特許 5816240 発光素子及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5816240

(24)【登録日】2015年10月2日

(45)【発行日】2015年11月18日

(54)【発明の名称】発光素子及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/44 20100101AFI20151029BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 300

【請求項の数】19

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-207935(P2013-207935)

(22)【出願日】2013年10月3日

(62)【分割の表示】特願2010-522799(P2010-522799)の分割

【原出願日】2008年8月26日

(65)【公開番号】特開2014-17520(P2014-17520A)

(43)【公開日】2014年1月30日

【審査請求日】2013年11月1日

(31)【優先権主張番号】10-2007-0087764

(32)【優先日】2007年8月30日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】513276101

【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100146318

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 吉和

(74)【代理人】

【識別番号】100114188

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100119253

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 賢教

(74)【代理人】

【識別番号】100129713

【弁理士】

【氏名又は名称】重森 一輝

(74)【代理人】

【識別番号】100143823

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 英彦

(72)【発明者】

【氏名】キム，スンキュン

(72)【発明者】

【氏名】チョ，ヒュンキョン

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１５０６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０７９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２６６２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５９８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２３９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３５９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９５１８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性基板と、
前記導電性基板上に配置された反射層と、
前記反射層上に配置された透明電極層と、
前記透明電極層上に配置された第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置された第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上に配置された非伝導性半導体層と、
前記非伝導性半導体層上に配置された光抽出層と、
前記非伝導性半導体層および前記第１導電型半導体層の一部を選択的に除去した領域に配置された第１電極層と、
前記光抽出層上に配置されたフォトニック結晶と、を含み、
前記フォトニック結晶は、複数のホール構造を含み、
前記光抽出層は、前記非伝導性半導体層上に第１屈折率を有する第１光抽出層と、前記第１光抽出層上に前記第１屈折率より低い第２屈折率を有する第２光抽出層とを含み、
前記第１光抽出層は、前記非伝導性半導体層の屈折率より大きい屈折率を有し、
前記フォトニック結晶は、前記第１及び第２光抽出層に形成されることを特徴とする発光素子。

【請求項2】

前記第１導電型半導体層はｎ-型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層はｐ-型半導体層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記ｎ-型半導体層は前記ｐ-型半導体層の厚さより厚い厚さを有することを特徴とする請求項２に記載の発光素子。

【請求項4】

前記第２導電型半導体層の厚さは、前記活性層から放出された光の波長より小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。

【請求項5】

前記光抽出層は非伝導性材質を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子。

【請求項6】

前記フォトニック結晶の単位パターンは四角格子形態、三角格子形態、アルキメデス格子形態、擬似ランダム形態、ランダム形態中の少なくともいずれか一つの形態で配置されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子。

【請求項7】

前記第１光抽出層は、前記非伝導性半導体層の上面に接触することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光素子。

【請求項8】

前記第１および第２光抽出層は、相互異なる物質で形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光素子。

【請求項9】

前記第１光抽出層はTiO_２またはSi_３N_４を含み、前記第２光抽出層はSiO_２を含むことを特徴とする請求項１または８に記載の発光素子。

【請求項10】

前記第１および第２光抽出層のいずれか一つは、TiO_２、Si_３N_４およびSiO_２中の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の発光素子。

【請求項11】

導電性基板と、
前記導電性基板上に配置された反射層と、
前記反射層上に配置された透明電極層と、
前記透明電極層上に配置された第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置された第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上に配置された非伝導性半導体層と、
前記非伝導性半導体層上に配置された光抽出層と、
前記非伝導性半導体層および前記第１導電型半導体層の一部を選択的に除去した領域に配置された第１電極層と、
前記光抽出層上に配置されたフォトニック結晶と、を含み、
前記フォトニック結晶は、複数のホール構造を含み、
前記光抽出層は、屈折率が相互異なる三種類以上の光抽出層を含み、
前記フォトニック結晶は、前記相互異なる三種類以上の光抽出層に形成され、
前記光抽出層は、前記非伝導性半導体層の屈折率より大きい屈折率を有することを特徴とする発光素子。

【請求項12】

前記第１導電型半導体層はｎ-型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層はｐ-型半導体層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光素子。

【請求項13】

前記ｎ-型半導体層は前記ｐ-型半導体層の厚さより厚い厚さを有することを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。

【請求項14】

前記第２導電型半導体層の厚さは、前記活性層から放出された光の波長より小さいことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の発光素子。

【請求項15】

前記光抽出層は非伝導性材質を含むことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の発光素子。

【請求項16】

前記非伝導性半導体層は５００nm〜２０００nmの厚さを有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の発光素子。

【請求項17】

前記ホールの深さは４５０nm〜９００nmであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の発光素子。

【請求項18】

前記ホールの深さは、前記非伝導性半導体層の厚さより小さいことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の発光素子。

【請求項19】

前記フォトニック結晶のホールの半径は０.３２５ａ〜０.４０ａ(ここで、ａは前記ホールのパターン周期)であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

発光ダイオード（ＬＥＤ）は電流を光に変換させる半導体発光素子である。

【0003】

このようなＬＥＤにより放出される光の波長は、ＬＥＤの製造に使われる半導体材料に
よって決定される。これは、放出される光の波長が、価電子帯の電子と伝導帯の電子の間
のエネルギーの差である半導体材料のバンドギャップに関係するからである。

【0004】

最近、発光ダイオードは、輝度の増加によりディスプレイ用の光源、自動車用の光源及
び照明用の光源として使われており、蛍光物質を用いたり様々な色のＬＥＤを組み合わせ
ることで、優れた効率の白色光を発光するＬＥＤの具現も可能である。

【0005】

一方、発光ダイオードの輝度は活性層の構造、光を外部に効果的に抽出できる光抽出構
造、チップの大きさ、発光ダイオードを囲むモールディング部材の種類等と様々な条件に
よって左右される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、新しい構造を有する発光素子及びその製造方法を提供する。

【0007】

本発明は、光抽出効率が向上された発光素子及びその製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の発光素子は第２導電型半導体層と、前記第２導電型半導体層の上に活性層と、
前記活性層の上に第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層の上に光抽出構造を含
む非伝導性半導体層と、が含まれる。

【0009】

また、本発明の発光素子は第２導電型半導体層と、前記第２導電型半導体層の上に活性
層と、前記活性層の上に第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層の上に非伝導性
半導体層と、前記非伝導性半導体層の上に光抽出構造を含む光抽出層と、が含まれる。

【0010】

本発明の発光素子の製造方法は基板の上に非伝導性半導体層を形成する段階と、前記非
伝導性半導体層の上に第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を形成する段
階と、前記第２導電型半導体層の上に第２電極層を形成する段階と、前記基板を除去する
段階と、前記非伝導性半導体層に光抽出構造を形成する段階と、が含まれる。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、新しい構造を有する発光素子及びその製造方法を提供することができる。

【0012】

本発明は、光抽出効率が向上された発光素子及びその製造方法を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施例による水平型発光素子の説明図。

【図2】第２実施例による垂直型発光素子の説明図。

【図3】ホール構造または柱構造に形成された単位パターンが平面上に配置された形 態を例示的に示す図面。

【図4】ホール構造または柱構造に形成された単位パターンが平面上に配置された形 態を例示的に示す図面。

【図5】ホール構造または柱構造に形成された単位パターンが平面上に配置された形 態を例示的に示す図面。

【図6】ホール構造または柱構造に形成された単位パターンが平面上に配置された形 態を例示的に示す図面。

【図7】ホール構造または柱構造に形成された単位パターンが平面上に配置された形 態を例示的に示す図面。

【図8】図２の垂直型発光素子に対して構造因子を変化させて、光抽出効率に対する シミュレーションを行った結果を示す図面。

【図9】図２の垂直型発光素子に対して構造因子を変化させて、光抽出効率に対する シミュレーションを行った結果を示す図面。

【図10】図２の垂直型発光素子に対して構造因子を変化させて、光抽出効率に対す るシミュレーションを行った結果を示す図面。

【図11】第３実施例による発光素子及びその製造方法の説明図。

【図12】第３実施例による発光素子及びその製造方法の説明図。

【図13】第３実施例による発光素子及びその製造方法の説明図。

【図14】第３実施例による発光素子及びその製造方法の説明図。

【図15】第４実施例による発光素子及びその製造方法の説明図。

【図16】第４実施例による発光素子及びその製造方法の説明図。

【図17】第５実施例による発光素子及びその製造方法の説明図。

【図18】第５実施例による発光素子及びその製造方法の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明が、多様な修正及び変形が可能である一方、その特定実施例が図面に例示されな
がら、以下において詳述されることになる。本発明は、これらの実施例に限定されるもの
ではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の思想と合致する全ての修正
、均等及び代用を含む。なお、同一参照番号は図面の説明により同一要素を現わす。図面
における各層及び領域の寸法は、説明の明確性を図り誇張して図示されている。

【0015】

また、層、領域または基板等の要素が他の構成要素の“上/上部"または”下/下部“に
存在すると記述される場合は、他の構成要素の上または下に直接、または他の要素が介在
して間接的に存在することを皆含む。例えば、表面のような構成要素の一部が“内部”と
表現される場合は、その要素の他の部分に比べて素子の外側から離れていることを意味す
ることと理解されるべきである。また、各要素の方向の説明は図面を基準とするものであ
る。まあ、“直接/directly”という用語は間に介在される要素が素材しないことを意味
する。また、“及び/または”という用語は記述される関連項目中の１つまたはそれ以上
のいずれかの組合せ及び全ての組合せを含む。

【0016】

以下、添付された図面を参照しながら、本発明の実施例による発光素子及びその製造方法
を説明する。

【0017】

図１は第１実施例による水平型発光素子の説明図で、図２は第２実施例による垂直型発
光素子の説明図である。

【0018】

図１に示すように、水平型発光素子は基板１０と、前記基板１０の上に形成された非ド
ープ（アンドープド；un-doped）ＧａＮ層２４と、前記非ドープＧａＮ層２４の上に形成
された発光半導体層２０と、前記発光半導体層２０の上に形成されたオーミック接触層３
０が含まれる。

【0019】

前記発光半導体層２０は第１導電型半導体層２３、活性層２２及び第２導電型半導体層
２１が含まれる。前記発光半導体層２０はＧａＮ系の物質からなることができる。

【0020】

ここで、前記第１導電型半導体層２３がｎ−半導体層である場合、前記第２導電型半導
体層２１はｐ−半導体層にすることができ、また前記第１導電型半導体層２３がｐ−半導
体層である場合、前記第２導電型半導体層２１はｎ−半導体層にすることができる。

【0021】

また、前記第１導電型半導体層２３の上には第１電極層１１０を形成することができ、
前記オーミック接触層３０の上には第２電極層１２０を形成することができる。

【0022】

前記非ドープＧａＮ層２４及び発光半導体層２０を含むＧａＮ系の物質層は前記基板１
０の上で成長されるが、例えば、前記基板１０はＧａＮ系の物質層より相対的に屈折率が
低いサファイア基板を用いることができる。前記ＧａＮ系の物質層は約５μｍの厚さを有
するので、多様な高次モードが存在する導波管(waveguide)にみなすことができる。

【0023】

前記のような水平型発光素子では、前記活性層２２の全体領域に均一に電流を供給し、
前記第２電極層１２０と前記第２導電型半導体層２１の間の抵抗を減少させるために、オ
ーミック接触層３０が前記第２導電型半導体層２１の上に形成される。例えば、前記オー
ミック接触層３０はＩＴＯのような透明電極層からなることができる。

【0024】

一方、水平型発光素子で、ホール構造または柱構造を形成してフォトニック結晶（phot
onic crystal）４０を導入する際、エッチング可能な最大深さは前記オーミック接触層３
０及び第２導電型半導体層２１の厚さの和の値となる。

【0025】

前記オーミック接触層３０及び第２導電型半導体層２１の厚さの和の値は１００〜３０
０ｎｍで、よってエッチング可能深さが１００〜３００ｎｍに制限されるので、優れる光
抽出効率を有するフォトニック結晶４０の形成には限界がある。

【0026】

図２に示すように、垂直型発光素子は第２電極層５０と、前記第２電極層５０の上に形
成された発光半導体層２０が含まれる。

【0027】

前記発光半導体層２０は第１導電型半導体層２３、活性層２２及び第２導電型半導体層
２１が含まれる。図示されないが、前記第１導電型半導体層２３の上には前記第２電極層
５０と前記活性層２２に電源を提供するための第１電極層を形成することができる。

【0028】

前記垂直型発光素子では、基板の上にＧａＮ系の物質層を形成した後基板をレーザー吸
収法により除去する。そして、前記第２導電型半導体層２１に、反射層と電極の役割を同
時に担うことができる多層金属薄膜からなる第２電極層５０を形成する。

【0029】

例えば、前記第２電極層５０はオーミック接触層、反射層、導電性基板の多層構造から
なることができ、ＮｉまたはＡｇのような金属を含むことができる。

【0030】

前記垂直型発光素子は、前記水平型発光素子と比べて、基板を除去して前記第２電極層
５０を形成する。

【0031】

よって、垂直型発光素子では電流が垂直方向に流れるので、電流が前記活性層２２に到
達する可能性が高く、前記第２電極層５０を介在して熱の排出が容易である長所がある。

【0032】

また、前記垂直型発光素子は、前記活性層２２の上側に第１導電型半導体層２３が配置
されるので、光抽出効率を高めることができるフォトニック結晶４０の導入が容易である
長所がある。

【0033】

即ち、前記活性層２２の上に形成されるｎ-ＧａＮ層はｐ−ＧａＮ層より厚く形成され
るので、前記フォトニック結晶４０の導入の際、エッチング可能な最大深さが大きい。

【0034】

前記フォトニック結晶４０で、光抽出効率は、飽和の前まではエッチング深さに比例す
る場合が多いので、エッチング可能な最大深さが大きいということは、効果的なフォトニ
ック結晶４０の形成において制約が少ないという長所がある。

【0035】

また、垂直型発光素子は、活性層２２と第２電極層５０の間の距離が前記活性層２２よ
り放出される光の波長より短いという特徴がある。即ち、垂直型発光素子は、前記第２導
電型半導体層２１の厚さが光の波長より小さいという特徴がある。

【0036】

前記活性層２２が前記電極層５０と近い位置に配置されるので、前記第２電極層５０の
反射特性を利用して放射パターンを調節でき、光抽出効率を高めることも可能である。

【0037】

一方、光抽出効率は回折効率と密接に関連する。例えば、ホール構造または柱構造のフ
ォトニック結晶４０での単位パターンの周期(lattice constant)、例えば直径のような単
位パターンの大きさ、単位パターンの深さまたは高さ、単位パターンが平面上に配置され
た形態等の構造因子によって、前記回折効率が変化する。

【0038】

図３〜図７は、ホール構造または柱構造に形成された単位パターンが平面上に配置され
た形態を例示的に示す図面である。

【0039】

図３には複数の単位パターン４１が四角格子形態に配置されているのが図示され、図４
には複数の単位パターン４１が三角格子形態に配置されているのが図示され、図５には複
数の単位パターン４１がアルキメデス格子形態に配置されているのが図示され、図６には
複数の単位パターン４１の平均距離が一定である擬似ランダム形態に配置されているのが
図示され、図７には複数の単位パターン４１がランダム形態に配置されているのが図示さ
れている。

【0040】

図３〜図７に図示されているような単位パターン４１が平面上に配置された形態は、前
記回折効率に影響を与え、それにより光抽出効率が変化する。

【0041】

図８〜図１０は、図２の垂直型発光素子に対して構造因子を変化させて、光抽出効率に
対するシミュレーションを行った結果を示している。

【0042】

図８に示すように、半径が２５０ｎｍ、エッチング深さが２２５ｎｍのホールを単位パ
ターン４１として、前記単位パターン４１の間の間隔、即ちパターン周期(lattice const
ant)を変化させた場合、略周期が８００ｎｍの付近で最大光抽出効率が得られることが分
かる。この時、光抽出効率の相対的増大比は約２倍となる。

【0043】

図９に示すように、エッチング深さが２２５ｎｍ、パターン周期ａが８００ｎｍのホー
ルを単位パターン４１として、前記単位パターン４１のホール半径を変化させた場合、ホ
ールの半径が０.３２５ａ〜０.４０ａである時優れる光抽出効率を現わし、ホールの半径
が０.３５ａである時光抽出効率が最大となることが分かる。この時、光抽出効率の相対
的増大比は約２.４倍となる。

【0044】

図１０に示すように、半径が０.２５ａのホールを単位パターン４１としてホールのエ
ッチング深さとパターン周期ａを変化させた場合、パターン周期ａが６００ｎｍではエッ
チング深さとはほとんど関係なく光抽出効率が優れているが、パターン周期ａが１４００
ｎｍではエッチング深さが４５０ｎｍ〜９００ｎｍの場合光抽出効率が優れていることが
分かる。

【0045】

図１で説明した水平型発光素子の場合エッチング深さが１００〜３００ｎｍに制限され
るので、パターン周期が１０００ｎｍ以上になる場合光抽出効率が減少することがある。
しかし、図２で説明した垂直型発光素子の場合、ホールのエッチング深さを４５０ｎｍ以
上にできるので、パターン周期ａが変化しても光抽出効率がほとんど減少しない。

【0046】

上述のようなシミュレーション結果は、様々な構造を有する垂直型発光素子でも類似の
結果を示している。

【0047】

図１１〜図１４は、第３実施例による発光素子及びその製造方法の説明図である。図１
１に示すように、基板１０の上に非伝導性半導体層２４、発光半導体層２０、第２電極層
５０を形成する。

【0048】

前記発光半導体層２０は第１導電型半導体層２３、活性層２２及び第２導電型半導体層
２１が含まれる。

【0049】

そして、前記第２電極層５０はオーミック接触層５１、反射層５２及び導電性基板５３
を含む。例えば、前記導電性基板５３はチタン(Ｔｉ)、クロム(Ｃｒ)、ニッケル(Ｎｉ)、
アルミニウム(Ａｌ)、白金(Ｐｔ)、金(Ａｕ)、及びタングステン(Ｗ)中の少なくともいず
れか１つからなることができ、前記反射層５２は光反射率が高い銀(Ａｇ)、アルミニウム
(Ａｌ)、銅(Ｃｕ)、ニッケル(Ｎｉ)中の少なくともいずれか１つを含む金属からなること
ができ、前記オーミック接触層５１は透明電極層からなることができ、例えば、ＩＴＯ、
ＺｎＯ、ＲｕＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＩｒＯ_ｘ中の少なくともいずれか１つからなることができ
る。

【0050】

前記非伝導性半導体層２４は、前記第１導電型半導体層２３及び第２導電型半導体層２
１より電気伝導性が著しく低い物質から形成された半導体層を指し、例えば、前記非伝導
性半導体層２４は非ドープＧａＮ層にすることができる。

【0051】

図１２に示すように、前記基板１０を前記非伝導性半導体層２４から除去する。例えば
、前記基板１０はレーザー吸収法により除去することができる。

【0052】

そして、図１３に示すように、前記非伝導性半導体層２４及び第１導電型半導体層２３
を選択的に除去して、前記第１導電型半導体層２３の一部が上側方向に露出されるように
し、前記第１導電型半導体層２３の上に第１電極層６０を形成する。

【0053】

そして、前記非伝導性半導体層２４の上面にフォトニック結晶４０を形成する。ここで
、フォトニック結晶４０は光抽出効率を高めることができる多様な形態のパターンを含む
光抽出構造である。

【0054】

前記フォトニック結晶４０は前記非伝導性半導体層２４の上面をホールまたは柱の形態
に選択的にエッチングして形成する。

【0055】

この時、前記ホールまたは柱を形成する時前記非伝導性半導体層２４をλ/ｎ以上の深
さにエッチングする場合、光抽出効率がより向上される。ここで、ｎは前記非伝導性半導
体層２４の屈折率であり、λは前記活性層２２より放出される光の波長である。ここで、
前記エッチング深さは、本発明の他の実施例にも適用することができる。

【0056】

本発明の第３実施例では、第１導電型半導体層２３と基板１０の間に配置された前記非
伝導性半導体層２４を除去せず、前記非伝導性半導体層２４の上にフォトニック結晶４０
を形成する。

【0057】

前記非伝導性半導体層２４は５００ｎｍ〜２０００ｎｍの厚さに形成されるので、多様
なエッチング深さを有する単位パターンを形成することができる。

【0058】

図１４は図１３の構造を上から見た図面であり、前記フォトニック結晶４０及び第１電
極層６０が形成された形態が図示されている。

【0059】

図示されないが、前記非伝導性半導体層２４の厚さが薄く形成される場合、前記非伝導
性半導体層２４及び第１導電型半導体層２３を選択的にエッチングして前記フォトニック
結晶４０を形成することも可能である。

【0060】

図１５と図１６は第４実施例による発光素子及びその製造方法の説明図である。第４実
施例の説明において、前記第３実施例と同様な部分に対しては、その詳しい説明を省略す
る。

【0061】

図１５及び図１６に示す第４実施例による発光素子は、図１２で説明したように基板１
０を除去した後、前記非伝導性半導体層２４の上に光抽出層２５、２６を形成する。

【0062】

そして、前記光抽出層２５、２６、非伝導性半導体層２４及び第１導電型半導体層２３
を選択的に除去し、第１電極層６０を形成できるようにする。

【0063】

また、前記光抽出層２５、２６の上面を選択的にエッチングしてフォトニック結晶４０
を形成する。前記光抽出層２５、２６は前記非伝導性半導体層２４と屈折率が同一または
大きい物質からなることができる。例えば、前記光抽出層２５、２６はＴｉＯ_２またはＳ
ｉ_３Ｎ_４からなることができる。

【0064】

前記光抽出層２５、２６の屈折率が前記非伝導性半導体層２４より大きい場合、光抽出
効果はより向上され、前記光抽出層２５、２６は前記非伝導性半導体層２４の上に形成さ
れるので、発光素子の電気的特性には影響を与えない。

【0065】

図１５には前記フォトニック結晶４０がホール形態に形成されたものが図示され、図１
６には前記フォトニック結晶４０が半球形態に形成されたものが図示されている。

【0066】

図示されないが、前記光抽出層２５、２６の厚さが薄く形成される場合、前記光抽出層
２５、２６及び前記非伝導性半導体層２４を選択的にエッチングして前記フォトニック結
晶４０を形成することも可能である。

【0067】

図１７と図１８は第５実施例による発光素子及びその製造方法の説明図である。第５実
施例の説明において、前記第４実施例と同様な部分に対しては、その詳しい説明を省略す
る。

【0068】

図１７に示す発光素子は、図１２で説明したように前記基板１０を除去した後、前記非
伝導性半導体層２４の上に第１光抽出層２７及び第２光抽出層２８を形成する。

【0069】

そして、前記第２光抽出層２８、第１光抽出層２７、非伝導性半導体層２４及び第１導
電型半導体層２３を選択的に除去し、第１電極層６０を形成できるようにする。また、前
記第１光抽出層２７及び第２光抽出層２８を選択的にエッチングしてフォトニック結晶４
０を形成する。

【0070】

図１８に示す発光素子は、前記基板１０及び非伝導性半導体層２４を除去した後、前記
第１導電型半導体層２３の上に第１光抽出層２７及び第２光抽出層２８を形成する。

【0071】

そして、前記第２光抽出層２８、第１光抽出層２７及び第１導電型半導体層２３を選択
的に除去し、第１電極層６０を形成できるようにする。また、前記第１光抽出層２７及び
第２光抽出層２８を選択的にエッチングしてフォトニック結晶４０を形成する。

【0072】

図１７及び図１８に示す前記第１光抽出層２７及び第２光抽出層２８は非伝導性を有す
ることができる。そして、前記第１光抽出層２７は第１屈折率を有し、前記第２光抽出層
２８は前記第１屈折率より屈折率が低い第２屈折率を有する。

【0073】

前記第１光抽出層２７の第１屈折率は、前記第１導電型半導体層２３または前記非伝導
性半導体層２４の屈折率より大きいまたは同一である。

【0074】

例えば、前記第１光抽出層２７はＴｉＯ_２またはＳｉ_３Ｎ_４からなることができ、前記
第２光抽出層２８はＳｉＯ_２からなることができる。

【0075】

図１７及び図１８では、屈折率が異なる２種類の光抽出層をエッチングしてフォトニッ
ク結晶４０を形成した例が開示されているが、前記フォトニック結晶４０は３種類または
それ以上の光抽出層を同時にエッチングして形成することもできる。

【0076】

本発明の第５実施例では、第１屈折率を有する第１光抽出層２７と第２屈折率を有する
第２光抽出層２８を前記第１導電型半導体層２３の上に形成することで、光抽出効果をよ
り向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明の発光素子は、照明装置のみならず様々な電子機器の光源として用いることがで
きる。

【符号の説明】

【0078】

１０ 基板
２０ 発光半導体層
２１ 第２導電型半導体層
２２ 活性層
２３ 第１導電型半導体層
２４ 非ドープＧａＮ層
２５、２６、２７、２８ 光抽出層
３０ オーミック接触層
４０ フォトニック結晶
４１ 単位パターン
５０ 第２電極層
５１ オーミック接触層
５２ 反射層
５３ 導電性基板
６０ 第１電極層
１１０ 第１電極層
１２０ 第２電極層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】