JPH08204228A

JPH08204228A - 面発光型点光源発光ダイオード

Info

Publication number: JPH08204228A
Application number: JP785895A
Authority: JP
Inventors: Takashi Saka; 貴坂; Toshihiro Kato; 俊宏加藤; Toshinori Sone; 豪紀曽根
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】光取出部から取り出される光の強度分布が略
均一な面発光型点光源ＬＥＤを提供する。【構成】ＬＥＤ１０は、不純物（Zn）のドーピング深
さが光取出部４０の中央部（すなわち、第２凹部４４の
直下）において周縁部よりも深くされることにより、そ
の光取出部４０の外周縁よりも内側位置に電流集中部４
９が位置させられる。活性層１８は、電流狭窄部４８内
すなわち第１凹部４２（光取出部４０）の直下のみに通
電されて発光させられるが、光取出部４０の内側位置に
電流集中部４９が形成されていることから、従来のＬＥ
Ｄ６６と同様な大きさの光取出部４０とした場合には、
電流集中部４９が光取出部４０の中央に近づくこととな
り、その中央部における光強度が高くされる。したがっ
て、光取出部４０における光強度が略均一となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面発光型点光源発光ダ
イオードに関し、特に輝度分布の改善を図る技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】基板上に発光層を含む半導体層が積層さ
れると共に、その基板の裏面および積層された半導体層
のうち最上部に位置するものの表面（すなわち、上記裏
面とは反対側の光取出面）に下部電極および上部電極を
それぞれ備え、それら下部電極および上部電極間に通電
することにより発光層で発生した光を、上記光取出面の
中央に設けられた光取出部から取り出す形式の面発光型
点光源発光ダイオード（以下、点光源ＬＥＤという）が
知られている。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】従来の点光源ＬＥＤ６６は、
例えば、図８に示すように、有機金属気相成長（MOCV
D：Metalorganic Chemical Vapor Deposition）法等に
よって、n-GaAs等から成る基板１２上に順次結晶成長さ
せられた、ｎ型半導体である反射層１４，第１クラッド
層１６，ｐ型半導体である活性層１８，第２クラッド層
２０，狭窄電流通電層２２，ｎ型半導体であるブロック
層６２，エッチング制御層６４，キャップ層３２，コン
タクト層３４と、基板１２の下面およびコンタクト層３
４の上面（光取出面）中央部の光取出部４０を除く部分
にそれぞれ固着された下部電極３６および上部電極３８
から構成されており、光取出部４０には、コンタクト層
３４およびキャップ層３２がエッチング等で除去される
ことにより、円形の凹部６８が形成されている。

【０００４】このような点光源ＬＥＤ６６においては、
上部電極３８に遮光される部分からは光を取り出すこと
ができないことから、活性層１８で発生した光を可及的
に多く取り出して光取出効率を高めるために、活性層１
８の光取出部４０直下に位置する部分のみに通電して光
を発生させる電流狭窄構造が形成されていることが多
い。この電流狭窄構造は、例えば、図の斜線で示される
範囲にZn等の不純物が拡散されたドーピング領域４６が
形成されて、ブロック層６２乃至コンタクト層３４にお
いてはこのドーピング領域４６内でのみ通電可能とされ
ることにより実現される。すなわち、光取出部４０の直
下の部分においてはブロック層６２等の導電型がｐ型に
変換されて通電可能にされているが、上部電極３８の直
下の部分においてはｐ−ｎ接合面が残されて通電不能と
されているため、ブロック層６２内に電流狭窄部４８が
設けられて電流狭窄構造が得られるのである。

【０００５】上記Zn等の拡散は、一般に、コンタクト層
３４の上面側から均一に拡散させる全面拡散で行われる
ことから、光取出面の表面からの拡散深さは略均一とな
るが、この際、ＬＥＤ６６の光取出面側の上端面からの
拡散深さを上記のように制御するために、前記円形の凹
部６８が形成されているのである。なお、以下、明細書
中において、単に「ドーピング深さ」或いは「拡散深
さ」というときは、ＬＥＤ６６等の光取出面側の上端面
からの深さをいい、光取出面に凹部６８等が設けられて
いる場合における「光取出面の表面からのドーピング或
いは拡散深さ」と区別する。

【０００６】ところで、上記従来の点光源ＬＥＤ６６で
は、図９に示すように、光取出面に設けられている上部
電極３８から離隔するほど取り出される光強度が低くな
り、光強度分布が凹状を示すという問題があった。その
ため、例えば、点光源ＬＥＤ６６がオートフォーカスカ
メラの測距センサ等の光源として用いられた場合、発光
源が等価的に複数となり、距離測定誤差の原因となると
いう問題がある。

【０００７】すなわち、通電可能とされた範囲内におい
ては、電気抵抗値が厚さ方向（すなわち、基板１２から
光取出面に向かう方向）に垂直な断面内において略均一
である。このため、下部電極３６および上部電極３８の
間に電圧が印加されると、最短経路となる上部電極３８
の近傍すなわち電流狭窄部４８の外周部に「通電可能領
域のうちで最も電流が集中させられる電流集中部」が生
じ、電流密度に凹状の分布が生じることとなる。面発光
型ＬＥＤにおいて活性層１８で生じる光の強度は、電流
密度の増大に応じて高くなることから、光強度分布が上
記のように凹状を成すのである。

【０００８】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、光取出部から取り出され
る光の強度分布が略均一な面発光型点光源ＬＥＤを提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、基板上に発光層を含
む半導体層が積層され、且つ、光取出面となるその半導
体層の上面側からその半導体層の極性および電気抵抗値
を制御する不純物がドーピングされると共に、その基板
の裏面およびその光取出面に下部電極および上部電極が
それぞれ備えられ、それら下部電極および上部電極間に
通電することにより前記発光層で発生した光を、その光
取出面の中央部に設けられた光取出部から取り出す形式
の面発光型点光源発光ダイオードであって、前記不純物
のドーピング深さが、前記光取出部の中央部において周
縁部よりも深くされることにより、その光取出部の外周
縁よりも内側位置に通電可能領域のうちで最も電流が集
中させられる電流集中部が位置させられていることにあ
る。

【００１０】

【作用および発明の効果】このようにすれば、不純物の
ドーピング深さが光取出部の中央部において周縁部より
も深くされることにより、その光取出部の外周縁よりも
内側位置に、通電可能領域のうちで最も電流が集中させ
られる電流集中部が形成される。そのため、光取出部の
大きさを従来と同等にした場合には、電流集中部が従来
よりも内側に位置させられることにより、従来よりも中
央位置における光強度が高くなる。したがって、光取出
部から取り出される光の強度分布が略均一な面発光型点
光源ＬＥＤが得られるのである。

【００１１】ここで、好適には、前記発光層と前記光取
出面との間に、厚さ方向に垂直な断面における通電可能
領域の面積が前記光取出部の面積と同様とされた電流狭
窄部が設けられている。このようにすれば、電流集中部
の外周側位置においても通電可能とされているため、発
光層のうち、その電流集中部よりも外周側に位置する部
分にも通電され、光取出部の直下の全体が発光させられ
る。このとき、電流集中部が光取出部の内側位置に設け
られていることから、その外周側位置における光強度は
従来よりも低くなり、電流集中部と略同様とされる。し
たがって、光取出部における光強度が一層均一とされた
点光源ＬＥＤが得られることとなる。

【００１２】また、好適には、前記光取出面に前記ドー
ピング深さの分布に対応した形状の凹部が設けられてい
る。このようにすれば、光取出面が凹状に形成されるこ
とにより、光取出面の表面からの不純物のドーピング深
さは、光取出面の全面に亘って略等しくなる。そのた
め、拡散法としては比較的簡単な全面拡散法で光取出面
側から不純物を拡散させることにより、点光源ＬＥＤの
光取出面側の上端面からの不純物の拡散深さは、凹部が
設けられている部分では深く、その他の部分では浅くさ
れ、ドーピング深さの分布を容易に形成することができ
る。

【００１３】因みに、不純物のドーピング深さを部分的
に異なるものとするために、例えばイオン注入法や、全
面拡散法において拡散深さを特に深くしたい部分のみに
不純物を載置して部分拡散させる工程を設ける方法等に
よることも可能であるが、これらの方法では拡散深さの
制御が難しく、光取出部内において均一な光強度分布を
得るには高度の技術を要する。上記のようにすれば、比
較的容易に拡散深さを制御できるのである。

【００１４】また、好適には、前記光取出部は、その全
体に所定の深さの第１凹部が形成されると共に、その第
１凹部の底面中央部の一部に第２凹部が形成され、不純
物のドーピング深さは、上部電極の直下から中央部に向
かうに従って深くされる。このようにすれば、ドーピン
グ深さは、中央部に向かうに従って深くされる傾斜構造
とされているため、第２凹部の外周面に電流集中部が形
成されると共に、中央部の光強度が一層高くされて一層
均一な光強度分布を得ることができる。しかも、上記の
ように第１凹部および第２凹部が形成された二段構造と
すれば、不純物をドーピングするに際して、比較的簡単
な全面拡散法によって光取出面側から拡散させることに
より、ドーピング深さを中央部に向かうに従って次第に
深くすることができるのである。

【００１５】また、好適には、前記点光源ＬＥＤは、
(a) 基板上に発光層を含む半導体層を積層して半導体ウ
ェハを形成する積層工程と、(b) その半導体ウェハの光
取出面となる上面から、光取出部となる部分の中央部の
一部を部分的にエッチング処理して除去することによ
り、凹部を形成する凹部形成工程と、(c) 半導体ウェハ
の上面から不純物を拡散する拡散工程とを、含む工程に
より製造される。このようにすれば、凹部形成工程にお
いて、光取出部の中央部の一部に凹部が形成されるた
め、拡散工程においてこの半導体ウェハの上面から不純
物を拡散させることにより、ドーピング深さが光取出部
の中央部において深くされる。したがって、電流集中部
が光取出部の内側位置に位置させられた点光源ＬＥＤが
容易に得られるのである。

【００１６】また、好適には、前記点光源ＬＥＤは、
(a) 基板上に発光層を含む半導体層を、その発光層の上
側の中間部の少なくとも２箇所にエッチング制御層が含
まれるように積層して半導体ウェハを形成する積層工程
と、(b) その半導体ウェハの上側に位置するエッチング
制御層の上面まで、光取出部となる部分の中央部の一部
を部分的にエッチング処理して除去する第１除去工程
と、(c) その上側に位置するエッチング制御層の、その
第１除去工程において露出させられた一部をエッチング
処理して除去する第２除去工程と、(d) 光取出部となる
部分を、半導体ウェハの上面側露出面から厚さ方向の上
側に位置するエッチング制御層の表面までの範囲でエッ
チング処理して除去することにより、光取出部と同様な
大きさの第１凹部を形成すると共に、その第１凹部の底
面の上記第２除去工程でエッチング制御層が除去された
一部に第２凹部を形成する第３除去工程と、(e) 半導体
ウェハの上面から不純物を拡散する拡散工程とを、含む
工程により製造される。

【００１７】このようにすれば、第１除去工程および第
２除去工程において、半導体ウェハ内に複数設けられた
エッチング制御層のうちの一つが部分的に除去されるた
め、第３除去工程においては、そのエッチング制御層が
除去された部分が他の部分より深い位置まで除去され
て、前記の第１凹部および第２凹部が形成される。その
ため、拡散工程においてこの半導体ウェハの上面から不
純物を拡散させることにより、ドーピング深さが中央部
に向かうに従って深くされる傾斜構造を備えると共に、
電流集中部が光取出部の内側位置に位置させられた点光
源ＬＥＤが容易に得られるのである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。なお、以下の説明において、各部の大きさは必
ずしも正確な比率で示されていない。

【００１９】図１は、本発明の一実施例である面発光型
点光源発光ダイオード（以下、単にＬＥＤという）１０
の構成を示す図である。このＬＥＤ１０は、例えば有機
金属気相成長（ MOCVD：Metalorganic Chemical Vapor
Deposition）法等によって、基板１２上に順次結晶成長
させられた反射層１４、第１クラッド層１６、活性層１
８、第２クラッド層２０、狭窄電流通電層２２、第２ブ
ロック層２４、第２エッチング制御層２６、第１ブロッ
ク層２８、第１エッチング制御層３０、キャップ層３
２、およびコンタクト層３４と、基板１２の下面および
コンタクト層３４の上面にそれぞれ蒸着された下部電極
３６および上部電極３８から構成されている。なお、本
実施例においては、上記活性層１８が発光層に、第１ク
ラッド層１６，および第２クラッド層２０乃至コンタク
ト層３４が半導体層にそれぞれ相当し、コンタクト層３
４の表面が光取出面に相当する。

【００２０】上記基板１２は、例えば 350μm 程度の厚
さのn-GaAs単結晶から成る化合物半導体である。また、
反射層１４は、例えば厚さ74nm程度のn-AlAs単結晶から
成る化合物半導体と、厚さ63nm程度のn-Al_0.2Ga_0.8As単
結晶から成る化合物半導体とが、前者が基板１２側とな
るように交互に例えば３０組積層されて成る所謂分布反
射型半導体多層膜反射層（ＤＢＲ）である。上記の両半
導体層の厚さは、活性層１８で発生して基板１２側に向
かう光が、光取出面側に向かって反射されて効率的に光
が取り出されるように設定されている。

【００２１】また、第１クラッド層１６は、例えば 2μ
m 程度の厚さのn-Al_0.45Ga_0.55As単結晶から成る化合物
半導体、活性層１８は、例えば 0.1μm 程度の厚さのp-
GaAs単結晶から成る化合物半導体、第２クラッド層２０
は、例えば 0.5μm 程度の厚さのp-Al_0.45Ga_0.55As単結
晶から成る化合物半導体、狭窄電流通電層２２は、例え
ば 2μm 程度の厚さのp-Al_0.1Ga_0.9As単結晶から成る化
合物半導体、第２ブロック層２４は、例えば 0.5μm 程
度の厚さのn-Al_0.1Ga_0.9As単結晶から成る化合物半導
体、第２エッチング制御層２６は、例えば 0.2μm 程度
の厚さのn-Al_0.45Ga_0.55As単結晶から成る化合物半導
体、第１ブロック層２８は、例えば 0.5μm程度の厚さ
のn-Al_0.1Ga_0.9As単結晶から成る化合物半導体、第１エ
ッチング制御層３０は、例えば 0.2μm 程度の厚さのn-
Al_0.45Ga_0.55As単結晶から成る化合物半導体である。

【００２２】また、キャップ層３２は、例えば 1.5μm
程度の厚さのn-Al_0.1Ga_0.9As単結晶から成る化合部半導
体、コンタクト層３４は、例えば 0.1μm 程度の厚さの
n-GaAs単結晶から成る化合物半導体である。また、下部
電極３６は例えば基板１２の下面全面にその基板１２側
から順にAu−Ge合金、NiおよびAuが積層形成されたもの
である。また、上部電極３８は、図２に示されるよう
に、例えば中央部の直径50μm 程度の円形の光取出部４
０を除く全面に、コンタクト層３４側から順にAu−Zn合
金およびAuが積層形成されたものであり、下部電極３６
および上部電極３８は何れもオーミック電極である。

【００２３】上記ＬＥＤ１０の光取出面（コンタクト層
３４側の面）には、コンタクト層３４およびキャップ層
３２が上記光取出部４０の全面（すなわち上部電極３８
の内側全面）において除去されることにより、第１凹部
４２が形成されており、更に、その第１凹部４２の底面
中央には、第１エッチング制御層３０および第１ブロッ
ク層２８が直径30μm 程度の大きさで除去されることに
より、第２凹部４４が形成されている。

【００２４】そして、図１において斜線で示される領域
（すなわち、コンタクト層３４の表面から狭窄電流通電
層２２の厚み方向中間部までの範囲で、コンタクト層３
４全体、およびキャップ層３２乃至第２ブロック層２４
の中央部側の一部）にはｐ型のドーパントである不純
物、例えばZnが、その拡散深さが中央部に向かうに従っ
て深くなるように拡散させられてドーピング領域４６が
形成されている。このドーピング領域４６においては、
狭窄電流通電層２２の不純物のドーピング濃度が高くさ
れて導電性が高められると共に、コンタクト層３４乃至
第２ブロック層２４の導電型が反転されてｐ型半導体、
すなわち第２クラッド層２０および狭窄電流通電層２２
と同じ導電型にされている。これにより、ＬＥＤ１０に
は、狭窄電流通電層２２と第２ブロック層２４との間に
おける通電可能領域が、両層２２，２４の境界部におけ
るドーピング領域４６内すなわち電流狭窄部４８のみと
された電流狭窄構造が形成されている。

【００２５】以上のように構成されたＬＥＤ１０は、下
部電極３６および上部電極３８間に所定の動作電圧が印
加されることにより、活性層１８を通る経路で両電極３
６，３８間に通電される。このとき、ＬＥＤ１０には上
述のように電流狭窄構造が形成されているため、専ら活
性層１８の上記電流狭窄部４８の直下に位置する部分の
みで光が発生し、光取出部４０から取出される。上記電
流狭窄部４８は、光取出部４０の大きさすなわち第１凹
部４２の大きさと同様とされているため、活性層１８で
発生した光は、上部電極３８に遮蔽されることなく効率
的に取り出されて高い発光効率が得られることとなる。

【００２６】図３は、上記のようにＬＥＤ１０に電圧を
印加した場合に取出される光の強度分布を図２のIII −
III 断面について示す図である。上述のように光は光取
出部４０のみから取出されるが、光強度分布は図に示さ
れるようにその光取出部４０内の全面で略均一となる。
なお、図において、光強度分布に形成されている２つの
微小な突部は、通電可能領域のうち第２凹部４４の内周
壁の直下に位置して最も電流が集中させられる電流集中
部４９に対応するものである。狭窄電流通電層２２はｐ
型半導体であるため、層内のドーピング領域４６の大き
さに拘らずその全体が通電可能領域であるが、ドーピン
グ領域４６内においては、不純物のドーピング濃度が高
くされることにより電気抵抗値が低くされて導電性が高
められている。そのため、その導電性が高められている
部分のうち、上部電極３８と下部電極３６とを結ぶ最短
経路となるドーピング領域４６の外周部に、最も電流が
集中させられる電流集中部４９が円環状に形成され、僅
かに光強度が高くされるのである。但し、上記突部は小
さなものであり、光強度分布の不均一性は僅かであるた
め、発光特性上は特に問題とならない。

【００２７】ここで、本実施例によれば、ＬＥＤ１０
は、不純物（Zn）のドーピング深さが光取出部４０の中
央部（すなわち、第２凹部４４の直下）において周縁部
よりも深くされることにより、その光取出部４０の外周
縁よりも内側位置に電流集中部４９が位置させられる。
活性層１８は、電流狭窄部４８内すなわち第１凹部４２
（光取出部４０）の直下のみに通電されて発光させられ
るが、光取出部４０の内側位置に電流集中部４９が形成
されていることから、図８に示される従来のＬＥＤ６６
と同様な大きさの光取出部４０とした場合には、電流集
中部４９が光取出部４０の中央に近づく（具体的には、
中心からの距離が従来の50μm に対し、30μm と小さく
なる）こととなり、その中央部における光強度が高くさ
れる。したがって、光取出部４０における光強度が略均
一となるのである。

【００２８】しかも、電流狭窄部４８は光取出部４０の
大きさと同様とされているため、電流集中部４９の外周
側位置も通電可能とされて、活性層１８のその下側に位
置する部分も通電させられる。したがって、電流集中部
４９の外周側からも発光させられて、従来のＬＥＤ６６
と同様光取出部４０の直下の全体が発光させられる。こ
の場合において、電流集中部４９が内側位置に位置させ
られていることから、その外周側の位置における光強度
は従来よりも低くなり、電流集中部４９と略同様とされ
る。したがって、光取出部４０における光強度が一層均
一とされて、前記図３に示される光強度分布が得られる
のである。

【００２９】更に、ＬＥＤ１０は、不純物のドーピング
深さが中央部に向かうに従って深くされる傾斜構造とさ
れ、且つ、狭窄電流通電層２２内でも第１凹部４２の内
周壁の直下から第２凹部４４の内周壁の直下に向かうに
従ってドーピング深さが深くされる傾斜構造とされてい
るため、その中央部の電流密度が周縁部（第２凹部４４
よりも外周側）よりも高くされて、その中央部における
光強度が一層高くされ、図３に示されるように一層均一
な光強度分布が得られる。

【００３０】ところで、上記のＬＥＤ１０は、例えば図
４(a) 〜(f) に示す工程に従って製造される。先ず、例
えば MOCVD法等によって、基板１２上にＤＢＲ層１４乃
至コンタクト層３４を順次結晶成長させて、図４(a) に
示す半導体ウェハ５０を作製し、コンタクト層３４の上
面中央の第２凹部４４と同様な大きさの円形部を除いく
他の部分に、所定の厚さのレジスト膜５２を形成する。
これを例えばアンモニア・過酸化水素混合液でエッチン
グすることにより、図４(b) に示すように、コンタクト
層３４，キャップ層３２の中央部が第２凹部４４と同様
な大きさで選択的に除去される。このとき、上記のアン
モニア・過酸化水素混合液は、Alの混晶比が小さいAlGa
Asを除去するものであるため、Alの混晶比が0.45と大き
い第１エッチング制御層３０は殆ど除去されないのであ
る。

【００３１】この後、更に、硫酸系エッチャントでエッ
チングを行うことにより、図４(c)に示すように、第２
凹部４４の大きさで第１エッチング制御層３０が除去さ
れる。なお、このとき第１ブロック層２８の上記第１エ
ッチング制御層３０が除去された部分の表面も多少除去
されるが、第１ブロック層２８のこの部分は後述の図４
(e) の工程において除去されるものであるため、問題は
生じない。本実施例においては、図４(a) に示される半
導体ウェハ５０を積層形成する工程が積層工程に、図４
(a) に示されるレジスト膜５２の形成乃至図４(b) に示
される工程が第１除去工程に、図４(c) に示される工程
が第２除去工程にそれぞれ対応する。

【００３２】次いで、上記レジスト膜５２を除去した
後、更に、図４(d) に示すようにコンタクト層３４の上
面中央の第１凹部４２と同様な大きさの円形部を除く他
の部分に、所定の厚さでレジスト膜５４を形成する。こ
れを再びアンモニア・過酸化水素混合液でエッチングす
ると、図４(e) に示すように、レジスト膜５４が形成さ
れていない部分がエッチング除去されるが、上記図４
(c) の工程で第１エッチング制御層３０が除去された中
央部は第１ブロック層２８が除去され、その他の部分は
コンタクト層３４およびキャップ層３２のみが除去され
る。これにより、第１凹部４２および第２凹部４４が形
成される。本実施例においては、上記図４(d) ，(e) に
示される工程が、第３除去工程に対応し、第１除去工程
乃至第３除去工程が凹部形成工程に対応する。

【００３３】そして、レジスト膜５４を除去して、例え
ば拡散ソースであるZnAs₂と共に石英管内に真空封入
し、例えば 590℃で16時間加熱処理すること（すなわち
封管法）により、拡散ソース中のZnが図４(f) に示すよ
うに、露出させられている上面から略等しい深さまで拡
散させられる。この後、下部電極３６および上部電極３
８を設けることにより、図１に示されるＬＥＤ１０が得
られる。本実施例においては、上記図４(f) に示される
工程が拡散工程に対応する。なお、通常の製造工程にお
いては、１つの半導体ウェハ５０から多数のＬＥＤ１０
が作製されるが、図４(a) 〜(f) は便宜上１つのＬＥＤ
１０のみを示している。

【００３４】すなわち、本実施例によれば、積層工程に
おいて第２ブロック層２４乃至コンタクト層３４の間に
第２エッチング制御層２６および第１エッチング制御層
３０が介在させられた状態、すなわち、活性層（発光
層）１８の上側の中間部の２箇所にエッチング制御層が
含まれた状態で半導体ウェハ５０が積層形成され、第
１，第２除去工程と第３除去工程でのレジスト膜５２，
５４の大きさを異なるものとすることにより、第１凹部
４２および第２凹部４４が形成され、更に、上面側から
拡散処理を行うことにより、ＬＥＤ１０が製造される。
この場合において、上面側に互いに径の異なる第１凹部
４２および第２凹部４４が設けられていることにより、
比較的処理の簡単な上述のような全面拡散法で、ドーピ
ング深さが中央部に向かうに従って深くされる傾斜構造
が得られるのである。

【００３５】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の実施例において前述の実施例と共通する部分
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００３６】図５に示すＬＥＤ５８は、光取出部４０の
全面に亘る第１凹部４２が形成されず、第２凹部４４と
同様な直径30μm 程度の大きさの凹部６０がコンタクト
層３４およびキャップ層３２に形成されたものである。
なお、光取出部４０の大きさすなわち上部電極３８の内
周側の面積は、前記ＬＥＤ１０の場合と略同様である。
また、本実施例においては、第２ブロック層２４乃至第
１ブロック層２８に代えて、例えば 2μm 程度の厚さの
n-Al_0.1Ga_0.9As化合物半導体から成るブロック層６２が
設けられ、活性層１８の上側には、キャップ層３２とブ
ロック層６２との間に、前述の第１エッチング制御層３
０等と同様なエッチング制御層６４が１層だけ設けられ
ている。

【００３７】上記ＬＥＤ５８も、前述のＬＥＤ１０と同
様に、光取出面４０側から不純物（Zn等）が拡散させら
れてドーピング領域４６が形成され、コンタクト層３４
乃至ブロック層６２の導電型が変換されることにより、
上部電極３８および下部電極３６間が通電可能とされて
いる。但し、本実施例においては、コンタクト層３４の
表面からブロック層６２の中間部までは全体に不純物が
ドーピングされているが、ブロック層６２の狭窄電流通
電層２２側の一部は光取出面４０の直下すなわち凹部６
０の直下のみに不純物がドーピングされている。これに
より、ブロック層６２のその一部においては、凹部６０
の直下の部分のみが通電可能とされて、電流狭窄部４８
が形成されている。なお、ＬＥＤ５８においては、図か
ら明らかなように、狭窄電流通電層２２におけるドーピ
ング領域４６の直径が電流狭窄部４８の直径と同様とさ
れているため、上部電極３８および下部電極３６間に通
電された場合の電流の最短経路は電流狭窄部４８の外周
部を通ることとなり、その外周部に電流集中部４９が形
成される。

【００３８】このＬＥＤ５８においても、前述のＬＥＤ
１０程均一ではないが、図６に示すように、図８に示す
従来のＬＥＤ６６の場合に比較して均一な光強度分布が
得られる。すなわち、ＬＥＤ５８においても、不純物
（Zn）のドーピング深さが光取出部４０の中央部（すな
わち凹部６０の直下）において周縁部よりも深くされる
ことにより、その光取出部４０の外周縁よりも内側位置
に電流集中部４９が位置させられている。そのため、図
８に示される従来のＬＥＤ６６と同様な大きさの光取出
部４０とした場合には、ＬＥＤ１０と同様に電流集中部
４９が光取出部４０の中央に近づく（具体的には、中心
からの距離が従来の50μm に対し、30μmと小さくな
る）こととなり、その中央部における光強度が高くされ
る。したがって、光取出部４０における光強度が略均一
となるのである。

【００３９】このとき、電流狭窄部４８の外周側すなわ
ち凹部６０の外周側の位置の直下の活性層１８は通電さ
れず発光させられないため、その外周側の位置において
は高い光強度が得られないが、電流集中部４９の直下付
近で発生させられた光は、ＬＥＤ５８内で反射・散乱等
されることによって凹部６０の外周側からも取り出され
ることとなる。そのため、凹部６０の外周側においても
比較的高い光強度が得られて、前記図６に示されるよう
に略均一な光強度が得られるのである。

【００４０】なお、上記のＬＥＤ５８は、前述の図４
(a) 〜(f) に示す製造工程において、図４(a) ，(b) の
第１エッチング工程の後に、最上部のコンタクト層３４
の上部電極３８が設けられる部分にレジスト膜を形成
し、GaAs層のみを除去するエッチング液を用いてエッチ
ング処理するコンタクト層除去工程を設けることによっ
て、そのコンタクト層３４のうち光取出部４０に位置す
る部分のみを除去し、その後、図４(f) に示す拡散工程
を行うことにより作製される。すなわち、本実施例にお
いては、第１エッチング工程および上記コンタクト層除
去工程が凹部形成工程に対応する。なお、コンタクト層
除去工程は必ずしも設けられなくとも良い。その場合
は、コンタクト層３４は、キャップ層３２の全面を覆っ
た状態で残される。

【００４１】図７は、ＬＥＤ１０の上部電極３８の形状
の他の例を示す平面図であって、図２に対応する図であ
る。本実施例においては、上部電極３８の内周側の形状
すなわち光取出部４０の形状は、４隅が丸くされた矩形
状にされている。このようにしても、その光取出部４０
から取り出される光強度は、その全面に亘って略均一と
することができる。すなわち、前述のＬＥＤ１０および
ＬＥＤ５８においては、上部電極３８の内周側の形状が
円形とされることにより、円形の光取出部４０が設けら
れていたが、その形状は、ＬＥＤ１０の構造等に応じ
て、光取出部４０から取り出される光強度が可及的に均
一になるように適宜定めることができるのである。

【００４２】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。

【００４３】例えば、前述の実施例においては、光取出
部４０に二段構造の凹部４２，４４或いは単段構造の凹
部６０が設けられていたが、必要に応じて更に多段構造
の凹部が設けられていても良い。

【００４４】また、凹部４２，４４，６０等は必ずしも
設けられなくとも良い。少なくとも、光取出部４０の内
側位置において不純物のドーピング深さが深くされるこ
とにより、電流集中部４９が光取出部４０の内側位置に
位置させられていれば、本発明の効果が得られるのであ
り、凹部４２等が設けられているのは、そのような構造
を形成するためのものに過ぎない。したがって、凹部４
２等が設けられず、他の方法によって光取出部４０の内
側位置において不純物のドーピング深さが深くされても
良いのである。

【００４５】また、電流集中部４９の位置は、ＬＥＤ１
０，５８等において光取出部４０内の光強度分布が可及
的に均一となるように適宜設定される。すなわち、前述
の実施例においては、光取出部４０の直径が50μm 、電
流集中部４９の直径（すなわち、第２凹部４４或いは凹
部６０の直径）が30μm とされ、電流集中部４９の直径
が光取出部４０の直径の60％程度とされることにより、
略均一な光強度分布が得られたが、この比率は適宜変更
されるのである。

【００４６】また、実施例においては、AlGaAs／GaAsダ
ブルヘテロ構造のＬＥＤ１０，５８について説明した
が、例えば、AlGaInP ／GaInP ダブルヘテロ構造のＬＥ
Ｄや、GaP ，InP 等から成るダブルヘテロ構造のＬＥ
Ｄ、単なるｐｎ接合から成るＬＥＤにも本発明は適用さ
れ得る。また、これらの半導体の混晶比は適宜設定され
るものである。また、基板１２やその他の各半導体層の
組成も適宜変更され得る。

【００４７】また、拡散させられる不純物（ドーパン
ト）の種類は、実施例で示したZnの他にも、ＬＥＤ１０
等を構成する半導体の種類等に応じて適宜変更される。

【００４８】また、実施例においては、基板１２側にｎ
型半導体が、第２クラッド２０等にｐ型半導体が用いら
れ、上部電極３８から下部電極３６に向かって動作電流
が流れるように構成されていたが、導電型を反対にして
動作電流の流れる方向を反対にしても良い。なお、この
場合は、拡散される不純物としては反対にｎ型のドーパ
ントが用いられる。

【００４９】また、実施例においては、基板１２と第１
クラッド層１６との間にＤＢＲから成る反射層１４が備
えられていたが、単層から成る反射層が備えられても良
く、また、反射層１４が備えられていなくとも良い。

【００５０】また、実施例においては、第１ブロック層
２８，第２ブロック層２４，ブロック層６２等が設けら
れると共に、それらに部分的に不純物が拡散されること
により電流狭窄構造が形成されていたが、不純物の拡散
深さの違いによっても電流密度の分布が形成され、拡散
深さの深い所の電流密度が高くなって、拡散部の周縁部
において電流集中部４９が形成されるため、そのような
電流集中の程度で十分であれば、上記ブロック層２８，
２４，６２等は必ずしも設けられなくとも良い。すなわ
ち、ｎ型半導体，ｐ型半導体，ｎ型半導体が順次積層さ
れることにより形成される電流ブロック構造は必ずしも
なくとも良いのである。

【００５１】また、狭窄電流通電層２２は、簡単な全面
拡散法で、不純物のドーピング深さが、実施例に示すよ
うに、ＬＥＤ１０，５８の第２ブロック層２４或いはブ
ロック層６２とその狭窄電流通電層２２との接合面（ｐ
−ｎ接合面）におけるドーピング領域がその面内の中央
部のみとなって、その接合面に電流狭窄構造が形成され
る深さとされた場合に、同時にその接合面の下側のｐ型
半導体（すなわち狭窄電流通電層２２）の電流狭窄部４
８に続く一部にも不純物がドーピングされることによ
り、その導電性が高められた領域を形成するためのもの
である。すなわち、全面拡散法で不純物のドーピング深
さを活性層１８と第２ブロック層２４或いはブロック層
６２との間の狭窄電流通電層２２内に留めるために、そ
の狭窄電流通電層２２の厚みが比較的厚く定められてい
るのである。

【００５２】特に、ＬＥＤ１０においては、実施例で示
したように、上記ｐ型半導体から成る領域に中央部程深
くなるドーピング傾斜構造が含まれるようにするために
は、狭窄電流通電層２２の厚みが、少なくともエッチン
グ処理で形成される第２凹部４４の深さより厚くされる
必要があり、この第２凹部４４の深さにより電流狭窄通
電層２２の厚みの最低値が決定される。更に、その第２
凹部４４の深さよりもその厚みが十分に厚くされていれ
ば、上記ｐ型半導体から成る領域に導電性が高められた
領域或いは傾斜構造を設けるための拡散深さの制御が容
易となり、一層好適である。但し、狭窄電流通電層２２
を設ける代わりに、第２クラッド層２０を十分に厚く形
成し、その第２クラッド層２０内に導電性が高められた
領域を形成しても差し支えない。すなわち、第２クラッ
ド層２０とブロック層２４，６２との間に、第２クラッ
ド層２０と異なる材料から成る層が設けられていなくと
も良い。また、ドーピング深さの制御を高い精度で行い
得るならば、狭窄電流通電層２２は設けられていなくと
も差し支えない。

【００５３】また、光取出部４０の形状は、実施例で示
した円形や４隅が丸くされた矩形状に限られず、適宜変
更される。例えば、角部を有する矩形状、楕円、その他
の多角形等とされていても、その内周側に電流集中部が
設けられていれば良い。

【００５４】その他、一々例示はしないが、本発明はそ
の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＬＥＤの構成を示す図であ
る。

【図２】図１のＬＥＤの平面図である。

【図３】図１のＬＥＤの光強度分布を示す図である。

【図４】(a) 〜(f) は図１のＬＥＤの製造方法を説明す
る図である。

【図５】本発明の他の実施例のＬＥＤの構成を示す図で
ある。

【図６】図５のＬＥＤの光強度分布を示す図である。

【図７】本発明の更に他の実施例を示す図であり、図２
に対応する図である。

【図８】従来のＬＥＤの構成を示す図である。

【図９】図８のＬＥＤの光強度分布を示す図である。

【符号の説明】

１０：ＬＥＤ（面発光型点光源発光ダイオード）１２：基板｛１４：反射層，１６：第１クラッド層，２０：第２ク
ラッド層，２２：狭窄電流通電層，２４：第２ブロック
層，２６：第２エッチング制御層，２８：第１ブロック
層，３０：第１エッチング制御層，３２：キャップ層，
３４：コンタクト層｝（半導体層）１８：活性層（発光層）４０：光取出部４６：ドーピング領域４８：電流狭窄部４９：電流集中部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に発光層を含む半導体層が積層さ
れ、且つ、光取出面である該半導体層の上面側から該半
導体層の極性および電気抵抗値を制御する不純物がドー
ピングされると共に、該基板の裏面および該光取出面に
下部電極および上部電極がそれぞれ備えられ、該下部電
極および該上部電極間に通電することにより前記発光層
で発生した光を、該光取出面の中央部に設けられた光取
出部から取り出す形式の面発光型点光源発光ダイオード
であって、前記不純物のドーピング深さが、前記光取出部の中央部
において周縁部よりも深くされることにより、該光取出
部の外周縁よりも内側位置に通電可能領域のうちで最も
電流が集中させられる電流集中部が位置させられている
ことを特徴とする面発光型点光源発光ダイオード。
【請求項２】前記発光層と前記光取出面との間に、厚
さ方向に垂直な断面における通電可能領域の面積が前記
光取出部の面積と同様とされた電流狭窄部が設けられて
いるものである請求項１の面発光型点光源発光ダイオー
ド。
【請求項３】前記光取出面に前記ドーピング深さの分
布に対応した形状の凹部が設けられているものである請
求項１の面発光型点光源発光ダイオード。