(57)【要約】【課題】  全反射を減少する効果と光取り出し率を向上できる優れた点を有しつつ、製造が簡単で、且つその光取り出し層が各種の発光素子に採用されることに適するようにする。【解決手段】電流配布層（２８）には窒化チタン層が形成され、且つ共同で光取り出し二層構造を形成し、その二層構造がある発光体に形成され、且つ前記窒化チタン層にはマイクロ構造（２９）を有し、当該マイクロ構造（２９）がナノ・ネット構造であり、そのマイクロ構造（２９）を形成することによって、その発光体における半導体アクティブ層（２４）に生成される光線が効果的に全反射を生じないように確保できる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光可能な窒化ガリウム系材料からなる発光体と、
前記発光体に設けられる電流配布層と、前記電流配布層に設けられ、ナノ・ネット構造を有する窒化チタン層からなるマイクロ構造層と、を少なくとも具備する光取り出し層とを少なくとも有することを特徴とする窒化ガリウム系発光素子。
【請求項２】
前記発光体は、ｎ型窒化ガリウム系層と、半導体アクティブ層と、ｐ型窒化ガリウム系層とからなり、その中、前記半導体アクティグ層が前記ｎ型窒化ガリウム層の上方に位置するとともに、前記ｐ型窒化ガリウム層が前記アクティブ層の上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項３】
前記発光素子には、ｐ型電極とｎ型電極とを有し、且つ前記ｐ型電極が前記マイクロ構造層の上方に設けられ、または、前記マイクロ構造層の側と前記電流配布層の側に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項４】
前記電流配布層として透明導電層を使用するとともに、後記の材料からなるグループより選出されるものを選択的に使用するもの、つまり、Ｎｉ／Ａｕ二層構造やＮｉやＰｔやＰｄやＲｈやＲｕやＯｓやＩｒやＺｎやＩｎやＳｎやＭｇなどと、それらの物質の酸化物などとを選択的に使用するものを採用することを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項５】
前記窒化チタン・ナノ・ネットは、ＴｉＮ層からなることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項６】
発光可能な窒化ガリウム系材料からなる発光体と、
前記発光体に設けられる電流配布層と、前記電流配布層に設けられ、メタル・クラスター構造を有するＰｔ層からなるマイクロ構造層とを少なくとも具備する光取り出し層とを少なくとも有することを特徴とする窒化ガリウム系発光素子。
【請求項７】
前記発光体は、ｎ型窒化ガリウム系層と、半導体アクティブ層と、ｐ型窒化ガリウム系層とからなり、その中、前記半導体アクティグ層が前記ｎ型窒化ガリウム層の上方に位置するとともに、前記ｐ型窒化ガリウム層が前記アクティブ層の上方に位置することを特徴とする請求項６に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項８】
前記発光素子には、ｐ型電極とｎ型電極とを有し、且つ前記ｐ型電極が前記マイクロ構造層の上方に設けられ、または、前記マイクロ構造層の側と前記電流配布層の側に位置することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項９】
前記電流配布層として透明導電層を使用するとともに、後記の材料からなるグループより選出されるものを選択的に使用するもの、つまり、Ｎｉ／Ａｕ二層構造やＮｉやＰｔやＰｄやＲｈやＲｕやＯｓやＩｒやＺｎやＩｎやＳｎやＭｇなどと、それらの物質の酸化物などとを選択的に使用するものを採用することを特徴とする請求項６に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項１０】
前記Ｐｔ層メタル・クラスター構造は、Ｐｔ層を焼き戻させて形成されるものを使用することを特徴とする請求項６または請求項９に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項１１】
基材を製造用意するステップ一と、
前記基材にｎ型窒化ガリウム系層を形成するステップ二と、
前記ｎ型窒化ガリウム系層に半導体アクティブ層を形成するステップ三と、
前記半導体アクティブ層にｐ型窒化ガリウム系層を形成するステップ四と、
前記ｐ型窒化ガリウム系層に電流配布層を形成するステップ五と、
前記電流配布層にマイクロ構造層を形成するステップ六とを有することを特徴とする窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記電流配布層にマイクロ構造層を形成するステップには、
さらに、前記発光素子にｐ型電極とｎ型電極を形成するステップの一を有し、且つ前記ｐ型電極が前記マイクロ構造層の上方に、または前記マイクロ構造層と前記電流配布層の側に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記電流配布層として透明導電層を使用するとともに、後記の材料からなるグループより選出されるものを選択的に使用するもの、つまり、Ｎｉ／Ａｕ二層構造やＮｉやＰｔやＰｄやＲｈやＲｕやＯｓやＩｒやＺｎやＩｎやＳｎやＭｇなどと、それらの物質の酸化物などとを選択的に使用するものを採用することを特徴とする請求項１１に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記電流配布層にマイクロ構造層を形成するステップにおいて、
前記ｐ型窒化ガリウム層にチタン層を形成してから、そのチタン層に対し窒化処理を実行するプロセスを有することを特徴とする請求項１１に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記電流配布層にマイクロ構造層を形成するステップにおいて、
前記ｐ型窒化ガリウム層にＰｔ層を形成してから、そのＰｔ層に対し焼き戻し処理を実行するプロセスを有することを特徴とする請求項１１に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項１６】
発光可能な窒化ガリウム系材料からなる発光体と、
前記発光体の上方に位置する窒化ガリウム系ｐ＋／ｎ＋トンネル接合面層と、
前記ｐ＋／ｎ＋トンネル接合面層の上方に位置し、且つナノ・ネット構造を有する窒化チタン層またはメタル・クラスター構造を有するＰｔ層からなる光取り出し層とからなることを特徴とする窒化ガリウム系発光素子。
【請求項１７】
前記発光体は、ｎ型窒化ガリウム系層と、半導体アクティブ層と、ｐ型窒化ガリウム系層とからなり、その中、前記半導体アクティグ層が前記ｎ型窒化ガリウム層の上方に位置するとともに、前記ｐ型窒化ガリウム層が前記アクティブ層の上方に位置することを特徴とする請求項１６に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項１８】
前記発光素子には、ｐ型電極とｎ型電極とを有し、且つ前記ｐ型電極が前記マイクロ構造層の上方に設けられることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項１９】
前記窒化チタン・ナノ・ネットは窒化チタン層からなるとともに、前記Ｐｔ層のメタル・クラスター構造はＰｔ層を焼き戻させて形成されるものを使用することを特徴とする請求項１６または請求項１８に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項２０】
前記光取り出し層には電流配布層を有しつつ、その電流配布層として透明導電層を使用するとともに、後記の材料からなるグループより選出されるものを選択的に使用するもの、つまり、Ｎｉ／Ａｕ二層構造やＮｉやＰｔやＰｄやＲｈやＲｕやＯｓやＩｒやＺｎやＩｎやＳｎやＭｇなどと、それらの物質の酸化物などとを選択的に使用するものを採用することを特徴とする請求項１６に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項２１】
導電金属基材と、
前記基材の上方に位置する導電金属反射層と、
前記金属反射層の上方に位置するｐ型窒化ガリウム系層と、
前記ｐ型窒化ガリウム系層の上方に位置する半導体アクティブ層と、
前記半導体アクティブ層の上方に位置するｎ型窒化ガリウム系層と、
前記ｎ型窒化ガリウム系層の上方に位置し、ナノ・ネット構造を有する窒化チタン層またはメタル・クラスター構造を有するＰｔ層からなるマイクロ構造層とを少なくとも有することを特徴とする窒化ガリウム系発光素子。
【請求項２２】
前記発光素子の前記導電金属基材の下方にはｐ型電極が形成されるとともに、前記マイクロ構造層の上方にはｎ型電極が形成されることを特徴とする請求項２１に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項２３】
前記窒化チタン・ナノ・ネットは窒化チタン層からなるとともに、前記Ｐｔ層のメタル・クラスター構造はＰｔ層を焼き戻させて形成されるものを使用することを特徴とする請求項２１に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【請求項２４】
前記電流配布層として透明導電層を使用するとともに、後記の材料からなるグループより選出されるものを選択的に使用するもの、つまり、Ｎｉ／Ａｕ二層構造やＮｉやＰｔやＰｄやＲｈやＲｕやＯｓやＩｒやＺｎやＩｎやＳｎやＭｇなどと、それらの物質の酸化物などとを選択的に使用するものを採用することを特徴とする請求項２１または請求項２３に記載の窒化ガリウム系発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードの発光効率を向上するための窒化ガリウム系発光素子及びその製造方法に係わり、特にメタル・マイクロ構造を有する光取り出し層を備える、発光効率を向上する目的を図れる、窒化ガリウム系発光素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）の発展は、既に数十年の歴史を有しており、その発光効率を向上することは、いつもＬＥＤが民生用光源として利用できるかの要因となっており、そのため、ここ数年来、そのＬＥＤの発展の方向は、大体その発光効率を向上する方向へ発展してゆき、その発光効率の向上は、大体選択使用される半導体材料と素子構造の設計と透明さと全反射現象などに深くて密接的な関係を絡んでいる。
【０００３】
窒化ガリウム系材料は、半導体発光ダイオードのよく使用される材料であり、その窒化ガリウム系材料に発光させるために、そのダイオードに対し電圧を印加することと電流を流すこととが大切なこととなっており、その中へ電圧を印加するか、電流を流すために、そのダイオード素子にはいつもペアとなる正負電極が配置されている。
【０００４】
正電極は、一般の所謂ｐ型電極であり、そして、負電極は、一般の所謂ｎ型電極であり、ｐ型電極の電気が先にｐ型半導体層に流れるとともに、ｎ型電極の電気が先にｎ型半導体層に流れるためであり、また、ｐ型電極は正電流の流れ込む箇所となりつつ、その導電の頼り手段としての移動キャリアが正孔であり、また、ｎ型電極は負電流の流れ込む箇所となりつつ、その導電の頼り手段としての移動キャリアが電子である。周知のように、成功の移動の遷移率が電子より遥かに低くなり、そのため、ｐ型電極の箇所の導電効率がｎ型電極の箇所より遥かに劣っており、そのようなことに鑑みて、普段では、前記ｐ型電極の下方に電流配布層が加入され、それによってｐ型電極に入り込む正電荷をｐ型半導体層に均一的に分布させるように案内し、それによって、ｐ型電極とｎ型電極との間の電力分布を均一化させ、且つ励起される光線の発光効率をついでに向上させる。
【０００５】
前記電流配布層の材料として任意の適用な材料を使用でき、その中、Ｎｉ／Ａｕ二層構造は最もよく使用されるものであり、その全体のＬＥＤ構造は図１に開示される発光ダイオード構造１０に示すように、その中には、基材１１と緩衝層１２とｎ型窒化ガリウム系層１３と半導体アクティブ層１４とｐ型窒化ガリウム系層１５とｐ型半導体層１６と電流配布層１７とｐ型電極１８とを含んでおり、その製造プロセスについては、台湾特許第５５８８４８号と第４１９８３７号などに開示される通りである。図においては、電流配布層１７がｐ型半導体層１６とｐ型電極１８との間に設けられ、そのような設計によって、ｐ型電極１８の正電荷を電流配布層１７に均一的に分布させ、ｐ型半導体層１６の中へ均一的に入り込ませるようにするつもりである。
【０００６】
しかしながら、この種の電流配布層の設計は、その全反射の課題がかなり厳しくなっており、その表面が平たいため、光線がその構成へ全反射されるため、その出力に邪魔することがあり、そのため、その電流配布層の上方に粗末化設計の構造を加える発光ダイオードの発明が提案され、例えば、その発光素子の上方の光線射出箇所に粗末化構造を導入することによって、多数の射出する光線の射出角度を臨界角度より小さくならせる（スネルの法則による）。その種の粗末化構造は大体半円形や角取りされるピラミッド形に形成される。しかしながら、この種の粗末化構造は、その加工の手数がかなり煩雑的であるとともに、その加工コストもかなり高いなどの課題を有している。
【０００７】
他にも、他の粗末化方式が提案されてきた。例えば、エッチングの方式によって素子構造上の平面部分を破壊することによって、その平面部分に複数のでこぼこの小さいカット・フェースを形成させ、複数の出射する光線の出射角度を臨界角度より小さく形成させることによって、光線を素子構造へ全反射させないようにする。この種の粗末化方法には平面のランダム・エッチングするステップを有し、例えば先にその平面に粒子を沈積し、それからそれらの粒子をランダム・エッチング・マスクとして利用する。しかしながら、このように形成される平面パターンには少なくとも二つの大きな課題を有し、その一つは、ｐ型の電極には、ある部分の島状構造を形成する虞があり、これらの島状の構造の下方の部分がｐ型電極に接しないため、それらの部分が発光することがしなくなり、その全体の光出力効率を低下させることがあり、また、その二は、その素子の構造における平面がその下方の発光エリアとがかなり近いため、エッチングによる作法は容易にその発光エリアを破壊し、こうすると、他の発光量を減少する要因となっている。
【０００８】
従来の窒化ガリウム系発光ダイオードが前記の構造上の欠点を有することに鑑みて、高い光取り出し率を有する窒化ガリウム系発光ダイオードを提案することが必要なことになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高い光取り出し効率を有する窒化ガリウム系発光ダイオード素子を提供することをその主要な解決しようとする課題とし、且つその窒化ガリウム系発光ダイオード素子を製造する方法を提供することをその次の解決しようとする課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を図るために、本発明による窒化ガリウム系発光素子は、その電流配布層にマイクロ構造の表面を形成し、そのマイクロ構造によって前記電流配布層の光全反射現象を減少し、それによって、前記の発光効率を向上する目的を図る。
【００１１】
本発明のマイクロ構造の表面を具する発光素子の構造については、主に二つの主要な実施例を含んでおり、本発明の第一の素子構造の実施例においては、前記電流配布層には窒化チタン層が形成され、且つ共同で光取り出し二層構造を形成し、その二層構造がある発光体に形成され、且つ前記窒化チタン層にはマイクロ構造を有し、当該マイクロ構造がナノ・ネット構造であり、そのマイクロ構造を形成することによって、その発光体における半導体アクティブ層に生成される光線が効果的に全反射を生じないように確保できる。
【００１２】
また、本発明の第二の発光素子の実施例においては、前記電流配布層にはＰｔ層が形成され、且つ共同で光取り出し二層構造を形成し、当該二層構造がある発光体に形成され、且つ当該Ｐｔ層にはマイクロ構造を有し、当該マイクロ構造は実にメタル・クラスター構造であり、そのマイクロ構造を形成することによって、前記発光体におけるある半導体アクティブ層に生成される光線が全反射を生成しないように確保できる。
【００１３】
本発明の第一の素子の製造方法においては、まず、窒化ガリウム系発光体構造が形成され、それから、前記発光体に電流配布層が形成され、それから前記電流配布層にチタン層が形成され、それから、前記のチタン層に対し窒化処理を実施し、それによってナノ・ネット構造を有する窒化チタンからなるマイクロ構造を有する表面が形成される。
【００１４】
本発明の第二の発光素子の製造方法の実施例においては、まず、窒化ガリウム系発光体構造を形成し、それから、その発光体に電流配布層を形成し、それから、前記電流配布層にＰｔ層を形成し、それからそのＰｔ層に対し焼き戻し処理をし、それによってメタル・クラスター構造を有するＰｔからなるマイクロ構造表面を有させる。
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の優れた実施の形態を詳細的で具体的に説明するが、それらの詳細な説明による具体的な構造は単に本発明の実施可能な実施例に過ぎず、本発明の主張範囲を狭義的に制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、主にマイクロ構造表面を有する光取り出し層を提案することによって、全反射現象をなくし、射出光線の光取り出し層より取り出すための効率を向上することをその主要な目的とし、その構造について後記のように具体的に説明する。
【００１７】
本発明の窒化ガリウム発光素子の構造には二つの主要な実施例を含んでおり、図２に示すのは、本発明の第一の素子の構造２０を示す実施例であり、図２において、まず基材２１が製造用意され、当該基材としてサファイアや窒化ガリウムやＳｉＣなどの適用する材料を使用できる。また、その基材２１には、順次にｎ型窒化ガリウム系層２３と、半導体アクティブ層２４と、ｐ型窒化ガリウム系層２５とが形成され、それらのそれぞれの層の膜２３，２４，２５に対し電圧を印加する際や電量を流す際には、光線を生成し、ここではその三層構造２３，２４，２５を発光体と称する。その中、前記半導体アクティブ層としてＡｌＧａＩｎＮ層またはＩｎＧａＮ／ＧａＮ層などを使用できる。その中、基材２１とｎ型窒化ガリウム層２３との間には、緩衝層２２を選択的に形成させてもよく、それによってその緩衝層２２の側の両層２１，２３に優れた結晶格子マッチング程度を有させるようにする。それから、ｐ型窒化ガリウム系層２５にｐ型接触層２６を設け、また、そのｐ型接触層２６に、光取り出し層２７を設け、その中、接触層２６としてｐ−ＩｎＧａＮ層またはｐ−ＡｌＩｎＧａＮ層などを採用できる。また、光取り出し層２７として電流配布層２８とマイクロ構造層２９からなる二層構造を採用し、その中、電流配布層２８として透明導電材料からなるものを使用し、従来のＮｉ／Ａｕ二層構造やＮｉやＰｔやＰｄやＲｈやＲｕやＯｓやＩｒやＺｎやＩｎやＳｎやＭｇなどの物質とそれらの物質の酸化物などを適当に採用でき、それらの物質の酸化物には添加物をドーピングしてもよく、それによってその導電性を向上し、例えばアルミニウムをドーピングすることができ、その光線透過波長範囲はその選択使用される発光体の材料によって変化し、普段では、その発光体の射出する光線をその中を大量に透過出来るようにすることをその原則とする。
【００１８】
また、マイクロ構造層２９は、ナノ・ネット構造を有する膜層であり、その材料として窒化チタンを使用し、図の読みやすさを考量するためで、その実際の表面パターンが図に開示されておらず、窒化チタンのナノ・ネット構造は、すごく微細な寸法の粗末構造であるので、半導体アクティブ層２４に生成される光子がそのナノ・ネット微細構造層２９を通過する際に、大部分が臨界角より小さい角度にて出射し、そのため、多くの数の光子がその素子構造より出力されることができるようになっている。従来の粗末表面を有する発光素子と比べて、本発明の微細寸法の構造は従来の粗末構造より細かく形成されるので、光子が臨界角度よりかなり小さく形成される角度より出射でき、且つ多く出射できるので、その全反射の程度が大幅に減少されるため、その光取り出し効率が大幅に増加されるようになっている。
【００１９】
また、図に示すように、あるｐ型電極３０がマイクロ構造層２９に設けられ、また、あるｎ型電極３１が前記ｎ型窒化ガリウム系層のある側に設けられ、それらの構造によってその発光素子の発光体に電流を流れ込ませるように設定する。
【００２０】
また、図３に示すのは、本発明の第二の素子の構造４０を示す実施例であり、それには、基材４１と、緩衝層４２と、ｎ型窒化ガリウム系層４３と、半導体アクティブ層４４と、ｐ型窒化ガリウム系層４５と、ｐ型接触層４６と、電流配布層４８と、マイクロ構造層４９と、電極５０，５１とを含んでおり、それと第一の阻止の実施例の多数層膜の構造とは同じであるが、その光取り出し層４７のマイクロ構造層４９が異なっている。本実施の形態においては、そのマイクロ構造層４９として焼き戻しを実施したＰｔ層を使用し、その中にはメタル・クラスター（Ｍｅｔａｌ  Ｃｌｕｓｔｅｒｓ）構造を有し、そのパターンが図面に開示しにくいので、詳しく示していない。同じように、そのメタル・クラスター構造の寸法が従来の粗末構造よりかなり小さく形成されるので、臨界角度よりかなり小さい角度にて光子を出射させることができ、且つ出射量を大幅に向上できるため、光子の全反射の率を大幅に減少できるので、光取り出し率を大幅に向上できるようになっている。
【００２１】
図４に示すのは、本発明の第一の素子の構造の実施例の製造方法であり、まず、基材を製造用意する（６１）。それから、その基材に選択的に緩衝層を形成させ（６２）、その形成方法として分子ビーム結晶積み重ね法（ＭＢＥ）や金属有機化学気相沈積法（ＭＯＣＶＤ）などを好適に採用でき、それから、前記緩衝層にｎ型窒化ガリウム系層を形成し（６３）、それから、前記のｎ型窒化ガリウム系層に半導体アクティブ層を形成し（６４）、且つ前記半導体アクティブ層にｐ型窒化ガリウム系層を形成する（６５）。それから、前記ｐ型窒化ガリウム系層に接触層を形成し（６６）、それから、前記接触層に電流配布層を形成し（６７）、それから、前記電流配布層にチタン層を形成させ（６８）、その後で、前記チタン層を窒化処理を実施し、ナノ・ネット構造を有する窒化チタン層を形成させる（６９）。他に、前記マイクロ構造層においては、ｐ型電極が形成され、また、ｎ型窒化ガリウム材料層のある側にはｎ型電極が形成され、そうすると、前記第一の素子の構造の実施例の製造は完成される。
【００２２】
図５に示すのは、本発明の第二の素子の実施例の製造方法であり、その中、ステップ（７１）ないし（７７）が図４に示すステップ（６１）ないし（６７）と同じになるが、ステップ（７８）（７９）が図４に示すステップ（６８）（６９）と異なっている。本実施例の場合では、電流配布層の形成後に、前記電流配布層にＰｔ層を形成し（７８）、且つそのＰｔ層に対し焼き戻し処理をし、それによってメタル・クラスター構造を有するＰｔ層を取得する（７９）。他に、そのマイクロ構造層にはｐ型電極が形成され、また、ｎ型窒化ガリウム材料層のある側にｎ型電極が形成され、こうすると、第二素子の実施例の構造が製造し終わる。
【００２３】
図６に示すのは、ｐ型金属電極８８が電流配布層８６の側に形成され、その上方に形成されるものではない、発光素子構造８０であり、基材８１と、ｎ型窒化ガリウム系層８２と、半導体アクティブ層８３と、ｐ型窒化ガリウム系層８４と、ｐ型接触層８５とを含んでおり、また、ｐ型接触層８５には窒化ガリウム系電流配布層８６が形成され、また、ｐ型金属電極８８が窒化ガリウム系電流配布層８６の側と一部のエリアに形成され、また、本発明のマイクロ構造層８７が最後に窒化ガリウム系電流配布層８６の上方と金属電極８８の側に形成される。本実施の形態においては、そのマイクロ構造層８７が電流配布の伝導仕事に参与する必要はないため、ｐ型金属電極８８と分かれて形成されることができる。
【００２４】
また、本発明のマイクロ構造層については、トンネル接合面を形成する発光素子の構造を例として説明し、その中、その上に形成されるマイクロ構造層として前記のナノ・ネット構造層またはメタル・クラスター層構造を採用でき、その構造９０が図７に示すように、基材９１と、ｎ型窒化ガリウム系層９２と、半導体アクティブ層９３とを含んでおり、その中、ｐ型窒化ガリウム系層９４にはｐ＋とｎ＋型の窒化ガリウム系層９５，９６が形成され、その中では、ｎ＋窒化ガリウム系層９６がｐ＋型層９５の上方に位置し、以下に、ｐ＋／ｎ＋型窒化ガリウム系層と記載する。また、本発明のマイクロ構造層９７が直接にｎ＋窒化ガリウム系層９６に形成され、前記の実施例のように電流配布層を配置する必要はなく、そのマイクロ構造層９７の下方には直接に接するのは電子を主要な伝導キャリアとする膜層であるためであり、もちろん、電流配布層を選択的に配置してもよい。また、あるｐ型電極９８がマイクロ構造層９７に設けられ、且つあるｎ型電極９９がｎ型窒化ガリウム系層９２に設けられる。
【００２５】
それから、本発明のマイクロ構造層を特殊な発光素子構造に使用される場合の実施例を説明し、その構成は図８に示す垂直型構造の発光素子構造１００に示されている。図においては、金属反射層１０２が基材１０１に形成され、膜層（ｐ型窒化ガリウム系層１０３と、半導体アクティブ層１０４と、ｎ型窒化ガリウム系層１０５などを含む）の生成する光線をその上方に位置させるように局限する。基材１０１として金属導電材料を使用し、ｐ型窒化ガリウム系層１０３に給電することに用いられ、そのｎ型電極１０７がその構造１００の上面部に位置するためである。このような構造１００においては、電極の正孔を入れ込む低い遷移率の課題を有しないため、電流配布層を設ける必要はなく、もちろん、選択的に加入してもよい。この際、本発明のマイクロ構造層１０６が直接にｎ型窒化ガリウム系層１０５の上方に形成させればよい。それから、ｎ型電極１０７をマイクロ構造層１０６に形成させる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明による発光素子の構造は、前記の全反射を減少する効果とその光取り出し率を向上できる優れた点を有するほか、従来のエッチング法による粗末表面構造と比べて、本発明の素子の構造は製造が簡単で、煩雑的ではなく、且つその光取り出し層が各種の発光素子に採用されることに適している。
【００２７】
本発明の基本的な実施例については、既に前記のように詳しく開示したが、当該分野における技術者は前記の実施例に基づいて各種の異なる実施例を延伸開発でき、例えば、電極を異なる箇所に配置する発光素子に対しても本発明の二層構造の光取り出し層を導入でき、しかしながら、それらの変更設計は本発明と相同の効果を達成できる場合、それらの実施変更も本発明の主張範囲内に納入されるべきことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の窒化ガリウム系発光ダイオード素子の構造を示す前面図である。
【図２】本発明の第一の素子の構造を示す説明図である。
【図３】本発明の第二の素子の構造を示す説明図である。
【図４】本発明の第一の素子の構造を製造するための製造方法の実施例を示す説明図である。
【図５】本発明の第二の素子の構造を製造するための製造方法の実施例を示す説明図である。
【図６】本発明のマイクロ構造を他の発光素子に使用する場合の様子を示す説明図である。
【図７】本発明のマイクロ構造をトンネル接合面を有する発光素子に使用される場合の様子を示す説明図である。
【図８】本発明のマイクロ構造層を垂直型の発光素子の構造に使用される場合の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
２０    第一の素子の構造
２１、４１、８１、９１  基材
２２、４２  緩衝層
２３、４３、８２、９２、１０５  ｎ型窒化ガリウム系層
２４、４４、８３、９３、１０４  半導体アクティブ層
２５、４５、８４、９４、１０３  ｐ型窒化ガリウム系層
２６、４６、８５  ｐ型接触層
２７、４７  光取り出し層
２８、４８  電流配布層
２９、４９、８７、９７、１０６  マイクロ構造層
３０、５０、９８、１０８  ｐ型電極
３１、５１、９９、１０７  ｎ型電極
４０    第二の素子の構造
８０    発光素子構造
８６    電流配布層
８８    ｐ型金属電極
８９    ｎ型金属電極
９０    トンネル接合面発光素子構造
９５    ｐ＋型窒化ガリウム系層
９６    ｎ＋型窒化ガリウム系層
１００  垂直型発光素子構造
１０１  金属基材
１０２  金属反射層
【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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