JP2004214232A - 発光素子及び発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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電極層３０を有し、発光層部２４からの光が、該ＩＴＯ電極層３０を透過させる形で取り出される。また、発光層部２４とＩＴＯ電極層３０との間に、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなる電極接合層３１が、該ＩＴＯ電極層３０と接するように配置され、ＩＴＯ電極層３０の接合界面において、電極接合層３１の形成領域ＳＡと非形成領域ＰＡとが混在する。そして、電極接合層３１と発光層部２４との間に、Ａｌを含有した化合物半導体よりなるＡｌ含有介在層２０が、電極接合層３１の形成領域ＳＡと非形成領域ＰＡとにまたがる形で配置され、かつ、電極接合層３１の非形成領域ＰＡにおいて、該Ａｌ含有介在層２０のＩＴＯ電極層３０側の最表層部にＡｌ系絶縁層が選択的に形成されてなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平６−１８８４５５号公報
【特許文献２】
特開平１−２２５１７８号公報
【０００３】
（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ混晶（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１（以下、ＡｌＧａＩｎＰ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ＡｌＧａＩｎＰ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、Ｉｎ_ｘＧａ_ｙＡｌ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（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。
【０００４】
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ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ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。
【０００５】
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、電極面積の増大は避けがたく、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 Tin Oxide：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、例えば特許文献１あるいは特許文献２にてなされている。
【０００６】
【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。例えば特許文献２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。
【０００７】
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を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、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発光素子において、
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、酸化物透明電極層と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するとともに、
電極接合層と発光層部との間に、Ａｌを含有したＡｌ含有介在層が電極接合層の形成領域と非形成領域とにまたがる形で配置され、該Ａｌ含有介在層は、電極接合層の形成領域において電極接合層と接するＡｌ含有化合物半導体層と、電極接合層の非形成領域に選択的に形成された、少なくとも酸化物透明電極層側の最表層部をなすＡｌ系絶縁層とを有することを特徴とする。
【０００９】
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、酸化物透明電極層と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。
【００１０】
また、本発明においては、電極接合層と発光層部との間に、Ａｌを含有した化合物半導体よりなるＡｌ含有介在層が、電極接合層の形成領域と非形成領域とにまたがる形で配置され、かつ、電極接合層の非形成領域において、該Ａｌ含有介在層の酸化物透明電極層側の最表層部にＡｌ系絶縁層を選択的に形成した。これにより、電極接合層の非形成領域においては、酸化物透明電極層からの電流漏洩がＡｌ系絶縁層により遮断され、電極接合層の形成領域に発光駆動電流を集中できるから、電極接合層の形成形態に応じて発光層部面内の所望の領域に電流を効果的に分配でき、発光効率や光取出し効率の向上に寄与できる。そして、このＡｌ系絶縁層は、Ａｌ含有介在層の表層酸化により形成も極めて容易である。特に、電極接合層の形成領域を化学エッチングによりパターニングする際に、Ａｌ含有介在層層上に重ねて形成した電極接合層を、下地となるＡｌ含有介在層層を残して選択的に化学エッチングする際、Ａｌ含有介在層層の少なくとも最表層部をエッチング液との接触により酸化させる。すると、電極接合層のパターニング工程にてＡｌ系絶縁層を同時に形成できるので、効率的である。
【００１１】
なお、Ａｌ含有介在層において、電極接合層の形成領域において電極接合層と接するＡｌ含有化合物半導体層は、電極接合層の非形成領域にまたがる形で形成されていてもよい。この場合、電極接合層の非形成領域においては、Ａｌ含有介在層の最表層部のみがＡｌ系絶縁層となり、残部がＡｌ含有化合物半導体層となる。この構成は、電極接合層の非形成領域において、Ａｌ含有化合物半導体層の表層部のみを酸化した場合に得られる。他方、電極接合層の非形成領域においてＡｌ含有介在層の全体がＡｌ系絶縁層となっていてもよい。この構成は、電極接合層の非形成領域において、Ａｌ含有化合物半導体層の全体を酸化した場合に得られ、特にＡｌ含有化合物半導体層が薄い場合は該構造となりやすい。
【００１２】
電極接合層は化合物半導体又は金属にて構成できる。特に化合物半導体により構成することが、光吸収抑制の観点にて望ましい。しかしごく薄いものであれば、金属により構成することも可能である。また、後述のごとく、光取出領域の全面を電極接合層にて覆わないのであれば、電極接合層の非形成領域において光取出が可能となる。この場合、遮光性の高い金属にて電極接合層を構成することもできる。金属よりなる電極接合層は導電率が高いので、発光素子の直列抵抗低減の観点において有利である。
【００１３】
発光層部は、ＡｌＧａＩｎＰ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構成できる。これにより高輝度の発光素子を実現できる。
【００１４】
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、第一領域は、電極接合層の非形成領域の形成面積率を第二領域よりも大きくすることができる。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、電極接合層の非形成領域の形成面積率が大きくされ、しかも該非形成領域にＡｌ系絶縁層が形成されていることから、第一領域における酸化物透明電極層の接触抵抗が第二領域よりも大幅に高くなる。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、光取出効率を顕著に高めることができる。
【００１５】
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、具体的には、第一領域の全体が記電極接合層の非形成領域とされ、該非形成領域の全域においてＡｌ系絶縁層が形成されていることが望ましい。また、電極接合層による光吸収を抑制して光取出し効率を高めるためには、酸化物透明電極層との接合界面のうち、発光層部からの光を外部へ取り出す量が多い第二領域（つまり、光取出領域）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。この場合も、上記電極接合層の非形成領域の全域においてＡｌ系絶縁層が形成されていることが、発光駆動電流を第二領域の面内に均一に分配し、発光効率を高める上で望ましい。なお、前述の通り、光取出領域である第二領域に電流接合層の形成領域と非形成領域とを混在させる場合、該第二領域においては、電極接合層を化合物半導体又は金属のいずれで形成してもよい。
【００１６】
酸化物透明電極層は、例えばＩＴＯにて構成できる。ＩＴＯは、酸化スズをドープした酸化インジウム膜であり、酸化スズの含有量を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電極層以外では、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スズ（いわゆるネサ）、Ｃｄ_２ＳｎＯ_４、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４、ＺｎＳｎＯ_３、ＭｇＩｎ_２Ｏ_４、酸化イットリウム（Ｙ）をドープしたＣｄＳｂ_２Ｏ_６、酸化スズをドープしたＧａＩｎＯ_３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。これらの酸化物透明電極は可視光に対して良好な透過性を有し（つまり、透明であり）、発光層部への電圧印加用電極として用いる場合、光の取出しを妨げない利点がある。また、該酸化物透明電極層上に形成されるボンディングパッドを介して素子駆動用の電圧を印加したとき、電流を面内に広げて発光を均一化し高効率化する役割も担う。これらの酸化物透明電極は、公知の気相成膜法、例えば化学蒸着法（chemical vapor deposition：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ＣＶＤ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。
【００１７】
酸化物透明電極層がＩＴＯ電極層である場合、リンを含有しない化合物半導体より電極接合層を形成し、Ａｌ含有介在層の酸化物透明電極層が位置しているのと反対側にリン含有化合物半導体層を接して配置し、Ａｌ含有介在層を、電極接合層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつリンの含有率がリン含有化合物半導体層よりも低いリンブロック層とすることが好ましい。
【００１８】
本発明者らが検討したところによると、酸化物透明電極層がＩＴＯ電極層として形成されている場合、ＩＴＯ電極層の下側に位置する半導体層のうち、ＩＴＯ電極層の近くに形成されている化合物半導体がリンを含む化合物半導体、特に、リンをＶ族元素の主体とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である場合に、形成したＩＴＯ電極層と半導体層との密着力が低下しやすいことが判明した。
【００１９】
リンを含有しない化合物半導体にて電極接合層を構成する場合、電極接合層は発光波長に対応するエネルギーよりもバンドギャップエネルギーが小さく設定されるため、発光層部からの光吸収を避けるため、３〜３０ｎｍ程度の小さな膜厚で形成される。この場合、半導体層のうち電極接合層と接している部分が、ＧａＰなどのリン含有化合物半導体にて構成されていると、ＩＴＯ電極層の成膜中の熱履歴や、その後、必要に応じて行われる熱処理の影響により、上記リン含有化合物半導体からＰ成分が、薄い電極接合層を通過してＩＴＯ層側に拡散し、これが原因となってＩＴＯ電極層の密着力が低下する。
【００２０】
そこで、電極接合層と発光層部との間に形成されるＡｌ含有介在層を上記のようなリンブロック層としておけば、以下の効果が達成される。リンブロック層は、電極接合層よりもバンドギャップエネルギーが大きいため、発光層部からの発光光束に対する吸収は電極接合層より小さい。そして、電極接合層と反対側に位置するリン含有化合物半導体層よりもリンの含有率を低く設定してあるので、ＩＴＯ電極層側に向けたリン拡散は生じにくい。従って、このようなリンブロック層を介挿することにより、リン含有化合物半導体層からのリン成分は、リンブロック層と電極接合層との双方を通過しなければ、ＩＴＯ電極層に到達することができなくなる。その結果、ＩＴＯ電極層へのリン拡散が大幅に抑制され、ＩＴＯ電極層の密着強度を向上させることができる。
【００２１】
リンブロック層はリンを含有しない化合物半導体により構成することが、ＩＴＯ電極層へのリン拡散抑制効果を高める上でより望ましい。また、リンブロック層は、具体的にはＡｌＧａＡｓにて構成することが、ＩＴＯ電極層に向けたリン拡散の抑制と、発光層部からの発光光束に対する吸収抑制の双方の観点において望ましい。ＡｌＧａＡｓは、ＡｌＡｓとＧａＡｓとの混晶であり、ＡｌＡｓ混晶比をｂとすると、Ａｌ_ｂＧａ_１−ｂＡｓと表され、発光波長エネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きくなるように、その混晶比ｂが適宜調整される（従って、活性層の材質によってｂの値は異なる）。この場合、活性層のバンドギャップエネルギーよりも、ＡｌＧａＡｓよりなるリンブロック層のバンドギャップエネルギーは、光吸収が生じないように、最低でも０．１ｅＶ以上は大きくすることが望ましい。他方、耐湿性確保を考慮して、ＡｌＧａＡｓよりなるリンブロック層のＡｌＡｓ混晶比ｂは、０．８５以下の範囲で調整することが望ましい。
【００２２】
電極接合層は、具体的には、Ａｌを含有せず、かつバンドギャップエネルギーが比較的小さい（例えば１．４２ｅＶ未満）化合物半導体からなるものを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、良好なオーミックコンタクトが得られ、また、Ａｌ成分酸化による抵抗増加も生じにくい。
【００２３】
電極接合層は、バンドギャップエネルギーが発光波長に対応するエネルギーよりも小さく設定されていると、発光層部からの光を吸収する作用を有するので、光取出し効率向上のため、その厚さをなるべく小さくすることが望ましく、例えば３ｎｍ以上３０ｎｍ以下に設定することが望ましい。厚さが３０ｎｍを超えると光吸収の影響が大きくなり、３ｎｍ未満では、電極接合層をなす化合物半導体のバルクとしての結晶構造を維持が困難となり、接合抵抗低減効果が十分に得られなくなる。また、ＩＴＯ層へのリン拡散抑制効果を顕著なものとするためには、リンブロック層（Ａｌ系介在物層）と電極接合層との合計厚さを２０ｎｍ以上に調整することが望ましい。該合計厚さが２０ｎｍ未満では、リン拡散抑制効果が顕著でなくなるので望ましくない。
【００２４】
酸化物透明電極層がＩＴＯ電極層の場合、電極接合層は、例えばＩｎＧａＡｓ層やＧａＡｓ層を使用することができる。該電極接合層は、（少なくとも）ＩＴＯ電極層との接合界面において、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）となっていることにより、接触抵抗低減効果を特に高めることができる。（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）により発光層を形成する場合、ＧａＡｓ層をＩＴＯ電極層と接するように形成し、その後、熱処理を行なうことにより、ＩＴＯ電極層からＧａＡｓ層にＩｎを拡散させて、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなる電極接合層となすことができる。
【００２５】
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化合物半導体により発光層部が形成された構成において、前述のボンディングパッドに通電用の電極ワイヤを接合する場合、活性層と電極接合層との間に位置する第二導電型クラッド層を含む化合物半導体層をボンディング側半導体層として、該ボンディング側化合物半導体層の厚さを０．６μｍ以上１０μｍ未満とすることが望ましい。例えばワイヤの接合を、超音波溶接や、これにさらに熱を付加するサーモソニックボンディングにより行なう場合、ボンディングパッド直下の化合物半導体層には、超音波や加熱（さらには加圧）による衝撃応力が集中し、転位などの結晶欠陥が損傷として導入される。その損傷領域が活性層部に及んだ場合、具体的には次のような不具合を招く。
▲１▼発光輝度の直接的な低下。結晶欠陥による非発光遷移過程の増加が原因として考えられる。
▲２▼素子ライフの低下。転位の形成された発光層に通電を継続すると、転位に電流が集中して転位の増殖が起こりやすくなり、発光輝度の経時的な劣化を引き起こす。
【００２６】
しかしながら、ボンディング側化合物半導体層の厚さを上記のごとく確保することで、ボンディングパッドに電極ワイヤを接合する際の損傷領域が仮に生じても、該損傷領域の影響はボンディング側半導体層に留まり、活性層にその影響が及びにくくなる。ただし、ボンディング側半導体層を過度に厚く形成することは、発光素子の製造能率低下につながるので、該厚さの上限は１０μｍとする。
【００２７】
上記のようなボンディング側半導体層は、少なくとも電極接合層との境界を含む第一層と、該第一層と活性層との間に位置する第二層とを有するものとして構成でき、第二層の少なくとも第一層との境界を含む領域を、リンを含有したリン含有化合物半導体層とし、他方、第一層をリンブロック層とすることができる。これにより、リン含有化合物半導体層からＩＴＯ電極層へのリン拡散が大幅に抑制され、ボンディング側半導体層に対するＩＴＯ電極層の密着強度を向上させることができる。
【００２８】
リンブロック層は、ボンディング側半導体層の構成に応じて種々の形態に形成できる。例えば、ボンディング側半導体層は、第二導電型クラッド層と、該第二導電型クラッド層の酸化物透明電極層側に接して配置され、第二導電型クラッド層とは異なる組成の化合物半導体によりリン含有化合物半導体層として構成されたクッション層と、該クッション層と電極接合層との間に配置されたリンブロック層とからなるものとして構成できる。クッション層の介在により、電極ワイヤを接合時に生ずる損傷領域の影響が活性層に及びにくくすることができる。また、このクッション層がリン含有化合物半導体層として構成されているにもかかわらず、リンブロック層の介在によりＩＴＯ電極層へのリン拡散が大幅に抑制され、ＩＴＯ電極層の密着強度を高めることができる。この場合、該クッション層は、例えば可視光に対する透明性が高いＧａＰにて構成すると、光取出し効率を高めることができる。
【００２９】
この場合、ボンディング側半導体層の電極接合層との境界を含む部分を、該部分に対し電極接合層の反対側から接するボンディング側半導体層部分よりもバンドギャップエネルギーが小さく、電極接合層よりはバンドギャップエネルギーが大きい中間層とすることができる。ボンディング側半導体層と電極接合層とのバンド端不連続値が大きい場合は、図１１に示すように、接合によるバンドの曲がりにより、形成されるヘテロ障壁の高さΔＥが大きくなり、コンタクト抵抗の増大につながる。そこで、図１２に示すように、上記のような中間層を挿入すると、電極接合層と中間層、及び中間層とこれに接するボンディング側半導体層部分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。なお、本明細書において電極接合層はボンディング側半導体層に属さず、中間層はボンディング側半導体層に属するものとして定義する。
【００３０】
そして、該中間層をリンブロック層としても機能するものとして構成しておけば、リン含有化合物半導体層となっているボンディング側半導体層部分からの、ＩＴＯ電極層へのリン拡散抑制効果も同時に達成される。特に、発光層部がＡｌＧａＩｎＰにて構成される場合、既に例示した中間層の材質のうち、リンブロック層としても好適なものはＡｌＧａＡｓである。
【００３１】
また、ボンディング側半導体層は、第二導電型クラッド層と、該第二導電型クラッド層の酸化物透明電極層側に接して配置され、第二導電型クラッド層とは異なる組成の化合物半導体によりリンブロック層として構成されたクッション層とからなるものとしても構成できる。この場合、該クッション層に電極接合層が接して配置される。この場合もクッション層の介在により、電極ワイヤを接合時に生ずる損傷領域の影響を活性層に及びにくくすることができる。そして、該構成では、クッション層自体をリンブロック層として構成することで、ＩＴＯ電極層へのリン拡散抑制効果も同時に達成される。このようなクッション層は、具体的にはＡｌＧａＡｓにて構成することができる。
【００３２】
クッション層は、第二導電型クラッド層よりも低いドーパント濃度の化合物半導体とすることが好ましい。クッション層がこれと接する第二導電型クラッド層よりも低いドーパント濃度を有していると、クッション層から第二導電型クラッド層内へのドーパント原子の流入が抑制され、素子ライフの大幅な向上を図ることができる。また、成長時にドーパントが第二導電型クラッド層に逆拡散する不具合も生じにくい。
【００３３】
クッション層は、発光層部からの光をなるべく吸収しない材質にて構成することが、光取出し効率を向上させる上で望ましい。そのためには、クッション層をなす化合物半導体として、発光層部の活性層よりもバンドギャップの大きいものを使用することが有効である。ＡｌＧａＩｎＰにて発光層部を構成する場合、クッション層の具体的な材質として、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＰを例示できる。また、クッション層を薄く形成すると、光吸収抑制の観点において有利に作用する。クッション層の厚さは、具体的には０．１μｍ以上５μｍ以下に調整することが望ましい。クッション層の厚さが０．１μｍ未満では、ボンディング側半導体層の全厚が不足しやすくなり、電極ワイヤ接合時の影響が発光層部へ及びやすくなる。また、クッション層の厚さが５μｍを超えると、ドーパント濃度が低く抑えられている場合に層厚方向の抵抗率が増し、素子の直列抵抗増大による発光効率低下につながる。また、厚いクッション層を成長させるには長時間を要し、原料も多く必要になることから、製造能率の低下とコストの増大を招きやすい。クッション層の厚さは０．５μｍ以上３μｍ以下とすることがより望ましい。
【００３４】
なお、クッション層は、第二導電型クラッド層よりも高いドーパント濃度の化合物半導体層、例えば電流拡散層とすることも可能である（ただし、本発明の第二の構成のみ）。この場合、素子ライフの向上効果については期待できないが、ＩＴＯ電極層へのリン拡散抑制効果は問題なく達成することができる。
【００３５】
また、ボンディング側半導体層は、厚さが０．６μｍ以上１０μｍ未満の第二導電型クラッド層を有するものとしても構成できる。そして、該第二導電型クラッド層をリン含有化合物半導体層として構成する場合、該第二導電型クラッド層と接する形でリンブロック層を配置することができる。第二導電型クラッド層を上記のように十分厚く構成することにより、電極ワイヤを接合時に生ずる損傷領域の影響を活性層に及びにくくすることができる。そして、該第二導電型クラッド層と電極接合層との間にリンブロック層を介在させることにより、ＩＴＯ電極層へのリン拡散抑制効果も同時に達成される。
【００３６】
この場合も、リンブロック層は、第二導電型クラッド層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、電極接合層よりはバンドギャップエネルギーが大きい中間層としておけば、素子の直列抵抗を軽減できる。具体的には、第二導電型クラッド層がＡｌＧａＩｎＰよりなり、中間層がＡｌＧａＡｓよりなる構成を例示できる。
【００３７】
なお、前述のごとくＡｌ含有介在層が薄いとき、電極接合層の非形成領域において、Ａｌ含有介在層の全体がＡｌ系絶縁層（例えばＡｌ酸化層）となることがあるが、該Ａｌ酸化層は、厚さが０．１μｍないしそれ以上確保されていれば、リンブロック層として十分機能しうる。
【００３８】
次に、本発明の発光素子の製造方法は、発光層部を有した化合物半導体層の少なくとも一方の主表面に、Ａｌ系絶縁層が主表面の一部領域をなす形で選択的に形成された発光素子の製造方法であって、
化合物半導体層を成長する際に、その表層部にＡｌ含有化合物半導体層と、Ａｌ非含有化合物半導体層とを、Ａｌ非含有化合物半導体層が最表面側に配置されるように成長する化合物半導体層成長工程と、
Ａｌ非含有化合物半導体層の一部領域を、Ａｌ含有化合物半導体層をエッチストップ層として化学エッチングすることにより除去してパターニングするとともに、当該Ａｌ非含有化合物半導体層の除去領域に露出したＡｌ含有化合物半導体層の少なくとも表層部を、化学エッチングのエッチング液と反応させてＡｌ系絶縁層となす選択エッチング工程と、を含むことを特徴とする。
【００３９】
上記の方法によると、化合物半導体層の表層部にＡｌ含有化合物半導体層とＡｌ非含有化合物半導体層とを積層形成し、Ａｌ含有化合物半導体層をエッチストップ層としてＡｌ非含有化合物半導体層を選択エッチングすることにより、Ａｌ含有介在層層の少なくとも最表層部をエッチング液との接触により酸化する形でＡｌ系絶縁層を形成できる。すなわち、Ａｌ含有化合物半導体層のパターニング工程にてＡｌ系絶縁層を同時に形成できるので効率的である。例えば、Ａｌ含有化合物半導体層がＡｌＧａＡｓであり、Ａｌ非含有化合物半導体層がＧａＡｓである場合、アンモニア／過酸化水素混合溶液よりなるエッチング液が、ＡｌＧａＡｓに対するＧａＡｓの選択エッチング性に優れ、かつＡｌ酸化物よりなるＡｌ系絶縁層を確実かつ強固に形成できるので、本発明に好適である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態である発光素子１００を示す概念図である。発光素子１００は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単に「基板」ともいう）７の一方の主表面上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を介してＡｌＧａＩｎＰよりなる発光層部２４を形成し、該発光層部２４を覆うように、ｐ型のクッション層２０と、酸化物透明電極層としてのＩＴＯ電極層３０とをこの順序で形成したものである。さらに、ＩＴＯ電極層３０のほぼ中央部には、Ａｕ等にて構成されたボンディングパッド９が配置され、ここにＡｕ等で構成された電極ワイヤ４７が接合されている。他方、基板７の他方の主表面側には、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金等の金属からなる裏面電極層１５が全面に形成されている。
【００４１】
発光層部２４は、各々（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ混晶とされるとともに、第一導電型クラッド層４、第二導電型クラッド層６、及び第一導電型クラッド層４と第二導電型クラッド層６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（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−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（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰクラッド層６とｎ型（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−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、クッション層２０側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６（ｐ型ドーパントはＺｎ：有機金属分子からのＣもｐ型ドーパントとして寄与しうる）が配置されており、裏面電極層１５側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４（ｎ型ドーパントはＳｉ）が配置されている。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１０^１３〜１０^１６／ｃｍ^３程度を上限とする）をも排除するものではない。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６は、ｐ型キャリア濃度（多数キャリア濃度）は、５×１０^１６／ｃｍ^３以上１×１０^１８／ｃｍ^３未満、望ましくは、１×１０^１７／ｃｍ^３以上７×１０^１７／ｃｍ^３以下である。
【００４２】
また、クッション層２０は、本実施形態ではＺｎをｐ型ドーパントとして添加したＡｌＧａＡｓ層（Ａｌ含有介在層：例えばＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓにおいて、ｘ＝０．７程度）よりなり、ｐ型ドーパント濃度は、４×１０^１６／ｃｍ^３以上９×１０^１７／ｃｍ^３以下、望ましくは９×１０^１６／ｃｍ^３以上６×１０^１７／ｃｍ^３以下の範囲内で、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６よりも小さく設定されている。該クッション層２０の厚さｔ２は０．１μｍ以上５μｍ以下、望ましくは０．５μｍ以上３μｍ以下である。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６とクッション層２０とはボンディング側半導体層６０を構成し、その厚さｔ１（つまり、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６とクッション層２０との合計厚さ）は０．６μｍ以上１０μｍ未満である。
【００４３】
ＩＴＯ電極層３０とクッション層２０との間には、ＩＴＯ電極層３０との接触抵抗を低減する電極接合層３１が、ＩＴＯ電極層３０と接する形で配置されている。該電極接合層３１は、ＩＴＯ電極層３０との境界を含む部分が少なくともＩｎＧａＡｓとされた化合物半導体層である。電極接合層３１は、ＩＴＯ電極層３０の接合界面において、その形成領域と非形成領域とが混在している。具体的には、ボンディングパッド９の直下をなす第一領域ＰＡが電極接合層３１の非形成領域であり、光取出領域をなす残余の第二領域ＳＡが電極接合層３１の形成領域である。
【００４４】
そして、電極接合層３１と発光層部２４との間に配置された、ＡｌＧａＡｓよりなるクッション層２０は、Ａｌを含有した化合物半導体よりなるＡｌ含有介在層を構成する。クッション層２０は、電極接合層の形成領域（第二領域）ＳＡと非形成領域（第一領域）ＰＡとにまたがる形で配置されている。そして、図２に示すように、電極接合層３１の非形成領域ＰＡの全面に対応して、クッション層２０（Ａｌ含有介在層）のＩＴＯ電極層３０側の最表層部に、Ａｌ酸化物よりなるＡｌ系絶縁層１１が選択的に形成されている。
【００４５】
電流拡散効果を高めるために電流拡散層を厚く形成した従来の発光素子においては、ボンディングパッドの直下領域外に電流を迂回させるために、電流拡散層中に逆の導電型を有するブロック層を埋め込み形成していたが、構造が複雑化し、製造工数も増大する欠点がある。しかし、上記発光素子１００の構成によると、ボンディングパッド９の直下の第一領域ＰＡにおいて、電極接合層３１が省略され、かつ、その全域を覆う形でＡｌ系絶縁層１１が形成されていることで、光取出領域である第二領域ＳＡへの電流迂回効果を簡単に達成することができる。また、ＩＴＯ電極層３０の下側に形成されているのは、シート抵抗の比較的高いクッション層２０であるから、第二領域ＳＡへ迂回した形で流れ込んだ電流が、クッション層２０内で第一領域ＰＡ側へ逆流する不具合も生じにくい。
【００４６】
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、ＧａＡｓ単結晶基板７の第一主表面に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を、次いで発光層部２４として、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＡｌＧａＩｎＰ活性層５、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６（以上図１参照）、ＡｌＧａＡｓよりなるクッション層２０（以上図３の工程（ａ）参照）、及び電極接合層３１となるＧａＡｓ層３１’をこの順序にエピタキシャル成長させ、図３の工程（ｂ）の状態とする。ただし、この段階では、ボンディングパッドの直下領域となるべき第一領域も含めてＧａＡｓ層３１’で覆ってある。
【００４７】
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：ＭＯＶＰＥ）法により行なうことができる。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ及びＡｓの各成分源となる原料ガスとしては以下のようなものを使用できる；
・Ａｌ源ガス；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など；
・Ｇａ源ガス；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）など；
・Ｉｎ源ガス；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など。
・Ｐ源ガス；ターシャルブチルホスフィン（ＴＢＰ）、ホスフィン（ＰＨ_３）など。
・Ａｓ源ガス；ターシャルブチルアルシン（ＴＢＡ）、アルシン（ＡｓＨ_３）など。
【００４８】
また、ドーパントガスとしては、以下のようなものを使用できる；
（ｐ型ドーパント）
・Ｍｇ源：ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ_２Ｍｇ）など。
・Ｚｎ源：ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）など。
（ｎ型ドーパント）
・Ｓｉ源：モノシランなどのシリコン水素化物など。
【００４９】
上記各層の成長は、原料ガスの切り替えにより、同一の気相成長装置内で連続的に行なうことができる。また、各層のドーパント濃度は、原料ガスに対するドーパントガスの供給比率により、所望の値に調整することができる。
【００５０】
次に、ＧａＡｓ層３１’を、周知のフォトリソグラフィー工程により、第一領域ＰＡに形成されたＧａＡｓ層が除去されるようにパターニングする。ＧａＡｓ層３１’のパターニングは、例えばアンモニア／過酸化水素混合溶液をエッチング液とした化学エッチングにより行なうことができる。この場合、下地をなすクッション層２０がＡｌＧａＡｓにて構成されており、上記エッチング液によるＧａＡｓエッチングのストップ層として機能する。これにより、ＧａＡｓ層３１’のみを選択エッチングすることができる。そして、エッチング時にクッション層２０の最表層部には、アンモニア／過酸化水素混合溶液によるＡｌＧａＡｓ中のＡｌの選択酸化により、Ａｌ酸化物を主体とするＡｌ系絶縁層１１が形成される。すなわち、エッチング液がＡｌ酸化物形成の媒体となる。Ａｌ系絶縁層１１の厚さは、例えば１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下とされる。Ａｌ系絶縁層１１の厚さが１００ｎｍ未満では絶縁効果が不足しやすくなり、２００ｎｍを超える膜厚は形成に長時間を有し、製造能率の低下を招くことにつながる。
【００５１】
次に、図３の工程（ｂ）に示すように、クッション層２０上のパターニングされたＧａＡｓ層３１’を覆うように、公知の高周波スパッタリング法により、ＩＴＯよりなるＩＴＯ電極層３０を形成する。図１を援用して説明すれば、ＩＴＯ電極層３０は、第二領域ＳＡではＧａＡｓ層３１’と接し、第一領域ＰＡでは、クッション層２０上のＡｌ系絶縁層１１（図２）と接して形成される。次に、この状態で炉の中に配置して、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電極層２０からＧａＡｓ層にＩｎが拡散し、電極接合層３１（図１）が得られる。該熱処理により電極接合層３１は、ＩＴＯ電極層との境界近傍におけるＩｎ濃度Ｃ_Ａ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。また、Ｉｎ濃度は、ＩＴＯ電極層３０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り、ＩＴＯ電極層３０との境界近傍におけるＩｎ濃度をＣ_Ａとし、これと反対側の境界位置におけるＩｎ濃度をＣ_Ｂとしたとき、Ｃ_Ｂ／Ｃ_Ａが０．８以下となるように調整される。なお、電極接合層３１は、これと接するボンディング側半導体層部分、すなわち、クッション層２０がＡｌＧａＡｓにて構成されることも考慮し、接触抵抗を低減するために、ｐ型ドーパント濃度が高く（例えば１×１０^１９／ｃｍ^３程度）設定されている。
【００５２】
そして、図３の工程（ｃ）に示すように、基板７の第二主表面に真空蒸着法により裏面電極層１５を形成する。そして、図３の工程（ｄ）に示すように、ＩＴＯ電極層３０上に、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９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、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の工程（ａ）に示すようにハーフダイシングされ、さらに工程（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、工程（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、工程（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９に電極ワイヤ４７を接合（ボンディング）し、工程（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。
【００５３】
各々Ａｕよりなるボンディングパッド９に電極ワイヤ４７を接合する場合、例えば、超音波溶接（あるいはサーモソニックボンディング）が用いられる。この超音波溶接の衝撃応力は、ＩＴＯ電極層３０を経てボンディングパッド９の直下のボンディング側半導体層６０に及び、結晶欠陥等の損傷領域を形成する。例えば、ＩＴＯ電極層３０の直下に発光層部２４が形成されていると、その損傷領域が発光層部２４の奥深く、例えば活性層５にまで及び、発光輝度や素子ライフの低下など、特性不良につながる。しかし、本発明の発光素子においては、図１に示すように、クッション層２０が介在しているため、損傷領域がクッション層２０内に留まり、その影響が発光層部２４の奥深くに及びにくいので、その分、発光輝度が損なわれる心配がない。
【００５４】
また、このクッション層２０は、ｐ型ドーパント濃度が４×１０^１６／ｃｍ^３以上９×１０^１７／ｃｍ^３以下の範囲内で、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６よりも小さく設定されている。これにより、発光通電を継続したときに、クッション層２０からｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６へのｐ型ドーパントの拡散の、電気的促進が生じにくくなり、素子ライフが向上する。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６のｐ型ドーパント濃度は、５×１０^１６／ｃｍ^３以上１×１０^１８／ｃｍ^３未満であり、ボンディング側半導体層６０全体で見た場合、４×１０^１６／ｃｍ^３以上１×１０^１８／ｃｍ^３未満の範囲に収まっている。
【００５５】
また、クッション層２０は、ドーパント濃度が低いのでシート抵抗は多少大きいが、その上に導電率が非常に大きいＩＴＯ電極層３０が形成されているので、該ＩＴＯ電極層３０内にて電流を十分に拡げることができる。そして、クッション層２０は、ｐ型ドーパント濃度を前述の範囲に調整することで、層厚方向の導電性は十分に確保されているから、結果として発光層部２４への均一な通電が可能となり、発光効率を高めることができる。
【００５６】
以下、本発明の発光素子の種々の変形例を説明する（図１の発光素子１００との共通部分には共通の符号を付与して、詳細な説明は省略する）。図５に示す発光素子２００のように、第二領域ＳＡに形成する電極接合層３１は、形成領域と非形成領域とを混在させることができる。この混在パターンは、前述のフォトリソグラフィーによるＧａＡｓ層３１’のパターニングにより形成できる。該構成では、光取り出し量が多い第二領域ＳＡにおいて電極接合層３１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で生じた光は電極接合層３１を透過する経路と、非形成領域において電極接合層３１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、電極接合層３１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。また、図６に示すように、電極接合層３１の非形成領域に露出するクッション層２０の最表層部はＡｌ系絶縁層１１で覆われているから、発光駆動電流を電極接合層３１にのみ効果的に集中できる。そして、第二領域ＳＡ内に分布する電極接合層３１を介して、光取出領域直下の発光層部に電流を均一に分配できるので、発光効率をより高めることができる。
【００５７】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、電極接合層３１の形成領域は、ＩＴＯ電極層３０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、かつ電極接合層３１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７（ａ）は電極接合層３１の形成領域を散点状とした例であり、（ｂ）は細長い帯状の電極接合層３１の形成領域と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、電極接合層３１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。ここでは電極接合層３１の形成領域を格子状に形成している。特に、正方形換算にて一辺が４００μｍ以上の大面積の発光素子の場合、均一な面発光を可能とするため、ボンディングパッド９以外の領域の全面積に対して、電極接合層３１の形成領域の面積比率を１０％以上（１００％含む）とすることが望ましい。また、ボンディングパッド９の被覆面積率が１％以上１０％以下とすることが、光取出し効率を向上させる観点において望ましい。
【００５８】
第二領域ＳＡにおいて電極接合層３１の形成領域と非形成領域とを混在させる場合、図８の発光素子３００のように、金属（例えばＡｕＧｅ合金）よりなる電極接合層１３１を分散形成してもよい。
【００５９】
図９に示す発光素子４００は、クッション層１２０をＧａＰにて構成している（ドーパント濃度の範囲は、ＡｌＧａＡｓにて構成したクッション層２０と同じである：また、他の層は図１の発光素子と同様に構成する）。この場合、ＩＴＯ電極層３０の成膜時や、電極接合層３１を形成するための熱処理時に、ＧａＰよりなるクッション層２０から、電極接合層３１を経てＩＴＯ電極層３０にリンが拡散し、ＩＴＯ電極層３０の電極接合層３１への密着強度が低下する可能性がある。この場合、特に、図３の工程（ｄ）に示すボンディングパッド９のフォトリソグラフィーによるパターニング処理や、図４の工程（ａ）のハーフダイシング、さらには工程（ｂ）のメサエッチング時に、ＩＴＯ電極層３０が剥離しやすくなり、不良や歩留まり低下を招きやすくなる。
【００６０】
そこで、ＧａＰよりなるクッション層１２０と電極接合層３１との間に、例えばＡｌＧａＡｓよりなるリンブロック層（Ａｌ含有介在層）３２を介挿しておくと、クッション層２０からＩＴＯ電極層３０へのリンの拡散を効果的に抑制することができ、また、ＡｌＧａＩｎＰよりなる発光層部からの発光光束の吸収も生じにくい。この場合、リンブロック層３２はＡｌＧａＡｓにて構成されることで、前述の中間層（図１２参照）としての機能も果たす。なお、リンブロック層３２と電極接合層３１との合計厚さは、２０ｎｍ以上とすることが望ましい。この実施形態では、リンブロック層３２がクッション層１２０を覆う形で形成される一方、電極接合層３１は図８と同様にパターニングされ、電極接合層３１の非形成領域においてリンブロック層３２の最表層部に、図２あるいは図６に示すＡｌ系絶縁層１１が形成される。
【００６１】
なお、図１のように、クッション層２０がＡｌＧａＡｓよりなる場合（すなわち、図１の構成である）は、ＡｌＧａＡｓよりなるクッション層２０自体がリンブロック層として機能し、クッション層２０からＩＴＯ電極層３０へのリンの拡散がそもそも生じず（当然、クッション層２０は比較的厚いので、ＡｌＧａＩｎＰよりなるクラッド層６からのリン拡散も生じにくい）、また、クッション層２０とは別にリンブロック層を設ける必要もないから、工程も簡略化できる。
【００６２】
なお、図１、図５、図８及び図９においては、ＧａＰないしＡｌＧａＡｓよりなるクッション層２０のドーパント濃度は、クラッド層６のドーパント濃度よりも低く設定されているが、これらクッション層２０の代わりに、クッション層２０と同程度の厚さを有した、ＧａＰないしＡｌＧａＡｓよりなる電流拡散層を設けることもできる（電流拡散層は、クラッド層６よりものドーパント濃度が高く設定される）。
【００６３】
図１０の発光素子５００においては、ボンディング側化合物半導体層６０（中間層３２を除いた部分）の全体を、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第二導電型クラッド層）６として構成している。この場合、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の厚さｔ１を０．６μｍ以上１０μｍ未満とし、そのｐ型ドーパント濃度を４×１０^１６／ｃｍ^３以上１×１０^１８／ｃｍ^３未満に調整する。この構成では、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４は、電極ワイヤ４７の接合による損傷の影響がほとんど及ばないため、その厚さｔ３はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の厚さｔ１より小さく設定することができる。
【００６４】
上記構成において、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなる電極接合層３１は、図１１及び図１２を用いて既に説明した通り、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６に直接接触させると両者の間に形成されるヘテロ障壁がやや高くなり、接触抵抗の増大を招くことがある。そこで、電極接合層３１とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６との間に、ＡｌＧａＡｓよりなる中間層３２を配置してある。そして、この中間層３２がリンブロック層（Ａｌ含有介在層）を兼ねている。電極接合層３１は図８と同様にパターニングされ、電極接合層３１の非形成領域においてリンブロック層３２の最表層部に、図２あるいは図６に示すＡｌ系絶縁層１１が形成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子の一実施形態を積層構造にて示す模式図。
【図２】図１の発光素子におけるＡｌ系絶縁層の概念図。
【図３】図１の発光素子の製造工程の一例を示す説明図。
【図４】図３に続く説明図。
【図５】本発明の発光素子の第一変形例を積層構造にて示す模式図。
【図６】図５の発光素子におけるＡｌ系絶縁層の概念図。
【図７】図５の発光素子における電極接合層の種々の形成形態を示す平面模式図。
【図８】本発明の発光素子の第二変形例を積層構造にて示す模式図。
【図９】本発明の発光素子の第三変形例を積層構造にて示す模式図。
【図１０】本発明の発光素子の第四変形例を積層構造にて示す模式図。
【図１１】中間層を形成しない場合の、電極接合層のバンド構造の例を示す模式図。
【図１２】中間層を形成する場合の、電極接合層のバンド構造の例を示す模式図。
【符号の説明】
４ ｎ型クラッド層（第一導電型クラッド層）
５ 活性層
６ ｐ型クラッド層（第二導電型クラッド層）
９ ボンディングパッド
１１ Ａｌ系絶縁層
２４ 発光層部
２０ クッション層（Ａｌ含有介在層、リンブロック層）
１２０ クッション層（リン含有半導体層）
３０ ＩＴＯ電極層（酸化物透明電極層）
３１，１３１ 電極接合層
３２ 中間層（Ａｌ含有介在層、リンブロック層）
６０ ボンディング側半導体層
１００，２００，３００，４００，５００ 発光素子

Claims (23)

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と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するとともに、
   前記電極接合層と前記発光層部との間に、Ａｌを含有したＡｌ含有介在層が前記電極接合層の形成領域と非形成領域とにまたがる形で配置され、該Ａｌ含有介在層は、前記電極接合層の形成領域において前記電極接合層と接するＡｌ含有化合物半導体層と、前記電極接合層の非形成領域に選択的に形成された、少なくとも前記酸化物透明電極層側の最表層部をなすＡｌ系絶縁層とを有することを特徴とする発光素子。
2. 前記電極接合層は化合物半導体又は金属よりなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
3. 前記発光層部はＡｌＧａＩｎＰ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構成されている請求項１又は２に記載の発光素子。
4. 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、前記第一領域は、前記電極接合層の非形成領域の形成面積率が、前記第二領域よりも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。
5. 前記第一領域の全体が前記記電極接合層の非形成領域とされ、該非形成領域の全域において前記Ａｌ系絶縁層が形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
6. 前記第二領域において、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り、該非形成領域の全域において前記Ａｌ系絶縁層が形成されてなることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の発光素子。
7. 前記第二領域において前記電極接合層が化合物半導体又は金属にて構成されることを特徴とする請求項６記載の発光素子。
8. 前記酸化物透明電極層がＩＴＯ電極層であり、前記電極接合層がリンを含有しない化学物半導体よりなり、前記Ａｌ含有介在層の前記酸化物透明電極層が位置しているのと反対側にリン含有化合物半導体層が接して配置され、前記Ａｌ含有介在層は、前記電極接合層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつリンの含有率が前記リン含有化合物半導体層よりも低いリンブロック層とされた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。
9. 前記リンブロック層はリンを含有しない化合物半導体よりなることを特徴とする請求項８記載の発光素子。
10. 前記リンブロック層がＡｌＧａＡｓよりなることを特徴とする請求項９記載の発光素子。
11. 前記発光層部は、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化合物半導体よりなり、
    前記ボンディングパッドに通電用の電極ワイヤが接合されてなり、
    さらに、前記活性層と前記電極接合層との間に位置する前記第二導電型クラッド層を含む化合物半導体層をボンディング側半導体層として、該ボンディング側化合物半導体層は、厚さが０．６μｍ以上１０μｍ未満とされ、かつ、少なくとも前記電極接合層との境界を含む第一層と、該第一層と前記活性層との間に位置する第二層とを有してなり、前記第二層の少なくとも前記第一層との境界を含む領域がリンを含有したリン含有化合物半導体層とされ、他方、前記第一層が前記リンブロック層とされたことを特徴とする８ないし１０のいずれか１項に記載の発光素子。
12. 前記ボンディング側半導体層は、前記第二導電型クラッド層と、該第二導電型クラッド層の前記ＩＴＯ電極層側に接して配置され、前記第二導電型クラッド層とは異なる組成の化合物半導体により前記リン含有化合物半導体層として構成されたクッション層と、該クッション層と前記電極接合層との間に配置された前記リンブロック層とからなることを特徴とする請求項１１記載の発光素子。
13. 前記クッション層がＧａＰよりなることを特徴とする請求項１２記載の発光素子。
14. 前記ボンディング側半導体層の前記電極接合層との境界を含む部分を、該部分に対し前記電極接合層の反対側から接するボンディング側半導体層部分よりもバンドギャップエネルギーが小さく、電極接合層よりはバンドギャップエネルギーが大きい中間層とし、該中間層が前記リンブロック層とされてなることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の発光素子。
15. 前記発光層部がＡｌＧａＩｎＰよりなり、前記中間層がＡｌＧａＡｓよりなる請求項１４記載の発光素子。
16. 前記ボンディング側半導体層は、前記第二導電型クラッド層と、該第二導電型クラッド層の前記酸化物透明電極層側に接して配置され、前記第二導電型クラッド層とは異なる組成の化合物半導体により前記リンブロック層として構成されたクッション層とからなり、該クッション層に前記電極接合層が接して配置されてなることを特徴とする請求項１１記載の発光素子。
17. 前記補クッション層がＡｌＧａＡｓよりなる請求項１６記載の発光素子。
18. 前記クッション層が、前記第二導電型クラッド層よりも低いドーパント濃度の化合物半導体よりなることを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載の発光素子。
19. 前記ボンディング側半導体層は、厚さが０．６μｍ以上１０μｍ未満の前記第二導電型クラッド層を有し、該第二導電型クラッド層が前記リン含有化合物半導体層として構成され、該第二導電型クラッド層と接する形で前記リンブロック層が配置されてなることを特徴とする請求項１１記載の発光素子。
20. 前記リンブロック層は、前記第二導電型クラッド層よりもバンドギャップエネルギーが小さく、電極接合層よりはバンドギャップエネルギーが大きい中間層とされてなることを特徴とする請求項１９記載の発光素子。
21. 前記第二導電型クラッド層がＡｌＧａＩｎＰよりなり、
    前記中間層がＡｌＧａＡｓよりなることを特徴とする請求項２０記載の発光素子。
22. 発光層部を有した化合物半導体層の少なくとも一方の主表面に、Ａｌ系絶縁層が前記主表面の一部領域をなす形で選択的に形成された発光素子の製造方法であって、
    前記化合物半導体層を成長する際に、その表層部にＡｌ含有化合物半導体層と、Ａｌ非含有化合物半導体層とを、Ａｌ非含有化合物半導体層が最表面側に配置されるように成長する化合物半導体層成長工程と、
    前記Ａｌ非含有化合物半導体層の一部領域を、前記Ａｌ含有化合物半導体層をエッチストップ層として化学エッチングすることにより除去してパターニングするとともに、当該Ａｌ非含有化合物半導体層の除去領域に露出したＡｌ含有化合物半導体層の少なくとも表層部を、前記化学エッチングのエッチング液と反応させて前記Ａｌ系絶縁層となす選択エッチング工程と、
    を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
23. 前記Ａｌ含有化合物半導体層がＡｌＧａＡｓであり、前記Ａｌ非含有化合物半導体層がＧａＡｓであり、前記エッチング液がアンモニア／過酸化水素混合溶液であることを特徴とする請求項２２記載の発光素子の製造方法。

Images