JP2003110135A - 点発光型発光素子及び集光点発光型発光素子 - Google Patents
点発光型発光素子及び集光点発光型発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光点を十分小さい微小領域に制限すること
ができ、かつ安価に製造することができる点発光型発光
素子を提供する。 【解決手段】 基板上に、それぞれ窒化物半導体からな
るｎ型層、活性層及びｐ型層が積層されてなるストライ
プリッジを有し、そのストライプリッジの一端面から光
を出力する発光素子において、ストライプリッジの一端
面に凸部が形成されるようにし、発光素子の表面を凸部
の先端面を除いて遮光膜により覆うようにした。
ができ、かつ安価に製造することができる点発光型発光
素子を提供する。 【解決手段】 基板上に、それぞれ窒化物半導体からな
るｎ型層、活性層及びｐ型層が積層されてなるストライ
プリッジを有し、そのストライプリッジの一端面から光
を出力する発光素子において、ストライプリッジの一端
面に凸部が形成されるようにし、発光素子の表面を凸部
の先端面を除いて遮光膜により覆うようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光点が微小領域に
限定された点発光型発光素子及び発光した光を集光して
微小領域から出力する集光点発光型発光素子に関する。
限定された点発光型発光素子及び発光した光を集光して
微小領域から出力する集光点発光型発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、発光出力の高い青色及び緑
色の窒化物半導体発光ダイオードを例えば大型ディスプ
レイ用の光源として実用化している。この窒化物半導体
系発光素子は、例えば、サファイア基板の上に窒化物半
導体であるＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ又はそれらの混晶で
構成された半導体多層膜にｐ型及びｎ型のオーミック電
極を形成して、へき開、ＲＩＥエッチング又はダイシン
グ等によりチップ化されて製造される。このように構成
された発光素子において、光は発光層のみならず他の半
導体層及び基板内部を透過、屈折、反射を繰り返し、基
板の断面及び主表面から放出される。
色の窒化物半導体発光ダイオードを例えば大型ディスプ
レイ用の光源として実用化している。この窒化物半導体
系発光素子は、例えば、サファイア基板の上に窒化物半
導体であるＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ又はそれらの混晶で
構成された半導体多層膜にｐ型及びｎ型のオーミック電
極を形成して、へき開、ＲＩＥエッチング又はダイシン
グ等によりチップ化されて製造される。このように構成
された発光素子において、光は発光層のみならず他の半
導体層及び基板内部を透過、屈折、反射を繰り返し、基
板の断面及び主表面から放出される。
【０００３】また、近年では、例えば、光ファイバ通信
用の光源、電子写真用の光源あるいはバーチャルリアリ
ティー用の光源等のように微小領域に発光点が限定され
た発光素子に対する要求が増加していることから、窒化
物半導体発光素子においても発光点が微小領域に制限さ
れた特有の素子構造が種々提案されている。
用の光源、電子写真用の光源あるいはバーチャルリアリ
ティー用の光源等のように微小領域に発光点が限定され
た発光素子に対する要求が増加していることから、窒化
物半導体発光素子においても発光点が微小領域に制限さ
れた特有の素子構造が種々提案されている。
【０００４】現在、微小光源発光素子として、端面発光
型の発光素子が提案されている。この端面発光型発光素
子は、基本構造として半導体レーザと同様、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ダ
ブルへテロ構造が用いられ、例えば、窒化物半導体を端
面発光型発光ダイオードでは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ／Ｉ
ｎＧａＮ分離閉じ込め型へテロ構造（ＳＣＨ）が用いら
れている。
型の発光素子が提案されている。この端面発光型発光素
子は、基本構造として半導体レーザと同様、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ダ
ブルへテロ構造が用いられ、例えば、窒化物半導体を端
面発光型発光ダイオードでは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ／Ｉ
ｎＧａＮ分離閉じ込め型へテロ構造（ＳＣＨ）が用いら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、提案さ
れている発光点が微小領域に制限された素子構造では、
発光点を微小領域に制限するために高いパターンニング
精度が要求され、高度のフォトリソグラフィー技術を用
いる必要がある。そのために、発光点が十分微小領域に
制限された素子を安価に提供することができないという
問題点があった。また、端面発光型発光ダイオードは、
スポットサイズの小さい素子は得られるものの、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、多モード
の発光となり、ニアフィールドパターンの良好な単一ス
ポットが必要とされる用途には適していないという問題
があった。
れている発光点が微小領域に制限された素子構造では、
発光点を微小領域に制限するために高いパターンニング
精度が要求され、高度のフォトリソグラフィー技術を用
いる必要がある。そのために、発光点が十分微小領域に
制限された素子を安価に提供することができないという
問題点があった。また、端面発光型発光ダイオードは、
スポットサイズの小さい素子は得られるものの、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、多モード
の発光となり、ニアフィールドパターンの良好な単一ス
ポットが必要とされる用途には適していないという問題
があった。
【０００６】そこで、本発明は発光点を十分小さい微小
領域に制限することができ、かつ安価に製造することが
できる点発光型発光素子とその製造方法を提供すること
を第１の目的とする。また、本発明はニアフィールドパ
ターンが良好な単一スポット光が得られ、発光効率の高
い集光点発光型発光素子を提供することを第２の目的と
する。
領域に制限することができ、かつ安価に製造することが
できる点発光型発光素子とその製造方法を提供すること
を第１の目的とする。また、本発明はニアフィールドパ
ターンが良好な単一スポット光が得られ、発光効率の高
い集光点発光型発光素子を提供することを第２の目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る点発光型発
光素子は、上記第１の目的を達成するために、基板上
に、それぞれ半導体からなるｎ型層、活性層及びｐ型層
が積層されてなるストライプリッジを有し、そのストラ
イプリッジの一端面から光を出力する発光素子であっ
て、上記ストライプリッジは上記一端面に凸部を有しか
つ、発光素子の表面が上記凸部の先端面を除いて遮光膜
により覆われていることを特徴とする。
光素子は、上記第１の目的を達成するために、基板上
に、それぞれ半導体からなるｎ型層、活性層及びｐ型層
が積層されてなるストライプリッジを有し、そのストラ
イプリッジの一端面から光を出力する発光素子であっ
て、上記ストライプリッジは上記一端面に凸部を有しか
つ、発光素子の表面が上記凸部の先端面を除いて遮光膜
により覆われていることを特徴とする。
【０００８】以上のように構成された本発明に係る点発
光型発光素子は、発光素子の表面が上記凸部の先端面を
除いて遮光膜により覆われているので、上記凸部の先端
面のみに発光点を制限することができる。したがって、
本発明によれば、上記凸部の先端面のみから光を放射す
ることができ、その凸部の幅を、形成すべき発光領域に
対応させて設定することにより、極めて微小な発光点を
有する発光素子を提供することができる。また、発光素
子の表面が上記凸部の先端面を除いて遮光膜により覆わ
れているので、上記凸部の先端面以外の部分からの光の
漏れを抑えることができ、発光効率を高くすることがで
きる。
光型発光素子は、発光素子の表面が上記凸部の先端面を
除いて遮光膜により覆われているので、上記凸部の先端
面のみに発光点を制限することができる。したがって、
本発明によれば、上記凸部の先端面のみから光を放射す
ることができ、その凸部の幅を、形成すべき発光領域に
対応させて設定することにより、極めて微小な発光点を
有する発光素子を提供することができる。また、発光素
子の表面が上記凸部の先端面を除いて遮光膜により覆わ
れているので、上記凸部の先端面以外の部分からの光の
漏れを抑えることができ、発光効率を高くすることがで
きる。
【０００９】また、本発明に係る点発光型発光素子で
は、上記ｎ型層、活性層及びｐ型層をそれぞれ、窒化物
半導体により構成することができ、これにより、比較的
波長の短い光を発光して出力することができる。
は、上記ｎ型層、活性層及びｐ型層をそれぞれ、窒化物
半導体により構成することができ、これにより、比較的
波長の短い光を発光して出力することができる。
【００１０】また、本発明に係る点発光型発光素子の製
造方法は、第１の目的を達成するために、基板上に複数
の素子を形成して各素子ごとに分割することにより点発
光型発光素子を製造する方法であって、基板上にｎ型
層、活性層及びｐ型層を積層することと、上記各素子に
対応してそれぞれ、一端面に他の部分より幅の狭いネッ
ク部を有するストライプリッジを形成することと、少な
くとも上記ストライプリッジの一端面と上記ネック部の
上面及び両側面に遮光膜を形成することと、上記ネック
部において上記ストライプリッジの長手方向に直交する
方向に素子を分割することとを含むことを特徴とする。
このように構成された本発明に係る点発光型発光素子の
製造方法によれば、発光点がリッジストライプの先端部
分の狭い範囲に制限された発光素子を容易に作製するこ
とができ、極めて微小な発光点を有する発光素子を安価
に製造することができる。
造方法は、第１の目的を達成するために、基板上に複数
の素子を形成して各素子ごとに分割することにより点発
光型発光素子を製造する方法であって、基板上にｎ型
層、活性層及びｐ型層を積層することと、上記各素子に
対応してそれぞれ、一端面に他の部分より幅の狭いネッ
ク部を有するストライプリッジを形成することと、少な
くとも上記ストライプリッジの一端面と上記ネック部の
上面及び両側面に遮光膜を形成することと、上記ネック
部において上記ストライプリッジの長手方向に直交する
方向に素子を分割することとを含むことを特徴とする。
このように構成された本発明に係る点発光型発光素子の
製造方法によれば、発光点がリッジストライプの先端部
分の狭い範囲に制限された発光素子を容易に作製するこ
とができ、極めて微小な発光点を有する発光素子を安価
に製造することができる。
【００１１】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明に係る集光点発光型発光素子は、活性層がその活
性層よりバンドギャップの大きいｎ型半導体層とｐ型半
導体層との間に設けられてなるダブルへテロ構造の半導
体積層構造を有し、上記ｐ型半導体層表面の一部分の発
光点から光を出射する面発光型発光素子において、上記
発光点の直下に位置する半導体積層構造の内部に、光を
上方に反射又は屈折させる錐体面を有しかつ、上記半導
体積層構造は上記錐体面を中心として複数の発光領域に
分離され、その各発光領域において該発光領域で発光し
た光を上記錐体面に向かって導波させるように該発光領
域より幅の狭いリッジが上記ｐ型半導体層に形成された
ことを特徴とする。
本発明に係る集光点発光型発光素子は、活性層がその活
性層よりバンドギャップの大きいｎ型半導体層とｐ型半
導体層との間に設けられてなるダブルへテロ構造の半導
体積層構造を有し、上記ｐ型半導体層表面の一部分の発
光点から光を出射する面発光型発光素子において、上記
発光点の直下に位置する半導体積層構造の内部に、光を
上方に反射又は屈折させる錐体面を有しかつ、上記半導
体積層構造は上記錐体面を中心として複数の発光領域に
分離され、その各発光領域において該発光領域で発光し
た光を上記錐体面に向かって導波させるように該発光領
域より幅の狭いリッジが上記ｐ型半導体層に形成された
ことを特徴とする。
【００１２】以上のように構成された本発明に係る集光
点発光型発光素子は、上記各発光領域に導波路が形成さ
れているので、各発光領域で発光された光は導波路によ
り発光点の方向に導波され、錐体面により反射又は屈折
されて狭い領域から出力することができ、点光源として
利用できる。また、本発明に係る集光点発光型発光素子
では、上記各発光領域で発生された光が集光されて出力
されるので、輝度の高い発光が可能になる。さらに、本
発明に係る集光点発光型発光素子では、光を狭い領域に
集光して出力できるので、ニアフィールドパターンが良
好な単一モードのスポット光を実現できる。
点発光型発光素子は、上記各発光領域に導波路が形成さ
れているので、各発光領域で発光された光は導波路によ
り発光点の方向に導波され、錐体面により反射又は屈折
されて狭い領域から出力することができ、点光源として
利用できる。また、本発明に係る集光点発光型発光素子
では、上記各発光領域で発生された光が集光されて出力
されるので、輝度の高い発光が可能になる。さらに、本
発明に係る集光点発光型発光素子では、光を狭い領域に
集光して出力できるので、ニアフィールドパターンが良
好な単一モードのスポット光を実現できる。
【００１３】また、本発明に係る集光点発光型発光素子
において、上記複数の発光領域は、上記発光点とその近
傍を除く上記半導体積層構造において、隣接する発光領
域の間を上記ｎ型半導体層の途中までエッチングされる
ことにより互いに分離し、そのエッチングにより露出さ
れたｎ型半導体層上にそれぞれｎ電極を形成するように
して構成することができる。
において、上記複数の発光領域は、上記発光点とその近
傍を除く上記半導体積層構造において、隣接する発光領
域の間を上記ｎ型半導体層の途中までエッチングされる
ことにより互いに分離し、そのエッチングにより露出さ
れたｎ型半導体層上にそれぞれｎ電極を形成するように
して構成することができる。
【００１４】また、本発明に係る集光点発光型発光素子
において、上記錐体面は、上記積層構造に形成された光
の出射方向に頂点を有する錐体空洞により構成すること
ができる。
において、上記錐体面は、上記積層構造に形成された光
の出射方向に頂点を有する錐体空洞により構成すること
ができる。
【００１５】さらに、本発明に係る集光点発光型発光素
子において、上記錐体面はまた、上記積層構造において
少なくともｎ型半導体層に達するように形成された光の
出射方向に向かって広がった錐形状の凹部に上記活性層
より屈折率の高い透光性部材を充填することにより構成
することができる。
子において、上記錐体面はまた、上記積層構造において
少なくともｎ型半導体層に達するように形成された光の
出射方向に向かって広がった錐形状の凹部に上記活性層
より屈折率の高い透光性部材を充填することにより構成
することができる。
【００１６】また、本発明に係る集光点発光型発光素子
において、上記錐体面は円錐面であることが好ましく、
これにより、真円に近いスポット光が得られる。
において、上記錐体面は円錐面であることが好ましく、
これにより、真円に近いスポット光が得られる。
【００１７】
【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点発光型発光素子について説明す
る。 実施の形態１．本発明に係る実施の形態１の点発光型発
光素子は、窒化物半導体発光素子であって、図１に示す
ように、例えば、サファイアからなる基板１０上に、バ
ッファ層１１を介して、それぞれ窒化物半導体からなる
ｎ型層１２、活性層１３及びｐ型層１４が積層されてな
りその一端面に凸部２１ａを有するストライプリッジ２
０が形成され、その凸部２１ａの先端面を除いて実質的
に全て遮光膜３１により覆われていることを特徴とし、
以下のように製造される。
明に係る実施の形態の点発光型発光素子について説明す
る。 実施の形態１．本発明に係る実施の形態１の点発光型発
光素子は、窒化物半導体発光素子であって、図１に示す
ように、例えば、サファイアからなる基板１０上に、バ
ッファ層１１を介して、それぞれ窒化物半導体からなる
ｎ型層１２、活性層１３及びｐ型層１４が積層されてな
りその一端面に凸部２１ａを有するストライプリッジ２
０が形成され、その凸部２１ａの先端面を除いて実質的
に全て遮光膜３１により覆われていることを特徴とし、
以下のように製造される。
【００１８】まず、図２に示すように、基板１０の上
に、例えば、低温で成長されたＧａＮ層からなるバッフ
ァ層１１、例えば、ＳｉがドープされたＧａＮからなる
ｎ型層１２、例えば、ＩｎＧａＮからなる活性層１３、
例えば、ＭｇがドープされたＧａＮからなるｐ型層１４
を順次積層する。次に、各素子に対応する領域にそれぞ
れストライプリッジ２０を形成しかつ各素子領域を定義
するために以下のように２段階でエッチングをする。
に、例えば、低温で成長されたＧａＮ層からなるバッフ
ァ層１１、例えば、ＳｉがドープされたＧａＮからなる
ｎ型層１２、例えば、ＩｎＧａＮからなる活性層１３、
例えば、ＭｇがドープされたＧａＮからなるｐ型層１４
を順次積層する。次に、各素子に対応する領域にそれぞ
れストライプリッジ２０を形成しかつ各素子領域を定義
するために以下のように２段階でエッチングをする。
【００１９】すなわち、第１エッチングでは、ストライ
プリッジ２０を形成する領域に第１マスクを形成して、
第１マスクが形成されていない部分を反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）を用いてｎ型層１２の途中までエッチ
ングする。この第１エッチングのために形成する第１マ
スクは、ストライプリッジ２０の一端面側のへき開面の
前後に対応する部分の幅が他の部分に比較して狭くなる
ように形成され、これにより、エッチング後にストライ
プリッジ２０の一端面に連続して形成された幅の狭いネ
ック部２１が形成される。尚、ストライプリッジ２０の
長軸とネック部２１の長軸とは一致していることが好ま
しい。
プリッジ２０を形成する領域に第１マスクを形成して、
第１マスクが形成されていない部分を反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）を用いてｎ型層１２の途中までエッチ
ングする。この第１エッチングのために形成する第１マ
スクは、ストライプリッジ２０の一端面側のへき開面の
前後に対応する部分の幅が他の部分に比較して狭くなる
ように形成され、これにより、エッチング後にストライ
プリッジ２０の一端面に連続して形成された幅の狭いネ
ック部２１が形成される。尚、ストライプリッジ２０の
長軸とネック部２１の長軸とは一致していることが好ま
しい。
【００２０】ここで、ストライプリッジの幅としては、
特に限定されないが、好ましくは、１μｍ以上１００μ
ｍ以下の範囲とし、より好ましくは、５μｍ以上５０μ
ｍ以下の範囲とする。これは、１μｍ以下であると、エ
ッチングによりストライプリッジ２０、及びそれよりも
幅の狭いネック部２１の形成を精度良く実施することが
困難となり、１００μｍ以上のストライプ幅では、活性
層内で発生した光が幅の広いリッジ２０内を導波する
際、窒化物半導体による光の損失が、大きくなるからで
ある。また、５μｍ以上であると、エッチングにより精
度良くリッジストライプ２０及びそれよりも幅の狭いネ
ック部２１が形成でき、５０μｍ以下であることによ
り、上記光の損失をより低く抑えて、一端面から光を出
射させることができる。ここでは、２０μｍの幅で形成
する。
特に限定されないが、好ましくは、１μｍ以上１００μ
ｍ以下の範囲とし、より好ましくは、５μｍ以上５０μ
ｍ以下の範囲とする。これは、１μｍ以下であると、エ
ッチングによりストライプリッジ２０、及びそれよりも
幅の狭いネック部２１の形成を精度良く実施することが
困難となり、１００μｍ以上のストライプ幅では、活性
層内で発生した光が幅の広いリッジ２０内を導波する
際、窒化物半導体による光の損失が、大きくなるからで
ある。また、５μｍ以上であると、エッチングにより精
度良くリッジストライプ２０及びそれよりも幅の狭いネ
ック部２１が形成でき、５０μｍ以下であることによ
り、上記光の損失をより低く抑えて、一端面から光を出
射させることができる。ここでは、２０μｍの幅で形成
する。
【００２１】本発明において、ネック部２１の幅として
は、特に限定されず、上述したように、所望の微小光源
となるように、適宜ストライプ幅、特に最後に得られる
一端面の幅を決定すればよい。好ましくは、ネック部２
１のストライプ幅を、１μｍ以上１０μｍ以下の範囲と
する。このように範囲を設定した理由は、１μｍ未満で
は、エッチングで精度良くネック部２１を形成すること
が難しくなり、１０μｍより大きいと、微小光源として
適さない傾向にあるからである。ここでは、ネック部２
１の幅を２〜３μｍの範囲とする。加えて、ネック部２
１の長手方向における長さについても、本発明では特に
限定されず、一端面を得るために劈開する際に、劈開可
能な長さとすれば良く、具体的には、好ましくは１μｍ
以上５０μｍ以下の範囲、より好ましくは５μｍ以上３
０μｍ以下の範囲に設定する。これは、１μｍ以下であ
る場合は上記エッチング精度による問題があり、５μｍ
以上とすることで不良の少ないネック部２１でのへき開
が可能になる。
は、特に限定されず、上述したように、所望の微小光源
となるように、適宜ストライプ幅、特に最後に得られる
一端面の幅を決定すればよい。好ましくは、ネック部２
１のストライプ幅を、１μｍ以上１０μｍ以下の範囲と
する。このように範囲を設定した理由は、１μｍ未満で
は、エッチングで精度良くネック部２１を形成すること
が難しくなり、１０μｍより大きいと、微小光源として
適さない傾向にあるからである。ここでは、ネック部２
１の幅を２〜３μｍの範囲とする。加えて、ネック部２
１の長手方向における長さについても、本発明では特に
限定されず、一端面を得るために劈開する際に、劈開可
能な長さとすれば良く、具体的には、好ましくは１μｍ
以上５０μｍ以下の範囲、より好ましくは５μｍ以上３
０μｍ以下の範囲に設定する。これは、１μｍ以下であ
る場合は上記エッチング精度による問題があり、５μｍ
以上とすることで不良の少ないネック部２１でのへき開
が可能になる。
【００２２】すなわち、サファイア基板のように、窒化
物半導体と異なる材料を用いた劈開において、劈開位置
がずれる場合があり、ネック部２１内で劈開されない劈
開不良が５μｍ未満では多く発生するおそれがあるが、
５μｍ以上とすることでこれを回避できる。また、５０
μｍより大きくしても劈開不良数を増加させることなく
劈開できるが、ウエハ１枚当たりのチップ数を減らすこ
とになり、３０μｍ以下とすることで、良好な劈開、良
好な歩留まりを実現でき、しかも一定以上の取り個数を
確保できる。ここでは、例えば、１０μｍの長さで形成
する。
物半導体と異なる材料を用いた劈開において、劈開位置
がずれる場合があり、ネック部２１内で劈開されない劈
開不良が５μｍ未満では多く発生するおそれがあるが、
５μｍ以上とすることでこれを回避できる。また、５０
μｍより大きくしても劈開不良数を増加させることなく
劈開できるが、ウエハ１枚当たりのチップ数を減らすこ
とになり、３０μｍ以下とすることで、良好な劈開、良
好な歩留まりを実現でき、しかも一定以上の取り個数を
確保できる。ここでは、例えば、１０μｍの長さで形成
する。
【００２３】第２エッチングでは、第１エッチングに用
いたマスクはそのままにして、素子を分離するための分
離領域を除いて第２マスクを形成して、分離領域の窒化
物半導体層をバッフア層１１の途中又は基板１０の表面
までＲＩＥにより除去する。このように、２段階のエッ
チングにより最終的に分離される各素子にそれぞれ対応
し、それぞれストライプリッジ２０とネック部２１とを
有する素子領域が形成される(図３)。
いたマスクはそのままにして、素子を分離するための分
離領域を除いて第２マスクを形成して、分離領域の窒化
物半導体層をバッフア層１１の途中又は基板１０の表面
までＲＩＥにより除去する。このように、２段階のエッ
チングにより最終的に分離される各素子にそれぞれ対応
し、それぞれストライプリッジ２０とネック部２１とを
有する素子領域が形成される(図３)。
【００２４】次に、図４に示すように、ストライプリッ
ジ２０のｐ型層１４の上にｐ型オーミック電極４１を形
成し、ストライプリッジ２０の一方の側面の外側に露出
したｎ型層の表面にｎ型オーミック電極４３を形成す
る。そして、各素子領域のｐ型オーミック電極４１の上
面とｎ型オーミック電極４３の上面とを除いて、実質的
にウエハ全体を覆うようにＳｉＯ２膜を形成する（図示
せず）。次に、そのＳｉＯ２膜により開口されたｐ型オ
ーミック電極４１と接するようにｐパッド電極４２を形
成し、ＳｉＯ２膜により開口されたｎ型オーミック電極
４３と接するようにｎパッド電極４４を形成する（図
５）。ここで、図５に示すように、ｎパッド電極４４は
ｎ型オーミック電極４３に重なるように形成し、ｐパッ
ド電極４２は、ストライプリッジ２０の上面においてｐ
オーミック電極と接触しかつその部分からストライプリ
ッジ２０の他方の側面及びその側面の外側に位置するＳ
ｉＯ２膜の上に延在するように形成される。
ジ２０のｐ型層１４の上にｐ型オーミック電極４１を形
成し、ストライプリッジ２０の一方の側面の外側に露出
したｎ型層の表面にｎ型オーミック電極４３を形成す
る。そして、各素子領域のｐ型オーミック電極４１の上
面とｎ型オーミック電極４３の上面とを除いて、実質的
にウエハ全体を覆うようにＳｉＯ２膜を形成する（図示
せず）。次に、そのＳｉＯ２膜により開口されたｐ型オ
ーミック電極４１と接するようにｐパッド電極４２を形
成し、ＳｉＯ２膜により開口されたｎ型オーミック電極
４３と接するようにｎパッド電極４４を形成する（図
５）。ここで、図５に示すように、ｎパッド電極４４は
ｎ型オーミック電極４３に重なるように形成し、ｐパッ
ド電極４２は、ストライプリッジ２０の上面においてｐ
オーミック電極と接触しかつその部分からストライプリ
ッジ２０の他方の側面及びその側面の外側に位置するＳ
ｉＯ２膜の上に延在するように形成される。
【００２５】次に、ｎパッド電極４４とその周辺及びｐ
パッド電極４２とその周辺とを覆うようにマスクを形成
して、ウエハ全体にＣｒ／Ａｕ（Ｃｒを薄く形成した後
Ａｕを形成したもの）からなる金属膜（遮光膜）を蒸着
又はスパッタリング装置を用いて形成する。このように
して、ストライプリッジ２０の一方の側面、ネック部２
１の両側面を含むウエハ上のほぼ全面に遮光膜３１を形
成する。この状態で、ウエハの上面は、ｎパッド電極４
４とその周辺及びｐパッド電極４２の周辺のわずかな部
分を除いて、ｎパッド電極４４、ｐパッド電極４２及び
遮光膜３１のいずれかで覆われていることになる。ここ
で、遮光膜３１とｎパッド電極４４及びｐパッド電極４
２とは、ｎパッド電極４４の周り及びｐパッド電極４２
の周りで電気的に分離されている。
パッド電極４２とその周辺とを覆うようにマスクを形成
して、ウエハ全体にＣｒ／Ａｕ（Ｃｒを薄く形成した後
Ａｕを形成したもの）からなる金属膜（遮光膜）を蒸着
又はスパッタリング装置を用いて形成する。このように
して、ストライプリッジ２０の一方の側面、ネック部２
１の両側面を含むウエハ上のほぼ全面に遮光膜３１を形
成する。この状態で、ウエハの上面は、ｎパッド電極４
４とその周辺及びｐパッド電極４２の周辺のわずかな部
分を除いて、ｎパッド電極４４、ｐパッド電極４２及び
遮光膜３１のいずれかで覆われていることになる。ここ
で、遮光膜３１とｎパッド電極４４及びｐパッド電極４
２とは、ｎパッド電極４４の周り及びｐパッド電極４２
の周りで電気的に分離されている。
【００２６】次に、以下のようにして各素子ごとに分割
して、分割された後の基板１０の側面に遮光膜３１を形
成する。まず、ウエハの上面に遮光膜３１を形成したウ
エハを、感熱シートに電極面（表面）を対向させて貼り
付けて、ウエハの裏面をスクライブする。ここで、リッ
ジストライプ２０の長手方向に垂直なスクライブライン
の形成位置は、ネック部２１の中央部でネック部２１と
直交するように形成する。
して、分割された後の基板１０の側面に遮光膜３１を形
成する。まず、ウエハの上面に遮光膜３１を形成したウ
エハを、感熱シートに電極面（表面）を対向させて貼り
付けて、ウエハの裏面をスクライブする。ここで、リッ
ジストライプ２０の長手方向に垂直なスクライブライン
の形成位置は、ネック部２１の中央部でネック部２１と
直交するように形成する。
【００２７】次に、スクライブしたウエハ裏面をダイボ
ンドシートに貼り付けた後、感熱シートをウエハの表面
から剥がす。そして、ダイボンドシートを等方向にかつ
均一に引き伸ばすことにより、個々の素子チップに分割
しかつ隣接するチップ間に間隔を作る。ここで、この分
割後の各チップの凸部２１ａの先端の端面は、ウエハ上
面に遮光膜３１を形成した後に分割されたへき開面であ
るので、遮光膜は形成されていない。
ンドシートに貼り付けた後、感熱シートをウエハの表面
から剥がす。そして、ダイボンドシートを等方向にかつ
均一に引き伸ばすことにより、個々の素子チップに分割
しかつ隣接するチップ間に間隔を作る。ここで、この分
割後の各チップの凸部２１ａの先端の端面は、ウエハ上
面に遮光膜３１を形成した後に分割されたへき開面であ
るので、遮光膜は形成されていない。
【００２８】次に、チップ間の間隔が変化しないように
して、１０μｍの厚さの粘着層を有する粘着シートの粘
着層に各チップの電極面を押しつけて粘着させ、ダイボ
ンドシートをはがす。この段階で、各チップはサファイ
ア基板１１の裏面を上にして、互いに一定の間隔を隔て
て粘着シート上に並んだ状態になる。また、各チップは
その電極面が粘着シートの粘着層に比較的大きな力で押
しつけられ、粘着シートにしっかり固定されるととも
に、後述の基板裏面及び側面に遮光膜を形成する工程に
おいて各チップの上面、特に、各チップの凸部２１ａの
先端の端面に遮光膜が形成されないようにマスクする機
能も有している。
して、１０μｍの厚さの粘着層を有する粘着シートの粘
着層に各チップの電極面を押しつけて粘着させ、ダイボ
ンドシートをはがす。この段階で、各チップはサファイ
ア基板１１の裏面を上にして、互いに一定の間隔を隔て
て粘着シート上に並んだ状態になる。また、各チップは
その電極面が粘着シートの粘着層に比較的大きな力で押
しつけられ、粘着シートにしっかり固定されるととも
に、後述の基板裏面及び側面に遮光膜を形成する工程に
おいて各チップの上面、特に、各チップの凸部２１ａの
先端の端面に遮光膜が形成されないようにマスクする機
能も有している。
【００２９】次に、粘着シート上に、基板裏面を上にし
て所定の間隔で並んだチップを蒸着又はスパッタリング
装置にセットして、Ｃｒ膜（例えば６００Å）及びＡｕ
膜（例えば２４００Å）を順次形成する。このようにし
て、遮光膜３１が基板の裏面及び側面に形成される。
て所定の間隔で並んだチップを蒸着又はスパッタリング
装置にセットして、Ｃｒ膜（例えば６００Å）及びＡｕ
膜（例えば２４００Å）を順次形成する。このようにし
て、遮光膜３１が基板の裏面及び側面に形成される。
【００３０】以上のような工程により、分割された後の
チップ状態において、ストライプリッジ２０の一端面に
突出して形成された凸部２１ａの先端端面を除いて実質
的に全て、遮光性のあるｎパッド電極４４、ｐパッド電
極４２及び遮光膜３１のいずれかで覆われた窒化物半導
体発光素子を作製することができる。これにより、スト
ライプリッジ２０の一方の端面において、さらに凸部２
１ａの先端端面の限られた領域から発光させることが可
能な点発光型発光素子を提供できる。
チップ状態において、ストライプリッジ２０の一端面に
突出して形成された凸部２１ａの先端端面を除いて実質
的に全て、遮光性のあるｎパッド電極４４、ｐパッド電
極４２及び遮光膜３１のいずれかで覆われた窒化物半導
体発光素子を作製することができる。これにより、スト
ライプリッジ２０の一方の端面において、さらに凸部２
１ａの先端端面の限られた領域から発光させることが可
能な点発光型発光素子を提供できる。
【００３１】また、本実施の形態１の凸部２１ａの先端
端面から発光させる点発光型発光素子は、凸部２１ａの
幅を狭く形成することにより、発光点を極めて狭い微小
領域に容易に制限することができる。すなわち、ストラ
イプリッジの端面に遮光膜を所定のパターンに形成して
発光領域を制限することは困難であるが、本実施の形態
１の構成及び製造方法では、ストライプリッジの端面に
連続してストライプリッジより幅の狭いネック部２１を
形成して、遮光膜を形成した後にネック部２１において
へき開するという独特の手法を用いることにより、スト
ライプリッジの発光端面においてさらに発光点を狭い領
域に制限しているので、容易に発光点を微小領域に制限
できる。
端面から発光させる点発光型発光素子は、凸部２１ａの
幅を狭く形成することにより、発光点を極めて狭い微小
領域に容易に制限することができる。すなわち、ストラ
イプリッジの端面に遮光膜を所定のパターンに形成して
発光領域を制限することは困難であるが、本実施の形態
１の構成及び製造方法では、ストライプリッジの端面に
連続してストライプリッジより幅の狭いネック部２１を
形成して、遮光膜を形成した後にネック部２１において
へき開するという独特の手法を用いることにより、スト
ライプリッジの発光端面においてさらに発光点を狭い領
域に制限しているので、容易に発光点を微小領域に制限
できる。
【００３２】以上、本発明の実施の形態１について説明
したが、本発明は上述の実施の形態１に限定されるもの
ではなく、以下のように種々の変形が可能であり、かつ
種々の材料を適用することができる。
したが、本発明は上述の実施の形態１に限定されるもの
ではなく、以下のように種々の変形が可能であり、かつ
種々の材料を適用することができる。
【００３３】実施の形態１の変形例．本発明に用いる基
板としては、窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基
板としては、例えば、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれか
を主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）
のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含
む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、及び窒化物半
導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長
させることが可能で従来から知られており、窒化物半導
体と異なる基板材料を用いることができる。好ましい異
種基板としては、サファイア、スピネルが挙げられる。
また、ＧａＮ、ＡｌＮ等の窒化物半導体基板を用いても
良い。
板としては、窒化物半導体と異なる材料よりなる異種基
板としては、例えば、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれか
を主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）
のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含
む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、及び窒化物半
導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長
させることが可能で従来から知られており、窒化物半導
体と異なる基板材料を用いることができる。好ましい異
種基板としては、サファイア、スピネルが挙げられる。
また、ＧａＮ、ＡｌＮ等の窒化物半導体基板を用いても
良い。
【００３４】基板上に形成する窒化物半導体としては、
ＩＩＩ−Ｖ族窒化ガリウム系化合物半導体として知られ
ている材料を用いることができ、例えば、ＩｎｘＡｌｙ
Ｇａ １−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋
ｙ≦１）、さらにはＩＩＩ族元素にＢを加えたり、Ｖ属
元素のＮの一部をＡｓ、Ｐで置換したＩｎＡｌＧａＢ
Ｎ、ＩｎＡｌＧａＮＰ、ＩｎＡｌＧａＮＡｓにも適用で
きる。活性層としてはＩｎｕＡｌｖＧａ１−ｕ−ｖＮ
（０＜ｕ＜１，０≦ｖ＜１，０≦ｕ＋ｖ＜１）を用いる
ことで良好な発光層が得られる。本発明の窒化物半導体
に用いるｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、
Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ等のＩＶ族、若しくはＶＩ族元素を用い
ることができ、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎを、さらに
最も好ましくはＳｉを用いることで、良好なキャリアを
生成することができる。また、ｐ型不純物としては、特
に限定されないが、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃ
ａなどが挙げられ、好ましくはＭｇが用いられる。これ
により、ｎ型層、ｐ型層を構成するｎ型窒化物半導体、
ｐ型窒化物半導体を形成する。
ＩＩＩ−Ｖ族窒化ガリウム系化合物半導体として知られ
ている材料を用いることができ、例えば、ＩｎｘＡｌｙ
Ｇａ １−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋
ｙ≦１）、さらにはＩＩＩ族元素にＢを加えたり、Ｖ属
元素のＮの一部をＡｓ、Ｐで置換したＩｎＡｌＧａＢ
Ｎ、ＩｎＡｌＧａＮＰ、ＩｎＡｌＧａＮＡｓにも適用で
きる。活性層としてはＩｎｕＡｌｖＧａ１−ｕ−ｖＮ
（０＜ｕ＜１，０≦ｖ＜１，０≦ｕ＋ｖ＜１）を用いる
ことで良好な発光層が得られる。本発明の窒化物半導体
に用いるｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、
Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ等のＩＶ族、若しくはＶＩ族元素を用い
ることができ、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎを、さらに
最も好ましくはＳｉを用いることで、良好なキャリアを
生成することができる。また、ｐ型不純物としては、特
に限定されないが、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃ
ａなどが挙げられ、好ましくはＭｇが用いられる。これ
により、ｎ型層、ｐ型層を構成するｎ型窒化物半導体、
ｐ型窒化物半導体を形成する。
【００３５】また、本発明におけるストライプリッジ２
０とネック部２１との関係については、上述したよう
に、リッジストライプ２０より幅を狭くして、所望の形
状、大きさの微小光源を得るようにネック部を設けるも
のであるが、図３等に示した形状に限定されるものでは
ない。すなわち、リッジストライプ２０、ネック部２１
は、図３で示すように、幅がほぼ一定のストライプとし
て形成しても良いが、ストライプの長手方向の位置に応
じて、幅が異なるようにしたテーパ状としても良い。具
体例としては、リッジストライプ２０を、長手方向にお
いて、ネック部２１及び一端面側に向かうに従って、幅
が狭くなるテーパ状のストライプとすることで、ストラ
イプリッジ２０からの光をネック部２１に集光するよう
にして、光の取り出し効率を向上させても良い。これら
テーパ処理は、リッジストライプ２０の長手方向の全て
の領域にわたって、形成されても良く、部分的に、例え
ば上記例では、ネック部２１との連結部から長手方向に
ストライプ２０の一部に設けるようにしても良い。ネッ
ク部２１についても、同様の形状を用いることができ
る。
０とネック部２１との関係については、上述したよう
に、リッジストライプ２０より幅を狭くして、所望の形
状、大きさの微小光源を得るようにネック部を設けるも
のであるが、図３等に示した形状に限定されるものでは
ない。すなわち、リッジストライプ２０、ネック部２１
は、図３で示すように、幅がほぼ一定のストライプとし
て形成しても良いが、ストライプの長手方向の位置に応
じて、幅が異なるようにしたテーパ状としても良い。具
体例としては、リッジストライプ２０を、長手方向にお
いて、ネック部２１及び一端面側に向かうに従って、幅
が狭くなるテーパ状のストライプとすることで、ストラ
イプリッジ２０からの光をネック部２１に集光するよう
にして、光の取り出し効率を向上させても良い。これら
テーパ処理は、リッジストライプ２０の長手方向の全て
の領域にわたって、形成されても良く、部分的に、例え
ば上記例では、ネック部２１との連結部から長手方向に
ストライプ２０の一部に設けるようにしても良い。ネッ
ク部２１についても、同様の形状を用いることができ
る。
【００３６】更に、本発明のリッジストライプ２０につ
いて、例えば図３に示すように、リッジストライプ２０
は、ｎ型層１２の途中までの深さで設けられているが、
本発明はこれに限らず、活性層よりも上で、すなわち、
活性層１３に達しない深さでエッチングして、リッジス
トライプ２０を設ける構造でも良い。活性層１３よりも
上にリッジストライプ２０を形成すると、活性層１３を
露出させて大気暴露させることによる活性層材料の劣化
を抑えた構造とでき、特にストライプ幅が１０μｍ以下
の狭ストライプとする場合に活性層１３の劣化を防止す
る効果が顕著に表れる。一方で、ネック部２１は、一端
面を設けて、それを出射面として所望の微小光源とする
ため、好ましくは活性層１３よりも深くｎ型層に達する
深さで形成することが好ましい。このように、ネック部
２１におけるエッチングの深さとリッジストライプ２０
の両側をそれぞれの機能に応じて変えてもよい。
いて、例えば図３に示すように、リッジストライプ２０
は、ｎ型層１２の途中までの深さで設けられているが、
本発明はこれに限らず、活性層よりも上で、すなわち、
活性層１３に達しない深さでエッチングして、リッジス
トライプ２０を設ける構造でも良い。活性層１３よりも
上にリッジストライプ２０を形成すると、活性層１３を
露出させて大気暴露させることによる活性層材料の劣化
を抑えた構造とでき、特にストライプ幅が１０μｍ以下
の狭ストライプとする場合に活性層１３の劣化を防止す
る効果が顕著に表れる。一方で、ネック部２１は、一端
面を設けて、それを出射面として所望の微小光源とする
ため、好ましくは活性層１３よりも深くｎ型層に達する
深さで形成することが好ましい。このように、ネック部
２１におけるエッチングの深さとリッジストライプ２０
の両側をそれぞれの機能に応じて変えてもよい。
【００３７】本発明のリッジストライプ２０とネック部
２１との連結部において、例えば図３に示すように、リ
ッジストライプ２０の長手方向にほぼ垂直な面でもって
連結しているが、本発明はこれに限らず、この連結部が
長手方向に対して９０°よりも小さい角度で交差するよ
うに、例えば、前記テーパ処理を連結部に施すなどのよ
うな形態を採ることも可能である。こうすることで、リ
ッジストライプ２０からネック部２１への光の導波を効
率よくすることができ、連結部での反射による光の損失
を抑えて、光取り出し効率を向上させることができる。
２１との連結部において、例えば図３に示すように、リ
ッジストライプ２０の長手方向にほぼ垂直な面でもって
連結しているが、本発明はこれに限らず、この連結部が
長手方向に対して９０°よりも小さい角度で交差するよ
うに、例えば、前記テーパ処理を連結部に施すなどのよ
うな形態を採ることも可能である。こうすることで、リ
ッジストライプ２０からネック部２１への光の導波を効
率よくすることができ、連結部での反射による光の損失
を抑えて、光取り出し効率を向上させることができる。
【００３８】さらに、遮光膜３１としては、発光素子か
らの光を遮光できる膜であれば特に限定されるものでは
なく、光吸収膜であるＴｉＯ、ＳｉＯあるい、金属膜で
あるＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ
を挙げることができ、これらからなる群から選択される
少なくとも一種の材料を用いる。また、ＳｉＯ２、Ｔｉ
Ｏ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ポリイ
ミドからなる群の少なくとも一種用いることであり、λ
／４ｎ（λは波長、ｎは材料の屈折率）の膜厚で積層し
た誘電体多層膜としても良い。さらに、本発明は窒化物
半導体に限定されるものではない。以上のように、本発
明は、種々の変形及び材料の適用が可能であり、このよ
うに変形しても実施の形態１で説明した効果が得られ
る。
らの光を遮光できる膜であれば特に限定されるものでは
なく、光吸収膜であるＴｉＯ、ＳｉＯあるい、金属膜で
あるＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ
を挙げることができ、これらからなる群から選択される
少なくとも一種の材料を用いる。また、ＳｉＯ２、Ｔｉ
Ｏ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ポリイ
ミドからなる群の少なくとも一種用いることであり、λ
／４ｎ（λは波長、ｎは材料の屈折率）の膜厚で積層し
た誘電体多層膜としても良い。さらに、本発明は窒化物
半導体に限定されるものではない。以上のように、本発
明は、種々の変形及び材料の適用が可能であり、このよ
うに変形しても実施の形態１で説明した効果が得られ
る。
【００３９】実施の形態２．次に、図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の形態２の集光点発光型発光素子
について説明する。本実施の形態２の集光点発光型発光
素子は、図８に示すように、それぞれ発光点１５０を中
心として放射状に形成された複数の発光領域２００を備
え、各発光領域２００で発光した光はそれぞれ各発光領
域２００に形成された導波路を介して上記放射状の中心
近傍まで導波されて発光点１５０から出射される。
ら、本発明に係る実施の形態２の集光点発光型発光素子
について説明する。本実施の形態２の集光点発光型発光
素子は、図８に示すように、それぞれ発光点１５０を中
心として放射状に形成された複数の発光領域２００を備
え、各発光領域２００で発光した光はそれぞれ各発光領
域２００に形成された導波路を介して上記放射状の中心
近傍まで導波されて発光点１５０から出射される。
【００４０】本実施の形態２の集光点発光型発光素子に
おいて、各発光領域２００は、基板１０１上にバッファ
層１０２、ｎ型コンタクト層１０３、ｎ型クラッド層１
０４、活性層１０５、ｐ型クラッド層１０６、ｐ型コン
タクト層１０７が順次積層されてなる半導体積層構造
を、発光点１５０を中心として放射状にｎ型コンタクト
層１０３が露出するまでエッチングをすることにより形
成される（図８〜図１０）。これにより、それぞれ基板
１０１上に形成されたバッファ層１０２、ｎ型コンタク
ト層１０３、ｎ型クラッド層１０４、活性層１０５、ｐ
型クラッド層１０６、ｐ型コンタクト層１０７が順次積
層されてなる半導体積層構造と発光点１５０に向かう長
手方向を有する複数の発光領域２００が放射状に形成さ
れ、隣接する発光領域２００の間にはｎ型コンタクト層
１０３が露出される（図８，図１０）。
おいて、各発光領域２００は、基板１０１上にバッファ
層１０２、ｎ型コンタクト層１０３、ｎ型クラッド層１
０４、活性層１０５、ｐ型クラッド層１０６、ｐ型コン
タクト層１０７が順次積層されてなる半導体積層構造
を、発光点１５０を中心として放射状にｎ型コンタクト
層１０３が露出するまでエッチングをすることにより形
成される（図８〜図１０）。これにより、それぞれ基板
１０１上に形成されたバッファ層１０２、ｎ型コンタク
ト層１０３、ｎ型クラッド層１０４、活性層１０５、ｐ
型クラッド層１０６、ｐ型コンタクト層１０７が順次積
層されてなる半導体積層構造と発光点１５０に向かう長
手方向を有する複数の発光領域２００が放射状に形成さ
れ、隣接する発光領域２００の間にはｎ型コンタクト層
１０３が露出される（図８，図１０）。
【００４１】ここで、本実施の形態２において、活性層
１０５は例えばＩｎＧａＮからなり、ｎ型クラッド層１
０４及びｐ型クラッド層１０６は活性層１０５よりバン
ドギャップの大きい例えばＡｌＧａＮからなり、各発光
領域２００はダブルへテロ構造を有する。本実施の形態
２において、活性層１０５としては多重量子井戸構造や
単一量子井戸構造など種々の構造を用いることができ、
ｎ型クラッド層１０４及びｐ型クラッド層１０６のＡｌ
の混晶比は縦方向の光閉じ込め等を考慮してを適切な値
に設定することができる。すなわち、縦方向の光閉じ込
めを向上させるためにはＡｌの混晶比を高くすればよ
い。さらに本実施の形態２では、結晶性の向上させるた
めに、横方向成長等を利用して下地層を形成し、その上
にｎ型クラッド層１０４、活性層１０５及びｐ型クラッ
ド層１０６を成長させるようにすることもできる。
１０５は例えばＩｎＧａＮからなり、ｎ型クラッド層１
０４及びｐ型クラッド層１０６は活性層１０５よりバン
ドギャップの大きい例えばＡｌＧａＮからなり、各発光
領域２００はダブルへテロ構造を有する。本実施の形態
２において、活性層１０５としては多重量子井戸構造や
単一量子井戸構造など種々の構造を用いることができ、
ｎ型クラッド層１０４及びｐ型クラッド層１０６のＡｌ
の混晶比は縦方向の光閉じ込め等を考慮してを適切な値
に設定することができる。すなわち、縦方向の光閉じ込
めを向上させるためにはＡｌの混晶比を高くすればよ
い。さらに本実施の形態２では、結晶性の向上させるた
めに、横方向成長等を利用して下地層を形成し、その上
にｎ型クラッド層１０４、活性層１０５及びｐ型クラッ
ド層１０６を成長させるようにすることもできる。
【００４２】また、本実施の形態２の集光点発光型発光
素子の各発光領域２００では、ｐ型半導体層（ｐ型クラ
ッド層１０６とｐ型コンタクト層１０７）において、所
定の幅に中央部が残るようにその両側をｐ型クラッド層
１０６の途中までエッチングして除去することによりリ
ッジ１３０が形成され、絶縁膜１０８の開口部を介して
そのリッジ１３０の上面（リッジ１３０におけるｐ型コ
ンタクト層１０７の表面）のみにオーミック接触するｐ
電極１１１が形成される（図８，図１０）。これによ
り、リッジ１３０の直下に位置する活性層の実効屈折率
がその両側の活性層より高くなってリッジ１３０の直下
に発光した光が閉じ込められて、リッジ１３０に沿って
光が導波される。このリッジの幅は光を効果的に導波さ
せるために好ましくは、１μｍ〜５μｍより好ましくは
１．５μｍ〜３μｍの範囲に設定する。尚、厚み方向の
光の閉じ込めは、活性層１０５が屈折率の小さいｎ型ク
ラッド層１０４及びｐ型クラッド層１０６に挟まれるこ
とにより実現される。
素子の各発光領域２００では、ｐ型半導体層（ｐ型クラ
ッド層１０６とｐ型コンタクト層１０７）において、所
定の幅に中央部が残るようにその両側をｐ型クラッド層
１０６の途中までエッチングして除去することによりリ
ッジ１３０が形成され、絶縁膜１０８の開口部を介して
そのリッジ１３０の上面（リッジ１３０におけるｐ型コ
ンタクト層１０７の表面）のみにオーミック接触するｐ
電極１１１が形成される（図８，図１０）。これによ
り、リッジ１３０の直下に位置する活性層の実効屈折率
がその両側の活性層より高くなってリッジ１３０の直下
に発光した光が閉じ込められて、リッジ１３０に沿って
光が導波される。このリッジの幅は光を効果的に導波さ
せるために好ましくは、１μｍ〜５μｍより好ましくは
１．５μｍ〜３μｍの範囲に設定する。尚、厚み方向の
光の閉じ込めは、活性層１０５が屈折率の小さいｎ型ク
ラッド層１０４及びｐ型クラッド層１０６に挟まれるこ
とにより実現される。
【００４３】また、本実施の形態２において、各発光領
域２００の発光点１５０と反対側に位置する他方の端面
（例えば、モニター用に利用されるので、以下、モニタ
ー側端面という。）には、導波光を反射させるためのミ
ラー膜が形成されることが好ましい。このようにモニタ
ー側端面にミラー膜を形成すると、その端面で反射され
た光を発光点１５０から出力できるので、不用な放射に
よる損失を低減でき、出射効率を向上させることができ
る。また、この場合、条件によってはモニター側端面で
反射した光を増幅して発光点から出力することができ、
より効果的に出射できる。このミラー膜は、例えば、Ｓ
ｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とからなる誘電体多層膜で構成す
ることができ、この場合、膜厚はｎλ／４（ｎ＝１，
２，３・・・、λは誘電体中における光の波長）に設定
することが好ましく、良好な反射特性を得るために２ペ
ア以上積層することが好ましい。さらに、本実施の形態
２においては、ミラー膜を後述の絶縁膜１１３と共通の
材料で同一工程で一度に形成することが好ましく、これ
により製造工程を簡略化でき製造コストを低減できる。
域２００の発光点１５０と反対側に位置する他方の端面
（例えば、モニター用に利用されるので、以下、モニタ
ー側端面という。）には、導波光を反射させるためのミ
ラー膜が形成されることが好ましい。このようにモニタ
ー側端面にミラー膜を形成すると、その端面で反射され
た光を発光点１５０から出力できるので、不用な放射に
よる損失を低減でき、出射効率を向上させることができ
る。また、この場合、条件によってはモニター側端面で
反射した光を増幅して発光点から出力することができ、
より効果的に出射できる。このミラー膜は、例えば、Ｓ
ｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とからなる誘電体多層膜で構成す
ることができ、この場合、膜厚はｎλ／４（ｎ＝１，
２，３・・・、λは誘電体中における光の波長）に設定
することが好ましく、良好な反射特性を得るために２ペ
ア以上積層することが好ましい。さらに、本実施の形態
２においては、ミラー膜を後述の絶縁膜１１３と共通の
材料で同一工程で一度に形成することが好ましく、これ
により製造工程を簡略化でき製造コストを低減できる。
【００４４】本実施の形態２において、ｎ電極１１２は
隣接する発光領域２００の間に露出されたｎ型コンタク
ト層１０３上にそれぞれ形成される（図８，図１０）。
また、本実施の形態２において、発光点１５０の直下の
半導体積層構造内部には、図９に示すように、出射方向
に頂点を有する円錐形状の空洞１５２が形成され、各発
光領域２００で発光して導波された光はその空洞１５２
の錐体面１５３により上方に反射されてｐ電極１１１の
開口部（発光点１５０）を介して出力される。
隣接する発光領域２００の間に露出されたｎ型コンタク
ト層１０３上にそれぞれ形成される（図８，図１０）。
また、本実施の形態２において、発光点１５０の直下の
半導体積層構造内部には、図９に示すように、出射方向
に頂点を有する円錐形状の空洞１５２が形成され、各発
光領域２００で発光して導波された光はその空洞１５２
の錐体面１５３により上方に反射されてｐ電極１１１の
開口部（発光点１５０）を介して出力される。
【００４５】次に、本実施の形態２の集光点発光型発光
素子の製造方法について、具体的な材料を例示しながら
説明する。 （マスク１５１形成工程）本製造方法ではまず、図１１
に示すように、基板１０１上に空洞１５２を形成するた
めのマスク１５１を形成する。
素子の製造方法について、具体的な材料を例示しながら
説明する。 （マスク１５１形成工程）本製造方法ではまず、図１１
に示すように、基板１０１上に空洞１５２を形成するた
めのマスク１５１を形成する。
【００４６】ここで、本実施の形態２では、基板１０１
として、Ｃ面、Ｒ面又はＡ面を主面とするサファイア、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）等の絶縁基板、ＳｉＣ（６
Ｈ，４Ｈ，３Ｃを含む）、Ｓｉ、Ｚｎ、ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｎ等の半導体基板を用いることができるが、窒化物半導
体を用いる場合には、窒化物半導体を結晶性良く成長さ
せることができるサファイア基板又はＧａＮ基板を用い
ることが好ましい。また、基板１０１としては、上に積
層される半導体層に比較して０．２以上屈折率が小さい
ことが好ましい。
として、Ｃ面、Ｒ面又はＡ面を主面とするサファイア、
スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）等の絶縁基板、ＳｉＣ（６
Ｈ，４Ｈ，３Ｃを含む）、Ｓｉ、Ｚｎ、ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｎ等の半導体基板を用いることができるが、窒化物半導
体を用いる場合には、窒化物半導体を結晶性良く成長さ
せることができるサファイア基板又はＧａＮ基板を用い
ることが好ましい。また、基板１０１としては、上に積
層される半導体層に比較して０．２以上屈折率が小さい
ことが好ましい。
【００４７】また、マスク１５１は、後の半導体層を成
長させる時に１０００℃又はそれ以上の高温に曝される
ことから、そのような高温において分解されることがな
く、かつマスク１５１上には半導体層が成長しない材料
を用いて形成する必要が有り、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ
Ｎ、Ｗ等を用いることができる。また、マスク１５１は
円形（円柱形状）に形成されることが好ましく、これに
より、半導体積層構造中に円錐形状の空洞１５２を形成
することができ、真円に近いスポット光を形成できる。
また、マスク１５１の径は、必要な（要求される）スポ
ット径に対応して決定されるが、良好な単一モードの光
を得るためには、マスク径は好ましくは０．５μｍ〜２
０μｍの範囲、より好ましくは１μｍ〜１０μｍの範囲
に設定する。
長させる時に１０００℃又はそれ以上の高温に曝される
ことから、そのような高温において分解されることがな
く、かつマスク１５１上には半導体層が成長しない材料
を用いて形成する必要が有り、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ
Ｎ、Ｗ等を用いることができる。また、マスク１５１は
円形（円柱形状）に形成されることが好ましく、これに
より、半導体積層構造中に円錐形状の空洞１５２を形成
することができ、真円に近いスポット光を形成できる。
また、マスク１５１の径は、必要な（要求される）スポ
ット径に対応して決定されるが、良好な単一モードの光
を得るためには、マスク径は好ましくは０．５μｍ〜２
０μｍの範囲、より好ましくは１μｍ〜１０μｍの範囲
に設定する。
【００４８】（半導体層成長工程）次に、マスクが形成
された基板１０１上に、例えば、ＧａＮからなる厚さ２
００Åのバッファ層１０２、例えば、Ｓｉが４．５×１
０１８／ｃｍ３ドープされたｎ型ＧａＮからなる厚さ４
μｍのｎ型コンタクト層１０３ａ、例えば、Ｓｉが１×
１０１８／ｃｍ３ドープされたＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ
からなる厚さ１μｍのｎ型クラッド層１０４ａ、例え
ば、Ｉｎ０．３７Ｇａ０．６３Ｎからなる厚さ０．０９
μｍの活性層１０５ａ、例えば、Ｍｇが２×１０１８／
ｃｍ３ドープされたＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる厚
さ０．５μｍのｐ型クラッド層１０６ａ、例えば、Ｍｇ
が１×１０１８／ｃｍ３ドープされたｐ型ＧａＮからな
る厚さ１５０Åのｐ型コンタクト層１０７ａを順次成長
させる（図１１）。以上の工程により、図１１に示すよ
うに、マスク１５１上に円錐形状の空洞１５２を有する
半導体積層構造が形成される。
された基板１０１上に、例えば、ＧａＮからなる厚さ２
００Åのバッファ層１０２、例えば、Ｓｉが４．５×１
０１８／ｃｍ３ドープされたｎ型ＧａＮからなる厚さ４
μｍのｎ型コンタクト層１０３ａ、例えば、Ｓｉが１×
１０１８／ｃｍ３ドープされたＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ
からなる厚さ１μｍのｎ型クラッド層１０４ａ、例え
ば、Ｉｎ０．３７Ｇａ０．６３Ｎからなる厚さ０．０９
μｍの活性層１０５ａ、例えば、Ｍｇが２×１０１８／
ｃｍ３ドープされたＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる厚
さ０．５μｍのｐ型クラッド層１０６ａ、例えば、Ｍｇ
が１×１０１８／ｃｍ３ドープされたｐ型ＧａＮからな
る厚さ１５０Åのｐ型コンタクト層１０７ａを順次成長
させる（図１１）。以上の工程により、図１１に示すよ
うに、マスク１５１上に円錐形状の空洞１５２を有する
半導体積層構造が形成される。
【００４９】（発光領域形成エッチング）次に、半導体
積層構造上に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚が０．５
μｍのＳｉＯ２膜を形成する。続いて、フォトリソグラ
フィー技術を用いてマスク５１の中心軸上に頂点を有す
る複数の扇形のパターンを放射状に形成して、上記Ｓｉ
Ｏ ２膜を例えばＲＩＥ法でエッチングする。さらに、上
記ＳｉＯ２マスクが形成されていない部分をｎ型コンタ
クト層３が露出するまで例えばＲＩＥ法でエッチングす
ることにより、複数（本実施の形態では４８個）の扇形
の発光領域２００を形成する（図５）。ここで、発光領
域２００の扇形の半径と頂点の角度は互いに同一に設定
され、頂点近傍では分離されずに一体化されている。マ
スクの材質は上記ＳｉＯ２の他にＳｉＮ等の誘電体膜、
レジストマスクを用いても良い。また、プラズマＣＶＤ
法の他にマグネトロンスパッタ法、ＥＣＲ法等で成膜す
ることもできる。
積層構造上に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚が０．５
μｍのＳｉＯ２膜を形成する。続いて、フォトリソグラ
フィー技術を用いてマスク５１の中心軸上に頂点を有す
る複数の扇形のパターンを放射状に形成して、上記Ｓｉ
Ｏ ２膜を例えばＲＩＥ法でエッチングする。さらに、上
記ＳｉＯ２マスクが形成されていない部分をｎ型コンタ
クト層３が露出するまで例えばＲＩＥ法でエッチングす
ることにより、複数（本実施の形態では４８個）の扇形
の発光領域２００を形成する（図５）。ここで、発光領
域２００の扇形の半径と頂点の角度は互いに同一に設定
され、頂点近傍では分離されずに一体化されている。マ
スクの材質は上記ＳｉＯ２の他にＳｉＮ等の誘電体膜、
レジストマスクを用いても良い。また、プラズマＣＶＤ
法の他にマグネトロンスパッタ法、ＥＣＲ法等で成膜す
ることもできる。
【００５０】（リッジ形成）次に、各発光領域２００の
上面にそれぞれリッジを形成するためのエッチングマス
ク（例えば、ＳｉＯ２）を一定の幅（例えば、２μｍ
幅、０．５μｍの膜厚）に形成して、各発光領域におい
てそのエッチングマスクの両側をｐ型クラッド層１０６
の途中までエッチングにより除去することにより、各発
光領域２００においてリッジ１３０を形成する（図１
３）。
上面にそれぞれリッジを形成するためのエッチングマス
ク（例えば、ＳｉＯ２）を一定の幅（例えば、２μｍ
幅、０．５μｍの膜厚）に形成して、各発光領域におい
てそのエッチングマスクの両側をｐ型クラッド層１０６
の途中までエッチングにより除去することにより、各発
光領域２００においてリッジ１３０を形成する（図１
３）。
【００５１】（ｐ電極形成）次に、各発光領域２００に
おいてリッジの上面のみを露出させて他の部分を覆う絶
縁層（例えば、膜厚が０．２μｍ以下のＺｒＯ２）８を
形成して、図１４に示すように、その上から露出された
リッジの上面のみとオーミック接触するようにｐ電極１
１１を形成する。ここで、ｐ電極１１１は、ｐ型ＧａＮ
層と良好なオーミック接触が可能な例えば、Ｎｉ（１０
０Å）／Ａｕ（１５００Å）を用いて形成される。
おいてリッジの上面のみを露出させて他の部分を覆う絶
縁層（例えば、膜厚が０．２μｍ以下のＺｒＯ２）８を
形成して、図１４に示すように、その上から露出された
リッジの上面のみとオーミック接触するようにｐ電極１
１１を形成する。ここで、ｐ電極１１１は、ｐ型ＧａＮ
層と良好なオーミック接触が可能な例えば、Ｎｉ（１０
０Å）／Ａｕ（１５００Å）を用いて形成される。
【００５２】（ｎ電極形成）次に、隣接する発光領域の
間に露出されたｎ型コンタクト層１０３の上にｎ電極１
１２を形成する（図１４）。ここで、ｎ電極１１２は、
ｎ型ＧａＮ層と良好なオーミック接触が可能な例えば、
Ｔｉ（１００Å）／Ａｌ（５０００Å）を用いて形成さ
れる。尚、ｎ電極１１２は、各発光領域の外周端（外側
の円弧）から所定の間隔を隔てた外側（発光点を中心と
し扇型の発光領域の半径より若干大きい半径の円の外
側）のｎ型コンタクト層の上においては全面に形成され
（全面電極部）、発光領域間に形成された複数のｎ電極
１１２は互いにその全面電極部で電気的に導通される。
好ましくはｎ電極を形成した後、７００℃以下の温度で
アニールを行う。また、全面電極部分は、外部回路との
接続に用いられる。
間に露出されたｎ型コンタクト層１０３の上にｎ電極１
１２を形成する（図１４）。ここで、ｎ電極１１２は、
ｎ型ＧａＮ層と良好なオーミック接触が可能な例えば、
Ｔｉ（１００Å）／Ａｌ（５０００Å）を用いて形成さ
れる。尚、ｎ電極１１２は、各発光領域の外周端（外側
の円弧）から所定の間隔を隔てた外側（発光点を中心と
し扇型の発光領域の半径より若干大きい半径の円の外
側）のｎ型コンタクト層の上においては全面に形成され
（全面電極部）、発光領域間に形成された複数のｎ電極
１１２は互いにその全面電極部で電気的に導通される。
好ましくはｎ電極を形成した後、７００℃以下の温度で
アニールを行う。また、全面電極部分は、外部回路との
接続に用いられる。
【００５３】（絶縁膜１１３形成）次に、ｐ電極１１１
の上面を除いた発光領域及び発光領域の間と外側に露出
されたｎ型コンタクト層１０３を全て覆う絶縁膜１１３
を、各発光領域の間を埋めるように形成する（図１０、
図１５）。尚、絶縁膜１１３は、ｎ電極１１２の全面電
極部分の内周及び外周の一部を覆うように形成する。す
なわち、絶縁膜１１３はｎ電極１１２の全面電極部分の
主要な部分を露出させるように形成され、全面電極部分
の露出した領域は外部回路との接続用に用いられる。
の上面を除いた発光領域及び発光領域の間と外側に露出
されたｎ型コンタクト層１０３を全て覆う絶縁膜１１３
を、各発光領域の間を埋めるように形成する（図１０、
図１５）。尚、絶縁膜１１３は、ｎ電極１１２の全面電
極部分の内周及び外周の一部を覆うように形成する。す
なわち、絶縁膜１１３はｎ電極１１２の全面電極部分の
主要な部分を露出させるように形成され、全面電極部分
の露出した領域は外部回路との接続用に用いられる。
【００５４】本実施の形態２においては、絶縁膜１１３
は各発光領域２００の端面のミラー膜を兼ねるために、
低屈折率材質層と高屈折率材質層とを組み合わせた多層
膜とし、例えば、（ＳｉＯ２／ＴｉＯ２）を２ペア以上
で構成した誘電体多層膜とする。この構成では、ペア数
を増やすことで反射率を増加させることができる。絶縁
膜１１３を構成する多層膜において、上述の例では低屈
折率材質としてＳｉＯ ２を用い、高屈折率材質としてＴ
ｉＯ２、を用いたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、以下のような材料を用いてミラー膜を兼ねた多
層膜を構成できる。すなわち、低折率材質膜としてはＳ
ｉＯ２以外に、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯＮ、Ｍｇ
Ｏ等があり、高屈折率材質としてはＴｉＯ２以外に、Ｚ
ｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＮｘ、ＡｌＮ、
ＧａＮ等があり、これらの組み合わせにより、発光波長
において光の吸収の無い誘電体多層膜を構成できる。
は各発光領域２００の端面のミラー膜を兼ねるために、
低屈折率材質層と高屈折率材質層とを組み合わせた多層
膜とし、例えば、（ＳｉＯ２／ＴｉＯ２）を２ペア以上
で構成した誘電体多層膜とする。この構成では、ペア数
を増やすことで反射率を増加させることができる。絶縁
膜１１３を構成する多層膜において、上述の例では低屈
折率材質としてＳｉＯ ２を用い、高屈折率材質としてＴ
ｉＯ２、を用いたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、以下のような材料を用いてミラー膜を兼ねた多
層膜を構成できる。すなわち、低折率材質膜としてはＳ
ｉＯ２以外に、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯＮ、Ｍｇ
Ｏ等があり、高屈折率材質としてはＴｉＯ２以外に、Ｚ
ｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＮｘ、ＡｌＮ、
ＧａＮ等があり、これらの組み合わせにより、発光波長
において光の吸収の無い誘電体多層膜を構成できる。
【００５５】（ｐパッド電極形成）次に、図１６に示す
ように、露出したｐ電極１１１を接続するための円形
（発光点を中心とし扇形の発光領域半径にほぼ等しい
円）の部分１２１ａとその円形の部分２１ａにネック部
２１ｃを介して接続されたパッド部１２１ｂとからなる
ｐパッド電極１２１を形成する。ｐパッド電極には例え
ば、Ｎｉ（１０００Å）／Ｔｉ（１０００Å）／Ａｌ
（８０００Å）を用いる。
ように、露出したｐ電極１１１を接続するための円形
（発光点を中心とし扇形の発光領域半径にほぼ等しい
円）の部分１２１ａとその円形の部分２１ａにネック部
２１ｃを介して接続されたパッド部１２１ｂとからなる
ｐパッド電極１２１を形成する。ｐパッド電極には例え
ば、Ｎｉ（１０００Å）／Ｔｉ（１０００Å）／Ａｌ
（８０００Å）を用いる。
【００５６】（ｎパッド電極形成）次に、ｎ電極１１２
に電気的に接続するボンディング用のｎパッド電極１２
２を露出したｎ電極１１２上に形成する。ｎパッド電極
には例えば、Ｎｉ（１０００Å）／Ｔｉ（１０００Å）
／Ａｌ（８０００Å）を用いる。以上のようにして、図
１７に示す電極配置を有する本実施の形態２の集光点発
光型発光素子が製造される。
に電気的に接続するボンディング用のｎパッド電極１２
２を露出したｎ電極１１２上に形成する。ｎパッド電極
には例えば、Ｎｉ（１０００Å）／Ｔｉ（１０００Å）
／Ａｌ（８０００Å）を用いる。以上のようにして、図
１７に示す電極配置を有する本実施の形態２の集光点発
光型発光素子が製造される。
【００５７】以上のように構成された実施の形態２の集
光点発光型発光素子は、各発光領域に導波路が形成され
ているので、各発光領域２００で発光された光は導波路
により発光点の方向に導波され、空洞１５２の円錐面に
より反射されてｐ電極に形成された開口部である発光点
１５０から出力される。これにより、各発光領域２００
で発生された光が発光点１５０に集められて出力される
ので、輝度の高い発光が可能になる。また、本実施の形
態２の集光点発光型発光素子では、円錐形状の空洞１５
２により円錐形状の反射面が構成されているので、真円
に近いスポット光が得られる。また、本実施の形態２の
集光点発光型発光素子では、円形マスク１５１の径によ
り極めて小さい円錐形状の空洞１５２を容易に形成する
ことができ、良好な単一モードのスポット光を実現でき
る。
光点発光型発光素子は、各発光領域に導波路が形成され
ているので、各発光領域２００で発光された光は導波路
により発光点の方向に導波され、空洞１５２の円錐面に
より反射されてｐ電極に形成された開口部である発光点
１５０から出力される。これにより、各発光領域２００
で発生された光が発光点１５０に集められて出力される
ので、輝度の高い発光が可能になる。また、本実施の形
態２の集光点発光型発光素子では、円錐形状の空洞１５
２により円錐形状の反射面が構成されているので、真円
に近いスポット光が得られる。また、本実施の形態２の
集光点発光型発光素子では、円形マスク１５１の径によ
り極めて小さい円錐形状の空洞１５２を容易に形成する
ことができ、良好な単一モードのスポット光を実現でき
る。
【００５８】本実施の形態２の集光点発光型発光素子
は、窒化ガリウム系化合物半導体素子を用いて半導体積
層構造を構成しているので、黄色、青色、紫色及び紫外
光等の比較的波長の短い領域のスポット光を発光するこ
とができる。
は、窒化ガリウム系化合物半導体素子を用いて半導体積
層構造を構成しているので、黄色、青色、紫色及び紫外
光等の比較的波長の短い領域のスポット光を発光するこ
とができる。
【００５９】実施の形態２の変形例
以上の実施の形態２では、円錐形状の空洞１５２により
円錐形状の反射面を形成したが、本発明はこれに限られ
るものではなく、以下のようにして円錐形状の屈折面を
形成して、集光した光を発光点から出力するようにして
もよい。すなわち、本発明では、図１８に示すように、
発光点直下の半導体積層構造において、少なくともｎ型
半導体層に達するように光の出射方向に向かって広がっ
た錐形状の凹部を形成し、その凹部に活性層より屈折率
の高い透光性部材１５２ａを充填する。
円錐形状の反射面を形成したが、本発明はこれに限られ
るものではなく、以下のようにして円錐形状の屈折面を
形成して、集光した光を発光点から出力するようにして
もよい。すなわち、本発明では、図１８に示すように、
発光点直下の半導体積層構造において、少なくともｎ型
半導体層に達するように光の出射方向に向かって広がっ
た錐形状の凹部を形成し、その凹部に活性層より屈折率
の高い透光性部材１５２ａを充填する。
【００６０】このようにすると、各発光領域において発
光して発光点に向かって導波された光が、凹部の円錐面
において半導体層（主に活性層）と屈折率の高い透光性
部材１５２ａとの間の屈折率差によって屈折して、透光
性部材１５２ａの中を上方に進行する。これにより発光
点１５０を介して上方に出力される。以上のように構成
しても実施の形態２と同様の作用効果が得られる。
光して発光点に向かって導波された光が、凹部の円錐面
において半導体層（主に活性層）と屈折率の高い透光性
部材１５２ａとの間の屈折率差によって屈折して、透光
性部材１５２ａの中を上方に進行する。これにより発光
点１５０を介して上方に出力される。以上のように構成
しても実施の形態２と同様の作用効果が得られる。
【００６１】また、以上の実施の形態２では、各発光領
域を発光点を中心として放射状に導波路が直線になるよ
うに形成したが、本発明はこれに限られるものではな
く、図１９に示すように、曲率を持った発光領域２０１
を形成するようにして構成してもよい。以上のように構
成しても実施の形態２と同様な作用効果が得られ、かつ
発光領域の長さを長くできる。
域を発光点を中心として放射状に導波路が直線になるよ
うに形成したが、本発明はこれに限られるものではな
く、図１９に示すように、曲率を持った発光領域２０１
を形成するようにして構成してもよい。以上のように構
成しても実施の形態２と同様な作用効果が得られ、かつ
発光領域の長さを長くできる。
【００６２】以上実施の形態２の集光点発光型発光素子
において、各発光領域はそれぞれ窒化ガリウム系化合物
半導体層からなるｎ型コンタクト層１０３、ｎ型クラッ
ド層１０４、活性層１０５、ｐ型クラッド層１０６、ｐ
型コンタクト層１０７が順次成長されたダブルへテロ構
造としたが、本発明はこれに限られるものではなく、少
なくとも活性層が該活性層より屈折率の高い（バンドギ
ャップの小さい層）により挟まれた光を厚さ方向に閉じ
込めることができる構造であればよい。
において、各発光領域はそれぞれ窒化ガリウム系化合物
半導体層からなるｎ型コンタクト層１０３、ｎ型クラッ
ド層１０４、活性層１０５、ｐ型クラッド層１０６、ｐ
型コンタクト層１０７が順次成長されたダブルへテロ構
造としたが、本発明はこれに限られるものではなく、少
なくとも活性層が該活性層より屈折率の高い（バンドギ
ャップの小さい層）により挟まれた光を厚さ方向に閉じ
込めることができる構造であればよい。
【００６３】また、ｎ型クラッド層１０４と活性層１０
５の間及び活性層とｐ型クラッド層１０６の間にそれぞ
れ、ｎ型、ｐ型光ガイド層が形成されていてもよい。ま
た、本実施の形態２では、発光領域を扇形に形成したが
本発明はこれに限られるものではない。さらに、以上の
実施の形態２では、窒化ガリウム系化合物を用いて構成
したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＧａＡ
ｓやＩｎＧａＰ等の他の半導体を用いて構成することも
できる。またさらに、以上の実施の形態２では、錐体面
を円錐形状に形成したが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、例えば、各発光領域の導波路を導波された光
が上方（面の垂直方向）に屈折又は反射されるように面
の垂直方向に対して傾斜した面をからなる多角錐体面で
あってもよい。
５の間及び活性層とｐ型クラッド層１０６の間にそれぞ
れ、ｎ型、ｐ型光ガイド層が形成されていてもよい。ま
た、本実施の形態２では、発光領域を扇形に形成したが
本発明はこれに限られるものではない。さらに、以上の
実施の形態２では、窒化ガリウム系化合物を用いて構成
したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＧａＡ
ｓやＩｎＧａＰ等の他の半導体を用いて構成することも
できる。またさらに、以上の実施の形態２では、錐体面
を円錐形状に形成したが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、例えば、各発光領域の導波路を導波された光
が上方（面の垂直方向）に屈折又は反射されるように面
の垂直方向に対して傾斜した面をからなる多角錐体面で
あってもよい。
【００６４】またさらに、実施の形態２では、一例とし
て特定の半導体積層構造について説明したが、本願はこ
れに限られるものではない。例えば、上述の前記半導体
積層構造の他に、マスクが形成された基板１０１上に、
ＡｌＧａＮからなる厚さ２００Å程度のバッファ層１０
２、ノンドープｎ型ＧａＮ層、Ｓｉが２．５×１０１８
／ｃｍ３ドープされたｎ型ＧａＮ層をトータル厚さ４μ
ｍのｎ型コンタクト層１０３、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ
（０．１≦ｘ≦０．１５）からなり厚さ１０００〜１５
００Åのクラック防止層、ＧａＮからなるクラッド層、
Ｓｉドープで（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ）の超格子構造から
成る膜厚２０００Å以下のｎ型ガイド層、さらに発光層
を（バリア層ＧａＮ／活性層ＩｎＧａＮ／キャップ層Ｇ
ａＮ）を６ペアで形成後、ラストバリア層をＧａＮで形
成する。次に、ＭｇドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ
≦０．３５）からなる厚さ１００〜３５０Åのｐ型キャ
ップ層、Ｍｇドープで（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ）の超格子
構造から成る膜厚２０００Å以下のｐ型ガイド層、Ｍｇ
がドープされたＧａＮからなる厚さ６０００Å以下のｐ
型クラッド層、Ｍｇがドープされたｐ型ＧａＮからなる
厚さ１５０〜２００Åのｐ型コンタクト層を順次成長さ
せた半導体積層構造としてもよい。
て特定の半導体積層構造について説明したが、本願はこ
れに限られるものではない。例えば、上述の前記半導体
積層構造の他に、マスクが形成された基板１０１上に、
ＡｌＧａＮからなる厚さ２００Å程度のバッファ層１０
２、ノンドープｎ型ＧａＮ層、Ｓｉが２．５×１０１８
／ｃｍ３ドープされたｎ型ＧａＮ層をトータル厚さ４μ
ｍのｎ型コンタクト層１０３、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ
（０．１≦ｘ≦０．１５）からなり厚さ１０００〜１５
００Åのクラック防止層、ＧａＮからなるクラッド層、
Ｓｉドープで（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ）の超格子構造から
成る膜厚２０００Å以下のｎ型ガイド層、さらに発光層
を（バリア層ＧａＮ／活性層ＩｎＧａＮ／キャップ層Ｇ
ａＮ）を６ペアで形成後、ラストバリア層をＧａＮで形
成する。次に、ＭｇドープＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ
≦０．３５）からなる厚さ１００〜３５０Åのｐ型キャ
ップ層、Ｍｇドープで（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ）の超格子
構造から成る膜厚２０００Å以下のｐ型ガイド層、Ｍｇ
がドープされたＧａＮからなる厚さ６０００Å以下のｐ
型クラッド層、Ｍｇがドープされたｐ型ＧａＮからなる
厚さ１５０〜２００Åのｐ型コンタクト層を順次成長さ
せた半導体積層構造としてもよい。
【００６５】また、実施の形態２では、発光点１５０の
下に頂点が閉じた（塞がれた）空洞１５２を形成するよ
うにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、図
２０に示すように、上部において開口した錐形状の空洞
１５２ｂ（錐体面１５３ｂを有する）を用いて構成して
もよい。このように、上部で開口した空洞を用いて構成
すると、図２１（ｂ）に示すように空洞内に入射された
光が空洞内に閉じ込められることなく出射されるので、
閉じた空洞１５２（図２１（ａ））に比べて効率よく外
部に出射できる。
下に頂点が閉じた（塞がれた）空洞１５２を形成するよ
うにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、図
２０に示すように、上部において開口した錐形状の空洞
１５２ｂ（錐体面１５３ｂを有する）を用いて構成して
もよい。このように、上部で開口した空洞を用いて構成
すると、図２１（ｂ）に示すように空洞内に入射された
光が空洞内に閉じ込められることなく出射されるので、
閉じた空洞１５２（図２１（ａ））に比べて効率よく外
部に出射できる。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、発光点が十分小さい微小領域に制限す
ることができ、かつ安価に製造することができる点発光
型発光素子とその製造方法を提供することができる。ま
た、本発明によれば、ニアフィールドパターンが良好な
単一スポット光が得られ、発光効率の高い集光点発光型
発光素子を提供することができる。
本発明によれば、発光点が十分小さい微小領域に制限す
ることができ、かつ安価に製造することができる点発光
型発光素子とその製造方法を提供することができる。ま
た、本発明によれば、ニアフィールドパターンが良好な
単一スポット光が得られ、発光効率の高い集光点発光型
発光素子を提供することができる。
【図１】 本発明にかかる実施の形態１の窒化物半導体
発光素子の構成を示す斜視図である。
発光素子の構成を示す斜視図である。
【図２】 実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造
工程ににおいて、サファイア基板上に素子を構成する窒
化物半導体層を形成した後の斜視図である。
工程ににおいて、サファイア基板上に素子を構成する窒
化物半導体層を形成した後の斜視図である。
【図３】 実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造
工程ににおいて、リッジストライプ及び各素子領域をエ
ッチングにより形成した後の斜視図である。
工程ににおいて、リッジストライプ及び各素子領域をエ
ッチングにより形成した後の斜視図である。
【図４】 実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造
工程ににおいて、ｐ電極及びｎ電極を形成した後の斜視
図である。
工程ににおいて、ｐ電極及びｎ電極を形成した後の斜視
図である。
【図５】 実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造
工程ににおいて、ｐパット電極及びｎパット電極を形成
した後の斜視図である。
工程ににおいて、ｐパット電極及びｎパット電極を形成
した後の斜視図である。
【図６】 実施の形態１の窒化物半導体発光素子の製造
工程ににおいて、素子上面を覆うように遮光膜を形成し
た後の斜視図である。
工程ににおいて、素子上面を覆うように遮光膜を形成し
た後の斜視図である。
【図７】 実施の形態１の窒化物半導体発光素子におけ
る、リッジストライプの先端部分を拡大して示す斜視図
である。
る、リッジストライプの先端部分を拡大して示す斜視図
である。
【図８】 実施の形態２の集光点発光型発光素子の部分
平面図である。
平面図である。
【図９】 図８のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図１０】 図８のＢ−Ｂ’線についての断面図であ
る。
る。
【図１１】 本発明に係る実施の形態２の集光点発光型
発光素子の製造方法において、半導体積層構造を成長さ
せた後の断面図である。
発光素子の製造方法において、半導体積層構造を成長さ
せた後の断面図である。
【図１２】 実施の形態２の集光点発光型発光素子の製
造方法において、半導体積層構造に発光領域を形成した
後の平面図である。
造方法において、半導体積層構造に発光領域を形成した
後の平面図である。
【図１３】 実施の形態２の集光点発光型発光素子の製
造方法において、各発光領域にリッジを形成した後の平
面図である。
造方法において、各発光領域にリッジを形成した後の平
面図である。
【図１４】 実施の形態２の集光点発光型発光素子の製
造方法において、各発光領域にｐ電極を形成し、発光領
域の間にｎ電極を形成した後の平面図である。
造方法において、各発光領域にｐ電極を形成し、発光領
域の間にｎ電極を形成した後の平面図である。
【図１５】 実施の形態２の集光点発光型発光素子の製
造方法において、発光領域を埋めるように絶縁膜１１３
を形成した後の平面図である。
造方法において、発光領域を埋めるように絶縁膜１１３
を形成した後の平面図である。
【図１６】 実施の形態２の集光点発光型発光素子の製
造方法において、全ての発光領域のｐ電極を接続するｐ
パッド電極を形成した後の平面図である。
造方法において、全ての発光領域のｐ電極を接続するｐ
パッド電極を形成した後の平面図である。
【図１７】 実施の形態２の集光点発光型発光素子の電
極配置を示す平面図である。
極配置を示す平面図である。
【図１８】 実施の形態２の変形例の屈折錐体面の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図１９】 実施の形態２の変形例の発光領域を示す平
面図である。
面図である。
【図２０】 実施の形態２の変形例の空洞１５２ｂ（上
部が開口したもの）の構成を示す断面図である。
部が開口したもの）の構成を示す断面図である。
【図２１】 上部が閉じた空洞を用いた場合（ａ）と上
部が開口した空洞を用いた場合（ｂ）の光が出射される
様子を示す模式的な断面図である。
部が開口した空洞を用いた場合（ｂ）の光が出射される
様子を示す模式的な断面図である。
１０，１０１…基板、
１１，１０２…バッフア層、
１２…ｎ型層、
１３…活性層、
１４…ｐ型層、
２０…リッジストライプ、
２１…ネック部、
２１ａ…凸部、
３１…遮光膜、
４１…ｐ型オーミック電極、
４２…ｐパッド電極、
４３…ｎ型オーミック電極、
４４…ｎパッド電極、
５０…発光点、
１０３…ｎ型コンタクト層、
１０４…ｎ型クラッド層、
１０５…活性層、
１０６…ｐ型クラッド層、
１０７…ｐ型コンタクト層、
１１１…ｐ電極、
１１２…ｎ電極、
１１３…絶縁膜、
１２１…ｐパッド電極、
１２２…ｎパッド電極
１３０…リッジ、
１５０…発光点、
１５１…マスク、
１５２，１５２ｂ…空洞、
１５２ａ…透光性部材、
１５３ｂ…錐体面、
２００，２０１…発光領域、
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 原田 享
徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化
学工業株式会社内
(72)発明者 明石 和之
徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化
学工業株式会社内
(72)発明者 佐野 雅彦
徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化
学工業株式会社内
(72)発明者 本浄 宏司
徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化
学工業株式会社内
(72)発明者 前川 仁志
徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化
学工業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA06 CA04 CA12 CA14
CA34 CA40 CA46 CA74 CB11
CB15 CB16 CB36 FF11 FF13
FF14
Claims (11)
- 【請求項１】 基板上に、それぞれ半導体からなるｎ型
層、活性層及びｐ型層が積層されてなるストライプリッ
ジを有し、そのストライプリッジの一端面から光を出力
する発光素子であって、 上記ストライプリッジは上記一端面に凸部を有しかつ、
発光素子の表面が上記凸部の先端面を除いて遮光膜によ
り覆われていることを特徴とする点発光型発光素子。 - 【請求項２】 上記ｎ型層、活性層及びｐ型層がそれそ
れ、窒化物半導体からなる請求項１記載の点発光型発光
素子。 - 【請求項３】 基板上に複数の素子を形成して各素子ご
とに分割することにより点発光型発光素子を製造する方
法であって、 基板上にｎ型層、活性層及びｐ型層を積層することと、 上記各素子に対応してそれぞれ、一端面に他の部分より
幅の狭いネック部を有するストライプリッジを形成する
ことと、 少なくとも上記ストライプリッジの一端面と上記ネック
部の上面及び両側面に遮光膜を形成することと、 上記ネック部において上記ストライプリッジの長手方向
に直交する方向に素子を分割することとを含むことを特
徴とする点発光型発光素子の製造方法。 - 【請求項４】 活性層がその活性層よりバンドギャップ
の大きいｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に設けられ
てなるダブルへテロ構造の半導体積層構造を有し、上記
ｐ型半導体層表面の一部分の発光点から光を出射する面
発光型発光素子において、 上記発光点の直下に位置する半導体積層構造の内部に、
光を上方に反射又は屈折させる錐体面を有しかつ、 上記半導体積層構造は上記錐体面を中心として複数の発
光領域に分離され、その各発光領域において該発光領域
で発光した光を上記錐体面に向かって導波させるように
該発光領域より幅の狭いリッジが上記ｐ型半導体層に形
成されたことを特徴とする集光点発光型発光素子。 - 【請求項５】 上記複数の発光領域は、上記発光点とそ
の近傍を除く上記半導体積層構造において、隣接する発
光領域の間が上記ｎ型半導体層の途中までエッチングさ
れることにより互いに分離され、そのエッチングにより
露出されたｎ型半導体層上にそれぞれｎ電極が形成され
た請求項４記載の集光点発光型発光素子。 - 【請求項６】 上記錐体面は、上記積層構造に形成され
た光の出射方向に頂点を有する錐体空洞の錐体面により
構成されている請求項４記載の集光点発光型発光素子。 - 【請求項７】 上記錐体面は、上記積層構造において少
なくともｎ型半導体層に達するように形成された光の出
射方向に向かって広がった錐形状の凹部に上記活性層よ
り屈折率の高い透光性部材が充填されることにより構成
されている請求項４記載の集光点発光型発光素子。 - 【請求項８】 上記錐体面は円錐面である請求項４記載
の集光点発光型発光素子。 - 【請求項９】 上記錐体面は、上記積層構造に形成され
た光の出射方向に頂点を有する錐体空洞により構成され
ている請求項５記載の集光点発光型発光素子。 - 【請求項１０】 上記錐体面は、上記積層構造において
少なくともｎ型半導体層に達するように形成された光の
出射方向に向かって広がった錐形状の凹部に上記活性層
より屈折率の高い透光性部材が充填されることにより構
成されている請求項５記載の集光点発光型発光素子。 - 【請求項１１】 上記錐体面は円錐面である請求項５記
載の集光点発光型発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002070106A JP4066681B2 (ja) | 2001-03-21 | 2002-03-14 | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
| US10/098,631 US6882672B2 (en) | 2001-03-21 | 2002-03-18 | Point emission type light emitting element and concentrating point emission type light emitting element |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-80593 | 2001-03-21 | ||
| JP2001080593 | 2001-03-21 | ||
| JP2001-227386 | 2001-07-27 | ||
| JP2001227386 | 2001-07-27 | ||
| JP2002070106A JP4066681B2 (ja) | 2001-03-21 | 2002-03-14 | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003110135A true JP2003110135A (ja) | 2003-04-11 |
| JP2003110135A5 JP2003110135A5 (ja) | 2005-06-23 |
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ID=27346302
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US6882672B2 (ja) |
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Cited By (3)
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