JP2003174191A5 - - Google Patents

Claims (25)

1. 主面を有する基板と、前記基板の主面上に形成された、発光層を含む半導体多層膜と、前記半導体多層膜の前記基板と反対側の光取り出し面側に設けられた複数の錐体状の突起物とを具備してなる面発光型の半導体発光素子であって、
   前記複数の突起物における底面と側面との交差角度は、３０度以上で７０度以下に設定されていることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記半導体多層膜は活性層をクラッド層で挟んだダブルへテロ構造部を有し、このダブルへテロ構造部の前記基板と反対側のクラッド層上に透明電極が形成され、前記突起物は前記透明電極の直下のクラッド層の表面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
3. 前記半導体多層膜は活性層をクラッド層で挟んだダブルへテロ構造部を有し、このダブルへテロ構造部の前記基板と反対側のクラッド層上に電流拡散層が形成されたものであり、前記突起物は前記電流拡散層の表面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
4. 前記活性層はＩｎＧａＡｌＰであり、前記クラッド層はＩｎＡｌＰであることを特徴とする請求項２又は３記載の半導体発光素子。
5. 前記突起物は、円錐又は角錐であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体発光素子。
6. 前記光取り出し面側における前記突起物の占有面積の割合は、５０％以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体発光素子。
7. 前記突起物は周期的に設けられており、周期は０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体発光素子。
8. 前記突起物は、その９０％以上が前記交差角度３０度以上７０度以下を満足するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体発光素子。
9. 主面を有する基板と、前記基板の主面上に形成された、発光層を含む半導体多層膜とを具備してなる半導体発光素子であって、
   前記半導体多層膜の前記基板と反対側の光取り出し面が多数の凹凸形状を有するように粗面加工され、この粗面加工された面における各凹凸の頂部と底部との距離（凹凸の高さ）は、５０ｎｍ以上で且つ前記発光層における発光波長λ以下に設定され、前記凹凸の周期は０．５λ以下に設定されていることを特徴とする半導体発光素子。
10. 主面を有する基板と、前記基板の主面上に形成された、発光層を含む半導体多層膜と、前記半導体多層膜の前記基板と反対側の光取り出し面側に設けられ、表面が複数の凹凸形状を有するように粗面加工された反射防止膜とを具備してなる半導体発光素子であって、
    前記反射防止膜の各凹凸における頂部と底部との距離（凹凸の高さ）は、５０ｎｍ以上で且つ前記発光層における発光波長λ以下に設定され、前記凹凸の周期は０．５λ以下に設定されていることを特徴とする半導体発光素子。
11. 主面を有する基板と、前記基板の主面上に形成された、発光層を含む半導体多層膜と、前記半導体多層膜の前記基板と反対側の光取り出し面側に部分的に形成された第１の電極と、前記半導体多層膜の光取り出し面側に前記第１の電極を除く部分に設けられ、表面が多数の凹凸形状を有するように粗面加工された反射防止膜と、前記基板の裏面側の全面に形成された第２の電極とを具備してなる半導体発光素子であって、
    前記反射防止膜の凹凸における頂部と底部との距離（凹凸の高さ）は、５０ｎｍ以上で且つ前記発光層における発光波長λ以下に設定され、前記凹凸の周期は０．５λ以下に設定されていることを特徴とする半導体発光素子。
12. 前記半導体多層膜は活性層をクラッド層で挟んだダブルへテロ構造部を有し、このダブルへテロ構造部の前記基板と反対側のクラッド層上に透明電極が形成され、前記透明電極の直下のクラッド層の表面が粗面加工されていることを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子。
13. 前記半導体多層膜は活性層をクラッド層で挟んだダブルへテロ構造部を有し、このダブルへテロ構造部の前記基板と反対側のクラッド層上に電流拡散層が形成されたものであり、前記電流拡散層の表面が粗面加工されていることを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子。
14. 前記半導体多層膜は活性層をクラッド層で挟んだダブルへテロ構造部を有し、このダブルへテロ構造部の基板と反対側のクラッド層上に電流拡散層が形成されていることを特徴とする請求項１０記載の半導体発光素子。
15. 前記半導体多層膜は活性層をクラッド層で挟んだダブルへテロ構造部を有し、このダブルへテロ構造部の前記基板と反対側のクラッド層上に電流拡散層が形成されたものであり、前記第１の電極及び反射防止膜は前記電流拡散層の表面に形成されていることを特徴とする請求項１１記載の半導体発光素子。
16. 前記活性層はＩｎＧａＡｌＰであり、前記クラッド層はＩｎＡｌＰであることを特徴とする請求項１２〜１５の何れかに記載の半導体発光素子。
17. 前記反射防止膜の屈折率は、前記半導体多層膜の光取り出し面側に充填する透明樹脂よりも高く、且つ前記半導体多層膜の最上層よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１０又は１１記載の半導体発光素子。
18. 第１導電型の化合物半導体基板と、前記基板上に第１導電型のクラッド層，活性層，及び第２導電型のクラッド層を形成してなるダブルへテロ構造部と、前記ダブルへテロ構造部の第２導電型クラッド層上に形成された第２導電型の電流拡散層と、前記電流拡散層上に形成された第２導電型のコンタクト層と、前記コンタクト層上に選択的に形成された上部電極と、前記基板の裏面側に形成された下部電極と、前記コンタクト層上で前記電極が形成されてない部分に形成された反射防止膜とを具備してなる半導体発光素子であって、
    前記反射防止膜の表面は多数の凹凸を有する形状に粗面加工され、粗面加工による凹凸における頂部と底部との距離（凹凸の高さ）は、５０ｎｍ以上で且つ前記発光層における発光波長λ以下に設定され、前記凹凸の周期は０．５λ以下に設定されていることを特徴とする半導体発光素子。
19. 請求項１記載の半導体発光素子を製造する方法であって、
    前記半導体多層膜の光取り出し面側に位置しＶ族元素としてＰを含む層を成長する際に、成長時のＰＨ3 分圧を１〜２０Ｐａに設定し、成長表面に前記突起物を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
20. 請求項１記載の半導体発光素子を製造する方法であって、
    前記半導体多層膜の光取り出し面側に位置する所定の層を、先端角が１２０度以下のグラインダーでランダム方向に表面を荒らすことにより、前記突起物を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
21. 請求項１記載の半導体発光素子を製造する方法であって、
    前記半導体多層膜の光取り出し面側に位置しＶ族元素としてＰを含む層を、該層のＶ族元素とは異なるＶ族元素と水素ガスを用いてアニールすることにより、前記突起物を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
22. 請求項１０又は１１記載の半導体発光素子を製造する方法であって、
    前記反射防止膜の形成に際して、該反射防止膜を塗布形成した後に、凹凸を有する金型でプレス加工することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
23. 請求項１０又は１１記載の半導体発光素子を製造する方法であって、
    前記反射防止膜の形成に際して、該反射防止膜を成膜した後に、グラインダーでランダム方向に表面を荒らすことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
24. 第１導電型の化合物半導体基板上に、活性層を第１導電型のクラッド層及び第２導電型のクラッド層で挟んだダブルへテロ構造部を形成する工程と、前記ダブルへテロ構造部の第２導電型クラッド層上に第２導電型の電流拡散層を形成する工程と、前記電流拡散層上に第２導電型のコンタクト層を形成する工程と、前記コンタクト層上に表面ラフネス（ＰＶ値（max-min））が前記発光層における発光波長以下に設定された反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜を一部除去して露出された前記コンタクト層上に上部電極を形成する工程と、前記基板の裏面側に下部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
25. 前記凹凸の高さが２００ｎｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項９，１０，１１，１８の何れかに記載の半導体発光素子。