JP3027095B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体発光素子に関す
る。より詳しくは、表面電極が設けられた半導体層表面
を通して素子外部へ光を出射する表面発光タイプの半導
体発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、表面発光タイプの半導体発光素
子では、基板表面側に形成した発光層（または「活性
層」と呼ぶ）の上に表面電極としてボンディングパッド
が形成され、基板裏面側に裏面電極が全面に形成され
る。上記ボンディングパッドの面積は、ワイヤボンディ
ングされる関係上、１００μmφ程度の比較的大きなも
のとされる。発光層が発した光がボンディングパッドに
遮られて外部出射効率が低下するのを防ぐために、例え
ば、ＡlＧaＩnＰ系の半導体発光素子では、ＡlＧaＩnＰ
発光層と表面電極としてのボンディングパッドとの間に
Ａl_0.7Ｇa_0.3ＡsやＧaＰからなる電流拡散層が設けられ
ている。これにより、ボンディングパッドの直下からそ
の周囲へ電流を拡散させるようにしている。しかしなが
ら、それでも上記発光層が発した光の多くはボンディン
グパッドに遮られ、素子外部に取り出すことができな
い。

【０００３】そこで、従来より、図１７(a)，(b)に示す
ように（同図(b)は同図(a)におけるＮ−Ｎ線断面を示
す）、アンドープＡlＧaＩnＰ活性層１３３と表面電極
（ボンディングパッド）１３８との間にｐ型ＡlＧaＡs
電流拡散層１３５を形成するとともに、ボンディングパ
ッド１３８の直下のｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層１３４
（活性層１３３上に接する）と上記電流拡散層１３５と
の間に、ボンディングパッド１３８と実質的に同じパタ
ーンを持つ電流阻止層１７４を設ける手段が提案されて
いる(特開平４−２２９６６５号公報)。これは、電流拡
散層１３５によって電流を拡散するだけでなく、活性層
１３３のうちボンディングパッド１３８直下の部分に電
流が注入されるのを電流阻止層１７４によって阻止し
て、ボンディングパッド１３８直下での発光を相対的に
抑えようとするものである。なお、図中、１３６は表面
電極１３８をオーミック接触させるためのｐ型ＧaＡsコ
ンタクト層、１３２はｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層、１
３１はｎ型ＧaＡs基板、１３９は裏面電極をそれぞれ示
している。

【０００４】また、図１８(a)，(b)に示すように（同図
(b)は同図(a)におけるＯ−Ｏ線断面を示す）、表面電極
１４８を中央に位置する円形ボンディングパッド１８３
と、このボンディングパッド１８３の周囲に放射状に伸
びる枝部１８４ａ及びこれをつなぐブリッジ部１８４ｂ
からなる枝状電極１８４とによって構成するとともに、
ボンディングパッド１８３とｐ型ＧaＡsコンタクト層１
４６との間に、ｎ型電流阻止層１７５を設ける手段が提
案されている(特開昭６１−６８８０号公報)。これは、
ボンディングパッド１８３直下に電流が注入されるのを
電流阻止層１７５によって阻止するとともに、ボンディ
ングパッド１８３の周囲に枝状電極１８４によって直接
電流を注入して、ボンディングパッド１８３直下での発
光を相対的に抑えようとするものである。なお、図中、
１４４はｐ型ＡlＧaＡsクラッド層、１４３はｐ型ＡlＧ
aＡs活性層、１４２はｎ型ＡlＧaＡsクラッド層、１４
１はｎ型ＧaＡs基板、１４９は裏面電極をそれぞれ示し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１７
の半導体発光素子では、これを作製する場合、ＧaＡs基
板１３１上にクラッド層１３２、活性層１３３、クラッ
ド層１３４および電流阻止層１７４を連続的に成長した
後、この電流阻止層１７４の一部をエッチングしてパタ
ーン形成し、その後、その上に電流拡散層１３５とコン
タクト層１３６を連続的に成長することになる。結局、
２回のエピタキシャル成長が必要となり、工程が繁雑に
なるという問題がある。また、１回目の成長と２回目の
成長との界面での結晶性が悪く、非発光再結合が発生す
る。さらに、再成長界面で発生した欠陥が原因となっ
て、その上に成長する電流拡散層１３５の結晶性までも
著しく低下する。このため、電流拡散距離の低下や光吸
収が発生し、発光輝度が全体として低下するという問題
がある。

【０００６】また、図１８の半導体発光素子では、枝状
電極１８４から注入された電流が活性層１４３に達する
までにボンディングパッド１８３直下に横に拡散してし
まい、ボンディングパッド１８３の直下での発光を十分
に抑えることができないという問題がある。

【０００７】そこで、この発明の目的は、外部出射効率
を高めることができ、全体として発光輝度を高めること
ができる上、１回のエピタキシャル成長により簡単に作
製できる半導体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】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の半導体発光素子は、ｎ型とｐ型の
うち一方の導電型を持つ基板上に、上記一方の導電型を
持つ下クラッド層、光を発することができる活性層およ
びｎ型とｐ型のうち他方の導電型を持つ上クラッド層を
含む半導体層を備え、この半導体層上に表面電極を有す
る半導体発光素子において、上記表面電極は、所定の面
積を持つボンディングパッドと、このボンディングパッ
ドから周囲の領域に放射状に伸びる細長い枝部とを少な
くとも有し、上記ボンディングパッドの直下に、このボ
ンディングパッドから上記半導体層中に電流が注入され
るのを阻止する電流阻止層を備え、上記ボンディングパ
ッドの周囲を取り囲み上記枝部を横切る環状の領域に、
上記半導体層の表面側から所定の深さに達する溝を設け
て、上記枝部の先端側から上記溝の外側の半導体層に電
流が注入されるようにしたことを特徴としている。

【０００９】また、請求項２に記載の半導体発光素子
は、請求項１に記載の半導体発光素子において、上記溝
は、上記半導体層の表面側から上記上クラッド層の表面
または上記活性層の表面まで達していることを特徴とし
ている。

【００１０】また、請求項３に記載の半導体発光素子
は、請求項１または２に記載の半導体発光素子におい
て、上記溝は、上記環状の領域のうち上記枝部が通って
いない部分のみに設けられていることを特徴としてい
る。

【００１１】

【作用】請求項１の半導体発光素子では、電流阻止層に
よってボンディングパッドから直接直下の半導体層に電
流が注入されるのが阻止される。代わりに、表面電極の
枝部の先端側から上記ボンディングパッドの周囲に設け
られた溝の外側の半導体層に電流が注入される。この注
入された電流は、上記溝のせいでボンディングパッド直
下に拡散して回り込むのが抑制され、略そのまま活性層
に達する。したがって、ボンディングパッド直下での発
光が抑制される一方、ボンディングパッドの周囲での発
光が相対的に強まり、結果として外部出射効率が高ま
る。しかも、上記電流阻止層は、上記半導体層上に設け
られているので、上記半導体層の成長に連続して成長さ
せることができ、エピタキシャル成長を１回で済ませる
ことが可能となる。この成長後、表面電極等を形成すれ
ば良い。これにより、この半導体発光素子は簡単に作製
される。また、このように作製した場合、半導体層中に
再成長界面が存在しないので、半導体層の結晶性が良好
なものとなる。したがって、外部出射効率が高まること
と相俟って、全体として発光輝度が高まる。

【００１２】請求項２の半導体発光素子では、上記溝
は、上記半導体層の表面側から上クラッド層の表面また
は活性層の表面まで達しているので、上記枝部から半導
体層に注入された電流はそのまま上クラッド層または活
性層に達する。したがって、ボンディングパッド直下で
の発光がさらに抑制される一方、ボンディングパッド周
囲での発光がさらに強まり、結果として、外部出射効率
がさらに高まる。

【００１３】請求項３の半導体発光素子では、上記溝
は、上記ボンディングパッドの周囲を取り囲む環状の領
域のうち上記枝部が通っていない部分のみに設けられて
いるので、上記枝部が上記溝の段差によって断線するこ
とがない。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の半導体発光素子を実施例に
より詳細に説明する。 (実施例１)図５(a)，(b)および図６はこの発明の第１の
実施例の、ＧaＡs基板を用いたＡlＧaＩnＰ系半導体発
光素子の構造を示している。図５(a)は素子の表面を示
し、図５(b)は図５(a)におけるＤ−Ｄ線断面、図６は図
５(a)におけるＥ−Ｅ線断面をそれぞれ示している。こ
れらの図に示すように、この半導体発光素子は、n型の
ＧaＡs基板１上に、半導体層としてn型の(Ａl_0.7Ｇ
a_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐ下クラッド層２、アンドープの(Ａl
_0.3Ｇa_0.7)_0.5Ｉn_0.5Ｐ活性層３、p型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)
_0.5Ｉn_0.5Ｐ上クラッド層４、p型のＡl_0.7Ｇa_0.3Ａs電
流拡散層５およびp型のＧaＡsコンタクト層６を備えて
いる。このコンタクト層６上に、Ａl₂Ｏ₃電流阻止層７
１と、円形（直径１００μｍ）のボンディングパッド８
１および枝状電極８２からなる表面電極８とが設けられ
ている。枝状電極８２は、ボンディングパッド８１から
四方に放射状に伸びる細長い枝部８２ａと、この枝部８
２ａの途中から枝部８２ａに垂直に伸びる細長い枝部８
２ｂとを有している。上記電流阻止層７１は、ボンディ
ングパッド８１と同一の径を持ち、このボンディンンデ
ィングパッド８１の直下に設けられている。ボンディン
グパッド８１の周囲を隣接して取り囲み上記枝部８２ａ
の根元（すなわち、ボンディングパッド８１と枝部８２
ｂが付いた箇所との間の部分）を横切る環状の領域に、
コンタクト層６の表面から上クラッド層４の表面まで達
する溝１０が設けられている。なお、図６に示すよう
に、コンタクト層６のパターンは、この溝１０の領域を
除いて、表面電極８のパターンと一致している。

【００１５】この半導体発光素子は次のようにして作製
する。なお、以下では、簡単のためパターン加工前の層
とパターン加工後の層とを同一符号で表すものとする。

【００１６】まず、図１に示すように、n型のＧaＡs
基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により、n型の(Ａl_0.7Ｇ
a_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐ下クラッド層（厚さ１μm）２、アン
ドープの(Ａl_0.3Ｇa_0.7)_0.5Ｉn_0.5Ｐ活性層（厚さ０．
６μm）３、p型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐ上クラッ
ド層（厚さ２μm）４、p型のＡl_0.7Ｇa_0.3Ａs電流拡散
層（厚さ７μm）５およびp型のＧaＡsコンタクト層（厚
さ０．２μm）６を連続的に積層する。

【００１７】次に、図２(a)，(b)に示すように（同図
(b)は同図(a)におけるＡ−Ａ線断面を示す）、コンタク
ト層６の表面にＡl₂Ｏ₃層を全面に蒸着し、このＡl₂Ｏ₃
層をフォトリソグラフィおよび熱リン酸による化学エッ
チングによりパターン加工して、素子中央に相当する領
域に１００μmφのＡl₂Ｏ₃電流阻止層７１を形成する。

【００１８】次に、図３(a)，(b)に示すように（同図
(b)は同図(a)におけるＢ−Ｂ線断面を示す）、フォトリ
ソグラフィおよび硫酸系エッチャントによる化学エッチ
ングにより、Ａl₂Ｏ₃電流阻止層７１の周囲を隣接して
取り囲む環状の領域に、ＧaＡsコンタクト層６の表面か
ら(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐ上クラッド層４の表面ま
で達する断面略Ｖ字状の溝１０を形成する。

【００１９】その上に、図４(a)，(b)に示すように
（同図(b)は同図(a)におけるＣ−Ｃ線断面を示す）、Ａ
uＺn／Ａuからなる表面電極層８を全面に形成する。一
方、ＧaＡs基板１の裏面側にＡuＧe／Ｎiからなる裏面
電極９を全面に形成する。

【００２０】最後に、図５(a)，(b)および図６に示し
たように、ＡuＺn／Ａuからなる表面電極層８およびＧa
Ａsコンタクト層６をフォトリソグラフィおよびヨウ素
系エッチャント、アンモニア系エッチャントによる化学
エッチングによりパターン加工して、既に述べたパター
ンを持つ表面電極８を形成し、熱処理を施す。コンタク
ト層６のパターンは、溝１０の領域を除いて、表面電極
８のパターンと一致した状態に仕上がる。

【００２１】このように、半導体層２，…，６のエピタ
キシャル成長を１回で済ませた後（工程）、電流阻止
層７１や電極８，９等を形成している（工程〜）の
で、半導体発光素子を簡単に作製することができる。

【００２２】また、このようにして得られた半導体発光
素子では、電流阻止層７１によってボンディングパッド
８１から直接直下の半導体層に電流が注入されるのが阻
止される。代わりに、枝状電極８２の枝部８２ａの先端
側や枝部８２ｂから溝１０の外側の半導体層に電流が注
入される。この枝部８２ａの先端側や枝部８２ｂから注
入された電流は、上記溝１０のせいでボンディングパッ
ド８１直下に拡散して回り込むのが抑制され、そのまま
上クラッド層４に達し、続いて略そのまま活性層３に達
する。したがって、ボンディングパッド８１の直下での
発光が抑制される一方、ボンディングパッド８１の周囲
での発光が相対的に強まる。結果として外部出射効率を
高めることができる。しかも、半導体層２，…，６のエ
ピタキシャル成長を１回で済ませているので、半導体層
中に再成長界面が存在せず、半導体層の結晶性を良好な
ものとすることができる。したがって、外部出射効率が
高まることと相俟って、全体として発光輝度を高めるこ
とができる。

【００２３】実際に、従来の半導体発光素子(図１７)の
構造では発光輝度が１cdのものしか得られなかったのに
対し、この第１の実施例によれば１．５cdの発光輝度を
示す半導体発光素子を得ることができた。

【００２４】(実施例２)図１１(a)，(b)は第２の実施例
の半導体発光素子の構造を示している。同図(a)は素子
の表面を示し、同図(b)は同図(a)におけるＩ−Ｉ線断面
を示している。これらの図に示すように、この半導体発
光素子は、n型のＧaＡs基板１１上に、半導体層としてn
型のＡl_0.7Ｇa_0.3Ａs下クラッド層１２、p型のＡl_0.35
Ｇa_0.65Ａs活性層１３、p型のＡl_0.7Ｇa_0.3Ａs上クラッ
ド層１４およびp型のＧaＡsコンタクト層１６を備えて
いる。このコンタクト層１６上に、ｎ型ＧaＡs電流阻止
層７２と、円形（直径１００μｍ）のボンディングパッ
ド８３および枝状電極８４からなる表面電極１８とが設
けられている。枝状電極８４は、ボンディングパッド８
３から四方に放射状に伸びる細長い枝部８４ａと、この
枝部８４ａの途中から枝部８４ａに垂直に伸びる細長い
枝部８４ｂとを有している。上記電流阻止層７２は、ボ
ンディングパッド８３と同一の径を持ち、このボンディ
ンンディングパッド８３の直下に設けられている。ボン
ディングパッド８３の周囲を隣接して取り囲む環状の領
域のうち上記枝部８４ａが通っていない部分のみに、コ
ンタクト層１６の表面から活性層１３の表面まで達する
溝２０が設けられている。すなわち、溝２０は、上記環
状の領域を周方向に約９０°毎に分割した４つの円弧状
の部分に設けられている。なお、コンタクト層１６のパ
ターンは表面電極１８のパターンと一致している。

【００２５】この半導体発光素子は次のようにして作製
する。

【００２６】図７に示すように、n型のＧaＡs基板１
１上に、ＭＯＣＶＤ法により、n型のＡl_0.7Ｇa_0.3Ａs下
クラッド層（厚さ１μm）１２、p型のＡl_0.35Ｇa_0.65Ａ
s活性層（厚さ０．６μm）１３、p型のＡl_0.7Ｇa_0.3Ａs
上クラッド層（厚さ７μm）１４、p型のＧaＡsコンタク
ト層（厚さ０．２μm）１６およびn型のＧaＡs電流阻止
層７２を連続的に積層する。なお、この例では、p型の
Ａl_0.7Ｇa_0.3Ａs上クラッド層１４の厚さを７μmと厚く
しているので、この上クラッド層１４が電流拡散層とし
ても機能する。

【００２７】次に、図８(a)，(b)に示すように（同図
(b)は同図(a)におけるＦ−Ｆ線断面を示す）、このｎ型
ＧaＡs層７２をフォトリソグラフィおよび硫酸系エッチ
ャントによる化学エッチングによりパターン加工して、
素子中央に相当する領域に１００μmφのn型ＧaＡs電流
阻止層７２を形成する。

【００２８】その上に、図９(a)，(b)に示すように
（同図(b)は同図(a)におけるＧ−Ｇ線断面を示す）、Ａ
uＺn／Ａuからなる表面電極層１８を全面に形成する。
一方、ＧaＡs基板１１の裏面にＡuＧe／Ｎiからなる裏
面電極１９を全面に形成する。

【００２９】次に、図１０(a)，(b)に示すように（同
図(b)は同図(a)におけるＨ−Ｈ線断面を示す）、ＡuＺn
／Ａu表面電極層１８およびＧaＡsコンタクト層１６を
フォトリソグラフィおよびヨウ素系エッチャント、アン
モニア系エッチャントによる化学エッチングによりパタ
ーン加工して、既に述べたパターンを持つ表面電極１８
を形成し、熱処理を施す。コンタクト層１６のパターン
は、表面電極１８のパターンと一致した状態に仕上が
る。

【００３０】最後に、図１１(a)，(b)に示したよう
に、フォトリソグラフィおよび硫酸系エッチャントによ
る化学エッチングにより、ボンディングパッド８３の周
囲を取り囲む環状の領域のうち上記枝部８４ａが通って
いない部分のみに、Ａl_0.7Ｇa_0.3Ａs上クラッド層１４
の表面からＡl_0.35Ｇa_0.65Ａs活性層１３の表面まで達
する溝２０を形成する。

【００３１】このように、半導体層１２，…，１６およ
び電流阻止層７２のエピタキシャル成長を１回で済ませ
た後（工程）、電極１８，１９や溝２０を形成してい
る（工程〜）ので、半導体発光素子を簡単に作製す
ることができる。しかも、溝２０を、ボンディングパッ
ド８３の周囲を取り囲む環状の領域のうち枝部８４ａが
通っていない部分のみに設けているので、枝部８４ａが
溝２０の段差によって断線するのを防ぐことができる。

【００３２】また、このようにして得られた半導体発光
素子では、第１の実施例と同様に、電流阻止層７２によ
ってボンディングパッド８３から直接直下の半導体層に
電流が注入されるのが阻止される。代わりに、枝状電極
８４の枝部８４ａの先端側や枝部８４ｂから溝２０の外
側の半導体層に電流が注入される。この枝部８４ａの先
端側や枝部８４ｂから注入された電流は、上記溝２０の
せいでボンディングパッド８３直下に拡散して回り込む
のが抑制され、そのまま活性層１３に達する。したがっ
て、ボンディングパッド８３の直下での発光が抑制され
る一方、ボンディングパッド８３の周囲での発光が相対
的に強まる。結果として外部出射効率を高めることがで
きる。しかも、半導体層１２，…，１６および電流阻止
層７２のエピタキシャル成長を１回で済ませているの
で、半導体層中に再成長界面が存在せず、半導体層の結
晶性を良好なものとすることができる。したがって、外
部出射効率が高まることと相俟って、全体として発光輝
度を高めることができる。

【００３３】実際に、従来の半導体発光素子(図１８)の
構造では発光輝度が１cdのものしか得られなかったのに
対し、この第２の実施例によれば２cdの発光輝度を示す
半導体発光素子を得ることができた。

【００３４】(実施例３)図１６(a)，(b)は第３の実施例
の半導体発光素子の構造を示している。同図(a)は素子
の表面を示し、同図(b)は同図(a)におけるＭ−Ｍ線断面
を示している。この図に示すように、この半導体発光素
子は、n型のＧaＰ基板２１上に、半導体層としてn型の
(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_xＩn_1-xＰ(x＝１→０．５)組成勾配層４
０、n型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐ下クラッド層２
２、アンドープの(Ａl_0.3Ｇa_0.7)_0.5Ｉn_0.5Ｐ活性層２
３およびp型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐ上クラッド層
２４を備えている。この上クラッド層２４上に、ドーピ
ング濃度が１０¹⁷cm^-3以下のp型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5Ｉ
n_0.5Ｐ電流阻止層７３と、円形（直径１００μｍ）のボ
ンディングパッド８５および枝部としての枝状電極８６
からなる表面電極２８を備えている。枝状電極８６はボ
ンディングパッド８５から四方に放射状に伸びている。
上記電流阻止層７３は、ボンディングパッド８５と同一
の径を持ち、このボンディンンディングパッド８５の直
下に設けられている。ボンディングパッド８５の周囲を
隣接して取り囲む環状の領域のうち上記枝状電極８６が
通っていない部分のみに、上クラッド層２４の表面から
活性層２３の表面まで達する溝３０が設けられている。
すなわち、溝３０は、上記環状の領域を周方向に約９０
°毎に分割した４つの円弧状の部分に設けられている。

【００３５】この半導体発光素子は次のようにして作製
する。

【００３６】図１２に示すように、n型のＧaＰ基板２
１上に、ＭＯＣＶＤ法により、n型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_xＩ
n_1-xＰ(x＝１→０．５)組成勾配層（厚さ１μm）４０、
n型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐ下クラッド層（厚さ１
μm）２２、アンドープの(Ａl_0.3Ｇa_0.7)_0.5Ｉn_0.5Ｐ活
性層（厚さ０．６μm）２３、p型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5
Ｉn_0.5Ｐ上クラッド層（厚さ２μm）２４、およびドー
ピング濃度が１０¹⁷cm^-3以下のp型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5
Ｉn_0.5Ｐ電流阻止層７３を連続的に積層する。ここで、
n型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_xＩn_1-xＰ(x＝１→０．５)組成勾
配層４０がＧaＰ基板２１と半導体層２２，２３，２４
等との間の格子定数の差を吸収する役割を果たしている
ので、半導体層における格子欠陥を減少させることがで
きる。また、ＧaＰ基板２１は発光波長に対して透明で
あるので、このＧaＰ基板２１を通して光を取り出すこ
とができる。

【００３７】次に、図１３(a)，(b)に示すように（同
図(b)は同図(a)におけるＪ−Ｊ線断面を示す）、p型の
(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐの電流阻止層７３をフォト
リソグラフィおよび熱リン酸による化学エッチングによ
りパターン加工して、素子中央に相当する領域に１００
μmφのp型(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐ電流阻止層７３
を形成する。

【００３８】その上に、図１４(a)，(b)（同図(b)は
同図(a)におけるＫ−Ｋ線断面を示す）に示すように、
ＡuＺn／Ａuからなる表面電極層２８を全面に形成す
る。一方、ＧaＰ基板２１の裏面側にＡuＧe／Ｎiからな
る裏面電極２９を形成する。

【００３９】次に、図１５(a)，(b)に示すように（同
図(b)は同図(a)におけるＬ−Ｌ線断面を示す）、ＡuＺn
／Ａuからなる表面電極層２８をフォトリソグラフィお
よびヨウ素系エッチャントによる化学エッチングにより
パターン加工して、電流阻止層７３上に重なる１００μ
mφのボンディングパッド８５とその周囲に放射状に伸
びる枝状電極８６とからなる表面電極２８を形成し、熱
処理を施す。

【００４０】最後に、図１６(a)，(b)に示したよう
に、フォトリソグラフィおよび熱リン酸による化学エッ
チングにより、ボンディングパッド８５の周囲を取り囲
む環状の領域のうち上記枝状電極８６が通っていない部
分のみに、p型の(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5Ｉn_0.5Ｐ上クラッド
層２４の表面からアンドープの(Ａl_0.3Ｇa_0.7)_0.5Ｉn
_0.5Ｐ活性層２３の表面まで達する溝３０を形成する。

【００４１】このように、半導体層４０，２２，…，２
４および電流阻止層７３のエピタキシャル成長を１回で
済ませた後（工程）、電極２８，２９や溝３０を形成
している（工程〜）ので、半導体発光素子を簡単に
作製することができる。しかも、溝３０を、ボンディン
グパッド８５の周囲を取り囲む環状の領域のうち枝状電
極８６が通っていない部分のみに設けているので、枝状
電極８６が溝３０の段差によって断線するのを防ぐこと
ができる。

【００４２】また、このようにして得られた半導体発光
素子では、第１，第２の実施例と同様に、電流阻止層７
３によってボンディングパッド８５から直接直下の半導
体層に電流が注入されるのが阻止される。これは、Ａu
Ｚn／Ａuからなる表面電極２８はp型(Ａl_0.7Ｇa_0.3)_0.5
Ｉn_0.5Ｐの電流阻止層７３に対してオーミック接触しな
いので、ボンディングパッド８５のコンタクト抵抗が枝
状電極８６のコンタクト抵抗に比して大きくなるからで
ある。代わりに、枝状電極８６の先端側から溝３０の外
側の半導体層に電流が注入される。この枝状電極８６の
先端側から注入された電流は、上記溝３０のせいでボン
ディングパッド８５直下に拡散して回り込むのが抑制さ
れ、そのまま活性層２３に達する。したがって、ボンデ
ィングパッド８５の直下での発光が抑制される一方、ボ
ンディングパッド８５の周囲での発光が相対的に強ま
る。結果として外部出射効率を高めることができる。し
かも、半導体層４０，２２，…，２４および電流阻止層
７３のエピタキシャル成長を１回で済ませているので、
半導体層中に再成長界面が存在せず、半導体層の結晶性
を良好なものとすることができる。したがって、外部出
射効率が高まることと相俟って、全体として発光輝度を
高めることができる。

【００４３】実際に、図１６において電流阻止層７３お
よび溝３０を持たない構造のものに比べて、この半導体
発光素子は１．２倍程度の発光強度を示すことができ
た。

【００４４】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の半
導体発光素子では、表面電極は、所定の面積を持つボン
ディングパッドと、このボンディングパッドから周囲の
領域に放射状に伸びる細長い枝部とを少なくとも有し、
上記ボンディングパッドの直下に、このボンディングパ
ッドから半導体層中に電流が注入されるのを阻止する電
流阻止層を備え、上記ボンディングパッドの周囲を取り
囲み上記枝部を横切る環状の領域に、上記半導体層の表
面側から所定の深さに達する溝を設けているので、電流
阻止層によってボンディングパッドから直接直下の半導
体層に電流が注入されるのが阻止される一方、表面電極
の枝部の先端側から上記ボンディングパッドの周囲に設
けられた溝の外側の半導体層に電流が注入される。この
注入された電流は、上記溝のせいでボンディングパッド
直下に拡散して回り込むのが抑制され、略そのまま活性
層に達する。したがって、ボンディングパッド直下での
発光が抑制される一方、ボンディングパッドの周囲での
発光が相対的に強まり、結果として外部出射効率を高め
ることができる。しかも、上記電流阻止層は、上記半導
体層上に設けられているので、上記半導体層の成長に連
続して成長させることができ、エピタキシャル成長を１
回で済ませることができる。これにより、この半導体発
光素子は簡単に作製することができる。また、このよう
に作製した場合、半導体層中に再成長界面が存在しない
ので、半導体層の結晶性が良好なものとなり、外部出射
効率が高まることと相俟って、全体として発光輝度を高
めることができる。

【００４５】請求項２の半導体発光素子では、上記溝
は、上記半導体層の表面側から上クラッド層の表面また
は活性層の表面まで達しているので、上記枝部から半導
体層に注入された電流はそのまま上クラッド層または活
性層に達する。したがって、ボンディングパッド直下で
の発光がさらに抑制される一方、ボンディングパッド周
囲での発光がさらに強まり、結果として、外部出射効率
をさらに高めることができる。

【００４６】請求項３の半導体発光素子では、上記溝
は、上記ボンディングパッドの周囲を取り囲む環状の領
域のうち上記枝部が通っていない部分のみに設けられて
いるので、上記枝部が上記溝の段差によって断線するの
を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施例の、ＧaＡs基板を用
いたＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子の作製過程を示す断
面図である。

【図２】 上記半導体発光素子の作製過程を示す表面図
および断面図である。

【図３】 上記半導体発光素子の作製過程を示す表面図
および断面図である。

【図４】 上記半導体発光素子の作製過程を示す表面図
および断面図である。

【図５】 上記半導体発光素子の完成状態の表面図およ
び断面図である。

【図６】 上記半導体発光素子の完成状態の別の箇所の
断面図である。

【図７】 この発明の第２の実施例の、ＧaＡs基板を用
いたＡlＧaＡs系半導体発光素子の作製過程を示す断面
図である。

【図８】 上記半導体発光素子の作製過程を示す表面図
および断面図である。

【図９】 上記半導体発光素子の作製過程を示す表面図
および断面図である。

【図１０】 上記半導体発光素子の作製過程を示す表面
図および断面図である。

【図１１】 上記半導体発光素子の完成状態の表面図お
よび断面図である。

【図１２】 この発明の第３の実施例の、ＧaＰ基板を
用いたＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子の作製過程を示す
断面図である。

【図１３】 上記半導体発光素子の作製過程を示す表面
図および断面図である。

【図１４】 上記半導体発光素子の作製過程を示す表面
図および断面図である。

【図１５】 上記半導体発光素子の作製過程を示す表面
図および断面図である。

【図１６】 上記半導体発光素子の完成状態の表面図お
よび断面図である。

【図１７】 従来の、ＧaＡs基板を用いたＡlＧaＩnＰ
系半導体発光素子の概略構造を示す表面図および断面図
である。

【図１８】 従来の、ＧaＡs基板を用いた別のＡlＧaＡ
s系半導体発光素子の概略構造を示す表面図および断面
図である。

【符号の説明】 １，１１ ＧaＡs基板 ２，２２ ＡlＧaＩnＰ下クラッド層 ３，２３ ＡlＧaＩnＰ活性層 ４，２４ ＡlＧaＩnＰ上クラッド層 ５ ＡlＧaＡs電流拡散層 ６，１６ ＧaＡsコンタクト層 ８，１８，２８ 表面電極 ９，１９，２９ 裏面電極 １０，２０，３０ 溝 １２ ＡlＧaＡs下クラッド層 １３ ＡlＧaＡs活性層 １４ ＡlＧaＡs上クラッド層 ２１ ＧaＰ基板 ７１，７２，７３ 電流阻止層 ８１，８３，８５ ボンディングパッド ８２，８４，８６ 枝状電極 ８２ａ，８２ｂ，８４ａ，８４ｂ 枝部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎ型とｐ型のうち一方の導電型を持つ基
   板上に、上記一方の導電型を持つ下クラッド層、光を発
   することができる活性層およびｎ型とｐ型のうち他方の
   導電型を持つ上クラッド層を含む半導体層を備え、この
   半導体層上に表面電極を有する半導体発光素子におい
   て、 上記表面電極は、所定の面積を持つボンディングパッド
   と、このボンディングパッドから周囲の領域に放射状に
   伸びる細長い枝部とを少なくとも有し、 上記ボンディングパッドの直下に、このボンディングパ
   ッドから上記半導体層中に電流が注入されるのを阻止す
   る電流阻止層を備え、 上記ボンディングパッドの周囲を取り囲み上記枝部を横
   切る環状の領域に、上記半導体層の表面側から所定の深
   さに達する溝を設けて、 上記枝部の先端側から上記溝の外側の半導体層に電流が
   注入されるようにしたことを特徴とする半導体発光素
   子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体発光素子におい
   て、 上記溝は、上記半導体層の表面側から上記上クラッド層
   の表面または上記活性層の表面まで達していることを特
   徴とする半導体発光素子。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体発光素
   子において、 上記溝は、上記環状の領域のうち上記枝部が通っていな
   い部分のみに設けられていることを特徴とする半導体発
   光素子。