(57)【要約】      （修正有）【課題】発光波長が１０００ｎｍを超え、光の取り出し効率を従来よりも向上した赤外ＬＥＤ素子を実現する。【解決手段】赤外ＬＥＤ素子であって、ＩｎＰを含んでなり、ｎ型ドーパント濃度が１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満を示す基板３と、基板の上層に形成されｎ型を示す第一半導体層１１と、第一半導体層の上層に形成された活性層１２と、活性層の上層に形成されｐ型を示す第二半導体層１３、１４と、基板の面のうち第一半導体層が形成されている側とは反対側の第一面に形成された第一電極２２と、第二半導体層の上層に形成され基板の面に直交する第一方向から見たときに第二半導体層の面の一部領域にのみ形成された第二電極２１とを有し、主たる発光波長が１０００ｎｍ以上を示す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外ＬＥＤ素子であって、
ＩｎＰを含んでなり、ｎ型ドーパント濃度が１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満を示す基板と、
前記基板の上層に形成された、ｎ型を示す第一半導体層と、
前記第一半導体層の上層に形成された活性層と、
前記活性層の上層に形成され、ｐ型を示す第二半導体層と、
前記基板の面のうち、前記第一半導体層が形成されている側とは反対側の第一面に形成された、第一電極と、
前記第二半導体層の上層に形成され、前記基板の面に直交する第一方向から見たときに、前記第二半導体層の面の一部領域にのみ形成された、第二電極とを有し、
主たる発光波長が１０００ｎｍ以上を示すことを特徴とする、赤外ＬＥＤ素子。
【請求項２】
前記第一方向に関して、前記基板の厚みが前記第二半導体層の厚みに対して１０倍以上であることを特徴とする、請求項１に記載の赤外ＬＥＤ素子。
【請求項３】
前記基板の厚みは、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の赤外ＬＥＤ素子。
【請求項４】
前記第二電極は、前記第二半導体層の面の一部領域にのみ形成されており、
前記第一方向に関して、前記第二電極が形成されていない領域の少なくとも一部と、前記第一電極が形成されている領域の少なくとも一部とが対向していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の赤外ＬＥＤ素子。
【請求項５】
前記第二電極は、前記第二半導体層の面上において異なる方向に延伸する格子形状又は櫛形状を呈した、複数の部分電極を有し、
隣接する前記部分電極同士の離間距離が、１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の赤外ＬＥＤ素子。
【請求項６】
前記基板のドーパントがＳｎを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の赤外ＬＥＤ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外ＬＥＤ素子に関し、特に発光波長が１０００ｎｍ以上の赤外ＬＥＤ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１０００ｎｍ以上の赤外領域を発光波長とする発光素子としては、通信・計測用のレーザ素子としての開発が広く進められてきた。一方で、このような波長域のＬＥＤ素子については、これまであまり用途がなく、レーザ素子よりは開発が進んでいなかった。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、ＧａＡｓ系の発光素子であれば０．７〜０．８μｍ（７００〜８００ｎｍ）の波長の光が生成できるが、より長波長の１．３μｍ（１３００ｎｍ）程度の光を生じるためにはＩｎＰ系の発光素子が必要であることが開示されている。特に、特許文献１によれば、ｐ型のＩｎＰ基板を成長基板とし、ＩｎＰ結晶に格子整合するｐ型クラッド層、活性層、ｎ型クラッド層を順次エピタキシャル成長させた後、電極を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２８２８７５号公報
【特許文献２】特公平６−１０３７５９号公報
【特許文献３】特許第３０８４３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、発光波長が１０００ｎｍを超えるＬＥＤ素子については、これまで産業用の用途があまりなかったこともあり、開発が進んでいなかった。これに対し、近年、このような波長帯のＬＥＤ素子についても、市場からの要求が高まりを示しつつあり、より光強度の高いＬＥＤ素子が求められるようになってきている。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑み、発光波長が１０００ｎｍを超える赤外ＬＥＤ素子であって、光の取り出し効率を従来よりも向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発光波長が１０００ｎｍを超える発光素子としては、上述したようにこれまでレーザ素子の開発が主として進められてきた歴史がある。発光効率を向上させるという観点からは、活性層内での発光強度を高めるべく、大きな電流を注入するための手法がこれまで検討されてきた。例えば、ＩｎＰ基板を用いた半導体レーザの分野においても、ＩｎＰのドーパント濃度を高めることで基板の抵抗率を低下させて、活性層に対して注入できる電流密度を高めることが行われてきた。
【０００８】
これまで半導体レーザに対して行われてきた開発に鑑みると、ＩｎＰ系のＬＥＤ素子に対しても、ＩｎＰ基板を通して活性層に対して大きな電流を供給すべく、ＩｎＰ基板に対してドーパントを高濃度で注入することが考えられる。しかし、本発明者（ら）の鋭意研究によれば、ＩｎＰ基板のドーパント濃度を高くすると、取り出される光の量が低下することを確認した。この理由に関し、本発明者（ら）は、ＩｎＰ基板のドーパント濃度を高くしたことで、基板内を流れる電流の、基板面に平行な方向（以下、「横方向」と呼ぶことがある。）への拡がりが抑制され、この結果、活性層内の限られた領域に電流が集中し、活性層のうち発光に寄与する領域が少なくなったことによるものと推察している。
【０００９】
上述した本発明者（ら）の新規の知見に鑑み、本発明は、
赤外ＬＥＤ素子であって、
ＩｎＰを含んでなり、ｎ型ドーパント濃度が１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満を示す基板と、
前記基板の上層に形成され、ｎ型を示す第一半導体層と、
前記第一半導体層の上層に形成された活性層と、
前記活性層の上層に形成され、ｐ型を示す第二半導体層と、
前記基板の面のうち、前記第一半導体層が形成されている側とは反対側の第一面に形成された、第一電極と、
前記第二半導体層の上層に形成され、前記基板の面に直交する第一方向から見たときに、前記第二半導体層の面の一部領域にのみ形成された、第二電極とを有し、
主たる発光波長が１０００ｎｍ以上を示すことを特徴とする。
【００１０】
ｎ型のＩｎＰ基板上に、ｎ型半導体層、活性層、及びｐ型半導体層をエピタキシャル成長させる場合、ｐ型半導体層における吸収係数が大きいため、ｐ型半導体層はできる限り薄膜で成長させる必要がある。このため、ｐ型半導体層の上面にｐ側電極を設け、ＩｎＰ基板の半導体層とは反対側の面（裏面）にｎ側電極を設け、この両電極間に電圧を印加すると、ｐ側電極の直下に電流が集中しやすくなってしまう。この場合、ｐ側電極の直下に位置する活性層における発光が強まり、活性層内における発光に寄与する領域が狭くなる上、発光した光がｐ側電極で吸収されやすくなり、結果として光取り出し効率が低下してしまう。
【００１１】
また、上記のように電流が特定の箇所に集中すると、ジュール熱が増大して活性層内における欠陥が増加し、この欠陥で光が吸収されることで光取り出し効率が更に低下しやすくなるという課題も存在する。
【００１２】
化合物半導体発光素子において、電流経路が集中することへの対策は、これまでいくつかの方法が知られている。例えば、特許文献２には、活性層の上層の位置において、生成された光に対して透明な半導体層を厚膜で形成する技術が開示されている。また、特許文献３には、活性層と上部電極との間に透明電極を形成する方法が開示されている。
【００１３】
しかし、発光波長が１０００ｎｍを超える赤外ＬＥＤ素子、すなわちＩｎＰ系（ＧａＩｎＡｓＰ系）の赤外ＬＥＤ素子においては、厚膜化することで結晶品質が低下して欠陥密度が上昇するという課題がある。また、ｐ型半導体層においては上述したように吸収係数が大きいという事情もある。かかる点に鑑みると、特許文献２に記載された方法を発光波長が１０００ｎｍを超える赤外ＬＥＤ素子にそのまま適用しても、光取り出し効率を向上させる効果が得られない。また、ＧａＩｎＡｓＰ系の赤外ＬＥＤ素子を構成する半導体層の成分であるＩｎは、産出地域が偏重した希少金属である。このため、半導体層を厚膜化させることは、原材料の安定的な確保や、製造コストの上昇といった別の課題を引き起こす。
【００１４】
また、特許文献３に記載されているように、ＩＴＯなどの透明電極を用いて電流を水平方向に分散させる技術は、発光波長が可視光領域を示す半導体発光素子では広く用いられている。しかし、透明電極として一般的に用いられるＩＴＯは、発光波長が１０００ｎｍを超える赤外光を吸収してしまう。このため、特許文献３に記載された方法を発光波長が１０００ｎｍを超える赤外ＬＥＤ素子にそのまま適用しても、光取り出し効率を向上させる効果が得られない。
【００１５】
本発明者（ら）は、鋭意研究の結果、主たる発光波長が１０００ｎｍ以上を示す赤外ＬＥＤ素子において、ＩｎＰを含む基板のｎ型ドーパント濃度を、低抵抗化のためにドープしていた従来の濃度よりも低下させると、電流を横方向（基板の面に平行な方向）に分散させる効果が得られるという、新たな知見を見出した。すなわち、上述した本発明に係る赤外ＬＥＤ素子によれば、基板のｎ型ドーパント濃度が１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満という少し低い値に設定されているため、ｐ型を示す第二半導体層に対して基板の抵抗率が相対的に上昇する結果、基板内において電子が横方向に移動しやすくなり、活性層内を流れる電流を横方向に拡げられる。
【００１６】
半導体層内の抵抗率はキャリア濃度で決定され、キャリア濃度はほぼドーパント濃度に依存する。ここで、ｐ型を示す第二半導体層は、活性層に対するクラッド層として機能させる観点から、注入できる上限近くまでドーパント濃度を高めるのが一般的であり、例えば、その濃度は、５×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3以下である。これに対し、基板のｎ型ドーパント濃度は、上述したように、１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満であり、第二半導体層のｐ型ドーパント濃度の同等以下である。これにより、基板すなわちｎ側の抵抗率が、第二半導体層すなわちｐ側の抵抗率よりも相対的に高められる。
【００１７】
前記第一方向に関して、前記基板の厚みが前記第二半導体層の厚みに対して１０倍以上であるものとしても構わない。
【００１８】
上述したように、発光波長が１０００ｎｍを超える赤外ＬＥＤ素子においては、ｐ型を示す半導体層（第二半導体層）の膜厚を厚くすると、吸収係数が大きいことから光の取り出し効率が低下してしまうため、できる限り膜厚を薄くするのが好ましく、通常数μｍ程度に設定される。一方で、ＩｎＰは劈開性が極めて高いため、自立性を確保する観点から少なくとも基板の厚みを５０μｍ以上にする必要があり、好ましくは１５０μｍ以上であり、より好ましくは２００μｍ以上である。
【００１９】
このように、第二半導体層の厚みに対して基板の厚みが１０倍以上である場合、基板の厚みが厚いため、基板のｎ型ドーパント濃度を意図的に低下させることで基板内を電流が流れる際の横方向への拡がりの効果が顕著になる。この結果、活性層内を流れる電流を横方向に拡げる効果が更に発揮され、光取り出し効率が向上する。
【００２０】
なお、赤外ＬＥＤ素子を一般的なパッケージに収める観点からは、基板の厚みは７００μｍ以下とするのが好ましく、４００μｍ以下とするのがより好ましい。
【００２１】
前記第二電極は、前記第二半導体層の面の一部領域にのみ形成されており、
前記第一方向に関して、前記第二電極が形成されていない領域の少なくとも一部と、前記第一電極が形成されている領域の少なくとも一部とが対向しているものとしても構わない。
【００２２】
上記構成によれば、基板の第一面側に形成されている第一電極と、その反対側の面（「第二面」という。）側に形成されている第二電極とは、第一方向に対して完全には対向しない位置に配置される。この結果、第一電極と第二電極との間を流れる電流を横方向に拡げる効果が更に高められる。
【００２３】
なお、第二電極を第二半導体層の面の一部領域に形成することで、基板の側面のみならず、第二半導体層の面についても光取り出し面とすることができ、光の取り出し効率が高められる。
【００２４】
上記構成において、基板の第一面側に配置された第一電極についても、基板の第一面の一部にのみ形成されるものとしても構わない。この場合において、第一電極と、第二電極の非形成領域とが第一方向に関して対向し、第二電極と、第一電極の非形成領域とが第一方向に関して対向するものとするのが好ましい。
【００２５】
前記第二電極は、前記第二半導体層の面上において異なる方向に延伸する格子形状又は櫛形状を呈した、複数の部分電極を有し、
隣接する前記部分電極同士の離間距離が１００μｍ以下であるものとしても構わない。
【００２６】
基板のｎ型ドーパント濃度を、１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満としたことで、電流の分散長を５０μｍ以上にすることが可能となった。ここで、「分散長」とは、第二電極の近傍における輝度に対して１／２の輝度を示す箇所と、第二電極との横方向の距離を指す。
【００２７】
部分電極同士の離間距離を１００μｍ以下とすることで、離間して配置された複数の部分電極から流れた電流が重なり合い、この結果、横方向の広い範囲にわたって活性層内に電流を流すことができる。
【００２８】
前記基板のドーパントがＳｎを含むものとしても構わない。上述したような、１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満のドーパント濃度でＩｎＰに対してドーピングを行う場合には、ドーパントにＳｎを含ませることで、結晶欠陥の密度を低下させることができる。
【００２９】
前記基板の前記第一面のうち、前記第一電極が形成されていない領域内には、前記活性層で生成される光に対する反射率が前記第一電極よりも高い材料からなる反射層を有するものとしても構わない。
【００３０】
上記の構成によれば、特に、基板の側面や第二電極側の面を光取り出し面とする赤外ＬＥＤ素子において、取り出し面とは異なる方向に光が進行した場合においても、基板内に戻すことができるため、取り出し効率の低下が抑制される。
【００３１】
前記反射層は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ａｕ、及びＡｌからなる群に含まれる１種以上の材料を含むものとしても構わない。
【００３２】
前記赤外ＬＥＤ素子は、前記基板の前記第一面のうち、前記第一電極が形成されていない領域内には、前記基板よりも屈折率が０．２以上小さい材料からなる誘電体層を有するものとしても構わない。
【００３３】
かかる構成によれば、基板と特定領域の境界部分で全反射が生じやすくなる。この結果、特に、基板の側面や第二電極側の面を光取り出し面とする赤外ＬＥＤ素子において、取り出し面とは異なる方向に光が進行した場合においても、基板内に戻すことができるため、取り出し効率の低下が抑制される。
【００３４】
前記誘電体層は、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、及びＩＴＯからなる群に含まれる１種以上の材料を含むものとしても構わない。
【００３５】
また、前記基板は、前記第一面及び前記第一面とは反対側の第二面以外の面である側面に凹凸部を有するものとしても構わない。ＩｎＰの屈折率は３．０以上と極めて大きい値を示すため、基板と空気との間で屈折率差が大きくなり、光が取り出しにくい。このため、基板の側面に凹凸部を設けておくことで、側面での全反射が生じにくくなり、光の取り出し効率が高められる。
【００３６】
なお、第二半導体層の面に凹凸部が形成されると、第二半導体層の厚みが薄くなる領域が存在するため、電流を横方向に拡げる作用を低下させる場合がある。かかる観点から、第二半導体層の面においては、凹凸部が形成されないようにするのが好ましい。
【００３７】
特に、基板が、半導体層の厚みに対して１０倍以上の厚みを有する場合には、側面の表面積が大きくなるため、活性層で生成された光のうち、大半が基板の側面から取り出されることになる。このため、側面での全反射を抑制し、光取り出し効率を向上させるべく、側面に凹凸部を設けるのが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の赤外ＬＥＤ素子によれば、発光波長が１０００ｎｍを超える領域において、従来よりも光取り出し効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の赤外ＬＥＤ素子の第一実施形態の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す赤外ＬＥＤ素子を＋Ｚ方向から見たときの模式的な平面図の一例である。
【図３Ａ】図１に示す赤外ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。
【図３Ｂ】図１に示す赤外ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。
【図３Ｃ】図１に示す赤外ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。
【図３Ｄ】図１に示す赤外ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。
【図３Ｅ】図１に示す赤外ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。
【図３Ｆ】図１に示す赤外ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。
【図３Ｇ】図１に示す赤外ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。
【図３Ｈ】図１に示す赤外ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。
【図３Ｉ】図１に示す赤外ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。
【図４Ａ】ステップＳ１〜Ｓ１１の工程を経て製造された赤外ＬＥＤ素子において、基板のドーパント濃度と発光強度との関係を示すグラフである。
【図４Ｂ】ステップＳ１〜Ｓ１１の工程を経て製造された赤外ＬＥＤ素子において、基板のドーパント濃度と分散長との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の赤外ＬＥＤ素子の第一実施形態の別構造を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の赤外ＬＥＤ素子の別実施形態の構造を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の赤外ＬＥＤ素子の別実施形態の構造を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の赤外ＬＥＤ素子の別実施形態の構造を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の赤外ＬＥＤ素子の別実施形態の構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の赤外ＬＥＤ素子の別実施形態の構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明に係る赤外ＬＥＤ素子の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の図面は模式的に示されたものであり、図面上の寸法比と実際の寸法比とは必ずしも一致しない。また、図面間においても寸法比が一致していない場合がある。
【００４１】
本明細書において、「ＧａＩｎＡｓＰ」という記述は、ＧａとＩｎとＡｓとＰの混晶であることを意味し、組成比の記述を単に省略して記載したものである。「ＡｌＧａＩｎＡｓ」などの他の記載も同様である。
【００４２】
本明細書内において、「層Ａの上層に層Ｂが形成されている」という表現は、層Ａの面上に直接層Ｂが形成されている場合はもちろん、層Ａの面上に薄膜を介して層Ｂが形成されている場合も含む意図である。なお、ここでいう「薄膜」とは、膜厚１０ｎｍ以下の層を指し、好ましくは５ｎｍ以下の層を指すものとして構わない。
【００４３】
［第一実施形態］
本発明に係る赤外ＬＥＤ素子の第一実施形態の構成につき、説明する。
【００４４】
《構造》
図１は、本実施形態の赤外ＬＥＤ素子の構造を模式的に示す断面図である。図１に示す赤外ＬＥＤ素子１は、基板３と、基板３の上層に形成された半導体層１０を含む。また、赤外ＬＥＤ素子１は、電流を注入するための電極（２１，２２，２３）を備える。
【００４５】
なお、図１は、赤外ＬＥＤ素子１を所定の位置においてＸＺ平面に沿って切断したときの模式的な断面図に対応する。以下では、図１に付されたＸＹＺ座標系が適宜参照される。図１に示す座標系によれば、Ｚ方向が「第一方向」に対応する。
【００４６】
また、図２は、赤外ＬＥＤ素子１を＋Ｚ方向から見たときの模式的な平面図の一例である。説明の都合上、図２では電極２３の図示を省略している。
【００４７】
（基板３）
本実施形態において、基板３は、ｎ型不純物がドープされたＩｎＰからなる。この場合、ｎ型が「第一導電型」に対応する。基板３にドープされるｎ型不純物材料としては、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｇｅ、Ｓｅなどを利用することができ、Ｓｎが特に好ましい。
【００４８】
基板３の厚み（Ｚ方向に係る長さ）は、５０μｍ以上、７００μｍ以下である。ＩｎＰは劈開性が極めて高いため、自立性を確保する観点から、少なくとも基板３の厚みを５０μｍ以上にする必要がある。また、赤外ＬＥＤ素子１を一般的なパッケージに収める観点から、基板３の厚みは７００μｍ以下とする必要がある。基板３の厚みは、好ましくは１５０μｍ以上であり、より好ましくは２００μｍ以上である。また、基板３の厚みは、好ましくは４００μｍ以下である。
【００４９】
基板３における、ｎ型不純物のドーパント濃度は、１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満であり、より好ましくは、３×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3以下であり、特に好ましくは、５×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3以下である。なお、ドーパントとしてＳｎを用いた場合には、上記の数値範囲のドーパント濃度で不純物を注入しながらも、基板３を構成するＩｎＰ結晶の品質を特に良好な状態に維持することができる。
【００５０】
上記のドーパント濃度は、一般的にＩｎＰ基板の導電性を高めるためにドーピングをする場合と比較すると、少し低い値である。このため、基板３自体の抵抗が高くなりすぎるのを抑制する観点からも、基板３の厚みを７００μｍ以下とするのが好ましい。例えば、電流密度を１５０Ａ／ｃｍ2とすると、厚みが７００μｍ以上の基板３によれば、内部抵抗により０．１Ｖ以上の電位差が生じてしまう。図４Ｂを参照して後述されるように、赤外ＬＥＤ素子１の駆動電圧が例えば１．０Ｖ程度であることに鑑みると、１０％以上の電位差が基板３内で発生していることになり、あまり好ましくない。これに対し、例えば厚みが４００μｍの基板３の場合、内部抵抗に起因する電位差は０．０６Ｖであり、０．１Ｖ未満に抑制される。
【００５１】
なお、基板３は、ＩｎＰの結晶に上記ｎ型不純物がドープされて構成されているものとしたが、更に別の不純物が微量（例えば１％未満）に混在しているものとしても構わない。
【００５２】
（半導体層１０）
本実施形態において、半導体層１０は基板３の面３ｂ上に形成されている。面３ｂは、「第二面」に対応する。
【００５３】
図１に示す例では、半導体層１０は、第一半導体層１１、活性層１２、及び第二半導体層（１３，１４）を含み、これらの層が積層されてなる。
【００５４】
第一半導体層１１は、基板３の第二面３ｂ上に形成されている。第一半導体層１１は、ｎ型不純物がドープされたＩｎＰ層であり、赤外ＬＥＤ素子１におけるｎ型クラッド層を構成する。第一半導体層１１のｎ型ドーパント濃度は、好ましくは１×１０17／ｃｍ3以上、５×１０18／ｃｍ3以下であり、より好ましくは、５×１０17／ｃｍ3以上、４×１０18／ｃｍ3以下である。第一半導体層１１にドープされるｎ型不純物材料としては、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｇｅ、Ｓｅなどを利用することができ、Ｓｉが特に好ましい。
【００５５】
後述するように、活性層１２は、主たる発光波長が１０００ｎｍ以上、１８００ｎｍ未満の赤外光を生成する。第一半導体層１１は、かかる波長帯の光を吸収しない材料であり、且つ、ＩｎＰからなる基板３と格子整合してエピタキシャル成長が可能な材料から適宜選択される。例えば、第一半導体層１１としては、ＩｎＰの他、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓなどの材料を利用することも可能である。
【００５６】
第一半導体層１１の膜厚は、０．１μｍ以上、１０μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ以上、５μｍ以下である。
【００５７】
活性層１２は、第一半導体層１１の上層（＋Ｚ方向の位置）に形成されている。活性層１２は、主たる発光波長が１０００ｎｍ以上、１８００ｎｍ未満の赤外光を生成する材料で構成される。活性層１２は、狙いとする波長の光を生成可能であり、且つ、ＩｎＰからなる基板３と格子整合してエピタキシャル成長が可能な材料から適宜選択される。例えば、活性層１２は、ＧａＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ又はＡｌＧａＩｎＡｓの単層構造としても構わないし、ＧａＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ又はＡｌＧａＩｎＡｓからなる井戸層と、井戸層よりもバンドギャップエネルギーの大きいＧａＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、又はＩｎＰからなる障壁層とを含むＭＱＷ（Multiple Quantum Well：多重量子井戸）構造としても構わない。
【００５８】
活性層１２は、ｎ型又はｐ型にドープされていても構わないし、アンドープでも構わない。ｎ型にドープされる場合には、ドーパントとしては、例えばＳｉを利用することができる。
【００５９】
活性層１２の膜厚は、活性層１２が単層構造の場合は、１００ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下であり、好ましくは、５００ｎｍ以上、１５００ｎｍ以下である。また、活性層１２がＭＱＷ構造の場合は、膜厚５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の井戸層及び障壁層が、２周期以上５０周期以下の範囲で積層されて構成される。
【００６０】
第二半導体層（１３，１４）は、活性層１２の上層（＋Ｚ方向の位置）に形成されている。第二半導体層（１３，１４）は、いずれもｐ型不純物がドープされている。第二半導体層１３は赤外ＬＥＤ素子１におけるｐ型クラッド層を構成し、第二半導体層１４は赤外ＬＥＤ素子１におけるｐ型コンタクト層を構成する。第二半導体層１４は、後述される第二電極２１との間で電気的接続を確保するために、高濃度にドープされた層である。ただし、電気的接続が充分確保できる場合には、第二半導体層１４を省略して、ｐ型クラッド層を構成する第二半導体層１３に対して直接第二電極２１を接触させても構わない。
【００６１】
一例として、ｐ型クラッド層を構成する第二半導体層１３は、ＺｎがドープされたＩｎＰからなり、ｐ型コンタクト層を構成する第二半導体層１４は、ＺｎがドープされたＧａＩｎＡｓＰからなる。
【００６２】
ｐ型クラッド層を構成する第二半導体層１３のｐ型ドーパント濃度は、好ましくは８×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3以下であり、より好ましくは、１×１０18／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3以下である。また、ｐ型コンタクト層を構成する第二半導体層１４のｐ型ドーパント濃度は、好ましくは５×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3以下であり、より好ましくは、１×１０18／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3以下である。なお、第二半導体層（１３，１４）にドープされたＺｎの拡散防止層として、活性層１２と第二半導体層（１３，１４）の間にｐ型ドーパント濃度が低い層が介在していても構わない。
【００６３】
第二半導体層（１３，１４）にドープされるｐ型不純物材料としては、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅなどを利用することができ、Ｚｎ又はＭｇが好ましく、Ｚｎが特に好ましい。なお、ｐ型クラッド層を構成する第二半導体層１３のｐ型ドーパントと、ｐ型コンタクト層を構成する第二半導体層１４のｐ型ドーパントの材料は、同一であっても異なっていても構わない。
【００６４】
（電極２１，２２，２３）
赤外ＬＥＤ素子１は、電極（２１，２２，２３）を有する。
【００６５】
基板３の第一面３ａ上には、第一電極２２が形成されている。第一電極２２は、基板３の第一面３ａに対してオーミック接触が実現されている。第一電極２２は、一例として、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｔ／Ｔｉ、Ｇｅ／Ｐｔなどの材料で構成され、これらの材料を複数備えるものとしても構わない。なお、本明細書内において、材料を記載する際に用いられる「Ｘ１／Ｘ２」という表記は、Ｘ１からなる層とＸ２からなる層が積層されていることを意味する。
【００６６】
第二半導体層１４の面上には、第二電極２１が形成されている。第二電極２１は、第二半導体層１４の面に対してオーミック接触が実現されている。第二電極２１は、一例として、Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ、ＡｕＺｎ、ＡｕＢｅなどの材料で構成され、これらの材料を複数備えるものとしても構わない。
【００６７】
第二電極２１の面上には、パッド電極２３が形成されている。このパッド電極２３は、ボンディングワイヤを接続するための領域を形成する。パッド電極２３は、例えばＴｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで構成される。
【００６８】
図２に示す例では、第二電極２１は、パッド電極２３が配置される電極領域２１ｂと、電極領域２１ｂから線状に延伸する電極領域２１ａとを有している。電極領域２１ａは、電流をＸＹ平面に平行な方向に拡げる目的で設けられている。
【００６９】
（凹凸部４１）
本実施形態において、基板３の側面には凹凸部４１が形成されている。ここで、基板３の側面とは、図１に示すように、基板３の面のうち、ＸＹ平面に平行な２面（３ａ，３ｂ）以外の面を指す。基板３がほぼ直方体形状を呈している場合、基板３は４つの側面を有しており、これらの側面にいずれも凹凸部４１が形成される。
【００７０】
凹凸部４１は、高低差の最大値が発光波長の０．５倍以上であり、凸同士及び凹同士の間隔が発光波長の０．７倍以上となるように構成されている。一例として、凹凸部の高低差の最大値は、０．５μｍ以上、３μｍ以下とするのが好ましく、０．８μｍ以上、２μｍ以下とするのがより好ましい。また、凸同士及び凹同士の間隔、すなわち凹凸部４１のピッチは、０．８μｍ以上、４μｍ以下とするのが好ましく、１．４μｍ以上、３μｍ以下とするのがより好ましい。
【００７１】
《製造方法》
上述した赤外ＬＥＤ素子１の製造方法の一例について、図３Ａ〜図３Ｉの各図を参照して説明する。図３Ａ〜図３Ｉは、いずれも製造プロセス内における一工程における断面図である。
【００７２】
（ステップＳ１）
図３Ａに示すように、１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満のドーパント濃度でｎ型不純物がドープされたＩｎＰからなる基板３を準備する。
【００７３】
（ステップＳ２）
図３Ａに示すように、基板３をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置内に搬送し、基板３の第二面３ｂ側に、第一半導体層１１、活性層１２、第二半導体層（１３，１４）を含む半導体層１０を順次エピタキシャル成長させる。本ステップＳ２において、成長させる層の材料や膜厚に応じて、原料ガスの種類及び流量、処理時間、環境温度などが適宜調整される。
【００７４】
各半導体層１０の材料例は上述した通りである。一例として、このエピタキシャル成長工程によって、ＳｉがドープされたＩｎＰからなる第一半導体層１１と、ＧａＩｎＡｓＰからなる活性層１２と、ＺｎがドープされたＩｎＰからなる第二半導体層１３と、ＺｎがドープされたＧａＩｎＡｓＰからなる第二半導体層１４とを含む半導体層１０が形成される。この工程により、基板３の面上に半導体層１０が形成されてなる、エピタキシャルウェハを得る。
【００７５】
（ステップＳ３）
エピタキシャルウェハをＭＯＣＶＤ装置から取り出し、第二半導体層１４の表面にフォトリソグラフィ法によってパターニングされたレジストマスクを形成する。その後、真空蒸着装置を用いて第二電極２１の形成材料（例えばＡｕ／Ｚｎ／Ａｕ）を成膜した後、リフトオフ法によってレジストマスクが剥離される。その後、例えば、４５０℃、１０分間の加熱処理によってアロイ処理（アニール処理）が施されることで、図３Ｂに示すように、第二半導体層１４の上面に第二電極２１が形成される。
【００７６】
（ステップＳ４）
基板３の面のうち、半導体層１０が形成されている側の面にレジストを塗布して保護した後、その面とは逆の面、すなわち第一面３ａに対して、研削研磨処理、及び塩酸系エッチャントによるウェットエッチング処理を行う。これにより、基板３の厚みが調整される（図３Ｃ参照）。基板３の厚みは、上述したように５０μｍ以上、７００μｍ以下に設定され、一例として２５０μｍに設定される。その後、保護膜としてのレジストが有機溶剤によって除去される。
【００７７】
（ステップＳ５）
図３Ｄに示すように、基板３の第一面３ａ側に、真空蒸着装置を用いて第一電極２２の形成材料（例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）を成膜した後、例えば、４５０℃、１０分間の加熱処理によってアロイ処理（アニール処理）が施されることで、第一電極２２が形成される。
【００７８】
（ステップＳ６）
図３Ｅに示すように、第二電極２１の上面に、フォトリソグラフィ法、真空蒸着法、及びリフトオフ法を用いて、例えばＴｉ／Ａｕからなるパッド電極２３が形成される。
【００７９】
（ステップＳ７）
図３Ｆに示すように、素子毎に分離するためのメサエッチングが施される。具体的には、第二半導体層１４の面のうちの非エッチング領域を、フォトリソグラフィ法によってパターニングされたレジストによってマスクした状態で、臭素とメタノールの混合液によってウェットエッチング処理が行われる。これにより、マスクされていない領域内に位置する、第二半導体層（１３，１４）、活性層１２、及び第一半導体層１１の一部が除去される。
【００８０】
（ステップＳ８）
図３Ｇに示すように、メサエッチング処理が施されたウエハをダイシングシート３１に貼り付けた後、ブレードダイシング装置を用いてダイシングラインに沿って素子分割が行われる。更に、拡張装置を用いて、赤外ＬＥＤ素子１が貼り付けられたダイシングシート３１が拡張され、隣接する赤外ＬＥＤ素子１間に隙間が設けられる。
【００８１】
（ステップＳ９）
図３Ｈに示すように、赤外ＬＥＤ素子１が貼り付けられたダイシングシート３１ごと、塩酸を含む酸性のエッチング液にディップ処理され、赤外ＬＥＤ素子１の側面に凹凸形状を形成する。このステップＳ９により、基板３の側面に凹凸部４１が形成され、半導体層１０の側面に凹凸部４２が形成される。
【００８２】
なお、図３Ｈには図示されていないが、このステップＳ９によって、第二半導体層１４の上面にも凹凸部が形成されるものとしても構わない。
【００８３】
（ステップＳ１０）
ダイシングシート３１から赤外ＬＥＤ素子１が取り外される。これにより、図１に示す状態となる。
【００８４】
（ステップＳ１１）
図３Ｉに示すように、例えばＴＯ−１８型のステム３５上に、赤外ＬＥＤ素子１の第一電極２２側を銀ペースト３４を介してダイボンディングし、熱硬化後に、パッド電極２３とワイヤ３６とをボンディングして電気的に接続する。なお、本ステップＳ１１において、銀ペースト３４に代えてハンダを用いても構わない。ハンダとしては、ＡｕＳｎやＳｎＡｇＳｕなどの材料を採用することができる。
【００８５】
《作用》
ステップＳ１〜Ｓ１１の工程を経て製造された赤外ＬＥＤ素子１が有する第一電極２２と第二電極２１との間に電圧が印加されると、活性層１２内に電流が流れて発光する。この光のうち、＋Ｚ方向に進行した光は、第二半導体層１４の面から外部に取り出される。また、−Ｚ方向に進行した光は、基板３を通過して側面から外部に取り出される。
【００８６】
ここで、基板３の側面には凹凸部４１が形成されているため、基板３の側面で全反射されて再び基板３の内側に戻される光量が抑制される。
【００８７】
また、基板３のドーパント濃度は１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満であり、半導体レーザの分野において基板の抵抗率を低下させる目的でドープされる濃度と比較すると低濃度である。ドーパント濃度をこのような範囲内の値としたことで、基板３内を流れる電流が横方向（ＸＹ平面に平行な方向）に拡げられ、この結果、活性層１２内の広い範囲内を電流が流れることで発光領域が拡がり、光取り出し効率が高められる。
【００８８】
図４Ａ及び図４Ｂは、基板３のドーパント濃度を異ならせた状態で、ステップＳ１〜Ｓ１１の工程を経て製造された複数の赤外ＬＥＤ素子１が示す、発光強度と分散長のそれぞれの値について、ドーパント濃度との関係をグラフ化したものである。図４Ａは、ドーパント濃度と発光強度との関係を示すグラフである。図４Ｂは、ドーパント濃度と分散長との関係を示すグラフである。
【００８９】
より詳細には、図４Ａは、基板３のドーパント濃度を異ならせて製造された赤外ＬＥＤ素子１に対して、５０ｍＡの電流を注入したときの発光強度を積分球システムによって評価した結果を、ドーパント濃度毎にグラフ化したものである。
【００９０】
また、図４Ｂは、基板３のドーパント濃度を異ならせて製造された赤外ＬＥＤ素子１のそれぞれを発光させた状態で、輝度の最も高い箇所と輝度が１／２に低下する箇所の距離で定義される「分散長」を測定した結果を、ドーパント濃度毎にグラフ化したものである。分散長は、実際に各赤外ＬＥＤ素子１を発光させた状態で赤外ＬＥＤ素子１の表面を撮像し、撮像結果に基づいて表面位置に応じた明るさを数値に変換し、位置に応じた数値の比較結果から導出された値が採用された。
【００９１】
図４Ａによれば、基板３のドーパント濃度が１×１０17／ｃｍ3以上、１×１０19／ｃｍ3以下の範囲内において、基板３のドーパント濃度が低下されるに連れ、発光強度が上昇していることが確認される。また、図４Ｂによれば、基板３のドーパント濃度が低下されるに連れ、分散長が上昇していることが確認される。以上の結果から、「課題を解決するための手段」の項で上述したように、基板３のドーパント濃度を１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満の範囲内に設定したことで、基板３内を流れる電流が横方向に拡げられ、これに伴って活性層１２を流れる電流も横方向に拡げられて発光効率が向上したものと考えられる。
【００９２】
図４Ｂの結果によれば、分散長を５０μｍ以上にすることが可能となる。このため、活性層１２内の広い範囲に電流を流すためには、第二電極２１に離間距離ｄ１（図２参照）を設ける場合には、これらの離間距離を１００μｍ以下に設定するのが好ましい。
【００９３】
なお、図２に示す第二電極２１の形状はあくまで一例であり、本実施形態において、赤外ＬＥＤ素子１が備える第二電極２１の形状は任意である。例えば、図５に示すように、第二電極２１は、パッド電極２３が配置される電極領域２１ｂと、電極領域２１ｂに連絡されて線状に延伸する電極領域２１ａとを有しており、電極領域２１ａは格子形状を呈していても構わない。この場合も、格子を構成する各電極領域２１ａ同士の離間距離ｄ１を、例えば１００μｍ以下とするのが好ましい。
【００９４】
［別実施形態］
以下、赤外ＬＥＤ素子１の別実施形態について説明する。
【００９５】
〈１〉図６に示すように、第一電極２２は、基板３の第一面３ａの一部領域に形成されるものとしても構わない。この場合、第一電極２２の少なくとも一部は、Ｚ方向に関して、第二電極２１が形成されていない領域と対向するように配置されるのが好ましい。すなわち、第一電極２２が形成されている領域Ｂ１の少なくとも一部が、第二電極２１が形成されていない領域Ａ２に対して、Ｚ方向に対向するように、各電極（２１，２２）が配置されるのが好ましい。これにより、電流が横方向（ＸＹ平面に平行な方向）に拡げられ、活性層１２内の広い範囲に電流が流れて発光強度が高められる。
【００９６】
また、第一電極２２が形成されていない領域Ｂ２を空隙とすることで、基板３と領域Ｂ２との境界面で屈折率差が極めて大きくなる。この結果、基板３内を−Ｚ方向に進行した光が、基板３の−Ｚ側の面（第一面３ａ）で全反射しやすくなり、基板３の側面などの光取り出し面から取り出される光量が増加される。
【００９７】
図６に示す赤外ＬＥＤ素子１を製造するに際しては、上述したステップＳ５の実行時に、第一電極２２をパターニングすればよい。より詳細には、フォトリソグラフィ法によってパターニングされたレジストマスクを形成した後、真空蒸着装置を用いて第一電極２２の形成材料（例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）を成膜し、リフトオフによってレジストマスクを剥離する。その後、４５０℃、１０分間の加熱処理によってアロイ処理（アニール処理）が施されることで、第一電極２２が形成される。以後のステップは上記実施形態と共通であるため、説明を割愛する。
【００９８】
図６に示す赤外ＬＥＤ素子１に対して、図３Ｉと同様に、銀ペースト３４を介してステム３５上にダイボンディングした場合、図６に図示された空隙Ｂ２内に銀ペースト３４が入り込むことになる。この結果、上述したような、基板３と空隙Ｂ２との間の大きな屈折率差は得られなくなる。しかしながら、空隙Ｂ２内に入り込んだ銀ペースト３４に含まれる銀粒子は、赤外光に対して高い反射率を有するため、やはり基板３内を−Ｚ方向に進行した光を＋Ｚ方向に反射させる機能を実現できる。
【００９９】
また、図６に示す赤外ＬＥＤ素子１においては、基板３の第一面３ａ側には段差が形成されることから、実装時には第一電極２２とパッケージ基板とをハンダ接続するものとしても構わない。ハンダとしては、ＡｕＳｎやＳｎＡｇＳｕなどの材料を採用することができる。この場合には、空隙Ｂ２が依然として残るため、上述したように、基板３と空隙Ｂ２との間に大きな屈折率差を設けることができるため、基板３内を−Ｚ方向に進行した光を、第一面３ａで全反射させやすくなる。
【０１００】
〈２〉図６において、第一電極２２が形成されていない領域Ｂ２内に反射層２５が形成されるものとしても構わない（図７参照）。
【０１０１】
反射層２５は、１０００ｎｍ以上、１８００ｎｍ未満の赤外光に対して高い反射率を示す材料であればよく、例えば、Ａｇ、Ａｇ合金、Ａｕ、Ａｌなどの材料で構成される。これらの材料は、いずれも第一電極２２の材料に比べて、赤外光に対する反射率が高い。なお、反射層２５の赤外光に対する反射率は、５０％以上であれば好ましく、７０％以上であればより好ましい。
【０１０２】
図７に示す赤外ＬＥＤ素子１を製造するに際しては、上述したステップＳ５の実行時に、パターニングされた第一電極２２、及びパターニングされた反射層２５をそれぞれ形成すればよい。
【０１０３】
〈３〉図６において、第一電極２２が形成されていない領域Ｂ２内に誘電体層２６が形成されるものとしても構わない（図８参照）。
【０１０４】
誘電体層２６は、ＩｎＰからなる基板３よりも屈折率が低い材料であればよく、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの材料で構成される。これらの材料は、いずれもＩｎＰの屈折率よりも０．２以上小さい屈折率を示すため、基板３と誘電体層２６との界面において全反射を生じやすい屈折率差が実現される。
【０１０５】
図８に示す赤外ＬＥＤ素子１を製造するに際しては、上述したステップＳ５の実行時に、パターニングされた第一電極２２、及びパターニングされた誘電体層２６をそれぞれ形成すればよい。例えばプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ2からなる誘電体層２６を全面に成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターニングされたレジストマスクを用いて、ＢＨＦ溶液によるウェットエッチング処理を行って、誘電体層２６のパターニング処理が行われる。その後、誘電体層２６の開口領域に第一電極２２が形成される。
【０１０６】
なお、図８に示す赤外ＬＥＤ素子１においては、上述したようにステップＳ１１の方法によって実装が可能である。この場合、誘電体層２６の下層に銀ペースト３４が介在するため、銀ペースト３４に含まれるＡｇ粒子が反射部材として機能する。
【０１０７】
更に、図９に示すように、誘電体層２６及び第一電極２２の面を覆うように、反射層２５を形成するものとしても構わない。
【０１０８】
〈４〉上記実施形態では、赤外ＬＥＤ素子１が備える基板３の側面には、凹凸部４１が形成されているものとして説明した。しかし、基板３は必ずしも側面に凹凸部４１を備えていなくても構わない（図１０参照）。この場合、図１０に示すように、半導体層１０の側面にも凹凸部４２が形成されないものとして構わない。
【０１０９】
〈５〉上記実施形態で説明した赤外ＬＥＤ素子１において、半導体層１０の面のうち、ＸＹ平面に平行な光取り出し面、すなわち、第二半導体層１４の表面についても、凹凸部が形成されていても構わない。
【０１１０】
〈６〉上記実施形態では、ｐ型クラッド層としての第二半導体層１３の上面に、ｐ型コンタクト層としての第二半導体層１４を形成し、この第二半導体層１４に面上に第二電極２１が形成されている場合について説明した。しかし、第二電極２１に対してコンタクトが取れる限りにおいて、コンタクト層の導電型はｎ型であっても構わない。この場合、第二半導体層１３の上層に、薄膜のｎ型コンタクトを介して第二電極２１が形成される。
【符号の説明】
【０１１１】
１      ：    赤外ＬＥＤ素子
３      ：    基板
３ａ    ：    基板の第一面
３ｂ    ：    基板の第二面
１０      ：    半導体層
１１      ：    第一半導体層
１２      ：    活性層
１３，１４      ：    第二半導体層
２１      ：    第二電極
２２      ：    第一電極
２３      ：    パッド電極
２４      ：    パッド電極
２５      ：    反射層
２６      ：    誘電体層
２８      ：    パッシベーション膜
３１      ：    ダイシングシート
３４      ：    銀ペースト
３５      ：    ステム
４１      ：    凹凸部
４２      ：    凹凸部
【図１】
2020167219.tif 000003
【図２】
2020167219.tif 000004
【図３Ａ】
2020167219.tif 000005
【図３Ｂ】
2020167219.tif 000006
【図３Ｃ】
2020167219.tif 000007
【図３Ｄ】
2020167219.tif 000008
【図３Ｅ】
2020167219.tif 000009
【図３Ｆ】
2020167219.tif 000010
【図３Ｇ】
2020167219.tif 000011
【図３Ｈ】
2020167219.tif 000012
【図３Ｉ】
2020167219.tif 000013
【図４Ａ】
2020167219.tif 000014
【図４Ｂ】
2020167219.tif 000015
【図５】
2020167219.tif 000016
【図６】
2020167219.tif 000017
【図７】
2020167219.tif 000018
【図８】
2020167219.tif 000019
【図９】
2020167219.tif 000020
【図１０】
2020167219.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月10日(2019.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外ＬＥＤ素子であって、
ＩｎＰを含んでなり、ｎ型ドーパント濃度が１×１０17／ｃｍ3以上、３×１０18／ｃｍ3未満を示す基板と、
前記基板の上層に形成された、ｎ型を示す第一半導体層と、
前記第一半導体層の上層に形成された活性層と、
前記活性層の上層に形成され、ｐ型を示す第二半導体層と、
前記基板の面のうち、前記第一半導体層が形成されている側とは反対側の第一面に形成された、第一電極と、
前記第二半導体層の上層に形成され、前記基板の面に直交する第一方向から見たときに、前記第二半導体層の面の一部領域にのみ形成された、第二電極とを有し、
主たる発光波長が１０００ｎｍ以上を示し、
前記第二電極は、前記第二半導体層の面の一部領域にのみ形成されており、
前記第一方向に関して、前記第二電極が形成されていない領域の少なくとも一部と、前記第一電極が形成されている領域の少なくとも一部とが対向していることを特徴とする、赤外ＬＥＤ素子。
【請求項２】
前記第一方向に関して、前記基板の厚みが前記第二半導体層の厚みに対して１０倍以上であることを特徴とする、請求項１に記載の赤外ＬＥＤ素子。
【請求項３】
前記基板の厚みは、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の赤外ＬＥＤ素子。
【請求項４】
前記第二電極は、前記第二半導体層の面上において異なる方向に延伸する格子形状又は櫛形状を呈した、複数の部分電極を有し、
隣接する前記部分電極同士の離間距離が、１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の赤外ＬＥＤ素子。
【請求項５】
前記基板のドーパントがＳｎを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の赤外ＬＥＤ素子。