(57)【要約】【課題】意図しない近赤外線発光が発生し、周辺のセンサー類の誤動作を引き起こす可能性がある。【解決手段】ＧａＡｓ基板上に、少なくとも、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）１−ＹＩｎＹＰ（０≦Ｘ、Ｙ≦１）系化合物半導体またはＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ（０≦Ｘ≦１）系半導体からなり、ｐｎ接合を形成する発光層を有する発光ダイオード用エピタキシャルウエハにおいて、発光層から外部に取り出される光の光路中に、近赤外線吸収機能を有する材料からなる層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓ基板上に、少なくとも、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）１−ＹＩｎＹＰ（０≦Ｘ、Ｙ≦１）系化合物半導体またはＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ（０≦Ｘ≦１）系半導体からなり、ｐｎ接合を形成する発光層を有する発光ダイオード用エピタキシャルウエハにおいて、発光層から外部に取り出される光の光路中に、近赤外線吸収機能を有する材料からなる層を形成したことを特徴とする発光ダイオード用エピタキシャルウエハ。
【請求項２】
さらに、前記ＧａＡｓ基板と前記発光層との間に、２種類または２種類以上の化合物半導体層を積層してなる分布ブラッグ反射器を有する請求項１に記載の発光ダイオード用エピタキシャルウエハ。
【請求項３】
前記分布ブラッグ反射器は、ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ（０≦Ｘ≦０．４）層を含む請求項１または２に記載の発光ダイオード用エピタキシャルウエハ。
【請求項４】
前記近赤外線吸収機能を有する材料は、青板ガラス、またはＣｕ金属錯体を含む樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載の発光ダイオード用エピタキシャルウエハ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の前記発光ダイオード用エピタキシャルウエハから構成される発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード、特に６５０ｎｍ（赤色）から５５０ｎｍ（黄緑色）の発光波長を有するＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードおよび８６０ｎｍ（赤外）から６３０ｎｍ（赤色）の発光波長を有するＡｌＧａＡｓ系発光ダイオード、ならびに当該発光ダイオード用エピタキシャルウエハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャルウエハを用いて製造される高輝度の赤色および黄色発光ダイオードの需要が大幅に伸びている。主な需要は、交通信号、自動車のテールランプ、フォグランプ、屋外表示板、フルカラーディスプレイなどである。
【０００３】
ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードにおいて、基板と活性層との間に、光取り出し効率を上げるための分布ブラッグ反射器を備えたものがある（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１７６７８８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３６１３２号公報
【０００５】
図３は、従来の発光波長５９０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード用エピタキシャルウエハの典型的な構造を示す。当該エピタキシャルウエハは、ｎ型ＧａＡｓ基板（ＳｉドープＧａＡｓ（１００）１５度ＯＦＦ［０１１］）１上に、ＳｅドープＧａＡｓ／ＳｅドープＡｌＩｎＰ１５ペアからなる分布ブラッグ反射器（以下、「ＤＢＲ」という）２、ｎ型クラッド層（Ｓｅドープ（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ））３、活性層（アンドープ（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ））４、ｐ型クラッド層（Ｚｎドープ（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ））５（本明細書においてはｎ型クラッド層３、活性層４およびｐ型クラッド層５を総称して「発光層」という）、電流拡散層（ＺｎドープＧａＰ）６を積層し、基板１の裏面の全面にｎ型電極７、電流拡散層６上面の一部にｐ型電極８を形成した構造を有する。
【０００６】
ＤＢＲは、活性層から発生した光のうち下向き（基板１方向）に進む光を上向き（光取り出し面方向）に反射させる機能を有する。このＤＢＲによって、ＤＢＲ無しの場合と比べて５０％以上（場合によって１００％程度）の輝度向上が実現できる。ＤＢＲは、活性層から発光する光の波長（ＤＢＲで反射される光の波長）の１／４波長分（光学的な距離）の膜厚を有し、屈折率が異なる２種類の半導体層を積層して得られる。
【０００７】
ＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードでは、２種類の半導体層間の屈折率差を大きく取ることができ、高い反射率のＤＢＲが得られるＧａＡｓ層とＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ（０≦Ｘ≦１）層、ＧａＡｓ層と（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）１−ＹＩｎＹＰ（０≦Ｘ、Ｙ≦１）層などの組合せが一般的に用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＤＢＲを備えるＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードでは、活性層から発生する発光光の他にＤＢＲ中のＧａＡｓ層で意図しない近赤外線発光（発光波長：約８６０ｎｍ）が発生し、その近赤外光線が活性層から発生した発光光に混ざり外部に放出されるので、当該発光ダイオードの使用環境によっては周辺のセンサー類（特に、赤外線を検知するセンサー）の誤動作を引き起こす可能性があるという課題がある。図４は、従来のＤＢＲを備えるＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの発光スペクトル例を示し、当該スペクトルの右端（８６０ｎｍ付近）には上記近赤外線発光ピークが見られ、その強度はメイン発光ピーク（約５９０ｎｍ）の約１／１０である。
【０００９】
一方、ＤＢＲを備えないＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの場合でも、ＧａＡｓ基板で活性層から発生した発光光が励起され、意図しない近赤外線発光（発光波長：約８６０ｎｍ）が発生するので、上記と同様の課題がある。
また、上記課題は従来の（ＤＢＲを備えるか又は備えない）ＧａＡｓ基板を備えるＡｌＧａＡｓ系発光ダイオードにも共通する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、近赤外線発光の発生を抑制して周辺のセンサー類の誤動作を防止するため、ＧａＡｓ基板上に、少なくとも、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）１−ＹＩｎＹＰ（０≦Ｘ、Ｙ≦１）系化合物半導体またはＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ（０≦Ｘ≦１）系半導体からなり、ｐｎ接合を形成する発光層を有する発光ダイオード用エピタキシャルウエハにおいて、発光層から外部に取り出される光の光路中に、近赤外線吸収機能を有する材料からなる層を形成するようにした発光ダイオードを提供するものである。
【００１１】
本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウエハは、さらに、前記ＧａＡｓ基板と前記発光層との間に、２種類または２種類以上の化合物半導体層を積層してなる分布ブラッグ反射器を有するものに適用できる。
上記分布ブラッグ反射器は、ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ（０≦Ｘ≦０．４）層を含んでなる。
上記近赤外線吸収機能を有する材料は、青板ガラス、またはＣｕ金属錯体を含む樹脂である。
本発明は、上記発光ダイオード用エピタキシャルウエハから構成される発光ダイオードにも適用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施例にかかる５９０ｎｍ付近の発光波長を有する赤色発光ダイオードの断面構造を示す。当該発光ダイオードは、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板（ＧａＡｓ（１００）１５度ＯＦＦ［０１１］）１上に、Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓ／Ｓｅドープｎ型ＡｌＩｎＰ１５ペアからなるＤＢＲ２、Ｓｅドープｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層３、アンドープ（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ）活性層４、Ｚｎドープｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層５、Ｚｎドープｐ型ＧａＰ電流拡散層６、導電性のＣｕ２＋ドープ燐酸ガラス薄膜９を形成し、基板１の裏面の全面にｎ型電極７、電流拡散層６上面の一部にｐ型電極８を形成した構造を有する。
【００１３】
上記発光ダイオードの作製方法は、以下のとおりである。ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓバッファ層（図示せず）、Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓ層とＳｅドープｎ型ＡｌＩｎＰ層が交互に１５ペア（合計３０層）積層されるＤＢＲ２、Ｓｅドープｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層３、アンドープ（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層４、Ｚｎドープｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層５、Ｚｎドープｐ型ＧａＰ電流拡散層６を、基板温度（成長温度）７００℃で形成した。その後、ＭＯＣＶＤ装置からエピタキシャルウエハを取り出し、塗布法を用いて電流拡散層６上面にＣｕ２＋ドープ燐酸ガラスからなる薄膜９を２０ｎｍ形成した。次いで、このエピタキシャルウエハを加工して３００μｍ角の発光ダイオードチップを作製した。さらに、チップ下面（基板裏面）の全面にｎ型電極７を形成し、チップ上面の一部に円形ｐ型電極８を形成した。ｎ型電極７は、金ゲルマニウム、ニッケル、金をそれぞれ６０ｎｍ、１０ｎｍ、５００ｎｍの厚さで順に蒸着し、ｐ型電極８は、金亜鉛、ニッケル、金をそれぞれ６０ｎｍ、１０ｎｍ、１０００ｎｍの厚さで順に蒸着した。最後に、このチップをステム組した後、樹脂モールドを行って発光ダイオードを作製し、発光スペクトルを測定した。
【００１４】
図２は上記要領で作製した発光ダイオードの発光スペクトルを示す。図４に示した従来の発光ダイオードの発光スペクトルと比較すると、図２の発光スペクトルでは、図４の発光スペクトルの右端（８６０ｎｍ付近）に見られた近赤外線発光ピークが消失しており、近赤外線（波長約８６０ｎｍ）の放出量が著しく低減したことが確認された。
【００１５】
上記実施例においては、近赤外線吸収材料として、Ｃｕ２＋ドープ燐酸ガラスを用いたが、近赤外線を吸収する機能を有する全ての材料が本発明に適用できる。他の適用可能な近赤外線吸収材料としては、青板ガラス、Ｃｕ金属錯体を含む樹脂などがある。
【００１６】
また、上記実施例においては、近赤外線吸収材料からなる薄膜が電流拡散層６上に形成されているが、近赤外線が発生する領域（例えば、活性層４）よりも上方（光取り出し面方向）であれば何処に形成されてもよい。例えば、下述するようにＧａＡｓ基板から近赤外線が発生する場合、ＧａＡｓ基板上方（光取り出し面方向）に形成することができる。
【００１７】
また、上記実施例においては、ＤＢＲ２中のＧａＡｓから近赤外線が発生する場合を説明したが、近赤外線が発生するケースはこれ以外にも、ＧａＡｓ基板１におけるフォトルミネッセンス発光、エピタキシャルウエハ構造中にエッチングストップ層として挿入されているＧａＡｓ薄膜から発生する場合がある。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発光ダイオード用エピタキシャルウエハによれば、ＧａＡｓ基板上に、少なくとも、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）１−ＹＩｎＹＰ（０≦Ｘ、Ｙ≦１）系化合物半導体またはＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ（０≦Ｘ≦１）系半導体からなり、ｐｎ接合を形成する発光層を有する発光ダイオード用エピタキシャルウエハにおいて、発光層から外部に取り出される光の光路中に、近赤外線吸収機能を有する材料からなる層を形成するようにしたので、赤外線発光の発生を抑制して周辺のセンサー類の誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施例のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの断面図である。
【図２】上記実施例のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの発光スペクトルを示す。
【図３】従来のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの断面図である。
【図４】上記従来のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードの発光スペクトルを示す。
【符号の説明】
１：Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板
２：ＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）
３：Ｓｅドープｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層
４：アンドープ（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層
５：Ｚｎドープｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層
６：Ｚｎドープｐ型ＧａＰ電流拡散層
７：ｎ型電極
８：ｐ型電極
９：Ｃｕ２＋ドープ燐酸ガラスからなる薄膜（近赤外線吸収膜）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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