の窒化物半導体発光ダイオードは表示用の目的で作られているため、上記したように指向性が低い。一方、ＰＯＦに代表される光ファイバに入射できる光は、光ファイバの構造で決まる光ファイバの入射角の範囲（ＰＯＦの場合は一般には概ね±１５度程度）内の光のみである。よって、従来の発光ダイオードからの出射光を光ファイバに入射しようとすると、発光ダイオードからの出射光が光ファイバの入射角の範囲外にまで大きく広がってしまい、発光ダイオードからの出射光を光ファイバに入射できない割合が大きくなってしまう。即ち、従来の指向性の低い構造の発光ダイオードを光通信の光源に用いると、光ファイバへの結合率が低くなってしまう。
【０００７】
また、従来の窒化物半導体発光ダイオードの電極構造は、上記した図２３のようになっている。図２４に、図２３の電極構造を持つ従来の発光ダイオードの発光強度分布を数値的に示す。このような電極構造では、電極１３８の全面に均等な密度で電流が流れずに、電極１３８のうちでも、対向電極１２８との距離が短い領域の方が抵抗が低いので電流密度が高くなり、発光強度が高くなる。また、角部の方が電界が集中し易いため、電流密度が高くなり、発光強度が高くなる。図２４に示すように、電極１３８のうち対向電極１２８との距離が近い領域の中でも、角部の領域の方が発光強度が高くなっていることがわかる。
特に光通信のように光を強度変調して用いる場合、過渡的な挙動が重要となるが、はじめに電流の流れ易い領域に電流が流れると、その領域の抵抗が低くなるため、さらにその領域に電流が流れ易くなるという現象が生じ易い。
【０００８】
このように、従来の発光ダイオードの構造によると、電極１３８（これに対向する活性層）のうち図２４の左半分の領域に流れる電流と、右半分の領域に流れる電流の大きさに偏り（非対称的な偏り）が生じる結果、発光強度も同様に非対称的な偏りが生じる。
この結果、図２５に示すように、活性層の左半分の領域と右半分の領域からの放射分布も偏り（非対称的な偏り）が生じるので、活性層の左半分の領域からの出射光については、符号１０６に示すように、光ファイバの入射角の範囲外に放射される量が大きくなってしまう。このことが、発光ダイオードからの出射光が光ファイバに入射される割合、即ち、光ファイバへの結合効率を低くする要因となってしまう。
【０００９】
本発明は、窒化物半導体発光素子からの出射光を所定範囲内に入射する割合を向上させることができる技術を実現することを目的とする。
この技術が実現できると、ＰＯＦ等の光ファイバへの結合効率を向上させることができるという効果が得られる。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用と効果】本発明を具現化した窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体からなる活性層と、出射部を備えている。そして、活性層を挟んだ両側の位置のうち、出射部が形成された側と反対側の位置のみに反射鏡が形成されている。その反射鏡は、活性層中心から概ね（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの位置（λ：活性層から出射される光の波長、ｎ：活性層と反射鏡の間の領域の平均の屈折率、ｋ：整数）に形成されている（請求項１）。
【００１１】
この発光素子は、活性層を挟んだ両側の位置のうち、出射部が形成された側と反対側の位置のみに反射鏡が形成され、しかも、その反射鏡と活性層中心の間隔が上記のように設定されていることを大きな特徴とするものである。
反射鏡と活性層中心の間隔が上記のように設定されていると、活性層の一方の側から垂直に出射した光は、活性層の他方の側から垂直に出射し、反射鏡で反射した光と干渉によって強め合う。一方、活性層の一方の側から所定の出射角で斜めに出射した光は、活性層の他方の側から所定の出射角で斜めに出射し、反射鏡で反射した光と干渉によって弱め合う。この結果、従来の発光ダイオードに比べて、出射部からの出射光の広がりを大幅に狭めることができ、指向性を大幅に高めることができる。このため、出射部からの出射光を所定範囲内に入射する割合を高くすることができる。
【００１２】
従って、この発光素子によると、ＰＯＦ等の光ファイバの入射角の範囲内に入射される光の割合を向上させることができる。即ち、この発光素子によると、光ファイバとの結合効率を向上させることができるという効果が得られる。
本発明の発光素子は、活性層を挟んだ両側の位置のうち、出射部が形成された側と反対側の位置のみに反射鏡が形成された従来の発光素子に対して、反射鏡と活性層中心の間隔が上記のように設定されている点で、特に大きく異なる。
【００１３】
ここで、上記した「活性層中心から概ね（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの位置」には、活性層中心から（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの±約１０％以内の位置が含まれる。このような位置に反射鏡が形成されていても、本発明の作用効果を得ることができる。
【００１４】
前記反射鏡が、活性層に電流を流すために用いられる電極と兼用されていることが好ましい（請求項２）。
このように、反射鏡と電極を兼用させることで、指向性を十分に高めることができながらも、構造がシンプルで製造の容易な発光素子を実現できる。
【００１５】
前記出射部上に形成された凸状のレンズをさらに備えていることが好ましい（請求項３）。
この構成によると、出射部に達した光をさらに集光できるので、指向性をさらに高めることができる。従って、光ファイバとの結合効率をさらに向上させることができる。
【００１６】
本発明を具現化した他の窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体からなる活性層と、一対の電極を備え、一方の電極からこれに対向する活性層を経由して他方の電極に至る構造を有する。そして、平面視したときに、一方の電極が他方の電極に取囲まれている（請求項４）。
【００１７】
この発光素子によると、平面視したときに、一方の電極が他方の電極に取囲まれているので、一方の電極（これに対向する活性層）に流れる電流分布の非対称的な偏りの発生を抑えることができる。例えば、図２４に示す従来の発光ダイオードで生じていたような矩形電極１３８（活性層）の右半分の領域と左半分の領域での電流分布の偏り（非対称的な偏り）の発生を抑えることができる。よって、従来の発光ダイオードで生じていたような、発光強度分布ひいては出射光の放射分布の非対称的な偏りの発生も抑えることができる。
このため、発光ダイオードからの出射光を所定範囲内に入射する割合を向上させることができる。従って、発光ダイオードからの出射光が光ファイバに入射される割合、即ち、光ファイバへの結合効率を向上させることができる。
【００１８】
平面視したときに、一対の電極の中心位置が概ね等しいことが好ましい（請求項５）。
この構成によると、一方の電極（これに対向する活性層）に流れる電流分布の偏りをより小さく抑えることができる。
【００１９】
平面視したときに、他方の電極の内周及び／又は外周の形状が、一方の電極の形状と相似形になっていることが好ましい。例えば、平面視したときに一方の電極の形状が多角形である場合は、他方の電極の内周及び／又は外周の形状もその多角形と相似形の多角形であることが好ましい。
この場合、一方の電極（これに対向する活性層）に流れる電流分布の非対称的な偏りをより小さく抑えることができる。このため、発光ダイオードからの出射光を所定範囲内に入射する割合をより向上させることができる。
【００２０】
本発明を具現化した他の窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体からなる活性層と、一対の電極を備え、一方の電極からこれに対向する活性層を経由して他方の電極に至る構造を有する。そして、一方の電極の側周全体が曲状に形成されている（請求項６）。
この発光素子によると、一方の電極の側周全体に角部が形成されていないので、電極の角部に電界が集中し、その電極の角部（これに対向する活性層の部位）にのみ電流が大きく流れるという事態を回避できる。よって、活性層に流れる電流分布の非対称的な偏りの発生を小さく抑えることができる。このため、発光ダイオードからの出射光を所定範囲内に入射する割合をより向上させることができる。
【００２１】
特に好適な一態様としては、平面視したときに、一方の電極は円形状であり、他方の電極はその円形状の一方の電極を取囲むとともにその円形状の一方の電極と内周及び外周の形状が相似形の輪状であり、両電極の中心位置が概ね等しいことが好ましい。
この構成によると、一方の電極（これに対向する活性層）に流れる電流分布は、一方の電極の中心からの径が同じ輪状部では等しい電流値となるように放射状に変化する分布となる。従って、この構成によると、活性層に流れる電流分布の非対称的な偏りをほぼ生じないようにすることができる。このため、発光ダイオードからの出射光を所定範囲内に入射する割合をよりさらに向上させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施形態の発光ダイオードの概略断面図を示し、図２にその概略平面図を示す。
この発光ダイオードは、基板２２と、層構造２３と、ｐ電極３８と、ｎ電極２８と、シリコン酸化膜４０と、レンズ２０を備えている。
層構造２３は、基板２２上に順に積層されたバッファ層２４、ｎ型コンタクト層２６、ｎ型クラッド層３０、活性層３２、ｐ型クラッド層３４、ｐ型コンタクト層３６によって構成されている。
【００２３】
基板２２は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）の他、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の、窒化物半導体を成長するのに適した材料で形成することがよい。バッファ層２４は、例えばＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ、ＳｉＣ等で形成することがよい。基板２２と窒化物半導体との格子不整合を緩和するために、例えば約５ｎｍ〜１μｍの膜厚で形成するとよい。なお、窒化物半導体と格子定数が近い基板２２や、格子定数が一致した基板２２を用いる場合にはバッファ層２４を形成しなくても構わない。基板２２の裏面は、出射面２１となっている。
【００２４】
ｎ型コンタクト層２６は、例えばｎ型ＧａＮ層、好ましくはＳｉをドープしたｎ型ＧａＮ層であることがよく、これらの層にさらにアンドープの窒化物半導体層を含んでいてもよい。ｎ型クラッド層３０は、ｎ型ＡｌＧａＮ層、好ましくはＳｉをドープしたｎ型ＡｌＧａＮ層であることがよい。
【００２５】
活性層３２は、単一量子井戸（ＳＱＷ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ）構造又は多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ）構造とすることが好ましい。量子井戸構造にすると、高出力な発光素子が得られる。単一量子井戸構造は、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０≦Ｘ＜１）で構成することが好ましい。多重量子井戸構造では、井戸層はＩｎＸＧａ１−ＸＮで構成し、障壁層はＩｎＹＧａ１−ＹＮ（Ｙ＜Ｘ、Ｙ＝０を含む）で構成することが好ましい。
【００２６】
ｐ型クラッド層３４は、例えばＡｌＧａＮ層、好ましくはＭｇをドープしたｐ型ＡｌＧａＮ層で形成することがよい。ｐ型コンタクト層３６は、例えばｐ型ＧａＮ、好ましくはＭｇをドープしたｐ型ＧａＮで形成することがよく、これらの層にさらにアンドープの窒化物半導体層を含んでいてもよい。ｐ型コンタクト層３６はｐ電極３８と接する層であるので、オーミック接触を得ることが重要である。
【００２７】
ｐ電極３８は、活性層３２からの光を反射する反射鏡としての役割も果たす。ｐ電極３８は、反射鏡としての役割を果たすという点を考慮に入れると、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｔｉ、Ｎｉ／Ｐｔ等の材料で形成することがよい。
反射鏡（ｐ電極）３８と活性層３２の中心の間隔ｄは、（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの±約１０％以内の値（λ：活性層３２から出射される光の波長、ｎ：活性層３２と反射鏡３８の間にあるｐ型クラッド層３４とｐ型コンタクト層３６の平均の屈折率、ｋ：整数）に設定されている。発光ダイオードのスペクトルの広がりを考慮すると、間隔ｄは、（ｋλ／２＋λ／４）／ｎから±約１０％の差があっても、間隔ｄを（ｋλ／２＋λ／４）／ｎとした場合とほぼ同様に高い指向性が得られる。より指向性を高めるには、間隔ｄは、好ましくは活性層３２の中心から（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの±５％以内の値、より好ましくは活性層３２の中心から（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの±３％以内の値に設定されていることがよい。
ｎ電極２８は、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｍｏ、Ｈｆ／Ａｌ、Ｈｆ／Ａｕ等の材料で形成することがよい。
レンズ２０は、各種の樹脂材料や、ガラス等によって形成することがよい。
【００２８】
図２の平面図に示すように、ｐ電極３８は円形状に形成されている。ｎ電極２８はそのｐ電極３８を取囲むように輪状に形成されている。輪状のｎ電極２８の内周及び外周は、円形状のｐ電極３８と相似形となっている。ｐ電極３８とｎ電極２８の中心位置は等しい。この構成によると、活性層３２（ｐ電極３８）に流れる電流分布の非対称的な偏りをほぼ生じないようにすることができる。
【００２９】
本実施形態の発光ダイオードでは、図１に示すように、活性層３２を挟んだ両側の位置のうち、出射面２１が形成された側と反対側の位置に反射鏡３８が形成されている。よって、活性層３２の一方の側から出射した光と、活性層３２の他方の側から出射し、反射鏡３８で反射した光との重ね合わせが生じる。ここで、活性層３２の他方の側から出射した光は、反射鏡３８で反射されるときに位相がπ変化するから、光路差２ｎｄ＝ｋλ＋λ／２のとき、即ち、活性層３２と反射鏡３８の間隔ｄ＝（ｋλ／２＋λ／４）／ｎのときに、出射光と反射光は干渉によって最も強め合うようになる。なお、λ、ｎ、ｋの定義は先に述べた通りである。図３に、ｄ＝（ｋλ／２＋λ／４）／ｎにおいてｋ＝０としたとき、即ち、ｄ＝λ／（４ｎ）のときの出射光Ａ１と反射光Ｂ１の関係を示す。この場合、出射光Ａ１と反射光Ｂ１が干渉によって最も強め合うことがわかる。
【００３０】
これに対し、仮に、光路差を２ｎｄ＝ｋλ、即ち、活性層３２の中心と反射鏡３８の間隔をｄ＝（ｋλ／２）／ｎとしたとすると、出射光と反射光は干渉によって最も弱め合うようになる。図４に、ｄ＝（ｋλ／２）／ｎにおいてｋ＝１としたとき、即ち、ｄ＝λ／（２ｎ）のときの出射光Ａ２と反射光Ｂ２の関係を示す。この場合、出射光Ａ２と反射光Ｂ２が干渉によって最も弱め合うことがわかる。
【００３１】
そこで、本実施形態の発光ダイオードでは図５に示すように、光路差を２ｎｄ＝ｋλ＋λ／２、即ち、活性層３２の中心と反射鏡３８の間隔をｄ＝（ｋλ／２＋λ／４）／ｎに設定している。これにより、活性層３２の一方の側から垂直に出射した光は、活性層３２の他方の側から垂直に出射した光の反射鏡３８による反射光と干渉によって強め合う。一方、活性層３２の一方の側から所定の出射角θで斜めに出射した光は、活性層３２の他方の側から所定の出射角θで斜めに出射し、反射鏡３８で反射した光と干渉によって弱め合う。
この結果、従来の発光ダイオードに比べて、出射面２１からの出射光の広がりを大幅に狭めることができ、指向性を大幅に高めることができる。
【００３２】
図６に、活性層３２の中心と反射鏡３８の間隔ｄをパラメータとしたときの出射光の広がり角に対する光強度分布を示す。図６のｄ＝５２ｎｍ、２６０ｎｍ、４６８ｎｍは、ｄ＝（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの式においてそれぞれ、ｋ＝０、２、４としたときの値である。なお、λは５２０ｎｍ、ｎは２．５としている。また、比較のために、コサイン則に従った分布も示す。これらの分布は、広がり角が０度のときの光強度の値を揃えて正規化している。実際には、各分布の面積（エネルギー）が等しくなるような関係となっている。
図６からわかるように、ｄ＝５２ｎｍ、２６０ｎｍ、４６８ｎｍのいずれの場合も、コサイン則に従った分布に比べて、出射光の広がりが小さくなっており、指向性が高められていることがわかる。また、活性層３２の中心と反射鏡３８の間隔ｄを大きくするにつれて、出射光の広がりがさらに小さくなっており、指向性がさらに高められることがわかる。
【００３３】
以上のように、本実施形態の発光ダイオードは、上記のような反射鏡３８を設けることで、指向性が十分に高められている。また、ｐ電極３８とｎ電極２８の形状が先に述べたような形状となっているので、活性層３２（ｐ電極３８）に流れる電流分布の非対称的な偏りがほぼ生じない。よって、発光ダイオードからの出射光を所定範囲内に入射する割合を向上させることができる。従って、この発光ダイオードによると、図７に模式的に示すように、ＰＯＦ等の光ファイバの入射角の範囲２内に入射される出射光４の割合を高くすることができる。即ち、ＰＯＦ等の光ファイバとの結合効率を向上させることができる。
また、本実施形態の発光ダイオードの反射鏡３８は単層のＮｉによって形成されている。しかも、このＮｉはｐ電極も兼用している。よって、シンプルな構造であり、製造が非常に容易であり、安価に製造できる。
【００３４】
このように、本実施形態の発光ダイオードは、ＰＯＦ等の光ファイバとの結合効率を高くすることができ、損失が少ないので、ＰＯＦを用いた短距離の光通信の光源として非常に適している。従って、本実施形態によると、短距離の光通信においては、製造に非常に時間と手間のかかるＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）構造が必要な半導体レーザを用いなくてもよいという有用な効果が得られる。
【００３５】
【実施例】
次に、本発明の実施例である緑色発光ダイオードの製造方法について図８〜図１４を参照して説明する。
まず、図８に示すように、基板の一例であるサファイア基板２２上に、バッファ層の一例であるＡｌＮ低温バッファ層２４、ｎ型コンタクト層の一例であるｎ型ＧａＮ層２６、ｎ型クラッド層の一例であるｎ型ＡｌＧａＮ層３０、活性層の一例である多重量子井戸活性層（ＩｎＧａＮ及びＧａＮ）３２、ｐ型クラッド層の一例であるｐ型ＡｌＧａＮ層３４、ｐ型コンタクト層の一例であるｐ型ＧａＮ層３６からなる層構造２３を有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）によって成長させた。このとき、ｐ型ＡｌＧａＮ層３４とｐ型ＧａＮ層３６の合計を２６０ｎｍとした。これは、ｄ＝（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの式でｋ＝２、λ＝５２０ｎｍ、ｎ＝２．５として求めた。なお、上記層構造２３は、分子線気相成長法（ＭＢＥ）、ハライド気相成長法（ＨＤＶＰＥ）等の気相成長法等によって成長させてもよい。その後、層構造２３の最表面部にあるｐ型ＧａＮ層３６上に、フォトレジストを塗布した。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジストをパターニングして、直径１５０μｍの円形状の部分だけのフォトレジスト４２を残した。この状態が図８に示されている。
【００３６】
その後、図８に示すその円形状のフォトレジスト４２をマスクとして、そのフォトレジスト４２の外側部分のｐ型ＧａＮ層３６、ｐ型ＡｌＧａＮ層３４、活性層３２、ｎ型ＡｌＧａＮ層３０をＢＣｌ３とＮ２の混合気体を用いてＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置によってエッチングしてメサ状を形成するとともに、コンタクト層であるｎ型ＧａＮ層２６を露出させた。その後、円形状のフォトレジスト４２を剥離した。この状態が図９の状態である。その後、メサ状の層構造２３の表面全体に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｔｉｏｎ）法によって形成した。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、メサ状の層構造２３の表面中央部上と表面外側部上のシリコン酸化膜をエッチングした。このようにして、図１０に示すように、メサ状の層構造２３のうち、メサ段差の部分に露出していたｐ型ＧａＮ層３６、ｐ型ＡｌＧａＮ層３４、活性層３２、ｎ型ＡｌＧａＮ層３０の端面を覆う輪状のシリコン酸化膜４０だけを残した。
【００３７】
その後、シリコン酸化膜４０を含むメサ状の層構造２３の表面全体にフォトレジストを塗布した後、図１１に示すように、メサ状の層構造２３の表面中央部上のフォトレジストのみを除去し、層構造２３の表面側部上のフォトレジスト４４を残した。その後、図１２に示すように、フォトレジスト４４を含むメサ状の層構造２３の表面全体にＮｉ３８をスパッタリング法によって蒸着した。その後、図１３に示すように、フォトレジスト４４を除去することで、その上に蒸着されていたＮｉ３８も除去し、メサ状の層構造２３の表面中央部上に蒸着されたＮｉ３８のみを残した（リフトオフ法）。このＮｉ３８は、ｐ電極と反射鏡を兼ねている。その後、上記Ｎｉ３８を形成したのと同様の要領で、リフトオフ法によって、図１４に示すように、メサ状の層構造２３の表面外側部上にｎ電極の一例であるＴｉ／Ａｌ２８を形成した。その後、以上のように作成した試料をＮ２中５００℃で５分アニールし、ｐ型ＧａＮ層３６とＮｉ３８間、及びｎ型ＧａＮ層２６とＴｉ／Ａｌ２８間の界面をアロイ化させてコンタクト性を向上させた。その後、この試料をチップに分離して、予め上記したｐ電極となるＮｉ３８とｎ電極となるＴｉ／Ａｌ２８に接触させる電極が形成された台座にはんだ付けした。
【００３８】
以上のようにして製造された発光ダイオードにｐ電極３８とｎ電極２８を通じて電流を流して発光の強度分布を測定したところ、活性層３２の層面に垂直な方向を基準とした±２０度の範囲に約８０％の光量が集中する指向性の高い配光パターンが得られた。
また、この発光ダイオードの出射面２１に凸レンズ（図１の符号２０参照）を装着し、これにより光の広がりを活性層３２の層面に垂直な方向を基準とした±１５度以下に絞って直径３００μｍのＰＯＦに入射したところ、９０％以上の非常に高い結合効率が得られた。
【００３９】
また、図１５に、本実施例の発光ダイオードの概略の発光強度分布を数値化したものを示す。図１５より、ｐ電極３８の下方の活性層では、発光強度分布の非対称的な偏りが生じておらず、ｐ電極３８の中心からの径が同じ輪状部では等しい発光強度となるように放射状に変化する分布となっていることが概ねわかる（但し、発光強度の値は９．５と１０の２段階のみ表示）。この発光ダイオードからの出射光をＰＯＦに入射したところ、同等の面積の矩形電極を備えた従来の発光ダイオードに比べて、ＰＯＦへの入射光量を約３０％増加させることができた。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４１】
（１）上記実施形態では、活性層３２からの発光をサファイア基板２２側に出射する構成について説明したが、活性層３２からの発光をサファイア基板２２とは反対側に出射する構成としてもよい。この場合、図１６に示すように、活性層３２を挟んだ両側の位置のうち、ｐ電極３９が形成された側と反対側の位置（図１６の例ではバッファ層２４とｎ型コンタクト層２６の間）に反射鏡２５を形成し、その反射鏡２５の位置を活性層３２の中心から（ｋλ／２＋λ／４）／ｎの±１０％以内の位置に設定すればよい。この場合、反射鏡２５の材料としては、例えば、ＴｉＮ、ＣｏＳｉ等で形成することが好ましい。
【００４２】
（２）上記実施形態では、反射鏡をｐ電極と兼用する構成について説明したが、電極と兼用せずに、反射鏡だけを独立に形成しても勿論よい。例えば、ｐ型コンタクト層３６とｐ型クラッド層３４の間に反射鏡を形成してもよい。この場合、反射鏡の材料としては、例えば、ＴｉＮ、ＣｏＳｉ等で形成することが好ましい。
また、製造工程は複雑化するが、反射鏡を、半導体レーザのように半導体多層膜や誘電体多層膜や金属薄膜等からなるＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）構造によって形成してもよい。
【００４３】
（３）上記実施形態では、平面視したときにｐ電極３８が円形状に形成され、ｎ電極２８はそのｐ電極３８を取囲むように輪状に形成された例について説明したが、例えば図１７のようにｐ電極５２が四角形状で、ｎ電極５０がそのｐ電極５２を取囲み、両電極５２，５０の中心位置が等しい構造であってもよい。この場合、図１７のようにｎ電極５０の内周を円形状としたり、外周を六角形状としたりして、四角形状のｐ電極５２と異ならせてもよい。また、例えば図１８に示すように、平面視したときに、六角形状のｐ電極５６がその六角形と相似形の内周及び外周を持つｎ電極５４に取囲まれているとともに両電極５６，５４の中心位置が等しい構造であってもよい。
【００４４】
（４）上記実施例の製造方法に代えて、次のような製造方法で製造してもよい。まず、上記実施例の製造方法と同様にして図１９に示す層構造２３を形成した後、層構造２３の最表面部にあるｐ型ＧａＮ層３６上にＮｉを蒸着し、次いでそのＮｉ上にフォトレジストを塗布する。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、フォトレジストをパターニングして、直径１５０μｍの円形状の部分だけのフォトレジスト４６を残す。その後、その円形状のフォトレジスト４６をマスクとして、そのフォトレジスト４６の外側部分のＮｉを硝酸を用いて溶かし、そのフォトレジスト４６と同心の円形状の部分だけのＮｉ３８を残す。その後、円形状のフォトレジスト４６をマスクとして、上記製造方法と同様にして図２０に示すようなメサ形状を形成するとともに、コンタクト層であるｎ型ＧａＮ層２６を露出させる。そして、円形状のＮｉ３８上のフォトレジスト４６を剥離する。その後、上記製造方法と同様に、リフトオフ法によって図２１に示すように、メサ状の層構造２３の表面外側部上にＴｉ／Ａｌ２８を形成する。
【００４５】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の発光ダイオードの概略断面図を示す。
【図２】本発明の実施形態の発光ダイオードの概略平面図を示す。
【図３】活性層からの出射光と反射鏡での反射光の干渉の状態の説明図を示す（１）。
【図４】活性層からの出射光と反射鏡での反射光の干渉の状態の説明図を示す（２）。
【図５】活性層からの出射光と反射鏡での反射光の干渉の状態の説明図を示す（３）。
【図６】活性層の中心と反射鏡の間隔をパラメータとしたときの出射光の広がり角に対する光強度分布を示す。
【図７】本発明の実施形態の発光ダイオードの模式的な放射強度分布を示す。
【図８】本発明の実施例の発光ダイオードの製造工程の一部を示す（１）。
【図９】本発明の実施例の発光ダイオードの製造工程の一部を示す（２）。
【図１０】本発明の実施例の発光ダイオードの製造工程の一部を示す（３）。
【図１１】本発明の実施例の発光ダイオードの製造工程の一部を示す（４）。
【図１２】本発明の実施例の発光ダイオードの製造工程の一部を示す（５）。
【図１３】本発明の実施例の発光ダイオードの製造工程の一部を示す（６）。
【図１４】本発明の実施例の発光ダイオードの製造工程の一部を示す（７）。
【図１５】本発明の実施例の発光ダイオードの概略の発光強度分布を示す。
【図１６】本発明の他の実施形態の発光ダイオードの概略断面図を示す。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態の発光ダイオードの概略平面図を示す（１）。
【図１８】本発明のさらに他の実施形態の発光ダイオードの概略平面図を示す（２）。
【図１９】本発明の実施例の発光ダイオードの他の製造方法による製造工程の一部を示す（１）。
【図２０】本発明の実施例の発光ダイオードの他の製造方法による製造工程の一部を示す（２）。
【図２１】本発明の実施例の発光ダイオードの他の製造方法による製造工程の一部を示す（３）。
【図２２】発光ダイオードの出射光の分布を示す。
【図２３】従来の発光ダイオードの概略平面図を示す。
【図２４】従来の発光ダイオードの概略の発光強度分布を示す。
【図２５】従来の発光ダイオードの概略の放射強度分布を示す。
【符号の説明】
２０：レンズ
２１：出射面
２２：基板
２３：層構造
２４：バッファ層
２６：ｎ型コンタクト層
２８：ｎ電極
３０：ｎ型クラッド層
３２：活性層
３４：ｐ型クラッド層
３６：ｐ型コンタクト層
３８：ｐ電極（反射鏡）
４０：シリコン酸化膜
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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