半導体発光素子及びその製造方法
【課題】本発明は、光抽出効率が向上した半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明は、第１の導電型半導体層と、当該第１の導電型半導体層の一面上に形成される活性層と、当該活性層の上に形成され複数のホールを含む第２の導電型半導体層と、当該第２の導電型半導体層の上に形成される透明電極と、を含む半導体発光素子；成長用基板上に第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層を形成する段階と、当該第１の導電型半導体層の上に導電性基板を形成する段階と、上記成長用基板を上記第２の導電型半導体層から分離し当該第２の導電型半導体層に複数のホールを形成する段階と、上記第２の導電型半導体層の上に透明電極を形成する段階と、を含む半導体発光素子の製造方法；を提供する。
【解決手段】本発明は、第１の導電型半導体層と、当該第１の導電型半導体層の一面上に形成される活性層と、当該活性層の上に形成され複数のホールを含む第２の導電型半導体層と、当該第２の導電型半導体層の上に形成される透明電極と、を含む半導体発光素子；成長用基板上に第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層を形成する段階と、当該第１の導電型半導体層の上に導電性基板を形成する段階と、上記成長用基板を上記第２の導電型半導体層から分離し当該第２の導電型半導体層に複数のホールを形成する段階と、上記第２の導電型半導体層の上に透明電極を形成する段階と、を含む半導体発光素子の製造方法；を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に関し、特に、垂直構造の半導体発光素子において光抽出効率が改善された半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子の一種である発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電流が加わると、ｐ型及びｎ型半導体の接合部分において電子と正孔との再結合によって色々な色の光を生じることができる半導体装置である。このような半導体発光素子は、フィラメントに基づく発光素子に比べて長い寿命、低い電源、優れた初期駆動特性、高い振動抵抗等の様々な長所を有するため、需要が増加し続けている。特に、近年では、青色系列の短波長領域の光を発光できるIII族窒化物半導体が脚光を浴びている。
【０００３】
このようなIII族窒化物半導体を用いる発光素子を構成する窒化物単結晶は、サファイア基板又はＳｉＣ基板等の特定の成長用基板の上に形成される。しかしながら、サファイア基板等の絶縁性基板を用いる場合は、電極の配列に大きな制約を受けることになる。即ち、従来の窒化物半導体発光素子では、電極が水平方向に配列されることが一般的であるため、電流の流れが狭小になる。このような狭小な電流の流れによって、発光素子の動作電圧（Ｖｆ）が増加して電流の効率が低下すると共に静電気放電（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）に脆弱になる問題がある。
【０００４】
上記のような問題を解決するために、垂直電極構造を有する半導体発光素子が研究されている。具体的には、サファイア成長用基板上に、有機金属気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）装置又は分子ビーム成長（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）装備を用いて発光ダイオード素子用発光構造体を形成させ、当該発光ダイオード素子用発光構造体の最上層部に存在する上部窒化物系半導体層の上部に第１の導電型オーミック接触電極構造体を形成させ、上記サファイア成長用基板と別途の導電性基板とをソルダリングウエハ結合（ｗａｆｅｒ ｓｏｌｄｅｒ ｂｏｎｄｉｎｇ）によって結合させた後、上記サファイア成長用基板を除去することにより半導体構造の発光ダイオードを製造する。
【０００５】
一般に、垂直電極構造の半導体発光素子は、ｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層からなる発光構造物の上面及び下面に相違する極性の電極を形成した構造で、水平電極構造に比べて静電気放電に強いという長所がある。しかしながら、垂直電極構造においても、十分な電流分散効果を得るためには、電極を大面積に形成する必要があり、電極の面積が大きくなるほど発光構造物から放出される光の抽出効率が低下するという問題がある。
【０００６】
上記発光素子の光放出効率は、内部量子効率（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｄｎｃｙ）と光抽出効率（ｌｉｇｈｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ、又は外部量子効率ともいう）によって決まる。特に、光抽出効率は、発光素子の光学的因子、即ち、発光構造物の各構成要素の屈折率及び／又は構成要素間の界面の平滑度（ｆｌａｔｎｅｓｓ）等によって決まり、発光素子の内部量子効率は殆ど１００％に達するが、実際に発光素子の外部に出る外部量子効率は非常に低い。
【０００７】
これは、発光素子の内部で生成された光が外部に出る時、当該発光素子と空気との界面で屈折率の差によって生じる全反射に起因する。即ち、発光素子を構成する半導体層は、外部の大気や基板に比べて大きな屈折率を有するため、光の放出可能な入射角の範囲を決める臨界角が小さくなり、その結果、活性層から発生した光の大部分は内部全反射されて実質的に側面方向に伝播され一部は内部で損失されるか又は望まない側面方向に放出される。このように、発光素子の内部で発生した光が当該発光素子の表面に到達した時に入射角が臨界角より大きいと、光が外部に抽出されずに反射されて再び当該発光素子の内部に進行することになる。
【０００８】
さらに、活性層から出た光は、ｎ型半導体層を等方性（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）方向に通って外部に抽出され、図１に示されるように、活性層から垂直又は垂直に近いように出た光（ａ）は、短い光路を経るため抽出が可能となるが、活性層から斜めに出た光（ｂ）は、長い光路を経るため半導体層内で多くの光吸収が生じる。これにより、発光素子の光抽出効率は、さらに低くなることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一目的は、光抽出効率に優れるように考案された構造を有する半導体発光素子を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、上記のような構造の半導体発光素子を効率的に製造する工程を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明の一実施形態は、第１の導電型半導体層と、当該第１の導電型半導体層の一面上に形成される活性層と、当該活性層の上に形成され複数のホールを含む第２の導電型半導体層と、当該第２の導電型半導体層の上に形成される透明電極と、を含む半導体発光素子を提供する。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、成長用基板上に第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層を形成する段階と、当該第１の導電型半導体層の上に導電性基板を形成する段階と、上記成長用基板を上記第２の導電型半導体層から分離し当該第２の導電型半導体層に複数のホールを形成する段階と、上記第２の導電型半導体層の上に透明電極を形成する段階と、を含む半導体発光素子の製造方法を提供する。
【００１３】
上記複数のホールは、上記第２の導電型半導体層の厚さ方向に形成されることができる。
【００１４】
上記ホールは、上記第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填されることができる。
【００１５】
上記ホールには、空気が充填されることができる。
【００１６】
上記透明電極は、上記ホールを充填しない範囲内で形成されることができる。
【００１７】
上記透明電極は、光出面に凹凸が備えられることができる。
【００１８】
この場合、上記凹凸は、上記第２の導電型半導体層に形成されたホールの上部に対応する位置に形成されることができる。
【００１９】
また、上記凹凸は、均一な形状及び周期を有するように配列されることができる。
【００２０】
また、上記凹凸は、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）、半球、プリズム、円錐又は多角錐の形状であることができる。
【００２１】
上記透明電極は、上記ホールを充填しないように形成され、好ましくは、傾斜蒸着（ｏｂｌｉｑｕｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成されることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、第２の導電型半導体層にホールを形成することにより屈折率の差によって出光される光の経路を短縮させて当該第２の導電型半導体層内で吸収される光の量を減少させることができ、光出面に凹凸が備えられた透明電極としてｎ型電極を形成することにより電極によって遮断される光の量を減らして光抽出効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体発光素子内の活性層から発生した光の光路を概略的に示す図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態により複数のホールを含む第２の導電型半導体層の上に光出面に凹凸が備えられた透明電極が形成された半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態により第２の導電型半導体層にホールが形成された半導体発光素子内における光路を概略的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２５】
但し、本発明の実施形態は、多様な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当業界における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。なお、図面上において同一の符号で表示される要素は、同一の要素である。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。図２を参照すると、本実施形態による半導体発光素子は、導電性基板１０４上に発光構造物が形成される。上記発光構造物は、第１の導電型半導体層１０３と活性層１０２と第２の導電型半導体層１０１とを備える構造で形成され、当該第２の導電型半導体層１０１は、複数のホール１０５を含む。上記複数のホール１０５は、上記第２の導電型半導体層１０１内における光路が効果的に短縮されるように、当該第２の導電型半導体層１０１の厚さ方向に形成されることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。これと関連し、より詳細な内容は、後述する。上記第２の導電型半導体層１０１の上面には、電極が形成され、好ましくは透明電極１０６が形成される。上記透明電極１０６は、ホールを充填しないように形成され、好ましくは凹凸を含むことができる。さらなる構成として、上記透明電極１０６の上に、ワイヤボンディング等に用いられるためのボンディングパッド（図示せず）が備えられることができる。
【００２７】
本実施形態において、上記第１及び第２の導電型半導体層１０３、１０１は、それぞれｐ型及びｎ型半導体層となり、窒化物半導体からなることができる。したがって、本実施形態において、第１及び第２の導電型は、それぞれｐ型及びｎ型として理解されることができるが、これに限定されるものではない。上記第１及び第２の導電型半導体層１０３、１０１は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ+ｙ≦１である）を有し、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等の物質がこれに該当される。上記第１及び第２の導電型半導体層１０３、１０１の間に形成される活性層１０２は、電子と正孔との再結合によって所定のエネルギーを有する光を放出し、量子井戸層と量子障壁層とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造を有することができる。
【００２８】
本実施形態による半導体発光素子では、上記導電性基板１０４の上に反射金属層（図示せず）が形成されることができる。上記反射金属層は、上記活性層１０２から放出された光を半導体発光素子の上部、即ち、上記第２の導電型半導体層１０１の方向に反射する機能を行うことができ、さらには、上記第１の導電型半導体層１０３とのオーミックコンタクトを形成することが好ましい。このような機能を考慮すると、上記反射金属層は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ等の物質を含むことができる。この場合、上記反射金属層は、２層以上の構造として採用されて反射効率を向上させることができ、具体例としては、Ｎｉ／Ａｇ、Ｚｎ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｚｎ／Ａｌ、Ｐｄ／Ａｇ、Ｐｄ／Ａｌ、Ｉｒ／Ａｇ、Ｉｒ／Ａｕ、Ｐｔ／Ａｇ、Ｐｔ／Ａｌ、Ｎｉ／Ａｇ／Ｐｔ等が挙げられる。
【００２９】
上記反射金属層に接合される導電性基板は、後述するように、レーザーリフトオフ等の工程において上記発光構造物を支持する支持体の役割を行い、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｉ、Ｓｅ、ＧａＡｓの少なくともいずれか一つを含む物質、例えば、Ｓｉ基板にＡｌがドープされた物質からなることができる。この場合、選択される物質に応じて、上記導電性基板は、メッキ又はボンディング接合等の方法で形成されることができる。本実施形態では、上記導電性基板１０４は、上記第１の導電型半導体層１０３と電気的に連結され、これにより、当該導電性基板１０４を介して当該第１の導電型半導体層１０３に電気信号が印加されることができる。
【００３０】
さらに、上記反射金属層と上記導電性基板との間には、接着層が含まれることができ、当該接着層は、当該導電性基板と当該反射金属層との接着力を向上させることにより当該導電性基板が当該反射金属層から分離されることを防止することができる。
【００３１】
さらに、上記接着層と上記反射金属層との間には、拡散防止層が含まれることができ、当該拡散防止層は、当該接着層又は導電性基板から当該反射金属層へ金属元素が拡散されることを防止して当該反射金属層の反射度を向上させることができる。
【００３２】
本発明において、上記第２の導電型半導体層１０１は、複数のホール１０５を含む。
【００３３】
上記ホール１０５は、上記第２の導電型半導体層１０１と上記透明電極１０６との界面から一定の深さで形成される。上記ホール１０５の深さは、上記第２の導電型半導体層１０１と上記透明電極１０６との界面から当該第２の導電型半導体層１０１の厚さの５０％以上であることが好ましく、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９５％以上である。上記ホール１０５は、活性層に接触しない範囲内で当該活性層に近く形成されることが好ましい。
【００３４】
上記ホール１０５の断面の形状は、円柱、多角柱であることができるが、これに限定されるものではない。
【００３５】
上記第２の導電型半導体層１０１に上記のようなホール１０５が形成される場合、当該ホール１０５の屈折率は、空気に相応する１であり、例えば、約２．４の屈折率（ＧａＮの場合）を有する当該第２の導電型半導体層１０１よりも低いため、図３に示されるように光路を効果的に短縮させ当該第２の導電型半導体層１０１による光吸収を最小化することができる。具体的には、上記活性層１０２から放出された光のうち上記ホール１０５へ臨界角より大きい入射角で入射された光は、当該ホール１０５によって光損失なしに全反射されて、上記第２の導電型半導体層１０１の上部に誘導される。したがって、上記ホール１０５を備えないことから上記光が上記第２の導電型半導体層１０１の側面に向かう場合と比較して、光路をさらに短縮させることができる。これは、上記第２の導電型半導体層１０１の側面に到達した光が反射されて再び当該第２の導電型半導体層１０１の内部に進行することがあるためである。なお、上記活性層１０２から放出された光のうち上記ホール１０５へ臨界角より小さい入射角で入射された光は、当該ホール１０５と当該第２の導電型半導体層１０１との界面で経路が変わって当該第２の導電型半導体層１０１の上部に誘導される。したがって、この場合もまた、上記ホール１０５を備えないことから上記光が上記第２の導電型半導体層１０１の側面に向かう場合と比較して、光路をさらに短縮させることができる。その結果、上記第２の導電型半導体層で吸収される光の量を減少させて光抽出効率を改善することができる。
【００３６】
上記ホールは、ＳｉＯ２のように、上記第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填されることもできる。即ち、上記ホールは、屈折率が１を超え且つ上記第２の導電型半導体層の屈折率より小さい屈折率を有する適切な光透過性材料で充填されることができ、当該第２の導電型半導体層と当該ホールとの屈折率差が大きいほど光路が短くなるため、光抽出が効果的に行われることができる。
【００３７】
上記第２の導電型半導体層１０１の上面には、電流の供給のためのｎ型電極が形成される。これにより、導電性基板と電極を介して半導体発光素子に電流を供給して光を放出することができる。上記ｎ型電極は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ及びＡｕからなる群から選択される物質からなる単一層又は複数層で形成されることができる。
【００３８】
また、本発明は、多様な実施形態において、上記第２の導電型半導体層１０１及び上記ｎ型電極との間に形成されたバッファー層をさらに含むことができる。
【００３９】
さらに、本発明では、上記第２の導電型半導体層１０１の上に透明電極１０６を形成することで、電極によって反射又は遮断される光の量を減少させることができる。上記透明電極１０６は、電流を容易に拡散させると共に光を容易に透過させる物質からなることができる。例えば、上記透明電極１０６は、インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）からなる群から選択される酸化物からなる少なくとも一つの層で形成されることが好ましい。上記透明電極１０６は、ホールを充填しないように形成される。
【００４０】
さらに、本発明では、上記透明電極１０６の光出面が凹凸を含み、当該凹凸の形状及び周期を均一にすることにより、均一な光放出性能が得られるため、当該凹凸は、当該透明電極１０６の光出面に規則的に配置されることが好ましい。
【００４１】
上記凹凸は、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）、半球、プリズム、円錐又は多角錐の形状であることができるが、これに限定されるものではない。
【００４２】
上記凹凸は、図２に示されるように、第２の導電型半導体層に形成されたホールの上部に対応する位置に形成されることが光抽出効率上好ましい。即ち、図２に示されるように、ホール間の間隔が広くなる場合（図２（ｂ））、これに合わせて透明電極の光出面上に形成される凹凸も広い間隔で形成されることが好ましい。
【００４３】
以下では、上記のような構造を有する半導体発光素子を製造する工程について説明する。
【００４４】
図４から図７は、本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【００４５】
まず、図４に示されるように、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、ＨＶＰＥ等の半導体層成長工程を用いて半導体成長用基板１００上に第２の導電型半導体層１０１、活性層１０２及び第１の導電型半導体層１０３を順次成長させて発光構造物を形成する。上記半導体成長用基板１００としては、サファイア、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＧａＯ２、ＧａＮ等の物質からなる基板を用いることができる。この場合、サファイアは、六角−ひし形（Ｈｅｘａ−Ｒｈｏｍｂｏ Ｒ３ｃ）の対称性を有する結晶体であって、ｃ軸及びａ軸方向の格子定数がそれぞれ１３．００１Å及び４．７５８Åであり、Ｃ（０００１）面、Ａ（１１２０）面、Ｒ（１１０２）面等を有する。特に、上記Ｃ面は、窒化物薄膜の成長が比較的容易であり高温で安定するため、窒化物成長用基板として主に用いられる。
【００４６】
その後、図５に示されるように、第１の導電型半導体層１０３上に導電性基板１０４を形成する。上記導電性基板１０４は、メッキ工程、スパッタリング工程、蒸着工程等で形成されるか又は予め製造された導電性基板１０４を導電性接合層（図示せず）によって接合させることで形成されることができる。
【００４７】
上記第１の導電型半導体層１０３と上記導電性基板１０４との間には、反射金属層が形成されることができる。上記反射金属層は、光反射機能及び第１の導電型半導体層とのオーミックコンタクト機能を考慮してＡｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ等の物質を含むように形成され、当該技術分野における公知のスパッタリング工程や蒸着工程等が適宜用いられることができる。
【００４８】
次に、上記第２の導電型半導体層１０１が露出されるように上記半導体成長用基板１００を除去する。この場合、上記半導体成長用基板１００は、レーザーリフトオフ工程や化学的リフトオフ工程等で除去されることができる。
【００４９】
次いで、図６に示されるように、第２の導電性半導体層１０１の一部をエッチングしてホールを形成する。この場合、上記ホールが形成される領域以外の領域にマスクを形成することができる。上記ホールの形成のためのエッチング工程としては、湿式エッチング又は乾式エッチング等の当該技術分野における公知の多様な方法、例えば、ＩＣＰ−ＲＩＥ工程等を用いることができる。
【００５０】
上記ホール１０５は、上記第２の導電型半導体層１０１と上記透明電極１０６との界面から上記活性層１０２に近く形成されることが好ましいが、当該活性層１０２には接触しないように形成する。
【００５１】
また、上記ホール１０５は、ＳｉＯ２のように、第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填されることができる。この際、上記第２の導電型半導体層と上記ホールとの屈折率差が大きいほど光路が短くなるため、光抽出が効果的に行われることができる。このような点を考慮して、上記ホールに別途に透明物質を充填することなく、上記ホールをエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）状態、即ち、空気で充填された状態に維持することもできる。
【００５２】
次いで、上記第２の導電型半導体層１０１上に透明電極１０６を形成する。上記透明電極１０６としては、例えば、インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）、インジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）等の物質を用い、これを蒸着する方法としては、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、イオンビーム補助電子ビーム蒸着法等の当該技術分野における周知の方法を用いることができるが、上記第２の導電型半導体層に形成されたホールを維持しなければならない。このため、方向性のある蒸着法を用いて蒸着入射角を小さくする場合、上記ホールを効果的に維持すると共に上記ホールを透明電極で充填しないように形成することができ、好ましくは傾斜蒸着（ｏｂｌｉｑｕｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いることができる。
【００５３】
さらに、上記本発明の透明電極１０６の光出面は、凹凸を含み、当該凹凸の形状及び配置を均一にすることにより、均一な性能が得られるため、当該凹凸は、当該透明電極１０６の光出面に規則的に配置されることが好ましい。
【００５４】
上記凹凸は、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）、半球、プリズム、円錐又は多角錐の形状に形成されることができるが、これに限定されるものではない。
【００５５】
上記凹凸は、上記第２の導電型半導体層に形成されたホールの上部に対応する位置に形成されることが光抽出効率上好ましい。即ち、ホール間の間隔が広くなる場合、これに合わせて透明電極の光出面上に形成される凹凸も広い間隔で形成されることが好ましい。
なお、図面には、凸部分がホールの上部に位置する形態のみが図示されているが、ホールと凹凸との位置関係はこれに限定されない。ホールの上部に凹部分が位置してもよく、ホールの周期と凹凸の周期とが一致していればよい。
【００５６】
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されることなく、添付の特許請求の範囲によって限定される。したがって、特許請求の範囲に記載の本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で当該技術分野における通常の知識を有する者によって多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これもまた本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００５７】
１００ 成長用基板
１０１ 第２の導電型半導体層
１０２ 活性層
１０３ 第１の導電型半導体層
１０４ 導電性基板
１０５ ホール
１０６ 透明電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に関し、特に、垂直構造の半導体発光素子において光抽出効率が改善された半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子の一種である発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電流が加わると、ｐ型及びｎ型半導体の接合部分において電子と正孔との再結合によって色々な色の光を生じることができる半導体装置である。このような半導体発光素子は、フィラメントに基づく発光素子に比べて長い寿命、低い電源、優れた初期駆動特性、高い振動抵抗等の様々な長所を有するため、需要が増加し続けている。特に、近年では、青色系列の短波長領域の光を発光できるIII族窒化物半導体が脚光を浴びている。
【０００３】
このようなIII族窒化物半導体を用いる発光素子を構成する窒化物単結晶は、サファイア基板又はＳｉＣ基板等の特定の成長用基板の上に形成される。しかしながら、サファイア基板等の絶縁性基板を用いる場合は、電極の配列に大きな制約を受けることになる。即ち、従来の窒化物半導体発光素子では、電極が水平方向に配列されることが一般的であるため、電流の流れが狭小になる。このような狭小な電流の流れによって、発光素子の動作電圧（Ｖｆ）が増加して電流の効率が低下すると共に静電気放電（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）に脆弱になる問題がある。
【０００４】
上記のような問題を解決するために、垂直電極構造を有する半導体発光素子が研究されている。具体的には、サファイア成長用基板上に、有機金属気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）装置又は分子ビーム成長（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）装備を用いて発光ダイオード素子用発光構造体を形成させ、当該発光ダイオード素子用発光構造体の最上層部に存在する上部窒化物系半導体層の上部に第１の導電型オーミック接触電極構造体を形成させ、上記サファイア成長用基板と別途の導電性基板とをソルダリングウエハ結合（ｗａｆｅｒ ｓｏｌｄｅｒ ｂｏｎｄｉｎｇ）によって結合させた後、上記サファイア成長用基板を除去することにより半導体構造の発光ダイオードを製造する。
【０００５】
一般に、垂直電極構造の半導体発光素子は、ｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層からなる発光構造物の上面及び下面に相違する極性の電極を形成した構造で、水平電極構造に比べて静電気放電に強いという長所がある。しかしながら、垂直電極構造においても、十分な電流分散効果を得るためには、電極を大面積に形成する必要があり、電極の面積が大きくなるほど発光構造物から放出される光の抽出効率が低下するという問題がある。
【０００６】
上記発光素子の光放出効率は、内部量子効率（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｄｎｃｙ）と光抽出効率（ｌｉｇｈｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ、又は外部量子効率ともいう）によって決まる。特に、光抽出効率は、発光素子の光学的因子、即ち、発光構造物の各構成要素の屈折率及び／又は構成要素間の界面の平滑度（ｆｌａｔｎｅｓｓ）等によって決まり、発光素子の内部量子効率は殆ど１００％に達するが、実際に発光素子の外部に出る外部量子効率は非常に低い。
【０００７】
これは、発光素子の内部で生成された光が外部に出る時、当該発光素子と空気との界面で屈折率の差によって生じる全反射に起因する。即ち、発光素子を構成する半導体層は、外部の大気や基板に比べて大きな屈折率を有するため、光の放出可能な入射角の範囲を決める臨界角が小さくなり、その結果、活性層から発生した光の大部分は内部全反射されて実質的に側面方向に伝播され一部は内部で損失されるか又は望まない側面方向に放出される。このように、発光素子の内部で発生した光が当該発光素子の表面に到達した時に入射角が臨界角より大きいと、光が外部に抽出されずに反射されて再び当該発光素子の内部に進行することになる。
【０００８】
さらに、活性層から出た光は、ｎ型半導体層を等方性（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）方向に通って外部に抽出され、図１に示されるように、活性層から垂直又は垂直に近いように出た光（ａ）は、短い光路を経るため抽出が可能となるが、活性層から斜めに出た光（ｂ）は、長い光路を経るため半導体層内で多くの光吸収が生じる。これにより、発光素子の光抽出効率は、さらに低くなることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一目的は、光抽出効率に優れるように考案された構造を有する半導体発光素子を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、上記のような構造の半導体発光素子を効率的に製造する工程を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明の一実施形態は、第１の導電型半導体層と、当該第１の導電型半導体層の一面上に形成される活性層と、当該活性層の上に形成され複数のホールを含む第２の導電型半導体層と、当該第２の導電型半導体層の上に形成される透明電極と、を含む半導体発光素子を提供する。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、成長用基板上に第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層を形成する段階と、当該第１の導電型半導体層の上に導電性基板を形成する段階と、上記成長用基板を上記第２の導電型半導体層から分離し当該第２の導電型半導体層に複数のホールを形成する段階と、上記第２の導電型半導体層の上に透明電極を形成する段階と、を含む半導体発光素子の製造方法を提供する。
【００１３】
上記複数のホールは、上記第２の導電型半導体層の厚さ方向に形成されることができる。
【００１４】
上記ホールは、上記第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填されることができる。
【００１５】
上記ホールには、空気が充填されることができる。
【００１６】
上記透明電極は、上記ホールを充填しない範囲内で形成されることができる。
【００１７】
上記透明電極は、光出面に凹凸が備えられることができる。
【００１８】
この場合、上記凹凸は、上記第２の導電型半導体層に形成されたホールの上部に対応する位置に形成されることができる。
【００１９】
また、上記凹凸は、均一な形状及び周期を有するように配列されることができる。
【００２０】
また、上記凹凸は、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）、半球、プリズム、円錐又は多角錐の形状であることができる。
【００２１】
上記透明電極は、上記ホールを充填しないように形成され、好ましくは、傾斜蒸着（ｏｂｌｉｑｕｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成されることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、第２の導電型半導体層にホールを形成することにより屈折率の差によって出光される光の経路を短縮させて当該第２の導電型半導体層内で吸収される光の量を減少させることができ、光出面に凹凸が備えられた透明電極としてｎ型電極を形成することにより電極によって遮断される光の量を減らして光抽出効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体発光素子内の活性層から発生した光の光路を概略的に示す図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態により複数のホールを含む第２の導電型半導体層の上に光出面に凹凸が備えられた透明電極が形成された半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態により第２の導電型半導体層にホールが形成された半導体発光素子内における光路を概略的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２５】
但し、本発明の実施形態は、多様な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当業界における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。なお、図面上において同一の符号で表示される要素は、同一の要素である。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態による半導体発光素子を概略的に示す断面図である。図２を参照すると、本実施形態による半導体発光素子は、導電性基板１０４上に発光構造物が形成される。上記発光構造物は、第１の導電型半導体層１０３と活性層１０２と第２の導電型半導体層１０１とを備える構造で形成され、当該第２の導電型半導体層１０１は、複数のホール１０５を含む。上記複数のホール１０５は、上記第２の導電型半導体層１０１内における光路が効果的に短縮されるように、当該第２の導電型半導体層１０１の厚さ方向に形成されることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。これと関連し、より詳細な内容は、後述する。上記第２の導電型半導体層１０１の上面には、電極が形成され、好ましくは透明電極１０６が形成される。上記透明電極１０６は、ホールを充填しないように形成され、好ましくは凹凸を含むことができる。さらなる構成として、上記透明電極１０６の上に、ワイヤボンディング等に用いられるためのボンディングパッド（図示せず）が備えられることができる。
【００２７】
本実施形態において、上記第１及び第２の導電型半導体層１０３、１０１は、それぞれｐ型及びｎ型半導体層となり、窒化物半導体からなることができる。したがって、本実施形態において、第１及び第２の導電型は、それぞれｐ型及びｎ型として理解されることができるが、これに限定されるものではない。上記第１及び第２の導電型半導体層１０３、１０１は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ+ｙ≦１である）を有し、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等の物質がこれに該当される。上記第１及び第２の導電型半導体層１０３、１０１の間に形成される活性層１０２は、電子と正孔との再結合によって所定のエネルギーを有する光を放出し、量子井戸層と量子障壁層とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造を有することができる。
【００２８】
本実施形態による半導体発光素子では、上記導電性基板１０４の上に反射金属層（図示せず）が形成されることができる。上記反射金属層は、上記活性層１０２から放出された光を半導体発光素子の上部、即ち、上記第２の導電型半導体層１０１の方向に反射する機能を行うことができ、さらには、上記第１の導電型半導体層１０３とのオーミックコンタクトを形成することが好ましい。このような機能を考慮すると、上記反射金属層は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ等の物質を含むことができる。この場合、上記反射金属層は、２層以上の構造として採用されて反射効率を向上させることができ、具体例としては、Ｎｉ／Ａｇ、Ｚｎ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｚｎ／Ａｌ、Ｐｄ／Ａｇ、Ｐｄ／Ａｌ、Ｉｒ／Ａｇ、Ｉｒ／Ａｕ、Ｐｔ／Ａｇ、Ｐｔ／Ａｌ、Ｎｉ／Ａｇ／Ｐｔ等が挙げられる。
【００２９】
上記反射金属層に接合される導電性基板は、後述するように、レーザーリフトオフ等の工程において上記発光構造物を支持する支持体の役割を行い、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｉ、Ｓｅ、ＧａＡｓの少なくともいずれか一つを含む物質、例えば、Ｓｉ基板にＡｌがドープされた物質からなることができる。この場合、選択される物質に応じて、上記導電性基板は、メッキ又はボンディング接合等の方法で形成されることができる。本実施形態では、上記導電性基板１０４は、上記第１の導電型半導体層１０３と電気的に連結され、これにより、当該導電性基板１０４を介して当該第１の導電型半導体層１０３に電気信号が印加されることができる。
【００３０】
さらに、上記反射金属層と上記導電性基板との間には、接着層が含まれることができ、当該接着層は、当該導電性基板と当該反射金属層との接着力を向上させることにより当該導電性基板が当該反射金属層から分離されることを防止することができる。
【００３１】
さらに、上記接着層と上記反射金属層との間には、拡散防止層が含まれることができ、当該拡散防止層は、当該接着層又は導電性基板から当該反射金属層へ金属元素が拡散されることを防止して当該反射金属層の反射度を向上させることができる。
【００３２】
本発明において、上記第２の導電型半導体層１０１は、複数のホール１０５を含む。
【００３３】
上記ホール１０５は、上記第２の導電型半導体層１０１と上記透明電極１０６との界面から一定の深さで形成される。上記ホール１０５の深さは、上記第２の導電型半導体層１０１と上記透明電極１０６との界面から当該第２の導電型半導体層１０１の厚さの５０％以上であることが好ましく、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９５％以上である。上記ホール１０５は、活性層に接触しない範囲内で当該活性層に近く形成されることが好ましい。
【００３４】
上記ホール１０５の断面の形状は、円柱、多角柱であることができるが、これに限定されるものではない。
【００３５】
上記第２の導電型半導体層１０１に上記のようなホール１０５が形成される場合、当該ホール１０５の屈折率は、空気に相応する１であり、例えば、約２．４の屈折率（ＧａＮの場合）を有する当該第２の導電型半導体層１０１よりも低いため、図３に示されるように光路を効果的に短縮させ当該第２の導電型半導体層１０１による光吸収を最小化することができる。具体的には、上記活性層１０２から放出された光のうち上記ホール１０５へ臨界角より大きい入射角で入射された光は、当該ホール１０５によって光損失なしに全反射されて、上記第２の導電型半導体層１０１の上部に誘導される。したがって、上記ホール１０５を備えないことから上記光が上記第２の導電型半導体層１０１の側面に向かう場合と比較して、光路をさらに短縮させることができる。これは、上記第２の導電型半導体層１０１の側面に到達した光が反射されて再び当該第２の導電型半導体層１０１の内部に進行することがあるためである。なお、上記活性層１０２から放出された光のうち上記ホール１０５へ臨界角より小さい入射角で入射された光は、当該ホール１０５と当該第２の導電型半導体層１０１との界面で経路が変わって当該第２の導電型半導体層１０１の上部に誘導される。したがって、この場合もまた、上記ホール１０５を備えないことから上記光が上記第２の導電型半導体層１０１の側面に向かう場合と比較して、光路をさらに短縮させることができる。その結果、上記第２の導電型半導体層で吸収される光の量を減少させて光抽出効率を改善することができる。
【００３６】
上記ホールは、ＳｉＯ２のように、上記第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填されることもできる。即ち、上記ホールは、屈折率が１を超え且つ上記第２の導電型半導体層の屈折率より小さい屈折率を有する適切な光透過性材料で充填されることができ、当該第２の導電型半導体層と当該ホールとの屈折率差が大きいほど光路が短くなるため、光抽出が効果的に行われることができる。
【００３７】
上記第２の導電型半導体層１０１の上面には、電流の供給のためのｎ型電極が形成される。これにより、導電性基板と電極を介して半導体発光素子に電流を供給して光を放出することができる。上記ｎ型電極は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ及びＡｕからなる群から選択される物質からなる単一層又は複数層で形成されることができる。
【００３８】
また、本発明は、多様な実施形態において、上記第２の導電型半導体層１０１及び上記ｎ型電極との間に形成されたバッファー層をさらに含むことができる。
【００３９】
さらに、本発明では、上記第２の導電型半導体層１０１の上に透明電極１０６を形成することで、電極によって反射又は遮断される光の量を減少させることができる。上記透明電極１０６は、電流を容易に拡散させると共に光を容易に透過させる物質からなることができる。例えば、上記透明電極１０６は、インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）及びインジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）からなる群から選択される酸化物からなる少なくとも一つの層で形成されることが好ましい。上記透明電極１０６は、ホールを充填しないように形成される。
【００４０】
さらに、本発明では、上記透明電極１０６の光出面が凹凸を含み、当該凹凸の形状及び周期を均一にすることにより、均一な光放出性能が得られるため、当該凹凸は、当該透明電極１０６の光出面に規則的に配置されることが好ましい。
【００４１】
上記凹凸は、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）、半球、プリズム、円錐又は多角錐の形状であることができるが、これに限定されるものではない。
【００４２】
上記凹凸は、図２に示されるように、第２の導電型半導体層に形成されたホールの上部に対応する位置に形成されることが光抽出効率上好ましい。即ち、図２に示されるように、ホール間の間隔が広くなる場合（図２（ｂ））、これに合わせて透明電極の光出面上に形成される凹凸も広い間隔で形成されることが好ましい。
【００４３】
以下では、上記のような構造を有する半導体発光素子を製造する工程について説明する。
【００４４】
図４から図７は、本発明の一実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための工程別の断面図である。
【００４５】
まず、図４に示されるように、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、ＨＶＰＥ等の半導体層成長工程を用いて半導体成長用基板１００上に第２の導電型半導体層１０１、活性層１０２及び第１の導電型半導体層１０３を順次成長させて発光構造物を形成する。上記半導体成長用基板１００としては、サファイア、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＧａＯ２、ＧａＮ等の物質からなる基板を用いることができる。この場合、サファイアは、六角−ひし形（Ｈｅｘａ−Ｒｈｏｍｂｏ Ｒ３ｃ）の対称性を有する結晶体であって、ｃ軸及びａ軸方向の格子定数がそれぞれ１３．００１Å及び４．７５８Åであり、Ｃ（０００１）面、Ａ（１１２０）面、Ｒ（１１０２）面等を有する。特に、上記Ｃ面は、窒化物薄膜の成長が比較的容易であり高温で安定するため、窒化物成長用基板として主に用いられる。
【００４６】
その後、図５に示されるように、第１の導電型半導体層１０３上に導電性基板１０４を形成する。上記導電性基板１０４は、メッキ工程、スパッタリング工程、蒸着工程等で形成されるか又は予め製造された導電性基板１０４を導電性接合層（図示せず）によって接合させることで形成されることができる。
【００４７】
上記第１の導電型半導体層１０３と上記導電性基板１０４との間には、反射金属層が形成されることができる。上記反射金属層は、光反射機能及び第１の導電型半導体層とのオーミックコンタクト機能を考慮してＡｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ等の物質を含むように形成され、当該技術分野における公知のスパッタリング工程や蒸着工程等が適宜用いられることができる。
【００４８】
次に、上記第２の導電型半導体層１０１が露出されるように上記半導体成長用基板１００を除去する。この場合、上記半導体成長用基板１００は、レーザーリフトオフ工程や化学的リフトオフ工程等で除去されることができる。
【００４９】
次いで、図６に示されるように、第２の導電性半導体層１０１の一部をエッチングしてホールを形成する。この場合、上記ホールが形成される領域以外の領域にマスクを形成することができる。上記ホールの形成のためのエッチング工程としては、湿式エッチング又は乾式エッチング等の当該技術分野における公知の多様な方法、例えば、ＩＣＰ−ＲＩＥ工程等を用いることができる。
【００５０】
上記ホール１０５は、上記第２の導電型半導体層１０１と上記透明電極１０６との界面から上記活性層１０２に近く形成されることが好ましいが、当該活性層１０２には接触しないように形成する。
【００５１】
また、上記ホール１０５は、ＳｉＯ２のように、第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填されることができる。この際、上記第２の導電型半導体層と上記ホールとの屈折率差が大きいほど光路が短くなるため、光抽出が効果的に行われることができる。このような点を考慮して、上記ホールに別途に透明物質を充填することなく、上記ホールをエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）状態、即ち、空気で充填された状態に維持することもできる。
【００５２】
次いで、上記第２の導電型半導体層１０１上に透明電極１０６を形成する。上記透明電極１０６としては、例えば、インジウム−スズ系酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）、スズ系酸化物（ＳｎＯ２）、亜鉛系酸化物（ＺｎＯ）、インジウム−亜鉛系酸化物（ＩＺＯ）等の物質を用い、これを蒸着する方法としては、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、イオンビーム補助電子ビーム蒸着法等の当該技術分野における周知の方法を用いることができるが、上記第２の導電型半導体層に形成されたホールを維持しなければならない。このため、方向性のある蒸着法を用いて蒸着入射角を小さくする場合、上記ホールを効果的に維持すると共に上記ホールを透明電極で充填しないように形成することができ、好ましくは傾斜蒸着（ｏｂｌｉｑｕｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いることができる。
【００５３】
さらに、上記本発明の透明電極１０６の光出面は、凹凸を含み、当該凹凸の形状及び配置を均一にすることにより、均一な性能が得られるため、当該凹凸は、当該透明電極１０６の光出面に規則的に配置されることが好ましい。
【００５４】
上記凹凸は、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）、半球、プリズム、円錐又は多角錐の形状に形成されることができるが、これに限定されるものではない。
【００５５】
上記凹凸は、上記第２の導電型半導体層に形成されたホールの上部に対応する位置に形成されることが光抽出効率上好ましい。即ち、ホール間の間隔が広くなる場合、これに合わせて透明電極の光出面上に形成される凹凸も広い間隔で形成されることが好ましい。
なお、図面には、凸部分がホールの上部に位置する形態のみが図示されているが、ホールと凹凸との位置関係はこれに限定されない。ホールの上部に凹部分が位置してもよく、ホールの周期と凹凸の周期とが一致していればよい。
【００５６】
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されることなく、添付の特許請求の範囲によって限定される。したがって、特許請求の範囲に記載の本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で当該技術分野における通常の知識を有する者によって多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これもまた本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００５７】
１００ 成長用基板
１０１ 第２の導電型半導体層
１０２ 活性層
１０３ 第１の導電型半導体層
１０４ 導電性基板
１０５ ホール
１０６ 透明電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型半導体層と、
前記第１の導電型半導体層の一面上に形成される活性層と、
前記活性層の上に形成され、複数のホールを含む第２の導電型半導体層と、
前記第２の導電型半導体層の上に形成される透明電極と
を含む、半導体発光素子。
【請求項２】
前記複数のホールは、前記第２の導電型半導体層の厚さ方向に形成される、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記複数のホールは、前記第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填される、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記複数のホールには、空気が充填される、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記透明電極は、前記複数のホールを充填しないように形成される、請求項１から４の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記透明電極は、光出面に凹凸が備えられる、請求項１から５の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記凹凸は、凸部分が前記第２の導電型半導体層に形成されたホールと対応する位置に配置されるように形成される、請求項６に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記凹凸は、均一な形状及び周期を有するように配列される、請求項６または７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記凹凸は、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）、半球、プリズム、円錐又は多角錐の形状である、請求項６から８の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
成長用基板上に第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層を形成する段階と、
前記第１の導電型半導体層の上に導電性基板を形成する段階と、
前記成長用基板を前記第２の導電型半導体層から分離し当該第２の導電型半導体層に複数のホールを形成する段階と、
前記第２の導電型半導体層の上に透明電極を形成する段階と
を含む、半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記複数のホールは、前記第２の導電型半導体層の厚さ方向に形成される、請求項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記複数のホールは、前記第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填される、請求項１０または１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記複数のホールには、空気が充填される、請求項１０または１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記透明電極は、前記複数のホールを充填しないように形成される、請求項１０から１３の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記透明電極は、傾斜蒸着（ｏｂｌｉｑｕｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成される、請求項１０から１４の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１】
第１の導電型半導体層と、
前記第１の導電型半導体層の一面上に形成される活性層と、
前記活性層の上に形成され、複数のホールを含む第２の導電型半導体層と、
前記第２の導電型半導体層の上に形成される透明電極と
を含む、半導体発光素子。
【請求項２】
前記複数のホールは、前記第２の導電型半導体層の厚さ方向に形成される、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記複数のホールは、前記第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填される、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記複数のホールには、空気が充填される、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記透明電極は、前記複数のホールを充填しないように形成される、請求項１から４の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記透明電極は、光出面に凹凸が備えられる、請求項１から５の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記凹凸は、凸部分が前記第２の導電型半導体層に形成されたホールと対応する位置に配置されるように形成される、請求項６に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記凹凸は、均一な形状及び周期を有するように配列される、請求項６または７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記凹凸は、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）、半球、プリズム、円錐又は多角錐の形状である、請求項６から８の何れか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
成長用基板上に第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層を形成する段階と、
前記第１の導電型半導体層の上に導電性基板を形成する段階と、
前記成長用基板を前記第２の導電型半導体層から分離し当該第２の導電型半導体層に複数のホールを形成する段階と、
前記第２の導電型半導体層の上に透明電極を形成する段階と
を含む、半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記複数のホールは、前記第２の導電型半導体層の厚さ方向に形成される、請求項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記複数のホールは、前記第２の導電型半導体層の屈折率未満の屈折率を有する光透過性材料で充填される、請求項１０または１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記複数のホールには、空気が充填される、請求項１０または１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記透明電極は、前記複数のホールを充填しないように形成される、請求項１０から１３の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記透明電極は、傾斜蒸着（ｏｂｌｉｑｕｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成される、請求項１０から１４の何れか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８０１０４（Ｐ２０１２−８０１０４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１９０９２（Ｐ２０１１−２１９０９２）
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
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