JP2003174197A - 発光素子及び発光素子の製造方法 - Google Patents
発光素子及び発光素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光駆動用の電極としてＩＴＯ透明電極層を
電極接合層を介して接合し、該電極の接触抵抗を低減す
るとともに、電極接合層形成に際して発光層部との格子
定数差の影響も受けにくい発光素子の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 発光素子１００は、発光層部２４に発光
駆動電圧を印加するためのＩＴＯ透明電極層８を有し、
発光層部２４からの光が、該ＩＴＯ透明電極層８を透過
させる形で取り出される。また、発光層部２４とＩＴＯ
透明電極層８との間に、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりな
る電極接合層７が、該ＩＴＯ透明電極層と接するように
配置され、ＩＴＯ透明電極層８の接合界面において、電
極接合層７の形成領域と非形成領域とが混在する。該電
極接合層７は、発光層部上にＧａＡｓ層７”を形成し、
そのＧａＡｓ層７”と接するようにＩＴＯ透明電極層８
を形成した積層体１３を熱処理することにより、ＩＴＯ
透明電極層８からＧａＡｓ層７”にＩｎを拡散させて形
成する。
電極接合層を介して接合し、該電極の接触抵抗を低減す
るとともに、電極接合層形成に際して発光層部との格子
定数差の影響も受けにくい発光素子の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 発光素子１００は、発光層部２４に発光
駆動電圧を印加するためのＩＴＯ透明電極層８を有し、
発光層部２４からの光が、該ＩＴＯ透明電極層８を透過
させる形で取り出される。また、発光層部２４とＩＴＯ
透明電極層８との間に、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりな
る電極接合層７が、該ＩＴＯ透明電極層と接するように
配置され、ＩＴＯ透明電極層８の接合界面において、電
極接合層７の形成領域と非形成領域とが混在する。該電
極接合層７は、発光層部上にＧａＡｓ層７”を形成し、
そのＧａＡｓ層７”と接するようにＩＴＯ透明電極層８
を形成した積層体１３を熱処理することにより、ＩＴＯ
透明電極層８からＧａＡｓ層７”にＩｎを拡散させて形
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は発光素子及び発光
素子の製造方法に関する。
素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ混
晶（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１（以下、ＡｌＧａ
ＩｎＰ混晶、あるいは単にＡｌＧａＩｎＰとも記載す
る）により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌ
ＧａＩｎＰ活性層を、それよりもバンドギャップの大き
いｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテ
ロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現でき
る。また、近年では、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ
（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）を用
いて同様のダブルへテロ構造を形成した青色発光素子も
実用化されている。
晶（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１（以下、ＡｌＧａ
ＩｎＰ混晶、あるいは単にＡｌＧａＩｎＰとも記載す
る）により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌ
ＧａＩｎＰ活性層を、それよりもバンドギャップの大き
いｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテ
ロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現でき
る。また、近年では、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ
（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）を用
いて同様のダブルへテロ構造を形成した青色発光素子も
実用化されている。
【０００３】例えば、ＡｌＧａＩｎＰ発光素子を例に取
れば、ｎ型ＧａＡｓ基板上にヘテロエピタキシャル成長
させる形にて、ｎ型ＧａＡｓバッファ層、ｎ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層をこの順序にて積層し、ダブルへテ
ロ構造をなす発光層部を形成する。発光層部への通電
は、素子表面に形成された金属電極を介して行なわれ
る。ここで、金属電極は遮光体として作用するため、例
えば発光層部主表面の中央部のみを覆う形で形成され、
その周囲の電極非形成領域から光を取り出すようにす
る。
れば、ｎ型ＧａＡｓ基板上にヘテロエピタキシャル成長
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ＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｐ型ＡｌＧ
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ロ構造をなす発光層部を形成する。発光層部への通電
は、素子表面に形成された金属電極を介して行なわれ
る。ここで、金属電極は遮光体として作用するため、例
えば発光層部主表面の中央部のみを覆う形で形成され、
その周囲の電極非形成領域から光を取り出すようにす
る。
【０００４】この場合、金属電極の面積をなるべく小さ
くしたほうが、電極の周囲に形成される光漏出領域の面
積を大きくできるので、光取出し効率を向上させる観点
において有利である。従来、電極形状の工夫により、素
子内に効果的に電流を拡げて光取出量を増加させる試み
がなされているが、この場合も電極面積の増大はいずれ
にしろ避けがたく、光漏出面積の減少により却って光取
出量が制限されるジレンマに陥っている。そこで、金属
電極に代えて、高導電率のＩＴＯ（Indium TinOxide：
酸化インジウム錫）透明電極層にて発光層部主表面を覆
い、光取出効率を高める提案が、例えば特開平６−１８
８４５５号あるいは特開平１−２２５１７８号の各公報
にてなされている。
くしたほうが、電極の周囲に形成される光漏出領域の面
積を大きくできるので、光取出し効率を向上させる観点
において有利である。従来、電極形状の工夫により、素
子内に効果的に電流を拡げて光取出量を増加させる試み
がなされているが、この場合も電極面積の増大はいずれ
にしろ避けがたく、光漏出面積の減少により却って光取
出量が制限されるジレンマに陥っている。そこで、金属
電極に代えて、高導電率のＩＴＯ（Indium TinOxide：
酸化インジウム錫）透明電極層にて発光層部主表面を覆
い、光取出効率を高める提案が、例えば特開平６−１８
８４５５号あるいは特開平１−２２５１７８号の各公報
にてなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが検討したところによると、ＩＴＯからなる透明導
電層は、そのままでは素子側の化合物半導体層との接触
抵抗が高くなりやすく、直列抵抗増大による発光効率の
低下が避けがたくなることがわかった。例えば特開平１
−２２５１７８号公報には、ＩｎＧａＡｓ層よりなる電
極接合層を、ＩＴＯ透明導電層の全面に対応させる形で
素子側の化合物半導体層との間に介在させ、接触抵抗を
減ずる方法が提案されている。しかし、電極接合層はオ
ーミックコンタクト確保のためバンドギャップエネルギ
ーの低いＩｎＧａＡｓ等で構成せざるを得ず、ごく薄く
形成しても、光吸収による取出効率の低下が避け難い問
題がある。また、透明電極を用いた場合でも、素子化の
際には通電用ワイヤを接合するための金属製のボンディ
ングパッドを透明電極上に配置しなければならない。こ
の場合、導電性の良好な金属製のボンディングパッドの
形成領域に駆動電圧が集中しやすいため、光取出領域と
なるパッドの周囲領域では電流が不足して光取出効率が
低下しやすく、ひいては透明電極を採用することによる
効果が必ずしも十分に発揮できない問題がある。
者らが検討したところによると、ＩＴＯからなる透明導
電層は、そのままでは素子側の化合物半導体層との接触
抵抗が高くなりやすく、直列抵抗増大による発光効率の
低下が避けがたくなることがわかった。例えば特開平１
−２２５１７８号公報には、ＩｎＧａＡｓ層よりなる電
極接合層を、ＩＴＯ透明導電層の全面に対応させる形で
素子側の化合物半導体層との間に介在させ、接触抵抗を
減ずる方法が提案されている。しかし、電極接合層はオ
ーミックコンタクト確保のためバンドギャップエネルギ
ーの低いＩｎＧａＡｓ等で構成せざるを得ず、ごく薄く
形成しても、光吸収による取出効率の低下が避け難い問
題がある。また、透明電極を用いた場合でも、素子化の
際には通電用ワイヤを接合するための金属製のボンディ
ングパッドを透明電極上に配置しなければならない。こ
の場合、導電性の良好な金属製のボンディングパッドの
形成領域に駆動電圧が集中しやすいため、光取出領域と
なるパッドの周囲領域では電流が不足して光取出効率が
低下しやすく、ひいては透明電極を採用することによる
効果が必ずしも十分に発揮できない問題がある。
【０００６】本発明は、酸化物透明電極層を発光駆動用
の電極として有し、かつ酸化物透明電極層による光取出
効率の改善効果をより有効に引き出すことができる発光
素子と、その製造方法を提供することにある。
の電極として有し、かつ酸化物透明電極層による光取出
効率の改善効果をより有効に引き出すことができる発光
素子と、その製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
発光素子は、化合物半導体層からなる発光層部と、該発
光層部に発光駆動電圧を印加するための酸化物透明電極
層とを有し、発光層部からの光を、酸化物透明電極層を
透過させる形で取り出すようにした構造を前提とし、発
光層部と酸化物透明電極層との間に、酸化物透明電極層
の接合抵抗を減ずるための電極接合層が、該酸化物透明
電極層に接するように配置され、酸化物透明電極層の接
合界面において、電極接合層の形成領域と非形成領域と
が混在してなることを特徴とする。前記電極接合層は、
化合物半導体からなることが好ましい。
発光素子は、化合物半導体層からなる発光層部と、該発
光層部に発光駆動電圧を印加するための酸化物透明電極
層とを有し、発光層部からの光を、酸化物透明電極層を
透過させる形で取り出すようにした構造を前提とし、発
光層部と酸化物透明電極層との間に、酸化物透明電極層
の接合抵抗を減ずるための電極接合層が、該酸化物透明
電極層に接するように配置され、酸化物透明電極層の接
合界面において、電極接合層の形成領域と非形成領域と
が混在してなることを特徴とする。前記電極接合層は、
化合物半導体からなることが好ましい。
【０００８】既に説明した通り、ＩＴＯ等の酸化物透明
電極層は、素子側の化合物半導体層と直接接合しようと
したとき、良好なオーミック接合が必ずしも形成され
ず、接触抵抗に基づく直列抵抗増大により発光効率が低
下することがある。しかしながら、本発明の発光素子
は、酸化物透明電極層の接触抵抗を減ずるための電極接
合層を、酸化物透明電極層の素子側に接するように配置
することにより、酸化物透明電極層の接触抵抗を下げる
ことができる。さらに、酸化物透明電極層の接合界面に
おいて、電極接合層の形成領域と非形成領域とを混在さ
せることにより、電極接合層が、発光層部からの光を吸
収しやすい性質を有している場合においても、電極接合
層の形成領域直下にて発生した光は、これと隣接する非
形成領域から漏出することにより、電極接合層による光
吸収を抑制することができる。このように電極接合層を
形成することにより素子全体の光取出効率を高めること
ができる。
電極層は、素子側の化合物半導体層と直接接合しようと
したとき、良好なオーミック接合が必ずしも形成され
ず、接触抵抗に基づく直列抵抗増大により発光効率が低
下することがある。しかしながら、本発明の発光素子
は、酸化物透明電極層の接触抵抗を減ずるための電極接
合層を、酸化物透明電極層の素子側に接するように配置
することにより、酸化物透明電極層の接触抵抗を下げる
ことができる。さらに、酸化物透明電極層の接合界面に
おいて、電極接合層の形成領域と非形成領域とを混在さ
せることにより、電極接合層が、発光層部からの光を吸
収しやすい性質を有している場合においても、電極接合
層の形成領域直下にて発生した光は、これと隣接する非
形成領域から漏出することにより、電極接合層による光
吸収を抑制することができる。このように電極接合層を
形成することにより素子全体の光取出効率を高めること
ができる。
【０００９】電極接合層を酸化物透明電極層の素子側へ
の接合面全面を被覆するように形成すると、上記のもの
を含め、次のような問題が生ずる。ワイヤ接合用のボ
ンディングパッドの直下領域でも酸化物透明電極層の接
触抵抗が改善される結果、駆動電流ひいては発光が該領
域に集中しやすくなり、発生した光の多くがボンディン
グパッドにより遮蔽されて光取出効率の低下を招く。
電極接合層として採用する化合物半導体の材質によって
は、電極接合層が光吸収体として作用し、同様に光取出
効率の低下につながる。
の接合面全面を被覆するように形成すると、上記のもの
を含め、次のような問題が生ずる。ワイヤ接合用のボ
ンディングパッドの直下領域でも酸化物透明電極層の接
触抵抗が改善される結果、駆動電流ひいては発光が該領
域に集中しやすくなり、発生した光の多くがボンディン
グパッドにより遮蔽されて光取出効率の低下を招く。
電極接合層として採用する化合物半導体の材質によって
は、電極接合層が光吸収体として作用し、同様に光取出
効率の低下につながる。
【００１０】上記の問題を解決するために、本発明の発
光素子の第一の構成は、酸化物透明電極層の接合界面
が、ボンディングパッドの直下領域からなる第一領域と
残余の第二領域とを有し、前記第二領域は、前記第一領
域より光取り出し量が多く、前記電極接合層は、前記第
二領域において、前記第一領域よりも形成面積率が大き
いことを特徴とする。
光素子の第一の構成は、酸化物透明電極層の接合界面
が、ボンディングパッドの直下領域からなる第一領域と
残余の第二領域とを有し、前記第二領域は、前記第一領
域より光取り出し量が多く、前記電極接合層は、前記第
二領域において、前記第一領域よりも形成面積率が大き
いことを特徴とする。
【００１１】上記の構成によると、光取り出し量が少な
いボンディングパッドの直下領域（第一領域）におい
て、光取り出し量が多い残余の領域（第二領域）よりも
酸化物透明電極層の接合界面に形成される電極接合層の
形成面積率を小さくしたから、第一領域における酸化物
透明電極層の接触抵抗が増大する。その結果、発光素子
の駆動電流は、第一領域を迂回して第二領域に流れる成
分が大きくなり、光取出効率を大幅に高めることができ
る。なお、光取り出し量が少ない第一領域にはなるべく
発光駆動電流が流れないことが光取出効率向上の観点に
おいては望ましい。従って、第一領域には電極接合層が
可及的に形成されていないことが望ましい。また、酸化
物透明電極層の接合界面のうち、発光層部からの光を外
部へ取り出す量が多い第二領域において少なくとも、電
極接合層の形成領域と非形成領域とが混在してなること
が望ましい。
いボンディングパッドの直下領域（第一領域）におい
て、光取り出し量が多い残余の領域（第二領域）よりも
酸化物透明電極層の接合界面に形成される電極接合層の
形成面積率を小さくしたから、第一領域における酸化物
透明電極層の接触抵抗が増大する。その結果、発光素子
の駆動電流は、第一領域を迂回して第二領域に流れる成
分が大きくなり、光取出効率を大幅に高めることができ
る。なお、光取り出し量が少ない第一領域にはなるべく
発光駆動電流が流れないことが光取出効率向上の観点に
おいては望ましい。従って、第一領域には電極接合層が
可及的に形成されていないことが望ましい。また、酸化
物透明電極層の接合界面のうち、発光層部からの光を外
部へ取り出す量が多い第二領域において少なくとも、電
極接合層の形成領域と非形成領域とが混在してなること
が望ましい。
【００１２】次に、本発明の発光素子の第二の構成は、
化合物半導体層からなる発光層部と、該発光層部に発光
駆動電圧を印加するための酸化物透明電極層とを有し、
発光層部からの光を、酸化物透明電極層を透過させる形
で取り出すようにした構造を前提とし、発光層部と酸化
物透明電極層との間に、酸化物透明電極層の接合抵抗を
減ずるための化合物半導体からなる電極接合層が、該酸
化物透明電極層に接するように配置され、かつ、酸化物
透明電極層の接合界面は、ボンディングパッドの直下領
域からなる第一領域と残余の第二領域とを有し、第二領
域は、第一領域より光取り出し量が多く、第二領域にお
いて少なくとも、電極接合層の形成領域と非形成領域と
が混在してなることを特徴とする。電極接合層の形成領
域は、分散形成されてなることが好ましい。
化合物半導体層からなる発光層部と、該発光層部に発光
駆動電圧を印加するための酸化物透明電極層とを有し、
発光層部からの光を、酸化物透明電極層を透過させる形
で取り出すようにした構造を前提とし、発光層部と酸化
物透明電極層との間に、酸化物透明電極層の接合抵抗を
減ずるための化合物半導体からなる電極接合層が、該酸
化物透明電極層に接するように配置され、かつ、酸化物
透明電極層の接合界面は、ボンディングパッドの直下領
域からなる第一領域と残余の第二領域とを有し、第二領
域は、第一領域より光取り出し量が多く、第二領域にお
いて少なくとも、電極接合層の形成領域と非形成領域と
が混在してなることを特徴とする。電極接合層の形成領
域は、分散形成されてなることが好ましい。
【００１３】上記の構造によると、酸化物透明電極層の
接触抵抗低減のために形成する電極接合層が、発光層部
からの光を吸収しやすい性質を有している場合において
も、電極接合層の形成領域直下にて発生した光は、これ
と隣接する非形成領域から漏出することにより、電極接
合層による吸収を抑制することができる。その結果、素
子全体としての光取出効率を高めることができる。
接触抵抗低減のために形成する電極接合層が、発光層部
からの光を吸収しやすい性質を有している場合において
も、電極接合層の形成領域直下にて発生した光は、これ
と隣接する非形成領域から漏出することにより、電極接
合層による吸収を抑制することができる。その結果、素
子全体としての光取出効率を高めることができる。
【００１４】次に、電極接合層は、具体的には、酸化物
透明電極層との接合界面においてＡｌを含有せず、かつ
バンドギャップエネルギーが１．４２ｅＶより小さい化
合物半導体からなるものを使用することが、酸化物透明
電極層の接触抵抗を減少させる効果に優れ、本発明に好
適に採用することができる。このような電極接合層を用
いることにより、酸化物透明電極層の接触抵抗を低減で
きる理由として、以下の理由が考えられる。例えば、
従来の発光素子では、酸化物透明電極層はＡｌＧａＡｓ
電流拡散層に接する形にて形成されていたが、電流拡散
層の透光性を十分に確保するためには、ＡｌＡｓ混晶比
を相当高めなければならない。しかしながら、高ＡｌＡ
ｓ混晶比のＡｌＧａＡｓ混晶はＡｌを高濃度にて含有し
ているため非常に酸化され易く、酸化物透明電極層を形
成すると、該層に含有される酸素がＡｌＧａＡｓ電流拡
散層中のＡｌ成分と結合して高抵抗率の酸化層が形成さ
れる。高ＡｌＡｓ混晶比のＡｌＧａＡｓ混晶は、混晶
比にもよるが、電流拡散層として通常使用されるものに
おいては、バンドギャップエネルギーが２．０２〜２．
１３ｅＶと高いので、酸化物透明電極層との間でオーミ
ック接触又はそれに近い低抵抗率の接触（例えば１０
−４Ω・ｃｍ以下：以下、これらを総称してオーミック
状接触という）が形成されにくい。また、ＡｌＧａＡｓ
を用いずにＡｌＧａＩｎＰクラッド層上に直接酸化物透
明電極層を接触させた場合にも、バンドギャップエネル
ギーが２．３〜２．３５ｅＶと高くかつＡｌを含有する
ため、上記ＡｌＧａＡｓの場合と同様の問題が生ずる。
透明電極層との接合界面においてＡｌを含有せず、かつ
バンドギャップエネルギーが１．４２ｅＶより小さい化
合物半導体からなるものを使用することが、酸化物透明
電極層の接触抵抗を減少させる効果に優れ、本発明に好
適に採用することができる。このような電極接合層を用
いることにより、酸化物透明電極層の接触抵抗を低減で
きる理由として、以下の理由が考えられる。例えば、
従来の発光素子では、酸化物透明電極層はＡｌＧａＡｓ
電流拡散層に接する形にて形成されていたが、電流拡散
層の透光性を十分に確保するためには、ＡｌＡｓ混晶比
を相当高めなければならない。しかしながら、高ＡｌＡ
ｓ混晶比のＡｌＧａＡｓ混晶はＡｌを高濃度にて含有し
ているため非常に酸化され易く、酸化物透明電極層を形
成すると、該層に含有される酸素がＡｌＧａＡｓ電流拡
散層中のＡｌ成分と結合して高抵抗率の酸化層が形成さ
れる。高ＡｌＡｓ混晶比のＡｌＧａＡｓ混晶は、混晶
比にもよるが、電流拡散層として通常使用されるものに
おいては、バンドギャップエネルギーが２．０２〜２．
１３ｅＶと高いので、酸化物透明電極層との間でオーミ
ック接触又はそれに近い低抵抗率の接触（例えば１０
−４Ω・ｃｍ以下：以下、これらを総称してオーミック
状接触という）が形成されにくい。また、ＡｌＧａＡｓ
を用いずにＡｌＧａＩｎＰクラッド層上に直接酸化物透
明電極層を接触させた場合にも、バンドギャップエネル
ギーが２．３〜２．３５ｅＶと高くかつＡｌを含有する
ため、上記ＡｌＧａＡｓの場合と同様の問題が生ずる。
【００１５】そこで、酸化物透明電極層との接合界面に
おいて電極接合層を上記の構成とすれば、該電極接合層
の該接合界面はＡｌを含有しないので高抵抗率の酸化層
は形成されにくく、かつ、バンドギャップエネルギーも
小さい（１．４２ｅＶ未満；例えばＩｎ０．５Ｇａ
０．５Ａｓを採用した場合、０．７５ｅＶ）ので、オー
ミック状接触を容易に実現できる。その結果、透明電極
層の接触抵抗を大幅に低減することができる。電極接合
層を構成する化合物半導体は、酸化物透明電極層との接
合界面において、より具体的にはＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ
（０＜ｘ≦１）にて構成することができる。
おいて電極接合層を上記の構成とすれば、該電極接合層
の該接合界面はＡｌを含有しないので高抵抗率の酸化層
は形成されにくく、かつ、バンドギャップエネルギーも
小さい（１．４２ｅＶ未満；例えばＩｎ０．５Ｇａ
０．５Ａｓを採用した場合、０．７５ｅＶ）ので、オー
ミック状接触を容易に実現できる。その結果、透明電極
層の接触抵抗を大幅に低減することができる。電極接合
層を構成する化合物半導体は、酸化物透明電極層との接
合界面において、より具体的にはＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ
（０＜ｘ≦１）にて構成することができる。
【００１６】次に、酸化物透明電極層の材質は、酸化錫
（ＳｎＯ２）あるいは酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）を
主体とするものを使用できる。具体的には、酸化物透明
電極層は、ＩＴＯが高導電率であり、本発明に好適に使
用できる。ＩＴＯは、酸化錫をドープした酸化インジウ
ム膜であり、酸化錫の含有量を１〜９質量％とすること
で、電極層の抵抗率を５×１０−４Ω・ｃｍ以下の十分
低い値とすることができる。なお、ＩＴＯ透明電極層以
外では、酸化亜鉛（ＺｎＯ）電極層が高導電率であり、
本発明に採用可能である。また、酸化アンチモンをドー
プした酸化錫（いわゆるネサ）、Ｃｄ２ＳｎＯ４、Ｚｎ
２ＳｎＯ４、ＺｎＳｎＯ３、ＭｇＩｎ２Ｏ４、酸化イッ
トリウム（Ｙ）をドープしたＣｄＳｂ２Ｏ６、酸化錫を
ドープしたＧａＩｎＯ３なども酸化物透明電極層の材質
として使用することができる。すなわち、酸化物透明電
極層はインジウム、錫、亜鉛のいずれかを含むものとす
ることができる。
（ＳｎＯ２）あるいは酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）を
主体とするものを使用できる。具体的には、酸化物透明
電極層は、ＩＴＯが高導電率であり、本発明に好適に使
用できる。ＩＴＯは、酸化錫をドープした酸化インジウ
ム膜であり、酸化錫の含有量を１〜９質量％とすること
で、電極層の抵抗率を５×１０−４Ω・ｃｍ以下の十分
低い値とすることができる。なお、ＩＴＯ透明電極層以
外では、酸化亜鉛（ＺｎＯ）電極層が高導電率であり、
本発明に採用可能である。また、酸化アンチモンをドー
プした酸化錫（いわゆるネサ）、Ｃｄ２ＳｎＯ４、Ｚｎ
２ＳｎＯ４、ＺｎＳｎＯ３、ＭｇＩｎ２Ｏ４、酸化イッ
トリウム（Ｙ）をドープしたＣｄＳｂ２Ｏ６、酸化錫を
ドープしたＧａＩｎＯ３なども酸化物透明電極層の材質
として使用することができる。すなわち、酸化物透明電
極層はインジウム、錫、亜鉛のいずれかを含むものとす
ることができる。
【００１７】これらの酸化物透明電極層は、公知の気相
成膜法、例えば化学蒸着法（chemical vapor depositio
n：ＣＶＤ）あるいはスパッタリングや真空蒸着などの
物理蒸着法（physical vapor deposition：ＰＶＤ）、
あるいは分子線エピタキシャル成長法（molecular beam
epitaxy：ＭＢＥ）にて形成することができる。例え
ば、ＩＴＯ透明電極層やＺｎＯ電極層は高周波スパッタ
リング又は真空蒸着により製造でき、また、ネサ膜はＣ
ＶＤ法により製造できる。また、これら気相成長法に代
えて、ゾル−ゲル法など他の方法を用いて形成してもよ
い。
成膜法、例えば化学蒸着法（chemical vapor depositio
n：ＣＶＤ）あるいはスパッタリングや真空蒸着などの
物理蒸着法（physical vapor deposition：ＰＶＤ）、
あるいは分子線エピタキシャル成長法（molecular beam
epitaxy：ＭＢＥ）にて形成することができる。例え
ば、ＩＴＯ透明電極層やＺｎＯ電極層は高周波スパッタ
リング又は真空蒸着により製造でき、また、ネサ膜はＣ
ＶＤ法により製造できる。また、これら気相成長法に代
えて、ゾル−ゲル法など他の方法を用いて形成してもよ
い。
【００１８】酸化物透明電極層は、発光層部の主表面の
全面を被覆する形にて形成することができる。このよう
に構成すると、酸化物透明電極層に電流拡散層の機能を
担わせることができ、従来のような化合物半導体からな
る厚い電流拡散層の形成が不要となったり、仮に形成す
る場合でも、その厚みを大幅に減ずることができるか
ら、工程の簡略化によるコスト削減に寄与し、産業利用
上非常に有効である。他方、電極接合層の形成厚さは、
オーミック接触を形成するために必要十分な程度であれ
ば、それほど厚くする必要がなく、また、具体的には、
化合物半導体が電極接合層を構成する場合、薄層化によ
りバルク結晶とは異なるバンドギャップエネルギーを示
すようにならない程度の厚さを確保すればよく、０．０
０１μｍ以上（例えばＩｎｘＧａ１−ｘＡｓなどのＩｎ
を含有したＧａＡｓを用いる場合）あれば十分である。
従って、酸化物透明電極層と発光層部との層間距離を従
来の発光素子よりも大幅に縮めることができ、直列抵抗
低減効果にも優れる。なお、電極接合層の厚さを過剰に
大きくすることは、該電極接合層における光吸収が増大
する結果、光取出効率の低下を招くので、０．０２μｍ
以下とすることが望ましい。
全面を被覆する形にて形成することができる。このよう
に構成すると、酸化物透明電極層に電流拡散層の機能を
担わせることができ、従来のような化合物半導体からな
る厚い電流拡散層の形成が不要となったり、仮に形成す
る場合でも、その厚みを大幅に減ずることができるか
ら、工程の簡略化によるコスト削減に寄与し、産業利用
上非常に有効である。他方、電極接合層の形成厚さは、
オーミック接触を形成するために必要十分な程度であれ
ば、それほど厚くする必要がなく、また、具体的には、
化合物半導体が電極接合層を構成する場合、薄層化によ
りバルク結晶とは異なるバンドギャップエネルギーを示
すようにならない程度の厚さを確保すればよく、０．０
０１μｍ以上（例えばＩｎｘＧａ１−ｘＡｓなどのＩｎ
を含有したＧａＡｓを用いる場合）あれば十分である。
従って、酸化物透明電極層と発光層部との層間距離を従
来の発光素子よりも大幅に縮めることができ、直列抵抗
低減効果にも優れる。なお、電極接合層の厚さを過剰に
大きくすることは、該電極接合層における光吸収が増大
する結果、光取出効率の低下を招くので、０．０２μｍ
以下とすることが望ましい。
【００１９】また、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙ
Ｐ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）又はＩｎｘＧａ
ｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦
１，ｘ＋ｙ≦１）にて構成されている発光層部はいずれ
も殆どの場合にＡｌを含有するので、酸化劣化の問題を
考慮しなければならないが、酸化物透明電極層にて全面
的に覆う構成を採用することで、該酸化物透明電極層を
上記Ａｌを含有する発光層部に対するパッシベーション
膜としても機能させることができる利点がある。
Ｐ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）又はＩｎｘＧａ
ｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦
１，ｘ＋ｙ≦１）にて構成されている発光層部はいずれ
も殆どの場合にＡｌを含有するので、酸化劣化の問題を
考慮しなければならないが、酸化物透明電極層にて全面
的に覆う構成を採用することで、該酸化物透明電極層を
上記Ａｌを含有する発光層部に対するパッシベーション
膜としても機能させることができる利点がある。
【００２０】なお、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓは、混晶比に
よっては上記発光層部をなす化合物半導体との格子定数
の差が多少大きくなる化合物半導体ではあるが、厚さ
０．００１μｍ以上０．０２μｍ以下の薄層として形成
する場合は、格子不整合の影響を比較的小さく留めるこ
とができるので、該化合物半導体を用いて電極接合層を
形成することが可能である。
よっては上記発光層部をなす化合物半導体との格子定数
の差が多少大きくなる化合物半導体ではあるが、厚さ
０．００１μｍ以上０．０２μｍ以下の薄層として形成
する場合は、格子不整合の影響を比較的小さく留めるこ
とができるので、該化合物半導体を用いて電極接合層を
形成することが可能である。
【００２１】なお、化合物半導体層を用いて酸化物透明
電極層と直接接する電極接合層を形成する場合、該透明
電極層とのオーミック状接触を良好に形成する観点か
ら、前述の通り、バンドギャップエネルギーが１．４２
ｅＶより小さい化合物半導体を酸化物透明電極層との接
合界面において用いることが望ましい。そして、上記の
ような薄層化による格子不整合の影響軽減により、Ｉｎ
ＧａＡｓのほかにＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳ
ｂまたはそれらの混晶を用いることも可能である。
電極層と直接接する電極接合層を形成する場合、該透明
電極層とのオーミック状接触を良好に形成する観点か
ら、前述の通り、バンドギャップエネルギーが１．４２
ｅＶより小さい化合物半導体を酸化物透明電極層との接
合界面において用いることが望ましい。そして、上記の
ような薄層化による格子不整合の影響軽減により、Ｉｎ
ＧａＡｓのほかにＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳ
ｂまたはそれらの混晶を用いることも可能である。
【００２２】（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ又は
ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮからなる発光層部は、各
々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ又はＩｎｘＧａ
ｙＡｌ１−ｘ−ｙＮにて構成される第一導電型クラッド
層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積
層されたダブルへテロ構造を有するものとして形成でき
る。活性層の両側に形成されるクラッド層とのバンドギ
ャップ差に起因したエネルギー障壁により、注入された
ホールと電子とが狭い活性層中に閉じ込められて効率よ
く再結合するので、非常に高い発光効率を実現できる。
さらに、活性層の組成調整により、前者は緑色から赤色
領域（ピーク発光波長が５２０ｎｍ以上６７０ｎｍ以
下）にかけて、後者は紫外領域から赤色（ピーク発光波
長が３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下）にかけての、それ
ぞれ広範囲の発光波長を実現することができる。
ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮからなる発光層部は、各
々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ又はＩｎｘＧａ
ｙＡｌ１−ｘ−ｙＮにて構成される第一導電型クラッド
層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積
層されたダブルへテロ構造を有するものとして形成でき
る。活性層の両側に形成されるクラッド層とのバンドギ
ャップ差に起因したエネルギー障壁により、注入された
ホールと電子とが狭い活性層中に閉じ込められて効率よ
く再結合するので、非常に高い発光効率を実現できる。
さらに、活性層の組成調整により、前者は緑色から赤色
領域（ピーク発光波長が５２０ｎｍ以上６７０ｎｍ以
下）にかけて、後者は紫外領域から赤色（ピーク発光波
長が３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下）にかけての、それ
ぞれ広範囲の発光波長を実現することができる。
【００２３】そして、上記構成においては、第一導電型
クラッド層及び第二導電型クラッド層の少なくともいず
れかと酸化物透明電極層との間に、電極接合層を形成す
ることができる。例えば、ダブルへテロ構造からなる発
光層部の片側の主表面のみを光取出面として使用する場
合は、該側に位置するクラッド層と酸化物透明電極層と
の間に該酸化物透明電極層と接する形にて電極接合層を
形成した後、酸化物透明電極層を形成することができ
る。他方、発光層部の両側の主表面を光取出面として使
用する場合は、両側のクラッド層のそれぞれに対応して
酸化物透明電極層を形成するとともに、各酸化物透明電
極層とクラッド層との間には、酸化物透明電極層に接す
る電極接合層を形成することができる。
クラッド層及び第二導電型クラッド層の少なくともいず
れかと酸化物透明電極層との間に、電極接合層を形成す
ることができる。例えば、ダブルへテロ構造からなる発
光層部の片側の主表面のみを光取出面として使用する場
合は、該側に位置するクラッド層と酸化物透明電極層と
の間に該酸化物透明電極層と接する形にて電極接合層を
形成した後、酸化物透明電極層を形成することができ
る。他方、発光層部の両側の主表面を光取出面として使
用する場合は、両側のクラッド層のそれぞれに対応して
酸化物透明電極層を形成するとともに、各酸化物透明電
極層とクラッド層との間には、酸化物透明電極層に接す
る電極接合層を形成することができる。
【００２４】また、電極接合層と、第一導電型クラッド
層と第二導電型クラッド層とのうち、該電極接合層の形
成側に位置するクラッド層との間には、それら電極接合
層とクラッド層との中間のバンドギャップエネルギーを
有する中間層を形成することができる。ダブルへテロ構
造の発光層部は、活性層へのキャリア閉じ込め効果を高
めて内部量子効率を向上させるために、クラッド層と活
性層との間の障壁高さを一定以上に高める必要がある。
図１２の模式バンド図（Ｅｃは伝導帯底、Ｅｖは価電子
帯頂の各エネルギーレベルを示す）に示すように、この
ようなクラッド層（例えばＡｌＧａＩｎＰ）に電極接合
層（例えばＩｎＧａＡｓ）を直接接合すると、クラッド
層と電極接合層との間に、接合によるバンドの曲がりに
より、比較的高いヘテロ障壁が形成される場合がある。
この障壁高さΔＥは、クラッド層と電極接合層との間の
バンド端不連続値が大きくなるほど高くなり、キャリア
の移動、特に有効質量のより大きいホールの移動を妨げ
やすくなる。例えば金属電極を使用する場合は、クラッ
ド層の全面を金属電極で覆うと光取出しができなくなる
ので、部分的な被覆となるように電極形成せざるを得な
い。この場合、光取出し効率向上のため、電極の面内方
向外側への電流拡散を何らかの形で促進しなければなら
ない。例えば、金属電極の場合も、発光層部との間にＧ
ａＡｓ等の電極接合層が形成されることが多いが、金属
電極の場合は、電極接合層と発光層部との間に、ある程
度高い障壁が形成された方が、障壁によるキャリアのせ
き止め効果により面内方向の電流拡散を促進できる利点
がある。しかし、高い障壁形成のため、直列抵抗の増加
は避け難い。
層と第二導電型クラッド層とのうち、該電極接合層の形
成側に位置するクラッド層との間には、それら電極接合
層とクラッド層との中間のバンドギャップエネルギーを
有する中間層を形成することができる。ダブルへテロ構
造の発光層部は、活性層へのキャリア閉じ込め効果を高
めて内部量子効率を向上させるために、クラッド層と活
性層との間の障壁高さを一定以上に高める必要がある。
図１２の模式バンド図（Ｅｃは伝導帯底、Ｅｖは価電子
帯頂の各エネルギーレベルを示す）に示すように、この
ようなクラッド層（例えばＡｌＧａＩｎＰ）に電極接合
層（例えばＩｎＧａＡｓ）を直接接合すると、クラッド
層と電極接合層との間に、接合によるバンドの曲がりに
より、比較的高いヘテロ障壁が形成される場合がある。
この障壁高さΔＥは、クラッド層と電極接合層との間の
バンド端不連続値が大きくなるほど高くなり、キャリア
の移動、特に有効質量のより大きいホールの移動を妨げ
やすくなる。例えば金属電極を使用する場合は、クラッ
ド層の全面を金属電極で覆うと光取出しができなくなる
ので、部分的な被覆となるように電極形成せざるを得な
い。この場合、光取出し効率向上のため、電極の面内方
向外側への電流拡散を何らかの形で促進しなければなら
ない。例えば、金属電極の場合も、発光層部との間にＧ
ａＡｓ等の電極接合層が形成されることが多いが、金属
電極の場合は、電極接合層と発光層部との間に、ある程
度高い障壁が形成された方が、障壁によるキャリアのせ
き止め効果により面内方向の電流拡散を促進できる利点
がある。しかし、高い障壁形成のため、直列抵抗の増加
は避け難い。
【００２５】これに対し、ＩＴＯ透明電極層を用いる場
合は、ＩＴＯ透明電極層自体が非常に高い電流拡散能を
有しているため、障壁によるキャリアのせき止め効果は
ほとんど考慮する必要がない。しかも、ＩＴＯ透明電極
層の採用により、光取出領域の面積は金属電極使用時と
比較して大幅に増加している。そこで、図１３に示すよ
うに、電極接合層とクラッド層との間に、それら電極接
合層とクラッド層との中間のバンドギャップエネルギー
を有する中間層を挿入すると、電極接合層と中間層、及
び中間層とクラッド層とのそれぞれはバンド端不連続値
が小さくなるので、各々形成される障壁高さΔＥも小さ
くなる。その結果、直列抵抗が軽減されて、低い駆動電
圧にて十分に高い発光強度を達成することが可能とな
る。
合は、ＩＴＯ透明電極層自体が非常に高い電流拡散能を
有しているため、障壁によるキャリアのせき止め効果は
ほとんど考慮する必要がない。しかも、ＩＴＯ透明電極
層の採用により、光取出領域の面積は金属電極使用時と
比較して大幅に増加している。そこで、図１３に示すよ
うに、電極接合層とクラッド層との間に、それら電極接
合層とクラッド層との中間のバンドギャップエネルギー
を有する中間層を挿入すると、電極接合層と中間層、及
び中間層とクラッド層とのそれぞれはバンド端不連続値
が小さくなるので、各々形成される障壁高さΔＥも小さ
くなる。その結果、直列抵抗が軽減されて、低い駆動電
圧にて十分に高い発光強度を達成することが可能とな
る。
【００２６】上記中間層を採用することによる効果は、
ダブルへテロ構造の発光層部の中でも、特に電極接合層
をなすＩｎを含有したＧａＡｓとの格子整合性が比較的
良好なＡｌＧａＩｎＰにて発光層部を形成する場合に顕
著である。この場合、発光層部と、電極接合層との中間
のバンドギャップエネルギーを有する中間層として、具
体的には、ＡｌＧａＡｓ層、ＧａＩｎＰ層及びＡｌＧａ
ＩｎＰ層（バンドギャップエネルギーがクラッド層より
小さくなるように組成調整されたもの）の少なくとも一
つを含むものを好適に採用することができ、例えばＡｌ
ＧａＡｓ層を含むものとして形成することができる。ま
た、これ以外の発光層部、例えば、Ｉｎ ｘＧａｙＡｌ
１−ｘ−ｙＮからなるダブルへテロ構造の発光層部にも
適用可能である。この場合、中間層は、例えばＩｎＧａ
ＡｌＮ層（バンドギャップエネルギーがクラッド層より
小さくなるように組成調整されたもの）を含むものが採
用可能である。
ダブルへテロ構造の発光層部の中でも、特に電極接合層
をなすＩｎを含有したＧａＡｓとの格子整合性が比較的
良好なＡｌＧａＩｎＰにて発光層部を形成する場合に顕
著である。この場合、発光層部と、電極接合層との中間
のバンドギャップエネルギーを有する中間層として、具
体的には、ＡｌＧａＡｓ層、ＧａＩｎＰ層及びＡｌＧａ
ＩｎＰ層（バンドギャップエネルギーがクラッド層より
小さくなるように組成調整されたもの）の少なくとも一
つを含むものを好適に採用することができ、例えばＡｌ
ＧａＡｓ層を含むものとして形成することができる。ま
た、これ以外の発光層部、例えば、Ｉｎ ｘＧａｙＡｌ
１−ｘ−ｙＮからなるダブルへテロ構造の発光層部にも
適用可能である。この場合、中間層は、例えばＩｎＧａ
ＡｌＮ層（バンドギャップエネルギーがクラッド層より
小さくなるように組成調整されたもの）を含むものが採
用可能である。
【００２７】次に、本発明の発光素子の製造方法は、
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１）により、第一導電型クラッド層、活
性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層され
たダブルへテロ構造を有するものとして発光層部が構成
され、第一導電型クラッド層及び第二導電型クラッド層
の少なくともいずれかの側に、発光層部に発光駆動電圧
を印加するためのＩＴＯ透明電極層を有する発光素子の
製造方法において、発光層部上にＧａＡｓ層を、該Ｇａ
Ａｓ層の形成領域と非形成領域とが混在するように形成
し、当該ＧａＡｓ層と接するようにＩＴＯ透明電極層を
形成した後に熱処理することにより、ＩＴＯ透明電極層
からＧａＡｓ層にＩｎを拡散させて、Ｉｎを含有したＧ
ａＡｓよりなる電極接合層となすことを特徴とする。
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１）により、第一導電型クラッド層、活
性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層され
たダブルへテロ構造を有するものとして発光層部が構成
され、第一導電型クラッド層及び第二導電型クラッド層
の少なくともいずれかの側に、発光層部に発光駆動電圧
を印加するためのＩＴＯ透明電極層を有する発光素子の
製造方法において、発光層部上にＧａＡｓ層を、該Ｇａ
Ａｓ層の形成領域と非形成領域とが混在するように形成
し、当該ＧａＡｓ層と接するようにＩＴＯ透明電極層を
形成した後に熱処理することにより、ＩＴＯ透明電極層
からＧａＡｓ層にＩｎを拡散させて、Ｉｎを含有したＧ
ａＡｓよりなる電極接合層となすことを特徴とする。
【００２８】上記本発明の発光素子の製造方法において
は、ＡｌＧａＩｎＰからなる発光層部上に、ＧａＡｓ層
を形成し、そのＧａＡｓ層と接するようにＩＴＯ透明電
極層を形成する。発光層部は例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体にて構成されるものであり、その上（ただし、格
子整合する別の層が介在していてもよい）に形成される
ＧａＡｓ層とともに、例えば周知のＭＯＶＰＥ法にて形
成できる。ＧａＡｓ層はＡｌＧａＩｎＰ発光層部と格子
整合が極めて容易であり、ＩｎＧａＡｓを直接エピタキ
シャル成長する場合と比較して、均質で連続性のよい膜
を形成できる。
は、ＡｌＧａＩｎＰからなる発光層部上に、ＧａＡｓ層
を形成し、そのＧａＡｓ層と接するようにＩＴＯ透明電
極層を形成する。発光層部は例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体にて構成されるものであり、その上（ただし、格
子整合する別の層が介在していてもよい）に形成される
ＧａＡｓ層とともに、例えば周知のＭＯＶＰＥ法にて形
成できる。ＧａＡｓ層はＡｌＧａＩｎＰ発光層部と格子
整合が極めて容易であり、ＩｎＧａＡｓを直接エピタキ
シャル成長する場合と比較して、均質で連続性のよい膜
を形成できる。
【００２９】そして、そのＧａＡｓ層上にＩＴＯ透明電
極層を形成した後、熱処理することにより、ＩＴＯ透明
電極層からＧａＡｓ層にＩｎを拡散させて電極接合層と
する。このように熱処理して得られるＩｎを含有したＧ
ａＡｓよりなる電極接合層は、Ｉｎ含有量が過剰となら
ず、発光層部との格子不整合による、発光強度低下など
の品質劣化を効果的に防止することができる。ＧａＡｓ
層と発光層部との格子整合は、発光層部が（ＡｌｘＧａ
１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０．４
５≦ｙ≦０．５５）にて構成される場合に特に良好とな
るので、混晶比ｙを上記の範囲に設定して、発光層部
（クラッド層あるいは活性層）を形成することが望まし
いといえる。
極層を形成した後、熱処理することにより、ＩＴＯ透明
電極層からＧａＡｓ層にＩｎを拡散させて電極接合層と
する。このように熱処理して得られるＩｎを含有したＧ
ａＡｓよりなる電極接合層は、Ｉｎ含有量が過剰となら
ず、発光層部との格子不整合による、発光強度低下など
の品質劣化を効果的に防止することができる。ＧａＡｓ
層と発光層部との格子整合は、発光層部が（ＡｌｘＧａ
１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０．４
５≦ｙ≦０．５５）にて構成される場合に特に良好とな
るので、混晶比ｙを上記の範囲に設定して、発光層部
（クラッド層あるいは活性層）を形成することが望まし
いといえる。
【００３０】上記の熱処理は、電極接合層の厚さ方向に
おけるＩｎ濃度分布が、図１６のに示すように、ＩＴ
Ｏ透明電極層から厚さ方向に遠ざかるにつれ連続的に減
少するものとなるようにする（つまり、Ｉｎ濃度分布に
傾斜をつける）ことが望ましい。こうした構造は、熱処
理により、ＩＴＯ側から電極接合層側へＩｎを拡散させ
ることにより形成される。
おけるＩｎ濃度分布が、図１６のに示すように、ＩＴ
Ｏ透明電極層から厚さ方向に遠ざかるにつれ連続的に減
少するものとなるようにする（つまり、Ｉｎ濃度分布に
傾斜をつける）ことが望ましい。こうした構造は、熱処
理により、ＩＴＯ側から電極接合層側へＩｎを拡散させ
ることにより形成される。
【００３１】この場合、本発明の発光素子は、（Ａｌｘ
Ｇａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０
≦ｙ≦１）により、第一導電型クラッド層、活性層及び
第二導電型クラッド層がこの順序にて積層されたダブル
へテロ構造を有するものとして発光層部が構成され、第
一導電型クラッド層及び第二導電型クラッド層の少なく
ともいずれかの側に、発光層部に発光駆動電圧を印加す
るための酸化物透明電極層としてのＩＴＯ透明電極層を
有し、発光層部からの光が、該ＩＴＯ透明電極層を透過
させる形で取り出されるとともに、発光層部とＩＴＯ透
明電極層との間に、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなる電
極接合層が、該ＩＴＯ透明電極層と接する形にて形成さ
れ、電極接合層の厚さ方向におけるＩｎ濃度分布が、Ｉ
ＴＯ透明電極層から厚さ方向に遠ざかるにつれ連続的に
減少するものとされる。これは、ＡｌＧａＩｎＰよりな
る発光層部側にて、電極接合層のＩｎ濃度分布が小さく
なること、つまり、発光層部との格子定数差が縮まるこ
とを意味する。このようなＩｎ濃度分布の電極接合層を
形成することにより、発光層部との格子整合性をより高
めることができる利点を生ずる。熱処理温度が過度に高
くなったり、あるいは熱処理時間が長大化すると、ＩＴ
Ｏ透明電極層からのＩｎ拡散が過度に進行して、図１６
のに示すように、電極接合層内のＩｎ濃度分布が厚さ
方向にほぼ一定の高い値を示すようになり、上記の効果
は得られなくなる（なお、熱処理温度が過度に低くなっ
たり、あるいは熱処理時間が過度に短時間化すると、図
１６のに示すように、電極接合層内のＩｎ濃度が不足
することにつながる）。
Ｇａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０
≦ｙ≦１）により、第一導電型クラッド層、活性層及び
第二導電型クラッド層がこの順序にて積層されたダブル
へテロ構造を有するものとして発光層部が構成され、第
一導電型クラッド層及び第二導電型クラッド層の少なく
ともいずれかの側に、発光層部に発光駆動電圧を印加す
るための酸化物透明電極層としてのＩＴＯ透明電極層を
有し、発光層部からの光が、該ＩＴＯ透明電極層を透過
させる形で取り出されるとともに、発光層部とＩＴＯ透
明電極層との間に、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなる電
極接合層が、該ＩＴＯ透明電極層と接する形にて形成さ
れ、電極接合層の厚さ方向におけるＩｎ濃度分布が、Ｉ
ＴＯ透明電極層から厚さ方向に遠ざかるにつれ連続的に
減少するものとされる。これは、ＡｌＧａＩｎＰよりな
る発光層部側にて、電極接合層のＩｎ濃度分布が小さく
なること、つまり、発光層部との格子定数差が縮まるこ
とを意味する。このようなＩｎ濃度分布の電極接合層を
形成することにより、発光層部との格子整合性をより高
めることができる利点を生ずる。熱処理温度が過度に高
くなったり、あるいは熱処理時間が長大化すると、ＩＴ
Ｏ透明電極層からのＩｎ拡散が過度に進行して、図１６
のに示すように、電極接合層内のＩｎ濃度分布が厚さ
方向にほぼ一定の高い値を示すようになり、上記の効果
は得られなくなる（なお、熱処理温度が過度に低くなっ
たり、あるいは熱処理時間が過度に短時間化すると、図
１６のに示すように、電極接合層内のＩｎ濃度が不足
することにつながる）。
【００３２】この場合、図１６において、電極接合層
の、ＩＴＯ透明電極層との境界近傍におけるＩｎ濃度を
ＣＡとし、これと反対側の境界近傍におけるＩｎ濃度を
ＣＢとしたとき、ＣＢ／ＣＡが０．８以下となるように
調整することが望ましく、該形態のＩｎ濃度分布が得ら
れるように、前述の熱処理を行なうことが望ましい。Ｃ
Ｂ／ＣＡが０．８を超えると、Ｉｎ濃度分布傾斜による
発光層部との格子整合性改善効果が十分に得られなくな
る。なお、電極接合層の厚さ方向の組成分布（Ｉｎある
いはＧａ濃度分布）は、層を厚さ方向に徐々にエッチン
グしながら、二次イオン質量分析（Secondary Ion Mass
Spectroscopy：ＳＩＭＳ）、オージェ電子分光分析（A
uger Electron Spectroscopy）、Ｘ線光電子分光（X-ra
y Photoelectron Spectroscopy：ＸＰＳ）などの周知の
表面分析方法により測定することができる。
の、ＩＴＯ透明電極層との境界近傍におけるＩｎ濃度を
ＣＡとし、これと反対側の境界近傍におけるＩｎ濃度を
ＣＢとしたとき、ＣＢ／ＣＡが０．８以下となるように
調整することが望ましく、該形態のＩｎ濃度分布が得ら
れるように、前述の熱処理を行なうことが望ましい。Ｃ
Ｂ／ＣＡが０．８を超えると、Ｉｎ濃度分布傾斜による
発光層部との格子整合性改善効果が十分に得られなくな
る。なお、電極接合層の厚さ方向の組成分布（Ｉｎある
いはＧａ濃度分布）は、層を厚さ方向に徐々にエッチン
グしながら、二次イオン質量分析（Secondary Ion Mass
Spectroscopy：ＳＩＭＳ）、オージェ電子分光分析（A
uger Electron Spectroscopy）、Ｘ線光電子分光（X-ra
y Photoelectron Spectroscopy：ＸＰＳ）などの周知の
表面分析方法により測定することができる。
【００３３】電極接合層のＩＴＯ透明電極層との境界近
傍におけるＩｎ濃度は、ＩｎとＧａとの合計濃度に対す
るＩｎの原子比にて、０．１以上０．６以下とされるこ
とが望ましく、上記の熱処理もこのようなＩｎ濃度が得
られるように行なうことが望ましい。上記定義によるＩ
ｎ濃度が０．１未満になると、電極接合層の接触抵抗低
減効果が不十分となり、０．６を超えると電極接合層と
発光層部との格子不整合による、発光強度低下などの品
質劣化が甚だしくなる。なお、電極接合層のＩＴＯ透明
電極層との境界近傍におけるＩｎ濃度が、ＩｎとＧａと
の合計濃度に対するＩｎの原子比にて、例えば前述の望
ましい値（０．１以上０．６以下）を確保できるのであ
れば、電極接合層の、ＩＴＯ透明電極層に面しているの
と反対側の境界近傍でのＩｎ濃度ＣＢがゼロとなってい
ること、つまり、図１７に示すように、電極接合層のＩ
ＴＯ透明電極層側にＩｎＧａＡｓ層が形成され、反対側
の部分がＧａＡｓ層となる構造となっていても差し支え
ない。
傍におけるＩｎ濃度は、ＩｎとＧａとの合計濃度に対す
るＩｎの原子比にて、０．１以上０．６以下とされるこ
とが望ましく、上記の熱処理もこのようなＩｎ濃度が得
られるように行なうことが望ましい。上記定義によるＩ
ｎ濃度が０．１未満になると、電極接合層の接触抵抗低
減効果が不十分となり、０．６を超えると電極接合層と
発光層部との格子不整合による、発光強度低下などの品
質劣化が甚だしくなる。なお、電極接合層のＩＴＯ透明
電極層との境界近傍におけるＩｎ濃度が、ＩｎとＧａと
の合計濃度に対するＩｎの原子比にて、例えば前述の望
ましい値（０．１以上０．６以下）を確保できるのであ
れば、電極接合層の、ＩＴＯ透明電極層に面しているの
と反対側の境界近傍でのＩｎ濃度ＣＢがゼロとなってい
ること、つまり、図１７に示すように、電極接合層のＩ
ＴＯ透明電極層側にＩｎＧａＡｓ層が形成され、反対側
の部分がＧａＡｓ層となる構造となっていても差し支え
ない。
【００３４】ＩＴＯは、前述の通り酸化スズをドープし
た酸化インジウム膜であり、ＩＴＯ透明電極層をＧａＡ
ｓ層上に形成し、さらにこれを適正な温度範囲にて熱処
理することにより、上記望ましいＩｎ濃度を有した電極
接合層を容易に形成できる。また、この熱処理により、
ＩＴＯ透明電極層の電気抵抗率をさらに低減できる。熱
処理は、６００℃以上７５０℃以下にて行なうことが望
ましい。熱処理温度が７５０℃を超えるとＧａＡｓ層へ
のＩｎの拡散速度が大きくなりすぎ、電極接合層中のＩ
ｎ濃度が過剰となりやすくなる。また、Ｉｎ濃度が飽和
して、電極接合層の厚さ方向に傾斜したＩｎ濃度分布も
得にくくなる。いずれも、電極接合層と発光層部との格
子整合が悪化することにつながる。また、ＧａＡｓ層へ
のＩｎの拡散が過度に進みすぎると、電極接合層との接
触部付近にてＩＴＯ透明電極層のＩｎが枯渇し、電極の
電気抵抗値の上昇が避けがたくなる。さらに、熱処理温
度が上記のように高温になりすぎると、ＩＴＯの酸素が
ＧａＡｓ層へ拡散して酸化が促進され、素子の直列抵抗
が上昇しやすくなる。いずれも適正な電圧で発光素子を
駆動できなくなる不具合につながる。また、熱処理温度
が極端に高くなると、ＩＴＯ透明電極層の電気抵抗率が
かえって悪化する場合がある。他方、熱処理温度が６０
０℃未満になると、ＧａＡｓ層へのＩｎの拡散速度が小
さくなりすぎ、接触抵抗を十分に低下させた電極接合層
を得るのに長時間を要するようになるので、製造能率の
低下が甚だしくなる。
た酸化インジウム膜であり、ＩＴＯ透明電極層をＧａＡ
ｓ層上に形成し、さらにこれを適正な温度範囲にて熱処
理することにより、上記望ましいＩｎ濃度を有した電極
接合層を容易に形成できる。また、この熱処理により、
ＩＴＯ透明電極層の電気抵抗率をさらに低減できる。熱
処理は、６００℃以上７５０℃以下にて行なうことが望
ましい。熱処理温度が７５０℃を超えるとＧａＡｓ層へ
のＩｎの拡散速度が大きくなりすぎ、電極接合層中のＩ
ｎ濃度が過剰となりやすくなる。また、Ｉｎ濃度が飽和
して、電極接合層の厚さ方向に傾斜したＩｎ濃度分布も
得にくくなる。いずれも、電極接合層と発光層部との格
子整合が悪化することにつながる。また、ＧａＡｓ層へ
のＩｎの拡散が過度に進みすぎると、電極接合層との接
触部付近にてＩＴＯ透明電極層のＩｎが枯渇し、電極の
電気抵抗値の上昇が避けがたくなる。さらに、熱処理温
度が上記のように高温になりすぎると、ＩＴＯの酸素が
ＧａＡｓ層へ拡散して酸化が促進され、素子の直列抵抗
が上昇しやすくなる。いずれも適正な電圧で発光素子を
駆動できなくなる不具合につながる。また、熱処理温度
が極端に高くなると、ＩＴＯ透明電極層の電気抵抗率が
かえって悪化する場合がある。他方、熱処理温度が６０
０℃未満になると、ＧａＡｓ層へのＩｎの拡散速度が小
さくなりすぎ、接触抵抗を十分に低下させた電極接合層
を得るのに長時間を要するようになるので、製造能率の
低下が甚だしくなる。
【００３５】また、熱処理時間は、５秒以上１２０秒以
下に設定することが望ましい。熱処理時間が１２０秒以
上になると、特に、熱処理温度が上限値に近い場合、Ｇ
ａＡｓ層へのＩｎの拡散量が過剰となりやすくなる（た
だし、熱処理温度を低めに留める場合は、これよりも長
い熱処理時間（例えば３００秒程度まで）を採用するこ
とも可能である。他方、熱処理時間が５秒未満になる
と、ＧａＡｓ層へのＩｎの拡散量が不足し、接触抵抗を
十分に低下させた電極接合層が得にくくなる。
下に設定することが望ましい。熱処理時間が１２０秒以
上になると、特に、熱処理温度が上限値に近い場合、Ｇ
ａＡｓ層へのＩｎの拡散量が過剰となりやすくなる（た
だし、熱処理温度を低めに留める場合は、これよりも長
い熱処理時間（例えば３００秒程度まで）を採用するこ
とも可能である。他方、熱処理時間が５秒未満になる
と、ＧａＡｓ層へのＩｎの拡散量が不足し、接触抵抗を
十分に低下させた電極接合層が得にくくなる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
の図面を参照して説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の一実施形態である発
光素子１００の主要部を示す概念図である。発光素子１
００は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単に基板とい
う）１の第一主表面上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２を介
して発光層部２４が形成されている。そして、その発光
層部２４の第一主表面側に、電極接合層としてのＩｎＧ
ａＡｓ層７と酸化物透明電極層としてのＩＴＯ透明電極
層８とがこの順序にて形成され、さらに、ＩＴＯ透明電
極層８のほぼ中央部に電極ワイヤを接合するためのＡｕ
等にて構成されたボンディングパッド１６が配置されて
いる。他方、基板１の第二主表面側には、Ａｕ−Ｇｅ−
Ｎｉ合金等の金属からなる反射層を兼ねた裏面電極層１
５が全面に形成されている。
の図面を参照して説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の一実施形態である発
光素子１００の主要部を示す概念図である。発光素子１
００は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単に基板とい
う）１の第一主表面上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２を介
して発光層部２４が形成されている。そして、その発光
層部２４の第一主表面側に、電極接合層としてのＩｎＧ
ａＡｓ層７と酸化物透明電極層としてのＩＴＯ透明電極
層８とがこの順序にて形成され、さらに、ＩＴＯ透明電
極層８のほぼ中央部に電極ワイヤを接合するためのＡｕ
等にて構成されたボンディングパッド１６が配置されて
いる。他方、基板１の第二主表面側には、Ａｕ−Ｇｅ−
Ｎｉ合金等の金属からなる反射層を兼ねた裏面電極層１
５が全面に形成されている。
【００３７】ここで、ＩＴＯ透明電極層８は、発光層部
２４の主表面の全面を覆う形にて形成されている。他
方、電極接合層としてのＩｎＧａＡｓ層７は、ボンディ
ングパッド１６の直下領域をなす光取り出し量が少ない
第一領域には形成されず、その周囲の光取り出し量が多
い第二領域にのみ選択的に形成されている。さらに、該
第二領域においてＩｎＧａＡｓ層７は、その形成領域と
非形成領域とが混在した形となっている。従って、Ｉｎ
ＧａＡｓ層７の非形成領域においてはＩＴＯ透明電極層
８が発光層部２４と直接接触する形となっている。
２４の主表面の全面を覆う形にて形成されている。他
方、電極接合層としてのＩｎＧａＡｓ層７は、ボンディ
ングパッド１６の直下領域をなす光取り出し量が少ない
第一領域には形成されず、その周囲の光取り出し量が多
い第二領域にのみ選択的に形成されている。さらに、該
第二領域においてＩｎＧａＡｓ層７は、その形成領域と
非形成領域とが混在した形となっている。従って、Ｉｎ
ＧａＡｓ層７の非形成領域においてはＩＴＯ透明電極層
８が発光層部２４と直接接触する形となっている。
【００３８】図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＩｎＧ
ａＡｓ層７の形成領域は、ＩＴＯ透明電極層８の接合界
面において分散形成することにより、発光層部２４にお
ける発光をより均一化し、かつＩｎＧａＡｓ層７の非形
成領域からより均一に光を取り出すことができる。図２
（ａ）はＩｎＧａＡｓ層７の形成領域を散点状とした例
であり、（ｂ）は細長い帯状のＩｎＧａＡｓ層７の形成
領域と、同形態の非形成領域とを交互に形成した例であ
る。さらに、（ｃ）は、（ａ）とは逆に、ＩｎＧａＡｓ
層７の形成領域を背景として、散点状の非形成領域をこ
れに分散形成した例である。ここではＩｎＧａＡｓ層７
の形成領域を格子状に形成している。
ａＡｓ層７の形成領域は、ＩＴＯ透明電極層８の接合界
面において分散形成することにより、発光層部２４にお
ける発光をより均一化し、かつＩｎＧａＡｓ層７の非形
成領域からより均一に光を取り出すことができる。図２
（ａ）はＩｎＧａＡｓ層７の形成領域を散点状とした例
であり、（ｂ）は細長い帯状のＩｎＧａＡｓ層７の形成
領域と、同形態の非形成領域とを交互に形成した例であ
る。さらに、（ｃ）は、（ａ）とは逆に、ＩｎＧａＡｓ
層７の形成領域を背景として、散点状の非形成領域をこ
れに分散形成した例である。ここではＩｎＧａＡｓ層７
の形成領域を格子状に形成している。
【００３９】次に、発光層部２４は、各々（ＡｌｘＧａ
１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ混晶とされるとともに、第一導
電型クラッド層６、第二導電型クラッド層４、及び第一
導電型クラッド層６と第二導電型クラッド層４との間に
位置する活性層５からなるダブルへテロ構造とされてい
る。具体的には、ノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩ
ｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ
≦０．５５）混晶からなる活性層５を、ｐ型（ＡｌｘＧ
ａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層６とｎ型（Ａｌｘ
Ｇａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層４とにより挟ん
だ構造となっている。図１の発光素子１００では、ＩＴ
Ｏ透明電極層８側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が
配置されており、裏面電極層１５側にｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は
ＩＴＯ透明電極層８側が正である。なお、当業者には自
明のことであるが、ここでいう「ノンドープ」とは、
「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であ
り、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント
成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を
上限とする）をも排除するものではない。
１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ混晶とされるとともに、第一導
電型クラッド層６、第二導電型クラッド層４、及び第一
導電型クラッド層６と第二導電型クラッド層４との間に
位置する活性層５からなるダブルへテロ構造とされてい
る。具体的には、ノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩ
ｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ
≦０．５５）混晶からなる活性層５を、ｐ型（ＡｌｘＧ
ａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層６とｎ型（Ａｌｘ
Ｇａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層４とにより挟ん
だ構造となっている。図１の発光素子１００では、ＩＴ
Ｏ透明電極層８側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が
配置されており、裏面電極層１５側にｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は
ＩＴＯ透明電極層８側が正である。なお、当業者には自
明のことであるが、ここでいう「ノンドープ」とは、
「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であ
り、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント
成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を
上限とする）をも排除するものではない。
【００４０】なお、図１の発光素子１００において、各
層の厚さの実例として以下のような数値を例示できる： ・ＩｎＧａＡｓ層７＝厚さｔ：約０．００５μｍ ・ＩＴＯ透明電極層８＝厚さ：０．２μｍ、酸化錫含有
率：７質量％（残部：酸化インジウム）； ・ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６＝１μｍ； ・ＡｌＧａＩｎＰ活性層５＝０．６μｍ； ・ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４＝１μｍ；
層の厚さの実例として以下のような数値を例示できる： ・ＩｎＧａＡｓ層７＝厚さｔ：約０．００５μｍ ・ＩＴＯ透明電極層８＝厚さ：０．２μｍ、酸化錫含有
率：７質量％（残部：酸化インジウム）； ・ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６＝１μｍ； ・ＡｌＧａＩｎＰ活性層５＝０．６μｍ； ・ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４＝１μｍ；
【００４１】以下、図１の発光素子１００の製造方法に
ついて説明する。まず、図１に示すように、ＡｌＧａＩ
ｎＰ混晶と格子整合する化合物半導体単結晶基板である
ＧａＡｓ単結晶基板１の第一主表面１ａに、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、次いで、発光層部
２４として、１μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４、０．６μｍのＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）
５、及び１μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、さ
らにＩｎＧａＡｓ層７’（図３（ａ））をｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層６上に厚さ０．００５μｍにてエピタ
キシャル成長させ、図３（ａ）の状態とする。これら各
層のエピタキシャル成長は、公知の有機金属気相エピタ
キシャル成長（Metalorganic Vapor Phase Epitaxy：Ｍ
ＯＶＰＥ）法により行なうことができる。
ついて説明する。まず、図１に示すように、ＡｌＧａＩ
ｎＰ混晶と格子整合する化合物半導体単結晶基板である
ＧａＡｓ単結晶基板１の第一主表面１ａに、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、次いで、発光層部
２４として、１μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４、０．６μｍのＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）
５、及び１μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、さ
らにＩｎＧａＡｓ層７’（図３（ａ））をｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層６上に厚さ０．００５μｍにてエピタ
キシャル成長させ、図３（ａ）の状態とする。これら各
層のエピタキシャル成長は、公知の有機金属気相エピタ
キシャル成長（Metalorganic Vapor Phase Epitaxy：Ｍ
ＯＶＰＥ）法により行なうことができる。
【００４２】次いで、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すよう
に、ＩｎＧａＡｓ層７’に対し公知のフォトリソグラフ
ィー技術を用いてパターニングを施すことにより、図２
（ａ）〜（ｃ）に例示したようなＩｎＧａＡｓ層７の形
成領域及び非形成領域の形成パターンを、発光素子チッ
プとなるべき領域毎に形成する。具体的には、図３
（ｂ）に示すようにＩｎＧａＡｓ層７’上にフォトレジ
スト層３０を形成し、さらにガラス基板上にワックス等
を用いて基板１を固定する。次いでフォトレジスト層３
０上にマスクをかぶせて露光・現像することにより、図
５（ａ）に示すように、ＩｎＧａＡｓ層７を形成しない
領域にＩｎＧａＡｓ層７’が露出するようにフォトレジ
スト層３０にマスクパターンを転写する。その後、該Ｉ
ｎＧａＡｓ層７’の露出している部分をエッチングし、
さらにフォトレジスト層３０を除去すれば、図５（ｂ）
に示すようにパターニングされたＩｎＧａＡｓ層７が得
られる。
に、ＩｎＧａＡｓ層７’に対し公知のフォトリソグラフ
ィー技術を用いてパターニングを施すことにより、図２
（ａ）〜（ｃ）に例示したようなＩｎＧａＡｓ層７の形
成領域及び非形成領域の形成パターンを、発光素子チッ
プとなるべき領域毎に形成する。具体的には、図３
（ｂ）に示すようにＩｎＧａＡｓ層７’上にフォトレジ
スト層３０を形成し、さらにガラス基板上にワックス等
を用いて基板１を固定する。次いでフォトレジスト層３
０上にマスクをかぶせて露光・現像することにより、図
５（ａ）に示すように、ＩｎＧａＡｓ層７を形成しない
領域にＩｎＧａＡｓ層７’が露出するようにフォトレジ
スト層３０にマスクパターンを転写する。その後、該Ｉ
ｎＧａＡｓ層７’の露出している部分をエッチングし、
さらにフォトレジスト層３０を除去すれば、図５（ｂ）
に示すようにパターニングされたＩｎＧａＡｓ層７が得
られる。
【００４３】次に、図３（ｄ）及び図６に示すように、
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６とＩｎＧａＡｓ層７の
両主表面に、公知の高周波スパッタリング法（例えば、
ターゲット組成（Ｉｎ２Ｏ３＝９０．２質量％，ＳｎＯ
２＝９．８質量％）、ｒｆ周波数１３．５６ＭＨｚ、Ａ
ｒ圧力０．６Ｐａ、スパッタ電力３０Ｗ）により、ＩＴ
Ｏ透明電極層８を例えば厚さ０．２μｍ程度にて形成す
る。なお、膜形成後に窒素雰囲気中３００℃〜５００℃
の温度で熱処理を施すことにより、約１桁抵抗率を低減
することができる。
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６とＩｎＧａＡｓ層７の
両主表面に、公知の高周波スパッタリング法（例えば、
ターゲット組成（Ｉｎ２Ｏ３＝９０．２質量％，ＳｎＯ
２＝９．８質量％）、ｒｆ周波数１３．５６ＭＨｚ、Ａ
ｒ圧力０．６Ｐａ、スパッタ電力３０Ｗ）により、ＩＴ
Ｏ透明電極層８を例えば厚さ０．２μｍ程度にて形成す
る。なお、膜形成後に窒素雰囲気中３００℃〜５００℃
の温度で熱処理を施すことにより、約１桁抵抗率を低減
することができる。
【００４４】また、図３（ｅ）に示すように、基板１の
第二主表面に真空蒸着法により裏面電極層１５を形成
し、他方、第一主表面側のＩＴＯ透明電極層８上には、
各発光素子チップに対応する領域毎にボンディングパッ
ド１６を配置し、適当な温度で電極定着用のベーキング
を施すことにより、図３（ｆ）に示す発光素子ウェーハ
５０が得られる。該発光素子ウェーハ５０は、各発光素
子チップ領域を分離するために図４（ａ）に示すように
ハーフダイシングされ、さらに（ｂ）に示すようにダイ
シング面の加工歪をメサエッチングにより除去した後、
（ｃ）に示すスクライビングにより発光素子チップ５１
に分離される。そして、（ｄ）に示すように、裏面電極
層１５（図３参照）をＡｇペースト等の導電性ペースト
を用いて支持体を兼ねた端子電極９ａに固着する一方、
ボンディングパッド１６と別の端子電極９ｂとにまたが
る形態でＡｕワイヤ４７をボンディングし、（ｅ）に示
すように樹脂モールド５２を形成することにより発光素
子１００が得られる。
第二主表面に真空蒸着法により裏面電極層１５を形成
し、他方、第一主表面側のＩＴＯ透明電極層８上には、
各発光素子チップに対応する領域毎にボンディングパッ
ド１６を配置し、適当な温度で電極定着用のベーキング
を施すことにより、図３（ｆ）に示す発光素子ウェーハ
５０が得られる。該発光素子ウェーハ５０は、各発光素
子チップ領域を分離するために図４（ａ）に示すように
ハーフダイシングされ、さらに（ｂ）に示すようにダイ
シング面の加工歪をメサエッチングにより除去した後、
（ｃ）に示すスクライビングにより発光素子チップ５１
に分離される。そして、（ｄ）に示すように、裏面電極
層１５（図３参照）をＡｇペースト等の導電性ペースト
を用いて支持体を兼ねた端子電極９ａに固着する一方、
ボンディングパッド１６と別の端子電極９ｂとにまたが
る形態でＡｕワイヤ４７をボンディングし、（ｅ）に示
すように樹脂モールド５２を形成することにより発光素
子１００が得られる。
【００４５】上記発光素子１００の構成によると、Ｉｎ
ＧａＡｓ層７の形成によりＩＴＯ透明電極層８の接触抵
抗が下がり、発光層部２４への通電電流密度が向上して
高輝度の発光素子を実現できる。また、光取り出し量が
多い第二領域においてＩｎＧａＡｓ層７の形成領域と非
形成領域とを混在させることにより、発光層部２４で生
じた光はＩｎＧａＡｓ層７を透過する経路と、非形成領
域においてＩｎＧａＡｓ層７を迂回する経路との２通り
の経路にて取り出される。このうち、後者においては、
ＩｎＧａＡｓ層７を透過する際の光吸収を生じないの
で、光取出効率を向上させることができる。
ＧａＡｓ層７の形成によりＩＴＯ透明電極層８の接触抵
抗が下がり、発光層部２４への通電電流密度が向上して
高輝度の発光素子を実現できる。また、光取り出し量が
多い第二領域においてＩｎＧａＡｓ層７の形成領域と非
形成領域とを混在させることにより、発光層部２４で生
じた光はＩｎＧａＡｓ層７を透過する経路と、非形成領
域においてＩｎＧａＡｓ層７を迂回する経路との２通り
の経路にて取り出される。このうち、後者においては、
ＩｎＧａＡｓ層７を透過する際の光吸収を生じないの
で、光取出効率を向上させることができる。
【００４６】一方、ボンディングパッド１６は発光層部
２４からの光の大部分を遮蔽するため、発光層部２４に
おいてボンディングパッド１６の直下領域、つまり光取
り出し量が少ない第一領域に通電電流が集中しないこ
と、むしろ、ボンディングパッド１６の周囲の光取り出
し量が多い第二領域に通電電流がなるべく多く分配され
ることが、光取出効率を高める上で望ましい。そこで、
図１の発光素子１００においては、ボンディングパッド
１６の直下領域においてＩｎＧａＡｓ層７を作為的に非
形成とすることで、この領域ではＩＴＯ透明電極層８の
接触抵抗が高くなり電流が流れにくくなる。その結果、
ＩＴＯ透明電極層８を介して発光層部２４に通電される
電流は、光取り出し量が少ない第一領域を迂回して光取
り出し量が多い第二領域に優先的に分配され、光取出効
率を高めることができる。
２４からの光の大部分を遮蔽するため、発光層部２４に
おいてボンディングパッド１６の直下領域、つまり光取
り出し量が少ない第一領域に通電電流が集中しないこ
と、むしろ、ボンディングパッド１６の周囲の光取り出
し量が多い第二領域に通電電流がなるべく多く分配され
ることが、光取出効率を高める上で望ましい。そこで、
図１の発光素子１００においては、ボンディングパッド
１６の直下領域においてＩｎＧａＡｓ層７を作為的に非
形成とすることで、この領域ではＩＴＯ透明電極層８の
接触抵抗が高くなり電流が流れにくくなる。その結果、
ＩＴＯ透明電極層８を介して発光層部２４に通電される
電流は、光取り出し量が少ない第一領域を迂回して光取
り出し量が多い第二領域に優先的に分配され、光取出効
率を高めることができる。
【００４７】また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の
全面がＩＴＯ透明電極層８により覆われてなり、このＩ
ＴＯ透明電極層８を介して駆動電圧が印加される。駆動
電圧による駆動電流は導電性の良好なＩＴＯ透明電極層
８の全面に均一に拡散するので、光取出面の全体にわた
って均一な発光が得られるとともに、電極層８が透明な
ので光取出効率が向上する。さらに、ＩＴＯ透明電極層
８は、バンドギャップが比較的狭いＩｎＧａＡｓ層７に
対しオーミック状接触状態を形成するため、接触部の直
列抵抗が小さく抑えられ、発光効率が大幅に高められて
いる。
全面がＩＴＯ透明電極層８により覆われてなり、このＩ
ＴＯ透明電極層８を介して駆動電圧が印加される。駆動
電圧による駆動電流は導電性の良好なＩＴＯ透明電極層
８の全面に均一に拡散するので、光取出面の全体にわた
って均一な発光が得られるとともに、電極層８が透明な
ので光取出効率が向上する。さらに、ＩＴＯ透明電極層
８は、バンドギャップが比較的狭いＩｎＧａＡｓ層７に
対しオーミック状接触状態を形成するため、接触部の直
列抵抗が小さく抑えられ、発光効率が大幅に高められて
いる。
【００４８】さらに、従来の発光素子のような厚い電流
拡散層が不要となるため、ＩＴＯ透明電極層（酸化物透
明電極層）と発光面までの距離を大幅に短くできる。そ
の結果、直列抵抗の低減を図ることができる。なお、発
光面は、以下のように定義する。まず、発光層部２４が
上記のようなダブルへテロ構造を有する場合には、酸化
物透明電極層（ＩＴＯ透明電極層８）に近い側のクラッ
ド層／活性層界面（ＩＴＯ透明電極層８からみればｐ型
クラッド層６と活性層５との界面である）を発光面とし
て定義する。他方、本発明は、上記のようなダブルへテ
ロ構造型の発光層部を有するものに限らず、シングルへ
テロ構造型の発光部を有する発光素子にも適用可能であ
るが、この場合は、そのヘテロ接合界面を発光面として
定義する。そして、本発明の採用により、酸化物透明電
極層と電極接合層との界面から発光面までの距離は、具
体的には３μｍ以下の小さな値とすることが可能とな
る。
拡散層が不要となるため、ＩＴＯ透明電極層（酸化物透
明電極層）と発光面までの距離を大幅に短くできる。そ
の結果、直列抵抗の低減を図ることができる。なお、発
光面は、以下のように定義する。まず、発光層部２４が
上記のようなダブルへテロ構造を有する場合には、酸化
物透明電極層（ＩＴＯ透明電極層８）に近い側のクラッ
ド層／活性層界面（ＩＴＯ透明電極層８からみればｐ型
クラッド層６と活性層５との界面である）を発光面とし
て定義する。他方、本発明は、上記のようなダブルへテ
ロ構造型の発光層部を有するものに限らず、シングルへ
テロ構造型の発光部を有する発光素子にも適用可能であ
るが、この場合は、そのヘテロ接合界面を発光面として
定義する。そして、本発明の採用により、酸化物透明電
極層と電極接合層との界面から発光面までの距離は、具
体的には３μｍ以下の小さな値とすることが可能とな
る。
【００４９】なお、電極接合層であるＩｎＧａＡｓ層７
は、適当なドーパントの添加により、これと接する各ク
ラッド層６とそれぞれ同じ導電型を有するものとして形
成してもよいが、ＩｎＧａＡｓ層７を上記のような薄層
として形成する場合は、これらをドーパント濃度の低い
低ドープ層（例えば１０１７個／ｃｍ３以下；あるいは
ノンドープ層（１０１３個／ｃｍ３〜１０１６個／ｃｍ
３））として形成しても直列抵抗の過度の増加を招かな
いので、問題なく採用可能である。他方、低ドープ層と
した場合、発光素子の駆動電圧によっては、以下のよう
な効果が達成できる。すなわち、電極接合層を低ドープ
層とすることで、層の電気抵抗率自体は高くなるので、
これを挟む電気抵抗率の小さいクラッド層あるいはＩＴ
Ｏ透明電極層に対して、電極接合層の層厚方向に印加さ
れる電界（すなわち、単位距離当たりの電圧）が相対的
に高くなる。このとき、電極接合層を、バンドギャップ
の比較的小さいＩｎＧａＡｓにより形成しておくと、上
記電界の印加により電極接合層のバンド構造に適度な曲
がりが生じ、より良好なオーミック状接合を形成するこ
とができる。
は、適当なドーパントの添加により、これと接する各ク
ラッド層６とそれぞれ同じ導電型を有するものとして形
成してもよいが、ＩｎＧａＡｓ層７を上記のような薄層
として形成する場合は、これらをドーパント濃度の低い
低ドープ層（例えば１０１７個／ｃｍ３以下；あるいは
ノンドープ層（１０１３個／ｃｍ３〜１０１６個／ｃｍ
３））として形成しても直列抵抗の過度の増加を招かな
いので、問題なく採用可能である。他方、低ドープ層と
した場合、発光素子の駆動電圧によっては、以下のよう
な効果が達成できる。すなわち、電極接合層を低ドープ
層とすることで、層の電気抵抗率自体は高くなるので、
これを挟む電気抵抗率の小さいクラッド層あるいはＩＴ
Ｏ透明電極層に対して、電極接合層の層厚方向に印加さ
れる電界（すなわち、単位距離当たりの電圧）が相対的
に高くなる。このとき、電極接合層を、バンドギャップ
の比較的小さいＩｎＧａＡｓにより形成しておくと、上
記電界の印加により電極接合層のバンド構造に適度な曲
がりが生じ、より良好なオーミック状接合を形成するこ
とができる。
【００５０】なお、図１においては光取り出し量が少な
い第一領域（ボンディングパッド１６の直下領域）から
ＩｎＧａＡｓ層７が排除されていたが、該直下領域への
過度の電流集中が生じなければ、図７に示すように、第
一領域にもＩｎＧａＡｓ層７を形成することができる。
この場合、ＩｎＧａＡｓ層７の形成領域の面積率が、光
取り出し量が少ない第一領域において光取り出し量が多
い第二領域よりも小さくなっていればよい。
い第一領域（ボンディングパッド１６の直下領域）から
ＩｎＧａＡｓ層７が排除されていたが、該直下領域への
過度の電流集中が生じなければ、図７に示すように、第
一領域にもＩｎＧａＡｓ層７を形成することができる。
この場合、ＩｎＧａＡｓ層７の形成領域の面積率が、光
取り出し量が少ない第一領域において光取り出し量が多
い第二領域よりも小さくなっていればよい。
【００５１】また、ＩｎＧａＡｓ層７の厚みを非常に小
さくできる場合、あるいはＩｎＧａＡｓ以外の光吸収の
小さい電極接合層を使用できる場合など、電極接合層に
よる光吸収の影響がそれほど問題にならない場合は、図
８に示すように、光取り出し量が多い第二領域の全面を
電極接合層（図ではＩｎＧａＡｓ層７）により覆うよう
にしてもよい。また、図９に示すように、ＩＴＯ透明電
極層と接触する通電端子６０の形状の工夫により、ボン
ディングパッドを廃止できる場合や、あるいはボンディ
ングパッド１６による光遮蔽を考慮する必要がない場合
等においては、ＩＴＯ透明電極層８の全面にＩｎＧａＡ
ｓ層７の形成領域を分散させることも可能である。
さくできる場合、あるいはＩｎＧａＡｓ以外の光吸収の
小さい電極接合層を使用できる場合など、電極接合層に
よる光吸収の影響がそれほど問題にならない場合は、図
８に示すように、光取り出し量が多い第二領域の全面を
電極接合層（図ではＩｎＧａＡｓ層７）により覆うよう
にしてもよい。また、図９に示すように、ＩＴＯ透明電
極層と接触する通電端子６０の形状の工夫により、ボン
ディングパッドを廃止できる場合や、あるいはボンディ
ングパッド１６による光遮蔽を考慮する必要がない場合
等においては、ＩＴＯ透明電極層８の全面にＩｎＧａＡ
ｓ層７の形成領域を分散させることも可能である。
【００５２】また、図１の発光素子１００においては、
ダブルへテロ構造をなす発光層部２４の各層をＡｌＧａ
ＩｎＰ混晶にて形成していたが、ダブルへテロ構造をな
す発光層部の各層（ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型ク
ラッド層）をＡｌＧａＩｎＮ混晶により形成することに
より、青色あるいは紫外発光用のワイドギャップ型発光
素子を構成することもできる。発光層部は、図１の発光
素子１００と同様にＭＯＶＰＥ法により形成される。ま
た、活性層は上記実施形態では単一層として形成してい
たが、これを、バンドギャップエネルギーの異なる複数
の化合物半導体層が積層されたもの、具体的には、量子
井戸構造を有するものとして構成することもできる。
ダブルへテロ構造をなす発光層部２４の各層をＡｌＧａ
ＩｎＰ混晶にて形成していたが、ダブルへテロ構造をな
す発光層部の各層（ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型ク
ラッド層）をＡｌＧａＩｎＮ混晶により形成することに
より、青色あるいは紫外発光用のワイドギャップ型発光
素子を構成することもできる。発光層部は、図１の発光
素子１００と同様にＭＯＶＰＥ法により形成される。ま
た、活性層は上記実施形態では単一層として形成してい
たが、これを、バンドギャップエネルギーの異なる複数
の化合物半導体層が積層されたもの、具体的には、量子
井戸構造を有するものとして構成することもできる。
【００５３】なお、ＩｎＧａＡｓ層とＡｌＧａＩｎＰ層
とを直接接合した場合、接合界面にやや高いヘテロ障壁
が形成され、これに起因して直列抵抗成分が増大する場
合がありうる。そこで、これを低減する目的で、図１０
に示すようにＩＴＯ透明電極層８と接する電極接合層７
と、ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６との間に、両者の中間
のバンドギャップエネルギーを有する中間層１１を挿入
することができる。中間層１１は、例えばＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＩｎＰの少なくとも１つを
含むものとして構成でき、例えば中間層の全体を単一の
ＡｌＧａＡｓ層として構成できる。この構造を採用する
場合でも、それら中間層の厚さはそれぞれ０．１μｍ以
下（０．０１μｍ以上：これ以上薄くなると、バルクの
バンド構造が失われ、所期の接合構造が得られなくな
る）とすることが可能なため、薄層化によるエピタキシ
ャル成長時間の短縮、ひいては生産性の向上を図ること
ができ、中間層形成による直列抵抗の増分も少なくでき
るため、発光効率も損なわれにくい。本発明において
は、光取出面側に形成されたＩＴＯ透明電極層８の一部
領域のみに電極接合層７を形成しており、発光通電の際
の電流密度はこれら電極接合層７の形成領域において選
択的に高くなる傾向にある。もし、電極接合層７とＡｌ
ＧａＩｎＰクラッド層６との間に形成されるヘテロ障壁
が高いと、電流集中の影響により、該電極接合層７とＡ
ｌＧａＩｎＰクラッド層６との接合界面を通過する際の
電圧降下が一層甚だしくなり、見かけの直列抵抗がより
大きくなりやすい問題がある。従って、電極接合層７を
ＩＴＯ透明電極層８の全面に形成する場合よりも、中間
層１１の形成によりヘテロ障壁高さを減ずることの効果
が一層顕著であるといえる。
とを直接接合した場合、接合界面にやや高いヘテロ障壁
が形成され、これに起因して直列抵抗成分が増大する場
合がありうる。そこで、これを低減する目的で、図１０
に示すようにＩＴＯ透明電極層８と接する電極接合層７
と、ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６との間に、両者の中間
のバンドギャップエネルギーを有する中間層１１を挿入
することができる。中間層１１は、例えばＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＩｎＰの少なくとも１つを
含むものとして構成でき、例えば中間層の全体を単一の
ＡｌＧａＡｓ層として構成できる。この構造を採用する
場合でも、それら中間層の厚さはそれぞれ０．１μｍ以
下（０．０１μｍ以上：これ以上薄くなると、バルクの
バンド構造が失われ、所期の接合構造が得られなくな
る）とすることが可能なため、薄層化によるエピタキシ
ャル成長時間の短縮、ひいては生産性の向上を図ること
ができ、中間層形成による直列抵抗の増分も少なくでき
るため、発光効率も損なわれにくい。本発明において
は、光取出面側に形成されたＩＴＯ透明電極層８の一部
領域のみに電極接合層７を形成しており、発光通電の際
の電流密度はこれら電極接合層７の形成領域において選
択的に高くなる傾向にある。もし、電極接合層７とＡｌ
ＧａＩｎＰクラッド層６との間に形成されるヘテロ障壁
が高いと、電流集中の影響により、該電極接合層７とＡ
ｌＧａＩｎＰクラッド層６との接合界面を通過する際の
電圧降下が一層甚だしくなり、見かけの直列抵抗がより
大きくなりやすい問題がある。従って、電極接合層７を
ＩＴＯ透明電極層８の全面に形成する場合よりも、中間
層１１の形成によりヘテロ障壁高さを減ずることの効果
が一層顕著であるといえる。
【００５４】なお、中間層１１は、厚さがごく小さい場
合など、光吸収にそれほど悪影響を及ぼす心配が無い場
合は、図１０に示すように、発光層部２４の全面を覆う
ように形成することができる。このようにすると、電極
接合層７のみをパターニングすればよいので、例えば化
学エッチングの場合、電極接合層７に対するエッチャン
トにて中間層１１を十分にエッチングできない場合で
も、製造が容易である。他方、図１１に示すように、中
間層１１を電極接合層７の形成領域にのみ形成すること
もでき、中間層１１による光吸収の影響をより小さくす
ることができる。この場合、電極接合層７と中間層１１
とを発光層部２４の全面を覆うように形成しておき、前
述のフォトリソグラフィーにより、両者を各々パターニ
ングすればよい。この場合は、気相エッチングにより電
極接合層７と中間層１１とを同時にエッチングしてもよ
いし、化学エッチングの場合は、電極接合層７と中間層
１１とでエッチャントを交換して順次エッチングを行な
うことも可能である。また、化学エッチングにより電極
接合層７をパターニングする際に、中間層１１は、発光
層部２４側への腐食の進行を停止させるストップ層とし
て利用できる場合がある。例えば、電極接合層７をＩｎ
を含有したＧａＡｓにて構成する場合、中間層１１をＡ
ｌＧａＡｓにて構成しておけば、アンモニア／過酸化水
素をエッチャントとすることで、中間層１１をストップ
層として電極接合層７のみを選択エッチングすることが
できる。
合など、光吸収にそれほど悪影響を及ぼす心配が無い場
合は、図１０に示すように、発光層部２４の全面を覆う
ように形成することができる。このようにすると、電極
接合層７のみをパターニングすればよいので、例えば化
学エッチングの場合、電極接合層７に対するエッチャン
トにて中間層１１を十分にエッチングできない場合で
も、製造が容易である。他方、図１１に示すように、中
間層１１を電極接合層７の形成領域にのみ形成すること
もでき、中間層１１による光吸収の影響をより小さくす
ることができる。この場合、電極接合層７と中間層１１
とを発光層部２４の全面を覆うように形成しておき、前
述のフォトリソグラフィーにより、両者を各々パターニ
ングすればよい。この場合は、気相エッチングにより電
極接合層７と中間層１１とを同時にエッチングしてもよ
いし、化学エッチングの場合は、電極接合層７と中間層
１１とでエッチャントを交換して順次エッチングを行な
うことも可能である。また、化学エッチングにより電極
接合層７をパターニングする際に、中間層１１は、発光
層部２４側への腐食の進行を停止させるストップ層とし
て利用できる場合がある。例えば、電極接合層７をＩｎ
を含有したＧａＡｓにて構成する場合、中間層１１をＡ
ｌＧａＡｓにて構成しておけば、アンモニア／過酸化水
素をエッチャントとすることで、中間層１１をストップ
層として電極接合層７のみを選択エッチングすることが
できる。
【００５５】（実施の形態２）実施の形態１の電極接合
層はＭＯＶＰＥ法で形成したＩｎＧａＡｓ層であった
が、これを以下のような電極接合層として形成すること
も可能である。すなわち、図５（ｂ）を援用して説明す
ると、ＩｎＧａＡｓ層７に代えてＧａＡｓ層７”を、同
様にパターニングした形で形成し、図６と同様にＩＴＯ
透明電極層８を形成して図１４の積層体ウェーハ１３と
する。
層はＭＯＶＰＥ法で形成したＩｎＧａＡｓ層であった
が、これを以下のような電極接合層として形成すること
も可能である。すなわち、図５（ｂ）を援用して説明す
ると、ＩｎＧａＡｓ層７に代えてＧａＡｓ層７”を、同
様にパターニングした形で形成し、図６と同様にＩＴＯ
透明電極層８を形成して図１４の積層体ウェーハ１３と
する。
【００５６】そして、図１５に示すように、この積層体
ウェーハ１３を炉Ｆの中に配置し、例えば窒素雰囲気中
あるいはＡｒ等の不活性ガス雰囲気中にて、６００℃以
上７５０℃以下（例えば７００℃）の低温で、５秒以上
１２０秒以下（例えば３０秒）の短時間の熱処理を施
す。これにより、ＩＴＯ透明電極層８からＧａＡｓ層
７”にＩｎが拡散し、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなる
電極接合層７が得られる。該電極接合層７は、図１６
において、ＩＴＯ透明電極層との界面近傍におけるＩｎ
濃度が、ＩｎとＧａとの合計濃度に対するＩｎの原子比
にて、０．１以上０．６以下とされる。また、Ｉｎ濃度
は、ＩＴＯ透明電極層から厚さ方向に遠ざかるにつれ連
続的に減少するものとなっており、ＩＴＯ透明電極層８
（図１）との各境界近傍におけるＩｎ濃度をＣＡとし、
これと反対側の境界近傍（つまり、クラッド層６（図
１）との各境界近傍）におけるＩｎ濃度をＣＢとしたと
き、ＣＢ／ＣＡが０．８以下となるように調整されてい
る。電極接合層７の厚さｔは、０．００１μｍ以上０．
０２μｍ以下（望ましくは０．００５μｍ以上０．０１
μｍ以下）である。
ウェーハ１３を炉Ｆの中に配置し、例えば窒素雰囲気中
あるいはＡｒ等の不活性ガス雰囲気中にて、６００℃以
上７５０℃以下（例えば７００℃）の低温で、５秒以上
１２０秒以下（例えば３０秒）の短時間の熱処理を施
す。これにより、ＩＴＯ透明電極層８からＧａＡｓ層
７”にＩｎが拡散し、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなる
電極接合層７が得られる。該電極接合層７は、図１６
において、ＩＴＯ透明電極層との界面近傍におけるＩｎ
濃度が、ＩｎとＧａとの合計濃度に対するＩｎの原子比
にて、０．１以上０．６以下とされる。また、Ｉｎ濃度
は、ＩＴＯ透明電極層から厚さ方向に遠ざかるにつれ連
続的に減少するものとなっており、ＩＴＯ透明電極層８
（図１）との各境界近傍におけるＩｎ濃度をＣＡとし、
これと反対側の境界近傍（つまり、クラッド層６（図
１）との各境界近傍）におけるＩｎ濃度をＣＢとしたと
き、ＣＢ／ＣＡが０．８以下となるように調整されてい
る。電極接合層７の厚さｔは、０．００１μｍ以上０．
０２μｍ以下（望ましくは０．００５μｍ以上０．０１
μｍ以下）である。
【００５７】電極接合層７は、ＡｌＧａＩｎＰよりなる
発光層部２４に対し、格子整合性の良好なＧａＡｓ層
７”をまず形成し、ＩＴＯ透明電極層を形成した後、比
較的低温で短時間の熱処理を施すことにより、Ｉｎ含有
量が過剰でなく、しかも均質で連続性の良好なものとな
る。その結果、発光層部２４との格子不整合による、発
光強度低下などの品質劣化を効果的に防止することがで
きる。
発光層部２４に対し、格子整合性の良好なＧａＡｓ層
７”をまず形成し、ＩＴＯ透明電極層を形成した後、比
較的低温で短時間の熱処理を施すことにより、Ｉｎ含有
量が過剰でなく、しかも均質で連続性の良好なものとな
る。その結果、発光層部２４との格子不整合による、発
光強度低下などの品質劣化を効果的に防止することがで
きる。
【００５８】電極接合層７は、適当なドーパントの添加
により、これと接する各クラッド層６，４とそれぞれ同
じ導電型を有するものとして形成してもよいが、これら
電極接合層７を上記のような薄層として形成する場合
は、これらをドーパント濃度の低い低ドープ層（例えば
１０１７個／ｃｍ３以下；あるいはノンドープ層（１０
１３個／ｃｍ３〜１０１６個／ｃｍ３））として形成し
ても直列抵抗の過度の増加を招かないので、問題なく採
用可能である。他方、低ドープ層とした場合、発光素子
の駆動電圧によっては、以下のような効果が達成でき
る。すなわち、電極接合層７を低ドープ層とすること
で、層の電気抵抗率自体は高くなるので、これを挟む電
気抵抗率の小さいクラッド層あるいはＩＴＯ透明電極層
８に対して、電極接合層７の層厚方向に印加される電界
（すなわち、単位距離当たりの電圧）が相対的に高くな
る。このとき、電極接合層７を、バンドギャップの比較
的小さいＩｎを含有したＧａＡｓにより形成しておく
と、上記電界の印加により電極接合層のバンド構造に適
度な曲がりが生じ、より良好なオーミック状接合を形成
することができる。そして、図１６に示すように、電極
接合層７のＩｎ濃度が、ＩＴＯ透明電極層８との接触側
にて高められていることで、該効果が一層顕著なものと
なる。なお、本実施形態においても、実施の形態１と全
く同様に、中間層１１を形成することができる。
により、これと接する各クラッド層６，４とそれぞれ同
じ導電型を有するものとして形成してもよいが、これら
電極接合層７を上記のような薄層として形成する場合
は、これらをドーパント濃度の低い低ドープ層（例えば
１０１７個／ｃｍ３以下；あるいはノンドープ層（１０
１３個／ｃｍ３〜１０１６個／ｃｍ３））として形成し
ても直列抵抗の過度の増加を招かないので、問題なく採
用可能である。他方、低ドープ層とした場合、発光素子
の駆動電圧によっては、以下のような効果が達成でき
る。すなわち、電極接合層７を低ドープ層とすること
で、層の電気抵抗率自体は高くなるので、これを挟む電
気抵抗率の小さいクラッド層あるいはＩＴＯ透明電極層
８に対して、電極接合層７の層厚方向に印加される電界
（すなわち、単位距離当たりの電圧）が相対的に高くな
る。このとき、電極接合層７を、バンドギャップの比較
的小さいＩｎを含有したＧａＡｓにより形成しておく
と、上記電界の印加により電極接合層のバンド構造に適
度な曲がりが生じ、より良好なオーミック状接合を形成
することができる。そして、図１６に示すように、電極
接合層７のＩｎ濃度が、ＩＴＯ透明電極層８との接触側
にて高められていることで、該効果が一層顕著なものと
なる。なお、本実施形態においても、実施の形態１と全
く同様に、中間層１１を形成することができる。
【図１】本発明の発光素子の一例を積層構造にて示す模
式図。
式図。
【図２】図１の発光素子の、電極接合層の形成パターン
をいくつか例示した模式図。
をいくつか例示した模式図。
【図３】図１の発光素子の製造工程を示す模式図。
【図４】図３に続く模式図。
【図５】フォトリソグラフィーによる電極接合層のパタ
ーニング方法を説明する図。
ーニング方法を説明する図。
【図６】パターニングされた電極接合層上にＩＴＯ透明
電極層８を形成した状態を示す図。
電極層８を形成した状態を示す図。
【図７】図１の発光素子の、第一の変形例を示す図。
【図８】図１の発光素子の、第二の変形例を示す図。
【図９】図１の発光素子の、第三の変形例を示す図。
【図１０】図１の発光素子の、第四の変形例を示す図。
【図１１】図１の発光素子の、第五の変形例を示す図。
【図１２】電極接合層のバンド構造の第一例を示す模式
図。
図。
【図１３】電極接合層のバンド構造の第二例を示す模式
図。
図。
【図１４】ＧａＡｓ層にＩＴＯ透明電極層からのＩｎを
拡散させて電極接合層とする製造工程を示す模式図。
拡散させて電極接合層とする製造工程を示す模式図。
【図１５】図１４に続く模式図。
【図１６】図１４及び図１５の工程により製造した電極
接合層のＩｎ濃度分布の一例を、比較例と共に示す模式
図。
接合層のＩｎ濃度分布の一例を、比較例と共に示す模式
図。
【図１７】同じく電極接合層のＩｎ濃度分布の別例を示
す模式図。
す模式図。
４ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第二導電型クラッ
ド層） ５ ＡｌＧａＩｎＰ活性層 ６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第一導電型クラッ
ド層） ７ ＩｎＧａＡｓ層（電極接合層） ８ ＩＴＯ透明電極層（酸化物透明電極層） １１ 中間層 ２４ 発光層部 １００ 発光素子
ド層） ５ ＡｌＧａＩｎＰ活性層 ６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第一導電型クラッ
ド層） ７ ＩｎＧａＡｓ層（電極接合層） ８ ＩＴＯ透明電極層（酸化物透明電極層） １１ 中間層 ２４ 発光層部 １００ 発光素子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山田 雅人
群馬県安中市磯部二丁目13番１号 信越半
導体株式会社磯部工場内
(72)発明者 能登 宣彦
群馬県安中市磯部二丁目13番１号 信越半
導体株式会社半導体磯部研究所内
(72)発明者 野崎 眞次
神奈川県川崎市枡形６−５−２ フローラ
ルガーデン向ケ丘遊園308
(72)発明者 内田 和男
東京都大田区久が原４−５−７
(72)発明者 森崎 弘
埼玉県鶴ケ島市鶴が丘27−16−606
Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA21 CA04 CA34 CA35
CA65 CA73 CA88 CA99
Claims (24)
- 【請求項１】 化合物半導体層からなる発光層部と、該
発光層部に発光駆動電圧を印加するための酸化物透明電
極層とを有し、前記発光層部からの光を、前記酸化物透
明電極層を透過させる形で取り出すようにした発光素子
において、 前記発光層部と前記酸化物透明電極層との間に、前記酸
化物透明電極層の接合抵抗を減ずるための電極接合層
が、該酸化物透明電極層に接するように配置され、前記
酸化物透明電極層の接合界面において、前記電極接合層
の形成領域と非形成領域とが混在してなることを特徴と
する発光素子。 - 【請求項２】 前記電極接合層は、化合物半導体からな
ることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。 - 【請求項３】 前記酸化物透明電極層の前記接合界面
は、ボンディングパッドの直下領域からなる第一領域と
残余の第二領域とを有し、前記第二領域は、前記第一領
域より光取り出し量が多く、前記電極接合層は、前記第
二領域において、前記第一領域よりも形成面積率が大き
いことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。 - 【請求項４】 前記第一領域に前記電極接合層が形成さ
れていないことを特徴とする請求項３記載の発光素子。 - 【請求項５】 前記第二領域において少なくとも、前記
電極接合層の形成領域と非形成領域とが混在してなるこ
とを特徴とする請求項３又は４に記載の発光素子。 - 【請求項６】 化合物半導体層からなる発光層部と、該
発光層部に発光駆動電圧を印加するための酸化物透明電
極層とを有し、前記発光層部からの光を、前記酸化物透
明電極層を透過させる形で取り出すようにした発光素子
において、 前記発光層部と前記酸化物透明電極層との間に、前記酸
化物透明電極層の接合抵抗を減ずるための化合物半導体
からなる電極接合層が、該酸化物透明電極層に接するよ
うに配置され、 かつ、前記酸化物透明電極層の前記接合界面は、ボンデ
ィングパッドの直下領域からなる第一領域と残余の第二
領域とを有し、前記第二領域は、前記第一領域より光取
り出し量が多く、前記第二領域において少なくとも、前
記電極接合層の形成領域と非形成領域とが混在してなる
ことを特徴とする発光素子。 - 【請求項７】 前記第二領域において、前記電極接合層
の形成領域が分散形成されてなることを特徴とする請求
項５又は６に記載の発光素子。 - 【請求項８】 前記電極接合層は、前記酸化物透明電極
層との接合界面においてＡｌを含有せず、かつバンドギ
ャップエネルギーが１．４２ｅＶより小さい化合物半導
体からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれ
か１項に記載の発光素子。 - 【請求項９】 前記電極接合層を構成する化合物半導体
は、前記酸化物透明電極層との接合界面においてＩｎｘ
Ｇａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）であることを特徴とする
請求項８に記載の発光素子。 - 【請求項１０】 前記酸化物透明電極層がインジウム、
錫、亜鉛のいずれかを含む酸化物電極層であることを特
徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の発光
素子。 - 【請求項１１】 前記電極接合層の厚さが０．００１μ
ｍ以上０．０２μｍ以下の範囲に調整されていることを
特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の
発光素子。 - 【請求項１２】 前記発光層部は、（ＡｌｘＧ
ａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（但し、０≦ｘ≦１，０≦ｙ
≦１）又はＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）にて構成されていること
を特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載
の発光素子。 - 【請求項１３】 前記発光層部は、各々前記（ＡｌｘＧ
ａ１−ｘ）ｙＩｎ１ −ｙＰ又は前記ＩｎｘＧａｙＡｌ
１−ｘ−ｙＮにて構成される第一導電型クラッド層、活
性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層され
たダブルへテロ構造を有し、前記第一導電型クラッド層
及び前記第二導電型クラッド層の少なくともいずれかと
前記酸化物透明電極層との間に、前記電極接合層が形成
されてな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】 前記電極接合層と、前記第一導電型ク
ラッド層と第二導電型クラッド層とのうち、該電極接合
層の形成側に位置するクラッド層との間に、それら電極
接合層とクラッド層との中間のバンドギャップエネルギ
ーを有する中間層が形成されたことを特徴とする請求項
１３に記載の発光素子。 - 【請求項１５】 前記発光層部は、（ＡｌｘＧ
ａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦
ｙ≦１）よりなり、前記中間層を、ＡｌＧａＡｓ層、Ｇ
ａＩｎＰ層及びＡｌＧａＩｎＰ層のうち少なくとも一つ
を含むものとして形成することを特徴とする請求項１４
記載の発光素子。 - 【請求項１６】 （ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ
（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）により、第一導電
型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの
順序にて積層されたダブルへテロ構造を有するものとし
て前記発光層部が構成され、前記第一導電型クラッド層
及び前記第二導電型クラッド層の少なくともいずれかの
側に、前記酸化物透明電極層としてのＩＴＯ透明電極層
を有し、前記発光層部からの光が、該ＩＴＯ透明電極層
を透過させる形で取り出されるとともに、前記発光層部
と前記ＩＴＯ透明電極層との間に、Ｉｎを含有したＧａ
Ａｓよりなる電極接合層が、該ＩＴＯ透明電極層と接す
る形にて形成され、前記電極接合層の厚さ方向における
Ｉｎ濃度分布が、前記ＩＴＯ透明電極層から厚さ方向に
遠ざかるにつれ連続的に減少するものとされたことを特
徴とする請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の
発光素子。 - 【請求項１７】 前記電極接合層の、前記ＩＴＯ透明電
極層との境界近傍におけるＩｎ濃度をＣＡとし、これと
反対側の境界近傍におけるＩｎ濃度をＣＢとして、ＣＢ
／ＣＡが０．８以下とされる請求項１６に記載の発光素
子。 - 【請求項１８】 前記電極接合層の前記ＩＴＯ透明電極
層との界面近傍におけるＩｎ濃度が、ＩｎとＧａとの合
計濃度に対するＩｎの原子比にて、０．１以上０．６以
下とされることを特徴とする請求項１６又は１７に記載
の発光素子。 - 【請求項１９】 （ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ
（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）により、第一導電
型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの
順序にて積層されたダブルへテロ構造を有するものとし
て発光層部が構成され、前記第一導電型クラッド層及び
前記第二導電型クラッド層の少なくともいずれかの側
に、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するためのＩＴ
Ｏ透明電極層を有する発光素子の製造方法において、前
記発光層部上にＧａＡｓ層を、該ＧａＡｓ層の形成領域
と非形成領域とが混在するように形成し、当該ＧａＡｓ
層と接するように前記ＩＴＯ透明電極層を形成した後に
熱処理することにより、前記ＩＴＯ透明電極層から前記
ＧａＡｓ層にＩｎを拡散させて、Ｉｎを含有したＧａＡ
ｓよりなる電極接合層となすことを特徴とする発光素子
の製造方法。 - 【請求項２０】 前記電極接合層の厚さ方向におけるＩ
ｎ濃度分布が、前記ＩＴＯ透明電極層から厚さ方向に遠
ざかるにつれ連続的に減少するものとなるように、前記
熱処理が行なわれることを特徴とする請求項１９に記載
の発光素子の製造方法。 - 【請求項２１】 前記電極接合層の、前記ＩＴＯ透明電
極層との境界近傍におけるＩｎ濃度をＣＡとし、これと
反対側の境界近傍におけるＩｎ濃度をＣＢとして、ＣＢ
／ＣＡが０．８以下となるように、前記熱処理が行なわ
れることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の発光
素子の製造方法。 - 【請求項２２】 前記電極接合層の前記ＩＴＯ透明電極
層との界面近傍におけるＩｎ濃度が、ＩｎとＧａとの合
計濃度に対するＩｎの原子比にて、０．１以上０．６以
下となるように、前記熱処理が行なわれることを特徴と
する請求項１９ないし２１のいずれか１項に記載の発光
素子の製造方法。 - 【請求項２３】 前記熱処理を６００℃以上７５０℃以
下にて行なうことを特徴とする請求項１９ないし２２の
いずれか１項に記載の発光素子の製造方法。 - 【請求項２４】 前記熱処理の時間を５秒以上１２０秒
以下に設定することを特徴とする請求項１９ないし２３
のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002259396A JP4084620B2 (ja) | 2001-09-27 | 2002-09-04 | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
| US10/255,000 US6787383B2 (en) | 2001-09-27 | 2002-09-26 | Light-emitting device and method for manufacturing the same |
| TW091122275A TW565954B (en) | 2001-09-27 | 2002-09-27 | Light emitting element and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001297927 | 2001-09-27 | ||
| JP2001-297927 | 2001-09-27 | ||
| JP2002259396A JP4084620B2 (ja) | 2001-09-27 | 2002-09-04 | 発光素子及び発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003174197A true JP2003174197A (ja) | 2003-06-20 |
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ID=26623132
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US6787383B2 (ja) |
| JP (1) | JP4084620B2 (ja) |
| TW (1) | TW565954B (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004015785A1 (ja) * | 2002-08-07 | 2004-02-19 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | 発光素子の製造方法及び発光素子 |
| JP2004165654A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-06-10 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子及びその製造方法 |
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