(57)【要約】【課題】光取出効率を向上できる発光素子を提供する。【解決手段】第１導電型の基板（１）上に、化合物半導体からなる、第１導電型の第１のクラッド層（３）と、第２導電型の第２のクラッド層（５）と、前記第１のクラッド層（３）と前記第２のクラッド層（５）の間に設けられた発光層（４）とを具備する発光素子（１０）において、前記第２のクラッド層（５）側の発光素子（１０）の主表面に、前記発光層（４）の発光波長に対して透明な材質から形成される半球面状の凸面部（９）あるいは凹面部が周期的に配列されている。【選択図】図１
2009043895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の基板上に、化合物半導体からなる、第１導電型の第１のクラッド層と、第２導電型の第２のクラッド層と、前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層の間に設けられた発光層とを具備する発光素子において、
前記第２のクラッド層側の発光素子の主表面に、前記発光層の発光波長に対して透明な材質から形成される半球面状の凸面部あるいは凹面部が周期的に配列されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記発光層が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ層（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を少なくとも１層以上含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１導電型の基板が、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、ゲルマニウム、ケイ素、炭化ケイ素のいずれかからなることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光層が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ層（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を少なくとも１層以上含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１導電型の基板が、窒化ガリウム、サファイア、ケイ素、炭化ケイ素のいずれかからなることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体を用いた発光素子に関し、更に詳しくは、主に光の取り出しがなされる主表面からの光取出効率の向上を図った発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）の応用分野の拡大に伴い、光出力の増大に対する要求が高まっている。
このような要求に対し、例えば特許文献１の方法が提案されている。この方法では、発光ダイオードの主表面に２次元周期構造の凹凸、いわゆるスラブ構造の２次元フォトニック結晶を形成し、その回折効果を利用して凹凸形成面からの光取出効率を向上させている。フォトニック結晶は、光の入射波長や入射方向、偏光に大きく依存した透過率を持つことが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４９８５５号公報
【非特許文献１】井上久遠、「フォトニック結晶による光の場の制御」、表面科学、第２２巻、第１１号（２００１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フォトニック結晶は光の入射波長や入射方向などに大きく依存した透過率を持つため、発光波長に拡がりがあり且つ放射方向がランダムな光が放出される発光ダイオードに適用すると、透過しにくい波長や方向が生じる。
したがって、発光ダイオードの主表面に２次元フォトニック結晶を形成した特許文献１の方法では、所定の波長や入射方向の光に対しては外部への光取出効率は劇的に改善するが、それ以外の波長や入射方向の光には光取出効率は減少する。一般には、上記所定の波長や入射方向での光取出効率向上の寄与のほうが大きいため、主表面に何もしない平滑面の場合よりは光取出効率は向上するが、所定の波長や入射方向以外の光取出効率をまだ改善する余地がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決し、光取出効率を向上できる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】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成されている。
本発明の第１の態様は、第１導電型の基板上に、化合物半導体からなる、第１導電型の第１のクラッド層と、第２導電型の第２のクラッド層と、前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層の間に設けられた発光層とを具備する発光素子において、前記第２のクラッド層側の発光素子の主表面に、前記発光層の発光波長に対して透明な材質から形成される半球面状の凸面部あるいは凹面部が周期的に配列されている発光素子である。
【０００７】
本発明の第２の態様は、第１の態様の発光素子において、前記発光層が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ層（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を少なくとも１層以上含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の態様は、第２の態様の発光素子において、前記第１導電型の基板が、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、ゲルマニウム、ケイ素、炭化ケイ素のいずれかからなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の態様は、第１の態様の発光素子において、前記発光層が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ層（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を少なくとも１層以上含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第５の態様は、第４の態様の発光素子において、前記第１導電型の基板が、窒化ガリウム、サファイア、ケイ素、炭化ケイ素のいずれかからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光素子の主表面に、発光波長に対して透明な材質から形成される半球面状の凸面部あるいは凹面部を周期的に配列したことにより、発光素子の光取出効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る発光素子の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、発光素子の一実施形態を示すもので、図１（ａ）は断面構造を模式的に示す縦断面図、（ｂ）は上面図である。
本実施形態の発光素子１０は、図１に示すように、第１導電型の基板１上に、化合物半導体からなる、第１導電型のバッファ層２と、第１導電型の第１のクラッド層３と、アンドープの発光層（活性層）４と、第２導電型の第２のクラッド層５と、第２導電型の保護層（コンタクト層）６とを有し、主な光取出面となる保護層６側の発光素子１０の主表面に、発光層４の発光波長に対して透明な材質から形成される半球面状の凸面部９が二次元正方格子状に周期的に配列されている。また、基板１の裏面には下部電極７が、また凸面部９を有する主表面の中央部には上部電極８が形成されている。
【００１３】
半球面状の凸面部９には、例えば、発光波長に対して透明なシリカ（ＳｉＯ２）などからなる半球状体が保護層６上に２次元格子状に配置して設けられたもの、或いは、保護層６などの主表面部の化合物半導体層がエッチング等で半球状に形成された凸部が２次元格子状に周期的に配列されたものなどが挙げられる。
【００１４】
このように周期的に配列された半球面状の凸面部９によって、発光層４からの光は発光素子１０の外へと出やすくなり、光取出効率が向上する。殊に、凸面部９の形状が半球面状のため、光取出効率は光の入射方向に依存しにくい。
また、透明な半球状体を２次元格子状に配置した構造のものなどでは、その製造上、周期的な格子状配列を精度よく作製するのは難しく、完全なフォトニック結晶とはならないため、波長依存性も生じない。このため、フォトニック結晶よりもさらなる光取出効率の向上が見込める。なお、主表面部の化合物半導体層をエッチング等で半球状に形成した凸部を２次元格子状に周期的に配列した構造のものでは、必要な場合には周期性に変動を与えることによって、完全なフォトニック結晶とはならないように作製できる。
【００１５】
上記発光層４は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）を用いて化学式ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される層で構成されることが好ましい態様のひとつである。ＡｌＧａＩｎＰは、主に黄色から赤色の波長域かけて、高出力を得る発光層の材料として現在最も適しているためである。
この場合、発光層４を支持する基板１は、ＡｌＧａＩｎＰに格子整合するヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、あるいは発光波長に対して透明であるリン化ガリウム（ＧａＰ）、あるいはより放熱性に優れたゲルマニウム（Ｇｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）といった材料から構成されることが望ましい。
【００１６】
また、上記発光層４のもうひとつの好ましい態様として、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、窒素（Ｎ）を用いて化学式ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される層がある。ＡｌＧａＩｎＮは、主に青色から緑色の波長域にかけて、発光層の材料として現在最も適しているためである。
この場合、発光層４を支持する基板１は、ＡｌＧａＩｎＮに格子整合する窒化ガリウム（ＧａＮ）、あるいは発光波長に対して透明であるサファイア、あるいはより放熱性に優れたゲルマニウム（Ｇｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）といった材料から構成されることが望ましい。
【００１７】
発光層は上記のＡｌＧａＩｎＰやＡｌＧａＩｎＮだけではなく、例えば、発光層にＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰなどを用いた発光素子、あるいは、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮなどを用いた発光素子にも適用できる。
また、本発明で用いられる発光層を支持する基板は、化合物半導体の結晶成長用基板でも、或いは結晶成長後に基板貼替技術を用いて貼り替えられた基板であってもよい。例えば、F.A.Kish,et al.,“Very high efficiency semiconductor wafer‐bonded transparent substrate light emitting diodes", Appl.Phys.Lett., vol.64, no.21, pp.2839-2841, May 1994．にあるような、発光層を支持する基板を発光波長に対して透明な材料に置
き換えて高効率化を図った発光素子にも適用することができる。
また、本発明は、特表２００５−５１３７８７にあるように、反射サブマウントを有する高効率の発光素子にも適用することができる。
【００１８】
図２に、他の実施形態の発光素子の縦断面図を示す。
この実施形態の発光素子２０は、図２に示すように、上記実施形態の発光素子１０の半球面状の凸面部９を、半球面状の凹面部１１に変更した発光素子である。即ち、主な光取出面となる保護層６側の発光素子２０の主表面に、発光層４の発光波長に対して透明な材質から形成される半球面状の凹面部１１が二次元正方格子状に周期的に配列されており、その他の構造は上記実施形態と同一である。
半球面状の凹面部１１は、例えば、発光波長に対して透明なシリカ層などに半球面状の凹部が保護層６上に２次元格子状に配置して形成されたもの、或いは、保護層６などの主表面部の化合物半導体層がエッチング等で半球状に形成された凹部が２次元格子状に周期的に配列されたものなどがある。
このような周期的に配列された半球面状の凹面部１１によっても、上記実施形態の半球面状の凸面部９と同様に、発光素子２０の光取出効率を向上することができる。
【００１９】
上記実施形態において、半球面状の凸面部９または凹面部１１の直径（周期）Ｄは、光の回折効果を考慮して、直径Ｄ＝発光波長（発光ピーク波長）λ÷屈折率（凸面部９、凹面部１１を形成する透明な材質の屈折率）ｎとするのがよい。
【００２０】
なお、上記実施形態では、主表面内に直交する２方向に沿ってそれぞれ周期的に半球面状の凸面部９または凹面部１１が２次元正方格子状に配置したが、これに限らず、例えば、６０度に交差する２方向に沿ってそれぞれ周期的に２次元三角格子状に配置してもよい。
上述した実施形態の発光素子は、照明機器、液晶用バックライト、各種インジケータ、表示パネル等のデバイスに用いることができる。
【実施例】
【００２１】
次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００２２】
（実施例１）
図３は実施例１の発光ダイオードを示すもので、図３（ａ）はステムに実装した状態の発光ダイオードの模式的な縦断面図であり、図３（ｂ）はステムに実装される発光ダイオード（ベアチップ）の上面図である。また、図４は比較例の発光素子を示すもので、図４（ａ）はステムに実装した状態の発光ダイオードの模式的な縦断面図であり、図４（ｂ）はステムに実装される発光ダイオード（ベアチップ）の上面図である。
【００２３】
図３の実施例１及び図４の比較例の製造方法を次に述べる。
まず、厚さ３００μｍのＳｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板１上に、Ｓｅドープのｎ型ＧａＡｓバッファ層２と、Ｓｅドープのｎ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐクラッド層３と、アンドープ（Ａｌ０.１５Ｇａ０.８５）０.５Ｉｎ０.５Ｐ活性層４と、Ｚｎドープのｐ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐクラッド層５と、Ｚｎドープのｐ型ＧａＡｓ保護層６とを、有機金属化学的気相成長法で順次成長し、発光ピーク波長６４０ｎｍの発光ダイオード用エピタキシャルウエハを作製した。
このエピタキシャルウエハを４等分に分割し、エピタキシャルウエハＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを得た。このうち、本実施例ではエピタキシャルウエハＡ、Ｂを使用した。
【００２４】
エピタキシャルウエハＡに対して、そのＧａＡｓ基板１の裏面全面に下部電極７を、Ｚｎドープのｐ型ＧａＡｓ保護層６上に上部電極８をそれぞれ形成した。上部電極８は直径１００μｍの円形とした。続いて、このエピタキシャルウエハＡを上部電極８が中心部に位置するように３００μｍ角のチップヘと切り出し、このチップの下部電極７を金属ステム３０上に設置し、金属ワイヤ３１により上部電極８とピン３２との間をボンディングした。以上の工程を経て、エピタキシャルウエハＡからダブルヘテロ構造のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードを得た。その模式図を図４に示す。これを発光ダイオードＡとする。発光ダイオードＡは、従来型である比較例の発光ダイオードである。
【００２５】
次に、エピタキシャルウエハＢを用いて、図５に示す工程にしたがって実施例１の発光ダイオードＢを作製した。
【００２６】
直径０.４３５μｍの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる球（以下、シリカガラス球１
２と呼ぶ）とエポキシ樹脂１３とを混合したものを、図５（ａ）に示すように、厚さ３００μｍのシリコン基板１４上にスピンコート法で塗布し、熱処理によりエポキシ樹脂１３を硬化させた。これにより、シリカガラス球１２がエポキシ樹脂１３に埋め込まれるようにして、シリコン基板１４面上にほぼ一様に周期的に配列した。さらに、図５（ｂ）に示すように、シリカガラス球１２がちょうど半球状となる厚さまで、エポキシ樹脂１３及びシリカガラス球１２を研磨した。
一方、エピタキシャルウエハＢのＺｎドープのｐ型ＧａＡｓ保護層６の上に、厚さ１０ｎｍのＳｉＯ２層１５をＣＶＤ法により堆積した。
次いで、エピタキシャルウエハＢのＳｉＯ２層１５と、シリコン基板１４の半球状のシリカガラス球１２（以下、シリカガラス半球１２ａと呼ぶ）の研磨された円形断面が露出した面とを接触させ、熱処理により接合した（図５（ｃ））。
【００２７】
続いて、シリコン基板１４を厚さ５０μｍになるまで機械的に研磨した後（図５（ｄ））、酢酸、硝酸、フッ酸の混合溶液でエッチングして除去した（図５（ｅ））。これにより、ウエハＢのＳｉＯ２層１５上に、シリカガラス半球１２ａがエポキシ樹脂１３に埋め込まれた状態で規則的に配列した。
次いで、エポキシ樹脂１３上にレジスト１６を塗布し（図５（ｆ））、直径１００μｍの円を３３０μｍピッチで正方格子状にフォトリソグラフィーでパターニングした。この円形部のレジスト１６を除去した後（図５（ｇ））、有機溶剤を用いて円形部のエポキシ樹脂１３を除去し、さらにフッ酸とフッ化アンモニウムの混合溶液で円形部のシリカガラス半球１２ａ及びＳｉＯ２層１５を除去し、ＧａＡｓ保護層６を露出させた（図５（ｈ）
）。
【００２８】
次に、レジスト１６の塗布面側に金合金膜１７を真空蒸着で形成し（図５（ｉ））、リフトオフ処理で円形部を残して金合金膜１７を除去した（図５（ｊ））。残った円形部の金合金膜１７が上部電極８となる。
更に、残ったエポキシ樹脂１３を有機溶剤で溶かして除去することで、エピタキシャルウエハＢのＳｉＯ２層１５上に、微小な平凸レンズ状の直径０.４３５μｍのシリカガラ
ス半球１２ａがその凸球面を上にして規則的に配列形成された（図５（ｋ））。続いて、ＧａＡｓ基板１裏面に下部電極７を形成した（図５（ｌ））。その後、ダイシング装置を用いて、ウエハＢを上部電極８が中心部に位置するように３００μｍ角のチップヘと切り出し、このチップ（ダイチップ）の下部電極７を金属ステム３０上に設置し、金属ワイヤ３１により上部電極８とピン３２との間をボンディングした。
以上の工程を経て、エピタキシャルウエハＢからダブルヘテロ構造のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードＢを得た。その模式図を図３に示す。発光ダイオードＢは、本発明の実施例１の発光ダイオードである。
【００２９】
このようにして得られた発光ダイオードＡおよびＢに、それぞれ２０ｍＡの電流を通電して発光出力を調べた結果、発光ダイオードＡの発光出力は１.２ｍＷ、発光ダイオード
Ｂの発光出力は２.３ｍＷであった。印加電圧はともに１.９２Ｖ、発光ピーク波長は６４０ｎｍであった。
以上の結果から、実施例１の発光ダイオードＢは、表面に規則的に配列されたシリカガラス半球１２ａにより、従来型の比較例の発光ダイオードＡよりも光取出効率が大幅に向上することが示された。
また、発光ダイオードＡおよびＢに、それぞれ２０ｍＡの電流を通電して発光スペクトルを測定した。測定したスペクトルを、発光ピーク波長（６４０ｎｍ）における強度を１として規格化したスペクトルを図６に示す。
図６から明らかなように、発光ダイオードＡおよびＢのスペクトル形状には、ほとんど差はないことから、本実施例１の発光ダイオードＢによる光取出特性には、発光される波長に依存しないことが示された。
【００３０】
（実施例２）
実施例１で作製したエピタキシャルウエハＣから、以下に示す工程にしたがって、図７に示す実施例２の発光ダイオードＣを作製した。図７（ａ）はステムに実装した状態の発光ダイオードの模式的な縦断面図であり、図７（ｂ）はステムに実装される発光ダイオード（ベアチップ）の上面図である。
【００３１】
まず、エピタキシャルウエハＣのｐ型ＧａＡｓ保護層６の上に、フォトレジストをスピンコート法で塗布し、フォトマスクを利用してレジストにフォトマスクパターンを露光した。用いたフォトマスクは、図８に示すような周期０.１９０μｍの透過率分布を有して
いる。即ち、中心部の透過率が高く半径方向外方に向かって透過率が低く、同心円状に透過率が変化する直径０.１９０μｍの円が、正方格子状に配置された透過率分布パターン
を有するフォトマスクである。なお、後の工程でｐ型ＧａＡｓ保護層６上に上部電極８が形成される領域に対応するフォトマスクの部位は円形の透明な光透過部となっている。
このフォトマスク用いてネガ型のフォトレジストを露光・現像することにより、レジストパターンはフォトマスクの透過率分布を反映した膜厚分布のレジストパターンとなる。
【００３２】
このようなレジストパターンが形成されたウエハＣをドライエッチング装置へと投入し、メタン（ＣＨ４）と水素（Ｈ２）を流量比１：１で混合したガスにより、レジストパターン側をドライエッチングした。これにより、レジスト膜厚分布を反映してＧａＡｓ保護層６およびその下のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５がエッチングされ、ウエハＣの表面
には直径０.１９０μｍの、ｐ型ＧａＡｓ保護層６及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５
から形成される半球状突起１８が周期的に形成された。
【００３３】
次いで、ＧａＡｓ基板１裏面に下部電極７を、ＧａＡｓ保護層６上に上部電極８を形成した後、ダイシング装置を用いてウエハＣを３００μｍ角のチップヘと切り出して金属ステム３０上に設置し、上部電極８には金属ワイヤ３１をボンディングした。
以上の工程を経て、エピタキシャルウエハＣからダブルヘテロ構造のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードＣを得た。その模式図を図７に示す。発光ダイオードＣは、実施例２の発光ダイオードである。
このようにして得られた発光ダイオードＣに２０ｍＡの電流を通電して発光出力を調べた結果、発光ダイオードＣの発光出力は２.１ｍＷであった。印加電圧は１.９２Ｖ、発光ピーク波長は６４０ｎｍであった。
以上の結果から、本発明に関する発光ダイオードＣは、表面に規則的に配列された半球状突起１８により、実施例１で得られた従来型の発光ダイオードＡよりも光取出効率が大幅に向上することが示された。
また、発光ダイオードＡおよびＣに、それぞれ２０ｍＡの電流を通電して発光スペクトルを測定した。測定したスペクトルを、発光ピーク波長（６４０ｎｍ）における強度を１として規格化したスペクトルを図９に示す。
図９から明らかなように、発光ダイオードＡおよびＣのスペクトル形状には、ほとんど差はない。このことから、実施例２の発光ダイオードＣにおいても、光取出特性は波長に依存しないことが示された。
【００３４】
上記実施例１において、直径０.４３５μｍのシリカガラス球１２を用いた。これは、
発光ピーク波長が６４０ｎｍ、シリカの屈折率が１.４７であることから、シリカガラス
半球１２ａによって上述した光の回折効果を有効に発揮させるために、直径を６４０ｎｍ（発光ピーク波長）÷１.４７（屈折率）＝０.４３５μｍとした。シリカガラス球１２の直径は、発光素子の発光波長に応じて変更するのがよい。同様に、シリカ以外の材質からなる半球を用いた場合にも、半球の直径を変更する。
実施例２では直径０.１９０μｍの半球状突起１８が周期的に配列するようにした。こ
れは、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の屈折率が３.３７であることから、実施例１と
同様に光の回折効果を考慮して、直径を６４０ｎｍ÷３.３７＝０.１９０μｍとした。ＧａＡｓ保護層６はｌ０ｎｍ程度と薄いため、実施例２では考慮していない。半球状突起１８の直径は、同様にして、発光波長および材質に応じて適宜変更するのがよい。
【００３５】
なお、図２に示す上記実施形態のように、発光ダイオードの主表面に半球面状の凹面部を周期的に配列形成するには、例えば、図８のフォトマスクとは透過率分布を反転させたものを使用して保護層６などをエッチングすることにより、或いは、球状体を保護層６やＳｉＯ２層１５上に隙間なく配列させた状態で、シリカをアルコールなどの溶媒に溶かしたＳＯＧ液を塗布し、熱処理して前記球状体が半分ぐらい埋まるようにＳｉＯ２膜を形成した後、球状体を除去することにより、作製可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る発光素子の一実施形態を示すもので、（ａ）は断面構造を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は上面図である。
【図２】本発明に係る発光素子の他の実施形態の断面構造を模式的に示す縦断面図である。
【図３】実施例１の発光ダイオードを示すもので、（ａ）は断面構造を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は上面図である。
【図４】比較例の発光ダイオードを示すもので、（ａ）は断面構造を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は上面図である。
【図５】実施例１の製造方法の一例を示す工程図である。
【図６】実施例１及び比較例の発光ダイオードの発光スペクトルを示す図である。
【図７】実施例２の発光ダイオードを示すもので、（ａ）は断面構造を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は上面図である。
【図８】実施例２の作製で用いたフォトマスクの透過率分布の模式図である。
【図９】実施例２及び比較例の発光ダイオードの発光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  第１導電型の基板（ｎ型ＧａＡｓ基板）
２  第１導電型のバッファ層（ｎ型ＧａＡｓバッファ層）
３  第１導電型の第１のクラッド層（ｎ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐクラッド層）
４  発光層（アンドープ（Ａｌ０.１５Ｇａ０.８５）０.５Ｉｎ０.５Ｐ活性層）
５  第２導電型の第２のクラッド層（ｐ型（Ａｌ０.７Ｇａ０.３）０.５Ｉｎ０.５Ｐクラッド層）
６  第２導電型の保護層（ｐ型ＧａＡｓ保護層）
７  下部電極
８  上部電極
９  半球面状の凸面部
１０  発光素子
１１  半球面状の凹面部
１２  シリカガラス球
１２ａ  シリカガラス半球
１３  エポキシ樹脂
１４  シリコン基板
１５  ＳｉＯ２層
１６  レジスト
１７  金合金膜
１８  半球状突起
２０  発光素子
３０  金属ステム
Ａ，Ｂ，Ｃ  発光ダイオード
【図１】
2009043895.tif 000003
【図２】
2009043895.tif 000004
【図３】
2009043895.tif 000005
【図４】
2009043895.tif 000006
【図５】
2009043895.tif 000007
【図６】
2009043895.tif 000008
【図７】
2009043895.tif 000009
【図９】
2009043895.tif 000010
【図８】
2009043895.tif 000011