JP4620340B2 - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は発光素子及びその製造方法に関する。

特開平１−２２５１７８号公報 特開平６−１８８４５５号公報 特開平８−８３９２７号公報 特開２００１−７３９９号公報 特開２００２−４３６２１号公報

化合物半導体にて発光層部を形成した半導体発光素子のうち、表示用や照明用などの発光ダイオード光源として用いるものは、発光層部の光取出面側に駆動電圧を印加するための金属電極を形成する。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し、その周囲の電極非形成領域から光を取り出すこととなる。しかし、金属電極が遮光体であることに変わりはなく、また、電極面積を極端に小さくしすぎると、素子面内の電流拡散が妨げられて、却って光取出量が制限される問題もある。そこで、発光層部の全面を、透明で高導電率のＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム錫）電極層にて覆い、ＩＴＯ電極層を介した光取出し効率の向上と、電流拡散効果の改善とを同時に図る提案が、例えば特許文献１〜５等に開示されている。

ところで、従来の半導体発光素子は、表示用などの小型素子が主要な用途を占めていたが、半導体素子が高い光変換効率を有し、発熱も少なく、また、蛍光ランプのように水銀を使用しないので環境保護上の観点においても望ましいことから、照明用あるいは大形表示装置などに使用するため、素子の一辺の寸法が４００μｍ以上の大形面発光素子の開発が進められている。大形面発光素子においては、発光層部の面内に、可及的に大きな電流を均一に流すことが、その寸法に見合った発光強度を得る上で重要である。

ＩＴＯ電極層は、電流拡散層として従来使用されているＧａＰなどと比較して光透過性と導電率のいずれにおいても圧倒的に優れており、大電流を均一に通電可能とできることは、上記の特許文献１〜５の開示内容から一見自明であると考えられる。しかしながら、本発明らが検討したところ、１辺が４００μｍ以上の大形素子への適用に関しては、いずれもＩＴＯ電極層を用いているにもかかわらず、大型化に見合った発光強度が得られないことが判明した。

なお、特許文献２には、４０ｍｍ角の基板試料を用いて実験測定を行なった例が開示されている。しかし、これは電流電圧特性の測定上の問題から、作為的に大形の試料を用いたものとも考えられ、該公報において、電流電圧特性以外の特性、特に発光素子として最も重要な特性である発光強度等について何ら測定結果が示されていないことから、上記のごとき大面積発光素子としての使用を前提とするものではないと考えられる。また、その他の公報においては、素子寸法が開示されていないか、開示があっても特許文献３は３００μｍ角が最大であり、４００μｍ角以上の大形素子への適用を示唆するものはない。他方、特許文献５には、４００μｍ角を超える大形素子へのＩＴＯ電極層の適用が示唆されているが、ＩＴＯ電極層の形成形態について十分な考慮が払われていないために、大型化に見合った十分な発光強度が達成できない問題がある。

本発明の課題は、発光駆動用の電極としてＩＴＯ電極層を使用するとともに、一辺の寸法を４００μｍ以上とした大形面発光素子への適用を前提として、素子寸法に見合った均一で高い発光強度を実現できる発光素子と、その製造方法とを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記の課題を解決するために、本発明の発光素子は、
化合物半導体よりなる発光層部の少なくとも一方の主表面が光取出面側電極であるＩＴＯ電極層により覆われてなり、
発光層部の主表面の、正方形換算における一辺の寸法が４００μｍ以上であり、
かつ、ＩＴＯ電極層の厚さが４００ｎｍ以上であり、
発光層部とＩＴＯ電極層との間に、該ＩＴＯ電極層の接合抵抗を減ずるためのコンタクト層が、該ＩＴＯ電極層に接するように配置され、
発光層部は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなり、コンタクト層を構成する化合物半導体は、ＩＴＯ電極層との接合界面においてＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）であり、かつ厚さ方向におけるＩｎ濃度分布が、ＩＴＯ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、コンタクト層のＩＴＯ電極層との境界近傍におけるＩｎ濃度を、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以下とし、コンタクト層の、ＩＴＯ層との境界位置における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として、Ｃ_Ｂ／Ｃ_Ａを０．８以下としたことを特徴とする。

発光層部の主表面の形状は正方形状とすることができるが、長方形状など、他の形状であってもよい。そして、本発明においては、素子の一辺の寸法（素子寸法ともいう）を、正方形換算したときの（つまり、同一面積の正方形を考えたときの）、その正方形の一辺の長さにて定義する。

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。ＩＴＯ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、光の取出しをほとんど妨げない。また、ＩＴＯ電極層は、ボンディングパッドなどの金属電極を介して素子駆動用の電圧を印加したとき、電流を面内に拡散させて発光を均一化し高効率化する役割も担う。ＩＴＯは、特にスパッタリングにより形成したとき、均質で高導電性のものを得やすい。

本発明者らが実験により検討したところ、以下のことがわかった。すなわち、ＩＴＯ電極層を用いる場合、発光層部の主表面の素子寸法が３００μｍ以下の通常サイズの素子においては、素子の発光強度ＩｖはＩＴＯ電極層の厚さにほとんど依存せず、例えばＩＴＯ電極層を２００ｎｍ程度の薄膜に形成した場合も、逆に１０００ｎｍ程度の厚膜に形成した場合も、発光強度に顕著な差は見られない（図２２参照）。この場合、ＩＴＯ電極層は、厚く形成する分だけ無駄が多くなるから、必要な発光強度が得られる範囲でなるべく薄く形成することになる。

しかし、素子寸法が４００μｍ以上に大面積化すると状況は一変し、ＩＴＯ電極層の厚さを、通常サイズの素子において必要十分な程度に設定したのでは、十分な発光強度が得られなくなる。そこで、ＩＴＯ電極層厚さを４００ｎｍ以上に厚く形成すれば、発光強度は著しく向上し、素子の大型化に見合った良好な発光特性が得られるようになる。より具体的には、ＩＴＯ電極層厚さを４００ｎｍ以上に設定することで、例えば通電時の総電流量を同じに設定しても、素子寸法が４００μｍ以上の大形面発光素子のほうが、例えば素子寸法が３００μｍ以下の通常の発光素子と比較して、より発光強度が高くなる。つまり、同じ電流を通電しても、より効率的に光として取り出すことができるようになる。

例えば、照明用等に必要な大きな光量を得たい場合、従来型の小面積の発光素子を多数アレー型に配置して面発光デバイスを構成することが考えられる。この場合、駆動電圧を一定に制御するとき、素子数すなわち素子の総面積に略比例して電流は増加し、発光強度も高くなってゆく。しかし、各ＩＴＯ電極層上には、素子毎にワイヤボンディング用の金属電極（ボンディングパッド）の形成が不可欠であり、素子数が増えれば光遮断部となる金属電極の合計面積も増え、光取出効率の低下が避け難い。そこで、一つ一つの素子を大面積化し、ＩＴＯ電極層に対する金属電極の相対的な占有面積率を減少できれば、光取出し効率の向上を図ることができ、素子を大面積化することの効果が顕著となる。しかし、そのためには金属電極にてＩＴＯ電極層に駆動電圧を印加したとき、ＩＴＯ電極層の全体に均一に電圧印加できなければならない。換言すれば、ＩＴＯ電極層のシート抵抗が十分低く電流拡散効果が高いこと、すなわち、ＩＴＯ電極層面内にて金属電極から遠方に位置する層部分にも十分に電流が供給できることが重要である。

本発明者が行なった実験によると、素子寸法が４００μｍ以上の大形面発光素子の場合は、ＩＴＯ電極層厚さが小さいとシート抵抗が増大して電流拡散が進みにくくなり、順方向電圧も高くなるので、発光強度Ｉｖはそれほど増加しない（図２１参照）。また、電流拡散を補うため、ワイヤボンディング用の金属電極の面積を大きくすると、光取出し効率の低下が避け難くなる。

しかし、本発明においては、４００μｍ以上の大形面発光素子のＩＴＯ電極層厚さを４００ｎｍ以上の厚膜に形成することで、電流拡散効果が劇的に高められる。その結果、発光強度Ｉｖも顕著に増加させることができる（図２１参照）。これは、一見、ＩＴＯ電極層の厚さ方向断面積が単に増加したことによる効果のようにも考えられるが、実際には、厚さ増加の寄与のみでは説明できない、より顕著な効果が達成される。このことは、図２５に示すように、順方向電圧の測定結果が、ＩＴＯ電極層厚さが４００ｎｍ付近で不連続的かつ大きく減少していることからも明らかである。順方向電圧がこのように減少することにより、大面積の発光層部の全体に無駄なく電流を注入でき、発光強度が向上する。また、ワイヤボンディング用の金属電極が小面積であっても、ＩＴＯ電極層内に十分に電流拡散させることができ、光取出し効率も向上する。その結果、素子全体の発光強度はさらに高くなる。

本発明者らは、上記効果が発現する要因を以下のように考えている。ＩＴＯは酸化インジウムに酸化スズを固溶させた混合型の酸化物であるから、抵抗率分布の均一なＩＴＯ電極層を得るためには、成膜温度（基板温度）を下げて形成すること（例えば３００℃以下）が有利とされる。基板温度を下げた場合、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、スパッタ成膜中の気相雰囲気内には高エネルギー粒子が存在し、これが打ち込まれることにより基板表面には多くの点欠陥が形成される。この点欠陥が、気相から固相のＩＴＯが析出する際に不均一核として作用する結果、ＩＴＯ電極層２０は、基板側（発光層部２４あるいは発光層部２４とＩＴＯ電極層との間に介挿される図示しない層）との接触界面ＢＩ側にて、結晶粒径の非常に小さい微結晶粒層あるいは非晶質層からなる高抵抗層２０ａとなりやすい。他方、ＩＴＯ電極層の成長が進むと、成長初期段階で高密度に形成されていた不均一核ないしこれに由来する微結晶粒のうち、ＩＴＯの優先成長方向である＜１００＞方向のものが選択的に成長する結果、結晶粒径の大きい低抵抗層２０ｂが形成されやすくなる。

図２（ａ）のように、最終的なＩＴＯ電極層の厚さが大きい場合は、低抵抗層２０ｂも比較的厚く形成されやすく、該厚く形成された低抵抗層２０ｂ内で電流を十分に拡散させることができ、順方向電圧も低減される。一方、図２（ｂ）のように、最終的なＩＴＯ電極層の厚さが小さい場合は、低抵抗層２０ｂの厚さが小さくなり（あるいは低抵抗層２０ｂが形成される前に成長が終わってしまう）、高抵抗層２０ａ内での電流拡散を余儀なくされるので、素子寸法が４００μｍ以上の発光素子の場合には、電流拡散効果が損なわれ、順方向電圧も高くなってしまうと考えられる。

本発明の効果は、ＩＴＯ電極層が、スパッタリングによる成膜後、成膜温度よりも高温にて熱処理されたものである場合、さらに顕著となる。また、本発明の発光素子の製造方法は、主表面の正方形換算における一辺の寸法が４００μｍ以上である化合物半導体よりなる発光層部の少なくとも一方の主表面上に、コンタクト層となるべきＧａＡｓ層を形成し、光取出面側電極であるＩＴＯ電極層をスパッタリングにより当該ＧａＡｓ層と接するように形成し、その後、コンタクト層及びＩＴＯ電極層を形成した発光層部を、該ＩＴＯ電極層の成膜温度よりも高温である３００℃以上７５０℃以下の温度で５秒以上１２０秒以下にて熱処理することにより、ＩＴＯ層からＧａＡｓ層にＩｎを拡散させて、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなるコンタクト層となすとともに、コンタクト層のＩＴＯ電極層との境界近傍におけるＩｎ濃度を、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以下とし、コンタクト層の、ＩＴＯ層との境界位置における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として、Ｃ_Ｂ／Ｃ_Ａを０．８以下とすることを特徴とする。スパッタリングは成膜温度の低温化が容易であり、抵抗率分布の均一なＩＴＯ電極層を得やすい利点があるが、前述のように、結晶粒が微細化ないし非晶質化した高抵抗層（２０ａ：図２（ａ）及び図２（ｂ））が形成されやすくなる側面もある。しかし、上記のように、ＩＴＯ電極層を成膜温度よりも高温で熱処理すると、図２（ａ）に示すように、高抵抗層をなしていた微細結晶粒ないし非晶質化部分の再結晶化が進み、抵抗率増大の要因となる結晶粒界量が減じた低抵抗層２０ｂの厚みが増すことにより、電流拡散効果が向上し順方向電圧もより小さくすることができると考えられる。

ただし、こうした熱処理も、ＩＴＯ電極層厚さが４００ｎｍより小さい薄膜である場合は、顕著な効果を発揮しない。基板側との接触界面ＢＩ付近は再結晶化したＩＴＯは形成されるものの、層厚方向の配向成長が顕著でなく、抵抗率もそれほど低下しない。従って、ＩＴＯ電極層厚さが薄いと、抵抗率が比較的高いまま残留する接触界面ＢＩ付近の層の影響が大きく現れるものと考えられる。図２（ａ）に示すように、ＩＴＯ電極層２０の厚さが厚ければ、ある厚さの高抵抗層２０ａが残留していても、低抵抗層２０ｂも十分に厚くできるので問題はないが、ＩＴＯ電極層厚さが小さいと、高抵抗層２０ａの厚さ比率が大きくなり、電流拡散効果の向上は期待でない。

上記の熱処理は、３００℃以上７５０℃以下の温度で行なうのがよい。熱処理温度が３００℃未満では、電流拡散効果向上あるいは順方向電圧低減効果の向上が必ずしも顕著でなくなる場合がある。また、熱処理温度を、７５０℃を超えて高めることは、電流拡散効果向上あるいは順方向電圧低減のそれ以上の改善が望めないか、却って悪化させることもあるので、望ましくない。

本発明の発光素子によると、素子寸法が大面積であるにもかかわらず、ＩＴＯ電極層内での電流拡散効果を十分に大きくすることができる。その結果、前述のように、ＩＴＯ電極層の主表面に、発光層部に対して電圧を印加するための金属電極（ボンディングパッド）が、該主表面の一部領域を覆う形で形成される場合に、これを小面積化して、光取出し効率を向上させることができる。具体的には、金属電極によるＩＴＯ電極層の被覆面積率（ＩＴＯ電極層の全面積により、金属電極の形成面積を割った値として定義する）を、０．１％以上１０％以下に設定するのがよい。金属電極による被覆面積率が１％以下ではＩＴＯ電極層全体に均一に電圧を印加できなくなる場合があり、１０％を超えると光取出し効率改善効果が顕著でなくなる。ＩＴＯ電極層の被覆面積率望ましくは、０．１％以上５％以下、より望ましくは０．２％以上５％以下とするのがよい。

また、ＩＴＯ電極層の電流拡散性能が顕著に向上する結果、ＩＴＯ電極層の主表面の幾何学的重心位置に対し、該金属電極の形成領域の幾何学的重心位置がずれて配置されても（つまり、金属電極をＩＴＯ電極層の中央から偏るように配置しても）、ＩＴＯ電極層の全体に均一に電圧印加することが可能であり、金属電極から離れたＩＴＯ電極層領域にも十分な電流を供給できる。このようにすることで、発光層部の光取出面をボンディングワイヤが長く横切ることが効果的に防止でき、ワイヤの引きまわし形態等に関しても、設計上の自由度が大幅に向上する。例えば、発光層部の主表面が方形である場合、その全面を覆うＩＴＯ電極層に対し、金属電極を該ＩＴＯ電極層の周縁部に配置すること、あるいは金属電極を該ＩＴＯ電極層の角部に配置することができる。これにより、光取出面上をボンディングワイヤが長く横切る不都合が生じなくなり、設計上の自由度も大幅に高められる。

ＩＴＯ電極層は、発光層部や電流拡散層をなす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。そこで、発光層部とＩＴＯ電極層との間に、該ＩＴＯ電極層の接合抵抗を減ずるためのコンタクト層を、該ＩＴＯ電極層に接するように配置することが望ましい。このようなコンタクト層は、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。このようなコンタクト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。具体的にはＩｎを含有したＧａＡｓをコンタクト層として用いることができる。コンタクト層を構成する化合物半導体は、ＩＴＯ電極層との接合界面においてＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）となっていれば、所期の接触抵抗低減効果が得られる。特に、発光層部が（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１：本明細書では、単に「ＡｌＧａＩｎＰ」と記することもある）よりなる場合、コンタクト層を構成する化合物半導体を、ＩＴＯ電極層との接合界面においてＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とすることで、コンタクト層と発光層部との格子整合性も良好となり、発光強度の更なる改善を図ることができる。また、発光層部がＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（ただし、０≦ｚ≦１：本明細書では、単に「ＡｌＧａＡｓ」と記することもある）よりなる場合でも、コンタクト層を構成する化合物半導体を、ＩＴＯ電極層との接合界面においてＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とすることができ、所期の接触抵抗低減効果が得られるとともに、コンタクト層と発光層部との格子整合性も良好となり、発光強度の更なる改善を図ることができる。

（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、ＩＴＯ電極層と、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなる発光層部との間に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よりなるコンタクト層となすことができる。この場合、コンタクト層の厚さ方向におけるＩｎ濃度分布は、ＩＴＯ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。また、コンタクト層は、ＩＴＯ電極層との接合界面において、必ずＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＡｓよりなるものとなる。なお、この熱処理は、スパッタリングによるＩＴＯ電極層の成膜後に、成膜温度よりも高温にてなされる前述の熱処理を兼ねるものとすることができる。また、Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（ただし、０≦ｚ≦１）により発光層を形成する場合も同様に、ＩＴＯ電極層とＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（ただし、０≦ｚ≦１）よりなる発光層部との間に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、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなるコンタクト層となすことができる。

コンタクト層はＩｎＧａＡｓを直接エピタキシャル成長する方法を採用してもよいのであるが、上記の方法を採用すると、次のような利点がある。すなわち、ＧａＡｓ層は、例えばＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＧａＡｓよりなる発光層部やＧａＰよりなる透明導電性半導体基板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。

そして、そのＧａＡｓ層上にＩＴＯ電極層を形成した後、熱処理することにより、ＩＴＯ電極層からＧａＡｓ層にＩｎを拡散させてコンタクト層とする。このように熱処理して得られるＩｎを含有したＧａＡｓよりなるコンタクト層は、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（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０．４５≦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。また、発光層部がＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）の場合は、略任意のＡｌ混晶比ｚについて、ＧａＡｓ層との格子整合を良好に保つことができる。

コンタクト層の厚さ方向におけるＩｎ濃度分布は、図８の（１）に示すように、ＩＴＯ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、発光層部側にてＩｎ濃度が小さくなるように、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側からコンタクト層側へＩｎを拡散させることにより形成される。発光層部をＡｌＧａＩｎＰにより形成する場合、コンタクト層のＩｎ濃度分布が該発光層部側で小さくなっていれば、発光層部との格子定数差が接近し、発光層部とコンタクト層との格子整合性をより高めることができる。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、ＩＴＯ電極層からのＩｎ拡散が過度に進行して、図８の（３）に示すように、コンタクト層内の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８の（２）に示すように、コンタクト層内のＩｎ濃度が不足することにつながる）。

この場合、図８において、コンタクト層の、ＩＴＯ電極層との境界位置におけるＩｎ濃度をＣ_Ａとし、これと反対側の境界近傍における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／Ｃ_Ａ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、コンタクト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（Auger Electron Spectroscopy）、Ｘ線光電子分光（X-ray 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。

コンタクト層のＩＴＯ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Ｉｎ濃度が０．１未満になると、コンタクト層の接触抵抗低減効果が不十分となり、０．６を超えるとコンタクト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、コンタクト層のＩＴＯ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、コンタクト層の、ＩＴＯ電極層に面しているのと反対側の境界近傍でのＩｎ濃度Ｃ_Ｂがゼロとなっていること、つまり、図９に示すように、コンタクト層のＩＴＯ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。

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電極層をＧａＡｓ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濃度を有したコンタクト層を容易に形成できる。また、この熱処理により、ＩＴＯ電極層の電気抵抗率をさらに低減できる。この熱処理は、コンタクト層内のＩｎ濃度が過剰とならないよう、なるべく低温で短時間にて行なうことが望ましい。

上記Ｉｎ拡散の熱処理は、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、コンタクト層中のＩｎ濃度が過剰となりやすくなる。また、Ｉｎ濃度が飽和して、コンタクト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、コンタクト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、コンタクト層との接触部付近にてＩＴＯ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電極層の導電率がかえって損なわれる場合がある。他方、熱処理温度が６００℃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コンタクト層を得るのに非常な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。

また、熱処理時間は、５秒以上１２０秒以下の短時間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、ＧａＡｓ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コンタクト層が得にくくなる。

コンタクト層は、ＩＴＯ電極層との接合界面において、コンタクト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。コンタクト層をＩＴＯ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、次のような問題が生ずる場合がある。
（１）ＩＴＯ電極層上にはワイヤボンディング用の小さな金属電極を形成する必要がある。ＩＴＯ電極層と発光層部との接触抵抗が、その金属電極の直下領域でも大幅に低くなると、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金属電極により遮蔽されて光取出効率の低下を招く。
（２）コンタクト層として採用する化合物半導体の材質によっては、コンタクト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。

そこで、本発明の発光素子は、ＩＴＯ電極層の接合界面が、金属電極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、コンタクト層は、第二領域において、第一領域よりも形成面積率が大きいものとして構成できる。なお、各領域のコンタクト層の形成面積率とは、領域中のコンタクト層の合計面積を、領域の全面積により割った比率をいう。該構成によると、光取り出し量が少ない金属電極の直下領域（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ＩＴＯ電極層の接合界面に形成されるコンタクト層の形成面積率を小さくしたから、第一領域におけるＩＴＯ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、第一領域にはコンタクト層が可及的に形成されていないことが望ましい。

また、本発明の発光素子は、第二領域において少なくとも、コンタクト層の形成領域と非形成領域とが混在してなるものとして構成できる。コンタクト層の形成領域は、分散形成されてなることが好ましい。ＩＴＯ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くなるのは、金属電極に覆われない第二領域である。この第二領域にて、コンタクト層の形成領域と非形成領域とを混在させると、ＩＴＯ電極層の接触抵抗低減のために形成するコンタクト層が、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、コンタクト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、コンタクト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。

また、コンタクト層の、ＩＴＯ電極層に接しているのと反対側の主表面には、中間層を介して発光層部を結合することができる。該中間層は、発光層部とコンタクト層との中間のバンドギャップエネルギーを有する化合物半導体により構成される。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１０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あるいはＡｌＧａＡｓ）にコンタクト層（例えばＩｎＧａＡｓ）を直接接合すると、クラッド層とコンタクト層との間に、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、クラッド層とコンタクト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ＧａＡｓ等のコンタクト層が形成されることが多いが、金属電極の場合は、コンタクト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。

これに対し、ＩＴＯ透明電極層を用いる場合は、ＩＴＯ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１１に示すように、コンタクト層とクラッド層との間に、それらコンタクト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、コンタクト層と中間層、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。

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、特にコンタクト層をなすＩｎを含有したＧａＡｓとの格子整合性が比較的良好な（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）あるいはＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（ただし、０≦ｚ≦１）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、コンタクト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ＡｌＧａＩｎＰ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ＡｌＧａＡｓ層を含むものとして形成することができる（クラッド層がＡｌＧａＡｓの場合、それよりもＡｌ混晶比の小さいＡｌＧａＡｓ）。また、これ以外の発光層部、例えば、Ｉｎ_ｘＧａ_ｙＡｌ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ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ＩｎＧａＡｌＮ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。

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。
図１は、本発明の一実施形態である発光素子１００の概念図である。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、後述する中間層３１と、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなるコンタクト層３０とＩＴＯ電極層２０とがこの順序にて形成され、さらに、ＩＴＯ電極層２０の略中央部に電極ワイヤを接合するためのＡｕ等にて構成された金属電極９（ボンディングパッド）が配置されている。ＩＴＯ電極層２０の金属電極９の周囲の領域は、発光層部２４からの光取出領域をなす。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１５が全面に形成されている。

ＩＴＯ電極層２０は、発光層部２４の光取出面側の主表面を、全面覆う形にて形成されている。発光層部２４の主表面の、正方形換算における一辺の寸法Ｌは４００μｍ以上（上限は、例えば４０ｍｍ）であり、ＩＴＯ電極層２０の厚さは４００ｎｍ以上（上限は、例えば３μｍ）である。金属電極９によるＩＴＯ電極層の被覆面積率は０．１％以上１０％以下である。

発光層部２４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_ｚＧａ_１−ｚ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層６とｎ型（Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層４とにより挟んだ構造を有し、活性層５の組成に応じて、発光波長を、緑色から赤色領域（発光波長（中心波長）が５５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下）にて調整できる。図１の発光素子１００では、金属電極９側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されており、基板１側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は金属電極９側が正である。なお、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。

コンタクト層３０は、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなり、図８（１）において、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以下とされる。また、Ｉｎ濃度は、ＩＴＯ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電極層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ている。また、コンタクト層３０は、光吸収の影響を小さくするため、その厚さを１ｎｍ以上２０ｎｍ以下（望ましくは５ｎｍ以上１０ｎｍ以下）とする。

さらに、コンタクト層３０は、金属電極９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コンタクト層３０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、コンタクト層３０の非形成領域においてはＩＴＯ電極層２０が発光層部２４と直接接触する形となっている。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、コンタクト層３０の形成領域ＳＡは、ＩＴＯ電極層２０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、かつコンタクト層３０の非形成領域ＰＡからより均一に光を取り出すことができる。図３（ａ）はコンタクト層３０の形成領域ＳＡを散点状とした例であり、（ｂ）は細長い帯状のコンタクト層３０の形成領域ＳＡと、同形態の非形成領域ＰＡとを交互に形成した例である。さらに、（ｃ）は、（ａ）とは逆に、コンタクト層３０の形成領域ＳＡを背景として、散点状の非形成領域ＰＡをこれに分散形成した例である。ここではコンタクト層３０の形成領域ＳＡを格子状に形成している。

コンタクト層３０と発光層部２４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、ＩＴＯ電極層２０と接するコンタクト層３０と、発光層部２４（ここでは、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３１が挿入されている。中間層３１は、例えばＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＩｎＰの少なくとも一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。中間層の厚さはそれぞれ０．１μｍ程度以下（ただし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。特に、ＩＴＯ電極層２０の一部領域のみにコンタクト層３０を形成する場合は、発光通電の際の電流密度はこれらコンタクト層３０の形成領域において選択的に高くなる傾向にある。もし、コンタクト層３０とＡｌＧａＩｎＰ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、該コンタクト層３０とＡｌＧａＩｎＰ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、コンタクト層３０をＩＴＯ電極層２０の全面に形成する場合よりも、中間層３１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。

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、ＡｌＧａＩｎＰ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ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、中間層３１、さらにコンタクト層となる厚さ５ｎｍのＧａＡｓ層３０’（図４（ａ））をこの順にてエピタキシャル成長させ、図４（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：ＭＯＶＰＥ）法により行なうことができる。

次いで、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ＧａＡｓ層３０’及び中間層３１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３（ａ）〜（ｃ）に例示したようなコンタクト層３０の形成領域ＳＡ及び非形成領域ＰＡ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４（ｂ）に示すようにＧａＡｓ層３０’上にフォトレジスト層１３０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１３０上にマスクをかぶせて露光・現像することにより、コンタクト層３０を形成しない領域にＧａＡｓ層３０’が露出するようにフォトレジスト層１３０にマスクパターンを転写する。その後、該ＧａＡｓ層３０’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１３０を除去すれば、パターニングされたＧａＡｓ層３０’及び中間層３１が得られる。

中間層３１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１５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、ＧａＡｓ層３０’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、ＧａＡｓ層３０’に対するエッチャントにて中間層３１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６に示すように、中間層３１をＧａＡｓ層３０’の形成領域にのみ形成することもでき、中間層３１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、ＧａＡｓ層３０’と中間層３１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ＧａＡｓ層３０’と中間層３１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、ＧａＡｓ層３０’と中間層３１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ＧａＡｓ層３０’をパターニングする際に、中間層３１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、ＧａＡｓ層３０’を、Ｉｎを含有したＧａＡｓにて構成する場合、中間層３１をＡｌＧａＡｓ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３１をストップ層としてＧａＡｓ層３０’のみを選択エッチングすることができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、ＧａＡｓ層３０’上に高周波スパッタリング法により、ＩＴＯ電極層２０を４００ｎｍ以上の厚さにて形成する。ＩＴＯ電極層２０は、光取出機能と電流拡散機能とを両立した透明電極として機能する。電流拡散機能を高めるには、ＩＴＯ電極層２０のシート抵抗（あるいは電気比抵抗）を低減することが重要であり、また、光取出機能を高めるには、必要に応じてＩＴＯ電極層２０を厚く形成した場合でも、十分な光透過性が確保できるようにすることが重要である。ＩＴＯ電極層２０をスパッタリングにより形成する場合、シート抵抗を低減するには、スパッタリング電圧をなるべく低く設定することが望ましい。これは、スパッタリングのプラズマ中に含まれる負イオン（主に酸素イオンである）が堆積中のＩＴＯ電極層に高速で入射すると、絶縁性のＩｎＯが形成されやすくなるが、加速電圧が低くなると該ＩｎＯの形成が抑制されるためである。このようなスパッタリングの低電圧化を図るためには、スパッタリング時の磁界強度を一定以上に高めること（例えば、０．８ｋＧ以上：電圧低減効果が飽和するので２ｋＧ以下で設定することが望ましい）が有効である。シート抵抗の低減効果は、例えばカソード電圧の絶対値にて３５０Ｖ以下、望ましくは２５０Ｖ以下に設定することで顕著となる。磁界強度を例えば１０００Ｇ以上に設定すれば、スパッタリング電圧をカソード電圧の絶対値にて２５０Ｖ以下に容易に調整することができる。

また、均質なＩＴＯ電極層を得るには、ＩＴＯ電極層を非晶質層として形成することが有利である。非晶質のＩＴＯ電極層を得るには、ＩＴＯの結晶化を防止するため２００℃以下の低温で成膜を行なう必要がある。この場合、スパッタリング雰囲気中に水蒸気を導入することが有効である（例えば３×１０^−３Ｐａ以上１５×１０^−３Ｐａ以下）。スパッタリング雰囲気の水蒸気分圧が過度に低くなると、得られるＩＴＯ電極層の微結晶化が進みやすくなり、後述の平滑化エッチング処理時に脱粒による悪影響が生ずるが、一定以上の水蒸気分圧を確保することで、この微結晶化を効果的に抑制することができる。これにより、最終的には、光透過率が９０％以上（望ましくは９５％以上）、比抵抗が１０００μΩ・ｃｍ以下（望ましくは８００μΩ・ｃｍ以下）のＩＴＯ電極層を実現できるようになる。

また、ＩＴＯ電極層２０は、均一で大きな電流拡散効果を有していることが、均一で高い発光効率を実現する上で重要である。そのためには、ＩＴＯ電極層２０を均質で低抵抗率のものとして構成する以外に、その表面の平滑性を高めることが必要となる。表面の平滑性が低下すると、電界集中しやすい突起部が多数形成されやすくなり、発光層部２４への印加電圧の不均一化により局所的な暗所を生じやすくなったり、あるいはリーク電流の発生により発光効率そのものが低下することにつながる。これらの不具合防止のため、ＩＴＯ電極層２０の表面粗さは、具体的には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による３次元表面トポグラフィーにて、評価面積を０．２μｍ四方としたときのＲmaxの値にて１０ｎｍ以下（例えば４ｎｍ以上７ｎｍ以下）に設定することが望ましい。

上記のようなＩＴＯ電極層２０の表面平滑化のためには、ＩＴＯ電極層２０を形成したあと、その表面を研磨することが有効であるが、機械的な研磨は高コストなので化学研磨の採用が望ましい。ＩＴＯの化学研磨液としては、例えば塩酸と硝酸の混合液や、蓚酸水溶液を採用できる。この場合、前述のようなＩＴＯ電極層２０の微結晶化が進むと、結晶粒界でエッチングが進行しやすいことから、粒界侵食や脱粒による表面粗化を生じやすくなる。従って、均質な非晶質層を得るために、スパッタリング雰囲気中への水蒸気を導入することは、化学研磨後のＩＴＯ電極層の表面粗さを上記のように低減する上でも有力な手法となりうる。

次に、上記のようにＩＴＯ電極層２０を形成し、さらに表面の化学研磨が終了した積層体ウェーハ１３（図６参照）を、図７に示すように炉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電極層２０からＧａＡｓ層３０’にＩｎが拡散し、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなるコンタクト層３０（図１）が得られる。また、この熱処理により、ＩＴＯ電極層２０はシート抵抗が劇的に減少し、素子の順方向電圧も顕著に低くなる。この要因の一つは、図２（ａ）を用いて既に説明したＩＴＯ電極層２０の結晶化によりもたらされるものと考えられる。なお、ＩＴＯ電極層２０の平滑化のための化学研磨は、熱処理後に行なうと成長したＩＴＯ結晶粒の脱落により良好な平滑性が得にくくなる。従って、上記のように熱処理前に化学研磨を終わらせておくことが望ましい。

該熱処理によりコンタクト層３０は、図８（１）において、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。上記のように、ＡｌＧａＩｎＰよりなる発光層部２４に対し、格子整合性の良好なＧａＡｓ層３０’をまず形成し、その後、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コンタクト層３０が得られる。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。

コンタクト層３０は、適当なドーパントの添加により、クラッド層６と同じ導電型を有するものとして形成してもよいが、コンタクト層３０を上記のような薄層として形成する場合は、ドーパント濃度の低い低ドープ層（例えば１０^１７個／ｃｍ^３以下；あるいはノンドープ層（１０^１３個／ｃｍ^３〜１０^１６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、コンタクト層３０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電極層２０に対して、コンタクト層３０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、コンタクト層３０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コンタクト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８に示すように、コンタクト層３０のＩｎ濃度が、ＩＴＯ電極層２０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。

図４に戻り、（ｅ）に示すように、基板１の裏面側には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電極層２０上には、各発光素子チップに対応する領域毎に金属電極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、図４（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５（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４参照）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、金属電極９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。

上記発光素子は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の全面がＩＴＯ電極層２０により覆われてなり、このＩＴＯ電極層２０を介して駆動電圧が印加される。前述の通り、発光素子１００（素子チップ５１）は正方形換算における一辺の寸法が４００μｍ以上であり、そのＩＴＯ電極層２０は厚さが４００ｎｍ以上に形成されている。これにより、ＩＴＯ電極層２０はシート抵抗が大幅に低減され、素子１００全体の順方向電圧も小さくなる。その結果、金属電極９を介して駆動電圧を印加することにより、ＩＴＯ電極層２０の全面に均一に電流拡散し、光取出面の全体にわたって均一な発光が得られる。また、金属電極９の被覆面積率が０．１％以上１０％以下であってもＩＴＯ電極層２０に対し十分に電流拡散でき、発光層部２４が大面積化することにより、金属電極９による遮蔽の影響が小さくなり、光取出し効率を大幅に向上させることができる。その結果、順方向電圧が小さくなっていることとも相俟って、低い駆動電圧により大きな発光強度を実現することができる。

また、図１２に示すように、金属電極９は、ＩＴＯ電極層２０の中央に、つまり、ＩＴＯ電極層２０の主表面の幾何学的重心位置Ｇに対し、該金属電極９の形成領域の幾何学的重心位置Ｇ’が一致するように形成してもよいが、ＩＴＯ電極層２０の電流拡散特性が良好であるため、両重心位置Ｇ，Ｇ’がずれるように、つまり、金属電極９をＩＴＯ電極層２０の中央位置から偏心して配置することも可能である。例えば、発光層部２４の主表面が方形である場合、その全面を覆うＩＴＯ電極層２０に対し、図１４に示すように、金属電極９を該ＩＴＯ電極層２の周縁部に配置することもできるし、図１３に示すように、角部に配置することもできる。

以下、発光素子１００の種々の変形態様について説明する（図１の発光素子との共通部分については、同一の符号を付与して詳細な説明は省略する）。図１６の発光素子２００は、素子寸法が４００μｍ以上であり、発光層部２４に対し、その片側の主表面に、図１の素子と同様に膜厚調整されたＩＴＯ電極層２０が形成され、反対側の主表面に、透明導電性半導体基板２３（本実施形態ではｎ型ＧａＰ単結晶基板）が貼り合わされている。透明導電性半導体基板２３の裏面側は、その一部を覆う金属電極を設けて、光取出面とすることもできる。しかし、図１６に示すように、その全面を、反射層を兼ねた裏面金属電極１５にて覆い、その反射光を、ＩＴＯ電極層２０の形成された光取出面側に重畳させて取り出すようにすると、素子の大面積化に見合った適正なＩＴＯ層膜厚が採用されていることとも相俟って、発光強度をより高めることができる。

この場合、透明導電性半導体基板２３は、接合用透明導電性酸化物層１０（例えばＩＴＯ層）を介して発光層部２４に貼り合わせることができる。これにより、発光層部２４と透明導電性半導体基板２３との導通を、より良好に確保でき、また、発光層部２４と透明導電性半導体基板２３との格子整合も考慮する必要がないので、製造が容易である。この場合、図１６に示すように、接合用透明導電性酸化物層１０と透明導電性半導体基板２３との間、あるいは、接合用透明導電性酸化物層１０と発光層部２４との間に、ＩＴＯ電極層２０の場合と同様のコンタクト層３０および中間層３１を設けることができる。

図１７は、図１６の発光素子の製造方法の一例を示すものである。まず、工程１に示すように、発光層成長用基板をなすＧａＡｓ単結晶基板１上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２と、図示しないＡｌＡｓからなる剥離層をエピタキシャル成長させる。次いで、後にコンタクト層３０となるＧａＡｓ３０’と中間層３１とをこの順序でエピタキシャル成長させ、さらに発光層部２４をエピタキシャル成長させ、最後に中間層３１とＧａＡｓ３０’とをこの順序でエピタキシャル成長させる。

次に、工程２に示すように、発光層部２４側のＧａＡｓ３０’上に、透明導電酸化物層としてＩＴＯ層１０ａをスパッタリングにて形成し、他方、工程３に示すように、別途用意したｎ−ＧａＰ単結晶基板２３にも同様のＩＴＯ層１０ｂを形成する。そして、ｎ−ＧａＰ単結晶基板２３のＩＴＯ層１０ｂを、発光層部２４のＩＴＯ層１０ａに重ね合わせて圧迫し、工程３に示すように、所定の条件（例えば４５０℃にて３０分間）にて熱処理することにより、基板貼り合わせ体６０’を作る。ＩＴＯ層１０ａとＩＴＯ層１０ｂとは一体化して接合用透明導電性酸化物層１０となる。

次に、工程４に進み、上記貼り合わせ体を、例えば１０％フッ酸水溶液からなるエッチング液に浸漬し、バッファ層２と発光層２４との間に形成した前記ＡｌＡｓ剥離層を選択エッチングすることにより、ＧａＡｓ単結晶基板１（発光層２４からの光に対して不透明である）を、発光層部２４とこれに接合されたｐ−ＧａＰ単結晶基板７との積層体６０ａから剥離する。なお、ＡｌＡｓ剥離層３に代えてＡｌＩｎＰよりなるエッチストップ層を形成しておき、ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有する第一エッチング液（例えばアンモニア／過酸化水素混合液）を用いてＧａＡｓ単結晶基板１をＧａＡｓバッファ層２とともにエッチング除去し、次いでＡｌＩｎＰに対して選択エッチング性を有する第二エッチング液（例えば塩酸：Ａｌ酸化層除去用にフッ酸を添加してもよい）を用いてエッチストップ層をエッチング除去する工程を採用することもできる。さらに工程５に示すように、ＧａＡｓ単結晶基板１の剥離により露出した中間層３１とコンタクト層３０となるＧａＡｓ層３０’とをパターニングする。

そして、工程６に示すように、ＧａＡｓ単結晶基板１の剥離により露出した発光層２４上に形成された中間層３１及びＧａＡｓ層３０’を覆うように、ＩＴＯ層２０を形成する。こうして得られた積層体ウェーハ６０（電極９の形成前であっても形成後であってもいずれでもよい）を炉の中に配置し、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。電極９及び１５を形成すれば、以下の工程は図５と同様である。

図１８に示す発光素子３００は、素子寸法が４００μｍ以上であり、発光層部２４の片側の主表面、図１の素子と同様に膜厚調整されたＩＴＯ電極層２０が形成され、反対側の主表面に導電性基板７が貼り合わされている。この導電性基板７は、金属層１１を介して発光層部２４に貼り合わせることができる。このように発光素子３００を構成すると、ＩＴＯ電極層２０が形成された光取出面側に、裏面側に向かう発光を、金属層１１での反射により重畳させることができ、光取出し効率を向上させることができる。これにより、素子の大面積化に見合った適正なＩＴＯ層膜厚が採用されていることとも相俟って、発光強度をより高めることができる。

この場合、導電性基板としてはＡｌ等の金属基板を使用することもできるが、図１８においては、安価なＳｉ基板（多結晶基板又は単結晶基板：前者は特に安価である）が用いられている。貼り合わせ面に介在させる金属層１１は、図１８においてはＡｕ系金属層（Ａｕを主成分（５０質量％以上）とするもの）であり、高反射率を実現できるので好適である。

図１９は、その製造方法の一例を示すものである。まず、工程１に示すように、発光層成長用基板をなすｐ型ＧａＡｓ単結晶基板１上にＧａＡｓバッファ層２と、図示しないＡｌＡｓからなる剥離層、さらにコンタクト層３０となるＧａＡｓ層３０’と中間層３１とをエピタキシャル成長させる。そして、その上に発光層部２４を、ｐ型クラッド層６側からエピタキシャル成長させる。次に、工程２に示すように、スパッタリングあるいは真空蒸着等を用いて、発光層部２４上に、ＡｕＧｅＮｉよりなる金属層用接合層３２を分散形成する。この状態で、３５０℃以上５００℃以下で熱処理することにより、発光層部２４と金属層用接合層３２との間にアロイ層が形成され、直列抵抗低減が大幅に低減される。その後、アロイ化が終了した金属層用接合層３２を覆うようにＡｕ層１１ａを形成する。他方、工程３に示すように、別途用意したＳｉ単結晶基板７の主裏面ＭＰ２にはＡｌ層１１ｂを形成する。そして、Ｓｉ単結晶基板７のＡｌ層１１ｂを、発光層部２４のＡｕ層１１ａに重ね合わせて圧迫し、工程４に示すように熱処理することにより、基板貼り合わせ体７０’を作る。Ａｕ層１１ａとＡｌ層１１ｂとは合金化してＡｌを含んだＡｕ系金属よりなる金属層１１となる。

次に、工程５に進み、上記基板貼り合わせ体７０’を、例えば１０％フッ酸水溶液からなるエッチング液に浸漬し、バッファ層２と発光層２４との間に形成した前記ＡｌＡｓ剥離層を選択エッチングすることにより、ＧａＡｓ単結晶基板１（発光層２４からの光に対して不透明である）を、発光層部２４とこれに接合されたＳｉ単結晶基板７との積層体７０ａから剥離する。そして、工程６に示すように、ＧａＡｓ単結晶基板１の剥離により露出した中間層３１とコンタクト層３０となるＧａＡｓ層３０’とをパターニングし、さらに発光層２４の全面を覆うようにＩＴＯ層２０を形成する。

そして、ＩＴＯ層２０を形成した積層体ウェーハ７０を炉の中に配置し、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層２０からＧａＡｓ層３０’にＩｎが拡散し、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなるコンタクト層３０が得られる。

なお、図１８の発光素子１００においては、導電性基板７と発光層部２４とは、金属層１１を介して貼り合わされていたが、図２０に示すように、導電性基板７側の金属層４０と、発光層部２４側の接合用透明導電性酸化物層（例えばＩＴＯ層）１０とを介して、それら導電性基板７と発光層部２４とを貼り合わせることもできる。これにより、金属層４０と発光層部２４をなす化合物半導体との合金化が抑制され、金属層の反射率を高めることができる。接合用透明導電性酸化物層１０と発光層部２４との間には、ＩＴＯ電極層２０の場合と同様のコンタクト層３０あるいは中間層３１を設けることができる。

以下、本発明の効果を確認するために行なった実験結果について説明する。
まず、図１の発光素子１００において、各層を以下の厚さにて形成した。素子形状は正方形状であり、素子寸法は、３００μｍ角（比較例）、５００μｍ角及び１０００μｍ角とした。
・コンタクト層３０：約１０ｎｍ
・中間層３１（ＡｌＧａＡｓ層）：約０．３μｍ
・ＩＴＯ電極層２０：２００ｎｍ〜１０００ｎｍ（酸化錫含有率＝７質量％（残部は酸化インジウム））
・ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６＝１μｍ；
・ＡｌＧａＩｎＰ活性層５＝０．６μｍ（発光波長６５０ｎｍ）；
・ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４＝１μｍ；

ＩＴＯ電極層２０は、以下の条件の高周波スパッタリングにて行なった：
・ターゲット組成：Ｉｎ_２Ｏ_３＝約９０質量％，ＳｎＯ_２＝約１０質量％；
・成膜温度：２０℃；
・ｒｆ周波数約１４ＭＨｚ
・Ａｒ圧力０．６Ｐａ
・スパッタ電力３０Ｗ
さらに、ＩＴＯ電極層成膜後の熱処理は７００℃にて３０秒行なった。さらに、金属電極９はＡｕ電極であり、寸法は直径１００μｍの円状である。

得られた各素子は、以下の各特性を周知の方法にて測定した：
・発光強度（Ｉｖ：通電電流値を４０〜２００ｍＡ／パルス（Ｄｕｔｙ １０％)の種々の値とした）；
・Ｉ−Ｖ特性；
・順方向電圧（Ｖ_Ｆ：通電電流値を２０ｍＡとしたとき）；

図２１は、素子寸法を１０００μｍとした場合の発光強度特性を示すものである。ＩＴＯ電極層の厚さが４００ｎｍ以上のとき、それより薄い場合（具体的には２００ｎｍ）と比較して、発光強度が大幅に増加することがわかる。他方、図２２は、素子寸法が３００μｍの、比較例の結果を示すが、ＩＴＯ電極層の厚さが４００ｎｍ以上としても発光強度はそれほど改善されない。また、図２３は、ＩＴＯ電極層の厚さを８００ｎｍに固定し、素子寸法を変化させたときの発光強度を比較して示すものである。素子寸法が４００μｍ以上（具体的には５００μｍ及び１０００μｍ）のとき、それより寸法が小さい場合（具体的には３００μｍ）と比較して、発光強度が大幅に増加していることがわかる。

すなわち、上記の結果から以下のことがわかる。発光層部の主表面の素子寸法が３００μｍ以下の素子においては、図２２に示すように、素子の発光強度ＩｖがＩＴＯ電極層の厚さにあまり依存せず、例えばＩＴＯ電極層を２００ｎｍ程度の薄膜に形成した場合（「×」のプロット点）も、逆に１０００ｎｍ程度の厚膜に形成した場合（「●」のプロット点）も、発光強度にそれほど顕著な差は見られない。しかし、素子寸法が４００μｍ以上に大面積化すると、図２１に示すように、ＩＴＯ電極層厚さを４００ｎｍ以上に厚く形成した場合に限って、発光強度が著しく向上し、素子の大型化に見合った良好な発光特性が得られるようになることがわかる。換言すれば、ＩＴＯ電極層厚さを４００ｎｍ以上に設定することで、通電時の総電流量を同じに設定しても、素子寸法が４００μｍ以上の大形面発光素子のほうが、素子寸法が３００μｍ以下の通常の発光素子と比較して、より発光強度が高くなることを示すものである。

また、図２５は素子寸法を１０００μｍとし、順方向電流を２０ｍＡに固定したときの順方向電圧Ｖ_Ｆを、種々のＩＴＯ電極層厚さについて測定した結果をグラフにしたものである。この結果からも明らかなように、ＩＴＯ電極層が厚いほど順方向電圧が小さくなっており、特にＩＴＯ電極層厚さが４００ｎｍ付近で、順方向電圧は不連続的に大きく減少している。順方向電圧が減少すれば素子面内の電流拡散効果が高められ、大面積の発光層部の全体に無駄なく電流を注入できる。すなわち、該結果は、ＩＴＯ電極層厚さを４００ｎｍ以上の厚膜に形成すると順方向電圧が急減し、これに対応して電流拡散効果が劇的に高められる結果、発光強度が顕著に向上するすることを裏付けるものである。

なお、図１の発光素子１００は、図２６の発光素子１１００のように、ＡｌＧａＩｎＰよりなる発光層部２４を、ＡｌＧａＡｓよりなる発光層部１２４にて置き換えることもできる。該発光層部１２４は、ノンドープＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（ただし、０≦ｚ≦０．４）混晶からなる活性層１０５を、ｐ型Ａｌ_ｚ’Ｇａ_１−ｚ’Ａｓ（ただしｚ＜ｚ’≦１）からなるｐ型クラッド層１０６とｎ型Ａｌ_ｚ’Ｇａ_１−ｚ’Ａｓ（ただしｚ＜ｚ’≦１）からなるｎ型クラッド層１０４とにより挟んだ構造を有し、活性層５の組成に応じて、発光波長を、赤色から赤外領域（発光波長（中心波長）が６３０ｎｍ以上９４０ｎｍ以下）にて調整できる。

同様に、図２７の発光素子１１００は、図１５の発光素子１００の発光層部２４を、図２６と同じＡｌＧａＡｓからなる発光層部１２４で置き換えた例である。図２８の発光素子１２００は、図１６の発光素子２００の発光層部２４を、図２６と同じＡｌＧａＡｓからなる発光層部１２４で置き換えた例である。図２９の発光素子１３００は、図１８の発光素子３００の発光層部２４を、図２６と同じＡｌＧａＡｓからなる発光層部１２４で置き換えた例である。図３０の発光素子１１００は、図２０の発光素子１００の発光層部２４を、図２６と同じＡｌＧａＡｓからなる発光層部１２４で置き換えた例である。

図２６〜図３０の各構成において、対応する各図（図１、図１５、図１６、図１８、図２０）の構成と同一の符号を付与した部分は、同一の要素を表すものである。ただし、中間層３１については、これと接するクラッド層１０６よりもＡｌ混晶比の小さいＡｌＧａＡｓ（つまり、Ａｌ_ｚ”Ｇａ_１−ｚ”Ａｓ（ただし０＜ｚ”＜ｚ’）からなるものである。コンタクト層３０は、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなるので、中間層３１はＧａＡｓであってもよい。また、図１〜図２０を用いて行なった説明についても、ＡｌＧａＩｎＰをＡｌＧａＡｓに、発光層部２４を発光層部１２４に、ｐ型クラッド層６をｐ型クラッド層１０６に、活性層５を活性層１０５に、ｎ型クラッド層４をｎ型クラッド層１０４にそれぞれ読み替えれば、図２６〜図３０についても同様に適用できる。

また、図２６〜図３０の各構成の製造方法は、図１、図１５、図１６、図１８、図２０の各構成と基本部分は同じであり、例えば、ＡｌＧａＡｓからなる発光層部１２４をＭＯＶＰＥ法で成長することもできるが、ＡｌＧａＡｓの場合、より安価で高能率の液相エピタキシャル成長法（Luquid Phase Epitaxy：ＬＰＥ、方法自体は周知であるので詳細な説明は省略する）にて成長することも可能である。この場合、バッファ層２を含めて、発光層部１２４の全体をＬＰＥ法にて成長できる。ただし、中間層３１ないしコンタクト層３０は、層厚が小さいため、層厚制御の容易なＭＯＶＰＥ法で成長すすることが望ましい。具体的には、ＧａＡｓ基板上にＬＰＥ法にて発光層部１２４にて成長し、その後、該発光層部１２４上にコンタクト層３０、あるいは中間層３１及びコンタクト層３０を、ＭＯＶＰＥ法にて成長する方法を例示できる。

本発明の発光素子の第一実施形態を模式的に示す断面図及び平面図。 ＩＴＯ電極層の厚さの効果を推定して示す模式図。 コンタクト層の種々のパターニング形態を例示して示す図。 図１の発光素子の製造工程を説明する第一の図。 同じく第二の図。 同じく第三の図。 同じく第四の図。 コンタクト層内のＩｎ濃度分布の一例を模式的に示す図。 コンタクト層内のＩｎ濃度分布の別例を模式的に示す図。 中間層を形成しない場合の、コンタクト層のバンド構造の例を示す模式図。 中間層を形成する場合の、コンタクト層のバンド構造の例を示す模式図。 ＩＴＯ電極層に対する金属電極形成位置の第一の例を示す図。 ＩＴＯ電極層に対する金属電極形成位置の第二の例を示す図。 ＩＴＯ電極層に対する金属電極形成位置の第三の例を示す図。 中間層の形成形態の変形例を示す図。 本発明の発光素子の第二実施形態を模式的に示す断面図。 図１６の発光素子の製造工程の一例を示す説明図。 本発明の発光素子の第三実施形態を模式的に示す断面図。 図１８の発光素子の製造工程の一例を示す説明図。 図１８の発光素子の変形例を模式的に示す断面図。 本発明の発光素子の効果確認のために行なった実験結果を示す第一のグラフ。 同じく第二のグラフ。 同じく第三のグラフ。 同じく第四のグラフ。 同じく第五のグラフ。 図１の発光素子のＡｌＧａＩｎＰ発光層部をＡｌＧａＡｓ発光層部にて置き換えた例を示す図。 図１５の発光素子のＡｌＧａＩｎＰ発光層部をＡｌＧａＡｓ発光層部にて置き換えた例を示す図。 図１６の発光素子のＡｌＧａＩｎＰ発光層部をＡｌＧａＡｓ発光層部にて置き換えた例を示す図。 図１８の発光素子のＡｌＧａＩｎＰ発光層部をＡｌＧａＡｓ発光層部にて置き換えた例を示す図。 図２０の発光素子のＡｌＧａＩｎＰ発光層部をＡｌＧａＡｓ発光層部にて置き換えた例を示す図。

符号の説明

４，１０４ ｎ型クラッド層
５，１０５ 活性層
６，１０６ ｐ型クラッド層
７ Ｓｉ単結晶基板（導電性基板）
９ 金属電極
２０ ＩＴＯ電極層
２４，１２４ 発光層部
３０ コンタクト層
３０’ ＧａＡｓ層
３１ 中間層
１００，２００，３００，１１００，１２００，１３００ 発光素子

Claims (10)

1. 化合物半導体よりなる発光層部の少なくとも一方の主表面が光取出面側電極であるＩＴＯ電極層により覆われてなり、
   前記発光層部の前記主表面の、正方形換算における一辺の寸法が４００μｍ以上であり、
   かつ、前記ＩＴＯ電極層の厚さが４００ｎｍ以上であり、
   前記発光層部と前記ＩＴＯ電極層との間に、該ＩＴＯ電極層の接合抵抗を減ずるためのコンタクト層が、該ＩＴＯ電極層に接するように配置され、
   前記発光層部は（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなり、前記コンタクト層を構成する化合物半導体は、前記ＩＴＯ電極層との接合界面においてＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）であり、かつ厚さ方向におけるＩｎ濃度分布が、前記ＩＴＯ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、前記コンタクト層の前記ＩＴＯ電極層との境界近傍におけるＩｎ濃度を、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以下とし、前記コンタクト層の、前記ＩＴＯ層との境界位置における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として、Ｃ_Ｂ／Ｃ_Ａを０．８以下としたことを特徴とする発光素子。
2. 前記ＩＴＯ電極層の主表面に、前記発光層部に対して電圧を印加するための金属電極が、該主表面の一部領域を覆う形で形成され、
   かつ、前記金属電極による前記ＩＴＯ電極層の被覆面積率が０．１％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
3. 前記金属電極は、前記ＩＴＯ電極層の主表面の幾何学的重心位置に対し、該金属電極の形成領域の幾何学的重心位置がずれて配置されてなることを特徴とする請求項２記載の発光素子。
4. 前記発光層部の前記主表面は方形であり、前記ＩＴＯ電極層は該発光層部の全主表面を覆うものであり、前記金属電極は該ＩＴＯ電極層の周縁部又は角部に配置されてなることを特徴とする請求項３記載の発光素子。
5. 前記ＩＴＯ電極層の主表面に、前記発光層部に対して電圧を印加するための金属電極が、該主表面の一部領域を覆う形で形成され、
   前記ＩＴＯ電極層は、金属電極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、前記コンタクト層は、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請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光素子。
6. 前記第一領域に前記コンタクト層が形成されていないことを特徴とする請求項５記載の発光素子。
7. 前記第二領域において少なくとも、前記コンタクト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５又は請求項６に記載の発光素子。
8. 前記コンタクト層の、前記ＩＴＯ電極層に接しているのと反対側の主表面に、中間層を介して前記発光層部が結合されてなり、かつ、該中間層が、前記発光層部と前記コンタクト層との中間のバンドギャップエネルギーを有する化合物半導体よりなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の発光素子。
9. 前記発光層部が、（Ａｌ _ｘ Ｇａ _１−ｘ ） _ｙ Ｉｎ _１−ｙ Ｐ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなり、前記中間層を、ＡｌＧａＡｓ層、ＧａＩｎＰ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８記載の発光素子。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法であって、
    主表面の正方形換算における一辺の寸法が４００μｍ以上である化合物半導体よりなる前記発光層部の少なくとも一方の主表面上に、前記コンタクト層となるべきＧａＡｓ層を形成し、光取出面側電極であるＩＴＯ電極層をスパッタリングにより当該ＧａＡｓ層と接するように形成し、その後、前記コンタクト層及び前記ＩＴＯ電極層を形成した前記発光層部を、該ＩＴＯ電極層の成膜温度よりも高温である３００℃以上７５０℃以下の温度で５秒以上１２０秒以下にて熱処理することにより、前記ＩＴＯ層から前記ＧａＡｓ層にＩｎを拡散させて、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなるコンタクト層となすとともに、前記コンタクト層の前記ＩＴＯ電極層との境界近傍におけるＩｎ濃度を、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以下とし、前記コンタクト層の、前記ＩＴＯ層との境界位置における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として、Ｃ_Ｂ／Ｃ_Ａを０．８以下とすることを特徴とする発光素子の製造方法。

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