CN113646907A

CN113646907A - 红外led元件

Info

Publication number: CN113646907A
Application number: CN202080020248.8A
Authority: CN
Inventors: 饭塚和幸; 喜根井聪文; 中村薰; 杉山徹; 佐佐木真二
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-11-12
Also published as: TW202107733A; JP2020167373A

Abstract

实现发光波长超过1000nm、使光的取出效率比以往提高的红外LED元件。有关本发明的红外LED元件具有：基板，包含InP，第一导电型的掺杂剂浓度呈现小于3×10¹⁸/cm³；第一半导体层，形成在基板的上层，呈现第一导电型；活性层，形成在第一半导体层的上层；以及第二半导体层，形成在活性层的上层，呈现与第一导电型不同的第二导电型；主要的发光波长呈现1000nm以上、小于1800nm。

Description

红外LED元件

技术领域

本发明涉及红外LED元件，特别涉及发光波长为1000nm以上的红外LED元件。

背景技术

以往，作为以1000nm以上的红外域为发光波长的发光元件，作为通信/计测用的激光元件的开发被广泛地推进。另一方面，关于这样的波长域的LED元件，到此为止还没有什么用途，与激光元件相比开发进展不大。

例如，在下述专利文献1中，公开了如果是GaAs类的发光元件则能够生成0.7～0.8μm(700～800nm)的波长的光，但为了生成更长波长的1.3μm(1300nm)左右的光需要InP类的发光元件。特别是，根据专利文献1，公开了：将p型的InP基板作为成长基板，在使与InP结晶晶格匹配的p型包层、活性层、n型包层依次外延成长后，形成电极。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4－282875号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上述那样，关于发光波长超过1000nm的LED元件，也有到此为止不怎么有产业用的用途的情况，开发进展不大。相对于此，近年来，关于这样的波长带的LED元件也显示出来自市场的需求变高，要求光强度更高的LED元件。

本发明鉴于上述课题，目的是对于发光波长超过1000nm的红外LED元件使光的取出效率比以往提高。

用来解决课题的手段

作为发光波长超过1000nm的发光元件，如上述那样到目前为止主要推进了激光元件的开发的历史。在激光元件的情况下，在从配置有基板的区域离开的位置，通过光在被封闭的状态下传播、振荡，将光(激光)取出到外部。即，不论是端面发光型还是面发光型(VCSEL型)，由活性层生成的光都不会穿过基板而被取出到外部。因此，在使光的取出效率提高时，不需要着眼于光在基板中被吸收的课题。

此外，作为比1000nm短的波长带的LED元件，有关于GaAs类的LED元件也推进了开发的历史。但是，由于GaAs的带隙能量为1.43eV，所以GaAs的吸收端的波长为约870nm。因此，对于红色光等可视光，GaAs基板自身本来是不透明的。因而，在GaAs类的LED元件中，也没有设想穿过基板将光取出。

从不意识到基板内的光的吸收的课题而使发光效率提高的观点，为了提高活性层内的发光强度，到目前为止研究了用来将较大的电流注入的方法。例如，在上述的使用InP基板的半导体激光的领域中，也进行了通过提高InP的掺杂剂浓度使基板的电阻率降低、提高能够对活性层注入的电流密度的研究。

鉴于到目前为止对半导体激光进行的开发，对于InP类的LED元件，也可以考虑为了经过InP基板对活性层供给较大的电流而对InP基板以高浓度注入掺杂剂。另外，由于InP的带隙能量为1.35eV，所以InP对于波长比950nm长的光是充分透明的，所以可以想到，即使经过基板将光取出也不发生InP基板内的光的吸收的问题。

但是，根据本发明的发明人的专门研究，确认了如果提高InP基板的掺杂剂浓度则被取出的光的量下降。关于其理由，本发明的发明人推测是因为，通过提高InP基板的掺杂剂浓度，由发光波长区域中的自由载流子带来的光吸收量增加，结果InP基板内的光的吸收量增加。

顺便说一下，基板母结晶(这里所述的InP)的带端吸收的吸收系数非常大为10⁴/cm以上，相对于此，自由载流子的吸收系数较小为10/cm左右。由此，鉴于通常的LED元件的尺寸为几百μm～几mm左右是小型的，可以想到，如果是上述那样的自由载流子的吸收系数左右，则几乎没有对于LED元件的光输出的影响。

但是，由于InP的折射率为3.0以上显示很大的值，所以在InP基板与空气(大气)之间存在较大的折射率差。因而，在穿过InP基板被取出到外部之前，光的许多被反射。即，在活性层内生成的光以1次被取出到LED元件的外部的概率最高为百分之几，90％以上的光有1次以上被送回到LED元件的内部。

因此，在活性层内生成的光在LED元件内被反复多次反射后，被取出到LED元件的外部。换言之，在活性层内生成的光在被取出到LED元件的外部之前，沿LED元件的尺寸的几倍至几十倍左右的长度导波。因而，在使用InP基板的LED元件中，即使如上述那样自由载流子的吸收系数为10/cm是较低的值，通过在基板内多次导波而被吸收的光量也成为不能忽视的大小，结果推测被取出到外部的光的量下降。

鉴于上述的本发明的发明人的新的认识，本发明是一种红外LED元件，其特征在于，具有：基板，包含InP，第一导电型的掺杂剂浓度呈现小于3×10¹⁸/cm³；第一半导体层，形成在上述基板的上层，呈现上述第一导电型；活性层，形成在上述第一半导体层的上层；以及第二半导体层，形成在上述活性层的上层，呈现与上述第一导电型不同的第二导电型；主要的发光波长呈现1000nm以上、小于1800nm。

根据上述结构，通过将由InP构成的基板的掺杂剂浓度设为小于3×10¹⁸/cm³这样有意地设为稍低的值，能够使光取出效率提高。如上述那样，在激光元件及LED元件中，以使驱动电压降低而使发光效率提高的目的，通常提高基板的掺杂剂浓度。上述的结构通过采用这样的与以往的方法说起来是相反的方法，呈现出光取出效率提高的到目前为止不为人知的应感到吃惊的效果。

另外，在使用最通用的发光紫色光～绿色光的蓝宝石基板的GaN类的LED的情况下，由于蓝宝石基板是绝缘性，所以不存在为了提高电流的注入量而对基板进行掺杂的动机。此外，在GaAs类的LED的情况下，由于如上述那样，在基板中光本来就被吸收，所以不发生由自由载流子带来的光吸收的课题。进而，在激光元件的情况下，由于如上述那样光不会穿过基板被取出，所以基板内的光吸收的课题不显现。

进而，在上述的专利文献1中记载有：在使用p型InP基板的LED元件中，如果掺杂到InP基板中的作为p型掺杂剂的Zn的浓度变得过高，则不贡献于自由载流子的Zn增加(即，活性化率下降)，该不贡献于自由载流子的Zn成为栅格间缺陷，将光吸收。但是，有关本发明的掺杂剂浓度是能够抑制自由载流子中的光吸收的范围，不指发生不贡献于自由载流子的掺杂剂那样的高浓度。对此，在专利文献1中，记载有Zn的浓度为3×10¹⁸/cm³以上、7×10¹⁸/cm³以下，显现出是比有关本发明的掺杂剂浓度高的范围内。

上述的有关本发明的红外LED元件对于包括InP类的基板、主要的发光波长呈现1000nm以上、小于1800nm的LED元件的特有的课题能够解决。

也可以是，上述红外LED元件具有：第一电极，形成在上述基板的面中的与形成有上述第一半导体层的一侧相反侧的第一面的一部分区域中；第二电极，形成在上述第二半导体层的上层；以及反射层，在上述基板的上述第一面中，在没有形成上述第一电极的区域内或从上述区域在相对于上述基板离开的方向上离开的位置处形成，由对于由上述活性层生成的光的反射率比上述第一电极高的材料构成；上述基板的上述第一导电型的掺杂剂浓度呈现1×10¹⁷/cm³以上、小于3×10¹⁸/cm³。

根据上述结构，由于上述第一电极形成在上述基板的上述第一面的一部分区域中，所以第一电极的形成面积较小，能够抑制在基板内行进的光中的被第一电极吸收的光的量。

进而，根据上述结构，在上述基板的上述第一面中的没有形成上述第一电极的区域内或从上述区域在相对于上述基板离开的方向上离开的位置，形成由对于由上述活性层生成的光的反射率比上述第一电极高的材料构成的反射层。由此，特别在将基板的侧面或第二电极侧的面作为光取出面的红外LED元件中，在光向与取出面不同的方向行进的情况下，也能够将光向基板内送回，所以抑制了取出效率的下降。

另外，如果使基板的掺杂剂浓度过于下降，则有伴随着电阻的增加的焦耳热上升、发光效率下降的情况。研究的结果可知，在上述结构的情况下，通过将基板的掺杂剂浓度设为1×10¹⁷/cm³以上，不易发生这样的起因于焦耳热的发光效率的下降的课题。

另外，在如后述那样将第一电极和第二电极这两者配置在基板的第一面侧而成的红外LED元件的情况下，即使将基板的掺杂剂浓度设为小于1×10¹⁷/cm³，也不呈现焦耳热的问题，不易发生发光效率的下降的问题。

上述反射层也可以包含由Ag、Ag合金、Au及Al构成的组中所包括的1种以上的材料。

在上述的红外LED元件中，既可以将第一导电型设为n型，将第二导电型设为p型，也可以相反，将第一导电型设为p型，将第二导电型设为n型。但是，如果是相同的掺杂剂浓度，则p型与n型相比电阻率变高，而且p型的红外光的吸收量比n型大。因此，从在尽可能抑制电阻率的上升的程度的同时使基板内的光吸收量下降的观点，更优选的是将基板用n型掺杂剂进行掺杂。

上述第一半导体层既可以为与上述基板相同的材料，也可以被注入与上述基板相同的掺杂剂。进而，也可以将上述第一半导体层以与上述基板相同的掺杂剂浓度掺杂。

上述第一半导体层也可以与上述基板相比，掺杂剂的材料或掺杂剂浓度的至少一方不同。

上述基板的掺杂剂也可以包含Sn。在以上述那样的1×10¹⁷/cm³以上、小于3×10¹⁸/cm³的掺杂剂浓度对InP进行掺杂的情况下，通过使掺杂剂包含Sn，能够使结晶缺陷的密度下降。

上述第一半导体层的掺杂剂也可以包含Si。

上述反射层也可以形成在上述基板的上述第一面中的没有形成上述第一电极的区域内。

上述红外LED元件也可以在上述基板的上述第一面中的没有形成上述第一电极的区域内，具有由折射率比上述基板小0.2以上的材料构成的电介体层。

根据该结构，在与基板的边界部分容易发生全反射。结果，特别是将基板的侧面及第二电极侧的面作为光取出面的红外LED元件，在光在与取出面不同的方向行进的情况下，也能够送回到基板内，所以抑制了取出效率的下降。

上述电介体层也可以包含在由SiO₂、SiN、Al₂O₃、ZnO及ITO构成的组中包括的1种以上的材料。

此外，上述基板也可以在上述第一面及作为与上述第一面相反侧的第二面以外的面的侧面具有凹凸部。如上述那样，由于InP的折射率为3.0以上，呈现很大的值，所以在基板与空气之间折射率差变大，光难以取出。因此，通过在基板的侧面设置凹凸部，不易发生侧面上的全反射，提高了光的取出效率。

特别是，在基板相对于半导体层的厚度具有10倍以上的厚度的情况下，由于侧面的表面积变大，所以在活性层中生成的光中的大半被从基板的侧面取出。因此，为了抑制侧面上的全反射，使光取出效率提高，优选的是在侧面上设置凹凸部。

上述红外LED元件也可以具有：第一电极，从上述基板的面中的作为形成有上述活性层的一侧的面的第一面的上方延伸而形成，以使其与上述第一半导体层或上述基板接触；以及第二电极，在作为上述基板的上述第一面的上方、相对于上述第一电极在与上述基板的面平行的方向上电分离的位置处形成，对于上述第二半导体层电连接。

如在专利文献1中公开那样，在InP基板的表背面侧分别配置电极(p侧电极/n侧电极)的构造(以下称作“纵型构造”)的情况下，存在于被两电极夹着的位置的包含InP而成的基板构成主要的电流路径的一部分。并且，InP由于解理性很高，所以使厚度变薄有极限。即，在纵型构造的红外LED元件的情况下，由于夹在电流路径内的来源于InP基板的电阻成分较大，所以大幅地降低基板的掺杂剂浓度导致内部电阻的上升。

如果内部电阻上升，则焦耳热上升而发光效率下降。根据本发明的发明人的专门研究可知，在纵型构造的红外LED元件中，如上述那样，通过基板的掺杂剂浓度设为1×10¹⁷/cm³以上，难以发生这样的起因于焦耳热的发光效率的下降的课题。

通过本发明的发明人的进一步的专门研究发现，如果对红外LED元件具备的两电极间施加了电压时，如果是在InP基板中流动的电流的路径的长度比纵型构造短的构造，则即使使掺杂剂浓度更低，也能够抑制顺向电压的上升。

根据上述构造的红外LED元件，第一电极从基板的面中的形成有活性层的一侧的面(第一面)的上方在与第一面正交的方向上延伸而形成，以与第一半导体层或基板接触。此外，第二电极与第一电极同样，位于基板的第一面的上方。并且，该第二电极被形成在相对于第一电极在与基板的面平行的方向上电分离的位置，与第二半导体层电连接。另外，在本说明书中，第一电极与第二电极“电分离”，是包含两电极位于物理上分离的位置的情况和通过将绝缘层夹在接近的两者之间而被电绝缘的情况的意思。

如果对两电极施加电压，则在第一电极与基板接触的情况下，穿过基板的区域中的位于第一半导体层侧的很少一部分的部位，仅在基板的面方向上流动，穿过基板内的电流路径很短。此外，在第一电极与第一半导体层接触的情况下，电流在第一半导体层内在与基板的面平行的方向上流动，在基板内几乎不流动。即，根据上述结构的红外LED元件，与纵型构造相比，在基板内流动的电流的路径的长度变短。由此，能够使包含InP而成的基板的掺杂剂浓度进一步变低，所以抑制基板内的光吸收的效果被进一步提高，光取出效率进一步提高。

即，根据上述构造的红外LED元件，能够使基板的掺杂剂浓度与纵型构造的红外LED元件相比进一步降低。更详细地讲，如上述那样，根据本发明的发明人的专门研究，在纵型构造的情况下，为了在抑制起因于焦耳热的发光效率下降的问题的显现的同时使光取出效率上升，优选的是1×10¹⁷/cm³以上、小于3×10¹⁸/cm³。相对于此，在上述的构造的红外LED元件的情况下，既可以将基板的掺杂剂浓度设定为小于1×10¹⁷/cm³，也可以设为无掺杂。但是，在将基板设为无掺杂的情况下，第一电极优选的是以将第二半导体层及活性层贯通而达到第一半导体层的方式形成。

在本说明书中，“无掺杂”是指掺杂剂浓度为检测极限以下的情况，更具体地讲，是指1×10¹⁶/cm³以下。此外，在本说明书中，“主要的发光波长”是指呈现相对于发光波谱上的与最大强度对应的峰值的半值以上的光强度的波长。

如在专利文献1中记载那样，在具有包含InP的基板的红外LED元件中，纵型构造是主流，以电流流到基板中为前提。因此，包含InP的基板在掺杂有掺杂剂的状态下流通到市场中，无掺杂的基板不被作为红外LED元件的基板使用。根据上述结构，起到作为红外LED元件的基板能够使用无掺杂的基板、能够使光取出效率比以往提高的新的效果。

顺便说一下，在使用最通用的发光紫色光～绿色光的蓝宝石基板的GaN类的LED的情况下，由于蓝宝石基板是绝缘性，不存在基板的掺杂剂浓度的概念。此外，在使用发光黄色光～红色光的GaAs基板的砷类磷类化合物半导体的LED中，GaAs基板自身本来在可视光区域中通过带端吸收而是不透明的，在由自由载流子进行的光吸收的观点，需要注意载流子浓度。因此，通常为了进一步降低LED的驱动电压，优选较高的掺杂剂浓度。进而，在激光元件的情况下，由于如上述那样光不会穿过基板被取出，所以基板内的光吸收的问题不会显现。

进而，在上述的专利文献1中记载有：在使用p型InP基板的LED元件中，如果作为掺杂到InP基板中的作为p型掺杂剂的Zn的浓度成为过高，则不贡献于自由载流子的Zn增加(即，活性化率下降)，不贡献于该自由载流子的Zn成为栅格间缺陷，将光吸收。但是，有关本发明的掺杂剂浓度是能够抑制自由载流子中的光吸收的范围、并非指发生不贡献于自由载流子的掺杂剂那样的高浓度。对此，在专利文献1中，记载有Zn的浓度为3×10¹⁸/cm³以上、7×10¹⁸/cm³以下，显示为是比有关本发明的红外LED元件具备的基板的掺杂剂浓度高的范围内。

在上述的红外LED元件中，既可以将第一导电型设为n型，将第二导电型设为p型，也可以相反，将第一导电型设为p型，将第二导电型设为n型。但是，如果是相同的掺杂剂浓度，则p型与n型相比电阻率变高，而且p型的红外光的吸收量比n型大。因此，特别在第一电极被形成为达到第一半导体层的结构中，从在尽可能抑制电阻率的上升的程度的同时使基板内的光吸收量下降的观点，更优选的是将基板用n型掺杂剂进行掺杂。作为该n型掺杂剂，可以包含在由Sn、Si、S、Ge、Se及Te构成的组中包括的1种以上的材料，更优选为Sn。

上述第二电极也可以与上述第二半导体层的一部分的面接触而形成。

在此情况下，上述红外LED元件也可以在上述第二半导体层的面中的没有形成上述第二电极的区域内，具有由对于由上述活性层生成的光的反射率比上述第二电极高的材料构成的反射层。该反射层例如可以包含从由Ag、Ag合金、Au及Al构成的组中包括的1种以上的材料而构成。

根据该结构，特别在将基板的与第一面相反侧的面作为光取出面的红外LED元件中，由于在光在与取出面不同的方向上行进的情况下也能够将光送回到基板内，所以抑制了取出效率的下降。

上述红外LED元件也可以在上述第二半导体层的面中的没有形成上述第二电极的区域内，具有由折射率比上述第二半导体层小0.2以上的材料构成的电介体层。该电介体层可以包含从由SiO₂、SiN、Al₂O₃、ZnO及ITO构成的组中包括的1种以上的材料而构成。

根据该结构，在第二半导体层的边界部分容易发生反射。结果，与具有反射层的情况同样，在将基板的与第一面相反侧的面作为光取出面的红外LED元件，由于在光在与取出面不同的方向上行进的情况下也能够将光送回到基板内，所以抑制了取出效率的下降。

发明效果

根据本发明的红外LED元件，在发光波长超过1000nm的区域中，与以往相比光取出效率提高。

附图说明

图1是示意地表示本发明的红外LED元件的第一实施方式的构造的剖视图。

图2是从+Z方向观察图1所示的红外LED元件时的示意性的平面图的一例。

图3A是用来说明图1所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图3B是用来说明图1所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图3C是用来说明图1所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图3D是用来说明图1所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图3E是用来说明图1所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图3F是用来说明图1所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图3G是用来说明图1所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图3H是用来说明图1所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图3I是用来说明图1所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图4A是在经过步骤SA1～SA11的工序制造的红外LED元件中、表示基板的掺杂剂浓度与发光强度的关系的曲线图。

图4B是在经过步骤SA1～SA11的工序制造的红外LED元件中、表示基板的掺杂剂浓度与动作电压的关系的曲线图。

图4C是在经过步骤SA1～SA11的工序制造的红外LED元件中、表示基板的掺杂剂浓度与光取出效率的关系的曲线图。

图5是示意地表示本发明的红外LED元件的第一实施方式的其他构造的剖视图。

图6是示意地表示本发明的红外LED元件的第一实施方式的其他构造的剖视图。

图7是示意地表示本发明的红外LED元件的第一实施方式的其他构造的剖视图。

图8是示意地表示本发明的红外LED元件的第一实施方式的其他构造的剖视图。

图9是示意地表示本发明的红外LED元件的第一实施方式的其他构造的平面图。

图10是示意地表示本发明的红外LED元件的第二实施方式的构造的剖视图。

图11A是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图11B是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图11C是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图11D是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图11E是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图11F是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图11G是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图11H是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图11I是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图11J是用来说明图10所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图12是示意地表示其他实施方式的红外LED元件的构造的剖视图。

图13是示意地表示其他实施方式的红外LED元件的构造的剖视图。

图14是示意地表示本发明的红外LED元件的第三实施方式的构造的剖视图。

图15A是用来说明图14所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图15B是用来说明图14所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图15C是用来说明图14所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图15D是用来说明图14所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图15E是用来说明图14所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图15F是用来说明图14所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图16是示意地表示参考例的红外LED元件的构造的剖视图。

图17A是对于图14及图16的红外LED元件分别表示基板的掺杂剂浓度与发光强度的关系的曲线图。

图17B是对于图14及图16的红外LED元件分别表示基板的掺杂剂浓度与输入电压的关系的曲线图。

图17C是对于图14及图16的红外LED元件分别表示基板的掺杂剂浓度与电力变换效率的关系的曲线图。

图18是本发明的红外LED元件的第三实施方式的其他构造的剖视图。

图19是本发明的红外LED元件的第三实施方式的其他构造的剖视图。

图20是本发明的红外LED元件的第三实施方式的其他构造的剖视图。

图21是本发明的红外LED元件的第三实施方式的其他构造的剖视图。

图22是本发明的红外LED元件的第三实施方式的其他构造的平面图。

图23是本发明的红外LED元件的第三实施方式的其他构造的平面图。

图24是本发明的红外LED元件的第三实施方式的其他构造的平面图。

图25是示意地表示本发明的红外LED元件的第四实施方式的构造的剖视图。

图26A是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图26B是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图26C是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图26D是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图26E是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图26F是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图26G是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图26H是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图26I是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

图26J是用来说明图25所示的红外LED元件的制造方法的一工序的剖视图。

具体实施方式

参照附图对有关本发明的红外LED元件的各实施方式进行说明。另外，以下的图是示意地表示的，图上的尺寸比与实际的尺寸比并不一定一致。此外，在图间也有尺寸比不一致的情况。

在本说明书中，“GaInAsP”的记述，是指Ga、In、As和P的混晶，是单单将组成比的记述省略而记载的。“AlGaInAs”等其他的记载也是同样的。

在本说明书内，“在层A的上层形成有层B”的表现，是当然包括在层A的面上直接形成有层B的情况、还包括在层A的面上经由薄膜而形成有层B的情况的意思。另外，这里所述的“薄膜”，是指膜厚10nm以下的层，优选地也可以是指5nm以下的层。

[第一实施方式]

对有关本发明的红外LED元件的第一实施方式的结构进行说明。

<<构造>>

图1是示意地表示本实施方式的红外LED元件的构造的剖视图。图1所示的红外LED元件1包括基板3和在基板3的上层形成的半导体层10。此外，红外LED元件1具备用来注入电流的电极(21、22、23)。

另外，图1与将红外LED元件1在规定的位置沿着XZ平面切断时的示意性的剖视图对应。以下，适当参照图1中附带的XYZ坐标系。根据图1所示的坐标系，Z方向对应于“第一方向”。

此外，图2是将红外LED元件1从+Z方向观察时的示意性的平面图的一例。为了说明的方便，在图2中省略了电极23的图示。

(基板3)

在本实施方式中，基板3由掺杂有n型杂质的InP构成。在此情况下，n型对应于“第一导电型”。作为掺杂到基板3中的n型杂质材料，可以使用Sn、Si、S、Ge、Se等，特别优选的是Sn。

基板3的厚度(有关Z方向的长度)为50μm以上、700μm以下。InP由于解理性很高，所以从确保自立性的观点，至少需要使基板3的厚度为50μm以上。此外，从将红外LED元件1包含在通常的封装中的观点，基板3的厚度需要设为700μm以下。基板3的厚度优选的是150μm以上，更优选的是200μm以上。此外，基板3的厚度优选的是400μm以下。

基板3的n型杂质的掺杂剂浓度为1×10¹⁷/cm³以上、小于3×10¹⁸/cm³，更优选为3×10¹⁷/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下，特别优选为5×10¹⁷/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下。另外，在作为掺杂剂而使用Sn的情况下，能够一边以上述的数值范围的掺杂剂浓度将杂质注入，一边将构成基板3的InP结晶的品质维持为特别良好的状态。

上述的掺杂剂浓度与通常为了提高InP基板的导电性而进行掺杂的情况相比是稍低的值。因此，从抑制基板3自身的电阻变得过高的观点，也优选的是将基板3的厚度设为700μm以下。例如，如果将电流密度设为150A/cm²，则根据厚度为700μm以上的基板3，通过内部电阻而发生0.1V以上的电位差。如参照图4B后述那样，鉴于红外LED元件1的驱动电压例如为1.0V左右，成为在基板3内发生10％以上的电位差，不怎么好。相对于此，例如在厚度为400μm的基板3的情况下，起因于内部电阻的电位差为0.06V，被抑制为小于0.1V。

另外，假设基板3为在InP的结晶中掺杂上述n型杂质而构成，但也可以还微量(例如小于1％)混杂有其他杂质。

(半导体层10)

在本实施方式中，半导体层10形成在基板3的面3b上。面3b对应于“第二面”。

在图1所示的例子中，半导体层10包括第一半导体层11、活性层12及第二半导体层(13、14)，这些层被层叠。

第一半导体层11形成在基板3的第二面3b上。第一半导体层11是掺杂有n型杂质的InP层，构成红外LED元件1的n型包层。第一半导体层11的n型掺杂剂浓度优选为1×10¹⁷/cm³以上、5×10¹⁸/cm³以下，更优选为5×10¹⁷/cm³以上、4×10¹⁸/cm³以下。作为掺杂到第一半导体层11中的n型杂质材料，可以使用Sn，Si、S、Ge、Se等，特别优选为Si。

如后述那样，活性层12生成主要的发光波长为1000nm以上、小于1800nm的红外光。第一半导体层11从作为不吸收该波长带的光的材料、并且与由InP构成的基板3晶格匹配而能够外延成长的材料中适当选择。例如，作为第一半导体层11，除了InP以外，也可以使用GaInAsP、AlGaInAs等材料。

第一半导体层11的膜厚为100nm以上、10000nm以下，优选为500nm以上、5000nm以下。

活性层12形成在第一半导体层11的上层(+Z方向的位置)。活性层12由生成主要的发光波长为1000nm以上、小于1800nm的红外光的材料构成。活性层12从能够生成作为目标的波长的光、并且与由InP构成的基板3晶格匹配而能够外延成长的材料中适当选择。例如，活性层12既可以为GaInAsP、AlGaInAs或InGaAs的单层构造，也可以为包括由GaInAsP、AlGaInAs或InGaAs构成的阱层和带隙能量比阱层大的由GaInAsP、AlGaInAs、InGaAs或InP构成的势垒层的MQW(Multiple Quantum Well：多重量子阱)构造。

活性层12既可以被掺杂为n型或p型，也可以是无掺杂。在被掺杂为n型的情况下，作为掺杂剂例如可以使用Si。

活性层12的膜厚在活性层12是单层构造的情况下为100nm以上、2000nm以下，优选为500nm以上、1500nm以下。此外，在活性层12为MQW构造的情况下，将膜厚5nm以上20nm以下的阱层及势垒层在2周期以上50周期以下的范围中层叠而构成。

第二半导体层(13、14)被形成在活性层12的上层(+Z方向的位置)。第二半导体层(13、14)都掺杂有p型杂质。第二半导体层13构成红外LED元件1的p型包层，第二半导体层14构成红外LED元件1的p型接触层。第二半导体层14是为了在与后述的第二电极21之间确保电连接而被高浓度地掺杂的层。但是，在能够充分确保电连接的情况下，也可以将第二半导体层14省略，使第二电极21与构成p型包层的第二半导体层13直接接触。

作为一例，构成p型包层的第二半导体层13由掺杂有Zn的InP形成，构成p型接触层的第二半导体层14由掺杂有Zn的GaInAsP形成。

构成p型包层的第二半导体层13的p型掺杂剂浓度在从活性层12离开的位置优选为1×10¹⁷/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下，更优选为5×10¹⁷/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下。此外，构成p型接触层的第二半导体层14的p型掺杂剂浓度优选为5×10¹⁷/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下，更优选为1×10¹⁸/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下。另外，作为掺杂到第二半导体层(13、14)中的Zn的扩散防止层，也可以在活性层12与第二半导体层(13、14)之间夹着p型掺杂剂浓度较低的层。

作为掺杂到第二半导体层(13、14)中的p型杂质材料，可以使用Zn、Mg、Be等，优选为Zn或Mg，特别优选为Zn。另外，构成p型包层的第二半导体层13的p型掺杂剂和构成p型接触层的第二半导体层14的p型掺杂剂的材料既可以相同也可以不同。

(电极21、22、23)

红外LED元件1具有电极(21、22、23)。

在基板3的第一面3a上形成有第一电极22。第一电极22对于基板3的第一面3a实现了欧姆接触。第一电极22作为一例，也可以由AuGe/Ni/Au、Pt/Ti、Ge/Pt等材料构成，具备多种这些材料。另外，在本说明书内，在记载材料时使用的“X1/X2”的表述，是指层叠有由X1形成的层和由X2形成的层。

在第二半导体层14的面上，形成有第二电极21。第二电极21对于第二半导体层14的面实现了欧姆接触。第二电极21作为一例，也可以由Au/Zn/Au、AuZn、AuBe等材料构成，具备多种这些材料。

在第二电极21的面上，形成有焊盘电极23。该焊盘电极23形成用来连接接合线的区域。焊盘电极23例如由Ti/Au、Ti/Pt/Au等构成。

在图2所示的例子中，第二电极21具有配置焊盘电极23的电极区域21b和从电极区域21b以线状延伸的电极区域21a。电极区域21a以将电流在与XY平面平行的方向上扩展的目的被设置。

(凹凸部41)

在本实施方式中，在基板3的侧面上形成有凹凸部41。这里，所述的基板3的侧面，如图1所示，是指基板3的面中的与XY平面平行的两面(3a、3b)以外的面。在基板3大致呈长方体形状的情况下，基板3具有4个侧面，在这些侧面上都形成凹凸部41。

凹凸部41构成，高低差的最大值为发光波长的0.5倍以上，凸彼此及凹彼此的间隔为发光波长的0.7倍以上。作为一例，凹凸部的高低差的最大值优选为0.5μm以上、3.0μm以下，更优选为0.8μm以上、2.0μm以下。此外，凸彼此及凹彼此的间隔、即凹凸部41的间距优选为0.8μm以上、4.0μm以下，更优选为1.4μm以上、3.0μm以下。

<<制造方法>>

参照图3A～图3I的各图对上述的红外LED元件1的制造方法的一例进行说明。图3A～图3I都是制造工艺内的一工序的剖视图。

(步骤SA1)

如图3A所示，准备由以1×10¹⁷/cm³以上、小于3×10¹⁸/cm³的掺杂剂浓度掺杂有n型杂质的InP形成的基板3。

(步骤SA2)

如图3A所示，将基板3向MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置内输送，使包括第一半导体层11、活性层12、第二半导体层(13、14)的半导体层10依次向基板3的第二面3b侧外延成长。在本步骤SA2中，根据成长的层的材料及膜厚，适当调整原料气体的种类及流量、处理时间、环境温度等。

各半导体层10的材料例是上述那样的。作为一例，通过该外延成长工序，形成包括由掺杂有Si的InP形成的第一半导体层11、由GaInAsP形成的活性层12、由掺杂有Zn的InP形成的第二半导体层13和由掺杂有Zn的GaInAsP形成的第二半导体层14的半导体层10。通过该工序，得到在基板3的面上形成半导体层10而得到的外延晶片。

(步骤SA3)

将外延晶片从MOCVD装置取出，在第二半导体层14的表面上形成通过光刻法布图的抗蚀剂掩模。然后，在使用真空蒸镀装置将第二电极21的形成材料(例如Au/Zn/Au)成膜后，通过剥离法将抗蚀剂掩模剥离。然后，例如通过450℃、10分钟的加热处理施以合金处理(退火处理)，如图3B所示，在第二半导体层14的上表面上形成第二电极21。

(步骤SA4)

在基板3的面中的形成有半导体层10的一侧的面上涂布抗蚀剂而进行保护后，对于与该面相反的面即第一面3a，进行通过磨削研磨处理及由盐酸类蚀刻剂的湿式蚀刻处理。由此，调整基板3的厚度(参照图3C)。基板3的厚度如上述那样被设定为50μm以上、700μm以下，作为一例被设定为250μm。然后，将作为保护膜的抗蚀剂通过有机溶剂除去。

(步骤SA5)

如图3D所示，在基板3的第一面3a侧使用真空蒸镀装置将第一电极22的形成材料(例如AuGe/Ni/Au)成膜后，例如通过用450℃、10分钟的加热处理施以合金处理(退火处理)，形成第一电极22。

(步骤SA6)

如图3E所示，在第二电极21的上表面上，使用光刻法、真空蒸镀法及剥离法，形成例如由Ti/Au构成的焊盘电极23。

(步骤SA7)

如图3F所示，施以用来按照元件分离的台面蚀刻。具体而言，在将第二半导体层14的面中的非蚀刻区域用由光刻法布图的抗蚀剂掩蔽的状态下，用溴与甲醇的混合液进行湿式蚀刻处理。由此，将位于没有被掩蔽的区域内的第二半导体层(13、14)、活性层12及第一半导体层11的一部分除去。

(步骤SA8)

如图3G所示，将被施以台面蚀刻处理后的晶片粘贴到切块片31上之后，使用刀片切块装置沿着切块线进行元件分割。进而，使用扩展装置，将粘贴有红外LED元件1的切块片31扩展，在邻接的红外LED元件1间设置间隙。

(步骤SA9)

如图3H所示，按照粘贴有红外LED元件1的切块片31，对包括盐酸的酸性的蚀刻液进行浸渍处理，在红外LED元件1的侧面上形成凹凸形状。通过该步骤SA9，在基板3的侧面上形成凹凸部41，在半导体层10的侧面上形成凹凸部42。

另外，虽然在图3H中没有图示，但也可以通过该步骤SA9在第二半导体层14的上表面上也形成凹凸部。

(步骤SA10)

从切块片31将红外LED元件1拆下。由此，成为图1所示的状态。

(步骤SA11)

如图3I所示，例如将红外LED元件1的第一电极22侧经由银膏34片接合在TO－18型的管座35上，在热硬化后，将焊盘电极23与线36接合而电连接。

<<作用>>

如果对经过步骤SA1～SA11的工序制造的红外LED元件1具有的第一电极22与第二电极21之间施加电压，则电流流到活性层12内而发光。在该光中，向+Z方向行进的光被从第二半导体层14的面向外部取出。此外，向－Z方向行进的光穿过基板3被从侧面向外部取出。

这里，由于如上述那样在基板3的侧面上形成有凹凸部41，所以抑制了被基板3的侧面全反射并再次被送回到基板3的内侧的光量。

此外，基板3的掺杂剂浓度是1×10¹⁷/cm³以上、小于3×10¹⁸/cm³，与在半导体激光的领域中以使基板的电阻率下降的目的掺杂的浓度相比是低浓度。通过将掺杂剂浓度设为这样的范围内的值，抑制了在基板3内光被吸收的量，提高了取出效率。

图4A～图4C对于在使基板3的掺杂剂浓度不同的状态下经过步骤SA1～SA11的工序制造的多个红外LED元件1所呈现的发光强度、动作电压及光取出效率各自的值将与掺杂剂浓度的关系曲线图化。图4A是表示掺杂剂浓度与发光强度的关系的曲线图。图4B是表示掺杂剂浓度与动作电压的关系的曲线图。图4C是表示掺杂剂浓度与电力变换效率(Wall－Plug Efficiency：WPE)的关系的曲线图。

图4A将通过积分球系统评价对于使基板3的掺杂剂浓度不同而制造出的红外LED元件1注入50mA的电流时的发光强度的结果按照掺杂剂浓度进行了曲线图化。图4B将对于使基板3的掺杂剂浓度不同而制造出的红外LED元件1注入了50mA的电流I1时的输入电压按照掺杂剂浓度进行了曲线图化。图4C基于图4A的结果，将电力变换效率(WPE)按照掺杂剂浓度进行了曲线图化。另外，图4C所示的电力变换效率(WPE)通过将由积分球系统受光的光强度P0用输入电流I1与输入电压Vf的乘积除所得到的值来计算。

根据图4A及图4C确认，在基板3的掺杂剂浓度为1×10¹⁷/cm³以上、1×10¹⁹/cm³以下的范围内，随着基板3的掺杂剂浓度被降低而发光强度及电力变换效率上升。另外，根据图4B确认，随着使基板3的掺杂剂浓度降低而输入电压上升，推测是因为在上述的掺杂剂浓度的范围内电压的上升的程度较低，所以作为电力变换效率而上升了。由此，如在“用来解决课题的手段”项中上述的那样确认了，通过将基板3的掺杂剂浓度设定在1×10¹⁷/cm³以上、小于3×10¹⁸/cm³的范围内，抑制了基板3内的自由载流子的光吸收，提高了发光强度及电力变换效率。

<<其他构造>>

以下，对本实施方式的红外LED元件1的其他构造进行说明。

<1>如图5所示，第一电极22也可以形成在基板3的第一面3a的一部分区域中。在此情况下，第一电极22的至少一部分优选的是关于Z方向以与没有形成第二电极21的区域对置的方式配置。即，优选的是以形成有第一电极22的区域B1的至少一部分相对于没有形成第二电极21的区域A2在Z方向上对置的方式配置各电极(21、22)。由此，电流在横向(与XY平面平行的方向)上被扩展，电流在活性层12内的较大的范围中流动，提高了发光强度。

此外，通过将没有形成第一电极22的区域B2作为空隙，在基板3与区域B2的边界面，折射率差变得很大。结果，在基板3内向－Z方向行进的光容易在基板3的－Z侧的面(第一面3a)上全反射，使被从基板3的侧面等光取出面取出的光量增加。

在制造图5所示的红外LED元件1时，只要在上述步骤SA5的执行时将第一电极22布图即可。更详细地讲，在形成通过光刻法布图的抗蚀剂掩模后，使用真空蒸镀装置将第一电极22的形成材料(例如AuGe/Ni/Au)成膜，通过剥离而将抗蚀剂掩模剥离。然后，通过用450℃、10分钟的加热处理施以合金处理(退火处理)，形成第一电极22。以后的步骤与上述实施方式是共通的，所以省去说明。

对于图5所示的红外LED元件1，在与图3I同样经由银膏34片接合在管座35上的情况下，银膏34进入到图5中图示的空隙B2内。结果，不再能得到上述那样的基板3与空隙B2之间的较大的折射率差。但是，由于进入到空隙B2内的银膏34中包含的银粒子对于红外光具有较高的反射率，所以还是能够实现使在基板3内向－Z方向行进的光向+Z方向反射的功能。

此外，在图5所示的红外LED元件1中，由于在基板3的第一面3a侧形成台阶，所以在安装时也可以将第一电极22与封装基板进行钎焊连接。作为钎焊，可以采用AuSn或SnAgSu等材料。在此情况下，由于空隙B2依然残留，所以如上述那样，能够在基板3与空隙B2之间设置较大的折射率差，所以容易使在基板3内向－Z方向行进的光在第一面3a上全反射。

<2>在图5中，也可以在没有形成第一电极22的区域B2内形成反射层25(参照图6)。

反射层25只要是对于1000nm以上、小于1800nm的红外光呈现较高的反射率的材料即可，例如由Ag、Ag合金、Au、Al等材料构成。这些材料都与第一电极22的材料相比对于红外光的反射率较高。另外，反射层25对于红外光的反射率优选为50％以上，更优选为70％以上。

在制造图6所示的红外LED元件1时，只要在上述步骤SA5的执行时分别形成被布图的第一电极22及被布图的反射层25即可。

<3>在图5中，也可以在没有形成第一电极22的区域B2内形成电介体层26(参照图7)。

电介体层26只要是折射率比由InP构成的基板3低的材料即可，例如由SiO₂、SiN、Al₂O₃、ITO、ZnO等材料构成。由于这些材料都呈现比InP的折射率小0.2以上的折射率，所以实现了在基板3与电介体层26的界面容易发生全反射的折射率差。

在制造图7所示的红外LED元件1时，只要在上述步骤SA5的执行时分别形成被布图的第一电极22及被布图的电介体层26即可。例如在通过等离子CVD法将由SiO₂构成的电介体层26成膜在整面上之后，使用通过光刻法被布图的抗蚀剂掩模，进行借助BHF溶液的湿式蚀刻处理，进行电介体层26的布图处理。然后，在电介体层26的开口区域形成第一电极22。

另外，在图7所示的红外LED元件1中，如上述那样能够通过步骤SA11的方法来安装。在此情况下，由于银膏34夹在电介体层26的下层，所以银膏34中包含的Ag粒子作为反射部件发挥功能。

进而，也可以如图8所示那样，以将电介体层26及第一电极22的面覆盖的方式形成反射层25。

<4>在本实施方式中，也可以将第一导电型设为p型，将第二导电型设为n型。即，在图1所示的红外LED元件1中，也可以将基板3做成掺杂有p型的掺杂剂的InP，将第一半导体层11做成p型半导体层，将第二半导体层(13、14)做成n型半导体层。在此情况下，红外LED元件1也可以不具备作为n型接触层的第二半导体层14。

<5>图2所示的第二电极21的形状只不过是一例，在本实施方式中，红外LED元件1具备的第二电极21的形状是任意的。例如，如图9所示，第二电极21也可以具有配置焊盘电极23的电极区域21b和与电极区域21b连接并以线状延伸的电极区域21a，电极区域21a呈栅格形状。此外，电极区域21a也可以呈梳子形状。

[第二实施方式]

对于有关本发明的红外LED元件的第二实施方式的结构，主要说明与第一实施方式不同的地方。在本实施方式中，关于与第一实施方式共通的要素赋予相同的标号，将说明简略或省去。

<<构造>>

图10是示意地表示本实施方式的红外LED元件的构造的剖视图。图10所示的红外LED元件1与第一实施方式相比，基板3的第一面3a侧构成光取出面的一部分这一点不同。在第一实施方式的红外LED元件1的情况下，基板3的侧面和位于基板3的第二面3b侧的第二半导体层14的面构成了光取出面。相对于此，本实施方式的红外LED元件1其基板3的侧面和基板3的第一面3a构成光取出面。

图10所示的红外LED元件1具备将半导体层10的侧面覆盖的钝化膜28。钝化膜28例如由SiO₂等绝缘体构成。此外，在本实施方式中，由于第一电极22侧被线接合，所以在第一电极22的面上形成有焊盘电极24。

在本实施方式的红外LED元件1中，由于基板3的掺杂剂浓度被设为1×10¹⁷/cm³以上、小于3×10¹⁸/cm³，所以也抑制了在基板3内光被吸收的量，提高了取出效率。

<<制造方法>>

以下，对于本实施方式的红外LED元件1的制造方法的一例，一边参照图11A～图11J的各图一边以与第一实施方式不同的地方为中心进行说明。图11A～图11J都是本实施方式的红外LED元件1的制造工艺内的一工序的剖视图。

(步骤SA1、SA2)

与第一实施方式同样，执行步骤SA1及SA2，得到在基板3的面上形成半导体层10而成的外延晶片。

(步骤SA21)

如图11A所示，将外延晶片从MOCVD装置取出，在第二半导体层14的表面上通过等离子CVD法形成由SiO₂构成的电介体层26。然后，使用通过光刻法布图的抗蚀剂掩模，进行通过BHF溶液的湿式蚀刻处理，将位于图案开口部的电介体层26除去。

(步骤SA22)

使用真空蒸镀装置将第二电极21的形成材料(例如Au/Zn/Au)成膜后，通过剥离法将抗蚀剂掩模剥离。由此，如图11A所示，在第二半导体层14的面上形成被布图的电介体层26和第二电极21。然后，例如通过450℃、10分钟的加热处理，对第二电极21施以合金处理(退火处理)。

(步骤SA23)

如图11B所示，通过与第一实施方式的步骤SA4同样的方法，调整基板3的厚度。

(步骤SA24)

如图11C所示，在基板3的第一面3a侧，使用光刻法、真空蒸镀法及剥离法，形成例如由AuGe/Ni/Au构成的被布图的第一电极22。然后，例如通过450℃、10分钟的加热处理，对第一电极22施以合金处理(退火处理)。

(步骤SA25)

如图11D所示，在由第二电极21及电介体层26构成的面上，使用光刻法、真空蒸镀法及剥离法，形成例如由Al/Au构成的反射层25。

(步骤SA26)

如图11E所示，施以用来按照元件分离的台面蚀刻。具体而言，在将基板3的第二面3b侧的包括反射层25的非蚀刻区域用通过光刻法被布图的抗蚀剂掩蔽的状态下，将形成在没有掩蔽的区域中的电介体层26、第二电极21、半导体层10及基板3的一部分通过湿式蚀刻处理除去。对于电介体层26及第二电极21，例如通过BHF溶液进行湿式蚀刻处理，对于半导体层10及基板3的一部分，例如通过溴与甲醇的混合液进行湿式蚀刻处理。

(步骤SA27)

如图11F所示，在被进行了台面蚀刻的层的表面整体上，通过等离子CVD法形成例如由SiO₂构成的钝化膜28。

(步骤SA28)

通过光刻法及湿式蚀刻法使钝化膜28的一部分区域开口，使反射层25露出。然后，如图11G所示，在反射层25的上层，使用真空蒸镀法及剥离法，形成由Ti/Pt/AuSn构成的焊盘电极23。

(步骤SA29)

如图11H所示，在第一电极22的上表面上，使用光刻法、真空蒸镀法及剥离法，形成例如由Ti/Au构成的焊盘电极24。

(步骤SA30)

如图11I所示，与第一实施方式的步骤SA8同样，在将晶片粘贴在切块片31上之后，使用刀片切块装置沿着切块线进行元件分割。进而，通过使用扩展装置将粘贴着红外LED元件1的切块片31扩展，在邻接的红外LED元件1间设置间隙。

(步骤SA31)

如图11J所示，与第一实施方式的步骤SA9同样，按照粘贴着红外LED元件1的切块片31，对包括盐酸的酸性的蚀刻液浸渍处理，在红外LED元件1的侧面上形成凹凸形状。通过该步骤SA31，在基板3的侧面上形成凹凸部41。

(步骤SA32)

然后，从切块片31将红外LED元件1拆卸。由此，成为图10所示的状态。

(步骤SA33)

将第二电极21侧的焊盘电极23对于封装基板使用例如AuSn等共晶钎焊进行钎焊连接。此外，将第一电极22侧的焊盘电极24与封装基板通过线接合而连接。

[其他实施方式(1)]

以下，对第一其他实施方式进行说明。另外，关于第二其他实施方式在后面叙述。

<1>在上述第一实施方式及第二实施方式中，假设在红外LED元件1具备的基板3的侧面上形成有凹凸部41而进行了说明。但是，基板3也可以并不一定在侧面上具备凹凸部41(参照图12、图13)。在此情况下，也可以如图12所示那样在半导体层10的侧面上也不形成凹凸部42。

<2>在由第一实施方式说明的红外LED元件1中，关于半导体层10的面中的与XY平面平行的光取出面即第二半导体层14的表面，也可以也形成有凹凸部。

<3>在上述第一实施方式及第二实施方式中，对在作为p型包层的第二半导体层13的上表面上形成作为p型接触层的第二半导体层14、在该第二半导体层14的面上形成第二电极21的情况进行了说明。但是，只要对于第二电极21取得接触，接触层的导电型也可以是n型。在此情况下，在第二半导体层13的上层经由薄膜的n型触头形成第二电极21。

[第三实施方式]

对有关本发明的红外LED元件的第三实施方式的结构进行说明。

<<构造>>

图14是示意地表示本实施方式的红外LED元件的构造的剖视图。图14所示的红外LED元件1包括基板3和形成在基板3的第一面3a侧的半导体层10。此外，红外LED元件1具备用来注入电流的电极(21、22、25、26)。

另外，图14对应于将红外LED元件1在规定的位置沿着XZ平面切断时的示意性的剖视图。以下，适当参照对图14赋予的XYZ坐标系。

在图14所示的红外LED元件1中，在半导体层10内(更详细地讲，在后述的活性层12内)生成的红外光L1经由基板3被取出。在图14中，作为一例而图示了经由基板3被向－Z方向取出的红外光L1。

(基板3)

在本实施方式中，基板3由掺杂有n型杂质的InP构成。在此情况下，n型对应于“第一导电型”。作为在基板3中掺杂的n型杂质材料，可以利用Sn、Si、S、Ge、Se、Te等，特别优选的是Sn。

基板3的厚度(有关Z方向的长度)为50μm以上、700μm以下。由于InP解理性很高，所以从确保自立性的观点，在图14所示那样的红外LED元件1的构造中，至少需要将基板3的厚度设为50μm以上。此外，从将红外LED元件1包含在通常的封装中的观点，基板3的厚度需要设为700μm以下。基板3的厚度优选为150μm以上，更优选为200μm以上。此外，基板3的厚度优选为400μm以下。

基板3中的n型杂质的掺杂剂浓度为小于3×10¹⁸/cm³，优选为1×10¹⁷/cm³以下。另外，在作为掺杂剂而使用Sn的情况下，能够一边以上述的数值范围的掺杂剂浓度注入杂质，一边将构成基板3的InP结晶的品质维持为特别良好的状态。另外，在图14所示的红外LED元件1中，n型杂质的掺杂剂浓度优选的是设为5×10¹⁶/cm³以上。

上述的掺杂剂浓度与通常为了提高InP基板的导电性而进行掺杂的情况相比是较低的值。此外，在本实施方式的情况下，能够使基板3的n型杂质的掺杂剂浓度比第一实施方式低。

另外，假设基板3是在InP的结晶中掺杂上述n型杂质而构成的，但也可以还以微量(例如小于1％)混杂有其他杂质。

(半导体层10)

如参照图14上述的那样，红外LED元件1具备形成在基板3的面上的半导体层10。在图14所示的例子中，半导体层10包括第一半导体层11，活性层12及第二半导体层(13、14)，将这些层层叠而成。

第一半导体层11形成在基板3的第一面3a上。第一半导体层11是掺杂有n型杂质的InP层，构成红外LED元件1的n型包层。第一半导体层11的n型掺杂剂浓度优选为1×10¹⁷/cm³以上、5×10¹⁸/cm³以下，更优选为5×10¹⁷/cm³以上、4×10¹⁸/cm³以下。作为掺杂到第一半导体层11中的n型杂质材料，可以使用Sn、Si、S、Ge、Se等，特别优选为Si。

如后述那样，活性层12生成主要的发光波长为1000nm以上、小于1800nm的红外光。第一半导体层11从作为不吸收该波长带的光的材料、并且能够与由InP构成的基板3晶格匹配而外延成长的材料中适当选择。例如，作为第一半导体层11，除了InP以外，也可以使用GaInAsP、AlGaInAs等材料。

活性层12形成在第一半导体层11的上层(+Z方向的位置)。活性层12由生成主要的发光波长为1000nm以上、小于1800nm的红外光的材料构成。活性层12从能够生成作为目标的波长的光并且能够与由InP构成的基板3晶格匹配而外延成长的材料中适当选择。例如，活性层12既可以做成GaInAsP、AlGaInAs或InGaAs的单层构造，也可以做成包括由GaInAsP、AlGaInAs或InGaAs构成的阱层以及带隙能量比阱层大的由GaInAsP、AlGaInAs、InGaAs或InP构成的势垒层的MQW(Multiple QuantumWell：多重量子阱)构造。

活性层12的膜厚在活性层12为单层构造的情况下为100nm以上、2000nm以下，优选为500nm以上、1500nm以下。此外，在活性层12为MQW构造的情况下，将膜厚5nm以上20nm以下的阱层及势垒层在2周期以上50周期以下的范围中层叠而构成。

第二半导体层(13、14)形成在活性层12的上层(+Z方向的位置)。第二半导体层(13、14)都掺杂有p型杂质。第二半导体层13构成红外LED元件1的p型包层，第二半导体层14构成红外LED元件1的p型接触层。第二半导体层14是为了在与后述的第二电极21之间确保电连接而被高浓度地掺杂的层。但是，在能够充分确保电连接的情况下，也可以将第二半导体层14省略，使第二电极21与构成p型包层的第二半导体层13直接接触。

构成p型包层的第二半导体层13的p型掺杂剂浓度在从活性层12离开的位置优选为1×10¹⁷/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下，更优选为5×10¹⁷/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下。此外，构成p型接触层的第二半导体层14的p型掺杂剂浓度优选为5×10¹⁷/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下，更优选为1×10¹⁸/cm³以上、3×10¹⁸/cm³以下。另外，作为掺杂在第二半导体层(13、14)中的Zn的扩散防止层，也可以在活性层12与第二半导体层(13、14)之间夹着p型掺杂剂浓度较低的层。

(电极21、22、23、24)

红外LED元件1具有电极(21、22、23、24)。

在本实施方式的红外LED元件1中，在基板3的第一面3a中的与形成有半导体层10的部位在与XY平面平行的方向上离开的位置处形成有第一电极22。即，第一电极22以从比基板3的第一面3a靠上方(+Z侧)达到第一面3a的方式延伸而形成。

第一电极22对于基板3的第一面3a实现了欧姆接触。第一电极22作为一例，也可以由AuGe/Ni/Au、Pt/Ti、Ge/Pt等材料构成，具备多种这些材料。另外，在本说明书内，在记载材料时使用的“X1/X2”的表述，是指层叠有由X1构成的层和由X2构成的层。

在第二半导体层14的面上形成有第二电极21。即，第二电极21位于基板3的第一面3a的上方(+Z侧)，被形成在相对于第一电极22在与XY平面平行的方向上离开的位置。即，第二电极21相对于第一电极22在与XY平面平行的方向上电分离。第二电极21与第二半导体层14的面实现了欧姆接触。第二电极21作为一例，也可以由Au/Zn/Au、AuZn、AuBe等材料构成，具备多种这些材料。

在第一电极22的面上形成有焊盘电极24，在第二电极21的面上形成有焊盘电极23。这些焊盘电极(23、24)形成用来经由钎焊等与封装连接的区域。焊盘电极(23、24)例如由Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等构成。

另外，在图14所示的红外LED元件1中，在第一电极22与半导体层10之间，以确保绝缘性的目的形成有绝缘层33。该绝缘层33也可以以将半导体层10的侧面覆盖的方式形成。

<<制造方法>>

参照图15A～图15F的各图，对上述红外LED元件1的制造方法的一例进行说明。图15A～图15F都是制造工艺内的一工序的剖视图。

(步骤SB1)

如图15A所示，准备由以小于3×10¹⁸/cm³的掺杂剂浓度掺杂有n型杂质的InP构成的基板3。

(步骤SB2)

如图15A所示，将基板3输送到MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition)装置内，在基板3的面上，使包括第一半导体层11、活性层12、第二半导体层(13、14)的半导体层10依次外延成长。在本步骤SB2中，根据成长的层的材料及膜厚，适当调整原料气体的种类及流量、处理时间、环境温度等。即，基板3是作为使半导体层成长的基础的成长基板。

各半导体层10的材料例是上述那样的。作为一例，通过该外延成长工序，形成包括由掺杂有Si的InP构成的第一半导体层11、由GaInAsP构成的活性层12、由掺杂有Zn的InP构成的第二半导体层13以及由掺杂有Zn的GaInAsP构成的第二半导体层14的半导体层10。通过该工序，得到在基板3的面上形成半导体层10而成的外延晶片。

(步骤SB3)

将外延晶片从MOCVD装置取出，在第二半导体层14的表面上形成通过光刻法布图的抗蚀剂掩模。然后，使用真空蒸镀装置将第二电极21的形成材料(例如Au/Zn/Au)成膜后，通过剥离法将抗蚀剂掩模剥离。然后，例如通过用450℃、10分钟的加热处理施以合金处理(退火处理)，如图15B所示，在第二半导体层14的上表面上形成第二电极21。

(步骤SB4)

如图15C所示，对半导体层10的一部分施以蚀刻，以使基板3的一部分露出。具体而言，在将第二半导体层14的面中的非蚀刻区域通过由光刻法布图的抗蚀剂掩蔽的状态下，用溴和甲醇的混合液进行湿式蚀刻处理。由此，将位于没有被掩蔽的区域内的第二半导体层(13、14)、活性层12及第一半导体层11的一部分除去。

(步骤SB5)

如图15D所示，在被进行蚀刻后的层的表面整体上，通过等离子CVD法形成例如由SiO₂构成的绝缘层33。也有将绝缘层33称作钝化层的情况。

(步骤SB6)

如图15E所示，通过光刻法及湿式蚀刻法使绝缘层33的一部分区域开口，使第二电极21及基板3的一部分露出。

(步骤SB7)

如图15F所示，经由绝缘层33在比半导体层10靠外侧的位置，在基板3的面上使用光刻法、真空蒸镀法及剥离法，形成例如由AuGe/Ni/Au构成的被布图的第一电极22。然后，例如通过450℃、10分钟的加热处理，对第一电极22施以合金处理(退火处理)。

(步骤SB8)

在第二电极21的上层，使用光刻法、真空蒸镀法及剥离法，形成由Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等构成的焊盘电极23。此外，在第一电极22的上层，使用光刻法、真空蒸镀法及剥离法，例如与焊盘电极23同样，形成由Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等构成的焊盘电极24。由此，成为图14所示的状态。

然后，片接合到未图示的封装上，经由各焊盘电极(23、24)与封装电连接。

<<作用>>

如果对经过上述的步骤SB1～SB8的工序制造出的红外LED元件1具有的第一电极22与第二电极21之间施加电压，则在活性层12内流过电流而发光，红外光L1穿过基板3被取出到外部。这里，基板3的掺杂剂浓度小于3×10¹⁸/cm³，与在半导体激光元件的领域中以使基板的电阻率降低的目的掺杂的浓度相比是低浓度。通过将掺杂剂浓度设为这样的范围内的值，抑制了在基板3内光被吸收的量，提高了取出效率。对于这一点，参照数据进行说明。

图16是将参考例的红外LED元件50的构造仿照于图14而示意地表示的剖视图。与参照图14说明的红外LED元件1不同，红外LED元件50其第二电极21被配设在基板3的一方的面(第一面3a)侧，另一方面，第一电极22被配设在与形成有第二电极21的一侧相反的基板3的另一方的面(第二面3b)侧。即，红外LED元件50是如果在第一电极22与第二电极21之间被施加电压则电流在基板3内沿Z方向流动的纵型构造。

图17A～图17C关于在使基板3的掺杂剂浓度不同的状态下制造出的多个红外LED元件1和红外LED元件50这两者呈现的发光强度、动作电压及电力变换效率的各个值，将与掺杂剂浓度的关系曲线图化。

另外，红外LED元件1经过上述步骤SB1～SB8的工序而制造。此外，红外LED元件50除了将第一电极22形成在基板3的面中的与形成有半导体层10的一侧相反侧的面上这一点以外，基于红外LED元件1的制造方法制造。

图17A是表示掺杂剂浓度与发光强度的关系的曲线图。图17B是表示掺杂剂浓度与动作电压的关系的曲线图。图17C是表示掺杂剂浓度与电力变换效率(Wall－PlugEfficiency：WPE)的关系的曲线图。

图17A将通过积分球系统评价对于使基板3的掺杂剂浓度不同而制造出的红外LED元件1及红外LED元件50注入50mA的电流时的发光强度的结果按照掺杂剂浓度进行了曲线图化。图17B将对于使基板3的掺杂剂浓度不同而制造出的红外LED元件1及红外LED元件50注入50mA的电流I1时的输入电压按照掺杂剂浓度进行了曲线图化。图17C基于图17A的结果，将电力变换效率(WPE)按照掺杂剂浓度进行了曲线图化。另外，图17C所示的电力变换效率(WPE)是通过将由积分球系统受光的光强度P0用输入电流I1与输入电压Vf的乘积除所得到的值计算出的，是与光取出效率对应的指标。

另外，为了参考，在图17A～图17C中，明示了在专利文献1中被设为InP基板的掺杂剂浓度的下限值的3×10¹⁸/cm³的值。

根据图17A及图17C可以确认，红外LED元件1及红外LED元件50这两者都在基板3的掺杂剂浓度为1×10¹⁷/cm³以上、1×10¹⁹/cm³以下的范围内，随着基板3的掺杂剂浓度被降低而发光强度及电力变换效率上升。

更详细地讲，在红外LED元件50的情况下，确认了从基板3的掺杂剂浓度呈现2×10¹⁷/cm³以下附近起，发光强度及电力变换效率的上升的程度被抑制。相对于此，在本实施方式的红外LED元件1的情况下，确认了即使基板3的掺杂剂浓度是比1×10¹⁷/cm³低的值，也越使基板3的掺杂剂浓度降低而发光强度及电力变换效率越大幅地提高。

此外，根据图17B，在红外LED元件50的情况下，确认了随着使基板3的掺杂剂浓度降低而输入电压上升。相对于此，在红外LED元件1的情况下，可知即使使基板3的掺杂剂浓度降低，输入电压的上升的程度也能够相比红外LED元件50得到抑制。作为其理由，本发明的发明人如以下这样推断。

在图16所示的红外LED元件50的情况下，由于第一电极22和第二电极21被配置在将基板3在Z方向上夹着的位置，所以如果对两电极间施加电压，则电流在基板3内沿Z方向流动。由于基板3解理性较高，所以需要某种程度的厚度，所以基板3内的电流路径必须比较长。具体而言，成为在基板3内电流跨至少100μm以上、几百μm以下流动。

相对于此，在图14所示的红外LED元件1的情况下，第一电极22和第二电极21由于在基板3的同一面侧以在与XY平面平行的方向上离开的状态配置，所以如果在两电极间施加电压，则电流在基板3内与XY平面平行的方向流动。在此情况下，在基板3内流动的路径长度依存于半导体层10与第一电极22的离开距离，该距离根据制造工艺的光刻技术的精度来确定。根据通常的技术，在红外LED元件1的情况下，能够将在基板3内流动的路径长设定为几μm以上、几十μm以下的范围内。

即，在图14所示的红外LED元件1的情况下，与图16所示的红外LED元件50相比，基板3内的电阻相对于夹在第一电极22与第二电极21之间的内部电阻整体的比率显著较小。结果，即使与红外LED元件50的情况相比进一步使基板3内的掺杂剂浓度下降，也能够抑制发光时的输入电压的上升。即，根据红外LED元件1，由于能够不导致输入电压的大幅的上升而使基板3内的掺杂剂浓度相比红外LED元件50进一步降低，所以与红外LED元件50的情况相比能够进一步抑制基板3内的光吸收量。

<<其他构造>>

以下，对第三实施方式的红外LED元件1的其他构造进行说明。

<1>如图18所示，第一电极22也可以形成为，达到从基板3的面向深度方向(－Z方向)刻入的位置(区域22a)。该构造通过在上述步骤SB4(参照图15C)中将基板3的一部分蚀刻来实现。

<2>如图19所示，也可以将第一电极22关于－Z方向形成到达到第一半导体层11的位置，使其不与基板3接触。该构造通过在上述步骤SB4(参照图15C)中在第一半导体层11露出的时点停止蚀刻来实现。

在图19所示的红外LED元件1的情况下，由第一电极22、第一半导体层11、活性层12、第二半导体层(13、14)及第二电极21形成电流路径。因此，为了使活性层12发光，并不一定需要使电流流到基板3内。由此，基板3可以做成无掺杂的InP。通过将基板3设为无掺杂，能得到进一步抑制基板3内的光吸收的效果。

另外，从为了发光而并不一定需要使电流流到基板3内的观点，也可以在基板3中掺杂导电型与第一半导体层11不同的掺杂剂(这里是p型)。

<3>如图20所示，也可以对于基板3的取出面侧的面(这里是－Z侧的面)形成凹凸部3d。通过形成该凹凸部3d，从活性层12向－Z方向行进的红外光L1被基板3的表面反射的光量被降低，能提高光取出效率。

凹凸部3d优选的是构成为，使高低差的最大值为发光波长的0.5倍以上，凸彼此及凹彼此的间隔为发光波长的0.7倍以上。作为一例，凹凸部3d的高低差的最大值优选为0.5μm以上、3.0μm以下，更优选为0.8μm以上、2.0μm以下。此外，凸彼此及凹彼此的间隔即凹凸部3d的间距优选为0.8μm以上、4.0μm以下，更优选为1.4μm以上、3.0μm以下。

该凹凸部3d例如在步骤SB8以后通过对于包括盐酸的酸性的蚀刻液浸渍处理而形成。

另外，也可以如图21所示，通过在基板3上设置倾斜面3e来提高光取出效率。

<4>如图22所示，也可以将第二电极21形成为部分电极。更详细地讲，也可以将第二电极21在关于与XY平面平行的方向离开的位置形成多个。进而，在此情况下，也可以在包括离开而形成的多个第二电极21的周围的区域中形成反射层25。反射层25只要是对于1000nm以上、小于1800nm的红外光呈现较高的反射率的材料即可，例如由Ag、Ag合金、Au、Al等材料构成。这些材料都与第一电极22的材料相比对于红外光的反射率较高。另外，反射层25对于红外光的反射率优选为50％以上，更优选为70％以上。

在制造图22所示的红外LED元件1时，在上述步骤SB3的执行时，只要分别形成被布图的第二电极21及反射层25即可。例如在将第二电极21布图而形成多个开口区域后，通过使用真空蒸镀装置将反射层25的形成材料成膜而形成。

此外，如图23所示，也可以在离开而形成的多个第二电极21的周围形成电介体层26，在电介体层26及第二电极21的上层形成反射层25。电介体层26只要是折射率比第二半导体层14低的材料即可，例如由SiO₂、SiN、Al₂O₃、ITO、ZnO等材料构成。这些材料由于都呈现比InP的折射率小0.2以上的折射率，所以实现了在第二半导体层14与电介体层26的界面容易产生反射的折射率差。此外，关于穿过了电介体层26的红外光L1，也能够由反射层25反射而向光取出面侧引导。

在制造图23所示的红外LED元件1时，只要在上述步骤SB3的执行时分别形成被布图的第一电极22、被布图的电介体层26及反射层25即可。

<5>如图24所示，也可以将第一电极22在与XY平面平行的方向上形成多个。在此情况下，红外LED元件1具有以相对于各第一电极22接触的方式形成的焊盘电极24。

在制造图24所示的红外LED元件1的情况下，在步骤SB4(参照图15C)中，通过将半导体层10蚀刻以使第一半导体层11在沿与XY平面平行的方向离开的多个部位露出来实现。另外，在图24所示的红外LED元件1的情况下，在形成有第二电极21的区域中将半导体层10蚀刻以使第一半导体层11露出后，形成绝缘层32以将蚀刻槽的内侧壁覆盖。然后，以插入到该绝缘层32的内侧的方式形成第一电极22。在此情况下，第一电极22和第二电极21也被形成在关于与基板3的面(XY平面)平行的方向电分离的位置。

<6>也可以通过将上述的各其他构造中记载的结构适当组合，来实现红外LED元件1。

[第四实施方式]

对于有关本发明的红外LED元件的第四实施方式的结构，以与第三实施方式不同之处为中心进行说明。

<<构造>>

图25是将本实施方式的红外LED元件的构造仿照图14而示意地表示的剖视图。图25所示的红外LED元件1与第一实施方式的红外LED元件1相比，具备支承基板40及接合层(45、46)这一点不同。

支承基板40由导电性的材料构成，例如由Si、InP、Ge、GaAs、SiC或CuW构成。从排热性及制造成本的观点，优选为Si。支承基板40的厚度(有关Z方向的长度)没有被特别限定，例如为50μm以上、500μm以下，优选为100μm以上、300μm以下。

接合层(45、46)由低熔点的钎焊材料构成，例如由Au、Au－Zn、Au－Sn、Au－In、Au－Cu－Sn、Cu－Sn、Pd－Sn、Sn等构成。如后述那样，该接合层(45、46)被用于将在上表面上形成有半导体层10的基板3与支承基板40贴合。

在本实施方式的红外LED元件1中，也通过将基板3的掺杂剂浓度设为小于3×10¹⁸/cm³的较低的值，能够不导致输入电压的大幅的上升而抑制基板3内的光吸收，提高光取出效率。

<<制造方法>>

参照图26A～图26J的各图对本实施方式的红外LED元件1的制造方法的一例进行说明。图26A～图26J都是制造工艺内的一工序的剖视图。

(步骤SB1、SB2)

与第三实施方式同样，执行步骤SB1及SB2，得到在基板3的面上形成半导体层10而成的外延晶片(参照图26A)。基板3的掺杂剂浓度以小于3×10¹⁸/cm³进行设定。

(步骤SB3)

与第三实施方式同样，通过执行步骤SB3，如图26B所示，在第二半导体层14的上表面上形成第二电极21。在图26B的例子中，在沿与基板3的面(XY平面：参照图25)平行的方向离开的多个部位形成第二电极21。

另外，在图26B所示的例子中，对于一部分的第二电极21，为了确保在之后的工序中形成焊盘电极23的区域，关于与基板3的面(XY平面)平行的方向形成为较宽的宽度。

(步骤SB11)

如图26C所示，对半导体层10的一部分施以蚀刻，以使第一半导体层11的一部分露出。具体而言，在将包括形成有第二电极21的区域的非蚀刻区域通过用光刻法布图的抗蚀剂掩蔽的状态下，用溴和甲醇的混合液进行湿式蚀刻处理。由此，将位于没有被掩蔽的区域内的第二半导体层(13、14)、活性层12及第一半导体层11的一部分除去。

(步骤SB12)

如图26D所示，在被进行蚀刻后的层的表面整体上，通过等离子CVD法形成例如由SiO₂构成的绝缘层33。

(步骤SB13)

如图26E所示，通过光刻法及湿式蚀刻法，使位于被离开配置的多个第二电极21夹着的区域中的绝缘层33的一部分区域开口，使基板3露出。

(步骤SB14)

如图26F所示，使用光刻法、真空蒸镀法及剥离法，形成例如由AuGe/Ni/Au构成的被布图的第一电极22，以使其与露出的基板3接触。然后，例如通过450℃、10分钟的加热处理，对第一电极22施以合金处理(退火处理)。

(步骤SB15)

如图26G所示，以将绝缘层33及第一电极22覆盖的方式，形成例如由Au－Sn构成的接合层45。

(步骤SB16)

如图26H所示，准备支承基板40，在其上表面上形成例如由Au－Sn构成的接合层46。另外，虽然没有图示，但也可以在支承基板40的面上形成接触用的金属层(例如Ti)，在其上层形成接合层46。

(步骤SB17)

如图26I所示，经由接合层(45、46)，将基板30和支承基板40例如在280℃的温度、1MPa的压力下进行贴合处理。通过该处理，将支承基板40上的接合层46和基板3上的接合层45熔融而一体化。

(步骤SB18)

如图26J所示，将基板3及半导体层10通过蚀刻除去，以使位于计划形成焊盘电极23(参照图25)的区域中的第二电极21露出。

(步骤SB19)

在步骤SB18中被露出的第二电极21的上层，使用光刻法、真空蒸镀法及剥离法，形成由Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等构成的焊盘电极23。此外，在支承基板40的背面侧(与基板3相反侧)的面上，使用真空蒸镀法，例如与焊盘电极23同样，形成由Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等构成的焊盘电极24。由此，成为图25所示的状态。

另外，在本实施方式的红外LED元件1中，也可以如参照图19上述的那样，形成为使第一电极22的前端达到第一半导体层11。此外，也可以如参照图20～图21上述的那样，在基板3的光取出面侧的面上形成凹凸部3d及倾斜面3e。

[其他实施方式(2)]

以下，对第二其他实施方式进行说明。

<1>在上述第三实施方式及第四实施方式中，也可以在红外LED元件1具备的基板3的侧面上形成凹凸部。

<2>在上述第三实施方式及第四实施方式中，对在作为p型包层的第二半导体层13的上表面形成作为p型接触层的第二半导体层14、在该第二半导体层14的面上形成第二电极21的情况进行了说明。但是，只要能对第二电极21取得接触，接触层的导电型也可以是n型。在此情况下，在第二半导体层13的上层，经由薄膜的n型触头形成第二电极21。

<3>在上述第三实施方式及第四实施方式中，假设第一导电型为n型，第二导电型为p型而进行了说明，但这些导电型也可以反转。即，在红外LED元件1中，位于距基板3较近侧的第一半导体层11为p型，比第一半导体层11距基板3远而取位的第二半导体层(13、14)为n型也可以。

标号说明

1：红外LED元件

3：基板

3a：(基板的)第一面

3b：(基板的)第二面

3d：凹凸部

3e：倾斜面

10：半导体层

11：第一半导体层

12：活性层

13：第二半导体层

14：第二半导体层

21：第二电极

22：第一电极

23：焊盘电极

24：焊盘电极

25：反射层

26：电介体层

28：钝化层

30：基板

31：切块片

32：绝缘层

33：绝缘层

34：银膏

35：管座

36：线

40：支承基板

41：凹凸部

42：凹凸部

45：接合层

46：接合层

50：红外LED元件

L1：红外光

Claims

1.一种红外LED元件，其特征在于，

具有：

基板，包含InP，第一导电型的掺杂剂浓度呈现小于3×10¹⁸/cm³；

第一半导体层，形成在上述基板的上层，呈现上述第一导电型；

活性层，形成在上述第一半导体层的上层；以及

第二半导体层，形成在上述活性层的上层，呈现与上述第一导电型不同的第二导电型；

主要的发光波长呈现1000nm以上、小于1800nm。

2.如权利要求1所述的红外LED元件，其特征在于，

具有：

第一电极，形成在上述基板的面中的与形成有上述第一半导体层的一侧相反侧的第一面的一部分区域中；

第二电极，形成在上述第二半导体层的上层；以及

反射层，在上述基板的上述第一面中，在没有形成上述第一电极的区域内或从上述区域在相对于上述基板离开的方向上离开的位置处形成，由对于由上述活性层生成的光的反射率比上述第一电极高的材料构成；

上述基板的上述第一导电型的掺杂剂浓度呈现1×10¹⁷/cm³以上、小于3×10¹⁸/cm³。

3.如权利要求2所述的红外LED元件，其特征在于，

上述第一半导体层与上述基板相比，掺杂剂的材料或掺杂剂浓度的至少一方不同。

4.如权利要求2或3所述的红外LED元件，其特征在于，

上述基板的掺杂剂包含Sn。

5.如权利要求2～4中任一项所述的红外LED元件，其特征在于，

上述第一半导体层的掺杂剂包含Si。

6.如权利要求2～5中任一项所述的红外LED元件，其特征在于，

上述反射层形成在上述基板的上述第一面中的没有形成上述第一电极的区域内。

7.如权利要求2～5中任一项所述的红外LED元件，其特征在于，

上述反射层形成在上述基板的上述第一面中的、从没有形成上述第一电极的区域向相对于上述基板离开的方向离开的位置处；

在上述基板的上述第一面中的没有形成上述第一电极的区域内，具有由折射率比上述基板小0.2以上的材料构成的电介体层。

8.如权利要求7所述的红外LED元件，其特征在于，

上述电介体层包含在由SiO₂、SiN、Al₂O₃、ZnO及ITO构成的组中所包括的1种以上的材料。

9.如权利要求2～8中任一项所述的红外LED元件，其特征在于，

上述反射层包含在由Ag、Ag合金、Au及Al构成的组中所包括的1种以上的材料。

10.如权利要求1所述的红外LED元件，其特征在于，

具有：

第一电极，从上述基板的面中的作为形成有上述活性层的一侧的面的第一面的上方延伸而形成，以使其与上述第一半导体层或上述基板接触；以及

第二电极，在作为上述基板的上述第一面的上方、相对于上述第一电极在与上述基板的面平行的方向上电分离的位置处形成，与上述第二半导体层电连接。

11.如权利要求10所述的红外LED元件，其特征在于，

上述基板的掺杂剂浓度小于1×10¹⁷/cm³。

12.如权利要求10或11所述的红外LED元件，其特征在于，

上述第一电极被形成为，将上述第二半导体层及上述活性层贯通而达到上述第一半导体层；

上述基板为无掺杂。

13.如权利要求10或11所述的红外LED元件，其特征在于，

上述第一导电型是n型；

上述第二导电型是p型；

上述基板的掺杂剂包含从由Sn、Si、S、Ge、Se及Te构成的组中所包括的1种以上的材料。

14.如权利要求10～13中任一项所述的红外LED元件，其特征在于，

上述第二电极与上述第二半导体层的一部分的面接触而形成。

15.如权利要求14所述的红外LED元件，其特征在于，

在上述第二半导体层的面中的没有形成上述第二电极的区域内，具有由对于由上述活性层生成的光的反射率比上述第二电极高的材料构成的反射层。

16.如权利要求15所述的红外LED元件，其特征在于，

上述反射层包含从由Ag、Ag合金、Au及Al构成的组中所包括的1种以上的材料。

17.如权利要求14所述的红外LED元件，其特征在于，

在上述第二半导体层的面中的没有形成上述第二电极的区域内，具有由折射率比上述第二半导体层小0.2以上的材料构成的电介体层。

18.如权利要求17所述的红外LED元件，其特征在于，

上述电介体层包含从由SiO₂、SiN、Al₂O₃、ZnO及ITO构成的组中所包括的1种以上的材料。