(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ形砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶からなる基板と、該基板上に順次積層されたリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）混晶からなるｐ形下部クラッド層、発光層およびｎ形上部クラッド層から構成された発光部と、該発光部上に設けられた透明で導電性を有する金属酸化物層からなる窓層とを備えたＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードに於いて、前記窓層が、前記発光部側に設けられた第１の屈折率ｎ1を有する第１の金属酸化物層と、該第１の金属酸化物層の発光部と反対側に設けられた第１の屈折率より小さい第２の屈折率ｎ2（ｎ1＞ｎ2）を有する第２の金属酸化物層とを有することを特徴とするＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード。
【請求項２】
前記第１の金属酸化物層が、前記発光部または発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に接して形成され、該第１の金属酸化物層が酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなり、前記第２の金属酸化物層がインジウム（Ｉｎ）酸化物と錫（Ｓｎ）酸化物の複合酸化物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。
【請求項３】
前記第１の金属酸化物層を構成する酸化亜鉛層のキャリア濃度が、５×１０19ｃｍ-3以上７×１０20ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項２に記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード。
【請求項４】
前記第１の金属酸化物層を構成する酸化亜鉛層の比抵抗が、１×１０-4Ω・ｃｍ以上３×１０-3Ω・ｃｍ以下であることを特徴する請求項２に記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード。
【請求項５】
半導体単結晶からなる基板と、該基板上に順次積層されたリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）混晶からなる発光部と、該発光部上に設けられた透明で導電性を有する金属酸化物層からなる窓層とを備えたＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードに於いて、前記窓層が複数の金属酸化物層からなり、該複数の金属酸化物層は、発光層より発光の取り出し方向に距離を隔てるに従い、順次屈折率が小さくなるように配置されていることを特徴とするＡｌＧａＩｎＰ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、高輝度のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの構造に係わり、特に透明で導電性を有する金属酸化物からなる窓層を有するＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
緑色、黄色乃至赤橙色の発光素子として、ｐｎ接合型のダブルヘテロ（ＤＨ）構造のリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）混晶からなる発光部を有する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とするリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（（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構造の発光部をなすクラッド（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】
基板と反対方向にある発光層からの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ＬＥＤ、ｐ形層としたＬＥＤをｐ−サイドアップ型ＬＥＤと称する。
ｎ−サイドアップ型あるいはｐ−サイドアップ型の何れにしても、従来のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤでは、上部クラッド層の上に、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材料から構成する必要があり、従来のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤでは、砒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌCＧａ1-CＡｓ：０≦Ｃ≦１）結晶から窓層を構成する例がある（上記のＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５８（１９９１）参照）。また、リン化ガリウム（ＧａＰ）から構成する例も知れている（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｍａｔｅｒ．，２０（１９９１）、１１２５〜１１３０頁参照）。また、リン化砒化ガリウム（ＧａＡｓＰ）、リン化ガリウム・インジウム（ＧａＩｎＰ）またはリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）から窓層を構成する技術が開示されている（特開平１１−１７２２０号公報明細書参照）
【０００４】
ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤの窓層の材料としては、上記のような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号には、酸化インジウム・錫（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）からなる透光性の金属酸化物の窓層が記載されている。さらに、特開平１１−１７２２０号によれば、酸化インジウム・錫、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛や酸化マグネシウムからなる導電性を有し透光性の金属酸化物層を、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化砒化ガリウム（ＧａＡｓＰ）、リン化ガリウム・インジウム（ＧａＩｎＰ）または砒化ガリウム（ＧａＡｓ）からなるコンタクト層上に設ける手段が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特に緑色の発光を出射する（ＡｌαＧａ1-α）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦α≦１）発光層を有するＡｌＧａＩｎＰＬＥＤでは、上記のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を窓層に用いた場合、禁止帯幅が小であるため発光層からの発光が窓層に吸収されてしまう問題があった。
【０００６】
また、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にＩＴＯ等の金属酸化物層を積層させた構造の窓層では、化合物半導体層と金属酸化物層との間に低いオーミック（Ｏｈｍｉｃ）接触抵抗が安定して得られないことが実用上の問題となっていた。
このため、金属酸化物層を積層するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層には、約１×１０19ｃｍ-3を越える高いキャリア濃度を有する半導体層を用いることが必要とされていた（特開平１１−１７２２０号参照）。しかし、上記のような高いキャリア濃度のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を得るために高濃度の不純物をＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にドーピングすると、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の結晶性は悪化するのが通例である。このため、高キャリア濃度でかつ結晶欠陥密度が小さく、比抵抗や移動度に優れるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を得るのは容易ではなかった。
【０００７】
また、一般に酸化亜鉛等の金属酸化物では、キャリア濃度が高い程、即ち通常は比抵抗が低くなる程、透光性が低下する。従って、半導体層とのオーミック接触を得るために金属酸化物層を高キャリア濃度とすると、金属酸化物層からなる窓層の透光性が低下する。
このため、金属酸化物からなる窓層の電極特性及び発光の外部への取り出し効率の双方の特性を満足なものとするには、金属酸化物からなる窓層のキャリア濃度や比抵抗について規定を設ける必要があった。
【０００８】
さらに、透光性の金属酸化物の種類如何によっては、電極の形成に支障を生じる場合がある。例えば、透光性の金属酸化物のひとつである酸化亜鉛（ＺｎＯ）は両性酸化物であり、酸及びアルカリの双方に容易に溶解する（「岩波理化学辞典第３版」（岩波書店、１９７６年４月５日発行  第３版第７刷）、５０８頁参照）。このため、酸化亜鉛からなる金属酸化物層を窓層の最表層として露出すると、一般的なフォトリソグラフィー工程等に伴う酸性或いはアルカリ性エッチング剤により酸化亜鉛層が溶解、消失する問題が発生していた。
【０００９】
以上、従来技術の問題点を総括すれば、
（イ）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる窓層では、禁止帯幅が十分大きくないため、ＡｌＧａＩｎＰ発光層からの緑色の発光を充分効率良く外部へ透過するに至らないこと、
（ロ）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に透明な金属酸化物からなる窓層を設ける構造においては、金属酸化物からなる窓層との低抵抗の接触をもたらす高キャリア濃度で且つ低比抵抗の結晶性に優れるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を形成することが困難であること、
（ハ）金属酸化物層を高キャリア濃度とすれば、金属酸化物層の透光性が低下してしまい、オーミック特性及び発光に対する透光性の双方を満足する窓層として備えるべき金属酸化物層のキャリア濃度等の好適な範囲が不明であること、
及び
（ニ）金属酸化物層の種類に依っては、オーミック電極の形成に伴う加工に難を伴うこと、特に酸化亜鉛からなる金属酸化物層を窓層の最表層として露出させる構造の窓層では、酸化亜鉛の消失が電極形成工程上で容易には回避できないことが挙げられる。
【００１０】
本発明は、上記の従来技術の問題点を克服するためになされたもので、その目的は透明で導電性を有する金属酸化物からなる窓層を備えたｎ−サイドアップ型のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤにおいて、
（１）発光を外部に効率良く取り出すことが可能で、
（２）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と低抵抗で良好なオーミック接触を得ることができ、
（３）緑色から赤色の光に対して透光性に優れ、
（４）通常の加工技術をもって電極を形成することができる
金属酸化物からなる窓層の構造を提示することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の（１）の目的については、屈折率の大小に鑑みて発明された金属酸化物層の積層構成をもって解決する。また、（２）及び（３）の目的については、窓層構成材料の電気的特性と透過率とを規定することをもって解決する。
すなわち本願の請求項１の発明は、ｐ形砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶からなる基板と、該基板上に順次積層されたリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）混晶からなるｐ形下部クラッド層、発光層およびｎ形上部クラッド層から構成された発光部と、該発光部上に設けられた透明で導電性を有する金属酸化物層からなる窓層とを備えたＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードに於いて、前記窓層が、前記発光部側に設けられた第１の屈折率ｎ1を有する第１の金属酸化物層と、該第１の金属酸化物層の発光部と反対側に設けられた第１の屈折率より小さい第２の屈折率ｎ2（ｎ1＞ｎ2）を有する第２の金属酸化物層とを有することを特徴とする。
【００１２】
また請求項２の発明は、請求項１に記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードにあって、前記第１の金属酸化物層が、前記発光部または発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に接して形成され、該第１の金属酸化物層が酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなり、前記第２の金属酸化物層がインジウム（Ｉｎ）酸化物と錫（Ｓｎ）酸化物の複合酸化物からなることを特徴とする。
【００１３】
また請求項３の発明は、請求項２に記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードにあって、前記第１の金属酸化物層を構成する酸化亜鉛層のキャリア濃度が、５×１０19ｃｍ-3以上７×１０20ｃｍ-3以下であることを特徴とする。
【００１４】
また請求項４の発明は、請求項２に記載のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードにあって、前記第１の金属酸化物層を構成する酸化亜鉛層の比抵抗が、１×１０-4Ω・ｃｍ以上３×１０-3Ω・ｃｍ以下であることを特徴する。
【００１５】
また請求項５の発明は、半導体単結晶からなる基板と、該基板上に順次積層されたリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）混晶からなる発光部と、該発光部上に設けられた透明で導電性を有する金属酸化物層からなる窓層とを備えたＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードに於いて、前記窓層が複数の金属酸化物層からなり、該複数の金属酸化物層は、発光層より発光の取り出し方向に距離を隔てるに従い、順次屈折率が小さくなるように配置されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明では、窓層を、屈折率を相違する少なくとも２層の透明で導電性を有する金属酸化物層を重層させて構成する。そして、窓層を２層の金属酸化物層から構成する場合、ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードの発光部により近接する側の第１の金属酸化物層を、屈折率ｎ1とする第１の金属酸化物層から構成し、第１の金属酸化物層の発光部と反対側に設けられた第２の酸化物層を、ｎ1より小さな屈折率ｎ2（ｎ1＞ｎ2）を有する金属酸化物層から構成する。
本発明では、窓層を３層以上の金属酸化物層から構成しても良い。例えば窓層を３層の金属酸化物層から構成する場合は、上記の第２の金属酸化物層の第１の酸化物層と反対側に設ける第３の酸化物層は、第２の金属酸化物層の屈折率ｎ2より小さい屈折率を有する金属酸化物層から構成する。すなわち本発明では、窓層を複数の透明で導電性を有する金属酸化物層から構成し、該複数の金属酸化物層は、発光層より発光の取り出し方向に距離を隔てるに従い、順次屈折率が小さくなるように金属酸化物の材料を選択する。このように光の取り出し方向に順次屈折率が小さくなるような屈折率の分布を有する窓層は、発光層から出射される発光を外部へ効率良く取り出す作用を有する。
【００１７】
また、窓を構成する金属酸化物層のうち、リン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）混晶からなる発光部に最も近接して設けられる金属酸化物層は、ＡｌＧａＩｎＰよりも小さな屈折率を有する金属酸化物から構成するのが好ましい。
【００１８】
また、ｎ−サイドアップ型のＡｌＧａＩｎＰＬＥＤの光の取り出し方向の表面となるｎ形のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に窓層を形成する場合、窓層はｎ形の導電性を呈する金属酸化物から構成するのが好ましい。
特に第１の金属酸化物層が、前記発光部または発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に接して形成される場合、発光部側の第１の金属酸化物層は、屈折率を約２．０とするｎ形の酸化亜鉛（ＺｎＯ）から構成するのが望ましい。酸化亜鉛はＩＩＩ族元素が数重量パーセント（ｗｔ．％）の濃度でドーピングされると低抵抗となるため、光の取り出し方向の表面となるｎ形の発光部または発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との良好なオーミック接触が達成される。
なお、上記の酸化亜鉛からなる金属酸化物層は、重量百分率にして、５０ｗｔ．％以上の酸化亜鉛を成分として含めば良い。例えば、酸化亜鉛を５０ｗｔ．％以上含み残部を酸化インジウムとする酸化インジウム・亜鉛（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）複合酸化物から第１の金属酸化物層を構成しても良い。
【００１９】
また、第１の金属酸化物層の発光部と反対側に設けられる第２の金属酸化物層は、インジウム（Ｉｎ）酸化物と錫（Ｓｎ）酸化物の複合酸化物（インジウム・錫酸化物：ＩＴＯ）から構成するのが好ましい。
ＩＴＯは屈折率が約１．９である。このため、第１の金属酸化物層を酸化亜鉛から構成し、第２の金属酸化物層をＩＴＯから構成してなる窓層は、発光を外部に取り出すに特に優位に作用する。
また、ＩＴＯからなる第２の金属酸化物層が第１の金属酸化物層である酸化亜鉛層を覆うことにより、化学的耐性が比較的弱い酸化亜鉛層が表面に露出するのを防止できる。このようにＩＴＯ層が酸化亜鉛層の保護層として働くことにより、素子化プロセスに於いて酸化亜鉛層がエッチング等により溶解、消失することが回避され安定してＬＥＤを製造できる。
【００２０】
第１の酸化物層をなすｎ形酸化亜鉛層は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる発光部または該発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とのオーミック接触をなす役目を担う層であるから、キャリア濃度を高くするのが好ましいのは勿論である。しかし、ｎ形の伝導を呈し、しかもＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる発光部または該発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との好適なオーミック接触をなす酸化亜鉛層の電気的仕様は従来知られていなかった。
本発明では、前記発光部または発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に接して形成される酸化亜鉛層の好適なキャリア濃度の範囲は約５×１０19ｃｍ-3以上７×１０20ｃｍ-3以下であることを見出した。さらに好適なキャリア濃度の範囲は、８×１０19ｃｍ-3以上５×１０20ｃｍ-3以下である。酸化亜鉛層のキャリア濃度は通常のホール（Ｈａｌｌ）効果測定法により求められる。
【００２１】
上記の酸化亜鉛層は、一般的な高周波スパッタリング法や有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）またはレーザーアブレーション法により成膜できる。
しかし上記の成長手段により、単結晶を主体とする酸化亜鉛層を形成しようとすると、基板の温度を５００℃を越える高温とすることが余儀なくされる。この様な高温では、導電性に優れる酸化亜鉛層を安定して成膜することはできない。
本発明では、導電性の良い酸化亜鉛層を得るために、多結晶或いは非晶質を主体とする酸化亜鉛層から第１の金属酸化物層を構成するのが好ましい。多結晶とは、単結晶と非晶質の混合体や配向方位を相違する単結晶の集合体を指す。特に、六方晶ウルツ鉱結晶型の酸化亜鉛にあって、Ｃ軸方向に優勢に成長した単結晶の集合体からなる多結晶の酸化亜鉛層では、横（水平）方向にＬＥＤの駆動電流を拡散する働きが顕著であり、電流拡散作用を備えた窓層の構成材料として好ましく利用できる。
【００２２】
高いキャリア濃度のｎ形の酸化亜鉛層を得るためには、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）やインジウム（Ｉｎ）等のＩＩＩ族元素を不純物として酸化亜鉛に高濃度に添加する必要がある。
しかし、高濃度に上記の不純物を添加すると酸化亜鉛層の結晶性は悪化し、それに伴い可視光帯域に於ける光の透過率も低下する。結晶性の程度は電子移動度や、それに関係する比抵抗の大小として計測される。従って、本発明では、可視光帯域、特にＡｌＧａＩｎＰ混晶から出射され得る、波長を約５１０ｎｍから約６５０ｎｍとする緑色から赤色に及ぶ可視光帯域に於ける高い光の透過率を確保するため、酸化亜鉛層の比抵抗は、１×１０-4Ω・ｃｍ以上３×１０-3Ω・ｃｍ以下の範囲とするのを好適とする。３×１０-3Ω・ｃｍを越えて比抵抗を大とする酸化亜鉛層は、上記の可視光帯域に於いて平均して８０％以上の光の透過率を与えるが、前記発光部または発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とのオーミック接触が悪化するため好ましくはない。
【００２３】
上記の如くキャリア濃度と比抵抗が規定されたｎ形酸化亜鉛層からは、波長を約５１０ｎｍから約６５０ｎｍとする緑色から赤色の可視光帯域で平均して８０％以上の高い光の透過率を有する第１の金属酸化物層が構成できる。
第１の金属酸化物層の層厚が大となれば透過率は低下するため、第１の酸化物層の層厚は約１μｍ以内とするのが望ましい。また、第１の金属酸化物層の厚さを極端に薄くすると発光部または発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面の全面を充分に被覆するに至らず、オーミック接触性の不均一性が増長され、均一な順方向電圧のＬＥＤを得るに支障となる。そのため第１の金属酸化物層の層厚は最低でも約２ｎｍは必要である。
また第２の金属酸化物層を構成するＩＴＯ層のキャリア濃度、比抵抗並びに層厚の好ましい範囲は、第１の金属酸化物層をなす酸化亜鉛の場合と略同様である。上記のような好ましい範囲の仕様を有する酸化亜鉛層及びＩＴＯ層の重層構造からなる窓層からは、上記の波長範囲に於いて平均して８０％以上の光の透過率を発揮する窓層がもたらされる。
【００２４】
【作用】
発光の取り出し方向に屈折率が順次小さくなる屈折率の分布を有する構成からなる窓層は、発光を外部に効率的に取り出す作用を促進する。
【００２５】
酸化亜鉛からなる第１の金属酸化物層は、ＡｌＧａＩｎＰからなる発光部または発光部上に別に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とのオーミック接触において、低抵抗の接触をもたらす作用を有する。
【００２６】
ＩＴＯからなる第２の金属酸化物層は、第１の金属酸化物層と共に透明で導電性を有する窓層を構成し、また第１の金属酸化物層に対する透明保護層として作用する。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明をＡｌＧａＩｎＰＬＥＤを作製した実施例を基に詳細に説明する。図１は本実施例に係わるＬＥＤの断面構造を示す模式図である。
【００２８】
［１１０］方向に４゜傾斜した（００１）面を有する亜鉛ドープのｐ形ＧａＡｓ単結晶基板１０１上に、Ｚｎドープのｐ形ＧａＡｓ緩衝層１０２、Ｚｎドープのｐ形（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる下部クラッド層１０３、アンドープのｎ形（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ混晶からなる発光層１０４を順次、積層した。
ｐ形下部クラッド層１０３の正孔濃度は約１×１０18ｃｍ-3とし、また層厚は約１μｍとした。また、発光層の１０４の層厚は約１５０ｎｍとし、電子濃度は約５×１０16ｃｍ-3 とした。
【００２９】
発光層１０４上には、ｎ形の上部クラッド層１０５を積層させた。上部クラッド層１０５は、電子濃度を相違する第１乃至第３のｎ形層１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを重層させて構成した。
第１のｎ形層１０５ａは、珪素（Ｓｉ）をドーピングした層厚を約１μｍとし、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。また第２のｎ形層１０５ｂは、Ｓｉをドーピングした層厚を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。また第３のｎ形層１０５ｃは、セレン（Ｓｅ）をドーピングした層厚を５０ｎｍ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。
上記の緩衝層１０２、ｐ形下部クラッド層１０３、発光層１０４、ｎ形上部クラッド層１０５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族元素の原料とし、ホスフィン（ＰＨ3）をＶ族元素の原料とする減圧のＭＯＣＤＶ法により、７２０℃で積層した。亜鉛、珪素、セレンのドーピング原料には、ジエチル亜鉛（（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、セレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）を使用した。
【００３０】
ｎ形上部クラッド層１０５の表面をなす第３のｎ形層１０５ｃ上には、一般的な高周波スパッタリング法によりアルミニウム（Ａｌ）ドープのｎ形酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる第１の金属酸化物層１０６ａを被着させた。第１の金属酸化物層１０６ａの室温でのキャリア濃度は約３×１０20ｃｍ-3とし、比抵抗は約３×１０-3Ω・ｃｍとし、層厚は約２５０ｎｍとした。第１の金属酸化物層１０６ａのキャリアの移動度は約１２ｃｍ2／Ｖ・ｓであった。シート（ｓｈｅｅｔ）抵抗は約５６Ω／□であった。一般的なＸ線回折分析法により、第１の金属酸化物層をなす酸化亜鉛層は、＜０００１＞方向（Ｃ軸）に成長した単結晶の集合体からなる多結晶であるのが示された。
【００３１】
第１の金属酸化物層１０６ａ上には、ＩＴＯからなる第２の金属酸化物層１０６ｂを重層させた。第２の金属酸化物層１０６ｂのキャリア濃度は約１×１０20ｃｍ-2とし、比抵抗は約４×１０-4Ω・ｃｍとした。また、層厚は約２００ｎｍとした。窓層１０６は第１及び第２の２層の金属酸化物層１０６ａ、１０６ｂから構成した。
【００３２】
窓層１０６上には、直径を約１１０μｍとするアルミニウム（Ａｌ）からなる円形のｎ形電極１０７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。窓層１０６を酸化亜鉛層をＩＴＯ層で被覆する構造としたため、ｎ形電極１０７を塩酸（ＨＣｌ）によりエッチングして形成した際にも、酸化亜鉛層が消失することはなかった。
またＧａＡｓ基板１０１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）処理を施して、ｐ形電極１０８を設けた。その後、一辺を約３５０μｍとする正方形のチップに裁断しＬＥＤを作製した。
【００３３】
ｎ形電極１０７とｐ形電極１０８との間に順方向に２０ｍＡの電流を流したところ、ＬＥＤの窓層１０６のほぼ全面から赤橙色の発光が得られた。分光器により測定された上記発光のピーク波長は約６２０ｎｍであった。また、発光スペクトルの半値幅は約１８ｎｍであり、単色性に優れる発光が得られた。
また２０ｍＡの順方向電流を流す際の順方向電圧は約１．９５Ｖとなった。また、ＬＥＤ間での順方向電圧の変化幅は１．９５Ｖ±０．０４Ｖ程度であり、順方向電圧の均一化が達成された。ＬＥＤの発光強度は約４８ミリカンデラ（ｍｃｄ）に到達した。
【００３４】
【発明の効果】
金属酸化物層からなる窓層を備えたＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードにおいて、窓層を上述したような屈折率に分布を有する構造とすれば、発光の取出し効率の高い、即ち高輝度で、且つ発光の単色性に優れ、順方向電圧が均一である高性能のＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例に係わるＬＥＤの断面構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１    ｐ形ＧａＡｓ単結晶基板
１０２    ｐ形ＧａＡｓ緩衝層
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    窓層
１０６ａ  第１の金属酸化物層
１０６ｂ  第２の金属酸化物層
１０７    ｎ形電極
１０８  ｐ形電極
【図１】
0004232281.tif 000002