(57)【要約】【課題】  本発明は、素子外に取り出される発光光束の指向性が高く、且つ、構造が簡明で安価な発光素子を提供することを目的としている。【解決手段】  上記課題を解決するため、本発明の発光素子１では、  化合物半導体からなる発光層部２と、電流拡散層３と、発光層部３に発光駆動電圧を印加するための電極４と、がこの順にて積層され、電流拡散層３の主表面のうち電極４が形成されてない領域が光取出面ＰＦとされてなり、  電流拡散層３内において、電極４の直下に、該電極４と発光層部２との間の通電経路を迂回させる電流阻止層５が埋設されてなり、発光層部２からの発光光束ＤＬが電流拡散層３の電流阻止層５の外側に位置する領域を経て光取出面ＰＦから取り出されるようになっており、  且つ、電流阻止層５を、発光層部２からの発光光束に対する吸収能が電流拡散層３よりも大きい材質にて構成し、発光層部２から直接または反射を経て電流拡散層３の側面に向かう発光光束ＩＬの一部を電流阻止層５に吸収させるようにしたことを特徴とする。【選択図】        図１
2005294375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体からなる発光層部と、電流拡散層と、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するための電極と、がこの順にて積層され、前記電流拡散層の主表面のうち前記電極が形成されてない領域が光取出面とされてなり、
前記電流拡散層内において、前記電極の直下に、該電極と前記発光層部との間の通電経路を迂回させる電流阻止層が埋設されてなり、前記発光層部からの発光光束が前記電流拡散層の前記電流阻止層の外側に位置する領域を経て前記光取出面から取り出されるようになっており、
且つ、前記電流阻止層を、前記発光層部からの発光光束に対する吸収能が前記電流拡散層よりも大きい材質にて構成し、前記発光層部から直接または反射を経て前記電流拡散層の側面に向かう発光光束の一部を前記電流阻止層に吸収させるようにしたことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記電流阻止層は、前記電極の直下領域に包含されるよう形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記電流阻止層は、前記発光層部からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの小さい化合物半導体にて構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記電流拡散層は、前記発光層部からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きい化合物半導体にて構成されるとともに、
前記電流阻止層は、該電流拡散層とは導電型が異なる化合物半導体にて構成されることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層部は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶にて構成されるｐ型クラッド層、活性層、ｎ型クラッド層がこの順にて積層されたダブルへテロ構造を有し、前記電流阻止層はＧａＡｓにて構成されることを特徴とする請求項３または４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記電流拡散層は、前記ｐ型クラッド層及び前記ｎ型クラッド層のうち前記電極側に位置するものと導電型が同一で、且つ、前記発光層部からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きいＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰのうちの少なくともいずれか１種により構成されることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記発光層部の前記光取出面側とは反対側の主表面において、屈折率の相違する化合物半導体層が交互に積層されてなり、前記発光層部からの発光光束をブラッグ反射により前記光取出面方向への指向性を付与させて反射させる反射層が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし６に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
（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。
【０００３】
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、例えば素子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出すようにする。
【０００４】
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取出面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、光取出面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電流拡散層を形成する方法が採用されている。このような電流拡散層は、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。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１ー０４６０１２号公報
【特許文献２】特開平０８−１６７７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、発光素子は、照明や表示用などの用途の他に、光センサー用光源などにも用いられることがある。その場合、素子外に取り出される発光光束はある程度の指向性を有することが求められる。しかし、発光層部からは全方位に向かって発光光束が放出されるので、発光素子自体もしくは周辺の構造を改良することによって、素子外に取り出される発光光束に指向性を持たせる試みがなされている。例えば、上記特許文献１のように、発光素子の構造を一部変え発光光束の指向性を高めた、いわゆる電流狭窄型の発光素子が提案されている。しかしながら、電流狭窄型の発光素子は、エピタキシャル成長させる結晶成長のコントロールが難しいことや、結晶の一部に大電流が流れることから信頼性が低下する等の問題点がある。また、従来の発光素子と比べると構造が複雑で高価であるという問題もある。また、例えば、上記特許文献２のように、発光素子の発光光束の指向性を高くするため、素子の側面に反射体あるいは吸収体を設置、成形するなどの試みがなされている。しかしこの場合、反射体あるいは吸収体の設置、成形により発光素子が高価になるとともに小型化が難しいという問題点がある。
【０００７】
したがって、本発明は、素子外に取り出される発光光束の指向性が高く、且つ、構造が簡明で安価な発光素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段・発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の発光素子では、
化合物半導体からなる発光層部と、電流拡散層と、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するための電極と、がこの順にて積層され、前記電流拡散層の主表面のうち前記電極が形成されてない領域が光取出面とされてなり、
前記電流拡散層内において、前記電極の直下に、該電極と前記発光層部との間の通電経路を迂回させる電流阻止層が埋設されてなり、前記発光層部からの発光光束が前記電流拡散層の前記電流阻止層の外側に位置する領域を経て前記光取出面から取り出されるようになっており、
且つ、前記電流阻止層を、前記発光層部からの発光光束に対する吸収能が前記電流拡散層よりも大きい材質にて構成し、前記発光層部から直接または反射を経て前記電流拡散層の側面に向かう発光光束の一部を前記電流阻止層に吸収させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
上記本発明によると、電流拡散層内において、電極の直下に、該電極と発光層部との間の通電経路を迂回させる電流阻止層が埋設されている。電極は遮光体として作用するため、この電極に素子駆動のための電圧を印加した場合、素子内の電流密度は電極直下付近で高く、光取出面となる電極直下の周囲では低くなり、光取出効率が低下しやすくなる。そこで、上記のような電流阻止層を、電極の電極直下位置において電流拡散層中に埋設形成すれば、電流阻止層により電極直下領域外へ電流の迂回が生じ、光取出面下での電流密度が高くなる。これにより、発光層部からの発光光束が、電流拡散層において電極の直下にある電流阻止層の外側に位置する領域を経て光取出面から取り出されるようになり、光取出効率を高めることができる。
【００１０】
また、電流阻止層は、発光層部からの発光光束に対する吸収能が電流拡散層よりも大きい材質にて構成されている。発光層部からは全方位に向かって発光光束が放出されるが、電流阻止層を吸収能の大きい材質とすることで、図１２（ａ）に示すような発光層部２から電流阻止層５の外側に位置する領域を経て直接光取出面ＰＦへ向かう発光光束ＤＬ、つまり発光層部２に対して略垂直（以下、発光層部に対して垂直な方向を軸方向とする）に放出される発光光束ＤＬは、光取出面ＰＦから取り出されやすいのに対し、図１２（ｂ）に示すような発光層部２から略軸方向でない方向に放出される発光光束ＩＬ、つまり発光層部２から直接または反射を経て電流拡散層３の側面３３に向かう発光光束ＩＬは、その一部が電流阻止層に吸収される。これにより、発光素子１では、素子外に取り出される発光光束が軸方向に指向性を有することになる。
【００１１】
次に、本発明の発光素子では、電流阻止層を電極の直下領域に包含されるよう形成することができる。このように、吸収能の大きい電流阻止層を、遮光体として作用する電極の直下領域に包含されるよう形成することで、発光層部から略軸方向に向かって放出される発光光束を、光取出面から最大限取り出すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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１を示す概念図である。発光素子１は、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（以下、単に基板という）６の第一主表面上に発光層部２が形成されている。詳しくは、基板６の第一主表面と接するようにｎ型ＧａＡｓバッファ層６１が形成され、該バッファ層６１上に発光層部２が形成される。そして、その発光層部２の上に電流拡散層３が形成され、その電流拡散層３の上に、発光層部２に発光駆動電圧を印加するための第一電極４が形成されている。また、基板６の第二主表面側には第二電極４２が全面に形成されている。第一電極４は、電流拡散層３の第一主表面の略中央に形成され、該第一電極４の周囲の領域が発光層部２からの光取出領域ＰＦとされている。また、第一電極４の中央部に電極ワイヤ４６を接合するためのＡｕ等にて構成されたボンディングパッド４５が配置されている。
【００１３】
発光層部２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２１を、ｐ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層２３とｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層２２とにより挟んだ構造を有する。図１の発光素子１では、第一電極４側にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２３が配置されており、第二電極４２側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２２が配置されている。従って、通電極性は第一電極４側が正である。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１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。なお、それとは逆に、ｐ型クラッド層２３を第二電極４２側、ｎ型クラッド層２２を第一電極側とすることもできる。その場合、通電極性が反対となり、他の部材は図中に表記された導電型とは反対の導電型となる。
【００１４】
電流拡散層３内には、第一電極４の直下に、図３に示すよう該電極４と発光層部２との間の通電経路を迂回させる電流阻止層５が埋設されている。これにより、電極４の直下領域の周囲、つまり光取出面ＰＦの直下の領域で電流密度が高まり、発光層部２からの発光光束ＤＬは、電流拡散層３において電極の直下にある電流阻止層５の外側に位置する領域を経て光取出面ＰＦから取り出されるようになっている。
【００１５】
なお、本明細書において、「埋設」とは、電流阻止層５が電流拡散層３に取り囲まれている形態に限定されず、電流阻止層５のいずれかの表面が電流拡散層３の表面に露出している形態も含む。例えば、図５（ａ）のように電流阻止層５が電流拡散層３の下側主表面に露出した形態、すなわち発光層部２上に形成されている形態や、図５（ｂ）のように電流阻止層５が電流拡散層３の上側主表面に露出した形態、すなわち電極４に接している形態を含む。ただし、図５（ｂ）の場合には、電極４は電流拡散層３とも接していることが必要とされる。また、図５（ｃ）に示すように、電極４が電流拡散層３の上側主表面の端部に形成され、中央部分が光取出面ＰＦとされたような場合に、電流阻止層５が電流拡散層３の側面に露出している形態も含む。
【００１６】
電流阻止層５は、発光層部２からの発光光束に対する吸収能が電流拡散層３よりも大きい材質にて構成されており、発光層部２から直接または反射を経て電流拡散層３の側面３３に向かう発光光束ＩＬの一部は電流阻止層５に吸収される。具体的には、電流阻止層５は、発光層部２からの発光光束を吸収可能なように、該発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの小さい化合物半導体にて構成される。本実施形態では、電流阻止層５は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる発光層部２からの発光光束を吸収可能なＧａＡｓによって構成されている。
【００１７】
なお、電流阻止層５は、電極４の直下領域に包含されるよう形成されている。本実施形態では、電流阻止層５と電極４とは同形状に構成され、図２のように発光素子１を光取出面ＰＦ側から見たときに、両者が重なるように配置されている。このように構成された場合に、発光層部２から略軸方向に向かって放出される発光光束ＤＬを、光取出面ＰＦから最大限取り出すことが可能となる。また、電流阻止層５が電極４の直下領域に包含されていても、その形成面積（光取出面ＰＦと平行な面における）が極端に小さい場合は、電流拡散層３の側面３３に向かう発光光束ＩＬの一部を吸収させる効果が十分に得られない場合があるので、電流阻止層５の形成面積を電極４の形成面積に対して７０％以上に設定することが好ましい。
【００１８】
電流拡散層３は、発光層部２からの発光光束を透過可能なように、該発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きい化合物半導体にて構成される。また、電流阻止層５は、該電流拡散層３とは導電型が異なる化合物半導体にて構成されることによって、図３に示すように電極４の直下への通電経路をブロックし、周囲へ迂回させることが可能となっている。具体的には、電流拡散層３は、ｐ型クラッド層２３及びｎ型クラッド層２２のうち電極４側に位置するものと導電型が同一で、且つ、発光層部２からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きいＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰのうちの少なくともいずれか１種によって構成される。これらは、ＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる発光層部２からの発光光束に対して良好な透光性を有する。
【００１９】
本実施形態では、電流拡散層３はＧａＰにて構成されている。また、発光層部２において電極４側にｐ型クラッド層２３が構成されているので、電流拡散層３のＧａＰはｐ型、電流阻止層５のＧａＡｓはｎ型とされている。なお、電流拡散層３にＡｌＧａＡｓ（Ａｌ１−ａＧａａＡｓ）もしくはＡｌＩｎＰ（Ａｌ１−ｂＩｎｂＰ）を用いる場合は、発光層部２からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きくなるような混晶比とする。
【００２０】
電流拡散層３は、ドーパントをＺｎまたはＭｇとしたｐ型ＧａＰ層として形成されている。また、電流拡散層３中のＨ及びＺｎ含有濃度は、それぞれ、ｐ型クラッド層２３のＨ及びＺｎ含有濃度よりも小さくされてなる。電流拡散層３の形成厚さｔ１は、例えば５μｍ以上２０μｍ以下（一例として、１０μｍ）である。また、電流阻止層５の厚さは０．０５μｍ以上１μｍ以下（例えば０．１μｍ）である。
【００２１】
電流拡散層３の第一電極４を形成する側の主表面を含む表層部には、Ｚｎ含有濃度が電流拡散層３内の残余の部分よりも高くされた、高濃度ドーピング層３７が形成されている。電流拡散層３のＺｎのキャリア濃度は、高濃度ドーピング層３７において２×１０１８／ｃｍ３以上５×１０１９／ｃｍ３以下（例えば、１×１０１９／ｃｍ３）であり、高濃度ドーピング層３７以外の部分において１×１０１７／ｃｍ３以上２×１０１８／ｃｍ３以下（例えば、８×１０１７／ｃｍ３）とされている。
【００２２】
高濃度ドーピング層３７の厚さｔ２は１μｍ以上４μｍ以下（例えば３μｍ）である。高濃度ドーピング層３７の厚さｔ２は、ドーパントが最も高濃度となる電流拡散層３表層部のｐ型ドーパント含有濃度（本実施形態ではＺｎ含有濃度）をＮmaxとし、他方、電流拡散層３の拡散の影響を受けていない部分でのｐ型ドーパント含有濃度をＮminとしたとき、層厚方向において略（Ｎmax＋Ｎmin）／２となる位置を、高濃度ドーピング層３７と残余の部分との境界位置として定めることにより特定される。なお、各層中のドーパント含有濃度及びＨ濃度は、二次イオン質量分析法（Secondary Ion Mass Spectrometry：ＳＩＭＳ）により測定されたものをいう。また、キャリア濃度は周知の導電率測定により特定可能である。
【００２３】
電流拡散層３のうち、ｐ型クラッド層２３と電流阻止層５との間に位置する部分は、ＭＯＶＰＥ法により形成された第一層３５である。また、電流阻止層５に関して第一層３５の反対側には、該第一層３５とともに電流阻止層５をくるむように覆う形で、電流拡散層３の要部をなす第二層３６が形成されている。この第二層３６は、後述するＨＶＰＥ法により形成されたものであり、第一電極４側の表層部がＺｎの追加拡散により前述の高濃度ドーピング層３７とされている。
【００２４】
電流拡散層３中のＨ濃度は、ＨＶＰＥ法の採用により、ＭＯＶＰＥ法によるｐ型クラッド層２３のＨ濃度（通常、１５×１０１７／ｃｍ３程度）よりも小さく設定できる。本実施形態では、電流拡散層３のうち第一層３５だけはＭＯＶＰＥ法により形成され、この部分のＨ濃度は多少高くなる。しかし、第二層３６のＨ濃度は７×１０１７／ｃｍ３以下であり、通常、２×１０１７／ｃｍ３以下である。第一層３５の厚さは第二層３６の厚さよりもはるかに小さいので、いずれにしても、電流拡散層３中のＨ濃度はｐ型クラッド層２３のＨ濃度よりも十分に低い値となる。そして、電流拡散層３の要部をなす第二層３６のうち、高濃度ドーピング層３７を除いた部分は、Ｚｎ含有濃度をｐ型クラッド層のＺｎ含有濃度より低く設定しても、Ｈとの結合により不活性化するＺｎの量が少ないので、十分な導電性を確保することができる。その結果、素子ライフの向上を図ることができる。
【００２５】
また、電流拡散層３は、面内方向の電流拡散が主に高濃度ドーピング層３７にて進む。そして、電流拡散層３における高濃度ドーピング層３７以外の内層部分は、ドーパントによるキャリア濃度が低く面内方向の抵抗率が高いので、電流は該内層部分に入ると面内方向への再拡散が生じにくく、電極４の外側領域に迂回しつつ流れやすくなる。その結果、光取出し効率が向上する。
【００２６】
なお、本実施形態では、第一層３５と第二層３６とを同じ化合物半導体（具体的にはＧａＰ）により形成しているが、互いに異なる化合物半導体にて形成することもできる。例えば、図４に示すように、第一層３５をＡｌＧａＡｓ（ただし、発光層部のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きい混晶比範囲）とし、第二層３６をＧａＰとする。この場合、ｐ型クラッド層２３をなすＡｌＧａＩｎＰと第一層３５をなすＡｌＧａＡｓ、また該第一層３５をなすＡｌＧａＡｓと電流阻止層５をなすＧａＡｓが格子整合するため、ｐ型クラッド層２３上に良質の第一層３５及び電流阻止層５を形成することができる。また、第一層３５と第二層３６とはいずれもｐ型ドーパントが添加される。ｐ型ドーパントとして、本実施形態のように両層３５、３６ともＺｎを採用することもできるが、ＭＯＶＰＥにて形成される第一層３５のドーパントは、ｐ型クラッド層２３側への拡散を生じにくいＭｇ及び／又はＣとし、ＨＶＰＥにて形成される第二層３６のドーパントをＺｎとしてもよい。
【００２７】
以下、図１の発光素子１の製造方法について説明する。
まず、図６の工程（１）に示すように、ＧａＡｓ単結晶基板６を用意する。そして、工程（２）に示すように、その基板６の第一主表面ＭＰ１に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層６１を例えば０．５μｍ、次いで、発光層部２として、各々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰよりなる、１μｍのｎ型クラッド層２２（ｎ型ドーパントはＳｉ）、０．６μｍの活性層（ノンドープ）２１、及び１μｍのｐ型クラッド層２３（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（第一の気相成長工程）。これら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。
【００２８】
次に、図７の工程（３）では、上記第一の気相成長工程の反応容器内にて引き続き、すでに形成された発光層部２の上に、ｐ型ＧａＰからなる第一層３５（ＭＯ層部である）と、発光層部２からの発光光束に対して吸収能を有するｎ型ＧａＡｓからなり、後に電流阻止層５（図１参照）となるべき部分を有する電流阻止層含有層５´とをＭＯＶＰＥ法により順次形成する。次に、電流阻止層含有層５´の、電流阻止層５として残す部分の表面を、フォトレジスト層３０にて覆う。そして、工程（４）に進み、塩酸からなる第一のエッチング液によりエッチングすると、電流阻止層含有層５´の、フォトレジスト層３０にて覆われなかった部分が選択的にエッチングされる。エッチングが終了したら、洗浄後、フォトレジスト層３０を除去する。
【００２９】
図８の工程（５）に進み、ｐ型ＧａＰよりなる第二層３６（ＨＶＰＥ層部である）を、ＨＶＰＥ法により、電流阻止層５をくるむように成長させる（第二の気相成長工程）。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８００〜８６０℃程度に設定する。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（ジメチル亜鉛）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、Ｇａとの間で効率よく、電流拡散層３の要部をなす第二層３６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）
【００３０】
第二層３６の成長が終了したら工程（６）に進み、別の容器に移し替えて、例えば６５０〜７５０℃（例えば７００℃）で加熱しながらＶ族元素化合物（Ｚｎ３Ａｓ２、Ｚｎ３Ｐ２など）の蒸気を流通させ、真空拡散を行なう。すると、Ｚｎ成分が第二層３６の電極形成側部分に追加拡散され、高濃度ドーピング層３７が形成される。拡散時間は、高濃度ドーピング層３７の形成厚さｔ２をどの程度にするかに応じて調整される。なお、ｐ型クラッド層２３に使用するｐ型ドーパントは、拡散係数が比較的小さいＭｇ及び／又はＣを使用することにより、ＨＶＰＥ法により電流拡散層３を形成する際に、その成長温度への加熱によるｐ型クラッド層２３から活性層２１へのｐ型ドーパントの拡散を抑制することができ、発光強度の向上に寄与する。
【００３１】
以上の工程が終了すれば、真空蒸着法により第一電極４及び第二電極４２を形成し、さらに第一電極４上にボンディングパッド４５を配置して、適当な温度で電極定着用のベーキングを施す。そして、第二電極４２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図示しない端子電極に固着する一方、ボンディングパッド４５と別の端子電極とにまたがる形態でＡｕ製のワイヤ４６をボンディングし、さらに樹脂モールドを形成することにより、発光素子１が得られる。なお、ワイヤ４６のボンディングは、カメラにより素子の第一表面を画像撮影し、周知の画像処理方法によりボンディングパッド４５領域を識別して、自動ボンディング装置にて行なう。
【００３２】
また、図９は、電流拡散層３の要部をＧａＰにより形成し、電流拡散層３の電極形成側部分のみＧａＡｓＰ層３８として形成するとともに、そのＧａＡｓＰ層３８内にＺｎをドーパントとする高濃度ドーピング層３７を、前述の追加拡散により形成した例である。ＧａＡｓＰ内のＺｎの拡散速度はＧａＰ内よりも大きいので、高濃度ドーピング層３７をより短時間にて形成できる。また、ＨＶＰＥ法によると、電流拡散層３の成長途中で組成を変更すること（この場合、ＧａＰ→ＧａＡｓＰ）が、Ｖ族元素ガス（ＡｓＨ３及びＰＨ３）の配合比率の変更により、容易に行なうことができる（特にＬＰＥ法よりも）。
【００３３】
以上の実施形態においては、基板６の上に発光層部２をバッファ層６１を介して直接形成していたが、基板６と発光層部２との間に、光取出し効率を向上させるために反射層を介挿してもよい。反射層としては、例えば、特開平７−６６４５５号公報に開示されているような、屈折率の相違する化合物半導体層を複数積層したものを利用することができる。すなわち、図１３に示すように、発光層部２の光取出面ＰＦ側とは反対側の主表面２ｂにおいて、屈折率の相違する化合物半導体層９ａ、９ｂが交互に積層されてなり、発光層部２からの発光光束ＲＬをブラッグ反射により光取出面ＰＦ方向への指向性を付与させて反射させる反射層９を形成する。なお、該反射層９を以下、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層９という。
【００３４】
図１３の発光素子１において、ＤＢＲ層９は、屈折率の相違する化合物半導体層９ａ、９ｂが交互に積層された多層膜（本実施形態では、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ多層膜）にて構成されており、ＧａＡｓ基板６上にＧａＡｓバッファ層６を介して形成され、さらにその上に発光層部２が形成されている。この構造によると、発光層部２からの発光光束はＤＢＲ層９にて反射され、発光層部２から光取出面ＰＦ側へ直接向かう発光光束ＤＬに、反射された発光光束ＲＬが重畳されて光取出面ＰＦより取り出されるため、光取出効率が向上する。また、ＤＢＲ層９、発光層部２とともに基板上に一貫してエピタキシャル成長することにより形成できるので、製造工程が簡略化される利点がある。
【００３５】
また、ＤＢＲ層９はブラッグ反射を利用するため、反射可能な発光光束の入射角度（反射面の法線に対する角度により規定する）は限られる。そのうち、入射角度がおおよそ０°の発光光束は全反射されるため、図１３に示すようなＤＢＲ層９に垂直に入射する発光光束ＲＬ、すなわち発光層部２からＤＢＲ層９側に垂直方向（図中の軸ａとは逆方向）に放出される発光光束ＲＬは、ＤＢＲ層９によって全反射される。それに対し、ＤＢＲ層９に垂直でない方向から入射する発光光束（図示せず）は反射されない（入射角がブラック角に相当する一部を除いて）。このようにして、ＤＢＲ層９により反射された発行光束ＲＬは、光取出面ＰＦ方向（軸ａ方向）に指向性を有することとなる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。
実施例として、上述の図１の実施形態の発光素子１を作製した。一方、比較例として、図１１に示すように、電流阻止層が形成されていない発光素子１´を作製した（他の部分については実施例と同様である）。そして、両者をそれぞれ図１０に示すように、２つの電極１０１、１０２を用意し、一方の電極１０１上に光取出面ＰＦが上側となるよう実装し、電極ワイヤ４６をもう一方の電極１０２に接続した。通電特性は、電極１０１側が負、電極１０２側が正である。なお、図中の矢印方向、つまり光取出面ＰＦ（発光層部２）に対して垂直方向に延びる方向を軸方向ａとした。
【００３７】
その後、実施例及び比較例について、それぞれから得られる発光光束の直上光度及び積分球光度を光度計を用いて測定した。軸上光度とは、軸方向ａ上において得られる光度のことであり、積分球光度とは、積分球を用いた全光度測定により得られるものである。
【００３８】
実施例では、積分球光度が比較例と比べて約０．８倍と減少しているのにも関らず、軸上光度が比較例と比べて約２倍となっている。つまり、実施例は、側面から漏れ出る発光光束の量が抑えられ、発光光束が主に光取出面ＰＥから取り出される指向性の高い発光素子であることがわかる。なお、比較例と比べて積分球光度が減少したのは、電流阻止層による発光光束の吸収効果によるものであり、また軸上光度が増加したのは、電流阻止層による通電経路を迂回させる効果によるものであると推測される。
【００３９】
以上により、発光光束の指向性が高く、且つ、構造が簡明で安価な発光素子を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の発光素子の一例を積層構造にて示す模式図
【図２】図１の発光素子を光取出面側から見た模式図
【図３】電流拡散層内の通電経路を表す模式図
【図４】図１の発光素子の第一変形例を示す図
【図５】電流阻止層の埋設形態の変形例を表す図
【図６】図１の発光素子の製造工程を示す図
【図７】図６に続く図
【図８】図７に続く図
【図９】図１の発光素子の第二変形例を示す図
【図１０】実施例または比較例の発光素子の実装状態を表す図
【図１１】比較例の発光素子の積層構造を表す図
【図１２】発光層部からの発光光束が素子外に取り出される様子を表す図
【図１３】図１の発光素子の第三変形例を示す図
【符号の説明】
【００４１】
１    発光素子
２    発光層部
３    電流拡散層
３５  電流拡散層３の第一層
３６  電流拡散層３の第二層
３７  高濃度ドープ層
４    第一電極
５    電流阻止層
ＰＦ  光取出面
【図１】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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