JP2002164575A - 窒化物半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーレーザプリンターやバーチャルリアリ
ティーなどに用いることができる、スポットサイズが小
さくかつ単一モードの発光が得られる発光ダイオードを
提供する。 【解決手段】 窒化ガリウム系化合物半導体層からなる
活性層の上にｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層からな
るｐ層を備えた発光ダイオードにおいて、ｐ層の上面の
一部を開口させる開口部を有する絶縁膜をｐ層を覆うよ
うに形成し、かつ開口部を介してｐ層とオーミック接触
する透明電極を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体（Ｉ
ｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ，０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ≦１）
よりなる発光ダイオード、特に微小光源として利用可能
な窒化物半導体発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、青色又は緑色の発光が可能な窒化
物半導体発光ダイオード（発光素子）が大型ディスプレ
イなどの光源として実用化されている。しかしながら、
これらの大型ディスプレイ用に実用化された発光ダイオ
ードは、例えば、バーチャル・リアリティーなどを対象
とした微小光源として用いる場合、光の広がりが大きく
特性的に十分満足できるものではない。

【０００３】そこで、微小光源としては、端面から光を
放射する端面発光型の発光ダイオードが検討されてい
る。この端面発光型の発光ダイオードは、通常、発光層
をワイドバンドギャップのｐ型及びｎ型半導体層で挟ん
だ半導体レーザ素子と同様の基本構造を有しており、窒
化物半導体端面発光型発光ダイオードでは、ＡｌＧａＮ
／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ分離閉じ込め型へテロ構造（ＳＣ
Ｈ）が用いられている。さらにこの端面発光型の発光ダ
イオードでは、発光層がストライプ状に形成され、その
ストライプ形状の端面に露出された発光層から光を放出
させる構造になっており、これによりスポットサイズの
小さい発光を可能にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
端面発光型発光ダイオードは、スポットサイズの小さい
光は得られるものの、発光層の端面だけではなく、発光
層より基板側に積層されたｎ型半導体層の端面からも光
が放出されるために、多モードの発光となり、ニァフィ
ールドが十分良好な単一スポットが得られないという問
題点があった。このために、従来の端面発光型発光ダイ
オードの発光は単一モードではないために、単一モード
の光を必要とする光情報処理分野などの微小光源として
は用いることができなかった。

【０００５】そこで、本発明は、カラーレーザプリンタ
ーやバーチャルリアリティーなどに用いることができ
る、スポットサイズが小さくかつ単一モードの発光が得
られる発光ダイオードを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係る窒化物半導体発光素子は、窒化ガリ
ウム系化合物半導体層からなる活性層の上にｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層からなるｐ層を備えた発光ダイ
オードにおいて、上記ｐ層の上面の一部を開口させる開
口部を有する絶縁膜が、上記ｐ層を覆うように形成さ
れ、かつ上記開口部を介して上記ｐ層とオーミック接触
する透明電極が形成されたことを特徴とする。このよう
に構成された本発明に係る窒化物半導体発光素子は、上
記透明電極を介して上記開口部直下に位置する活性層に
集中して電流を中入することができ、これにより、上記
開口部直下の活性層のみで発光させることができ、かつ
その発光した光を上記開口部を介して、該開口部の形状
に対応したスポット径の光を出射することができる。ま
た、本発明に係る窒化物半導体発光素子は、上記開口部
直下の活性層で発光した光が上記ｐ層を厚さ方向に伝播
して外部に出力されるので、端面発光素子に比較してｐ
層内を伝播する距離を極めて短くでき、単一モード発光
が可能である。

【０００７】また、本発明に係る窒化物半導体発光素子
では、上記絶縁膜の上にさらに、光を遮断する不透光膜
が形成されることが好ましい。

【０００８】また、本発明に係る窒化物半導体発光素子
では、上記ｐ層の一部に凸部が形成され、かつ上記開口
部が上記凸部の上面を開口させるように形成されること
が好ましく、これにより、上記開口部の直下の活性層に
より集中して電流を注入することができかつ発光した光
をより集光させて出射することができるので、発光出力
をより高くすることができる。

【０００９】また、本発明に係る窒化物半導体発光素子
では、上記絶縁膜の上に又は上記不透光膜上に、上記透
明電極に接続されたｐパッド電極が形成されていてもよ
い。

【００１０】さらに、本発明に係る窒化物半導体発光素
子は、上記活性層及び該活性層上に形成されたｐ層を基
板上に形成されたｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層か
らなるｎ層の一部の上に設けるようにし、その一部を除
くｎ層の上に該ｎ層にオーミック接触するｎ電極を形成
するようにして構成でき、この場合、均一な発光をさせ
るように、上記ｎ電極は上記透明電極を周りを囲むよう
に形成することが好ましい。

【００１１】またさらに、本発明に係る窒化物半導体発
光素子では、上記基板の下面に反射膜が形成されている
ことが好ましく、このようにするとより効果的に発光し
た光を出力することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る実施の形態の微小光源用の発光ダイオードについ
て説明する。図１は本実施の形態の発光ダイオードの平
面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線についての断面図
である。本実施の形態の発光ダイオードは、基板１上に
バッファ層２を介して形成された１又は２以上の窒化ガ
リウム系化合物半導体層からなるｎ層１０１と、そのｎ
層１０１の上に形成された活性層７と１又は２以上の窒
化ガリウム系化合物半導体層からなるｐ層１０２とを有
する発光ダイオードであって、以下のように構成された
ことを特徴としている。

【００１３】すなわち、本実施の形態の発光ダイオード
では、ｐ層１０２の上面の一部を開口させる開口部１０
ａを有する絶縁膜１０を、上記ｐ層１０２を実質的に覆
うように形成する。そして、絶縁膜１０に形成された開
口部１０ａを介してｐ層１０２とオーミック接触する透
明電極２１を形成する。このように構成することによ
り、本実施の形態の発光素子では、開口部１０ａを介し
て透明電極２１から開口部１０ａの直下に位置する活性
層７に集中して電流を注入することができ、電流が注入
された開口部１０ａの直下の活性層及びその近傍のみで
発光させることができる。また、本実施の形態の発光ダ
イオードでは、開口部１０ａを介してｐ層１０２とオー
ミック接触するｐ側のオーミック電極として透明電極２
１を用いているので、開口部１０ａの直下の活性層及び
その近傍で発光した光を透明電極２１を介して出射する
ことができる。

【００１４】ここで、本発明において、開口部１０ａの
径は、要求されるスポット径に対応して任意に設定する
ことができるが、良好な単一モードの光を得るために、
好ましくは０．５μｍ以上、２０μｍ以下に設定する。

【００１５】以上のように本実施の形態の発光素子で
は、開口部１０ａを有する絶縁膜１０により活性層７の
一部に制限して電流を注入し、かつ開口部１０ａの直下
の活性層及びその近傍で発光した光を開口部１０ａを介
して出射しているので、その開口部１０ａの形状に応じ
たスポットサイズの光を出射することができる。また、
従来の端面発光型の発光ダイオードでは、例えば、活性
層の端面から離れた位置で発光された光は活性層を面内
に広がるように導波されて出射されるので、単一モード
の光を得ることが困難であるが、本実施の形態の発光素
子では、活性層７で発光した光をｐ層１０２の厚さ方向
に出射しているので、活性層７で発光された光はｐ層内
を実質的に導波することなく外部に出射され、単一モー
ドの光を得ることができる。

【００１６】また、本実施の形態の発光ダイオードで
は、より好ましい形態として、図２に示すようにｐ層１
０２において円柱形状の凸部３０を形成し、その凸部３
０の上面を開口するように開口部１０ａを形成して、そ
の凸部３０の上面にオーミック接触するように透明電極
２１を形成している。これにより、凸部３０を形成して
いない場合に比較して、開口部１０ａの直下の活性層７
の一部により集中して電流を注入することができかつ発
光した光をより集光させて出射することができるので、
発光出力をより高くすることができる。尚、本実施の形
態では、ｐ層１０２はｐ側多層膜層８とｐ型コンタクト
層９とによって構成し、凸部３０は、その周りのｐ層１
０２をｐ側多層膜層８の途中までエッチングすることに
より形成している。

【００１７】さらに、本実施の形態の発光ダイオードで
は、より好ましい形態として、絶縁膜１０の上にさら
に、光を遮断する不透光膜１１を形成して、発光した光
が開口部１０ａ以外の部分から漏れるのを防止してい
る。また、本実施の形態の発光ダイオードでは、さらに
好ましい形態として、基板１の下面に反射膜１２を形成
して、発光した光をより効率的に開口部１０ａを介して
出力できるように構成している。

【００１８】次に、本実施の形態の発光ダイオードの詳
細な構成及びその製造方法について説明する。本製造方
法では、例えばサファイアからなる基板１のＣ面上に、
バッファ層２を成長させ、そのバッファ層２の上にアン
ドープＧａＮ層３を成長させる。このバッファ層２は窒
化ガリウム系化合物半導体とは異なる材料からなる基板
１と窒化ガリウム系化合物半導体との間の緩衝層であ
り、好ましくは、良好な緩衝効果が得られる比較的低温
で成長されたＧａＮを用いて形成する。また、アンドー
プＧａＮ層３は、その上に成長させるｎ型又はｐ型の窒
化ガリウム系化合物半導体層を結晶性良く成長させるた
めに形成するものであり、通常、バッファ層２より高い
温度で成長させる。

【００１９】次に、アンドープＧａＮ層３の上にｎ型コ
ンタクト層４を成長させる。このｎ型コンタクト層４
は、ｎ電極を形成するための層であり、ｎ電極と良好な
オーミック接触を得るために、好ましくは、Ｓｉドープ
のＧａＮで形成する。そして、ｎ型コンタクト層４の上
にｎ側のクラッド層を成長させる。本実施の形態の発光
ダイオードでは、好ましい形態として、静電耐圧を向上
させることができる、アンドープＧａＮ層、Ｓｉをドー
プしたＧａＮ層及びアンドープＧａＮ層の３層からなる
ｎ側第１多層膜層５を用いてｎ側のクラッド層を構成し
ている。

【００２０】次に、本実施の形態の発光素子では、好ま
しい形態として、後で成長させる活性層を結晶性よく成
長させるために、アンドープＧａＮ層とアンドープＩｎ
ＧａＮ層からなる超格子構造の多層膜であるｎ側第２多
層膜層６を成長させる。そして、ｎ側第２多層膜層６の
上に、窒化ガリウム系化合物半導体からなる活性層７を
成長させる。活性層７は、ＩｎＧａＮ層又はＩｎＧａＮ
層を含んで構成することが好ましく、より好ましくは、
ＩｎＧａＮ井戸層を含む単一又は多重量子井戸構造とす
ることが好ましい。尚、ＩｎＧａＮ井戸層を含む単一又
は多重量子井戸構造とする場合、その障壁層は、井戸層
よりＩｎの比率の少ないＩｎＧａＮ又はＧａＮで構成す
ることができる。

【００２１】次に、活性層７の上にｐ側のクラッド層を
成長させる。本実施の形態の発光ダイオードでは、好ま
しい形態として、ｐ側のクラッド層は、Ｍｇをドープし
たｐ型ＡｌＧａＮ層とＭｇをドープしたＩｎＧａＮ層か
らなる超格子構造のｐ側多層膜層８により構成してい
る。続いて、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型
コンタクト層８を成長させる。

【００２２】以上のように各半導体層を成長させた後、
発光部分を含む一部分（以下、ｐｎ積層部という。）を
残してｎ側コンタクト層４が露出するまで（ｎ側コンタ
クト層４の途中まで）エッチングをする。ここで、本実
施の形態の発光素子において、図１に示すように、ｐｎ
積層部は円柱形状の発光部とその発光部が１つの隅に連
結されたｐパッド電極形成部とからなる。尚、発光部は
円柱形状に限られるものではなく、例えば、方形柱形状
などでもよいが、発光部が形成される位置は図１に示す
ように基板の略中央部であることが好ましい。

【００２３】続いて、発光部に円柱形状の凸部３０が形
成されるように、発光部において凸部３０以外の部分を
ｐ側多層膜層８の途中までエッチングする。次に、凸部
３０の上面を除いてｐｎ積層部全体を覆うように絶縁膜
１０を形成し、その絶縁膜１０の上に不透光膜１１を形
成する。ここで、絶縁膜１０は、電気絶縁材料であれば
用いることができ、例えば、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂、Ｓｉ
Ｎ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｈｆ
Ｏ₂、ＴｉＯ₂などの種々の材料を用いて形成することが
でき、その膜厚は好ましくは50〜5000Åの範囲に設定す
る。

【００２４】不透光膜１１は、光を透過しないような膜
であれば使用できるが、好ましくは、Ｒｈ、ＲｈＯ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、ＲｕＯ、Ｃｕなどの金属やそれらの金属酸化
物を用いて構成し、その膜厚は、好ましくは、50〜1000
Åの範囲、より好ましく200〜1000Åの範囲に設定す
る。

【００２５】次に、凸部３０の上面とオーミック接触す
る透明電極２１を形成する。透明電極２１は、ｐ型窒化
物半導体層とオーミック接触可能な材料であるＡｕ、Ｐ
ｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｄ、
Ｒｈ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ等の金属又はそれらの２
種以上の合金又はそれらの金属酸化物を単一層もしくは
多層として構成することができ、これらの膜厚を０．０
０１〜１μｍに調整することで透明電極とする。尚、透
明電極２１として、好ましくは、次の（１）〜（５）よ
うな材料が挙げられる。 （１）Ｎｉ(80Å)／Ａｕ(40〜160Å) （２）Ｐｄ(40Å)／Ａｕ(40Å) （３）Ｐｄ(30Å)／Ｐｔ(30Å)／Ａｕ(20Å) （４）Ｎｉ(20〜80Å)／ＩＴＯ(100〜2000Å) （５）Ｎｉ(20〜80Å)／Ａｕ(10〜50Å)／ＩＴＯ(100〜
2000Å)

【００２６】次に、ｎ型コンタクト層４上にｎ型コンタ
クト層４とオーミック接触するｎ電極２３をｐｎ積層部
から離れて形成する。ここで、ｎ電極２３は、少なくと
も発光部を取り囲むように形成することが好ましく、こ
れにより、透明電極２１とｎ電極間における抵抗を低く
でき、発光効率を高くできる。また、ｎ電極２３を発光
部の周りに形成することにより、活性層の発光部分にほ
ぼ均一に電流を注入することができ、均一な発光が可能
になる。また、ｎ電極２３としては、ｎ型コンタクト層
４とオーミック接触が可能な電極材料であれば特に限定
されないが、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｗ、Ｖ
等から選ばれる１種以上の金属材料を選択することがで
き、好ましくは、Ｔｉ／Ａｌ、Ｗ／Ａｌ／Ｗ／Ａｕ、Ｗ
／Ａｌ／Ｗ／Ｐｔ／Ａｕのような積層構造とする。ま
た、ｎ電極２３の膜厚は、好ましくは、２０００Å〜５
μｍの範囲、より好ましくは５０００Å〜１．５μｍの
範囲に設定する。

【００２７】次に、図１等に示すように、透明電極２１
に接続されたｐパッド電極２２を不透光膜１１の上に形
成し、ｎ電極２３上の一部にｎパッド電極２４を形成す
る。このｐ及びｎパッド電極としては、ワイヤー及びｐ
(ｎ)電極と接着性が良いものであれば特に限定されない
が、好ましくは、次の材料から選択された第１層／／第
３層の２層構造又は、第１層／第２層／第３層の３層の
積層構造とする。 （１）第１層目：Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｒｕから選ばれる
少なくとも一種、 （２）第２層目：Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｍｏから選ば
れる少なくとも一種、 （３）第３層目：Ａｕ。 より好ましくは、Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｕ
／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕとし、その膜厚は、１
０００Å〜３μｍに設定する。

【００２８】以上のように構成された実施の形態の発光
素子は、開口部１０ａを有する絶縁膜１０により活性層
７の一部に制限して電流を注入することができ、その電
流が注入された開口部１０ａの直下の活性層及びその近
傍のみで発光させることができるので、効率良く発光さ
せることができる。また、その制限された領域で発光さ
れた光を開口部１０ａを介して出射しているので、その
開口部１０ａの形状に応じたスポットサイズの単一モー
ドの光を出射することができる。

【００２９】変形例．以下、本発明に係る変形例につい
て説明する。図３は本発明に係る変形例の発光ダイオー
ドの構成を示す断面図である。この変形例の発光ダイオ
ードは、実施の形態の発光ダイオードにおいて、ｐ層１
０２に凸部３０を形成することなく構成した以外は、実
施の形態の発光ダイオードと同様に構成される。以上の
ように構成された変形例の発光ダイオードにおいても、
開口部１０ａを有する絶縁膜１０により活性層７の一部
に制限して電流を注入することができるので、効率良く
発光させることができ、また、その制限された領域で発
光された光を開口部１０ａを介して出射しているので、
その開口部１０ａの形状に応じたスポットサイズの単一
モードの光を出射することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明に係る実施例について説明す
る。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。 実施例１． （基板１）サファイア（Ｃ面）よりなる基板をＭＯＶＰ
Ｅの反応容器内にセットし、水素を流しながら、基板の
温度を１０５０℃まで上昇させ、基板のクリーニングを
行う。

【００３１】（バッファ層２）続いて、基板温度を５１
０℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモ
ニアとＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板１
上にＧａＮよりなるバッファ層２を約２００オングスト
ロームの膜厚で成長させる。 （アンドープＧａＮ層３）バッファ層２成長後、ＴＭＧ
のみ止めて、温度を１０５０℃まで上昇させる。１０５
０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニア
ガスを用い、アンドープＧａＮ層３を１μｍの膜厚で成
長させる。

【００３２】（ｎ型コンタクト層４）続いて１０５０℃
で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物
ガスにシランガスを用い、Ｓｉを４．5×１０¹⁸／cm³ド
ープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層を３μｍの膜
厚で成長させる。 （ｎ側第１多層膜層５）次にシランガスのみを止め、１
０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドー
プＧａＮ層を３０００オングストロームの膜厚で成長さ
せ、続いて同温度にてシランガスを追加しＳｉを４．５
×１０¹⁸／cm³ドープしたＧａＮ層を３００オングスト
ロームの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを
止め、同温度にてアンドープＧａＮ層を５０オングスト
ロームの膜厚で成長させ、３層からなる総膜厚３３５０
オングストロームのｎ側第１多層膜層５を成長させる。

【００３３】（ｎ側第２多層膜層６）次に、同様の温度
で、アンドープＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層を
４０オングストローム成長させ、次に温度を８００℃に
して、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い、アンドープ
ＩｎＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層を２０オング
ストローム成長させる。これらの操作を繰り返し、第２
の窒化物半導体層＋第１の窒化物半導体層の順で交互に
１０層ずつ積層させ、最後にＧａＮよりなる第２の窒化
物半導体層を４０オングストローム成長させて形成され
る超格子構造の多層膜よりなるｎ側第２多層膜層６を６
４０オングストロームの膜厚で成長させる。

【００３４】（活性層７）次に、アンドープＧａＮより
なる障壁層を２５０オングストロームの膜厚で成長さ
せ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ア
ンモニアを用いアンドープＩｎＧａＮよりなる井戸層を
３０オングストロームの膜厚で成長させる。そして障壁
＋井戸＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を６
層、井戸層５層交互に積層して、総膜厚１６５０オング
ストロームの多重量子井戸構造よりなる活性層７を成長
させる。

【００３５】（ｐ側多層膜層８）次に、温度１０５０℃
でＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ₂Ｍｇ（シクロペ
ンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０²⁰
／cm³ドープしたｐ型ＡｌＧａＮよりなる第３の窒化物
半導体層を４０オングストロームの膜厚で成長させ、続
いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニ
ア、Ｃｐ₂Ｍｇを用いＭｇを１×１０²⁰／cm³ドープした
ＩｎＧａＮよりなる第４の窒化物半導体層を２５オング
ストロームの膜厚で成長させる。これらの操作を繰り返
し、第３の窒化物半導体層＋第４の窒化物半導体層の順
で交互に５層ずつ積層し、最後に第３の窒化物半導体層
を４０オングストロームの膜厚で成長させた超格子構造
の多層膜よりなるｐ型多層膜クラッド層８を３６５オン
グストロームの膜厚で成長させる。

【００３６】（ｐ型コンタクト層９）続いて１０５０℃
で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１
×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型コン
タクト層８を７００オングストロームの膜厚で成長させ
る。反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒素雰囲
気中、ウェーハを反応容器内において、７００℃でアニ
ーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化する。

【００３７】次に、図１に示すように、ｐｎ積層部を残
しｎ側コンタクト層４が露出するまでエッチングをし、
続いて、円柱形状の凸部３０が形成するために、ｐｎ積
層部において凸部３０以外の部分をｐ側多層膜層８の途
中までエッチングする。ここで、本実施例１では、円柱
形状の凸部３０の径は、４μｍに設定した。 （絶縁膜１０、不透光膜１１）次に、凸部３０の上面に
開口部１０ａを有し、凸部３０の上面を除いてｐｎ積層
部全体を覆うようにＺｒＯ₂からなる絶縁膜１０を１０
００Åの厚さに形成し、その絶縁膜１０の上にＲｈから
なる不透光膜１１を１０００Åの厚さに形成する。

【００３８】次に、Ｎｉ(８０Å)／Ａｕ(１５０Å)から
なり、凸部３０の上面とオーミック接触する透明電極２
１を形成する。続いて、ｎ型コンタクト層４上にＷ／Ａ
ｌ／Ｗ／Ｐｔ／Ａｕの４層構造からなりｎ型コンタクト
層４とオーミック接触するｎ電極２３を形成する。

【００３９】次に、図１等に示すように、透明電極２１
に接続されたｐパッド電極２２を不透光膜１１の上に形
成し、ｎ電極２３上の一部にｎパッド電極２４を形成す
る。ここで、ｐパッド電極及びｎパッド電極は、Ｎｉ(1
000Å)／Ｔｉ(1000Å)／Ａｕ(8000Å)の３層構造とし
た。そして、最後に基板の下面にＡｌからなる反射膜を
スパッタリング法により３０００Åの厚さに形成する。

【００４０】以上のようにして作製された実施例１の発
光ダイオードは、０．５ｍＡの順方向電流下で、スポッ
ト径４μｍ、発光出力２００μＷの単一モード発光が得
られた。

【００４１】実施例２．本発明に係る実施例２の発光ダ
イオードは、実施例１の発光ダイオードにおいて、ｐ層
１０２に凸部を設けていない点が実施例１とは異なり、
それ以外の点は実施例１と同様に構成される。尚、実施
例２の発光ダイオードにおいて、絶縁膜１０に形成され
た開口部１０ａは、実施例１と同様に直径４μｍに形成
される。すなわち、実施例２の発光ダイオードは、図３
に示すように構成されている。以上のように構成された
実施例２の発光ダイオードは、０．５ｍＡの順方向電流
下で、スポット径４μｍ、発光出力１５０μＷの単一モ
ード発光が得られた。

【００４２】以下、実施例２において、順次、光出射部
（開口部１０ａ）の直径を変化させた場合において、ｐ
電極とｎ電極間に３Ｖの電圧を印加した時の電流値と発
光出力を、実施例３〜５として表１に示す。 表１ 尚、表１において、比較例として示す発光ダイオード
は、絶縁膜１０を形成することなく、ｐ型コンタクト層
のほぼ全面に透明電極を形成して評価したものである。
表１から明らかなように、単位面積あたりの発光出力は
ほぼ同じになり、光出射部の面積と発光出力はほぼ比例
する。

【００４３】以上、実施の形態及び実施例により具体的
に説明したように、本発明に係る発光ダイオードは、開
口部１０ａを有する絶縁膜１０により活性層の一部に制
限して電流を注入して、注入された活性層の一部で発光
させ、その発光した光を開口部に形成された透明電極を
介して出力している。これにより、開口部の径（形状）
に対応したスポット径の単一モードの光を出力すること
ができる。従って、開口部の径（形状）を要求されるス
ポット径に対応させて設定することにより、所望のスポ
ット径の単一モードの光を出力することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る窒化物半導体発光素子では、上記ｐ層の上面の一部
を開口させる開口部を有する絶縁膜が、上記ｐ層を覆う
ように形成され、かつ上記開口部を介して上記ｐ層とオ
ーミック接触する透明電極が形成されているので、上記
透明電極を介して上記開口部直下に位置する活性層に集
中して電流を中入することができ、上記開口部直下の活
性層のみで発光させることができ、かつその発光した光
を上記開口部を介して、該開口部の形状に対応したスポ
ット径の単一モードの光を出射することができる。従っ
て、本発明によれば、スポットサイズが小さくかつ単一
モードの発光が得られる発光ダイオードを提供すること
ができ、この発光ダイオードは、カラーレーザプリンタ
ーやバーチャルリアリティーなどに用いることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る実施の形態の発光ダイオードの
構成を示す平面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。

【図３】 本発明に係る変形例の発光ダイオードの構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１…基板、 ２…バッファ層、 ３…アンドープＧａＮ層、 ４…ｎ型コンタクト層、 ５…ｎ側第１多層膜層、 ６…ｎ側第２多層膜層、 ７…活性層、 ８…ｐ側多層膜層、 ９…ｐ型コンタクト層、 １０…絶縁膜、 １０ａ…開口部、 １１…不透光膜、 １２…反射膜、 ３０…凸部、 ２１…透明電極、 ２２…ｐパッド電極 ２３…ｎ電極、 ２４…ｎパッド電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 AA04 AA09 BB02 BB04 BB05 BB06 BB07 BB08 BB09 BB13 BB14 BB18 CC01 FF13 GG04 5F041 AA14 CA05 CA12 CA34 CA40 CA57 CA65 CA74 CA82 CA83 CA84 CA88 CA92 CB02 CB16 FF13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒化ガリウム系化合物半導体層からなる
   活性層の上にｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層からな
   るｐ層を備えた発光ダイオードにおいて、 上記ｐ層の上面の一部を開口させる開口部を有する絶縁
   膜が、上記ｐ層を覆うように形成され、かつ上記開口部
   を介して上記ｐ層とオーミック接触する透明電極が形成
   されたことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
2. 【請求項２】 上記絶縁膜の上にさらに、光を遮断する
   不透光膜が形成された請求項１記載の窒化物半導体発光
   素子。
3. 【請求項３】 上記ｐ層の一部に凸部が形成され、かつ
   上記開口部が上記凸部の上面を開口させるように形成さ
   れた請求項１又は２記載の窒化物半導体発光素子。
4. 【請求項４】 上記絶縁膜の上に又は上記不透光膜上
   に、上記透明電極に接続されたｐパッド電極が形成され
   た請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の窒化物半
   導体発光素子。
5. 【請求項５】 上記活性層及び該活性層上に形成された
   ｐ層は、基板上に形成されたｎ型窒化ガリウム系化合物
   半導体層からなるｎ層の一部の上に設けられ、その一部
   を除くｎ層の上に該ｎ層にオーミック接触するｎ電極が
   形成された請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の
   窒化物半導体発光素子。
6. 【請求項６】 上記ｎ電極は上記透明電極を周りを囲む
   ように形成された請求項５記載の窒化物半導体発光素
   子。
7. 【請求項７】 上記基板の下面に反射膜が形成された請
   求項５又は６記載の窒化物半導体発光素子。