TWI843834B

TWI843834B - 紅外線ｌｅｄ元件

Info

Publication number: TWI843834B
Application number: TW109110551A
Authority: TW
Inventors: 飯和幸; 喜根井聡文; 中村薫; 杉山徹; 二
Original assignee: 日商牛尾電機股份有限公司
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2024-06-01
Also published as: TW202107733A; JP2020167373A; CN113646907A

Abstract

實現一種發光波長超過1000nm，比以往更提升光的取出效率之紅外線LED元件。本發明的紅外線LED元件係具有：基板，其係含InP而成，顯示第一導電型的摻雜劑濃度為未滿3×10¹⁸ /cm³ ；第一半導體層，其係被形成於前述基板的上層，顯示前述第一導電型；活性層，其係被形成於前述第一半導體層的上層；及第二半導體層，其係被形成於前述活性層的上層，顯示與前述第一導電型不同的第二導電型；顯示主要的發光波長為1000nm以上，未滿1800nm。

Description

紅外線ＬＥＤ元件

本發明是有關紅外線LED元件，特別是關於發光波長為1000nm以上的紅外線LED元件。

以往，作為將1000nm以上的紅外線區域設為發光波長的發光元件，是作為通訊･計測用的雷射元件的開發廣泛進展。另一方面，有關如此的波長域的LED元件是至今不太有用途，比起雷射元件是開發未進展。

例如，在下述專利文獻1中揭示若為GaAs系的發光元件，則可產生0.7~0.8μm(700~800nm)的波長的光，但為了產生更長波長的1.3μm(1300nm)程度的光，需要InP系的發光元件。特別是根據專利文獻1，揭示以p型的InP基板作為成長基板，使晶格匹配成InP結晶的p型包覆層、活性層、n型包覆層依次磊晶成長之後，形成電極。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開平4-282875號公報

(發明所欲解決的課題)

如上述般，有關發光波長超過1000nm的LED元件是至今不太有產業用的用途，開發未進展。對於此，近年來，有關如此的波長帶的LED元件也顯示來自市場的要求高漲，被要求更光強度高的LED元件。

本發明是有鑑於上述的課題，提供一種發光波長超過1000nm的紅外線LED元件，以使光的取出效率比以往更提升為目的。 (用以解決課題的手段)

作為發光波長超過1000nm的發光元件，有史以來如上述般至今仍以雷射元件的開發為主進展。雷射元件的情況，在光被封入於離開配置有基板的區域的位置之狀態下傳播，藉由振盪，光(雷射光)會被取出於外部。亦即，即使為端面發光型或面發光型(VCSEL型)，也不會有在活性層產生的光通過基板而被取出至外部的情形。因此，在使光的取出效率提升時，需要著眼於光在基板被吸收的課題。

又，作為比1000nm更短的波長帶的LED元件，有針對GaAs系的LED元件也進行開發的歷史。但，由於GaAs的帶隙能量為1.43eV，所以GaAs的吸收端的波長是約870nm。因此，對於紅色光等的可視光，GaAs基板本身原本就不透明。因此，在GaAs系的LED元件中也不被設想使通過基板來取出光。

由不意識基板內的光的吸收的課題，使發光效率提升的觀點，至今有為了提高在活性層內的發光強度，而注入大的電流的手法被檢討。例如，在使用上述的InP基板的半導體雷射的領域中，也進行藉由提高InP的摻雜劑濃度來使基板的電阻率降低，而提高可對於活性層注入的電流密度。

若鑑於至今對於半導體雷射進行而來的開發，則對於InP系的LED元件也可思考為了通過InP基板來對於活性層供給大的電流，而以高濃度來對於InP基板注入摻雜劑。另外，由於InP的帶隙能量為1.35eV，所以InP是對於比950nm更長波長的光是充分地透明，因此可思考即使假設通過基板來取出光，也不產生InP基板內的光的吸收的課題。

但，根據本發明者們的深入研究，可確認若提高InP基板的摻雜劑濃度，則被取出的光的量會降低。關於此理由，本發明者們推測藉由提高InP基板的摻雜劑濃度，在發光波長區域的自由載流子的光吸收量會增加，此結果，InP基板內的光的吸收量會增加。

可是，利用基板母結晶(在此所謂的InP)的帶端吸收之吸收係數是10⁴ /cm以上非常大，相對的，自由載流子的吸收係數是10/cm程度小。因此，若鑑於一般的LED元件的大小為數百μm~數mm程度小型，則只要是上述般的自由載流子的吸收係數程度，便被認為對於LED元件的光輸出的影響是幾乎無。

但，InP的折射率是3.0以上，顯示極大的值，因此在InP基板與空氣(大氣)之間是存在大的折射率差。所以，在通過InP基板來取出至外部之前，光的多數會反射。亦即，在活性層內產生的光被1次取出至LED元件的外部的機率是至多數%，90%以上的光是1次以上回到LED元件的內部。

因此，在活性層內產生的光是在LED元件內重複複數次反射之後，被取出至LED元件的外部。換言之，在活性層內產生的光是至被取出至LED元件的外部為止，導波LED元件的大小的數倍~數十倍程度的長度。因此，在使用InP基板的LED元件中，如上述般，即使自由載流子的吸收係數為10/cm，低的值，在基板內導波複數次之下被吸收的光量是成為不能無視的大小，此結果，推測被取出至外部的光的量會降低。

有鑑於上述的本發明者們的新穎的見解，本發明為一種紅外線LED元件，其特徵係具有：基板，其係含InP而成，顯示第一導電型的摻雜劑濃度為未滿3×10¹⁸ /cm³ ；第一半導體層，其係被形成於前述基板的上層，顯示前述第一導電型；活性層，其係被形成於前述第一半導體層的上層；及第二半導體層，其係被形成於前述活性層的上層，顯示與前述第一導電型不同的第二導電型；顯示主要的發光波長為1000nm以上，未滿1800nm。

若根據上述的構成，則藉由將由InP所成的基板的摻雜劑濃度設為未滿3×10¹⁸ /cm³ 的意圖性地稍微低的值，可使光取出效率提升。如上述般，在雷射元件或LED元件中，以使驅動電壓降低而使發光效率提升的目的，一般是提高基板的摻雜劑濃度。上述的構成是藉由採用與如此的以往的方法可謂相反的方法，提升光取出效率，顯示至今未知的驚人的效果。

另外，在使用最泛用的發出紫色光~綠色光的藍寶石基板的GaN系的LED時，由於藍寶石基板為絕緣性，因此為了提高電流的注入量而對基板進行摻雜的動機不存在。並且，在GaAs系的LED的情況，如上述般，在基板中原本光就被吸收，因此不會產生自由載流子的光吸收的課題。而且，在雷射元件的情況，如上述般沒有光通過基板而取出的情形，因此基板內的光吸收的課題不會表面化。

而且，在上述的專利文獻1中記載：在使用p型InP基板的LED元件中，若作為摻雜於InP基板的p型摻雜劑的Zn的濃度過高，則不貢獻於自由載流子的Zn會增加(亦即，活化率會降低)，不貢獻於此自由載流子的Zn會成為晶格間缺陷而吸收光。但，本發明的摻雜劑濃度是可抑制自由載流子的光吸收的範圍，未指產生不貢獻於自由載流子的摻雜劑之類的高濃度。此情形是在專利文獻1中，被記載成Zn的濃度為3×10¹⁸ /cm³ 以上，7×10¹⁸ /cm³ 以下，亦出現於比本發明的摻雜劑濃度更高的範圍內。

上述的本發明的紅外線LED元件是包含InP系的基板，對於顯示主要的發光波長為1000nm以上，未滿1800nm的LED元件的特有的課題，為可解決者。

前述紅外線LED元件具有：第一電極，其係被形成於前述基板的面之中，與形成有前述第一半導體層的側相反側的第一面的一部分區域；第二電極，其係被形成於前述第二半導體層的上層；及反射層，其係被形成於前述基板的前述第一面之中，未形成有前述第一電極的區域內，或從前述區域分離於對於前述基板離開的方向的位置，由對於在前述活性層產生的光之反射率比前述第一電極更高的材料所成，前述基板，係顯示前述第一導電型的摻雜劑濃度為1×10¹⁷ /cm³ 以上，未滿3×10¹⁸ /cm³ 。

若根據上述構成，則由於前述第一電極是被形成於前述基板的前述第一面的一部分區域，因此第一電極的形成面積少，可抑制行進於基板內的光之中，在第一電極被吸收的光的量。

進一步，若根據上述構成，則在前述基板的前述第一面之中，未形成有前述第一電極的區域內、或從前述區域分離於對於前述基板離開的方向的位置，形成有由對於在前述活性層產生的光之反射率比前述第一電極更高的材料所成的反射層。藉此，特別是在將基板的側面或第二電極側的面設為光取出面的紅外線LED元件中，即使在光行進於與取出面不同的方向的情況，也可使光回到基板內，因此取出效率的降低會被抑制。

另外，若太使基板的摻雜劑濃度降低，則伴隨電阻的增加之焦耳熱會上昇，有發光效率降低的情況。檢討的結果得知，上述構成的情況，藉由基板的摻雜劑濃度設為1×10¹⁷ /cm³ 以上，起因於如此的焦耳熱之發光效率的降低的課題不易發生。

另外，如後述般，將第一電極與第二電極的雙方配置於基板的第一面側而成的紅外線LED元件的情況，即使將基板的摻雜劑濃度設為未滿1×10¹⁷ /cm³ ，也未發現焦耳熱的問題，不易產生發光效率的降低的問題。

前述反射層是即使設為包含由Ag、Ag合金、Au及Al所成的群中含的1種以上的材料者也無妨。

在上述的紅外線LED元件中，即使將第一導電型設為n型，將第二導電型設為p型者也無妨，相反的，將第一導電型設為p型，將第二導電型設為n型者也無妨。但，若為同摻雜劑濃度，則p型要比n型更電阻率高，且紅外線光的吸收量是p型要比n型更大。因此，由邊儘可能抑制電阻率的上昇的程度，邊使在基板內的光吸收量降低的觀點，將基板以n型摻雜劑來進行摻雜更理想。

前述第一半導體層是即使為與前述基板相同的材料也無妨，或即使注入與前述基板相同的摻雜劑也無妨。進一步，前述第一半導體層是即使以和前述基板相同的摻雜劑濃度來摻雜也無妨。

前述第一半導體層即使設為與前述基板作比較，摻雜劑的材料或摻雜劑濃度的至少一方為不同者也無妨。

前述基板的摻雜劑即使設為含Sn者也無妨。以上述般的1×10¹⁷ /cm³ 以上，未滿3×10¹⁸ /cm³ 的摻雜劑濃度來對於InP進行摻雜時，藉由使Sn含於摻雜劑，可使結晶缺陷的密度降低。

前述第二半導體層的摻雜劑即使設為含Si者也無妨。

前述反射層即使設為被形成於前述基板的前述第一面之中，未形成有前述第一電極的區域內者也無妨。

前述紅外線LED元件即使設為在前述基板的前述第一面之中，未形成有前述第一電極的區域內，具有由折射率比前述基板更小0.2以上的材料所成的介電質層也無妨。

若根據如此的構成，則在與基板的境界部分容易產生全反射。此結果，特別是在將基板的側面或第二電極側的面設為光取出面的紅外線LED元件中，即使在光行進於與取出面不同的方向的情況，也可回到基板內，因此取出效率的降低會被抑制。

前述介電質層即使設為包含由SiO₂ 、SiN、Al₂ O₃ 、ZnO及ITO所成的群中含的1種以上的材料者也無妨。

又，前述基板是即使設為在前述第一面及與前述第一面相反側的第二面以外的面即側面具有凹凸部者也無妨。如上述般，InP的折射率是3.0以上，顯示極大的值，因此在基板與空氣之間折射率差變大，光難取出。為此，藉由在基板的側面設置凹凸部，在側面的全反射不易產生，可提高光的取出效率。

特別是基板相對於半導體層的厚度具有10倍以上的厚度時，由於側面的表面積變大，因此在活性層產生的光之中，大部分會從基板的側面取出。因此，為了抑制在側面的全反射，使光取出效率提升，在側面設置凹凸部為理想。

前述紅外線LED元件是即使設為具有第一電極及第二電極者也無妨，該第一電極，係從前述基板的面之中，形成有前述活性層的側的面之第一面的上方，延伸為對於前述第一半導體層或前述基板接觸而形成，該第二電極，係被形成於前述基板的前述第一面的上方，對於前述第一電極電性分離於與前述基板的面平行的方向的位置，對於前述第二半導體層電性連接。

如在專利文獻1被揭示般，在InP基板的表背面側分別配置有電極(p側電極/n側電極)的構造(以下稱為「縱型構造」)時，在被夾於兩電極的位置存在的含InP而成的基板會構成主要的電流路徑的一部分。而且，由於InP是劈開性極高，因此將厚度薄化是有極限。亦即，在縱型構造的紅外線LED元件的情況，由於來自介於電流路徑內的InP基板的電阻成分大，因此大幅度降低基板的摻雜劑濃度，會招致內部電阻的上昇。

一旦內部電阻上昇，則焦耳熱會上昇而發光效率降低。若根據本發明者們的深入研究，則得知在縱型構造的紅外線LED元件中，如上述般，藉由基板的摻雜劑濃度設為1×10¹⁷ /cm³ 以上，起因於如此的焦耳熱之發光效率的降低的課題是不易發生。

根據本發明者們的進一步的深入研究發現，在電壓被施加於紅外線LED元件所具備的兩電極間時，若為流動於InP基板中的電流的路徑的長度比縱型構造更短的構造，則即使更降低摻雜劑濃度，也可壓制順方向電壓的上昇。

若根據上述構造的紅外線LED元件，則第一電極是從基板的面之中形成有活性層的側的面(第一面)的上方，以對於第一半導體層或基板接觸的方式延伸於與第一面正交的方向而形成。並且，第二電極是與第一電極同樣地位於基板的第一面的上方。而且，此第二電極是被形成於對於第一電極電性分離於與基板的面平行的方向的位置，對於第二半導體層電性連接。另外，在本說明書中，所謂第一電極與第二電極為「電性分離」是意指包含：兩電極被形成於物理性分離的位置的情況，及雖接近但絕緣層介於兩者之間，因此被電性絕緣的情況。

一旦電壓被施加於兩電極，則第一電極接觸於基板時，通過基板的區域之中位於第一半導體層側的極其少的一部分之處，只流動於基板的面方向，通過基板內的電流路徑是極短。並且，第一電極接觸於第一半導體層時，電流是流動於第一半導體層內與基板的面平行的方向，幾乎不流動於基板內。亦即，若根據上述構成的紅外線LED元件，則相較於縱型構造，流動於基板內的電流的路徑的長度變短。藉此，可更降低含InP而成的基板的摻雜劑濃度，因此抑制基板內的光吸收的效果會更被提高，光取出效率更提升。

亦即，若根據上述構造的紅外線LED元件，則可使基板的摻雜劑濃度比縱型構造的紅外線LED元件更進一步降低。更詳細，如上述般，依據本發明者們的深入研究，縱型構造的情況是雖然抑制起因於焦耳熱的發光效率降低的課題，但為了使光取出效率上昇，而設為1×10¹⁷ /cm³ 以上，未滿3×10¹⁸ /cm³ 為合適。相對的，上述構造的紅外線LED元件的情況是亦可將基板的摻雜劑濃度設定成未滿1×10¹⁷ /cm³ ，或亦可設為無摻雜。但，將基板設為無摻雜時，第一電極是被形成為貫通第二半導體層及活性層而到達第一半導體層為理想。

在本說明書中所謂「無摻雜」是意指摻雜劑濃度為檢測極限以下的情況，更具體而言是意指1×10¹⁶ /cm³ 以下。並且，在本說明書中所謂「主要的發光波長」是意指相對於對應於發光光譜上的最大強度的峰值值，顯示半值以上的光強度的波長。

如在專利文獻1記載般，在具有含InP的基板之紅外線LED元件中，縱型構造為主流時，在基板流動電流為前提。因此，含InP的基板是在被摻雜摻雜劑的狀態下流通於市場，無摻雜的基板是未被利用作為紅外線LED元件的基板。若根據上述構成，則可利用無摻雜的基板作為紅外線LED元件的基板，且取得比以往更提升光取出效率之新穎的效果。

可是，在使用最泛用的發出紫色光~綠色光的藍寶石基板的GaN系的LED時，由於藍寶石基板為絕緣性，因此基板的摻雜劑濃度的概念不存在。並且，在使用發出黃色光~紅色光的GaAs基板的砷系磷系化合物半導體的LED中，原本GaAs基板本身在可視光區域中因帶端吸收而為不透明，在利用自由載流子的光吸收的觀點，不需要在意載流子濃度。因此，一般為了更降低LED的驅動電壓，高的摻雜劑濃度為理想。而且，在雷射元件的情況，如上述般沒有光通過基板而取出的情形，因此基板內的光吸收的課題不會表面化。

而且，在上述的專利文獻1中記載：在使用p型InP基板的LED元件中，若作為摻雜於InP基板的p型摻雜劑的Zn的濃度過高，則不貢獻於自由載流子的Zn會增加(亦即，活化率會降低)，不貢獻於此自由載流子的Zn會成為晶格間缺陷而吸收光。但，本發明的摻雜劑濃度是可抑制自由載流子的光吸收的範圍，未指產生不貢獻於自由載流子的摻雜劑之類的高濃度。此情形是在專利文獻1中，被記載成Zn的濃度為3×10¹⁸ /cm³ 以上，7×10¹⁸ /cm³ 以下，亦出現於比本發明的紅外線LED元件所具備的基板的摻雜劑濃度更高的範圍內。

在上述的紅外線LED元件中，即使將第一導電型設為n型，將第二導電型設為p型者也無妨，相反的，將第一導電型設為p型，將第二導電型設為n型者也無妨。但，若為同摻雜劑濃度，則p型要比n型更電阻率高，且紅外線光的吸收量是p型要比n型更大。因此，特別是在被形成為第一電極到達第一半導體層的構成中，由邊儘可能抑制電阻率的上昇的程度，邊使在基板內的光吸收量降低的觀點，將基板以n型摻雜劑來進行摻雜更理想。作為此n型摻雜劑是可包含由Sn、Si、S、Ge、Se及Te所成的群中含的1種以上的材料，更理想是Sn。

前述第二電極是即使設為接觸於前述第二半導體層的一部分的面而形成者也無妨。

在此情況中，前述紅外線LED元件是即使設為在前述第二半導體層的面之中，未形成有前述第二電極的區域內，具有由對於在前述活性層產生的光之反射率比前述第二電極更高的材料所成的反射層者也無妨。此反射層是例如可包含由Ag、Ag合金、Au及Al所成的群中含的1種以上的材料而構成。

若根據如此的構成，則特別是在將與基板的第一面相反側的面設為光取出面的紅外線LED元件中，即使在光行進於與取出面不同的方向的情況，也可使光回到基板內，因此取出效率的降低會被抑制。

前述紅外線LED元件是即使設為在前述第二半導體層的面之中，未形成有前述第二電極的區域內，具有由折射率比前述第二半導體層更小0.2以上的材料所成的介電質層者也無妨。此介電質層是例如可包含由SiO₂ 、SiN、Al₂ O₃ 、ZnO及ITO所成的群中含的1種以上的材料而構成。

若根據如此的構成，則在第二半導體層的境界部分容易產生反射。此結果，與具有反射層的情況同樣地，在將與基板的第一面相反側的面設為光取出面的紅外線LED元件中，即使在光行進於與取出面不同的方向的情況，也可使光回到基板內，因此取出效率的降低會被抑制。 [發明的效果]

若根據本發明的紅外線LED元件，則在發光波長超過1000nm的區域中，光取出效率比以往更提升。

參照圖面來說明有關本發明的紅外線LED元件的各實施形態。另外，以下的圖面是模式性地表示者，圖面上的尺寸比與實際的尺寸比是不一定一致。並且，在圖面間也有尺寸比不一致的情形。

在本說明書中，「GaInAsP」的記述是意思Ga、In、As及P的混晶，將組成比的記述簡略記載者。「AlGaInAs」等的其他的記載也同樣。

在本說明書內，「在層A的上層形成有層B」的說法，當然是在層A的面上直接形成層B的情況，不過也包含在層A的面上經由薄膜來形成層B的情況。另外，在此所謂的「薄膜」是意指膜厚10nm以下的層，理想是設為5nm以下的層也無妨。

[第一實施形態] 說明有關本發明的紅外線LED元件的第一實施形態的構成。

《構造》圖1是模式性地表示本實施形態的紅外線LED元件的構造的剖面圖。圖1所示的紅外線LED元件1是包含基板3及被形成於基板3的上層的半導體層10。又，紅外線LED元件1是具備用以注入電流的電極(21，22，23)。

另外，圖1是對應於在預定的位置沿著XZ平面來切斷紅外線LED元件1時的模式性的剖面圖。以下，適當參照附在圖1的XYZ座標系。若根據圖1所示的座標系，則Z方向為對應於「第一方向」。

又，圖2是從+Z方向來看紅外線LED元件1時的模式性的平面圖的一例。基於說明的方便起見，在圖2中省略電極23的圖示。

(基板3) 在本實施形態中，基板3是由摻雜n型雜質的InP所成。此情況，n型為對應於「第一導電型」。作為被摻雜於基板3的n型雜質材料，可利用Sn、Si、S、Ge、Se等，Sn特別理想。

基板3的厚度(Z方向的長度)是50μm以上，700μm以下。InP是劈開性極高，因此由確保自立性的觀點，至少需要將基板3的厚度設為50μm以上。又，由將紅外線LED元件1收於一般性的封裝的觀點，基板3的厚度是需要設為700μm以下。基板3的厚度，理想是150μm以上，更理想是200μm以上。又，基板3的厚度，理想是400μm以下。

基板3的n型雜質的摻雜劑濃度是1×10¹⁷ /cm³ 以上，未滿3×10¹⁸ /cm³ ，更理想是3×10¹⁷ /cm³ 以上，3×10¹⁸ /cm³ 以下，特別理想是5×10¹⁷ /cm³ 以上，3×10¹⁸ /cm³ 以下。另外，使用Sn作為摻雜劑時，盡管以上述的數值範圍的摻雜劑濃度來注入雜質，卻可將構成基板3的InP結晶的品質特別地維持於良好的狀態。

上述的摻雜劑濃度，若與一般為了提高InP基板的導電性而進行摻雜的情況作比較，則為稍微低的值。因此，由抑制基板3本身的電阻過高的觀點，將基板3的厚度設為700μm以下為理想。例如，若將電流密度設為150A/cm² ，則厚度為700μm以上的基板3，因內部電阻而產生0.1V以上的電位差。如參照圖4B後述般，以紅外線LED元件1的驅動電壓例如1.0V程度的情形為借鑑，10%以上的電位差會在基板3內產生，不太理想。相對於此，例如厚度為400μm的基板3的情況，起因於內部電阻的電位差是0.06V，被抑制於未滿0.1V。

另外，基板3是設為在InP的結晶摻雜上述n型雜質而構成者，但即使設為更加別的雜質微量(例如未滿1%)混在者也無妨。

(半導體層10) 在本實施形態中，半導體層10是被形成於基板3的面3b上。面3b是對應於「第二面」。

在圖1所示的例子中，半導體層10是包含第一半導體層11、活性層12及第二半導體層(13，14)，層疊該等的層而成。

第一半導體層11是被形成於基板3的第二面3b上。第一半導體層11是摻雜n型雜質的InP層，構成紅外線LED元件1的n型包覆層。第一半導體層11的n型摻雜劑濃度，理想是1×10¹⁷ /cm³ 以上，5×10¹⁸ /cm³ 以下，更理想是5×10¹⁷ /cm³ 以上，4×10¹⁸ /cm³ 以下。作為被摻雜於第一半導體層11的n型雜質材料是可利用Sn、Si、S、Ge、Se等，Si特別理想。

如後述般，活性層12是產生主要的發光波長為1000nm以上，未滿1800nm的紅外線光。第一半導體層11是由不吸收如此的波長帶的光的材料，且可與由InP所成的基板3晶格匹配而磊晶成長的材料來適當選擇。例如，作為第一半導體層11是除了InP以外，亦可利用GaInAsP、AlGaInAs等的材料。

第一半導體層11的膜厚是100nm以上， 10000nm以下，理想是500nm以上，5000nm以下。

活性層12是被形成於第一半導體層11的上層(+Z方向的位置)。活性層12是以產生主要的發光波長為1000nm以上，未滿1800nm的紅外線光的材料所構成。活性層12是可產生目標的波長的光，且由可與由InP所成的基板3晶格匹配而磊晶成長的材料來適當選擇。例如，活性層12是即使設為GaInAsP、AlGaInAs或InGaAs的單層構造也無妨，或設為包含：由GaInAsP、AlGaInAs或InGaAs所成的阱層、及由帶隙能量比阱層更大的GaInAsP、AlGaInAs、InGaAs或InP所成的障壁層之MQW(Multiple Quantum Well：多重量子阱)構造也無妨。

活性層12是即使被摻雜成n型或p型也無妨，即使無摻雜也無妨。被摻雜成n型時，例如可利用Si作為摻雜劑。

當活性層12為單層構造時，活性層12的膜厚是100nm以上，2000nm以下，理想是500nm以上，1500nm以下。又，當活性層12為MQW構造時，膜厚5nm以上20nm以下的阱層及障壁層會在2週期以上50週期以下的範圍被層疊而構成。

第二半導體層(13，14)是被形成於活性層12的上層(+Z方向的位置)。第二半導體層(13，14)皆摻雜p型雜質。第二半導體層13是構成紅外線LED元件1的p型包覆層，第二半導體層14是構成紅外線LED元件1的p型接觸層。第二半導體層14是為了在與後述的第二電極21之間確保電性連接，而高濃度地摻雜的層。但，電性連接可充分確保時，即使省略第二半導體層14，使第二電極21直接對於構成p型包覆層的第二半導體層13接觸也無妨。

作為一例，構成p型包覆層的第二半導體層13是由摻雜Zn的InP所成，構成p型接觸層的第二半導體層14是由摻雜Zn的GaInAsP所成。

構成p型包覆層的第二半導體層13的p型摻雜劑濃度，在離開活性層12的位置，理想是1×10¹⁷ /cm³ 以上，3×10¹⁸ /cm³ 以下，更理想是5×10¹⁷ /cm³ 以上，3×10¹⁸ /cm³ 以下。又，構成p型接觸層的第二半導體層14的p型摻雜劑濃度，理想是5×10¹⁷ /cm³ 以上，3×10¹⁸ /cm³ 以下，更理想是1×10¹⁸ /cm³ 以上，3×10¹⁸ /cm³ 以下。另外，作為被摻雜於第二半導體層(13，14)的Zn的擴散防止層，即使p型摻雜劑濃度低的層介於活性層12與第二半導體層(13，14)之間也無妨。

作為被摻雜於第二半導體層(13，14)的p型雜質材料是可利用Zn、Mg、Be等，Zn或Mg為理想，Zn特別理想。另外，構成p型包覆層的第二半導體層13的p型摻雜劑、及構成p型接觸層的第二半導體層14的p型摻雜劑的材料是亦可為相同或亦可為不同。

(電極21，22，23) 紅外線LED元件1是具有電極(21，22，23)。

在基板3的第一面3a上是形成有第一電極22。第一電極22是對於基板3的第一面3a實現歐姆接觸。第一電極22是以AuGe/Ni/Au、Pt/Ti、Ge/Pt等的材料所構成，作為一例，即使設為具備複數該等的材料者也無妨。另外，在本說明書內，在記載材料時使用的「X1/X2」的標記是意思層疊由X1所成的層及由X2所成的層。

在第二半導體層14的面上是形成有第二電極21。第二電極21是對於第二半導體層14的面實現歐姆接觸。第二電極21是以Au/Zn/Au、AuZn、AuBe等的材料所構成，作為一例，即使設為具備複數該等的材料者也無妨。

在第二電極21的面上是形成有焊墊電極23。此焊墊電極23是形成用以連接接合線的區域。焊墊電極23是例如以Ti/Au、Ti/Pt/Au等所構成。

在圖2所示的例子中，第二電極21是具有：配置焊墊電極23的電極區域21b、及從電極區域21b線狀地延伸的電極區域21a。電極區域21a是以將電流擴展於與XY平面平行的方向之目的而設。

(凹凸部41) 在本實施形態中，在基板3的側面是形成有凹凸部41。在此，所謂基板3的側面是如圖1所示般，意指基板3的面之中，與XY平面平行的2面(3a，3b)以外的面。基板3大致呈現長方體形狀時，基板3是具有4個的側面，在該等的側面皆形成有凹凸部41。

凹凸部41是被構成為高低差的最大值為發光波長的0.5倍以上，凸彼此間及凹彼此間的間隔為發光波長的0.7倍以上。作為一例，凹凸部的高低差的最大值是0.5μm以上，3.0μm以下為理想，0.8μm以上，2.0μm以下為更理想。又，凸彼此間及凹彼此間的間隔，亦即凹凸部41的間距是0.8μm以上，4.0μm以下為理想，1.4μm以上，3.0μm以下為更理想。

《製造方法》參照圖3A~圖3I的各圖來說明有關上述的紅外線LED元件1的製造方法之一例。圖3A~圖3I皆是製造製程內之一工程的剖面圖。

(步驟SA1) 如圖3A所示般，準備由以1×10¹⁷ /cm³ 以上，未滿3×10¹⁸ /cm³ 的摻雜劑濃度來摻雜n型雜質的InP所成的基板3。

(步驟SA2) 如圖3A所示般，將基板3搬送至MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)裝置內，使包含第一半導體層11、活性層12、第二半導體層(13，14)的半導體層10依次磊晶成長於基板3的第二面3b側。在本步驟SA2中，按照使成長的層的材料或膜厚來適當調整原料氣體的種類及流量、處理時間、環境溫度等。

各半導體層10的材料例是如上述般。藉由此磊晶成長工程來形成半導體層10作為一例，該半導體層10是包含：由摻雜Si的InP所成的第一半導體層11、由GaInAsP所成的活性層12、由摻雜Zn的InP所成的第二半導體層13、及由摻雜Zn的GaInAsP所成的第二半導體層14。藉由此工程，取得在基板3的面上形成有半導體層10而成的磊晶晶圓。

(步驟SA3) 從MOCVD裝置取出磊晶晶圓，在第二半導體層14的表面形成藉由微影製程(photolithography) 法來圖案化的抗蝕劑遮罩。然後，利用真空蒸鍍裝置來將第二電極21的形成材料(例如Au/Zn/Au)成膜之後，藉由剝離法(Lift-off method)來剝離抗蝕劑遮罩。然後，例如，藉由450℃，10分鐘的加熱處理來實施合金處理(退火處理)，藉此如圖3B所示般，在第二半導體層14的上面形成第二電極21。

(步驟SA4) 在基板3的面之中，形成有半導體層10的側的面塗佈抗蝕劑而保護之後，對於和該面相反的面，亦即第一面3a，進行研削研磨處理、及根據鹽酸系蝕刻劑的濕蝕刻處理。藉此，調整基板3的厚度(參照圖3C)。基板3的厚度是如上述般被設定成50μm以上，700μm以下，例如被設定成250μm。然後，作為保護膜的抗蝕劑會藉由有機溶劑來除去。

(步驟SA5) 如圖3D所示般，在基板3的第一面3a側，使用真空蒸鍍裝置來將第一電極22的形成材料(例如AuGe/Ni/Au)成膜之後，例如，藉由450℃，10分鐘的加熱處理來實施合金處理(退火處理)，藉此形成第一電極22。

(步驟SA6) 如圖3E所示般，在第二電極21的上面，藉由微影製程法、真空蒸鍍法及剝離法來形成例如由Ti/Au所成的焊墊電極23。

(步驟SA7) 如圖3F所示般，按每個元件實施為了分離的台面蝕刻(Mesa etching)。具體而言，在藉由利用微影製程法所被圖案化的抗蝕劑來遮罩第二半導體層14的面之中的非蝕刻區域之狀態下，藉由溴與甲醇的混合液來進行濕蝕刻處理。藉此，位於未被遮罩的區域內之第二半導體層(13，14)、活性層12及第一半導體層11的一部分會被除去。

(步驟SA8) 如圖3G所示般，將被實施台面蝕刻處理的晶圓貼附於切割座31之後，使用刀刃切割裝置來沿著切割線而進行元件分割。進一步，利用擴張裝置，貼附有紅外線LED元件1的切割座31會被擴張，在鄰接的紅外線LED元件1間設有間隙。

(步驟SA9) 如圖3H所示般，連同貼附有紅外線LED元件1的切割座31浸液處理於含鹽酸的酸性的蝕刻液，在紅外線LED元件1的側面形成凹凸形狀。藉由此步驟SA9，在基板3的側面形成凹凸部41，在半導體層10的側面形成凹凸部42。

另外，在圖3H中雖未被圖示，但即使藉由此步驟SA9在第二半導體層14的上面也形成有凹凸部也無妨。

(步驟SA10) 從切割座31卸下紅外線LED元件1。藉此，成為圖1所示的狀態。

(步驟SA11) 如圖3I所示般，例如在TO-18型的芯柱(stem)35上，將紅外線LED元件1的第一電極22側經由銀膏34來黏晶(Die bonding)，熱硬化後，接合焊墊電極23與接線36而電性連接。

《作用》一旦電壓被施加於經過步驟SA1~SA11的工程而製造的紅外線LED元件1所具有的第一電極22與第二電極21之間，則電流會流動於活性層12內而發光。此光之中，行進於+Z方向的光是從第二半導體層14的面取出至外部。又，行進於-Z方向的光是通過基板3來從側面取出至外部。

在此，如上述般，在基板3的側面是形成有凹凸部41，因此在基板3的側面被全反射而再度返回至基板3的內側的光量會被抑制。

又，基板3的摻雜劑濃度是1×10¹⁷ /cm³ 以上，未滿3×10¹⁸ /cm³ ，若與在半導體雷射的領域中以使基板的電阻率降低的目的來摻雜的濃度作比較，為低濃度。藉由將摻雜劑濃度設為如此的範圍內的值，在基板3內光被吸收的量會被抑制，可提高取出效率。

圖4A~圖4C是在使基板3的摻雜劑濃度不同的狀態下，經過步驟SA1~SA11的工程而製造的複數的紅外線LED元件1所示之有關發光強度、動作電壓及光取出效率的各者的值，使與摻雜劑濃度的關係圖表化者。圖4A是表示摻雜劑濃度與發光強度的關係的圖表。圖4B是表示摻雜劑濃度與動作電壓的關係的圖表。圖4C是表示摻雜劑濃度與電力變換效率(Wall-Plug Efficiency：WPE)的關係的圖表。

圖4A是將藉由積分球系統來評價對於使基板3的摻雜劑濃度不同而製造的紅外線LED元件1注入50mA的電流時的發光強度之結果予以按每個摻雜劑濃度而圖表化者。圖4B是將對於使基板3的摻雜劑濃度不同而製造的紅外線LED元件1注入50mA的電流I1時的輸入電壓予以按每個摻雜劑濃度而圖表化者。圖4C是根據圖4A的結果，將電力變換效率(WPE)予以按每個摻雜劑濃度而圖表化者。另外，圖4C所示的電力變換效率(WPE)是藉由將在積分球系統受光的光強度P0除以輸入電流I1與輸入電壓Vf的乘積之值而算出。

若根據圖4A及圖4C，則可確認在基板3的摻雜劑濃度為1×10¹⁷ /cm³ 以上，1×10¹⁹ /cm³ 以下的範圍內，隨著基板3的摻雜劑濃度降低，發光強度及電力變換效率上昇。另外，若根據圖4B，則可確認隨著使基板3的摻雜劑濃度降低，輸入電壓上昇，但在前述的摻雜劑濃度的範圍內，因為電壓的上昇的程度低，所以推測電力變換效率是上昇。藉此，如在「用以解決課題的手段」的項所述般，藉由將基板3的摻雜劑濃度設定於1×10¹⁷ /cm³ 以上，未滿3×10¹⁸ /cm³ 的範圍內，可確認基板3內的自由載流子的光吸收會被抑制，可提高發光強度及電力變換效率。

《別的構造》以下，說明有關本實施形態的紅外線LED元件1的別的構造。

＜1＞如圖5所示般，第一電極22是即使設為形成於基板3的第一面3a的一部分區域者也無妨。此情況，第一電極22的至少一部分是有關Z方向，被配置為與未形成有第二電極21的區域對向為理想。亦即，以形成有第一電極22的區域B1的至少一部分對於未形成有第二電極21的區域A2，對向於Z方向的方式，配置各電極(21，22)為理想。藉此，電流會被擴展於橫方向(與XY平面平行的方向)，電流會流動於活性層12內的廣範圍而發光強度被提高。

又，藉由將未形成有第一電極22的區域B2設為空隙，在基板3與區域B2的境界面，折射率差變極大。此結果，在基板3內行進於-Z方向的光會在基板3的-Z側的面(第一面3a)容易全反射，從基板3的側面等的光取出面被取出的光量會增加。

在製造圖5所示的紅外線LED元件1時，上述的步驟SA5的實行時，只要將第一電極22圖案化即可。更詳細，藉由微影製程法來形成圖案化的抗蝕劑遮罩之後，利用真空蒸鍍裝置來將第一電極22的形成材料(例如AuGe/Ni/Au)成膜，藉由剝離來將抗蝕劑遮罩剝離。然後，藉由450℃，10分鐘的加熱處理來實施合金處理(退火處理)，藉此形成第一電極22。以後的步驟是與上述實施形態共通，因此省略說明。

對於圖5所示的紅外線LED元件1，與圖3I同樣地經由銀膏34來黏晶於芯柱35上時，銀膏34會進入至圖5所圖示的空隙B2內。此結果，上述般的基板3與空隙B2之間的大的折射率差是不能取得。然而，在進入至空隙B2內的銀膏34中所含的銀粒子是對於紅外線光具有高的反射率，因此依然可實現使在基板3內行進於-Z方向的光反射於+Z方向的機能。

並且，在圖5所示的紅外線LED元件1中，由於在基板3的第一面3a側是形成有階差，因此在安裝時是即使設為焊料連接第一電極22與封裝基板者也無妨。焊料是可採用AuSn或SnAgSu等的材料。此情況，空隙B2依然留下，因此如上述般，可在基板3與空隙B2之間設大的折射率差，所以容易使在基板3內行進於-Z方向的光在第一面3a全反射。

＜2＞在圖5中，即使設為在未形成有第一電極22的區域B2內形成有反射層25者也無妨(參照圖6)。

反射層25是只要對於1000nm以上，未滿1800nm的紅外線光顯示高的反射率的材料即可，例如，以Ag、Ag合金、Au、Al等的材料所構成。該等的材料皆是相較於第一電極22的材料，對於紅外線光的反射率高。另外，反射層25的對於紅外線光的反射率是只要為50%以上即理想，若為70%以上更理想。

在製造圖6所示的紅外線LED元件1時，上述的步驟SA5的實行時，只要分別形成被圖案化的第一電極22及被圖案化的反射層25即可。

＜3＞在圖5中，即使設為在未形成有第一電極22的區域B2內形成有介電質層26者也無妨(參照圖7)。

介電質層26是只要為比由InP所成的基板3更低折射率的材料即可，例如以SiO₂ 、SiN、Al₂ O₃ 、ITO、ZnO等的材料所構成。該等的材料是皆顯示比InP的折射率更小0.2以上的折射率，因此實現在基板3與介電質層26的界面容易產生全反射的折射率差。

在製造圖7所示的紅外線LED元件1時，上述的步驟SA5的實行時，只要分別形成被圖案化的第一電極22、及被圖案化的介電質層26即可。例如藉由電漿CVD法來將由SiO₂ 所成的介電質層26成膜於全面之後，使用藉由微影製程法來圖案化的抗蝕劑遮罩，進行利用BHF溶液的濕蝕刻處理，而進行介電質層26的圖案化處理。然後，在介電質層26的開口區域形成第一電極22。

另外，在圖7所示的紅外線LED元件1中，如上述般可藉由步驟SA11的方法來安裝。此情況，由於銀膏34會介入於介電質層26的下層，因此含在銀膏34的Ag粒子會具有作為反射構件的機能。

進一步，如圖8所示般，即使設為以覆蓋介電質層26及第一電極22的面之方式形成反射層25者也無妨。

＜4＞在本實施形態中，即使將第一導電型設為p型，將第二導電型設為n型也無妨。亦即，在圖1所示的紅外線LED元件1中，即使將基板3設為摻雜p型的摻雜劑的InP，將第一半導體層11設為p型半導體層，且將第二半導體層(13，14)設為n型半導體層也無妨。此情況，紅外線LED元件1是設為不具備作為n型接觸層的第二半導體層14者也無妨。

＜5＞圖2所示的第二電極21的形狀只是一例，在本實施形態中，紅外線LED元件1所具備的第二電極21的形狀為任意。例如，如圖9所示般，第二電極21是具有：配置焊墊電極23的電極區域21b、及被連接至電極區域21b而線狀地延伸的電極區域21a，電極區域21a即使呈現格子形狀也無妨。又，電極區域21a是即使呈現梳子形狀也無妨。

[第二實施形態] 有關本發明的紅外線LED元件的第二實施形態的構成，以和第一實施形態不同之處進行說明。在本實施形態中，有關和第一實施形態共通的要素，附上相同的符號而將說明簡略化或省略。

《構造》圖10是模式性地表示本實施形態的紅外線LED元件的構造的剖面圖。圖10所示的紅外線LED元件1，與第一實施形態作比較，基板3的第一面3a側構成光取出面的一部分的點不同。在第一實施形態的紅外線LED元件1的情況，基板3的側面及位於基板3的第二面3b側的第二半導體層14的面會構成光取出面。相對的，本實施形態的紅外線LED元件1是基板3的側面及基板3的第一面3a會構成光取出面。

圖10所示的紅外線LED元件1是具備覆蓋半導體層10的側面的鈍化膜28。鈍化膜28是例如以SiO₂ 等的絕緣體所構成。並且，在本實施形態中，由於第一電極22側會被打線接合，因此在第一電極22的面上形成有焊墊電極24。

由於在本實施形態的紅外線LED元件1中也是基板3的摻雜劑濃度設為1×10¹⁷ /cm³ 以上，未滿3×10¹⁸ /cm³ ，因此在基板3內吸收光的量會被抑制，可提高取出效率。

《製造方法》以下，邊參照圖11A~圖11J的各圖，邊以和第一實施形態不同之處為中心說明有關本實施形態的紅外線LED元件1的製造方法之一例。圖11A~圖11J皆為本實施形態的紅外線LED元件1的製造製程內之一工程的剖面圖。

(步驟SA1，SA2) 與第一實施形態同樣地實行步驟SA1及SA2，取得在基板3的面上形成有半導體層10而成的磊晶晶圓。

(步驟SA21) 如圖11A所示般，從MOCVD裝置取出磊晶晶圓，藉由電漿CVD法，在第二半導體層14的表面形成由SiO₂ 所成的介電質層26。然後，使用藉由微影製程法來圖案化的抗蝕劑遮罩，進行根據BHF溶液的濕蝕刻處理，除去位於圖案開口部的介電質層26。

(步驟SA22) 使用真空蒸鍍裝置，將第二電極21的形成材料(例如Au/Zn/Au)成膜之後，藉由剝離法來剝離抗蝕劑遮罩。藉此，如圖11A所示般，在第二半導體層14的面上形成有被圖案化的介電質層26及第二電極21。然後，例如藉由450℃，10分鐘的加熱處理來對於第二電極21實施合金處理(退火處理)。

(步驟SA23) 如圖11B所示般，以和第一實施形態的步驟SA4同樣的方法，調整基板3的厚度。

(步驟SA24) 如圖11C所示般，在基板3的第一面3a側，藉由微影製程法、真空蒸鍍法及剝離法，形成例如由AuGe/Ni/Au所成的被圖案化的第一電極22。然後，例如，藉由450℃，10分鐘的加熱處理來對於第一電極22實施合金處理(退火處理)。

(步驟SA25) 如圖11D所示般，在由第二電極21及介電質層26所成的面上，藉由微影製程法、真空蒸鍍法及剝離法，形成例如由Al/Au所成的反射層25。

(步驟SA26) 如圖11E所示般，按每個元件實施為了分離的台面蝕刻。具體而言，在藉由利用微影製程法所被圖案化的抗蝕劑來遮罩基板3的第二面3b側之含反射層25的非蝕刻區域的狀態下，藉由濕蝕刻處理來除去被形成於無遮罩的區域之介電質層26、第二電極21、半導體層10及基板3的一部分。對於介電質層26及第二電極21是例如藉由BHF溶液來進行濕蝕刻處理，對於半導體層10及基板3的一部分是例如藉由溴與甲醇的混合液來進行濕蝕刻處理。

(步驟SA27) 如圖11F所示般，在被進行台面蝕刻的層的表面全體，藉由電漿CVD法來形成例如由SiO₂ 所成的鈍化膜28。

(步驟SA28) 藉由微影製程法及濕蝕刻法來使鈍化膜28的一部分區域開口而使反射層25露出。然後，如圖11G所示般，在反射層25的上層，利用真空蒸鍍法及剝離法，形成由Ti/Pt/AuSn所成的焊墊電極23。

(步驟SA29) 如圖11H所示般，在第一電極22的上面，利用微影製程法、真空蒸鍍法及剝離法，形成例如由Ti/Au所成的焊墊電極24。

(步驟SA30) 如圖11I所示般，與第一實施形態的步驟SA8同樣，將晶圓貼附於切割座31之後，使用刀刃切割裝置來沿著切割線而進行元件分割。進一步，利用擴張裝置，貼附有紅外線LED元件1的切割座31會被擴張，藉此在鄰接的紅外線LED元件1間設有間隙。

(步驟SA31) 如圖11J所示般，與第一實施形態的步驟SA9同樣，連同貼附有紅外線LED元件1的切割座31浸液處理於含鹽酸的酸性的蝕刻液，在紅外線LED元件1的側面形成凹凸形狀。藉由此步驟SA31，在基板3的側面形成凹凸部41。

(步驟SA32) 然後，從切割座31卸下紅外線LED元件1。藉此，成為圖10所示的狀態。

(步驟SA33) 第二電極21側的焊墊電極23對於封裝基板，例如利用AuSn等的共晶焊料來焊料連接。又，第一電極22側的焊墊電極24會藉由打線接合來與封裝基板連接。

[別的實施形態(1)] 以下，說明有關第一別的實施形態。另外，有關第二別的實施形態後述。

＜1＞在上述第一實施形態及第二實施形態中，說明在紅外線LED元件1所具備的基板3的側面是形成有凹凸部41者。但，基板3是即使不一定在側面具備凹凸部41也無妨(參照圖12、圖13)。此情況，如圖12所示般，即使在半導體層10的側面亦不形成有凹凸部42也無妨。

＜2＞在第一實施形態說明的紅外線LED元件1中，半導體層10的面之中，與XY平面平行的光取出面，亦即，有關第二半導體層14的表面也形成有凹凸部也無妨。

＜3＞在上述第一實施形態及第二實施形態中，說明有關在作為p型包覆層的第二半導體層13的上面形成作為p型接觸層的第二半導體層14，在此第二半導體層14的面上形成第二電極21的情況。但，只要對於第二電極21取得接觸，即使接觸層的導電型為n型也無妨。此情況，在第二半導體層13的上層經由薄膜的n型接觸層來形成第二電極21。

[第三實施形態] 說明有關本發明的紅外線LED元件的第三實施形態的構成。

《構造》圖14是模式性地表示本實施形態的紅外線LED元件的構造的剖面圖。圖14所示的紅外線LED元件1是包含：基板3、及被形成於基板3的第一面3a側的半導體層10。又，紅外線LED元件1是具備用以注入電流的電極(21，22，25，26)。

另外，圖14是對應於在預定的位置沿著XZ平面來切斷紅外線LED元件1時的模式性的剖面圖。以下，適當參照被附在圖14的XYZ座標系。

圖14所示的紅外線LED元件1是在半導體層10內(更詳細是後述的活性層12內)產生的紅外線光L1會經由基板3來取出。圖14是表示經由基板3來取出於-Z方向的紅外線光L1，作為一例。

(基板3) 在本實施形態中，基板3是由摻雜n型雜質的InP所成。此情況，n型為對應於「第一導電型」。作為被摻雜於基板3的n型雜質材料，可利用Sn、Si、S、Ge、Se、Te等，Sn特別理想。

基板3的厚度(Z方向的長度)是50μm以上，700μm以下。InP是劈開性極高，因此由確保自立性的觀點，在圖14所示般的紅外線LED元件1的構造中，需要至少將基板3的厚度設為50μm以上。又，由將紅外線LED元件1收於一般性的封裝的觀點，基板3的厚度是需要設為700μm以下。基板3的厚度，理想是150μm以上，更理想是200μm以上。又，基板3的厚度，理想是400μm以下。

基板3的n型雜質的摻雜劑濃度是未滿3×10¹⁸ /cm³ ，理想是1×10¹⁷ /cm³ 以下。另外，在使用Sn作為摻雜劑時，即便以上述的數值範圍的摻雜劑濃度來注入雜質，也可將構成基板3的InP結晶的品質維持於特別良好的狀態。另外，在圖14所示的紅外線LED元件1中，n型雜質的摻雜劑濃度是5×10¹⁶ /cm³ 以上為理想。

上述的摻雜劑濃度是若與一般為了提高InP基板的導電性而進行摻雜的情況作比較，則為低的值。又，本實施形態的情況，可比第一實施形態更降低基板3的n型雜質的摻雜劑濃度。

(半導體層10) 參照圖14，如上述般，紅外線LED元件1是具備被形成於基板3的面上的半導體層10。在圖14所示的例子中，半導體層10是包含第一半導體層11、活性層12及第二半導體層(13，14)，層疊該等的層而成。

第一半導體層11是被形成於基板3的第一面3a上。第一半導體層11是摻雜n型雜質的InP層，構成紅外線LED元件1的n型包覆層。第一半導體層11的n型摻雜劑濃度，理想是1×10¹⁷ /cm³ 以上，5×10¹⁸ /cm³ 以下，更理想是5×10¹⁷ /cm³ 以上，4×10¹⁸ /cm³ 以下。作為被摻雜於第一半導體層11的n型雜質材料，可利用Sn、Si、S、Ge、Se等，Si特別理想。

如後述般，活性層12是產生主要的發光波長為1000nm以上，未滿1800nm的紅外線光。第一半導體層11是不吸收如此的波長帶的光的材料，且與由InP所成的基板3晶格匹配而由可磊晶成長的材料來適當選擇。例如，作為第一半導體層11，除了InP以外，亦可利用GaInAsP、AlGaInAs等的材料。

活性層12是被形成於第一半導體層11的上層(+Z方向的位置)。活性層12是以產生主要的發光波長為1000nm以上，未滿1800nm的紅外線光的材料所構成。活性層12是可產生目標的波長的光，且與由InP所成的基板3晶格匹配而從可磊晶成長的材料來適當選擇。例如，活性層12是即使設為GaInAsP、AlGaInAs或InGaAs的單層構造也無妨，或設為MQW(Multiple Quantum Well：多重量子阱)構造也無妨，該MQW構造是包含：由GaInAsP、 AlGaInAs或InGaAs所成的阱層、及由比阱層更大帶隙能量之由GaInAsP、AlGaInAs、InGaAs或InP所成的障壁層。

活性層12是即使被摻雜成n型或p型也無妨，或即使無摻雜也無妨。被摻雜成n型時，例如可利用Si作為摻雜劑。

第二半導體層(13，14)是被形成於活性層12的上層(+Z方向的位置)。第二半導體層(13，14)是皆摻雜p型雜質。第二半導體層13是構成紅外線LED元件1的p型包覆層，第二半導體層14是構成紅外線LED元件1的p型接觸層。第二半導體層14是為了在與後述的第二電極21之間確保電性連接，而被摻雜成高濃度的層。但，當電性連接可充分確保時，即使設為省略第二半導體層14，使第二電極21對於構成p型包覆層的第二半導體層13直接接觸也無妨。

(電極21，22，23，24) 紅外線LED元件1是具有電極(21，22，23，24)。

在本實施形態的紅外線LED元件1中，基板3的第一面3a之中，在與形成有半導體層10之處分離於與XY平面平行的方向的位置形成有第一電極22。亦即，第一電極22是以從比基板3的第一面3a更上方(+Z側)到達至第一面3a的方式延伸而形成。

第一電極22是對於基板3的第一面3a實現歐姆接觸。第一電極22是以AuGe/Ni/Au、Pt/Ti、Ge/Pt等的材料所構成，作為一例，即使設為具備複數該等的材料者也無妨。另外，在本說明書內，在記載材料時使用的「X1/X2」的標記是意思層疊由X1所成的層及由X2所成的層。

在第二半導體層14的面上是形成有第二電極21。亦即，第二電極21是位於基板3的第一面3a的上方(+Z側)，被形成於對於第一電極22分離於與XY平面平行的方向的位置。亦即，第二電極21是對於第一電極22電性分離於與XY平面平行的方向。第二電極21是對於第二半導體層14的面實現歐姆接觸。第二電極21是以Au/Zn/Au、AuZn、AuBe等的材料所構成，作為一例，即使設為具備複數該等的材料者也無妨。

在第一電極22的面上是形成有焊墊電極24，在第二電極21的面上是形成有焊墊電極23。該等的焊墊電極(23，24)是形成用以經由焊料等來與封裝連接的區域。焊墊電極(23，24)是例如以Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等所構成。

另外，在圖14所示的紅外線LED元件1中，以確保絕緣性的目的，在第一電極22與半導體層10之間是形成有絕緣層33。此絕緣層33是即使被形成為覆蓋半導體層10的側面者也無妨。

《製造方法》參照圖15A~圖15F的各圖來說明有關上述的紅外線LED元件1的製造方法之一例。圖15A~圖15F皆是製造製程內的一工程的剖面圖。

(步驟SB1) 如圖15A所示般，準備由InP所成的基板3，該InP是以未滿3×10¹⁸ /cm³ 的摻雜劑濃度來摻雜n型雜質。

(步驟SB2) 如圖15A所示般，將基板3搬送至MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)裝置內，使包含第一半導體層11、活性層12、第二半導體層(13，14)的半導體層10依次磊晶成長於基板3的面上。在本步驟SB2中，按照使成長的層的材料或膜厚，適當調整原料氣體的種類及流量、處理時間、環境溫度等。亦即，基板3是成為使半導體層成長的基礎的成長基板。

各半導體層10的材料例是如上述般。作為一例，藉由此磊晶成長工程來形成包含：由摻雜Si的InP所成的第一半導體層11、由GaInAsP所成的活性層12、由摻雜Zn的InP所成的第二半導體層13、及由摻雜Zn的GaInAsP所成的第二半導體層14之半導體層10。藉由此工程，取得在基板3的面上形成有半導體層10而成的磊晶晶圓。

(步驟SB3) 從MOCVD裝置取出磊晶晶圓，在第二半導體層14的表面形成藉由微影製程法來圖案化的抗蝕劑遮罩。然後，利用真空蒸鍍裝置來將第二電極21的形成材料(例如Au/Zn/Au)成膜之後，藉由剝離法來剝離抗蝕劑遮罩。然後，例如，藉由450℃，10分鐘的加熱處理來實施合金處理(退火處理)，藉此如圖15B所示般，在第二半導體層14的上面形成第二電極21。

(步驟SB4) 如圖15C所示般，以使基板3的一部分露出之方式，對於半導體層10的一部分實施蝕刻。具體而言，在藉由利用微影製程法所被圖案化的抗蝕劑來遮罩第二半導體層14的面之中的非蝕刻區域之狀態下，藉由溴與甲醇的混合液來進行濕蝕刻處理。藉此，位於未被遮罩的區域內之第二半導體層(13，14)、活性層12及第一半導體層11的一部分會被除去。

(步驟SB5) 如圖15D所示般，在進行蝕刻的層的表面全體，藉由電漿CVD法來形成例如由SiO₂ 所成的絕緣層33。絕緣層33是亦有被稱為鈍化層的情形。

(步驟SB6) 如圖15E所示般，藉由微影製程法及濕蝕刻法來使絕緣層33的一部分區域開口而使第二電極21及基板3的一部分露出。

(步驟SB7) 如圖15F所示般，隔著絕緣層33，在比半導體層10更外側的位置，在基板3的面上，利用微影製程法、真空蒸鍍法及剝離法，形成例如由AuGe/Ni/Au所成的被圖案化的第一電極22。然後，例如，藉由450℃，10分鐘的加熱處理來對於第一電極22實施合金處理(退火處理)。

(步驟SB8) 在第二電極21的上層，利用微影製程法、真空蒸鍍法及剝離法，形成由Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等所成的焊墊電極23。並且，在第一電極22的上層，利用微影製程法、真空蒸鍍法及剝離法，形成有例如與焊墊電極23同樣地由Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等所成的焊墊電極24。藉此，成為圖14所示的狀態。

然後，在未圖示的封裝上黏晶，經由各焊墊電極(23，24)來電性連接至封裝。

《作用》一旦電壓被施加於經過上述的步驟SB1~SB8的工程而製造的紅外線LED元件1所具有的第一電極22與第二電極21之間，則電流會流動於活性層12內而發光，紅外線光L1會通過基板3而被取出至外部。在此，基板3的摻雜劑濃度是未滿3×10¹⁸ /cm³ ，與在半導體雷射元件的領域中以使基板的電阻率降低的目的來摻雜的濃度作比較，為低濃度。藉由將摻雜劑濃度設為如此的範圍內的值，在基板3內光被吸收的量會被抑制，可提高取出效率。有關此點，參照資料說明。

圖16是仿效圖14模式性地表示參考例的紅外線LED元件50的構造的剖面圖。與參照圖14說明的紅外線LED元件1不同，紅外線LED元件50是第二電極21被配置於基板3的一方的面(第一面3a)側，另一方面，第一電極22是被配置於與形成有第二電極21的側相反的基板3的另一方的面(第二面3b)側。亦即，紅外線LED元件50是一旦電壓被施加於第一電極22與第二電極21之間，則電流會在Z方向流動於基板3內之縱型構造。

圖17A~圖17C是在使基板3的摻雜劑濃度不同的狀態下被製造之複數的紅外線LED元件1與紅外線LED元件50的雙方所示之有關發光強度、動作電壓及電力變換效率的各者的值，使與摻雜劑濃度的關係圖表化者。

另外，紅外線LED元件1是經由上述步驟SB1~SB8的工程來製造。又，紅外線LED元件50是除了將第一電極22形成於與基板3的面之中形成有半導體層10的側相反側的面的點以外，準照紅外線LED元件1的製造方法而製造。

圖17A是表示摻雜劑濃度與發光強度的關係的圖表。圖17B是表示摻雜劑濃度與動作電壓的關係的圖表。圖17C是表示摻雜劑濃度與電力變換效率(Wall-Plug Efficiency：WPE)的關係的圖表。

圖17A是將藉由積分球系統來評價對於使基板3的摻雜劑濃度不同而製造的紅外線LED元件1及紅外線LED元件50注入50mA的電流時的發光強度之結果予以按每個摻雜劑濃度而圖表化者。圖17B是將對於使基板3的摻雜劑濃度不同而製造的紅外線LED元件1及紅外線LED元件50注入50mA的電流I1時的輸入電壓予以按每個摻雜劑濃度而圖表化者。圖17C是根據圖17A的結果，將電力變換效率(WPE)予以按每個摻雜劑濃度而圖表化者。另外，圖17C所示的電力變換效率(WPE)是藉由將在積分球系統受光的光強度P0除以輸入電流I1與輸入電壓Vf的乘積之值而算出者，對應於光取出效率的指標。

另外，為了參考，在圖17A~圖17C中明示在專利文獻1中作為InP基板的摻雜劑濃度的下限值之3×10¹⁸ /cm³ 的值。

若根據圖17A及圖17C，則可確認紅外線LED元件1及紅外線LED元件50的雙方皆在基板3的摻雜劑濃度為1×10¹⁷ /cm³ 以上，1×10¹⁹ /cm³ 以下的範圍內，隨著基板3的摻雜劑濃度降低，發光強度及電力變換效率上昇。

更詳細，紅外線LED元件50的情況，從基板3的摻雜劑濃度為顯示2×10¹⁷ /cm³ 以下的附近，可確認發光強度及電力變換效率的上昇的程度被抑制。相對於此，本實施形態的紅外線LED元件1的情況，即使基板3的摻雜劑濃度為比1×10¹⁷ /cm³ 更低的值，也可確認越使基板3的摻雜劑濃度降低，發光強度及電力變換效率越大幅度提升。

又，若根據圖17B，則可確認紅外線LED元件50的情況，隨著使基板3的摻雜劑濃度降低，輸入電壓上昇。相對於此，紅外線LED元件1的情況，即使令基板3的摻雜劑濃度降低，輸入電壓的上昇的程度也可比紅外線LED元件50更抑制。其理由，本發明者們如以下般推測。

圖16所示的紅外線LED元件50的情況，由於第一電極22與第二電極21會被配置於將基板3夾於Z方向的位置，因此一旦電壓被施加於兩電極間，則電流會在基板3內流動於Z方向。因為基板3劈開性高，所以需要某程度的厚度，因此基板3內的電流路徑不得不比較長。具體而言，至少跨越100μm以上，數百μm以下，電流流動於基板3內。

相對於此，圖14所示的紅外線LED元件1的情況，由於第一電極22與第二電極21是在基板3的同一面側，在分離於與XY平面平行的方向之狀態下配置，因此一旦電壓被施加於兩電極間，則電流是在基板3內流動於與XY平面平行的方向。此情況，流動於基板3內的路徑長是依據半導體層10與第一電極22的分離距離，此距離是藉由製造製程的微影製程技術的精度來確定。若根據一般性的技術，則紅外線LED元件1的情況，可將流動於基板3內的路徑長設定於數μm以上，數十μm以下的範圍內。

亦即，圖14所示的紅外線LED元件1的情況，與圖16所示的紅外線LED元件50作比較，基板3內的電阻相對於介於第一電極22與第二電極21之間的內部電阻全體的比率顯著小。此結果，即使比紅外線LED元件50的情況更使基板3內的摻雜劑濃度降低，也可抑制發光時的輸入電壓的上昇。亦即，若根據紅外線LED元件1，則不會招致輸入電壓的大幅度的上昇，可使基板3內的摻雜劑濃度比紅外線LED元件50更進一步降低，因此可比紅外線LED元件50的情況更進一步抑制基板3內的光吸收量。

《別的構造》以下，說明有關第三實施形態的紅外線LED元件1的別的構造。

＜1＞如圖18所示般，第一電極22是即使被形成為到達至從基板3的面刻進深度方向(-Z方向)的位置(區域22a)也無妨。如此的構造是在上述步驟SB4(參照圖15C)中，藉由蝕刻基板3的一部分來實現。

＜2＞如圖19所示般，第一電極22是有關-Z方向，被形成至到達第一半導體層11的位置，即使設為在基板3是未接觸者也無妨。如此的構造是在上述步驟SB4(參照圖15C)中，藉由在第一半導體層11露出的時間點停止蝕刻來實現。

在圖19所示的紅外線LED元件1的情況，藉由第一電極22、第一半導體層11、活性層12、第二半導體層(13，14)及第二電極21來形成電流路徑。因此，為了使活性層12發光，不一定需要在基板3內流動電流。因此，基板3是可設為無摻雜的InP。藉此使基板3形成無摻雜，可取得更抑制基板3內的光吸收的效果。

另外，由為了發光不一定需要在基板3內流動電流的觀點，即使設為在基板3摻雜與第一半導體層11不同導電型的摻雜劑(在此是p型)者也無妨。

＜3＞如圖20所示般，即使設為對於基板3的取出面側的面(在此是-Z側的面)形成有凹凸部3d者也無妨。藉由形成有如此的凹凸部3d，從活性層12行進至-Z方向的紅外線光L1在基板3的表面被反射的光量會降低，可提高光取出效率。

凹凸部3d是被構成為高低差的最大值為發光波長的0.5倍以上，凸彼此間及凹彼此間的間隔成為發光波長的0.7倍以上為合適。作為一例，凹凸部3d的高低差的最大值是0.5μm以上，3.0μm以下為理想，0.8μm以上，2.0μm以下為更理想。又，凸彼此間及凹彼此間的間隔，亦即凹凸部3d的間距是0.8μm以上，4.0μm以下為理想，1.4μm以上，3.0μm以下為更理想。

如此的凹凸部3d是例如在步驟SB8以後，藉由被浸液處理於含鹽酸的酸性的蝕刻液而形成。

另外，如圖21所示般，即使設為在基板3設置傾斜面3e，藉此提高光取出效率者也無妨。

＜4＞如圖22所示般，即使將第二電極21設為作為部分電極形成者也無妨。更詳細，即使第二電極21設為有關與XY平面平行的方向，被複數形成於分離的位置者也無妨。而且，在此情況中，即使設為在包含被分離形成的複數的第二電極21的周圍之區域形成有反射層25者也無妨。反射層25是只要對於1000nm以上，未滿1800nm的紅外線光顯示高的反射率的材料即可，例如，以Ag、Ag合金、Au、Al等的材料所構成。該等的材料皆相較於第一電極22的材料，對於紅外線光的反射率高。另外，反射層25之對於紅外線光的反射率是只要為50%以上即理想，若為70%以上更理想。

在製造圖22所示的紅外線LED元件1時，上述的步驟SB3的實行時，只要分別形成被圖案化的第二電極21及反射層25即可。例如將第二電極21圖案化而形成複數的開口區域之後，利用真空蒸鍍裝置來將反射層25的形成材料成膜而形成。

又，如圖23所示般，即使設為在被分離形成的複數的第二電極21的周圍形成介電質層26，在介電質層26及第二電極21的上層形成反射層25者也無妨。介電質層26是只要為折射率比第二半導體層14更低的材料即可，例如，以SiO₂ 、SiN、Al₂ O₃ 、ITO、ZnO等的材料所構成。該等的材料是皆顯示比InP的折射率更小0.2以上小的折射率，因此實現在第二半導體層14與介電質層26的界面容易產生全反射的折射率差。並且，有關通過介電質層26的紅外線光L1也可藉由反射層25來使反射而引導至光取出面側。

在製造圖23所示的紅外線LED元件1時，上述的步驟SB3的實行時，只要分別形成被圖案化的第一電極22、被圖案化的介電質層26、及反射層25即可。

＜5＞如圖24所示般，即使設為將第一電極22複數形成於與XY平面平行的方向者也無妨。此情況，紅外線LED元件1是具有被形成為對於各第一電極22接觸的焊墊電極24。

在製造圖24所示的紅外線LED元件1時，藉由在步驟SB4(參照圖15C)中，在分離於與XY平面平行的方向之複數處，以第一半導體層11會露出的方式蝕刻半導體層10而實現。另外，圖24所示的紅外線LED元件1的情況，在形成有第二電極21的區域中，以第一半導體層11會露出的方式蝕刻半導體層10之後，以覆蓋蝕刻溝的內側壁之方式形成絕緣層32。然後，以被插入至此絕緣層32的內側之方式形成第一電極22。在此情況中，亦第一電極22與第二電極21是有關與基板3的面(XY平面)平行的方向，被形成於電性分離的位置。

＜6＞在上述的各別構造記載的構成，即使藉由適當組合來實現紅外線LED元件1也無妨。

[第四實施形態] 有關本發明的紅外線LED元件的第四實施形態的構成，以和第三實施形態相異之處為中心說明。

《構造》圖25是仿效圖14模式性地表示本實施形態的紅外線LED元件的構造的剖面圖。圖25所示的紅外線LED元件1是與第一實施形態的紅外線LED元件1作比較，具備支撐基板40及接合層(45，46)的點不同。

支撐基板40是由導電性的材料所成，例如以Si、InP、Ge、GaAs、SiC或CuW所構成。從排熱性及製造成本的觀點，Si為理想。支撐基板40的厚度(Z方向的長度)是不被特別限定，例如50μm以上，500μm以下，理想是100μm以上，300μm以下。

接合層(45，46)是由低融點的焊料材料所成，例如以Au、Au-Zn、Au-Sn、Au-In、Au-Cu-Sn、Cu-Sn、Pd-Sn、Sn等所構成。如後述般，此接合層(45，46)是為了貼合：半導體層10被形成於上面的基板3，及支撐基板40而被利用。

在本實施形態的紅外線LED元件1中也藉由將基板3的摻雜劑濃度設為未滿3×10¹⁸ /cm³ 的低的值，不招致輸入電壓的大幅度的上昇，可抑制基板3內的光吸收，提高光取出效率。

《製造方法》參照圖26A~圖26J的各圖來說明有關本實施形態的紅外線LED元件1的製造方法之一例。圖26A~圖26J是皆為製造製程內之一工程的剖面圖。

(步驟SB1，SB2) 與第三實施形態同樣地實行步驟SB1及SB2，取得在基板3的面上形成有半導體層10而成的磊晶晶圓(參照圖26A)。基板3的摻雜劑濃度是被設定於未滿3×10¹⁸ /cm³ 。

(步驟SB3) 藉由與第三實施形態同樣地實行步驟SB3，如圖26B所示般，在第二半導體層14的上面形成有第二電極21。圖26B的例子是在分離於與基板3的面(XY平面：參照圖25)平行的方向之複數處形成有第二電極21。

另外，在圖26B所示的例子中，有關一部分的第二電極21是為了確保在之後的工程形成焊墊電極23的區域，而有關與基板3的面(XY平面)平行的方向被形成寬廣。

(步驟SB11)

如圖26C所示般，對於半導體層10的一部分實施蝕刻，而使第一半導體層11的一部分露出。具體而言，在藉由利用微影製程法所被圖案化的抗蝕劑來遮罩包含形成有第二電極21的區域的非蝕刻區域之狀態下，藉由溴與甲醇的混合液來進行濕蝕刻處理。藉此，位於未被遮罩的區域內之第二半導體層(13，14)、活性層12及第一半導體層11的一部分會被除去。

(步驟SB12)

如圖26D所示般，在進行蝕刻的層的表面全體，藉由電漿CVD法來形成例如由SiO₂所成的絕緣層33。

(步驟SB13)

如圖26E所示般，藉由微影製程法及濕蝕刻法來使位於被分離配置的複數的第二電極21所夾的區域的絕緣層33的一部分區域開口而使基板3露出。

(步驟SB 14)

如圖26F所示般，利用微影製程法、真空蒸鍍法及剝離法，以接觸於露出的基板3之方式，例如形成由AuGe/Ni/Au所成的圖案化的第一電極22。然後，例如，藉由450℃，10分鐘的加熱處理來對於第一電極22實施合金處理(退火處理)。

(步驟SB15)

如圖26G所示般，以覆蓋絕緣層33及第一電極22的方式，形成例如由Au-Sn所成的接合層45。

(步驟SB16)

如圖26H所示般，準備支撐基板40，在其上面形成有例如由Au-Sn所成的接合層46。另外，雖未圖示，但即使設為在支撐基板40的面上形成接觸用的金屬層(例如Ti)，在其上層形成接合層46者也無妨。

(步驟SB17)

如圖26I所示般，經由接合層(45，46)，基板3與支撐基板40會例如在280℃的溫度、1MPa的壓力下，進行貼合處理。藉由此處理，支撐基板40上的接合層46與基板3上的接合層45會被溶融而一體化。

(步驟SB18)

如圖26J所示般，為了將位於形成有焊墊電極23(參照圖25)的預定的區域的第二電極21露出，藉由蝕刻來除去基板3及半導體層10。

(步驟SB19) 在於步驟SB18被露出的第二電極21的上層，利用微影製程法、真空蒸鍍法及剝離法，形成有由Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等所成的焊墊電極23。並且，在支撐基板40的背面側(與基板3相反側)的面，利用真空蒸鍍法，形成有例如與焊墊電極23同樣地由Ti/Pt/AuSn或Ti/Au等所成的焊墊電極24。藉此，成為圖25所示的狀態。

另外，在本實施形態的紅外線LED元件1中，也參照圖19，如上述般，即使以第一電極22的前端會到達第一半導體層11的方式形成也無妨。又，參照圖20~圖21，如上述般，即使在基板3的光取出面側的面形成有凹凸部3d或傾斜面3e也無妨。

[別的實施形態(2)] 以下，說明有關第二別的實施形態。

＜1＞在上述第三實施形態及第四實施形態中，即使在紅外線LED元件1所具備的基板3的側面形成有凹凸部也無妨。

＜2＞在上述第三實施形態及第四實施形態中，說明有關在作為p型包覆層的第二半導體層13的上面形成作為p型接觸層的第二半導體層14，在此第二半導體層14的面上形成第二電極21的情況。但，只要對於第二電極21取得接觸，即使接觸層的導電型為n型也無妨。此情況，在第二半導體層13的上層經由薄膜的n型接觸層來形成第二電極21。

＜3＞在上述第三實施形態及第四實施形態中，第一導電型為n型，第二導電型為p型者進行說明，但該等的導電型即使為相反也無妨。亦即，即使在紅外線LED元件1中，位於接近基板3的側的第一半導體層11為p型，比第一半導體層11更離開基板3而位置的第二半導體層(13，14)為n型也無妨。

1:紅外線LED元件 3:基板 3a:(基板的)第一面 3b:(基板的)第二面 3d:凹凸部 3e:傾斜面 10:半導體層 11:第一半導體層 12:活性層 13:第二半導體層

14:第二半導體層

21:第二電極

22:第一電極

23:焊墊電極

24:焊墊電極

25:反射層

26:介電質層

28:鈍化膜

31:切割座

32:絕緣層

33:絕緣層

34:銀膏

35:芯柱

36:接線

40:支撐基板

41:凹凸部

42:凹凸部

45:接合層

46:接合層

50:紅外線LED元件

L1:紅外線光

[圖1] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第一實施形態的構造的剖面圖。 [圖2] 是由+Z方向來看圖1所示的紅外線LED元件時的模式性的平面圖的一例。 [圖3A] 是用以說明圖1所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖3B] 是用以說明圖1所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖3C] 是用以說明圖1所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖3D] 是用以說明圖1所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖3E] 是用以說明圖1所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖3F] 是用以說明圖1所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖3G] 是用以說明圖1所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖3H] 是用以說明圖1所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖3I] 是用以說明圖1所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖4A] 是表示在經過步驟SA1~SA11的工程而製造的紅外線LED元件中，基板的摻雜劑濃度與發光強度的關係的圖表。 [圖4B] 是表示在經過步驟SA1~SA11的工程而製造的紅外線LED元件中，基板的摻雜劑濃度與動作電壓的關係的圖表。 [圖4C] 是表示在經過步驟SA1~SA11的工程而製造的紅外線LED元件中，基板的摻雜劑濃度與光取出效率的關係的圖表。 [圖5] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第一實施形態的別的構造的剖面圖。 [圖6] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第一實施形態的別的構造的剖面圖。 [圖7] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第一實施形態的別的構造的剖面圖。 [圖8] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第一實施形態的別的構造的剖面圖。 [圖9] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第一實施形態的別的構造的剖面圖。 [圖10] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第二實施形態的構造的剖面圖。 [圖11A] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖11B] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖11C] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖11D] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖11E] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖11F] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖11G] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖11H] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖11I] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖11J] 是用以說明圖10所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖12] 是模式性地表示別的實施形態的紅外線LED元件的構造的剖面圖。 [圖13] 是模式性地表示別的實施形態的紅外線LED元件的構造的剖面圖。 [圖14] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第三實施形態的構造的剖面圖。 [圖15A] 是用以說明圖14所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖15B] 是用以說明圖14所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖15C] 是用以說明圖14所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖15D] 是用以說明圖14所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖15E] 是用以說明圖14所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖15F] 是用以說明圖14所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖16] 是模式性地表示參考例的紅外線LED元件的構造的剖面圖。 [圖17A] 是針對圖14及圖16的紅外線LED元件的各者，顯示基板的摻雜劑濃度與發光強度的關係的圖表。 [圖17B] 是針對圖14及圖16的紅外線LED元件的各者，顯示基板的摻雜劑濃度與輸入電壓的關係的圖表。 [圖17C] 是針對圖14及圖16的紅外線LED元件的各者，顯示基板的摻雜劑濃度與電力變換效率的關係的圖表。 [圖18] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第三實施形態的別的構造的剖面圖。 [圖19] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第三實施形態的別的構造的剖面圖。 [圖20] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第三實施形態的別的構造的剖面圖。 [圖21] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第三實施形態的別的構造的剖面圖。 [圖22] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第三實施形態的別的構造的平面圖。 [圖23] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第三實施形態的別的構造的平面圖。 [圖24] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第三實施形態的別的構造的平面圖。 [圖25] 是模式性地表示本發明的紅外線LED元件的第四實施形態的構造的剖面圖。 [圖26A] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖26B] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖26C] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖26D] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖26E] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖26F] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖26G] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖26H] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖26I] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。 [圖26J] 是用以說明圖25所示的紅外線LED元件的製造方法之一工程的剖面圖。

1:紅外線LED元件

3:基板

3a:(基板的)第一面

3b:(基板的)第二面

10:半導體層

11:第一半導體層

12:活性層

13:第二半導體層