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JP2008034888A - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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JP2008034888A
JP2008034888A JP2007277180A JP2007277180A JP2008034888A JP 2008034888 A JP2008034888 A JP 2008034888A JP 2007277180 A JP2007277180 A JP 2007277180A JP 2007277180 A JP2007277180 A JP 2007277180A JP 2008034888 A JP2008034888 A JP 2008034888A
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崎 治 彦 岡
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辺 幸 雄 渡
Chisato Furukawa
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Abstract

【課題】光取り出し効率を向上させる。
【解決手段】フォトニクス結晶801、フォトニクス結晶の上に設けられた第1導電型のコンタクト層802、このコンタクト層の一部の領域上に設けられた電極807、このコンタクト層の他の部分の領域上に設けられた第1導電型のクラッド層803、このクラッド層の上に設けられた活性層804、この活性層の上に設けられた第2導電型のクラッド層805、このクラッド層の上に設けられた第2導電型のコンタクト層809、このコンタクト層の上に設けられた電極806を備え、活性層から発光した光がフォトニクス結晶を通して外部に取り出されることを特徴とする。
【選択図】図8
To improve light extraction efficiency.
A photonic crystal 801, a contact layer 802 of a first conductivity type provided on the photonic crystal, an electrode 807 provided on a partial region of the contact layer, and a region of another portion of the contact layer A first conductivity type cladding layer 803 provided on the active layer, an active layer 804 provided on the cladding layer, a second conductivity type cladding layer 805 provided on the active layer, A contact layer 809 of the second conductivity type provided on the electrode and an electrode 806 provided on the contact layer, and light emitted from the active layer is extracted outside through the photonic crystal.
[Selection] Figure 8

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device.

半導体発光素子は、pn接合領域に注入された電子とホールの発光再結合を利用したデバイスである。そして、発光層の半導体材料を変えることで、赤外から紫外までの発光を実現することができる。   A semiconductor light-emitting element is a device that utilizes light-emitting recombination of electrons and holes injected into a pn junction region. By changing the semiconductor material of the light emitting layer, light emission from infrared to ultraviolet can be realized.

ところが、半導体発光素子には、半導体結晶と大気の屈折率差による臨界角や結晶成長可能な基板での光吸収が存在する。このため、外部に取り出せる光は内部で発光した光のわずか数%にしか過ぎない。   However, a semiconductor light emitting device has a critical angle due to a difference in refractive index between a semiconductor crystal and the atmosphere, and light absorption by a substrate capable of crystal growth. For this reason, only a few percent of the light emitted inside can be extracted outside.

従来の半導体発光素子の構成を、図16に示す。   A configuration of a conventional semiconductor light emitting device is shown in FIG.

p型半導体基板1000上に、多層反射膜1001、p型コンタクト層1002、p型クラッド層1003、発光層として作用する活性層1004、n型クラッド層1005、n型コンタクト層1006を形成し、さらにコンタクト層1002上にn型電極1007、コンタクト層1006上にp型電極1008を形成している。   On the p-type semiconductor substrate 1000, a multilayer reflective film 1001, a p-type contact layer 1002, a p-type cladding layer 1003, an active layer 1004 acting as a light emitting layer, an n-type cladding layer 1005, and an n-type contact layer 1006 are formed. An n-type electrode 1007 is formed on the contact layer 1002, and a p-type electrode 1008 is formed on the contact layer 1006.

活性層1004で発光した光のうち、n型クラッド層1005側に出射された光は、クラッド層1005を通して外部に取り出される。   Of the light emitted from the active layer 1004, the light emitted to the n-type cladding layer 1005 side is extracted outside through the cladding layer 1005.

一方、p型クラッド層1003側に出射された光は、多層反射膜1001で反射されてn型クラッド層1005を通して外部に取り出される。   On the other hand, the light emitted to the p-type cladding layer 1003 side is reflected by the multilayer reflective film 1001 and extracted outside through the n-type cladding layer 1005.

この構造によれば、基板1000側に出射された光を反射膜1001で反射することにより、外部へ取り出すことができる。   According to this structure, the light emitted to the substrate 1000 side can be extracted outside by being reflected by the reflective film 1001.

しかし、反射膜1001に対して垂直に入射しない光の反射率が低いこと、光取り出し面に光を遮蔽する電極1007、1008が存在すること、反射膜1001上に活性層1004を形成することにより結晶性が悪く寿命が短い等の問題があった。   However, the reflectance of light that is not perpendicularly incident on the reflective film 1001 is low, the electrodes 1007 and 1008 that shield light are present on the light extraction surface, and the active layer 1004 is formed on the reflective film 1001. There were problems such as poor crystallinity and short life.

また、従来の他の半導体発光素子を図17に示す。n型GaP基板1101上に、n型InGaPバッファ層1102、n型InAlPクラッド層1103、発光層として作用するInGaAlP活性層1104、p型InAlPクラッド層1105、p型GaAsコンタクト層1106、さらにコンタクト層1106上にp型電極1107、基板1101上にn型電極1100を形成している。   Another conventional semiconductor light emitting device is shown in FIG. On an n-type GaP substrate 1101, an n-type InGaP buffer layer 1102, an n-type InAlP cladding layer 1103, an InGaAlP active layer 1104 acting as a light emitting layer, a p-type InAlP cladding layer 1105, a p-type GaAs contact layer 1106, and a contact layer 1106 A p-type electrode 1107 is formed thereon, and an n-type electrode 1100 is formed on the substrate 1101.

活性層1104で発光した光は、n電極1100及ぴp電極1107に反射され、p電極1107で遮蔽されていないコンタクト層1106から外部に取り出される。   Light emitted from the active layer 1104 is reflected by the n-electrode 1100 and the p-electrode 1107 and is extracted to the outside from the contact layer 1106 that is not shielded by the p-electrode 1107.

しかしながら、この構造では電極1107直下に集中した光を電極1107が遮っているため、外部に出すことができないという問題があった。   However, in this structure, there is a problem that the light concentrated right below the electrode 1107 is blocked by the electrode 1107 and cannot be emitted to the outside.

また、図17に示された従来の素子では、活性層1104で発光した光は、結晶と空気との屈折率差が原因となって、発光した光のうち数%しか外部に取り出すことができなかった。   In the conventional device shown in FIG. 17, the light emitted from the active layer 1104 can be extracted outside only a few percent of the emitted light due to the refractive index difference between the crystal and air. There wasn't.

ところで、半導体発光素子には、赤色から緑色を発光するために、GaAs系半導体材料を用いた化合物半導体発光素子、紫外光領域から青色、緑色領域に至る発光を行うために、AlxGayln1−x−yN(0≦x、y≦1、x+y≦1)を用いた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子が実用化されている。   By the way, the semiconductor light emitting element is a compound semiconductor light emitting element using a GaAs-based semiconductor material for emitting red to green light, and AlxGayln1-xyN for emitting light from the ultraviolet light region to the blue and green regions. Gallium nitride compound semiconductor light emitting devices using (0 ≦ x, y ≦ 1, x + y ≦ 1) have been put into practical use.

ところが、このような発光素子は、一般に屈折率(GaN=2.67、GaAs=3.62)が高いため、臨界角(GaN=21.9度、GaAs=16.0度)が小さく、光取り出し効率が低いという問題点があった。   However, since such a light emitting element generally has a high refractive index (GaN = 2.67, GaAs = 3.62), the critical angle (GaN = 21.9 degrees, GaAs = 16.0 degrees) is small, and light There was a problem that extraction efficiency was low.

また、GaAs系においては、基板における光吸収が大きく、発光した光が基板に吸収されてしまい光取り出し効率が低かった。   Further, in the GaAs system, light absorption at the substrate is large, and emitted light is absorbed by the substrate, so that light extraction efficiency is low.

従来のガリウム砒素系化合物半導体発光素子の一例を図19に示す。   An example of a conventional gallium arsenide compound semiconductor light emitting device is shown in FIG.

n−GaAs基板1300に、n−GaAsバッファ層1301、n−1nGaAlPクラッド層1302、lnGaAlP活性層1303、p−lnGaA1Pクラッド層1304、p−AlGaAs電流拡散層1305を順次結晶成長する。さらに、p−AlGaAs電流拡散層1305上にはp側電極パッド1307、n−GaN基板1300上にn側電極1306を形成する。   An n-GaAs buffer layer 1301, an n-1nGaAlP cladding layer 1302, an lnGaAlP active layer 1303, a p-lnGaA1P cladding layer 1304, and a p-AlGaAs current diffusion layer 1305 are sequentially grown on an n-GaAs substrate 1300. Further, a p-side electrode pad 1307 is formed on the p-AlGaAs current diffusion layer 1305, and an n-side electrode 1306 is formed on the n-GaN substrate 1300.

このような構造では、p側電極1307から流れた電流は、p−AlGaAs電流拡散層1305で広げられ、p−lnGaAlPクラッド層1304からlnGaAlP活性層1303に電流が注入されて発光し、その光はp−AlGaAs電流拡散層1305を通して素子外部に取り出される。   In such a structure, the current flowing from the p-side electrode 1307 is spread by the p-AlGaAs current diffusion layer 1305, and a current is injected from the p-lnGaAlP cladding layer 1304 to the lnGaAlP active layer 1303 to emit light. It is taken out of the device through the p-AlGaAs current diffusion layer 1305.

このような構造のGaAs系化合物半導体発光素子においては、活性層1303で発光した光のうち、基板1300側に出射した光は基板1300により吸収されてしまい、素子外部へ光を取り出すことができないという問題があった。具体的には、発光した光のうち50%は取り出すことができず、高輝度化のためには致命的であった。   In the GaAs compound semiconductor light emitting device having such a structure, out of the light emitted from the active layer 1303, the light emitted to the substrate 1300 side is absorbed by the substrate 1300, and the light cannot be extracted outside the device. There was a problem. Specifically, 50% of the emitted light could not be extracted, which was fatal for achieving high brightness.

上述のように、従来は光取り出し効率が低いという問題があった。   As described above, there has been a problem that the light extraction efficiency is low conventionally.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、光取り出し効率を向上させ、高輝度化を実現することが可能な半導体発光素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of improving light extraction efficiency and realizing high luminance.

本発明の半導体発光素子は、フォトニクス結晶と、前記フォトニクス結晶の上に設けられた第1導電型の第1のコンタクト層と、前記第1のコンタクト層の一部の領域上に設けられた第1の電極と、前記第1のコンタクト層の他の部分の領域上に設けられた第1導電型の第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層の上に設けられた活性層と、前記活性層の上に設けられた第2導電型の第2のクラッド層と、前記第2のクラッド層の上に設けられた第2導電型の第2のコンタクト層と、前記第2のコンタクト層の上に設けられた第2の電極とを備え、前記活性層から発光した光が、前記フォトニクス結晶を通して外部に取り出されることを特徴とする。   The semiconductor light emitting device of the present invention includes a photonics crystal, a first contact layer of a first conductivity type provided on the photonics crystal, and a first region provided on a partial region of the first contact layer. 1 electrode, a first cladding layer of a first conductivity type provided on a region of another part of the first contact layer, an active layer provided on the first cladding layer, A second conductivity type second cladding layer provided on the active layer; a second conductivity type second contact layer provided on the second cladding layer; and the second contact And a second electrode provided on the layer, wherein light emitted from the active layer is extracted outside through the photonic crystal.

以上説明したように、本発明によれば、透光性を有する基板から光を取り出すことにより、光取り出し効率の向上及び高輝度化が実現され、また基板に格子整合したバッファ層を有するため、結晶性が良く長寿命を達成することができる。   As described above, according to the present invention, the light extraction efficiency is improved and the brightness is increased by extracting light from the light-transmitting substrate, and the buffer layer is lattice-matched to the substrate. Good crystallinity and long life can be achieved.

さらに、第1、第2電極が同一面側に形成されることから、このうちの一つの電極を放熱板上に直接形成することで、大電流まで光出力が飽和することなく高輝度化が実現される。   Furthermore, since the first and second electrodes are formed on the same surface side, by directly forming one of these electrodes on the heat sink, the luminance can be increased without saturating the light output up to a large current. Realized.

透光性を有する基板上に形成されたコンタクト層に凹状の領域を設けることで、発光層からの光を側面等に反射して素子外部へ有効に取り出せることができるので、光取り出し効率が向上する。   By providing a concave region in the contact layer formed on a light-transmitting substrate, light from the light-emitting layer can be reflected off the side surface and effectively extracted outside the device, improving light extraction efficiency To do.

素子形状が多角柱、あるいは円柱であることから、四角柱である場合と比較して端面での全反射が減少し、素子内部の光を端面から外部へ有効に取り出すことが可能であり、光取り出し効率が向上する。   Since the element shape is a polygonal column or cylinder, total reflection at the end face is reduced compared to the case of a quadrangular prism, and light inside the element can be effectively extracted from the end face to the outside. Extraction efficiency is improved.

あるいはまた、発光層の一方の面にフォトニクス結晶層、あるいは半導体層内部において屈折率分布を有する領域が設けられていることにより、発光層において発光した光が効率よく素子の外部へ取り出されるので、取り出し効率が向上し高輝度化が実現される。   Alternatively, by providing a photonic crystal layer or a region having a refractive index distribution inside the semiconductor layer on one surface of the light emitting layer, light emitted from the light emitting layer is efficiently extracted outside the device. Extraction efficiency is improved and high brightness is realized.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(1) 第1の実施の形態
図1に、本発明の第1の実施の形態による半導体発送素子の構成を示す。
(1) First Embodiment FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor shipping element according to a first embodiment of the present invention.

ZnSeから成る透光性を有する半導体基板100上に、In(x1)Ga(y1)A1(1−x1−y1)Pからなるバッファ層101、In(x2)Ga(y2)Al(1−x2−y2)Pからなるn型コンタクト層102、In(x3)Ga(y3)Al(1−x3−y3)Pからなるn型クラッド層103、In(x4)Ga(y4)Al(1−x4−y4)Pからなる活性層104、In(x5)Ga(y5)Al(1−x5−y5)Pからなるp型クラッド層105、In(x6)Ga(y6)Al(1−x6−y6)Pからなるp型コンタクト層106を順次形成していく。   A buffer layer 101 made of In (x1) Ga (y1) A1 (1-x1-y1) P, In (x2) Ga (y2) Al (1-x2) over a light-transmitting semiconductor substrate 100 made of ZnSe. -Y2) n-type contact layer 102 made of P, n-type cladding layer 103 made of In (x3) Ga (y3) Al (1-x3-y3) P, In (x4) Ga (y4) Al (1-x4) -Active layer 104 made of y4) P, p-type cladding layer 105 made of In (x5) Ga (y5) Al (1-x5-y5) P, In (x6) Ga (y6) Al (1-x6-y6) ) A p-type contact layer 106 made of P is sequentially formed.

また、一部エッチング除去したn型コンタクト層102上に、AuGeからなるn型電極107、P型コンタクト層106上にAuZnから成るp型電極108を形成する。ここで0=<x1、…、x6、y1、…、y6、x1+y1、…x6+y6<=1とする。   Further, an n-type electrode 107 made of AuGe is formed on the n-type contact layer 102 partially removed by etching, and a p-type electrode 108 made of AuZn is formed on the P-type contact layer 106. Here, 0 = <x1, ..., x6, y1, ..., y6, x1 + y1, ... x6 + y6 <= 1.

ここで、電極材には、コンタクト層とオーミックコンタクトをとることが可能なものであること、また光反射率が高いことが望ましい。   Here, it is desirable that the electrode material can be in ohmic contact with the contact layer and has a high light reflectance.

活性層104で発光した光は、半導体基板100を通過して外部に取出され、さらにp型電極108側に出射した光は電極108で反射され、同じく基板100を透過して外部に取出される。光取り出し面に傷害物がないため、有効に素子内部の光を取り出すことができるので、光取り出し効率が向上する。   The light emitted from the active layer 104 passes through the semiconductor substrate 100 and is extracted outside, and the light emitted toward the p-type electrode 108 is reflected by the electrode 108 and is also transmitted through the substrate 100 and extracted outside. . Since there are no obstacles on the light extraction surface, the light inside the element can be extracted effectively, so that the light extraction efficiency is improved.

また、基板100に用いたZnSeは、格子定数が5.667オングストロームである。しかし、基板100上に形成したIn(x)Ga(y)Al(1−x−y)P層の組成x、yを変えることで、5.451オングストロームから5.868オングストロームまで格子定数を制御することができる。このため、ZnSe基板100に格子整合した発光層104、あるいは格子整合はしないが臨界膜厚以内となる発光層104を結晶性良く形成することができる。   Further, ZnSe used for the substrate 100 has a lattice constant of 5.667 angstroms. However, the lattice constant can be controlled from 5.451 angstroms to 5.868 angstroms by changing the composition x and y of the In (x) Ga (y) Al (1-xy) P layer formed on the substrate 100. can do. Therefore, the light-emitting layer 104 lattice-matched to the ZnSe substrate 100 or the light-emitting layer 104 that is not lattice-matched but is within the critical thickness can be formed with good crystallinity.

クラッド層103とコンタクト層106の組成は、活性層104のバンドギャップより大きくなるように調整することで、内部吸収がない構造も実現することができる。   By adjusting the composition of the cladding layer 103 and the contact layer 106 so as to be larger than the band gap of the active layer 104, a structure without internal absorption can also be realized.

また、活性層104の組成を変えることで、赤色から緑色まで実現可能である。さらに、厚さ数10オングストロームからなる量子井戸層を用いた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることで、発光効率の向上と長寿命を実現することができる。   Further, by changing the composition of the active layer 104, it is possible to realize from red to green. Furthermore, by using a single quantum well structure or a multiple quantum well structure using a quantum well layer having a thickness of several tens of angstroms, it is possible to improve the light emission efficiency and achieve a long lifetime.

n型電極107は、p型コンタクト層106にn型不純物をイオン注入し、あるいは拡散することによって形成する。これにより、p型電極108とn型電極107とが同一面上に形成される。これにより、p型電極108を放熱板に直接接着することが可能である。従って、放熱性が向上するので、数Aの高電流まで、光出力が飽和することなく動作することが可能である。   The n-type electrode 107 is formed by ion-implanting or diffusing n-type impurities into the p-type contact layer 106. Thereby, the p-type electrode 108 and the n-type electrode 107 are formed on the same plane. Thereby, the p-type electrode 108 can be directly bonded to the heat sink. Therefore, since the heat dissipation is improved, it is possible to operate up to a high current of several A without saturating the light output.

(2) 第2の実施の形態
図2に、本発明の第2の実施の形態による半導体発光素子の構成を示す。
(2) Second Embodiment FIG. 2 shows a configuration of a semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention.

GaAsからなる半導体基板200上に、In(x1)Ga(y1)Al(1−x1−y1)Pからなるバッファ層201、In(x2)Ga(y2)Al(1−x2−y2)Pからなるn型コンタクト層202、In(x3)Ga(y3)Al(1−x3−y3)Pからなるn型クラッド層203、In(x4)Ga(y4)Al(1−x4−y4)Pからなる活性層204、In(x5)Ga(y5)Al(1−x5−y5)Pからなるp型クラッド層205、In(x6)Ga(y6)Al(1−x6−y6)Pからなるp型コンタクト層206を順次形成する。   On the semiconductor substrate 200 made of GaAs, the buffer layer 201 made of In (x1) Ga (y1) Al (1-x1-y1) P and the In (x2) Ga (y2) Al (1-x2-y2) P N-type contact layer 202, In (x3) Ga (y3) Al (1-x3-y3) P, n-type cladding layer 203, In (x4) Ga (y4) Al (1-x4-y4) P Active layer 204, p-type cladding layer 205 made of In (x5) Ga (y5) Al (1-x5-y5) P, p made of In (x6) Ga (y6) Al (1-x6-y6) P The mold contact layer 206 is formed sequentially.

さらに、一部エッチング除去したn型コンタクト層202上にAuGeからなるn型電極207、P型コンタクト層206上にAuZnからなるp型電極208を形成する。   Further, an n-type electrode 207 made of AuGe is formed on the n-type contact layer 202 partially removed by etching, and a p-type electrode 208 made of AuZn is formed on the P-type contact layer 206.

そして、活性層204を挟んでp型電極208と対向した位置に光を取り出すことができるように、基板200に対して光取り出し窓209を形成している。
ここで、0=<x1、…、x6、y1、…、y6、x1+y1、…、x6+y6<=1とする。
A light extraction window 209 is formed on the substrate 200 so that light can be extracted at a position facing the p-type electrode 208 with the active layer 204 interposed therebetween.
Here, 0 = <x1, ..., x6, y1, ..., y6, x1 + y1, ..., x6 + y6 <= 1.

活性層204で発光した光は、光取り出し窓209を通して外部に取り出される。さらに、p型電極208側に出射した光は、電極208で反射されて同じく窓209を透過して外部に取り出される。   Light emitted from the active layer 204 is extracted outside through the light extraction window 209. Further, the light emitted to the p-type electrode 208 side is reflected by the electrode 208 and is transmitted through the window 209 and extracted outside.

また、電極208の大きさであるが、電極208が光取り出し窓209より大きいと、光の一部が基板200に吸収されて十分に取り出すことができなくなる。そこで、電極208は光取り出し窓209より小さいことが望ましい。このようにすることで、活性層204から発光した光を有効に取り出すことができるので、素子の光出力が増加する。   Further, although the size of the electrode 208, if the electrode 208 is larger than the light extraction window 209, a part of the light is absorbed by the substrate 200 and cannot be sufficiently extracted. Therefore, the electrode 208 is preferably smaller than the light extraction window 209. By doing so, light emitted from the active layer 204 can be effectively extracted, so that the light output of the element increases.

本実施の形態によれば、光取り出し面に障害物が存在しないので、有効に内部の光を取り出すことができる。また、クラッド層203、205とコンタクト層202、206の組成は、活性層204のバンドギャップより大きくなるように調整することで、内部吸収がない構造を実現することができる。   According to the present embodiment, since there is no obstacle on the light extraction surface, the internal light can be extracted effectively. Further, by adjusting the compositions of the cladding layers 203 and 205 and the contact layers 202 and 206 so as to be larger than the band gap of the active layer 204, a structure without internal absorption can be realized.

また、活性層204の組成を変えることで、赤色から緑色までの発光が実現可能となる。   Further, by changing the composition of the active layer 204, light emission from red to green can be realized.

さらに、活性層204の構造を、厚さ数10オングストロームからなる量子井戸層を用いた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることで、発光効率の向上と長寿命とが実現される。   Further, by making the structure of the active layer 204 a single quantum well structure or a multiple quantum well structure using a quantum well layer having a thickness of several tens of angstroms, an improvement in light emission efficiency and a long lifetime are realized.

n型電極207は、p型コンタクト層206からn型不純物をイオン注入し拡散した領域を形成することで、p型電極208とn型電極207とが同一面上に形成される。これにより、p型電極208を放熱板に直接接着することができるため、数オングストロームの高電流まで、光出力が飽和することなく動作が可能である。   The n-type electrode 207 forms a region in which n-type impurities are ion-implanted and diffused from the p-type contact layer 206, so that the p-type electrode 208 and the n-type electrode 207 are formed on the same plane. As a result, the p-type electrode 208 can be directly bonded to the heat radiating plate, so that the operation can be performed without saturating the light output up to a high current of several angstroms.

(3) 第3の実施の形態
本発明の第3の実施の形態による素子の構成を図3に示す。
(3) Third Embodiment FIG. 3 shows the configuration of an element according to a third embodiment of the present invention.

n型GaPからなる基板300上に、In(x1)Ga(y1)Al(1−xl−y1)Pから成るn型バッファ層301、In(x2)Ga(y2)Al(1−x2−y2)Pからなるn型クラッド層302、In(x3)Ga(y3)Al(1−x3−y3)Pからなる活性層303、In(x4)Ga(y4)A1(1−x4−y4)Pからなるp型クラッド層304、In(x5)Ga(x5)Al(1−x5−y5)Pからなるp型コンタクト層305を順次形成する。 n型GaP基板300上に、AuGeNiからなるn型電極306を形成する。n型電極306には、光取り出し窓308が形成されている。さらに、表面を凹状にエッチング除去したp型コンタクト層305上に、AuZnからなるp型電極307を形成する。   On a substrate 300 made of n-type GaP, an n-type buffer layer 301 made of In (x1) Ga (y1) Al (1-xl-y1) P, In (x2) Ga (y2) Al (1-x2-y2) N-type cladding layer 302 made of P), active layer 303 made of In (x3) Ga (y3) Al (1-x3-y3) P, In (x4) Ga (y4) A1 (1-x4-y4) P A p-type clad layer 304 made of In and a p-type contact layer 305 made of In (x5) Ga (x5) Al (1-x5-y5) P are sequentially formed. An n-type electrode 306 made of AuGeNi is formed on the n-type GaP substrate 300. A light extraction window 308 is formed in the n-type electrode 306. Further, a p-type electrode 307 made of AuZn is formed on the p-type contact layer 305 whose surface has been etched away in a concave shape.

ここで、xa+ya<=1で、0<=xa、ya<=1、aは1〜5である。   Here, xa + ya <= 1, 0 <= xa, ya <= 1, and a is 1-5.

活性層303で発光した光は、矢印Aのように直進してp型電極306側の光取り出し窓308から素子の外部へ取り出される。また、矢印Bで示された光は、コンタクト層305の凹面上に形成されたp型電極307下で反射され、側面から外部に取り出される。   The light emitted from the active layer 303 goes straight as indicated by an arrow A and is extracted from the light extraction window 308 on the p-type electrode 306 side to the outside of the element. Further, the light indicated by the arrow B is reflected under the p-type electrode 307 formed on the concave surface of the contact layer 305 and is extracted to the outside from the side surface.

図17に示された従来の素子では、p型電極1107で反射された光は、n型電極1100でさらに反射され、結晶内部の不純物等に吸収されて熱に変換され、外部に取り出すことができなかった。このような光を、本実施の形態によれば有効に外部に取り出すことができるので、光取り出し効率が向上する。   In the conventional device shown in FIG. 17, the light reflected by the p-type electrode 1107 is further reflected by the n-type electrode 1100, absorbed by impurities or the like inside the crystal, converted into heat, and taken out to the outside. could not. Since such light can be effectively extracted to the outside according to the present embodiment, the light extraction efficiency is improved.

ここで、クラッド層302及び304と、コンタクト層305の組成は、活性層303のバンドギャップより大きくなるように調整することで、内部吸収がない構造を実現することができる。   Here, by adjusting the composition of the clad layers 302 and 304 and the contact layer 305 to be larger than the band gap of the active layer 303, a structure without internal absorption can be realized.

また、活性層303の組成を変えることで、赤色から緑色まで発光が可能となる。   Further, by changing the composition of the active layer 303, light emission from red to green can be performed.

さらに、活性層303の構造を、厚さ数10オングストロームからなる量子井戸層を用いた単一量子井戸構造や、多重量子井戸構造とすることで、発光効率の向上と長寿命とを実現することができる。   In addition, the active layer 303 has a single quantum well structure using a quantum well layer having a thickness of several tens of angstroms or a multiple quantum well structure, thereby realizing improvement in luminous efficiency and long life. Can do.

(4) 第4の実施の形態
次に、本発明の第4の実施の形態について、図4を用いて説明する。本実施の形態は、半導体基板としてZnSeを用いた場合に相当する。
(4) Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment corresponds to the case where ZnSe is used as the semiconductor substrate.

n型ZnSeから成る基板400上に、基板400に格子整合したIn(x1)Ga(y1)Al(1−x1−y1)Pから成るn型バッファ層401、In(x2)Ga(y2)Al(1−x2−y2)Pから成るn型クラッド層402、In(x3)Ga(y3)Al(1−x3−y3)Pから成る活性層403、In(x4)Ga(y4)Al(1−x4−y4)Pから成るp型クラッド層404、In(x5)Ga(y5)Al(1−x5−y5)Pから成るp型コンタクト層405を順次形成する。   On the substrate 400 made of n-type ZnSe, an n-type buffer layer 401 made of In (x1) Ga (y1) Al (1-x1-y1) P lattice-matched to the substrate 400, In (x2) Ga (y2) Al N-type cladding layer 402 made of (1-x2-y2) P, active layer 403 made of In (x3) Ga (y3) Al (1-x3-y3) P, In (x4) Ga (y4) Al (1 A p-type cladding layer 404 made of -x4-y4) P and a p-type contact layer 405 made of In (x5) Ga (y5) Al (1-x5-y5) P are sequentially formed.

さらに、n型ZnSe基板400上に、AuGeNiから成るn電極406を形成し、一部エッチング除去したp型コンタクト層405上にAuZnから成るp型電極407を形成する。   Further, an n-electrode 406 made of AuGeNi is formed on the n-type ZnSe substrate 400, and a p-type electrode 407 made of AuZn is formed on the p-type contact layer 405 partially removed by etching.

ここで、各層401〜405における組成比x1〜x5、y1〜y5は、n型ZnSe基板400に対して格子整合が可能な範囲で調整する必要がある。また、p型クラッド層404及びn型クラッド層402のバンドギャップは、活性層403のバンドギャップよりも大きく設定することで、ダブルヘテロ効果をより有効に得ることができる。   Here, it is necessary to adjust the composition ratios x1 to x5 and y1 to y5 in the respective layers 401 to 405 within a range in which lattice matching with the n-type ZnSe substrate 400 is possible. Further, by setting the band gaps of the p-type cladding layer 404 and the n-type cladding layer 402 to be larger than the band gap of the active layer 403, the double hetero effect can be obtained more effectively.

上記構成によれば、上記第3の実施の形態と同様に、p型コンタクト層405の表面を凹状にエッチング除去している。このため、活性層403で発光した光が、p型電極407下で反射されて端面から取り出すことができるので、取り出し効率が向上する。   According to the above configuration, the surface of the p-type contact layer 405 is etched away in a concave shape, as in the third embodiment. For this reason, the light emitted from the active layer 403 is reflected under the p-type electrode 407 and can be extracted from the end face, so that the extraction efficiency is improved.

また、素子の寸法に関し、従来の素子では一般に縦300μm×横300μmであった。本実施の形態では、縦100μm×横100μmとすることで、素子内部における光の吸収を減少させて、光取り出し効率を向上させることができる。具体的には、素子全体として光出力が約2倍に向上する。   Regarding the dimensions of the element, the conventional element is generally 300 μm long × 300 μm wide. In the present embodiment, by setting the length to 100 μm × 100 μm, light absorption inside the element can be reduced and light extraction efficiency can be improved. Specifically, the light output of the entire device is improved about twice.

活性層403の組成比x3、y3を変えることにより、赤色から緑色までの発光を実現することができる。また、素子の厚さが約数10オングストロームの量子井戸構造とすることで、ZnSe基板による応力の影響を少なくして長寿命化を達成することができる。   By changing the composition ratios x3 and y3 of the active layer 403, light emission from red to green can be realized. Further, by using a quantum well structure having an element thickness of about several tens of angstroms, it is possible to reduce the influence of stress caused by the ZnSe substrate and achieve a long life.

(5) 第5の実施の形態
図5に、本発明の第5の実施の形態の構成を示す。
(5) Fifth Embodiment FIG. 5 shows the configuration of the fifth embodiment of the present invention.

n型GaPからなる半導体基板500上に、In(xl)Ga(yl)Al(1−x1−y1)Pからなるn型バッファ層501、In(x2)Ga(y2)Al(1−x2−y2)Pからなるn型クラッド層502、In(x3)Ga(y3〉Al(1−x3−y3)Pからなる活性層503、In(x4)Ga(y4)Al(1−x4−y4)PからなるP型クラッド層504,In(x5)Ga(y5)Al(1−x5−y5)PからなるP型コンタクト層505を順次形成する。   On a semiconductor substrate 500 made of n-type GaP, an n-type buffer layer 501 made of In (xl) Ga (yl) Al (1-x1-y1) P, In (x2) Ga (y2) Al (1-x2- y2) n-type cladding layer 502 made of P, active layer 503 made of In (x3) Ga (y3> Al (1-x3-y3) P, In (x4) Ga (y4) Al (1-x4-y4) A P-type cladding layer 504 made of P, and a P-type contact layer 505 made of In (x5) Ga (y5) Al (1-x5-y5) P are sequentially formed.

n型GaP基板500上に、AuGeNiからなるn型電極506、P型コンタクト層505上にAuZnからなるP型電極507を形成する。   An n-type electrode 506 made of AuGeNi is formed on the n-type GaP substrate 500, and a P-type electrode 507 made of AuZn is formed on the P-type contact layer 505.

ここで、xa+ya<1で、0<=xa、ya<=1、aは1〜5である。   Here, xa + ya <1, 0 <= xa, ya <= 1, and a is 1-5.

そして、素子形状として、図5に示されたように表面が八角形である八角柱に加工されている。これにより、従来の素子のような表面が四角である四角柱の場合において四隅に放射された光も、この四隅の部分が切断された形状となっていることから、全反射されることなく外部へ取り出すことができる。   And as an element shape, as shown in FIG. 5, the surface is processed into an octagonal prism having an octagonal shape. As a result, the light emitted to the four corners in the case of a quadrangular prism having a square surface as in the conventional element is also formed in a shape in which the four corners are cut off, so that the external light is not totally reflected. Can be taken out.

ここで、素子形状は八角形に限らず、5角形以上であればよい。角数が多いほど光の取り出し効率は向上する。さらに、素子形状が、表面が円形である円柱になると、さらに光の取り出し効率が向上する。   Here, the element shape is not limited to an octagon but may be a pentagon or more. As the number of corners increases, the light extraction efficiency improves. Furthermore, when the element shape is a cylinder having a circular surface, the light extraction efficiency is further improved.

クラッド層502及び504と、コンタクト層505の組成は、活性層503のバンドギャップより大きくなるように調整することで、内部吸収がない構造が実現される。また、活性層503の組成を変えることで赤色から緑色まで発光が実現可能である。   By adjusting the composition of the cladding layers 502 and 504 and the contact layer 505 to be larger than the band gap of the active layer 503, a structure without internal absorption is realized. Further, light emission from red to green can be realized by changing the composition of the active layer 503.

さらに、厚さ数10オングストロームからなる量子井戸層を用いた単一量子井戸構造、多重量子井戸構造とすることで、発光効率の向上と長寿命とを実現することができる。   Further, by using a single quantum well structure or a multiple quantum well structure using a quantum well layer having a thickness of several tens of angstroms, it is possible to realize an improvement in light emission efficiency and a long lifetime.

(6) 第6の実施の形態
図6に、本発明の第6の実施の形態を示す。
(6) Sixth Embodiment FIG. 6 shows a sixth embodiment of the present invention.

n型GaNからなる基板600上に、In(xl)Ga(y1)Al(1−xトyl)Nからなるn型バッファ層601、In(x2)Ga(y2)A1(1−x2−y2)Nからなるn型クラッド層602、In(x3)Ga(y3)A1(1−x3−y3)Nからなる活性層603、In(x4)Ga(y4)A1(1−x4−y4)NからなるP型クラッド層604、In(x5)Ga(y5)A1(1−x5−y5)NからなるP型コンタクト層605を順次形成する。   An n-type buffer layer 601 made of In (xl) Ga (y1) Al (1-xtoyl) N, In (x2) Ga (y2) A1 (1-x2-y2) on a substrate 600 made of n-type GaN. N-type cladding layer 602 made of N, active layer 603 made of In (x3) Ga (y3) A1 (1-x3-y3) N, In (x4) Ga (y4) A1 (1-x4-y4) N A P-type cladding layer 604 made of InP and a P-type contact layer 605 made of In (x5) Ga (y5) A1 (1-x5-y5) N are sequentially formed.

n型GaN基板600上に、TiAuからなるn型電極606、P型コンタクト層605上にNiAuからなるP型電極607を形成する。   An n-type electrode 606 made of TiAu is formed on the n-type GaN substrate 600, and a P-type electrode 607 made of NiAu is formed on the P-type contact layer 605.

ここで、xa+ya<=1で、0<=xa、ya<=1、aは1〜5である。   Here, xa + ya <= 1, 0 <= xa, ya <= 1, and a is 1-5.

そして、図6に示されたように、素子形状を、表面が八角形である八角柱に加工したことにより、光取り出し効率が向上する。素子形状は八角形に限らず、5角形以上の多角形であればよく、さらに円柱にすることで光取り出し効率が向上する。   Then, as shown in FIG. 6, the light extraction efficiency is improved by processing the element shape into an octagonal prism whose surface is an octagon. The element shape is not limited to an octagon, and may be a polygon that is a pentagon or more. Further, the light extraction efficiency is improved by using a cylindrical shape.

クラッド層602及ぴ604とコンタクト層605の組成は、活性層603のバンドギャップより大きくなるように調整することで、内部吸収がない構造が実現できる。   By adjusting the composition of the cladding layers 602 and 604 and the contact layer 605 to be larger than the band gap of the active layer 603, a structure without internal absorption can be realized.

また、活性層603の組成を変えることで紫外から赤色まで発光が実現可能となる。   Further, by changing the composition of the active layer 603, light emission from ultraviolet to red can be realized.

さらに、厚さ数10Aからなる量子井戸層を用いた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることで、発光効率の向上と長寿命が実現できる。   Furthermore, by using a single quantum well structure or a multiple quantum well structure using a quantum well layer having a thickness of several tens of amperes, it is possible to improve the light emission efficiency and achieve a long lifetime.

(7) 第7の実施の形態
ところで、近年いわゆるフォトニクス結晶が実用化されつつある。フォトニクス結晶とは、媒質に周期的な屈折率分布を設けたものであって、2次元・3次元となるにつれてその効果が増大し、特徴的な光学特性を示す。
(7) Seventh Embodiment By the way, so-called photonic crystals have been put into practical use in recent years. The photonic crystal is a medium in which a periodic refractive index distribution is provided, and its effect increases as it becomes two-dimensional or three-dimensional, and exhibits characteristic optical characteristics.

フォトニクス結晶の特徴は、バンドギャップの存在に起因する。バンドギャップ中では光の状態が存在しないため、バンドギャップに相当する光子エネルギを持つ光は、この結晶中に存在することができない。そこで、外から結晶に入射した光は反射されることになる。また、結晶中に欠陥を線状に導入すると、そこには光子の存在が許される。このため、光閉じ込め効果や導波路が実現される。   The characteristics of photonic crystals are due to the existence of a band gap. Since there is no light state in the band gap, light having photon energy corresponding to the band gap cannot exist in the crystal. Therefore, light incident on the crystal from the outside is reflected. In addition, when defects are introduced into the crystal in a linear form, photons are allowed to exist there. For this reason, an optical confinement effect and a waveguide are realized.

フォトニクス結晶の一例としては、ウェーハ接着技術を用いたものとしてが野田等の以下の文献に開示されている。   An example of a photonic crystal is disclosed in the following literature by Noda et al. Using a wafer bonding technique.

電子情報通信学会誌、1999年3月、第232〜241頁
図18に、その製造方法を工程別に示す。図18(a)に示されたように、GaAs基板1200上に、AlGaAs層1201、GaAs層1202を形成する。
The Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, March 1999, pp. 232 to 241 FIG. As shown in FIG. 18A, an AlGaAs layer 1201 and a GaAs layer 1202 are formed on a GaAs substrate 1200.

図18(b)に示されたように、GaAs層1202をパターニングし、格子状に加工する。   As shown in FIG. 18B, the GaAs layer 1202 is patterned and processed into a lattice shape.

このような加工を施した基板と、同じ構成を有するGaAs基板1210、AlGaAs層1211、GaAs層1212から成る基板とを用意し、図18(c)に示されたように格子状のGaAs層1202とGaAs層1212とが直交するように位置あわせしながら融着する。   A substrate subjected to such processing and a substrate composed of a GaAs substrate 1210, an AlGaAs layer 1211, and a GaAs layer 1212 having the same configuration are prepared, and a lattice-shaped GaAs layer 1202 as shown in FIG. And GaAs layer 1212 are fused while being aligned so as to be orthogonal to each other.

そして、図18(d)に示されたように、一方の基板1210及びAlGaAs層1211を選択エッチャントで除去する。   Then, as shown in FIG. 18D, the one substrate 1210 and the AlGaAs layer 1211 are removed with a selective etchant.

以上の図18(a)〜図18(d)の工程をさらに繰り返すことで、図18(e)に示されたように、GaAs系半導体材料と空気とから成る回析格子を有するフォトニクス結晶を作製する。ここで、互いに平行する一つおきの回折格子は、発光する光の半周期分位相がずれている必要がある。   18 (a) to 18 (d) are further repeated to form a photonic crystal having a diffraction grating composed of a GaAs-based semiconductor material and air, as shown in FIG. 18 (e). Make it. Here, every other diffraction grating parallel to each other needs to be out of phase by a half period of the emitted light.

このようなフォトニクス結晶を用いた本発明の第7の実施の形態を、図7を用いて説明する。   A seventh embodiment of the present invention using such a photonic crystal will be described with reference to FIG.

図7(a)に示されたように、p−GaAs基板700上に、MOCVD法によりn−GaAsバッファ層701、p−GaNコンタクト層712、p−InGaAlPクラッド層702、InGaAlP活性層703、n−lnGaAlPクラッド層704を順次結晶成長させる。   As shown in FIG. 7A, an n-GaAs buffer layer 701, a p-GaN contact layer 712, a p-InGaAlP cladding layer 702, an InGaAlP active layer 703, n, and the like are formed on a p-GaAs substrate 700 by MOCVD. The −lnGaAlP clad layer 704 is sequentially crystal-grown.

これとは別に、上述した工程を経てフォトニクス結晶705を作製し、n−lnGaAlPクラッド層704上に融着させる。フォトニクス結晶705上に、n−GaAs層706を形成する。   Apart from this, the photonic crystal 705 is manufactured through the above-described steps, and is fused on the n-lnGaAlP cladding layer 704. An n-GaAs layer 706 is formed on the photonic crystal 705.

p−GaAs基板700及びn−GaAsバッファ層701を除去する。さらに、図7(b)のように、n−GaAs層706上にn電極708を形成し、p−lnGaAlP層703上にp型透明電極709を形成する。さらに、p型透明電極709の一部を除去して、ブロック層711を形成し、p型透明電極709からブロック層711にかけてp−電極パッド710を形成する。   The p-GaAs substrate 700 and the n-GaAs buffer layer 701 are removed. Further, as shown in FIG. 7B, an n-electrode 708 is formed on the n-GaAs layer 706 and a p-type transparent electrode 709 is formed on the p-lnGaAlP layer 703. Further, a part of the p-type transparent electrode 709 is removed to form a block layer 711, and a p-electrode pad 710 is formed from the p-type transparent electrode 709 to the block layer 711.

この構成により、p−電極パッド710から注入された電流がp型透明電極709で拡げられ、活性層703に注入されて発光した光がフォトニクス結晶705で反射され、p型透明電極709を通して光が取り出される。   With this configuration, the current injected from the p-electrode pad 710 is spread by the p-type transparent electrode 709, the light emitted by being injected into the active layer 703 is reflected by the photonic crystal 705, and the light is transmitted through the p-type transparent electrode 709. It is taken out.

フォトニクス結晶709では90%以上の光が反射される。これにより、電流値が20mAのときに光出力として8mW、発光波長として630nmが得られる。この値は、図17に示された従来の素子の約2倍の値であり、光取り出し効率が大幅に向上している。   The photonic crystal 709 reflects 90% or more of light. As a result, when the current value is 20 mA, an optical output of 8 mW and an emission wavelength of 630 nm are obtained. This value is about twice that of the conventional device shown in FIG. 17, and the light extraction efficiency is greatly improved.

(8) 第8の実施の形態
本発明の第8の実施の形態による素子の構成を、図8を用いて説明する。
(8) Eighth Embodiment The configuration of an element according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施の形態は、貫通転位を有するフォトニクス結晶を、光取り出し面に形成したGaN系化合物半導体発光素子に相当する。   This embodiment corresponds to a GaN-based compound semiconductor light emitting device in which a photonic crystal having threading dislocations is formed on a light extraction surface.

サファイア基板801上に、GaNバッファ層(図示せず)、n型GaN層802、n型AlGaNクラッド層803、lnGaN活性層804、p−AlGaNクラッド層805、p−GaNコンタクト層809を順次結晶成長させている。   A GaN buffer layer (not shown), an n-type GaN layer 802, an n-type AlGaN cladding layer 803, an lnGaN active layer 804, a p-AlGaN cladding layer 805, and a p-GaN contact layer 809 are sequentially grown on the sapphire substrate 801. I am letting.

さらに、p−AlGaNクラッド層805、lnGaN活性層804及びn型AlGaN層803の一部をエッチングにより除去し、n型GaN層802の表面を露出させる。p−GaNコンタクト層809上にはp側電極及びボンディング電極(透明である必要はない)806を形成し、さらにn型GaN層802上にn側電極807を形成する。   Further, the p-AlGaN cladding layer 805, the lnGaN active layer 804, and the n-type AlGaN layer 803 are partially removed by etching to expose the surface of the n-type GaN layer 802. A p-side electrode and a bonding electrode (not necessarily transparent) 806 are formed on the p-GaN contact layer 809, and an n-side electrode 807 is further formed on the n-type GaN layer 802.

これとは別に、サファイア基板上に、例えばGaN等からなるフォトニクス結晶を作製しておく。ここで、サファイア基板上のGaNには、多くの貫通転位が存在する。このようなフォトニクス結晶808とサファイア基板801とを融着させる。この場合、サファイア基板801が透明であるので発光した光は基板801に吸収されない。   Separately from this, a photonic crystal made of, for example, GaN is prepared on a sapphire substrate. Here, many threading dislocations exist in GaN on the sapphire substrate. Such a photonic crystal 808 and the sapphire substrate 801 are fused. In this case, since the sapphire substrate 801 is transparent, the emitted light is not absorbed by the substrate 801.

このような構造によれば、p側電極806から流された電流は、p型GaNコンタクト層809からlnGaN発光層804に電流が注入されて発光し、その光はフォトニクス結晶808を通して素子の外部に取り出される。   According to such a structure, the current flown from the p-side electrode 806 is emitted by injecting current from the p-type GaN contact layer 809 to the lnGaN light-emitting layer 804, and the light is emitted outside the device through the photonic crystal 808. It is taken out.

フォトニクス結晶808は、上述したように多くの貫通転位を有する。このため、上記第7の実施の形態におけるフォトニクス結晶706のように光を反射するのではなく、貫通転位に沿って光が進み、チップ外に光が効率良く取り出される。このフォトニクス結晶808はフィルタとしても機能し、より波長半値幅の狭い単色性の高い発光が得られる。   The photonic crystal 808 has many threading dislocations as described above. Therefore, instead of reflecting light as in the photonic crystal 706 in the seventh embodiment, the light travels along threading dislocations, and the light is efficiently extracted out of the chip. This photonic crystal 808 also functions as a filter, and light emission with a narrow monochromatic width and a high monochromaticity can be obtained.

(9) 第9の実施の形態
第9の実施の形態について、図9を用いて説明する。これはフォトニクス結晶を導入しない場合の一例に相当する。
(9) Ninth Embodiment A ninth embodiment will be described with reference to FIG. This corresponds to an example in which no photonic crystal is introduced.

本実施の形態は、GaN系化合物半導体発光素子であって、n−GaN基板901上にGaNバッファ層(図示せず)、n型GaNコンタクト層902、n型AlGaNクラッド層903、InGaN活性層904、p−AlGaNクラッド層905、p−GaNコンタクト層911を順次結晶成長し、p−GaNコンタクト層911、p−AlGaNクラッド層905、lnGaN活性層904及びn型AlGaNクラッド層903、n型GaNコンタクト層902の一部をエッチング除去してn型GaN層902の表面を露出している。   The present embodiment is a GaN-based compound semiconductor light emitting device, and includes a GaN buffer layer (not shown), an n-type GaN contact layer 902, an n-type AlGaN cladding layer 903, and an InGaN active layer 904 on an n-GaN substrate 901. , P-AlGaN cladding layer 905 and p-GaN contact layer 911 are sequentially grown, and p-GaN contact layer 911, p-AlGaN cladding layer 905, lnGaN active layer 904, n-type AlGaN cladding layer 903, and n-type GaN contact. A part of the layer 902 is removed by etching to expose the surface of the n-type GaN layer 902.

p型AlGaN層905上に、p側透明電極906を形成し、このp側透明電極906に隣接して電流阻止用の絶縁膜から成る電流ブロック層907を形成し、電流ブロック層907上に、p側透明電極906と接続されたp側ボンディング電極908を形成する。さらに、n型GaNコンタクト層902上にN側電極910を形成する。   A p-side transparent electrode 906 is formed on the p-type AlGaN layer 905, a current blocking layer 907 made of a current blocking insulating film is formed adjacent to the p-side transparent electrode 906, and on the current blocking layer 907, A p-side bonding electrode 908 connected to the p-side transparent electrode 906 is formed. Further, an N-side electrode 910 is formed on the n-type GaN contact layer 902.

ここで、n−GaN層902の界面に凹凸を形成した後、n−AlGaNクラッド層903を成長させて、屈折率に分布を持たせている。n−GaN層14の界面に凹凸を形成する方法として、例えば図10(a)〜図10(d)、あるいは図11(a)〜図11(c)に示された方法等を用いてもよい。   Here, after forming irregularities at the interface of the n-GaN layer 902, the n-AlGaN cladding layer 903 is grown to give a distribution in the refractive index. As a method of forming irregularities on the interface of the n-GaN layer 14, for example, the method shown in FIGS. 10A to 10D or FIGS. 11A to 11C may be used. Good.

図10に示された方法は、先ず図10(a)に示されたように、サファイア基板2000上に、GaNバッファ層2001、n型GaNコンタクト層2002を順次形成する。   In the method shown in FIG. 10, first, a GaN buffer layer 2001 and an n-type GaN contact layer 2002 are sequentially formed on a sapphire substrate 2000 as shown in FIG.

図10(b)のように、レジストを塗布して写真蝕刻法を用いてパターニングを行い、レジスト膜2003を形成する。   As shown in FIG. 10B, a resist is applied and patterning is performed using a photolithography method to form a resist film 2003.

図10(c)のように、レジスト膜2003をマスクとしてn型GaNコンタクト層2002の表面に凹凸を形成する。   As shown in FIG. 10C, unevenness is formed on the surface of the n-type GaN contact layer 2002 using the resist film 2003 as a mask.

この後、図10(d)のように、p−AlGaNクラッド層2003を形成して表面を平坦化する。   Thereafter, as shown in FIG. 10D, a p-AlGaN cladding layer 2003 is formed to flatten the surface.

あるいは、図11に示された方法は、先ず図11(a)に示されたように、サファイア基板2100上に、GaNバッファ層2101、n型GaNコンタクト層2102を順次形成する。   Alternatively, in the method shown in FIG. 11, first, a GaN buffer layer 2101 and an n-type GaN contact layer 2102 are sequentially formed on a sapphire substrate 2100 as shown in FIG.

図11(b)のように、例えば反応性イオンエッチングの際のエッチングガスの流量比をBCl3:Cl2=1:1にすることにより、Cl2ガスの比を高くすると、n型GaNコンタクト層2102の表面に荒れが発生する。   As shown in FIG. 11B, for example, when the flow rate ratio of the etching gas in the reactive ion etching is set to BCl3: Cl2 = 1: 1, and the Cl2 gas ratio is increased, the n-type GaN contact layer 2102 Roughness occurs on the surface.

この後、図11(c)のように、p−AlGaNクラッド層2103を形成して表面を平坦化する。   Thereafter, as shown in FIG. 11C, a p-AlGaN cladding layer 2103 is formed to flatten the surface.

本実施の形態によれば、n−GaN層902の界面の凹凸が形成され、n−AlGaNクラッド層903との屈折率に分布が存在することにより、その界面において光が反射、散乱されるので、素子外部へ取り出される光が増加する。   According to the present embodiment, unevenness at the interface of the n-GaN layer 902 is formed, and the distribution of the refractive index with the n-AlGaN cladding layer 903 causes light to be reflected and scattered at the interface. The light extracted outside the device increases.

(10) 第10の実施の形態
第10の実施の形態に係わる素子を、図12を用いて説明する。図12(a)に示されるように、基板2200上に図示されていないバッファ層、クラッド層2201、活性層2202、クラッド層2203を順次形成し、基板2200の素子形成面と反対側の面上にレジスト膜2204を形成する。
(10) Tenth Embodiment An element according to a tenth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12A, a buffer layer, a clad layer 2201, an active layer 2202, and a clad layer 2203 (not shown) are sequentially formed on the substrate 2200, and on the surface opposite to the element formation surface of the substrate 2200. Then, a resist film 2204 is formed.

図12(b)に示されるように、レジスト膜2204を加熱すると、エッジ部分にだれが生じる。   As shown in FIG. 12B, when the resist film 2204 is heated, dripping occurs at the edge portion.

図12(c)に示されるように、レジスト膜2204をマスクとしてイオンミリング法によりエッチングすると、レジスト膜2204のだれに応じた形状に半導体基板2200のエッジ部分が加工される。   As shown in FIG. 12C, when the resist film 2204 is used as a mask and etching is performed by an ion milling method, the edge portion of the semiconductor substrate 2200 is processed into a shape corresponding to the resist film 2204.

図12(d)のように、基板2200に反射率の高いフォトニクス結晶層2204を溶着する。   As shown in FIG. 12D, a photonic crystal layer 2204 with high reflectivity is welded to the substrate 2200.

本実施の形態によれば、図12(d)において矢印により図示されたように、活性層2202から発光した光が、基板2200のエッチングされた部分において様々な角度に反射されるので、光の取り出し効率が向上し、発光強度が高くなる。   According to this embodiment, as illustrated by arrows in FIG. 12D, light emitted from the active layer 2202 is reflected at various angles on the etched portion of the substrate 2200. The extraction efficiency is improved and the emission intensity is increased.

(11) 第11の実施の形態
フォトニクス結晶上に、サファイア基板上に形成した発光素子と同様であって発光波長の異なる発光素子を3つ形成することで、3波長で発光する発光素子が実現される。
(11) Eleventh Embodiment By forming three light emitting elements having the same emission wavelength as the light emitting elements formed on the sapphire substrate on the photonic crystal, a light emitting element that emits light at three wavelengths is realized. Is done.

図13に示されたように、フォトニクス結晶層2300の一方の面上に青色発光素子2302、緑色発光素子2303を形成し、他方の面上に赤色発光素子2301を形成する。   As shown in FIG. 13, a blue light emitting element 2302 and a green light emitting element 2303 are formed on one surface of the photonic crystal layer 2300, and a red light emitting element 2301 is formed on the other surface.

青色発光素子2302及び緑色発光素子2303からの短波長の光が、フォトニクス結晶層2300を通過して赤色発光素子2301の活性層を光励起して発光させてしまわないように、短波長領域の光に対して反射率の高いフォトニクス結晶層2300を設け、その裏面側に長波長の光を発光する赤色発光素子2301を融着させている。これにより、青色、緑色及び赤色の光が混色し、白色が得られる。   Short-wavelength light from the blue light-emitting element 2302 and the green light-emitting element 2303 passes through the photonic crystal layer 2300 so that the active layer of the red light-emitting element 2301 is not light-excited to emit light. On the other hand, a photonic crystal layer 2300 having a high reflectance is provided, and a red light emitting element 2301 that emits light having a long wavelength is fused to the back surface thereof. Thereby, blue, green, and red light are mixed and white is obtained.

ここで、複数の発光素子の色の組合せは必要に応じて様々に変えることが可能であり、これに応じて混色された色も変化する。   Here, the combination of the colors of the plurality of light emitting elements can be variously changed as necessary, and the mixed color changes accordingly.

(12) 第12の実施の形態
本発明の第12の実施の形態について、図14を用いて説明する。本実施の形態は、GaN系のRC−LED(Resonance Cavity LED)である。GaN系の透明な半導体基板2400上に、n−GaNバッファ層2401、AlGaN/GaNから成る中程度の反射率を有するDBR(Distributed Bragg Reflector)層2402を形成し、さらにInGaN−多重量子井戸構造(MQW)活性層2403、p−AlGaNクラッド層2404、p−InGaN接着層2405を形成する。
(12) Twelfth Embodiment A twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is a GaN-based RC-LED (Resonance Cavity LED). On a GaN-based transparent semiconductor substrate 2400, an n-GaN buffer layer 2401, a DBR (Distributed Bragg Reflector) layer 2402 made of AlGaN / GaN and having a medium reflectivity are formed, and an InGaN-multiple quantum well structure ( MQW) active layer 2403, p-AlGaN cladding layer 2404, and p-InGaN adhesion layer 2405 are formed.

さらに、別途準備した、高い反射率を有するフォトニクス結晶層2406を接着層2405を介してクラッド層2404に接着する。そして、フォトニクス結晶層2406の上面にp電極2407、半導体基板2400の上面にn電極2408を形成する。   Further, a separately prepared photonic crystal layer 2406 having a high reflectance is bonded to the clad layer 2404 through an adhesive layer 2405. Then, a p-electrode 2407 is formed on the upper surface of the photonic crystal layer 2406, and an n-electrode 2408 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 2400.

GaN系半導体材料を用いたのでは、高反射率を有するDBR層を得ることが困難である。そこで、フォトニクス結晶層2406を導入することで、高い光取り出し効率を実現することができる。   If a GaN-based semiconductor material is used, it is difficult to obtain a DBR layer having a high reflectivity. Thus, by introducing the photonic crystal layer 2406, high light extraction efficiency can be realized.

ここで、各層の材料は上記材料に限定されず、GaN系の他の半導体材料であってもよく、あるいはGaAs系の半導体材料等を用いてもよい。但し、GaAs系材料を用いた場合は、GaAsが発光した光を吸収してしまうため、基板を除去して発光層をGaP基板等に融着させる必要がある。   Here, the material of each layer is not limited to the above materials, and may be other GaN-based semiconductor materials, or GaAs-based semiconductor materials. However, when a GaAs-based material is used, the light emitted by GaAs is absorbed, so it is necessary to remove the substrate and fuse the light-emitting layer to a GaP substrate or the like.

本実施の形態による素子は、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)に適用することもできる。   The element according to the present embodiment can also be applied to a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser).

次に、GaN系フォトニクス結晶の形成方法を図15を用いて説明する。   Next, a method for forming a GaN-based photonic crystal will be described with reference to FIG.

図15(a)に示されたように、GaN基板2500上に、バッファ層2501、InxAlyGa(1−x−y)N(0≦x、y≦1)層2502を形成する。   As shown in FIG. 15A, the buffer layer 2501 and the InxAlyGa (1-xy) N (0 ≦ x, y ≦ 1) layer 2502 are formed on the GaN substrate 2500.

図15(b)に示されたように、InxAlyGa(1−x−y)N層2502をパターニングし、格子状に加工する。   As shown in FIG. 15B, the InxAlyGa (1-xy) N layer 2502 is patterned and processed into a lattice shape.

このような加工を施した基板と、同じ構成を有するGaN基板2600、バッファ層2601、InxAlyGa(1−x−y)N層2602から成る基板とを用意し、図15(c)に示されたように格子状の層2502と層2602とが直交するように位置あわせしながら融着する。   A substrate that has been subjected to such processing and a substrate composed of a GaN substrate 2600 having the same configuration, a buffer layer 2601, and an InxAlyGa (1-xy) N layer 2602 are prepared, as shown in FIG. Thus, the lattice-like layer 2502 and the layer 2602 are fused while being aligned so as to be orthogonal to each other.

そして、図15(d)に示されたように、一方の基板2600をレーザ光照射によって剥離する。   Then, as shown in FIG. 15D, one substrate 2600 is peeled off by laser light irradiation.

さらに、図15(e)のように、反応性イオンエッチングによりバッファ層2601を除去する。   Further, as shown in FIG. 15E, the buffer layer 2601 is removed by reactive ion etching.

以上の図15(a)〜図15(e)の工程をさらに繰り返すことで、回析格子を有するフォトニクス結晶を作製する。ここで、互いに平行する一つおきの回折格子は、発光する光の半周期分位相がずれている必要がある。   The photonic crystal having a diffraction lattice is produced by further repeating the steps shown in FIGS. 15A to 15E. Here, every other diffraction grating parallel to each other needs to be out of phase by a half period of the emitted light.

上述した第7〜第12の実施の形態によれば、化合物半導体発光素子の発光層の少なくとも一方の面に、フォトニクス結晶領域、あるいは所定の屈折率分布を有する領域を備えている。   According to the seventh to twelfth embodiments described above, the photonic crystal region or the region having a predetermined refractive index distribution is provided on at least one surface of the light emitting layer of the compound semiconductor light emitting device.

特に、フォトニクス結晶は、バンドギャップに対応した光が存在できないため、高反射膜として作用する。また垂直入射以外の成分に対しても、大きい反射率を有するため、反射層として導入することで光取り出し効率を向上させることができる。   In particular, the photonic crystal acts as a highly reflective film because there is no light corresponding to the band gap. Moreover, since it has a high reflectance with respect to components other than normal incidence, the light extraction efficiency can be improved by introducing it as a reflective layer.

あるいは、GaN系化合物半導体発光素子では、GaN層に多くの貫通転位が存在する。このような結晶を用いてフォトニクス結晶を作製すると、基板に融着したフォトニクス結晶には多くの貫通転位が存在する。このため、この転位に沿って光が進み、素子外部に光が効率良く取り出される。この場合のフォトニクス結晶は、フィルタとしても作用するので、波長半値幅の狭い単色性の高い発光が得られる。   Alternatively, in the GaN-based compound semiconductor light emitting device, many threading dislocations exist in the GaN layer. When a photonic crystal is manufactured using such a crystal, many threading dislocations exist in the photonic crystal fused to the substrate. For this reason, light advances along this dislocation, and light is efficiently extracted outside the device. Since the photonic crystal in this case also functions as a filter, light emission with high monochromaticity with a narrow wavelength half width can be obtained.

また、フォトニクス結晶上にサファイア基板上に形成した発光素子と発光波長の異なる発光素子を形成しておくことにより、2波長で発光する発光素子を得ることができる。   In addition, by forming a light emitting element having a light emission wavelength different from that of the light emitting element formed on the sapphire substrate on the photonic crystal, a light emitting element that emits light at two wavelengths can be obtained.

あるいは、半導体層の界面に凹凸を形成しておくことで、半導体層内部に屈折率分布が存在し、この界面において光が反射し散乱することにより、より効果的に素子外部に光を取り出すことができる。   Alternatively, by forming irregularities at the interface of the semiconductor layer, there is a refractive index distribution inside the semiconductor layer, and light is reflected and scattered at this interface, so that light can be extracted more effectively outside the device. Can do.

このような半導体層内部において屈折率に分布を持たせるには、屈折率の異なる半導体層を組み合わせることで実現してもよい。   Distribution of the refractive index inside such a semiconductor layer may be realized by combining semiconductor layers having different refractive indexes.

このように、屈折率分布を持たせた領域において、活性層から発光した光をチップ内でより多く反射させて光取り出し面側で光を取り出すことにより、光取り出し効率を大幅に向上させることが可能となり、高輝度化が実現される。   As described above, in the region having the refractive index distribution, the light extracted from the active layer is reflected more in the chip and the light is extracted on the light extraction surface side, thereby greatly improving the light extraction efficiency. It becomes possible to achieve high brightness.

また、高輝度化により、注入電流をより小さくすることができるため、素子の信頼性の向上にも寄与する。   In addition, the increased luminance can reduce the injected current, which contributes to the improvement of the reliability of the element.

本発明の第1の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。1 is a longitudinal sectional view showing a sectional structure of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 9th Embodiment of this invention. 同第9の実施の形態による半導体発光素子におけるGaN層の表面に凹凸を形成する方法を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the method of forming an unevenness | corrugation in the surface of the GaN layer in the semiconductor light-emitting device by the said 9th Embodiment. 同第9の実施の形態による半導体発光素子におけるGaN層の表面に凹凸を形成する他の方法を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the other method of forming an unevenness | corrugation in the surface of the GaN layer in the semiconductor light-emitting device by the said 9th Embodiment. 本発明の第10の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12の実施の形態による半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the semiconductor light-emitting device by the 12th Embodiment of this invention. GaNを用いたフォトニクス結晶の作製方法の手順を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the procedure of the manufacturing method of the photonics crystal using GaN. 従来の半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the conventional semiconductor light-emitting device. 従来の他の半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of the other conventional semiconductor light-emitting device. GaNを用いたフォトニクス結晶の作製方法の手順を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the procedure of the manufacturing method of the photonics crystal using GaN. 従来のさらに他の半導体発光素子の断面構造を示した縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which showed the cross-section of other conventional semiconductor light-emitting devices.

符号の説明Explanation of symbols

100 ZnSe基板
101 In(x1)Ga(y1)Al(1−x1−y1)Pからなるバッファ層
102 In(x2)Ga(y2)Al(1−x2−y2)Pからなるn型コンタクト層
103 In(x3)Ga(y3)Al(1−x3−y3)Pからなるn型クラッド層
104 In(x4)Ga(y4)Al(1−x4−y4)Pからなる活性層
105 In(x5)Ga(y5)Al(1−x5−y5)PからなるP型クラッド層
106 In(x6)Ga(y6)Al(1−x6−y6)PからなるP型コンタクト層
107 n型電極
108 p型電極
200 GaAs半導体基板
201 In(x1)Ga(y1)Al(1−x1−y1)Pからなるバッファ層
202 In(x2)Ga(y2)Al(1−x2−y2)Pからなるn型コンタクト層
203 In(x3)Ga(y3)Al(1−x3−y3)Pからなるn型クラッド層
204 In(x4)Ga(y4)Al(1−x4−y4)Pからなる活性層
205 In(x5)Ga(y5)Al(1−x5−y5)Pからなるp型クラッド層
206 In(x6)Ga(y6)AI(1−x6−y6)Pからなるp型コンタクト層
207 n型電極
208 p型電極
300 n型GaP基板
301 In(x1)Ga(y1)Al(1−x1−y1)Pからなるバッファ層
302 In(x3)Ga(y3)Al(1−x2−y2)Pからなるn型クラッド層
303 In(x4)Ga(y4)Al(1−x3−y3)Pからなる活性層
304 In(x5)Ga(y5)Al(1−x5−y5)Pからなるp型クラッド層
305 In(x6)Ga(y6)AI(1−x6−y6)Pからなるp型コンタクト層
306 n型電極
307 p型電極
308 光取り出し窓
400 ZnSe基板
401 n−InGaAlPバッファ層
402 n−InGaAlPクラッド層
403 InGaAlP活性層
404 p−InGaAlPクラッド層
405 P−InGaAlPコンタクト層
406 n型電極
407 p型電極
500 n型GaPからなる基板
501 In(x1)Ga(y1)Al(1−x1−y1)Pからなるn型バッファ層
502 In(x2)Ga(y2)Al(1−x2−y2)Pからなるn型クラッド層
503 In(x3)Ga(y3)Al(1−x3−y3)Pからなる活性層
504 In(x4)Ga(y4)Al(1−x4−y4)Pからなるp型クラッド層
505 In(x5)Ga(y5)Al(1−x5−y5)Pからなるp型コンタクト層
506 AuGeNiからなるn型電極
507 AuZnからなるp型電極
600 n型GaNからなる基板
601 In(xl)Ga(yl)Al(1−xl−y1)Nからなるn型バッファ層
602 In(x2)Ga(y2)A1(1−x2−y2)Nからなるn型クラッド層
603 In(x3)Ga(y3)A1(1−x3−y3)Nからなる活性層
604 In(x4)Ga(y4)A1(1−x4−y4)Nからなるp型クラッド層
605 In(x5)Ga(y5)A1(1−x5−y5〉Nからなるp型コンタクト層
606 TiAuからなるn型電極
607 NiAuからなるp型電極
700 p−GaAs基板
701 p−GaNバッファ層
702 p−lnGaAlPクラッド層
703 InAlGaP活性層
704 n−InGaA1Pクラッド層
705 フォトニクス結晶層
706 n−GaAs層
708 N電極
709 p透明電極
710 p電極パッド
711 ブロック層
712 p−GaNコンタクト層
801 サファイア基板
802 n−GaNコンタクト層
803 n−AlGaN層
804 InGaN活性層
805 p−A1GaNクラッド層
806 p電極パッド
807 N電極
808 フォトニクス結晶層
809 p−GaNコンタクト層
901 n−GaN基板
902 n−GaNコンタクト層
903 n−AlGaNクラッド層
904 InGaN活性層
905 p−AlGaNクラッド層
906 p透明電極
908 pボンディング電極パッド
909 凹凸が形成された屈折率分布層
910 n電極
911 p−GaNコンタクト層
2000 サファイア基板
2001 GaNバッファ層2001
2002 n型GaNコンタクト層
2003 レジスト膜
2100 サファイア基板
2101 GaNバッファ層
2102 n型GaNコンタクト層
2103 p−AlGaNクラッド層
2200 基板
2201 クラッド層
2202 活性層
2203 クラッド層
2204 レジスト膜
2300 フォトニクス結晶層
2301 赤色発光素子
2302 青色発光素子
2303 緑色発光素子
2400 半導体基板
2401 n−GaNバッファ層
2402 DBR層
2403 InGaN−多重量子井戸構造(MQW)活性層
2404 p−AlGaNクラッド層2404
2405 p−InGaN接着層
2406 フォトニクス結晶層
2407 p電極
2408 n電極
2500 GaN基板
2501 バッファ層
2502 InxAlyGa(1−x−y)N(0≦x、y、z≦1)層
2600 GaN基板
2601 バッファ層
2602 InxAlyGa(1−x−y)N層
100 ZnSe substrate 101 Buffer layer 102 made of In (x1) Ga (y1) Al (1-x1-y1) P n-type contact layer 103 made of In (x2) Ga (y2) Al (1-x2-y2) P N-type cladding layer 104 made of In (x3) Ga (y3) Al (1-x3-y3) P 104 active layer 105 In (x5) made of In (x4) Ga (y4) Al (1-x4-y4) P P-type cladding layer 106 made of Ga (y5) Al (1-x5-y5) P In-type contact layer 107 made of In (x6) Ga (y6) Al (1-x6-y6) P n-type electrode 108 p-type Electrode 200 GaAs semiconductor substrate 201 Buffer layer 202 made of In (x1) Ga (y1) Al (1-x1-y1) P 202 n-type core made of In (x2) Ga (y2) Al (1-x2-y2) P Tact layer 203 n-type cladding layer 204 made of In (x3) Ga (y3) Al (1-x3-y3) P 204 Active layer 205 In made of In (x4) Ga (y4) Al (1-x4-y4) P (X5) p-type cladding layer 206 made of Ga (y5) Al (1-x5-y5) P 206 p-type contact layer 207 made of In (x6) Ga (y6) AI (1-x6-y6) P n-type electrode 208 p-type electrode 300 n-type GaP substrate 301 buffer layer 302 made of In (x1) Ga (y1) Al (1-x1-y1) P 302 In (x3) Ga (y3) Al (1-x2-y2) P N-type cladding layer 303 active layer 304 made of In (x4) Ga (y4) Al (1-x3-y3) P 304 p-type cladding made of In (x5) Ga (y5) Al (1-x5-y5) P Layer 305 In x6) p-type contact layer 306 made of Ga (y6) AI (1-x6-y6) P n-type electrode 307 p-type electrode 308 light extraction window 400 ZnSe substrate 401 n-InGaAlP buffer layer 402 n-InGaAlP cladding layer 403 InGaAlP Active layer 404 p-InGaAlP cladding layer 405 P-InGaAlP contact layer 406 n-type electrode 407 p-type electrode 500 Substrate 501 made of n-type GaP n made of In (x1) Ga (y1) Al (1-x1-y1) P N-type cladding layer 503 made of In (x2) Ga (y2) Al (1-x2-y2) P Active layer 504 made of In (x3) Ga (y3) Al (1-x3-y3) P P-type cladding layer 505 I made of In (x4) Ga (y4) Al (1-x4-y4) P (X5) p-type contact layer 506 made of Ga (y5) Al (1-x5-y5) P n-type electrode 507 made of AuGeNi p-type electrode made of AuZn 600 substrate 601 made of n-type GaN In (xl) Ga ( yl) n-type buffer layer 602 made of Al (1-xl-y1) N n-type cladding layer 603 made of In (x2) Ga (y2) A1 (1-x2-y2) N 603 In (x3) Ga (y3) Active layer 604 made of A1 (1-x3-y3) N In-type cladding layer 605 In (x5) Ga (y5) A1 (1- (In (x4) Ga (y4) A1 (1-x4-y4) N) p-type contact layer 606 made of x5-y5> N n-type electrode 607 made of TiAu p-type electrode 700 made of NiAu p-GaAs substrate 701 p-GaN buffer layer 702 p-ln aAlP cladding layer 703 InAlGaP active layer 704 n-InGaA1P cladding layer 705 Photonic crystal layer 706 n-GaAs layer 708 N electrode 709 p transparent electrode 710 p electrode pad 711 Block layer 712 p-GaN contact layer 801 Sapphire substrate 802 n-GaN contact Layer 803 n-AlGaN layer 804 InGaN active layer 805 p-A1 GaN cladding layer 806 p-electrode pad 807 N-electrode 808 photonics crystal layer 809 p-GaN contact layer 901 n-GaN substrate 902 n-GaN contact layer 903 n-AlGaN cladding layer 904 InGaN active layer 905 p-AlGaN cladding layer 906 p transparent electrode 908 p bonding electrode pad 909 Refractive index distribution layer 910 with unevenness formed n electrode 911 p GaN contact layer 2000 sapphire substrate 2001 GaN buffer layer 2001
2002 n-type GaN contact layer 2003 resist film 2100 sapphire substrate 2101 GaN buffer layer 2102 n-type GaN contact layer 2103 p-AlGaN cladding layer 2200 substrate 2201 cladding layer 2202 active layer 2203 cladding layer 2204 resist film 2300 photonics crystal layer 2301 red light emitting element 2302 Blue light emitting element 2303 Green light emitting element 2400 Semiconductor substrate 2401 n-GaN buffer layer 2402 DBR layer 2403 InGaN-multi-quantum well structure (MQW) active layer 2404 p-AlGaN cladding layer 2404
2405 p-InGaN adhesion layer 2406 photonic crystal layer 2407 p-electrode 2408 n-electrode 2500 GaN substrate 2501 buffer layer 2502 InxAlyGa (1-xy) N (0 ≦ x, y, z ≦ 1) layer 2600 GaN substrate 2601 buffer layer 2602 InxAlyGa (1-xy) N layer

Claims (2)

フォトニクス結晶と、
前記フォトニクス結晶の上に設けられた第1導電型の第1のコンタクト層と、
前記第1のコンタクト層の一部の領域上に設けられた第1の電極と、
前記第1のコンタクト層の他の部分の領域上に設けられた第1導電型の第1のクラッド層と、
前記第1のクラッド層の上に設けられた活性層と、
前記活性層の上に設けられた第2導電型の第2のクラッド層と、
前記第2のクラッド層の上に設けられた第2導電型の第2のコンタクト層と、
前記第2のコンタクト層の上に設けられた第2の電極と、
を備え、
前記活性層から発光した光が、前記フォトニクス結晶を通して外部に取り出されることを特徴とする半導体発光素子。
Photonics crystals,
A first contact layer of a first conductivity type provided on the photonic crystal;
A first electrode provided on a partial region of the first contact layer;
A first cladding layer of a first conductivity type provided on a region of another part of the first contact layer;
An active layer provided on the first cladding layer;
A second conductivity type second cladding layer provided on the active layer;
A second contact layer of a second conductivity type provided on the second cladding layer;
A second electrode provided on the second contact layer;
With
A semiconductor light-emitting element, wherein light emitted from the active layer is extracted outside through the photonic crystal.
前記フォトニクス結晶と前記第1のコンタクト層との間に設けられた透明性を有する基板をさらに備え、
前記活性層から発光した光が、前記基板、前記フォトニクス結晶を通して外部に取り出されることを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
A transparent substrate provided between the photonic crystal and the first contact layer;
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein light emitted from the active layer is extracted outside through the substrate and the photonic crystal.
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