JP4306041B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
外部へ発光の取り出し方向に酸化物結晶層を具備するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の青色帯或いは緑色帯の発光を呈する発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬＤ）は、有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりサファイア（α−Ａｌ2Ｏ3単結晶）基板上にエピタキシャル成長されたＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を備えた積層構造体を母体としてもっぱら構成されている（例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３４、Ｐａｒｔ ２、Ｎｏ．１０Ｂ（１９９５）、Ｌ１３３２〜Ｌ１３３５頁参照）。α−アルミナ単結晶（サファイア）に代替して、炭化珪素（ＳｉＣ）を基板とした窒化ガリウム（ＧａＮ）系エピタキシャル構造体からＬＤを構成する従来技術例もある（「応用物理」、第６８巻、第７号（１９９９）、７９７〜８００頁参照）。
【０００３】
また、珪素（Ｓｉ）単結晶を基板とし、分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法で成膜した窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む積層構造体から青色ＬＥＤを構成する例も知られている（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．２３（１９９７）、１９８６〜１９８７頁参照）。此処で云うＩＩＩ族窒化物半導体とは、窒素（元素記号：Ｎ）をＶ族構成元素として含む、一般式ＡｌXＧａYＩｎZＮ（０≦Ｘ、Ｙ、Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）、または、一般式ＡｌXＧａYＩｎZＮ1-QＭQ（０≦Ｘ、Ｙ、Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１、記号Ｍは窒素以外の第Ｖ族元素であり、０≦Ｑ＜１）で表記されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である。
【０００４】
ＬＥＤ或いはＬＤ等のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、窒化ガリウム・インジウム（ＧａXＩｎ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）は、短波長可視光を放射するに適する禁止帯幅を有するが故に、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の発光層として活用されている（特公昭５５−３８３４号参照）。また、これらの発光素子の発光部は、高強度の短波長可視光を獲得する目的で、ｐｎ接合型のダブルヘテロ（略称：ＤＨ）構造から構成されているのが一般的である（例えば、上記のＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、Ｖｏｌ．３４（１９９５）参照）。更に、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を安定して獲得するために、インジウム組成（＝１−Ｘ）を相違する複数の相（ｐｈａｓｅ）からなる多相（ｍｕｌｔｉ−ｐｈａｓｅ）構造からなるＧａXＩｎ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）から発光層を構成して、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得る技術も開示されている（アメリカ合衆国特許ＵＳ−５，８８６，３６７号参照）。
【０００５】
この他、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るべく、発光層から放射される発光を外部に取り出す方向に在るＩＩＩ族窒化物半導体成長層上に、発光を透過できる透明導電膜を窓（ウィンドウ）層として配置する手段も成されている。例えば、アメリカ合衆国特許ＵＳ−５，８８９，２９５号の発明では、ｐ形ＧａＮからなるコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）層を介在させてアルミニウム（Ａｌ）が添加された酸化亜鉛（ＺｎＯ）層を窓層として配置する技術が開示されている。
【０００６】
ＺｎＯとは異なる他の透明酸化物層をウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）層として設けたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子も開示されている。例えば、特開昭５３−１１４３９号の発明では、Ｓｉ基板上に形成されたｎ形ＧａＮ層上に酸化インジウム・錫（略称：ＩＴＯ）単層からなる透明導電膜が配置されている。この透明導電膜の配置により、効率的に発光層からの発光を外部へ取り出す構成としている。また、ｐ形不純物を添加したＧａＮ系コンタクト層上へ直接、ＩＴＯ単層からなる透明電極を接合させ、その透明電極上に金（Ａｕ）とニッケル（Ｎｉ）との重層構造からなる電極を設ける構成が開示されている（特許第２６６１００９号参照）。最近では、ｐ形のＧａＮ障壁（クラッド）層表面上に直接、ＩＴＯ単層膜を接合させて高輝度の青色ＩＩＩ族窒化物半導体ＬＥＤを構成する技術が報告されている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（２６）（１９９９）、３９３０〜３９３２頁参照）。
【０００７】
しかしながら、ｐ形ＧａＮ層とＩＴＯ膜とを直接、接合させた構成では、ＬＥＤの順方向電圧（所謂、Ｖｆであって、一般には、２０ｍＡの順方向電流が通流される際の電圧を指す。）が増加してしまう不都合があるとされる（上記のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（２６）（１９９９）参照）。例えば、ｐ形ＧａＮクラッド層上にＮｉ膜を介して設けられる金属電極を具備したＬＥＤのＶｆが約３ボルト（Ｖ）から４Ｖであるのに対して、これより約２Ｖ〜３Ｖ程度高いものとなっている。
【０００８】
発光の取り出し方向に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の表面上に直接、ＩＴＯ層を接合させた場合に於ける上記のＶｆの増加を抑制する技術も開示されている（特開平９−１２９９１９号公報明細書参照）。特開平９−１２９９１９号には、ｐ形ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の表面上に、透光性の金属性薄膜層を介して、透明酸化物層を積層させて構成した電極を具備するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が開示されている。この従来技術に於いて利用されている金属性薄膜層は、Ｎｉ、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）及びイリジウム（Ｉｒ）またはその合金から構成されるものとなっている。また、透明酸化物層は、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）を含む酸化物から構成されるものとなっている。例えば、Ｎｉと酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）との積層構成によりＶｆを３．５ＶとするＬＥＤが得られている。
【０００９】
更に、上記の金属性薄膜層は、発光の透光性（発光を透過できるという意味であって、必ずしも無色透明を意味するのではないとされる（特開平９−１２９９１９号公報明細書参照））を増すために好ましくは５００オングストローム以下、更には、２００オングストローム以下とするのが好ましいとされている。例えば、パラジウム膜（厚さ２０オングストローム）とＩＴＯ（厚さ５００オングストローム）との重層構成からなる電極に依れば、従来のＮｉとＡｕとを含む透光性電極を有するＬＥＤよりも約３０％高い発光出力のＬＥＤが得られるとされる（上記の特開平９−１２９９１９号参照）。一方では、例えば、ニッケルからなる単体金属膜ではなく、酸化ニッケル（ＮｉＯ）を利用すれば、より透光性に優れる電極がもたらされるとされる（特許第２９１６４２４号参照）。
【００１０】
透明酸化物層を電極、または電極形成層、或いは透明窓層の何れとして備えたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子にあっても、個別チップ（ｃｈｉｐ）をステム等の支持体にマウント固定し、樹脂で封止してランプ（ｌａｍｐ）の体を成して提供される。封止するための材料としては、エポキシ樹脂が一般的である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
金属性薄膜層を介して透明酸化物層を重層させ、その上にｐ形電極を備えてなる、従来のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、金属性薄膜層は、最表層として形成されたｐ形ＩＩＩ族窒化物半導体成長層の略全面に敷設されるものとなっている（上記の特開平９−１２９９１９号参照）。従来では、このＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の表面全面に設けた金属被膜に接触させてｐ形台座（パッド）電極が設けられている。金属性薄膜層は、電気良導体に他ならず、従って、ｐ形台座電極から供給される素子駆動用電流は、金属性薄膜層が敷設されたＩＩＩ族化合物半導体結晶層の略全面に拡散される。しいては、台座電極直下の領域に在る発光層に拡散されることとなる。
【００１２】
ところが、台座電極は、通常は結線（ボンディング）時の衝撃に耐えるべく、一般には１μｍ程度或いはそれを越える厚膜の材料から構成されることとなっている。従って、従来では、台座電極は透光性を一般に保有していない（上記の特開平９−１２９９１９号参照）。これより、台座電極の直下の領域に於ける発光は台座電極に遮蔽され、外部に殆ど取り出すことができない。このため、台座電極の直下領域に流入する素子駆動用電流は、発光出力の向上を殆どもたらさず、単に浪費されるに過ぎなくなる。
【００１３】
また、透明酸化物層の下層として金属性薄膜層を敷設する構成では、その金属性薄膜層が上層の酸化物と渾然一体となって合金化し、透光性を増すとされる（特開平９−１２９９１９号参照）。とは云え、所詮、金属性薄膜層であり、発光層から放射される発光の吸収は余儀なくされる。これでは、透明酸化物層とＩＩＩ族窒化物半導体層とのオーミック接触性を改善するのに効果はあるとされながらも、外部への発光の取り出し効率を向上させるのには不都合である。
【００１４】
ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子から放射される発光は、一般に近紫外領域にも達する短波長光である。また、青色あるいは緑色の発光を呈するＬＥＤにあっては、紫外帯域に副次的な発光を伴うのが一般的となっている。この副次的な発光の強度も、主たる発光の強度が増大するにつれ増加する。ＬＥＤを封止するのに一般的に利用されるエポキシ樹脂は紫外線を吸収して経時的に失透し、発光の透過度が低下する問題がある。従って、上記の如く透明酸化物材料を利用して発光の外部出力を増加させたところで、逆にそれを封止する樹脂材料の失透を招き、ランプ状態での発光出力の経時的な劣化を助長する不都合を来している。
【００１５】
発光出力に優れるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るのに根本的に優位となる一手段は、発光が遮蔽されて外部へ取り出せない台座電極領域の外周囲に在る発光を外部へ取り出すのに容易な、所謂、外部に開放された発光面（開放発光面）領域に優先的に素子動作電流を流通させることである。
【００１６】
また、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るのに別の有効な手段は、透明電極として機能する透明酸化物層とＩＩＩ族窒化物半導体結晶層との間に良好なオーミック接触性を発現させ、尚且つ、発光の透光性に優れる材料を上記の従来の金属性薄膜層に代替して利用することにある。
【００１７】
また、高発光出力を発揮しつつ、且つ副次的に発生する紫外線に因る封止樹脂の劣化を抑制するのに有効である一手段は、透明窓層としても機能する透明酸化物層を、紫外線を吸収する作用を発揮できるよう構成することである。
【００１８】
本発明の目的は、開放発光面での電流密度を高密度とすることができ、且つ、透明窓層としても好適な酸化物結晶層との良好なオーミック接触性が顕現でき、尚且つ、封止樹脂の劣化を誘引する紫外帯領域の副次的な発光を吸収できる構成からなる酸化物結晶電極の重層構成を提示することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意努力検討した結果、本発明に到達した。即ち、本発明は、
［１］ＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に、ｎ形またはｐ形のＩＩＩ族窒化物半導体結晶層、金属性薄膜層、酸化物結晶層、および金属台座電極を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子において、金属台座電極が酸化物結晶層に接して設けられ、金属性薄膜層が金属台座電極の下部を除いた領域に形成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［２］金属性薄膜層の非形成領域の平面形状と、金属台座電極の底面形状とが、相似形状であることを特徴とする［１］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［３］金属性薄膜層の非形成領域の平面積（Ｓ1）と、金属台座電極の底面積（Ｓ2）とが、０．７×Ｓ2≦Ｓ1≦１．２×Ｓ2で表される関係にあることを特徴とする［１］または［２］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［４］金属性薄膜層が、遷移金属の酸化物から構成されていることを特徴とする［１］〜［３］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［５］金属性薄膜層が、酸化ニッケルから構成され、層厚が２ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする［１］〜［４］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［６］酸化物結晶層が、複数の酸化物層を積層させた重層構造体から構成されていることを特徴とする［１］〜［５］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［７］酸化物結晶層が、ＩＩＩ族元素が添加された酸化亜鉛層を含むことを特徴とする［１］〜［６］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［８］ＩＩＩ族元素が添加された酸化亜鉛層が、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層および金属性薄膜層に接していることを特徴とする［７］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［９］ＩＩＩ族窒化物半導体発光層が、インジウム濃度を相違する複数の相からなる多相構造のＩＩＩ族窒化物半導体からなることを特徴とする［１］〜［８］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［１０］ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の禁止帯幅が、多層構造の発光層の、主体相の禁止帯幅以上であることを特徴とする［９］に記載のＩＩＩ族窒化合物半導体発光素子、に関する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のＬＥＤは、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に、ｎ形またはｐ形のＩＩＩ族窒化物半導体結晶層、金属性薄膜層、酸化物結晶層、および金属台座電極を有する構造からなる。
【００２１】
図１は、本発明の請求項１に記載の発明に係わる第１の実施形態を説明するためのＩＩＩ族窒化物半導体ＬＥＤ１０の平面模式図である。また、図２は図１のＬＥＤ１０の破線Ａ−Ａ’に沿った断面の模式図である。本実施形態に於ける積層構成上の特徴は、金属性薄膜層１０６を、ＬＥＤ１０を構成する一つのＩＩＩ族窒化物半導体結晶層１０５の略全面に一様に設けていないことにある。本実施形態では、金属性薄膜層１０６は、その上方に設ける台座電極１０８の射影領域１０９の外周囲領域１０９ａに限り設ける。酸化物結晶層１０７とＩＩＩ族窒化物半導体層１０５との接合構成から特徴を述べれば、金属性薄膜層１０６の非形成領域である台座電極１０８の射影領域１０９では、酸化物結晶層１０７が直接、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５に接合している。射影領域１０９の外周囲領域１０９ａでは、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５に直接、接合するのは金属性薄膜層１０６であり、その金属性薄膜層１０６を介して酸化物結晶層１０７が敷設される構成となっている。
【００２２】
ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と酸化物結晶層１０７とは良好なオーミック（Ｏｈｍｉｃ）接触性を呈さない。このため、台座電極１０８の射影領域１０９に於いて、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と酸化物結晶層１０７とを直接、接合させる構成とすれば、同領域１０９を高抵抗領域となすことができる。従って、台座電極１０８から供給されるＬＥＤ１０を駆動させるための動作電流を射影領域１０９、即ち、発光の遮蔽領域の直下に在る発光層１０４の一部の領域へ短絡的に流通するのを阻害できる効果が発揮される。一方、流通が阻害された動作電流は、水平（横）方向へと通流し、射影領域１０９の外周囲領域１０９ａに設けた良導性の金属性薄膜層１０６を介して射影領域１０９以外の発光層１０４の略全面に一様に流通される。即ち、金属性薄膜層１０６の非形成領域１０９に於ける酸化物結晶層１０７とＩＩＩ族窒化物半導体層１０５接合は、発光の遮蔽領域１０９への素子動作電流の流通を阻止する電流阻止作用を発現する。
【００２３】
特に、図１を利用して説明すると、金属性薄膜層１０６の非形成領域１０９と台座電極１０８の酸化物結晶層１０７と接触する底面の形状とは、略相似形とするのが望ましい。例えば、台座電極１０８の底部の形状が正方形であれば、非形成領域１０９も正方形と相似とし、且つ中心を一致させるのが好ましい。
【００２４】
電流阻止作用を発揮させる平面積を大とすれば、それだけ発光の開放面積は減少する。これは、発光の高出力化には不都合である。電流阻止作用を発揮させる平面積を逆に小、即ち、射影領域１０９に於いて金属性薄膜層１０６の非形成領域１０９を徒に縮小すると、発光の遮蔽領域１０９内で浪費される素子動作電流が増してしまう。これはまた、高出力の発光を得るのに不利な状況となる。従って、本発明の請求項３に記載の発明に係わる第３の実施形態では、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面層に於いて、金属性薄膜層１０６の非形成領域１０９の平面積（Ｓ1）を台座電極１０８の底面積（Ｓ2）に関係させて規定する。即ち、Ｓ1は、好ましくは、関係式０．７×Ｓ2≦Ｓ1≦１．２×Ｓ2を満足する様に設定する。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の発明に係わる第４の実施形態では、図１及び図２を基に説明すると、非形成領域１０９の外周囲に在るＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面を被覆する金属性薄膜層１０６を従来の如く単に金属性薄膜層から構成するのではなく、特に、酸化ニッケル（ＮｉＯ：正確にはＮｉＯXであって酸素組成比（＝Ｘ）は１に近い。）から構成する。他の金属の酸化物である、例えば、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ5）や酸化セリウム（ＣｅＯ）、酸化クロム（ＣｒＯなど）、酸化マンガン（ＭｎＯなど）、酸化チタン（ＴｉＯなど）、酸化コバルト（ＣｏＯなど）などの遷移金属の酸化物類からも構成できるが、酸化ニッケルがＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と酸化物結晶層１０７とのオーミック接触性を確保する上で、また、発光層１０４からの発光の外部への透過性の観点から最適である。
【００２６】
ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面の、非形成領域１０９以外の領域に限定して酸化ニッケル被膜を設けるには、例えば、先ず、高周波スパッタリング法に依りＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面全体に酸化ニッケルを被着させ、次に、公知のフォトリソグラフ技法を利用して、非形成領域１０９とする領域に在るＮｉＯ被膜を無機酸などで除去する手段に依る。または、非形成領域１０９に予め、フォトレジスト材料或いは酸化物若しくは窒化物からなるマスク（ｍａｓｋ）材を設けておき、その後、酸化ニッケルを被着させ、然る後、リフト−オフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）法に依りマスク材を含めて除去する手法もある。酸化ニッケルからなる金属性薄膜層１０６の層厚が５ｎｍ未満であると、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の非形成領域１０９以外の領域を均等に一様に被覆するには至らず、従って、発光開放面の略全域に於いて酸化物結晶層１０７との均一なオーミック接触性が充分に帰結できない。反対に、３０ｎｍを越える厚さとすると透光性が劣るものとなる。例えば、波長４５０ｎｍの発光に対する透過率は８０％未満となり不都合である。従って、何れの手法にしても、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５表面上に設ける酸化ニッケル膜１０６の層厚は、本発明の請求項５に記載の如く、好ましくは２ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする。
【００２７】
本発明の請求項６の発明に係わる第６の実施形態を、図２を利用して説明すると、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５上の金属性薄膜層１０６を介して設ける酸化物結晶層１０７を、複数の酸化物結晶層を積層させた重層構造から構成する。例えば、ＺｎＯ層上にＩＴＯ層を重層させた構造とする。重層構造を構成する酸化物結晶層１０７は、何れも発光層１０４からの発光を透過するのに都合の良い禁止帯幅を有するのが好ましい。また、伝導形を同一とする酸化物結晶層を重層させることとする。ｐ形酸化物結晶層とｎ形酸化物結晶層との重層により、重層構造内に素子動作電流の流通を阻害するｐｎ接合が形成されるのを回避するためである。更に、より上層の酸化物結晶層を、その下層の酸化物結晶層よりも屈折率をより小とする材料から構成すると、外部へ発光をより効率的に取り出すのに好都合となる窓層が構成できる。酸化物結晶層１０７は金属台座電極１０８から供給される素子動作電流を水平（横）方向に拡散する作用を担う機能層であるから、約５×１０-3Ω・ｃｍ以下の低い抵抗率の酸化物結晶層から構成するのが望ましい。重層構造をなす各酸化物結晶層の層厚は各々、金属性薄膜層１０６の表面を均一に一様に被覆するのに足る大凡５ｎｍ以上で、表面の平滑性が維持される約１μｍ以下とするのが好適である。酸化物結晶層１０７上に、二酸化珪素（ＳｉＯ2）或いは窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等からなる保護膜を冠すれば、長期間に亘り、酸化物結晶層の組成変動を抑制することができる。
【００２８】
特に、本発明の請求項７に記載の第７の実施形態に記す如く、酸化物結晶層を、ＩＩＩ族元素が添加された酸化亜鉛層を含む重層構造から構成するのが好ましい。ＩＩＩ族元素を添加することに依り、特に、低抵抗率の酸化亜鉛層が得られるからである。添加するに適するＩＩＩ族元素には、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及びインジウム（Ｉｎ）などがある。また、酸化亜鉛は室温での禁止帯幅を約３．３４ｅＶとするワイドバンドギャップ（ｗｉｄｅ ｂａｎｄ−ｇａｐ）のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるため、紫外光を吸収する作用を有する。このため、酸化亜鉛層を酸化物結晶層の一構成層として配置しておけば、青色帯から緑色帯の発光を透過しつつ、副次的に発生する紫外光が吸収されるため、封止樹脂の経時的な劣化を防止できる効果が上げられる。
【００２９】
また、本願の請求項８に記載の発明の如く、第８の実施形態では、酸化亜鉛層を、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層と金属性薄膜層とに接触させて敷設する。図２を用いて説明すると、例えば、ＺｎＯとＩＴＯとを組み合わせて、重層構造の酸化物結晶層１０７を構成するのに際し、単結晶或いは多結晶若しくは非晶質からなるＺｎＯ層を重層構造の酸化物結晶層１０７を構成する下層として配置し、金属性薄膜層の非形成領域１０９に於いてＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と接触する様に配置させると台座電極１０８の直下から発光層１０４への短絡的な流通を防止するのに好都合となる。ＺｎＯとＩＩＩ族窒化物半導体との接触抵抗により、通常約５Ｖ或いは６Ｖ若しくはそれを越えた電位差を生ずる。即ち、ＺｎＯを上記の非形成領域１０９に於いてＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と接触させる様に配置した重層構造の酸化物結晶層からは、より効果的な電流阻止作用が得られる。
【００３０】
本発明の請求項９に記載の発明に係わる第９の実施形態では、請求項１〜８の実施の形態に加えて、金属性薄膜層を、インジウム組成を相違する複数の相（ｐｈａｓｅ）からなる多相構造の発光層の、発光の取り出し方向に配置したＩＩＩ族窒化物半導体結晶層上に設ける構成とする。
【００３１】
上記の如く、多相構造からなる発光層は、高強度の発光を得るのに優位であることが本発明者に依って明らかになった。従って、発光層を多相構造の含インジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体層から構成し、発光の取り出し方向にあるＩＩＩ族窒化物半導体層に金属性薄膜層を介して酸化物結晶層を設ける構成とすると、発光出力が高いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るのに優位となる。例えば、インジウム濃度を約５％とするＧａ0.95Ｉｎ0.05Ｎからなる主体相と、平均的なインジウム濃度を１６％とするＧａ0.84Ｉｎ0.16Ｎからなる従属相とで構成される多相構造発光層上に設けたｐ形Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層の表面に金属性薄膜層を介して酸化物結晶層を設ける手段がある。
【００３２】
また、本願の請求項１０に記載の発明に係わる第１０の実施形態では、金属性薄膜層を設けるＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を、上記の多相構造の、主体相以上の禁止帯幅を有するＩＩＩ族窒化物半導体結晶から構成する。多相構造の含インジウムＩＩＩ族窒化合物半導体結晶層、例えばＧａＩｎＮ結晶層を構成する主体相は、従属相よりインジウム組成比を小とするのが常である。ＧａXＩｎ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）にあって、インジウム組成比（＝１−Ｘ）が小である程、禁止帯幅は大である（特公昭５５−３８３４号参照）。即ち、主体相は従属相を越える禁止帯幅を有している。従って、発光の取り出し方向に在る、本発明に係わる金属性薄膜層及び酸化物結晶層を敷設する層を、主体相以上の禁止帯幅のＩＩＩ族窒化物半導体層から構成すれば、外部への発光の取り出し効率に優れるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）
本実施例では、ｎ形の伝導を呈する透明導電性ＩＴＯ層を備えた積層構造体２０ａから青色ＬＥＤ２０を構成する例にして、本発明を詳細に説明する。図３は本実施例に係わるＬＥＤ２０の断面模式図である。
【００３４】
積層構造体２０ａは、硼素（Ｂ）ドープｐ形Ｓｉ単結晶基板２０１、閃亜鉛鉱型の立方晶リン化硼素（ＢＰ）を主体としてなる多結晶の、ｐ形の第１の緩衝層２０２ｂ及び緩衝層２０２ｂより高温で成膜された立方晶ＢＰを主体としてなるｐ形の第２の緩衝層２０２ａからなるｐ形緩衝層２０２、Ｍｇドープｐ形ＧａＮからなる下部クラッド層２０３、主体相Ｓをｎ形ＧａＮとし、平均的なインジウム組成比を０．１とする窒化ガリウム・インジウム混晶（Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎ）を従属相Ｔとする多相構造のｎ形発光層２０４、Ｓｉドープでｎ形のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ｎからなる上部クラッド層２０５、Ｓｉドープｎ形ＧａＮからなるコンタクト層２０６から構成した。
【００３５】
第１及び第２の緩衝層２０２ａ、２０２ｂは、トリエチル硼素（（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ）を硼素源とし、ホスフィン（ＰＨ3）をリン（Ｐ）源とするＭＯＣＶＤ法で成膜した。多結晶の第１の緩衝層２０２ｂは４２０℃で成膜し、単結晶の第２の緩衝層２０２ａは、第１の緩衝層２０２ｂの成膜を終了した後、ホスフィンを含む雰囲気中で基板２０１の温度を１０５０℃に昇温して成膜した。エピタキシャル構成層２０２〜２０５の各層は、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）／トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ）／トリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）／アンモニア（ＮＨ3）系減圧ＭＯ−ＶＰＥ法により成長させた。珪素のドーピング源として、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を約１０体積ｐｐｍの濃度で含むジシラン−水素混合ガスを利用した。Ｍｇのドーピング源には、ビス−シクロペンタジエニルＭｇ（ｂｉｓ−（Ｃ5Ｈ5）2Ｍｇ）を利用した。
【００３６】
多相構造の発光層２０４の成膜温度は８９０℃とし、他のＩＩＩ族窒化物半導体成長層２０３、２０５の成膜温度は１０５０℃とした。発光層２０４の成膜終了後、ｐ形クラッド層２０５の成膜温度へは、アンモニア気流中で毎分約１５０℃の速度で昇温した。ｐ形クラッド層２０５の成膜を終えた後、引き続き、同温度でｐ形コンタクト層２０６を成膜した。積層構造体２０ａの形成を終了した後、積層構造体２０ａの温度を１０５０℃から９５０℃へ毎分約５０℃の速度で降温した。更に、８００℃へ毎分約１５℃の速度で降温した。８００℃から室温近傍の温度への降温は自然冷却によった。以上の昇温及び降温速度の採用により、多相構造の発光層２０４を構成する従属相Ｔのインジウム組成、外形状、並びに大きさの均一化を図った。
【００３７】
第１の緩衝層２０２ｂの層厚（ｄ）は約２０ｎｍとした。第２の緩衝層２０２ａの層厚は約２μｍとし、キャリア濃度（ｐ）は約２×１０18ｃｍ-3とした。下部クラッド層２０３はｄ＝０．５μｍとし、ｐ＝３×１０18ｃｍ-3とした。発光層２０４はｄ＝０．１μｍとし、ｎ＝１×１０18ｃｍ-3とした。ｎ形クラッド層２０５はｄ＝０．０５μｍとし、キャリア濃度（ｎ）＝１×１０18ｃｍ-3とした。ｎ形コンタクト層２０６はｄ＝０．１μｍとし、ｎ＝２×１０18ｃｍ-3とした。
【００３８】
ＭＯＣＶＤ成長炉より積層構造体２０ａを取り出した後、ｎ形コンタクト層２０６の表面全面に一般的な真空蒸着法によりＮｉ薄膜を被着させた。Ｎｉ薄膜２０７の層厚は約１３ｎｍとした。同一条件で別途、ガラス基板上に真空蒸着したＮｉ薄膜（膜厚＝１３ｎｍ）の波長４５０ｎｍの青色帯光についての透過率は約８０％であった。次に、公知のフォトリソグラフィ（写真食刻技術）を利用して、ｎ形台座電極２０９の射影領域２０９ａに在るＮｉ薄膜２０７を、無機酸を用いて選択的に除去した。Ｎｉ薄膜２０７を除去した領域の平面形状は、ｎ形台座電極２０９の底面形状と相似の直径を約１５０μｍとする円形とした（平面積は約７．１×１０-4ｃｍ2）。その後、Ｎｉ膜２０７のパターニング処理に利用した有機レジスト材料を剥離した。
【００３９】
その後、パターニングを施したＮｉ薄膜２０７の表面上に一般的なスパッタリング法により、ｎ形で透明なＩＴＯ層２０８を冠した。スパッタリング時の圧力は約１×１０-3トール（Ｔｏｒｒ）とし、印可した高周波電力は約１５０Ｗとした。ＩＴＯ層２０８の層厚は約０．１５μｍとした。同層２０８の抵抗率は約１×１０-3Ω・ｃｍとなった。これより、Ｎｉ薄膜２０７の非形成領域２０７ａに於いてＩＴＯ層２０８がｎ形コンタクト層２０６と直接、接合をなす構成とした。
【００４０】
Ｎｉ薄膜２０７が選択的に除去されて、ＩＴＯ層２０８とｎ形コンタクト層２０６とが直接、接合を形成している領域の上方には、ｎ形台座電極２０９を設けた。ＩＴＯ層２０８に接するｎ形台座電極２０９の底面形状は、直径を約１４０μｍとする円形とした（底面積は約６．２×１０-4ｃｍ2）。即ち、ｎ形台座電極２０９の底面積に対する、上記のＮｉ薄膜２０７を剥離した平面積の比率は約１．１５倍とした。ｎ形台座電極２０９は、下層部２０９−１をチタン（Ｔｉ）とし、上層部２０９−２をＡｌとする重層構造から構成した。
【００４１】
一方、ｐ形のオーミック電極２１０は、基板２０１にｐ形導電性のＳｉ単結晶を利用していることから、Ｓｉ基板２０１の裏面側の全面にＡｌ膜を被着させて形成した。ｐ形オーミック電極２１０の層厚は約１μｍとした。次に、一辺を約３００μｍとするチップに分割し、個別のＬＥＤ２０となした。ｎ形台座電極２０９及びｐ形オーミック電極２１０間に約３．２Ｖの電圧を印可して２０ミリアンペア（ｍＡ）の順方向電流を通流したところ、透明導電性ＩＴＯ層２０８の略全面からほぼ均一な強度をもって、青色光が放射された。分光器により測定された発光波長は約４４５ｎｍであった。また、発光スペクトルの半値幅は約２８ｎｍであり、単色性に優れる発光が得られた。チップ状態での発光強度は約２２マイクロワット（μＷ）に到達した。
【００４２】
（実施例２）
本実施例では、酸化亜鉛層を含む重層構造の透明導電性酸化物結晶層を備えたＬＥＤ３０を構成する例にして本発明を説明する。図４は本実施例に係わるＬＥＤ３０の断面模式図である。
【００４３】
ＬＥＤ３０用途の積層構造体３０ａは、（０００１）サファイア基板３０１、ＧａＮ低温緩衝層３０２、Ｓｉドープｎ形ＧａＮからなるｎ形クラッド層３０３、主体相Ｓをｎ形Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎとし、平均的なインジウム組成比を０．１５とする窒化ガリウム・インジウム混晶（Ｇａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ）を従属相Ｔとする多相構造のｎ形発光層３０４、Ｍｇドープｐ形Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｐ形クラッド層３０５、及びＭｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層３０６から構成した。
【００４４】
ＩＩＩ族窒化合物半導体層３０２〜３０６は、トリメチルガリウム／トリメチルアルミニウム／シクロペンタジエニルインジウム／アンモニア系常圧ＭＯ−ＶＰＥ法により成長させた。Ｓｉのドーピング源として、ジシランを約１０体積ｐｐｍの濃度で含むジシラン−水素混合ガスを利用した。Ｍｇのドーピング源には、ビス−シクロペンタジエニルＭｇを利用した。多結晶の緩衝層３０２は４３０℃で成膜した。多相構造の発光層３０４の成膜温度は８８０℃とし、他のＩＩＩ族窒化物半導体成長層３０３、３０５、３０６の成膜温度は１０３０℃とした。ｐ形コンタクト層３０６の成膜終了後は、アンモニア気流中で毎分約１５℃の速度で８００℃へ降温した。８００℃から室温近傍の温度への降温は自然に冷却させた。この降温操作により、多相構造の発光層３０４を構成する従属相Ｔのインジウム組成、外形状、並びに大きさの均一化を図った。
【００４５】
緩衝層３０２の層厚（ｄ）は約１７ｎｍとした。ｎ形クラッド層３０３はｄ＝０．５μｍとし、キャリア濃度（ｎ）＝３×１０18ｃｍ-3とした。発光層３０４はｄ＝０．１μｍとし、キャリア濃度（ｎ）＝１×１０17ｃｍ-3とした。ｐ形クラッド層３０５はｄ＝０．１μｍとし、キャリア濃度（ｐ）＝２×１０17ｃｍ-3とした。ｐ形コンタクト層３０６はｄ＝０．１μｍとし、ｐ＝３×１０17ｃｍ-3とした。
【００４６】
積層構造体３０ａの形成を終え、室温に冷却した後、ＭＯＣＶＤ成長炉より積層構造体３０ａを取り出した。次に、ｐ形コンタクト層３０６上に一般的なスパッタリング法により酸化ニッケル薄膜３０７を約２５０℃で被着させた。被着時の圧力は約０．０１Ｔｏｒｒとした。酸化ニッケル薄膜３０７の層厚は約１５ｎｍとした。同一条件で別途、ガラス基板上に成膜した酸化ニッケル膜（膜厚＝１５ｎｍ）の波長４５０ｎｍの青色帯光についての透過率は約８２％であった。然る後、公知のフォトリソグラフィー技術を利用して、ｐ形台座電極３０９を配置する領域の射影部分に在る酸化ニッケル薄膜３０７を無機酸により選択的にエッチング除去した。酸化ニッケル薄膜３０７を除去した領域は、長辺を約２８０μｍとし、短辺を約１１０μｍとする長方形の平面領域とした。即ち、平面積にして約３．１×１０-4ｃｍ2の領域に在る酸化ニッケル薄膜を除去した。
【００４７】
パターニングされた酸化ニッケル薄膜３０７の表面上には、ｎ形の伝導を呈するガリウム（Ｇａ）ドープ酸化亜鉛層３０８ａを被着させた。Ｇａドープ酸化亜鉛層３０８ａは、ガリウム（Ｇａ）を約２重量％の割合で含む酸化亜鉛材料をターゲットとして一般的な高周波スパッタリング法により形成し、その層厚は約０．５μｍとした。透明導電性酸化亜鉛層３０８ａの抵抗率は約１×１０-4Ω・ｃｍとした。同層３０８ａは、酸化ニッケル薄膜３０７の非形成領域でｐ形ＧａＮコンタクト層３０６と直接、接合する構成となった。ｎ形酸化亜鉛層３０８ａ上には、同じくｎ形のＩＴＯ層３０８ｂを一般的なスパッタリング法を利用して重層させた。ＩＴＯ層３０８ｂの層厚は約０．２μｍとし、同層３０８ｂの抵抗率は約７×１０-4Ω・ｃｍとした。ｎ形酸化亜鉛層３０８ａ及びＩＴＯ層３０８ｂより重層構造の酸化物結晶層３０８を形成した。重層構造の酸化物結晶層３０８は何れも、多相構造発光層３０４の主体相ＳをなすＧａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ（禁止帯幅は約３．２ｅＶ）よりも禁止帯幅を大とする酸化物結晶層から構成している。
【００４８】
酸化ニッケル薄膜３０７が取り除かれて、酸化亜鉛層３０８ａが直接、ｐ形ＧａＮコンタクト層３０６に接合している領域の上方には、長辺を約３００μｍとし、短辺を約１２０μｍとする長方形のｐ形台座電極３０９を敷設した（底面積は約３．６×１０-4ｃｍ2）。ｐ形台座電極３０９の平面形状と上記の酸化ニッケル３０７を選択的に除去した領域の平面形状とは相似とし、且つｐ形台座電極３０９は、その平面形状の中心を、上記の酸化ニッケル薄膜３０７を剥離した領域の平面形状の中心と略一致させて配置した。ｐ形台座電極３０９の底面積に対する酸化ニッケル薄膜の除去領域の、平面積の比率は約０．８６倍となった。ｐ形台座電極３０９は、ＩＴＯ層３０８ｂに接する下層部３０９−１をＴｉとし、上層部３０９−２をＡｕとする重層構造から構成した。下層のＴｉ膜３０９−１の膜厚は約１５０ｎｍとした。上層のＡｕ膜３０９−２の膜厚は約１．０μｍとした。ｎ形オーミック電極３１０は、その形成予定領域に在るｐ形コンタクト層３０６、ｐ形クラッド層３０５、及び多相構造の発光層３０４をアルゴン（Ａｒ）／メタン（ＣＨ4）／水素（Ｈ2）混合ガスを用いたプラズマエッチング法により除去し、露呈させたｎ形クラッド層３０３の表層部に形成した。ｎ形オーミック電極３１０は、Ａｌから構成し、その層厚は約１．２μｍとした。ｎ形オーミック電極３１０の平面形状は、長辺を約３００μｍとし、短辺を約１２０μｍとする長方形とした。ｐ形及びｎ形電極３０９、３１０は相互に対向する位置に、互いに略平行に配列した（図４参照）。
【００４９】
次に、一辺を約３５０μｍとするチップ（ｃｈｉｐ）に分割し、個別のＬＥＤ３０となした。ｐ形台座電極３０９及びｎ形オーミック電極３１０間に順方向に２０ｍＡの電流を通流したところ、ｐ形電極３０９の、外周囲の領域の略全面からほぼ均一な強度をもって、青緑色光が放射された。分光器により測定された発光波長は約４６０ｎｍであった。発光スペクトルの半値幅は約３０ｎｍとなった。更に、チップからの発光を一般の分光器により分光測光した結果に依れば、約３６０ｎｍから約４６０ｎｍに至る波長領域に於いて、特に近紫外線光の発光は認められなかった。また、順方向電圧（＠２０ｍＡ）は平均して３.２Ｖとなった。チップ状態での発光強度は約１６μＷに到達し、高出力のＬＥＤがもたらされた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層の平面上に金属性薄膜層の非形成領域を設けて、その非形成領域上に同領域と相似形をなす底面形状の台座電極を設ける構成としたので、素子動作電流を金属性薄膜層並びにその薄膜上に積層された酸化物結晶層を介して発光面の略全面に拡散させることができるため、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５１】
特に、本発明の請求項２に記載の発明に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層の平面上の、金属性薄膜層の非形成領域の平面形状と、その上方に設ける台座電極の底面形状とを相似形とする構成としたので、台座電極から供給される素子動作電流の発光層への短絡的な流通を抑制することができ、開放発光面へ効率的に素子動作電流を流通させられるため、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５２】
また、特に、本発明の請求項３に記載の発明に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層の平面上の、金属性薄膜層の非形成領域の平面積と、その上方に設ける台座電極の底面の底面積との比率を規定することとしたので、台座電極から供給される素子動作電流の発光層への短絡的な流通をより確実に抑制することができ、開放発光面へ効率的に素子動作電流を拡散できるため、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５３】
本発明の請求項４に記載の発明に依れば、金属性薄膜層を遷移金属酸化物から構成することとし、また、請求項５に記載の発明の如くに規定される層厚の金属酸化物薄膜から構成することとしたので、酸化物結晶層と発光素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層との間に良好なオーミック接触性が付与され、且つ外部への発光の取り出し効率に優れた高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５４】
本発明の請求項６に記載の発明に依れば、金属性薄膜層上に設ける酸化物結晶層を複数の酸化物結晶層を重層させた重層構造から構成することとし、特に、請求項７の発明に記載の如く酸化亜鉛層を含む重層構造として、発光層から紫外光が出射される場合にあっても紫外光を吸収できる構成としたので、樹脂モールドの経時劣化による発光出力の低下を防止でき、出力の安定したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【００５５】
また、本発明の請求項８に記載の発明に依れば、金属性薄膜層の非形成領域に於いて、酸化物結晶層をなす酸化亜鉛層をＩＩＩ族窒化物半導体層に直接、接合させる構成としたので、その非オーミック性接触性により、同接合領域を電流阻止領域とすることができ、従って、素子動作電流を効率的に且つ広範囲に拡散でき、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５６】
本発明の請求項９に記載の発明に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の発光層をインジウム組成比（濃度）を相違する複数の相からなる多相構造のインジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体から構成し、同発光層から出射される発光の取り出し方向に金属性薄膜層及び酸化物結晶層を設ける構成としたので、発光出力の高いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供される。
【００５７】
更に、本発明の請求項１０に記載の発明に依れば、多相構造発光層からの発光の取り出し方向に配置するＩＩＩ族窒化物半導体層を、発光層を主体的に構成する主体層以上の禁止帯幅を有するＩＩＩ族窒化物半導体から構成したので、多相構造発光層から放射される高強度の発光を外部に都合良く透過でき、従って、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのＩＩＩ族窒化物半導体ＬＥＤの平面模式図である。
【図２】図１に示すＬＥＤの破線Ａ−Ａ’に沿った断面の模式図である。
【図３】実施例１に記載のＬＥＤの断面模式図である。
【図４】実施例２に記載のＬＥＤの断面模式図である。
【符号の説明】
１０ ＬＥＤ
２０ ＬＥＤ
３０ ＬＥＤ
２０ａ 積層構造体
３０ａ 積層構造体
１０１ 単結晶基板
１０２ 緩衝層
１０３ 下部クラッド層
１０４ 発光層
１０５ ＩＩＩ族窒化物半導体構成層
１０６ 金属性薄膜層
１０７ 酸化物結晶層
１０８ 台座電極
１０９ 台座電極の射影領域
１０９ａ 射影領域の外周囲領域
１１０ オーミック電極
２０１ Ｓｉ単結晶基板
２０２ 緩衝層
２０２ｂ 第１の緩衝層構成層
２０２ａ 第２の緩衝層構成層
２０３ ＧａＮ下部クラッド層
２０４ 多相構造発光層
２０５ ＡｌＧａＮ上部クラッド層
２０６ ＧａＮコンタクト層
２０７ ニッケル（Ｎｉ）薄膜
２０７ａ Ｎｉ薄膜の非形成領域
２０８ 酸化インジウム・錫（ＩＴＯ）層
２０９ ｎ形台座電極
２０９ａ 台座電極射影領域
２０９−１ 台座電極下層部
２０９−２ 台座電極上層部
２１０ ｐ形オーミック電極
３０１ サファイア基板
３０２ ＧａＮ緩衝層
３０３ ｎ形ＧａＮクラッド層
３０４ 多相構造発光層
３０５ ｐ形ＡｌＧａＮクラッド層
３０６ ｐ形ＧａＮコンタクト層
３０７ 酸化ニッケル（ＮｉＯ）薄膜
３０８ 重層構造の酸化物結晶層
３０８ａ 下層酸化物結晶層
３０８ｂ 上層酸化物結晶層
３０９ ｐ形台座電極
３０９−１ 台座電極下層部
３０９−２ 台座電極上層部
３１０ ｎ形オーミック電極
Ｓ 主体相
Ｔ 従属相
【発明の属する技術分野】
外部へ発光の取り出し方向に酸化物結晶層を具備するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の青色帯或いは緑色帯の発光を呈する発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬＤ）は、有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりサファイア（α−Ａｌ2Ｏ3単結晶）基板上にエピタキシャル成長されたＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を備えた積層構造体を母体としてもっぱら構成されている（例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３４、Ｐａｒｔ ２、Ｎｏ．１０Ｂ（１９９５）、Ｌ１３３２〜Ｌ１３３５頁参照）。α−アルミナ単結晶（サファイア）に代替して、炭化珪素（ＳｉＣ）を基板とした窒化ガリウム（ＧａＮ）系エピタキシャル構造体からＬＤを構成する従来技術例もある（「応用物理」、第６８巻、第７号（１９９９）、７９７〜８００頁参照）。
【０００３】
また、珪素（Ｓｉ）単結晶を基板とし、分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法で成膜した窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む積層構造体から青色ＬＥＤを構成する例も知られている（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．２３（１９９７）、１９８６〜１９８７頁参照）。此処で云うＩＩＩ族窒化物半導体とは、窒素（元素記号：Ｎ）をＶ族構成元素として含む、一般式ＡｌXＧａYＩｎZＮ（０≦Ｘ、Ｙ、Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）、または、一般式ＡｌXＧａYＩｎZＮ1-QＭQ（０≦Ｘ、Ｙ、Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１、記号Ｍは窒素以外の第Ｖ族元素であり、０≦Ｑ＜１）で表記されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である。
【０００４】
ＬＥＤ或いはＬＤ等のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、窒化ガリウム・インジウム（ＧａXＩｎ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）は、短波長可視光を放射するに適する禁止帯幅を有するが故に、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の発光層として活用されている（特公昭５５−３８３４号参照）。また、これらの発光素子の発光部は、高強度の短波長可視光を獲得する目的で、ｐｎ接合型のダブルヘテロ（略称：ＤＨ）構造から構成されているのが一般的である（例えば、上記のＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、Ｖｏｌ．３４（１９９５）参照）。更に、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を安定して獲得するために、インジウム組成（＝１−Ｘ）を相違する複数の相（ｐｈａｓｅ）からなる多相（ｍｕｌｔｉ−ｐｈａｓｅ）構造からなるＧａXＩｎ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）から発光層を構成して、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得る技術も開示されている（アメリカ合衆国特許ＵＳ−５，８８６，３６７号参照）。
【０００５】
この他、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るべく、発光層から放射される発光を外部に取り出す方向に在るＩＩＩ族窒化物半導体成長層上に、発光を透過できる透明導電膜を窓（ウィンドウ）層として配置する手段も成されている。例えば、アメリカ合衆国特許ＵＳ−５，８８９，２９５号の発明では、ｐ形ＧａＮからなるコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）層を介在させてアルミニウム（Ａｌ）が添加された酸化亜鉛（ＺｎＯ）層を窓層として配置する技術が開示されている。
【０００６】
ＺｎＯとは異なる他の透明酸化物層をウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）層として設けたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子も開示されている。例えば、特開昭５３−１１４３９号の発明では、Ｓｉ基板上に形成されたｎ形ＧａＮ層上に酸化インジウム・錫（略称：ＩＴＯ）単層からなる透明導電膜が配置されている。この透明導電膜の配置により、効率的に発光層からの発光を外部へ取り出す構成としている。また、ｐ形不純物を添加したＧａＮ系コンタクト層上へ直接、ＩＴＯ単層からなる透明電極を接合させ、その透明電極上に金（Ａｕ）とニッケル（Ｎｉ）との重層構造からなる電極を設ける構成が開示されている（特許第２６６１００９号参照）。最近では、ｐ形のＧａＮ障壁（クラッド）層表面上に直接、ＩＴＯ単層膜を接合させて高輝度の青色ＩＩＩ族窒化物半導体ＬＥＤを構成する技術が報告されている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（２６）（１９９９）、３９３０〜３９３２頁参照）。
【０００７】
しかしながら、ｐ形ＧａＮ層とＩＴＯ膜とを直接、接合させた構成では、ＬＥＤの順方向電圧（所謂、Ｖｆであって、一般には、２０ｍＡの順方向電流が通流される際の電圧を指す。）が増加してしまう不都合があるとされる（上記のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（２６）（１９９９）参照）。例えば、ｐ形ＧａＮクラッド層上にＮｉ膜を介して設けられる金属電極を具備したＬＥＤのＶｆが約３ボルト（Ｖ）から４Ｖであるのに対して、これより約２Ｖ〜３Ｖ程度高いものとなっている。
【０００８】
発光の取り出し方向に配置されたＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の表面上に直接、ＩＴＯ層を接合させた場合に於ける上記のＶｆの増加を抑制する技術も開示されている（特開平９−１２９９１９号公報明細書参照）。特開平９−１２９９１９号には、ｐ形ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の表面上に、透光性の金属性薄膜層を介して、透明酸化物層を積層させて構成した電極を具備するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が開示されている。この従来技術に於いて利用されている金属性薄膜層は、Ｎｉ、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）及びイリジウム（Ｉｒ）またはその合金から構成されるものとなっている。また、透明酸化物層は、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）を含む酸化物から構成されるものとなっている。例えば、Ｎｉと酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）との積層構成によりＶｆを３．５ＶとするＬＥＤが得られている。
【０００９】
更に、上記の金属性薄膜層は、発光の透光性（発光を透過できるという意味であって、必ずしも無色透明を意味するのではないとされる（特開平９−１２９９１９号公報明細書参照））を増すために好ましくは５００オングストローム以下、更には、２００オングストローム以下とするのが好ましいとされている。例えば、パラジウム膜（厚さ２０オングストローム）とＩＴＯ（厚さ５００オングストローム）との重層構成からなる電極に依れば、従来のＮｉとＡｕとを含む透光性電極を有するＬＥＤよりも約３０％高い発光出力のＬＥＤが得られるとされる（上記の特開平９−１２９９１９号参照）。一方では、例えば、ニッケルからなる単体金属膜ではなく、酸化ニッケル（ＮｉＯ）を利用すれば、より透光性に優れる電極がもたらされるとされる（特許第２９１６４２４号参照）。
【００１０】
透明酸化物層を電極、または電極形成層、或いは透明窓層の何れとして備えたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子にあっても、個別チップ（ｃｈｉｐ）をステム等の支持体にマウント固定し、樹脂で封止してランプ（ｌａｍｐ）の体を成して提供される。封止するための材料としては、エポキシ樹脂が一般的である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
金属性薄膜層を介して透明酸化物層を重層させ、その上にｐ形電極を備えてなる、従来のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、金属性薄膜層は、最表層として形成されたｐ形ＩＩＩ族窒化物半導体成長層の略全面に敷設されるものとなっている（上記の特開平９−１２９９１９号参照）。従来では、このＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の表面全面に設けた金属被膜に接触させてｐ形台座（パッド）電極が設けられている。金属性薄膜層は、電気良導体に他ならず、従って、ｐ形台座電極から供給される素子駆動用電流は、金属性薄膜層が敷設されたＩＩＩ族化合物半導体結晶層の略全面に拡散される。しいては、台座電極直下の領域に在る発光層に拡散されることとなる。
【００１２】
ところが、台座電極は、通常は結線（ボンディング）時の衝撃に耐えるべく、一般には１μｍ程度或いはそれを越える厚膜の材料から構成されることとなっている。従って、従来では、台座電極は透光性を一般に保有していない（上記の特開平９−１２９９１９号参照）。これより、台座電極の直下の領域に於ける発光は台座電極に遮蔽され、外部に殆ど取り出すことができない。このため、台座電極の直下領域に流入する素子駆動用電流は、発光出力の向上を殆どもたらさず、単に浪費されるに過ぎなくなる。
【００１３】
また、透明酸化物層の下層として金属性薄膜層を敷設する構成では、その金属性薄膜層が上層の酸化物と渾然一体となって合金化し、透光性を増すとされる（特開平９−１２９９１９号参照）。とは云え、所詮、金属性薄膜層であり、発光層から放射される発光の吸収は余儀なくされる。これでは、透明酸化物層とＩＩＩ族窒化物半導体層とのオーミック接触性を改善するのに効果はあるとされながらも、外部への発光の取り出し効率を向上させるのには不都合である。
【００１４】
ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子から放射される発光は、一般に近紫外領域にも達する短波長光である。また、青色あるいは緑色の発光を呈するＬＥＤにあっては、紫外帯域に副次的な発光を伴うのが一般的となっている。この副次的な発光の強度も、主たる発光の強度が増大するにつれ増加する。ＬＥＤを封止するのに一般的に利用されるエポキシ樹脂は紫外線を吸収して経時的に失透し、発光の透過度が低下する問題がある。従って、上記の如く透明酸化物材料を利用して発光の外部出力を増加させたところで、逆にそれを封止する樹脂材料の失透を招き、ランプ状態での発光出力の経時的な劣化を助長する不都合を来している。
【００１５】
発光出力に優れるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るのに根本的に優位となる一手段は、発光が遮蔽されて外部へ取り出せない台座電極領域の外周囲に在る発光を外部へ取り出すのに容易な、所謂、外部に開放された発光面（開放発光面）領域に優先的に素子動作電流を流通させることである。
【００１６】
また、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るのに別の有効な手段は、透明電極として機能する透明酸化物層とＩＩＩ族窒化物半導体結晶層との間に良好なオーミック接触性を発現させ、尚且つ、発光の透光性に優れる材料を上記の従来の金属性薄膜層に代替して利用することにある。
【００１７】
また、高発光出力を発揮しつつ、且つ副次的に発生する紫外線に因る封止樹脂の劣化を抑制するのに有効である一手段は、透明窓層としても機能する透明酸化物層を、紫外線を吸収する作用を発揮できるよう構成することである。
【００１８】
本発明の目的は、開放発光面での電流密度を高密度とすることができ、且つ、透明窓層としても好適な酸化物結晶層との良好なオーミック接触性が顕現でき、尚且つ、封止樹脂の劣化を誘引する紫外帯領域の副次的な発光を吸収できる構成からなる酸化物結晶電極の重層構成を提示することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意努力検討した結果、本発明に到達した。即ち、本発明は、
［１］ＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に、ｎ形またはｐ形のＩＩＩ族窒化物半導体結晶層、金属性薄膜層、酸化物結晶層、および金属台座電極を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子において、金属台座電極が酸化物結晶層に接して設けられ、金属性薄膜層が金属台座電極の下部を除いた領域に形成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［２］金属性薄膜層の非形成領域の平面形状と、金属台座電極の底面形状とが、相似形状であることを特徴とする［１］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［３］金属性薄膜層の非形成領域の平面積（Ｓ1）と、金属台座電極の底面積（Ｓ2）とが、０．７×Ｓ2≦Ｓ1≦１．２×Ｓ2で表される関係にあることを特徴とする［１］または［２］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［４］金属性薄膜層が、遷移金属の酸化物から構成されていることを特徴とする［１］〜［３］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［５］金属性薄膜層が、酸化ニッケルから構成され、層厚が２ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする［１］〜［４］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［６］酸化物結晶層が、複数の酸化物層を積層させた重層構造体から構成されていることを特徴とする［１］〜［５］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［７］酸化物結晶層が、ＩＩＩ族元素が添加された酸化亜鉛層を含むことを特徴とする［１］〜［６］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［８］ＩＩＩ族元素が添加された酸化亜鉛層が、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層および金属性薄膜層に接していることを特徴とする［７］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［９］ＩＩＩ族窒化物半導体発光層が、インジウム濃度を相違する複数の相からなる多相構造のＩＩＩ族窒化物半導体からなることを特徴とする［１］〜［８］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［１０］ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の禁止帯幅が、多層構造の発光層の、主体相の禁止帯幅以上であることを特徴とする［９］に記載のＩＩＩ族窒化合物半導体発光素子、に関する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のＬＥＤは、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に、ｎ形またはｐ形のＩＩＩ族窒化物半導体結晶層、金属性薄膜層、酸化物結晶層、および金属台座電極を有する構造からなる。
【００２１】
図１は、本発明の請求項１に記載の発明に係わる第１の実施形態を説明するためのＩＩＩ族窒化物半導体ＬＥＤ１０の平面模式図である。また、図２は図１のＬＥＤ１０の破線Ａ−Ａ’に沿った断面の模式図である。本実施形態に於ける積層構成上の特徴は、金属性薄膜層１０６を、ＬＥＤ１０を構成する一つのＩＩＩ族窒化物半導体結晶層１０５の略全面に一様に設けていないことにある。本実施形態では、金属性薄膜層１０６は、その上方に設ける台座電極１０８の射影領域１０９の外周囲領域１０９ａに限り設ける。酸化物結晶層１０７とＩＩＩ族窒化物半導体層１０５との接合構成から特徴を述べれば、金属性薄膜層１０６の非形成領域である台座電極１０８の射影領域１０９では、酸化物結晶層１０７が直接、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５に接合している。射影領域１０９の外周囲領域１０９ａでは、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５に直接、接合するのは金属性薄膜層１０６であり、その金属性薄膜層１０６を介して酸化物結晶層１０７が敷設される構成となっている。
【００２２】
ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と酸化物結晶層１０７とは良好なオーミック（Ｏｈｍｉｃ）接触性を呈さない。このため、台座電極１０８の射影領域１０９に於いて、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と酸化物結晶層１０７とを直接、接合させる構成とすれば、同領域１０９を高抵抗領域となすことができる。従って、台座電極１０８から供給されるＬＥＤ１０を駆動させるための動作電流を射影領域１０９、即ち、発光の遮蔽領域の直下に在る発光層１０４の一部の領域へ短絡的に流通するのを阻害できる効果が発揮される。一方、流通が阻害された動作電流は、水平（横）方向へと通流し、射影領域１０９の外周囲領域１０９ａに設けた良導性の金属性薄膜層１０６を介して射影領域１０９以外の発光層１０４の略全面に一様に流通される。即ち、金属性薄膜層１０６の非形成領域１０９に於ける酸化物結晶層１０７とＩＩＩ族窒化物半導体層１０５接合は、発光の遮蔽領域１０９への素子動作電流の流通を阻止する電流阻止作用を発現する。
【００２３】
特に、図１を利用して説明すると、金属性薄膜層１０６の非形成領域１０９と台座電極１０８の酸化物結晶層１０７と接触する底面の形状とは、略相似形とするのが望ましい。例えば、台座電極１０８の底部の形状が正方形であれば、非形成領域１０９も正方形と相似とし、且つ中心を一致させるのが好ましい。
【００２４】
電流阻止作用を発揮させる平面積を大とすれば、それだけ発光の開放面積は減少する。これは、発光の高出力化には不都合である。電流阻止作用を発揮させる平面積を逆に小、即ち、射影領域１０９に於いて金属性薄膜層１０６の非形成領域１０９を徒に縮小すると、発光の遮蔽領域１０９内で浪費される素子動作電流が増してしまう。これはまた、高出力の発光を得るのに不利な状況となる。従って、本発明の請求項３に記載の発明に係わる第３の実施形態では、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面層に於いて、金属性薄膜層１０６の非形成領域１０９の平面積（Ｓ1）を台座電極１０８の底面積（Ｓ2）に関係させて規定する。即ち、Ｓ1は、好ましくは、関係式０．７×Ｓ2≦Ｓ1≦１．２×Ｓ2を満足する様に設定する。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の発明に係わる第４の実施形態では、図１及び図２を基に説明すると、非形成領域１０９の外周囲に在るＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面を被覆する金属性薄膜層１０６を従来の如く単に金属性薄膜層から構成するのではなく、特に、酸化ニッケル（ＮｉＯ：正確にはＮｉＯXであって酸素組成比（＝Ｘ）は１に近い。）から構成する。他の金属の酸化物である、例えば、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ5）や酸化セリウム（ＣｅＯ）、酸化クロム（ＣｒＯなど）、酸化マンガン（ＭｎＯなど）、酸化チタン（ＴｉＯなど）、酸化コバルト（ＣｏＯなど）などの遷移金属の酸化物類からも構成できるが、酸化ニッケルがＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と酸化物結晶層１０７とのオーミック接触性を確保する上で、また、発光層１０４からの発光の外部への透過性の観点から最適である。
【００２６】
ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面の、非形成領域１０９以外の領域に限定して酸化ニッケル被膜を設けるには、例えば、先ず、高周波スパッタリング法に依りＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の表面全体に酸化ニッケルを被着させ、次に、公知のフォトリソグラフ技法を利用して、非形成領域１０９とする領域に在るＮｉＯ被膜を無機酸などで除去する手段に依る。または、非形成領域１０９に予め、フォトレジスト材料或いは酸化物若しくは窒化物からなるマスク（ｍａｓｋ）材を設けておき、その後、酸化ニッケルを被着させ、然る後、リフト−オフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）法に依りマスク材を含めて除去する手法もある。酸化ニッケルからなる金属性薄膜層１０６の層厚が５ｎｍ未満であると、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５の非形成領域１０９以外の領域を均等に一様に被覆するには至らず、従って、発光開放面の略全域に於いて酸化物結晶層１０７との均一なオーミック接触性が充分に帰結できない。反対に、３０ｎｍを越える厚さとすると透光性が劣るものとなる。例えば、波長４５０ｎｍの発光に対する透過率は８０％未満となり不都合である。従って、何れの手法にしても、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５表面上に設ける酸化ニッケル膜１０６の層厚は、本発明の請求項５に記載の如く、好ましくは２ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする。
【００２７】
本発明の請求項６の発明に係わる第６の実施形態を、図２を利用して説明すると、ＩＩＩ族窒化物半導体層１０５上の金属性薄膜層１０６を介して設ける酸化物結晶層１０７を、複数の酸化物結晶層を積層させた重層構造から構成する。例えば、ＺｎＯ層上にＩＴＯ層を重層させた構造とする。重層構造を構成する酸化物結晶層１０７は、何れも発光層１０４からの発光を透過するのに都合の良い禁止帯幅を有するのが好ましい。また、伝導形を同一とする酸化物結晶層を重層させることとする。ｐ形酸化物結晶層とｎ形酸化物結晶層との重層により、重層構造内に素子動作電流の流通を阻害するｐｎ接合が形成されるのを回避するためである。更に、より上層の酸化物結晶層を、その下層の酸化物結晶層よりも屈折率をより小とする材料から構成すると、外部へ発光をより効率的に取り出すのに好都合となる窓層が構成できる。酸化物結晶層１０７は金属台座電極１０８から供給される素子動作電流を水平（横）方向に拡散する作用を担う機能層であるから、約５×１０-3Ω・ｃｍ以下の低い抵抗率の酸化物結晶層から構成するのが望ましい。重層構造をなす各酸化物結晶層の層厚は各々、金属性薄膜層１０６の表面を均一に一様に被覆するのに足る大凡５ｎｍ以上で、表面の平滑性が維持される約１μｍ以下とするのが好適である。酸化物結晶層１０７上に、二酸化珪素（ＳｉＯ2）或いは窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等からなる保護膜を冠すれば、長期間に亘り、酸化物結晶層の組成変動を抑制することができる。
【００２８】
特に、本発明の請求項７に記載の第７の実施形態に記す如く、酸化物結晶層を、ＩＩＩ族元素が添加された酸化亜鉛層を含む重層構造から構成するのが好ましい。ＩＩＩ族元素を添加することに依り、特に、低抵抗率の酸化亜鉛層が得られるからである。添加するに適するＩＩＩ族元素には、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及びインジウム（Ｉｎ）などがある。また、酸化亜鉛は室温での禁止帯幅を約３．３４ｅＶとするワイドバンドギャップ（ｗｉｄｅ ｂａｎｄ−ｇａｐ）のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるため、紫外光を吸収する作用を有する。このため、酸化亜鉛層を酸化物結晶層の一構成層として配置しておけば、青色帯から緑色帯の発光を透過しつつ、副次的に発生する紫外光が吸収されるため、封止樹脂の経時的な劣化を防止できる効果が上げられる。
【００２９】
また、本願の請求項８に記載の発明の如く、第８の実施形態では、酸化亜鉛層を、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層と金属性薄膜層とに接触させて敷設する。図２を用いて説明すると、例えば、ＺｎＯとＩＴＯとを組み合わせて、重層構造の酸化物結晶層１０７を構成するのに際し、単結晶或いは多結晶若しくは非晶質からなるＺｎＯ層を重層構造の酸化物結晶層１０７を構成する下層として配置し、金属性薄膜層の非形成領域１０９に於いてＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と接触する様に配置させると台座電極１０８の直下から発光層１０４への短絡的な流通を防止するのに好都合となる。ＺｎＯとＩＩＩ族窒化物半導体との接触抵抗により、通常約５Ｖ或いは６Ｖ若しくはそれを越えた電位差を生ずる。即ち、ＺｎＯを上記の非形成領域１０９に於いてＩＩＩ族窒化物半導体層１０５と接触させる様に配置した重層構造の酸化物結晶層からは、より効果的な電流阻止作用が得られる。
【００３０】
本発明の請求項９に記載の発明に係わる第９の実施形態では、請求項１〜８の実施の形態に加えて、金属性薄膜層を、インジウム組成を相違する複数の相（ｐｈａｓｅ）からなる多相構造の発光層の、発光の取り出し方向に配置したＩＩＩ族窒化物半導体結晶層上に設ける構成とする。
【００３１】
上記の如く、多相構造からなる発光層は、高強度の発光を得るのに優位であることが本発明者に依って明らかになった。従って、発光層を多相構造の含インジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体層から構成し、発光の取り出し方向にあるＩＩＩ族窒化物半導体層に金属性薄膜層を介して酸化物結晶層を設ける構成とすると、発光出力が高いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るのに優位となる。例えば、インジウム濃度を約５％とするＧａ0.95Ｉｎ0.05Ｎからなる主体相と、平均的なインジウム濃度を１６％とするＧａ0.84Ｉｎ0.16Ｎからなる従属相とで構成される多相構造発光層上に設けたｐ形Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層の表面に金属性薄膜層を介して酸化物結晶層を設ける手段がある。
【００３２】
また、本願の請求項１０に記載の発明に係わる第１０の実施形態では、金属性薄膜層を設けるＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を、上記の多相構造の、主体相以上の禁止帯幅を有するＩＩＩ族窒化物半導体結晶から構成する。多相構造の含インジウムＩＩＩ族窒化合物半導体結晶層、例えばＧａＩｎＮ結晶層を構成する主体相は、従属相よりインジウム組成比を小とするのが常である。ＧａXＩｎ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）にあって、インジウム組成比（＝１−Ｘ）が小である程、禁止帯幅は大である（特公昭５５−３８３４号参照）。即ち、主体相は従属相を越える禁止帯幅を有している。従って、発光の取り出し方向に在る、本発明に係わる金属性薄膜層及び酸化物結晶層を敷設する層を、主体相以上の禁止帯幅のＩＩＩ族窒化物半導体層から構成すれば、外部への発光の取り出し効率に優れるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）
本実施例では、ｎ形の伝導を呈する透明導電性ＩＴＯ層を備えた積層構造体２０ａから青色ＬＥＤ２０を構成する例にして、本発明を詳細に説明する。図３は本実施例に係わるＬＥＤ２０の断面模式図である。
【００３４】
積層構造体２０ａは、硼素（Ｂ）ドープｐ形Ｓｉ単結晶基板２０１、閃亜鉛鉱型の立方晶リン化硼素（ＢＰ）を主体としてなる多結晶の、ｐ形の第１の緩衝層２０２ｂ及び緩衝層２０２ｂより高温で成膜された立方晶ＢＰを主体としてなるｐ形の第２の緩衝層２０２ａからなるｐ形緩衝層２０２、Ｍｇドープｐ形ＧａＮからなる下部クラッド層２０３、主体相Ｓをｎ形ＧａＮとし、平均的なインジウム組成比を０．１とする窒化ガリウム・インジウム混晶（Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎ）を従属相Ｔとする多相構造のｎ形発光層２０４、Ｓｉドープでｎ形のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ｎからなる上部クラッド層２０５、Ｓｉドープｎ形ＧａＮからなるコンタクト層２０６から構成した。
【００３５】
第１及び第２の緩衝層２０２ａ、２０２ｂは、トリエチル硼素（（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ）を硼素源とし、ホスフィン（ＰＨ3）をリン（Ｐ）源とするＭＯＣＶＤ法で成膜した。多結晶の第１の緩衝層２０２ｂは４２０℃で成膜し、単結晶の第２の緩衝層２０２ａは、第１の緩衝層２０２ｂの成膜を終了した後、ホスフィンを含む雰囲気中で基板２０１の温度を１０５０℃に昇温して成膜した。エピタキシャル構成層２０２〜２０５の各層は、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）／トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ）／トリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）／アンモニア（ＮＨ3）系減圧ＭＯ−ＶＰＥ法により成長させた。珪素のドーピング源として、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を約１０体積ｐｐｍの濃度で含むジシラン−水素混合ガスを利用した。Ｍｇのドーピング源には、ビス−シクロペンタジエニルＭｇ（ｂｉｓ−（Ｃ5Ｈ5）2Ｍｇ）を利用した。
【００３６】
多相構造の発光層２０４の成膜温度は８９０℃とし、他のＩＩＩ族窒化物半導体成長層２０３、２０５の成膜温度は１０５０℃とした。発光層２０４の成膜終了後、ｐ形クラッド層２０５の成膜温度へは、アンモニア気流中で毎分約１５０℃の速度で昇温した。ｐ形クラッド層２０５の成膜を終えた後、引き続き、同温度でｐ形コンタクト層２０６を成膜した。積層構造体２０ａの形成を終了した後、積層構造体２０ａの温度を１０５０℃から９５０℃へ毎分約５０℃の速度で降温した。更に、８００℃へ毎分約１５℃の速度で降温した。８００℃から室温近傍の温度への降温は自然冷却によった。以上の昇温及び降温速度の採用により、多相構造の発光層２０４を構成する従属相Ｔのインジウム組成、外形状、並びに大きさの均一化を図った。
【００３７】
第１の緩衝層２０２ｂの層厚（ｄ）は約２０ｎｍとした。第２の緩衝層２０２ａの層厚は約２μｍとし、キャリア濃度（ｐ）は約２×１０18ｃｍ-3とした。下部クラッド層２０３はｄ＝０．５μｍとし、ｐ＝３×１０18ｃｍ-3とした。発光層２０４はｄ＝０．１μｍとし、ｎ＝１×１０18ｃｍ-3とした。ｎ形クラッド層２０５はｄ＝０．０５μｍとし、キャリア濃度（ｎ）＝１×１０18ｃｍ-3とした。ｎ形コンタクト層２０６はｄ＝０．１μｍとし、ｎ＝２×１０18ｃｍ-3とした。
【００３８】
ＭＯＣＶＤ成長炉より積層構造体２０ａを取り出した後、ｎ形コンタクト層２０６の表面全面に一般的な真空蒸着法によりＮｉ薄膜を被着させた。Ｎｉ薄膜２０７の層厚は約１３ｎｍとした。同一条件で別途、ガラス基板上に真空蒸着したＮｉ薄膜（膜厚＝１３ｎｍ）の波長４５０ｎｍの青色帯光についての透過率は約８０％であった。次に、公知のフォトリソグラフィ（写真食刻技術）を利用して、ｎ形台座電極２０９の射影領域２０９ａに在るＮｉ薄膜２０７を、無機酸を用いて選択的に除去した。Ｎｉ薄膜２０７を除去した領域の平面形状は、ｎ形台座電極２０９の底面形状と相似の直径を約１５０μｍとする円形とした（平面積は約７．１×１０-4ｃｍ2）。その後、Ｎｉ膜２０７のパターニング処理に利用した有機レジスト材料を剥離した。
【００３９】
その後、パターニングを施したＮｉ薄膜２０７の表面上に一般的なスパッタリング法により、ｎ形で透明なＩＴＯ層２０８を冠した。スパッタリング時の圧力は約１×１０-3トール（Ｔｏｒｒ）とし、印可した高周波電力は約１５０Ｗとした。ＩＴＯ層２０８の層厚は約０．１５μｍとした。同層２０８の抵抗率は約１×１０-3Ω・ｃｍとなった。これより、Ｎｉ薄膜２０７の非形成領域２０７ａに於いてＩＴＯ層２０８がｎ形コンタクト層２０６と直接、接合をなす構成とした。
【００４０】
Ｎｉ薄膜２０７が選択的に除去されて、ＩＴＯ層２０８とｎ形コンタクト層２０６とが直接、接合を形成している領域の上方には、ｎ形台座電極２０９を設けた。ＩＴＯ層２０８に接するｎ形台座電極２０９の底面形状は、直径を約１４０μｍとする円形とした（底面積は約６．２×１０-4ｃｍ2）。即ち、ｎ形台座電極２０９の底面積に対する、上記のＮｉ薄膜２０７を剥離した平面積の比率は約１．１５倍とした。ｎ形台座電極２０９は、下層部２０９−１をチタン（Ｔｉ）とし、上層部２０９−２をＡｌとする重層構造から構成した。
【００４１】
一方、ｐ形のオーミック電極２１０は、基板２０１にｐ形導電性のＳｉ単結晶を利用していることから、Ｓｉ基板２０１の裏面側の全面にＡｌ膜を被着させて形成した。ｐ形オーミック電極２１０の層厚は約１μｍとした。次に、一辺を約３００μｍとするチップに分割し、個別のＬＥＤ２０となした。ｎ形台座電極２０９及びｐ形オーミック電極２１０間に約３．２Ｖの電圧を印可して２０ミリアンペア（ｍＡ）の順方向電流を通流したところ、透明導電性ＩＴＯ層２０８の略全面からほぼ均一な強度をもって、青色光が放射された。分光器により測定された発光波長は約４４５ｎｍであった。また、発光スペクトルの半値幅は約２８ｎｍであり、単色性に優れる発光が得られた。チップ状態での発光強度は約２２マイクロワット（μＷ）に到達した。
【００４２】
（実施例２）
本実施例では、酸化亜鉛層を含む重層構造の透明導電性酸化物結晶層を備えたＬＥＤ３０を構成する例にして本発明を説明する。図４は本実施例に係わるＬＥＤ３０の断面模式図である。
【００４３】
ＬＥＤ３０用途の積層構造体３０ａは、（０００１）サファイア基板３０１、ＧａＮ低温緩衝層３０２、Ｓｉドープｎ形ＧａＮからなるｎ形クラッド層３０３、主体相Ｓをｎ形Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎとし、平均的なインジウム組成比を０．１５とする窒化ガリウム・インジウム混晶（Ｇａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ）を従属相Ｔとする多相構造のｎ形発光層３０４、Ｍｇドープｐ形Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｐ形クラッド層３０５、及びＭｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層３０６から構成した。
【００４４】
ＩＩＩ族窒化合物半導体層３０２〜３０６は、トリメチルガリウム／トリメチルアルミニウム／シクロペンタジエニルインジウム／アンモニア系常圧ＭＯ−ＶＰＥ法により成長させた。Ｓｉのドーピング源として、ジシランを約１０体積ｐｐｍの濃度で含むジシラン−水素混合ガスを利用した。Ｍｇのドーピング源には、ビス−シクロペンタジエニルＭｇを利用した。多結晶の緩衝層３０２は４３０℃で成膜した。多相構造の発光層３０４の成膜温度は８８０℃とし、他のＩＩＩ族窒化物半導体成長層３０３、３０５、３０６の成膜温度は１０３０℃とした。ｐ形コンタクト層３０６の成膜終了後は、アンモニア気流中で毎分約１５℃の速度で８００℃へ降温した。８００℃から室温近傍の温度への降温は自然に冷却させた。この降温操作により、多相構造の発光層３０４を構成する従属相Ｔのインジウム組成、外形状、並びに大きさの均一化を図った。
【００４５】
緩衝層３０２の層厚（ｄ）は約１７ｎｍとした。ｎ形クラッド層３０３はｄ＝０．５μｍとし、キャリア濃度（ｎ）＝３×１０18ｃｍ-3とした。発光層３０４はｄ＝０．１μｍとし、キャリア濃度（ｎ）＝１×１０17ｃｍ-3とした。ｐ形クラッド層３０５はｄ＝０．１μｍとし、キャリア濃度（ｐ）＝２×１０17ｃｍ-3とした。ｐ形コンタクト層３０６はｄ＝０．１μｍとし、ｐ＝３×１０17ｃｍ-3とした。
【００４６】
積層構造体３０ａの形成を終え、室温に冷却した後、ＭＯＣＶＤ成長炉より積層構造体３０ａを取り出した。次に、ｐ形コンタクト層３０６上に一般的なスパッタリング法により酸化ニッケル薄膜３０７を約２５０℃で被着させた。被着時の圧力は約０．０１Ｔｏｒｒとした。酸化ニッケル薄膜３０７の層厚は約１５ｎｍとした。同一条件で別途、ガラス基板上に成膜した酸化ニッケル膜（膜厚＝１５ｎｍ）の波長４５０ｎｍの青色帯光についての透過率は約８２％であった。然る後、公知のフォトリソグラフィー技術を利用して、ｐ形台座電極３０９を配置する領域の射影部分に在る酸化ニッケル薄膜３０７を無機酸により選択的にエッチング除去した。酸化ニッケル薄膜３０７を除去した領域は、長辺を約２８０μｍとし、短辺を約１１０μｍとする長方形の平面領域とした。即ち、平面積にして約３．１×１０-4ｃｍ2の領域に在る酸化ニッケル薄膜を除去した。
【００４７】
パターニングされた酸化ニッケル薄膜３０７の表面上には、ｎ形の伝導を呈するガリウム（Ｇａ）ドープ酸化亜鉛層３０８ａを被着させた。Ｇａドープ酸化亜鉛層３０８ａは、ガリウム（Ｇａ）を約２重量％の割合で含む酸化亜鉛材料をターゲットとして一般的な高周波スパッタリング法により形成し、その層厚は約０．５μｍとした。透明導電性酸化亜鉛層３０８ａの抵抗率は約１×１０-4Ω・ｃｍとした。同層３０８ａは、酸化ニッケル薄膜３０７の非形成領域でｐ形ＧａＮコンタクト層３０６と直接、接合する構成となった。ｎ形酸化亜鉛層３０８ａ上には、同じくｎ形のＩＴＯ層３０８ｂを一般的なスパッタリング法を利用して重層させた。ＩＴＯ層３０８ｂの層厚は約０．２μｍとし、同層３０８ｂの抵抗率は約７×１０-4Ω・ｃｍとした。ｎ形酸化亜鉛層３０８ａ及びＩＴＯ層３０８ｂより重層構造の酸化物結晶層３０８を形成した。重層構造の酸化物結晶層３０８は何れも、多相構造発光層３０４の主体相ＳをなすＧａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ（禁止帯幅は約３．２ｅＶ）よりも禁止帯幅を大とする酸化物結晶層から構成している。
【００４８】
酸化ニッケル薄膜３０７が取り除かれて、酸化亜鉛層３０８ａが直接、ｐ形ＧａＮコンタクト層３０６に接合している領域の上方には、長辺を約３００μｍとし、短辺を約１２０μｍとする長方形のｐ形台座電極３０９を敷設した（底面積は約３．６×１０-4ｃｍ2）。ｐ形台座電極３０９の平面形状と上記の酸化ニッケル３０７を選択的に除去した領域の平面形状とは相似とし、且つｐ形台座電極３０９は、その平面形状の中心を、上記の酸化ニッケル薄膜３０７を剥離した領域の平面形状の中心と略一致させて配置した。ｐ形台座電極３０９の底面積に対する酸化ニッケル薄膜の除去領域の、平面積の比率は約０．８６倍となった。ｐ形台座電極３０９は、ＩＴＯ層３０８ｂに接する下層部３０９−１をＴｉとし、上層部３０９−２をＡｕとする重層構造から構成した。下層のＴｉ膜３０９−１の膜厚は約１５０ｎｍとした。上層のＡｕ膜３０９−２の膜厚は約１．０μｍとした。ｎ形オーミック電極３１０は、その形成予定領域に在るｐ形コンタクト層３０６、ｐ形クラッド層３０５、及び多相構造の発光層３０４をアルゴン（Ａｒ）／メタン（ＣＨ4）／水素（Ｈ2）混合ガスを用いたプラズマエッチング法により除去し、露呈させたｎ形クラッド層３０３の表層部に形成した。ｎ形オーミック電極３１０は、Ａｌから構成し、その層厚は約１．２μｍとした。ｎ形オーミック電極３１０の平面形状は、長辺を約３００μｍとし、短辺を約１２０μｍとする長方形とした。ｐ形及びｎ形電極３０９、３１０は相互に対向する位置に、互いに略平行に配列した（図４参照）。
【００４９】
次に、一辺を約３５０μｍとするチップ（ｃｈｉｐ）に分割し、個別のＬＥＤ３０となした。ｐ形台座電極３０９及びｎ形オーミック電極３１０間に順方向に２０ｍＡの電流を通流したところ、ｐ形電極３０９の、外周囲の領域の略全面からほぼ均一な強度をもって、青緑色光が放射された。分光器により測定された発光波長は約４６０ｎｍであった。発光スペクトルの半値幅は約３０ｎｍとなった。更に、チップからの発光を一般の分光器により分光測光した結果に依れば、約３６０ｎｍから約４６０ｎｍに至る波長領域に於いて、特に近紫外線光の発光は認められなかった。また、順方向電圧（＠２０ｍＡ）は平均して３.２Ｖとなった。チップ状態での発光強度は約１６μＷに到達し、高出力のＬＥＤがもたらされた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層の平面上に金属性薄膜層の非形成領域を設けて、その非形成領域上に同領域と相似形をなす底面形状の台座電極を設ける構成としたので、素子動作電流を金属性薄膜層並びにその薄膜上に積層された酸化物結晶層を介して発光面の略全面に拡散させることができるため、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５１】
特に、本発明の請求項２に記載の発明に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層の平面上の、金属性薄膜層の非形成領域の平面形状と、その上方に設ける台座電極の底面形状とを相似形とする構成としたので、台座電極から供給される素子動作電流の発光層への短絡的な流通を抑制することができ、開放発光面へ効率的に素子動作電流を流通させられるため、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５２】
また、特に、本発明の請求項３に記載の発明に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層の平面上の、金属性薄膜層の非形成領域の平面積と、その上方に設ける台座電極の底面の底面積との比率を規定することとしたので、台座電極から供給される素子動作電流の発光層への短絡的な流通をより確実に抑制することができ、開放発光面へ効率的に素子動作電流を拡散できるため、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５３】
本発明の請求項４に記載の発明に依れば、金属性薄膜層を遷移金属酸化物から構成することとし、また、請求項５に記載の発明の如くに規定される層厚の金属酸化物薄膜から構成することとしたので、酸化物結晶層と発光素子を構成するＩＩＩ族窒化物半導体層との間に良好なオーミック接触性が付与され、且つ外部への発光の取り出し効率に優れた高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５４】
本発明の請求項６に記載の発明に依れば、金属性薄膜層上に設ける酸化物結晶層を複数の酸化物結晶層を重層させた重層構造から構成することとし、特に、請求項７の発明に記載の如く酸化亜鉛層を含む重層構造として、発光層から紫外光が出射される場合にあっても紫外光を吸収できる構成としたので、樹脂モールドの経時劣化による発光出力の低下を防止でき、出力の安定したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【００５５】
また、本発明の請求項８に記載の発明に依れば、金属性薄膜層の非形成領域に於いて、酸化物結晶層をなす酸化亜鉛層をＩＩＩ族窒化物半導体層に直接、接合させる構成としたので、その非オーミック性接触性により、同接合領域を電流阻止領域とすることができ、従って、素子動作電流を効率的に且つ広範囲に拡散でき、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子がもたらされる。
【００５６】
本発明の請求項９に記載の発明に依れば、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の発光層をインジウム組成比（濃度）を相違する複数の相からなる多相構造のインジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体から構成し、同発光層から出射される発光の取り出し方向に金属性薄膜層及び酸化物結晶層を設ける構成としたので、発光出力の高いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供される。
【００５７】
更に、本発明の請求項１０に記載の発明に依れば、多相構造発光層からの発光の取り出し方向に配置するＩＩＩ族窒化物半導体層を、発光層を主体的に構成する主体層以上の禁止帯幅を有するＩＩＩ族窒化物半導体から構成したので、多相構造発光層から放射される高強度の発光を外部に都合良く透過でき、従って、高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのＩＩＩ族窒化物半導体ＬＥＤの平面模式図である。
【図２】図１に示すＬＥＤの破線Ａ−Ａ’に沿った断面の模式図である。
【図３】実施例１に記載のＬＥＤの断面模式図である。
【図４】実施例２に記載のＬＥＤの断面模式図である。
【符号の説明】
１０ ＬＥＤ
２０ ＬＥＤ
３０ ＬＥＤ
２０ａ 積層構造体
３０ａ 積層構造体
１０１ 単結晶基板
１０２ 緩衝層
１０３ 下部クラッド層
１０４ 発光層
１０５ ＩＩＩ族窒化物半導体構成層
１０６ 金属性薄膜層
１０７ 酸化物結晶層
１０８ 台座電極
１０９ 台座電極の射影領域
１０９ａ 射影領域の外周囲領域
１１０ オーミック電極
２０１ Ｓｉ単結晶基板
２０２ 緩衝層
２０２ｂ 第１の緩衝層構成層
２０２ａ 第２の緩衝層構成層
２０３ ＧａＮ下部クラッド層
２０４ 多相構造発光層
２０５ ＡｌＧａＮ上部クラッド層
２０６ ＧａＮコンタクト層
２０７ ニッケル（Ｎｉ）薄膜
２０７ａ Ｎｉ薄膜の非形成領域
２０８ 酸化インジウム・錫（ＩＴＯ）層
２０９ ｎ形台座電極
２０９ａ 台座電極射影領域
２０９−１ 台座電極下層部
２０９−２ 台座電極上層部
２１０ ｐ形オーミック電極
３０１ サファイア基板
３０２ ＧａＮ緩衝層
３０３ ｎ形ＧａＮクラッド層
３０４ 多相構造発光層
３０５ ｐ形ＡｌＧａＮクラッド層
３０６ ｐ形ＧａＮコンタクト層
３０７ 酸化ニッケル（ＮｉＯ）薄膜
３０８ 重層構造の酸化物結晶層
３０８ａ 下層酸化物結晶層
３０８ｂ 上層酸化物結晶層
３０９ ｐ形台座電極
３０９−１ 台座電極下層部
３０９−２ 台座電極上層部
３１０ ｎ形オーミック電極
Ｓ 主体相
Ｔ 従属相
Claims (4)
- ＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に、ｎ形またはｐ形のＩＩＩ族窒化物半導体結晶層、金属性薄膜層、酸化物結晶層、および金属台座電極を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子において、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層がインジウム濃度を相違する複数の相からなる多相構造のＩＩＩ族窒化物半導体からなり、金属台座電極が酸化物結晶層に接して設けられ、金属製薄膜層が台座電極の下部を除いた領域に形成されており、金属性薄膜層が酸化ニッケルから（ＮｉＯ Ｘ ）構成され、酸化物結晶層が酸化インジウム・錫（ＩＴＯ）からなる上層と、酸化亜鉛からなる下層との重層構造から構成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 重層構造の下層をなす酸化物結晶層が、ＩＩＩ族元素を添加した酸化亜鉛から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- ＩＩＩ族元素が添加された酸化亜鉛層が台座電極の直下の領域で、上記のｎ形またはｐ形のＩＩＩ族窒化物半導体結晶層に接触し、その他の領域で酸化ニッケル薄膜層に接触して設けられていることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
- 台座電極の直下の領域で、ＩＩＩ族元素を添加した酸化亜鉛結晶層と接触するｎ形またはｐ形のＩＩＩ族窒化物半導体結晶層の禁止帯幅が、多相構造の発光層をなす主体相の禁止帯幅以上であることを特徴とする請求項３に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
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