(57)【要約】【課題】酸化物透明電極層を発光駆動用の電極として有し、かつ電極ワイヤをボンディングパッドへ溶接する際の損傷の影響が発光層部に及びにくい発光素子を提供する。【解決手段】発光素子１００は、第一導電型クラッド層４、活性層５及び第二導電型クラッド層６がこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有する化合物半導体よりなる発光層部２４を有し、第二導電型クラッド層６の主表面を覆う酸化物透明電極層３０を介して発光層部２４に発光駆動電圧が印加される。酸化物透明電極層３０上には金属製のボンディングパッド９が配置され、該ボンディングパッド９に通電用の電極ワイヤ４７が溶接されている。そして、第二導電型クラッド層６と酸化物透明電極層３０との間には、第二導電型クラッド層６よりもドーパント濃度が低い化合物半導体層により構成されたクッション層２０が配置されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有する化合物半導体よりなる発光層部を有し、前記第二導電型クラッド層の主表面を覆う酸化物透明電極層を介して前記発光層部に発光駆動電圧を印加するようにした発光素子において、
前記酸化物透明電極層上に金属製のボンディングパッドが配置され、該ボンディングパッドに通電用の電極ワイヤが接合されてなり、
また、前記第二導電型クラッド層と前記酸化物透明電極層との間には、前記第二導電型クラッド層よりもドーパント濃度が低い化合物半導体層により構成されたクッション層が配置されたことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記クッション層の厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下とされたことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記クッション層と前記第二導電型クラッド層との合計厚さが０．６μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記クッション層と前記酸化物透明電極層との間に、前記酸化物透明電極層の接合抵抗を減ずるための電極接合層が、該酸化物透明電極層に接するように配置され、
前記電極接合層は、前記ボンディングパッドの直下領域からなる第一領域において周囲の第二領域よりも形成面積率が小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第一領域に前記電極接合層が形成されていないことを特徴とする請求項４記載の発光素子。
【請求項６】
前記酸化物透明電極層はＩＴＯ電極層であり、前記クッション層と前記ＩＴＯ電極層との間に、前記ＩＴＯ電極層の接合抵抗を減ずるための電極接合層が、該ＩＴＯ電極層に接するように配置され、
前記クッション層がリンを含有したリン含有化合物半導体層とされ、
該クッション層と前記電極接合層との間に、前記電極接合層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつリンの含有率が前記リン含有化合物半導体層よりも低いリンブロック層が形成されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記リンブロック層がリンを含有しない化合物半導体よりなることを特徴とする請求項６記載の発光素子。
【請求項８】
前記リンブロック層がＡｌＧａＡｓよりなることを特徴とする請求項７記載の発光素子。
【請求項９】
前記リンブロック層は、前記クッション層を構成するリン含有化合物半導体よりもバンドギャップエネルギーが小さく、前記電極接合層よりはバンドギャップエネルギーが大きい中間層であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記クッション層がＧａＰよりなり、前記リンブロック層がＡｌＧａＡｓよりなり、前記電極接合層が、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなることを特徴とする請求項９記載の発光素子。
【請求項１１】
前記酸化物透明電極層はＩＴＯ電極層であり、前記クッション層と前記ＩＴＯ電極層との間に、前記ＩＴＯ電極層の接合抵抗を減ずるための電極接合層が、該ＩＴＯ電極層に接するように配置され、
前記第二導電型クラッド層がリンを含有したリン含有化合物半導体層とされ、
前記クッション層が、前記電極接合層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつリンの含有率が前記リン含有化合物半導体層よりも低いリンブロック層とされたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記リンブロック層をなす前記クッション層がリンを含有しない化合物半導体よりなることを特徴とする請求項１１記載の発光素子。
【請求項１３】
前記リンブロック層をなす前記クッション層がＡｌＧａＡｓよりなることを特徴とする請求項１２記載の発光素子。
【請求項１４】
第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有する化合物半導体よりなる発光層部を有し、前記第二導電型クラッド層の主表面を覆う酸化物透明電極層を介して前記発光層部に発光駆動電圧を印加するようにした発光素子の製造方法において、
前記発光層部の前記第二導電型クラッド層上に、該第二導電型クラッド層よりもドーパント濃度が低い化合物半導体層により構成されたクッション層を形成する工程と、
そのクッション層を覆うように酸化物透明電極層を形成する工程と、
該酸化物透明電極層上に金属製のボンディングパッドを形成する工程と、
該ボンディングパッドに通電用の電極ワイヤを接合する工程と、
をこの順序にて行なうことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記クッション層を０．１μｍ以上５μｍ以下の厚さにて形成することを特徴とする請求項１４記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光素子及び発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１−２２５１７８号公報
【０００３】
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ混晶（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１（以下、ＡｌＧａＩｎＰ混晶、あるいは単にＡｌＧａＩｎＰとも記載する）により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌＧａＩｎＰ活性層を、それよりもバンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。また、近年では、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）を用いて同様のダブルへテロ構造を形成した青色発光素子も実用化されている。
【０００４】
例えば、ＡｌＧａＩｎＰ発光素子を例に取れば、ｎ型ＧａＡｓ基板上にヘテロエピタキシャル成長させる形にて、ｎ型ＧａＡｓバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層をこの順序にて積層し、ダブルへテロ構造をなす発光層部を形成する。発光層部への通電は、素子表面に形成された金属電極を介して行なわれる。ここで、金属電極は遮光体として作用するため、例えば発光層部主表面の中央部のみを覆う形で形成され、その周囲の電極非形成領域から光を取り出すようにする。
【０００５】
この場合、金属電極の面積をなるべく小さくしたほうが、電極の周囲に形成される光漏出領域の面積を大きくできるので、光取出し効率を向上させる観点において有利である。従来、電極形状の工夫により、素子内に効果的に電流を拡げて光取出量を増加させる試みがなされているが、この場合も電極面積の増大はいずれにしろ避けがたく、光漏出面積の減少により却って光取出量が制限されるジレンマに陥っている。また、クラッド層のドーパントのキャリア濃度ひいては導電率は、活性層内でのキャリアの発光再結合を最適化するために多少低めに抑えられており、面内方向には電流が広がりにくい傾向がある。これは、電極被覆領域に電流密度が集中し、光漏出領域における実質的な光取出量が低下してしまうことにつながる。そこで、クラッド層と電極との間に、キャリア濃度（ドーパント濃度）を高めた低抵抗率の電流拡散層を形成する方法が採用されている。電流拡散層は、有機金属気相成長法（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ法）や、液相エピタキシャル成長法（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＬＰＥ法）により形成される。
【０００６】
また、化合物半導体よりなる電流拡散層に代えて高導電率の酸化物透明電極層（例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）透明電極層）を、発光層部表面を覆うように形成する提案が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような発光素子においては、素子最表面に金属製のボンディングパッドを配置し、そのボンディングパッドに接合された電極ワイヤを介して発光層部への通電がなされる。特許文献１に開示された酸化物透明電極層を用いる発光素子の構成では、ごく薄い電極接合層を介して酸化物透明電極層が発光層部に接するように形成される。酸化物透明電極層は導電率が金属並に高いため、厚さが小さくとも十分な電流拡散効果が得られる。しかし、電極ワイヤをボンディングパッドへ接合しようとすると、接合による損傷の影響が発光層部に及びやすく、不良を生じやすい欠点がある。
【０００８】
他方、化合物半導体よりなる電流拡散層を用いる構成では、電流拡散層は、面内方向に電流を十分に拡げるために、層厚をある程度大きく設定することが必要である。電流拡散層の厚さが大きくなることで、ワイヤを接合する際の損傷の影響はある程度吸収できるため、不良発生の問題は生じにくい。しかし、このような電流拡散層は導電率を高めるために、ドーパント濃度を高める必要があるが、これにより次のような問題を生じやすくなる。
【０００９】
発光素子は、通電を継続するに伴い発光輝度が次第に低下する。例えば、一定電流により素子への通電を開始した直後に測定した発光輝度を初期輝度とし、積算通電時間の経過に従い減少する発光輝度を追跡したとき、発光輝度が予め定められた限界輝度に到達する時間、あるいは評価通電時間を一定値（例えば１０００時間）に固定したときの、初期輝度に対する評価通電時間経過後の輝度の比（以下、これを素子ライフと称する）は、素子寿命を評価するための一定の尺度となりえる。
【００１０】
電流拡散層を有する発光素子は、通電初期段階においては、クラッド層内のドーパント濃度は適正な値を保持されているが、通電を継続すると、電流拡散層内の高濃度のドーパント原子の、クラッド層および活性層内への拡散が、電気的な要因により促される。その過剰なドーパント濃度およびドーパント原子の拡散促進に伴って格子欠陥等が形成されると、活性層内またはｐ型クラッド層と活性層の界面には、非発光再結合中心となる電気的な準位が形成される。その結果、発光再結合確率が下がり、強度低下を引き起こす。すなわち、発光輝度の経時的な劣化が進みやすくなり、素子ライフが低下することにつながる。
【００１１】
また、ＭＯＶＰＥ法やＬＰＥ法により成長しようとすると、成長温度が高いために、ドーパント濃度を本来低く留めたいクラッド層側にドーパントが拡散しやすくなる問題もある。さらに、厚い電流拡散層を成長させるには長時間を要し、原料も多く必要になることから、製造能率の低下とコストの増大を招きやくなるい。
【００１２】
さらに、特許文献１あるいは特許文献２に開示されている酸化物透明電極層と電流拡散層とを併用する場合、酸化物透明電極層が特にＩＴＯ電極層として形成されていると、電流拡散層を形成する化合物半導体の種類によっては、形成したＩＴＯ電極層と電流拡散層との密着力が極端に低下することがある。このような状態になると、ＩＴＯ電極層を形成済みの素子ウェーハ上に、電極形成等のフォトリソグラフィー工程を実施したり、あるいはウェーハを素子チップにダイシングしたりする際に、ＩＴＯ電極層の剥離が生じやすくなり、製品歩留まりの低下に直結する問題がある。
【００１３】
本発明の課題は、酸化物透明電極層を発光駆動用の電極として有し、かつ電極ワイヤをボンディングパッドへ接合する際の損傷の影響が発光層部に及びにくい発光素子と、その製造方法とを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、本発明の発光素子は、
第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有する化合物半導体よりなる発光層部を有し、第二導電型クラッド層の主表面を覆う酸化物透明電極層を介して発光層部に発光駆動電圧を印加するようにした発光素子において、
酸化物透明電極層上に金属製のボンディングパッドが配置され、該ボンディングパッドに通電用の電極ワイヤが接合されてなり、
また、第二導電型クラッド層と酸化物透明電極層との間には、第二導電型クラッド層よりもドーパント濃度が低い化合物半導体層により構成されたクッション層が配置されたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の発光素子の製造方法は、第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有する化合物半導体よりなる発光層部を有し、第二導電型クラッド層の主表面を覆う酸化物透明電極層を介して発光層部に発光駆動電圧を印加するようにした発光素子の製造方法において、
発光層部の第二導電型クラッド層上に、該第二導電型クラッド層よりもドーパント濃度が低い化合物半導体層により構成されたクッション層を形成する工程と、
そのクッション層を覆うように酸化物透明電極層を形成する工程と、
該酸化物透明電極層上に金属製のボンディングパッドを形成する工程と、
該ボンディングパッドに通電用の電極ワイヤを接合する工程と、
をこの順序にて行なうことを特徴とする。
【００１６】
上記本発明によると、発光層部の第二導電型クラッド層上に、該第二導電型クラッド層よりもドーパント濃度が低い化合物半導体層により構成されたクッション層を形成し、そのクッション層上に酸化物透明電極層を形成し、該酸化物透明電極層上のボンディングパッドに電極ワイヤを接合するようにしたから、接合時に損傷領域が仮に生じても、その大半はクッション層内部に留まり、発光層部にその影響が及びにくくなる。
【００１７】
例えばワイヤの接合を、超音波溶接や、これにさらに熱を付加するサーモソニックボンディングにより行なう場合、ボンディングパッド直下の化合物半導体層には、超音波や加熱（さらには加圧）による衝撃応力が集中し、転位などの結晶欠陥が損傷として導入される。その損傷領域が発光層部に及んだ場合、具体的には次のような不具合につながる。
▲１▼発光輝度の直接的な低下。結晶欠陥による非発光遷移過程の増加が原因として考えられる。
▲２▼損傷領域が発光層部に及ぶと素子ライフが低下することにつながる。転位の形成された発光層に通電を継続すると、転位に電流が集中して転位の増殖が起こりやすくなり、発光輝度の経時的な劣化を引き起こす。
【００１８】
他方、本発明の発光素子においては、クッション層は、これと接する第二導電型クラッド層よりもドーパント濃度を低くしてある。すなわち、クッション層と第二導電型クラッド層との間には、発光通電時において電気的に促進されるドーパント原子の拡散の向きとは逆向きの濃度勾配が形成されており、これが第二導電型クラッド層内へのドーパント原子の流入を妨げる。その結果、発光層に対する損傷領域の影響が軽減されていることとも相俟って、素子ライフの大幅な向上を図ることができる。また、成長時にドーパントが第二導電型クラッド層に逆拡散する不具合も生じにくい。
【００１９】
該クッション層は、ドーパント濃度が低いので面内方向の導電率は小さいが、シート抵抗の小さい酸化物透明電極層を形成しておくことで、面内方向の電流拡散効果は十分に達成することができる。従って、クッション層は、層厚方向の導電性さえ十分に確保しておけば、結果として発光層部への均一な通電が可能となり、発光効率を高めることができる。
【００２０】
クッション層の厚さは、０．１μｍ以上５μｍ以下に調整することが望ましい。クッション層の厚さが０．１μｍ未満では、電極ワイヤ接合時の影響が発光層部へ及びやすくなる。また、クッション層の厚さが５μｍを超えると、ドーパント濃度が低く抑えられているために層厚方向の抵抗率が増し、素子の直列抵抗増大による発光効率低下につながる。また、厚いクッション層を成長させるには長時間を要し、原料も多く必要になることから、製造能率の低下とコストの増大を招きやすい。クッション層の厚さは０．５μｍ以上３μｍ以下とすることがより望ましい。
【００２１】
クッション層は第二導電型クラッド層と導電型を同一にする必要がある。特に、発光再結合が活性層のｐ型クラッド層との界面付近で生じやすいことを考慮すれば、光取出面側に位置するクッション層と第二導電型クラッド層とを、ｐ型層として構成することが望ましい。この場合、多数キャリア源となるｐ型ドーパントとしては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いる場合、ＺｎやＭｇを使用できる。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる発光層部としては、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１；以下、「ＡｌＧａＩｎＰ」とも記載する）又はＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１；以下、「ＩｎＧａＡｌＮ」とも記載する）により、第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有するものを例示できる。
【００２２】
特に、発光層部をＡｌＧａＩｎＰにて構成し、第二導電型クラッド層を、Ｚｎをｐ型ドーパントとするｐ型クラッド層として構成する場合、Ｚｎ濃度の高い電流拡散層をこれと接して配置すると、Ｚｎのｐ型クラッド層への逆拡散が特に進みやすく、発光効率の低下を招きやすい。しかし、本発明の場合、ｐ型クッション層のＺｎ濃度をｐ型クラッド層よりも低く設定することで、このようなＺｎの拡散の問題も効果的に回避することができる。
【００２３】
第二導電型クラッド層の多数キャリア濃度は、５×１０１６／ｃｍ３以上１×１０１８／ｃｍ３未満となっていることが望ましい。多数キャリア濃度が５×１０１６／ｃｍ３未満では素子の直列抵抗が増大し、発光効率の低下を招く。また、１×１０１８／ｃｍ３以上になると、非発光再結合中心となる欠陥準位が形成されやすくなり、発光効率の低下を招く。第二導電型クラッド層の多数キャリア濃度は、１×１０１７／ｃｍ３以上７×１０１７／ｃｍ３以下とすることがより望ましい。
【００２４】
また、クッション層のドーパント濃度は、多数キャリア濃度の値にて、４×１０１６／ｃｍ３以上９×１０１７／ｃｍ３以下となっていることが望ましい。多数キャリア濃度が４×１０１６／ｃｍ３未満では素子の直列抵抗が増大し、素子の順方向電圧の上昇を招く。他方、９×１０１７／ｃｍ３を超えると、該クッション層から発光層部側へのドーパント原子の電気的要因による拡散が促進されやすくなり、素子ライフの低下を生ずることにつながる。クッション層のドーパント濃度は、９×１０１６／ｃｍ３以上６×１０１７／ｃｍ３以下とすることがより望ましい。
【００２５】
なお、ボンディングパッドへ電極ワイヤを接合したとき、その損傷の影響は、発光層部へはなるべく及ばないことが望ましいが、例えば損傷の影響が第二導電型クラッド層の表層部付近に留まり、活性層への影響が小さくてすむ場合は、発光輝度や素子ライフが損なわれる懸念はそれほど生じない。この場合、クッション層と第二導電型クラッド層との合計厚さが０．６μｍ以上、望ましくは１．０μｍ以上確保されていれば、接合による損傷の影響が活性層に及ぶことが効果的に回避できる。ただし、クッション層の厚さの好ましい上限値が５μｍ程度であり、かつ、第二導電型クラッド層のドーパント濃度は、前述の通り低く留めなければならない。従って、直列抵抗増大抑制の観点から、クッション層と第二導電型クラッド層との合計厚さは１０μｍ未満に留めることが望ましい。
【００２６】
クッション層は、発光層部からの光をなるべく吸収しない材質にて構成することが、光取出し効率を向上させる上で望ましい。そのためには、クッション層をなす化合物半導体として、発光層部の活性層よりもバンドギャップの大きいものを使用することが有効である。ＡｌＧａＩｎＰにて発光層部を構成する場合、クッション層の具体的な材質として、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＰを例示できる。また、クッション層を上記のように薄く形成することは、光吸収抑制の観点においても有利に作用する。後述の電極接合層をＧａＡｓあるいはＩｎＧａＡｓにて構成する場合、ＡｌＧａＡｓＰよりなるクッション層は、該電極接合層との格子整合性を高める観点において特に有効である。
【００２７】
発光層部及びクッション層は、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）、液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）、あるいはハイドライド気相成長法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｍｅｔｈｏｄ：ＨＶＰＥ法）のいずれか、又はそれらの組合せにより形成することができる。特に、ＭＯＶＰＥ法は高品質の発光層部が得やすく、発光効率を高める上で有利である。この場合、ＭＯＶＰＥ法により、発光層部の成長と、それに続くクッション層の成長とを連続して行なうと効率的である。また、従来の発光素子のような厚い電流拡散層を、成長速度の比較的小さいＭＯＶＰＥ法により成長することは、製造能率の大幅な低下につながるが、クッション層は前述のように薄く形成することが望ましいから、ＭＯＶＰＥ法を採用しても能率低下の問題を生じにくい。
【００２８】
酸化物透明電極層は、例えばＩＴＯにて構成できる。ＩＴＯは、酸化スズをドープした酸化インジウム膜であり、酸化スズの含有量を１〜９質量％とすることで、電極層の抵抗率を５×１０−４Ω・ｃｍ以下の十分低い値とすることができる。なお、ＩＴＯ電極層以外では、ＺｎＯ電極層が高導電率であり、本発明に採用可能である。また、酸化アンチモンをドープした酸化スズ（いわゆるネサ）、Ｃｄ２ＳｎＯ４、Ｚｎ２ＳｎＯ４、ＺｎＳｎＯ３、ＭｇＩｎ２Ｏ４、酸化イットリウム（Ｙ）をドープしたＣｄＳｂ２Ｏ６、酸化スズをドープしたＧａＩｎＯ３なども酸化物透明電極層の材質として使用することができる。これらの導電性酸化物は可視光に対して良好な透過性を有し（つまり、透明であり）、発光層部への電圧印加用電極として用いる場合、光の取出しを妨げない利点がある。また、該酸化物透明電極層上に形成されるボンディングパッドを介して素子駆動用の電圧を印加したとき、電流を面内に広げて発光を均一化し高効率化する役割も担う。これらの酸化物透明電極層は、公知の気相成膜法、例えば化学蒸着法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）あるいはスパッタリングや真空蒸着などの物理蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ）、あるいは分子線エピタキシャル成長法（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｍ  ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）にて形成することができる。例えば、ＩＴＯ層やＺｎＯ電極層は高周波スパッタリング又は真空蒸着により製造でき、また、ネサ膜はＣＶＤ法により製造できる。また、これら気相成長法に代えて、ゾル−ゲル法など他の方法を用いて形成してもよい。
【００２９】
ＩＴＯ等の酸化物透明電極層は、化合物半導体層と直接接合しようとしたとき、良好なオーミック接合が必ずしも形成されず、接触抵抗に基づく直列抵抗増大により発光効率が低下することがある。この場合、酸化物透明電極層の接触抵抗を減ずるための電極接合層を、酸化物透明電極層に接するように配置することにより、酸化物透明電極層の接触抵抗を下げることができる。ＩＴＯを使用する場合は、このような電極接合層として、例えばＩｎＧａＡｓ層やＧａＡｓ層を使用することができる。
【００３０】
電極接合層とクッション層との接触抵抗は、発光素子の通電を長時間継続しても低い値に安定的に維持されること、つまり、接触抵抗の経時的な増大が生じにくくなっていることが重要である。接触抵抗の低減を図る一つの方法としては、電極接合層にクッション層と同じ導電型のドーパントを添加することが有効である。この場合、電極接合層へのドーパント添加量が高くなるほど、接触抵抗をより低くすることができる。なお、電極接合層からクッション層へドーパント拡散が比較的生じやすくなっている場合には、電極接合層のドーパント添加量がクッション層よりも過度に高くなっていると、発光通電時において電極接合層からクッション層へのドーパント拡散が電気的に促進されやすくなることがあり、電極接合層のドーパント量が次第に枯渇する場合がある。すると、発光通電を継続するに伴い電極接合層の接触抵抗が経時的に増加し、素子ライフの低下を招くことにつながる。
【００３１】
このような不具合を抑制するには、電極接合層中のドーパント濃度をクッション層よりも高く設定しつつ、電極接合層を構成する半導体として、これと接するクッション層よりもバンドギャップエネルギーが小さいものを使用することが望ましい。電極接合層側のバンドギャップエネルギーをクッション層よりも小さく設定することにより、電極接合層中のドーパント濃度をある程度高くしても、クッション層へのドーパント原子の拡散が生じにくくなり、電極接合層の接触抵抗が経時的に増加することを効果的に抑制することができる。
【００３２】
例えば、酸化物透明電極層がＩＴＯ電極層の場合、電極接合層は、少なくともＩＴＯ電極層との接合界面において、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）となっているものを使用することが望ましい。この場合、クッション層との接合側において電極接合層はＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）とすることができ、クッション層は、これよりもバンドギャップエネルギーの大きい半導体として、例えばＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０＜ｙ≦１）により構成することができる。クッション層は、この他、電極接合層よりもバンドギャップエネルギーが高くなるように混晶比が調整されたＧａＩｎＰ層、ＡｌＧａＩｎＰ層、ＧａＰ層、ＧａＡｓＰ層あるいはＡｌＧａＡｓＰ層により構成することも可能である。
【００３３】
また、電極接合層のドーパント濃度自体を下げることにより、クッション層への拡散を抑制する方法も可能である。この場合、電極接合層のドーパント濃度は、クッション層と同等又はそれよりも低いことが望ましい。また、電極接合層は、低ドーピングであっても酸化物透明電極層とのコンタクト抵抗が十分低くなり、かつ、クッション層との接触抵抗も同様に低くなっていることが必要であり、具体的には、クッション層との間に極端に高いヘテロ接合障壁が形成されないものを使用することが望ましい。例えば、電極接合層を、ＩＴＯ層側からＩｎを拡散させたＧａＡｓにて構成する場合、クッション層を、ＩｎＡｓ混晶比ｙが比較的小さいＩｎｙＧａ１−ｙＡｓ（例えば、０≦ｙ≦０．２）にて構成する組合せを例示できる。
【００３４】
なお、電極接合層を酸化物透明電極層への接合面全面を被覆するように形成すると、ワイヤ接合用のボンディングパッドの直下領域でも酸化物透明電極層の接触抵抗が改善される結果、駆動電流ひいては発光が該領域に集中しやすくなり、発生した光の多くがボンディングパッドにより遮蔽されて光取出効率の低下を招く場合がある。そこで、クッション層と酸化物透明電極層との間に、酸化物透明電極層の接合抵抗を減ずるための電極接合層が、該酸化物透明電極層に接するように配置されている場合、電極接合層は、ボンディングパッドの直下領域からなる第一領域において周囲の第二領域よりも形成面積率が小さくなっていることが望ましい。なお、各領域の電極接合層の形成面積率とは、領域中の電極接合層の合計面積を、領域の全面積により割った比率をいう。このように構成すると、第一領域における酸化物透明電極層の接触抵抗が増大する。その結果、発光素子の駆動電流は、第一領域を迂回して第二領域に流れる成分が大きくなり、光取出効率を大幅に高めることができる。なお、光取り出し量が少ない第一領域にはなるべく発光駆動電流が流れないことが光取出効率向上の観点においては望ましい。従って、第一領域には電極接合層が可及的に形成されていないことが望ましい。
【００３５】
電流拡散効果を高めるために電流拡散層を厚く形成した従来の発光素子においては、ボンディングパッドの直下領域外に電流を迂回させるために、電流拡散層中に逆の導電型を有するブロック層を埋め込み形成していたが、素子構造が複雑化し、製造工数も増大する欠点がある。しかし、上記構成によると、ボンディングパッド直下の第一領域において電極接合層の形成を抑制することで、その外側の領域、すなわち第二領域への電流迂回効果を簡単に達成することができる。また、酸化物透明電極層の下側に形成されているのは、シート抵抗の低いクッション層であるから、第二領域へ迂回した形で流れ込んだ電流が、クッション層内で第一領域側へ逆流する不具合も生じにくい。
【００３６】
次に、本発明者らが検討したところよると、酸化物透明電極層がＩＴＯ電極層として形成されている場合、ＩＴＯ電極層の下側に位置するクッション層がリンを含む化合物半導体、特に、リンをＩＩＩ族元素の主体とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である場合に、形成したＩＴＯ電極層とクッション層との密着力が低下しやすいことが判明した。
【００３７】
前述の通り電極接合層は、発光波長に対応するエネルギーよりもバンドギャップエネルギーが小さく設定されるため、発光層部からの光吸収を避けるため、３〜３０ｎｍ程度の小さな膜厚で形成される。この場合、クッション層が、ＧａＰなどのリンを含有した化合物半導体にて構成されていると、ＩＴＯ電極層の成膜中の熱履歴や、ＩＴＯ電極層成膜後の熱処理（例えば、ＩＴＯ層からＧａＡｓ層へのＩｎ拡散により、Ｉｎを含有したＧａＡｓよりなる電極接合層を形成する場合の拡散熱処理）の影響により、上記リンを含有した化合物半導体からリン成分が、薄い電極接合層を通過してＩＴＯ層側に拡散し、これが原因となってＩＴＯ電極層の密着力が低下することが考えられる。
【００３８】
そこで、本発明の発光素子は、次のように構成することが有効である。すなわち、酸化物透明電極層はＩＴＯ電極層であり、クッション層とＩＴＯ電極層との間に、ＩＴＯ電極層の接合抵抗を減ずるための電極接合層が、該ＩＴＯ電極層に接するように配置され、クッション層がリンを含有したリン含有化合物半導体層とされ、該クッション層と電極接合層との間に、電極接合層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつリンの含有率がリン含有化合物半導体層よりも低いリンブロック層が形成される。リンブロック層は、電極接合層よりもバンドギャップエネルギーが大きいため、発光層部からの発光光束に対する吸収は電極接合層より小さい。そして、電極接合層と反対側に位置するリン含有化合物半導体層よりはリンの含有率を低く設定してあるので、ＩＴＯ電極層側に向けたリン拡散は生じにくい。従って、このようなリンブロック層を介挿することにより、クッション層をなすリン含有化合物半導体層からのリン成分は、リンブロック層と電極接合層との双方を通過しなければ、ＩＴＯ電極層に到達することができなくなる。その結果、ＩＴＯ電極層へのリン拡散が大幅に抑制され、ＩＴＯ電極層の密着強度を向上させることができる。
【００３９】
リンブロック層はリンを含有しない化合物半導体により構成することが、ＩＴＯ電極層へのリン拡散抑制効果を高める上でより望ましい。また、リンブロック層は、具体的にはＡｌＧａＡｓにて構成することが、ＩＴＯ電極層に向けたリン拡散の抑制と、発光層部からの発光光束に対する吸収抑制の双方の観点において望ましい。ＡｌＧａＡｓは、ＡｌＡｓとＧａＡｓとの混晶であり、ＡｌＡｓ混晶比をｂとすると、ＡｌｂＧａ１−ｂＡｓと表され、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きくなるように、その混晶比ｂが適宜調整される（従って、活性層の材質によってｂの値は異なる）。この場合、活性層のバンドギャップエネルギーよりも、ＡｌＧａＡｓよりなるリンブロック層のバンドギャップエネルギーは、光吸収が生じないように、最低でも０．１ｅＶ以上は大きくすることが望ましい。他方、耐湿性確保を考慮して、ＡｌＧａＡｓよりなるリンブロック層のＡｌＡｓ混晶比ｂは、０．８５以下の範囲で調整することが望ましい。
【００４０】
また、ＩＴＯ層へのリン拡散抑制効果を顕著なものとするためには、リンブロック層と電極接合層との合計厚さを２０ｎｍ以上に調整することが望ましい。該合計厚さが２０ｎｍ未満では、リン拡散抑制効果が顕著でなくなるので望ましくない。
【００４１】
この場合、リンブロック層は、クッション層を構成するリン含有化合物半導体よりもバンドギャップエネルギーが小さく、電極接合層よりはバンドギャップエネルギーが大きい中間層とすることができる。クッション層と電極接合層とのバンド端不連続値が大きい場合は、図８に示すように、接合によるバンドの曲がりにより、形成されるヘテロ障壁の高さΔＥが大きくなり、コンタクト抵抗の増大につながる。そこで、図９に示すように、上記のような中間層を挿入すると、電極接合層と中間層、及び中間層とこれに接するクッション層とのそれぞれはバンド端不連続値が小さくなるので、各々形成される障壁高さΔＥも小さくなる。その結果、直列抵抗が軽減されて、低い駆動電圧にて十分に高い発光強度を達成することが可能となる。そして、該中間層をリンブロック層としても機能するものとして構成しておけば、リン含有化合物半導体層となっているクッション層部分からの、ＩＴＯ電極層へのリン拡散抑制効果も同時に達成される。特に、クッション層がＧａＰよりなり、電極接合層がＩｎを含有したＧａＡｓよりなる場合、中間層を兼ねるリンブロック層として好適なものはＡｌＧａＡｓである。
【００４２】
次に、第二導電型クラッド層がリンを含有したリン含有化合物半導体層とされる場合、クッション層自体を、電極接合層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつリンの含有率がリン含有化合物半導体層よりも低いリンブロック層として構成することも可能である。この場合、リンブロック層をなすクッション層に電極接合層が接して配置される。該構成では、クッション層自体をリンブロック層として構成することで、電極ワイヤを接合時に生ずる損傷領域の影響を活性層に及びにくくする効果と、ＩＴＯ電極層へのリン拡散抑制効果とが同時に達成される。このようなリンブロック層をなすクッション層も、リンを含有しない化合物半導体にて構成することが望ましく、具体的にはＡｌＧａＡｓにて構成することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態である発光素子１００を示す概念図である。発光素子１００は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単に「基板」ともいう）７の一方の主表面上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を介してＡｌＧａＩｎＰよりなる発光層部２４を形成し、該発光層部２４を覆うように、ｐ型のクッション層２０と、ＩＴＯよりなる酸化物透明電極層３０とをこの順序で形成したものである。さらに、酸化物透明電極層３０のほぼ中央部には、Ａｕ等にて構成されたボンディングパッド９が配置され、ここにＡｕ等で構成された電極ワイヤ４７が接合されている。他方、基板７の他方の主表面側には、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金等の金属からなる裏面電極層１５が全面に形成されている。
【００４４】
発光層部２４は、各々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ混晶とされるとともに、第一導電型クラッド層４、第二導電型クラッド層６、及び第一導電型クラッド層４と第二導電型クラッド層６との間に位置する活性層５からなるダブルへテロ構造とされている。具体的には、ノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層５を、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層６とｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層４とにより挟んだ構造となっている。図１の発光素子１００では、クッション層２０側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６（ｐ型ドーパントはＺｎ：有機金属分子からのＣもｐ型ドーパントとして寄与しうる）が配置されており、裏面電極層１５側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４（ｎ型ドーパントはＳｉ）が配置されている。なお、当業者には自明のことであるが、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。
【００４５】
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６は、ｐ型キャリア濃度（多数キャリア濃度）は、５×１０１６／ｃｍ３以上１×１０１８／ｃｍ３未満、望ましくは、１×１０１７／ｃｍ３以上７×１０１７／ｃｍ３以下である。また、クッション層２０は、本実施形態ではＺｎをドーパントとして添加したＡｌＧａＡｓ層よりなり、ｐ型キャリア濃度は、４×１０１６／ｃｍ３以上９×１０１７／ｃｍ３以下、望ましくは１×１０１７／ｃｍ３以上６×１０１７／ｃｍ３以下の範囲内で、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６よりも小さく設定されている。該クッション層２０の厚さは０．１μｍ以上５μｍ以下、望ましくは０．５μｍ以上３μｍ以下である。さらに、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６とクッション層２０との合計厚さは０．６μｍ以上（例えばクッション層：０．１μｍ、クラッド層：０．５μｍ）１０μｍ未満である。
【００４６】
以下、図１の発光素子１００の製造方法について説明する。
まず、ＧａＡｓ単結晶基板７に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を、次いで発光層部２４として、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＡｌＧａＩｎＰ活性層５、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６（以上図１参照）、さらにＡｌＧａＡｓよりなるクッション層２０をこの順序にエピタキシャル成長させ、図２（ａ）の状態とする。これら各層のエピタキシャル成長は、公知の有機金属気相エピタキシャル成長（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）法により行なうことができる。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ及びＡｓの各成分源となる原料ガスとしては以下のようなものを使用できる；
・Ａｌ源ガス；トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など；
・Ｇａ源ガス；トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）など；
・Ｉｎ源ガス；トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など。
・Ｐ源ガス：ターシャルブチルホスフィン（ＴＢＰ）、トリエチルリン（ＴＥＰ）、ホスフィン（ＰＨ３）など。
・Ａｓ源ガス：ターシャルブチルアルシン（ＴＢＡ）、アルシン（ＡｓＨ３）など。
【００４７】
また、ドーパントガスとしては、以下のようなものを使用できる；
（ｐ型ドーパント）
・Ｍｇ源：ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）など。
・Ｚｎ源：ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）など。
（ｎ型ドーパント）
・Ｓｉ源：モノシランなどのシリコン水素化物など。
【００４８】
上記各層の成長は、原料ガスの切り替えにより、同一の気相成長装置内で連続的に行なうことができる。また、各層のドーパント濃度は、原料ガスに対するドーパントガスの供給比率により、所望の値に調整することができる。
【００４９】
次に、図２（ｂ）に示すように、クッション層２０を覆うように、公知の高周波スパッタリング法により、ＩＴＯよりなる酸化物透明電極層３０を形成する。また、図２（ｃ）に示すように、基板７の第二主表面に真空蒸着法により裏面電極層１５を形成する。そして、図２（ｄ）に示すように、酸化物透明電極層３０上に、各発光素子チップに対応する領域毎にボンディングパッド９を配置し、適当な温度で電極定着用のベーキングを施すことにより、発光素子ウェーハ５０が得られる。該発光素子ウェーハ５０は、各発光素子チップ領域を分離するために図３（ａ）に示すようにハーフダイシングされ、さらに（ｂ）に示すようにダイシング面の加工歪をメサエッチングにより除去した後、（ｃ）に示すスクライビングにより発光素子チップ５１に分離される。そして、（ｄ）に示すように、裏面電極層１５（図３参照）をＡｇペースト等の導電性ペーストを用いて支持体を兼ねた端子電極９ａに固着する一方、ボンディングパッド９に電極ワイヤ４７を接合（ボンディング）し、（ｅ）に示すように樹脂モールド５２を形成することにより発光素子１００が得られる。
【００５０】
各々Ａｕよりなるボンディングパッド９に電極ワイヤ４７を接合する場合、例えば超音波溶接（あるいはサーモソニックボンディング）が用いられる。この超音波溶接の衝撃応力は、酸化物透明電極層３０を経てボンディングパッド９の直下の化合物半導体層に及び、結晶欠陥等の損傷領域ＤＭを形成する。例えば、図５に示すように、酸化物透明電極層３０の直下に発光層部２４が形成されていると、その損傷領域ＤＭが発光層部２４に及び、発光輝度や素子ライフの低下など、特性不良につながる。しかし、本発明の発光素子においては、図４に示すように、クッション層２０が介在しているため、損傷領域ＤＭがクッション層２０内に留まり、その影響が発光層部２４に及びにくいので、その分、発光輝度が損なわれる心配がない。
【００５１】
また、このクッション層２０は、ｐ型キャリア濃度が４×１０１６／ｃｍ３以上９×１０１７／ｃｍ３以下の範囲内で、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６よりも小さく設定されている。このため、発光通電を継続したときに、クッション層２０からｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６へのｐ型ドーパントの拡散の、電気的促進が生じにくくなり、素子ライフが向上する。
【００５２】
また、図６に示すように、クッション層２０は、ドーパント濃度が低いのでシート抵抗は多少大きいが、その上に導電率が非常に大きい酸化物透明電極層３０が形成されているので、該酸化物透明電極層３０内にて電流を十分に拡げることができる。そして、クッション層２０は、ｐ型キャリア濃度を前述の範囲に調整することで、層厚方向の導電性は十分に確保されているから、結果として発光層部への均一な通電が可能となり、発光効率を高めることができる。
【００５３】
なお、図１に一点鎖線にて示すように、酸化物透明電極層３０とクッション層２０との間には、酸化物透明電極層３０と接する形で、ＩｎＧａＡｓやＧａＡｓ等よりなる電極接合層３１を形成しておくことが、酸化物透明電極層３０の接触抵抗を低減する上で望ましい。該電極接合層３１は、これと接するクッション層２０がＡｌＧａＡｓにて構成されることも考慮し、接触抵抗を低減するために、ｐ型ドーパント濃度が高く（例えば１×１０１９／ｃｍ３程度）設定されている。
【００５４】
また、ボンディングパッド９は発光層部２４からの光の大部分を遮蔽するため、発光層部２４においてボンディングパッド９の直下領域、つまり光取り出し量が少ない第一領域に通電電流が集中しないこと、むしろ、ボンディングパッド９の周囲の光取り出し量が多い第二領域に通電電流がなるべく多く分配されることが、光取出効率を高める上で望ましい。そこで、図１の実施形態では、電極接合層３１は、ボンディングパッド９の直下領域をなす光取り出し量が少ない第一領域には形成されず、その周囲の光取り出し量が多い第二領域にのみ選択的に形成されている。ボンディングパッド９の直下領域において電極接合層３１を作為的に非形成とすることで、この領域では酸化物透明電極層３０の接触抵抗が高くなり電流が流れにくくなる。その結果、酸化物透明電極層３０を介して発光層部２４に通電される電流は、光取り出し量が少ない第一領域を迂回して光取り出し量が多い第二領域に優先的に分配され、光取出効率を高めることができる。
【００５５】
なお、図７に示すように、第二領域に形成する電極接合層３１は、形成領域と非形成領域とを混在させることができる。また、光取り出し量が多い第二領域において電極接合層３１の形成領域と非形成領域とを混在させることにより、発光層部２４で生じた光は電極接合層３１を透過する経路と、非形成領域において電極接合層３１を迂回する経路との２通りの経路にて取り出される。このうち、後者においては、電極接合層３１を透過する際の光吸収を生じないので、光取出効率を向上させることができる。
【００５６】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、電極接合層３１の形成領域は、酸化物透明電極層３０の接合界面において分散形成することにより、発光層部２４における発光をより均一化し、かつ電極接合層３１の非形成領域からより均一に光を取り出すことができる。図７（ａ）は電極接合層３１の形成領域を散点状とした例であり、（ｂ）は細長い帯状の電極接合層３１の形成領域と非形成領域とを交互に形成した例である。さらに、（ｃ）は、（ａ）とは逆に、電極接合層３１の形成領域を背景として、散点状の非形成領域をこれに分散形成した例である。ここでは電極接合層３１の形成領域を格子状に形成している。
【００５７】
次に、図１の発光素子においては、クッション層２０をＡｌＧａＡｓにて構成していたが、これをＧａＰにて構成することもできる（ドーパント濃度の範囲は、ＡｌＧａＡｓにて構成したクッション層２０と同じである：また、他の層は図１の発光素子と同様に構成する）。この場合、ＩＴＯ電極層３０の成膜時や、電極接合層３１を形成するための熱処理時に、ＧａＰよりなるクッション層２０から、電極接合層３１を経てＩＴＯ電極層３０にリンが拡散し、ＩＴＯ電極層３０の電極接合層３１への密着強度が低下する可能性がある。この場合、特に、図２の工程（ｄ）に示すボンディングパッド９のフォトリソグラフィーによるパターニング処理や、図３の工程（ａ）のハーフダイシング、さらには工程（ｂ）のメサエッチング時に、ＩＴＯ電極層３０が剥離しやすくなり、不良や歩留まり低下を招きやすくなる。
【００５８】
そこで、図１０に示すように、ＧａＰよりなるクッション層２０と電極接合層３１との間に、例えばＡｌＧａＡｓよりなるリンブロック層３２を介挿しておくと、クッション層２０からＩＴＯ電極層３０へのリンの拡散を効果的に抑制することができ、また、ＡｌＧａＩｎＰよりなる発光層部からの発光光束の吸収も生じにくい。この場合、リンブロック層３２はＡｌＧａＡｓにて構成されることで、前述の中間層（図９参照）としての機能も果たす。なお、リンブロック層３２と電極接合層３１との合計厚さは、２０ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００５９】
なお、図１１に示すように、クッション層２０がＡｌＧａＡｓよりなる場合（すなわち、図１の構成である）は、ＡｌＧａＡｓよりなるクッション層２０自体がリンブロック層として機能し、クッション層２０からＩＴＯ電極層３０へのリンの拡散がそもそも生じず（当然、クッション層２０は比較的厚いので、ＡｌＧａＩｎＰよりなるクラッド層６からのリン拡散も生じにくい）、また、クッション層２０とは別にリンブロック層を設ける必要もないから、工程も簡略化できる。
【００６０】
以上の実施形態では、発光層部２４の各層をＡｌＧａＩｎＰ混晶にて形成していたが、該各層（ｐ型クラッド層６、活性層５及びｎ型クラッド層４）をＡｌＧａＩｎＮ混晶により形成することもできる。この場合、発光層部２４を成長させるための発光層成長用基板は、ＧａＡｓ単結晶基板に代えて、例えばＳｉＣ基板が使用される。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するために行なった実験結果について説明する。
まず、各層を以下の厚さにてＭＯＶＰＥ法により形成した発光素子ウェーハ５０を用意した。
・ＩＴＯ電極層３０＝厚さ：０．８μｍ（酸化錫含有率＝７質量％（残部は酸化インジウム）、高周波スパッタリングにて形成；
・ＩｎＧａＡｓ電極接合層３１
厚さ：５ｎｍ（ただし、ボンディングパッド直下領域のみ形成せず）、ｐ型ドーパントとしてのＺｎを、ドーパント濃度が１×１０１９／ｃｍ３程度となるように拡散してある；
・ＡｌＧａＡｓクッション層２０
Ｚｎ（ｐ型ドーパント）濃度：１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０１８／ｃｍ３厚さ：０μｍ、０．１μｍ、０．５μｍ、１．５μｍ、３μｍ、５μｍ、１０μｍ；
・ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６
Ｚｎ（ｐ型ドーパント）濃度：３×１０１７／ｃｍ３〜７×１０１７／ｃｍ３
厚さ：０．５μｍ；
・ＡｌＧａＩｎＰ活性層５
ノンドープ、厚さ：０．６μｍ（発光波長６５０ｎｍ）；
・ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４
Ｓｉ（ｎ型ドーパント）濃度：５×１０１７／ｃｍ３、厚さ：１μｍ。
【００６２】
上記発光素子ウェーハは、図２及び図３にて説明済みの工程により素子化した。なお、素子チップの大きさは３００μｍ四方の正方形状である。また、ボンディングパッド９はＡｕ製であり、寸法は直径１００μｍの円状である。このボンディングパッド９にＡｕ製電極ワイヤを、周知のサーモソニックボンディング装置によりボンディングした。
【００６３】
得られた各素子は、以下の各特性を周知の方法にて測定した：
・発光輝度（Ｉｖ：通電電流値を２０ｍＡとした）；
・順方向電圧（ＶＦ：通電電流値を２０ｍＡとした）。
また、通電電流を３０ｍＡに固定して１００時間連続通電したときの、初期発光輝度と１００時間通電後の発光輝度とを測定し、両者の比（％）を素子ライフとして求めた。
【００６４】
表１は、ｐ型クラッド層６の厚さを０．５μｍ、クッション層２０の厚さを１μｍとし、両者のＭｇ（ｐ型ドーパント）濃度を種々の組合せに設定して、それぞれ素子ライフを測定した結果を示すものである。
【００６５】
【表１】
2004200184.tif 000003
【００６６】
この結果によると、クッション層２０のＺｎ（ｐ型ドーパント）濃度をｐ型クラッド層６よりも小さく設定することにより、逆に設定した場合よりも素子ライフが相対的に向上していることがわかる。
【００６７】
また、表２は、ｐ型クラッド層６のＺｎ（ｐ型ドーパント）濃度を５×１０１７／ｃｍ３、厚さを０．５μｍに設定する一方、クッション層２０のＺｎ（ｐ型ドーパント）濃度を３×１０１７／ｃｍ３に設定し、厚さを０〜１０μｍの種々の値に設定したときの、発光輝度Ｉｖ、順方向電圧ＶＦ及び素子ライフの測定結果を示すものである。
【００６８】
【表２】
2004200184.tif 000004
【００６９】
クッション層２０の厚さを０．１μｍ〜５μｍの範囲で調整したものは、発光輝度Ｉｖが高く順方向電圧ＶＦも小さい。しかし、クッション層２０の厚さが０．１μｍより小さくなると、ボンディングパッド９へ電極ワイヤ４７を接合したときの損傷が発光層部２４に及び、発光輝度Ｉｖ及び素子ライフの低下を招いていることがわかる。また、クッション層２０の厚さが５μｍより大きくなると、直列抵抗増大により順方向電圧ＶＦが上昇していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子の一実施形態を積層構造にて示す模式図。
【図２】図１の発光素子の製造工程の一例を示す説明図。
【図３】図２に続く説明図。
【図４】クッション層の第一の作用説明図。
【図５】クッション層を有さない発光素子における問題点を説明する図。
【図６】クッション層の第二の作用説明図。
【図７】電極接合層の形成パターンをいくつか例示して示す図。
【図８】中間層を形成しない場合の、電極接合層のバンド構造の例を示す模式図。
【図９】中間層を形成する場合の、電極接合層のバンド構造の例を示す模式図。
【図１０】リンブロック層の第一の構成例を示す模式図。
【図１１】リンブロック層の第二の構成例を示す模式図。
【符号の説明】
４  ｎ型クラッド層（第一導電型クラッド層）
５  活性層
６  ｐ型クラッド層（第二導電型クラッド層）
９  ボンディングパッド
２４  発光層部
２０  クッション層（リンブロック層）
３０  酸化物透明電極層
３１  電極接合層
３２  中間層（リンブロック層）
１００  発光素子
【図１】
2004200184.tif 000005
【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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【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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