(57)【要約】【課題】反射電極及びそれを備える化合物半導体の発光素子を提供する。【解決手段】ｎ型化合物の半導体層１０２、活性層１０４及びｐ型化合物の半導体層１０６を備える化合物半導体発光素子のｐ型化合物の半導体層１０６上に形成される反射電極２６において、ｐ型化合物の半導体層１０６の上面の一部に所定幅に形成されたオーミックコンタクト層２１と、オーミックコンタクト層２１、及びオーミックコンタクト層２１により覆われていないｐ型化合物の半導体層１０６の上面を覆う反射電極層２５と、を備え、ｐ型化合物の半導体層１０６の上面に、反射電極層２５とｐ型化合物の半導体層１０６とが直接コンタクトされるコンタクト領域１１ａ、１１ｂが設けられた化合物半導体発光素子の反射電極２６、及び反射電極２６を備える化合物半導体の発光素子である。【選択図】図１
2006229187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型化合物の半導体層、活性層及びｐ型化合物の半導体層を備える化合物半導体発光素子の前記ｐ型化合物の半導体層上に形成される反射電極において、
前記ｐ型化合物の半導体層の上面の一部に所定幅に形成されたオーミックコンタクト層と、
前記オーミックコンタクト層、及び前記オーミックコンタクト層により覆われていない前記ｐ型化合物の半導体層の上面を覆う反射電極層と、を備え、
前記ｐ型化合物の半導体層の上面に、前記反射電極層及びｐ型化合物の半導体層が直接コンタクトされるコンタクト領域が設けられたことを特徴とする化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項２】
前記コンタクト領域は、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の少なくとも一端部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項３】
前記ｐ型化合物の半導体層の上面の全体面積に対する前記コンタクト領域の面積比は、５％ないし６０％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項４】
前記オーミックコンタクト層は、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の中央領域に設けられ、前記コンタクト領域は、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の両側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項５】
前記オーミックコンタクト層は、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｒから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項６】
前記オーミックコンタクト層は、１０ないし１００Åの厚さの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項７】
前記オーミックコンタクト層は、順次に積層された第１メタル層及び第２メタル層を備え、
前記第１メタル層は、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、前記第２メタル層は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ及びＲｈから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項８】
前記第１メタル層は、１０ないし１００Åの厚さの範囲にあり、前記第２メタル層は、２０００ないし３０００Åの厚さの範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項９】
前記反射電極層は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ及びＲｈから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項１０】
前記反射電極層は、２０００ないし３０００Åの厚さの範囲にあることを特徴とする請求項９に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項１１】
ｎ型電極及びｐ型電極、その間に少なくともｎ型化合物の半導体層、活性層及びｐ型化合物半導体層を備える化合物半導体発光素子において、
前記ｐ型電極は、
前記ｐ型化合物の半導体層の上面の一部に所定幅に形成されたオーミックコンタクト層と、
前記オーミックコンタクト層、及び前記オーミックコンタクト層により覆われていない前記ｐ型化合物の半導体層の上面を覆う反射電極層と、を備え、
前記ｐ型化合物の半導体層の上面に、前記反射電極層及びｐ型化合物の半導体層が直接コンタクトされるコンタクト領域が設けられたことを特徴とする化合物半導体の発光素子。
【請求項１２】
前記コンタクト領域は、前記ｎ型電極と対応する前記ｐ型化合物の半導体層の上面の少なくとも一端部に設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体の発光素子。
【請求項１３】
前記ｐ型化合物の半導体層の上面の全体面積に対する前記コンタクト領域の面積比は、５％ないし６０％の範囲にあることを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体の発光素子。
【請求項１４】
前記オーミックコンタクト層は、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の中央領域に設けられ、前記コンタクト領域は、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の両側に設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体の発光素子。
【請求項１５】
前記オーミックコンタクト層は、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｒから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体の発光素子。
【請求項１６】
前記オーミックコンタクト層は、１０ないし１００Åの厚さの範囲にあることを特徴とする請求項１５に記載の化合物半導体の発光素子。
【請求項１７】
前記オーミックコンタクト層は、順次に積層された第１メタル層及び第２メタル層を備え、
前記第１メタル層は、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、前記第２メタル層は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ及びＲｈから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体の発光素子。
【請求項１８】
前記第１メタル層は、１０ないし１００Åの厚さの範囲にあり、前記第２メタル層は、２０００ないし３０００Åの厚さの範囲にあることを特徴とする請求項１７に記載の化合物半導体の発光素子。
【請求項１９】
前記反射電極層は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ及びＲｈから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の化合物半導体の発光素子。
【請求項２０】
前記反射電極層は、２０００ないし３０００Åの厚さの範囲にあることを特徴とする請求項１９に記載の化合物半導体の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射電極及びそれを備える化合物半導体の発光素子に係り、より詳細には、光反射の特性及び電流分布効率の特性が向上した反射電極、及びそれを備える化合物半導体の発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体の特性を利用して、電気的信号を光に変化させる化合物半導体の発光素子、例えば、ＬＥＤまたはＬＤのような半導体レーザーダイオードのレーザー光は、光通信、多重通信、宇宙通信のような応用分野で現在実用化されている。半導体レーザーは、光通信のような通信分野や、コンパクトディスクプレーヤー（ＣＤＰ）やデジタル多機能ディスクプレーヤー（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｐｌａｙｅｒ：ＤＶＤＰ）のような装置で、データの伝送やデータの記録及び読み取りのための手段の光源として広く使用されている。
【０００３】
このような化合物半導体の発光素子は、光の出射方向によってトップエミット型の発光ダイオード（Ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＴＬＥＤ）とフリップチップ発光ダイオード（Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ：ＦＣＬＥＤ）とに分類される。
【０００４】
トップエミット型の発光ダイオードは、ｐ型化合物の半導体層及びオーミックコンタクトを形成するｐ型電極を介して光が出射される構造を有する。前記ｐ型電極は、主にｐ型化合物の半導体層上にニッケル（Ｎｉ）層と金（Ａｕ）層とが順次に積層された構造を有する。しかし、ニッケル層／金層から形成されたｐ型電極は、半透明性を有し、前記ｐ型電極が適用されたトップエミット型の発光ダイオードは、低い光利用効率及び低い輝度特性を有する。
【０００５】
フリップチップ発光ダイオードは、活性層から発生した光が、ｐ型化合物の半導体層上に形成された反射電極から反射され、前記反射光が基板を介して出射される構造を有する。前記反射電極は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）及びロジウム（Ｒｈ）のような光反射特性に優れた物質から形成される。このような反射電極が適用されたフリップチップ発光ダイオードは、高い光利用効率及び高い輝度特性を有しうる。しかし、前記反射電極は、前記ｐ型化合物の半導体層上で大きい接触抵抗を有するため、前記反射電極が適用された発光素子の寿命が短くなり、発光素子の特性が不安定であるという問題点を有する。
【０００６】
このような問題点を解決するために、低い接触抵抗及び高い反射率を有する電極物質及び電極構造に関する研究が進んでいる。
【０００７】
特許文献１は、反射電極が適用された半導体発光素子に関する技術を開示する。ここで、反射電極とｐ型化合物の半導体層との間に、ＴｉまたはＮｉ／Ａｕなどの物質から形成されたオーミックコンタクト層が介在されているが、前記オーミックコンタクト層では光吸収率が高いため、光損失が発生する。したがって、前記のような従来の半導体発光素子で光利用効率及び輝度特性が低くなることがある。したがって、このような問題点を解決するために、半導体発光素子で電極構造の改善が必要である。
【特許文献１】国際公開第０１／４７０３８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が達成しようとする技術的課題は、前記従来技術の問題点を改善するためのものであって、光反射特性及び電流分布効率の特性が向上した反射電極、及びそれを備える化合物半導体の発光素子を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ｎ型化合物の半導体層、活性層及びｐ型化合物の半導体層を備える化合物半導体発光素子の前記ｐ型化合物の半導体層上に形成される反射電極において、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の一部に所定幅に形成されたオーミックコンタクト層と、前記オーミックコンタクト層、及び前記オーミックコンタクト層により覆われていない前記ｐ型化合物の半導体層の上面を覆う反射電極層と、を備え、前記ｐ型化合物の半導体層の上面に前記反射電極層とｐ型化合物の半導体層とが直接コンタクトされるコンタクト領域が設けられた化合物半導体発光素子の反射電極が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、ｎ型電極及びｐ型電極、その間に少なくともｎ型化合物の半導体層、活性層及びｐ型化合物の半導体層を備える化合物半導体発光素子において、前記ｐ型電極は、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の一部に所定幅に形成されたオーミックコンタクト層と、前記オーミックコンタクト層、及び前記オーミックコンタクト層により覆われていない前記ｐ型化合物の半導体層の上面を覆う反射電極層と、を備え、前記ｐ型化合物の半導体層の上面に、前記反射電極層とｐ型化合物の半導体層とが直接コンタクトされるコンタクト領域が設けられた化合物半導体発光素子が提供される。
【００１１】
ここで、前記反射電極層のコンタクト領域は、前記ｎ型電極と対応する前記ｐ型化合物の半導体層の上面の少なくとも一端部に設けられ、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の全体面積に対する前記反射電極層コンタクト領域の面積比は、５％ないし６０％範囲にある。好ましくは、前記オーミックコンタクト層は、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の中央領域に設けられ、前記反射電極層のコンタクト領域は、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の両側に設けられる。
【００１２】
前記オーミックコンタクト層は、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｒから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、前記オーミックコンタクト層は、１０ないし１００Åの厚さの範囲にある。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、前記オーミックコンタクト層は、順次に積層された第１メタル層及び第２メタル層を備える。ここで、前記第１メタル層は、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、前記第２メタル層は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ及びＲｈから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものである。前記第１メタル層は、１０ないし１００Åの厚さの範囲にあり、前記第２メタル層は、２０００ないし３０００Åの厚さの範囲にある。
【００１４】
前記反射電極層は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ及びＲｈから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、前記反射電極層は、２０００ないし３０００Åの厚さの範囲にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光反射特性及び電流分布効率の特性が向上した反射電極を得ることができる。このような反射電極は、電流−電圧の特性に優れている。
【００１６】
本発明に係る反射電極は、ＬＥＤまたはＬＤのような発光素子、特に、フリップチップ型の発光素子に適用されうる。本発明の反射電極を備えた化合物半導体の発光素子は、低い動作電圧、優れた電流−電圧の特性及び小さな消耗戦力を有し、特に、高輝度特性を有する。したがって、本発明によれば、光出力及び発光効率が向上した化合物半導体の発光素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る反射電極及びそれを備える化合物半導体の発光素子を、添付された図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る反射電極の概略的な断面図である。
【００１９】
図１を参照すれば、本発明の第１実施形態に係る反射電極２６は、オーミックコンタクト層２１と、前記オーミックコンタクト層２１を埋め込む反射電極層２５とを備える。
【００２０】
前記オーミックコンタクト層２１は、ｐ型化合物の半導体層１０と反射電極層２５との間に介在され、前記反射電極層２５の接触抵抗を下げる役割を行う。ここで、前記オーミックコンタクト層２１は、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｒから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、１０ないし１００Åの厚さの範囲にある。
【００２１】
前記反射電極層２５は、光反射特性に優れた物質から形成され、前記反射電極層２５に入射される光を反射させる役割を行う。このような前記反射電極層２５は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ及びＲｈから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、２０００ないし３０００Åの厚さの範囲にある。
【００２２】
本発明の第１実施形態に係る反射電極で、前記オーミックコンタクト層２１は、前記ｐ型化合物の半導体層１０の上面の一部に所定幅に形成されており、前記反射電極層２５は、前記オーミックコンタクト層２１、及び前記オーミックコンタクト層２１により覆われていない前記ｐ型化合物の半導体層１０の上面を覆っている。したがって、前記ｐ型化合物の半導体層１０の上面に、前記反射電極層２５とｐ型化合物の半導体層１０とが直接コンタクトされるコンタクト領域１１ａ、１１ｂが設けられる。本発明に係る構造の反射電極２６で、化合物半導体の発光素子からの出射光は、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂで反射電極層２５に直接到達、前記オーミックコンタクト層２１を通過しない。したがって、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂでは、前記オーミックコンタクト層２１による光吸収がないため、反射電極２６での反射率特性が従来より向上して、化合物半導体の発光素子の輝度特性が向上しうる。このような理由により、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂの面積が大きくなるほど、ＬＥＤの光出力が増加しうる。ここで、前記ｐ型化合物の半導体層１０の上面の全体面積に対する前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂの面積比は、５％ないし６０％の範囲にある。
【００２３】
従来技術では、ｐ型化合物の半導体層の全面にオーミックコンタクト層が形成されて、前記オーミックコンタクト層による光吸収により光損失が発生したが、前記のような本発明によれば、前記コンタクト領域で、部分的にオーミックコンタクト層による光損失の問題点が改善されうる。
【００２４】
好ましくは、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂは、前記ｐ型化合物の半導体層１０の上面の少なくとも一端部に設けられる。更に好ましくは、前記オーミックコンタクト層２１は、前記ｐ型化合物の半導体層１０の上面の中央領域に設けられ、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂは、前記ｐ型化合物の半導体層の上面の両側に設けられる。このような構造の反射電極２６で、前記反射電極層２５とｐ型化合物の半導体層１０とが直接コンタクトされるため、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂで部分的にコンタクト抵抗が上昇する。しかし、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂが端部に設けられる場合、ｐ型化合物の半導体層１０の端部で、コンタクト抵抗の上昇により電流集中が減少しうるため、化合物半導体の発光素子の動作電圧が上昇しない。
【００２５】
ｐ型化合物の半導体層１０の端部で発生する電流集中効果は、“Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｒｏｗｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  ＧａＩｎＮ／ＧａＮ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ  ｇｒｏｗｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ”（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ｖｏｌ  ７８．ｐｐ  ３３３７．２００１）に開示されている。前記論文によれば、フリップチップＬＥＤ構造の場合、電流集中効果は、ｎ電極の近傍のメサエッジ、すなわち、ｐ型化合物の半導体層の上面の端部で主に発生し、前記電流集中は、ＬＥＤの動作電圧に影響を及ぼし得る。このような電流集中を緩和させるためには、電流分布長さ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  Ｌｅｎｇｔｈ：Ｌｓ）を長くせねばならない。前記論文で、電流分布長さ（Ｌｓ）は、数式１により表現される。
【００２６】
【数１】
2006229187.tif 000003
【００２７】
ρｃ：ｐ−コンタクト抵抗
ρｐ：ｐ−ＧａＮ抵抗
ｔｐ：ｐ−ＧａＮ厚さ
ｔｎ：ｎ−ＧａＮ厚さ
ρｎ：ｎ−ＧａＮ抵抗
前記数式で、ｐ−コンタクト抵抗（ｐ−ｃｏｎｔａｃｔ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ρｃ）を上昇させれば、電流集中効果が緩和されうるが、コンタクト抵抗が上昇すれば、化合物半導体発光素子の全体抵抗が上昇して、動作電圧が大きくなるという問題が発生し得る。したがって、化合物半導体発光素子の動作電圧をそのまま維持させつつ、ｐ−コンタクト抵抗ρｃを上昇させうる方法が要求される。
【００２８】
本発明に係る反射電極では、電流集中が最も多いｎ電極の近くのメサ領域、すなわち、ｐ型化合物の半導体層の上面の端部に部分的に高いｐ−コンタクト抵抗を有するコンタクト領域１１ａ、１１ｂが設けられることにより、ｐ型化合物の半導体層の端部での電流集中効果が緩和されうる。したがって、部分的にコンタクト抵抗の上昇にもかかわらず、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂで電流集中の緩和により、化合物半導体発光素子の動作電圧は大きく上昇しない。特に、前記ｐ型化合物の半導体層１０の上面の全体面積に対する前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂの面積比が、５％ないし６０％範囲にある場合、コンタクト抵抗の増加にもかかわらず、動作電圧はあまり上昇しない。これは、本発明に係る反射電極２６の構造が電流集中効果を低下させる構造を有するためである。また、このような反射電極２６で、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂの面積が大きくなるほど、ＬＥＤの光出力が増加しうるということは、既に説明した。
【００２９】
このように、本発明によれば、光反射特性及び電流分布効率の特性が向上した反射電極が得られる。このような反射電極は、電流−電圧特性に優れている。
【００３０】
図２は、本発明の第２実施形態に係る反射電極の概略的な断面図である。ここで、図１の第１実施形態と同じ構成要素には同じ参照番号を使用し、同じ構成要素の説明は省略する。
【００３１】
図２を参照すれば、本発明の第２実施形態に係る反射電極２７は、オーミックコンタクト層２２と、前記オーミックコンタクト層２２を埋め込む反射電極層２５とを備える。ここで、前記オーミックコンタクト層２２は、順次に積層された第１メタル層２２ａ及び第２メタル層２２ｂを備える。
【００３２】
前記第１メタル層２２ａは、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、１０ないし１００Åの厚さの範囲にある。また、前記第２メタル層２２ｂは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ及びＲｈから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、２０００ないし３０００Åの厚さの範囲にある。
【００３３】
本発明の第２実施形態でも、前記反射電極層２５が前記ｐ型化合物の半導体層１０と直接コンタクトする所定のコンタクト領域１１ａ、１１ｂが設けられ、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂで、化合物半導体の発光素子からの出射光が前記オーミックコンタクト層２２を透過せずに、直接反射電極層２５に到達できる。したがって、オーミックコンタクト層による光吸収を減らし、反射電極２７での反射率特性が向上しうる。
【００３４】
図３は、図１の反射電極を備える化合物半導体発光素子の概略的な断面図である。
【００３５】
図３を参照すれば、前記化合物半導体の発光素子は、ｎ型電極１２０及びｐ型電極２６と、その間に少なくともｎ型化合物の半導体層１０２、活性層１０４及びｐ型化合物の半導体層１０６とを備える。前記ｐ型電極２６として、図１に示す反射電極２６がそのまま適用されている。すなわち、前記ｐ型電極２６は、図１に示すオーミックコンタクト層２１及び反射電極層２５を備える。ここで、図１に示す構成要素と同じ構成要素には同じ参照番号を使用し、その重複説明を省略する。
【００３６】
ｎ型化合物の半導体層１０２は、基板１００の上面に積層され、段差を有する下部コンタクト層としての第１化合物半導体層と、第１化合物半導体層の上面に積層される下部クラッド層とを備える。第１化合物半導体層の段差が形成された部分には、ｎ型下部電極１２０が位置する。
【００３７】
前記基板１００は、サファイア基板またはフリースタンディングＧａＮ基板が主に利用され、第１化合物半導体層は、ｎ−ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物化合物の半導体層から形成するが、特に、ｎ−ＧａＮ層から形成することが好ましい。しかし、これに限定されるのではなく、レーザー発振（レージング）の可能なＩＩＩ−Ｖ族の他の化合物半導体層であってもよい。下部クラッド層は、所定の屈折率を有するｎ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層であることが好ましいが、レージングの可能な他の化合物半導体層でありうる。
【００３８】
活性層１０４は、レージングの発生しうる物質層であれば、いかなる物質層でも使用でき、好ましくは、臨界電流値が小さく、横モード特性が安定したレーザー光を発振できる物質層を使用する。活性層１０４として、Ａｌが所定比率で含まれたＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及びｘ＋ｙ≦１）であるＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物化合物の半導体層を使用することが好ましい。ここで、前記活性層は、多重量子ウェルまたは単一量子ウェルのうち、何れか一つの構造を有することができ、このような活性層の構造は、本発明の技術的範囲を制限しない。
【００３９】
前記活性層１０４の上下面に、上部導波層及び下部導波層が更に形成されうる。上下部導波層は、活性層１０４より屈折率の小さい物質から形成するが、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体層により形成することが好ましい。下部導波層は、ｎ−ＧａＮ層により、上部導波層は、ｐ−ＧａＮ層により形成する。
【００４０】
ｐ型化合物の半導体層１０６は、前記活性層１０４の上面に積層され、前記活性層１０４より屈折率の小さい上部クラッド層と、前記上部クラッド層の上面にオーミックコンタクト層として積層される第２化合物半導体層とを備える。第２化合物半導体層は、ｐ−ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物化合物の半導体層から形成するが、特に、ｐ−ＧａＮ層から形成することが好ましい。しかし、これに限定されるのではなく、レーザー発振（レージング）の可能なＩＩＩ−Ｖ族の他の化合物半導体層であってもよい。上部クラッド層は、所定の屈折率を有するｐ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層であることが好ましいが、レージングの可能な他の化合物半導体層であってもよい。
【００４１】
下部オーミックコンタクト層としての第１化合物半導体層の段差の部分には、ｎ型電極１２０が形成されている。しかし、ｐ型電極２６と対向するように、基板１００の底面に形成されうるが、その場合、基板１００は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）から形成することが好ましい。
【００４２】
ここで、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂは、前記ｎ型電極１２０と対応する前記ｐ型化合物の半導体層１０６の上面の少なくとも一端部に設けられる。更に好ましくは、前記オーミックコンタクト層２１は、前記ｐ型化合物の半導体層１０６の上面の中央領域に設けられ、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂは、前記ｐ型化合物の半導体層１０６の上面の両側に設けられる。このような構造の反射電極２６で、前記反射電極層２５とｐ型化合物の半導体層１０６とが直接コンタクトされるため、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂで部分的にコンタクト抵抗が上昇する。しかし、前記コンタクト領域１１ａ、１１ｂが、前記ｎ型電極１２０と近いメサエッジ、すなわち、ｐ型化合物の半導体層１０６の端部に設けられる場合、ｐ型化合物の半導体層１０６の端部で、コンタクト抵抗の上昇により電流集中が減少しうるため、化合物半導体発光素子の動作電圧が上昇しない。
【００４３】
本発明の反射電極を備えた化合物半導体の発光素子は、低い動作電圧、優れた電流−電圧特性、及び小さな消耗電力を有し、特に、高輝度特性を有する。したがって、本発明によれば、光出力及び発光効率が向上した化合物半導体の発光素子を得ることができる。
【００４４】
図４は、図２の反射電極を備える化合物半導体発光素子の概略的な断面図である。ここで、図３に示す化合物半導体発光素子の構成要素と同じ構成要素には同じ参照番号を使用し、その重複説明を省略する。
【００４５】
図４を参照すれば、前記化合物半導体の発光素子は、ｎ型電極１２０及びｐ型電極２７と、その間に少なくともｎ型化合物の半導体層１０２、活性層１０４及びｐ型化合物の半導体層１０６を備える。前記ｐ型電極２７として、図２に示す反射電極２７がそのまま適用されている。すなわち、前記ｐ型電極２７は、図２に示すオーミックコンタクト層２２及び反射電極層２５を備える。前記オーミックコンタクト層２２は、順次に積層された第１メタル層２２ａ及び第２メタル層２２ｂを備え、前記第１メタル層２２ａは、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものであって、前記第２メタル層２２ｂは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ及びＲｈから形成されるグループから選択された何れか一つから形成されたものである。ここで、図２に示す構成要素と同じ構成要素には同じ参照番号を使用し、その重複説明を省略する。
【００４６】
図５は、ｐ型化合物の半導体層の上面の面積（メサ面積）に対するコンタクト領域（Ａｌ-ｄｉｒｅｃｔ  cｏｎｔａｃｔ）の面積比によるＬＥＤの輝度変化を示すグラフである。
【００４７】
図６は、ｐ型化合物の半導体層の上面の面積（メサ面積）に対するコンタクト領域（Ａｌ-ｄｉｒｅｃｔ  cｏｎｔａｃｔ）の面積比によるＬＥＤの動作電圧変化を示すグラフである。
【００４８】
このような本願発明の理解を助けるために、幾つかの模範的な実施形態が説明され、添付された図面に図示されたが、このような実施形態は、単に広い発明を例示し、これを制限しないという点と、また、本発明は、図示されて説明された構造及び配列に限定されないという点とが理解されねばならず、これは、当業者ならば、多様な他の修正が可能であるためである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、半導体発光素子に関連した技術分野に好適に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る反射電極の概略的な断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る反射電極の概略的な断面図である。
【図３】図１の反射電極を備える化合物半導体発光素子の概略的な断面図である。
【図４】図２の反射電極を備える化合物半導体発光素子の概略的な断面図である。
【図５】ｐ型化合物の半導体層の上面の面積（メサ面積）に対するコンタクト領域の面積比によるＬＥＤの輝度変化を示すグラフである。
【図６】ｐ型化合物の半導体層の上面の面積（メサ面積）に対するコンタクト領域の面積比によるＬＥＤの動作電圧変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ｐ型化合物の半導体層、
１１ａ、１１ｂ  コンタクト領域、
２１、２２  オーミックコンタクト層、
２２ａ  第１メタル層、
２２ｂ  第２メタル層、
２５  反射電極層、
２６、２７  反射電極（ｐ型電極）、
１００  基板、
１０２  ｎ型化合物の半導体層、
１０４  活性層、
１０６  ｐ型化合物の半導体層、
１２０  ｎ型下部電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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