(57)【要約】【課題】　高効率発光ダイオードを提供する。【解決手段】　基板と、基板の上面に積層される第１化合物半導体層と、第１化合物半導体層上の一部領域に形成される第１電極と、第１化合物半導体層上の第１電極を除外した領域上に積層され、４３０ｎｍ以下の波長帯域の光が生成される活性層と、活性層上に形成される第２化合物半導体層と、基板の上面面積に対する占有面積比が２０％ないし８０％になるように第２化合物半導体層の上面に形成される第２電極と、を具備する高効率発光ダイオード。これにより、第２電極の面積を調節して発光量を増加させることができる。【選択図】　　　　　　図３
2004104132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　基板と、
　前記基板の上面に積層される第１化合物半導体層と、
　前記第１化合物半導体層上の一部領域に形成される第１電極と、
　前記第１化合物半導体層上の第１電極を除外した領域上に積層され、４３０ｎｍ以下の波長帯域の光が生成される活性層と、
　前記活性層上に形成される第２化合物半導体層と、
　前記基板の上面面積に対する占有面積比が２０％ないし８０％になるように前記第２化合物半導体層の上面に形成される第２電極と、を具備することを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
　前記光は２００ｎｍないし４３０ｎｍの波長帯域を有する紫外線であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
　前記第２電極の面積は前記基板に対して３０％ないし５０％の占有面積比を有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
　前記第１電極はｎ型電極であり、前記第２電極はｐ型電極であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
　前記第２化合物半導体上に前記第２電極と接触して外部電源と連結するボンディングパッドをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
　前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
　前記第２化合物半導体層は、ＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｐ型物質層であることを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
　前記活性層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
　前記活性層は量子ウェル構造あるいは多重量子ウェル構造を有することを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
　前記活性層と前記第１及び第２化合物半導体層間の界面に前記活性層より屈折率が小さな第１及び第２クラッド層をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
　前記第１クラッド層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であってｐ型物質層であり、前記第２クラッド層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であってｎ型物質層であることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
　前記活性層と前記第１及び第２クラッド層間の界面に前記活性層より屈折率が小さくて前記第１及び第２クラッド層より屈折率が大きい第１及び第２導波層をさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
　前記第１及び第２導波層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
　投光性基板と、
　前記基板上に積層される第１化合物半導体層と、
　前記第１化合物半導体層上の一部領域に形成される第１電極と、
前記第１化合物半導体層上の第１電極を除外した領域上に積層され、４３０ｎｍ以下の波長帯域の光が生成される活性層と、
　前記活性層上に形成される第２化合物半導体層と、
　前記基板の上面面積に対する占有面積比が２０％ないし８０％になるように前記第２化合物半導体層の上面に形成される第２電極と、を具備するフリップチップと、
　前記フリップチップの第１電極及び第２電極がソルダリングされて付着されるサブマウントと、
　前記サブマウント上に形成されて、前記第１及び第２電極と外部電源を連結させるボンディングパッドと、を具備することを特徴とするフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項１５】
　前記光は２００ｎｍないし４３０ｎｍの波長帯域を有する紫外線であることを特徴とする請求項１４に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項１６】
　前記第２電極の面積は前記基板に対して３０％ないし５０％の占有面積比を有することを特徴とする請求項１４に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項１７】
　前記第１電極はｎ型電極であり、前記第２電極はｐ型電極であることを特徴とする請求項１４に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項１８】
　前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であることを特徴とする請求項１４に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項１９】
　前記第２化合物半導体層は、ＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｐ型物質層であることを特徴とする請求項１８に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項２０】
　前記活性層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であることを特徴とする請求項１９に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項２１】
　前記活性層は量子ウェル構造あるいは多重量子ウェル構造を有することを特徴とする請求項２０に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項２２】
　前記活性層と前記第１及び第２化合物半導体層間の界面に前記活性層より屈折率が小さな第１及び第２クラッド層をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項２３】
　前記第１クラッド層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であってｐ型物質層であり、前記第２クラッド層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であってｎ型物質層であることを特徴とする請求項２２に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項２４】
　前記活性層と前記第１及び第２クラッド層間の界面に前記活性層より屈折率が小さくて前記第１及び第２クラッド層より屈折率が大きい第１及び第２導波層をさらに具備することを特徴とする請求項２２に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【請求項２５】
　記第１及び第２導波層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であることを特徴とする請求項２４に記載のフリップチップ型発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は発光ダイオードに係り、より詳細にはＰ型電極の大きさを変化させることによって発光量を増加させた発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
　発光ダイオードは光通信のような通信分野、ＣＤプレーヤー、ＤＶＤプレーヤー及び屋外ディスプレイのような装置においてデータの伝送やデータの記録及び再生のための手段として広く使われている。
【０００３】
　図１は従来のＩｎＧａＮ−ＡｌＧａＮ異種接合構造を有する発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の断面図である。
【０００４】
　図１を参照すれば、サファイア基板１の上面にｎ−ＧａＮ層３が形成されており、ＧａＮバッファ層２がサファイア基板１とｎ−ＧａＮ層３間に介在されている。ｎ−ＧａＮ３層の上面には光を生成するＩｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎ活性層５とｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層６とが形成される。ｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層６の上面にはｐ−ＧａＮ層７が形成されるが、ｎ−ＧａＮ層３、Ｉｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎ活性層５及びｐ−Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層６、ｐ−ＧａＮ層７は順次に積層された後パターニングされて、図示されたようにｎ−ＧａＮ層３にｎ型電極８が付着されるように形成される。ｐ型電極９はｐ−ＧａＮ層７の上面に配置されてｐ型電極９と電気的に接触し、外部電源と連結されるボンディングパッド１０がｐ−ＧａＮ層７の一部分に近接して配置される。
【０００５】
　従来のＬＥＤは主にブルー光ないしレッド光波長帯域の光を形成し、透明なｐ型電極を使用して全面に光を放出させる。従来ｐ型電極９をｐ−ＧａＮ層７の全面に形成して広い領域で光を放出させようとした。これはｐ型電極９が占める面積が広いほど駆動電圧が低くなる利点があり、低い電流密度でも安定した発光が可能な長所を有するからである。
【０００６】
　図２Ａ及び図２Ｂは、従来のＬＥＤのｐ型電極、ボンディングパッド及びｎ型電極を多様な形態で形成した場合の一例を示した図面である。参照符号８ａ及び８ｂはｎ型電極、９ａ及び９ｂはｐ型電極、１０ａ及び１０ｂはボンディングパッドを示す。図に示すように、ｐ型電極９ａ、９ｂの全面に光が放出しており、ｐ型電極９ａ、９ｂの発光面積がＬＥＤチップの表面上に広く分布していることが分かる。
【０００７】
　しかし、４３０ｎｍ以下の波長帯域の光を放出する従来のＬＥＤはｐ型電極の面積が広いほど発光量が減少する傾向を示す。したがって、このような波長帯域の光を放出するＬＥＤで発光量を増加させるためにｐ型電極の面積を適切に調節することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は前述した従来技術の問題点を改善するために、ｐ型電極が所定面積を有するように形成することによって発光量が増加する４３０ｎｍ以下の波長帯域の光を放出するＬＥＤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　前記技術的課題を達成するために、本発明は基板と、前記基板の上面に積層される第１化合物半導体層と、前記第１化合物半導体層上の一部領域に形成される第１電極と、前記第１化合物半導体層上の第１電極を除外した領域上に積層され、４３０ｎｍ以下の波長帯域の光が生成される活性層と、前記活性層上に形成される第２化合物半導体層と、前記基板の上面面積に対する占有面積比が２０％ないし８０％になるように前記第２化合物半導体層の上面に形成される第２電極と、を具備することを特徴とする発光ダイオードを提供する。
【００１０】
　前記光は２００ｎｍないし４３０ｎｍの波長帯域を有する紫外線であることが望ましい。
【００１１】
　前記第２電極の面積は、望ましくは前記基板に対して３０％ないし５０％の占有面積比を有する。
【００１２】
　前記第１電極はｎ型電極であり、前記第２電極はｐ型電極である。
【００１３】
　前記第２化合物半導体上に前記第２電極と接触して外部電源と連結するボンディングパッドをさらに具備することが望ましい。
【００１４】
　前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であり、前記第２化合物半導体層は、ＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｐ型物質層であることが望ましい。
【００１５】
　前記活性層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であることが望ましい。前記活性層は量子ウェル構造あるいは多重量子ウェル構造を有することが望ましい。
【００１６】
　望ましくは、前記活性層と前記第１及び第２化合物半導体層間の界面に前記活性層より屈折率が小さな第１及び第２クラッド層をさらに含む。
【００１７】
　ここで、前記第１クラッド層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であってｐ型物質層であり、前記第２クラッド層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であってｎ型物質層である。
【００１８】
　前記活性層と前記第１及び第２クラッド層間の界面に前記活性層より屈折率が小さくて前記第１及び第２クラッド層より屈折率が大きい第１及び第２導波層をさらに具備することが望ましい。
【００１９】
　前記第１及び第２導波層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層である。
【００２０】
　前記技術的課題を達成するために、本発明はまた、投光性基板と、前記基板上に積層される第１化合物半導体層と、前記第１化合物半導体層上の一部領域に形成される第１電極と、前記第１化合物半導体層上の第１電極を除外した領域上に積層され、４３０ｎｍ以下の波長帯域の光が生成される活性層と、前記活性層上に形成される第２化合物半導体層と、前記基板の上面面積に対する占有面積比が２０％ないし８０％になるように前記第２化合物半導体層の上面に形成される第２電極と、を具備するフリップチップと、前記フリップチップの第１電極及び第２電極がソルダリングされて付着されるサブマウントと、前記サブマウント上に形成されて、前記第１及び第２電極と外部電源を連結させるボンディングパッドと、を具備することを特徴とするフリップチップ型発光ダイオードを提供する。
【００２１】
　前記光は２００ｎｍないし４３０ｎｍの波長帯域を有する紫外線であることが望ましい。
【００２２】
　前記第２電極の面積は、望ましくは前記基板に対して３０％ないし５０％の占有面積比を有する。
【００２３】
　前記第１電極はｎ型電極であり、前記第２電極はｐ型電極である。
【００２４】
　前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であり、前記第２化合物半導体層は、ＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｐ型物質層である。
【００２５】
　前記活性層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層である。
【００２６】
　前記活性層と前記第１及び第２化合物半導体層間の界面に前記活性層より屈折率が小さな第１及び第２クラッド層をさらに含むことが望ましい。
【００２７】
　前記第１クラッド層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であってｐ型物質層であり、前記第２クラッド層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層であってｎ型物質層であることが望ましい。
【００２８】
　前記活性層と前記第１及び第２クラッド層間の界面に前記活性層より屈折率が小さくて前記第１及び第２クラッド層より屈折率が大きい第１及び第２導波層をさらに具備することが望ましい。
【００２９】
　前記第１及び第２導波層はＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物化合物半導体層である。
【発明の効果】
【００３０】
　本発明は４３０ｎｍ以下の波長帯域の光を放出するＬＥＤで基板面積に対するｐ型電極の面積比を２０〜８０％に形成することによって発光量を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
　以下、本発明の実施の形態にかかるＬＥＤを、図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
　図３は同一電流でｐ型電極の面積の変化による３８４ｎｍＬＥＤの発光量の変化を調べるためにｐ型電極の面積を多様に変化させた実験例を示した図面である。
【００３３】
　図３を参照すれば、（ａ）は８０μｍの直径を有する円形のｐ型電極３９ａを有するＬＥＤ、（ｂ）は１００μｍの直径を有する円形のｐ型電極３９ｂを有するＬＥＤ、（ｃ）は１２０μｍの直径を有する円形のｐ型電極３９ｃを有するＬＥＤである。（ｄ）は１００×１００μｍ２のｐ型電極３９ｄを有するＬＥＤ、（ｅ）は１５０×１００μｍ２のｐ型電極３９ｅを有するＬＥＤ、（ｆ）は２００×１００μｍ２のｐ型電極３９ｆを有するＬＥＤ、（ｇ）は２５０×１００μｍ２のｐ型電極３９ｇを有するＬＥＤ、（ｈ）はｎ型電極３８及びボンディングパッド４０が占める面積を除外したチップの全面積上にｐ型電極３９ｈが形成されたＬＥＤを示す。ここで参照符号３５はＬＥＤのメサ構造においてエッチング面を示す。
【００３４】
　図４は、図３に図示された３８４ｎｍ及び３９３ｎｍの光を放出するＬＥＤにおいて電極に印加される電流の変化による電圧及び発光量の変化を示すグラフである。
【００３５】
　図４は、３９３ｎｍ波長の光を放出するＬＥＤの電流の変化による発光量及び電圧の変化を示したグラフであって、電圧の変化は上から順にｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４、ｇ５、ｇ６、ｇ７、ｇ８であり、発光量は上から順にｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８である。ｇ１、ｆ１は図３の（ａ）に図示されたｐ型電極３９ａを具備する場合であり、ｇ２、ｆ２は図３の（ｂ）に図示されたｐ型電極３９ｂを、ｇ３、ｆ３は図３の（ｃ）に図示されたｐ型電極３９ｃを、ｇ４、ｆ４は図３の（ｄ）に図示されたｐ型電極３９ｄを、ｇ５、ｆ５は図３の（ｅ）に図示されたｐ型電極３９ｅを、ｇ６、ｆ６は図３の（ｆ）に図示されたｐ型電極（３９ｆ）を、ｇ７、ｆ７は図３の（ｇ）に図示されたｐ型電極３９ｇを、ｇ８、ｆ８は図３の（ｈ）に図示されたｐ型電極３９ｈを具備する場合のＬＥＤの電圧及び発光量の変化を示す。３８４ｎｍの波長の場合も同じ形態の電流に対する電圧及び発光量のグラフを示す。
【００３６】
　電流が増加するほど発光量は線形的に増加するが、同一電流での発光量及び電圧は大きさが最も小さなｐ型電極３９ａで最も大きくて（ｆ１、ｇ１）ｐ型電極が大きくなるにつれて減少していて、最も大きいｐ型電極３９ｈを有するＬＥＤで従来のＬＥＤとは逆の増減を示すこと（ｆ８、ｇ８）が分かる。
【００３７】
　図５は、図３に図示された多様な形態のｐ型電極の占有面積比による発光量を図４に図示されたグラフうち２０ｍＡの同一電流で示したグラフである。ここで、占有面積比とは、チップの面積、すなわち基板の上面面積に対するｐ型電極の面積比を意味する。
【００３８】
　図面でＦは３８４ｎｍＬＥＤで２０ｍＡの同一電流で占有面積比の変化による発光量を示したグラフであり、Ｇは３９３ｎｍＬＥＤで２０ｍＡの同一電流で占有面積比の変化による発光量を示したグラフである。
【００３９】
　図面を参照すれば、占有面積比が増加するほど発光量が減少することが分かる。しかし、占有面積比１０％ないし４０％で占有面積比の増加に対して発光量が線形的に減少せずに若干の変動を示している。
【００４０】
　図６は図４のＡを拡大したグラフである。
【００４１】
　図６に図示されたｆ１ないしｆ８のグラフを調べれば、０．５ｍＡに近づくまで電流が増加しても発光がおきないＣ領域が存在するということが分かるが、これは従来のＬＥＤで見られない現象である。このＣ領域までの電流を死流というが、３８４ｎｍ、３９３ｎｍのＬＥＤではこのような死流が存在するためにｐ型電極の占有面積比の増加が発光量の減少をもたらすと推測できる。
【００４２】
　活性層が特に量子ウェル層を有する半導体層として形成される場合、活性層には多くの欠陥が存在し、この欠陥は電子と正孔が注入されても電子及び正孔が生成するエネルギーを熱エネルギーとして消耗して光を発生させるのに障害要因として作用する。既存の窒化物系ＬＥＤの場合には物質の特性上このような欠陥が発光を起こす障害要因として作用しないために、ｐ型電極の面積を広げて電流を多く注入して低い駆動電圧で安定した発光を誘導するのにさらに有利であった。しかし、ブルー波長帯域の光を発生させる窒化物ＬＥＤの場合にこのような原理がよく適用されたが、ブルー波長帯域よりさらに短波長帯域、例えばバイオレット光（４００〜４５０ｎｍ）または紫外線（２００〜４００ｎｍ）を放出するＬＥＤの場合に前述したようにｐ型電極が増加するにつれてかえって発光量が減少してこの原理が適用されないことが分かる。すなわち、位置離脱のような欠陥の密度は同一であってｐ型電極の面積が増加するにつれて欠陥の絶対量が増加し、４３０ｎｍ以下の波長帯域の光を発振させるＬＥＤでは多量の電流の注入が多量の熱損失につながり死流を発生させて発光量を減少させる原因として作用すると推測できる。
【００４３】
　図７は占有面積比の変化による死流の大きさ変化を３８４ｎｍ、３９３ｎｍ及び、４６５ｎｍのＬＥＤで示したグラフである。
【００４４】
　図面を参照すれば、４６５ｎｍＬＥＤの場合に占有面積比の変化による死流はほとんど０に近くて変動がないことが分かるが、３８４ｎｍＬＥＤ及び３９３ｎｍＬＥＤの場合に前記のグラフと同じく占有面積比の増加によって死流も増加することが分かる。
【００４５】
　図８は３８４ｎｍＬＥＤ、３９３ｎｍＬＥＤ及び、４６５ｎｍＬＥＤの占有面積比による発光量を示したグラフである。４６５ｎｍＬＥＤの場合に占有面積比が増加するほど発光量が増加する一方、３８４ｎｍ及び３９３ｎｍＬＥＤの場合に占有面積比が増加するほど発光量が減少することが分かる。
【００４６】
　したがって、３８４ｎｍＬＥＤ及び３９３ｎｍＬＥＤの場合、４６５ｎｍＬＥＤと違ってｐ型電極の占有面積比を減少させるほど発光量が増加するために、本発明の実施の形態による４３０ｍｍ以下波長の光を放出するＬＥＤは、所定面積を有するように減少したｐ型電極を有することが望ましい。
【００４７】
　図９は本発明の第１の実施の形態によるＬＥＤを示した斜視図である。図３の（ａ）は同一物の平面図である。
【００４８】
　図９を参照すれば、基板４１の上部に順次に第１化合物半導体層４２、活性層４４及び第２化合物半導体層４６が積層され、第１化合物半導体層４２と活性層４４間には第１クラッド層４３が、活性層４４と第２化合物半導体層４６間には第２クラッド層４５が介在される。第１化合物半導体層４２の両側側面がエッチングされたエッジ部分には段差が形成されて第１電極４８が付着される。第１電極４８を付着させるために第１化合物半導体層４２、第１クラッド層４３、活性層４４、第２クラッド層４５及び、第２化合物半導体層４６を順に積層した後、フォト工程によりパターニング後エッチングして製作する。第２電極４９及びボンディングパッド５０は第２化合物半導体層４６の上面に形成される。
【００４９】
　本発明の実施の形態による第２電極４９は２０〜８０％の占有面積比を有して、前述したように４３０ｎｍ以下の波長の光を放出するＬＥＤの場合、占有面積比が小さいほど発光量が増加する特徴を有する。
【００５０】
　基板４１は高抵抗性基板であってサファイア基板が主に利用され、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ基板が利用できる。
【００５１】
　第１化合物半導体層４２は発光が可能なＧａＮ系列のIII−Ｖ族の窒化物半導体層であって直接遷移型であることが望ましいが、導電性の不純物がドーピングされる場合にＧａＮ層を使用することが望ましくて導電性不純物がドーピングされない場合に第２化合物半導体層と同一物質を使用することが望ましい。第１クラッド層４３は第１化合物半導体層４２の上面に積層され、第１クラッド層４３としては所定の屈折率を有するｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層が望ましいが、発光のための他の化合物半導体層でありうる。
【００５２】
　第２化合物半導体層４６はＧａＮ系列のIII−Ｖ族の窒化物半導体層であってｐ型導電性不純物がドーピングされた直接遷移型であることが望ましいが、そのうち特にｐ−ＧａＮ層が望ましい。ＧａＮ層、ＡｌまたはＩｎを所定割合で含有したＡｌＧａＮ層やＩｎＧａＮ層を使用できる。
【００５３】
　第２クラッド層４５は第１クラッド層４３がｎ型化合物半導体層であればｐ型化合物半導体層で形成し、第１クラッド層４３がｐ型化合物半導体層であればｎ型化合物半導体層で形成する。すなわち、第１クラッド層４３がｎ−ＡｌＩｎＧａＮ層であれば第２クラッド層４５はｐ−ＡｌＩｎＧａＮ層で形成する。
【００５４】
　活性層４４は第１クラッド層４３の上面に積層される。活性層４４は電子−正孔などのキャリア再結合により発光がおきる物質層であって、多重量子ウェル構造を有するＧａＮ系列のIII−Ｖ族の窒化物半導体層であることが望ましいが、そのうち特にＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）のＧａＮ系列のIII−Ｖ族の窒化物半導体層であって多重量子ウェル構造であることがさらにましい。
【００５５】
　活性層４４の上下には第１及び第２導波路層（図示せず）がさらに積層されて活性層４４から放出される光を増幅させることによって増加した光強度を有する光に発振させることができる。第１及び第２導波路層は活性層４４より屈折率が小さな物質で形成するが、例えばＧａＮ系列のIII−Ｖ族化合物半導体層で形成することが望ましい。第１導波路層はｎ−ＧａＮ層で、第２導波路層はｐ−ＧａＮ層で形成する。活性層４４は発光がおきる物質層であればいかなる物質層でも使用でき、望ましくは内部量子効率が良好な物質層を使用する。活性層４４としてＩｎ及びＡｌが所定比率含まれたＩｎＡｌＧａＮ層を使用することが望ましい。
【００５６】
　ｎ型電極である第１電極４８を通じて第１化合物半導体層４２には電子を注入し、ｐ型電極である第２電極４９を通じて第２化合物半導体層４６には正孔を注入する。注入された電子及び正孔は活性層４４で合って消滅しつつ短波長帯域の光を発振させる。波長帯域によって発光する光の色相が変わるが、波長帯域はＬＥＤを形成する物質による伝導帯と価電子帯間のエネルギー幅により決定される。
【００５７】
　本発明は４３０ｎｍ以下の波長帯域の光を発振させるＬＥＤで第２電極４９の占有面積比を２０〜８０％に設定して発光量を増加させる。第２電極４９の占有面積比を２０％未満に減少させる場合に発光量は増加できるが、熱が多く発生してＬＥＤの信頼性に問題が発生するために占有面積比は望ましくは２０％以上にし、発光量の減少を考慮して８０％を超過しないようにする。占有面積比は望ましくは３０〜５０％にする。
【００５８】
　図１０は本発明の第２の実施の形態によるＬＥＤを簡略に示した断面図である。本発明の第２の実施の形態によるＬＥＤはＧａＮ系列の半導体を利用したフリップチップ構造を有する。
【００５９】
　図１０を参照すれば、サブマウント５５の上面に外部電源と連結される一対のボンディングパッド５９が付着されており、サブマウント５５の上部にサブマウント５５と対向するようにフリップチップ５２が配置される。フリップチップ５２は基板５１と、基板５１の上面に形成される化合物半導体層５４とを具備する。化合物半導体層５４は本発明の第１の実施の形態によるＬＥＤと同じく第１化合物半導体層、第１クラッド層、活性層、第２クラッド層、第２化合物半導体層で形成される。第１化合物半導体層（図示せず）の一部領域がエッチングされて段差が形成された部分には第１電極５７が形成され、第２化合物半導体層（図示せず）の表面には第２電極５８が形成される。活性層（図示せず）に第１電極５７から電子が注入され、第２電極５８から正孔が注入されれば、活性層で光が生成される。
【００６０】
　第１電極５７及び第２電極５８はソルダリングによりサブマウント５５に付着されるが、連結部としてソルダリング部５３が図１０に図示されている。第１及び第２電極５７、５８はサブマウント５５上に両側に形成されたボンディングパッド５９を通じて外部電源と連結される。
【００６１】
　本発明の第２の実施の形態によるＬＥＤで第１電極５７をｎ型電極で、第２電極５８をｐ型電極で形成でき、第２電極５８の面積を２０〜８０％に形成して活性層で発光する４３０ｎｍ以下の波長帯域の光の発光量を増加させることができる。占有面積比は望ましくは３０〜５０％にする。
【００６２】
　図１１は、２０ｍＡの同一駆動電流で従来の４６５ｎｍＬＥＤと本発明の実施の形態による３８４ｎｍＬＥＤ及び３９３ｎｍＬＥＤにおいてｐ型電極の占有面積比による駆動電圧を示したグラフである。図面を参照すれば、占有面積比の減少によって駆動電圧が少し増加してｐ型電極の面積を減少させて発光量を増加させることがさらに有利であることが分かる。
【００６３】
　図１２は本発明の一実施形態による３８４ｎｍＬＥＤ及び３９３ｎｍＬＥＤでｐ型電極の占有面積比の変化による電力変換効率の変化を示したグラフである。ここで、電力変換効率とは、入力電力に対する光の出力電力比を意味する。
【００６４】
　図１２で、占有面積比が２０％ないし４０％程度の場合に電力変換効率が高く現れているために、３８４ｎｍＬＥＤ及び３９３ｎｍＬＥＤの場合にｐ型電極の面積を２０％ないし８０％の占有面積比を満足するように形成することが望ましい。このような実験値は他の波長帯域の光を放出するＬＥＤでは異なるが、約２０％ないし８０％の占有面積比でピーク値を示す。
【００６５】
　前記説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは発明の範囲を限定するものというよりは、望ましい実施の形態の例示として解釈されねばならない。本発明の範囲は説明された実施の形態によって定められるものではなく特許請求の範囲に記載された技術的思想により定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
　本発明の発光ダイオードは、光通信のような通信分野、ＣＤプレーヤー、ＤＶＤプレーヤー及び屋外ディスプレイのような装置においてデータの伝送やデータの記録及び再生のための手段として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】従来のＩｎＧａＮ−ＡｌＩｎＧａＮ異種接合構造を有するＬＥＤの断面図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、従来のＬＥＤのｐ型電極、ボンディングパッド及びｎ型電極を多様に形成した一例を示す図面である。
【図３】ｐ型電極の面積を多様に変化させた例を示した図面である。
【図４】図３に図示された多様な形態のＬＥＤから３８４ｎｍ及び３９３ｎｍの光を放出する場合に電極に印加される電流の変化による電圧及び発光量の変化を示すグラフである。
【図５】図３に図示された多様な形態のｐ型電極の占有面積比による発光量を図４に図示されたグラフにおいて２０ｍＡの同一電流で示したグラフである。
【図６】図４のＡを拡大したグラフである。
【図７】占有面積比の変化による死流の大きさ変化を３８４ｎｍ、３９３ｎｍ及び、４６５ｎｍのＬＥＤで示したグラフである。
【図８】３８４ｎｍＬＥＤ、３９３ｎｍＬＥＤ及び４６５ｎｍＬＥＤの占有面積比による発光量を示したグラフである。
【図９】本発明の第１の実施の形態によるＬＥＤを示した斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態によるＬＥＤを簡略に示した断面図である。
【図１１】２０ｍＡの同一電流において従来の４６５ｎｍＬＥＤと３８４ｎｍＬＥＤ及び３９３ｎｍＬＥＤのｐ型電極の占有面積比による駆動電圧を示したグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態による３８４ｎｍＬＥＤと３９３ｎｍＬＥＤの占有面積比の変化による電力変換効率の変化を示したグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
　　３５　　エッチング面、
　　３８　　ｎ型電極、
　　３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ、３９ｅ、３９ｆ、３９ｇ、３９ｈ　　ｐ型電極、
　　４０　　ボンディングパッド。
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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【図３】
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