(57)【要約】      （修正有）【課題】ＡｌＧａＩｎＰ発光層部の両主表面側に電流拡散層を効率よく形成でき、発光層部のドーパントプロファイルの熱拡散による劣化も抑制できる発光素子を提供する。【解決手段】発光素子１００は、ＧａＡｓと格子整合するＡｌＧａＩｎＰからなるダブルへテロ構造を有する発光層部２４と、該発光層部２４の第二主表面側にハイドライド気相成長法により厚さ１０μｍ以上に形成された透明厚膜半導体層９０と、発光層部２４の第一主表面側に、ＭＯＶＰＥ法により透明厚膜半導体層９０よりも薄く形成され、ＧａＡｓと格子整合する組成を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成された補助電流拡散層９１とを有する主化合物半導体層４０を備える。補助電流拡散層９１の第一主表面の一部を覆う形で第一電極９を形成する一方、第一主表面の一部領域に電極用切欠き部ＪＫを形成し、その電極用切欠き部ＪＫの底面に第一電極９とは異極性となる第二電極３２を配置する。【選択図】図１
2005150645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）にて表される化合物のうち、ＧａＡｓと格子整合する組成を有する化合物にて各々構成された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で積層されたダブルへテロ構造を有する発光層部と、
前記発光層部の前記第一導電型クラッド層が形成する主表面側を第一主表面側として、前記発光層部からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が、該発光層部の第二主表面側にハイドライド気相成長法により厚さ１０μｍ以上に形成された透明厚膜半導体層と、
前記発光層部の第一主表面側に、ＭＯＶＰＥ法により前記透明厚膜半導体層よりも薄く形成され、ＧａＡｓと格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成された補助電流拡散層とを有し、
前記補助電流拡散層の第一主表面の一部を覆う形で、前記発光層部へ発光駆動電圧を印加するための第一電極を形成する一方、前記補助電流拡散層の第一主表面から少なくとも前記活性層の第二主表面までの区間を、前記第一主表面の一部領域において切り欠くことにより電極用切欠き部を形成し、その電極用切欠き部の底面に前記第一電極とは異極性となる第二電極を配置したことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記補助電流拡散層の第一主表面側において、前記第一電極の周囲領域を主光取出面としたことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記透明厚膜半導体層の第二主表面側に主光取出面を形成したことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項４】
前記補助電流拡散層は、組成式（Ａｌｘ’Ｇａ１−ｘ’）ｙ’Ｉｎ１−ｙ’Ｐ（但し、０≦ｘ’≦１，０≦ｙ’≦１）にて表される化合物のうち、ＧａＡｓと格子整合する組成を有するとともに、前記活性層よりもＡｌ混晶比ｘ’の大きい化合物にて構成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記補助電流拡散層をなす化合物のＡｌ混晶比ｘ’が前記第一導電型クラッド層よりも小さいことを特徴とする請求項４記載の発光素子。
【請求項６】
前記透明厚膜半導体層がＧａＰ又はＧａＡｓＰからなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記補助電流拡散層、前記発光層部及び前記透明厚膜半導体層は、＜１００＞方向又は＜１１１＞方向を基準方向として、該基準方向に対するオフアングルが１０°以上２０°以下の主軸を有するＧａＡｓ単結晶基板上に、この順序でエピタキシャル成長することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平５−２７５７４０号公報
【特許文献２】特開２００１−６８７３１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。
【０００４】
例えば、ＡｌＧａＩｎＰ発光素子を例に取れば、ｎ型ＧａＡｓ基板上にヘテロ形成させる形にて、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電極を介して行なわれる。ここで、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、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取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、光取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、光取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、キャリア濃度を高めた低抵抗率のＧａＰ等からなる電流拡散層を形成する方法が採用されている。該電流拡散層は、特許文献１及び特許文献２に開示されているごとく、厚く形成することで素子基板に兼用させることもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような発光素子における電流拡散層は、発光層部とともに、有機金属気相成長法（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy：以下、ＭＯＶＰＥ法ともいう） により形成されることが多かった。この場合、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、例えば発光層部よりは厚みを大きくして形成されるのが一般的である。しかし、ＭＯＶＰＥ法は層成長速度が小さく、十分な厚さの電流拡散層を成長させるには非常な長時間を要し、製造能率の低下とコストの増大を招く問題がある。
【０００７】
また、ＧａＰはＧａＡｓ（ひいては、その上に成長されるＡｌＧａＩｎＰ発光層部）よりも格子定数が相当大きいため、発光層部の品質向上の観点からＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰ発光層部をエピタキシャル成長し、その上にＧａＰ等からなる電流拡散層をさらに成長する工程が採用される。しかし、厚膜の電流拡散層をＭＯＶＰＥ法によりエピタキシャル成長する際に、その下地となる発光層部はＭＯＶＰＥ法の高温の熱履歴に長時間曝されることになり、ｐ−ｎ接合を形成するためのｐ型ドーパントやｎ型ドーパントの層厚方向の濃度プロファイルが熱拡散によって崩れ、発光層部の内部量子効率低下につながる問題を生ずる。具体的には、ノンドープにて形成した活性層に両側のクラッド層からのドーパントが拡散により浸透して電子／正孔の発光再結合の確率が減少し、発光強度の劣化が著しくなる。
【０００８】
また、電流拡散層は、特許文献２に開示されているように、発光層部の両面に設けることが電流拡散効果と、層側面からの光取出効率をそれぞれ改善する上でより望ましいといえる。しかし、ＡｌＧａＩｎＰ発光層部の両面に、これと格子定数が大きく異なるＧａＰ等の電流拡散層を成長しようとした場合、第一の電流拡散層は発光層部の成長後に形成可能であるが、第二の電流拡散層を、発光層部の成長に先立ってＧａＡｓ基板上に成長することは、前述のごとく発光層部の品質確保の観点から困難である。従って、次のような工程が採用されることとなる。すなわち、ＧａＡｓ基板の第二主表面上にＡｌＧａＩｎＰ発光層部をＭＯＶＰＥ法にて成長後、該発光層部の第二主表面にＧａＰ等からなる第一の電流拡散層をＭＯＶＰＥ法にて成長する。次に、発光層部の第一主表面側からＧａＡｓ基板を除去し、該発光層部の第一主表面にＧａＰ等からなる第二の電流拡散層をＭＯＶＰＥ法にて成長する。しかし、この工程を採用した場合、ＧａＡｓ基板の剥離後において発光層部に、第二の電流拡散層を成長するためのＭＯＶＰＥ法の熱履歴がさらに加わることになり、発光層部のドーパントプロファイルの熱拡散による劣化がさらに著しくなる問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、ＡｌＧａＩｎＰ発光層部の両主表面側に電流拡散層が形成されているにもかかわらず、電流拡散層を効率よく形成でき、また、発光層部のドーパントプロファイルの熱拡散による劣化も抑制できる発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の発光素子は、
組成式（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）にて表される化合物のうち、ＧａＡｓと格子整合する組成を有する化合物にて各々構成された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で積層されたダブルへテロ構造を有する発光層部と、
発光層部の第一導電型クラッド層が形成する主表面側を第一主表面側として、発光層部からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が、該発光層部の第二主表面側にハイドライド気相成長法により厚さ１０μｍ以上に形成された透明厚膜半導体層と、
発光層部の第一主表面側に、ＭＯＶＰＥ法により透明厚膜半導体層よりも薄く形成され、ＧａＡｓと格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成された補助電流拡散層とを有し、
補助電流拡散層の第一主表面の一部を覆う形で、発光層部へ発光駆動電圧を印加するための第一電極を形成する一方、補助電流拡散層の第一主表面から少なくとも活性層の第二主表面までの区間を、第一主表面の一部領域において切り欠くことにより電極用切欠き部を形成し、その電極用切欠き部の底面に第一電極とは異極性となる第二電極を配置したことを特徴とする。
【００１１】
本発明において、「ＧａＡｓと格子整合する化合物半導体」とは、応力による格子変位を生じていないバルク結晶状態にて見込まれる、当該の化合物半導体の格子定数をａ１、同じくＧａＡｓの格子定数をａ０として、｛｜ａ１−ａ０｜／ａ０｝×１００（％）にて表される格子不整合率が、１％以内に収まっている化合物半導体のことをいう。また、「組成式（Ａｌｘ’Ｇａ１−ｘ’）ｙ’Ｉｎ１−ｙ’Ｐ（ただし、０≦ｘ’≦１，０≦ｙ’≦１）にて表される化合物のうち、ＧａＡｓと格子整合する化合物」のことを、「ＧａＡｓと格子整合するＡｌＧａＩｎＰ」などと記載する。また、活性層は、ＡｌＧａＩｎＰの単一層として構成してもよいし、互いに組成の異なるＡｌＧａＩｎＰからなる障壁層と井戸層とを交互に積層した量子井戸層として構成してもよい（量子井戸層全体を、一層の活性層とみなす）。
【００１２】
本発明の発光素子は、ＧａＡｓと格子整合するＡｌＧａＩｎＰにて発光層部を構成し、面内方向の電流拡散効果を高めるために、該発光層部の第一主表面側に補助電流拡散層を、また、第二主表面側に導電層として機能する透明厚膜半導体層を厚さ１０μｍ以上で形成している。このうち、補助電流拡散層は発光層部と同様に、ＧａＡｓと格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成する。これにより、該補助電流拡散層は、発光層部に先立ってＧａＡｓ単結晶基板上にＭＯＶＰＥ法によりエピタキシャル成長することができ、補助電流拡散層成長時の熱履歴を発光層部に及ばなくすることができる。
【００１３】
他方、透明厚膜半導体層はハイドライド気相成長法により成長する。ハイドライド気相成長法（Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth Method：以下、ＨＶＰＥ法という）は、蒸気圧の低いＧａ（ガリウム）を塩化水素との反応により気化しやすいＧａＣｌに転換し、該ＧａＣｌを媒介とする形でＶ族元素源ガスとＧａとを反応させることにより、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の気相成長を行なう方法である。例えば、ＭＯＶＰＥ法によるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長速度は例えば約４μｍ／時程度と小さく、薄い発光層部の成長には適していても、１０μｍ以上もの厚さを有する透明厚膜半導体層の成長には、能率の点で明らかに不利である。これに対して、ＨＶＰＥ法の層成長速度は例えば約９μｍ／時とＭＯＶＰＥ法の２倍以上にも及び、ＨＶＰＥ法によると層成長速度をＭＯＶＰＥ法よりも大きくでき、透明厚膜半導体層を非常に高能率にて形成できるほか、高価な有機金属を使用しないので、原材料費をＭＯＶＰＥ法よりもはるかに低く抑えることができる。
【００１４】
なお、ＭＯＶＰＥ法を用いて成長された層は、有機金属に由来したＣやＨの残留量が多くなるが、本発明にて採用する透明厚膜半導体層は有機金属を用いないＨＶＰＥ法にて成長されるので、有機金属に由来したＣやＨの残留も生じにくく、高品質で導電率の良好な層をより容易に得ることができる。具体的には、透明厚膜半導体層中のＣ濃度及びＨ濃度を、例えばそれぞれ７×１０１７／ｃｍ３以下に留めること、ひいては、検出限界以下（例えば１×１０１７／ｃｍ３程度あるいはそれ以下）とすることも比較的容易である。
【００１５】
透明厚膜半導体層は、発光層部を補助電流拡散層の第二主表面側にエピタキシャル成長した後、その発光層部の第二主表面側にエピタキシャル成長されるので、該透明厚膜半導体層の成長熱履歴が発光層部にも加わることになる。しかし、ＡｌＧａＩｎＰからなる補助電流拡散層は、発光層部よりも先に成長されるので、発光層部に加わる成長熱履歴は透明厚膜半導体層成長時の１回で済むことになり、しかも本発明ではこれを成長速度の大きいＨＶＰＥ法にて行なうので、厚い半導体層を成長するにもかかわらず、発光層部が成長の熱履歴に曝される時間は比較的短くて済む。その結果、発光層部のドーパントプロファイルの熱拡散による劣化が大幅に軽減される。
【００１６】
補助電流拡散層を構成する、ＧａＡｓと格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体としては、ＡｌＧａＡｓあるいはＡｌＧａＩｎＰを用いることができる。このような補助電流拡散層は、ＡｌＧａＩｎＰからなる発光層部とともに、成長速度の遅いＭＯＶＰＥ法を用いて形成されるが、補助電流拡散層の厚さは透明厚膜半導体層よりも薄いので、製造能率低下も引き起こしにくい。そして、透明厚膜半導体層が発光層部の第二主表面側にのみ設けられ、第一主表面側がそれよりも薄い補助電流拡散層となることで、発光素子全体の層厚を減少させることができる。これにより、素子を発光通電したときのジュール発熱に対する層厚方向の放熱が促進され、ひいては素子寿命を向上させることができる。特に、高輝度表示素子（例えば交通信号用あるいは大画面ディスプレイ用など）、あるいは照明用素子等の大電流が多面発光素子においては、素子厚削減による放熱改善効果が著しい。この場合、補助電流拡散層を成長する際にドーパント濃度（有効キャリア濃度）をこれと接するクラッド層よりも高く設定しておけば、補助電流拡散層として最終的に必要なシート抵抗を確保するための、ドーパントの追加拡散量を少なくすることができ、該追加拡散工程の効率化を図ることができる。また、補助電流拡散層の第一主表面から少なくとも活性層の第二主表面までの区間を、第一主表面の一部領域において切り欠くことにより電極用切欠き部を形成し、その電極用切欠き部の底面に第一電極部とは異極性となる第二電極部を配置するので（以下、同面側電極取出構造ともいう）、極性の異なる電極を補助電流拡散層の同じ主表面側に形成でき、電極形成の工程を簡略化することができる。
【００１７】
この場合、補助電流拡散層の第一主表面側において、第一電極の周囲領域を主光取出面とすることができる。なお、素子の「光取出面」とは、発光光束が外部に取出可能となっている素子表面のことであり、「主光取出面」とは、素子チップの主表面に形成される光取出面のことをいう。また、上記主光取出面以外にも、後述の透明厚膜半導体層の側面などが光取出面を構成可能である。
【００１８】
例えば、ＩＩＩ族窒化物系の青色発光素子は、ＩＩＩ族窒化物のエピタキシャル成長用の基板としてサファイア基板を使用するが、サファイア基板は絶縁体であり、しかもエッチング等による除去も困難なため、発光層部の下に該サファイア基板を残した形で素子化されるケースが多い。この場合、発光層部とサファイア基板との間に導電性の電極取出層を形成し、発光層部の一部を切り欠いて電極取出層を露出させ、ここに異極性電極を形成することが必須となる。こうした窒化物系青色発光素子のように、製造工程上、同面側電極取出構造を取らざるを得ない発光素子と、本発明の発光素子とを組み合わせて一体の発光モジュールを構成する場合に、本発明の発光素子に敢えて上記同面側電極取出構造を採用すれば、該別種の発光素子の光取出側電極又は異極性電極のうち、接地側となる電極を共通結線することができ、ワイヤボンディング等のアセンブリ工程を簡略化できる利点がある。また、ＲＧＢフルカラー発光素子モジュールのように、この種の発光素子を３個以上組み合わせてモジュール化する場合、それらの素子の接地側の電極電位は全て等しくなるため、これら電極をワイヤにより順次連結し、その末端に位置する電極のみを、素子チップを接着するステージ側の端子に接続する構成が可能となり、ステージ側端子の面積縮小、ひいてはモジュールの小型化にも寄与する。
【００１９】
さらに、本発明の発光素子の場合、発光層部が接する層が導電性の透明厚膜半導体層であるから、これを電極取出層として活用できる。透明厚膜半導体層は層厚が大きいため（１０μｍ以上）シート抵抗の低減が容易であり、素子の順方向電圧の増加も招きにくい。さらに、基板に相当する部分が導電性の透明厚膜半導体層にて構成されるので、該透明厚膜半導体層が静電気の放電路として機能し、発光層部の帯電防止を図ることができる。
【００２０】
一方、透明厚膜半導体層の第二主表面側に主光取出面を形成することもできる。同面側電極取出構造では、２つの電極を同一面側に形成する必要があるので、電極形成スペースも限られたものとなる。しかし、上記の構成では、電極形成されない透明厚膜半導体層の第二主表面側が主光取出面となるので、該主光取出面の面積が拡大され、光取出し効率が大幅に向上する。さらに、補助電流拡散層の第一主表面側に全ての電極が形成されるので、例えば素子チップを基板上に面実装する構成も容易となり、素子チップのアセンブリ工程の簡略化にも寄与する。
【００２１】
補助電流拡散層は、組成式（Ａｌｘ’Ｇａ１−ｘ’）ｙ’Ｉｎ１−ｙ’Ｐ（但し、０≦ｘ’≦１，０≦ｙ’≦１）にて表される化合物のうち、ＧａＡｓと格子整合する組成を有するとともに、活性層よりもＡｌ混晶比ｘ’の大きい化合物にて構成することができる。成長上がりの状態では、補助電流拡散層の第一主表面側にＧａＡｓ単結晶基板が結合した状態になっているので、これを例えば化学エッチングにより取り除く必要がある。ＡｌＧａＩｎＰからなる補助電流拡散層は、これと同一のバンドギャップエネルギーを有する、従来使用されてきたＡｌＧａＡｓと比較してＡｌ含有率が低いため、補助電流拡散層表面の酸化を生じにくく、補助電流拡散層表面の透明性低下（ひいてはそれによる光取出し効率の悪化）を効果的に防止することができる。
【００２２】
ＡｌＧａＩｎＰからなる補助電流拡散層を用いる場合、発光光束に対する吸収が抑制されていればよく、つまるところ、活性層よりもバンドギャップエネルギーの高いＡｌＧａＩｎＰであればよい。この場合、活性層を両側から挟むクラッド層も活性層よりもバンドギャップエネルギーの高いＡｌＧａＩｎＰで構成される。また、補助電流拡散層は、これと接する第一導電型クラッド層と異なる組成のＡｌＧａＩｎＰで構成することも、同一組成のＡｌＧａＩｎＰで構成することもいずれも可能である。第一導電型クラッド層と同一組成のＡｌＧａＩｎＰで補助電流拡散層を構成する場合は、両者が見かけ上一体のＡｌＧａＩｎＰ層となるが、該一体化したＡｌＧａＩｎＰ層は補助電流拡散層部分を含む分だけ第二導電型クラッド層よりも厚くなる。従って、該ＡｌＧａＩｎＰ層の、第二主表面側から第二導電型クラッド層の層厚分だけ減じた残余の第一主表面側部分が、補助電流拡散層を形成していると見ることができる。上記の補助電流拡散層は、第一導電型クラッド層よりも有効キャリア濃度を高めておくと、電流拡散効果をより顕著なものとすることができる。
【００２３】
補助電流拡散層をなす化合物ＡｌＧａＩｎＰのＡｌ混晶比ｘ’は、第一導電型クラッド層よりも小さくする（かつ、活性層よりはＡｌ混晶比ｘ’が大きい）ことで、第一導電型クラッド層との間には、補助電流拡散層とのバンドギャップエネルギー差に起因したバンド端不連続構造が、発光駆動時の多数キャリアの流れに対し障壁として作用する形で生ずる。この障壁効果により、補助電流拡散層と第一導電型クラッド層との境界部で電流拡散効果が高められ、透明厚膜半導体層と比較して補助電流拡散層が薄層であることのハンデを縮小することができる。
【００２４】
透明厚膜半導体層は、ＧａＰ又はＧａＡｓＰにて構成することが、ＨＶＰＥ法による成長が容易で、高品質の電流拡散層を得やすくなる利点があるので望ましい。また、ＧａＡｓ単結晶基板は、＜１００＞方向又は＜１１１＞方向を基準方向として、該基準方向に対するオフアングルが１０゜以上２０゜以下の主軸を有するものを使用することが望ましい。本明細書において、「オフアングルを有する」とは、化合物半導体層が積層される単結晶基板の結晶主軸が、＜１００＞又は＜１１１＞等に定められた基準方向に対し一定の角度傾けてあることをいう。
【００２５】
ＭＯＶＰＥ法によりＡｌＧａＩｎＰ混晶発光層部を成長する場合、上記のようなオフアングルを有さない基板を用いると、混晶中にてＩＩＩ族原子がランダムに分布せず、原子配列の望まざる規則化や分布の偏りを生じることがある。このような規則化や偏りの生じた領域は、本来期待される混晶半導体とは異なるバンドギャップエネルギーを有するので、結果として結晶全体のバンドギャップエネルギーに分布を生じてしまい、発光スペクトルプロファイルや中心波長のバラツキを招く。しかしながら、適度なオフアングルを単結晶基板に付与しておくことで、上記のようなＩＩＩ族元素の規則化や偏りが大幅に軽減され、発光スペクトルプロファイルや中心波長の揃った発光素子が得られる。また、このようなＭＯＶＰＥ法により成長した混晶発光層部の上に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる電流拡散層を、ＨＶＰＥ法を用いて形成すると、上記のようなオフアングルを付与した単結晶基板を用いた場合に、最終的に得られる電流拡散層の表面に、結晶に起因したファセットや面荒れがほとんど生じず、ひいては良好な品質の透明厚膜半導体層が得られる。
【００２６】
上記のオフアングルは、１゜未満では発光特性（発光スペクトルプロファイルや中心波長）のバラツキ抑制効果に乏しく、２５゜を超えると正常な発光層部成長が不能となる問題がある。より望ましくは、オフアングルが１０°以上２０°以下の主軸を有するＧａＡｓ単結晶基板を用いることがより望ましい。このような高角度のオフアングルを有するＧａＡｓ単結晶基板を用いると、ＨＶＰＥ法により得られる透明厚膜半導体層の表面を平滑化する効果が一層高められる。本発明者らが検討したところ、オフアングルの１゜以上１０°未満のＧａＡｓ単結晶基板を用いると、ＨＶＰＥ法にて得られる透明厚膜半導体層の表面においては、ファセット的な振幅の小さい一様な凹凸の形成は効果的に防止されるものの、振幅の大きな突起状の結晶欠陥が少なからず残留することがあり、不良につながる場合があった。しかし、オフアングルを１０°以上２０°以下の範囲に大きくすると、こうした突起状の結晶欠陥発生を効果的に抑制できることがわかった。
【００２７】
また、突起状の結晶欠陥発生防止も含め、平滑で良好な表面状態の電流拡散層を得るには、ＨＶＰＥ法による透明厚膜半導体層の成長温度を適正化することも、工程上考慮すべき重要なポイントである。そして、オフアングルを１０°以上２０°以下の範囲に設定すると、そのような透明厚膜半導体層の適正な成長温度範囲を低温側に引き下げることができるのも、重要な効果の一つである。透明厚膜半導体層の成長温度を低温化できれば、該透明厚膜半導体層の下地をなす発光層部に加わる、前述の熱履歴をより和らげることができ、発光層部のドーパントプロファイルの拡散劣化が生じにくい。ダブルへテロ構造の発光層部の場合、発光再結合の効率を高めるため、活性層のドーパント濃度はなるべく低くしたい要請がある。従って、透明厚膜半導体層の成長温度の低温化により、クラッド層側から活性層側へのドーパント拡散を抑制することにより、発光素子の内部量子効率を高めることができ、発光性能を大幅に改善することができる。また、成長温度の低減により、上記ドーパントプロファイルを良好に維持したまま透明厚膜半導体層の層厚を増やすことができるので、該透明厚膜半導体層を特に１０μｍ以上に厚膜化したときの発光強度の向上効果がとりわけ著しくなる利点もある。
【００２８】
オフアングルが１０°未満となるか、又はオフアングルが２０°を超えると、突起状の結晶欠陥発生防止効果及び透明厚膜半導体層の適正成長温度の低温化効果が不十分となる場合がある。オフアングルはより望ましくは１３°以上１７°以下に設定するのがよい。
【００２９】
ＧａＡｓＰからなる透明厚膜半導体層をハイドライド気相成長法により成長する場合、該成長温度を７００℃以上８００℃以下の温度に設定することが望ましい。成長温度が７００℃未満では透明厚膜半導体層の表面の平滑化効果、特に突起状の結晶欠陥の発生抑制効果が十分に得られなくなる。また、８００℃を超えるとでは、発光層部のドーパントプロファイルの拡散劣化防止効果が十分に達成できなくなる。なお、上記成長温度は、より望ましくは７２０℃以上７７０℃以下（特にオフアングルが１３°以上１７°以下の場合）に設定するのがよい。また、このような温度設定により、透明厚膜半導体層を１０μｍ以上（２００μｍ以下）に厚膜化させたときの、発光強度向上効果が特に著しくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
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、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる発光層部２４と、該発光層部２４の第二主表面側に形成され、発光層部２４からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる透明厚膜半導体層９０とを有する。
【００３１】
発光層部２４は、組成式（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）にて表される化合物のうち、ＧａＡｓと格子整合する組成を有する化合物にて各々構成された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がこの順序で積層されたダブルへテロ構造を有する。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（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層（第二導電型クラッド層）６とｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層（第一導電型クラッド層）４とにより挟んだ構造を有する。図１の発光素子１００では、第一主表面側（図面上側）にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されており、第二主表面側（図面下側）にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されている。なお、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１×１０１３〜１×１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。この発光層部２４はＭＯＶＰＥ法により成長されたものである。
【００３２】
ｎ型クラッド層４及びｐクラッド層６の厚さは、例えばそれぞれ０．８μｍ以上４μｍ以下（望ましくは０．８μｍ以上２μｍ以下）であり、活性層５の厚さは例えば０．４μｍ以上２μｍ以下（望ましくは０．４μｍ以上１μｍ以下）である。発光層部２４全体の厚さは、例えば２μｍ以上１０μｍ以下（望ましくは２μｍ以上５μｍ以下）である。
【００３３】
透明厚膜半導体層９０は、薄い発光層部２４の支持基板の役割を果たすとともに、発光層部２４からの発光光束の取出層としても機能し、１０μｍ以上２００μｍ以下（望ましくは４０μｍ以上１００μｍ以上）の厚膜に形成されることで、層側面からの取出光束を増加させ、発光素子全体の輝度（積分球輝度）を高める役割を担う。また、発光層部２４からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、具体的にはＧａＰ又はＧａＡｓＰにて構成されることで、該透明厚膜半導体層９０での光吸収も抑制されている。この透明厚膜半導体層９０はＨＶＰＥ法により成長されたものであり、そのＣ及びＨ濃度は、ＭＯＶＰＥ法による発光層部２４（通常、１５×１０１７／ｃｍ３程度）よりも小さく設定できる。本実施形態において透明厚膜半導体層９０はｐ型であり、この上に積層される発光層部２４はｐ型透明厚膜半導体層９０側からｐ型クラッド層６、活性層５、ｎ型クラッド層４の順で積層されている。なお、透明厚膜半導体層９０をｎ型として、発光層部２４の積層順を上記の逆順としてもよいが、後述の製造工程で使用する成長用のＧａＡｓ基板はｎ型のものが製造が容易であるから、ｎ型ＧａＡｓ基板を使って得られる図１の積層順が結果的には有利である。
【００３４】
なお、ＧａＰ（ＧａＡｓＰ又はＡｌＧａＡｓでもよい）層からなる透明厚膜半導体層９０と発光層部２４との間には、ＧａＰ（ＧａＡｓＰ又はＡｌＧａＡｓでもよい）層からなる接続層７が、発光層部２４に続く形でＭＯＶＰＥ法により形成されてなる。なお、接続層７は、ＡｌＧａＩｎＰからなる発光層部２４と、ＧａＰ（ＧａＡｓＰでもよい）層からなる透明厚膜半導体層９０との間で、格子定数差（ひいては混晶比）を漸次変化させるＡｌＧａＩｎＰ層としてもよい。
【００３５】
次に、発光層部２４の第一主表面側には、ＧａＡｓと格子整合する組成のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる補助電流拡散層９１がＭＯＶＰＥ法により、透明厚膜半導体層９０よりも小さな膜厚で形成されている。補助電流拡散層９１はＡｌＧａＡｓで構成してもよいが、本実施形態では、組成式（Ａｌｘ’Ｇａ１−ｘ’）ｙ’Ｉｎ１−ｙ’Ｐ（但し、０≦ｘ’≦１，０≦ｙ’≦１）にて表される化合物のうち、ＧａＡｓと格子整合する組成を有するとともに、活性層よりもＡｌ混晶比ｘ’の大きい化合物にて構成している。本実施形態では、補助電流拡散層９１のＡｌ混晶比ｘ’を、第一導電型クラッド層をなすｎ型クラッド層４のＡｌ混晶比ｘよりも小さく設定している。
【００３６】
例えば、活性層５からの発光光束が中心波長６３０ｎｍの赤色発光の場合、ＧａＡｓと格子整合するＡｌＧａＩｎＰであって、かつ、上記中心波長に相当するバンドギャップエネルギーを有するもののＡｌ含有率は１ｍｏｌ％程度である。補助電流拡散層９１のバンドギャップエネルギーがこれよりも高ければ（つまり、Ａｌ含有率が高ければ：以下、吸収限界Ａｌ含有率という）、発光光束に対する吸収を生じにくくなる。一方、補助電流拡散層９１としてＡｌＧａＡｓを用いた場合、上記吸収限界Ａｌ含有率は２５ｍｏｌ％程度であり、ＡｌＧａＩｎＰで構成した場合と比較して相当高くなっていることがわかる。同様に、活性層５からの発光光束が中心波長５９０ｎｍの黄色発光の場合、ＡｌＧａＡｓで補助電流拡散層９１を構成すれば吸収限界Ａｌ含有率が５０ｍｏｌ％程度となるのに対し、ＡｌＧａＩｎＰで補助電流拡散層９１を構成すれば吸収限界Ａｌ含有率を１０ｍｏｌ％程度と大幅に下げることができる。
【００３７】
赤色発光の場合の具体的な各層の組成設定例を以下に示す：
ｐ型クラッド層６  ：（Ａｌ０．８５Ｇａ０．１５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
活性層５          ：（Ａｌ０．０４Ｇａ０．９６）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
ｎ型クラッド層４  ：（Ａｌ０．８５Ｇａ０．１５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
補助電流拡散層９１：（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
【００３８】
また、黄色発光の場合の具体的な各層の組成設定例を以下に示す：
ｐ型クラッド層６  ：（Ａｌ０．８５Ｇａ０．１５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
活性層５          ：（Ａｌ０．3Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
ｎ型クラッド層４  ：（Ａｌ０．８５Ｇａ０．１５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
補助電流拡散層９１：（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
【００３９】
補助電流拡散層９１は、発光層部２４の第一主表面側において主光取出面を形成する層として機能する。補助電流拡散層９１は、有効キャリア濃度（ｎ型ドーパント濃度）がクラッド層６よりも高く調整されていることが望ましく、厚さは、例えば０．５μｍ以上３０μｍ以下（望ましくは１μｍ以上１５μｍ以下）である。補助電流拡散層９１の第一主表面は、その一部領域を覆う形で第一電極９が形成され、その周囲に主光取出面ＥＡが形成されている。第一電極９はＡｕ薄膜により形成され、電極ワイヤ９ｗの一端が接合されている。また、補助電流拡散層９１と第一電極９との間には、両者の接触抵抗を減ずるための接合合金化層９ａが形成されている。接合合金化層９ａは、Ａｕ又はＡｇを主成分として（５０質量％以上）、これに、コンタクト先となる半導体の種別及び導電型に応じ、オーミックコンタクトを取るための合金成分を適量配合したコンタクト用金属を半導体表面上に膜形成した後、合金化熱処理（いわゆるシンター処理）を施すことにより形成されたものである。ｎ型層とのコンタクトを取るために、ここでは接合合金化層９ａをＡｕＧｅＮｉ合金（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％、残部Ａｕ）を用いて形成している。
【００４０】
また、補助電流拡散層９１から発光層部２４（及び接続層７）までが、一部領域にて周知のフォトリソグラフィー工程により切り欠かれ、電極用切欠き部ＪＫが形成されている。そして、該電極用切欠き部ＪＫの底面をなす透明厚膜半導体層９０の第二主表面領域に、接合合金化層２１及び第二電極３２が形成されている。なお、透明厚膜半導体層９０の第二主表面を含む表層部が、電流拡散効果を高めるために、残余の領域よりも有効キャリア濃度が高められた高濃度ドーピング層９０ｈとされている。また、第一電極９及び第二電極３２には、通電用ワイヤ９ｗ及び３２ｗがそれぞれ接合されている。なお、切欠き部ＪＫの底面は、クラッド層６により形成してもよい。本実施形態において接合合金化層２１は、ｐ型層とのコンタクトを取るためにＡｕＢｅ合金を用いて形成されている。また、第二電極３２はＡｕ電極である。
【００４１】
次に、透明厚膜半導体層９０と発光層部２４とは、正方形状の平面形態を有する素子チップを形成しており、その一辺の寸法をＸ、活性層５の第二主表面から補助電流拡散層９１の第一主表面に至るチップ第一厚さをＺ、活性層５の第二主表面から透明厚膜半導体層９０の第二主表面に至るチップ第二厚さをＹとして、Ｘ≧１５０μｍ、２００μｍ≧Ｙ≧１１μｍ及びＺ／Ｙ≦０．２及びＹ／Ｘ≦０．５を充足するように、各部の寸法が定められている。Ｘ≧１５０μｍとしているのは、素子を高輝度表示素子あるいは照明用素子などの面発光素子として活用するためであり、その上限について制限はないが、例えばＸ＝４０ｍｍ程度の大面積素子を作ることも十分に可能である。他方、透明厚膜半導体層９０を含む第二チップ厚さＹを、２００μｍ≧Ｙ≧１１μｍとなるように定めているのは、透明厚膜半導体層９０の側面部９０Ｓからの光取出効果を十分に高め、素子の積分球輝度を向上させるためである。なお、ＨＶＰＥ法による透明厚膜半導体９０の形成効率を考慮すれば、第二チップ厚さＹの上限は１００μｍ以上とすることがより望ましい。
【００４２】
また、図１の発光素子１００においては、発光層部２４の第二主表面側にのみ透明厚膜半導体層９０を設けており、Ｚ／Ｙ≦０．２及びＹ／Ｘ≦０．５を充足するように、素子の一辺の寸法Ｘ、第一チップ厚さＹがそれぞれ定められている。面積の大きい素子の場合、発光駆動時に素子を流れる電流も相当大きくなるが、素子第一主表面側にチップ厚さＺを、第二チップ厚さＹに対する相対値Ｚ／Ｙにて０．２以下となるように薄く形成することで、大電流通電時のジュール発熱を効率よく放散させることができ、素子寿命の向上に貢献する。また、大面積チップであるにもかかわらず、その低背化に寄与する。
【００４３】
上記素子の構成では、主光取出面側に配置される補助電流拡散層９１の厚さが比較的小さいため、該補助電流拡散層９１の面内の電流拡散効果をさらに高めるために、該補助電流拡散層９１の（多数キャリア源となる）ドーパント濃度を透明厚膜半導体層９０のドーパント濃度よりも高めておくこと（例えば２×１０１８／ｃｍ３以上５×１０１９／ｃｍ３以下）が望ましい。
【００４４】
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、図２の工程１に示すように、成長用基板として、オフアングルを付与したｎ型のＧａＡｓ単結晶基板１を用意する。該基板１は、＜１００＞方向を基準方向として、該基準方向に対するオフアングルが１０°以上２０°以下（望ましくは１３゜以上１７°以下：本実施形態では１５°）の主軸Ａを有するものである。次に、工程２に示すように、その基板１の第二主表面（図中、上面側に表れている）に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を例えば０．５μｍ、さらにｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなる補助電流拡散層９１を例えば５μｍにてエピタキシャル成長させる。補助電流拡散層９１の、この段階でのドーパント濃度は、例えば１×１０１７／ｃｍ３以上２×１０１８／ｃｍ３以下に留めてある。
【００４５】
次いで、発光層部２４として、各々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰよりなる、厚さ１μｍのｎ型クラッド層４（ｎ型ドーパントはＳｉ）、厚さ０．６μｍの活性層（ノンドープ）５及び厚さ１μｍのｐ型クラッド層６（ｐ型ドーパントはＭｇ：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）を、この順序にてエピタキシャル成長させる。ｐ型クラッド層６とｎ型クラッド層４との各ドーパント濃度は、例えば１×１０１７／ｃｍ３以上２×１０１８／ｃｍ３以下である。さらに、図３の工程３に示すように、ｎ型クラッド層４上に接続層７をエピタキシャル成長する。
【００４６】
上記各層のエピタキシャル成長は、公知のＭＯＶＰＥ法により行なわれる。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ（インジウム）、Ｐ（リン）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：トリメチルリン（ＴＭＰ）、トリエチルリン（ＴＥＰ）、ホスフィン（ＰＨ３）など。
【００４７】
図３の工程４に進み、ｐ型ＧａＰ（ＧａＡｓＰでもよい）よりなる透明厚膜半導体層９０を、ＨＶＰＥ法により成長させる。ＨＶＰＥ法は、具体的には、容器内にてＩＩＩ族元素であるＧａを所定の温度に加熱保持しながら、そのＧａ上に塩化水素を導入することにより、下記（１）式の反応によりＧａＣｌを生成させ、キャリアガスであるＨ2ガスとともに基板上に供給する。
Ｇａ（液体）＋ＨＣｌ（気体）  →  ＧａＣｌ（気体）＋１／２Ｈ２‥‥（１）
ＧａＰの場合、成長温度は例えば６４０℃以上８６０℃以下に設定する。また、Ｖ族元素であるＰは、ＰＨ３をキャリアガスであるＨ2とともに基板上に供給する。さらに、ｐ型ドーパントであるＺｎは、ＤＭＺｎ（ジメチルＺｎ）の形で供給する。ＧａＣｌはＰＨ３との反応性に優れ、下記（２）式の反応により、効率よく透明厚膜半導体層９０を成長させることができる：
ＧａＣｌ（気体）＋ＰＨ３（気体）
→ＧａＰ（固体）＋ＨＣｌ（気体）＋Ｈ2（気体）‥‥（２）
【００４８】
ＨＶＰＥ法にて透明厚膜半導体層９０を形成すると、基板１にオフアングルが付与されているにもかかわらず、非常に平滑な層表面を得ることができる。なお、オフアングルが１０°以上２０°以下（望ましくは１３°以上１７°以下）の主軸を有するＧａＡｓ単結晶基板を用いると、透明厚膜半導体層９０の表面への振幅の大きな突起状の結晶欠陥が形成抑制に効果があり、また、平滑な表面状態を得るための、ＨＶＰＥ法による透明厚膜半導体層９０の適正な成長温度を、６４０℃以上７５０℃以下（より望ましくは６８０℃以上７２０℃以下）に下げることができ、ｐ型クラッド層６及びｎ型クラッド層４から活性層５へのドーパント拡散を抑制すること、ひいては発光層部２４のドーパントプロファイルの拡散劣化を抑制することができる。一方、ＧａＡｓＰ（ＧａＡｓ１−ａＰａ：０．５≦ａ≦０．９）を採用する場合は、前記（２）式において、ＰＨ３とともにＡｓＨ３が併用され、ＧａＰの場合よりも成長温度２０〜３０℃低めに設定する。
【００４９】
透明厚膜半導体層９０の成長が終了したら、図４の工程５に進み、ＧａＡｓ基板１をアンモニア／過酸化水素混合液などのエッチング液を用いて化学エッチングすることにより除去し、補助電流拡散層９１が露出したウェーハを得る。以上の工程が終了すれば、必要に応じて補助電流拡散層９１に対しドーパントの追加拡散を行ない、フォトリソグラフィーにより前述の電極用切欠き部ＪＫを形成し、接合合金化層形成用の金属層をそれぞれ形成し、さらに合金化の熱処理（いわゆるシンター処理）を行なうことにより、接合合金化層９ａ，２１とする。補助電流拡散層９１は、同一のバンドギャップエネルギーを有するＡｌＧａＡｓよりもＡｌ含有率の低いＡｌＧａＩｎＰで構成され、前記エッチングの際に層表面に形成されるＡｌ酸化物量が少なく、シンター処理後の接合合金化層９ａとの接合抵抗を減じやすい。これら接合合金化層９ａ，２１をそれぞれ覆うように、第一電極９及び第二電極３２を形成する。その後、電極形成後のウェーハを個々の素子チップに、ダイシングにより分離する。
【００５０】
以下、本発明の発光素子の変形例について説明する。なお、図１の発光素子１００との共通部分も多いので、以下、その相違点につき説明する。従って、以下に説明する相違点以外の部分は、図１の発光素子１００と同一の構成を有しているので、ここでは詳細な説明を繰り返さない。また、共通の構成要素には共通の符号を付与する。
【００５１】
図５は、赤色（Ｒ）発光素子チップ１６３、緑色（Ｇ）発光素子チップ１６１及び青色（Ｂ）発光素子チップ１６２を全て同面側電極取出構造とし、これらを組み合わせて構成したＲＧＢフルカラー発光素子モジュール１５０の一例を示すものである。各発光素子チップ１６１〜１６３の第一電極９はカソード側（接地側：負極性の電源が使える場合は、アノード側を接地側としてもよい）であり、電極電位は全て等しくなるため、これら電極９をワイヤ９ｗにより順次連結し、その末端に位置する電極のみ、素子チップを接着するステージ１５３側のカソード端子（第一電極９がアノードである場合はアノード端子）１５２に接続している。端子１５２にはワイヤを１本接続すればよいだけなので、面積が比較的小さくて済む（ただし、本発明は、各第一電極９から個別にワイヤ９ｗを端子１５２に接続する態様を排除するものではない）。他方、第二電極３２は全てアノード（第一電極９がアノードである場合はカソード）となり、発光光束の混合比調整のため、印加電圧（ないしデューティ比）が個別に調整される。従って、ワイヤ３２ｗにより個別のアノード端子（第二電極３２がカソードである場合はカソード端子）１５１に接続されている。
【００５２】
発光素子チップ１６１〜１６３のうち、赤色（Ｒ）発光素子チップ１６３と緑色（Ｇ）発光素子チップ１６１とはＡｌＧａＩｎＰを用いた本発明の構成（図１の発光素子１００）を採用している。両素子チップの活性層５は、発光波長に応じて異なるＡｌＧａＩｎＰ組成を有する。他方、青色（Ｂ）発光素子チップ１６２は、ＩｎＡｌＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物系の青色発光素子として構成されている。該素子チップ１６２には、ＩＩＩ族窒化物によるダブルへテロ構造の発光層部２２４（及び電極取出層２２５）をエピタキシャル成長するための絶縁性のサファイア基板１９０が残され、該サファイア基板１９０を介してステージ１５３上に金属ペースト等により接着されている。第二電極３２は、電極取出層２２５の表面に形成されている。他方、本発明に係る発光素子チップ１６１，１６３は、導電性の透明厚膜半導体層９０を介してステージ１５３上に金属ペースト等により接着されている。これにより、透明厚膜半導体層９０が静電気の放電路として機能し、発光層部２４の帯電が軽減できる。
【００５３】
図１の発光素子１００は、素子の上下を反転し、透明厚膜半導体層９０の第二主表面側に電極を形成せず、該第二主表面を主光取出面とすることで、それぞれ図６の発光素子３００とすることができる。発光素子３００において図１の発光素子１００及び２００と同一の符号を有していて特に説明のない要素は、同一の構成要素であり、詳細な説明は省略する。なお、Ａｕ電極等で構成された第一電極９及び第二電極３２は省略することもでき、この場合は接合合金化層９ａ及び２１を、それぞれ第一電極及び第二電極とみなすことができる。これらの構成では、透明厚膜半導体層９０の、電極形成されない第一主表面を主光取出面とすることで、光取出効率がより向上する。さらに、補助電流拡散層９１の第一主表面側に全ての電極９，３２が形成されるので、例えば素子チップを基板上に面実装する構成が容易となり、素子チップのアセンブリ工程の簡略化にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の発光素子の第一例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を示す説明図。
【図３】図２に続く説明図。
【図４】図３に続く説明図。
【図５】図１の発光素子の応用例を示す断面模式図。
【図６】図１の発光素子の第二変形例を示す断面模式図。
【符号の説明】
【００５５】
１  ＧａＡｓ単結晶基板
４  ｎ型クラッド層（第二導電型クラッド層）
５  活性層
６  ｐ型クラッド層（第一導電型クラッド層）
９  第一電極
２４  発光層部
３２  第二電極
９０  透明厚膜半導体層
９１  補助電流拡散層
１００，２００，３００，４００  発光素子
ＪＫ  電極用切欠き部
【図１】
2005150645.tif 000003
【図２】
2005150645.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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