(57)【要約】【課題】  基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層を積層し、上面に凹凸構造を有する半導体発光素子において、発光効率を高くする。【解決手段】  サファイア基板２上に、バッファ層３を形成し、１０００℃の成膜温度でｎ型窒化ガリウム化合物半導体層４、発光層５およびｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６を成膜した後、温度を８００℃に低下して引続き成長させることで、面方向への成長が抑えられ、ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６とは結晶界面のない四角錐状の凸部７を形成することができる。したがって、その凸部７によって、発光層５で発生した光の取出し効率を向上しつつも、ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６はエッチングによるダメージを受けることなく、必要最小限の厚さとして、低抵抗化を図ることができ、発光効率が高い青色または紫外の発光ダイオード１を実現することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層を積層して成り、前記ｐ型窒化物半導体層上に凹凸構造を有する半導体発光素子において、
前記凹凸構造を、前記ｐ型窒化物半導体層から、該ｐ型窒化物半導体層の生成温度よりも低温で成長させた四角錐状の凸部から成ることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｐ型窒化物半導体層の組成を、ｐ型ドーパントを含むＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０＜ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１）とすると、前記凸部の組成は、ｐ型ドーパントを含むＡｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）から成り、ｘ１＜ｘ２であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記凸部におけるＡｌの組成比率ｘ２が、先端側になるにつれて大きくなることを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子を用いることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層を積層して成り、前記ｐ型窒化物半導体層上に凹凸構造を有する半導体発光素子の製造方法において、
前記ｐ型窒化物半導体層を予め定める規定の膜厚に成長させた後に、温度を低下して成長を続けさせ、四角錐状の凸部を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記凸部を、７００〜９００℃で成長させることを特徴とする請求項５記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記ｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層の成長に、少なくとも水素ガス、アンモニア、トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウムを用い、
前記凸部の成長には、前記アンモニアに対するトリメチルガリウムの流量を増加させることを特徴とする請求項５または６記載の半導体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、青色または紫外の光を発生することができる窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の素子構造に関し、詳しくはｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層上に凹凸構造を形成して、発光層から発生する光を効率良く外部に取出す方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記窒化ガリウム系化合物半導体発光素子では、窒化ガリウム系化合物半導体層と光を取出す空気層との屈折率が大きく異なるので、発光層から発生した光がそれらの界面においてある角度以上で入射した場合には、全反射してしまい、空気層側へ取出せなくなる。このため、従来から、発光層内で発生する光の全反射を低減して発光効率が高い青色または紫外の半導体発光素子が実現するために、特許文献１や特許文献２で示されるように、光取出し面を粗面化する方法が用いられている。
【０００３】
特許文献１では、光取出し面となるｐ型またはｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層上に絶縁性の光散乱層を新たに形成しており、その光散乱層はＳｉＯ２をウェットエッチングして成り、表面は凹凸構造を有し、凸部は球形の粒子の一部から構成されていたり、取出し面上に島状に凸部を形成した例が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２では、光取出し面となるｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層上に最小寸法が発光波長λの１／４となる開口部を設けており、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層上にレジストを積層してそのレジストにパターン形成を行った後、レジストをマスクとして、開口部をイオン・ミリング法によって形成するプロセスが記載されている。
【０００５】
これら従来例に係る半導体発光素子は、サファイアを支持基板として、その上にバッファ層を介してＳｉをはじめとするｎ型ドーパントを含むｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層がコンタクト層として積層され、さらに発光接合層（活性層）を有する発光半導体層、その上にＭｇなどのｐ型ドーパントを含むｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とコンタクト層とが順次積層された構造を有している。また、前記発光半導体層では、III族窒化物半導体から成るｎ型クラッド層とｐ型クラッド層とが下位と上位に配されており、これらの境界に発光接合部が形成されている。前記発光接合部ではホールと電子とが結合し、発光半導体層のバンドギャップエネルギによって決定された波長の光を放出する。
【特許文献１】特開平１０−１６３５２５号公報
【特許文献２】特開２０００−９１６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１の従来技術では、光取出し面上に新たに光散乱層を設けているので、散乱層内での光吸収が発生したり、光取出し面と光散乱層との密着性が悪いときには、界面で前述のような全反射が生じ、光取出し効率の向上が充分でないという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２では、光取出し面となるｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層上に直接開口部を設けているので、光散乱効果を発揮する深さ（０．１μｍ以上）を有する開口部を形成しようとすれば、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層を厚くする必要がある。しかしながら、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層は、一般的に、１０６Ω／ｃｍ２程度の抵抗値を持っており、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と比べて、高抵抗である。そのため、あまりｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層を厚くすると、素子の動作電圧が高くなり、発光効率の低下を招くなどの問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、凹凸構造による光取出し効率の向上を一層進めることができる半導体発光素子およびそれを用いる照明装置ならびに半導体発光素子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】
【０００９】
本発明の半導体発光素子は、基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層を積層して成り、前記ｐ型窒化物半導体層上に凹凸構造を有する半導体発光素子において、前記凹凸構造を、前記ｐ型窒化物半導体層から、該ｐ型窒化物半導体層の生成温度よりも低温で成長させた四角錐状の凸部から成ることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、ｐ型窒化物半導体層を所望とする厚さに形成した後、温度を低下させて引続き結晶成長を行わせると、該結晶は通常の成長のような面方向に拡がった成長をせず、ｐ型窒化物半導体層上を分散して四角錐状に成長してゆく。
【００１１】
したがって、ｐ型窒化物半導体層上に、該ｐ型窒化物半導体層とは結晶界面のない四角錐状の凸部を形成することができ、その凸部によって、発光層で発生した光の取出し効率を向上しつつも、ｐ型窒化物半導体層はエッチングによるダメージを受けることなく、必要最小限の厚さとして、低抵抗化を図ることができる。また、エッチングによる凹凸に比べて、ｐ型窒化物半導体層にオーミックコンタクトする電極を形成する場合には、その接触面積を大きくすることができ、接触抵抗を低下することができる。これらによって、発光効率が高い青色または紫外の半導体発光素子を実現することができる。
【００１２】
また、本発明の半導体発光素子は、前記ｐ型窒化物半導体層の組成を、ｐ型ドーパントを含むＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０＜ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１）とすると、前記凸部の組成は、ｐ型ドーパントを含むＡｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）から成り、ｘ１＜ｘ２であることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、ｐ型窒化物半導体層におけるＡｌの組成比率ｘ１よりも凸部におけるＡｌの組成比率ｘ２が大きくなると、凸部の基端で屈折率が増加して、それだけ臨界角が拡がり、前記光取出し効率を一層向上することができる。また、ｐ型窒化物半導体層と凸部との間に界面が生じても、凸部の屈折率はｐ型窒化物半導体層より大きく、凸部へ入る光が多くなるように作用するので、光取出し効率が小さくなることはない。
【００１４】
さらにまた、本発明の半導体発光素子は、前記凸部におけるＡｌの組成比率ｘ２が、先端側になるにつれて大きくなることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、Ａｌの組成比率が大きくなると、屈折率が増加して、それだけ臨界角が拡がり、前記光取出し効率を一層向上することができる。
【００１６】
また、本発明の照明装置は、前記の半導体発光素子を用いることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、半導体発光素子に凹凸を形成することによる光取出し効率の向上を一層進めることができる照明装置を実現することができる。
【００１８】
さらにまた、本発明の半導体発光素子の製造方法は、基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層を積層して成り、前記ｐ型窒化物半導体層上に凹凸構造を有する半導体発光素子の製造方法において、前記ｐ型窒化物半導体層を予め定める規定の膜厚に成長させた後に、温度を低下して成長を続けさせ、四角錐状の凸部を形成することを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、ｐ型窒化物半導体層を所望とする厚さに形成した後、温度を低下させて引続き結晶成長を行わせると、該結晶は通常の成長のような面方向に拡がった成長をせず、ｐ型窒化物半導体層上を分散して四角錐状に成長してゆく。
【００２０】
したがって、ｐ型窒化物半導体層上に、該ｐ型窒化物半導体層とは結晶界面のない四角錐状の凸部を形成することができ、その凸部によって、発光層で発生した光の取出し効率を向上しつつも、ｐ型窒化物半導体層はエッチングによるダメージを受けることなく、必要最小限の厚さとして、低抵抗化を図ることができる。
【００２１】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、前記凸部を、７００〜９００℃で成長させることを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、６５０℃程度では前記四角錐状の凸部は形成されず、窒化物半導体層の通常の成膜温度である１０００℃以上であれば面方向にも成長して前記凸部は形成されず、したがって前記の温度範囲で凸部を形成することができる。
【００２３】
さらにまた、本発明の半導体発光素子の製造方法は、前記ｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層の成長に、少なくとも水素ガス、アンモニア、トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウムを用い、前記凸部の成長には、前記アンモニアに対するトリメチルガリウムの流量を増加させることを特徴とする。
【００２４】
上記の構成によれば、前記凸部が成長し易くなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の半導体発光素子およびその製造方法は、以上のように、基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層を積層して成り、前記ｐ型窒化物半導体層上に凹凸構造を有する半導体発光素子において、ｐ型窒化物半導体層を所望とする厚さに形成した後、温度を低下させて引続き結晶成長を行わせると、該結晶は通常の成長のような面方向に拡がった成長をせず、ｐ型窒化物半導体層上を分散して四角錐状に成長してゆくので、これを利用して前記凹凸構造を実現する。
【００２６】
それゆえ、ｐ型窒化物半導体層上に、該ｐ型窒化物半導体層とは結晶界面のない四角錐状の凸部を形成することができ、その凸部によって、発光層で発生した光の取出し効率を向上しつつも、ｐ型窒化物半導体層はエッチングによるダメージを受けることなく、必要最小限の厚さとして、低抵抗化を図ることができる。また、エッチングによる凹凸に比べて、ｐ型窒化物半導体層にオーミックコンタクトする電極を形成する場合には、その接触面積を大きくすることができ、接触抵抗を低下することができる。これらによって、発光効率が高い青色または紫外の半導体発光素子を実現することができる。
【００２７】
また、本発明の照明装置は、以上のように、前記の半導体発光素子を用いる。
【００２８】
それゆえ、半導体発光素子に凹凸を形成することによる光取出し効率の向上を一層進めることができる照明装置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】
【００２９】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子である発光ダイオード１の断面図である。この発光ダイオード１では、サファイア基板２上に、ＡｌＮとＧａＮとのペア層が積層されたバッファ層３、ｎ型窒化ガリウム化合物半導体層４、発光層５およびｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６が順に積層される。注目すべきは、本実施の形態では、前記ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６に続けて、該ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６上に分散して、凸部７が結晶成長されていることである。その凸部７を含むｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６上には、導電膜８が積層され、さらにその導電膜８上にメタル層が積層されてｐ型電極９となる。一方、この発光ダイオード１の一部分、たとえば矩形の隅角部の１箇所は、エッチングによって前記ｎ型窒化ガリウム化合物半導体層４まで彫り込まれ、その上にｎ型電極１０が形成される。
【００３０】
この発光ダイオード１では、サファイア基板２を支持基板として用いているが、基板はサファイアに限定されず、基板側から光取出しを行う場合には、該基板は発光波長に対して透光性を持つものであればよいことは言うまでもない。またその場合、導電膜８およびｐ型電極９は光を反射する材料となるけれども、基板がＳｉであったり、前記サファイア基板２側からＹＡＧレーザを照射することによって該サファイア基板２を除去し、前記バッファ層３上に導電膜を形成してｎ型電極とする場合には、導電膜８およびｐ型電極９は光を透過する材料として、ｐ型電極９側から光を取出すようにしてもよい。
【００３１】
前記バッファ層３は、たとえばＡｌＮとＧａＮとから成るペア層が１ｎｍの厚みで積層されて成り、前記ｎ型窒化ガリウム化合物半導体層４は、たとえばＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ層が２．２μｍの厚みで積層されて成り、前記発光層５は、たとえばＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層が３ｎｍの厚みで積層されて成り、前記ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６は、たとえばｐ型の電気伝導を示すドーパントＭｇを含むＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ層が０．１μｍの厚みで積層されて成る。一方、前記凸部７は、たとえばｐ型ドーパントを含むＡｌ０．５Ｇａ０．５Ｎが０．０３μｍの厚みで積層されて成る。
【００３２】
前記各層４，５，６および凸部７において、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ１≦１）の成分ｘおよびその厚さは、上記の値に限らず、所望とする電気的特性を得ることができる範囲で、適宜変化されてもよい。本発明の半導体発光素子では、前記ｎ型窒化ガリウム化合物半導体層４、発光層５、ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６および凸部７の組成は、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表すことができ、上記の例はｙ＝０である。
【００３３】
以下に、上述のように構成される発光ダイオード１の結晶成長方法を説明する。成長に用いるガスは、キャリアガスとして、水素ガス（Ｈ２）、窒素ガス（Ｎ２）、成長に係わるガスとして、アンモニア（ＮＨ３）、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３、以下ＴＭＧと略す）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、以下ＴＭＡと略す）、シラン（ＳｉＨ４）、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ５Ｈ５）２）である。
【００３４】
先ず、サファイア基板２を有機および酸溶液にて洗浄を行う。そして、Ｈ２を２（Ｌ／分）流しながら温度を１１００℃に上昇させ、サファイア基板２を気相エッチングする。次に、８００℃まで温度を低下させて、Ｈ２を２０（Ｌ／分）およびＮＨ３を１０（Ｌ／分）流しながら、１．８×１０−５（モル／分）のＴＭＡと１．１×１０−５（モル／分）のＴＭＧとを交互に供給して、合計で前記１ｎｍの厚みとしたＡｌＮとＧａＮとから成るペア層が積層されたバッファ層３をサファイア基板２上に結晶成長させる。
【００３５】
こうして基板処理が終わると半導体層の作成に移り、温度を１０００℃に上げて、Ｈ２を２０（Ｌ／分）およびＮＨ３を１０（Ｌ／分）流しながら、１．８×１０−５（モル／分）のＴＭＡと１．１×１０−５（モル／分）のＴＭＧとを交互に供給して、さらにシランを導入して、前記２．２μｍの厚みとし、ｎ型ドーパントとしてＳｉを含むＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ層を、前記ｎ型窒化ガリウム化合物半導体層４としてバッファ層３上に結晶成長させる。
【００３６】
引続き、温度を１０００℃に保ち、Ｈ２を２０（Ｌ／分）およびＮＨ３を１０（Ｌ／分）流しながら、１．８×１０−５（モル／分）のＴＭＡと１．１×１０−５（モル／分）のＴＭＧとを交互に供給して、さらにシランを導入して、前記３ｎｍの厚みとしたＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層を、前記発光層５としてｎ型窒化ガリウム化合物半導体層４上に結晶成長させる。
【００３７】
さらに、温度を１０００℃に保ち、Ｈ２を（２０Ｌ／分）およびＮＨ３を１０（Ｌ／分）流しながら、１．８×１０−５（モル／分）のＴＭＡと１．１×１０−５（モル／分）のＴＭＧとを交互に供給して、さらにシクロペンタジエニルマグネシウムを導入して、前記０．１μｍの厚みとしたｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ層を、前記ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６として発光層５上に結晶成長させる。
【００３８】
注目すべきは、本実施の形態では、温度を８００℃に低下させて引続き結晶成長を行い、Ｈ２を（２０Ｌ／分）およびＮＨ３を１０（Ｌ／分）流しながら、１．８×１０−５（モル／分）のＴＭＡと１．８×１０−５（モル／分）のＴＭＧとを交互に供給して、さらにシクロペンタジエニルマグネシウムを導入して、前記０．０３μｍの厚みとしたｐ型Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ｎを、前記凸部７としてｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６上に結晶成長させる。前記凸部７の成長にあたって、６５０℃程度では前記四角錐状の凸部７は形成されず、窒化物半導体層の通常の成膜温度である１０００℃以上であれば面方向にも成長して前記凸部７は形成されず、したがって７００〜９００℃、特に上記８００℃で成長させることが好ましい。この後、前記導電膜８およびｐ型電極９ならびにｎ型電極１０が形成される。
【００３９】
このようにｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６を所望とする厚さに形成した後、温度を低下させて引続き結晶成長を行わせると、該結晶は通常の成長のような面方向に拡がった成長をせず、ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６上を分散して四角錐状に成長してゆくので、それを利用して、凸部７を得ることができる。そして、ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６とは結晶界面のない四角錐状の前記凸部７を、光取出しの凹凸として使用することで、発光層５で発生した光の取出し効率を向上しつつも、ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６は特許文献２のようなエッチングによるダメージを受けることなく、必要最小限の厚さ（たとえば前記０．１μｍ程度）として、低抵抗化を図ることができる。また、エッチングによる凹凸に比べて、ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６にオーミックコンタクトする導電膜８の接触面積を大きくすることができ、接触抵抗を低下することができる。これらによって、発光効率が高い青色または紫外の発光ダイオードを実現することができる。
【００４０】
また、ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６の組成をＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０＜ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１）とし、凸部７の組成をＡｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）とするとき、ｙ１＝ｙ２＝０であるが、ｘ１＝０．３，ｘ２＝０．６で、ｘ１＜ｘ２であるので、凸部７の基端で屈折率が増加して、それだけ臨界角が拡がり、前記光取出し効率を一層向上することができる。ここで、ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６と凸部７との間に界面が生じても、凸部７の屈折率はｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６より大きく、凸部７へ入る光が多くなるように作用するので、光取出し効率が小さくなることはない。
【００４１】
さらにまた、前記ｎ型窒化ガリウム化合物半導体層４、発光層５およびｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６の成長に、Ｈ２、Ｎ２、ＮＨ３、ＴＭＧ、ＴＭＡ他を用い、前記凸部７の成長には、前記ＮＨ３に対するＴＭＧの流量を増加させることで、前記凸部７を成長し易くすることができる。
【００４２】
［実施の形態２］
図２は、本発明の実施の他の形態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子である発光ダイオード１１の断面図である。この発光ダイオード１１は上述の発光ダイオード１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、本実施の形態では、凸部１７は２層になっており、下層１７ａに比べて、上層１７ｂは、Ａｌの組成比率ｘ２が大きくなっていることである。具体的には、下層１７ａはｐ型の電気伝導を示すドーパントＭｇを含む０．０２μｍの厚みとしたｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎから成り、上層１７ｂは同様にｐ型の電気伝導を示すドーパントＭｇを含む０．０２μｍの厚みとしたｐ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ｎ層から成る。
【００４３】
以下に、その結晶成長方法を説明する。成長に用いるガスは、前述の発光ダイオード１と同一であり、またｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６までの成長工程は同一であるので、その説明を省略する。１０００℃の温度で、Ｈ２を（２０Ｌ／分）およびＮＨ３を１０（Ｌ／分）流しながら、１．８×１０−５（モル／分）のＴＭＡと１．１×１０−５（モル／分）のＴＭＧとを交互に供給して、さらにシクロペンタジエニルマグネシウムを導入して、前記０．１μｍの厚みとしたｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ層を、前記ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６として発光層５上に結晶成長させた後、温度を前記８００℃に低下させて引続き結晶成長を行い、Ｈ２を（２０Ｌ／分）およびＮＨ３を１０（Ｌ／分）流しながら、１．７×１０−５（モル／分）のＴＭＡと１．９×１０−５（モル／分）のＴＭＧとを交互に供給して、さらにシクロペンタジエニルマグネシウムを導入して、前記０．０２μｍの厚みとしたｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎを、前記下層１７ａとしてｐ型窒化ガリウム化合物半導体層６上に結晶成長させる。そのまま温度を８００℃に保ち、同様にＨ２を（２０Ｌ／分）およびＮＨ３を１０（Ｌ／分）流しながら、１．９×１０−５（モル／分）のＴＭＡと１．５×１０−５（モル／分）のＴＭＧとを交互に供給して、さらにシクロペンタジエニルマグネシウムを導入して、前記０．０２μｍの厚みとしたｐ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ｎを、前記上層１７ｂとして下層１７ａ上に結晶成長させる。この後、前記導電膜８およびｐ型電極９ならびにｎ型電極１０が形成される点も同様である。
【００４４】
このように凸部１７におけるＡｌの組成比率ｘ２を先端側で大きくすることで、屈折率が増加して、それだけ臨界角が拡がり、層内での光吸収が抑えられるので、前記光取出し効率を一層向上することができる。なお、上述のガスの流量の変化を連続で行い、凸部１７の基端側から先端側へ連続して屈折率が増加するようにしてもよい。
【００４５】
上述のように構成される発光ダイオード１，１１を照明装置に用いることで、同じ光束（輝度、照度）を得るにも、小型で低消費電力な照明装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子である発光ダイオードの断面図である。
【図２】本発明の実施の他の形態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子である発光ダイオードの断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１１    発光ダイオード
２    サファイア基板
３    バッファ層
４    ｎ型窒化ガリウム化合物半導体層
５    発光層
６    ｐ型窒化ガリウム化合物半導体層
７，１７    凸部
８    導電膜
９    ｐ型電極
１０    ｎ型電極
１７ａ  下層
１７ｂ  上層
【図１】
2007035846.tif 000003
【図２】
2007035846.tif 000004