(57)【要約】【課題】可視光領域の波長の放射を抑止した赤外発光素子を提供することを目的とする。【解決手段】基板上に、第一導電型の第一半導体層、活性層、第二導電型の第二半導体層が順次形成された発光部を有し、該発光部に電流注入するための第一電極及び第二電極を有する赤外発光素子において、前記第二半導体層中、もしくは前記第二半導体層に隣接して、可視光を反射する機能を有する可視光反射層が設けられたものであることを特徴とする赤外発光素子。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第一導電型の第一半導体層、活性層、第二導電型の第二半導体層が順次形成された発光部を有し、該発光部に電流注入するための第一電極及び第二電極を有する赤外発光素子において、
前記第二半導体層中、もしくは前記第二半導体層に隣接して、可視光を反射する機能を有する可視光反射層が設けられたものであることを特徴とする赤外発光素子。
【請求項２】
前記可視光反射層がさらに、
前記第一半導体層中、もしくは前記第一半導体層に隣接して設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載の赤外発光素子
【請求項３】
さらに、赤外光を反射する機能を有する赤外光反射層が、
前記第一半導体層中、もしくは前記第一半導体層に隣接して設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載の赤外発光素子。
【請求項４】
前記赤外光反射層が分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層から成るものであることを特徴とする請求項３に記載の赤外発光素子。
【請求項５】
前記赤外光反射層は、
ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）とＡｌｚ’Ｇａ１−ｚ’Ａｓ（０≦ｚ’＜１）の交互積層構造から構成されるものであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の赤外発光素子。
【請求項６】
前記可視光反射層が分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層から成るものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項７】
前記可視光反射層は、
（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）と（Ａｌｘ’Ｇａ１―ｘ’）ｙ’Ｉｎ１―ｙ’Ｐ（０≦ｘ’≦１、０．４≦ｙ’≦０．６）から成る交互積層構造、
もしくは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）とＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）から成る交互積層構造のいずれかから構成されるものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項８】
前記発光部と反対側の前記基板上に前記第二電極が形成され、
前記基板と前記発光部の間に、金属層と、導電性材料が充填された開口部が設けられた誘電体膜とが順次形成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項９】
前記発光部と反対側の前記基板上に前記第二電極が形成され、
前記基板と前記発光部の間に、金属層、透明導電膜が順次形成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項１０】
前記発光部が形成された側の前記基板上の一部の領域に前記第二電極が形成され、
該第二電極が形成された領域以外の部分の前記基板上に、前記発光部、前記第一電極が順次形成され、
前記発光部で発光した光に対して、前記基板が透明なものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項１１】
前記第一半導体層は、
ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）から成り、
前記第二半導体層は、
ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）から成り、
前記活性層は、
ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、ＩｎｔＧａ１―ｔＡｓ（０≦ｔ≦０．３）から成る層、
及び、ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、ＩｎｔＧａ１―ｔＡｓ（０≦ｔ≦０．３）を井戸層とする多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の層のいずれかから成るものであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、防犯カメラ等のセキュリティ撮像デバイスの照明やモバイル機器の撮影用照明用途として赤外領域で発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）の採用が進んでいる。赤外発光照明は、その特性から発光波長が人間の目にとって不可視であることが必要である。
【０００３】
しかしながら、赤外発光ＬＥＤの発光スペクトルは短波長側にブロードな形状を有しており、照明用途のように高輝度・高出力デバイスに赤外デバイスを採用した場合、短波長側のブロードなスペクトル部分が人間に可視可能な発光強度を有することになり、赤色の発光が人間の目に認知できるようになる。人間にとって不可視であることがセキュリティ撮像デバイスの商品特性であることから、可視光が発光されることは、その商品特性が損なわれることを意味し問題であった。
【０００４】
この問題を解決するために、可視光を吸収するフィルターを入れる方法の採用も可能だが、照明が大型化し、可搬性も大きく減ずることになり、軽量が求められるモバイル機器への採用は難しくなる。従って、機器重量を大きくすることなく、可視光をカットできる小型軽量の赤外発光ＬＥＤが求められている。
【０００５】
照明用の赤外発光ＬＥＤは、撮像デバイス（ＣＣＤやＣＩＳ）の感光感度が最も優れる８６０ｎｍ付近にピーク波長を有する波長が選ばれるため、活性層にＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）系材料を用いるのが一般的である。通常、ＬＥＤからの発光波長は、状態密度に従って、発光スペクトルは短波長側に裾を引く形状を示す。
【０００６】
例えば、発光ピーク波長が８６０ｎｍの場合、発光ピーク波長より長波長側は不可視だが、短波長側の発光成分、特に７８０ｎｍより短い波長域の発光成分は可視光として認識される。この７８０ｎｍより短い可視光を発生させないため、活性層の材料系のＡｌ組成を増大する、あるいは多重量子井戸（ＭＱＷ）を利用する、あるいはＩｎｔＧａ１−ｔＡｓ（０≦ｔ≦０．３）系材料を利用するといった方法で、ピーク波長をより長波長側にシフトさせ、発光スペクトルの裾を長波長側にシフトさせる方法もある。しかし、例えば９５０ｎｍ帯といったような長波長側に大きくシフトさせすぎると撮像デバイス（ＣＣＤやＣＩＳ）に対する感度が落ちるため、照明用途としての赤外発光ＬＥＤとして望ましい対策ではない。従って、ピーク波長が８６０ｎｍ付近を維持しつつ、７８０ｎｍより短い波長成分の放射防止を、デバイスサイズを大きくすることなく実現することが求められる。
【０００７】
照明用赤外発光ＬＥＤで可視光が放射される問題を解決するために、光源より放射された光のうち、可視光成分をフィルターによりカットする方法は、例えば特許文献１に示されている。ＬＥＤを光源に用いた場合、ＬＥＤ自身は点光源だが、照明として利用する性質上、光が一定の角度に広がるように設計される。特許文献１に開示された技術に従えば、光源器具より放射される光放出窓全面にフィルターを設ける必要がある。防犯用照明器具は屋外で使用される場合が大半であり、対候性があることが不可欠だが、フィルム状物質を放射口に設けることは物理的摩擦や温湿度の変化による破損を招きやすく、防犯用照明に適用する方法としては向いていない。また、広がりを持った光源全面にフィルターを設けるため、点光源であるＬＥＤ自身で可視光をカットする方法より大型化しやすく重量増を招きやすい。また、小型化も難しい。赤外発光ＬＥＤを組み込んだ照明器具の可視光成分をカットし、かつ、重量増を招かず小型化を達成するためには、ＬＥＤ素子内部にカットフィルターの機能を設けるのが良いが、ＬＥＤ素子内部にカットフィルターを設ける開示技術はない。
【０００８】
一方、活性層から発した光を反射する方法として、例えば特許文献２で開示される技術がある。特許文献２では活性層から放射した主たる光を反射する機能を有する層として、活性層の光取り出しと反対側の下側の方向に分布型ブラッグ反射（ＤＢＲ）膜を設ける技術が開示されている。ここで開示された技術は、吸収基板側への光吸収を抑止するため、ＤＢＲ膜を設けており、光反射の対象は活性層から放射される光全てである。
【０００９】
特許文献３では、金属反射膜とＤＢＲを組み合わせた技術が開示されている。異なる性質の反射機能を有する膜を組み合わせているが、特許文献２と同様に光反射の対象は活性層から放射される光全てであり、光取り出しを行う意図が無い光も全て反射する点では同じである。従って、発光層から発光された光のうち、取り出したくない光をカットする機能を有する発光素子の構造を開示した技術はこれまでになされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１８０１７２号公報
【特許文献２】特許５５９０８２９号
【特許文献３】特表２０１４−５２４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
赤外光を発光する発光素子において、通電し赤外光を発光させる際にピーク波長より短い波長の可視領域の光を放射する課題があった。この課題は照明用途のような高輝度、高出力になるほど顕著であった。このような問題はフィルターを挿入することで回避可能ではあるが、フィルターを設けることによる重量及び容積の増加を招き、小型化には向かない。また、フィルターを設けることは物理的摩擦や温湿度変化により破損しやすい課題があった。
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、可視光領域の波長の放射を抑止した赤外発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によれば、基板上に、第一導電型の第一半導体層、活性層、第二導電型の第二半導体層が順次形成された発光部を有し、該発光部に電流注入するための第一電極及び第二電極を有する赤外発光素子において、
前記第二半導体層中、もしくは前記第二半導体層に隣接して、可視光を反射する機能を有する可視光反射層が設けられたものであることを特徴とする赤外発光素子を提供する。
【００１４】
このような赤外発光素子であれば、可視光領域の波長の放射を抑止することができる。
【００１５】
このとき、前記可視光反射層がさらに、
前記第一半導体層中、もしくは前記第一半導体層に隣接して設けられたものであることが好ましい。
このようなものであれば、例えば透明な基板の場合であっても、可視光領域の波長の放射を抑止することができる。
【００１６】
または、さらに、赤外光を反射する機能を有する赤外光反射層が、
前記第一半導体層中、もしくは前記第一半導体層に隣接して設けられたものであることが好ましい。
このようなものであれば、例えば基板に吸収される赤外光を有効に取り出すことができるため発光効率の高い赤外発光素子とすることができる。
【００１７】
このとき、前記赤外光反射層が分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層から成るものであることが好ましい。
このようなものであれば、比較的容易に赤外光を反射させる層を形成することができる。
【００１８】
前記赤外光反射層は、
ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）とＡｌｚ’Ｇａ１−ｚ’Ａｓ（０≦ｚ’＜１）の交互積層構造から構成されるものであることが好ましい。
このようなものであれば、赤外光を確実に反射させることができる。
【００１９】
前記可視光反射層が分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層から成るものであることが好ましい。
このようなものであれば、比較的容易に可視光を反射させる層を形成することができる。
【００２０】
前記可視光反射層は、
（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）と（Ａｌｘ’Ｇａ１―ｘ’）ｙ’Ｉｎ１―ｙ’Ｐ（０≦ｘ’≦１、０．４≦ｙ’≦０．６）から成る交互積層構造、
もしくは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）とＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）から成る交互積層構造のいずれかから構成されるものであることが好ましい。
このようなものであれば、確実に可視光を反射することができる。
【００２１】
前記発光部と反対側の前記基板上に前記第二電極が形成され、
前記基板と前記発光部の間に、金属層と、導電性材料が充填された開口部が設けられた誘電体膜とが順次形成されたものであることが好ましい。
このようなものであれば、本発明に好適に適用することができる。
【００２２】
前記発光部と反対側の前記基板上に前記第二電極が形成され、
前記基板と前記発光部の間に、金属層、透明導電膜が順次形成されたものであることが好ましい。
このようなものであれば、本発明に好適に適用することができる。
【００２３】
前記発光部が形成された側の前記基板上の一部の領域に前記第二電極が形成され、
該第二電極が形成された領域以外の部分の前記基板上に、前記発光部、前記第一電極が順次形成され、
前記発光部で発光した光に対して、前記基板が透明なものであることが好ましい。
このようなものであれば、本発明に好適に適用することができる。
【００２４】
前記第一半導体層は、
ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）から成り、
前記第二半導体層は、
ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）から成り、
前記活性層は、
ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、ＩｎｔＧａ１―ｔＡｓ（０≦ｔ≦０．３）から成る層、
及び、ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、ＩｎｔＧａ１―ｔＡｓ（０≦ｔ≦０．３）を井戸層とする多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の層のいずれかから成るものであることが好ましい。
このようなものであれば、本発明に好適に適用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の赤外発光素子は、可視光領域の波長の放射を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施形態における、エピタキシャル基板の構成を示した概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の発光素子を示した概略図である。
【図３】本発明の第二の実施形態における、エピタキシャル基板の構成を示した概略図である。
【図４】本発明の第二の実施形態の発光素子を示した概略図である。
【図５】本発明の第三の実施形態における、エピタキシャル基板の構成を示した概略図である。
【図６】本発明の第三の実施形態における、エピタキシャル基板の構造を示した概略図である。
【図７】本発明の第三の実施形態において、永久基板上に第二金属膜を設けた際の概略図である。
【図８】本発明の第三の実施形態の発光素子における、接合基板を示した概略図である。
【図９】本発明の第三の実施形態の発光素子の一例を示した概略図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態における、エピタキシャル基板の構造を示した概略図である。
【図１１】本発明の第四の実施形態の発光素子における、接合基板を示した概略図である。
【図１２】本発明の第四の実施形態の発光素子を示した概略図である。
【図１３】本発明の第五の実施形態の発光素子を示した概略図である。
【図１４】本発明の第六の実施形態の発光素子を示した概略図である。
【図１５】実施例１における第一半導体層内の構成を示した概略図である。
【図１６】実施例１における第二半導体層内の構成を示した概略図である。
【図１７】実施例１と比較例１の測定結果を示すグラフである。
【図１８】実施例２と比較例２の測定結果を示すグラフである。
【図１９】実施例３における第一半導体層内の構成を示した概略図である。
【図２０】実施例３における第二半導体層内の構成を示した概略図である。
【図２１】実施例３と比較例３の測定結果を示すグラフである。
【図２２】実施例４と比較例４の測定結果を示すグラフである。
【図２３】実施例５と比較例５の測定結果を示すグラフである。
【図２４】実施例６と比較例６の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、赤外発光素子に通電して発光させた場合、発光スペクトルはブロードであり、短波長側にスペクトルの裾を引くことから、可視領域の光が赤外発光素子より放射され、赤外発光素子を高輝度にすればするほど、スペクトルの裾、すなわち可視光成分の放射強度が増大するため、可視光発光が認知されるという問題があった。
【００２８】
そこで、本発明者は、赤外発光素子からの可視光放射を抑止するため、鋭意検討を重ねた。その結果、光取り出し面側に、赤外光に対して略透明で、可視光に対して反射性を有する可視光反射層を設けることで、発光素子からの可視光の放射が抑止されることを見出し、本発明を成すに至った。なお本発明において、波長が７８０ｎｍより短いものを可視光、波長が７８０ｎｍ以上のものを赤外光とする。
【００２９】
以下、図を参照しながら、本発明の発光素子の実施態様の一例を説明する。
【００３０】
（第一の実施形態）
図１に示すように、まず、出発基板４０１を準備する。
出発基板４０１は、結晶軸が［００１］方向のものを用いることができるが、結晶軸が［００１］方向より［１１０］方向に傾斜したものを好適に用いることができる。出発基板４０１としては、ＧａＡｓまたはＧｅを好適に用いることができる。出発基板４０１を上記材料から選択すれば、後述する活性層４０４の材料を格子整合系でエピタキシャル成長を行うことができるため、活性層の品質を向上させやすく、発光素子の輝度上昇や寿命特性向上を実現することができる。
【００３１】
次に、出発基板４０１上に、出発基板４０１と格子定数が略同一の第一導電型の第一半導体層４０３、活性層４０４、第二導電型の第二半導体層４０５、電流拡散層４０６をＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）やＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、ＣＢＥ（化学線エピタキシー法）によりエピタキシャル成長させることにより順次形成する。
このように、第一半導体層４０３、活性層４０４、第二半導体層４０５によって発光部４１０が形成される。
【００３２】
なお、図示しないが、第一半導体層４０３あるいは第二半導体層４０５は単一条件膜ではなく、寿命や輝度設計の観点から２層以上の条件で積層されるのが一般的である。従って、第一半導体層４０３あるいは第二半導体層４０５は一種類以上の組成、ドーピング濃度の積層構造であることを概念として含む。
【００３３】
本発明における第一半導体層４０３、第二半導体層４０５、及び活性層４０４の組成は具体的には以下のようなものとすることができる。
第一半導体層４０３は、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）から成るものとすることができる。
第二半導体層４０５は、ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）から成るものとすることができる。
【００３４】
活性層４０４は、ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、ＩｎｔＧａ１―ｔＡｓ（０≦ｔ≦０．３）から成る層、及び、ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、ＩｎｔＧａ１―ｔＡｓ（０≦ｔ≦０．３）を井戸層とする多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の層のいずれかから成るものとすることができる。
活性層の設計に関しては、多重量子井戸（ＭＱＷ）に代表される超格子等の利用により、波長は材料組成に起因する波長以外に調整可能であるため、上記の材料に限られず、例えばＭＱＷ構造における障壁層は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）やＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０＜ｚ≦０．４５）などの利用が可能である。
【００３５】
第一半導体層４０３、第二半導体層４０５は例えば、ＡｌＩｎＧａＰもしくはＡｌＧａＡｓを選択することができるが、その選択は活性層４０４と必ずしも同一の材料でなくともよい。
【００３６】
また、電流拡散層４０６は半導体層または透明導電膜から構成されるものとすることができる。赤外発光素子に設ける電流注入用の電極の形状または配置によって電流分散が十分に担保されれば、電流拡散層４０６は設けなくてもよい。なお、電流拡散層４０６は、前述した成長法の他、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）により形成してもよい。
このようにしてエピタキシャル基板４１１を作製することができる。
【００３７】
このとき、図１に示すように、第二半導体層４０５中に可視光反射層４３０を設ける。
本発明において、可視光反射層４３０を設ける位置は、第二半導体層４０５中、もしくは第二半導体層４０５に隣接していればよく、図１のように、第二半導体層４０５の絶対中間位置に限定したものではない。
このように、可視光反射層４３０は第二半導体層４０５中のいずれの位置に設けても良いので、例えば、第二半導体層４０５と接する出発基板４０１側の位置、あるいは、第二半導体層４０５と接する出発基板４０１側と反対側の位置に設けてもよい。
また、図１では、可視光反射層４３０を第二半導体層４０５中の全域に設けているが、可視光反射層４３０を第二半導体層４０５中の一部の領域に設けても良い。
【００３８】
可視光反射層４３０は、主に可視光を反射するものであればよく、例えば、可視光反射層４３０は、分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層から成るものとすることができる。
このようなものであれば、比較的容易に赤外光を反射させる層を形成することができる。
【００３９】
より具体的には、可視光反射層４３０は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）と（Ａｌｘ’Ｇａ１−ｘ’）ｙ’Ｉｎ１−ｙ’Ｐ（０≦ｘ’≦１、０．４≦ｙ’≦０．６）から成る交互積層構造（ただし、ｘ≒ｘ’）、もしくは（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）とＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）から成る交互積層構造のいずれかから構成されるものとすることができる。
このようなものであれば、確実に可視光を反射することができる。
なお、上記した可視光反射層４３０は、後述する本発明の他の実施形態においても同様の構成から成るものとすることができる。
【００４０】
次に、赤外発光素子への電位供給用の第一電極４４０及び第二電極４４１を形成する（図２参照）。
第一電極４４０は、電流拡散層４０６上もしくは、電流拡散層４０６を設けない場合には、第二半導体層４０５上に設けることができる。
第二電極４４１は、発光部４１０と反対側の出発基板４０１上に設けることができる。また、図示しないが、第二電極４４１は、電流拡散層４０６、第二半導体層４０５、活性層４０４を少なくとも除去し、第一半導体層４０３あるいは出発基板４０１に接するように、第一電極４４０と同じ面側に設けても良い。
【００４１】
第一電極４４０、第二電極４４１形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割することができる。
光取り出し面となる第一電極４４０側には、ダイスからの光取り出し効率を向上させるために、粗面あるいは、テキスチャー構造、モスアイ構造、誘電体反射防止膜を設けることができる。
第一電極４４０側表面にはダイスの耐候性向上のため誘電体保護膜を形成することができる。
【００４２】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態における赤外発光素子について説明する。
【００４３】
第二の実施形態の発光素子（図４）は、第一半導体層４０３と出発基板４０１との間に、赤外光反射層２００を設ける点で、第一の実施形態の発光素子（図２）と異なる。
【００４４】
図３に示すように、出発基板４０１上に、出発基板４０１と格子定数が略同一の第一導電型の赤外光反射層２００、第一導電型の第一半導体層４０３、活性層４０４、第二導電型の第二半導体層４０５から成る発光部４１０と、電流拡散層４０６をエピタキシャル成長により順次形成したエピタキシャル基板５１１を作製する。
第二半導体層４０５中には可視光反射層４３０が設けられる。なお、電流拡散層４０６は必ずしも設けなくても良い。
【００４５】
本発明において、赤外光反射層２００を設ける位置は、第一半導体層４０３中、もしくは第一半導体層４０３に隣接して設けられたものであればよく、図３に示したような位置に限定されるものではない。
このようなものであれば、出発基板４０１に吸収される赤外光を有効に取り出すことができるため発光効率の高い赤外発光素子とすることができる。
【００４６】
赤外反射層２００は、主に赤外光を反射するものであればよく、例えば、赤外反射層２００は、分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層から成るものとすることができる。
このようなものであれば、比較的容易に赤外光を反射させる層を形成することができる。
【００４７】
より具体的には、赤外反射層２００は、ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）とＡｌｚ’Ｇａ１−ｚ’Ａｓ（０≦ｚ’＜１）の交互積層構造（ただし、ｚ≒ｚ’）から構成されるものとすることができる。
このようなものであれば、赤外光を確実に反射させることができる。
【００４８】
このとき、可視光反射層４３０は、上述した第一の実施形態と同様に、第二半導体層４０５中のいずれの位置に設けても良い。また、可視光反射層４３０も、上述した第一の実施形態と同様の組成を選択することができる。
【００４９】
次に、赤外発光素子への電位供給用の第一電極４４０及び第二電極４４１を形成する（図４参照）。
第一電極４４０は、電流拡散層４０６上もしくは、電流拡散層４０６を設けない場合には、第二半導体層４０５上に設けることができる。
第二電極４４１は、発光部４１０と反対側の出発基板４０１上に設けることができる。また、図示しないが、第二電極４４１は、電流拡散層４０６、第二半導体層４０５、活性層４０４を少なくとも除去し、第一半導体層４０３あるいは出発基板４０１に接するように、第一電極４４０と同じ面側に設けても良い。
【００５０】
第一電極４４０、第二電極４４１形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割することができる。
光取り出し面となる第一電極４４０側には、ダイスからの光取り出し効率を向上させるために、粗面あるいは、テキスチャー構造、モスアイ構造、誘電体反射防止膜を設けることができる。
第一電極４４０側表面にはダイスの耐候性向上のため誘電体保護膜を形成することができる。
【００５１】
（第三の実施形態）
次に、第三の実施形態における赤外発光素子の形態を示す。
【００５２】
図５に示すように、出発基板４０１上にエピタキシャル成長により、出発基板４０１と格子定数が略同一のエッチストップ層３００を形成し、第二導電型の第二半導体層４０５、活性層４０４、第一導電型の第一半導体層４０３、電流拡散層４０６を形成したエピタキシャル基板６１１を作製する。
第二半導体層４０５中には、可視光反射層４３０が設けられる。電流拡散層４０６は、形成しなくとも良い。
【００５３】
エッチストップ層３００は、例えば、ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）から成るものとすることができる。
【００５４】
このとき、可視光反射層４３０は、上述した第一の実施形態と同様に、第二半導体層４０５中のいずれの位置に設けても良い。また、可視光反射層４３０は、上述した第一の実施形態と同様の組成を選択することができる。
【００５５】
次に、図６に示すように、誘電体膜７０１を、電流拡散層４０６の表面、又は、電流拡散４０６を設けない場合には、第一半導体層４０３の表面に形成する。誘電体膜７０１の一部に開口部分７０２を設け、開口部７０２に導電性材料を充填した第三電極７０３を設ける。
第三電極に充填する導電性材料としては、例えば、ＡｕＢｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層を順次積層したものを好適に用いることができる。
【００５６】
誘電体膜７０１及び第三電極７０３の上部に第一金属膜７１０を設ける。
第一金属膜７１０は反射機能を保持させるため、一種類以上の金属、一種類以上の層構造から成るものとすることができる。
第一金属膜７１０は、例えば、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造から成るものとすることができる。Ｔｉに代えてＮｉ、Ｐｔ、Ｍｏなどの金属とＡｕとの多層構造としても良い。
【００５７】
図７に示すように、永久基板７２０を準備し、永久基板７２０上に第二金属膜７２１を設ける。
永久基板７２０は平坦で導電性を有する基板ならどのような材料でも選択可能である。例えば、入手の容易で安価なＳｉ基板を用いることができる。
第二金属膜７２１は、一種類以上の金属、一種類以上の層構造から成るものとすることができる。第二金属膜７２１は、例えば、Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｔｉの積層構造から成るものとすることができる。Ｔｉに代えてＮｉ、Ｐｔ、Ｍｏなどの金属とＡｕとの多層構造としても良い。
【００５８】
図８に示すように、第一金属膜７１０と第二金属膜７２１を対向させて接合し、エピタキシャル基板６１１と永久基板７２０が接合した接合基板７３０を作製する。
【００５９】
接合基板７３０から、出発基板４０１をウェットエッチングにより除去し、図９に示すように、発光素子基板７４０を作製する。
【００６０】
エッチストップ層３００をオーミックコンタクト層として利用しない場合、エッチストップ層３００をウェットエッチング等で除去し、図９に示すように、第二半導体層４０５上に第一電極４４０を形成する。
図示しないが、エッチストップ層３００をコンタクト層として利用する場合、エッチストップ層３００上に第一電極４４０を形成し、第一電極４４０以外の領域のエッチストップ層３００をウェットエッチング等で除去する。
【００６１】
次に、永久基板７２０の第一電極４４０と対向する面側に第二電極４４１を形成する。
第一電極４４０、第二電極４４１形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割する。光取り出し面の第二電極４４０側にはダイスからの光取り出し効率を向上させるため、粗面あるいはテキスチャー構造、モスアイ構造、誘電体反射防止膜を設けることができる。第二電極４４１側にはダイスの耐候性向上のため誘電体保護膜を形成することができる。
【００６２】
図９では第一電極４４０と第二電極４４１が対向する面に設ける例を図示したが、第二電極４４１を第一半導体層４０３あるいは電流拡散層４０６あるいは第一金属膜７１０に接触させて、第一電極４４０と同じ側に設けることもできる。
【００６３】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態の説明をする。
第三の実施形態と同様にして、図５に示すようなエピタキシャル基板６１１を作製する。
【００６４】
その後、図１０に示すように、電流拡散層４０６表面、電流拡散層４０６を設けない場合は第一半導体層４０３表面に透明導電膜８５１を形成する。
この際、エピタキシャル基板６１１を作製する際に、コンタクト層８０７を別途設けておき、必要な面積、配置に応じてパターンを形成し、透明導電膜８５１と電流拡散層４０６あるいは第一半導体層４０３の間に、コンタクト層８０７を残留させても良い。
コンタクト層８０７が極薄膜である等、光吸収の影響が十分小さければ、パターン形成をせず、一様に残してもかまわない。
【００６５】
さらに、透明導電膜８５１上に第一金属膜７１０を設ける。
第一金属膜７１０は第三の実施形態と同様のものを用いることができる。
【００６６】
第三の実施形態と同様にして、図７に示すように、永久基板７２０を準備し、永久基板７２０上に第二金属膜７２１を設ける。
永久基板７２０、第二金属膜７２１は第三の実施形態と同様のものを用いることができる。
【００６７】
図１１に示すように、第一金属膜７１０と第二金属膜７２１を対向させて接合し、エピタキシャル基板６１１と永久基板７２０が接合した接合基板８８０を作製する。
【００６８】
接合基板８８０から出発基板４０１をウェットエッチングにより除去し、図１２に示すように発光素子基板８９０を作製する。
【００６９】
エッチストップ層３００をオーミックコンタクト層として利用しない場合、エッチストップ層３００をウェットエッチング等で除去し、図１２に示すように、第二半導体層４０５上に第一電極４４０を形成する。
図示しないが、エッチストップ層３００をコンタクト層として利用する場合、エッチストップ層３００上に第一電極４４０を形成し、第一電極４４０以外の領域のエッチストップ層３００をウェットエッチング等で除去する。
【００７０】
永久基板７２０の第一電極４４０と反対面側に第二電極４４１を形成する。
【００７１】
第一電極４４０、第二電極４４１形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割される。光取り出し面側にはダイスからの光取り出し効率を向上させるため、粗面あるいはテキスチャー構造、モスアイ構造、誘電体反射防止膜を設けることができる。第二電極４４１側にはダイスの耐候性向上のため誘電体保護膜を形成することができる。
【００７２】
図１２では第一電極４４０と第二電極４４１が対向する面に設ける例を図示したが、第二電極４４１を第一半導体層４０３あるいは電流拡散層４０６あるいは第一金属膜７１０に接触させて、第一電極４４０と同じ面側に設けることもできる。
【００７３】
（第五の実施形態）
次に、本発明の第五の実施形態を説明する。
出発基板上に、出発基板と格子定数が略同一のエッチストップ層６００、第二導電型の第二半導体層４０５、活性層４０４、第一導電型の第一半導体層４０３、緩衝層９０６、支持基板兼窓層９０７をエピタキシャル成長により順次形成したエピタキシャル基板９１１を作製する。
第一半導体層４０３、第二半導体層４０５にはそれぞれ可視光反射層４３０が設けられる。
【００７４】
出発基板をウェットエッチング等により除去後、第一電極９５０を形成する。
エッチストップ層６００をコンタクト層として利用する場合は、図１３に示すように、エッチストップ層６００上に第一電極９５０を形成し、第一電極９５０以外の領域をウェットエッチング等で除去する。
図示しないが、エッチストップ層６００をコンタクト層として利用しない場合は、ウェットエッチング等でエッチストップ層６００を除去し、第二半導体層４０５上に第一電極９５０を形成する。
【００７５】
第一電極９５０の有る面の一部をウェットエッチングあるいはドライエッチングで切り欠き、第一半導体層４０３あるいは緩衝層９０６あるいは支持基板兼窓層９０７が露出した開口領域９５１を形成し、開口領域９５１の一部に第二電極９５２を形成する。
【００７６】
第一電極９５０、第二電極９５２形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割する。光取り出し面側にはダイスからの光取り出し効率を向上させるため、粗面あるいはテキスチャー構造、モスアイ構造を設けることができる。
第一電極９５０及び第二電極９５２が設けられている面側にはダイスの耐候性向上のため誘電体保護膜を形成することができる。
【００７７】
（第六の実施形態）
次に、本発明の第六の実施形態を説明する。
【００７８】
出発基板上に、出発基板と格子定数が略同一のエッチストップ層６００、第二導電型の第二半導体層４０５、活性層４０４、第一導電型の第一半導体層４０３、電流拡散層４０６をエピタキシャル成長により順次形成したエピタキシャル基板１０１１を作製する。
第一半導体層４０３、第二半導体層４０５にはそれぞれ可視光反射層４３０が設けられる。電流拡散層４０６は設けなくても良い。
【００７９】
電流拡散層４０６表面、又は、電流拡散層４０６を設けない場合は第一半導体層４０３表面に、発光波長に対して透明な接着剤を塗布し、接着剤層１０４０を形成する（図１４参照）。
接着剤層１０４０には、熱硬化性のＢＣＢ接着剤等を用いることができる。
【００８０】
発光波長に対して透明な永久基板１０２０を準備し、発光波長に対して透明な接着剤を塗布し、接着剤層１０４１を形成する。例示ではエピタキシャル基板１０１１と永久基板１０２０の両者に接着剤層を形成する方法を示しているが、どちらか一方の面のみを形成する方法であっても良い。
接着剤層１０４１にも、熱硬化性のＢＣＢ接着剤等を用いることができる。
永久基板１０２０には、例えば、サファイア、石英、ＧａＰなどを用いることができる。
【００８１】
接着剤層１０４０を設けたエピタキシャル基板１０１１と、接着剤層１０４１を設けた永久基板１０２０を、接着剤層１０４０及び接着剤層１０４１を対向させて接合し、接合基板を作製する。
例示では接合基板を得る方法として接着剤を介する方法を示したが、エピタキシャル基板１０１１表面と永久基板１０２０の表面に化学処理によってＯＨ基を形成させ、その後接合する直接接合法を選択しても良い。
【００８２】
出発基板をウェットエッチング等により接合基板より除去し、発光素子基板１０６０を作製する。発光素子基板１０６０の、出発基板を除去した面に第一電極１０５０を形成する。
第一電極１０５０は、例えば、第二半導体層４０５の導電型がＮ型の場合、ＡｕＧｅ等を含む金属で構成されるものとすることができる。より具体的には、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層構造から成るものとすることができる。
【００８３】
エッチストップ層６００をコンタクト層として利用する場合は、図１４に示すように、エッチストップ層６００上に第一電極１０５０を形成し、第一電極１０５０以外の領域をウェットエッチング等で除去する。
図示しないが、エッチストップ層６００をコンタクト層として利用しない場合は、ウェットエッチング等でエッチストップ層６００を除去し、第二半導体層４０５上に第一電極１０５０を形成する。
【００８４】
第一電極１０５０の有る面の一部をウェットエッチングあるいはドライエッチングで切り欠き、第一半導体層４０３あるいは電流拡散層４０６が露出した開口領域１０５１を形成し、開口領域１０５１の一部に第二電極１０５２を形成する。
第二電極１０５２は、例えば、第一半導体層４０３の導電型がＰ型の場合ＡｕＢｅ等を含む金属で構成されるものとすることができる。より具体的には、ＡｕＢｅ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造から成るものとすることができる。
【００８５】
第一電極１０５０、第二電極１０５２形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割する。光取り出し面側にはダイスからの光取り出し効率を向上させるため、粗面あるいはテキスチャー構造、モスアイ構造、誘電体反射防止膜を設けることができる。第一電極１０５０及び第二電極１０５２が設けられている面側にはダイスの耐候性向上のため誘電体保護膜を形成することができる。
【実施例】
【００８６】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８７】
（実施例１）
結晶軸が［００１］方向より［１１０］方向に１５°傾斜した厚さ２８０μｍのＮ型ＧａＡｓ基板の出発基板４０１を準備した（図１参照）。出発基板４０１上にＭＯＶＰＥ法でＮ型ＧａＡｓバッファ層（不図示）を０．５μｍ、ＡｌＧａＩｎＰから成るＮ型クラッド層の第一半導体層４０３を２μｍ、ＧａＡｓあるいはＡｌＧａＡｓから成る活性層４０４を１μｍ、ＡｌＧａＡｓから成るＰ型クラッド層の第二半導体層４０５を２μｍ、ＡｌＧａＡｓから成る電流拡散層４０６を２μｍ順次積層し、エピタキシャル基板４１１を作製した。ここではＮ型クラッド層をＡｌＧａＩｎＰとして例示しているがＡｌＧａＡｓとしても同様の効果が得られる。
【００８８】
第一半導体層４０３内には、図１５に示すように、活性層４０４に近い側にＡｌ組成が低い、低Ａｌ組成層４０３Ａと、活性層４０４から遠い側にＡｌ組成が高い、高Ａｌ組成層４０３Ｂを配置した。
【００８９】
低Ａｌ組成層４０３Ａは、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ｘ＝０．４、ｙ≒０．５）の組成にて０．１μｍ厚で形成した。また、低Ａｌ組成層４０３Ａはノンドープで形成した。
【００９０】
高Ａｌ組成層４０３Ｂは、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ｘ＝０．８５、ｙ≒０．５）の組成にて１．９μｍ厚で形成した。
高Ａｌ組成層４０３Ｂ内には、低Ａｌ組成層４０３Ａに隣接する領域に、ドーピング濃度が低い、低ドーピング領域４０３ＡＡを配置し、低Ａｌ組成層４０３Ａより遠い領域に、ドーピング濃度が高い、高ドーピング領域４０３ＡＢを配置した。
本実施例では低ドーピング領域４０３ＡＡのドーピング濃度は１Ｅ＋１７／ｃｍ３で、厚さは０．５μｍで形成した。また、４０３ＡＢのドーピング濃度は８Ｅ＋１７／ｃｍ３で、厚さは１．４μｍで形成した。
【００９１】
第二半導体層４０５内には、図１６に示すように、活性層４０４に近い側にＡｌ組成が低い、低Ａｌ組成層４０５Ａと、活性層４０４より遠い側にＡｌ組成が高い、高Ａｌ組成層４０５Ｂを配置した。
【００９２】
低Ａｌ組成層４０５Ａは、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（ｚ＝０．３）の組成にて０．１μｍ厚で形成した。また、低Ａｌ組成層４０５Ａはノンドープで形成した。
【００９３】
高Ａｌ組成層４０５Ｂは、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（ｚ＝０．４５）の組成にて１．９μｍ厚で形成した。
高Ａｌ組成層４０５Ｂ内には、低Ａｌ組成層４０５Ａに隣接する領域に、ドーピング濃度が低い、低ドーピング領域４０５ＡＡを配置し、低Ａｌ組成層４０５Ａより遠い領域に、ドーピング濃度が高い、高ドーピング領域４０５ＡＢを配置した。
本実施例では低ドーピング領域４０５ＡＡのドーピング濃度は１Ｅ＋１７／ｃｍ３で、厚さは０．５μｍで形成した。また、４０５ＡＢのドーピング濃度は８Ｅ＋１７／ｃｍ３で、厚さは１．４μｍで形成した。
【００９４】
活性層４０４は井戸層をＧａＡｓ、障壁層をＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（ｚ＝０．３）とした多重量子井戸（ＭＱＷ）とし、障壁層厚を７ｎｍ、井戸層を７ｎｍ、９周期とした。ここでは障壁層をＡｌＧａＡｓとして例示しているが、ＡｌＧａＩｎＰとしても同様の効果が得られる。
【００９５】
次に、図２に示すように発光素子への電位供給用の第一電極４４０及び第二電極４４１を形成した。
第一電極４４０は、電流拡散層４０６上にＡｕＢｅ／Ｔｉ／Ａｕから成るものを形成した。
第二電極４４１は、発光部４１０と反対側の出発基板４０１上に、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから成るものを設けた。ＡｕＧｅ厚は１００ｎｍ、Ｎｉ厚は１０ｎｍ、Ａｕ厚は２００ｎｍで成膜した。
【００９６】
可視光反射層４３０は、第二半導体層４０５中に形成し、可視光領域の光を効果的に反射するため、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）とＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）の交互積層構造を用い、ｘ＝１、ｙ≒０．５、ｚ＝０．１とした。
【００９７】
第一電極４４０、第二電極４４１形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割した。
さらに、光取り出し面の第一電極４４０側はダイスからの光取り出し効率を向上させるため粗面化した。
第一電極４４０側の表面には、ダイスの耐候性向上のため、ＳｉＯ２から成る誘電体保護膜を５００ｎｍの厚さで被覆した。
【００９８】
上記のようにして作製したダイスから測定用の素子を作製した。測定用の素子は、ダイスを、ＴＯ−１８上にＡｇペーストで固定し、Ａｕワイヤーで結線して作製した。そして、ＩＦ＝２０ｍＡでスペクトルを測定し、図１７に結果を示した。図１７には、後述する比較例１の測定結果も併せて示した。
【００９９】
図１７に示すように、７８０ｎｍより短波長の領域では、比較例１と比べて、ほとんどの波長がＥＬスペクトルとして検知されていないことが分かる。
また、目視ではほとんど発光を認識できなかった。
【０１００】
（実施例２）
図３に示すように、出発基板４０１と、第一半導体層４０３との間に、赤外光反射層２００を設けた以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャル基板５１１を作製した。
その後、実施例１と同様にして、第一電極４４０、第二電極４４１を形成し、図４に示すような発光素子を製造した。
【０１０１】
赤外光反射層２００は、ＡｌＡｓ及びＧａＡｓの交互積層構造から成り、赤外光（８５０〜８６０ｎｍ）の波長を主として反射する機能を有するものとした。
【０１０２】
上記のようにして作製したダイスで、実施例１と同様にして測定用の素子を作製して測定を行った。そして、後述する比較例２の測定結果と共に図１８に示した。
【０１０３】
図１８に示すように、７８０ｎｍより短波長の領域では、比較例２と比べて、ほとんどの波長がＥＬスペクトルとして検知されていないことが分かる。
また、目視ではほとんど発光を認識できなかった。
【０１０４】
（実施例３）
実施例１と同様の出発基板４０１を準備した（図５参照）。
出発基板４０１上にＭＯＶＰＥ法でＮ型ＧａＡｓバッファ層（不図示）を０．５μｍ、基板と格子定数が略同一のＡｌＩｎＰから成るエッチストップ層３００を形成し、ＡｌＧａＩｎＰから成るＮ型クラッド層の第二半導体層４０５を２μｍ、ＡｌＧａＡｓから成る活性層４０４を１μｍ、ＡｌＧａＡｓから成るＰ型クラッド層の第一半導体層４０３を２μｍ、ＡｌＧａＡｓから成る電流拡散層４０６を２μｍ順次積層し、エピタキシャル基板６１１を作製した（図５参照）。
【０１０５】
第一半導体層４０３内には、図１９に示すように、活性層４０４に近い側にＡｌ組成が低い、低Ａｌ組成層４０３Ａと、活性層４０４より遠い側にＡｌ組成が高い、高Ａｌ組成層４０３Ｂを配置した。
【０１０６】
低Ａｌ組成層４０３Ａは、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（ｚ＝０．３）の組成にて０．１μｍ厚で形成した。また、低Ａｌ組成層４０３Ａはノンドープで形成した。
【０１０７】
高Ａｌ組成層４０３Ｂは、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（ｚ＝０．４５）の組成にて１．９μｍ厚で形成した。
高Ａｌ組成層４０３Ｂ内には、低Ａｌ組成層４０３Ａに隣接する領域に、ドーピング濃度が低い、低ドーピング領域４０３ＡＡを配置し、低Ａｌ組成層４０３Ａより遠い領域に、ドーピング濃度が高い、高ドーピング領域４０３ＡＢを配置した。
本実施例では低ドーピング領域４０３ＡＡのドーピング濃度は１Ｅ＋１７／ｃｍ３で、厚さは０．５μｍで形成した。また、４０３ＡＢのドーピング濃度は８Ｅ＋１７／ｃｍ３で、厚さは１．４μｍで形成した。
【０１０８】
第二半導体層４０５内には、図２０に示すように、活性層４０４に近い側にＡｌ組成が低い、低Ａｌ組成層４０５Ａと、活性層４０４から遠い側にＡｌ組成が高い、高Ａｌ組成層４０５Ｂを配置した。
【０１０９】
低Ａｌ組成層４０５Ａは、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ｘ＝０．４、ｙ≒０．５）の組成にて０．１μｍ厚で形成した。また、低Ａｌ組成層４０５Ａはノンドープで形成した。
【０１１０】
高Ａｌ組成層４０５Ｂは、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ｘ＝０．８５、ｙ≒０．５）の組成にて１．９μｍ厚で形成した。
高Ａｌ組成層４０５Ｂ内には、低Ａｌ組成層４０５Ａに隣接する領域に、ドーピング濃度が低い、低ドーピング領域４０５ＡＡを配置し、低Ａｌ組成層４０５Ａより遠い領域に、ドーピング濃度が高い、高ドーピング領域４０５ＡＢを配置した。
本実施例では低ドーピング領域４０５ＡＡのドーピング濃度は１Ｅ＋１７／ｃｍ３で、厚さは０．５μｍで形成した。また、４０５ＡＢのドーピング濃度は８Ｅ＋１７／ｃｍ３で、厚さは１．４μｍで形成した。
【０１１１】
第二半導体層４０５中には、可視光反射層４３０を設けた。
なお、可視光反射層４３０、活性層４０４は、実施例１と同じ構成のものを用いた。
【０１１２】
次に、図６に示すように、エピタキシャル基板６１１の電流拡散層４０６表面に誘電体膜７０１を形成した。誘電体膜７０１はＳｉＯ２で、厚さは発光波長の半数程度の４３０ｎｍとした。
【０１１３】
誘電体膜７０１の一部にフォトリソグラフィーでパターンを形成後、弗酸等によるエッチング処理にて開口部分７０２を設け、開口部７０２に第三電極７０３を設けた。
第三電極７０３はＡｕＢｅ層を２００ｎｍ、Ｎｉ層を２０ｎｍ、Ａｕ層を２１０ｎｍ順次積層した構造を採用した。
【０１１４】
誘電体膜７０１及び第三電極７０３の上部に第一金属膜７１０を設けた。
第一金属膜７１０は反射機能を保持させるため、Ａｕ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造から成るものとした。厚さはそれぞれ６００ｎｍ、１００ｎｍ、６００ｎｍとした。
【０１１５】
図７に示すように、永久基板７２０を準備し、永久基板７２０上に第二金属膜７２１を設けた。永久基板７２０は、入手が容易で、安価な点からＳｉ基板を用いた。
第二金属膜７２１はＡｕ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｔｉから成るものとした。厚さはそれぞれ６００ｎｍ、１０ｎｍ、６００ｎｍ、１０ｎｍとした。
【０１１６】
図８に示すように、第一金属膜７１０と第二金属膜７２１を対向させて接合し、エピタキシャル基板６１１と永久基板７２０が接合した接合基板７３０を作製した。
接合基板７３０から出発基板４０１をアンモニア過水等のエッチング液により除去し、発光素子基板７４０を作製した（図９参照）。
【０１１７】
エッチストップ層３００をウェットエッチングで除去し、図９に示すように第二半導体層４０５上に第一電極４４０を形成した。第一電極４４０は、ＡｕＧｅ層を２００ｎｍ、Ｔｉ層を１００ｎｍ、Ａｕ層を１７００ｎｍ積層して形成した。
【０１１８】
永久基板７２０の、第一電極４４０と反対の面側に、第二電極４４１を形成した。
第二電極４４１はＳｉの永久基板７２０にオーミックコンタクトを形成するため、Ｔｉ／Ａｕから成るものとした。厚さはそれぞれ１００ｎｍ、２００ｎｍとした。
【０１１９】
第一電極４４０、第二電極４４１形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割した。光取り出し面側である第一電極４４０側を、ダイスからの光取り出し効率を向上させるために、粗面化した。
第一電極４４０側表面には、ダイスの耐候性向上のため、ＳｉＯ２から成る誘電体保護膜を５００ｎｍの厚さで被覆した。
【０１２０】
上記のようにして作製したダイスで、実施例１と同様にして測定用の素子を作製して測定を行った。そして、後述する比較例３の測定結果と共に図２１に示した。
【０１２１】
図２１に示すように、７８０ｎｍより短波長の領域では、比較例３と比べて、ほとんどの波長がＥＬスペクトルとして検知されていないことが分かる。
また、目視ではほとんど発光を認識できなかった。
【０１２２】
（実施例４）
図１２に示すように、電流拡散層４０６上に、ＧａＰから成るコンタクト層８０７を設けて、パターンを形成して、透明導電膜８５１と電流拡散層４０６の間にコンタクト層８０７を残留させた以外は実施例３と同様にして図１２に示すような赤外発光素子を製造し、ダイスを作製した。
なお、透明導電膜８５１はＩＴＯを採用した。
【０１２３】
上記のようにして作製したダイスで、実施例１と同様にして測定用の素子を作製して測定を行った。そして、後述する比較例４の測定結果と共に図２２に示した。
【０１２４】
図２２に示すように、７８０ｎｍより短波長の領域では、比較例４と比べて、ほとんどの波長がＥＬスペクトルとして検知されていないことが分かる。
また、目視ではほとんど発光を認識できなかった。
【０１２５】
（実施例５）
結晶軸が［００１］方向より［１１０］方向に１５°傾斜した厚さ２８０μｍのＮ型ＧａＡｓの出発基板上にＭＯＶＰＥ法でＮ型ＧａＡｓバッファ層（不図示）を０．５μｍ、出発基板と格子定数が略同一のＡｌＩｎＰから成るエッチストップ層３００、ＡｌＧａＩｎＰから成るＮ型クラッド層の第二半導体層４０５を２μｍ、ＡｌＧａＡｓから成る活性層４０４を１μｍ、ＡｌＧａＡｓから成るＰ型クラッド層の第一半導体層４０３を２μｍ、ＧａＰから成る緩衝層９０６を０．１μｍ、ＧａＰから成る支持基板兼窓層９０７をエピタキシャル成長により１００μｍ順次形成したエピタキシャル基板９１１を作製した（図１３参照）。
【０１２６】
第一半導体層４０３中、第二半導体層４０５中の両方に可視光反射層４３０を設けた。
【０１２７】
第一半導体層４０３内、第二半導体層４０５内の構成は、実施例３と同様に、図１９、図２０に示すような構成とした。
また、活性層４０４も、実施例３と同様に、井戸層をＧａＡｓ、障壁層をＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（ｚ＝０．３）とした多重量子井戸（ＭＱＷ）とし、障壁層厚を７ｎｍ、井戸層を７ｎｍ、９周期とした。
【０１２８】
出発基板をアンモニア過水で除去後、第一電極９５０を形成した。
第一電極９５０は導電型がＮ型の半導体層にオーミックコンタクトを形成するため、ＡｕＧｅ等を含む金属で構成した。本実施例ではＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層構造とし、それぞれの厚さを２００ｎｍ、２０ｎｍ、１７８０ｎｍとした。
【０１２９】
第一電極９５０の有る面の一部をウェットエッチング切り欠き、支持基板兼窓層９０７が露出した開口領域９５１を形成し、開口領域９５１の一部に第二電極９５２を形成した。
【０１３０】
第二電極９５２は導電型がＰ型の半導体層にオーミックコンタクトを形成するため、ＡｕＢｅ等を含む金属で構成した。本実施例ではＡｕＢｅ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造とし、それぞれの厚さを２００ｎｍ、１００ｎｍ、１７００ｎｍとした。
【０１３１】
第一電極９５０、第二電極９５２形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割した。光取り出し面側はダイスからの光取り出し効率を向上させるため粗面化した。
第一電極９５０及び第二電極９５２が設けられている面側にはダイスの耐候性向上のためＳｉＯ２から成る誘電体保護膜を形成した。誘電体保護膜は５００ｎｍ程度の厚さで被覆した。
【０１３２】
上記のようにして作製したダイスで、実施例１と同様にして測定用の素子を作製して測定を行った。そして、後述する比較例５の測定結果と共に図２３に示した。
【０１３３】
図２３に示すように、７８０ｎｍより短波長の領域では、比較例５と比べて、ほとんどの波長がＥＬスペクトルとして検知されていないことが分かる。また、目視ではほとんど発光を認識できなかった。
【０１３４】
（実施例６）
結晶軸が［００１］方向より［１１０］方向に１５°傾斜した厚さ２８０μｍのＮ型ＧａＡｓ基板上にＭＯＶＰＥ法でＮ型ＧａＡｓバッファ層（不図示）を０．５μｍ、出発基板と格子定数が略同一のＡｌＩｎＰから成るエッチストップ層６００、ＡｌＧａＩｎＰから成るＮ型クラッド層の第二半導体層４０５を２μｍ、ＡｌＧａＡｓから成る活性層４０４を１μｍ、ＡｌＧａＡｓから成るＰ型クラッド層の第一半導体層４０３を２μｍ、ＡｌＧａＩｎＰから成る電流拡散層４０６を２μｍ順次形成したエピタキシャル基板１０１１を作製した。
【０１３５】
実施例５と同様にして、第一半導体層４０３中、第二半導体層４０５中の両方に可視光反射層４３０を設けた。
【０１３６】
電流拡散層４０６表面に発光波長に対して透明な熱硬化性のＢＣＢ接着剤を塗布し、接着剤層１０４０を形成した。
発光波長に対して透明な永久基板１０２０を準備し、発光波長に対して透明な熱硬化性のＢＣＢ接着剤を塗布し、接着剤層１０４１を形成した。
永久基板１０２０にはサファイアを用いた。
【０１３７】
接着剤層１０４０を設けたエピタキシャル基板１０１１と、接着剤層１０４１を設けた永久基板１０２０を、接着剤層１０４０及び接着剤層１０４１を対向させて接合し、接合基板を作製した（図１４参照）。
【０１３８】
出発基板をアンモニア過水でエッチングして接合基板より除去し、発光素子基板１０６０を作製した。発光素子基板１０６０の、出発基板を除去した面に第一電極１０５０を形成した。
【０１３９】
第一電極１０５０はＮ型の半導体層にオーミックコンタクトを形成するため、ＡｕＧｅ等を含む金属で構成した。本実施例ではＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層構造とし、それぞれの厚さを２００ｎｍ、２０ｎｍ、１７８０ｎｍとした。
【０１４０】
第一電極１０５０の有る面の一部をウェットエッチングで切り欠き、電流拡散層４０６が露出した開口領域１０５１を形成し、開口領域１０５１の一部に第二電極１０５２を形成した。
【０１４１】
第二電極１０５２は、Ｐ型の半導体層にオーミックコンタクトを形成するため、ＡｕＢｅ等を含む金属で構成した。本実施例ではＡｕＢｅ／Ｔｉ／Ａｕの積層構造とし、それぞれの厚さを２００ｎｍ、１００ｎｍ、１７００ｎｍとした。
【０１４２】
第一電極１０５０、第二電極１０５２形成後、スクライブもしくはブレードダイシングで個々のダイスに分割した。
光取り出し面側はダイスからの光取り出し効率を向上させるため粗面化した。第一電極１０５０及び第二電極１０５２が設けられている面側にはダイスの耐候性向上のためＳｉＯ２から成る誘電体保護膜を５００ｎｍの厚さで被覆した。
【０１４３】
上記のようにして作製したダイスで、実施例１と同様にして測定用の素子を作製して測定を行った。そして、後述する比較例６の測定結果と共に図２４に示した。
【０１４４】
図２４に示すように、７８０ｎｍより短波長の領域では、比較例６と比べて、ほとんどの波長がＥＬスペクトルとして検知されていないことが分かる。また、目視ではほとんど発光を認識できなかった。
【０１４５】
このように、実施例１〜６では可視スペクトル反射することができる可視光反射層を、光が放射される方向の層に挿入することで、赤外発光素子から放射された光の内、可視光領域の部分の波長の大半をカットすることできた。
【０１４６】
（比較例１）
可視光反射層４３０を積層しないことを除いて実施例１と同じ構造の発光素子を製造した（図２参照）。
その後、実施例１と同様にして発光スペクトルの測定を行った。上記したように、測定の結果を実施例１と共に図１７に示した。
【０１４７】
図１７に示したように、比較例１では、７８０ｎｍより短波長の可視光領域の波長が、実施例１に比べて強く測定された。その結果、比較例１では、赤色の発光が観察された。
【０１４８】
（比較例２）
可視光反射層４３０を積層しないことを除いて実施例２と同じ構造の発光素子を製造した（図４参照）。
その後、実施例２と同様にして発光スペクトルの測定を行った。上記したように、測定の結果を実施例２と共に図１８に示した。
【０１４９】
図１８に示したように、比較例２では、７８０ｎｍより短波長の可視光領域の波長が、実施例２に比べて強く測定された。その結果、比較例２では、赤色の発光が観察された。
【０１５０】
（比較例３）
可視光反射層４３０を積層しないことを除いて実施例３と同じ構造の発光素子を製造した（図９参照）。
その後、実施例３と同様にして発光スペクトルの測定を行った。上記したように、測定の結果を実施例３と共に図２１に示した。
【０１５１】
図２１に示したように、比較例３では、７８０ｎｍより短波長の可視光領域の波長が、実施例１に比べて強く測定された。その結果、比較例３では、赤色の発光が観察された。
【０１５２】
（比較例４）
可視光反射層４３０を積層しないことを除いて実施例４と同じ構造の発光素子を製造した（図１２参照）。
その後、実施例４と同様にして発光スペクトルの測定を行った。上記したように、測定の結果を実施例４と共に図２２に示した。
【０１５３】
図２２に示したように、比較例４では、７８０ｎｍより短波長の可視光領域の波長が、実施例４に比べて強く測定された。その結果、比較例４では、赤色の発光が観察された。
【０１５４】
（比較例５）
図１３の二つの可視光反射層４３０を積層しないことを除いて実施例５と同じ構造の発光素子を製造した。
その後、実施例５と同様にして発光スペクトルの測定を行った。上記したように、測定の結果を実施例５と共に図２３に示した。
【０１５５】
図２３に示したように、比較例５では、７８０ｎｍより短波長の可視光領域の波長が、実施例５に比べて強く測定された。その結果、比較例５では、赤色の発光が観察された。
【０１５６】
（比較例６）
図１４の二つの可視光反射層４３０を積層しないことを除いて実施例６と同じ構造の発光素子を製造した。
その後、実施例６と同様にして発光スペクトルの測定を行った。上記したように、測定の結果を実施例６と共に図２４に示した。
【０１５７】
図２４に示したように、比較例６では、７８０ｎｍより短波長の可視光領域の波長が、実施例６に比べて強く測定された。その結果、比較例６では、赤色の発光が観察された。
【０１５８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１５９】
２００…赤外光反射層、  ４０１…出発基板、  ４０３…第一半導体層、
４０４…活性層、  ４０５…第二半導体層、  ４０６…電流拡散層、
４１０…発光部、
４１１、５１１、６１１、９１１、１０１１…エピタキシャル基板、
４３０…可視光反射層、  ４４０、９５０、１０５０…第一電極、
３００、６００…エッチストップ層、  ４４１、９５２、１０５２…第二電極、
７０１…誘電体膜、  ７０２…開口部分、  ７０３…第三電極、
７１０…第一金属膜、  ７２０、１０２０…永久基板、  ７２１…第二金属膜、
７４０、８９０、１０６０…発光素子基板、  ８０７…コンタクト層、
８５１…透明導電膜、  ８８０…発光素子基板、  ９０６…緩衝層、
９０７…支持基板兼窓層、  ９５１、１０５１…開口領域、
１０４０、１０４１…接着剤層。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月22日(2015.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第一導電型の第一半導体層、活性層、第二導電型の第二半導体層が順次形成された発光部を有し、該発光部に電流注入するための第一電極及び第二電極を有する赤外発光素子において、
前記第二半導体層中、もしくは前記第二半導体層に隣接して、可視光を反射する機能を有する可視光反射層が設けられたものであることを特徴とする赤外発光素子。
【請求項２】
前記可視光反射層がさらに、
前記第一半導体層中、もしくは前記第一半導体層に隣接して設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載の赤外発光素子。
【請求項３】
さらに、赤外光を反射する機能を有する赤外光反射層が、
前記第一半導体層中、もしくは前記第一半導体層に隣接して設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載の赤外発光素子。
【請求項４】
前記赤外光反射層が分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層から成るものであることを特徴とする請求項３に記載の赤外発光素子。
【請求項５】
前記赤外光反射層は、
ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）とＡｌｚ’Ｇａ１−ｚ’Ａｓ（０≦ｚ’＜１）の交互積層構造から構成されるものであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の赤外発光素子。
【請求項６】
前記可視光反射層が分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層から成るものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項７】
前記可視光反射層は、
（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）と（Ａｌｘ’Ｇａ１―ｘ’）ｙ’Ｉｎ１―ｙ’Ｐ（０≦ｘ’≦１、０．４≦ｙ’≦０．６）から成る交互積層構造、
もしくは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）とＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）から成る交互積層構造のいずれかから構成されるものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項８】
前記発光部と反対側の前記基板上に前記第二電極が形成され、
前記基板と前記発光部の間に、金属層と、導電性材料が充填された開口部が設けられた誘電体膜とが順次形成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項９】
前記発光部と反対側の前記基板上に前記第二電極が形成され、
前記基板と前記発光部の間に、金属層、透明導電膜が順次形成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項１０】
前記発光部が形成された側の前記基板上の一部の領域に前記第二電極が形成され、
該第二電極が形成された領域以外の部分の前記基板上に、前記発光部、前記第一電極が順次形成され、
前記発光部で発光した光に対して、前記基板が透明なものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【請求項１１】
前記第一半導体層は、
ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）から成り、
前記第二半導体層は、
ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、（ＡｌｘＧａ１―ｘ）ｙＩｎ１―ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．４≦ｙ≦０．６）から成り、
前記活性層は、
ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、ＩｎｔＧａ１―ｔＡｓ（０≦ｔ≦０．３）から成る層、
及び、ＡｌｚＧａ１―ｚＡｓ（０≦ｚ≦０．６）あるいは、ＩｎｔＧａ１―ｔＡｓ（０≦ｔ≦０．３）を井戸層とする多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の層のいずれかから成るものであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の赤外発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
（実施例５）
結晶軸が［００１］方向より［１１０］方向に１５°傾斜した厚さ２８０μｍのＮ型ＧａＡｓの出発基板上にＭＯＶＰＥ法でＮ型ＧａＡｓバッファ層（不図示）を０．５μｍ、出発基板と格子定数が略同一のＡｌＩｎＰから成るエッチストップ層６００、ＡｌＧａＩｎＰから成るＮ型クラッド層の第二半導体層４０５を２μｍ、ＡｌＧａＡｓから成る活性層４０４を１μｍ、ＡｌＧａＡｓから成るＰ型クラッド層の第一半導体層４０３を２μｍ、ＧａＰから成る緩衝層９０６を０．１μｍ、ＧａＰから成る支持基板兼窓層９０７をエピタキシャル成長により１００μｍ順次形成したエピタキシャル基板９１１を作製した（図１３参照）。