JP2008103627A - Semiconductor light emitting element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light emitting element in which surface roughening is performed so that a light take-out layer does not become thin. <P>SOLUTION: In the semiconductor light emitting element having a plurality of semiconductor layers including an active layer 6 and a light take-out layer 4, and a reflective metal film layer 11, the light take-out layer 4 is composed of a plurality of layers 23 and 24 having different composition ratios and protrusions and recesses 22 for roughening a major surface S are formed only over the plurality of layers 23 and 24. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光取り出し層の層厚が薄くならないように粗面化された半導体発光素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device having a roughened surface so that the thickness of a light extraction layer does not become thin.

半導体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）は、近年、ＧａＮ系やＡｌＧａＩｎＰ系の高品質結晶をＭＯＶＰＥ法で成長させることができるようになったことから、青色、緑色、橙色、黄色、赤色等の高輝度ＬＥＤが製造できるようになった。ＬＥＤの高輝度化に伴い、自動車のブレーキランプや液晶ディスプレイのバックライト等に用途が広がり、需要が年々増加している。   In recent years, light-emitting diodes (LEDs), which are semiconductor light-emitting elements, have been capable of growing GaN-based and AlGaInP-based high-quality crystals by the MOVPE method, so that blue, green, orange, yellow, red, etc. High brightness LED can be manufactured. Along with the increase in brightness of LEDs, the use is expanding to brake lamps for automobiles, backlights for liquid crystal displays, and the like, and the demand is increasing year by year.

ＭＯＶＰＥ法によって高品質結晶が成長可能となって以来、発光素子の内部における発光効率は理論値の限界値に近付きつつある。しかし、発光素子から外部への光取り出し効率は未だ低く、光取り出し効率の向上が望まれている。   Since high quality crystals can be grown by the MOVPE method, the luminous efficiency inside the light emitting element is approaching the limit value of the theoretical value. However, the light extraction efficiency from the light emitting element to the outside is still low, and improvement of the light extraction efficiency is desired.

例えば、高輝度赤色ＬＥＤは、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料で形成され、導電性のＧａＡｓ基板上に格子整合する組成のＡｌＧａＩｎＰ系の材料からなるｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層と、これらに挟まれたＡｌＧａＩｎＰ又はＧａＩｎＰからなる発光部の一部である活性層を有するダブルへテロ構造となっている。ここで、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料とは、ＡｌＧａＩｎＰを主成分とし組成比又は添加物が異なる種々の材料の総称である。ＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いた半導体発光素子には、ＧａＩｎＰ、ＧａＰなどの材料も併用される。   For example, a high-intensity red LED is formed of an AlGaInP-based material and sandwiched between an n-type AlGaInP layer and a p-type AlGaInP layer made of an AlGaInP-based material having a lattice-matched composition on a conductive GaAs substrate. In addition, a double hetero structure having an active layer which is a part of a light emitting portion made of AlGaInP or GaInP. Here, the AlGaInP-based material is a generic name for various materials having AlGaInP as a main component and different composition ratios or additives. A semiconductor light emitting device using an AlGaInP-based material is also used with a material such as GaInP or GaP.

この種の半導体発光素子は、ＧａＡｓ基板のバンドギャップが活性層のバンドギャップよりも狭いために、活性層からの光の多くがＧａＡｓ基板に吸収され、光取り出し効率が低下する。   In this type of semiconductor light emitting device, since the band gap of the GaAs substrate is narrower than the band gap of the active layer, most of the light from the active layer is absorbed by the GaAs substrate, and the light extraction efficiency decreases.

この対策として、活性層とＧａＡｓ基板との間に屈折率の異なる半導体からなる多層反射膜構造の層を形成することによってＧａＡｓ基板に向かう光を反射させることでＧａＡｓ基板での光の吸収を減少させ、光取り出し効率を向上させる方法がある。しかし、この方法では、多層反射膜構造層に対して限定された入射角を持つ光しか反射しない。つまり、ＧａＡｓ基板に向かった光の一部しか反射させることができず、取り出し効率を十分に向上させることが難しい。   As a measure against this, light absorption at the GaAs substrate is reduced by reflecting the light toward the GaAs substrate by forming a multilayer reflective film structure layer made of semiconductors having different refractive indexes between the active layer and the GaAs substrate. There is a method for improving the light extraction efficiency. However, this method reflects only light having a limited incident angle with respect to the multilayer reflective film structure layer. That is, only a part of the light directed toward the GaAs substrate can be reflected, and it is difficult to sufficiently improve the extraction efficiency.

そこで、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料からなるダブルへテロ構造の部分が成長により形成された半導体発光素子を作製後に、反射率の高い金属の層を介して、上記ダブルへテロ構造の部分をＳｉやＧａＡｓ等の支持基板に貼り付け、その後、成長に用いたＧａＡｓ基板を除去する方法が特許文献１に開示されている。この方法を用いれば、反射層として金属を用いているので、反射層に対する入射角を選ばずに高い反射率の反射が可能となる。このために、前述した多層反射膜構造の層を形成するよりも高輝度化ができる。つまり、活性層で発生した光をより有効に取り出すことで高輝度化ができる。   Therefore, after manufacturing a semiconductor light emitting device in which a portion of a double heterostructure made of an AlGaInP-based material is formed by growth, the portion of the double heterostructure is made Si, GaAs, or the like through a metal layer having a high reflectance. A method for removing the GaAs substrate used for growth after being attached to the supporting substrate is disclosed in Patent Document 1. If this method is used, since a metal is used as the reflection layer, reflection with a high reflectance can be performed without selecting an incident angle with respect to the reflection layer. For this reason, higher brightness can be achieved than when the layer having the multilayer reflective film structure described above is formed. That is, the luminance can be increased by more effectively extracting light generated in the active layer.

図５に従来の半導体発光素子の構造を示す。図示のように、従来の半導体発光素子１０１は、図示上から順に、光取り出し層を部分的に覆う第一電極１０２、第一電極１０２の直下のみに形成されて第一電極１０２と同じ部分を覆い、活性層よりもバンドギャップエネルギが小さく、かつ、活性層からの光に対して不透明な第一電極側コンタクト層１０３、第一クラッド層側の主面を形成し、活性層から第一クラッド層側に進む光を外部に出射する光取り出し層１０４、活性層を挟む２つのクラッド層の一方である第一クラッド層１０５、第一、第二のクラッド層に挟まれ光を発生する活性層１０６、もう一方のクラッド層である第二クラッド層１０７、第二クラッド層と反射金属膜層側コンタクト層との間に介在する介在層１０８、反射金属膜層側コンタクト層１０９、酸化物層１１０、第二クラッド層１０７と第二電極との間で活性層１０６から第二電極側に向かう光を反射する反射金属膜層１１１、金属密着層１１２、ダブルへテロ構造部分を貼り付けるための支持基板１１３、主面の反対面を覆う第二電極１１４からなる。   FIG. 5 shows the structure of a conventional semiconductor light emitting device. As shown in the figure, the conventional semiconductor light emitting device 101 is formed in order from the top of the figure, the first electrode 102 that partially covers the light extraction layer, and is formed just below the first electrode 102 and has the same portion as the first electrode 102. A first electrode side contact layer 103 having a band gap energy smaller than that of the active layer and opaque to light from the active layer, and a main surface on the first cladding layer side; A light extraction layer 104 that emits light traveling toward the layer side to the outside, a first cladding layer 105 that is one of two cladding layers that sandwich the active layer, and an active layer that generates light sandwiched between the first and second cladding layers 106, the second cladding layer 107 which is the other cladding layer, the intervening layer 108 interposed between the second cladding layer and the reflective metal film layer side contact layer, the reflective metal film layer side contact layer 109, the oxide layer 11 Support for attaching a reflective metal film layer 111, a metal adhesion layer 112, and a double heterostructure portion that reflects light from the active layer 106 toward the second electrode side between the second cladding layer 107 and the second electrode It consists of the board | substrate 113 and the 2nd electrode 114 which covers the surface opposite to a main surface.

光取り出し層１０４は、ウインドウ層とも呼ばれる。   The light extraction layer 104 is also called a window layer.

酸化物層１１０は、反射金属膜層１１１に接する面内に適宜に分散して形成されたオーミックコンタクト接合部１１５を有し、オーミックコンタクト接合部１１５でない部分を非オーミックコンタクト接合部１１６と呼ぶことにする。   The oxide layer 110 includes an ohmic contact junction 115 that is appropriately dispersed in a plane in contact with the reflective metal film layer 111, and a portion that is not the ohmic contact junction 115 is referred to as a non-ohmic contact junction 116. To.

反射金属膜層側コンタクト層１０９は、材料に対する添加物の異なる３つの層１１７，１１８，１１９を有し、これら３つの層のうち介在層１０８に接する介在層側コンタクト層１１７の材料は添加物がＭｇであり、酸化物層１１０に接する酸化物層側コンタクト層１１９の材料は添加物がＺｎであり、これら２つの層の中間の中間コンタクト層１１８の材料は積極的な添加物がない。   The reflective metal film layer side contact layer 109 has three layers 117, 118, and 119 having different additives to the material, and the material of the intermediate layer side contact layer 117 in contact with the intermediate layer 108 among these three layers is an additive. Is Mg, and the material of the oxide layer side contact layer 119 in contact with the oxide layer 110 has an additive of Zn, and the material of the intermediate contact layer 118 between these two layers has no positive additive.

第一電極側コンタクト層１０３から反射金属膜層側コンタクト層１０９までをダブルへテロ構造部分１２０と呼ぶことにする。また、第一クラッド層１０５、活性層１０６、第二クラッド層１０７を合わせて発光層１２１と呼ぶこともある。   The region from the first electrode side contact layer 103 to the reflective metal film layer side contact layer 109 is referred to as a double heterostructure portion 120. In addition, the first cladding layer 105, the active layer 106, and the second cladding layer 107 may be collectively referred to as a light emitting layer 121.

図５の半導体発光素子１０１は、反射金属膜層１１１を設けたことにより、支持基板１１２がある方の主面（反対面）からは光を取り出さず、光取り出し層１０４に形成される一方の主面のみから光を取り出すものである。   In the semiconductor light emitting device 101 of FIG. 5, by providing the reflective metal film layer 111, light is not extracted from the main surface (opposite surface) where the support substrate 112 is present, and is formed on the light extraction layer 104. Light is extracted only from the main surface.

ダブルへテロ構造部分１２０と支持基板１１２との間に配置される反射金属膜層１１１は、活性層１０６からの光に対して高い反射率を有することは当然ながら、主としてＡｌＧａＩｎＰ系の材料からなるダブルへテロ構造部分１２０とオーミックコンタクトが取れなければならない。しかし、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料からなる活性層１０６からの光の発光波長において高い反射率を有するＡｇ，Ａｌ，Ａｕ等の金属ではＡｌＧａＩｎＰ系の材料と直接オーミックコンタクトを取ることが困難である。そのため、反射金属膜層１１１とダブルへテロ構造部分１２０との間に、部分的にオーミックコンタクト接合部１１５を配置する必要がある。部分的に配置するとは、反射金属膜層１１１を全面的に覆うのではなく、その面内に適宜に分散して配置することである。   The reflective metal film layer 111 disposed between the double heterostructure portion 120 and the support substrate 112 naturally has a high reflectance with respect to light from the active layer 106, and is mainly made of an AlGaInP-based material. Ohmic contact must be made with the double heterostructure 120. However, it is difficult to make an ohmic contact directly with an AlGaInP material using a metal such as Ag, Al, Au or the like having a high reflectance at the light emission wavelength of light from the active layer 106 made of an AlGaInP material. Therefore, it is necessary to partially arrange the ohmic contact junction 115 between the reflective metal film layer 111 and the double heterostructure portion 120. The partial arrangement means not to cover the entire surface of the reflective metal film layer 111 but to disperse it appropriately within the plane.

オーミックコンタクト接合部１１５は、オーミックコンタクトを取るために反射金属膜層１１１とダブルへテロ構造部分１２０との間に配置されており、反射金属膜層１１１と比べると反射率が低い。また、ダブルへテロ構造部分１２０に接してオーミックコンタクト接合部１１５の材料を設けた後に、オーミックコンタクトを取るために、熱処理を行う必要がある。その熱処理の際にダブルへテロ構造部分１２０とオーミックコンタクト接合部１１５の材料との間に合金化反応が生じ、オーミックコンタクト接合部１１５に接するダブルへテロ構造部分１２０において光吸収率が増加する。このために、活性層１０６からの光が酸化物層１１０を通ると、非オーミックコンタクト接合部１１６に比べてオーミックコンタクト接合部１１５で光吸収が大きくなる。その結果として、発光素子全体の光取り出し効率が低下する。   The ohmic contact junction 115 is disposed between the reflective metal film layer 111 and the double heterostructure portion 120 in order to obtain an ohmic contact, and has a lower reflectance than the reflective metal film layer 111. In addition, after providing the material for the ohmic contact junction 115 in contact with the double heterostructure portion 120, it is necessary to perform heat treatment in order to obtain an ohmic contact. During the heat treatment, an alloying reaction occurs between the double heterostructure portion 120 and the material of the ohmic contact junction 115, and the light absorptance increases in the double heterostructure portion 120 in contact with the ohmic contact junction 115. For this reason, when light from the active layer 106 passes through the oxide layer 110, light absorption is increased at the ohmic contact junction 115 compared to the non-ohmic contact junction 116. As a result, the light extraction efficiency of the entire light emitting element is reduced.

特開２００４−３５６２７９号公報JP 2004-356279 A 特開２００２−２１７４５０号公報JP 2002-217450 A

ところで、反射金属膜層１１１が活性層１０６からの光に対して高い反射率を有しても、主面である光取り出し層１０４の表面から多くの光を取り出すことができなければ、光取り出し効率が低下し、発光出力の向上は少ない。そこで、光を効率よく取り出す方法として、特許文献１のように主面を粗面化することが知られている。粗面化とは凹凸を形成することである。   By the way, even if the reflective metal film layer 111 has a high reflectance with respect to the light from the active layer 106, if a large amount of light cannot be extracted from the surface of the light extraction layer 104 which is the main surface, the light extraction is performed. The efficiency is reduced and the light output is not improved. Therefore, as a method for efficiently extracting light, it is known to roughen the main surface as in Patent Document 1. Roughening is forming irregularities.

すなわち、物質中から光が外へ出るためには、臨界角という制約がある。光の角度が表面に対して垂直であれば光は取り出せるが、傾斜があると取り出せない。その臨界角は、光の波長と物質の屈折率で決まる。例えば、発光層１２１より出た光のうち、光取り出し層１０４に対して垂直な方向の光は半導体発光素子１０１より外に出るが、光取り出し層１０４に対してある一定の角度を持った光は主面に対する角度のため半導体発光素子１０１より外に出られない。しかし、主面を粗面化すると、光取り出し層１０４に対してある一定の角度を持った光の主面に対する角度が変わるため、半導体発光素子１０１より外に出る。よって、主面を粗面化することで光取り出し効率が向上する。   In other words, in order for light to go out from the substance, there is a restriction of a critical angle. If the angle of light is perpendicular to the surface, light can be extracted, but if there is an inclination, it cannot be extracted. The critical angle is determined by the wavelength of light and the refractive index of the material. For example, among the light emitted from the light emitting layer 121, light in a direction perpendicular to the light extraction layer 104 exits from the semiconductor light emitting element 101, but is light having a certain angle with respect to the light extraction layer 104. Can not come out of the semiconductor light emitting device 101 due to the angle with respect to the main surface. However, when the main surface is roughened, the angle with respect to the main surface of light having a certain angle with respect to the light extraction layer 104 changes, and thus the light exits from the semiconductor light emitting element 101. Therefore, the light extraction efficiency is improved by roughening the main surface.

粗面化の効果をより高めるために、周知の技術であるフォトリソグラフィーを用いて凹凸のパターンを形成する方法があるが、この方法は微細なパターン形成が必要になるため、高価な装置が必要になり、結果として半導体発光素子の製造コストが高くなる。また、フォトリソグラフィーの工程があることによっても、製造コストが高くなる。これに対して製造コストを下げる方法として、パターンを形成しないで粗面化を行う方法がある。しかし、この方法には、以下の問題がある。   In order to further enhance the effect of roughening, there is a method of forming a concavo-convex pattern using photolithography, which is a well-known technique, but this method requires the formation of a fine pattern and requires an expensive apparatus. As a result, the manufacturing cost of the semiconductor light emitting device is increased. In addition, the manufacturing cost is increased due to the photolithography process. On the other hand, as a method of reducing the manufacturing cost, there is a method of roughening without forming a pattern. However, this method has the following problems.

パターンを形成しないで主面である光取り出し層の表面をエッチングにより粗面化すると、凹凸の形成と同時に全面的にエッチングが進行し、光取り出し層の層厚が全面的に薄くなる。層厚が全面的に薄くなると、電流の広がりが悪くなり、順方向電圧が高くなると同時に発光出力も低下する。その結果、発光効率が低下する。   When the surface of the light extraction layer, which is the main surface, is roughened by etching without forming a pattern, the etching proceeds on the entire surface simultaneously with the formation of the unevenness, and the layer thickness of the light extraction layer is reduced on the entire surface. When the layer thickness is reduced over the entire surface, the current spread becomes worse, the forward voltage increases, and at the same time the light emission output decreases. As a result, the luminous efficiency decreases.

発光効率が低下するのは、順方向電圧が上昇することによって半導体発光素子中の発熱量が大きくなり、その熱の影響により発光出力が低下するためである。要するに、光取り出し層の層厚が薄くなると、直列抵抗が大きくなると共に、電流の広がりが悪くなることで順方向電圧が高くなり、発光出力が低下する。   The reason why the light emission efficiency is decreased is that the amount of heat generated in the semiconductor light emitting element is increased by increasing the forward voltage, and the light emission output is decreased due to the influence of the heat. In short, when the layer thickness of the light extraction layer is reduced, the series resistance is increased and the spread of current is deteriorated, so that the forward voltage is increased and the light emission output is decreased.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、光取り出し層の層厚が薄くならないように粗面化された半導体発光素子を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having a roughened surface so as to solve the above-described problems and prevent the light extraction layer from becoming thin.

上記目的を達成するために本発明は、第一、第二のクラッド層に挟まれ光を発生する活性層と、第一クラッド層側の主面を形成する光取り出し層とを含む複数の半導体層を有し、上記光取り出し層を部分的に覆う第一電極と、上記主面の反対面を覆う第二電極と、第二クラッド層と第二電極との間で光を反射する反射金属膜層と、該反射金属膜層の活性層側に接する酸化物層と、該酸化物層中に部分的に形成されたオーミックコンタクト接合部とを有する半導体発光素子において、上記光取り出し層が組成比の異なる複数の層からなり、これら複数の層にわたり上記主面を粗面とするための凹凸が形成されたものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of semiconductors including an active layer sandwiched between first and second cladding layers and generating light, and a light extraction layer forming a main surface on the first cladding layer side. A first electrode that partially covers the light extraction layer, a second electrode that covers the opposite surface of the main surface, and a reflective metal that reflects light between the second cladding layer and the second electrode In the semiconductor light emitting device having a film layer, an oxide layer in contact with the active layer side of the reflective metal film layer, and an ohmic contact junction partly formed in the oxide layer, the light extraction layer has a composition Consists of a plurality of layers having different ratios, and unevenness for making the main surface rough is formed over the plurality of layers.

上記光取り出し層をなす複数の層のうち最も外側の層がその次に外側の層より凹凸表面の傾斜が小さくてもよい。   Of the plurality of layers constituting the light extraction layer, the outermost layer may have a concavo-convex surface having a smaller slope than the next outer layer.

上記光取り出し層をなす複数の層のうち最も外側の層の材料がその次に外側の層の材料よりＡｌ組成比が小さくてもよい。   The material of the outermost layer among the plurality of layers constituting the light extraction layer may have an Al composition ratio smaller than the material of the next outer layer.

上記光取り出し層をなす複数の層のうち最も外側の層がその次に外側の層よりバンドギャップエネルギが小さくてもよい。   Of the plurality of layers constituting the light extraction layer, the outermost layer may have a smaller band gap energy than the next outer layer.

上記光取り出し層をなす複数の層の材料がそれぞれ（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０．３≦Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表されてもよい。 Materials of the layers that constitute the light extraction layer, respectively (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P, however, is represented by 0.3 ≦ X ≦ 1,0.4 ≦ Y ≦ 0.6 May be.

上記光取り出し層と第一クラッド層の層厚の和が８００〜５３００ｎｍであってもよい。   The sum of the layer thicknesses of the light extraction layer and the first cladding layer may be 800 to 5300 nm.

上記光取り出し層の材料が第一クラッド層の材料より屈折率が大きくてもよい。   The material of the light extraction layer may have a higher refractive index than the material of the first cladding layer.

上記光取り出し層と第一電極との間に、第一電極と同じ部分を覆い、上記活性層よりもバンドギャップエネルギが小さく、かつ、上記活性層からの光に対して不透明な第一電極側コンタクト層を有してもよい。   The first electrode side that covers the same portion as the first electrode between the light extraction layer and the first electrode, has a lower band gap energy than the active layer, and is opaque to the light from the active layer You may have a contact layer.

上記第一電極側コンタクト層の層厚が５〜２００ｎｍであってもよい。   The first electrode-side contact layer may have a layer thickness of 5 to 200 nm.

上記光取り出し層をなす複数の層の材料は上記活性層の材料よりＡｌ組成比が大きくてもよい。   The material of the plurality of layers constituting the light extraction layer may have a higher Al composition ratio than the material of the active layer.

上記光取り出し層をなす複数の層の材料がそれぞれ（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０．３≦Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表され、上記活性層の材料が（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０≦Ｘ≦０．５，０．４≦Ｙ≦０．６で表されてもよい。 Materials of the layers that constitute the light extraction layer, respectively (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P, however, is represented by 0.3 ≦ X ≦ 1,0.4 ≦ Y ≦ 0.6 , the material of the active layer is (Al X Ga 1-X) Y in 1-Y P, however, it may be represented by 0 ≦ X ≦ 0.5,0.4 ≦ Y ≦ 0.6.

上記活性層が２０〜１６０層の井戸層からなる多重量子井戸構造又は歪み多重量子井戸構造を有してもよい。   The active layer may have a multiple quantum well structure or a strained multiple quantum well structure composed of 20 to 160 well layers.

上記活性層と第二クラッド層の間に第二クラッド層側アンドープ層を有してもよい。   A second cladding layer side undoped layer may be provided between the active layer and the second cladding layer.

上記第二クラッド層側アンドープ層の材料が上記活性層の材料よりＡｌ組成比が大きくてもよい。   The material of the second cladding layer side undoped layer may have an Al composition ratio larger than that of the material of the active layer.

上記第二クラッド層側アンドープ層の材料が上記活性層の材料よりバンドギャップエネルギが大きくてもよい。   The material of the undoped layer on the second cladding layer side may have a larger band gap energy than the material of the active layer.

上記第二クラッド層側アンドープ層の材料が（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０．３≦Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表され、上記活性層の材料が（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし０≦Ｘ≦０．５，０．４≦Ｙ≦０．６で表されてもよい。 The material of the second cladding layer side undoped layer is (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P, however, is represented by 0.3 ≦ X ≦ 1,0.4 ≦ Y ≦ 0.6, the material of the active layer is (Al X Ga 1-X) Y in 1-Y P, but may be represented by 0 ≦ X ≦ 0.5,0.4 ≦ Y ≦ 0.6.

上記光取り出し層をなす複数の層のうち最も外側の層の層厚が５０〜１０００ｎｍであってもよい。   The outermost layer thickness of the plurality of layers constituting the light extraction layer may be 50 to 1000 nm.

上記複数の半導体層と第二電極との間に支持基板を有し、該支持基板の材料がＳｉ、ＧａＡｓ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷのいずれかであってもよい。   A support substrate may be provided between the plurality of semiconductor layers and the second electrode, and the material of the support substrate may be any of Si, GaAs, Ge, Cu, Mo, W, and CuW.

上記酸化物層の全面積に対するオーミックコンタクト接合部の面積の割合が２０％以下であってもよい。   The ratio of the area of the ohmic contact junction to the total area of the oxide layer may be 20% or less.

上記酸化物層と第二クラッド層との間に反射金属膜層側コンタクト層を有し、該反射金属膜層側コンタクト層の材料がＧａＰを主としてもよい。   A reflective metal film layer side contact layer may be provided between the oxide layer and the second cladding layer, and the material of the reflective metal film layer side contact layer may be mainly GaP.

上記反射金属膜層側コンタクト層と第二クラッド層との間に介在層を有し、該介在層の材料がＧａXＩｎ1-XＰ、ただし、０．６≦Ｘ＜１で表されてもよい。 There is an intervening layer between the reflective metal film layer side contact layer and the second clad layer, and the material of the intervening layer is Ga x In 1-X P, where 0.6 ≦ X <1 Also good.

上記反射金属膜層側コンタクト層が材料の添加物が異なる３つの層を有し、これら３つの層のうち上記介在層に接する層の材料は添加物がＭｇであり、上記酸化物層に接する層の材料は添加物がＺｎであり、これら２つの層の中間の層の材料は積極的な添加物がなくてもよい。   The reflective metal film layer side contact layer has three layers having different material additives, and the material of the layer in contact with the intervening layer among these three layers is Mg, and the layer is in contact with the oxide layer. The material of the layer is Zn as an additive, and the material of the layer between these two layers may be free of aggressive additives.

上記酸化物層の非オーミックコンタクト接合部における層厚ｄは、
基準層厚ｄｓｔ＝奇数の定数α×上記活性層からの光の波長λｐ
／（４×非オーミックコンタクト接合部における上記光の屈折率ｎ）
の関係式で表される基準層厚ｄｓｔに対し±３０％の範囲内であり、かつ、上記酸化物層のオーミックコンタクト接合部における層厚が非オーミックコンタクト接合部における層厚と等しくてもよい。 The layer thickness d at the non-ohmic contact junction of the oxide layer is:
Reference layer thickness dst = odd constant α × wavelength λp of light from the active layer
/ (4 × refractive index n of the light at the non-ohmic contact junction)
And the thickness of the oxide layer in the ohmic contact junction may be equal to the thickness of the non-ohmic contact junction. .

上記光取り出し層と第一クラッド層との間に、上記光取り出し層よりもＡｌ組成比が高く、かつ、バンドギャップエネルギが大きい挿入層が挿入されてもよい。   An insertion layer having an Al composition ratio higher than that of the light extraction layer and a large band gap energy may be inserted between the light extraction layer and the first cladding layer.

上記挿入層の材料が（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし０．４＜Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表されてもよい。 The material of the insertion layer is (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P, but 0.4 <may be represented by X ≦ 1,0.4 ≦ Y ≦ 0.6.

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。   The present invention exhibits the following excellent effects.

（１）光取り出し層の層厚が薄くならない。   (1) The layer thickness of the light extraction layer is not reduced.

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１に示されるように、本発明に係る半導体発光素子１は、光取り出し層を部分的に覆う第一電極２、第一電極２の直下のみに形成されて第一電極２と同じ部分を覆い、活性層よりもバンドギャップエネルギが小さく、かつ、活性層からの光に対して不透明な第一電極側コンタクト層３、第一クラッド層側の主面を形成し、活性層から第一クラッド層側に進む光を外部に出射する光取り出し層４、活性層を挟む２つのクラッド層の一方である第一クラッド層５、第一、第二のクラッド層に挟まれ光を発生する活性層６、もう一方のクラッド層である第二クラッド層７、第二クラッド層７と反射金属膜層側コンタクト層との間に介在する介在層８、反射金属膜層側コンタクト層９、酸化物層１０、第二クラッド層７と第二電極との間で活性層６から第二電極側に向かう光を反射する反射金属膜層１１、ダブルへテロ構造部分を貼り付けるための支持基板１３、金属密着層１２、主面の反対面を覆う第二電極１４からなる。   As shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting device 1 according to the present invention includes a first electrode 2 that partially covers the light extraction layer, and is formed only immediately below the first electrode 2, and has the same portion as the first electrode 2. A first electrode side contact layer 3 having a smaller band gap energy than the active layer and opaque to the light from the active layer, and a main surface on the first clad layer side; A light extraction layer 4 that emits light traveling toward the layer side to the outside, a first cladding layer 5 that is one of two cladding layers that sandwich the active layer, and an active layer that generates light sandwiched between the first and second cladding layers 6, second clad layer 7 which is the other clad layer, intervening layer 8 interposed between second clad layer 7 and reflective metal film layer side contact layer, reflective metal film layer side contact layer 9, oxide layer 10, active layer 6 between the second cladding layer 7 and the second electrode Reflective metal film layer 11 for reflecting light toward the al second electrode side, the supporting substrate 13 for attaching the hetero structure portion to double metal contact layer 12, made of a second electrode 14 which covers the opposite surface of the main surface.

光取り出し層４は、ウインドウ層とも呼ばれる。   The light extraction layer 4 is also called a window layer.

酸化物層１０は、反射金属膜層１１に接する面内に適宜に分散して形成されたオーミックコンタクト接合部１５を有し、オーミックコンタクト接合部１５でない部分を非オーミックコンタクト接合部１６と呼ぶことにする。   The oxide layer 10 includes an ohmic contact junction 15 that is appropriately dispersed in a plane in contact with the reflective metal film layer 11, and a portion that is not the ohmic contact junction 15 is referred to as a non-ohmic contact junction 16. To.

反射金属膜層側コンタクト層９は、材料に対する添加物の異なる３つの層１７，１８，１９を有し、これら３つの層のうち介在層８に接する介在層側コンタクト層１７の材料は添加物がＭｇであり、酸化物層１０に接する酸化物層側コンタクト層１９の材料は添加物がＺｎであり、これら２つの層の中間の中間コンタクト層１８の材料は積極的な添加物がない。   The reflective metal film layer side contact layer 9 has three layers 17, 18, 19 having different additives to the material, and the material of the intervening layer side contact layer 17 in contact with the intervening layer 8 among these three layers is an additive. Mg is the material of the oxide layer side contact layer 19 in contact with the oxide layer 10 and the additive is Zn, and the material of the intermediate contact layer 18 between these two layers has no positive additive.

第一電極側コンタクト層３から反射金属膜層側コンタクト層９までをダブルへテロ構造部分２０と呼ぶことにする。また、また、第一クラッド層５、活性層６、第二クラッド層７を合わせて発光層２１と呼ぶこともある。   The region from the first electrode side contact layer 3 to the reflective metal film layer side contact layer 9 is referred to as a double heterostructure portion 20. In addition, the first cladding layer 5, the active layer 6, and the second cladding layer 7 may be collectively referred to as the light emitting layer 21.

本発明に係る半導体発光素子１の特徴は光取り出し層４にある。すなわち、光取り出し層４が組成比の異なる複数の層からなり、これら複数の層にわたり主面Ｓを粗面とするための凹凸２２が形成されたものである。この実施形態では、光取り出し層４は２層からなり、最も外側の層が第一光取り出し層２３、その次に外側の層が第二光取り出し層２４である。   The feature of the semiconductor light emitting device 1 according to the present invention is the light extraction layer 4. That is, the light extraction layer 4 is composed of a plurality of layers having different composition ratios, and the unevenness 22 for making the main surface S rough is formed over the plurality of layers. In this embodiment, the light extraction layer 4 is composed of two layers, the outermost layer being the first light extraction layer 23, and then the outer layer being the second light extraction layer 24.

図示のように、凹凸２２は、第一光取り出し層２３から第二光取り出し層２４にわたって形成されている。また、第一光取り出し層２３が第二光取り出し層２４より凹凸２２の表面の傾斜が小さい。   As illustrated, the irregularities 22 are formed from the first light extraction layer 23 to the second light extraction layer 24. Further, the first light extraction layer 23 has a smaller slope of the surface of the irregularities 22 than the second light extraction layer 24.

第一光取り出し層２３が第二光取り出し層２４より凹凸２２の表面の傾斜が小さいのは、第一光取り出し層２３のほうが第二光取り出し層２４よりエッチング速度が速いためである。   The first light extraction layer 23 has a smaller slope of the surface of the irregularities 22 than the second light extraction layer 24 because the etching speed of the first light extraction layer 23 is faster than that of the second light extraction layer 24.

凹凸２２の表面の傾斜が様々な角度に形成されていると、光取り出し層４に様々な角度で入射してきた光が外に取り出せる。よって、第一光取り出し層２３と第二光取り出し層２４とで凹凸２２の表面の傾斜が異なることで、光取り出し効率を向上させることができる。   When the slope of the surface of the unevenness 22 is formed at various angles, light incident on the light extraction layer 4 at various angles can be extracted to the outside. Therefore, the first light extraction layer 23 and the second light extraction layer 24 are different in the inclination of the surface of the irregularities 22, so that the light extraction efficiency can be improved.

さらに、図には現れないが、第一光取り出し層２３の材料が第二光取り出し層２４の材料よりＡｌ組成比が小さく、かつ、第一光取り出し層２３が第二光取り出し層２４よりバンドギャップエネルギが小さい。   Further, although not shown in the figure, the material of the first light extraction layer 23 has an Al composition ratio smaller than that of the material of the second light extraction layer 24, and the first light extraction layer 23 has a higher band than the second light extraction layer 24. The gap energy is small.

本発明にあっては、パターンを形成せずにエッチングによって光取り出し層４を粗面化するが、その際、光取り出し層４の構造を組成比の異なる複数層構造とすることで、各層にエッチング速度差をもたらすことができる。すなわち、第一光取り出し層２３よりも材料のＡｌ組成比が大きい第二光取り出し層２４のエッチング速度は、第一光取り出し層２３のエッチング速度よりも速い。このため、まず、第一光取り出し層２３がエッチングされて第一光取り出し層２３に形成された凹部が第二光取り出し層２４に達すると、露出した部分の第二光取り出し層２４が急速にエッチングされて凹部が深くなる。一方、第一光取り出し層２３が残っている凸部は依然として緩慢にエッチングされるので、第一光取り出し層２３が無くならず、相対的に凸部が高くなる。このようにして、各層にエッチング速度差があることにより、比較的短時間で所望の段差を有する凹凸２２が形成されると共に、光取り出し層４の全体としての層厚は薄くならない。   In the present invention, the light extraction layer 4 is roughened by etching without forming a pattern. At this time, the structure of the light extraction layer 4 is a multi-layer structure having different composition ratios. An etching rate difference can be provided. That is, the etching rate of the second light extraction layer 24 whose material Al composition ratio is larger than that of the first light extraction layer 23 is faster than the etching rate of the first light extraction layer 23. For this reason, first, when the first light extraction layer 23 is etched and the recess formed in the first light extraction layer 23 reaches the second light extraction layer 24, the exposed portion of the second light extraction layer 24 rapidly The recess is deepened by etching. On the other hand, since the convex portion where the first light extraction layer 23 remains is still slowly etched, the first light extraction layer 23 is not lost, and the convex portion becomes relatively high. As described above, the difference in etching rate between the layers forms the irregularities 22 having desired steps in a relatively short time, and the thickness of the light extraction layer 4 as a whole is not reduced.

本発明に係る半導体発光素子１は、光取り出し層４が薄くならないことにより、順方向電圧の上昇が防止されると共に、発光層２１での電流集中が防止され、その結果、発光効率の低下が抑制され、低コストで発光効率の高い半導体発光素子１が実現される。   In the semiconductor light emitting device 1 according to the present invention, since the light extraction layer 4 is not thinned, the forward voltage is prevented from increasing, and current concentration in the light emitting layer 21 is prevented. As a result, the light emission efficiency is reduced. The semiconductor light emitting device 1 that is suppressed and has high luminous efficiency at low cost is realized.

本発明に係る半導体発光素子１は、第一光取り出し層２３が第二光取り出し層２４より凹凸２２の表面の傾斜が小さいことにより、凹凸２２の表面の角度が異なるので、光取り出し効率を向上させることができる。   In the semiconductor light emitting device 1 according to the present invention, the first light extraction layer 23 has a smaller inclination of the surface of the irregularities 22 than the second light extraction layer 24, so that the angle of the surface of the irregularities 22 is different, thereby improving the light extraction efficiency. Can be made.

本発明に係る半導体発光素子１は、第一光取り出し層２３が第二光取り出し層２４よりバンドギャップエネルギが小さい。同じ材料においてバンドギャップエネルギを小さくするためには、Ａｌ組成を変えるのが有効である。Ａｌ組成を変えることにより、同じエッチング液によるエッチング速度を変えることができる。エッチング速度を変えることにより、凹凸２２の表面の角度を異ならせることができる。つまり、同じエッチング液によるエッチングで凹凸２２の表面の角度を異ならせるために、第一光取り出し層２３が第二光取り出し層２４よりバンドギャップエネルギが小さい。   In the semiconductor light emitting device 1 according to the present invention, the first light extraction layer 23 has a smaller band gap energy than the second light extraction layer 24. In order to reduce the band gap energy in the same material, it is effective to change the Al composition. By changing the Al composition, the etching rate with the same etching solution can be changed. By changing the etching rate, the surface angle of the irregularities 22 can be varied. That is, the band gap energy of the first light extraction layer 23 is smaller than that of the second light extraction layer 24 in order to make the surface angle of the irregularities 22 different by etching with the same etching solution.

次に、他の実施形態を説明する。   Next, another embodiment will be described.

図２に示した半導体発光素子１ａは、光取り出し層４ａの構造が異なる他は図１の半導体発光素子１と同じである。光取り出し層４ａは、第一光取り出し層２５、第二光取り出し層２６、第三光取り出し層２７からなる。これら３つの層２５〜２７は、組成比と凹凸２２の表面の傾斜とバンドギャップエネルギがそれぞれ異なる。すなわち、Ａｌ組成比は、第一光取り出し層２５と第三光取り出し層２７が等しく、第二光取り出し層２６が大きい。凹凸２２の表面の傾斜は、第一光取り出し層２５が小、第二光取り出し層２６が大、第三光取り出し層２７が小である。バンドギャップエネルギは、第一光取り出し層２５が小、第二光取り出し層２６が大、第三光取り出し層２７が小である。   The semiconductor light emitting element 1a shown in FIG. 2 is the same as the semiconductor light emitting element 1 of FIG. 1 except that the structure of the light extraction layer 4a is different. The light extraction layer 4 a includes a first light extraction layer 25, a second light extraction layer 26, and a third light extraction layer 27. These three layers 25 to 27 are different in composition ratio, inclination of the surface of the unevenness 22 and band gap energy. That is, the Al composition ratio is the same for the first light extraction layer 25 and the third light extraction layer 27, and the second light extraction layer 26 is large. The inclination of the surface of the irregularities 22 is such that the first light extraction layer 25 is small, the second light extraction layer 26 is large, and the third light extraction layer 27 is small. The band gap energy is such that the first light extraction layer 25 is small, the second light extraction layer 26 is large, and the third light extraction layer 27 is small.

このように、光取り出し層４ａとして、第一光取り出し層２５、第二光取り出し層２６、第三光取り出し層２７の３層が設けられ、半導体発光素子を形成したとき最も外側の層となる第一光取り出し層２５と最もが内側の層となる第三光取り出し層２７のＡｌ組成比が等しく、中間に挟まれる第二光取り出し層２６のＡｌ組成比が大きい。これは従来の半導体発光素子１０１の光取り出し層１０４中にそれより材料のＡｌ組成比が大きい層を挿入したことに相当する。   Thus, three layers of the first light extraction layer 25, the second light extraction layer 26, and the third light extraction layer 27 are provided as the light extraction layer 4a, which becomes the outermost layer when the semiconductor light emitting element is formed. The Al composition ratio of the first light extraction layer 25 and the third light extraction layer 27 which is the innermost layer are equal, and the Al composition ratio of the second light extraction layer 26 sandwiched between them is large. This is equivalent to inserting a layer having a higher Al composition ratio into the light extraction layer 104 of the conventional semiconductor light emitting device 101.

この半導体発光素子１ａは、第一光取り出し層２５よりも材料のＡｌ組成比が大きい第二光取り出し層２６のエッチング速度は、第一光取り出し層２５のエッチング速度よりも速い。よって、図１の半導体発光素子１の場合と同様に、各層にエッチング速度差があることにより、比較的短時間で所望の段差を有する凹凸２２が形成されると共に、光取り出し層４の全体としての層厚は薄くならない。   In the semiconductor light emitting device 1 a, the etching rate of the second light extraction layer 26 having a higher Al composition ratio than the first light extraction layer 25 is faster than the etching rate of the first light extraction layer 25. Therefore, as in the case of the semiconductor light emitting device 1 of FIG. 1, each layer has an etching rate difference, so that the unevenness 22 having a desired step is formed in a relatively short time and the light extraction layer 4 as a whole. The layer thickness does not decrease.

図３に示した半導体発光素子１ｂは、図１の半導体発光素子１に第二クラッド層側アンドープ層２８を追加したものである。第二クラッド層側アンドープ層２８は、活性層６と第二クラッド層７の間に形成される。第二クラッド層側アンドープ層２８の材料は、活性層６の材料よりＡｌ組成比が大きい。また、第二クラッド層側アンドープ層２８の材料は、活性層６の材料よりバンドギャップエネルギが大きい。    The semiconductor light emitting device 1b shown in FIG. 3 is obtained by adding a second cladding layer side undoped layer 28 to the semiconductor light emitting device 1 of FIG. The second cladding layer side undoped layer 28 is formed between the active layer 6 and the second cladding layer 7. The material of the second cladding layer side undoped layer 28 has a higher Al composition ratio than the material of the active layer 6. The material of the second cladding layer-side undoped layer 28 has a larger band gap energy than the material of the active layer 6.

本発明では、比較的短時間で所望の段差を有する凹凸２２を形成することができる。そこで、図３の半導体発光素子１ｂは、光取り出し層４を構成する第一光取り出し層２３ｂと第二光取り出し層２４ｂのうち、第二光取り出し層２４ｂには図示しないが若干エッチングが入る程度とする。   In the present invention, the irregularities 22 having a desired step can be formed in a relatively short time. Therefore, in the semiconductor light emitting device 1b of FIG. 3, the second light extraction layer 24b of the first light extraction layer 23b and the second light extraction layer 24b constituting the light extraction layer 4 is slightly etched although not shown. And

以上の３つの実施形態に関する好適な数値範囲及びその他の実施形態について説明する。   A preferred numerical range regarding the above three embodiments and other embodiments will be described.

半導体発光素子１の第一光取り出し層２３及び半導体発光素子１ａの第一光取り出し層２５の層厚は、例えば、４００ｎｍとする。これは、第一光取り出し層２３，２５の層厚が薄すぎるとエッチング中に第一光取り出し層２３，２５が全て無くなってしまうからである。また、層厚があまり厚すぎるとエッチング時間が長くなると共に、材料を多く使用し、エピタキシャル成長の時間も長くなるので、コストが高くなる。また、層厚が厚すぎることは高出力化に関してあまり効果がない。よって、第一光取り出し層２３，２５の層厚は５０〜１０００ｎｍが好ましく、より好ましくは１００〜８００ｎｍである。   The layer thicknesses of the first light extraction layer 23 of the semiconductor light emitting element 1 and the first light extraction layer 25 of the semiconductor light emitting element 1a are, for example, 400 nm. This is because if the first light extraction layers 23 and 25 are too thin, the first light extraction layers 23 and 25 are all lost during the etching. On the other hand, if the layer thickness is too thick, the etching time becomes longer, more material is used, and the time for epitaxial growth also becomes longer, resulting in higher costs. Moreover, when the layer thickness is too thick, there is not much effect on increasing the output. Therefore, the layer thickness of the first light extraction layers 23 and 25 is preferably 50 to 1000 nm, and more preferably 100 to 800 nm.

光取り出し層４及び光取り出し層４ａの層厚を厚くすると電流の広がり（拡散）が良くなることから、ＬＥＤの特性は向上する。しかし、層厚をいくら厚くしても電流を広げる効果の伸びは飽和する。よって、層厚が厚すぎることは特性面での弊害はないがコストが高くなる。層厚が薄すぎる場合は、発光出力が低くなり、順方向電圧が高くなる。よって、光取り出し層４，４ａの層厚は５００〜５０００ｎｍが好ましく、より好ましくは１０００〜４０００ｎｍである。   When the layer thickness of the light extraction layer 4 and the light extraction layer 4a is increased, current spreading (diffusion) is improved, and thus the LED characteristics are improved. However, no matter how much the layer thickness is increased, the elongation of the effect of expanding the current is saturated. Therefore, if the layer thickness is too thick, there is no harmful effect on the characteristics, but the cost increases. When the layer thickness is too thin, the light emission output decreases and the forward voltage increases. Therefore, the layer thickness of the light extraction layers 4 and 4a is preferably 500 to 5000 nm, and more preferably 1000 to 4000 nm.

半導体発光素子１ａの第二光取り出し層２６の層厚は５０〜１０００ｎｍが好ましい。なぜならば、第一、第三光取り出し層２５，２７よりも材料のＡｌ組成比が大きい第二光取り出し層２６のエッチング速度は、第一、第三光取り出し層２５，２７のエッチング速度よりも速い。第一光取り出し層２５と第三光取り出し層２７との間に第二光取り出し層２６を挿入すると、エッチングばらつきを抑制する効果がある。しかし、第二光取り出し層２６の層厚があまり薄すぎると、エッチングによって第二光取り出し層２６が直ぐに無くなってしまうので、エッチングばらつきを抑制する効果が薄れると共に、第二光取り出し層２６の斜面の面積が狭くなるので、その斜面から取り出される光が少なくなる。一方、層厚があまり厚すぎると、エッチングばらつきを抑制する効果がない。   The layer thickness of the second light extraction layer 26 of the semiconductor light emitting device 1a is preferably 50 to 1000 nm. This is because the etching rate of the second light extraction layer 26 in which the Al composition ratio of the material is larger than that of the first and third light extraction layers 25 and 27 is higher than the etching rate of the first and third light extraction layers 25 and 27. fast. Inserting the second light extraction layer 26 between the first light extraction layer 25 and the third light extraction layer 27 has an effect of suppressing etching variation. However, if the layer thickness of the second light extraction layer 26 is too thin, the second light extraction layer 26 is immediately lost by etching, so that the effect of suppressing the etching variation is diminished and the slope of the second light extraction layer 26 is reduced. Since the area of the light source becomes smaller, less light is extracted from the slope. On the other hand, if the layer thickness is too thick, there is no effect of suppressing etching variations.

光取り出し層４，４ａと第一クラッド層５の層厚の和は、８００〜５５００ｍｍが好ましい。その理由は、第一クラッド層５がキャリア供給層であって、ホールを止める障壁層でもあることの他に、光取り出し層（ウインドウ層）の機能も有するからである。この層厚の和を厚くすることでＬＥＤの特性は向上するが、層厚の和が５５００ｍｍを超えるとコストが高くなる。また、第一クラッド層５の層厚は障壁層の機能を持つために３００ｍｍ以上必要である。光取り出し層４，４ａの層厚が５００ｍｍ以上であるから、光取り出し層４，４ａと第一クラッド層５の層厚の和は、８００〜５５００ｍｍが好ましい。   The sum of the layer thicknesses of the light extraction layers 4 and 4a and the first cladding layer 5 is preferably 800 to 5500 mm. The reason is that the first clad layer 5 is a carrier supply layer and a barrier layer for stopping holes, and also has a function of a light extraction layer (window layer). Although the characteristics of the LED are improved by increasing the sum of the layer thicknesses, the cost increases when the sum of the layer thicknesses exceeds 5500 mm. Further, the thickness of the first clad layer 5 needs to be 300 mm or more in order to have the function of a barrier layer. Since the layer thickness of the light extraction layers 4 and 4a is 500 mm or more, the sum of the layer thicknesses of the light extraction layers 4 and 4a and the first cladding layer 5 is preferably 800 to 5500 mm.

第一電極側コンタクト層３の層厚は５〜２００ｎｍが好ましい。なぜならば、この層厚が薄すぎると、コンタクト層としての機能が不十分になり、逆に厚すぎると、電流が流れにくくなって直流抵抗が高くなり、順方向電圧が高くなるからである。よって、好ましい層厚は５〜２００ｎｍであり、より好ましくは１０〜１００ｎｍである。   The layer thickness of the first electrode side contact layer 3 is preferably 5 to 200 nm. This is because if this layer thickness is too thin, the function as a contact layer will be insufficient, and conversely if it is too thick, current will not flow easily, the direct current resistance will increase, and the forward voltage will increase. Therefore, a preferable layer thickness is 5 to 200 nm, and more preferably 10 to 100 nm.

介在層８の材料の組成はＧａXＩｎ1-XＰ、ただし、０．６≦Ｘ＜１がよい。これは、Ｘが０．６よりも小さくなると、発光した光を吸収してしまうからである。 The composition of the material of the intervening layer 8 is Ga X In 1-X P, provided that 0.6 ≦ X <1. This is because when X is smaller than 0.6, the emitted light is absorbed.

反射金属膜層側コンタクト層９のうち酸化物層１０に接する酸化物層側コンタクト層１９の材料に添加する添加物はＺｎが好ましい。これはＭｇよりもＺｎが添加しやすいために、低抵抗化できるからである。添加量を多くすることで接触抵抗を低くでき、ひいては順方向電圧を低くできるからである。   The additive added to the material of the oxide layer side contact layer 19 in contact with the oxide layer 10 in the reflective metal film layer side contact layer 9 is preferably Zn. This is because Zn can be added more easily than Mg, so that the resistance can be reduced. This is because the contact resistance can be lowered and the forward voltage can be lowered by increasing the addition amount.

反射金属膜層側コンタクト層９のうち介在層８に接する介在層側コンタクト層１７の材料に添加する添加物はＭｇが好ましい。これはＺｎよりもＭｇが拡散しにくいため、拡散による初期発光出力の低下を抑止できると共に、拡散しにくいことで信頼性（相対出力）が向上するからである。信頼性（相対出力）とは、通電後の光出力／初期光出力のことである。   Of the reflective metal film layer side contact layer 9, the additive added to the material of the intervening layer side contact layer 17 in contact with the intervening layer 8 is preferably Mg. This is because Mg is less diffusible than Zn, so that a decrease in the initial light emission output due to diffusion can be suppressed, and reliability (relative output) is improved due to difficulty in diffusing. Reliability (relative output) is the light output after energization / initial light output.

反射金属膜層側コンタクト層９の介在層側コンタクト層１７と酸化物層側コンタクト層１９との中間に設ける中間コンタクト層１８は、材料に積極的な添加物がないアンドープ層とするのが良い。これは、Ｍｇをドープした層とＺｎをドープした層とが隣り合わせに存在すると相互拡散を起こすからである。中間コンタクト層１８を挟むことで、相互拡散が防止できる。   The intermediate contact layer 18 provided in the middle of the intervening layer side contact layer 17 and the oxide layer side contact layer 19 of the reflective metal film layer side contact layer 9 is preferably an undoped layer without any active additive in the material. . This is because mutual diffusion occurs when a layer doped with Mg and a layer doped with Zn are adjacent to each other. Interdiffusion can be prevented by sandwiching the intermediate contact layer 18.

活性層６は、多重量子井戸構造を有してもよく、歪み多重量子井戸構造を有してもよく、あるいはアンドープのバルク層（単一層）であってもよい。   The active layer 6 may have a multiple quantum well structure, a strained multiple quantum well structure, or an undoped bulk layer (single layer).

活性層６は多重量子井戸構造を２０〜１６０層、つまり１０ペア〜８０ペアで構成するのが好ましい。これは、ペア数が少なすぎると電子及び正孔のオーバーフローが起こってしまい、内部量子効率が低下し、ペア数が多すぎると活性層６での光吸収による発光出力の低下が起きるからである。好ましいペア数は１０ペア〜８０ペアであり、より好ましくは２０〜６０ペアである。また、活性層６が単一層である場合にも、同様の理由により層厚を２０〜２００ｎｍとするのが好ましい。   The active layer 6 preferably comprises a multiple quantum well structure of 20 to 160 layers, that is, 10 pairs to 80 pairs. This is because if the number of pairs is too small, overflow of electrons and holes occurs, the internal quantum efficiency is lowered, and if the number of pairs is too large, emission output is reduced due to light absorption in the active layer 6. . The number of pairs is preferably 10 to 80 pairs, more preferably 20 to 60 pairs. Even when the active layer 6 is a single layer, the layer thickness is preferably 20 to 200 nm for the same reason.

活性層６は、歪み多重量子井戸構造とした場合、井戸層はアンドープＧａ0.4Ｉｎ0.6Ｐ（４ｎｍ）とし、障壁層は（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5ＩｎＰ（１０ｎｍ）とするのが好ましい。 When the active layer 6 has a strained multiple quantum well structure, the well layer is preferably undoped Ga 0.4 In 0.6 P (4 nm), and the barrier layer is preferably (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 InP (10 nm).

図３の半導体発光素子１ｂでは、活性層６とｐ型である第二クラッド層７との間に第二クラッド層側アンドープ層２８を挿入したが、活性層６とｎ型である第一クラッド層５との間に第一クラッド層側アンドープ層（図なし）を挿入してもよい。また、これらのアンドープ層は低キャリア濃度層としてもよい。   In the semiconductor light emitting device 1b of FIG. 3, the second cladding layer-side undoped layer 28 is inserted between the active layer 6 and the p-type second cladding layer 7, but the active layer 6 and the n-type first cladding are inserted. A first cladding layer-side undoped layer (not shown) may be inserted between the layers 5. Further, these undoped layers may be low carrier concentration layers.

実施形態では反射金属膜層１１とダブルへテロ構造部分２０との間にＳｉＯ2層（酸化物層）１０を設けたが、酸化物層１０がない半導体発光素子においても本発明は効果がある。 In the embodiment, the SiO 2 layer (oxide layer) 10 is provided between the reflective metal film layer 11 and the double heterostructure portion 20, but the present invention is also effective in a semiconductor light emitting device without the oxide layer 10. .

半導体発光素子１，１ａ，１ｂは、例えば、発光波長６３０ｎｍの赤色ＬＥＤ素子である。同じＡｌＧａＩｎＰを主成分とする材料を用いたその他のＬＥＤ素子（発光波長５６０〜６６０ｎｍ）においても、各層の材料、キャリア濃度等の変更はなく、光取り出し層４，４ａ，４ｂに関しても変更はなく、本発明は効果がある。   The semiconductor light emitting elements 1, 1a, 1b are, for example, red LED elements having an emission wavelength of 630 nm. In other LED elements (emission wavelength: 560 to 660 nm) using the same AlGaInP as a main component, there is no change in the material and carrier concentration of each layer, and there is no change in the light extraction layers 4, 4a and 4b. The present invention is effective.

第一電極２の表面視形状は、円形、四角形、菱形、多角形、その他の異形状とすることができる。    The surface view shape of the first electrode 2 can be a circle, a rectangle, a rhombus, a polygon, or other different shapes.

支持基板の材料は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷなどがある。   Examples of the material of the support substrate include Si, GaAs, Ge, Cu, Mo, W, and CuW.

実施例＃１）
図１に示した構造を有し、発光波長が６３０ｎｍ付近となる赤色ＬＥＤのためのＬＥＤ用エピタキシャルウェハを作製し、ＬＥＤ素子を作製した。エピタキシャル成長方法、各エピタキシャル層の層厚、各エピタキシャル層の構造及び材料、反射金属膜層の構成、オーミックコンタクト接合部の構成及びサイズ、支持基板への貼り替え方法、電極形成方法、エッチング方法など作製の詳細は、以下の通りである。 Example # 1)
An LED epitaxial wafer for a red LED having the structure shown in FIG. 1 and having an emission wavelength of around 630 nm was produced, and an LED element was produced. Epitaxial growth method, thickness of each epitaxial layer, structure and material of each epitaxial layer, configuration of reflective metal film layer, configuration and size of ohmic contact junction, method of attaching to support substrate, electrode formation method, etching method, etc. The details are as follows.

図４に示されるように、ｎ型ＧａＡｓ基板（成長用基板）４１上に、ＭＯＶＰＥ法で、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチングストップ層（層厚２００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）（エッチングストップ層）４２、ｎ型（Ｓｅドープ）ＧａＡｓコンタクト層（層厚５０ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）（第一電極側コンタクト層）３、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐウインドウ層（層厚４００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）（第一光取り出し層）２３、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐウインドウ層（層厚２６００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）（第二光取り出し層）２４、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層（層厚５００ｎｍ、キャリア濃度５×１０17／ｃｍ3）（第一クラッド層）５、アンドープ多重量子井戸活性層（井戸層アンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（層厚４ｎｍ）／障壁層（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5ＩｎＰ（層厚１０ｎｍ）の２０ペア）６、ｐ型（Ｍｇドープ）（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層（層厚４００ｎｍ、キャリア濃度１．２×１０18／ｃｍ3）（第二クラッド層）７、ｐ型（Ｍｇドープ）ＧａXＩｎ1-XＰ（０．６≦Ｘ＜１）介在層（層厚１０ｎｍ、キャリア濃度５×１０18／ｃｍ3）８、ｐ型（Ｍｇドープ）ＧａＰ層（層厚２００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）（介在層側コンタクト層）１７、アンドープＧａＰ層（層厚１００ｎｍ）（中間コンタクト層）１８、ｐ型（Ｚｎドープ）ＧａＰ層（層厚５０ｎｍ、キャリア濃度１×１０19／ｃｍ3）（酸化物層側コンタクト層）１９を順次積層させ、ＬＥＤ用エピタキシャルウェハを得た。活性層３は、ＧａＩｎＰ層とＡｌＧａＩｎＰ層を１ペアとしている。 As shown in FIG. 4, an n-type (Se-doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P etching stop layer (layer thickness 200 nm, carrier) is formed on an n-type GaAs substrate (growth substrate) 41 by MOVPE. (Concentration 1 × 10 18 / cm 3 ) (etching stop layer) 42, n-type (Se-doped) GaAs contact layer (layer thickness 50 nm, carrier concentration 1 × 10 18 / cm 3 ) (first electrode side contact layer) 3, n-type (Se-doped) (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P window layer (layer thickness 400 nm, carrier concentration 1 × 10 18 / cm 3 ) (first light extraction layer) 23, n-type (Se-doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P window layer (layer thickness 2600 nm, carrier concentration 1 × 10 18 / cm 3 ) (second light extraction layer) 24, n-type (Se doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer (layer thickness 500 nm, carrier concentration 5 × 10 17 / cm 3 ) (first cladding layer) 5, undoped multiple quantum well active layer (well layer undoped Ga 0.5 In 0.5 P (layer thickness 4 nm) / barrier layer ( 20 pairs of Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 InP (layer thickness 10 nm)) 6, p-type (Mg doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer (layer thickness 400 nm, carrier concentration 1.2 × 10 18 / cm 3 ) (second cladding layer) 7, p-type (Mg doped) Ga x In 1-X P (0.6 ≦ X <1) intervening layer (layer thickness 10 nm, carrier concentration 5 × 10 18 / cm 3 ) 8, p-type (Mg doped) GaP layer (layer thickness 200 nm, carrier concentration 1 × 10 18 / cm 3 ) (intervening layer side contact layer) 17, undoped GaP layer (layer thickness 100 nm) (intermediate contact layer) 18, p Type (Zn-doped) GaP (Layer thickness 50 nm, carrier concentration 1 × 10 19 / cm 3) ( oxide layer side contact layer) 19 sequentially stacked to obtain a LED epitaxial wafer. The active layer 3 is a pair of GaInP layer and AlGaInP layer.

このＬＥＤ用エピタキシャルウェハの特徴は、光取り出し層４として、第一光取り出し層２３と第二光取り出し層２４の２層が設けられていることであり、半導体発光素子を形成したとき最も外側の層となる第一光取り出し層２３がその次の層となる第二光取り出し層２４よりもＡｌ組成比が小さいことである。すなわち、光取り出し層４をなす第一第二光取り出し層２３，２４の材料がそれぞれ（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０．３≦Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表され、第一光取り出し層２３の材料におけるＸの値が０．４、第二光取り出し層２４の材料におけるＸの値が０．７である。 The feature of this LED epitaxial wafer is that two layers of a first light extraction layer 23 and a second light extraction layer 24 are provided as the light extraction layer 4, and the outermost layer when the semiconductor light emitting element is formed. The first light extraction layer 23 as a layer has a smaller Al composition ratio than the second light extraction layer 24 as a next layer. That is, the materials of the first and second light extraction layers 23 and 24 forming the light extraction layer 4 are (Al X Ga 1 -X ) Y In 1 -YP, respectively, where 0.3 ≦ X ≦ 1, 0.4 ≦ Y ≦ 0.6, the value of X in the material of the first light extraction layer 23 is 0.4, and the value of X in the material of the second light extraction layer 24 is 0.7.

なお、第一光取り出し層２３の層厚を４００ｎｍとし、第二光取り出し層２４の層厚を２６００ｎｍとすることで、光取り出し層４の層厚３０００ｎｍは後述する従来例の光取り出し層１０４の層厚と同じである。   The layer thickness of the first light extraction layer 23 is set to 400 nm and the layer thickness of the second light extraction layer 24 is set to 2600 nm, so that the layer thickness of the light extraction layer 4 is 3000 nm. It is the same as the layer thickness.

ＭＯＶＰＥ法での成長温度は６５０℃とし、成長圧力は６６６６Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）とし、各層の成長速度は０．３〜１．０ｎｍ／ｓｅｃとし、Ｖ／III比は約２００とした。Ｖ／III比は、分母をＴＭＧａやＴＭＡｌなどのIII族原料のモル数とし、分子をＡｓＨ3、ＰＨ3などのＶ族原料のモル数とした比率（商）である。 The growth temperature in the MOVPE method was 650 ° C., the growth pressure was 6666 Pa (50 Torr), the growth rate of each layer was 0.3 to 1.0 nm / sec, and the V / III ratio was about 200. The V / III ratio is a ratio (quotient) in which the denominator is the number of moles of a group III material such as TMGa or TMAl and the molecule is the number of moles of a group V material such as AsH 3 or PH 3 .

ＭＯＶＰＥ法の原料として、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等の有機金属や、アルシン（ＡｓＨ3）、ホスフィン（ＰＨ3）等の水素化物ガスを用いた。ｎ型半導体層の導電型決定不純物のための添加物原料として、セレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）を用い、ｐ型半導体層の導電型決定不純物のための添加物原料として、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用いた。 As raw materials for the MOVPE method, organic metals such as trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa), trimethylaluminum (TMAl) and trimethylindium (TMIn), and hydrides such as arsine (AsH 3 ) and phosphine (PH 3 ) Gas was used. Hydrogen selenide (H 2 Se) is used as an additive material for the conductivity-type determining impurity of the n-type semiconductor layer, and biscyclopentadienyl is used as an additive material for the conductivity-type determining impurity of the p-type semiconductor layer. Magnesium (Cp 2 Mg) and dimethyl zinc (DMZn) were used.

この他に、ｎ型半導体層の導電型決定不純物のための添加物原料として、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、モノシラン（ＳｉＨ4）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）、ジメチルテルル（ＤＭＴｅ）を用いることができ、ｐ型半導体層の導電型決定不純物のための添加物原料として、ジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を用いることができる。 In addition, disilane (Si 2 H 6 ), monosilane (SiH 4 ), diethyl tellurium (DETe), or dimethyl tellurium (DMTe) may be used as an additive material for the conductivity determining impurity of the n-type semiconductor layer. In addition, diethyl zinc (DEZn) can be used as an additive material for the conductivity determining impurity of the p-type semiconductor layer.

このＬＥＤ用エピタキシャルウェハをＭＯＶＰＥ装置から取り出した後、酸化物層側コンタクト層１９の表面にＳｉＯ2層（酸化物層）１０を層厚約１００ｎｍ形成し、一般的なフォトリソグラフィー技術を駆使し、さらにエッチングをすることによって、酸化物層１０に表面視約１２μｍ径の酸化物除去穴を３０μｍピッチで形成し、その酸化物除去穴に真空蒸着法によってオーミックコンタクト接合部１５を層厚が酸化物層１０とほぼ等しくなるように形成した。オーミックコンタクト接合部１５の原料として金・亜鉛（ＡｕＺｎ）合金を用いた。オーミックコンタクト接合部１５は、表面視約１２μｍ径とした。これをドット状電極と言う。このオーミックコンタクト接合部１５を表面視３０μｍピッチで、厚さ１００ｎｍに形成した。つまり、酸化物除去穴に真空蒸着法によってオーミックコンタクト接合部１５を層厚が酸化物層１０とほぼ等しくなるように形成した。 After this LED epitaxial wafer is taken out from the MOVPE apparatus, a SiO 2 layer (oxide layer) 10 is formed to a thickness of about 100 nm on the surface of the oxide layer side contact layer 19, and a general photolithography technique is used. Further etching is performed to form oxide removal holes having a diameter of about 12 μm in the surface of the oxide layer 10 at a pitch of 30 μm, and the ohmic contact junction 15 is formed in the oxide removal holes by a vacuum vapor deposition method. It was formed so as to be almost equal to the layer 10. A gold / zinc (AuZn) alloy was used as a raw material of the ohmic contact junction 15. The ohmic contact junction 15 has a diameter of about 12 μm as viewed from the surface. This is called a dot electrode. The ohmic contact junctions 15 were formed with a thickness of 100 nm at a pitch of 30 μm when viewed from the surface. That is, the ohmic contact junction 15 was formed in the oxide removal hole by a vacuum deposition method so that the layer thickness was almost equal to that of the oxide layer 10.

その後、このＬＥＤ用エピタキシャルウェハを窒素ガス雰囲気中ににて３５０℃に加熱し、５分間熱処理するアロイ工程により、反射金属膜層側コンタクト層９とオーミックコンタクト接合部１５との合金化を行った。   Then, the reflective metal film layer side contact layer 9 and the ohmic contact junction 15 were alloyed by an alloy process in which the epitaxial wafer for LED was heated to 350 ° C. in a nitrogen gas atmosphere and heat-treated for 5 minutes. .

オーミックコンタクト接合部１５が設けられたＬＥＤ用エピタキシャルウェハの酸化物層１０上（オーミックコンタクト接合部１５上も含む）に反射金属膜層１１として、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）をこの順でそれぞれ２００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍ、合計９００ｎｍの層厚となるよう蒸着した。   As the reflective metal film layer 11 on the oxide layer 10 (including on the ohmic contact junction 15) of the LED epitaxial wafer provided with the ohmic contact junction 15, aluminum (Al), titanium (Ti), gold (Au ) Were deposited in this order to 200 nm, 200 nm, 500 nm, and a total thickness of 900 nm.

支持基板１３として用意したＳｉ基板に、金属密着層１２として、金・ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）合金、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）をこの順でそれぞれ１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍ、合計８００ｎｍの層厚となるよう蒸着した。   On the Si substrate prepared as the support substrate 13, gold / germanium (AuGe) alloy, titanium (Ti), and gold (Au) as the metal adhesion layer 12 are 100 nm, 200 nm, and 500 nm in this order, respectively, with a total thickness of 800 nm. Vapor deposition was performed.

反射金属膜層１１が設けられたＬＥＤ用エピタキシャルウェハと金属密着層１２が設けられた支持基板１３とを、反射金属膜層１１と金属密着層１２とが合わさるように貼り合わせた。貼り合わせは、圧力１．３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）雰囲気で３ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ2）の荷重を負荷させた状態で、温度３５０℃で、３０分間保持することによって行った。 The LED epitaxial wafer provided with the reflective metal film layer 11 and the support substrate 13 provided with the metal adhesion layer 12 were bonded together so that the reflection metal film layer 11 and the metal adhesion layer 12 were combined. The bonding was performed by holding at a temperature of 350 ° C. for 30 minutes under a pressure of 1.3 Pa (0.01 Torr) and a load of 3 MPa (30 kgf / cm 2 ).

支持基板１３に貼り合わせたＬＥＤ用エピタキシャルウェハをアンモニア水と過酸化水素水系混合液に浸すことにより、成長用基板４１をエッチングで除去し、エッチングストップ層４２を露出させた。続いて、塩酸系のエッチング液を用いてエッチングストップ層４２を除去し、第一電極側コンタクト層３を露出させた。   The LED epitaxial wafer bonded to the support substrate 13 was immersed in a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution, whereby the growth substrate 41 was removed by etching, and the etching stop layer 42 was exposed. Subsequently, the etching stop layer 42 was removed using a hydrochloric acid-based etching solution, and the first electrode side contact layer 3 was exposed.

この第一電極側コンタクト層３の表面に一般的なフォトリソグラフィー技術を駆使してパターンを形成し、真空蒸着法によって、表面視直径１００μｍの円形部分と、その円形部分から放射状に幅１０μｍの枝状に伸びることによって分配された分配電極とを有する第一電極２を形成した。第一電極２は、金・ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）合金、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）をこの順でそれぞれ１００ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍ、合計７００ｎｍの層厚となるよう蒸着した。   A pattern is formed on the surface of the first electrode side contact layer 3 by using a general photolithography technique, and a circular portion having a diameter of 100 μm in surface view and branches having a width of 10 μm radially from the circular portion are formed by vacuum deposition. A first electrode 2 having a distribution electrode distributed by extending in a shape was formed. The first electrode 2 was vapor-deposited with gold / germanium (AuGe) alloy, nickel (Ni), and gold (Au) in this order to have a layer thickness of 100 nm, 100 nm, 500 nm, and a total of 700 nm, respectively.

この第一電極２をマスクに利用し、硫酸と過酸化水素水と水の混合液からなるエッチング液を用いて第一電極２の直下以外の第一電極側コンタクト層３を選択性エッチングにより除去し、光取り出し層４の第一光取り出し層２３を露出させた。   Using this first electrode 2 as a mask, the first electrode side contact layer 3 other than directly under the first electrode 2 is removed by selective etching using an etching solution composed of a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and water. Then, the first light extraction layer 23 of the light extraction layer 4 was exposed.

この光取り出し層４の表面を塩酸系エッチングにより粗面化した。本実施例では、第二光取り出し層２４の一部が露出するエッチング条件を見出し、そのエッチング条件よりもエッチング時間を長めにすることで、図１のように凹凸２２が第一光取り出し層２３から第二光取り出し層２４にわたって形成され、第一光取り出し層２３が第二光取り出し層２４より凹凸２２の表面の傾斜が小さい粗面が得られた。   The surface of the light extraction layer 4 was roughened by hydrochloric acid etching. In this embodiment, the etching conditions under which a part of the second light extraction layer 24 is exposed are found, and the etching time is made longer than the etching conditions, so that the unevenness 22 becomes the first light extraction layer 23 as shown in FIG. To the second light extraction layer 24, and the first light extraction layer 23 was rougher than the second light extraction layer 24.

次いで、支持基板１３の外側面全面に第二電極１４を真空蒸着法によって形成した。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）をこの順で蒸着し、その後、窒素ガス雰囲気中で４００℃に加熱して５分間熱処理するアロイ工程により、第二電極１４を合金化した。   Next, the second electrode 14 was formed on the entire outer surface of the support substrate 13 by vacuum deposition. Specifically, aluminum (Al), titanium (Ti), and gold (Au) are vapor-deposited in this order, and then heated to 400 ° C. in a nitrogen gas atmosphere and heat-treated for 5 minutes to form the second electrode. 14 was alloyed.

この電極形成済みのＬＥＤ用エピタキシャルウェハを第一電極２の円形部分が中心になるようにダイシング装置を用いて切断し、チップサイズ３００μｍ角のＬＥＤベアチップを作製した。このＬＥＤベアチップをＴＯ−１８ステム上にマウント（ダイボンディング）し、このマウントされたＬＥＤベアチップにワイヤボンディングを行い、ＬＥＤ素子を作製した。   This electrode-formed epitaxial wafer for LEDs was cut using a dicing apparatus so that the circular portion of the first electrode 2 was at the center, and an LED bare chip having a chip size of 300 μm square was produced. This LED bare chip was mounted on a TO-18 stem (die bonding), and wire bonding was performed on the mounted LED bare chip to produce an LED element.

この実施例＃１によるＬＥＤ素子の初期特性を評価した。初期特性は、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力が６．６４ｍＷ、順方向電圧が１．９８Ｖであった。   The initial characteristics of the LED element according to Example # 1 were evaluated. The initial characteristics were a light output of 6.64 mW and a forward voltage of 1.98 V when 20 mA was applied (evaluation).

実施例＃１では、後述する従来例と同じ方法で主面Ｓを粗面化したが、光取り出し層４が２層構造であることにより、光取り出し層４の層厚が全面的に薄くなることを抑制できた。なぜならば、第一光取り出し層２３がエッチングされて第二光取り出し層２４の一部が露出した時点で第二光取り出し層２４のエッチングが始まり、第二光取り出し層２４のほうが第一光取り出し層２３よりエッチング速度が速いために、エッチング時間を短くしても所望の段差を有する凹凸２２が形成され、これに伴い光取り出し層４の層厚が薄くなるのを抑制できたからである。   In Example # 1, the main surface S was roughened by the same method as the conventional example described later. However, since the light extraction layer 4 has a two-layer structure, the layer thickness of the light extraction layer 4 is entirely reduced. I was able to suppress that. This is because the etching of the second light extraction layer 24 starts when the first light extraction layer 23 is etched and a part of the second light extraction layer 24 is exposed. This is because the etching rate is higher than that of the layer 23, so that the unevenness 22 having a desired level difference is formed even if the etching time is shortened, and the thickness of the light extraction layer 4 can be suppressed from being reduced accordingly.

このように光取り出し層４の層厚が薄くなるのを防止したことで、順方向電圧の上昇を抑制でき、順方向電圧１．９８Ｖを達成できた。また、順方向電圧の上昇を抑制したことで、ＬＥＤの発熱を抑制でき、結果的に発光出力が向上した。さらに、光取り出し層４の層厚が薄くならなかったことにより、電流の広がりが得られ、活性層６に流れる電流を均一化できた。これによってもＬＥＤの発熱を抑制できた。さらにまた、電流分散特性が良好になったことで、第一電極１５が影になることによる光取り出し効率の低下を抑制でき、これによっても発光出力を高くできた。また、電流集中を抑制できたことでキャリアのオーバーフローが無くなり、内部量子効率も向上したと考えられる。これら実施例＃１によって改善された複数の要因が重なり合って、発光出力が向上した。
実施例＃２）
図２に示した構造を有し、発光波長が６３０ｎｍ付近となる赤色ＬＥＤのためのＬＥＤ用エピタキシャルウェハを作製し、ＬＥＤ素子を作製した。エピタキシャル成長方法、各エピタキシャル層の層厚、各エピタキシャル層の構造及び材料、反射金属膜層の構成、オーミックコンタクト接合部の構成及びサイズ、支持基板への貼り替え方法、電極形成方法、エッチング方法など作製の詳細は、基本的に実施例＃１と同じである。以下、実施例＃１と異なる点のみ詳細に説明する。 By preventing the light extraction layer 4 from becoming thin in this way, an increase in forward voltage can be suppressed and a forward voltage of 1.98 V can be achieved. Moreover, by suppressing the increase of the forward voltage, it was possible to suppress the heat generation of the LED and as a result, the light emission output was improved. Furthermore, since the layer thickness of the light extraction layer 4 was not reduced, a current spread was obtained, and the current flowing through the active layer 6 could be made uniform. This also suppressed the heat generation of the LED. Furthermore, since the current dispersion characteristics are improved, it is possible to suppress a decrease in light extraction efficiency due to the shadow of the first electrode 15, and this can also increase the light emission output. In addition, it was considered that the overflow of carriers was eliminated by suppressing the current concentration, and the internal quantum efficiency was improved. A plurality of factors improved by Example # 1 overlapped to improve the light emission output.
Example # 2)
An LED epitaxial wafer for a red LED having the structure shown in FIG. 2 and having an emission wavelength of around 630 nm was produced, and an LED element was produced. Epitaxial growth method, thickness of each epitaxial layer, structure and material of each epitaxial layer, configuration of reflective metal film layer, configuration and size of ohmic contact junction, method of attaching to support substrate, electrode formation method, etching method, etc. The details are basically the same as in Example # 1. Hereinafter, only differences from Example # 1 will be described in detail.

光取り出し層４ａは、第一光取り出し層２５、第二光取り出し層２６、第三光取り出し層２７からなる。第一光取り出し層２５は、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐウインドウ層（層厚４００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）とし、第二光取り出し層２６は、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐウインドウ層（層厚１００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）とし、第三光取り出し層２７は、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐウインドウ層（層厚２５００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）とした。 The light extraction layer 4 a includes a first light extraction layer 25, a second light extraction layer 26, and a third light extraction layer 27. The first light extraction layer 25 is an n-type (Se doped) (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P window layer (layer thickness 400 nm, carrier concentration 1 × 10 18 / cm 3 ), and the second light extraction layer 26 is N-type (Se-doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P window layer (layer thickness 100 nm, carrier concentration 1 × 10 18 / cm 3 ), and the third light extraction layer 27 is n-type (Se-doped) A (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P window layer (layer thickness 2500 nm, carrier concentration 1 × 10 18 / cm 3 ) was used.

つまり、実施例＃２では、光取り出し層４ａとして、第一光取り出し層２５、第二光取り出し層２６、第三光取り出し層２７の３層が設けられ、半導体発光素子を形成したとき最も外側の層となる第一光取り出し層２５と最も内側の層となる第三光取り出し層２７のＡｌ組成比が等しく、中間に挟まれる第二光取り出し層２６のＡｌ組成比が大きいことである。すなわち、光取り出し層４をなす第一第二第三光取り出し層２５，２６，２７の材料がそれぞれ（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０．３≦Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表され、第一第三光取り出し層２５，２７の材料におけるＸの値が０．４、第二光取り出し層２６の材料におけるＸの値が０．７である。 That is, in Example # 2, three layers of the first light extraction layer 25, the second light extraction layer 26, and the third light extraction layer 27 are provided as the light extraction layer 4a, and the outermost side when the semiconductor light emitting element is formed. This is because the Al composition ratio of the first light extraction layer 25 serving as the first layer and the third light extraction layer 27 serving as the innermost layer are equal, and the Al composition ratio of the second light extraction layer 26 sandwiched between them is large. That is, the material of the first second third light extraction layer 25, 26 and 27 constituting the light extraction layer 4, respectively (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P, however, 0.3 ≦ X ≦ 1 0.4 ≦ Y ≦ 0.6, the value of X in the material of the first third light extraction layers 25 and 27 is 0.4, and the value of X in the material of the second light extraction layer 26 is 0.00. 7.

また、第二光取り出し層２６は、光取り出し層４ａの表面から（第一電極側コンタクト層３から）の距離が４００ｎｍである。   The distance between the second light extraction layer 26 and the surface of the light extraction layer 4a (from the first electrode side contact layer 3) is 400 nm.

後述する従来例と比べると、光取り出し層１０４中にそれより材料のＡｌ組成比が大きい層を挿入したことに相当する。   Compared to the conventional example described later, this corresponds to inserting a layer having a higher Al composition ratio of the material into the light extraction layer 104.

この実施例＃２によるＬＥＤ素子の初期特性を評価した。初期特性は、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力が６．７２ｍＷ、順方向電圧が１．９９Ｖであった。
従来例）
図５に示した構造を有し、発光波長が６３０ｎｍ付近となる赤色ＬＥＤのためのＬＥＤ用エピタキシャルウェハを粗面化しないものと粗面化したものの２通り作製し、ＬＥＤ素子を作製した。エピタキシャル成長方法、各エピタキシャル層の層厚、各エピタキシャル層の構造及び材料、反射金属膜層の構成、オーミックコンタクト接合部の構成及びサイズ、支持基板への貼り替え方法、電極形成方法、エッチング方法など作製の詳細は、基本的に実施例＃１と同じである。以下、実施例＃１と異なる点のみ詳細に説明する。 The initial characteristics of the LED element according to Example # 2 were evaluated. The initial characteristics were a light emission output of 6.72 mW and a forward voltage of 1.99 V when 20 mA was applied (evaluation).
Conventional example)
An LED epitaxial wafer for a red LED having the structure shown in FIG. 5 and having an emission wavelength of around 630 nm was produced in two ways, one that was not roughened and one that was roughened, to produce an LED element. Epitaxial growth method, layer thickness of each epitaxial layer, structure and material of each epitaxial layer, configuration of reflective metal film layer, configuration and size of ohmic contact junction, method of attaching to support substrate, electrode formation method, etching method, etc. The details are basically the same as in Example # 1. Hereinafter, only differences from Example # 1 will be described in detail.

光取り出し層１０４は、ｎ型（Ｓｅドープ）（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐウインドウ層（層厚３０００ｎｍ、キャリア濃度１×１０18／ｃｍ3）の１層のみである。 The light extraction layer 104 is only one layer of an n-type (Se-doped) (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P window layer (layer thickness 3000 nm, carrier concentration 1 × 10 18 / cm 3 ).

粗面化を行った従来例によるＬＥＤ素子の初期特性は、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力が５．０ｍＷ、順方向電圧が２．３Ｖであった。粗面化を行わなかった従来例によるＬＥＤ素子の初期特性は、２０ｍＡ通電時（評価時）の発光出力が４．３ｍＷ、順方向電圧が１．９６Ｖであった。   The initial characteristics of the LED element according to the conventional example subjected to the roughening were a light emission output of 5.0 mW and a forward voltage of 2.3 V when energized with 20 mA (during evaluation). The initial characteristics of the LED element according to the conventional example that was not roughened were a light emission output of 4.3 mW and a forward voltage of 1.96 V when 20 mA was applied (evaluation).

以上のように、実施例＃１，２、従来例による各ＬＥＤ素子を初期特性で比較すると、本発明を適用することで発光出力の向上と順方向電圧の低下が達成されることが確認された。   As described above, when the LED elements according to Examples # 1 and # 2 and the conventional example are compared with the initial characteristics, it is confirmed that the improvement of the light emission output and the reduction of the forward voltage can be achieved by applying the present invention. It was.

本発明の一実施形態を示す半導体発光素子の断面構造図である。1 is a cross-sectional structure diagram of a semiconductor light emitting device showing an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態を示す半導体発光素子の断面構造図である。1 is a cross-sectional structure diagram of a semiconductor light emitting device showing an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態を示す半導体発光素子の断面構造図である。1 is a cross-sectional structure diagram of a semiconductor light emitting device showing an embodiment of the present invention. 半導体発光素子の製造途中に作製されるエピタキシャルウェハの断面構造図である。It is a cross-section figure of the epitaxial wafer produced in the middle of manufacture of a semiconductor light emitting element. 従来の半導体発光素子の断面構造図である。It is sectional structure drawing of the conventional semiconductor light-emitting device.

符号の説明Explanation of symbols

１ 半導体発光素子
２ 第一電極
３ 第一電極側コンタクト層
４ 光取り出し層
５ 第一クラッド層
６ 活性層
７ 第二クラッド層
８ 介在層
９ 反射金属膜層側コンタクト層
１０ 酸化物層
１１ 反射金属膜層
１２ 金属密着層
１３ 支持基板
１４ 第二電極
１５ オーミックコンタクト接合部
２３ 第一光取り出し層
２４ 第二光取り出し層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor light-emitting device 2 1st electrode 3 1st electrode side contact layer 4 Light extraction layer 5 1st clad layer 6 Active layer 7 2nd clad layer 8 Intervening layer 9 Reflective metal film layer side contact layer 10 Oxide layer 11 Reflective metal Film layer 12 Metal adhesion layer 13 Support substrate 14 Second electrode 15 Ohmic contact junction 23 First light extraction layer 24 Second light extraction layer

Claims (25)

第一、第二のクラッド層に挟まれ光を発生する活性層と、第一クラッド層側の主面を形成する光取り出し層とを含む複数の半導体層を有し、上記光取り出し層を部分的に覆う第一電極と、上記主面の反対面を覆う第二電極と、第二クラッド層と第二電極との間で光を反射する反射金属膜層と、該反射金属膜層の活性層側に接する酸化物層と、該酸化物層中に部分的に形成されたオーミックコンタクト接合部とを有する半導体発光素子において、上記光取り出し層が組成比の異なる複数の層からなり、これら複数の層にわたり上記主面を粗面とするための凹凸が形成されたことを特徴とする半導体発光素子。   A plurality of semiconductor layers including an active layer that generates light sandwiched between first and second cladding layers and a light extraction layer that forms a main surface on the first cladding layer side, the light extraction layer partially A first electrode that covers the surface, a second electrode that covers the opposite surface of the main surface, a reflective metal film layer that reflects light between the second cladding layer and the second electrode, and activity of the reflective metal film layer In a semiconductor light emitting device having an oxide layer in contact with the layer side and an ohmic contact junction part formed partially in the oxide layer, the light extraction layer is composed of a plurality of layers having different composition ratios. The semiconductor light emitting device is characterized in that irregularities for roughening the main surface are formed over the layers. 上記光取り出し層をなす複数の層のうち最も外側の層がその次に外側の層より凹凸表面の傾斜が小さいことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。   2. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the outermost layer among the plurality of layers constituting the light extraction layer has a slope of the uneven surface smaller than the next outer layer. 上記光取り出し層をなす複数の層のうち最も外側の層の材料がその次に外側の層の材料よりＡｌ組成比が小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体発光素子。   3. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the outermost layer material of the plurality of layers constituting the light extraction layer has an Al composition ratio smaller than that of the outer layer material. 上記光取り出し層をなす複数の層のうち最も外側の層がその次に外側の層よりバンドギャップエネルギが小さいことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の半導体発光素子。   4. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the outermost layer among the plurality of layers constituting the light extraction layer has a band gap energy smaller than the next outer layer. 上記光取り出し層をなす複数の層の材料がそれぞれ（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０．３≦Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表されることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の半導体発光素子。 Materials of the layers that constitute the light extraction layer, respectively (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P, however, is represented by 0.3 ≦ X ≦ 1,0.4 ≦ Y ≦ 0.6 The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein 上記光取り出し層と第一クラッド層の層厚の和が８００〜５３００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the sum of the layer thicknesses of the light extraction layer and the first cladding layer is 800 to 5300 nm. 上記光取り出し層の材料が第一クラッド層の材料より屈折率が大きいことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the material of the light extraction layer has a higher refractive index than the material of the first cladding layer. 上記光取り出し層と第一電極との間に、第一電極と同じ部分を覆い、上記活性層よりもバンドギャップエネルギが小さく、かつ、上記活性層からの光に対して不透明な第一電極側コンタクト層を有することを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の半導体発光素子。   The first electrode side that covers the same portion as the first electrode between the light extraction layer and the first electrode, has a lower band gap energy than the active layer, and is opaque to the light from the active layer The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising a contact layer. 上記第一電極側コンタクト層の層厚が５〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項８記載の半導体発光素子。   9. The semiconductor light emitting element according to claim 8, wherein the first electrode side contact layer has a thickness of 5 to 200 nm. 上記光取り出し層をなす複数の層の材料は上記活性層の材料よりＡｌ組成比が大きいことを特徴とする請求項１〜８いずれか記載の半導体発光素子。   9. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the material of the plurality of layers constituting the light extraction layer has an Al composition ratio larger than that of the material of the active layer. 上記光取り出し層をなす複数の層の材料がそれぞれ（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０．３≦Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表され、上記活性層の材料が（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０≦Ｘ≦０．５，０．４≦Ｙ≦０．６で表されることを特徴とする請求項１〜１０いずれか記載の半導体発光素子。 Materials of the layers that constitute the light extraction layer, respectively (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P, however, is represented by 0.3 ≦ X ≦ 1,0.4 ≦ Y ≦ 0.6 , the material of the active layer is (Al X Ga 1-X) Y in 1-Y P, however, is characterized by being represented by 0 ≦ X ≦ 0.5,0.4 ≦ Y ≦ 0.6 The semiconductor light-emitting device according to claim 1. 上記活性層が２０〜１６０層の井戸層からなる多重量子井戸構造又は歪み多重量子井戸構造を有することを特徴とする請求項１〜１１いずれか記載の半導体発光素子。   12. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the active layer has a multiple quantum well structure or a strained multiple quantum well structure composed of 20 to 160 well layers. 上記活性層と第二クラッド層の間に第二クラッド層側アンドープ層を有することを特徴とする請求項１〜１２いずれか記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising an undoped layer on the second cladding layer side between the active layer and the second cladding layer. 上記第二クラッド層側アンドープ層の材料が上記活性層の材料よりＡｌ組成比が大きいことを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子。   14. The semiconductor light emitting device according to claim 13, wherein the material of the second cladding layer side undoped layer has an Al composition ratio larger than that of the material of the active layer. 上記第二クラッド層側アンドープ層の材料が上記活性層の材料よりバンドギャップエネルギが大きいことを特徴とする請求項１３又は１４記載の半導体発光素子。   15. The semiconductor light emitting device according to claim 13, wherein the material of the undoped layer on the second cladding layer side has a band gap energy larger than that of the material of the active layer. 上記第二クラッド層側アンドープ層の材料が（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし、０．３≦Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表され、上記活性層の材料が（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし０≦Ｘ≦０．５，０．４≦Ｙ≦０．６で表されることを特徴とする請求項１３〜１５いずれか記載の半導体発光素子。 The material of the second cladding layer side undoped layer is (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P, however, is represented by 0.3 ≦ X ≦ 1,0.4 ≦ Y ≦ 0.6, the material of the active layer is (Al X Ga 1-X) Y in 1-Y P, but 0 ≦ X ≦ 0.5,0.4 ≦ Y represented thing ≦ 0.6, characterized in claim 13 The semiconductor light emitting element in any one of -15. 上記光取り出し層をなす複数の層のうち最も外側の層の層厚が５０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜１６いずれか記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to any one of claims 1 to 16, wherein the outermost layer among the plurality of layers constituting the light extraction layer has a thickness of 50 to 1000 nm. 上記複数の半導体層と第二電極との間に支持基板を有し、該支持基板の材料がＳｉ、ＧａＡｓ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷのいずれかであることを特徴とする請求項１〜１７いずれか記載の半導体発光素子。   A support substrate is provided between the plurality of semiconductor layers and the second electrode, and the material of the support substrate is any one of Si, GaAs, Ge, Cu, Mo, W, and CuW. The semiconductor light emitting element in any one of 1-17. 上記酸化物層の全面積に対するオーミックコンタクト接合部の面積の割合が２０％以下であることを特徴とする請求項１〜１８いずれか記載の半導体発光素子。   19. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the ratio of the area of the ohmic contact junction to the total area of the oxide layer is 20% or less. 上記酸化物層と第二クラッド層との間に反射金属膜層側コンタクト層を有し、該反射金属膜層側コンタクト層の材料がＧａＰを主とすることを特徴とする請求項１〜１９いずれか記載の半導体発光素子。   20. A reflective metal film layer side contact layer is provided between the oxide layer and the second cladding layer, and the material of the reflective metal film layer side contact layer is mainly GaP. Any one of the semiconductor light-emitting devices. 上記反射金属膜層側コンタクト層と第二クラッド層との間に介在層を有し、該介在層の材料がＧａXＩｎ1-XＰ、ただし、０．６≦Ｘ＜１で表されることを特徴とする請求項２０記載の半導体発光素子。 There is an intervening layer between the reflective metal film layer side contact layer and the second cladding layer, and the material of the intervening layer is Ga X In 1-X P, where 0.6 ≦ X <1 The semiconductor light-emitting device according to claim 20. 上記反射金属膜層側コンタクト層が材料の添加物が異なる３つの層を有し、これら３つの層のうち上記介在層に接する層の材料は添加物がＭｇであり、上記酸化物層に接する層の材料は添加物がＺｎであり、これら２つの層の中間の層の材料は積極的な添加物がないことを特徴とする請求項２０又は２１記載の半導体発光素子。   The reflective metal film layer side contact layer has three layers having different material additives, and the material of the layer in contact with the intervening layer among these three layers is Mg, and the layer is in contact with the oxide layer. The semiconductor light emitting element according to claim 20 or 21, wherein the material of the layer is Zn, and the material of the intermediate layer between the two layers is free of an additive. 上記酸化物層の非オーミックコンタクト接合部における層厚ｄは、
基準層厚ｄｓｔ＝奇数の定数α×上記活性層からの光の波長λｐ
／（４×非オーミックコンタクト接合部における上記光の屈折率ｎ）
の関係式で表される基準層厚ｄｓｔに対し±３０％の範囲内であり、かつ、上記酸化物層のオーミックコンタクト接合部における層厚が非オーミックコンタクト接合部における層厚と等しいことを特徴とする請求項１〜２２いずれか記載の半導体発光素子。 The layer thickness d at the non-ohmic contact junction of the oxide layer is:
Reference layer thickness dst = odd constant α × wavelength λp of light from the active layer
/ (4 × refractive index n of the light at the non-ohmic contact junction)
And within the range of ± 30% with respect to the reference layer thickness dst represented by the relational expression, and the layer thickness in the ohmic contact junction of the oxide layer is equal to the layer thickness in the non-ohmic contact junction The semiconductor light-emitting device according to claim 1. 上記光取り出し層と第一クラッド層との間に、上記光取り出し層よりもＡｌ組成比が高く、かつ、バンドギャップエネルギが大きい挿入層が挿入されたことを特徴とする請求項１〜２３いずれか記載の半導体発光素子。   The insertion layer having an Al composition ratio higher than that of the light extraction layer and a large band gap energy is inserted between the light extraction layer and the first cladding layer. A semiconductor light emitting device according to any one of the above. 上記挿入層の材料が（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、ただし０．４＜Ｘ≦１，０．４≦Ｙ≦０．６で表されることを特徴とする請求項２４記載の半導体発光素子。 Claims, characterized in that the material of the insertion layer is represented by (Al X Ga 1-X) Y In 1-Y P, but 0.4 <X ≦ 1,0.4 ≦ Y ≦ 0.6 24. The semiconductor light emitting device according to 24.
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