特開 2024-159042 半導体発光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024159042

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】半導体発光素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/08 20100101AFI20241031BHJP

   H01L 33/38 20100101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H01L33/08

H01L33/38

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023074774

(22)【出願日】2023-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001667

【氏名又は名称】弁理士法人プロウィン

(72)【発明者】

【氏名】神野 大樹

(72)【発明者】

【氏名】曽根 直樹

(72)【発明者】

【氏名】袴田 淳哉

(72)【発明者】

【氏名】金岡 宏明

【テーマコード（参考）】

5F241

【Ｆターム（参考）】

5F241AA03

5F241AA21

5F241CA40

5F241CA65

5F241CA75

5F241CA93

5F241CA98

5F241CB24

5F241CB36

(57)【要約】

【課題】柱状半導体層の下部に対しても電流を容易に供給できる半導体発光素子を提供する。
【解決手段】成長基板（１１）と、成長基板（１１）の主面に対し垂直方向に立設されたｎ型コア層（１２ａ）、およびｎ型コア層（１２ａ）の外周に配置された活性層（１２ｂ）を含む複数の柱状半導体層（１２）と、複数の柱状半導体層（１２）の側面および上面を覆う埋込半導体層（１７）とを備え、成長基板（１１）上には柱状半導体層（１２）が配置されていない無柱領域（Ｒ_１）が設けられ、無柱領域（Ｒ_１）の少なくとも一部において、埋込半導体層（１７）に溝が形成され、溝内に伸長電極（１３）が形成されている半導体発光素子（１０）。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

成長基板と、
前記成長基板の主面に対し垂直方向に立設されたｎ型コア層、および前記ｎ型コア層の外周に配置された活性層を含む複数の柱状半導体層と、
複数の前記柱状半導体層の側面および上面を覆う埋込半導体層とを備え、
前記成長基板上には前記柱状半導体層が配置されていない無柱領域が設けられ、
前記無柱領域の少なくとも一部において、前記埋込半導体層に溝が形成され、
前記溝内に伸長電極が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。

【請求項2】

請求項１に記載の半導体発光素子であって、
少なくとも上記柱状半導体層の頂部よりも深い位置にまで前記伸長電極が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。

【請求項3】

請求項１に記載の半導体発光素子であって、
前記伸長電極は、複数の前記柱状半導体層の周囲を囲んで形成されていることを特徴とする半導体発光素子。

【請求項4】

請求項１に記載の半導体発光素子であって、
前記伸長電極は、複数の前記柱状半導体層の間に形成されていることを特徴とする半導体発光素子。

【請求項5】

請求項１に記載の半導体発光素子であって、
前記成長基板上に占める前記無柱領域の面積は、１５％以下であることを特徴とする半導体発光素子。

【請求項6】

請求項１から５の何れか一つに記載の半導体発光素子であって、
前記埋込半導体層はｐ型不純物を含有することを特徴とする半導体発光素子。

【請求項7】

請求項６に記載の半導体発光素子であって、
前記埋込半導体層および前記伸長電極を覆って透明電極が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。

【請求項8】

請求項６に記載の半導体発光素子であって、
前記埋込半導体層および前記伸長電極を覆って反射電極が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。

【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、特に成長基板上に複数の柱状半導体層が形成された半導体発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体発光素子は、活性層において正孔と電子とが再結合することにより発光する。従来、活性層として平坦なシート状の井戸層が用いられてきた。これに対し近年では、３次元ナノ構造を有する半導体発光素子の開発が活発化している。特許文献１には、このような構造を有する半導体発光素子の一例が開示されている。特許文献１の半導体発光素子は、成長基板上に開口部を有するマスクを形成し、開口部からナノワイヤ層と活性層を選択成長させ、複数の柱状半導体層を形成している。また、複数の柱状半導体層の側面および上面を覆って埋込半導体層を形成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１８２００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された半導体発光素子では、ｐ型半導体で構成された埋込半導体層で柱状半導体層を覆い、活性層に電流注入を行っている。しかし一般的にｐ型半導体層は、ｎ型半導体層よりも電流が拡散しにくいため、柱状半導体層の上部を介して活性層に注入される電流の比率が高くなる。よって、柱状半導体層のうち成長基板に近い下部に形成されている活性層に注入される電流の比率が小さくなり、柱状半導体層の側面に設けられた活性層に均一に電流を注入して発光効率を高めることが困難であった。

【0005】

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、柱状半導体層の下部に対しても電流を容易に供給できる半導体発光素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の半導体発光素子は、成長基板と、前記成長基板の主面に対し垂直方向に立設されたｎ型コア層、および前記ｎ型コア層の外周に配置された活性層を含む複数の柱状半導体層と、複数の前記柱状半導体層の側面および上面を覆う埋込半導体層とを備え、前記成長基板上には前記柱状半導体層が配置されていない無柱領域が設けられ、前記無柱領域の少なくとも一部において、前記埋込半導体層に溝が形成され、前記溝内に伸長電極が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。

【0007】

このような本発明の半導体発光素子では、柱状半導体層が配置されていない無柱領域において、埋込半導体層の溝内に伸長電極が形成されているため、埋込半導体層の深い位置にまで伸長電極から電流を供給し、柱状半導体層の下部に対しても電流を容易に供給できる。

【0008】

また本発明の一態様では、少なくとも上記柱状半導体層の頂部よりも深い位置にまで前記伸長電極が形成されている。

【0009】

また本発明の一態様では、前記伸長電極は、複数の前記柱状半導体層の周囲を囲んで形成されている。

【0010】

また本発明の一態様では、前記伸長電極は、複数の前記柱状半導体層の間に形成されている。

【0011】

また本発明の一態様では、前記成長基板上に占める前記無柱領域の面積は、１５％以下である。

【0012】

また本発明の一態様では、前記埋込半導体層はｐ型不純物を含有する。

【0013】

また本発明の一態様では、前記埋込半導体層および前記伸長電極を覆って透明電極が形成されている。

【0014】

また本発明の一態様では、前記埋込半導体層および前記伸長電極を覆って反射電極が形成されている。

【発明の効果】

【0015】

本発明では、柱状半導体層の下部に対しても電流を容易に供給できる半導体発光素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係る半導体発光素子１０の構造例を示す模式平面図である。

【図2】第１実施形態に係る半導体発光素子１０の構造例を示す模式断面図であり、図２（ａ）は図１中のＡ－Ａ’位置での断面を示し、図２（ｂ）は図１中のＢ－Ｂ’位置での断面を示している。

【図3】第１実施形態に係る半導体発光素子１０の製造方法を示す工程図であり、図３（ａ）は選択成長マスク形成工程を示し、図３（ｂ）は結晶成長工程を示し、図３（ｃ）はエッチングマスク形成工程を示し、図３（ｄ）は伸長電極形成工程を示している。

【図4】伸長電極１３と柱状半導体層１２の関係を示す部分拡大断面図である。

【図5】第２実施形態に係る半導体発光素子１０の構造例を示す模式平面図であり、図５（ａ）は発光領域Ｒ_２の内部に点状に伸長電極１３を配置した例を示し、図５（ｂ）は発光領域Ｒ_２の内部に線状に伸長電極１３を配置した例を示し、図５（ｃ）はアノード電極１４とカソード電極１５を結んだ対角線上に伸長電極１３を配置した例を示している。

【図6】第２実施形態に係る半導体発光素子１０の模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。また、以下の説明で挙げた材料、および数値はあくまで一例であって、これに限定されるものではない。

【0018】

図１は、本実施形態に係る半導体発光素子１０の構造例を示す模式平面図である。図２は、本実施形態に係る半導体発光素子１０の構造例を示す模式断面図であり、図２（ａ）は図１中のＡ－Ａ’位置での断面を示し、図２（ｂ）は図１中のＢ－Ｂ’位置での断面を示している。

【0019】

図１および図２に示すように半導体発光素子１０は、成長基板１１上の発光領域Ｒ_２に複数の柱状半導体層１２が形成され、柱状半導体層１２が形成されていない無柱領域Ｒ_１に伸長電極１３が形成され、アノード電極１４およびカソード電極１５が形成されている。また必要に応じて、半導体発光素子１０の所定の表面を覆う絶縁保護膜（パッシベーション膜）を設けてもよい。絶縁保護膜は半導体発光素子１０を湿気等の外部環境から保護する。図１に示した例では、半導体発光素子１０の外周に沿って、複数の柱状半導体層１２が配置された発光領域Ｒ_２の周囲を囲んで、柱状半導体層１２が配置されていない無柱領域Ｒ_１が設けられている。また伸長電極１３は、無柱領域Ｒ_１に沿って直線状に設けられている。

【0020】

また、図２（ａ）（ｂ）に示すように、成長基板１１上にはマスク１６が形成されており、マスク１６に設けられた開口部から柱状半導体層１２が立設して形成されている。柱状半導体層１２は、ｎ型コア層１２ａと活性層１２ｂを備えている。柱状半導体層１２の側面および上面には、埋込半導体層１７が形成されている。埋込半導体層１７の上面には電極１８が形成されており、電極１８上の一部にアノード電極１４が形成されている。また、埋込半導体層１７および柱状半導体層１２は、一部が成長基板１１に到達するまで除去されて成長基板１１が露出しており、露出した成長基板１１にカソード電極１５が形成されている。

【0021】

成長基板１１は、半導体材料を結晶成長可能な材料で構成された略平板状の部材である。成長基板１１としては特に限定されないが、単結晶のｃ面サファイア基板やｃ面ＧａＮ基板を用いることができる。成長基板１１としてｃ面サファイア基板を用いる場合には、ｃ面上にバッファ層とｎ型ＧａＮからなる下地層を形成して、下地層を含めて成長基板１１としてもよい。また、サファイア等の異種基板を用いて半導体発光素子１０を形成した後に、サファイアを除去して下地層のみを残した場合には、下地層を成長基板１１と見做すことができる。

【0022】

バッファ層は、成長基板１１と下地層の間に形成されて両者の格子不整合を緩和するための層である。バッファ層の材料は、成長基板１１としてｃ面サファイア基板を用いる場合にはノンドープのＧａＮを用いることが好ましい。しかしながらこれに限らず、ＡｌＮやＡｌＧａＮなどを用いてもよい。なお、成長基板１１は、バッファ層を形成せず単一の材料で構成してもよい。

【0023】

下地層は、成長基板１１あるいはバッファ層上に形成された単結晶の半導体層であり、ノンドープのＧａＮを数μｍの厚さで形成し、その上にｎ型コンタクト層等のｎ型半導体層（図示省略）を備えた複数層で構成することが好ましい。ｎ型コンタクト層は、ｎ型不純物がドープされた半導体層であり、例えばＳｉドープしたｎ型Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎ等が挙げられる。

【0024】

柱状半導体層１２は、マスク１６に設けられた開口部から選択成長されて、成長基板１１上に立設された半導体層である。柱状半導体層１２には少なくともｎ型コア層１２ａと活性層１２ｂが含まれている。ここでは柱状半導体層１２をｎ型コア層１２ａと活性層１２ｂだけで構成した例を示しているが、活性層１２ｂの外側にさらにｐ型半導体層を形成するとしてもよい。また、ｐ型半導体層の外側に高濃度に不純物がドープされたｎ＋層とｐ＋層を有するトンネル接合層を形成するとしてもよい。

【0025】

ｎ型コア層１２ａは、マスク１６の開口部から露出した下地層上に選択成長された六角柱形状の半導体層であり、例えばｎ型不純物がドープされたＧａＮから構成されている。ｎ型コア層１２ａを窒化物半導体層で構成する場合には、成長温度や原材料のＶ－ＩＩＩ比等の成長条件を適切に調整することで、成長基板１１のｃ面に対して垂直なｍ面がファセットとして露出し、高さ方向に優先的に成長を継続させることができる。これにより、６つのｍ面を側面として有するｎ型コア層１２ａを形成することができる。

【0026】

活性層（発光層）１２ｂは、ｎ型コア層１２ａの外周に成長された半導体層であり、例えば厚さ５ｎｍのＧａＩｎＮ量子井戸層と厚さ１０ｎｍのＧａＮ障壁層を５周期重ねた多重量子井戸活性層が挙げられる。ここでは多重量子井戸活性層を挙げたが、単一量子井戸構造であってもよく、バルク活性層であってもよい。活性層１２ｂがｎ型コア層１２ａの側面および上面に形成されているため、活性層１２ｂの面積を確保することができる。

【0027】

伸長電極１３は、埋込半導体層１７に設けられた溝内に形成された電極である。図１および図２に示したように、成長基板１１上には柱状半導体層１２が配置されて発光に寄与する発光領域Ｒ_２と、柱状半導体層１２が配置されていない無柱領域Ｒ_１が存在する。また、無柱領域Ｒ_１には埋込半導体層１７の少なくとも一部に溝が形成されており、溝内の少なくとも側面を導電材料で覆って伸長電極１３が形成される。ここでは伸長電極１３として、埋込半導体層１７に設けられた溝内を充填した例を示しているが、溝内の側面および底面に薄膜上に形成するとしてもよい。伸長電極１３を構成する導電材料は限定されないが、埋込半導体層１７とオーミック接触する金属材料を用いることが好ましい。また、埋込半導体層１７とオーミック接触する金属材料と、ＡｕやＣｕ等の金属材料の積層構造を用いるとしてもよい。なお、図１では、伸長電極１３の先端（底部）が先細り形状となっている例を示したが、先端の形状は限定されず平坦であってもよい。

【0028】

アノード電極１４は、半導体発光素子１０に電流を供給するための正極である。アノード電極１４は、埋込半導体層１７上の一部に形成されており、埋込半導体層１７の最表面とオーミック接触する電極１８を介して埋込半導体層１７に電流を供給する。アノード電極１４を構成する材料は限定されず、従来公知のＡｕ等を用いることができる。カソード電極１５は、半導体発光素子１０に電流を供給するための負極である。カソード電極１５は成長基板１１の露出したｎ型の下地層上に形成されている。

【0029】

マスク１６は、下地層の表面に形成された誘電体材料からなる層である。マスク１６を構成する材料としては、マスク１６からの半導体の結晶成長が困難なものを選択し、例えばＳｉＯ_２やＳｉＮｘやＡｌ_２Ｏ_３などが好適である。マスク１６には開口部１６ａが複数形成されており、開口部１６ａから部分的に露出した下地層から半導体層が成長可能とされている。

【0030】

埋込半導体層１７は、柱状半導体層１２の上面および側面を覆って形成された半導体層である。埋込半導体層１７の材料は、例えばｐ型不純物を含有するｐ型ＧａＮである。また、柱状半導体層１２にトンネル接合層を含む場合には、埋込半導体層１７としてｎ型不純物を含有するｎ型ＧａＮを用いることができる。

【0031】

電極１８は、埋込半導体層１７の上面に形成された導電材料からなる層である。電極１８は、少なくともアノード電極１４と伸長電極１３の間を電気的に接続している。電極１８を形成する領域は限定されないが、埋込半導体層１７の上面略全体を覆うことが好ましい。電極１８の材料は限定されないが、埋込半導体層１７とオーミック接触する金属材料を用いることが好ましい。また電極１８として、光を透過できる膜厚の透明電極を用いるとしてもよく、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の酸化物系透明電極を用いるとしてもよい。また電極１８として、光を反射する反射電極を用い、活性層１２ｂで発光した光を成長基板１１側に反射するとしてもよい。反射電極としては例えばＡｌやＡｇが挙げられる。

【0032】

図３は、本実施形態に係る半導体発光素子１０の製造方法を示す工程図であり、図３（ａ）は選択成長マスク形成工程を示し、図３（ｂ）は結晶成長工程を示し、図３（ｃ）はエッチングマスク形成工程を示し、図３（ｄ）は伸長電極形成工程を示している。なお、半導体発光素子１０は複数の素子形成領域が配置された半導体ウェハの状態で製造されるが、以下の説明ではその内の１つの素子形成領域に着目して説明する。

【0033】

図３（ａ）に示す選択成長マスク形成工程では、成長基板１１上にスパッタ法等でＳｉＯ_２からなるマスク１６を膜厚３０ｎｍ程度で堆積させる。その後に、ナノインプリンティング技術等を用いて、マスク１６に直径１５０ｎｍ程度の開口部１６ａを複数形成する。ここで成長基板１１は、一例としてサファイア単結晶からなる成長基板１１上に有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、ＧａＮからなるバッファ層、ＧａＮおよびＡｌＧａＮからなる下地層を成長させたものを用いる。なお、上述したように、成長基板１１としては単一材料、例えばｎ型ＧａＮからなる基板を用いてもよい。

【0034】

次に図３（ｂ）に示す結晶成長工程では、まずＭＯＣＶＤ法による選択成長により、開口部１６ａから露出した下地層上にＧａＮからなるｎ型コア層１２ａを成長させる。ｎ型コア層１２ａの成長条件としては、例えば原料ガスとしてＴＭＧおよびアンモニアを用い、成長温度が１０５０℃、Ｖ／III比が１０、水素をキャリアガスとして圧力９００ｈＰａである。次にＭＯＣＶＤ法を用いてｎ型コア層１２ａの側面および上面に、厚さ５ｎｍ程度のＧａＩｎＮ量子井戸層と厚さ１０ｎｍ程度のＧａＮ障壁層を５周期重ねた活性層１２ｂを形成する。活性層１２ｂの成長条件としては、例えば成長温度が８００℃、Ｖ／III比が３０００、窒素をキャリアガスとして圧力１０００ｈＰａで、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＩ（ＴｒｉＭｅｔｈｙｌ Ｉｎｄｉｕｍ）およびアンモニアを用いる。次に、ｐ型ＧａＮからなる埋込半導体層１７を成長させ、柱状半導体層１２の側面および上面を埋込半導体層１７で埋める。埋込半導体層１７の成長では、原料ガスとしてＴＭＧ、シランおよびアンモニアを用いる。

【0035】

次に図３（ｃ）に示すエッチングマスク形成工程では、埋込半導体層１７の上面にエッチングマスク層２１を形成した後に、パターニングマスク２２を用いてエッチングマスク層２１に開口部２１ａを形成する。ここで、エッチングマスク層２１としては例えばＮｉ膜を用いることができる。パターニングマスク２２の開口部２１ａを形成する位置には開口部２２ａが形成されており、フォトリソグラフィーおよびエッチングによってエッチングマスク層２１に開口部２１ａを形成することができる。ここではフォトリソグラフィーとエッチングでエッチングマスク層２１に開口部２１ａを形成する例を示したが、ナノインプリント技術を用いるとしてもよい。

【0036】

次に図３（ｄ）に示す伸長電極形成工程では、エッチングマスク層２１の上方から埋込半導体層１７をエッチングして、開口部２１ａの位置に溝２３を形成する。ここで、埋込半導体層１７のエッチング方法としては、塩素系のエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングが挙げられる。次に、電極１８の材料であるターゲット材３０を用いて、電子ビーム蒸着法やスパッタ法で溝２３内に伸長電極１３を形成する。

【0037】

図示を省略するが、伸長電極形成工程の後に、エッチングマスク層２１をリフトオフして埋込半導体層１７の上面を露出させ、電極１８、アノード電極１４、カソード電極１５を形成する。ここでカソード電極１５は、ドライエッチング等を用いて埋込半導体層１７および柱状半導体層１２を除去して成長基板１１の下地層を露出させた後に、蒸着等を用いて金属膜を製膜することで形成することができる。各電極を形成した後に、素子分割して半導体発光素子１０が得られる。また、必要に応じてパッシベーション膜の形成工程や、ｐ型不純物を活性化するためのアニール工程を用いることができる。

【0038】

図１、図２に示した半導体発光素子１０では、アノード電極１４から電極１８を介して埋込半導体層１７、活性層１２ｂ、ｎ型コア層１２ａ、成長基板１１の下地層、カソード電極１５と電流が流れる。また、電極１８からは伸長電極１３を介して埋込半導体層１７、活性層１２ｂ、ｎ型コア層１２ａ、成長基板１１の下地層、カソード電極１５と電流が流れる。埋込半導体層１７、活性層１２ｂ、ｎ型コア層１２ａはダブルヘテロ構造を有しており、注入された電流は活性層１２ｂで発光再結合して、所定波長の光が外部に照射される。

【0039】

本実施形態の半導体発光素子１０では、柱状半導体層１２が配置されていない無柱領域Ｒ_１において、埋込半導体層１７に形成された溝２３内に伸長電極１３が形成されているため、埋込半導体層１７の上面からだけではなく、成長基板１１に近い位置から埋込半導体層１７に電流を供給することができる。したがって、埋込半導体層１７の深い位置から、柱状半導体層１２の下部に位置する側面に対しても電流を容易に供給できる。

【0040】

図４は、伸長電極１３と柱状半導体層１２の関係を示す部分拡大断面図である。図４に示すように、成長基板１１の上面から埋込半導体層１７の上面までの高さをＨ_ＬＥＤとする。また、成長基板１１の上面から柱状半導体層１２の頂部までの高さをＨ_ＮＷとする。また、埋込半導体層１７の上面から伸長電極１３の先端までの深さをＬとする。また、伸長電極１３の幅または直径をＤとする。

【0041】

伸長電極１３の先端は、少なくとも柱状半導体層１２の頂部より深い位置にまで形成することが好ましい。したがって、伸長電極１３の深さＬと柱状半導体層１２の頂部までの高さＨ_ＮＷおよび埋込半導体層１７の高さＨ_ＬＥＤとは、Ｈ_ＬＥＤ－Ｈ_ＮＷ＜Ｌの関係を満たすことが好ましい。Ｈ_ＬＥＤ，Ｈ_ＮＷ，Ｌがこの関係を満たすことで、図４に矢印で示すように伸長電極１３から埋込半導体層１７を介して柱状半導体層１２の側面に電流が流れやすくなる。また、柱状半導体層１２の底面に近い位置の側面に対しても良好に電流を供給するためには、Ｈ_ＬＥＤ－Ｈ_ＮＷ／２＜Ｌの関係を満たして、柱状半導体層１２の高さの半分以下の深さまで伸長電極１３を形成することがより好ましい。

【0042】

伸長電極１３の幅または直径Ｄは、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の範囲が好ましく、より好ましくは３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲である。幅または直径Ｄを３００ｎｍ未満とすると、埋込半導体層１７に溝２３を良好に形成することが困難になる。また、幅または直径Ｄがこの範囲を超えると、柱状半導体層１２を配置せず発光しない無柱領域Ｒ_１の面積が大きくなり好ましくない。

【0043】

また、柱状半導体層１２が配置されていない無柱領域Ｒ_１は、成長基板１１上において１５％以下が好ましく、より好ましくは１０％以下である。無柱領域Ｒ_１がこの比率の範囲を超えると、発光領域Ｒ_２の面積が小さくなり、柱状半導体層１２の本数と活性層１２ｂの面積が減少して発光量が低下するため好ましくない。

【0044】

上述したように本実施形態の半導体発光素子１０では、柱状半導体層１２が配置されていない無柱領域Ｒ_１において、埋込半導体層１７の溝２３内に伸長電極１３が形成されているため、埋込半導体層１７の深い位置にまで伸長電極１３から電流を供給し、柱状半導体層１２の下部に対しても電流を容易に供給できる。

【0045】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５、図６を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図５は、本実施形態に係る半導体発光素子１０の構造例を示す模式平面図であり、図５（ａ）は発光領域Ｒ_２の内部に点状に伸長電極１３を配置した例を示し、図５（ｂ）は発光領域Ｒ_２の内部に線状に伸長電極１３を配置した例を示し、図５（ｃ）はアノード電極１４とカソード電極１５を結んだ対角線上に伸長電極１３を配置した例を示している。

【0046】

図５（ａ）に示した例では、半導体発光素子１０の外周に沿って、複数の柱状半導体層１２が配置された発光領域Ｒ_２の周囲を囲んで複数の無柱領域Ｒ_１が設けられるとともに、発光領域Ｒ_２の内部にも柱状半導体層１２の間に点状に複数の無柱領域Ｒ_１が設けられている。また、外周の無柱領域Ｒ_１に沿って直線状に伸長電極１３が設けられるとともに、点状の無柱領域Ｒ_１にも点状の伸長電極１３が設けられている。図５（ａ）では半導体発光素子１０を平面視において４分割し、４つの無柱領域Ｒ_１と伸長電極１３を設けた例を示したが、無柱領域Ｒ_１と伸長電極１３の個数や配置は限定されない。また、伸長電極１３を点状に形成する場合の形状は限定されず、上面視において円形状、楕円形状、多角形状等の形状を用いることができる。

【0047】

図５（ｂ）に示した例では、半導体発光素子１０の外周に沿って、複数の柱状半導体層１２が配置された発光領域Ｒ_２の周囲を囲んで複数の無柱領域Ｒ_１が設けられるとともに、発光領域Ｒ_２の内部にも柱状半導体層１２の間に枠形状に無柱領域Ｒ_１が設けられている。また、外周の無柱領域Ｒ_１に沿って直線状に伸長電極１３が設けられるとともに、枠形状の無柱領域Ｒ_１を１つ設けた例を示しているが、枠形状の無柱領域Ｒ_１を複数設けるとしてもよく、枠形状を多重に設けるとしてもよい。

【0048】

図５（ｃ）に示した例では、半導体発光素子１０の外周に沿って、複数の柱状半導体層１２が配置された発光領域Ｒ_２の周囲を囲んで複数の無柱領域Ｒ_１が設けられるとともに、発光領域Ｒ_２の内部にも対角線上に点状に複数の無柱領域Ｒ_１が設けられている。また、外周の無柱領域Ｒ_１に沿って直線状に伸長電極１３が設けられるとともに、点状の無柱領域Ｒ_１にも点状の伸長電極１３が設けられている。図５（ｃ）では、半導体発光素子１０の対角に設けられたアノード電極１４とカソード電極１５の間において、対角線上に６つの無柱領域Ｒ_１を設けた例を示したが、個数や配置は限定されない。また、アノード電極１４とカソード電極１５が設けられていない対角線上に点状に複数の無柱領域Ｒ_１を設けるとしてもよい。

【0049】

図６は、第２実施形態に係る半導体発光素子１０の模式断面図である。図５（ａ）～図５（ｃ）では発光領域Ｒ_２の内部に複数の無柱領域Ｒ_１を設けた例を示したが、図６では簡便のために１つの無柱領域Ｒ_１を設けた場合を示している。また、半導体発光素子１０の外周に沿って設けた無柱領域Ｒ_１については、図２で示したものと同様であるため説明を省略している。また、図中に示した矢印は、電流の経路例を模式的に示したものである。

【0050】

図６に示したように、アノード電極１４から注入された電流は、電極１８と伸長電極１３を介して埋込半導体層１７に供給される。伸長電極１３が形成された無柱領域Ｒ_１は、柱状半導体層１２の間に設けられているため、伸長電極１３の外周から全方向に電流が供給される。これにより、柱状半導体層１２の側面に対して均一に電流を供給することがさらに容易になる。

【0051】

図５および図６に示した例では、発光領域Ｒ_２の内部において柱状半導体層１２の間にも無柱領域Ｒ_１が設けられているため、発光領域Ｒ_２の広い範囲に対して、柱状半導体層１２の底部に近い側面にも良好に電流を供給することができる。

【0052】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0053】

１０…半導体発光素子
１１…成長基板
１２…柱状半導体層
１２ａ…ｎ型コア層
１２ｂ…活性層
１３…伸長電極
１４…アノード電極
１５…カソード電極
１６…マスク
１６ａ…開口部
１７…埋込半導体層
１８…電極
２１…エッチングマスク層
２１ａ…開口部
２２…パターニングマスク
２２ａ…開口部
２３…溝
３０…ターゲット材
Ｒ_１…無柱領域
Ｒ_２…発光領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】