JP4050435B2

JP4050435B2 - ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード

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Publication number: JP4050435B2
Application number: JP33907099A
Authority: JP
Inventors: 良一竹内; 亙鍋倉; 隆宇田川
Original assignee: Showa Denko KK
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Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2019-11-30
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、（Ａｌ_MＧａ_1-M）_NＩｎ_1-NＰ（０≦Ｍ≦１、０＜Ｎ＜１）（以後、ＡｌＧａＩｎＰと略す）層を発光部に有する発光ダイオード（ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ）に関し、さらに詳しくは、駆動電流を発光領域に優先的に流通できる構成を備えた高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系可視発光ダイオードを得るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤを得る従来手段の一つとして、（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるｐｎ接合型ダブルヘテロ（ＤＨ）構造の発光部の上方に酸化インジウム・錫（英略称：ＩＴＯ）などの導電性透明酸化物材料からなる窓層を設ける手段が知られている（特開平１１−４０２０号公報明細書参照）。しかし、特開平１１−４０２０号公報に記載される発明では、結線（ボンディング）用台座電極が敷設されたＩＴＯ透明電極層とＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ構成層との間に亜鉛（元素記号：Ｚｎ）等の金属薄膜が具備されている。この従来技術では、Ｚｎ等の金属膜がＩＴＯ電極層とＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体構成層との密着性を増強する目的で、発光部表面の略全面に一様に万遍なく配置される構成となっている。従って、ＩＴＯ透明電極層の直下に配置された金属膜に発光層からの発光が金属材料膜に容赦なく吸収されてしまうため、高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤを得るのに妨げとなっている。
【０００３】
電極層または窓層を構成するＩＴＯ等の酸化物層とＬＥＤを構成する（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とを直接、接合させたのみでは比較的に高い接合障壁が形成され、よって、徒に高い順方向電圧（所謂、Ｖｆ）が帰結されることも知られている。窒化ガリウム・インジウム（組成式Ｇａ_ZＩｎ_1-ZＮ：０≦Ｚ≦１）系ＬＥＤに関する最近の研究報告に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体層とＩＴＯ窓層との接合構成を具備したＬＥＤのＶｆは一般なＶｆ値の約２倍の７ボルト（単位：Ｖ）を越えるものとなると報告されている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（２６）（１９９９）、３９３０〜３９３２頁参照）。また、この接合障壁の形成に依り、駆動電流の発光領域への広範な拡散が果たせず、従って、高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤを得るのに支障を来している。
【０００４】
従来では、ＩＴＯ等の透明酸化物層とＬＥＤを構成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体構成層との間にコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）層を配置して、酸化物層とＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体構成層との間のオーミック（Ｏｈｍｉｃ）接触性を向上させる技術が開示されている（特開平１１−１７２２０号公報明細書参照）。特開平１１−１７２２０号公報に開示される従来例では、コンタクト層はＧａＡｓ、砒化リン化ガリウム（組成式：ＧａＡｓ_1-ZＰ_Z：０≦Ｚ≦１）等から構成されるものとなっている。しかし、従来では、（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）発光層からの発光波長に対応するよりも禁止帯幅を小とするコンタクト層が発光領域の表面を被覆して敷設されている（上記の特開平１１−１７２２０号公報参照）。この構成ではコンタクト層に因り発光が吸収され、高輝度のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ＬＥＤを得るのに支障となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
透明酸化物層を窓層等として備えた従来のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤにあって、透明酸化物層の上表面に設けた台座電極の直下の領域では、一応は比較的高い接合障壁を形成するＩＴＯとＬＥＤをなすＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体構成層とを直接、接合させる構成としている（特開平１１−１７２２０号公報明細書参照）。ところが、高い障壁と云えどもＶｆを２倍程度に増加させるに過ぎない。このため、台座電極の直下の、台座電極の射影領域への動作電流の流入を充分に阻止できない。台座電極の直下の領域（台座電極の射影領域）での発光は台座電極に遮蔽されるため、効率的に外部へ取り出せない。即ち、台座電極の直下の領域に流入した動作電流は外部への発光取り出し効率に然したる向上を来すことなく、浪費されることとなる。
【０００６】
高輝度化を果たすには、台座電極の直下領域への動作電流の浪費を回避して、透明窓層を介して外部に発光を取り出すことができる台座電極の射影領域外（所謂、開放発光領域）に優先的に分散できる構成が求められる。また、開放発光領域に優先的に動作電流を流通できる構成とした上で、更に、従来の如く発光を吸収する薄膜層を開放発光領域の全域に設ける構成を必要とせずに、発光を徒に遮蔽することなく優先的に供給される動作電流を拡散させる手段を講ずる必要がある。
【０００７】
本発明は、上記の従来技術に於ける問題点を解決して高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤを提供することを目的に成されたものであって、特に、発光の遮蔽領域への動作電流の漏洩を充分に阻止できる構成と、発光層からの発光を遮蔽する度合いが小さく、且つ、発光領域に広範に動作電流を拡散できるオーミック電極の構成とを備えた高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤを提供することを趣旨としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記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−Ｖ族化合物半導体構成層、オーミック電極、および台座電極が各々発光透過用窓層と接した構造を有するＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードにおいて、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体構成層と反対の伝導形のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（以後、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層とする）が素子平面における台座電極の射影領域に形成され、該射影領域以外にオーミック電極が分散されて配置されていることを特徴とするＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード、
［２］ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層の素子平面における外形状が、台座電極の底面形状と相似形であり、且つ中心が一致して設けられていることを特徴とする［１］に記載のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード、
［３］ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層の素子平面における外形状が、台座電極の底面積の０．５倍以上で１．５倍以下であることを特徴とする［１］または［２］に記載のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード、
［４］発光層が、（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）から形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ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード、
［５］ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層が、（Ａｌ_YＧａ_1-Y）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（Ｘ≦Ｙ≦１）から構成されていることを特徴とする［４］に記載のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード、に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体構成層、オーミック電極、および台座電極が各々発光透過用窓層と接した基本構造を有する。本発明に係わるＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤの断面模式図を図１に例示する。図１を利用して説明すると、本発明の請求項１に記載の発明に係わる第１の実施形態のＬＥＤ１０は、主として導電性の単結晶基板１０１の表面上にエピタキシャル成長法に依り積層された、例えば（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるｎ形またはｐ形クラッド（ｃｌａｄ）層１０４、１０６と、（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる発光層１０５とのヘテロ（ｈｅｔｅｒｏ）接合からなる発光部１０ａと、発光部１０ａを構成する上部クラッド層１０６上に冠された導電性の透明酸化物層からなる窓層１０８とを基本的に備えて構成されている。下部クラッド層１０４と緩衝層１０２との中間には、ブラッグ反射（ＤＢＲ）１０３を挿入した構成としても差し支えはない。窓層１０８の上表面の中央部にはＬＥＤ駆動電流を供給するための台座電極１０９を設ける。また、本発明のＬＥＤ１０に特徴的なのは、窓層１０８をなす透明酸化物層が堆積された例えばＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層１０６との間に、その上部クラッド層１０６とは反対の伝導形のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７が配置されていることにある。
【００１０】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７は、図１に例示したＬＥＤ１０の断面構造図に示す如く、例えば、上部クラッド層１０６の表面の、台座電極１０９の射影領域１０９ａに限定して設ける。例えば、ｐ形の上部クラッド層１０６上には、ｎ形のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７を設ける。ｎ形のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体構成層上には、ｐ形のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層を設ける。例えば、上部クラッド層１０６等のＬＥＤ１０を構成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体構成層に当該接合層とは反対の伝導形の接合層を接合させてｐｎ接合を形成することとする。台座電極１０９の射影領域１０９ａに電流の通流を阻害するｐｎ接合を形成すれば、台座電極１０９より供給される動作電流の発光部１０ａへの短絡的な漏洩が避けられる。換言すれば、動作電流を台座電極１０９の射影領域１０９ａ周辺の開放発光領域１０６ａに優先的に流入させられる効果が上げられる。即ち、発光の遮蔽領域での動作電流の浪費が抑えられ、発光を外部へ取り出せる開放発光領域１０６ａに優先的に配分することができ、高輝度化を達成するに優位となる。
【００１１】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７は、例えば、上部クラッド層１０６上に有機金属熱分解化学的堆積（英略称：ＭＯＣＶＤ）法や分子線エピタキシャル（英略称：ＭＢＥ）法等のエピタキシャル成長手段により成膜できる。成膜されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７に公知のフォトグラフィー技術を利用してパターニングを施し、不要部分を除去すれば、台座電極１０９の射影領域１０９ａのみにＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７を残置できる。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７の層厚は透明酸化物からなる窓層１０８の層厚を超過しないものとするのが望ましい。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７の層厚を窓層１０８のそれを越えて大とすると、接合層１０７とその被堆積層との段差が増し、接合層１０７の周囲を空隙なく被覆するに困難となる不都合が生ずる。窓層１０８の厚さは発光層１０５から放射される発光に対し最大の透過率を帰結する厚さに設定するのが望まれることからして、接合層１０７の層厚は、従って、発光波長に対して最大の透過率を与える窓層１０８の層厚以下とするのが望ましい。
【００１２】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７に、台座電極１０９の直下の領域への動作電流の漏洩を下層とのｐｎ接合の形成により阻止するための作用をより効率的に発揮させるためには、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７のキャリア濃度は、例えば上部クラッド層の如くの被堆積層のキャリア濃度の約１／１０以上とするのが望ましい。被堆積層が例えば、キャリア濃度を１×１０¹⁸ｃｍ^-3とするｎ形ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層であれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７はｐ形であり、そのキャリア濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であるのが好ましい。更には、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上で１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下であるのが好ましい。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７のキャリア濃度を、１×１０¹⁹ｃｍ^-3を越えて大であると、結晶性は劣るものとなり耐圧不良を招きかねないため好ましくはない。
【００１３】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７は、下地となる被堆積層と良好な格子整合を果たすＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層から好ましく構成できる。良好な格子整合性とは格子定数の差異を被堆積層の格子定数で除した値で与えられる格子のミスマッチ度が概ね、５％以下であることを云う。例えば、（Ａｌ_PＧａ_1-P）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる被堆積層に対し、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７を砒化アルミニウム・ガリウム（組成式Ａｌ_CＧａ_1-CＡｓ：０≦Ｃ≦１）から構成する例が挙げられる。
【００１４】
上記の如くの台座電極１０９の直下の領域への動作電流の漏洩を防止できるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７を配備した上で、本発明では更に開放発光領域１０６ａに複数のオーミック電極１１０を分散させて設ける。開放発光領域１０６ａとは、台座電極１０９が敷設されている領域以外の発光を外部に取り出すことができる領域（素子平面における台座電極の射影領域以外）を指す。図１に例示するＬＥＤ１０では、平面形状を円形とするオーミック電極１１０が開放発光領域１０６ａに分散されて配置されている。オーミック電極１１０の平面形状は楕円形、方形或いは多角形であって構わない。分散して配置するオーミック電極１１０の個数にも限定はない。オーミック電極１１０は例えば、金（Ａｕ）・ゲルマニウム（Ｇｅ）合金、金（Ａｕ）・亜鉛（Ｚｎ）合金等から構成できる。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層とのｐｎ接合により、台座電極１０９の直下の領域への動作電流の漏洩を抑止し、動作電流を開放発光領域１０６ａに優先的に配分できる状況を創出した上で、開放発光領域１０６ａにオーミック電極１１０を分散させて設けことにより、各オーミック電極１１０を介して動作電流が開放領域１０６ａの広範囲に亘り拡散できる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明に係わる第２の実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７を、台座電極１０９の素子平面における外形状と相似の関係にある結晶層から構成する。即ち、円形の台座電極については平面形状を円形としたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７を配置する。多角形の台座電極については多角形の高抵抗ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を設ける。方形の台座電極に対しては方形のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層を設置する。特に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７の平面形状は窓層１０８と接触する台座電極１０９の底面の形状と相似形とするのが望ましい。
【００１６】
また、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７はその平面形状の中心Ｍを、台座電極１０９の平面形状の中心点Ｃに合致させて設ける。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７の平面形状を台座電極１０９の底面形状と相似形とした上に、互いに中心点Ｍ、Ｃを一致させて配置することにより、台座電極１０９の底面の全般的な領域に於いて発光部１０ａへの短絡的な動作電流の流通を効率的に防止できる。例えば、上部クラッド層１０６上に一旦、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７を、例えば、有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法で積層した後、一般的なフォトリソグラフィー技術を利用したパターニング技法に依り、台座電極１０９の射影領域１０９ａの中心に、中心を合致させてＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７を残置させると好適となる。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７と台座電極１０９との平面形状の中心点Ｍ、Ｃとを一致させることにより、平面形状の中心の“ずれ”に因る動作電流の発光部１０ａへの偏流を防止することができる。上記の中心点Ｃ、Ｍが合致させないと、台座電極１０９から供給される動作電流は中心点Ｃ、Ｍの“ずれ”のために発生した、台座電極１０９の射影領域１０９ａに於けるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７の非被覆領域を通過して発光部１０ａに短絡的に流通してしまう不都合が生ずる。
【００１７】
台座電極１０９の底面積に対するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７の素子平面における外形状の面積の比率には好適な範囲がある。台座電極１０９の底面積に対してＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７の占める面積が極端に小であると発光部１０ａへの短絡的な電流が増える。一方、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７の面積が極端に大であると開放発光面積が減少し、発光の高輝度化が難となる。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−Ｖ族化合物半導体接合層１０７の素子平面における外形状の面積は台座面積の底面積に比して大凡、０．５倍以上で３倍以下とするのが望ましい。更には、０．７倍以上で１．２倍以下とするのを好ましいとする。
【００１８】
本発明の請求項４および５に記載の発明に係わる第４および５の実施形態では、発光層１０５をＧａＡｓ基板と格子整合しやすい（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）層から形成し、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合接合層１０７を、発光層１０５を構成する（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）層のアルミニウム（Ａｌ）組成比（＝Ｘ）以上の、アルミニウム組成比（＝Ｙ）の（Ａｌ_YＧａ_1-Y）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（即ち、Ｘ≦Ｙ≦１）から構成するのを特徴とする。（Ａｌ_YＧａ_1-Y）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐはアルミニウム組成比（＝Ｙ）の如何に拘わらず、（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐと良好な格子整合性を果たすのみでなく、アルミニウム組成比（＝Ｙ）の増大と共に禁止帯幅（ｂａｎｄｇａｐ）も増加する。アルミニウム組成比（＝Ｙ）を発光層１０５のそれ（＝Ｘ）以上とする（Ａｌ_YＧａ_1-Y）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐは発光を透過できる。従って、発光層１０５以上の禁止帯幅の（Ａｌ_YＧａ_1-Y）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからは、発光を透過しつつ電流阻止層としての機能を発揮するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層１０７が構成できる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明をＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層を具備するＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤを構成する場合を例にして詳細に説明する。図２に本実施例に係わるＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ２０の平面模式図を示す。また、図３は図２に示すＬＥＤ２０の破線Ａ−Ａ’に沿った断面模式図である。
【００２０】
ＬＥＤ２０は、直径約５０ｍｍの亜鉛（Ｚｎ）ドープｐ形（００１）−ＧａＡｓ単結晶円形基板２０１上に順次、積層されたＺｎドープｐ形ＧａＡｓ緩衝層２０２、何れもＺｎをドーピングしたｐ形Ａｌ_0.40Ｇａ_0.60Ａｓ層とｐ形Ａｌ_0.95Ｇａ_0.05Ａｓ層とを交互に１０層積層した周期構造からなるブラッグ反射（ＤＢＲ）層２０３、Ｚｎドープｐ形（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐから成る下部クラッド層２０４、アンドープのｎ形（Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ混晶から成る発光層２０５、Ｓｉドープｎ形（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐから成る上部クラッド層２０６、Ｚｎドープｐ形（Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐから成るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層２０７から構成されるエピタキシャル積層構造体（ウェハ）２Ａを母体材料として構成した。
【００２１】
積層構造体２Ａを構成する各構成層２０２〜２０７はトリメチルアルミニウム（（ＣＨ₃）₃Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ₃）₃Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ₃）₃Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料とする減圧ＭＯＣＶＤ法により成膜した。亜鉛（Ｚｎ）のドーピング源にはジエチル亜鉛（（Ｃ₂Ｈ₅）₂Ｚｎ）を利用した。珪素（Ｓｉ）のドーパント源にはジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）を使用した。各構成層２０２〜２０７の成膜温度は７３０℃に統一した。緩衝層２０２のキャリア濃度は約５×１０¹⁸ｃｍ^-3に、また、層厚は約１μｍとした。ＤＢＲ層２０３をなすｐ形Ａｌ_0.40Ｇａ_0.60Ａｓ層とｐ形Ａｌ_0.95Ｇａ_0.05Ａｓ層の層厚は各々、約４０ｎｍとした。キャリア濃度は各々、約１×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。下部クラッド層２０４のキャリア濃度は約３×１０¹⁸ｃｍ^-3に、また、層厚は約１．５μｍとした。発光層２０５の層厚は約７５０ｎｍとし、キャリア濃度は約５×１０¹⁶ｃｍ^-3とした。上部クラッド層２０６のキャリア濃度は約１×１０¹⁸ｃｍ^-3とし、また、層厚は約５μｍとした。Ｚｎドープｐ形（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ層２０７のキャリア濃度は約５×１０¹⁸ｃｍ^-3とし、層厚は約１００ｎｍとした。
【００２２】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術を利用して、窓層２０８表面上の台座電極２０９を形成する予定の領域に対応する射影領域２０９ａに限り、直径を１１０μｍとする円形にＺｎドープｐ形（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ層２０７を残置させた。台座電極２０９の射影領域２０９ａの中心点Ｃと、下層のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層２０７との中心点Ｍとは合致させた。その後、射影領域２０９ａ以外の領域に露呈しているＺｎドープｐ形（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ層２０７の表面に全面に一旦、金（Ａｕ８８重量％）・ゲルマニウム（Ｇｅ１２重量％）合金膜を一般的な真空蒸着法により被着させた。合金膜の厚さは約１００ｎｍとした。次に、フォトリソグラフィー技術を利用して再びパターニングを施し、今度は、オーミック電極２１０を形成する領域に限り、上記のＡｕ・Ｇｅ合金膜を残置させた。合金膜を残置させた領域は一辺を２０μｍとする正方形とした。然る後、アルゴン（元素記号：Ａｒ）気流中に於いて４２０℃で１０分間の合金化熱処理を施した。オーミック電極２１０は上部クラッド層２０６の開放発光領域２０６ａの表面上に合計８箇所に互いに５０μｍの等距離をもって分散させて形成した。
【００２３】
次に、オーミック電極２１０と、分散させたオーミック電極２１０以外の上部クラッド層２０６の表面と、台座電極２０９の射影領域２０９ａに限定して残置したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層２０７を被覆する様に発光を外部に透過する窓層２０８として酸化インジウム・錫（ＩＴＯ）膜を被着させた。ＩＴＯ膜は一般的なマグネトロンスパッタリング法により被着させた。ＩＴＯ層の比抵抗は約５×１０^-4Ω・ｃｍであり、層厚は約６００ｎｍとした。次に、窓層２０８上の全面に一般的な有機フォトレジスト材料を塗布した後、台座電極２０９を設けるべき領域を、公知のフォトリソグラフィー技術を利用してパターニングした。然る後、パターニングされたレジスト材料を残置させたままで、全面に金（Ａｕ）膜を真空蒸着法により被着させた。金（Ａｕ）膜の厚さは約７００ｎｍとした。その後、周知のリフト−オフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）手段に依り、レジスト材料を剥離するに併せて台座電極２０９の形成予定領域に限定してＡｕ膜を残留させた。これより、直径を約１１０μｍとする円形の台座電極２０９を形成した。即ち、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層２０７との表面積は同一とした。
【００２４】
ｐ形ＧａＡｓ単結晶基板２０１の裏面には、金・亜鉛（Ａｕ・Ｚｎ）合金からなるｐ形オーミック電極２１１を形成した後、通常のスクライブ法により積層構造体（ウェハ）２Ａを裁断して個別に細分化し、一辺の長さを２６０μｍとするＬＥＤ２０となした。ｐ形オーミック電極２１１及び台座電極２０９間に順方向に電流を通流したところ、開放発光領域２０６ａを通して波長を約６２０ｎｍとする赤橙色が出射された。発光スペクトルの半値幅は約２０ｎｍであり、単色性に優れる発光であった。２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際の順方向電圧（Ｖｆ：＠２０ｍＡ）は、分配して配置した型オーミック電極２１０の良好なオーミック特性を反映して約２．１ボルト（Ｖ）となった。また、分配してオーミック性電極２１０を配置した効果に依り、チップ２０の周縁２０ｂの領域に於いても発光が認められ、視感度補正をした状態で簡易的に測定される発光の強度は約７０ミリカンデラ（ｍｃｄ）であった。更に、本実施例のＬＥＤ２０では、近視野発光パターンの観点からしても開放発光面２０６ａに於ける発光強度の分布は、オーミック電極２１０に依る動作電流の均一な分配の効果により均等であった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明に依れば、台座電極の射影領域外の開放発光領域にオーミック電極を分散して設けた上に、台座電極の直下の領域にｐｎ接合をなすＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層を設ける構成としたので、台座電極の直下の発光部への動作電流の短絡的な漏洩を抑制して開放発光領域に優先的に供給される動作電流を同領域に広範囲に分散できるため、発光領域が拡大された高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードが提供できる。
【００２６】
また、本発明の請求項２に記載の発明に依れば、台座電極と相似形のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層を台座電極の平面形状の中心に合致させて設ける構成としたので、特に、効率的に動作電流の台座電極の直下領域への漏洩が防止され、開放発光領域に優先的に動作電流を配分できるため、高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードが提供できる。
【００２７】
また、本発明の請求項３に記載の発明に依れば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層の表面積を台座電極の表面積に対して規定することとしたので、特に、効率的に動作電流の台座電極の直下領域への漏洩を防止するに効果が上げられ、高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードが提供できる。
【００２８】
また、本発明の請求項４および５に記載の発明に依れば、基板と格子整合する（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる発光層、および発光層以上の禁止帯幅を有する（Ａｌ_YＧａ_1-Y）_0.5Ｉｎ_0.5ＰからＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層を構成することとしたので、台座電極直下への動作電流の漏洩を抑制しつつ、且つ発光を透過できるため、高輝度のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤの断面模式図である。
【図２】実施例１に記載のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤの平面模式図である。
【図３】図２のＬＥＤの破線Ａ−Ａ’に沿った断面模式図である。
【符号の説明】
１０ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ
１０ａｐｎ接合型ダブルヘテロ接合発光部
１０１単結晶基板
１０２緩衝層
１０３ブラッグ反射層
１０４下部クラッド層
１０５発光層
１０６上部クラッド層
１０６ａ開放発光領域
１０７ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層
１０８窓層
１０９台座電極
１０９ａ台座電極の射影領域
１１０オーミック電極
１１１基板裏面オーミック電極
Ｃ台座電極の中心点
ＭＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層の中心点
２Ａ積層構造体
２０ＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ
２０ｂＬＥＤチップの外縁
２０１ｐ形方ＧａＡｓ単結晶基板
２０２ｐ形ＧａＡｓ緩衝層
２０３ブラッグ反射層
２０４ＡｌＧａＩｎＰ系下部クラッド層
２０５ＡｌＧａＩｎＰ系発光層
２０６ＡｌＧａＩｎＰ系上部クラッド層
２０６ａ開放発光領域
２０７ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体接合層
２０８導電性透明酸化物窓層
２０９台座電極
２０９ａ台座電極の射影領域
２１０オーミック電極
２１１ｐ形オーミック電極

Claims

発光層および該発光層上のクラッド層を含むIII−Ｖ族化合物半導体構成層、オーミック電極、台座電極及び発光透過用窓層を有するＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードにおいて、オーミック電極がクラッド層上に形成され、発光透過用窓層がクラッド層上にあって、オーミック電極を覆って形成され、台座電極が発光透過用窓層上でその下面全体が該窓層に接して形成され、クラッド層と伝導形が反対のIII−Ｖ族化合物半導体層（以後、III−Ｖ族化合物半導体接合層とする）がクラッド層表面上の台座電極の射影領域に形成され、発光層が（Ａｌ_xＧａ_1-x）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（０≦ｘ≦１）から構成され、クラッド層がＡｌＧａＩｎＰから構成され、III−Ｖ族化合物半導体接合層が（Ａｌ_yＧａ_1-y）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（ｘ≦ｙ≦１）から構成され、前記オーミック電極は前記射影領域以外のクラッド層上に分散されて配置されていることを特徴とするＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード。
III−Ｖ族化合物半導体接合層の素子平面における外形状が、台座電極の底面形状と相似形であり、且つ中心が一致して設けられいることを特徴とする請求項１に記載のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード。
III−Ｖ族化合物半導体接合層の素子平面における外形状が、台座電極の底面積の０．５倍以上で１．５倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード。