(57)【要約】【課題】単位面積当たりの光出力を高めた半導体発光装置を提供する。【解決手段】半導体発光装置１０では、第１半導体積層体１１と第２半導体積層体１２が絶縁膜１３を介して積層されている。第１半導体積層体１１は、第１導電型の第１半導体層１５と、第２導電型の第２半導体層１７と、第１および第２半導体層１５、１７の間に設けられた第１半導体発光層１６とを有している。第２半導体積層体１２は、第２導電型の第３半導体層１８と、第１導電型の第４半導体層２０と、第３および第４半導体層１８、２０の間に設けられた第２半導体発光層１９とを有している。第１乃至第４電極２４、２５、２６、２７が、第１乃至第４半導体層１５、１７、１８、２０に電気的に接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１半導体層と、第２導電型の第２半導体層と、前記第１および第２半導体層の間に設けられた第１半導体発光層とを有する第１半導体積層体と、
第２導電型の第３半導体層と、第１導電型の第４半導体層と、前記第３および第４半導体層の間に設けられた第２半導体発光層とを有する第２半導体積層体と、
前記第１半導体積層体と前記第２半導体積層体の間に設けられ、前記第１半導体積層体と前記第２半導体積層体を接合する絶縁膜と、
前記第１乃至第４半導体層に電気的に接続された第１乃至第４電極と、
を具備することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記第２半導体層と前記絶縁膜の間に設けられた第１透明導電膜と、
前記第３半導体層と前記絶縁膜の間に設けられた第２透明導電膜と、
前記第２透明導電膜の一部と前記絶縁膜の間に設けられた引き出し電極と、
を備え、
前記第１半導体層の一部を露出する第１切り欠き部に前記第１電極が設けられ、
前記第１透明導電膜の一部を露出する第２切り欠き部に前記第２電極が設けられ、
前記引き出し電極の一部を露出する第３切り欠き部に前記第３電極が設けられ、
前記第４半導体層上に前記第４電極が設けられ、
ていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
金属層を介して前記第１半導体積層体が設けられる導電性の基板と、
前記第３半導体層と前記絶縁膜の間に設けられた第２透明導電膜と、
前記第２透明導電膜の一部と前記絶縁膜の間に設けられた引き出し電極と、
を備え、
前記第１半導体層の一部を露出する第１切り欠き部に前記第１電極が設けられ、
前記導電性基板に前記第２電極が設けられ、
前記引き出し電極の一部を露出する第３切り欠き部に前記第３電極が設けられ、
前記第４半導体層上に前記第４電極が設けられ、
ていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記第１半導体層と前記絶縁膜の間に設けられた第１透明導電膜を備え、
前記第１切り欠き部は前記第１透明導電膜の一部を露出し、前記第１電極は前記第１切り欠き部に露出した前記第１透明導電膜上に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記第４半導体層上に、凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記金属層と前記第２半導体層の間に光反射膜が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記第１半導体発光層のバンドギャップエネルギーが、前記第２半導体発光層のバンドギャップエネルギーに等しい、または狭いことを特徴とする請求項３に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光装置には、同種または異種の第１半導体積層体と第２半導体積層体を、直接または導電層を介して接合し、第１および第２半導体積層体から同時に光を取り出すように構成されているものがある。
【０００３】
第１および第２半導体積層体を積層することにより、同種の第１および第２半導体積層体では、単位面積当たりの光出力が増大する。異種の第１および第２半導体積層体では、波長の異なる光が混合された光出力が得られる。
【０００４】
然しながら、この種の半導体発光装置は、電気的には２つのダイオードが順方向に直列接続された２端子回路または逆方向に直列接続された３端子回路である。
【０００５】
半導体発光装置が２端子回路の場合、第１および第２半導体積層体は等しい電流で通電される。半導体発光装置が３端子回路の場合、第１および第２半導体積層体は同一電源で通電される。
【０００６】
そのため、第１および第２半導体積層体の通電条件を独立して自由に設定することができない。従って、第１および第２半導体積層体を目的に応じて最適条件で通電することができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許公報第４６９９２８７号
【特許文献２】特許公報第４７３５７９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、単位面積当たりの光出力を高めた半導体発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの実施形態によれば、半導体発光装置では、第１半導体積層体と第２半導体積層体が絶縁膜を介して積層されている。前記第１半導体積層体は、第１導電型の第１半導体層と、第２導電型の第２半導体層と、前記第１および第２半導体層の間に設けられた第１半導体発光層とを有している。前記第２半導体積層体は、第２導電型の第３半導体層と、第１導電型の第４半導体層と、前記第３および第４半導体層の間に設けられた第２半導体発光層とを有している。第１乃至第４電極が、前記第１乃至第４半導体層に電気的に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る半導体発光装置を示す図。
【図２】実施例１に係る半導体発光装置を示す断面図。
【図３】実施例１に係る半導体発光装置の要部を示す断面図。
【図４】実施例１に係る半導体発光装置の等価回路を示す図。
【図５】実施例１に係る半導体発光装置が実装された状態を示す平面図。
【図６】実施例１に係る半導体発光装置の通電方法を比較例の半導体発光装置の通電方法と対比して示す回路図。
【図７】実施例１に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。
【図８】実施例１に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。
【図９】実施例１に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。
【図１０】実施例２に係る半導体発光装置を示す図。
【図１１】実施例２に係る半導体発光装置を示す断面図。
【図１２】実施例２に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。
【図１３】実施例２に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。
【図１４】実施例２に係る半導体発光装置の製造工程を順に示す断面図。
【図１５】実施例２に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
【図１６】実施例２に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
【図１７】実施例２に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
【図１８】実施例３に係る半導体発光装置を示す図。
【図１９】実施例３に係る半導体発光装置を示す断面図。
【図２０】実施例３に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
【図２１】実施例３に係る別の半導体発光装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
本実施例に係る半導体発光装置について図１を用いて説明する。図１は本実施例の半導体発光装置を示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。図２は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。図３は半導体発光装置の要部を示す断面図である。
【００１３】
本実施例の半導体発光装置１０は、窒化物半導体を用いた青色発光ダイオード（Light Emitting diode）である。
【００１４】
図１乃至図３に示すように、半導体発光装置１０は、第１半導体積層体１１と第２半導体積層体１２が絶縁膜１３を介して積層された半導体発光装置である。
【００１５】
絶縁性の基板１４に第１半導体積層体１１が設けられている。基板１４は、例えばサファイア基板である。
【００１６】
第１半導体積層体１１は、第１導電型の第１半導体層１５と、第２導電型の第２半導体層１７と、第１および第２半導体層１５、１７の間に設けられた第１半導体発光層１６を有している。
【００１７】
第１半導体層１５は、Ｎ型ＧａＮクラッド層３１を含んでいる。Ｎ型ＧａＮクラッド層３１は、第１半導体発光層１６、第２半導体層１７をエピタキシャル成長させるための下地単結晶層を兼ねており、例えば不純物濃度が約３Ｅ１８ｃｍ−３で、約２乃至５μｍと厚く形成されている。
【００１８】
第２半導体層１７は、Ｐ型ＧａＮクラッド層３２とＰ型ＧａＮクラッド層３２上に設けられたＰ型ＧａＮコンタクト層３３を含んでいる。Ｐ型ＧａＮクラッド層３２は、例えば厚さが約１００ｎｍ、不純物濃度が約１Ｅ２０ｃｍ−３である。Ｐ型ＧａＮコンタクト層３３は、例えば厚さが約１０ｎｍ、不純物濃度が約１Ｅ２１ｃｍ−３である。
【００１９】
第１半導体発光層１６は、ＧａＮ障壁層３４とＩｎＧａＮ井戸層３５が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造を含んでいる。ＧａＮ障壁層３４は、例えば厚さが約５ｎｍである。ＩｎＧａＮ井戸層３５は、例えば厚さが約２．５ｎｍである。ＩｎＧａＮ井戸層３５のＩｎ組成比は放出される光のピーク波長が、例えば約４５０ｎｍになるように０．１程度に設定されている。
【００２０】
同様に、第２半導体積層体１２は、第２導電型の第３半導体層１８と、第１導電型の第４半導体層２０と、第３および第４半導体層１８、２０の間に設けられた第２半導体発光層１９を有している。
【００２１】
第３半導体層１８、第２半導体発光層１９および第４半導体層２０は、第１半導体層１５、第１半導体発光層１６および第２半導体層１７と同様であり、その説明は省略する。
【００２２】
第２半導体層１７と絶縁膜１３の間に、第１および第２半導体発光層１６、１９から放出される光に対して透明な第１透明導電膜２１が設けられている。第１透明導電膜２１は、第２半導体層１７の周辺部を除いて設けられている。
【００２３】
第３半導体層１８と絶縁膜１３の間に、第１および第２半導体発光層１６、１９から放出される光に対して透明な第２透明導電膜２２が設けられている。第２透明導電膜２２は、第３半導体層１８の周辺部を除いて設けられている。
【００２４】
第１および第２透明導電膜２１、２２は、例えば厚さが１００ｎｍ乃至２００ｎｍ程度のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜である。
【００２５】
第２透明導電膜２２の一部と絶縁膜１３の間に引き出し電極２３が設けられている。引き出し電極２３は、一方が第２透明導電膜２２に接触し、他方は第２透明導電膜２２より外側の絶縁膜１３上まで延在している。
【００２６】
絶縁膜１３は、後述するように第１および第２絶縁膜１３ａ、１３ｂが接合して一体化した絶縁膜である。絶縁膜１３により、第１半導体積層体１１と第２半導体積層体１２は電気的に分離されて接合されている。絶縁膜１３は、例えばシリコン酸化膜である。
【００２７】
半導体発光装置１０は平面視で矩形状である。半導体発光装置１０には、矩形の隅に第１乃至第３切り欠き部１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられている。第１切り欠き部１０ａには、第１半導体層１５が露出している。第２切り欠き部１０ｂには、第１透明導電膜２１が露出している。第３切り欠き部１０ｃには、引き出し電極２３が露出している。
【００２８】
第１切り欠き部１０ａに露出した第１半導体層１５上に、第１電極（Ｎ側電極）２４が設けられている。第２切り欠き部１０ｂに露出した第１透明導電膜２１上に、第２電極（Ｐ側電極）２５が設けられている。
【００２９】
第３切り欠き部１０ｃに露出した引き出し電極２３上に第３電極（Ｐ側電極）２６が設けられている。第４半導体層２０上に、第４電極（Ｎ側電極）２７が設けられている。
【００３０】
第１および第４電極２４、２７は、例えばＮ型ＧａＮとオーミックコンタクトが可能なチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）の積層膜である。第２および第３電極２５、２６は、例えばＰ型ＧａＮとオーミックコンタクトが可能な金（Ａｕ）膜である。
【００３１】
第４半導体層２０には、第４半導体層２０の表面からの光の取り出し効率を高めるためにドット状の凹凸部２８が設けられている。凹凸部２８は、第４半導体層２０上に分散して設けられている。凹凸部２８のサイズに応じて第４半導体層２０に入射する光が散乱または乱反射される。
【００３２】
基板１４にも、予めドット状の凹凸部２９を設けておくとよい。第１半導体層１５は基板１４に凹凸部２９を埋めるように成長し、略平坦な表面を有する第１半導体層１５が得られる。
【００３３】
第１半導体層１５の屈折率（約２．４７）と基板１４の屈折率（約１．７８）が異なるため、第１半導体層１５と基板１４の界面に入射した光は、凹凸部２９で散乱、もしくは乱反射される。その結果、全反射角度以下で入射する光の割合が増加し、半導体発光装置１０からの光取出し効率が向上する効果がある。
【００３４】
上述した半導体発光装置１０は、第１半導体積層体１１と第２半導体積層体１２が絶縁膜１３を介して積層され、第１および第２半導体積層体１１、１２が電気的に分離されるように構成されている。
【００３５】
これにより、第１および第２半導体積層体１１、１２は独立して自由に通電することができる。第１および第２半導体積層体１１、１２を目的に応じた適切な条件で通電することが可能である。
【００３６】
図４は半導体発光装置１０の等価回路を示す回路図である。図４に示すように、第１および第２半導体積層体１１、１２は電気的にはＰＮ接合ダイオードである。第１半導体積層体１１では、第１電極２４がカソード端子となり、第２電極２５がアノード端子となる。第２半導体積層体１２では、第３電極２６がアノード端子となり、第４電極２７がカソード端子となる。
【００３７】
第１電極２４と第２電極２５の間に第１電圧を印加すると、第１半導体積層体１１に電流が流れ、第１半導体発光層１６から波長λ１、光出力Ｐ１の光３７が放出される。第３電極２６と第４電極２７の間に第２電圧を印加すると、第２半導体積層体１２に電流が流れ、第２半導体発光層１９から波長λ２、光出力Ｐ２の光３８が放出される。
【００３８】
第１および第２半導体発光層１６、１９から放出された光３７、３８のうち、多くは第４半導体層２０の上面から取り出され、一部が基板１４の側面から取り出される。
【００３９】
具体的には、第１半導体発光層１６から放出された光３７のうち、直接または全反射されて第４半導体層２０側に向かう光は、第１透明導電膜２１、絶縁膜１３、第２透明導電膜２２および第２半導体積層体１２を透過し、第４半導体層２０の上面から取り出される。第１半導体発光層１６から放出された光３７のうち、直接または全反射されて第１半導体層１５側に向かう光は、主に基板１４の側面から取り出される。
【００４０】
第２半導体発光層１９から放出された光３８のうち、直接または全反射されて第４半導体層２０側に向かう光は、第４半導体層２０の上面から取り出される。第２半導体発光１９から放出された光３８のうち、直接または全反射されて第１半導体層１５側に向かう光は、第２透明導電膜２２、絶縁膜１３、第１透明導電膜２１および第１半導体積層体１１を透過し、主に基板１４の側面から取り出される。
【００４１】
これにより、第１および第２半導体発光層１６、１９から放出された光３７、３８は略同じ方向に取り出され、半導体発光装置１０は、波長λ１、λ２に応じた波長分布と、光出力Ｐ１、Ｐ２に応じた光出力を有する光を放出する。
【００４２】
ここで、第１半導体発光層１６のバンドギャップは、第２半導体発光層１９のバンドギャップと等しいか、または狭いように設定する。これにより、波長λ１は波長λ２に等しいか、長くなる（λ１≧λ２）ので、第２半導体発光層１９による光３７の吸収損失が低減される。
【００４３】
図５は半導体発光装置１０が基板に実装された状態を示す平面図である。図５に示すように、半導体発光装置１０が実装される基板（図示せず）には、マウントベッド４０が設けられている。マウントベッド４０は、互いに離間して田の字状に配列されたサブマウントベッド４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを有している。各サブマウントベッド４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、リード（図示せず）により外部に引き出されている。
【００４４】
半導体発光装置１０は、各サブマウントベッド４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄの間を跨ぐように、絶縁性の接着剤（図示せず）を介してマウントベッド４０に載置されている。
【００４５】
第１電極２４はワイヤ４１ａを介してサブマウントベッド４０ａに接続されている。第２電極２５はワイヤ４１ｂを介してサブマウントベッド４０ｂに接続されている。第３電極２６はワイヤ４１ｃを介してサブマウントベッド４０ｃに接続されている。第４電極２７はワイヤ４１ｄを介してサブマウントベッド４０ｄに接続されている。
【００４６】
図６は半導体発光装置１０の通電方法を第１および第２比較例の半導体発光装置の通電方法と対比して示す回路図で、図６（ａ）は本実施例の半導体発光装置の通電方法を示す回路図、図６（ｂ）は第１比較例の半導体発光装置の通電方法を示す回路図、図６（ｃ）は第２比較例の半導体発光装置の通電方法を示す回路図である。
【００４７】
ここで、第１比較例の半導体発光装置とは第１および第２半導体積層体１１、１２であるＰＮ接合ダイオードが逆方向に直列接続されている半導体発光装置、第２比較例の半導体発光装置とは第１および第２半導体積層体１１、１２であるＰＮ接合ダイオードが順方向に直列接続されている半導体発光装置のことである。始めに、第１および第２比較例の半導体発光装置の通電方法について説明する。
【００４８】
図６（ｂ）に示すように、第１比較例の半導体発光装置５０では、第１および第２半導体積層体１１、１２の第２および第３電極（Ｐ側電極）が内部で共通接続され、共通のアノード端子５１となるように構成されている。
【００４９】
第１および第２半導体積層体１１、１２の第１および第４電極（Ｎ側電極）は、それぞれカゾート端子５２、５３となる。半導体発光装置５０は３端子回路である。
【００５０】
第１および第２半導体積層体１１、１２は抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して電源４４に並列接続されている。電源４３は、第１および第２半導体積層体１１、１２の順方向電圧より高い電圧Ｅ３を有するバッテリーである。抵抗Ｒ３、Ｒ４は、第１および第２半導体積層体１１、１２に流れる電流Ｉ１、Ｉ２を制限するための電流制限抵抗である。
【００５１】
第１および第２半導体積層体１１、１２に流れる電流Ｉ１、Ｉ２は、抵抗Ｒ３、Ｒ４により独立に設定できるが、電源４４が共通なので自由に設定することはできない。従って、第１および第２半導体積層体１１、１２からの光出力Ｐ１、Ｐ２を独立して自由に設定することができない。
【００５２】
図６（ｃ）に示すように、第２比較例の半導体発光装置５５では、第１半導体積層体１１の第２電極（Ｐ側電極）と第２半導体積層体１２の第４電極（Ｎ側電極）が内部で接続されるように構成されている。
【００５３】
第２半導体積層体１２の第３電極（Ｐ側電極）がアノード端子５６となり、第１半導体積層体１１の第１電極（Ｎ側電極）はカソード端子５７となる。半導体発光装置５５は２端子回路である。
【００５４】
第１および第２半導体積層体１１、１２は抵抗Ｒ５を介して電源４５に直列接続されている。電源４５は、第１および第２半導体積層体１１、１２の順方向電圧の和より高い電圧Ｅ４を有するバッテリーである。抵抗Ｒ５は、第１および第２半導体積層体１１、１２に流れる電流を制限するための電流制限抵抗である。
【００５５】
第１および第２半導体積層体１１、１２に流れる電流Ｉ１、Ｉ２は等しくなる（Ｉ１＝Ｉ２）。電流Ｉ１は、電源４５および抵抗Ｒ５により自由に設定できるが、独立に設定することはできない。従って、第１および第２半導体積層体１１、１２からの光出力Ｐ１、Ｐ２を独立して自由に設定することができない。
【００５６】
一方、図６（ａ）に示すように、本実施例の半導体発光装置１０は４端子回路である。第１半導体積層体１１は抵抗Ｒ１を介して電源４２に接続されている。第２半導体積層体１２は抵抗Ｒ２を介して電源４３に接続されている。
【００５７】
電源４２、４３は第１および第２半導体積層体１１、１２の順方向電圧より高い電圧Ｅ１、Ｅ２を有するバッテリーである。抵抗Ｒ１、Ｒ２は、第１および第２半導体積層体１１、１２に流れる電流を制限するための電流制限抵抗である。
【００５８】
電源４２および抵抗Ｒ１により第１半導体積層体１１の電流Ｉ１を自由に設定することができる。電源４３および抵抗Ｒ２により第２半導体積層体１２の電流Ｉ２を自由に設定することができる。従って、第１および第２半導体積層体１１、１２からの光出力Ｐ１、Ｐ２を独立して自由に設定することができる。
【００５９】
次に、半導体発光装置１０の製造方法について説明する。図７乃至図９は半導体発光装置１０の製造工程を順に示す断面図である。
【００６０】
始めに、図７（ａ）−１および図７（ａ）−２に示すように、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により、基板１４に第１半導体層１５、第１半導体発光層１６、第２半導体層１７を順にエピタキシャル成長させて半導体積層体１１を形成する。同時に、基板６１に第４半導体層２０、第２半導体発光層１９、第３半導体層１８を順にエピタキシャル成長させて半導体積層体１２を形成する。基板１４、６１としては、例えばＣ面サファイア基板を用いる。
【００６１】
第１および第２半導体積層体１１、１２の形成方法は周知であるが、以下簡単に説明する。第１および第２半導体積層体１１、１２は同様なので、以後第１半導体積層体１１について説明する。
【００６２】
基板１４に前処理として、例えば有機洗浄、酸洗浄を施した後、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に収納する。
【００６３】
次に、例えば窒素（Ｎ２）ガスと水素（Ｈ２）ガスの常圧混合ガス雰囲気中で、高周波加熱により、基板１４の温度を、例えば１１００℃まで昇温する。これにより、基板１４の表面が気相エッチングされ、表面に形成されている自然酸化膜が除去される。
【００６４】
次に、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとして、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスと、トリメチルガリウム（ＴＭＧ：Tri-Methyl Gallium）ガスを供給し、Ｎ型ドーパントとして、例えばシラン（ＳｉＨ４）ガスを供給し、厚さ２乃至５μｍのＮ型ＧａＮクラッド層３１を形成する。
【００６５】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧガスおよびＳｉＨ４ガスの供給を停止し、基板１４の温度を１１００℃より低い温度、例えば８００℃まで降温し、８００℃で保持する。
【００６６】
次に、Ｎ２ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとして、例えばＮＨ３ガスおよびＴＭＧガスを供給し、厚さ５ｎｍのＧａＮ障壁層３４を形成し、この中にトリメチルインジウム（ＴＭＩ：Tri-Methyl Indium）ガスを供給することにより、厚さ２．５ｎｍ、Ｉｎ組成比が０．１のＩｎＧａＮ井戸層３５を形成する。
【００６７】
次に、ＴＭＩガスの供給を断続することにより、ＧａＮ障壁層３４とＩｎＧａＮ井戸層３５の形成を、例えば８回繰返す。
【００６８】
次に、ＴＭＧガス、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＩガスの供給を停止し、アンドープで厚さ５ｎｍのＧａＮキャップ層を形成する。
【００６９】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧガスの供給を停止し、Ｎ２ガス雰囲気中で、基板１１の温度を８００℃より高い温度、例えば１０３０℃まで昇温し、１０３０℃で保持する。
【００７０】
次に、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとしてＮＨ３ガス、ＴＭＧガス、Ｐ型ドーパントとしてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）ガスを供給し、Ｍｇ濃度が１Ｅ２０ｃｍ−３、厚さが１００ｎｍ程度のＰ型ＧａＮクラッド層３２を形成する。
【００７１】
次に、Ｃｐ２Ｍｇガスの供給を増やして、Ｍｇ濃度が１Ｅ２１ｃｍ−３、厚さ１０ｎｍ程度のＰ型ＧａＮコンタクト層３３を形成する。
【００７２】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧガスの供給を停止し、キャリアガスのみ引き続き供給し、基板１４を自然降温する。ＮＨ３ガスの供給は、基板１４の温度が５００℃に達するまで継続する。これにより、基板１４に第１半導体積層体１１が形成される。
【００７３】
次に、図７（ｂ）−１および図７（ｂ）−２に示すように、例えばスパッタリング法により、第２半導体層１７および第３半導体層１８上に厚さが約２００ｎｍの第１および第２透明導電膜２１、２２を形成する（以後、ＩＴＯ膜２１、２２とも称する）。
【００７４】
次に、ＩＴＯ膜２１、２２上にフォトリソグラフィ法により周辺部を除いてレジスト膜（図示せず）を形成する。このレジスト膜をマスクとして、王水系エッチャントを用いてＩＴＯ膜２１、２２をウエットエッチングする。これにより、周辺部が除去されたＩＴＯ膜２１、２２が得られる。
【００７５】
次に、ＩＴＯ膜とＰ型ＧａＮコンタクトとのオーミックコンタクトをとるために、熱処理を施す。熱処理は、例えば窒素中、もしくは窒素と酸素の混合雰囲気中で、温度４００乃至７５０℃程度、時間１乃至２０分程度が適当である。
【００７６】
次に、ＩＴＯ膜２２上に、例えばスパッタリング法により、厚さ約１００ｎｍのニッケル（Ｎｉ）層（図示せず）を形成する。Ｎｉ層上に、図１（ａ）に示す第３切り欠き部１０ｃに対応する領域を覆うレジスト膜（図示せず）を形成する。このレジスト膜をマスクとしてＮｉ層をウエットエッチングする。これにより、引き出し電極２３が得られる。
【００７７】
次に、図７（ｃ）−１および図７（ｃ）−２に示すように、ＩＴＯ膜２１、２２上に、例えばスピンコート法により、厚さ約２μｍのＳｉＯ２系のＳＯＧ（Spin On Glass）膜６２ａ、６２ｂを塗布する。
【００７８】
次に、図８（ａ）に示すように、基板６１を反転してＳＯＧ膜６２ａ、６２ｂを対向させ、基板１４と基板６１を重ね合わせる。基板１４と基板６１を加圧し、熱板６３で約２５０℃に加熱して、基板１４と基板６１を接合する。
【００７９】
ＳＯＧ膜６２ａ、６２ｂはキュアされて、第１および第２絶縁膜１３ａ、１３ｂになり、第１および第２絶縁膜１３ａ、１３ｂが一体化して絶縁膜１３になる。
【００８０】
次に、図８（ｂ）に示すように、例えばレーザリフトオフ法により、基板６１を第２半導体積層体１２から分離する。
【００８１】
レーザリフトオフ法とは、高出力のレーザ光を照射することにより物質内部を部分的に加熱分解し、分解した部分を境に分離する手法である。
【００８２】
具体的には、基板６１を透過し第４半導体層２０で吸収されるレーザ６４を基板６１と第４半導体層２０の界面付近に照射する。例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザの第４高調波（２６６ｎｍ）を基板６１側から照射する。この光に対してサファイアは透明なので、照射された光は基板６１を透過し、第４半導体層２０で有効に吸収される。
【００８３】
基板６１との界面近傍の第４半導体層２０には多くの結晶欠陥が存在するために、吸収された光はほとんど全てが熱に変換され、２ＧａＮ＝２Ｇａ＋Ｎ２（ｇ）↑なる反応が生じ、ＧａＮはＧａとＮ２ガスに解離する。
【００８４】
レーザは、連続光（ＣＷ）でも、パルス光（ＰＷ）でもよいが、尖頭出力の高いパルス光であることが望ましい。尖頭出力の高いパルスレーザとしては、ピコ秒からフェムト秒オーダの超短パルス光が出力可能なＱスイッチレーザ、モードロックレーザなどが適している。
【００８５】
次に、図８（ｃ）に示すように、第４半導体層２０に凹凸部２８を形成する。具体的には、例えばＫＯＨ水溶液で第４半導体層２０をウエットエッチングする。ＫＯＨ水溶液は、例えば濃度２０％〜４０％程度、温度６０℃〜７０℃程度が適当である。Ｎ極性ＧａＮ面はＫＯＨ水溶液により異方性エッチングされるので、第４半導体層２０に凹凸を形成することが可能である。
【００８６】
次に、図９（ａ）−１および図９（ａ）−２に示すように、フォトリソグラフィ法により、第４半導体層２０上に、図１（ａ）に示す第１乃至第３切り欠き部１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対応する領域を露出する開口を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００８７】
このレジスト膜をマスクとして、塩素系ガス（ＳｉＣｌ４、ＢＣｌ３、Ｃｌ２）を用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、第２半導体積層体１２およびＩＴＯ膜２２をエッチングする。絶縁膜１３および引出し電極２３は、塩素系ガスを用いたＲＩＥ法でエッチングされない。
【００８８】
これにより、第１および第２切り欠き部１０ａ、１０ｂに対応する領域には、絶縁膜１３が露出する。第３切り欠き部１０ｃに対応する領域には、引き出し電極２３が露出し、第３切り欠き部１０ｃが得られる。
【００８９】
次に、図９（ｂ）−１および図９（ｂ）−２に示すように、フッ酸を含む水溶液により、第１および第２切り欠き部１０ａ、１０ｂに対応する領域に露出した絶縁膜１３をエッチングし、ＩＴＯ膜２１を露出させる。これにより、第２切り欠き部１０ｂが得られる。引き出し電極２３は、フッ酸を含む水溶液でエッチングされない。
【００９０】
次に、図９（ｃ）−１および図９（ｃ）−２に示すように、フォトリソグラフィ法により、第１切り欠き部１０ａ部を露出する開口を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。このレジスト膜をマスクとして、塩素系ガスを用いたＲＩＥ法により、第１切り欠き部１０ａに対応する領域に露出したＩＴＯ膜２１および第１半導体積層体１１をエッチングする。エッチングは第１半導体層１５が露出するまで行う。これにより、第１切り欠き部１０ａが得られる。
【００９１】
次に、レジスト膜を除去した後、第１切り欠き部１０ａに露出した第１半導体層１５および第４半導体層２０上に、第１および第４電極２４、２７を形成する。第２切り欠き部１０ｂに露出したＩＴＯ膜２１および第３切り欠き部１０ｃに露出した引き出し電極２３上に、第２および第３電極２５、２６を形成する。これにより、図１および図２に示す半導体発光装置１０が得られる。
【００９２】
以上説明したように、本実施例の半導体発光装置１０では、第１および第２半導体積層体１１、１２を、絶縁膜１３により電気的に絶縁して積層している。その結果、第１および第２半導体積層体１１、１２に独立して自由に通電することができる。従って、単位面積当たりの光出力を高めた半導体発光装置が得られる。
【００９３】
ここでは、基板１４がサファイア基板である場合について説明したが、ＧａＮが成長可能な透明基板であればよく、例えばＧａＮ基板、炭化珪素基板などの導電性基板を用いてもよい。
【００９４】
第１、第２透明導電膜２１、２２が、ＩＴＯ膜である場合について説明したが、その他の透明導電膜、例えばＺｎＯ膜、Ｓｎ２Ｏ膜なども可能である。
【００９５】
絶縁膜１３が、シリコン酸化膜である場合について説明したが、第１および第２半導体積層体１１、１２を接合可能なものであれば、特に限定されない。有機系の熱硬化性樹脂、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂なども可能である。
【００９６】
第１および第２導電型がＮ型およびＰ型である場合について説明したが、第１および第２導電型がＰ型およびＮ型でも構わない。第２半導体積層体１２を反転し、第３半導体層１８を上面とし、第４半導体層２０を絶縁膜１３側に配置することも可能である。
【００９７】
凹凸部２８をＫＯＨ水溶液によりエッチングして形成する場合について説明したが、微細なドットパターンを有するマスク材を、例えばフォトリソグラフィ法により形成し、ＲＩＥ法により異方性エッチングして形成してもよい。
【００９８】
ドットのサイズが５０ｎｍ以下の場合は、マスク材としては芳香族ポリマーとアクリルポリマーのブロックコポリマーなどが適している。ブロックコポリマーによれは自己組織化を利用してｎｍサイズのドットパターンを形成することが可能である。
【００９９】
具体的には、プロックコポリマーを有機溶剤により溶解し、スピンコート法により第４半導体層２０の表面に塗布する。熱アニール（１００℃〜２００℃）によりプロックコポリマーに相分離構造を発生させる。
【０１００】
芳香族ポリマーとアクリルポリマーが相分離すると、芳香族ポリマーの海にアクリルポリマーの島が点在するｎｍサイズの海島構造が得られる。
【０１０１】
相分離したプロックコポリマーをＲＩＥ法により異方性エッチングする。芳香族ポリマーとアクリルポリマーのエッチング耐性の違いにより、アクリルポリマーが選択的にエッチングされる。最終的に残された芳香族ポリマーが微細なドットパターンを有するマスク材となる。
【実施例２】
【０１０２】
実施例２に係る半導体発光装置について、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は本実施例の半導体発光装置を示す図で、図１０（ａ）はその平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。図１１は図１０（ａ）のＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。
【０１０３】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、基板を導電性基板としたことにある。
【０１０４】
即ち、図１０および図１１に示すように、本実施例の半導体発光装置７０は、第１および第２半導体積層体１１、１２が絶縁膜１３を介して積層されている点では実施例１に示す半導体発光装置１０と同様である。
【０１０５】
異なるのは、第１半導体積層体１１が導電性の基板７１に金属層７２を介して設けられている点である。更に、第１半導体積層体１１と金属層７２の間に光反射膜７３が設けられている点である。
【０１０６】
光反射膜７３を設けて第１および第２半導体積層体１１、１２を積層するために、第１半導体積層体１１は、第１半導体層１５が第２半導体積層体１２の第３半導体層１８と対向するように積層されている。
【０１０７】
光反射膜７３は、第１および第２半導体発光層１６、１９から放出された光３７、３８のうち、直接または全反射されて基板７１側向かう光を第４半導体層２０側に反射する。第４半導体層２０側に反射された光の多くは、第４半導体層２０の上面から取り出される。
【０１０８】
基板７１は、例えばシリコン基板である。金属層７２は、例えば金錫（ＡｕＳｎ）合金層である。光反射膜７３は高い光反射率を有し、Ｐ型ＧａＮとオーミック接触が容易な金属膜、例えば銀（Ａｇ）膜が適している。
【０１０９】
第１半導体層１５を露出する第１切り欠き部７０ａが設けられている。第１切り欠き部７０ａに露出した第１半導体層１５上に第１電極２４が設けられている。基板７１に第２電極（Ｐ側電極）７４、例えばシリコンとオーミック接触が容易なチタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）膜が設けられている。
【０１１０】
引き出し電極２３を露出する第２切り欠き部７０ｂが設けられている。第２切り欠き部７０ｂに露出した引き出し電極２３上に第３電極２６が設けられている。第４半導体層２０上に第４極２７が設けられている。
【０１１１】
第１電極２４と第２電極７４の間に電圧を印加すると、第１半導体積層体１１に電流が流れる。第３電極２６と第４電極２７の間に電圧を印加すると、第２半導体積層体１２に電流が流れる。
【０１１２】
上述した半導体発光装置７０は、導電性基板７１により放熱性を高めるとともに、光反射膜７３により導電性基板７１による光吸収を防止して光取り出し効率を高めるように構成されている。従って、半導体発光装置７０は大電流で駆動される高光出力の半導体発光装置として適している。
【０１１３】
半導体発光装置７０の等価回路、通電方法は実施例１に示す半導体発光装置１０と同様であり、その説明は省略する。
【０１１４】
次に、半導体発光装置７０の製造方法について、図１２乃至図１４を用いて説明する。図１２乃至図１４は半導体発光装置７０の製造工程を順に示す断面図である。
【０１１５】
図１２（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法によりシリコン基板７５に第１半導体層１５、第１半導体発光層１６および第２半導体層１７を順に積層して第１半導体積層体１１を形成する。
【０１１６】
このとき、図１３（ａ）に示すシリコン基板７６に第４半導体層２０、第２半導体発光層１９および第３半導体層１８を順に積層して第２半導体積層体１２を形成しておく。
【０１１７】
次に、第２半導体層１７上に光反射膜７３として、例えばスパッタリング法により厚さ約２００ｎｍのＡｇ膜を形成する。
【０１１８】
Ａｇ膜は、Ｐ型ＧａＮとオーミックコンタクトをとるために、窒素と酸素の混合雰囲気中で温度３００乃至５００℃程度で1乃至１０分程度の熱処理を施すとよい。また、Ａｇ膜上にキャップ層として、ニッケル（Ｎｉ）層、白金（Ｐｔ）層、ロジウム（Ｒｈ）層などを設けて多層構造にしてもよい。
【０１１９】
Ａｇ膜は、Ａｇ合金膜、例えば銀インジウム合金（ＡｇＩｎ）膜、銀パラジウム銅合金（ＡＰＣ：ＡｇＰｄＣｕ）膜としてもよい。Ａｇ系の反射電極は、窒素と酸素を含んだ雰囲気で熱処理すると、オーミックコンタクト特性、密着性が良好になる。熱処理温度は３００℃以上、５００℃以下程度がよい。
【０１２０】
次に、光反射膜７３および基板７１上にバリアメタルとして、例えばスパッタリング法によるチタン／白金／チタン（Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ）積層膜（図示せず）を形成する。
【０１２１】
次に、基板７１上にバリアメタルを介して金属層７２として、例えば真空蒸着法により厚さ約２μｍのＡｕＳｎ合金層を形成する。
【０１２２】
次に、図１２（ｂ）に示すように、光反射膜７３上のバリアメタルと金属層７２を対向させて、基板７１とシリコン基板７５を重ね合わせる。基板７１とシリコン基板７５を加圧し、加熱して接合する。
【０１２３】
次に、図１２（ｃ）に示すように、シリコン基板７５を、例えば厚さ約３０μｍまで研削した後、例えばＳＦ６ガスを用いてエッチングする。これにより、シリコン基板７５が除去される。
【０１２４】
次に、図１３（ａ）に示すように、第３半導体層１８上にＩＴＯ膜２２を形成する。ＩＴＯ膜２２に接した引き出し電極２３を形成する。
【０１２５】
次に、図１３（ｂ）に示すように、第１半導体層１１の第１半導体層１５と第２半導体積層体１２の第３半導体層１８を対向させて、絶縁膜１３を介して基板７１とシリコン基板７６を接合する。
【０１２６】
次に、図１３（ｃ）に示すように、図１２（ｃ）に示す工程と同様にしてシリコン基板７６を除去する。
【０１２７】
次に、図１４（ａ）に示すように、図８（ｃ）と同様にして、露出した第３半導体層１８に凹凸部２８を形成する。
【０１２８】
次に、図１４（ｂ）−１および図１４（ｂ）−２に示すように、図９（ａ）−１乃至図９（ｃ）−２と同様にして、第１および第２切り欠き部７０ａ、７０ｂを形成する。これにより、第１切り欠き部７０ａに第１半導体層１５が露出し、第２切り欠き部７０ｂに引き出し電極２３が露出する。
【０１２９】
次に、第１切り欠き部７０ａに露出した第１半導体層１５に第１電極２４を形成し、第４半導体層２０に第４電極２７を形成する。第２切り欠き部７０ｂに露出した引き出し電極２３に第３電極２６を形成し、基板７１に第２電極７４を形成する。これにより、図１０および図１１に示す半導体発光装置７０が得られる。
【０１３０】
以上説明したように、本実施例の半導体発光装置７０では、絶縁膜１３を介して積層された第１および第２半導体積層体１１、１２が金属層７２を介して導電性の基板７１に設けられている。更に、第２半導体層１７と金属層７２の間に光反射膜７３が設けられている。その結果、大電流で駆動される高光出力の半導体発光装置が得られる利点がある。
【０１３１】
ここでは、基板７１がシリコン基板である場合について説明したが、これに限定されずその他の導電性を有する半導体基板または金属基板でも構わない。基板７１としては、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）、銅タングステン合金（ＣｕＷ）、銅モリブデン合金（ＣｕＭｏ）などが適している。なお、当然ながら、基板７１は、第１および第２半導体発光層１６、１９から放出される光３７、３８に対して透明である必要はない。
【０１３２】
基板７１がＣｕＷ、ＣｕＭｏの場合は、基板自体がオーミック電極になるので、基板７１に設けられる第２電極７４は不要である。
【０１３３】
第１半導体層１５と絶縁膜１３の間に透明導電膜を設けてもよい。図１５は第１半導体層１５と絶縁膜１３の間に透明導電膜が設けられた半導体装置を示す図で、図１５（ａ）は図１０（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図１５（ｂ）は図１０（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図ある。
【０１３４】
ＩＴＯ膜２１により電流が広げられるので、第１半導体積層体１１に流れる電流分布をより均一化することができる。半導体発光装置のサイズが比較的大きい場合に適した構造である。
【０１３５】
第１および第２半導体積層体１１、１２をシリコン基板７５、７６に形成した場合について説明したが、サファイア基板に形成しても構わない。サファイア基板では、シリコン基板よりも第１および第２半導体積層体１１、１２の結晶性を向上させることができる。従って、より高い光出力３７、３８を得ることができる。
【０１３６】
一方、シリコン基板は、サファイア基板よりも第１および第２半導体積層体１１、１２との分離が容易である。
【０１３７】
第１および第２半導体積層体が、窒化物半導体積層体である場合について説明したが、その他の半導体積層体、例えばＡｌＩｎＧａＰ系半導体積層体、ＧａＰ半導体積層体でも構わない。
【０１３８】
図１６はＡｌＩｎＧａＰ系第１および第２半導体積層体を有する半導体発光装置を示す図で、図１６（ａ）は図１０（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図１６（ｂ）は図１０（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図ある。
【０１３９】
図１６に示すように、半導体発光装置８０は、ＡｌＩｎＧａＰ系の第１および第２半導体積層体８１、８２が絶縁膜１３を介して積層されている。
【０１４０】
第１半導体積層体８１は、第１導電型の第１半導体層８３と、第２導電型の第２半導体層８５と、第１および第２導体層８３、８５の間に設けられた第１半導体発光層８４を有している。
【０１４１】
第２半導体積層体８２は、第２導電型の第３半導体層８６と、第１導電型の第４半導体層８８と、第３および第４半導体層８６、８８の間に設けられた第２半導体発光層８７を有している。
【０１４２】
第１および第４半導体層８３、８８は、Ｎ型ＩｎＡｌＰクラッド層を含んでいる。第２および第３半導体層８５、８６は、Ｐ型ＩｎＡｌＰクラッド層およびＰ型ＧａＡｓコンタクト層を含んでいる。第１および第２半導体発光層８４、８７は、ＩｎＡｌＰ障壁層とＡｌＩｎＧａＰ井戸層が交互に積層された多重量子井戸構造を含んでいる。
【０１４３】
ＡｌＩｎＧａＰ井戸層のＡｌ組成を変えることにより第１および第２半導体発光層８４、８７のバンドギャップが変化する。第１および第２半導体発光層８４、８７のバンドギャップを等しくすると、半導体発光装置８０の光出力を増加させることができる。第１半導体発光層８４のバンドギャップを第２半導体発光層８７のバンドギャップより狭くすると、半導体発光装置８０から混色光を得ることができる。
【０１４４】
図１７はＧａＰの第１および第２半導体積層体を有する半導体発光装置を示す図で、図１７（ａ）は図１０（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図１７（ｂ）は図１０（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図ある。
【０１４５】
図１７に示すように、半導体発光装置９０は、ＧａＰの第１および第２半導体積層体９１、９２を有している。第１および第２半導体積層体９１、９２は絶縁膜１３を介して電気的に分離されて接合されている。第１半導体積層体９１が、Ｎ型ＧａＰ基板９３に設けられている。
【０１４６】
第１半導体積層体９１は、第１導電型の第１半導体層９４と、第２導電型の第２半導体層９５を有している。第２半導体積層体９２は、第２導電型の第３半導体層９６と、第１導電型の第４半導体層９７を有している。
【０１４７】
第１および第４半導体層９４、９７はＮ型ＧａＰ層であり、第２および第３半導体層９５、９６はＰ型ＧａＰ層である。
【０１４８】
第１半導体積層体９１の形成方法は周知であるが、以下簡単に説明する。第１半導体積層体９１はＮ型ＧａＰ基板９３上に、例えば液相成長法により形成される。第１導電型の不純物は、例えばサルファ（Ｓ）またはＳｉであり、第２導電型の不純物は、例えばＺｎである。第２半導体層９５には、赤色または緑色の発光中心を形成するためにＺｎ−Ｏペアまたは窒素（Ｎ）が多量にドープされる。
【０１４９】
なお、ＧａＰ基板は薬液等により選択的に除去することはできない。第１半導体積層体９１が形成されたＧａＰ基板は、除去せずにＮ型ＧａＰ基板９３として使用する。第２半導体積層体９２が形成されたＮ型ＧａＰ基板は、研削により除去する。
【０１５０】
第１および第２半導体積層体９１、９２をＧａＡｓＰ系の半導体積層体とすることも可能である。ＧａＡｓＰ系の半導体積層体は以下のようにして形成される。
【０１５１】
Ｎ型ＧａＰ基板に、気相成長法によりＡｓの組成ｘを０から徐々に大きくしたＮ型ＧａＡｓｘＰ（１−ｘ）グレーデッド層を形成する。Ｎ型ＧａＡｓｘＰ（１−ｘ）グレーデッド層に、例えば封管法によりＺｎを拡散してＰ型ＧａＡｓｘＰ（１−ｘ）層を形成する。Ｐ型ＧａＡｓｘＰ（１−ｘ）層には、発光中心を形成するためにＮを多量にドープする。Ａｓの組成ｘに応じて赤色から黄色の発光が得られる。
【実施例３】
【０１５２】
実施例３に係る半導体発光装置について、図１８および図１９を用いて説明する。図１８は本実施例の半導体発光装置を示す図で、図１８（ａ）はその平面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＥ−Ｅ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図１９は図１８（ａ）のＦ−Ｆ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。
【０１５３】
本実施例において、上記実施例２と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例２と異なる点は、第１および第２半導体積層体を異種の半導体積層体としたことにある。
【０１５４】
即ち、図１６および図１７に示すように、本実施例の半導体発光装置１００は、ＡｌＩｎＧａＰ系の第１半導体積層体８１と、ＧａＮ系の第２半導体積層体１２を有している。
【０１５５】
第１半導体発光層８４は、Ａｌの組成を変えることによりバンドギャップが変化し、赤色から緑色までの光を放出する。第１半導体発光層８４から放出される光３７と第２半導体発光層１９から放出される光３８の波長（λ１、λ２）および光出力（Ｐ１、Ｐ２）を種々組み合わせることにより、色の属性（色相、彩度、明度）を変化させることができる。
【０１５６】
例えば、第１半導体発光層８４から放出される光を黄色光（λ１≒５９０ｎｍ）とし、第２半導体発光層１９から放出される光を青色光（λ２≒４８０ｎｍ）とする。周知のように、黄色と青色は補色関係にあるので、半導体発光装置１００から黄色光と青色光が混じった白色光が得られる。
【０１５７】
第１半導体発光層８４から放出される光を赤色光（λ１≒６２０ｎｍ）とすると、桃色光を得ることができる。第１半導体発光層８４から放出される光を緑色光（λ１≒５６０ｎｍ）とすると、水色光を得ることができる。
【０１５８】
第１半導体積層体８１の順方向電圧は約２．１Ｖである。一方、第２半導体積層体１２の順方向電圧は約３．５Ｖである。第１半導体積層体８１の順方向電圧と第２半導体積層体１２の順方向電圧は大きく異なっている。
【０１５９】
光出力Ｐ１、Ｐ２が同じでも、明るさは視感度に応じて異なる。目的の属性を得るのに必要な第１および第２半導体積層体８１、１２の電流Ｉ１、Ｉ２は、大きく異なってくる。
【０１６０】
従って、第１および第２半導体積層体８１、１２は、独立して自由に通電できることが必要である。半導体発光装置１００は、４端子回路であり、電流Ｉ１、Ｉ２を独立して自由に設定することができる。
【０１６１】
次に、半導体発光装置１００の製造方法について簡単に説明する。製造工程は、基本的には図１２乃至図１４に示す工程と同じである。異なる点は以下のようである。
【０１６２】
第１半導体積層体８１は、ＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ基板に形成する。ＧａＡｓ基板の除去は、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混合水溶液でおこなう。シリコンはこの液ではエッチングされない。
【０１６３】
以上説明したように、本実施例の半導体発光装置１００は、ＡｌＩｎＧａＰ系の第１半導体積層体８１と、ＧａＮ系の第２半導体積層体１２を有している。第１および第２半導体積層体８１、１２からの光３７、３８を種々組み合わせることにより、属性が異なる光が得られる利点がある。
【０１６４】
特に、第１半導体発光層８４から放出される光３７を黄色光とし、第２半導体発光層１９から放出される光３８を青色光とすると、蛍光体を用いなくても白色光が得られる利点がある。
【０１６５】
ここでは、第１半導体積層体がＡｌＩｎＧａＰ系半導体積層体である場合について説明したが、第１半導体積層体をＧａＰ半導体積層体とすることもできる。図２０はＧａＰの第１半導体積層体を有する半導体発光装置を示す図で、図２０（ａ）は図１８（ａ）に示すＥ−Ｅ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図２０（ｂ）は図１８（ａ）に示すＦ−Ｆ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。
【０１６６】
図２０に示すように、半導体発光装置１１０は、ＧａＰの第１半導体積層体９１と、ＧａＮ系第２半導体積層体１２が絶縁膜１３を介して積層されている。
【０１６７】
また、第１および第２半導体積層体の一方をＧａＰ半導体積層体とし、他方をＡｌＩｎＧａＰの半導体積層体とすることもできる。図２１はＧａＰの第１半導体積層体とＧａＮ系第２半導体積層体を有する半導体発光装置を示す図で、図２１（ａ）は図１８（ａ）に示すＥ−Ｅ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図２1（ｂ）は図１８（ａ）に示すＦ−Ｆ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。
【０１６８】
図２１に示すように、半導体発光装置１２０は、ＧａＰの第１半導体積層体９１と、ＡｌＩｎＧａＰ系の第２半導体積層体８２が絶縁膜１３を介して積層されている。
【０１６９】
第１半導体積層体をＡｌＩｎＧａＰ系半導体積層体とし、第２半導体積層体をＧａＰの半導体積層体とすることもできる。
【０１７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１７１】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。  
（付記１）  基板に設けられ、第１導電型の第１半導体層と、第１半導体発光層と、第２導電型の第２半導体層とが順に積層された第１半導体積層体と、
前記第２半導体層上に設けられた第１透明導電膜と、
前記第１透明導電膜上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた第２透明導電膜と、
前記第２透明導電膜の一部と前記絶縁膜の間に設けられた引き出し電極と、
前記第２透明導電膜上に設けられ、第２導電型の第３半導体層と、第２半導体発光層と、第１導電型の第４半導体層が順に積層された第２半導体積層体と、
前記第１半導体層の一部を露出する第１切り欠き部に設けられた第１電極と、
前記第１透明導電膜の一部を露出する第２切り欠き部に設けられた第２電極と、
前記引き出し電極の一部を露出する第３切り欠き部に設けられた第３電極と、
前記第４半導体層上に設けられた第４電極と、
を具備する半導体発光装置。
【０１７２】
（付記２）  導電性の基板に金属層を介して設けられ、第２導電型の第２半導体層と、第１半導体発光層と、第１導電型の第１半導体層とが順に積層された第１半導体積層体と、
前記第１半導体層上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた第２透明導電膜と、
前記第２透明導電膜の一部と前記絶縁膜の間に設けられた引き出し電極と、
前記第２透明導電膜上に設けられ、第２導電型の第３半導体層と、第２半導体発光層と、第１導電型の第４半導体層とが順に積層された第２半導体積層体と、
前記第１半導体層の一部を露出する第１切り欠き部に設けられた第１電極と、
前記導電性の基板に設けられた第２電極と、
前記引き出し電極の一部を露出する第３切り欠き部に設けられた第３電極と、
前記第４半導体層上に設けられた第４電極と、
を具備する半導体発光装置。
【０１７３】
（付記３）  前記第１半導体層と前記絶縁膜との間に設けられた第１透明導電膜を備え、
前記第１切り欠き部は前記第１透明導電膜の一部を露出し、前記第１電極は前記第１切り欠き部に露出した前記第１透明導電膜上に設けられている付記２に記載の導体発光装置。
【０１７４】
（付記４）  前記第４半導体層に、凹凸が設けられている付記１または付記２に記載の半導体発光装置。
【０１７５】
（付記５）  前記金属層と前記第２半導体層との間に光反射膜が設けられている付記２に記載の半導体発光装置。
【０１７６】
（付記６）  前記第１半導体発光層のバンドギャップエネルギーが、前記第２半導体発光層のバンドギャップエネルギーに等しい、または狭いことを特徴とする付記２に記載の半導体発光装置。
【０１７７】
（付記７）  前記絶縁膜は、シリコン酸化膜である請求項１、付記１、２のいずれかに記載の半導体発光装置。
【０１７８】
（付記８）  前記第２透明導電膜は、ＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜またはＳｎ２Ｏ膜である請求項２、３、付記１、２のいずれかに記載の半導体発光装置。
【０１７９】
（付記９）  前記第１透明導電膜は、ＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜またはＳｎ２Ｏ膜であることを特徴とする請求項２、４または付記１、３に記載の半導体発光装置。
【０１８０】
（付記１０）  前記基板は、サファイア基板、窒化ガリウム基板、または炭化珪素基板である付記１に記載の半導体発光装置。
【０１８１】
（付記１１）  前記導電性の基板は、シリコン基板または金属基板である請求項３または付記２に記載の半導体発光装置。
【０１８２】
（付記１２）  前記第１および第２半導体積層体は窒化物系半導体積層体である請求項１、付記１、２のいずれかに記載の半導体発光装置。
【０１８３】
（付記１３）  前記第１および第４半導体層はＮ型ＧａＮクラッド層を含み、前記第２および第３半導体層はＰ型ＧａＮクラッド層とＰ型ＧａＮコンタクト層を含み、前記第１および第２半導体発光層はＩｎｘ１Ｇａｙ１Ａｌ（１−ｘ１−ｙ１）Ｎ井戸層（０＜ｘ１＜１、０＜ｙ１≦１）と、Ｉｎｘ２Ｇａｙ２Ａｌ（１−ｘ２−ｙ２）Ｎ障壁層（０≦ｘ２＜ｘ１＜１、０＜ｙ１＜ｙ２≦１）が交互に積層された多重量子井戸構造を含む付記１２に記載の半導体発光装置。
【０１８４】
（付記１４）  前記第１半導体積層体がＡｌＩｎＧａＰ系半導体積層体であり、前記第２半導体積層体が窒化物系半導体積層体である請求項１、付記１、２のいずれかに記載の半導体発光装置。
【０１８５】
（付記１５）  前記第１および第２半導体積層体はＡｌＩｎＧａＰ系半導体積層体である請求項１、付記１、２のいずれかに記載の半導体発光装置。
【０１８６】
（付記１６）  前記第１および第２半導体積層体はＧａＰ半導体積層体である請求項１、２、付記１、２のいずれかに記載の半導体発光装置。
【０１８７】
（付記１７）  前記第１および第２半導体積層体の一方がＧａＰ半導体積層体であり、他方がＡｌＩｎＧａＰ半導体積層体である請求項１、付記１、２のいずれかに記載の半導体発光装置。
【符号の説明】
【０１８８】
１０、５０、５５、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０  半導体発光装置
１０ａ、７０ａ、１００ａ  第１切り欠き部
１０ｂ、７０ｂ、１００ｂ  第２切り欠き部
１０ｃ  第３切り欠き部
１１、８１、９１  第１半導体積層体
１２、８２、９２  第２半導体積層体
１３  絶縁膜
１３ａ  第１絶縁膜
１３ｂ  第２絶縁膜
１４、６１、７１、９３  基板
１５、８３、９１  第１半導体層
１６、８４  第１半導体発光層
１７、８５、９５  第２半導体層
１８、８６、９６  第３半導体層
１９、８７  第２半導体発光層
２０、８８、９７  第４半導体層
２１  第１透明導電膜
２２  第２透明導電膜
２３  引き出し電極
２４  第１電極
２５、７４  第２電極
２６  第３電極
２７  第４電極
２８、２９  凹凸部
３１  Ｎ型ＧａＮクラッド層
３２  Ｐ型ＧａＮクラッド層
３３  Ｐ型ＧａＮコンタクト層
３４  ＧａＮ障壁層
３５  ＩｎＧａＮ井戸層
３７、３８  光
４０  マウントベッド
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ  サブマウントベッド
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ  ワイヤ
４２、４３、４４、４５  電源
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５  抵抗
５１、５６  アノード端子
５２、５３、５７  カソード端子
６２ａ、６２ｂ  ＳＯＧ膜
６３  熱板
６４  レーザ
７１  導電性基板
７２  金属層
７３  光反射膜
７５、７６  シリコン基板
【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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