(57)【要約】【課題】発光出力が高く、動作電圧が低く、しかも印加される過電圧に強い、発光ダイオードを提供する。【解決手段】ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法でｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＤＢＲ層６、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７を順次成長させてエピタキシャルウエハを作製し、次に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７上へ、同一バッチの真空蒸着法によって、下部ＩＴＯ膜８ａ、高抵抗層１１、上部ＩＴＯ膜８ｂを形成して、高抵抗層１１を下部ｌＴＯ膜８ａ及び上部ＩＴＯ膜８ｂで挟みこんだ構造とした。次に、当該エピタキシャルウエハ上面へ円形のｐ型電極９、底面へｎ型電極１０を形成した後、チップ形状に加工し、更にダイボンディング、ワイヤボンディングを行って発光ダイオードを作製した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型の導電性を示す半導体基板と、
前記半導体基板上に、ｎ型の導電性を示すクラッド層とｐ型の導電性を示すクラッド層とに挟まれた活性層を有する発光部と、
前記発光部上に、ｐ型の導電性を示すコンタクト層と、
前記コンタクト層上に、金属酸化物の窓層と、
前記金属酸化物の窓層の表面側の一部に、形成された表面電極と、を有し、
前記半導体基板の裏面の全面又は一部に、裏面電極が形成された発光ダイオードにおいて、
前記窓層を、抵抗率の異なる複数層で構成したことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１に記載の発光ダイオードであって、
前記窓層は、低抵抗層部と高抵抗層部とが交互に積層された構造であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光ダイオードであって、
前記ｎ型の導電性を示す半導体基板が、ＧａＡｓ、又はＧｅであり、
前記発光部を構成する主な材料が、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１）であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記窓層を構成する低抵抗層部が、前記発光部から放射される光に対し、ほぼ透明であり、且つ１×１０−３Ω・cm以下の抵抗率を有することを特徴とする発光ダイオード。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記窓層を構成する高抵抗層部が、前記発光部から放射される光に対し、ほぼ透明であり、且つ１×１０３Ω・cm以上の抵抗率を有することを特徴とする発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記窓層を構成する低抵抗層部の膜厚の合計が、１００nm以上あることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項７】
上記請求項１乃至６のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記ｐ型コンタクト層を形成する材料が、ＧａＡｓ、又はＩｎＡｓ、又はＩｎＧａＡｓ、又はＩｎＰ、又はＧａ組成が０．３以下のＧａＩｎＰ、又はＡｌ組成が０．３以下のＡｌＧａＡｓのいずれかであり、且つ前記ｐ型コンタクト層のキャリア濃度が１×１０１９／cm３以上であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記ｐ型コンタクト層の膜厚が、３０nm以下であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記窓層を形成する手法として、真空蒸着法及び／又はスパッタ法を用いたことを特徴とする発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオードは、各種表示用光源として広く用いられている。特に屋外ディスプレイや交通信号用光源は高出力で信頼性が高く、しかも安価であることが求められている。
【０００３】
そこで、高出力を得るための施策としては、例えば当該発光ダイオードの発光層の上部に位置し、活性層の発光に対しほぼ透明な層（いわゆる窓層）の厚膜化が行われている。そして、その窓層の材料としては、例えば特許文献１に開示されているＡｌＧａＡｓや、特許文献２に開示されているＧａＰ等が広く用いられている。
【０００４】
高出力を得るための他の施策としては、例えば特許文献３に開示されているように、窓層の材料としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いることで電流分散を画期的に促進し、高出力を得る方法がある。
【０００５】
高出力を得るための他の施策としては、例えば特許文献４に開示されているように、電流拡散層の内部に電流阻止層を具備させ電流の集中を高めることにより高出力化する方法が提案されている。
【０００６】
高出力を得るための他の施策としては、例えば特許文献５に開示されているように、窓層にＩＴＯを用いた構造において、ＩＴＯ層、又は、コンタクト層及びウインドウ層の内部に電流阻止層を具備させ電流の集中を高めることにより高出力化する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平３−１７１６７９号公報
【特許文献２】米国特許第５００８７１８号明細書
【特許文献３】米国特許第５４８１１２２号明細書
【特許文献４】特開平４−２２９６６５号公報
【特許文献５】特開平１１−０１７２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上説明した従来の技術に係る方法は、発光ダイオードの高出力化という観点からは、一定の効果を得られるものの、素子に過大な電圧が印加された場合、ダイオードの特性上、流れる電流が印加電圧に対し指数関数的に増加するため、破壊し易いという問題がある。例えば、発光波長６５０ｍの発光ダイオードが有する活性層のバンドギャップは約１．９ｅＶであるため、素子に印加する電圧が約１．９Ｖを超えると、素子を流れる電流は指数関数的に増加し、遂には素子が破壊されるに至る。素子の放熱設計にもよるが順方向電圧がおよそ３Ｖを超えると、多くの素子が破壊されてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、このような課題を解決し、発光出力が高く、動作電圧が低く、しかも印加される過電圧に強い、発光ダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するための第１の手段は、
ｎ型の導電性を示す半導体基板と、
前記半導体基板上に、ｎ型の導電性を示すクラッド層とｐ型の導電性を示すクラッド層とに挟まれた活性層を有する発光部と、
前記発光部上に、ｐ型の導電性を示すコンタクト層と、
前記コンタクト層上に、金属酸化物を含む窓層と、
前記金属酸化物の窓層の表面側の一部に、形成された表面電極と、を有し、
前記半導体基板の裏面の全面又は一部に、裏面電極が形成された発光ダイオードにおいて、
前記窓層を、抵抗率の異なる複数層で構成したことを特徴とする発光ダイオードである。
【００１０】
第２の手段は、第１の手段に記載の発光ダイオードであって、
前記窓層は、低抵抗層部と高抵抗層部とが交互に積層された構造であることを特徴とする発光ダイオードである。
【００１１】
第３の手段は、第１又は第２の手段に記載の発光ダイオードであって、
前記ｎ型の導電性を示す半導体基板が、ＧａＡｓ、又はＧｅであり、
前記発光部を構成する主な材料が、（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）ＹＩｎ１−ＹＰ（０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１）であることを特徴とする発光ダイオードである。
【００１２】
第４の手段は、第１乃至第３の手段のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記窓層を構成する低抵抗層部が、前記発光部から放射される光に対し、ほぼ透明であり、且つ１×１０−３Ω・cm以下の抵抗率を有することを特徴とする発光ダイオードである。
【００１３】
第５の手段は、第１乃至第４の手段のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記窓層を構成する高抵抗層部が、前記発光部から放射される光に対し、ほぼ透明であり、且つ１×１０３Ω・cm以上の抵抗率を有することを特徴とする発光ダイオードである。
【００１４】
第６の手段は、第１乃至第５の手段のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記窓層を構成する低抵抗層部の膜厚の合計が、１００nm以上あることを特徴とする発光ダイオードである。
【００１５】
第７の手段は、第１乃至第６の手段のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記ｐ型コンタクト層を形成する材料が、ＧａＡｓ、又はＩｎＡｓ、又はＩｎＧａＡｓ、又はＩｎＰ、又はＧａ組成が０．３以下のＧａＩｎＰ、又はＡｌ組成が０．３以下のＡｌＧａＡｓのいずれかであり、且つ前記ｐ型コンタクト層のキャリア濃度が１×１０１９／cm３以上であることを特徴とする発光ダイオードである。
【００１６】
第８の手段は、第１乃至第７の手段のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記ｐ型コンタクト層の膜厚が、３０nm以下であることを特徴とする発光ダイオードである。
【００１７】
第９の手段は、第１乃至第８の手段のいずれかに記載の発光ダイオードであって、
前記窓層を形成する手法として、真空蒸着法及び／又はスパッタ法を用いたことを特徴とする発光ダイオードである。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述したように、本発明は、ｎ型の導電性を示す半導体基板と、前記半導体基板状上にｎ型の導電性を示すクラッド層とｐ型の導電性を示すクラッド層とに挟まれた活性層を有する発光部と、前記発光部上にｐ型の導電性を示すコンタクト層と、前記コンタクト層上に金属酸化物の窓層と、前記金属酸化物の窓層の表面側の一部に形成された表面電極と、前記半導体基板の裏面の全面又は一部に裏面電極が形成された発光ダイオードにおいて、
前記窓層を、抵抗率の異なる複数層で構成することで、発光出力が高く、動作電圧が低く、しかも過電圧に強い発光ダイオードを得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る発光波長６３０nm付近の赤色帯発光ダイオードの一例の模式的な断面図である。
【００２１】
当該発光ダイオードは下層から順に、ｎ型電極１０、ｎ型ＧａＡｓ基板１、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＤＢＲ層６、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３（本実施の形態例においては、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層とした。）、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層４（本実施の形態例においては、アンドープ（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層とした。）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５（本実施の形態例においては、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層とした。）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７、下部ＩＴＯ膜８ａ、高抵抗層１１、（本実施の形態例においては、ＳｉＯ２膜とした。）上部ＩＴＯ膜８ｂ、ｐ型電極９が積層された構造を有している。
【００２２】
そして、当該発光ダイオードは、例えば次のようにして作製される。
【００２３】
まずｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法でｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＤＢＲ層６、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７を順次成長させ、発光ダイオード用エピタキシャルウエハを作製した。
【００２４】
尚、本実施の形態例においてｎ型ＤＢＲ層６は、ｎ型ＡｌＩｎＰ層（膜厚約５０nm）とｎ型ＧａＡｓ層（膜厚約４０nm）とのペアから成る積層構造とし、そのペア数は１０ペアとした。
【００２５】
作製された発光ダイオード用エピタキシャルウエハをＭＯＶＰＥ装置から搬出した後、当該エピタキシャルウエハの最上面であるｐ型ＧａＡｓコンタクト層７上へ、真空蒸着法によって、下部ＩＴＯ膜８ａを膜厚１５０nmで形成し、次に下部ＩＴＯ膜８ａ上へ高抵抗層１１を１５nm形成し、更に、高抵抗層１１上へ二層目となる上部ＩＴＯ膜８ｂを１５０nm形成した。このようにして、高抵抗層１１を、下部ｌＴＯ膜８ａ及び上部ＩＴＯ膜８ｂで挟みこんだ構造とした。尚、下部ＩＴＯ膜８ａ、上部ＩＴＯ膜８ｂ及び高抵抗層１１は、同一バッチの真空蒸着法にて形成した。このｐ型ＧａＡｓコンタクト層７上への上下ＩＴＯ膜８ａ、８ｂ、高抵抗層１１の形成は、真空蒸着法に代替してスパッタ法を用いることも好ましい。
【００２６】
この時、当該エピタキシャルウエハと同一バッチ内にガラス基板をセットしておき、当該ガラス基板上へ、下部ＩＴＯ膜、高抵抗層、及び上部ＩＴＯ膜を形成した後、取り出してＨａｌｌ測定が可能なサイズに切断し、当該ＩＴＯ膜の電気特性を評価した所、キャリア濃度１．２１×１０２１／cm３、移動度１９．６cm２／Ｖｓ、抵抗率２．７２×１０−４Ω・cmであった。
【００２７】
次に、当該エピタキシャルウエハ上面へ、直径１２５μｍの円形のｐ型電極９を、マトリックス状に蒸着で形成した。ｐ型電極９は、ニッケル、金を、それぞれ膜厚２０nm，５００nmの順に蒸着した。更に、当該エピタキシャルウエハ底面には、全面にｎ型電極１０を形成した。ｎ型電極１０は、金・ゲルマニウム、ニッケル、金を、それぞれ膜厚６０nm，１０nm，５００nmの順に蒸着し、その後、電極の合金化であるアロイ化処理を、窒素ガス雰囲気中４００℃で５分間行った。
【００２８】
次に、このアロイ化処理が行われたエピタキシャルウエハをダイシング等でチップサイズ３００μｍ角のチップ形状に加工し、更にダイボンディング、ワイヤボンディングを行って発光ダイオードチップを作製した。
【００２９】
この作製された発光ダイオードチップのＬＥＤ特性を評価した結果、発光出力２．２８ｍＷ、動作電圧１．９６Ｖであった。更に、この発光ダイオードチップのＩ−Ｖ特性を評価した結果、３．５Ｖ程度の電圧を印加した時に素子破壊が生じた。この発光ダイオードチップのＩ−Ｖ特性を、図３にて、−◇−を用いて示す。
【００３０】
図３は、横軸に発光ダイオードへの印加電圧をとり、縦軸に発光ダイオードを流れる電流をとった、発光ダイオードのＩ−Ｖ特性を表したグラフである。
【００３１】
当該Ｉ−Ｖ特性より明らかなように、下部ＩＴＯ膜と上部ＩＴＯ膜との間に、適宜な膜厚を有し直列の高抵抗層として働くＳｉＯ２膜を挿入したことにより、素子破壊電圧を高めることが出来た。そして、この結果、高出力、低動作電圧であり、且つ過電圧に強い発光ダイオードを作製することが出来た。
【００３２】
次に、本発明に係る発光ダイオードの各部分が具備すべき、好ましい構成とその評価について説明する。
【００３３】
（高抵抗層部）
本発明に係る発光ダイオードを、印加される過電圧に対して強くする為に挿入される高抵抗層は、その膜厚を厚くし過ぎると、少なからず発光ダイオード動作電圧が上昇してしまうことに加え、製造にかかるコストも高くなってしまう。しかし、薄くし過ぎると直列の抵抗率が低くなり過ぎて、当該発光ダイオードを、印加される過電圧に対し強化することができないこととなる。従って、窓層中に挿入して設置される高抵抗層部の膜厚には最適範囲値がある。この膜厚の最適範囲値は挿入設置される材料の抵抗率によって異なるので、材料に応じて適宜定めることが好ましい。挿入設置される材料としては、ＳｉＯ２などの真空蒸着法で形成することが容易であり、且つ原料費の安い材料が挙げられる。また、高抵抗層用の材料は、出来得る限り抵抗値の高い材料であることが望ましい。勿論ＩＴＯやＳｎＯ２，ＺｎＯなどの材料でも、形成方法を工夫することにより高抵抗層として構成可能である。しかし、前記材料の抵抗率は、一般的に絶縁体と呼ばれる材料に比べて桁違いに低抵抗率である。この為、直列の高抵抗層としての役割を担うには相当の膜厚が必要となり、製造にかかるコストが相当高くなってしまうことが考えられる。
【００３４】
（ｐ型コンタクト層）
ｐ型のコンタクト層のキャリア濃度は、高ければ高い程好ましい。当該コンタクト層の上に積層される窓層は、ＩＴＯやＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）などの金属酸化物からなる透明導電膜であり、これらは主にｎ型の導電性を示す。つまり本発明に係る発光ダイオードの構造は、窓層の側から基板の方向へ向かってｎｐｎという接合になる。通常、この様な接合では、動作電圧が非常に高くなってしまい、発光ダイオードとして利用出来なくなってしまう。しかし、前記窓層、及び前記ｐ型コンタクト層のキャリア濃度を高くすることで、両層の間に生じるバンドノッチ（障壁）を限りなく薄くすることが可能になり、結果的にトンネル電流を生じさせることが出来る。
【００３５】
すると、当該トンネル電流の効果により、発光ダイオードはｎｐｎ接合であるにも関わらず、低電圧にて駆動することが可能となる。この時の前記ｐ型コンタクト層のキャリア濃度は１×１０１９／cm３以上であることが好ましく、また、窓層の低抵抗層部であるコンタクト層と接する下部窓層のキャリア濃度は４×１０２０／cm３以上であることが好ましいことを、数多の実験の結果より見出した。
【００３６】
また、当該ｐ型コンタクト層の材料は、ＧａＡｓ，又はＩｎＡｓ，又はＩｎＧａＡｓ，又はＩｎＰ，又はＧａ組成が０．３以下のＩｎＰ，又はＡｌ組成が０．３以下のＡｌＧａＡｓのいずれかであることが好ましい。ここで、当該ｐ型コンタクト層と接するＩＴＯなどの透明導電膜は、いわゆるワイドバンドギャップの材料である。数多く行った実験の結果より、こういったワイドバンドギャップ材料との間でトンネル接合を実現するには、対照的にバンドギャップの小さな半導体が好ましいことを見出した。好ましくは、低Ａｌ混晶比のＡｌＧａＡｓのバンドギャップを上限とし、これ以下のバンドギャップを有する材料を用いると、高キャリア濃度化が容易で、且つＩＴＯなどのワイドバンドギャップ半導体との接合が良いため、低動作電圧の発光ダイオードが作製できる。
【００３７】
さらに考慮すべき項目として、当該ｐ型コンタクト層のバンドギャップは、当然、発光部から放射される光のエネルギーよりも小さいという点がある。従って当該ｐ型コンタクト層は、放射される光に対し吸収層となってしまう。このため、当該ｐ型コンタクト層の膜厚は、厚すぎないことが好ましい。そこで膜厚の上限は、せいぜい３０nmであり、より好ましくは１０nm以下である。
【００３８】
（窓層）
窓層を構成する低抵抗部は、基本的に抵抗率が１×１０−３Ω・cm以下であることが好ましい。窓層の低抵抗部の抵抗率は、低ければ低い程、電流分散効果を促進させ、薄い膜厚であっても充分な電流分散特性を得ることが出来る。しかし、当該低抵抗部が、必然的に１×１０−３Ω・cm以下の抵抗率を求められるわけではない。例えば、当該低抵抗部が、高抵抗領域、低抵抗領域、それらの中間の抵抗を有する領域から構成される構造であっても、製造工程が複雑化する以外は素子特性上何ら問題はない。但し、窓層の構成において、コンタクト層と接する部分は、低抵抗層部であることが必要である。この構成により発光ダイオードの動作電圧を低減させることができる。
【００３９】
また、発光ダイオードの高出力化には、ある程度の電流分散が求められることから、ＩＴＯ層の抵抗率が、従来の窓層として用いられてきたＧａＰやＡｌＧａＡｓ等の膜の抵抗率に較べ圧倒的に低いとはいえ、窓層を構成する各層の内の低抵抗領域の膜厚は１００nm以上あることが好ましく、さらに好ましくは２００nm以上である。尚、ＩＴＯ膜の電流分散効果について数多くの実験を行った結果、ＩＴＯ膜１００nmによる電流分散効果は、高キャリア濃度であるＧａＰ窓層の膜厚の約６μｍ分に匹敵することがわかっている。
【００４０】
（評価）
上述の構成を用いることにより、従来の技術に係る発光ダイオードに比べて、高出力、低動作電圧であり、且つ過電圧に強い発光ダイオードを製造出来る様になった。さらに、従来の技術に係る発光ダイオードに比べ、低い製造コストでの製作が可能となった。これは、本発明に係る発光ダイオードへ印加される過電圧に対する耐久性を高める為の、直列の抵抗層を設ける手法として、ＭＯＶＰＥ成長などによる形成法を極力抑えて、真空蒸着法やスパッタ法を用い、さらに、本発明における低抵抗層部と高抵抗層部とを同一バッチにおいて形成した所に拠る。これは、直列の高抵抗層を形成するための原料費、及び１バッチあたりの処理枚数は、ＭＯＶＰＥ法などの成長方法に比べて、スパッタ法や、特に真空蒸着法が圧倒的に優れる為である。
【００４１】
（変形例１）
上述した本発明に係る発光ダイオードにおいて、ＤＢＲ層を除いた構造とすることも好ましい構成である。発光ダイオード中からＤＢＲ層を除くことで、発光部からの光は３次元的に全方向へ放射され、光の取り出し効率は若干低下するが、ＤＢＲ層を設ける工程を省くことができるので、生産コストを削減する観点からは好ましい構成である。
【００４２】
（変形例２）
上述した本発明に係る発光ダイオードにおいて、窓層中に挿入する高抵抗層としてＳｉＯ２を用いたが、ＳｉＯ２以外にＳｉＮ，ＴｉＯ２，ＧｅＯ２，Ａｌ２Ｏ３等を好ましく用いることができ、これらの材料を用いた場合においても、過電圧に強く、高出力、低動作電圧の発光ダイオードを得ることが出来る。
【００４３】
また、発光部で発光した光に対しほぼ透明で、且つ高抵抗な材料としては、この他にもＧａＮ，ＡｌＮ、ポリイミドなどが挙げられるが、これらの材料は真空蒸着法、及びスパッタ法での成膜に難点があることから、この点の改良が求められる。
【００４４】
（変形例３）
上述した本発明に係る発光ダイオードにおいて、ｐ型コンタクト層の材料としてＧａＡｓを用いたが、ＩｎＡｓ，又はＩｎＧａＡｓ，又はＩｎＰ，又はＧａ組成が０．３以下のＩｎＰ，又はＡｌ組成が０．３以下のＡｌＧａＡｓ等のいずれかを用いるのも好ましい構成である。これらの材料を用いキャリア濃度を一定以上に設定することで、本発明の意図する所の過電圧に強く、高出力、低動作電圧の発光ダイオードを得ることが出来る。尚、各材料によってバンドギャップに多少の差があるが、形成するｐ型コンタクト層の膜厚を３０nm以下、より好ましくは１０nm以下にすることで、ｐ型コンタクト層による光吸収を、ほぼ等しく低い値にすることが可能となる。これは、ｐ型コンタクト層があまりに薄膜であるが故、ｐ型コンタクト層による光吸収よりも、膜間の界面における光反射の方が支配的になるためである。
【００４５】
（変形例４）
上述した本発明に係る発光ダイオードにおいて、窓層の構成を、低抵抗層部／高抵抗層部／低抵抗層部という３層とする構成としたが、この他にも、例えば５層以上とし、低抵抗層部と高抵抗層部とを互に積層する構成としても、本発明と同様の効果を得ることが出来る。
【００４６】
（変形例５）
上述した本発明に係る発光ダイオードにおいて、ｎ型の半導体基板にＧａＡｓを用いる構成としたが、これ以外に、Ｇｅを基板として用いる構成も好ましい。基板としてＧｅを用いた場合、発光出力の若干の低下、動作電圧の若干の上昇を招来するが、本発明の意図する、過電圧に強い高出力の発光ダイオードを得ることが出来る。一方、Ｇｅ基板は、ＧａＡｓ基板よりも安価に入手でき、且つ基板の大口径化が容易であることから、発光ダイオードの製造にかかるコストを低減することが出来る。この長所は、若干の発光出力低下、動作電圧上昇と、トレードオフの関係にあるといえる。そこで、ＧａＡｓ基板上の発光ダイオードを高発光出力品とするならば、Ｇｅ基板上の発光ダイオードは廉価品として位置付けすることができる。
【００４７】
（比較例）
図２に示した構造の発光波長６３０nm付近の赤色帯発光ダイオードを製作した。
【００４８】
図２に示す発光ダイオードは、従来の技術に係るもので、図１を用いて説明した本発明に係る発光ダイオードと較べると、高抵抗層であるＳｉＯ２および当該高抵抗層上に設けられる上部ＩＴＯ膜を欠いた構造を有しているが、この他は、ほぼ同様である。
【００４９】
比較例に係る発光ダイオードは次のようにして作製される。
【００５０】
まずｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法でｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＤＢＲ層６、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７を順次成長させ、発光ダイオード用エピタキシャルウエハを作製した。
【００５１】
尚、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の組成は、本発明の実施の形態例と同様とし、
ｎ型ＤＢＲ層６は、ｎ型ＡｌＩｎＰ層（膜厚約５０nm）とｎ型ＧａＡｓ層（膜厚約４０nm）とのペアから成る積層構造とし、そのペア数は１０ペアとした。
【００５２】
作製された発光ダイオード用エピタキシャルウエハをＭＯＶＰＥ装置から搬出した後、当該エピタキシャルウエハの最上面であるｐ型ＧａＡｓコンタクト層７上へ、真空蒸着法によって、下部ＩＴＯ膜８ａを膜厚１５０nmで形成した。
【００５３】
この時、当該エピタキシャルウエハと同一バッチ内にガラス基板をセットしておき、下部ＩＴＯ膜を形成した後、取り出してＨａｌｌ測定が可能なサイズに切断し、当該ＩＴＯ膜の電気特性を評価した所、キャリア濃度１．２７×１０２１／cm３、移動度２２．４cm２／Ｖｓ、抵抗率２．３１×１０−４Ω・cmであった。
【００５４】
次に、当該エピタキシャルウエハ上面へ、直径１２５μｍの円形のｐ型電極９を、マトリックス状に蒸着で形成した。ｐ型電極９は、ニッケル、金を、それぞれ２０nm，５００nmの順に蒸着した。更にエピウエハ底面には、全面にｎ型電極１０を形成した。ｎ型電極１０は、金・ゲルマニウム、ニッケル、金を、それぞれ６０nm，１０nm，５００nmの順に蒸着し、その後、電極の合金化であるアロイ化処理を、窒素ガス雰囲気中４００℃で５分間行った。
【００５５】
次に、このアロイ化処理が行われたエピタキシャルウエハをダイシング等でチップサイズ３００μｍ角のチップ形状に加工し、更にダイボンディング、ワイヤボンディングを行って発光ダイオードチップを作製した。
【００５６】
この作製された発光ダイオードチップのＬＥＤ特性を評価した結果、発光出力２．２５ｍＷ、動作電圧１．９２Ｖであった。更に、この発光ダイオードチップのＩ−Ｖ特性を評価した結果、２．１Ｖ程度の電圧を印加した時に素子破壊が生じた。この発光ダイオードチップのＩ−Ｖ特性を、図３にて−○−を用いて示す。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る発光ダイオードの一例の模式的な断面図である。
【図２】従来の技術に係る発光ダイオードの一例の模式的な断面図である。
【図３】発光ダイオードのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４  アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層
５  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
６  ｎ型ＤＢＲ層
７  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
８ａ  下部ＩＴＯ膜
８ｂ  上部ＩＴＯ膜
９  ｐ型電極
１０  ｎ型電極
１１  高抵抗層
【図１】
2005093501.tif 000003
【図２】
2005093501.tif 000004
【図３】
2005093501.tif 000005