(57)【要約】【課題】エッチングによる光取り出し効率の低下を抑制することの可能なＧａＮ系の半導体発光素子の製造方法およびその方法により製造された半導体発光素子を提供する。【解決手段】第１上部クラッド層１４Ａの上面に複数の島状のマスク層１５０を形成する。次に、第１上部クラッド層１４Ａの上面のうち複数の島状のマスク層１５０の未形成領域に、第２上部クラッド層１４Ｂを結晶成長により選択的に形成する。さらに、第２上部クラッド層１４Ｂを厚く形成することにより、各マスク層１５０を埋め込む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一主面側に、第１導電型層、活性層、および第１の第２導電型層を前記基板側からこの順に含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層を結晶成長により形成する第１工程と、
前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の上面に、複数の島状のマスク層を形成したのち、前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の上面のうち前記マスク層の未形成領域に、第２の第２導電型層を結晶成長により選択的に形成する第２工程と
を含む
半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記基板は、前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層側の表面に凹凸を有する
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程において、前記基板の凹凸の表面に剥離層を形成したのち、前記剥離層の表面に前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層を形成し、
前記第２工程終了後、前記基板を、前記剥離層を利用して前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層から剥離する第３工程を含む
請求項２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記基板の、前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層側の表面が平坦になっている
請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程において、さらに、前記第２の第２導電型層を厚く形成することにより、前記マスク層を埋め込む
請求項１ないし請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記マスク層は、前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層のうち少なくとも貫通転位の形成されている箇所を覆っており、
前記第２工程において、さらに、前記第２の第２導電型層を厚く形成することにより、前記マスク層を埋め込む
請求項２ないし請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記マスク層を除去したのち、前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の上面に電極層を形成する第３工程を含む
請求項１ないし請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記基板は、サファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、またはＧａＮ基板である
請求項１ないし請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
第１導電型層、活性層、および第２導電型層をこの順に含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層を備えるとともに、前記第２導電型層内、または前記第２導電型層の、前記活性層とは反対側の表面に光散乱層を備え、
前記光散乱層は、複数の島状のマスク層を形成したのち、前記第２導電型層を結晶成長により選択的に形成することにより形成されたものである
半導体発光素子。
【請求項１０】
前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層は、前記第１導電型層側の表面に凹凸を有する
請求項９に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層のうち前記第１導電型層側の表面に接する基板を備え、
前記基板は、前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層側の表面に、前記ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の、前記第１導電型層側の表面に形成された凹凸の反転形状の凹凸を有する
請求項１０に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光取り出し効率の改善されたＧａＮ系の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】
従来から、半導体発光素子の光取り出し効率を改善するために様々な手法が提案されている。例えば、特許文献１には、光取り出し面に凹凸を設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８２９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の方法では、光取り出し面の凹凸がエッチングにより形成される。そのため、凹凸を構成する半導体材料が劣化し、特性劣化が生じ易いので、光取り出し効率が低下し易いという問題がある。また、特許文献１に記載の方法では、デバイス作成後にエッチングを行うことが必要となるので、プロセス制御が非常に難しいという問題もある。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、光取り出し効率を改善することの可能なＧａＮ系の半導体発光素子の製造方法を提供することにある。また、第２の目的は、光取り出し効率が改善された半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、以下の２つの工程を含むものである。
（Ａ）基板の一主面側に、第１導電型層、活性層、および第１の第２導電型層を基板側からこの順に含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層を結晶成長により形成する第１工程
（Ｂ）ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の上面に、複数の島状のマスク層を形成したのち、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の上面のうち前記マスク層の未形成領域に、第２の第２導電型層を結晶成長により選択的に形成する第２工程
【０００７】
本発明の半導体発光素子の製造方法において、基板がＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層側の表面に凹凸を有していてもよいし、基板の、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層側の表面が平坦となっていてもよい。基板表面に凹凸が形成されている場合に、基板をそのまま残してもよいし、所定の方法でＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層から剥離してもよい。基板は、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、またはＧａＮ基板である。
【０００８】
本発明の半導体発光素子の製造方法において、マスク層を除去せずに、さらに、第２の第２導電型層を厚く形成することによりマスク層を埋め込むようにしてもよい。このとき、マスク層は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層のうち少なくとも貫通転位の形成されている箇所を覆っていることが好ましい。また、本発明の半導体発光素子の製造方法において、マスク層を除去してもよい。この場合に、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の凹凸面に電極層を形成するようにしてもよい。
【０００９】
本発明の半導体発光素子の製造方法では、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層の上面のうち開口内に露出している部分に、第２の第２導電型層が結晶成長により選択的に形成される。このように、本発明では、エッチングを用いる代わりに選択的な結晶成長を用いて、第２の第２導電型層に対して構造が付与される。
【００１０】
本発明の半導体発光素子は、第１導電型層、活性層、および第２導電型層をこの順に含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層を備えるとともに、第２導電型層内、または第２導電型層の、活性層とは反対側の表面に光散乱層を備えたものである。ここで、光散乱層は、複数の島状のマスク層を形成したのち、第２導電型層を結晶成長により選択的に形成することにより形成されたものである。
【００１１】
本発明の半導体発光素子では、複数の島状のマスク層を形成したのち第２導電型層を結晶成長により選択的に形成することにより光散乱層が形成されている。このように、本発明では、エッチングを用いる代わりに選択的な結晶成長を用いて光散乱層が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、マスク層を利用した選択的な結晶成長により第２導電型層に対して構造を付与するようにしたので、例えば、エッチングを用いずに、第２導電型層の表面に凹凸を形成したり、第２導電型層内にマスク層を埋め込んだりすることができる。その結果、凹凸を構成する半導体材料が劣化し、特性劣化が生じるのを抑制することができるので、光取り出し効率を改善することができる。
【００１３】
本発明の半導体発光素子によれば、マスク層を利用した選択的な結晶成長により形成された光散乱層を用いるようにしたので、凹凸を構成する半導体材料が劣化し、特性劣化が生じるのを抑制することができるので、光取り出し効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の一例の断面図である。
【図２】図１の散乱層の面内レイアウトの一例を表す図である。
【図３】図１の半導体発光素子の製造過程の一例を示す断面図である。
【図４】図１の散乱層の、貫通転位との位置関係の一例を表す図である。
【図５】図１の半導体発光素子の一変形例の断面図である。
【図６】図１の半導体発光素子の他の変形例の断面図である。
【図７】図６の半導体発光素子の製造過程の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子の断面図である。
【図９】図８の凹部の面内レイアウトの一例を表す図である。
【図１０】図８の半導体発光素子の第１変形例の断面図である。
【図１１】図８の半導体発光素子の第２変形例の断面図である。
【図１２】図１１の半導体発光素子の製造過程の一例を示す断面図である。
【図１３】図８の半導体発光素子の第３変形例の断面図である。
【図１４】図１，図８の半導体発光素子の一変形例の断面図である。
【図１５】図１，図８の半導体発光素子の一変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（図１〜図７）
上部クラッド層内に散乱層が設けられている例
２．第２の実施の形態（図８〜図１３）
ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０の上面に凹凸部（凸部）が設けられている例
３．変形例（図１４、図１５）
下地層の下面にだけ光散乱機能が付与されている例
【００１６】
＜１．第１の実施の形態＞
［半導体発光素子１の構造］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子１の断面構成の一例を表したものである。図２は、図１の光散乱層１５の面内レイアウトの一例を表したものである。なお、図１、図２は、模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。
【００１７】
半導体発光素子１は、上面（主面）に凹凸部１０Ａを有する基板１０上に、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０を備えたものである。ここで、「ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体」とは、短周期型周期率表における３Ｂ族元素群のうちの少なくとも１種と、短周期型周期率表における５Ｂ族元素のうちの少なくともＮとを含むものを指している。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体としては、例えば、ＧａとＮとを含んだ窒化ガリウム系化合物が挙げられる。窒化ガリウム系化合物には、例えば、ＧａＮ、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ｎ（０＜ｘ１＜０．５）、Ａｌx2Ｉｎx3Ｇａ1-x2-x3Ｎ（０＜ｘ２＜０．５、０＜ｘ３＜０．２）、Ｉｎx4Ｇａ1-x4Ｎ（０＜ｘ４＜０．５）などが含まれる。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体には、必要に応じてＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、ＳｅなどのＩＶ族またはＶＩ族元素のｎ型不純物、または、Ｍｇ、Ｚｎ、ＣなどのＩＩ族またはＩＶ族元素のｐ型不純物がドープされている。
【００１８】
基板１０は、例えば、六方晶系の基板、ＧａＮ基板、またはＳｉ基板である。ここで、六方晶系の基板としては、例えば、サファイア、ＳｉＣなどが挙げられる。基板１０の主面は、基板１０が六方晶系の基板である場合には例えば（０００１）面（Ｃ面）であり、基板１０がＧａＮ基板である場合には例えば（１１−２０）面（Ａ面）である。また、基板１０の主面は、基板１０がＳｉ基板である場合には例えば（１１１）面である。なお、基板１０の主面が、上記とは異なる特異な面方位を有していてもよい。
【００１９】
基板１０は、主面に凹凸部１０Ａを備えた構造基板である。凹凸部１０Ａは、所定の方向に延在するストライプ状の凹凸からなる。凹凸部１０Ａに含まれる凹凸は、（０００１）面（Ｃ面）を有している。
【００２０】
基板１０上のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０は、例えば、図１に示したように、下地層１１、下部クラッド層１２、活性層１３および上部クラッド層１４を基板１０側からこの順に含んで構成されている。なお、基板１０上のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０は、上記以外の半導体層を含んでいてもよく、例えば、上部クラッド層１４の上に、上部クラッド層１４と同一導電型のコンタクト層を含んでいてもよい。なお、下地層１１および下部クラッド層１２が本発明の「第１導電型層」の一具体例に相当し、上部クラッド層１４が本発明の「第２導電型層」の一具体例に相当する。
【００２１】
下地層１１は、下部クラッド層１２、活性層１３および上部クラッド層１４などを平坦面上に形成させるためのものであり、基板１０の凹凸部１０Ａを埋め込むとともに、上面に平坦面を有している。下地層１１は、例えば、ｎ型のＧａＮにより構成されている。下地層１１の、基板１０側の面には、基板１０の凹凸部１０Ａの形状の反転形状となっている凹凸部１１Ａが形成されている。凹凸部１１Ａに含まれる凹凸は、（０００１）面（Ｃ面）を有している。
【００２２】
下部クラッド層１２は、例えばｎ型のＡｌＧａＮにより構成されている。下部クラッド層１２の屈折率は、活性層１３の屈折率よりも小さく、下部クラッド層１２の禁制帯幅は、活性層１３の禁制帯幅よりも小さくなっている。活性層１３は、例えば、組成比の互いに異なるＧａＩｎＮによりそれぞれ形成された井戸層およびバリア層を交互に積層してなる多重量子井戸構造となっている。上部クラッド層１４は、例えばｐ型のＡｌＧａＮにより構成されている。上部クラッド層１４の屈折率は、活性層１３の屈折率よりも小さく、上部クラッド層１４の禁制帯幅は、活性層１３の禁制帯幅よりも小さくなっている。
【００２３】
なお、各半導体層の導電型は、上で例示した導電型に限られるものではなく、上で例示した導電型が全て、反対となっていてもよい。例えば、下地層１１および下部クラッド層１２がｐ型となっており上部クラッド層１４がｎ型となっていてもよい。
【００２４】
上部クラッド層１４の上面（上部クラッド層１４の上面にコンタクト層が存在する場合にはコンタクト層の上面）には、上部電極１６が設けられている。この上部電極１６は、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕをこの順に積層して構成されており、上部クラッド層１４と電気的に接続されている。一方、下部クラッド層１２の上面のうち活性層１３の非形成領域には、下部電極１７が設けられている。この下部電極１７は、例えばＡｕとＧｅとの合金，ＮｉおよびＡｕを基板１０側から順に積層して構成されており、下部クラッド層１２と電気的に接続されている。なお、基板１０が低抵抗基板である場合には、例えば、基板１０の裏面に下部電極１７が設けられていてもよい。
【００２５】
ところで、本実施の形態では、上部クラッド層１４の内部に、光散乱層１５が設けられている。光散乱層１５は、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＴｉＯ2などの絶縁性材料によって構成されている。光散乱層１５は、面内に部分的に設けられており、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、複数の島状の光散乱部１５Ａを面内に２次元配置して構成されている。光散乱部１５Ａの配列は、例えば、図２（Ａ）に示したような行列状となっていてもよいし、例えば、図２（Ｂ）に示したような千鳥足状となっていてもよい。光散乱部１５Ａの配列ピッチは、例えば、下地層１１の凹凸部１１Ａに含まれる凹凸の配列ピッチと等しくなっていてもよいし、それよりも狭くなっていてもよい。複数の島状の光散乱部１５Ａは、後述するように、第１上部クラッド層１４Ａの上面のうち複数の島状のマスク層１５０の未形成領域に、第２上部クラッド層１４Ｂを結晶成長により選択的に形成することにより形成されたものである。
【００２６】
［半導体発光素子１の製造方法］
本実施の形態の半導体発光素子１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００２７】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、製造過程における素子の断面構成の一例を表したものである。まず、基板１０として、例えば、主面が（０００１）面（Ｃ面）となっているサファイア基板もしくはＳｉＣ基板、主面が（１１−２０）面（Ａ面）となっているＧａＮ基板、または主面が（１１１）面となっているＳｉ基板を用意する。この基板１０の主面には、上述した凹凸部１０Ａが形成されている。
【００２８】
次に、例えば、下地層１１、下部クラッド層１２、活性層１３および第１上部クラッド層１４Ａを基板１０側からこの順に含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層を結晶成長により形成する（図３（Ａ））。ここで、第１上部クラッド層１４Ａは、上部クラッド層１４の一部であり、後述の第２上部クラッド層１４Ｂとともに、上部クラッド層１４を構成するものである。本実施の形態では、上部クラッド層１４を一度の結晶成長プロセスで作成せず、２度に分けている。なお、第１上部クラッド層１４Ａが本発明の「第１の第２導電型層」の一具体例に相当する。
【００２９】
上記の結晶成長には、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法などのエピタキシャル結晶成長法を用いる。また、上記の結晶成長の際に用いられるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体材料の原料としては、例えば、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）、ＮＨ3（アンモニア）などを用いる。ｐ型ドーパントとして、例えば、ＤＭＺｎ（ジメチル亜鉛）を用い、ｎ型ドーパントとして、例えば、Ｈ2Ｓｅ（セレン化水素）を用いる。
【００３０】
次に、第１上部クラッド層１４Ａの上面に、複数の島状のマスク層１５０を形成する。マスク層１５０は、上述の光散乱層１５に相当するものである。続いて、第１上部クラッド層１４Ａの上面のうち複数の島状のマスク層１５０の未形成領域に、第２上部クラッド層１４Ｂを結晶成長により選択的に形成する（図３（Ｂ））。本実施の形態では、さらに、第２上部クラッド層１４Ｂを厚く形成することにより、各マスク層１５０を埋め込む（図３（Ｃ））。このようにして、各マスク層１５０の周囲に、第１上部クラッド層１４Ａおよび第２上部クラッド層１４Ｂからなる上部クラッド層１４が形成される。言い換えると、各マスク層１５０は、上部クラッド層１４内に埋め込まれている。なお、第２上部クラッド層１４Ｂが本発明の「第２の第２導電型層」の一具体例に相当する。
【００３１】
なお、上部クラッド層１４上にコンタクト層を形成する場合には、上記のプロセスの後に、コンタクト層の形成プロセスを追加してもよいし、例えば、図示しないが、第２上部クラッド層１４Ｂの代わりにコンタクト層を形成してもよい。前者の場合には、コンタクト層にも凹凸が形成され、後者の場合には、第１上部クラッド層１４Ａが上部クラッド層１４そのものとなる。
【００３２】
次に、下部クラッド層１２、活性層１３および上部クラッド層１４を含むＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０を選択的にエッチングすることにより、下部クラッド層１２に電極形成面１２Ａを形成する（図１参照）。続いて、上部クラッド層１４の上面に上部電極１６を、電極形成面１２Ａに下部電極１７をそれぞれ形成する（図１参照）。このようにして、本実施の形態の半導体発光素子１が製造される。
【００３３】
［半導体発光素子１の作用・効果］
次に、本実施の形態の半導体発光素子１の作用および効果について説明する。
【００３４】
本実施の形態の半導体発光素子１では、上部電極１６および下部電極１７に所定の電流が供給されると、電流が活性層１３に注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。その結果、活性層１３での発光光が外部に射出される。
【００３５】
ところで、本実施の形態では、第１上部クラッド層１４Ａの上面のうち複数の島状のマスク層１５０の未形成領域に、第２上部クラッド層１４Ｂが結晶成長により選択的に形成される。このように、本実施の形態では、エッチングを用いる代わりに選択的な結晶成長を用いて、第２上部クラッド層１４Ｂに対して構造が付与される。これにより、エッチングを用いずに、上部クラッド層１４内にマスク層１５０（光散乱層１５）を埋め込むことができる。その結果、凹凸を構成する半導体材料が劣化し、特性劣化が生じるのを抑制することができるので、光取り出し効率を改善することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、基板１０の上面（主面）に凹凸部１０Ａが設けられているので、この凹凸部１０Ａによる光散乱効果によって、光取り出し効率をさらに改善することができる。
【００３７】
［変形例］
上記実施の形態において、例えば図４に示したように基板１０から積層方向に延在する貫通転位１８が存在する場合には、例えば、第１上部クラッド層１４Ａの上面のうち少なくとも貫通転位１８の形成されている箇所を覆うようにマスク層１５０（光散乱層１５）を形成することが好ましい。このようにした場合には、マスク層１５０（光散乱層１５）によって貫通転位１８を終端することができ、上部電極１６を形成する表面に貫通転位１８が露出するのを防止することができる。これにより、上部電極１６とＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０との密着性が良くなり、オーミック抵抗を低減することができる（特性劣化を低減することができる）。その結果、上部電極１６からＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０への電流注入を効率良く行うことができ、光取り出し効率をさらに改善することができる。
【００３８】
また、上記実施の形態において、例えば、図５に示したように、基板１０の上面（主面）の凹凸部１０Ａと、下地層１１とをなくし、基板１０の上面（主面）を平坦面にしてもよい。
【００３９】
また、上記実施の形態において、例えば、図６に示したように、基板１０をなくしてもよい。ただし、基板１０をなくするためには、製造過程において基板１０をＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０から剥離することが必要となる。そのためには、例えば、図７に示したように、基板１０の凹凸部１０Ａの表面に剥離層１９を形成したのち、剥離層１９の表面にＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０を形成することが好ましい。このようにすることにより、例えば、図示しないレーザ光を基板１０の裏面側から照射することにより、剥離層１９をＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０から剥離することができる。このとき、レーザ光の波長は、基板１０のバンドギャップエネルギーに相当する波長（基板１０がサファイアの場合には１４２ｎｍ）よりも大きくなっており、かつ剥離層１９のバンドギャップエネルギーに相当する波長以下となっていることが好ましい。また、剥離層１９の剥離には、レーザ光のエネルギー密度が所望の大きさにまで高くなっていることが必要である。
【００４０】
なお、レーザ光を用いる代わりに、ウエットエッチングを用いることによっても、剥離層１９をＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０から剥離することは可能である。この場合に、剥離層１９は、例えば、ＳｉＯ2などの絶縁材料、Ｃｒ，Ｃｕ，Ｈｆなどの金属によって構成されていることが好ましい。このとき、エッチャントとして、例えば、硫酸、硝酸、フッ酸、セリウム系溶液などを用いることができる。
【００４１】
＜２．第２の実施の形態＞
［半導体発光素子２の構造］
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子２の断面構成の一例を表したものである。図９（Ａ），（Ｂ）は、図８の凹部１４Ｄの面内レイアウトの一例を表したものである。なお、図８、図９（Ａ），（Ｂ）は、模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。
【００４２】
半導体発光素子２は、半導体発光素子１と同様、上面（主面）に凹凸部１０Ａを有する基板１０上に、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０を備えたものであり、その点で半導体発光素子１の構成と共通している。しかし、半導体発光素子２には、上部クラッド層１４内に光散乱層１５が設けられておらず、その代わりに、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０の上面（または、上部クラッド層１４の上面もしくはコンタクト層の上面）に凹凸が設けられている。従って、半導体発光素子２は、その点で、半導体発光素子１の構成と相違している。以下では、半導体発光素子１の構成と相違する点について主に説明し、半導体発光素子１と同一の構成についての説明を適宜省略するものとする。
【００４３】
例えば、図８に示したように、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０の上面（上部電極１６と接する面）に、凹凸部１４Ｃが設けられている。なお、図８には、上部クラッド層１４の上面に凹凸部１４Ｃが設けられている場合が例示されているが、上部クラッド層１４の上面にコンタクト層（図示せず）が設けられている場合には、コンタクト層の上面に凹凸部１４Ｃが設けられている。
【００４４】
凹凸部１４Ｃは、例えば、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、複数の窪み状の凹部１４Ｄを面内に２次元配置して構成されている。凹部１４Ｄの配列は、例えば、図９（Ａ）に示したような行列状となっていてもよいし、例えば、図９（Ｂ）に示したような千鳥足状となっていてもよい。凹部１４Ｄの配列ピッチは、例えば、下地層１１の凹凸部１１Ａに含まれる凹凸の配列ピッチと等しくなっていてもよいし、それよりも狭くなっていてもよい。
【００４５】
複数の窪み状の凹部１４Ｄは、例えば、以下のようにして形成することが可能である。例えば、まず、図３（Ａ）に示したように、第１上部クラッド層１４Ａの上面に、複数の島状のマスク層１５０を形成する。次に、図３（Ｂ）に示したように、第１上部クラッド層１４Ａの上面のうち複数の島状のマスク層１５０の未形成領域に、第２上部クラッド層１４Ｂを結晶成長により選択的に形成する。その後、図示しないが、マスク層１５０を除去する。
【００４６】
本実施の形態では、上部電極１６は、凹凸部１４Ｃの表面上に形成されており、例えば、図８に示したように、各凹部１４Ｄを埋め込んだ形状となっている。なお、上部電極１６は、図示しないが、各凹部１４Ｄの表面に倣って（沿って）形成されていてもよい。
【００４７】
［半導体発光素子２の効果］
次に、本実施の形態の半導体発光素子２の効果について説明する。本実施の形態では、第１上部クラッド層１４Ａの上面のうち複数の島状のマスク層１５０の未形成領域に、第２上部クラッド層１４Ｂが結晶成長により選択的に形成される。このように、本実施の形態では、エッチングを用いる代わりに選択的な結晶成長を用いて、第２上部クラッド層１４Ｂに対して構造が付与される。これにより、エッチングを用いずに、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０の上面に凹凸部１４Ｃを形成することができる。その結果、凹凸を構成する半導体材料が劣化し、特性劣化が生じるのを抑制することができるので、光取り出し効率を改善することができる。なお、マスク層１５０の除去にエッチングを用いているが、このエッチングでは、エッチャントはＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０の上面と反応しないので、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０の上面が劣化する虞はない。
【００４８】
また、本実施の形態でも、基板１０の上面（主面）に凹凸部１０Ａが設けられているので、この凹凸部１０Ａによる光散乱効果によって、光取り出し効率を改善することができる。
【００４９】
［変形例］
第２の実施の形態において、例えば、図１０に示したように、基板１０の上面（主面）の凹凸部１０Ａと、下地層１１とをなくし、基板１０の上面（主面）を平坦面にしてもよい。
【００５０】
また、第２の実施の形態において、例えば、図１１に示したように、基板１０をなくしてもよい。ただし、基板１０をなくするためには、製造過程において基板１０をＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０から剥離することが必要となる。そのためには、例えば、図１２に示したように、基板１０の凹凸部１０Ａの表面に剥離層１９を形成したのち、剥離層１９の表面にＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０を形成することが好ましい。このようにすることにより、例えば、図示しないレーザ光を基板１０の裏面側から照射することにより、剥離層１９をＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０から剥離することができる。このときのレーザ光の波長やエネルギー密度は、上記第１の実施の形態の変形例の説明で既に述べた通りである。また、本変形例においても、レーザ光を用いる代わりに、ウエットエッチングを用いることによっても、剥離層１９をＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０から剥離することは可能である。
【００５１】
また、第２の実施の形態において、例えば、図１３に示したように、凹凸部１４Ｃを無くし、その代わりに、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０上に複数の島状の凸部２１を設け、その上に上部電極１６を設けるようにしてもよい。各凸部２１は、例えば、例えば、ＳｉＯ2などの絶縁材料によって構成されている。各凸部２１の上面は、例えば、図１３に示したように球状になっていることが好ましい。このようにした場合には、各凸部２１の上面に入射した光が拡散反射されるので、光取り出し効率を改善することができる。
【００５２】
以上、複数の実施の形態およびそれらの変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００５３】
＜３．変形例＞
例えば、上記の実施の形態等では、下地層１１の下面と、上部クラッド層１４の内部またはＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層２０の上面とに、光散乱機能が設けられていたが、下地層１１の下面にだけ光散乱機能が設けられていてもよい。例えば、図１４、図１５に示したように、下地層１１の下面にだけ凹凸部１１Ａが設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１，２…半導体発光素子、１０…基板、１０Ａ，１１Ａ，１４Ｃ…凹凸部、１１…下地層、１２…下部クラッド層、１２Ａ…電極形成面、１３…活性層、１４…上部クラッド層、１４Ａ…第１上部クラッド層、１４Ｂ…第２上部クラッド層、１４Ｄ…凹部、１５…光散乱層、１５Ａ…光散乱部、１６…上部電極、１７…下部電極、１８…貫通転位、１９…剥離層、２０…ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体層、２１…凸部、１５０…マスク層。
【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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【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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