(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ形ＧａＡｓ単結晶基板上に、それぞれ（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）で表されるｐ形下部クラッド層、発光層、及びｎ形上部クラッド層（各層間で混晶比Ｘ、Ｙが異なる場合を含む）と、金属酸化物からなる窓層を有する発光ダイオードにおいて、ｎ形上部クラッド層が、電子濃度を相違する３層（３層間で混晶比Ｘ、Ｙが異なる場合を含み、発光層に近い側の層から順に、第１のｎ形層（電子濃度をｎ１、層厚をｄ１とする）、第２のｎ形層（電子濃度をｎ２、層厚をｄ２とする）、第３のｎ型層（電子濃度をｎ３、層厚をｄ３とする）と呼ぶ）を含み、この３層の電子濃度に、ｎ３＞ｎ１＞ｎ２、なる関係があり、３層の層厚にｄ１＞ｄ３≧ｄ２、なる関係があることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
ｐ形下部クラッド層、発光層、ｎ形上部クラッド層のＩｎの混晶比（１−Ｙ）が、それぞれ０．５であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
窓層が、第３のｎ形層と接していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
第２のｎ形層の電子濃度が、１×１０１６ｃｍ−３≦ｎ２≦５×１０17ｃｍ-3であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
第２のｎ形層の層厚が、２０ｎｍ≦ｄ２≦２００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
第１および第２のｎ形層のドーパントがＳｉであり、第３のｎ形層のドーパントがＳｅまたはＴｅであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
窓層が、ｎ形の伝導性を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
窓層を、酸化インジウム・錫、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、及び酸化マグネシウムから選ばれた少なくとも１種から構成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
窓層を構成する酸化亜鉛が、アルミニウム、ガリウム、またはインジウムのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
ｐ形ＧａＡｓ単結晶基板の正孔濃度が、５×１０１８〜５×１０１９ｃｍ−３の範囲であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子濃度を相違する３層を含む上部クラッド層と金属酸化物窓層を有する、高輝度のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
緑色、黄色から赤橙色帯域の発光素子として、ｐｎ接合型のダブルヘテロ（ＤＨ）接合構造から成るリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）発光ダイオード（ＬＥＤ）が知られている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６１（１５）（１９９２）、１７７５〜１７７７頁参照）。特に、インジウム組成比を約０．５とする（ＡｌαＧａ1-α）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦α≦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（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５７（２７）（１９９０）、２９３７〜２９３９頁参照）、ＤＨ接合構造の発光部を構成するクラッド（ｃｌａｄ）層や発光層（活性層）を構成するために利用されている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５８（１０）（１９９１）、１０１０〜１０１２頁参照）。
【０００３】
発光を取り出す側のクラッド層をｎ形層としたＬＥＤを、ｎ−サイドアップ型、またそれをｐ形層としたのをｐ−サイドアップ型と仮称する。何れの積層構成においても、発光層を挟持するクラッド層は、発光層の広範囲に亘り、素子動作電流を流す目的から、ｎ形或いはｐ形不純物を高濃度にドーピングした（ＡｌαＧａ1-α）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦α≦１）から構成されるのが通例である（特開平２−１６８６９０号公報明細書参照）。また、クラッド層内部の電子濃度或いは正孔濃度は、略一定とするのが一般的である（特開平２−２６０６８２号公報明細書参照）。
【０００４】
従来のＡｌＧａＩｎＰ高輝度ＬＥＤにあって、上部クラッド層の上方には、発光部からの発光を効率的に外部へ取りだすための窓層（ウィンドウ層）が配置されている（ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．３００２（１９９７）、１１０〜１１８頁参照）。窓層は発光に対して透明な、禁止帯幅の大きな半導体材料から構成する必要があり、従来では、砒化アルミニウム・ガリウム結晶（ＡｌCＧａ1-CＡｓ：０≦Ｃ≦１）から構成する例や（上記のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５８（１９９１）参照）、リン化ガリウム（ＧａＰ）から構成する例などが開示されている（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｍａｔｅｒ．，２０（１９９１）、１１２５〜１１３０頁参照）。
【０００５】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料に加え、例えば、アメリカ合衆国特許第５，４８１，１２２号では、酸化インジウム・錫（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）からなる金属酸化物の窓層が配置されている。また、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛や酸化マグネシウム被膜からなる透明酸化物層を設ける手段が開示されている（特開平１１−１７２２０号公報明細書参照）。金属酸化物には３エレクトロンボルト（ｅＶ）を越える高い室温禁止帯幅を有するものもあり、窓層の従来の構成材料であるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に比べ、発光の外部への取り出しに優れている。
【０００６】
ＩＴＯなどのｎ形の伝導を呈する金属酸化物からなる透明窓層を、ｎ形（ＡｌαＧａ1-α）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦α≦１）からなる上部クラッド層上に接合させて設ける際の問題点は、低いオーミック（Ｏｈｍｉｃ）接触抵抗の金属酸化物層が安定して形成できないことにある。このため従来では、ｎ形クラッド層上に約１×１０19ｃｍ-3を越える高いｎ形キャリア濃度（＝電子濃度）のコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）層を配置するのが通例となっている（上記の特開平１１−１７２２０号参照）。コンタクト層は、リン化ガリウム・砒素（ＧａＡｓＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化ガリウム・インジウム（ＧａＩｎＰ）または砒化ガリウム（ＧａＡｓ）から構成されているが（上記の特開平１１−１７２２０号参照）、積層構造体の構成が複雑となり問題である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みなされたもので、金属酸化物からなる窓層を備えたｎ−サイドアップ型のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードにおいて、簡易な積層構成で高輝度ＬＥＤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達した。即ち本発明は、［１］ｐ形ＧａＡｓ単結晶基板上に、それぞれ（ＡｌX Ｇａ1-X ）Y Ｉｎ1-Y Ｐ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）で表されるｐ形下部クラッド層、発光層、及びｎ形上部クラッド層（各層間で混晶比Ｘ、Ｙが異なる場合を含む）と、金属酸化物からなる窓層を有する発光ダイオードにおいて、ｎ形上部クラッド層が、電子濃度を相違する３層（３層間で混晶比Ｘ、Ｙが異なる場合を含み、発光層に近い側の層から順に、第１のｎ形層（電子濃度をｎ１、層厚をｄ１とする）、第２のｎ形層（電子濃度をｎ２、層厚をｄ２とする）、第３のｎ型層（電子濃度をｎ３、層厚をｄ３とする）と呼ぶ）を含み、この３層の電子濃度に、ｎ３＞ｎ１＞ｎ２、なる関係があることを特徴とする発光ダイオード、［２］ｐ形下部クラッド層、発光層、ｎ形上部クラッド層のＩｎの混晶比（１−Ｙ）が、それぞれ０．５であることを特徴とする［１］に記載の発光ダイオード、［３］窓層が、第３のｎ形層と接していることを特徴とする［１］または［２］に記載の発光ダイオード、［４］第１〜第３のｎ形層の層厚に、ｄ１＞ｄ３≧ｄ２、なる関係があることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光ダイオード、［５］第２のｎ形層の電子濃度が、１×１０16 ｃｍ-3 ≦ｎ２≦５×１０17 ｃｍ-3 であることを特徴とする［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光ダイオード、［６］第２のｎ形層の層厚が、２０ｎｍ≦ｄ２≦２００ｎｍであることを特徴とする［１］〜［５］のいずれか１項に記載の発光ダイオード、［７］第１および第２のｎ形層のドーパントがＳｉであり、第３のｎ形層のドーパントがＳｅまたはＴｅであることを特徴とする［１］〜［６］のいずれか１項に記載の発光ダイオード、［８］窓層が、ｎ形の伝導性を有することを特徴とする［１］〜［７］のいずれか１項に記載の発光ダイオード、［９］窓層を、酸化インジウム・錫、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、及び酸化マグネシウムから選ばれた少なくとも１種から構成することを特徴とする［１］〜［８］のいずれか１項に記載の発光ダイオード。［１０］窓層を構成する酸化亜鉛が、アルミニウム、ガリウム、またはインジウムのいずれか１つを含むことを特徴とする［９］に記載の発光ダイオード。［１１］ｐ形ＧａＡｓ単結晶基板の正孔濃度が、５×１０18 〜５×１０19 ｃｍ-3 の範囲であることを特徴とする［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の発光ダイオードとした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１により説明する。本発明の（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎYＰ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）発光ダイオードでは、特にインジウム組成比を約０．５とする場合にＧａＡｓ単結晶基板と良好な格子整合性が得られる。
【００１０】
基板には、ｐ型のＧａＡｓ単結晶基板を用いるが、素子化のためには導電性の基板であれば都合が良く、正孔濃度としては、５×１０18 〜５×１０19 ｃｍ-3 の範囲であることが好ましい。
【００１１】
本発明では、ｎ形の伝導を呈する金属酸化物半導体からなる窓層１０６と、発光層１０４の間に設置する、ｎ形の（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）からなる上部クラッド層１０５を、電子濃度を相違する３層１０５ａ〜１０５ｃから構成する。ｎ形或いはｐ形の発光層１０４側の、第１のｎ形層１０５ａの電子濃度は、１×１０17ｃｍ-3以上で５×１０18ｃｍ-3以下であるのが望ましい。ｎ形層１０５ａをｎ形不純物を多量にドーピングした高キャリア濃度層とすると、多量に存在するｎ形不純物が発光層１０４内へと拡散し、発光層１０４とｎ形層１０５ａとの間の組成の急峻性を悪化させ、発光の単色性が損なわれ好ましくない。ｎ形層１０５ａの電子濃度は、Ｓｉ、Ｓｎ等の第ＩＶ族またはＳｅやＴｅなどの第ＶＩ族不純物のドーピングにより達成できる。発光層１０４内部へのｎ形不純物の拡散を抑制する目的からすれば、第ＶＩ族不純物に比較すれば拡散定数を小とするＳｉがより好適なドーパントである。
【００１２】
第２のｎ形（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）層１０５ｂの電子濃度は、第１の電子濃度未満とする。また、第１のｎ形層の電子濃度は、後述の、第３のｎ形層１０５ｃの電子濃度未満とする。第２のｎ形層１０５ｂの電子濃度を、第１及び第３のｎ形層１０５ａ、１０５ｃのそれらよりも小さくすれば、電極１０７より窓層１０６を介して第３のｎ形層１０５ｃから流入して来る素子駆動電流に対する抵抗体となる。即ち、駆動電流を発光層１０４の広範囲に亘り拡散できる。
【００１３】
第２のｎ形層１０５ｂの、電子濃度の最適な範囲は、１×１０16ｃｍ-3以上で５×１０17ｃｍ-3以下である。１×１０16ｃｍ-3未満の低電子濃度とすると、順方向電圧が高くなりすぎ、また５×１０17ｃｍ-3を越えると抵抗が低下し、駆動電流が広範囲に拡散できなくなる。最適な範囲の電子濃度は、第２のｎ形層１０５ｂをなす（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）層を例にすれば、有機金属熱分解（ＭＯ−ＣＶＤ）法により、ｎ形不純物を故意に添加しないアンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）状態で得られる場合がある。しかし、第ＩＶ族または第ＶＩ族元素をｎ形ドーパントとし、そのドーピング量を調整すればより安定的に電子濃度を制御できる。ｎ形ドーパントとしては、発光層１０４へ侵入するドーパントの量を低減する都合上、第１のｎ形層１０５ｂの場合と同様に拡散が発生しにくいＳｉが適する。
【００１４】
また、第２のｎ形層１０５ｂの層厚は、第３のｎ形層の層厚以下であり、また、第３のｎ形層は、第１のｎ形層の層厚未満とするのが好適である。第２のｎ形層の層厚が第１のｎ形層の層厚以上であると、順方向電圧が増大して不都合である。また、第３のｎ形層の層厚が第２のｎ形層の層厚より少ないと、駆動電流を充分に拡散できず、発光面積が縮小され不都合である。第２のｎ形層の層厚は、２０ｎｍ以上で２００ｎｍ以下であるのが最適である。第２のｎ形層の層厚は、同層の成膜時間を調整すれば容易に制御できる。
【００１５】
第３のｎ形層１０５ｃの電子濃度は、第１及び第２の電子濃度を越えるものとし、窓層１０６を構成する金属酸化物窓層との良好なオーミック接触性を確保し、駆動電流を同層１０５ｃ内部に平面的に拡散させるために高電子濃度とする。第３のｎ形層１０５ｃの電子濃度は、少なくとも約１×１０18ｃｍ-3以上で、望ましくは５×１０18ｃｍ-3以上とする。５×１０19ｃｍ-3を越える高キャリア濃度とすると表面の平坦性が乱され、このため良好なオーミック接触性を有する金属酸化物窓層が安定して得られ難くなる。この様な高キャリア濃度のｎ形（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）層を形成する際のｎ形不純物としては、Ｓｉよりも第ＶＩ族に属するＳｅやＴｅが好ましい。
【００１６】
図２に第１及び第３のｎ形層１０５ａ〜１０５ｃから構成されるｎ形上部クラッド層１０５の電子濃度の分布様式を例示する。この場合、上部クラッド層１０５では、電子濃度は各ｎ形層１０５ａ〜１０５ｃの電子濃度に相応して段階的に変化している。図３は上部クラッド層１０５の電子濃度の、別の分布状況を示す例であって、図２に比べ各層の電子濃度を比較的緩やかに変化させた例である。この様に連続的に電子濃度を変化させるには、ｎ形（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）層の成膜時にｎ形ドーパントの添加量を経時的に変化させたり、或いは成膜温度を上下させれば得られる。電子濃度はショットキー（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）接合型電極を使用する一般的な容量−電圧（Ｃ−Ｖ）法により測定できる。
【００１７】
第３のｎ形層１０５ｃは、ｎ形金属酸化物窓層についてのオーミックコンタクト層として機能すれば良い層である。このため、第３のｎ形層の層厚は、それほど厚膜とする必要はなく、５ｎｍ以上であれば充分である。約２〜３ｎｍ以下の薄層では第２のｎ形層の表面全面を均等に被覆する連続膜とは成りがたい。従って、窓層との良好なオーミック接触特性がもたらされず、また、駆動電流を第３のｎ形層１０５ｃ内部に水平方向に充分に拡散できず不都合となる。約５００ｎｍを越える厚膜とすると、層内に含まれる拡散し易いドーパントの総量が増加することとなり、多量のドーパントが発光層内へと侵入する機会を増し、発光の単色性を損なわせる要因となる。
【００１８】
上記の第１のｎ形層１０５ａは、第３のｎ形層１０５ｃ側から発光層内部へ侵入するｎ形不純物の量を抑制するための層でもあるため、少なくとも第３のｎ形層１０５ｃを越える層厚とするのが望ましい。ＭＯ−ＶＰＥ法によりｎ形（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）層を成膜する際の一般的な温度が約７００℃前後であるのを考慮すると、第１のｎ形層１０５ａの層厚は、約０．５μｍを越える厚さとするのが好適である。また、発光層１０４へ拡散するｎ形不純物の量は、第１のｎ形層１０５ａの層厚を大とする程減少できる。
【００１９】
本発明では、第３のｎ形層１０５ｃ上に、ｎ形金属酸化物窓層１０６を設ける。両層は、素子構造を簡略化するためには接していることが好ましい。金属酸化物としては、例えばＩＴＯ、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化マグネシウムなどが使用できるが、特にｎ形の酸化亜鉛（化学式：ＺｎＯ）を用いることが好ましい。単一物質である酸化亜鉛は、酸化インジウムと酸化錫とを混合させて構成される混合物であるＩＴＯとは異なり、構成物質の混合比の変動による抵抗値の変化が少なく、抵抗値の再現性が良好である利点がある。また、酸化亜鉛は、室温での禁止帯幅が約３．３５ｅＶと高く（寺本  巌著、「半導体デバイス概論」（培風館、１９９５年３月３０日初版発行）、２８頁表２．３参照）、（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦Ｘ≦１）ＬＥＤから出射される例えば波長を６００ｎｍから６３０ｎｍとする黄橙色の発光に対して約９０％の高い透過率を有する。
【００２０】
酸化亜鉛結晶は、アンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）状態でｎ形の伝導を呈するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるが、特に、第ＩＩＩ族元素をドーピングすれば、より低比抵抗のｎ形酸化亜鉛窓層が確実に形成できる。アルミニウム（元素記号：Ａｌ）、ガリウム（元素記号：Ｇａ）やインジウム（元素記号：Ｉｎ）等の第ＩＩＩ族元素がドーピングされたｎ形酸化亜鉛膜は、比抵抗が約２〜３×１０4Ω・ｃｍであり、窓層の構成材料として好適に用いることができる。電子濃度は概ね１×１０20ｃｍ-3前後であるのが好ましく、例えば、ＡｌとＧａの双方が添加されたｎ形酸化亜鉛膜も低比抵抗であり、窓層を構成するに好適な材料である。酸化亜鉛結晶層の比抵抗は通常のホール（Ｈａｌｌ）効果測定法等により測定できる。
【００２１】
第３のｎ形層１０５ｃの表面上には、公知の高周波スパッタ法や真空蒸着法等の物理的堆積法や化学的堆積（ＣＶＤ）法などによりｎ形酸化亜鉛からなる窓層１０６が形成できる。例えば、Ａｌ不純物を約２〜５重量％含む酸化亜鉛からなる成型材をタ−ゲットとするスパッタリング法により形成できる。また、この様なターゲット材料の表面にレーザ光を照射するレーザアブレーション法でも形成できる。酸化亜鉛窓層の層厚は約５ｎｍ以上であるのが望ましい。約５μｍを越える厚膜とすると、酸化亜鉛層の表面の平坦性が悪化するため、面内での発光強度は不均一となる。
【００２２】
【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は本実施例に係わるＬＥＤ２０の平面模式図である。また、図５は、図４に示すＬＥＤ２０の破線Ａ−Ａ’に沿った断面構造を示す模式図である。
【００２３】
［１１０］方向に４゜傾斜した亜鉛（Ｚｎ）ドープｐ形（００１）−ＧａＡｓ単結晶基板３０１（正孔濃度：８×１０18ｃｍ-3 ）上に、Ｚｎドープｐ形ＧａＡｓ緩衝層３０２、Ｚｎドープｐ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから成る下部クラッド層３０３、アンドープの（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ混晶から成る発光層３０４を順次積層した。緩衝層３０２、ｐ形下部クラッド層３０３及び発光層３０４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し、ホスフィン（ＰＨ3）をＶ族構成元素源とする減圧ＭＯ−ＶＰＥ法により７２０℃で成膜した。Ｚｎのドーピング源には、ジエチル亜鉛（（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ）を使用した。ｐ形下部クラッド層３０３の正孔濃度は約１×１０18ｃｍ-3に、また、層厚は約５００ｎｍとした。発光層の３０４の層厚は約１５０ｎｍとし、正孔濃度は約５×１０16ｃｍ-3とした。
【００２４】
発光層３０４上には、ｎ形の上部クラッド層３０５を積層させた。上部クラッド層３０５は、電子濃度を相違する第１〜第３のｎ形層３０５ａ〜３０５ｃを重層させて構成した。第１のｎ形層３０５ａは、Ｓｉをドーピングした層厚を約１μｍとし、また、電子濃度を７×１０17ｃｍ-3とするｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から構成した。第２のｎ形層３０５ｂは、Ｓｉドープの層厚を１００ｎｍとし、電子濃度を９×１０16ｃｍ-3とするｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から構成した。第３のｎ形層１０５ｃは、Ｓｅをドーピングした層厚を１００ｎｍとし、電子濃度を２×１０19ｃｍ-3とするｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から構成した。
【００２５】
上部クラッド層３０５の表面上には、一般的な高周波スパッタリング法によりＡｌドープのＺｎＯから成る窓層３０６を被着させた。導電性透明窓層３０６は室温での比抵抗を約３×１０-4Ω・ｃｍとするｎ形の酸化亜鉛層から構成した。層厚は約２００ｎｍとした。一般的なＸ線回折分析法により、窓層３０６を成す酸化亜鉛の配向性は、＜０００１＞方向（Ｃ軸）であること、並びに多結晶であるのが示された。
【００２６】
酸化亜鉛窓層３０６上には、直径を約１１０μｍとするＡｌ円形電極３０７を一般的なフォトリソグラフィー技術を利用して設けた。ＧａＡｓ基板３０１の裏面の全面には金・亜鉛合金（Ａｕ９８重量％−Ｚｎ２重量％合金）を真空蒸着した後、４２０℃で２分間合金化（アロイ）処理を施したｐ形オーミック電極３０８を設けた。然る後、一辺を約３５０μｍとする略正方形の個別のチップに裁断しＬＥＤ３０となした。
【００２７】
アルミニウム電極３０７及びｐ形オーミック電極３０８間に順方向に２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流したところ、酸化亜鉛窓層３０６の略全面からほぼ均等な赤橙色の発光が得られた。分光器により測定された発光波長は約６２０ｎｍであった。また、発光スペクトルの半値幅は約１７ｎｍであり、単色性に優れる発光が得られた。順方向電圧（＠２０ｍＡ）は約２．１ボルト（Ｖ）となった。また、発光強度は約４８ミリカンデラ（ｍｃｄ）に到達した。
【００２８】
（実施例２）
本実施例では、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射層を具備した（ＡｌＧａ）ＩｎＰＬＥＤを構成する場合を例にして、本発明を詳細に説明する。図６は、本実施例に係わるＬＥＤ４０の断面模式図である。
【００２９】
［１１０］方向に１０゜傾斜した、Ｚｎドープｐ形（１００）−ＧａＡｓ基板４０１（正孔濃度：３×１０19ｃｍ-3）上に、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一般的な減圧ＭＯ−ＶＰＥ法により、マグネシウム（Ｍｇ）ドープｐ形ＧａＡｓ緩衝層４０２を積層した。ｐ形ＧａＡｓ緩衝層４０２の層厚は約０．２μｍとし、正孔濃度は約３×１０18ｃｍ-3とした。
【００３０】
次に、緩衝層４０２上にブラッグ反射層４０９を積層した。ブラッグ反射層４０９は、Ａｌ組成比を０．４５とするＭｇドープｎ形Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層４０９ａと、Ａｌ組成比を０．９０とするＭｇドープｎ形Ａｌ0.90Ｇａ0.10Ａｓ層４０９ｂとを５周期、重層して構成した。Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層からなる第１のブラッグ反射層構成層４０９ａの層厚は約４２ｎｍであり、また、Ａｌ0.90Ｇａ0.10Ａｓ層からなる第２のブラッグ反射層構成層４０９ｂの層厚は約４９ｎｍとした。ブラッグ反射層４０９の構成層４０９ａ、４０９ｂの正孔濃度は双方共に約１×１０18ｃｍ-3とした。
【００３１】
ブラッグ反射層４０９上には、Ｍｇをドーピングしたｐ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから成る下部クラッド層４０３を積層した。下部クラッド層４０３の層厚は約０．８μｍとし、正孔濃度は約３×１０18ｃｍ-3とした。ｐ形下部クラッド層４０３上には、アンドープの（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ混晶から成る発光層４０４を積層した。発光層４０４の層厚は約１００ｎｍとし、電子濃度は約８×１０16ｃｍ-3とした。
【００３２】
発光層４０４上には、ｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから成る上部クラッド層４０５を積層した。上部クラッド層４０５は、第１、第２及び第３のｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から構成した。発光層４０４に接合させて配置した第１のｎ形層４０５ａは、電子濃度を約３×１０18ｃｍ-3とし、層厚を約１．７μｍとするＳｉドープｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから構成した。第２のｎ形層４０５ｂは、Ｓｉをドーピングした層厚を約８０ｎｍとし、電子濃度を約２×１０17ｃｍ-3とするｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから構成した。第１及び第２のｎ形層４０５ａ、４０５ｂの電子濃度は、Ｓｉのドーピング源とするジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）の添加流量を経時的に間断なく変化させた。また、第３のｎ形層４０５ｃは、Ｓｅを高濃度にドーピングした電子濃度を約１×１０19ｃｍ-3とし、層厚を約１００ｎｍとするｎ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐから構成した。
【００３３】
第３のｎ形層４０５ｃ上には、Ａｌを重量含有率にして３重量％及びＩｎを１．０重量％含む酸化亜鉛から成る固形成型材料（ペレット）を原料として電子ビーム真空蒸着法により酸化亜鉛窓層４０６を形成した。窓層４０６を構成するｎ形酸化亜鉛の比抵抗はホール効果測定法によれば約４×１０-4Ω・ｃｍであり、電子濃度は約９×１０19ｃｍ-3であると見積もられた。層厚は約１００ｎｍとした。
【００３４】
実施例１に記載と同様にＡｌ電極４０７及びｐ形オーミック電極４０８を形成してＬＥＤ４０を作製した。順方向に２０ｍＡの駆動電流を通流したところ、波長を約６２０ｎｍとする赤橙色の発光が酸化亜鉛窓層４０６の略全面を透過して出射された。また、発光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）は約１８ｎｍであり、単色性に優れる発光がもたらされた。電流を２０ｍＡとした際の順方向電圧は約１．９Ｖであった。発光強度は約９０ｍｃｄに達した。
【００３５】
【発明の効果】
ｎ−サイドアップ型のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードにおいて、ｎ形上部クラッド層を本発明に基づき構成すれば、簡易な積層構造で高輝度の発光ダイオードが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる層構成を備えた上部クラッド層の断面構造を示す模式図である。
【図２】上部クラッド層内部の電子濃度の分布状況の一例を示す模式図である。
【図３】上部クラッド層内部の電子濃度の別の分布状況を示す模式図である。
【図４】  実施例１に記載のＬＥＤの平面模式図である。
【図５】図４に記載のＬＥＤの破線Ａ−Ａ’に沿った断面模式図である。
【図６】実施例２に記載のＬＥＤの平面模式図である。
【符号の説明】
２０    ＡｌＧａＩｎＰ  ＬＥＤ
３０    ＡｌＧａＩｎＰ  ＬＥＤ
４０    ＡｌＧａＩｎＰ  ＬＥＤ
１０３    ｐ形下部クラッド層
１０４    発光層
１０５    上部クラッド層
１０５ａ  第１のｎ形層
１０５ｂ  第２のｎ形層
１０５ｃ  第３のｎ形層
１０６    ｎ形酸化亜鉛窓層
１０７    金属電極
２０５ｃ  第３のｎ形層
２０６    ｎ形酸化亜鉛窓層
２０７    金属電極
３０１    ｐ形ＧａＡｓ単結晶基板
３０２    ｐ形ＧａＡｓ緩衝層
３０３    ｐ形下部クラッド層
３０４    発光層
３０５    上部クラッド層
３０５ａ  第１のｎ形層
３０５ｂ  第２のｎ形層
３０５ｃ  第３のｎ形層
３０６    ｎ形酸化亜鉛窓層
３０７    金属電極
３０８    ｐ形オーミック電極
４０１    ｐ形ＧａＡｓ単結晶基板
４０２    ｐ形ＧａＡｓ緩衝層
４０３    ｐ形下部クラッド層
４０４    発光層
４０５    上部クラッド層
４０５ａ  第１のｎ形層
４０５ｂ  第２のｎ形層
４０５ｃ  第３のｎ形層
４０６    ｎ形酸化亜鉛窓層
４０７    金属電極
４０８    ｐ形オーミック電極
４０９    ブラッグ反射層
４０９ａ  第１のブラッグ反射層構成層
４０９ｂ  第２のブラッグ反射層構成層
【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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