JP2001068734A

JP2001068734A - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子

Info

Publication number: JP2001068734A
Application number: JP23801199A
Authority: JP
Inventors: Takashi Udagawa; 隆宇田川
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-16
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JP4306041B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金属性薄膜層を介して酸化物窓層を備えたＩＩ
Ｉ族窒化物半導体発光素子において、発光の外部への取
り出し効率を向上させる。【解決手段】発光の取出し方向に在る電極直下の領域を
金属性薄膜層の非形成領域として、同領域に於いて酸化
物結晶層とＩＩＩ族窒化物半導体層とを直接、接触させ
る構成として電流阻止機能を果たす接合を形成する。特
に、接触させる酸化物結晶層を、酸化亜鉛層を含む層と
し、併せて、発光層から出射される紫外帯光を吸収でき
る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】外部へ発光の取り出し方向に
酸化物結晶層を具備するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の青色帯或いは緑色帯の発光を呈す
る発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード
（ＬＤ）は、有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
によりサファイア（α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶）基板上にエピ
タキシャル成長されたＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を備
えた積層構造体を母体としてもっぱら構成されている
（例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏ
ｌ．３４、Ｐａｒｔ２、Ｎｏ．１０Ｂ（１９９５）、
Ｌ１３３２〜Ｌ１３３５頁参照）。α−アルミナ単結晶
（サファイア）に代替して、炭化珪素（ＳｉＣ）を基板
とした窒化ガリウム（ＧａＮ）系エピタキシャル構造体
からＬＤを構成する従来技術例もある（「応用物理」、
第６８巻、第７号（１９９９）、７９７〜８００頁参
照）。

【０００３】また、珪素（Ｓｉ）単結晶を基板とし、分
子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法で成膜した窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）を含む積層構造体から青色ＬＥＤを構
成する例も知られている（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔ
ｔ．，Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．２３（１９９７）、１９８
６〜１９８７頁参照）。此処で云うＩＩＩ族窒化物半導
体とは、窒素（元素記号：Ｎ）をＶ族構成元素として含
む、一般式Ａｌ_XＧａ_YＩｎ_ZＮ（０≦Ｘ、Ｙ、Ｚ≦１、
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）、または、一般式Ａｌ_XＧａ_YＩｎ_ZＮ
_1-QＭ_Q（０≦Ｘ、Ｙ、Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１、記号Ｍ
は窒素以外の第Ｖ族元素であり、０≦Ｑ＜１）で表記さ
れるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である。

【０００４】ＬＥＤ或いはＬＤ等のＩＩＩ族窒化物半導
体発光素子に於いて、窒化ガリウム・インジウム（Ｇａ
_XＩｎ_1-XＮ：０≦Ｘ≦１）は、短波長可視光を放射する
に適する禁止帯幅を有するが故に、ＩＩＩ族窒化物半導
体発光素子の発光層として活用されている（特公昭５５
−３８３４号参照）。また、これらの発光素子の発光部
は、高強度の短波長可視光を獲得する目的で、ｐｎ接合
型のダブルヘテロ（略称：ＤＨ）構造から構成されてい
るのが一般的である（例えば、上記のＪｐｎ．Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．、Ｖｏｌ．３４（１９９５）参照）。
更に、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を安定し
て獲得するために、インジウム組成（＝１−Ｘ）を相違
する複数の相（ｐｈａｓｅ）からなる多相（ｍｕｌｔｉ
−ｐｈａｓｅ）構造からなるＧａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦
１）から発光層を構成して、高輝度のＩＩＩ族窒化物半
導体発光素子を得る技術も開示されている（アメリカ合
衆国特許ＵＳ−５，８８６，３６７号参照）。

【０００５】この他、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発
光素子を得るべく、発光層から放射される発光を外部に
取り出す方向に在るＩＩＩ族窒化物半導体成長層上に、
発光を透過できる透明導電膜を窓（ウィンドウ）層とし
て配置する手段も成されている。例えば、アメリカ合衆
国特許ＵＳ−５，８８９，２９５号の発明では、ｐ形Ｇ
ａＮからなるコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）層を介在さ
せてアルミニウム（Ａｌ）が添加された酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）層を窓層として配置する技術が開示されている。

【０００６】ＺｎＯとは異なる他の透明酸化物層をウィ
ンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）層として設けたＩＩＩ族窒化物
半導体発光素子も開示されている。例えば、特開昭５３
−１１４３９号の発明では、Ｓｉ基板上に形成されたｎ
形ＧａＮ層上に酸化インジウム・錫（略称：ＩＴＯ）単
層からなる透明導電膜が配置されている。この透明導電
膜の配置により、効率的に発光層からの発光を外部へ取
り出す構成としている。また、ｐ形不純物を添加したＧ
ａＮ系コンタクト層上へ直接、ＩＴＯ単層からなる透明
電極を接合させ、その透明電極上に金（Ａｕ）とニッケ
ル（Ｎｉ）との重層構造からなる電極を設ける構成が開
示されている（特許第２６６１００９号参照）。最近で
は、ｐ形のＧａＮ障壁（クラッド）層表面上に直接、Ｉ
ＴＯ単層膜を接合させて高輝度の青色ＩＩＩ族窒化物半
導体ＬＥＤを構成する技術が報告されている（Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（２６）（１９９
９）、３９３０〜３９３２頁参照）。

【０００７】しかしながら、ｐ形ＧａＮ層とＩＴＯ膜と
を直接、接合させた構成では、ＬＥＤの順方向電圧（所
謂、Ｖｆであって、一般には、２０ｍＡの順方向電流が
通流される際の電圧を指す。）が増加してしまう不都合
があるとされる（上記のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，７４（２６）（１９９９）参照）。例えば、ｐ形
ＧａＮクラッド層上にＮｉ膜を介して設けられる金属電
極を具備したＬＥＤのＶｆが約３ボルト（Ｖ）から４Ｖ
であるのに対して、これより約２Ｖ〜３Ｖ程度高いもの
となっている。

【０００８】発光の取り出し方向に配置されたＩＩＩ族
窒化物半導体結晶層の表面上に直接、ＩＴＯ層を接合さ
せた場合に於ける上記のＶｆの増加を抑制する技術も開
示されている（特開平９−１２９９１９号公報明細書参
照）。特開平９−１２９９１９号には、ｐ形ＩＩＩ族窒
化物半導体結晶層の表面上に、透光性の金属性薄膜層を
介して、透明酸化物層を積層させて構成した電極を具備
するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が開示されている。
この従来技術に於いて利用されている金属性薄膜層は、
Ｎｉ、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム
（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）及
びイリジウム（Ｉｒ）またはその合金から構成されるも
のとなっている。また、透明酸化物層は、亜鉛（Ｚ
ｎ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、マグネシウム
（Ｍｇ）を含む酸化物から構成されるものとなってい
る。例えば、Ｎｉと酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）との積
層構成によりＶｆを３．５ＶとするＬＥＤが得られてい
る。

【０００９】更に、上記の金属性薄膜層は、発光の透光
性（発光を透過できるという意味であって、必ずしも無
色透明を意味するのではないとされる（特開平９−１２
９９１９号公報明細書参照））を増すために好ましくは
５００オングストローム以下、更には、２００オングス
トローム以下とするのが好ましいとされている。例え
ば、パラジウム膜（厚さ２０オングストローム）とＩＴ
Ｏ（厚さ５００オングストローム）との重層構成からな
る電極に依れば、従来のＮｉとＡｕとを含む透光性電極
を有するＬＥＤよりも約３０％高い発光出力のＬＥＤが
得られるとされる（上記の特開平９−１２９９１９号参
照）。一方では、例えば、ニッケルからなる単体金属膜
ではなく、酸化ニッケル（ＮｉＯ）を利用すれば、より
透光性に優れる電極がもたらされるとされる（特許第２
９１６４２４号参照）。

【００１０】透明酸化物層を電極、または電極形成層、
或いは透明窓層の何れとして備えたＩＩＩ族窒化物半導
体発光素子にあっても、個別チップ（ｃｈｉｐ）をステ
ム等の支持体にマウント固定し、樹脂で封止してランプ
（ｌａｍｐ）の体を成して提供される。封止するための
材料としては、エポキシ樹脂が一般的である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】金属性薄膜層を介して
透明酸化物層を重層させ、その上にｐ形電極を備えてな
る、従来のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、金
属性薄膜層は、最表層として形成されたｐ形ＩＩＩ族窒
化物半導体成長層の略全面に敷設されるものとなってい
る（上記の特開平９−１２９９１９号参照）。従来で
は、このＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の表面全面に設け
た金属被膜に接触させてｐ形台座（パッド）電極が設け
られている。金属性薄膜層は、電気良導体に他ならず、
従って、ｐ形台座電極から供給される素子駆動用電流
は、金属性薄膜層が敷設されたＩＩＩ族化合物半導体結
晶層の略全面に拡散される。しいては、台座電極直下の
領域に在る発光層に拡散されることとなる。

【００１２】ところが、台座電極は、通常は結線（ボン
ディング）時の衝撃に耐えるべく、一般には１μｍ程度
或いはそれを越える厚膜の材料から構成されることとな
っている。従って、従来では、台座電極は透光性を一般
に保有していない（上記の特開平９−１２９９１９号参
照）。これより、台座電極の直下の領域に於ける発光は
台座電極に遮蔽され、外部に殆ど取り出すことができな
い。このため、台座電極の直下領域に流入する素子駆動
用電流は、発光出力の向上を殆どもたらさず、単に浪費
されるに過ぎなくなる。

【００１３】また、透明酸化物層の下層として金属性薄
膜層を敷設する構成では、その金属性薄膜層が上層の酸
化物と渾然一体となって合金化し、透光性を増すとされ
る（特開平９−１２９９１９号参照）。とは云え、所
詮、金属性薄膜層であり、発光層から放射される発光の
吸収は余儀なくされる。これでは、透明酸化物層とＩＩ
Ｉ族窒化物半導体層とのオーミック接触性を改善するの
に効果はあるとされながらも、外部への発光の取り出し
効率を向上させるのには不都合である。

【００１４】ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子から放射さ
れる発光は、一般に近紫外領域にも達する短波長光であ
る。また、青色あるいは緑色の発光を呈するＬＥＤにあ
っては、紫外帯域に副次的な発光を伴うのが一般的とな
っている。この副次的な発光の強度も、主たる発光の強
度が増大するにつれ増加する。ＬＥＤを封止するのに一
般的に利用されるエポキシ樹脂は紫外線を吸収して経時
的に失透し、発光の透過度が低下する問題がある。従っ
て、上記の如く透明酸化物材料を利用して発光の外部出
力を増加させたところで、逆にそれを封止する樹脂材料
の失透を招き、ランプ状態での発光出力の経時的な劣化
を助長する不都合を来している。

【００１５】発光出力に優れるＩＩＩ族窒化物半導体発
光素子を得るのに根本的に優位となる一手段は、発光が
遮蔽されて外部へ取り出せない台座電極領域の外周囲に
在る発光を外部へ取り出すのに容易な、所謂、外部に開
放された発光面（開放発光面）領域に優先的に素子動作
電流を流通させることである。

【００１６】また、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体
発光素子を得るのに別の有効な手段は、透明電極として
機能する透明酸化物層とＩＩＩ族窒化物半導体結晶層と
の間に良好なオーミック接触性を発現させ、尚且つ、発
光の透光性に優れる材料を上記の従来の金属性薄膜層に
代替して利用することにある。

【００１７】また、高発光出力を発揮しつつ、且つ副次
的に発生する紫外線に因る封止樹脂の劣化を抑制するの
に有効である一手段は、透明窓層としても機能する透明
酸化物層を、紫外線を吸収する作用を発揮できるよう構
成することである。

【００１８】本発明の目的は、開放発光面での電流密度
を高密度とすることができ、且つ、透明窓層としても好
適な酸化物結晶層との良好なオーミック接触性が顕現で
き、尚且つ、封止樹脂の劣化を誘引する紫外帯領域の副
次的な発光を吸収できる構成からなる酸化物結晶電極の
重層構成を提示することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意努力検討した結果、本発明に到達し
た。即ち、本発明は、［１］ＩＩＩ族窒化物半導体発光
層上に、ｎ形またはｐ形のＩＩＩ族窒化物半導体結晶
層、金属性薄膜層、酸化物結晶層、および金属台座電極
を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子において、金属
台座電極が酸化物結晶層に接して設けられ、金属性薄膜
層が金属台座電極の下部を除いた領域に形成されている
ことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［２］金属性薄膜層の非形成領域の平面形状と、金属台
座電極の底面形状とが、相似形状であることを特徴とす
る［１］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［３］金属性薄膜層の非形成領域の平面積（Ｓ₁）と、
金属台座電極の底面積（Ｓ₂）とが、０．７×Ｓ₂≦Ｓ₁
≦１．２×Ｓ₂で表される関係にあることを特徴とする
［１］または［２］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光
素子、［４］金属性薄膜層が、遷移金属の酸化物から構
成されていることを特徴とする［１］〜［３］の何れか
１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、［５］金
属性薄膜層が、酸化ニッケルから構成され、層厚が２ｎ
ｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする［１］〜［４］の
何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［６］酸化物結晶層が、複数の酸化物層を積層させた重
層構造体から構成されていることを特徴とする［１］〜
［５］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光
素子、［７］酸化物結晶層が、ＩＩＩ族元素が添加され
た酸化亜鉛層を含むことを特徴とする［１］〜［６］の
何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［８］ＩＩＩ族元素が添加された酸化亜鉛層が、ＩＩＩ
族窒化物半導体結晶層および金属性薄膜層に接している
ことを特徴とする［７］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体
発光素子、［９］ＩＩＩ族窒化物半導体発光層が、イン
ジウム濃度を相違する複数の相からなる多相構造のＩＩ
Ｉ族窒化物半導体からなることを特徴とする［１］〜
［８］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光
素子、［１０］ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の禁止帯幅
が、多層構造の発光層の、主体相の禁止帯幅以上である
ことを特徴とする［９］に記載のＩＩＩ族窒化合物半導
体発光素子、に関する。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明のＬＥＤは、ＩＩＩ族窒化
物半導体発光層上に、ｎ形またはｐ形のＩＩＩ族窒化物
半導体結晶層、金属性薄膜層、酸化物結晶層、および金
属台座電極を有する構造からなる。

【００２１】図１は、本発明の請求項１に記載の発明に
係わる第１の実施形態を説明するためのＩＩＩ族窒化物
半導体ＬＥＤ１０の平面模式図である。また、図２は図
１のＬＥＤ１０の破線Ａ−Ａ’に沿った断面の模式図で
ある。本実施形態に於ける積層構成上の特徴は、金属性
薄膜層１０６を、ＬＥＤ１０を構成する一つのＩＩＩ族
窒化物半導体結晶層１０５の略全面に一様に設けていな
いことにある。本実施形態では、金属性薄膜層１０６
は、その上方に設ける台座電極１０８の射影領域１０９
の外周囲領域１０９ａに限り設ける。酸化物結晶層１０
７とＩＩＩ族窒化物半導体層１０５との接合構成から特
徴を述べれば、金属性薄膜層１０６の非形成領域である
台座電極１０８の射影領域１０９では、酸化物結晶層１
０７が直接、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５に接合して
いる。射影領域１０９の外周囲領域１０９ａでは、ＩＩ
Ｉ族窒化物半導体層１０５に直接、接合するのは金属性
薄膜層１０６であり、その金属性薄膜層１０６を介して
酸化物結晶層１０７が敷設される構成となっている。

【００２２】ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と酸化物結
晶層１０７とは良好なオーミック（Ｏｈｍｉｃ）接触性
を呈さない。このため、台座電極１０８の射影領域１０
９に於いて、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と酸化物結
晶層１０７とを直接、接合させる構成とすれば、同領域
１０９を高抵抗領域となすことができる。従って、台座
電極１０８から供給されるＬＥＤ１０を駆動させるため
の動作電流を射影領域１０９、即ち、発光の遮蔽領域の
直下に在る発光層１０４の一部の領域へ短絡的に流通す
るのを阻害できる効果が発揮される。一方、流通が阻害
された動作電流は、水平（横）方向へと通流し、射影領
域１０９の外周囲領域１０９ａに設けた良導性の金属性
薄膜層１０６を介して射影領域１０９以外の発光層１０
４の略全面に一様に流通される。即ち、金属性薄膜層１
０６の非形成領域１０９に於ける酸化物結晶層１０７と
ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５接合は、発光の遮蔽領域
１０９への素子動作電流の流通を阻止する電流阻止作用
を発現する。

【００２３】特に、図１を利用して説明すると、金属性
薄膜層１０６の非形成領域１０９と台座電極１０８の酸
化物結晶層１０７と接触する底面の形状とは、略相似形
とするのが望ましい。例えば、台座電極１０８の底部の
形状が正方形であれば、非形成領域１０９も正方形と相
似とし、且つ中心を一致させるのが好ましい。

【００２４】電流阻止作用を発揮させる平面積を大とす
れば、それだけ発光の開放面積は減少する。これは、発
光の高出力化には不都合である。電流阻止作用を発揮さ
せる平面積を逆に小、即ち、射影領域１０９に於いて金
属性薄膜層１０６の非形成領域１０９を徒に縮小する
と、発光の遮蔽領域１０９内で浪費される素子動作電流
が増してしまう。これはまた、高出力の発光を得るのに
不利な状況となる。従って、本発明の請求項３に記載の
発明に係わる第３の実施形態では、ＩＩＩ族窒化物半導
体層１０５の表面層に於いて、金属性薄膜層１０６の非
形成領域１０９の平面積（Ｓ₁）を台座電極１０８の底
面積（Ｓ₂）に関係させて規定する。即ち、Ｓ₁は、好ま
しくは、関係式０．７×Ｓ₂≦Ｓ₁≦１．２×Ｓ₂を満足
する様に設定する。

【００２５】本発明の請求項４に記載の発明に係わる第
４の実施形態では、図１及び図２を基に説明すると、非
形成領域１０９の外周囲に在るＩＩＩ族窒化物半導体層
１０５の表面を被覆する金属性薄膜層１０６を従来の如
く単に金属性薄膜層から構成するのではなく、特に、酸
化ニッケル（ＮｉＯ：正確にはＮｉＯ_Xであって酸素組
成比（＝Ｘ）は１に近い。）から構成する。他の金属の
酸化物である、例えば、酸化アンチモン（Ｓｂ₂Ｏ₅）や
酸化セリウム（ＣｅＯ）、酸化クロム（ＣｒＯなど）、
酸化マンガン（ＭｎＯなど）、酸化チタン（ＴｉＯな
ど）、酸化コバルト（ＣｏＯなど）などの遷移金属の酸
化物類からも構成できるが、酸化ニッケルがＩＩＩ族窒
化物半導体層１０５と酸化物結晶層１０７とのオーミッ
ク接触性を確保する上で、また、発光層１０４からの発
光の外部への透過性の観点から最適である。

【００２６】ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面の、
非形成領域１０９以外の領域に限定して酸化ニッケル被
膜を設けるには、例えば、先ず、高周波スパッタリング
法に依りＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面全体に酸
化ニッケルを被着させ、次に、公知のフォトリソグラフ
技法を利用して、非形成領域１０９とする領域に在るＮ
ｉＯ被膜を無機酸などで除去する手段に依る。または、
非形成領域１０９に予め、フォトレジスト材料或いは酸
化物若しくは窒化物からなるマスク（ｍａｓｋ）材を設
けておき、その後、酸化ニッケルを被着させ、然る後、
リフト−オフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）法に依りマスク材を
含めて除去する手法もある。酸化ニッケルからなる金属
性薄膜層１０６の層厚が５ｎｍ未満であると、ＩＩＩ族
窒化物半導体層１０５の非形成領域１０９以外の領域を
均等に一様に被覆するには至らず、従って、発光開放面
の略全域に於いて酸化物結晶層１０７との均一なオーミ
ック接触性が充分に帰結できない。反対に、３０ｎｍを
越える厚さとすると透光性が劣るものとなる。例えば、
波長４５０ｎｍの発光に対する透過率は８０％未満とな
り不都合である。従って、何れの手法にしても、ＩＩＩ
族窒化物半導体層１０５表面上に設ける酸化ニッケル膜
１０６の層厚は、本発明の請求項５に記載の如く、好ま
しくは２ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする。

【００２７】本発明の請求項６の発明に係わる第６の実
施形態を、図２を利用して説明すると、ＩＩＩ族窒化物
半導体層１０５上の金属性薄膜層１０６を介して設ける
酸化物結晶層１０７を、複数の酸化物結晶層を積層させ
た重層構造から構成する。例えば、ＺｎＯ層上にＩＴＯ
層を重層させた構造とする。重層構造を構成する酸化物
結晶層１０７は、何れも発光層１０４からの発光を透過
するのに都合の良い禁止帯幅を有するのが好ましい。ま
た、伝導形を同一とする酸化物結晶層を重層させること
とする。ｐ形酸化物結晶層とｎ形酸化物結晶層との重層
により、重層構造内に素子動作電流の流通を阻害するｐ
ｎ接合が形成されるのを回避するためである。更に、よ
り上層の酸化物結晶層を、その下層の酸化物結晶層より
も屈折率をより小とする材料から構成すると、外部へ発
光をより効率的に取り出すのに好都合となる窓層が構成
できる。酸化物結晶層１０７は金属台座電極１０８から
供給される素子動作電流を水平（横）方向に拡散する作
用を担う機能層であるから、約５×１０^-3Ω・ｃｍ以下
の低い抵抗率の酸化物結晶層から構成するのが望まし
い。重層構造をなす各酸化物結晶層の層厚は各々、金属
性薄膜層１０６の表面を均一に一様に被覆するのに足る
大凡５ｎｍ以上で、表面の平滑性が維持される約１μｍ
以下とするのが好適である。酸化物結晶層１０７上に、
二酸化珪素（ＳｉＯ₂）或いは窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等
からなる保護膜を冠すれば、長期間に亘り、酸化物結晶
層の組成変動を抑制することができる。

【００２８】特に、本発明の請求項７に記載の第７の実
施形態に記す如く、酸化物結晶層を、ＩＩＩ族元素が添
加された酸化亜鉛層を含む重層構造から構成するのが好
ましい。ＩＩＩ族元素を添加することに依り、特に、低
抵抗率の酸化亜鉛層が得られるからである。添加するに
適するＩＩＩ族元素には、アルミニウム（Ａｌ）、ガリ
ウム（Ｇａ）、及びインジウム（Ｉｎ）などがある。ま
た、酸化亜鉛は室温での禁止帯幅を約３．３４ｅＶとす
るワイドバンドギャップ（ｗｉｄｅｂａｎｄ−ｇａ
ｐ）のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるため、紫外光を
吸収する作用を有する。このため、酸化亜鉛層を酸化物
結晶層の一構成層として配置しておけば、青色帯から緑
色帯の発光を透過しつつ、副次的に発生する紫外光が吸
収されるため、封止樹脂の経時的な劣化を防止できる効
果が上げられる。

【００２９】また、本願の請求項８に記載の発明の如
く、第８の実施形態では、酸化亜鉛層を、ＩＩＩ族窒化
物半導体結晶層と金属性薄膜層とに接触させて敷設す
る。図２を用いて説明すると、例えば、ＺｎＯとＩＴＯ
とを組み合わせて、重層構造の酸化物結晶層１０７を構
成するのに際し、単結晶或いは多結晶若しくは非晶質か
らなるＺｎＯ層を重層構造の酸化物結晶層１０７を構成
する下層として配置し、金属性薄膜層の非形成領域１０
９に於いてＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と接触する様
に配置させると台座電極１０８の直下から発光層１０４
への短絡的な流通を防止するのに好都合となる。ＺｎＯ
とＩＩＩ族窒化物半導体との接触抵抗により、通常約５
Ｖ或いは６Ｖ若しくはそれを越えた電位差を生ずる。即
ち、ＺｎＯを上記の非形成領域１０９に於いてＩＩＩ族
窒化物半導体層１０５と接触させる様に配置した重層構
造の酸化物結晶層からは、より効果的な電流阻止作用が
得られる。

【００３０】本発明の請求項９に記載の発明に係わる第
９の実施形態では、請求項１〜８の実施の形態に加え
て、金属性薄膜層を、インジウム組成を相違する複数の
相（ｐｈａｓｅ）からなる多相構造の発光層の、発光の
取り出し方向に配置したＩＩＩ族窒化物半導体結晶層上
に設ける構成とする。

【００３１】上記の如く、多相構造からなる発光層は、
高強度の発光を得るのに優位であることが本発明者に依
って明らかになった。従って、発光層を多相構造の含イ
ンジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体層から構成し、発光
の取り出し方向にあるＩＩＩ族窒化物半導体層に金属性
薄膜層を介して酸化物結晶層を設ける構成とすると、発
光出力が高いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るのに
優位となる。例えば、インジウム濃度を約５％とするＧ
ａ_0.95Ｉｎ_0.05Ｎからなる主体相と、平均的なインジウ
ム濃度を１６％とするＧａ_0.84Ｉｎ_0.16Ｎからなる従属
相とで構成される多相構造発光層上に設けたｐ形Ａｌ
_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層の表面に金属性薄膜層を介し
て酸化物結晶層を設ける手段がある。

【００３２】また、本願の請求項１０に記載の発明に係
わる第１０の実施形態では、金属性薄膜層を設けるＩＩ
Ｉ族窒化物半導体結晶層を、上記の多相構造の、主体相
以上の禁止帯幅を有するＩＩＩ族窒化物半導体結晶から
構成する。多相構造の含インジウムＩＩＩ族窒化合物半
導体結晶層、例えばＧａＩｎＮ結晶層を構成する主体相
は、従属相よりインジウム組成比を小とするのが常であ
る。Ｇａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦１）にあって、インジウ
ム組成比（＝１−Ｘ）が小である程、禁止帯幅は大であ
る（特公昭５５−３８３４号参照）。即ち、主体相は従
属相を越える禁止帯幅を有している。従って、発光の取
り出し方向に在る、本発明に係わる金属性薄膜層及び酸
化物結晶層を敷設する層を、主体相以上の禁止帯幅のＩ
ＩＩ族窒化物半導体層から構成すれば、外部への発光の
取り出し効率に優れるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が
提供できる。

【００３３】

【実施例】（実施例１）本実施例では、ｎ形の伝導を呈
する透明導電性ＩＴＯ層を備えた積層構造体２０ａから
青色ＬＥＤ２０を構成する例にして、本発明を詳細に説
明する。図３は本実施例に係わるＬＥＤ２０の断面模式
図である。

【００３４】積層構造体２０ａは、硼素（Ｂ）ドープｐ
形Ｓｉ単結晶基板２０１、閃亜鉛鉱型の立方晶リン化硼
素（ＢＰ）を主体としてなる多結晶の、ｐ形の第１の緩
衝層２０２ｂ及び緩衝層２０２ｂより高温で成膜された
立方晶ＢＰを主体としてなるｐ形の第２の緩衝層２０２
ａからなるｐ形緩衝層２０２、Ｍｇドープｐ形ＧａＮか
らなる下部クラッド層２０３、主体相Ｓをｎ形ＧａＮと
し、平均的なインジウム組成比を０．１とする窒化ガリ
ウム・インジウム混晶（Ｇａ_0.9Ｉｎ_0.1Ｎ）を従属相Ｔ
とする多相構造のｎ形発光層２０４、Ｓｉドープでｎ形
のＡｌ_0.9Ｇａ₀ _.1Ｎからなる上部クラッド層２０５、Ｓ
ｉドープｎ形ＧａＮからなるコンタクト層２０６から構
成した。

【００３５】第１及び第２の緩衝層２０２ａ、２０２ｂ
は、トリエチル硼素（（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｂ）を硼素源とし、
ホスフィン（ＰＨ₃）をリン（Ｐ）源とするＭＯＣＶＤ
法で成膜した。多結晶の第１の緩衝層２０２ｂは４２０
℃で成膜し、単結晶の第２の緩衝層２０２ａは、第１の
緩衝層２０２ｂの成膜を終了した後、ホスフィンを含む
雰囲気中で基板２０１の温度を１０５０℃に昇温して成
膜した。エピタキシャル構成層２０２〜２０５の各層
は、トリメチルガリウム（（ＣＨ₃）₃Ｇａ）／トリメチ
ルアルミニウム（（ＣＨ₃）₃Ａｌ）／トリメチルインジ
ウム（（ＣＨ₃）₃Ｉｎ）／アンモニア（ＮＨ₃）系減圧
ＭＯ−ＶＰＥ法により成長させた。珪素のドーピング源
として、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）を約１０体積ｐｐｍの濃
度で含むジシラン−水素混合ガスを利用した。Ｍｇのド
ーピング源には、ビス−シクロペンタジエニルＭｇ（ｂ
ｉｓ−（Ｃ₅Ｈ₅）₂Ｍｇ）を利用した。

【００３６】多相構造の発光層２０４の成膜温度は８９
０℃とし、他のＩＩＩ族窒化物半導体成長層２０３、２
０５の成膜温度は１０５０℃とした。発光層２０４の成
膜終了後、ｐ形クラッド層２０５の成膜温度へは、アン
モニア気流中で毎分約１５０℃の速度で昇温した。ｐ形
クラッド層２０５の成膜を終えた後、引き続き、同温度
でｐ形コンタクト層２０６を成膜した。積層構造体２０
ａの形成を終了した後、積層構造体２０ａの温度を１０
５０℃から９５０℃へ毎分約５０℃の速度で降温した。
更に、８００℃へ毎分約１５℃の速度で降温した。８０
０℃から室温近傍の温度への降温は自然冷却によった。
以上の昇温及び降温速度の採用により、多相構造の発光
層２０４を構成する従属相Ｔのインジウム組成、外形
状、並びに大きさの均一化を図った。

【００３７】第１の緩衝層２０２ｂの層厚（ｄ）は約２
０ｎｍとした。第２の緩衝層２０２ａの層厚は約２μｍ
とし、キャリア濃度（ｐ）は約２×１０¹⁸ｃｍ^-3とし
た。下部クラッド層２０３はｄ＝０．５μｍとし、ｐ＝
３×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。発光層２０４はｄ＝０．１μ
ｍとし、ｎ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。ｎ形クラッド層
２０５はｄ＝０．０５μｍとし、キャリア濃度（ｎ）＝
１×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。ｎ形コンタクト層２０６はｄ
＝０．１μｍとし、ｎ＝２×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。

【００３８】ＭＯＣＶＤ成長炉より積層構造体２０ａを
取り出した後、ｎ形コンタクト層２０６の表面全面に一
般的な真空蒸着法によりＮｉ薄膜を被着させた。Ｎｉ薄
膜２０７の層厚は約１３ｎｍとした。同一条件で別途、
ガラス基板上に真空蒸着したＮｉ薄膜（膜厚＝１３ｎ
ｍ）の波長４５０ｎｍの青色帯光についての透過率は約
８０％であった。次に、公知のフォトリソグラフィ（写
真食刻技術）を利用して、ｎ形台座電極２０９の射影領
域２０９ａに在るＮｉ薄膜２０７を、無機酸を用いて選
択的に除去した。Ｎｉ薄膜２０７を除去した領域の平面
形状は、ｎ形台座電極２０９の底面形状と相似の直径を
約１５０μｍとする円形とした（平面積は約７．１×１
０^-4ｃｍ²）。その後、Ｎｉ膜２０７のパターニング処
理に利用した有機レジスト材料を剥離した。

【００３９】その後、パターニングを施したＮｉ薄膜２
０７の表面上に一般的なスパッタリング法により、ｎ形
で透明なＩＴＯ層２０８を冠した。スパッタリング時の
圧力は約１×１０^-3トール（Ｔｏｒｒ）とし、印可した
高周波電力は約１５０Ｗとした。ＩＴＯ層２０８の層厚
は約０．１５μｍとした。同層２０８の抵抗率は約１×
１０^-3Ω・ｃｍとなった。これより、Ｎｉ薄膜２０７の
非形成領域２０７ａに於いてＩＴＯ層２０８がｎ形コン
タクト層２０６と直接、接合をなす構成とした。

【００４０】Ｎｉ薄膜２０７が選択的に除去されて、Ｉ
ＴＯ層２０８とｎ形コンタクト層２０６とが直接、接合
を形成している領域の上方には、ｎ形台座電極２０９を
設けた。ＩＴＯ層２０８に接するｎ形台座電極２０９の
底面形状は、直径を約１４０μｍとする円形とした（底
面積は約６．２×１０^-4ｃｍ²）。即ち、ｎ形台座電極
２０９の底面積に対する、上記のＮｉ薄膜２０７を剥離
した平面積の比率は約１．１５倍とした。ｎ形台座電極
２０９は、下層部２０９−１をチタン（Ｔｉ）とし、上
層部２０９−２をＡｌとする重層構造から構成した。

【００４１】一方、ｐ形のオーミック電極２１０は、基
板２０１にｐ形導電性のＳｉ単結晶を利用していること
から、Ｓｉ基板２０１の裏面側の全面にＡｌ膜を被着さ
せて形成した。ｐ形オーミック電極２１０の層厚は約１
μｍとした。次に、一辺を約３００μｍとするチップに
分割し、個別のＬＥＤ２０となした。ｎ形台座電極２０
９及びｐ形オーミック電極２１０間に約３．２Ｖの電圧
を印可して２０ミリアンペア（ｍＡ）の順方向電流を通
流したところ、透明導電性ＩＴＯ層２０８の略全面から
ほぼ均一な強度をもって、青色光が放射された。分光器
により測定された発光波長は約４４５ｎｍであった。ま
た、発光スペクトルの半値幅は約２８ｎｍであり、単色
性に優れる発光が得られた。チップ状態での発光強度は
約２２マイクロワット（μＷ）に到達した。

【００４２】（実施例２）本実施例では、酸化亜鉛層を
含む重層構造の透明導電性酸化物結晶層を備えたＬＥＤ
３０を構成する例にして本発明を説明する。図４は本実
施例に係わるＬＥＤ３０の断面模式図である。

【００４３】ＬＥＤ３０用途の積層構造体３０ａは、
（０００１）サファイア基板３０１、ＧａＮ低温緩衝層
３０２、Ｓｉドープｎ形ＧａＮからなるｎ形クラッド層
３０３、主体相Ｓをｎ形Ｇａ_0.95Ｉｎ_0.05Ｎとし、平均
的なインジウム組成比を０．１５とする窒化ガリウム・
インジウム混晶（Ｇａ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎ）を従属相Ｔとす
る多相構造のｎ形発光層３０４、Ｍｇドープｐ形Ａｌ
_0.15Ｇａ_0.85Ｎからなるｐ形クラッド層３０５、及びＭ
ｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層３０６から構成した。

【００４４】ＩＩＩ族窒化合物半導体層３０２〜３０６
は、トリメチルガリウム／トリメチルアルミニウム／シ
クロペンタジエニルインジウム／アンモニア系常圧ＭＯ
−ＶＰＥ法により成長させた。Ｓｉのドーピング源とし
て、ジシランを約１０体積ｐｐｍの濃度で含むジシラン
−水素混合ガスを利用した。Ｍｇのドーピング源には、
ビス−シクロペンタジエニルＭｇを利用した。多結晶の
緩衝層３０２は４３０℃で成膜した。多相構造の発光層
３０４の成膜温度は８８０℃とし、他のＩＩＩ族窒化物
半導体成長層３０３、３０５、３０６の成膜温度は１０
３０℃とした。ｐ形コンタクト層３０６の成膜終了後
は、アンモニア気流中で毎分約１５℃の速度で８００℃
へ降温した。８００℃から室温近傍の温度への降温は自
然に冷却させた。この降温操作により、多相構造の発光
層３０４を構成する従属相Ｔのインジウム組成、外形
状、並びに大きさの均一化を図った。

【００４５】緩衝層３０２の層厚（ｄ）は約１７ｎｍと
した。ｎ形クラッド層３０３はｄ＝０．５μｍとし、キ
ャリア濃度（ｎ）＝３×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。発光層３
０４はｄ＝０．１μｍとし、キャリア濃度（ｎ）＝１×
１０¹⁷ｃｍ^-3とした。ｐ形クラッド層３０５はｄ＝０．
１μｍとし、キャリア濃度（ｐ）＝２×１０¹⁷ｃｍ^-3と
した。ｐ形コンタクト層３０６はｄ＝０．１μｍとし、
ｐ＝３×１０¹⁷ｃｍ^-3とした。

【００４６】積層構造体３０ａの形成を終え、室温に冷
却した後、ＭＯＣＶＤ成長炉より積層構造体３０ａを取
り出した。次に、ｐ形コンタクト層３０６上に一般的な
スパッタリング法により酸化ニッケル薄膜３０７を約２
５０℃で被着させた。被着時の圧力は約０．０１Ｔｏｒ
ｒとした。酸化ニッケル薄膜３０７の層厚は約１５ｎｍ
とした。同一条件で別途、ガラス基板上に成膜した酸化
ニッケル膜（膜厚＝１５ｎｍ）の波長４５０ｎｍの青色
帯光についての透過率は約８２％であった。然る後、公
知のフォトリソグラフィー技術を利用して、ｐ形台座電
極３０９を配置する領域の射影部分に在る酸化ニッケル
薄膜３０７を無機酸により選択的にエッチング除去し
た。酸化ニッケル薄膜３０７を除去した領域は、長辺を
約２８０μｍとし、短辺を約１１０μｍとする長方形の
平面領域とした。即ち、平面積にして約３．１×１０^-4
ｃｍ²の領域に在る酸化ニッケル薄膜を除去した。

【００４７】パターニングされた酸化ニッケル薄膜３０
７の表面上には、ｎ形の伝導を呈するガリウム（Ｇａ）
ドープ酸化亜鉛層３０８ａを被着させた。Ｇａドープ酸
化亜鉛層３０８ａは、ガリウム（Ｇａ）を約２重量％の
割合で含む酸化亜鉛材料をターゲットとして一般的な高
周波スパッタリング法により形成し、その層厚は約０．
５μｍとした。透明導電性酸化亜鉛層３０８ａの抵抗率
は約１×１０^-4Ω・ｃｍとした。同層３０８ａは、酸化
ニッケル薄膜３０７の非形成領域でｐ形ＧａＮコンタク
ト層３０６と直接、接合する構成となった。ｎ形酸化亜
鉛層３０８ａ上には、同じくｎ形のＩＴＯ層３０８ｂを
一般的なスパッタリング法を利用して重層させた。ＩＴ
Ｏ層３０８ｂの層厚は約０．２μｍとし、同層３０８ｂ
の抵抗率は約７×１０^-4Ω・ｃｍとした。ｎ形酸化亜鉛
層３０８ａ及びＩＴＯ層３０８ｂより重層構造の酸化物
結晶層３０８を形成した。重層構造の酸化物結晶層３０
８は何れも、多相構造発光層３０４の主体相ＳをなすＧ
ａ_0.95Ｉｎ_0.05Ｎ（禁止帯幅は約３．２ｅＶ）よりも禁
止帯幅を大とする酸化物結晶層から構成している。

【００４８】酸化ニッケル薄膜３０７が取り除かれて、
酸化亜鉛層３０８ａが直接、ｐ形ＧａＮコンタクト層３
０６に接合している領域の上方には、長辺を約３００μ
ｍとし、短辺を約１２０μｍとする長方形のｐ形台座電
極３０９を敷設した（底面積は約３．６×１０^-4ｃ
ｍ²）。ｐ形台座電極３０９の平面形状と上記の酸化ニ
ッケル３０７を選択的に除去した領域の平面形状とは相
似とし、且つｐ形台座電極３０９は、その平面形状の中
心を、上記の酸化ニッケル薄膜３０７を剥離した領域の
平面形状の中心と略一致させて配置した。ｐ形台座電極
３０９の底面積に対する酸化ニッケル薄膜の除去領域
の、平面積の比率は約０．８６倍となった。ｐ形台座電
極３０９は、ＩＴＯ層３０８ｂに接する下層部３０９−
１をＴｉとし、上層部３０９−２をＡｕとする重層構造
から構成した。下層のＴｉ膜３０９−１の膜厚は約１５
０ｎｍとした。上層のＡｕ膜３０９−２の膜厚は約１．
０μｍとした。ｎ形オーミック電極３１０は、その形成
予定領域に在るｐ形コンタクト層３０６、ｐ形クラッド
層３０５、及び多相構造の発光層３０４をアルゴン（Ａ
ｒ）／メタン（ＣＨ₄）／水素（Ｈ₂）混合ガスを用いた
プラズマエッチング法により除去し、露呈させたｎ形ク
ラッド層３０３の表層部に形成した。ｎ形オーミック電
極３１０は、Ａｌから構成し、その層厚は約１．２μｍ
とした。ｎ形オーミック電極３１０の平面形状は、長辺
を約３００μｍとし、短辺を約１２０μｍとする長方形
とした。ｐ形及びｎ形電極３０９、３１０は相互に対向
する位置に、互いに略平行に配列した（図４参照）。

【００４９】次に、一辺を約３５０μｍとするチップ
（ｃｈｉｐ）に分割し、個別のＬＥＤ３０となした。ｐ
形台座電極３０９及びｎ形オーミック電極３１０間に順
方向に２０ｍＡの電流を通流したところ、ｐ形電極３０
９の、外周囲の領域の略全面からほぼ均一な強度をもっ
て、青緑色光が放射された。分光器により測定された発
光波長は約４６０ｎｍであった。発光スペクトルの半値
幅は約３０ｎｍとなった。更に、チップからの発光を一
般の分光器により分光測光した結果に依れば、約３６０
ｎｍから約４６０ｎｍに至る波長領域に於いて、特に近
紫外線光の発光は認められなかった。また、順方向電圧
（＠２０ｍＡ）は平均して３.２Ｖとなった。チップ状
態での発光強度は約１６μＷに到達し、高出力のＬＥＤ
がもたらされた。

【００５０】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発明に依れ
ば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成するＩＩＩ族
窒化物半導体層の平面上に金属性薄膜層の非形成領域を
設けて、その非形成領域上に同領域と相似形をなす底面
形状の台座電極を設ける構成としたので、素子動作電流
を金属性薄膜層並びにその薄膜上に積層された酸化物結
晶層を介して発光面の略全面に拡散させることができる
ため、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がも
たらされる。

【００５１】特に、本発明の請求項２に記載の発明に依
れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成するＩＩＩ
族窒化物半導体層の平面上の、金属性薄膜層の非形成領
域の平面形状と、その上方に設ける台座電極の底面形状
とを相似形とする構成としたので、台座電極から供給さ
れる素子動作電流の発光層への短絡的な流通を抑制する
ことができ、開放発光面へ効率的に素子動作電流を流通
させられるため、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発
光素子がもたらされる。

【００５２】また、特に、本発明の請求項３に記載の発
明に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成する
ＩＩＩ族窒化物半導体層の平面上の、金属性薄膜層の非
形成領域の平面積と、その上方に設ける台座電極の底面
の底面積との比率を規定することとしたので、台座電極
から供給される素子動作電流の発光層への短絡的な流通
をより確実に抑制することができ、開放発光面へ効率的
に素子動作電流を拡散できるため、高発光出力のＩＩＩ
族窒化物半導体発光素子がもたらされる。

【００５３】本発明の請求項４に記載の発明に依れば、
金属性薄膜層を遷移金属酸化物から構成することとし、
また、請求項５に記載の発明の如くに規定される層厚の
金属酸化物薄膜から構成することとしたので、酸化物結
晶層と発光素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層との
間に良好なオーミック接触性が付与され、且つ外部への
発光の取り出し効率に優れた高発光出力のＩＩＩ族窒化
物半導体発光素子がもたらされる。

【００５４】本発明の請求項６に記載の発明に依れば、
金属性薄膜層上に設ける酸化物結晶層を複数の酸化物結
晶層を重層させた重層構造から構成することとし、特
に、請求項７の発明に記載の如く酸化亜鉛層を含む重層
構造として、発光層から紫外光が出射される場合にあっ
ても紫外光を吸収できる構成としたので、樹脂モールド
の経時劣化による発光出力の低下を防止でき、出力の安
定したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。

【００５５】また、本発明の請求項８に記載の発明に依
れば、金属性薄膜層の非形成領域に於いて、酸化物結晶
層をなす酸化亜鉛層をＩＩＩ族窒化物半導体層に直接、
接合させる構成としたので、その非オーミック性接触性
により、同接合領域を電流阻止領域とすることができ、
従って、素子動作電流を効率的に且つ広範囲に拡散で
き、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもた
らされる。

【００５６】本発明の請求項９に記載の発明に依れば、
ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の発光層をインジウム組
成比（濃度）を相違する複数の相からなる多相構造のイ
ンジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体から構成し、同発光
層から出射される発光の取り出し方向に金属性薄膜層及
び酸化物結晶層を設ける構成としたので、発光出力の高
いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供される。

【００５７】更に、本発明の請求項１０に記載の発明に
依れば、多相構造発光層からの発光の取り出し方向に配
置するＩＩＩ族窒化物半導体層を、発光層を主体的に構
成する主体層以上の禁止帯幅を有するＩＩＩ族窒化物半
導体から構成したので、多相構造発光層から放射される
高強度の発光を外部に都合良く透過でき、従って、高発
光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するためのＩＩＩ族窒
化物半導体ＬＥＤの平面模式図である。

【図２】図１に示すＬＥＤの破線Ａ−Ａ’に沿った断面
の模式図である。

【図３】実施例１に記載のＬＥＤの断面模式図である。

【図４】実施例２に記載のＬＥＤの断面模式図である。

【符号の説明】

１０ＬＥＤ２０ＬＥＤ３０ＬＥＤ２０ａ積層構造体３０ａ積層構造体１０１単結晶基板１０２緩衝層１０３下部クラッド層１０４発光層１０５ＩＩＩ族窒化物半導体構成層１０６金属性薄膜層１０７酸化物結晶層１０８台座電極１０９台座電極の射影領域１０９ａ射影領域の外周囲領域１１０オーミック電極２０１Ｓｉ単結晶基板２０２緩衝層２０２ｂ第１の緩衝層構成層２０２ａ第２の緩衝層構成層２０３ＧａＮ下部クラッド層２０４多相構造発光層２０５ＡｌＧａＮ上部クラッド層２０６ＧａＮコンタクト層２０７ニッケル（Ｎｉ）薄膜２０７ａＮｉ薄膜の非形成領域２０８酸化インジウム・錫（ＩＴＯ）層２０９ｎ形台座電極２０９ａ台座電極射影領域２０９−１台座電極下層部２０９−２台座電極上層部２１０ｐ形オーミック電極３０１サファイア基板３０２ＧａＮ緩衝層３０３ｎ形ＧａＮクラッド層３０４多相構造発光層３０５ｐ形ＡｌＧａＮクラッド層３０６ｐ形ＧａＮコンタクト層３０７酸化ニッケル（ＮｉＯ）薄膜３０８重層構造の酸化物結晶層３０８ａ下層酸化物結晶層３０８ｂ上層酸化物結晶層３０９ｐ形台座電極３０９−１台座電極下層部３０９−２台座電極上層部３１０ｎ形オーミック電極Ｓ主体相Ｔ従属相

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に、ｎ形ま
たはｐ形のＩＩＩ族窒化物半導体結晶層、金属性薄膜
層、酸化物結晶層、および金属台座電極を有するＩＩＩ
族窒化物半導体発光素子において、金属台座電極が酸化
物結晶層に接して設けられ、金属性薄膜層が金属台座電
極の下部を除いた領域に形成されていることを特徴とす
るＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２】金属性薄膜層の非形成領域の平面形状と、
金属台座電極の底面形状とが、相似形状であることを特
徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素
子。
【請求項３】金属性薄膜層の非形成領域の平面積
（Ｓ₁）と、金属台座電極の底面積（Ｓ₂）とが、０．７
×Ｓ₂≦Ｓ₁≦１．２×Ｓ₂で表される関係にあることを
特徴とする請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物半
導体発光素子。
【請求項４】金属性薄膜層が、遷移金属の酸化物から構
成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１
項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】金属性薄膜層が、酸化ニッケルから構成さ
れ、層厚が２ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする請
求項１〜４の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体
発光素子。
【請求項６】酸化物結晶層が、複数の酸化物層を積層さ
せた重層構造体から構成されていることを特徴とする請
求項１〜５の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体
発光素子。
【請求項７】酸化物結晶層が、ＩＩＩ族元素が添加され
た酸化亜鉛層を含むことを特徴とする請求項１〜６の何
れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項８】ＩＩＩ族元素が添加された酸化亜鉛層が、
ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層および金属性薄膜層に接し
ていることを特徴とする請求項７に記載のＩＩＩ族窒化
物半導体発光素子。
【請求項９】ＩＩＩ族窒化物半導体発光層が、インジウ
ム濃度を相違する複数の相からなる多相構造のＩＩＩ族
窒化物半導体からなることを特徴とする請求項１〜８の
何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の禁止帯幅
が、多層構造の発光層の、主体相の禁止帯幅以上である
ことを特徴とする請求項９に記載のＩＩＩ族窒化合物半
導体発光素子。