(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面に第１の電極が形成された半導体基板と、該半導体基板上に形成されたＡｌＧａＩｎＰよりなる発光部を含む半導体層と、該半導体層の表面の一部に形成された該半導体層とオーミック接触をなす複数のオーミック電極と、該半導体層とオーミック電極とを覆って形成された該オーミック電極と導通する金属酸化物からなる透明導電膜と、該透明導電膜の表面の一部に形成された該透明導電膜と導通する台座電極とを有するＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの製造方法において、オーミック電極と接する半導体層をＡｌＧａＩｎＰとし、該オーミック電極のＡｌＧａＩｎＰ半導体と接する側に金（Ａｕ）を含む合金薄膜を被着し、透明導電膜と接する側に金（Ａｕ）薄膜を被着し、これらの薄膜を熱処理により凝縮させて平面形状において最大幅を２０μｍ以下とする複数の粒状のオーミック電極を形成することを特徴とするＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの製造方法。
【請求項２】
オーミック電極と接する半導体層がｎ形のＡｌＧａＩｎＰからなり、金（Ａｕ）を含む合金が、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金からなることを特徴とする請求項１に記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの製造方法。
【請求項３】
オーミック電極と接する半導体層がｐ形のＡｌＧａＩｎＰからなり、金（Ａｕ）を含む合金が、金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）を含む合金または金（Ａｕ）とベリリウム（Ｂｅ）を含む合金からなることを特徴とする請求項１に記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの製造方法。
【請求項４】
前記オーミック電極を、半導体層の表面の平面的に見て台座電極と重ならない部分（開放発光領域）に散在させて配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの製造方法。
【請求項５】
開放発光領域にある前記オーミック電極の表面積の合計が、開放発光領域の表面積に占める割合（表面被覆率）が、３〜７０％であることを特徴とする請求項４に記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの製造方法。
【請求項６】
前記透明導電膜が、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの製造方法。
【請求項７】
前記透明導電膜が、抵抗率を７×１０-4Ωｃｍ以下とし、禁止帯幅を２．５ｅＶ以上とする金属酸化物からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動電流を平面的に見た発光部の全域に広範に拡散できる電極構造を備えた高輝度のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード（ＬＥＤ）とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般式を（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ（０≦Ｘ≦１、０＜Ｙ＜１）とするＡｌＧａＩｎＰ多元混晶にあって、特にインジウム組成比（＝１−Ｙ）を０．５とする（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）は、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶と良好な格子整合性を果たせる利点もあって、例えば赤橙色系の光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザーダイオード（ＬＤ）を構成するに利用されている。図１は、発光波長を約６２０ナノメータ（ｎｍ）〜６３０ｎｍとする従来の赤橙色ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ１０の構造を示す断面図である。
【０００３】
従来のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ１０の発光部１０ａは、ｎ形またはｐ形の導電性のＧａＡｓ単結晶基板１０１上に、例えば有機金属熱分解（ＭＯＣＶＤ）法等の気相成長法に依り成膜された緩衝層１０２とその上に成膜されたブラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射層１０３とを介して積層された（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）からなる層１０４〜１０６を利用して構成される。
また発光部１０ａは、キャリアの「閉じ込め」効果を利用して高強度の発光を獲得するために、発光層１０５よりバンドギャップの大きいそれぞれｎ形またはｐ形の下部クラッド（ｃｌａｄ）層１０４および上部クラッド層１０６の中間に、（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）からなる発光層１０５を挟持してなるｐｎ接合型のダブルヘテロ（ＤＨ）構造から構成するのが通例となっている。
すなわち、ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ１０は、ＧａＡｓ単結晶基板１０１上に積層された緩衝層１０２、ブラッグ反射層１０３、下部クラッド層１０４、発光層１０５および上部クラッド層１０６からなるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１０ｂを具備する構造となっている。
【０００４】
従来のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ１０では、ＤＨ構造の発光部１０ａの上方の発光の外部への取り出し方向には、窓層（ウィンドウ層）１０７を配置するのが通例となっている。窓層１０７は発光層１０５から出射される発光を充分に透過できる、禁止帯幅の大きな透明材料から構成する必要がある。従来技術では、窓層１０７を酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛或いは酸化マグネシウム等の導電性を有する酸化物結晶から構成する手段が開示されている（▲１▼特開平１１−１７２２０号及び▲２▼アメリカ合衆国特許第５，４８１，１２２号各公報明細書参照）。
【０００５】
導電性の透明酸化物窓層１０７の上には、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）或いはチタン（Ｔｉ）などの結線用の台座（ｐａｄ）電極１０８が敷設される。また、導電性のＧａＡｓ基板１０１の裏面側には、オーミック接触を有する第１の電極１０９が配置されてＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ１０が構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示す従来のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ１０の断面構造図を利用して説明するに、従来の透明な酸化物からなる窓層１０７を具備したＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ１０にあって、窓層１０７は導電性の層から構成されていると云えども、窓層１０７を構成する酸化物結晶とＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１０ｂ（特に図１に例示するＬＥＤ構造の場合は、上部クラッド層１０６）との接合に於ける障壁の高さに起因して、窓層１０７とＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１０ｂとの間にオーミック性に充分に優れる接触が構成できない問題があった。
このため、電極１０８を介して供給されるＬＥＤ駆動用電流を発光面の広範囲に亘り拡散できず、ＬＥＤの高輝度化に支障を来していた。また、順方向電圧（Ｖｆ）が低減されたＡｌＧａＩｎＰＬＥＤが安定して供給出来なかった。
【０００７】
また、導電性の透明酸化物からなる窓層１０７と上部クラッド層１０６との中間に、亜鉛（Ｚｎ）或いは金−亜鉛（Ａｕ−Ｚｎ）合金からなる金属膜１１０を挿入する技術も開示されている（特開平１１−４０２０号公報明細書参照）。この従来技術では、金属膜１１０は上部クラッド層１０６と窓層１０７との密着性を促進させる目的で装備されている。しかし、この従来技術にあって、金属膜１１０は上部クラッド層１０６のおよそ全面に一様に敷設されているため、金属膜１１０により発光が吸収されてしまい、高輝度のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤを得るには不利となっている。
【０００８】
また金属膜１１０が、平面的に見て台座電極１０８がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層１０ｂの表面と重なる部分も被覆して敷設されているために、外部へ発光を取り出し難い台座電極１０８直下の領域でＬＥＤ駆動電流が発光部に流れるのを回避できない構成となっている。このため、この台座電極１０８直下の領域に於いてＬＥＤ動作電流の一部が浪費されてしまい、結局のところ外部への発光の取り出し効率の低下を帰結する欠点がある。
【０００９】
要約するに、ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤの高輝度化のための従来技術では、ＬＥＤ駆動電流の発光領域への広範囲な拡散性と、併せて外部への発光の取り出し効率の向上を充分に達成できない。
本発明は、（１）ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤを構成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との良好なオーミック（Ｏｈｍｉｃ）接触が果たせるため、ＬＥＤ動作電流を平面的に見た発光層の全域に広範囲に拡散できると共に、（２）低い順方向電圧（Ｖf）がもたらされ、（３）且つ、発光が遮蔽される割合を低くできる形状であるが故に優れた外部発光効率がもたらされる電極構造を具備したＡｌＧａＩｎＰＬＥＤを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、裏面に第１の電極が形成された半導体基板と、該半導体基板上に形成されたＡｌＧａＩｎＰよりなる発光部を含む半導体層と、該半導体層の表面の一部に形成された該半導体層とオーミック接触をなす複数のオーミック電極と、該半導体層とオーミック電極とを覆って形成された該オーミック電極と導通する透明導電膜と、該透明導電膜の表面の一部に形成された該透明導電膜と導通する台座電極とを有するＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードにおいて、前記複数のオーミック電極がすべて、平面形状において最大幅を２０μｍ以下とする粒状の電極からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記オーミック電極を、半導体層の表面の平面的に見て台座電極と重ならない部分（開放発光領域）に散在させて配置するのが望ましい。
さらに本発明では、開放発光領域にある前記オーミック電極の表面積の合計が、開放発光領域の表面積に占める割合（表面被覆率）が、３〜７０％であることが特に望ましい。
【００１２】
また本発明は、前記オーミック電極が、半導体層と接する側を金（Ａｕ）を含む合金とし、透明導電膜と接する側をＡｕとする多層構造からなることを特徴とする。
特に前記オーミック電極と接する半導体層がｎ形のＡｌＧａＩｎＰからなる場合、該オーミック電極の半導体層と接する側はＡｕとゲルマニウム（Ｇｅ）の合金からなることが望ましい。また、前記オーミック電極と接する半導体層がｐ形のＡｌＧａＩｎＰからなる場合、該オーミック電極の半導体層と接する側はＡｕと亜鉛（Ｚｎ）を含む合金またはＡｕとベリリウム（Ｂｅ）を含む合金からなることが望ましい。
【００１３】
また本発明は、前記透明導電膜が、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなることを特徴とする。すなわち前記透明導電膜は、抵抗率を７×１０-4Ωｃｍ以下とし、禁止帯幅を２．５ｅＶ以上とする金属酸化物からなるのが望ましい。
【００１４】
また本発明は、上記のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの製造方法において、前記半導体層表面に金属薄膜を被着し、該金属薄膜を熱処理により凝縮させて、複数の粒状のオーミック電極を形成することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明に係わる本発明の実施形態を説明するためのＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ２０の平面模式図を図２に示す。また、図３は図２に示すＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ２０の断面構造を示す模式図である。
第１の実施形態に係わるＬＥＤ２０の構成上の特徴は、図２及び図３に示す如く、裏面に第１の電極２０９が形成された半導体基板２０１と、該半導体基板上に形成されたＡｌＧａＩｎＰよりなる発光部２０ａを含む半導体層２０ｂと、該半導体層２０ｂの表面の一部に形成された該半導体層とオーミック接触をなす複数のオーミック電極２１０と、該半導体層とオーミック電極とを覆って形成された該オーミック電極と導通する透明導電膜（＝窓層）２０７と、該透明導電膜の表面の一部に形成された該透明導電膜と導通する台座電極２０８とを有するＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード２０において、前記複数のオーミック電極２１０がすべて、平面形状において最大幅を２０μｍ以下とする粒状の電極からなることにある。
換言すれば、透明導電膜２０７とＬＥＤ２０の発光部２０ａの一部をなす上部クラッド層２０６との接合面に、台座電極２０８より透明導電膜２０７を介して発光部２０ａにＬＥＤ駆動電流を好都合に通流するためのオーミック電極２１０を設け、該オーミック電極が平面形状において最大幅を２０μｍ以下とする複数の粒状の電極からなる構成とするのが特徴である。此処で、上部クラッド層２０６は、発光を外部へ取り出す方向に在るクラッド層であり、透明導電膜２０７を接合させて設ける層としている。
【００１６】
複数の粒状の金属からなるオーミック電極２１０を備えたＬＥＤ２０を得る手法を、金（Ａｕ）合金からなるオーミック電極２１０を設ける場合を例にして説明する。
（１）先ず、ＧａＡｓ基板２０１上に（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる上部クラッド層２０６を含む半導体層２０ｂをＭＯＣＶＤ法等の成長手段により形成する。なおここで例えば、半導体層２０ｂをＧａＡｓ基板２０１上に順次積層した緩衝層２０２、ブラッグ反射層２０３、下部クラッド層２０４、発光層２０５、上部クラッド層２０６から構成する。この場合、このＬＥＤ２０の発光部２０ａは下部クラッド層２０４、発光層２０５、上部クラッド層２０６からなる。また、発光部２０ａはＡｌＧａＩｎＰから作るものとする。
（２）次に、上部クラッド層２０６の表面上に、同層２０６をなす（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐとオーミック接触をなす金属材料として選択された、例えば金・ゲルマニウム（Ａｕ・Ｇｅ）合金からなる連続性を有する薄膜を一旦、被着させる。
（３）その後、被着させたＡｕ・Ｇｅ合金薄膜に熱処理によるオーミック合金化（ａｌｌｏｙ）処理を施し、その際表面張力に因りＡｕ・Ｇｅ合金を凝縮させて（すなわち、Ａｕ・Ｇｅ合金をボールアップさせて）、合金薄膜の連続性を破断して、複数の外形を略球状とする粒状のオーミック電極２１０を形成する。
（４）粒状のオーミック電極２１０を上部クラッド層２０６の表面に散在して配置したままで、上部クラッド層２０６及びオーミック電極２１０を窓層となる透明導電膜２０７で被覆する。
（５）次に、透明導電膜２０７上の中央部に台座電極２０８を敷設してＬＥＤ２０を構成する。
【００１７】
或いは上記以外の方法として、（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ上部クラッド層２０６の表面上の平面的に見て台座電極２０８と重ならない領域に選択的に、オーミック性をなす金属材料であるＡｕ・Ｇｅ合金薄膜を、例えばマスク材を利用して互いに孤立して散在させて被着させた後、オーミックアロイ処理を施して粒状オーミック電極を形成する手法もある。
【００１８】
本発明では、複数のオーミック電極をすべて、平面形状において最大幅を２０μｍ以下とする粒状の電極から構成することを特徴とする。
半導体層２０ｂ表面の平面的に見て台座電極２０８と重ならない領域、すなわち開放発光領域２１１に、平面積を必要以上に大とする粒状のオーミック電極２１０を設置すると、開放発光領域２１１のうち、発光部の光を取り出せる面積が減少し、高い強度の発光が獲得できなくなり不都合である。従って、複数のオーミック電極はすべて、平面形状において最大幅を２０μｍ以下とする金属粒から構成することが好ましい。しかし、逆に粒径を極端に小とする粒状のオーミック電極２１０ではＶfの徒な上昇を帰結するために不都合となる。徒にＶfの上昇を招かず、且つ安定して形成できるオーミック電極の最低の粒径は大凡、０．５μｍ程度である。
図２の平面模式図に例示するＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ２０は、平均の粒径を約５μｍとする粒状のオーミック電極２１０を、平面的に見て台座電極２０８と重ならない上部クラッド層２０６の表面、すなわち開放発光領域２１１に散在させて設けてなるＬＥＤの一例である。粒状のオーミック電極２１０は、上部クラッド層２０６の表面の一部領域に密集させて設けるのではなく、略均一な面密度で散在させて設けると、透明導電膜２０７を介して供給されるＬＥＤ駆動電流を開放発光領域２１１に都合良く拡散できる効果が上げられる。
粒状オーミック電極２１０の開放発光領域２１１に於ける好適な存在密度は、ＬＥＤの平面積、台座電極２０８の平面積或いは粒状のオーミック電極２１０の平均粒径に依存して変化する。一例として挙げれば、開放発光領域２１１の平面積を５×１０ー4ｃｍ2とし、粒状オーミック電極２１０の平均粒径を１０μｍと仮定した場合では、開放発光領域２１１に散在させるべき好適な粒状オーミック電極２１０の数量は約２０個から約４４５個の範囲内にあり、従って、存在密度は約３．８×１０4個／ｃｍ2〜８．９×１０5個／ｃｍ2の範囲内となる。
【００１９】
本発明の請求項２に記載の発明に係わる実施形態では、前記オーミック電極２１０を、半導体層の表面の平面的に見て台座電極と重ならない部分、すなわち開放発光領域２１１に散在させて配置するのが好ましい。粒状のオーミック電極２１０は、台座電極２０８から窓層２０７を構成する透明導電膜を介して供給されるＬＥＤ駆動電流を、開放発光領域２１１の広範な領域に拡散させる目的で設ける。台座電極２０８と重なる領域にオーミック電極２１０を設けて、同領域に動作電流を供給しても、台座電極２０８の下の発光部からの発光は台座電極２０８に遮蔽されることにより、外部に取り出される発光は増加しないからである。
本発明では、台座電極２０８の直下の部分では、透明導電膜２０７をなす導電性酸化物層とＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（図２及び図３にあっては２０６）とが直接接合をなす構成とするのが好ましい。酸化物層からなる透明導電膜２０７とＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との界面では、比較的に障壁の高い接合が形成される。従って、台座電極２０８の直下の領域にこの様な接合を形成しておけば、ＬＥＤ動作電流が台座電極２０８の直下の領域に直接的に流入するのを回避できる。即ち、開放発光領域２１１に有効に動作電流を流通でき、発光の外部取出し効率を向上させる作用が発揮される。
【００２０】
透明導電膜２０７の直下の例えば、上部クラッド層２０６の表面の、特に台座電極２０８の直下の領域以外の開放発光領域２１１に散在させる粒状のオーミック電極２１０の数量を増加させると、開放発光領域２１１に於いて電極２１０が占有する面積が増加する。これより、開放発光領域２１１のうち発光部の光を取り出せる面積が減少する。
開放発光領域２１１の表面積の７０パーセント（％）を越える面積を占有する様に粒状のオーミック電極２１０を配置したＬＥＤでは、粒状のオーミック電極２１０自身により発光が遮蔽される割合が大となり、発光が外部に取り出せなくなる結果、高輝度のＬＥＤが得られなくなる。しかし、３％未満の面積を占有する微小なオーミック電極２１０のみを備えたＬＥＤでは、順方向電圧（Ｖf）が増大し不都合である。
従って、本発明の請求項３の発明に係わる実施形態では、開放発光領域２１１にある粒状のオーミック電極２１０の合計の平面積を、開放発光領域２１１の表面積の３パーセント（％）以上で７０％以下とするのが好ましい。
【００２１】
例えば、一辺を２５０μｍとする正方形のＬＥＤのチップ（ｃｈｉｐ）（平面積≒６．３×１０-4ｃｍ2）の中央部に、直径を１２０μｍとする円形台座電極２０８（平面積≒１．１×１０-4ｃｍ2）が敷設されているＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ２０にあって、開放発光領域２１１の表面積は約５．２×１０-4ｃｍ2となる。この表面積を有する開放発光領域２１１に、平均粒径を５μｍとする円形の形状に近似される粒状のオーミック電極２１０（平面積≒７．９×１０-7ｃｍ2）を合計約５０箇所に設けたとすると、開放発光領域２１１に於けるオーミック電極２１０の被覆率は約７．６％となる。
【００２２】
前記した電極のオーミック合金化のための熱処理の際のボールアップを利用して粒状のオーミック電極を作製する場合には、粒状のオーミック電極２１０の被覆率は、オーミック電極２１０を構成する電極金属の材料となる薄膜の膜厚、及びそれにオーミック性を付与するための合金化（アロイ：ａｌｌｏｙ）処理の条件に依り調整できる。アロイ条件が同一である場合、膜厚が薄い薄膜である程、粒径の小さなオーミック電極２１０とすることができる。従って、被覆率の小さい粒状のオーミック電極２１０が形成できる。
また、同一の膜厚の薄膜では、合金化のための熱処理温度（アロイ温度）を高温とする程、粒径の小さな粒状オーミック電極２１０が得られる。一般的には、アロイ温度を約４００℃から約５５０℃の範囲内とし、処理時間を約１分以上で６０分以内とするのが適する。処理時間を延長する程、凝縮により粒状の電極が得られ易くなる。例えば、膜厚が約５０ナノメータ（ｎｍ）の金・ゲルマニウム合金（Ａｕ９３重量％・Ｇｅ７重量％合金）を半導体層表面に被着した後、水素（Ｈ2）雰囲気内で５００℃に於いて３０分間に亘りアロイ処理を施すことにより、平均の直径を約５μｍとする粒状のオーミック電極２１０がもたらされる。アロイ処理は水素の他、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）等の非酸化性雰囲気内で実施できるが、水素を主体として含む雰囲気内での熱処理に依れば、粒径をより均一とする粒状のオーミック電極がもたらされる利便性がある。粒径とは、粒状のオーミック電極の平面形状を外接する円形として見立てた場合に於ける、その外接円の直径である。
【００２３】
またボールアップを利用して粒状のオーミック電極を作製する場合、半導体層表面に略均一な面密度をもって粒状のオーミック電極を配置するには、電極金属の材料とする金合金薄膜の膜厚を予め、半導体層表面で均一とする必要がある。膜厚が不均一で一部領域に膜厚が大である領域が存在すると、その領域で凝縮により集中的に粒径を大とする粒状のオーミック電極が形成され易くなり、オーミック電極２１０を開放発光領域２１１に均一な密度で散在させることができなくなる。均一な面密度のオーミック電極２１０の形成を促すに好都合なのは、例えば、５０ｎｍのＡｕ・Ｇｅ合金膜について、そもそも±１０％以内の層厚の均一性を有する薄膜である。この様な均一性を有する薄膜は、一般的な真空蒸着法やスパッタリング法などにより成膜することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項４の発明に係わる実施形態に記す如く、粒状のオーミック電極２１０を構成するにあって、発光部２０ａの一部を構成する（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ上部クラッド層２０６との接触をなす側を金合金から構成するとオーミック性に優れる電極２１０がもたらされる。また、金合金層の上層である、透明導電膜２０７に接する側を金から構成すると、透明導電膜２０７との密着性に優れるオーミック電極２１０が構成できる。
即ち、オーミック電極２１０が、半導体層と接する側を金（Ａｕ）を含む合金とし、透明導電膜２０７と接する側をＡｕとする多層構造からなる構成からは、ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ２０の上部クラッド層２０６とのオーミック接触性に優れる一方で、透明導電膜２０７との密着性に優れる粒状のオーミック電極２１０がもたらされる。粒状のオーミック電極２１０を透明導電膜２０７との密着性に優れたものとすることにより、透明導電膜２０７を介して供給される駆動電流が安定してオーミック電極２１０に供給できる。下層を金合金層とし、上層を金層とする重層構造のオーミック電極は、例えば一般的な真空蒸着法を利用して初めに金合金膜を被着させた後、その上に金膜を被着させれば形成できる。低接触抵抗のオーミック電極を得る観点から金合金薄膜の層厚は大凡、１０ｎｍ以上とするのが望ましい。代表的な膜厚は約５０ｎｍ程度である。金薄膜の膜厚も大凡１０ｎｍ以上とするのが望ましい。また、金合金薄膜と金薄膜との合計の膜厚は透明導電膜２０７を構成する酸化物層の層厚未満とするのが好ましい。
【００２５】
本発明の請求項５の発明に係わる実施形態では、発光部２０ａの一部を構成する（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ上部クラッド層２０６がｎ形伝導層である場合に好適な粒状のオーミック電極を与えるための電極の構成として、上部クラッド層２０６と接合をなす側の電極材料の金合金を、特に金・ゲルマニウム合金とする。ｎ形の（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層とのオーミック接触性をなす金合金には、この他、金・錫（Ａｕ・Ｓｎ）合金や金・インジウム（Ａｕ・Ｉｎ）合金が挙げられるが、Ａｕ・Ｇｅ合金が最も良好なオーミック接触性を安定して与える。Ａｕ・Ｇｅ合金にあって、ゲルマニウム（Ｇｅ）の重量含有率が高い程、オーミック接触性が良好となり且つ凝縮し易くなり、簡便に粒状のオーミック電極２１０がもたらされる。
【００２６】
本発明の請求項６の発明に係わる実施形態では、発光部２０ａの一部を構成する（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ上部クラッド層２０６がｐ形伝導層である場合に、上部クラッド層２０６と接合をなす側の電極材料の金合金を、金・亜鉛（Ｚｎ）合金あるいは金・ベリリウム（Ａｕ・Ｂｅ）合金とする。Ａｕ・Ｚｎ合金あるいはＡｕ・Ｂｅ合金を用いれば最も利便に粒状のオーミック電極が形成できる。
【００２７】
また本発明では、半導体層表面と該表面に散在させた粒状のオーミック電極２１０とを覆って、窓層として導電性の酸化物層からなる透明導電膜２０７を形成する。オーミック電極２１０を透明導電膜２０７で覆って電気接触を形成することにより、台座電極２０８より供給されるＬＥＤ駆動電流を万遍なく粒状のオーミック電極２１０に供給することができる。即ち、透明導電膜２０７は一方で上記の如くＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との間で通電を阻害する障壁を形成しつつ、他方でその導電性によりオーミック電極２１０に動作電流を流通する作用を有する。
また、粒状のそれぞれのオーミック電極２１０の間の半導体層表面の部分に、ＬＥＤの発光波長に対応する禁止帯幅より充分に大きな、具体的には緑色帯光をも透過できる２．５ｅＶ以上の禁止帯幅を有する光学的に透明な酸化物層からなる透明導電膜を敷設しておけば、遮蔽されることなく透明導電膜を透過させて発光を外部に取り出せる。このため、高輝度のＬＥＤを得るに好都合となる。
オーミック電極２１０へのＬＥＤ駆動電流の供給に適する導電性を有し、且つ室温で禁止帯幅が２．５ｅＶを越える発光の透過性に充分に優れる金属酸化物には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）がある。特に、禁止帯幅が２．５ｅＶ以上であり、抵抗率を７×１０-4Ω・ｃｍ以下とすることができる低比抵抗のＩＴＯは、透明導電膜２０７の材料として好都合である。
【００２８】
また、透明導電膜２０７の層厚は、ＬＥＤの発光波長に対して高い透過率を与えるように設定する。例えば、波長を約６２０ｎｍとする赤橙色の発光に対しては、層厚を約６００ｎｍとするＩＴＯから透明導電膜２０７を構成すると９０％を越える透過率を有する窓層が構成できる。また、ＩＴＯ層とＺｎＯ層とから透明導電膜を構成するように二層以上の金属酸化物層からも透明導電膜を構成できるが、二層以上の金属酸化物層から透明導電膜２０７を構成する場合、発光の取り出し方向に順次、屈折率をより小とする酸化物層を重層させる構成が最適である。例えば、ＩＴＯ（屈折率≒２．０）とＺｎＯ（屈折率≒２．２）との重層構造から透明導電膜を構成する場合、発光の取り出し方向に対して下層をＺｎＯとし、上層をＩＴＯとするのが推奨される。
【００２９】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明を実施例を基に詳細に説明する。図４に本実施例１に係わるＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ３０の平面模式図を示す。また、図５は図４に示すＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ３０の断面模式図である。
【００３０】
ＬＥＤ３０は、亜鉛（Ｚｎ）ドープでｐ形の（００１）面を有するＧａＡｓ単結晶基板３０１上に、半導体層３０ｂとして順次、Ｚｎドープｐ形ＧａＡｓ緩衝層３０２、何れもＺｎをドーピングしたｐ形Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ層とｐ形Ａｌ0.95Ｇａ0.05Ａｓ層とを交互に１０層づつ積層した周期構造からなるブラッグ反射（ＤＢＲ）層３０３、Ｚｎドープｐ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるｐ形下部クラッド層３０４、アンドープのｎ形（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ混晶からなる発光層３０５、及びシリコン（Ｓｉ）ドープのｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる上部クラッド層３０６を積層した構造となっている。このＬＥＤ３０の発光部はそれぞれＡｌＧａＩｎＰからなる下部クラッド層３０４、発光層３０５、上部クラッド層３０６からなる。
【００３１】
半導体層３０ｂを構成する各層３０２〜３０６は、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）をＩＩＩ族元素の原料とする減圧ＭＯＣＶＤ法により形成した。ｐ形不純物である亜鉛（Ｚｎ）のドーピング原料にはジエチル亜鉛（（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ）を利用した。ｎ形不純物であるシリコン（Ｓｉ）のドーピング原料にはジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を使用した。またＶ族元素の原料としては、アルシン（ＡｓＨ3）あるいはホスフィン（ＰＨ3）を使用した。
半導体層３０ｂの各層３０２〜３０６の形成温度は７３０℃に統一した。緩衝層３０２のキャリア濃度は約５×１０18ｃｍ-3と、また、層厚は約１μｍとした。ＤＢＲ層３０３をなすｐ形Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ層とｐ形Ａｌ0.95Ｇａ0.05Ａｓ層の層厚は各々、約４０ｎｍとした。下部クラッド層３０４のキャリア濃度は約３×１０17ｃｍ-3と、また、層厚は約１μｍとした。発光層３０５の層厚は約０．５μｍとし、キャリア濃度は約５×１０16ｃｍ-3とした。上部クラッド層３０６のキャリア濃度は約２×１０18ｃｍ-3とし、また、層厚は約５μｍとした。
【００３２】
ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＡｓ単結晶基板３０１上に半導体層３０ｂの各層３０２〜３０６を形成した後、該ウェハの表面および裏面に電極を形成した。
まず、ｎ形上部クラッド層３０６の表面の全面に、一般的な真空蒸着法により膜厚を約５０ｎｍとする金・ゲルマニウム合金（Ａｕ９３重量％−Ｇｅ７重量％合金）からなる連続膜を一旦、被着させた。続けて、膜厚を約５０ｎｍとする金（Ａｕ）被膜をＡｕ−Ｇｅ合金膜の表面上に被着させた。次に、Ａｕ−Ｇｅ合金膜およびＡｕ被膜を上部クラッド層３０６の表面上に残置させたままで、水素（Ｈ2）気流中に於いて、５００℃で３０分間の合金化のための熱処理を施した。この結果、蒸着時に連続性を呈していた上記のＡｕ−Ｇｅ合金膜／Ａｕ被膜はボールアップし、凝縮により粒状で且つオーミック接触を有するオーミック電極３０７となった。通常の光学顕微鏡で測長した粒状のオーミック電極３０７の直径（粒径）の平均値は約８μｍであり最大幅は２０μｍ以下であった。
【００３３】
次に、ｎ形上部クラッド層３０６上に粒状のオーミック電極３０７を残置させたままで、ｎ形上部クラッド層３０６およびオーミック電極３０７を覆って、一般のマグネトロンスパッタリング法により透明導電膜３０９とする酸化インジウム・錫（ＩＴＯ）膜を３００℃で被着させた。これより、粒状のオーミック電極３０７を透明導電膜３０９で囲繞した。ＩＴＯ層の比抵抗は約４×１０-4Ω・ｃｍであり、層厚は約６００ｎｍとした。一般的なＸ線回折分析法に依り、ＩＴＯ膜は＜００１＞方向（Ｃ軸）に優先的に配向した多結晶膜であるのが示された。
【００３４】
次に、発光を透過するための透明導電膜３０９の表面に、一般的な有機フォトレジスト材料を塗布した後、台座電極３１０を設けるべき領域を公知のフォトリソグラフィー技術を利用してパターニングした。然る後、パターニングされたレジスト材料を残置させたままで、全面に金（Ａｕ）膜を真空蒸着法により被着させた。この金（Ａｕ）膜の厚さは約７００ｎｍとした。その後、レジスト材料を剥離するに併せて、周知のリフト−オフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）手段に依り台座電極３１０の形成予定領域に限定してＡｕ膜を残留させた。これより、直径を約１１０μｍとするＡｕ膜よりなる円形の台座電極３１０を形成した。台座電極３１０の平面積は約０．９５×１０-4ｃｍ2となった。
【００３５】
続いてｐ形ＧａＡｓ単結晶基板３０１の裏面に金・亜鉛（Ａｕ・Ｚｎ）合金からなるオーミック接触を有するｐ形の第１の電極３１１を形成した後、通常のスクライブ法によりウェハを裁断して個別に細分化し、ＬＥＤ３０となした。ＬＥＤ３０は一辺を２６０μｍ、平面積を約６．８×１０-4ｃｍ2とする正方形としたことにより、このＬＥＤ３０の開放発光領域３０８の面積は５．９×１０-4ｃｍ2となった。また、ＬＥＤ３０の開放発光領域３０８面上に散在する粒状オーミック電極３０７の数量は４３６個であり、これより、粒状オーミック電極３０７の面密度は約７．４×１０5個／ｃｍ2と計算された。また、開放発光領域３０８の表面積に対して、平均粒径を約８μｍとする粒状オーミック電極３０７が占有する合計の平面積（２．２×１０-4ｃｍ2）が占める割合は約３７％となった。
【００３６】
ＬＥＤ３０のｐ形の第１の電極３１１及び台座電極３１０間に順方向に電流を通流したところ、開放発光領域３０８を通して波長を約６２０ｎｍとする赤橙色光が出射された。また、分光器により測定された発光スペクトルの半値幅は約２０ｎｍであり、単色性に優れる発光が得られた。積分球を利用して視感度補正をした状態で簡易的に測定される２０ｍＡの電流を通流した際のＬＥＤ３０の発光の強度は、約７４ミリカンデラ（ｍｃｄ）であった。更に本実施例のＬＥＤ３０では、オーミック電極を粒状に散在させて配置したことによる動作電流の均等な分配の効果に依り、ＬＥＤ３０の周縁の領域に於いても発光が認められ、開放発光領域３０８に於ける発光強度の分布は、均等となった。
また、２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際のＬＥＤ３０の順方向電圧（Ｖf：＠２０ｍＡ）は、分配して配置した粒状のオーミック電極３０７により発現された良好なオーミック特性を反映して約２．１ボルト（Ｖ）となった。
【００３７】
（実施例２）
この実施例は参考例として示す。
本実施例２では、ｐ形の半導体層が発光の取り出し方向に配置されているＬＥＤを作製した。本実施例２に係わるＬＥＤ５０の断面模式図を図６に示す。
【００３８】
本実施例２のＬＥＤ５０は、シリコン（Ｓｉ）ドープでｎ形の（００１）方向から２゜オフした面を有するＧａＡｓ単結晶基板５０１上に、半導体層５０ｂとして順次、Ｓｉドープｎ形ＧａＡｓ緩衝層５０２、何れもＳｉをドーピングしたｎ形Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ層とｎ形Ａｌ0.95Ｇａ0.05Ａｓ層とを交互に１０層づつ積層した周期構造からなるブラッグ反射（ＤＢＲ）層５０３、Ｓｉドープｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる下部クラッド層５０４、アンドープのｎ形（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる発光層５０５、及びマグネシウム（Ｍｇ）ドープｐ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる上部クラッド層５０６を積層した構造となっている。このＬＥＤ５０の発光部はそれぞれＡｌＧａＩｎＰからなる下部クラッド層５０４、発光層５０５、上部クラッド層５０６からなる。
【００３９】
半導体層５０ｂを構成する各層５０２〜５０６は、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）及びトリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料とする減圧ＭＯＣＶＤ法により成膜した。ｐ形不純物であるマグネシウム（Ｍｇ）のドーピング原料には、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ5Ｈ5）2Ｍｇ）を利用した。ｎ形不純物であるＳｉのドーピング原料には、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を使用した。半導体層５０ｂの各層５０２〜５０６の形成温度は７３０℃に統一した。
緩衝層５０２のキャリア濃度は約３×１０18ｃｍ-3に、また、層厚は約０．５μｍとした。ＤＢＲ層５０３をなすｎ形Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ層とｎ形Ａｌ0.95Ｇａ0.05Ａｓ層の層厚は各々、約４０ｎｍとした。また、キャリア濃度は各々、約２×１０18ｃｍ-3とした。下部クラッド層５０４のキャリア濃度は約３×１０18ｃｍ-3に、また、層厚は約４００ｎｍとした。発光層５０５の層厚は約１０ｎｍとし、キャリア濃度は約１×１０17ｃｍ-3とした。上部クラッド層５０６のキャリア濃度は約４×１０17ｃｍ-3とし、また、層厚は約３μｍとした。
【００４０】
ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＡｓ単結晶基板５０１上に半導体層５０ｂの各層５０２〜５０６を形成した後、該ウェハの表面および裏面に電極を形成した。
まず、上部クラッド層５０６の表面の全面に、一般的な真空蒸着法により膜厚を約４０ｎｍとする金・亜鉛（Ａｕ・Ｚｎ）合金薄膜を被着させた。次に、ｐ形上部クラッド層５０６の表面上にＡｕ・Ｚｎ合金薄膜を残置させたままで、水素（Ｈ2）気流中に於いて、４８０℃で２５分間の合金化熱処理を施した。この結果、蒸着時に連続性を呈していた上記のＡｕ・Ｚｎ膜は、凝縮により粒状で且つオーミック接触性を呈する粒状のオーミック電極５０７となった。通常の光学顕微鏡で測長した粒状のオーミック電極５０７の直径（粒径）の平均値は約１０μｍとなり、最大幅は２０μｍ以下であった。
【００４１】
次に、ｐ形上部クラッド層５０６上に粒状のオーミック電極５０７を残置させたままで、一般のマグネトロンスパッタリング法によりｐ形上部クラッド層５０６と粒状オーミック電極５０７とを覆って、透明導電膜５０９として酸化インジウム・錫（ＩＴＯ）膜を２５０℃で被着させた。このＩＴＯ膜の比抵抗は約３×１０-4Ω・ｃｍであり、層厚は約５９０ｎｍとした。一般的なＸ線回折分析法に依り、ＩＴＯ膜は＜００１＞方向（Ｃ軸）に優先的に配向した多結晶膜であるのが示された。
【００４２】
次に、透明導電膜５０９の全面に、一般的な有機フォトレジスト材料を塗布した後、台座電極５１０を設けるべき領域を公知のフォトリソグラフィー技術を利用してパターニングした。然る後、パターニングされたレジスト材料を残置させたままで、全面にアルミニウム（Ａｌ）膜を電子ビーム真空蒸着法により被着させた。Ａｌ膜の厚さは約８００ｎｍとした。その後、レジスト材料を剥離するに併せて、周知のリフト−オフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）手段に依り台座電極５１０の形成予定領域に限定してＡｌ膜を残留させた。これより、直径を約１２０μｍ、平面積を１．１×１０-4ｃｍ2とするＡｌ膜より成る円形の台座電極５１０を形成した。
【００４３】
続いてｎ形ＧａＡｓ単結晶基板５０１の裏面に金・ゲルマニウム（Ａｕ・Ｇｅ）合金からなるオーミック接触を有する第１の電極５１１を形成した後、通常のスクライブ法によりウェハを裁断して個別に細分化し、ＬＥＤ５０となした。ＬＥＤ５０は一辺を２６０μｍ、平面積を６．８×１０-4ｃｍ2とする正方形としたことより、開放発光領域５０８の面積は５．７×１０-4ｃｍ2となった。また、開放発光領域５０８面上に散在する粒状オーミック電極５０７の数量は２２０個であり、粒状オーミック電極５０７の合計の平面積は約１．７×１０-4ｃｍ2となった。従って、開放発光領域５０８の表面積に対して、粒状オーミック電極５０７の合計の平面積（＝１．７×１０-4ｃｍ2）が占める割合、所謂、被覆率は約３０％となった。
【００４４】
ＬＥＤ５０のｎ形の第１の電極５１１及び台座電極５１９間に順方向に電流を通流したところ、開放発光領域５０８を通して波長を約６２０ｎｍとする赤橙色光が出射された。また、分光器により測定された発光スペクトルの半値幅は約２０ｎｍであり、単色性に優れる発光が得られた。また、散在させてオーミック電極５０７を配置した効果に依り、ＬＥＤ５０の周縁の領域に於いても発光が認められ、積分球を利用して視感度補正を施した状態で簡易的に測定される２０ｍＡの電流を通流した際のＬＥＤの発光の強度は約５５ミリカンデラ（ｍｃｄ）であった。本実施例のＬＥＤ５０は、開放発光領域５０８での粒状オーミック電極５０７に依る動作電流の均等な配分の効果により均等な強度の発光がもたらすＬＥＤであることが示された。
また２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際のＬＥＤ５０の順方向電圧（Ｖf：＠２０ｍＡ）は、散在させて配置した粒状のオーミック電極５０７の良好なオーミック特性を反映して約２．１ボルト（Ｖ）となった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明では、台座電極から供給されるＬＥＤ駆動電流を、導電性の酸化物層からなる透明導電膜を介して、半導体層上に散在させた粒状の各オーミック電極より発光部に流通できる電極の構成とし、かつオーミック電極を半導体層表面に万遍なく配置した平面形状において最大幅を２０μｍ以下とする粒状の電極から構成したので、ＬＥＤ駆動電流を開放発光領域に均等に拡散でき、発光強度の均一性に優れ且つ高輝度のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤが得られる。
【００４６】
また本発明では、粒状のオーミック電極を、オーミック合金化のための熱処理の際の電極金属材料の凝縮（ボールアップ）を利用して作製できるので、所望のオーミック電極を再現性よく効率的に作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤの構造を示す断面図である。
【図２】本発明に係わるＡｌＧａＩｎＰＬＥＤの平面模式図である。
【図３】図２に示すＡｌＧａＩｎＰＬＥＤの断面模式図である。
【図４】本発明の実施例１に係わるＡｌＧａＩｎＰＬＥＤの平面模式図である。
【図５】図４に示すＡｌＧａＩｎＰＬＥＤの断面模式図である。
【図６】本発明の実施例２に係わるＡｌＧａＩｎＰＬＥＤの平面模式図である。
【符号の説明】
１０    ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ
１０ａ  発光部
１０ｂ  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
１０１  ＧａＡｓ単結晶基板
１０２  緩衝層
１０３  ブラッグ反射層
１０４  下部クラッド層
１０５  発光層
１０６  上部クラッド層
１０７  窓層
１０８  台座電極
１０９  第１の電極
１１０  金属膜
２０    ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ
２０ａ  発光部
２０ｂ  半導体層
２０１  ＧａＡｓ単結晶基板
２０２  緩衝層
２０３  ブラッグ反射層
２０４  下部クラッド層
２０５  発光層
２０６  上部クラッド層
２０７  透明導電膜
２０８  台座電極
２０９  第１の電極
２１０  オーミック電極
２１１  開放発光領域
３０、５０    ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤ
３０ｂ、５０ｂ  半導体層
３０１、５０１  ＧａＡｓ単結晶基板
３０２、５０２  緩衝層
３０３、５０３  ブラッグ反射層
３０４、５０４  下部クラッド層
３０５、５０５  発光層
３０６、５０６  上部クラッド層
３０７、５０７  オーミック電極
３０８、５０８  開放発光領域
３０９、５０９  透明導電膜
３１０、５１０  台座電極
３１１、５１１  第１の電極
【図１】
0004409684.tif 000002
【図２】
0004409684.tif 000003
【図３】
0004409684.tif 000004
【図４】
0004409684.tif 000005
【図５】
0004409684.tif 000006
【図６】
0004409684.tif 000007