JPH0974221A - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体発光素子において、活性層の、電極直
下以外の広域での発光を実現し、活性層からの光の電流
拡散層での吸収を低減して、光の導出効率を向上させる
とともに、電流拡散層の酸化による素子特性及び信頼性
の低下を抑え、これにより信頼性の高い高輝度の半導体
発光素子を得る。 【解決手段】 活性層３を含む発光部３ａとｐ型電極１
１との間に電流拡散層７を設けるとともに、該電流拡散
層７と発光部３ａとの間に、該電極１１と対向するよう
電流阻止層６を設け、しかも該電流拡散層７を発光部３
ａよりもバンドギャップの大きいＡｌを含まない化合物
半導体（ＧａＰ）により構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体発光素子
に関し、特にＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料を用いた半導
体発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡｌＧａＩｎＰ系材料は、窒化物を除く
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料中で最大の直接遷移型バ
ンドギャップを有し、０．５〜０．６μｍ帯の発光素子
材科として注目されている。特に、ＧａＡｓを基板材料
として用い、これに格子整合するＡｌＧａＩｎＰからな
る発光部を持つｐｎ接合型発光ダイオード（ＬＥＤ）
は、従来のＧａＰやＧａＡｓＰ等の間接遷移型の材料を
用いたものに比べ、赤色から緑色にまたがる波長領域で
の高輝度の発光が可能である。

【０００３】また、高輝度のＬＥＤを実現するには、発
光効率を高めることはもとより、素子内部での光吸収
や、発光部と電極の相対位置関係等を考慮して、外部へ
の有効な光取り出しを実現することが重要である。

【０００４】図１４は、従来のＡｌＧａＩｎＰ発光部を
有するＬＥＤ（特開平４−２２９６６５号公報参照）の
構造を示す断面図である。

【０００５】図において、２０１はｐｎ接合発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）で、そのｎ−ＧａＡｓ基板２１１上に
は、ＡｌＧａＩｎＰ活性層２１３をｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
下クラッド層２１２及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド
層２１４により挟持してなる積層構造２１０が設けられ
ており、この積層構造２１０は、ダブルヘテロ接合部を
有し、該活性層２１３で発生した光が出射する発光部と
なっている。

【０００６】また該上クラッド層２１４の表面の中央部
には、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１９が形成され、該
コンタクト層２１９上には、ＡｕＺｎからなるｐ型電極
２０１ｂが設けられており、またｎ−ＧａＡｓ基板２１
１の裏面全面には、ＡｕＧｅからなるｎ型電極２０１ａ
が形成されている。

【０００７】また、このＬＥＤ２０１では、上記活性層
２１３のｐ型電極２０１ｂ直下部分及びその周辺部分が
発光領域２４０となっており、この部分に矢印Ａで示す
ように動作電流が流れ込むようになっている。

【０００８】ところが、図１４に示すような構造のＬＥ
Ｄ２０１では、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層２１４
の抵抗率が大きいため、該クラッド層中での電流の広が
りはあまりない。このため、活性層２１３における発光
領域２４０は、コンタクト層２１９および電極２０１ｂ
のほぼ直下部分のみとなる。つまりこのＬＥＤ２０１で
は、素子外部に出射しようとする発光光が上記ｐ型電極
２０１ｂにより遮られることとなり、素子上面方向への
光取り出し効率は非常に低いものとなっていた。

【０００９】このような問題点に対し、発光部２１０に
おける電流分布を改善するために、発光部と光取り出し
側の電極との間に電流を拡散させるための層を設けた素
子構造が提案されている。

【００１０】例えば特開平４−２２９６６５号公報に
は、この素子構造を採用したＬＥＤが開示されており、
以下このＬＥＤについて説明する。

【００１１】図１５は該ＬＥＤを説明するための断面図
であり、図において、２０２はｐｎ接合発光ダイオード
（ＬＥＤ）で、上記ＬＥＤ２０１と同様、そのｎ−Ｇａ
Ａｓ基板２２１上には、ＡｌＧａＩｎＰ活性層２２３を
ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２２２及びｐ−ＡｌＧ
ａＩｎＰ上クラッド層２２４により挟持してなる積層構
造２１０が設けられており、この積層構造２２０は、ダ
ブルヘテロ接合部を有し、該活性層２２３で発生した光
が出射する発光部となっている。

【００１２】そしてこのＬＥＤ２０２では、上記発光部
を構成する上クラッド層２２４の表面は、ｐ−ＧａＩｎ
Ｐからなる中間バンドギャップ層（以下保護膜ともい
う。）２２５により覆われており、該保護膜２２５の中
央部分に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなる電流阻止層２２
６が配置されている。また上記保護膜２２５及び該電流
阻止層２２６上には、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなる電流拡
散層２２７が形成されており、該電流拡散層２２７の表
面上に、該電流阻止層２２６に対向するようｐ−ＧａＡ
ｓからなるコンタクト層２２９が配置され、このコンタ
クト層２２９上にはｐ型電極（ＡｕＺｎ）２０２ｂが設
けられている。また、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１の裏面全
面には、ＡｕＧｅからなるｎ型電極２０２ａが形成され
ている。

【００１３】次にこのＬＥＤ２０２の製造方法について
説明する。

【００１４】まず、ｎ−ＧａＡｓ基板２２１上にｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰ下クラッド層２２２、ＡｌＧａＩｎＰ活性
層２２３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層２２４、ｐ
−ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層２２５、及びｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰ電流阻止層２２６を順次成長する。

【００１５】次に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層２２
６を選択エッチングによって例えば円形に加工する。次
に、上記中間バンドギャップ層２２５及び電流阻止層２
２６上にｐ−ＡｌＧａＡｓ電流拡散層２２７およびｐ−
ＧａＡｓコンタクト層２２９を順次成長する。

【００１６】そして、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２９
上にはＡｕＺｎからなるｐ型電極２０２ｂ、またｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１５１側にはＡｕＧｅからなるｎ−型電極２
０２ａを形成する。

【００１７】ここで、ｐ型電極２０２ｂはレジストなど
を用いたリフトオフ法またはエッチング法によりｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰ電流阻止層２２６の直上にのみ残るようパ
ターニングされ、また、このＰ型電極以外の部分のｐ−
ＧａＡｓコンタクト層２２９は、選択エッチングにより
除去されている。

【００１８】このＬＥＤ２０２では、ｐ型電極２０２ｂ
から電流拡散層２２７へ注入された電流は、該電流拡散
層２２７にて層方向に拡散され、さらに電流阻止層２２
６によりその外側に広げられて、ｐ−クラッド層２２４
に注入される。したがって、活性層の、ｐ型電極直下以
外の広い範囲にまで発光領域を広げることができ、光の
導出効率を向上させることができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
半導体発光繁子においては、電流拡散層には、ＧａＡｓ
基板との格子整合という観点から、Ａｌを含むＡｌＧａ
Ａｓを用いていたため次のような問題点があった。

【００２０】第１の問題点として、（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_1-yＩｎ_yＰ活性層のＡｌ組成ｘが０．３である黄色発光
素子（発光波長５８５〜５９０ｎｍ）の場合、Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＡｓ電流拡散層は、そのバンドギャップが活性層
のバンドギャップ（２．２ｅＶ）よりも大きくなってお
り、活性層からの発光に対し透明となるにはＡｌ_xＧａ
_1-xＡｓのＡｌ組成ｘは０．７（バンドギャップでは
２．３８ｅＶ）以上に設定しなければならなかった。

【００２１】また、Ａｌは化合物の中でも反応性が大き
く、大気中の酸素などと結合しやすく、Ａｌ_xＧａ_1-xＡ
ｓ電流拡散層中のＡｌの酸化が非常に大きな問題であっ
た。Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ電流拡散層中のＡｌの酸素との結
合による酸化により、電流拡散層の結晶性が低下し、深
い準位の形成による光の吸収などが発生し、素子の特性
に悪影響を与えていた。

【００２２】また、発光素子は屋外での表示などの用途
も多く、特に屋外のような高温高湿の条件下での動作で
は、上記電流拡散層中のＡｌの存在に起因して輝度の低
下や、信頼性の低下が顕著となるという問題がある。

【００２３】第２の問題点としては、（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_1-yＩｎ_yＰ活性層のＡｌ組成ｘが０．５である緑色発光
素子（発光波長５５５ｎｍ）の場合、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ
電流拡散層で活性層からの光を吸収しないようにするに
は、Ａｌ組成ｘをさらに増加しなければならないが、Ａ
ｌ組成が高くなってくると、その増加によってもバンド
ギャップはそれほど増加せず、Ａｌ組成の増加により、
発光光の電流拡散層での吸収を低減することは困難なも
のとなっていた。

【００２４】第３の問題点は、Ａｌ組成ｘが０．７以上
のＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ層では、Ａｌと結合した酸素の影響
により、Ｚｎ，Ｂｅ，Ｍｇなどのｐ型ドーパントのイオ
ン化率が低いため、所望のキャリア濃度に設定するため
には多量のｐ型ドーパントの供給を必要とする。このた
め、格子位置以外に多くのｐ型ドーパントが存在し、成
長中にこれらのドーパントがクラッド層および活性層に
拡散し、素子の特性の低下を招いていた。

【００２５】本発明は、上記のような従来の問題点を解
決するためになされたもので、発光部における電流分布
を改善するとともに、電流拡散層における光吸収や酸化
を改善し、光の導出効率を向上した高輝度の半導体発光
素子を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】そこで、本件発明者は、
上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、上記電流拡散
層が、活性層からは少なくとも上クラッド層の厚さに相
当する距離離れている点に着目し、電流拡散層の構成材
料として基板材料（ＧａＡｓ）と格子整合させるためＡ
ｌＧａＡｓを用いるという常識的な考えから離れて、そ
の構成材料としてＧａＡｓと格子整合しないものを用い
ることができることを見い出した。

【００２７】つまり、電流拡散層として、活性層のバン
ドギャップより大きくＡｌを含まない化合物半導体を用
いることにより、上記課題を解決できることを見いだし
た。

【００２８】この発明（請求項１）に係る半導体発光素
子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導
体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性
層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光
部と、該発光部の所定領域上に配置された第１導電型の
電流阻止層と、該発光部及び第１導電型の電流阻止層上
に形成された第２導電型の電流拡散層と、該電流拡散層
上に該電流阻止層と対向するよう配置された光取り出し
側電極とを備えている。

【００２９】上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と
発光部との間で電流の流れをブロックするものであり、
該電流拡散層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよ
う電流を拡散するものである。

【００３０】そして、上記電流拡散層は、該発光部を構
成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを
含まない化合物半導体から構成されている。そのことに
より上記目的が達成される。

【００３１】この発明（請求項２）に係る半導体発光素
子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導
体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性
層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光
部と、該発光部上に形成された第２導電型の第１の電流
拡散層と、該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定領
域に対向するよう配置された第１導電型の電流阻止層
と、該第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成された
第２導電型の第２の電流拡散層と、該第２の電流拡散層
上の該電流阻止層と対向する位置に形成された光取り出
し側の電極とを備えている。

【００３２】該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発
光部との間で電流の流れをブロックするものであり、該
第１及び第２の電流拡散層はそれぞれ、該光取り出し側
電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側
に近づくほど広がるよう電流を拡散するものである。

【００３３】そして、該電流拡散層は、該発光部を構成
する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含
まない化合物半導体から構成されている。そのことによ
り上記目的が達成される。

【００３４】この発明（請求項３）に係る半導体発光素
子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導
体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性
層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光
部と、該発光部の所定領域上に配置された第２導電型の
電流阻止層と、該発光部及び該電流拡散層上に形成され
た第２導電型の電流拡散層と、該電流拡散層上に該電流
阻止層と対向するよう配置された光取り出し側の電極と
を備えている。

【００３５】上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と
発光部との間で電流の流れをブロックするものであり、
該電流阻止層と該発光部との間には、該発光部と電流拡
散層の間のヘテロバリアよりも大きなへテロバリアが形
成されている。

【００３６】上記電流拡散層は、該光取り出し側電極と
発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づ
くほど広がるよう電流を拡散するものであり、該発光部
を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡ
ｌを含まない化合物半導体から構成されている。そのこ
とにより上記目的が達成される。

【００３７】この発明（請求項４）に係る半導体発光素
子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導
体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性
層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光
部と、該発光部上に形成された第２導電型の第１の電流
拡散層と、該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定の
領域に対向するよう配置された第２導電型の電流阻止層
と、該第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成された
第２導電型の第２の電流拡散層と、該第２の電流拡散層
上に該電流阻止層と対向するよう形成された光取り出し
側の電極とを備えている。

【００３８】上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と
発光部との間で電流の流れをブロックするものであり、
該電流阻止層と該発光部との間には、該発光部と電流拡
散層の間のヘテロバリアよりも大きなへテロバリアが形
成されている。

【００３９】上記第１及び第２の電流拡散層は、該光取
り出し側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該
発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散するもので
あり、該両電流拡散層は、該発光部を構成する半導体材
料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まない化合物
半導体から構成されている。そのことにより上記目的が
達成される。

【００４０】この発明（請求項５）に係る半導体発光素
子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導
体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性
層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光
部と、該発光部の所定領域上に配置された電流阻止層
と、該発光部及び電流阻止層上に形成された第２導電型
の電流拡散層と、該電流拡散層上に該電流阻止層と対向
するよう配置された光取り出し側の電極とを備えてい
る。

【００４１】上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と
発光部との間で電流の流れをブロックするよう、該電流
拡散層を構成する化合物半導体に比べてその抵抗を高く
したものである。

【００４２】上記電流拡散層は、該光取り出し側電極と
発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づ
くほど広がるよう電流を拡散するものであり、該発光部
を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡ
ｌを含まない化合物半導体から構成されている。そのこ
とにより上記目的が達成される。

【００４３】この発明（請求項６）に係る半導体発光素
子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導
体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性
層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光
部と、該発光部上に形成された第２導電型の第１の電流
拡散層と、該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定の
領域に対向するよう配置された電流阻止層と、該第１の
電流拡散層及び電流阻止層上に形成された第２導電型の
第２の電流拡散層と、該第２の電流拡散層上に該電流阻
止層と対向するよう形成された光取り出し側の電極とを
備えている。

【００４４】上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と
発光部との間で電流の流れをブロックするよう、該電流
拡散層を構成する化合物半導体に比べてその抵抗を高く
したものである。

【００４５】上記第１及び第２の電流拡散層はそれぞ
れ、該光取り出し側電極と発光部との間で電流経路の断
面積が、該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散
するものであり、該両電流拡散層は、該発光部を構成す
る半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含ま
ない化合物半導体から構成されている。そのことにより
上記目的が達成される。

【００４６】ここで、上記請求項１ないし６の半導体発
光素子において、活性層は、（Ａｌ_xＧａ_1-x）_1-yＩｎ_y
Ｐ層（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）から構成されているこ
とが好ましい。

【００４７】この発明（請求項７）は請求項１ないし６
のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記電流
拡散層をＧａＰ層から構成したものである。

【００４８】この発明（請求項８）は請求項１ないし６
のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記電流
拡散層を（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ_1-yＳｅ_y（０≦ｘ≦１，０
≦ｙ≦１）層あるいはＺｎＴｅ層から構成したものであ
る。

【００４９】この発明（請求項９）は、請求項１ないし
６のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記電
流拡散層をＧａ_1-yＩｎ_yＮ（０≦ｙ≦１）層から構成し
たものである。

【００５０】この発明（請求項１０）は請求項１ないし
６のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記発
光部を構成する活性層上側の第２導電型のクラッド層の
表面を保護膜により被覆し、該保護膜を、前記電流阻止
層を構成する半導体材料に対するエッチング選択性を有
する半導体材料から構成したものである。

【００５１】この発明（請求項１１）は、請求項１０記
載の半導体発光素子において、前記電流阻止層を、Ａｌ
_xＧａ_1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）層あるいは（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_{1- y}Ｉｎ_yＰ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層から
構成し、前記保護膜を、Ｇａ_1-yＩｎ_yＰ（０≦ｙ≦１）
層から構成したものである。

【００５２】この発明（請求項１２）は、請求項１ない
し６のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記
電流拡散層を、前記発光部を構成する半導体材料よりバ
ンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下の化合物半
導体から構成したものである。

【００５３】この発明（請求項１３）は、請求項１２記
載の半導体発光素子において、前記電流拡散層を（Ａｌ
_xＧａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）
層から構成したものである。

【００５４】この発明（請求項１４）は、請求項１２記
載の半導体発光素子において、前記電流拡散層を（Ａｌ
_xＧａ_1-x）_1-yＩｎ_yＮ（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）
層から構成したものである。

【００５５】以下、本発明の作用について説明する。

【００５６】この発明（請求項１）においては、光取り
出し側電極と発光部との間で、電流経路の断面積が該発
光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散する電流拡散
層を備えているから、活性層の、電極直下以外の広域で
の発光が実現でき、光の導出効率を向上させ、半導体発
光素子の高輝度化を図ることができる。

【００５７】また、電流拡散層を発光部よりもバンドギ
ャップの大きい化合物半導体で構成しているため、活性
層からの光が電流拡散層で吸収されることなく、より光
の導出効率を向上させて、半導体発光素子のさらなる高
輝度化を図ることができる。また、上記電流拡散層がＡ
ｌを含まないものとなっているため、電流拡散層が、Ｇ
ａＡｓ基板と格子整合するＡｌＧａＡｓからなる従来の
発光素子に比べて、素子特性や信頼性の向上を図ること
ができる。

【００５８】つまり、従来の、電流拡散層にＡｌＧａＡ
ｓ層を用いたＬＥＤでは、Ａｌは化合物の中でも反応性
が大きく、大気中の酸素などと結合しやすく、Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＡｓ電流拡散層中のＡｌの酸化により、電流拡散
層の結晶性が低下し、深い準位の形成による光の吸収な
ど、素子の特性に悪影響を与えていた。また、発光素子
は屋外での表示などの用途も多く、このような高温高湿
の条件下での動作では輝度の低下や信頼性の低下が顕著
なものとなる。

【００５９】これに対し、本発明では電流拡散層にはＡ
ｌが含まれていないため、該電流拡散層の構成元素と酸
素との反応がなく、酸素による素子の特性低下や信頼性
の低下といった問題点が大幅に改善することができる。

【００６０】さらに、電流拡散層が活性層からは少なく
とも上クラッド層の層厚に相当する距離離れていること
から、電流拡散層を構成する化合物半導体が基板材料と
格子整合していなくても、その活性層への影響はほとん
どない。また活性層を薄く形成することにより、電流拡
散層の構成材料と基板材料との格子不整合の活性層への
影響をより小さいものとできる。

【００６１】この発明（請求項２）おいては、請求項１
の構成に加えて、第２導電型の電流拡散層を２層にし、
これらの間に第１導電型の電流阻止層を設けているた
め、電極側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺
部まで広がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに
広がることになり、活性層における発光領域をより広げ
ることもできる。

【００６２】この発明（請求項３）においては、請求項
１とは異なり、電流阻止層を電流拡散層と同じ導電型の
半導体層を用い、ヘテロバリアの違いを利用して電流を
広げるようにしているため、発光部上の各半導体層の形
成を、全て同じ導電型の半導体層の結晶成長により行う
ことができ、製造工程を簡略化できるとともに、逆導電
型の不純物の再拡散による悪影響を防ぐことが可能とな
る。

【００６３】この発明（請求項４）においては、請求項
３の構成に加えて、電流拡散層を２層にし、これらの間
にヘテロバリアを利用した電流阻止層を設けているの
で、電極側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺
部まで広がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに
広がることになり、活性層における発光領域をより広げ
ることができる。

【００６４】この発明（請求項５）においては、高抵抗
の電流阻止層により、より広域へ電流を広げることによ
り、活性層の、電極に対向する部分以外の広域での発光
が実現でき、光の導出効率を向上させた高輝度の半導体
発光素子が得られる。また、電流阻止層の導電型および
キャリア濃度を制御する必要がないため、製造工程を簡
略化できるとともに、不純物の再拡散による悪影響を防
ぐことが可能となる。

【００６５】この発明（請求項６）においては、請求項
５の構成に加えて、第２導電型の電流拡散層を２層に
し、これらの間に高抵抗の電流阻止層を設けているの
で、電極側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺
部まで広がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに
広がることになり、活性層における発光領域をより広げ
ることもできる。

【００６６】この発明（請求項７）においては、電流拡
散層をＧａＰ層で構成している。ＧａＰ層は従来例のＡ
ｌＧａＡｓと違ってＡｌを含まない。このため、電流拡
散層の構成元素と酸素との結合による酸化がなく、結晶
性の低下や深い準位の形成による光の吸収などの素子特
性の低下や高温高湿条件下での輝度の低下が大幅に改善
され、大幅に信頼性を向上することができる。

【００６７】また、ＧａＰ層は従来例で用いたＡｌＧａ
Ａｓよりもバンドギャップが大きく、発光部からの発光
の吸収を低減できるため、より光の導出効率を向上させ
高輝度の半導体発光索子が得られる。加えて、ＧａＰ層
は金属材料とのオーミック接触が可能であり、その表面
上に直接電極を設けることができるため、従来例に設定
されたコンタクト層が不要となって工程も少なくでき、
大幅なコストの低減が実現できる。

【００６８】この発明（請求項８）においては、電流拡
散層を（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ_1-yＳｅ_y（０≦ｘ≦１，０≦
ｙ≦１）層あるいはＺｎＴｅ層で構成しているので、請
求項７のＧａＰ層と同じく（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ_l-yＳｅ_y
層は、従来のＬＥＤのＡｌＧａＡｓ電流拡散層と違って
Ａｌを含まない。このため、電流拡散層の構成元素の酸
素との結合による酸化がなく、結晶性の低下や深い準位
の形成による光の吸収などの素子特性の低下や高温高湿
条件下での輝度の低下が大幅に改善され、大幅に信頼性
を向上することができる。

【００６９】また、（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ_l-yＳｅ_y層ある
いはＺｎＴｅ層では、ＧａＰ層よりもバンドギャップを
大きくすることが可能であるため、発光部からの発光の
吸収をさらに低減でき、さらに光の導出効率を向上させ
高輝度の半導体発光素子が得られる。加えて、（Ｚｎ_x
Ｍｇ_1-x）Ｓ_1-yＳｅ_y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）ある
いはＺｎＴｅ層はＧａＡｓ基板および発光部との格子整
合が可能なため、発光部への格子不整合による悪影響を
及ぼさない。

【００７０】また、上記ＺｎＭｇＳＳｅ層あるいはＺｎ
Ｔｅ層は成長温度が６００°Ｃと低く、電流拡散層の形
成処理の際に発光部での再拡散を抑えることができる。

【００７１】この発明（請求項９）においては、電流拡
散層をＧａ_1-yＩｎ_yＮ（０≦ｙ≦１）層で構成している
ため、Ｇａ_1-yＩｎ_yＮ（０≦ｙ≦１）層はＧａＰ層よ
り、バンドギャップを大きくすることが可能であること
から、発光部からの発光の吸収をさらに低減でき、より
光の導出効率を向上させ高輝度の半導体発光素子が得ら
れる。但し、Ｇａ_1-yＩｎ_yＮ層は、基板材料として用い
られるＧａＡｓとは格子整合せず、その成長温度も１０
００°Ｃと上記ＺｎＭｇＳＳｅ層の成長温度（６００°
Ｃ）より高い。

【００７２】この発明（請求項１０）においては、電流
阻止層と発光部との間に保護膜を設け、該保護膜を、電
流阻止層を構成する半導体材料に対するエッチング選択
性を有する半導体材料から構成しているため、再成長
前、つまり電流拡散層の成長前の（Ａｌ_xＧａ_1-x）_1-y
Ｉｎ_yＰクラッド層の露出による酸化を防ぐとともに、
電流阻止層のエッチング時に選択エッチングが可能とな
り、製造工程を大幅に簡略化できる。

【００７３】この発明（請求項１１）においては、前記
電流阻止層を、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）層ある
いは（Ａｌ_xＧａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ
≦１）層から構成し、前記保護膜を、Ｇａ_1-yＩｎ_yＰ
（０≦ｙ≦１）層から構成しているので、電流阻止層を
エッチングするためのエッチャントとして、Ｈ₂ＰＯ₃等
のリン酸系の溶液、硫酸と過酸化水素水との混合液（硫
酸：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏを所定の比率に設定したもの）、あ
るいは王水（塩酸と硝酸の混合液）等を用いることによ
り、保護膜と電流阻止層との間でエッチング速度に差が
生じ、電流阻止層の選択エッチングを簡単に行うことが
できる。

【００７４】この発明（請求項１２）においては、電流
拡散層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成
が０．３以下の化合物半導体で構成しているため、電流
拡散層の酸化が比較的発生しにくく、信頼性の低下が起
こりにくい。

【００７５】この発明（請求項１３）においては、電流
拡散層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成
が０．３以下のＡｌＧａＩｎＰ層で構成しているので、
上記と同様、電流拡散層が酸化されにくく、信頼性の低
下が防げる。

【００７６】また、ＡｌＧａＩｎＰ層はＡｌ組成が０．
３以下であっても従来例で用いたＡｌＧａＡｓよりもバ
ンドギャップを大きく設定することが可能であり、発光
部からの発光の吸収を低減でき、このため光の導出効率
を向上させた高輝度の半導体発光素子が得られる。加え
て、ＡｌＧａＩｎＰ層はＧａＡｓ基板および発光部と格
子整合が可能なため、発光部への格子不整合による悪影
響がない。

【００７７】この発明（請求項１４）においては、電流
拡散層を、発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組
成が０．３以下のＡｌＧａＩｎＮ層で構成しているの
で、電流拡散層を、その構成元素のＡｌ組成が０．３以
下であってもＧａＰよりもバンドギャップを大きいもの
とすることが可能であり、電流拡散層の酸化による悪影
響を受けにくく、発光部からの発光の吸収をさらに低減
でき、より光の導出効率を向上させて、より高輝度の半
導体発光素子が得られる。

【００７８】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１による半
導体発光素子を説明するための図であり、図１（ａ）〜
図１（ｄ）はそれぞれ該半導体発光素子の製造プロセス
をその工程順に示す図である。

【００７９】図において、１００１は本実施の形態１の
半導体発光素子である発光ダイオードで、該発光ダイオ
ード１００１を構成するｎ型ＧａＡｓ基板１上には、そ
の表面上にｎ型下クラッド層２，活性層３，及びｐ型上
クラッド層４を順次結晶成長してなる発光部３ａが配置
されており、該発光部３ａはダブルヘテロ接合部を有
し、該活性層３で発生した光が出射するようになってい
る。

【００８０】該発光部３ａのｐ型上クラッド層４の表面
は、ｐ型保護層５により覆われており、該保護層５の表
面の所定領域上にはｎ型ＧａＰ電流阻止層６が配置され
ている。また、この保護層５及び電流阻止層６上にはｐ
型ＧａＰ電流拡散層７が形成されており、該電流拡散層
７の表面には、上記電流阻止層６と対向するよう、Ａｕ
Ｚｎからなるｐ型電極１１が配置されている。該ｐ型電
極は、厳密には下側のＡｕＺｎ層と上側のＡｕ層の２層
構造となっている。

【００８１】ここで、上記下クラッド層２，活性層３，
及び上クラッド層４はそれぞれ、（Ａｌ_xＧａ_1-x）_1-y
Ｉｎ_yＰ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）からなる。この下
クラッド層２及び上クラッド層４では、例えばその組成
比ｘ，ｙがｘ＝１．０，ｙ＝０．５０、その層厚はとも
に１．０μｍとなっており、下クラッド層２のドーパン
トＳｉのキャリア濃度、及び上クラッド層４のドーパン
トＺｎのキャリア濃度はともに、５×１０¹⁷ｃｍ^-3とな
っている。また、上記活性層３では、その組成比ｘ，ｙ
はｘ＝０．３０，ｙ＝０．５０、その層厚は０．５０μ
ｍとなっている。

【００８２】さらに、上記保護層５は、例えば組成比ｙ
＝０のｐ型Ｇａ_1-yＩｎ_yＰ（０≦ｙ≦１）からなり、そ
の層厚は０．１μｍ、そのドーパントＺｎのキャリア濃
度は５×１０¹⁸ｃｍ^-3となっている。また、上記ｎ型Ｇ
ａＰ電流阻止層６は、その層厚が０．３μｍ、そのドー
パントＳｉのキャリア濃度は２×１０¹⁸ｃｍ^-3となって
いる。また、上記ｐ型ＧａＰ電流拡散層７は、その層厚
が５μｍ、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１
０¹⁸ｃｍ^-3となっている。また、上記ｎ型ＧａＡｓ基板
２１の裏面にはＡｕＧｅからなるｎ型電極１０が形成さ
れている。

【００８３】次に製造方法について説明する。

【００８４】初めに、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａ
ｌ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐをｎ型下クラッド層２として、Ｓｉキャ
リア濃度が５×１０¹⁷ｃｍ^-3となるよう厚さ１．０μｍ
程度に成長する。続いて、（Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7）_0.5Ｉｎ
_0.5Ｐを活性層３として０．５０μｍ程度の厚さに形成
し、さらにその上にｐ型Ａｌ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐをｐ型上クラ
ッド層４として、Ｚｎキャリア濃度が５×１０¹⁷ｃｍ^-3
となるよう厚さ１μｍ程度に成長する。

【００８５】引き続き、該上クラッド層４上にｐ型Ｇａ
Ｐを保護層５として、Ｚｎキャリア濃度が５×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3となるよう厚さ０．１μｍ程度に成長し、さらにそ
の上にｎ型ＧａＰを電流阻止層６として、Ｓｉキャリア
濃度が２×１０¹⁸ｃｍ^-3となるよう０．３μｍの厚さに
順次成長する（図１（ａ））。

【００８６】次に、ｎ型ＧａＰ電流阻止層６上に所定の
パターンを有するレジスト膜１２を形成し、ｎ型ＧａＰ
電流阻止層６を、これが円形の平面パターンを持つよう
選択的にエッチングする（図１（ｂ））。

【００８７】このエッチング後、レジスト膜１２を除去
し（図１（ｃ））、ｐ型ＧａＰを電流拡散層７として、
Ｚｎキャリア濃度が５×１０¹⁸ｃｍ^-3となるよう５μｍ
程度の厚さに成長する。その後、上記電流拡散層７上に
ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１を、基板裏面側にＡｕＧ
ｅからなるｎ型電極１０を形成する。

【００８８】次に、図１（ｄ）に示すようにｐ型電極１
１を、上記電流阻止層６に対向して位置するよう、該電
流阻止層６の平面パターンと同様円形に加工して、発光
ダイオード１００１を完成する。

【００８９】なお、ここでは、上記各半導体層の成長は
ＭＯＣＶＤ法より行ったが、半導体の成長方法は、ＭＢ
Ｅ法やＭＯＭＢＥ法などどのような成長法でもよい。

【００９０】この実施の形態１では、電流拡散層７にＡ
ｌを含まないＧａＰ層を用いているため、従来例に対
し、以下のような４つの改善効果があった。

【００９１】第１の効果として、ＧａＰ電流拡散層７に
はＡｌが含まれていないため、Ａｌの酸化による結晶性
が低下がなく、素子の信頼性が大幅に改善された。

【００９２】第２の効果として、（Ａｌ_xＧａ_1-x）_1-y
Ｉｎ_yＰ活性層のＡｌ組成ｘが０．５である緑色発光素
子（発光波長５５５ｎｍ）の場合でも、ＧａＰ層はバン
ドギャップが活性層に比べて大きく、活性層からの発光
に対し吸収が少なく、光の導出効率の増加により高輝度
の半導体発光素子が得られた。

【００９３】第３の効果として、ＧａＰ層は、Ａｌ組成
ｘが０．７以上のＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ層よりも、Ｚｎ，Ｂ
ｅやＭｇなどのｐ型ドーパントのイオン化率が大きいた
め、格子位置以外に存在するｐ型ドーパントが減少し、
成長中のこれらのドーパントの拡散が低減でき、素子の
特性が大幅に改善された。

【００９４】第４の効果として、ＧａＰ層は直接電極を
設けることができるため、従来のＡｌＧａＡｓ電流拡散
層を用いたＬＥＤで必要であったコンタクト層が不要と
なり、コンタクト層の成長工程とエッチング工程をなく
して、電極の形成工程を簡略化でき、大幅なコストの低
減が実現できた。

【００９５】本実施の形態１による半導体発光素子に順
方向に電圧を印加し電流を流したところ、ピーク波長５
８５ｎｍで光度が５ｃｄを越える発光が得られた。ちな
みに従来のＬＥＤでは、同一条件で発光の光度は１ｃｄ
を越える程度であった。

【００９６】また、活性層の組成を（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_1-yＩｎ_yＰ（ｘ＝０．５０、ｙ＝０．５０）としたとこ
ろ、ピーク波長５５５ｎｍでＧａＰ層の光吸収低減効果
により３ｃｄを越える純緑色発光が得られた。ちなみ
に、従来のＬＥＤでは、同一条件で、発光の光度が１ｃ
ｄを越える程度であった。

【００９７】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構
造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施
の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示
し、１００２は本実施の形態２の発光ダイオードで、上
記実施の形態１の発光ダイオード１００１とは、電流素
子層２６として、ＡｌＧａＩｎＰ層を用いている点のみ
異なっており、その他の構成は、該実施の形態１のもの
と同一である。

【００９８】そして、電流阻止層２６は、ｎ型（Ａｌ_x
Ｇａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）から
構成されており、ここでは、その組成比ｘ，ｙはｘ＝
０．７０，ｙ＝０．５０、そのドーパントＳｉのキャリ
ア濃度は２×１０¹⁸ｃｍ^-3、その層厚は０．３μｍとな
っている。

【００９９】このような構成の実施の形態２の発光ダイ
オード１００２では、電流阻止層２６に（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層を用
いているので、上記実施の形態１の効果に加えて、以下
の効果がある。

【０１００】つまり、上記電流阻止層２６を構成するＡ
ｌＧａＩｎＰと、保護層２５を構成するｐ型ＧａＰとで
は、エッチャントとして、Ｈ₂ＰＯ₃等のリン酸系の溶
液、硫酸と過酸化水素水との混合液（硫酸：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ
₂Ｏを所定の比率に設定したもの）、王水（塩酸と硝酸
の混合液）等を用いることにより、若干エッチング速度
に差が生じるため、選択エッチングが可能となり、製造
工程が簡略化されるという効果がある。なお、上記エッ
チャントとしてのリン酸は、低温では、ＡｌＧａＩｎＰ
のエッチング速度がＧａＰのエッチング速度より速くな
り、高温では、ＧａＰのエッチング速度がＡｌＧａＩｎ
Ｐのエッチング速度より速くなるという特性を有してい
る。

【０１０１】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構
造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施
の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示し
ている。

【０１０２】１００３は本実施の形態３の発光ダイオー
ドで、このダイオード１００３では、電流阻止層３６と
して、ＡｌＧａＡｓ層を用いており、また発光部３３ａ
は、活性層３３として、厚さ０．５μｍの（Ａｌ_0.5Ｇ
ａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ層を有している。その他の構成
は、該実施の形態１のものと同一である。

【０１０３】つまり、上記電流阻止層３６は、ｎ型Ａｌ
_xＧａ_1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）から構成されており、ここ
では、その組成比ｘはｘ＝０．７０、そのドーパントＳ
ｉのキャリア濃度は２×１０¹⁸ｃｍ^-3、その層厚は０．
３μｍとなっている。

【０１０４】このような構成の実施の形態３の発光ダイ
オード１００３では、電流阻止層３６にＡｌ_xＧａ_1-xＡ
ｓ（０≦ｘ≦１）層を用いているので、上記実施の形態
１の効果に加えて、以下の効果がある。

【０１０５】つまり、上記電流阻止層３６を構成するＡ
ｌＧａＡｓと、保護層３５を構成するｐ型ＧａＰとで
は、エッチャントとして、Ｈ₂ＰＯ₃等のリン酸系の溶
液、硫酸と過酸化水素水との混合液（硫酸：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ
₂Ｏを所定の比率に設定したもの）を用いることによ
り、エッチング速度に差が生じる。これは実施の形態２
のＡｌＧａＩｎＰとＧａＰとの間のエッチング速度の差
よりも大きく、確実な選択エッチングが可能となり、製
造工程がさらに簡略化されコストを低減できる効果があ
る。

【０１０６】（実施の形態４）図４は本発明の実施の形
態４による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構
造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施
の形態１の発光ダイオードと同一のものを示している。

【０１０７】１００４は本実施の形態４の発光ダイオー
ドで、この発光ダイオード１００４では、保護層４５に
ｐ型ＧａＩｎＰ層を用いており、電流阻止層４６として
ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層を用いている。その他の構成は実
施の形態１の発光ダイオード１００１と同一である。

【０１０８】つまり、保護層４５は、ｐ型Ｇａ_1-yＩｎ_y
Ｐ（０≦ｙ≦１）から構成されており、ここでは、その
組成比ｙはｙ＝０．５０、そのドーパントＺｎのキャリ
ア濃度は５×１０¹⁸ｃｍ^-3、その層厚は０．１μｍとな
っている。

【０１０９】また電流阻止層４６は、厚さ０．３μｍの
（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなり、そのドーパ
ントＳｉのキャリア濃度は２×１０¹⁸ｃｍ^-3となってい
る。このような構成の実施の形態４の発光ダイオード１
００４では、保護層４５にｐ型Ｇａ_1-yＩｎ_yＰ（０≦ｙ
≦１）層を用いているので、上記実施の形態１の効果に
加えて、以下の効果がある。

【０１１０】上記保護層４５を構成するＧａＩｎＰ層
と、実施の形態１〜３で電流阻止層に用いた（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ層やＡｌ_xＧａ_1-xＡｓとの間では、
エッチャントとして上記実施の形態２及び３で示したも
のを用いると、エッチング速度に差が生じる。この場合
のエッチング速度の差は、実施の形態２，３の場合より
も大きく、保護層に対する電流阻止層の確実な選択エッ
チングが可能となり、製造工程がさらに簡略化され、コ
ストを低減できる。

【０１１１】なお、この実施の形態４では、保護膜とし
てＧａＰを用いた実施の形態１〜３とは異なり、本実施
の形態のＧａＩｎＰ層はその組成により活性層４３の発
光に対して吸収層となってしまう可能性があるが、十分
に薄くすると吸収効果は小さくなるので、本実施の形態
４では、その厚さを１００オングストローム程度とし
た。

【０１１２】（実施の形態５）図５は本発明の実施の形
態５による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構
造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施
の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示
す。

【０１１３】１００５は本実施の形態５の発光ダイオー
ドで、この発光ダイオード１００５では、電流拡散層を
２層構造とし、その間に電流阻止層を設けている。ま
た、保護膜５５としてｐ型ＧａＩｎＰ層を用い、電流阻
止層５６としてｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層を用いている。そ
の他の構成は、該実施の形態１のものと同一である。

【０１１４】すなわち、該発光部３ａ上には第１のｐ型
ＧａＰ電流拡散層５７が形成されており、その表面は、
ｐ型保護層５５により覆われており、該保護層５５の表
面の所定領域上にはｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層５６
が配置されている。また、この保護層５５及び電流阻止
層５６上には第２のｐ型ＧａＰ電流拡散層５８が形成さ
れており、該電流拡散層５８の表面には、上記電流阻止
層５６と対向するよう、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１
が配置されている。

【０１１５】ここで、上記第１及び第２の電流拡散層５
７，５８の層厚はそれぞれ２，５μｍとなっており、そ
のドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０¹⁸ｃｍ^-3で
ある。また、保護層５５は、ｐ型Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐから
なり、その層厚は０．１μｍ、そのドーパントＺｎのキ
ャリア濃度は５×１０¹⁸ｃｍ^-3となっている。また、電
流阻止層５６は、ｎ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ（０
≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）から構成されており、ここで
は、その組成比ｘはｘ＝０．７０、ｙ＝０．５０，その
ドーパントＳｉのキャリア濃度は２×１０¹⁸ｃｍ^-3、そ
の層厚は０．３μｍとなっている。

【０１１６】本実施の形態５による半導体発光素子に順
方向に電圧を印加し電流を流したところ、ピーク波長５
８５ｎｍで光度が６ｃｄを越える発光が得られた。

【０１１７】また、活性層の組成を（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_1-yＩｎ_yＰ（ｘ＝０．５０，ｙ＝０．５０）としたとこ
ろ、ピーク波長５５５ｎｍで４ｃｄを越える純緑色発光
が得られた。

【０１１８】このような構成の実施の形態５による発光
ダイオードでは、電流拡散層を２層構造とし、その間に
電流阻止層を設けたので、上記実施の形態１の効果に加
えて、第２の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺
部まで広がった電流が、第１の電流拡散層でさらに広が
ることになり、発光領域をさらに広げることができる効
果がある。

【０１１９】（実施の形態６）図６は本発明の実施の形
態６による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構
造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施
の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示
し、１００６は本実施の形態６の発光ダイオードで、こ
の発光ダイオード１００６では、電流阻止層６６と上ク
ラッド層４との間に形成されるヘテロバリアの大きさ
と、電流拡散層７と上クラッド層４との間に形成される
ヘテロバリアの大きさの違いにより、該電流阻止層６６
にて電流を阻止する構造としている。またここでは、上
記上クラッド層４の表面を被覆する保護層は設けていな
い。その他の構成は、該実施の形態１のものと同一であ
る。

【０１２０】すなわち、発光部３ａのｐ型上クラッド層
４の表面の所定領域上にはｐ型ＧａＡｓ電流阻止層６６
及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層６８が配置されてい
る。また、上記上クラッド層４及び電流阻止層６８上に
はｐ型ＧａＰ電流拡散層７が形成されており、該電流拡
散層７の表面には、上記電流阻止層６６，６８と対向す
るよう、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１が配置されてい
る。

【０１２１】ここでは、上記ｐ型ＧａＡｓ電流阻止層６
６は、ドーパントＺｎのキャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ
^-3、その層厚が０．３μｍとなっている。また上記ｐ型
ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層６８は、（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_1-yＩｎ_yＰ層からなり、その組成比ｘ，ｙがｘ＝０．
７，ｙ＝０．５、そのドーパントＺｎのキャリア濃度が
１×１０¹⁷ｃｍ^-3、その層厚が０．３μｍとなってい
る。

【０１２２】このような構成の実施の形態６の半導体発
光素子では、電流阻止層６６を構成するｐ型ＧａＡｓ層
と、上クラッド層４を構成するＡｌＧａＩｎＰ層との界
面部分には、価電子帯側に大きなバンド不連続（ヘテロ
バリア）が生じており、このへテロ不連続は、上クラッ
ド層４の、電流阻止層がない領域でのＡｌＧａＩｎＰ層
と、電流拡散層を構成するＧａＰ層とのヘテロ不連続よ
りも大きい。

【０１２３】本発光ダイオードでは、このようなバンド
不連続構造を利用して、発光に供する電流を、発生層の
より広域に広げることができ、これにより広域での発光
が実現でき、光の導出効率を向上させた高輝度の半導体
発光素子が得られる。

【０１２４】また、本実施の形態６では、ＧａＡｓ電流
阻止層６６とＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層６８がともにｐ
型に設定できるため、発光部上の各半導体層を全て同じ
導電型の半導体結晶の成長により形成でき、製造工程を
簡略化できるとともに、ｐ型上クラッド層４への逆導電
型の不純物の拡散による素子特性への影響を防ぐことが
可能となる。

【０１２５】また、本実施の形態では、ヘテロバリアを
利用した電流阻止層を、ｐ型ＧａＡｓ電流阻止層６６上
にさらにＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層６８を形成した２層
構造としているため、電流阻止層の配置部分での電流の
ブロック効果が１層構造の電流阻止層と比べて大きくな
る。

【０１２６】（実施の形態７）図７は本発明の実施の形
態７による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構
造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施
の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示し
ている。

【０１２７】１００７は本実施の形態７の発光ダイオー
ドで、この発光ダイオード１００７では、発光部３ａを
構成する上クラッド層４上にＡｌＧａＰ保護層７５を形
成し、該保護層表面の電極１１に対応する領域にＡｌＧ
ａＡｓ電流阻止層７６を設け、保護層７５と電流阻止層
７６と間に、該保護層７５と電流拡散層７との間のヘテ
ロバリアよりも大きなヘテロバリアを形成されている。
その他の構成は実施の形態１のものと同一である。

【０１２８】つまり、上記保護層７５は、ｐ型Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＰ（０≦ｘ≦１）からなり、組成比ｘは０．５、
層厚は０．１μｍ、そのドーパントＺｎのキャリア濃度
は、５×１０¹⁸ｃｍ^-3となっている。また上記電流阻止
層７６は、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）からな
り、その組成比ｘは０．７、そのドーパントＺｎのキャ
リア濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3、その層厚は０．３μｍと
なっている。

【０１２９】このように本実施の形態７では、発光部３
ａ上の電流阻止層７６が存在する領域では、電流阻止層
７６を構成するＡｌ_xＧａ_1-xＡｓと、保護層７５を構成
するＡｌ_xＧａ_1-xＰとを、これらの間にヘテロ接合が形
成されるようにした場合、価電子帯側に大きなバンド不
連続（ヘテロバリア）が生じる。このヘテロ不連続は組
成により、発光部３ａ上の電流阻止層がない領域での、
電流拡散層７を構成するＧａＰ層と保護膜７５を構成す
るＡｌ_xＧａ_1-xＰ層との間のヘテロ不連続よりも大きく
することができる。本発光ダイオードでは、このような
ヘテロ接合面でのバンド不連続の大きさの違い利用し
て、活性層に供給される電流を、その広い範囲に広げる
ことができ、広域での発光が実現でき、光の導出効率を
向上させた高輝度の半導体発光素子が得られる。

【０１３０】また、本実施の形態７では、電流阻止層７
６がｐ型に設定できるため、発光部上には全て同じ導電
型の半導体層を結晶成長すればよく、製造工程を簡略化
できるとともに、ｐ型上クラッド層への逆導電型の不純
物の再拡散による悪影響を防ぐことが可能となる。

【０１３１】（実施の形態８）図８は本発明の実施の形
態８による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構
造を示す図である。図において、図６と同一符号は実施
の形態６の発光ダイオード１００６と同一のものを示
す。

【０１３２】１００８は本実施の形態８の発光ダイオー
ドで、この発光ダイオード１００８では、電流拡散層を
２層構造とし、その間に電流阻止層を設けている。その
他の構成は、実施の形態６の発光ダイオード１００６と
同一である。

【０１３３】すなわち、発光部３ａを構成するｐ型上ク
ラッド層４上には、第１のＧａＰ電流拡散層８７ａが形
成されており、該電流拡散層８７ａの表面の所定領域上
にはｐ型ＧａＡｓ電流阻止層６６及びｐ型（Ａｌ_0.7Ｇ
ａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ電流阻止層６８が配置されてい
る。また、上記第１の電流拡散層８７ａ及び該ｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰ電流阻止層８８上には、第２のｐ型ＧａＰ電
流拡散層８７ｂが形成されており、該電流拡散層８７の
表面には、上記電流阻止層６６，６８と対向するよう、
ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１が配置されている。

【０１３４】ここで、上記第１の電流拡散層８７ａ及び
第２の電流拡散層８７ｂの層厚はそれぞれ２．５μｍと
なっており、そのドーパントＺｎのキャリア濃度はそれ
ぞれ５×１０¹⁸ｃｍ^-3となっている。

【０１３５】この実施の形態８では、実施の形態６の構
成に加えて、電流拡散層を２層構造とし、その間に電流
阻止層６６，６８を設けたので、第２の電流拡散層８７
ｂで電極直下の電流阻止層６６，６８の周辺部まで広が
った電流が、第１の電流拡散層８７ａでさらに広がるこ
とになり、発光領域をより広げることができる効果があ
る。

【０１３６】（実施の形態９）図９は本発明の実施の形
態９による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構
造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施
の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示し
ている。

【０１３７】１００９は本実施の形態９の発光ダイオー
ドで、電流素子層９６を高抵抗としており、また、保護
層９５として、ＧａＩｎＰ層を用いている。その他の構
成は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一であ
る。

【０１３８】つまり、保護層９５はｐ型Ｇａ_1-yＩｎ_yＰ
層から構成されており、その組成比ｙはｙ＝０．５、そ
のドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０¹⁸ｃｍ^-3、
その層厚は０．１μｍとなっている。

【０１３９】また、ｐ型電流阻止層９６は、（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ層（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層か
ら構成されており、その組成比ｘ，ｙは、ｘ＝０，ｙ＝
０となっている。

【０１４０】ここで、電流阻止層９６を高抵抗とする方
法としては、不純物をドープしない方法や深い準位を形
成しやすい不純物をドープする方法もあるが、成長条件
との組み合わせにより適した方法を用いることができ
る。本実施の形態９では不純物をドープせずに成長温度
を６００℃とすることで電流阻止層９６を高抵抗とする
ことができた。

【０１４１】本実施の形態９では、上記電流拡散層９６
を利用して、電流阻止層の外側へ電流を広げることがで
きるため、活性層の、電極の配置部分に対応する領域以
外の広域での発光が実現でき、光の導出効率を向上させ
た高輝度の半導体発光素子が得られる。

【０１４２】また、この実施の形態では、電流阻止層９
６の導電型やキャリア濃度の制御が不要であるため、成
長プロセスの簡略化が実現できる。

【０１４３】（実施の形態１０）図１０は本発明の実施
の形態１０による発光ダイオード（半導体発光素子）の
断面構造を示す図である。図において、図９と同一符号
は実施の形態９の発光ダイオード１００９と同一のもの
を示す。

【０１４４】１０１０は本実施の形態１０の発光ダイオ
ードで、この発光ダイオード１０１０では、電流拡散層
を２層構造とし、その間に電流阻止層を設けている。そ
の他の構成は、実施の形態９の発光ダイオード１００９
と同一である。

【０１４５】すなわち、発光部３ａを構成するｐ型上ク
ラッド層４上には、第１のＧａＰ電流拡散層１０７ａが
形成されており、電流拡散層１０７ａの表面はｐ型保護
層９５により覆われている。該保護層９５の表面の所定
領域上には、高抵抗ＧａＰ電流阻止層９６が配置されて
いる。また、上記保護層９５及び電流阻止層９６上に
は、第２のｐ型ＧａＰ電流拡散層１０７ｂが形成されて
おり、該電流拡散層１０７ｂの表面には、上記電流阻止
層９６と対向するよう、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１
１が配置されている。

【０１４６】ここで、上記第１の電流拡散層１０７ａ及
び第２の電流拡散層１０７ｂの層厚はそれぞれ２．５μ
ｍとなっており、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は
それぞれ５×１０¹⁸ｃｍ^-3となっている。

【０１４７】この実施の形態１０では、高抵抗の電流阻
止層９６により、該電流阻止層９６の外側に電流を広げ
る効果は実施の形態９と同じである。そして、実施の形
態９の効果に加えて、電流拡散層を２層構造とし、その
間に電流阻止層９６を設けているため、第２の電流拡散
層１０７ｂで電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がっ
た電流が、第１の電流拡散層１０７ａでさらに広がるこ
とになり、活性層における発光領域をより広げることが
できる効果がある。

【０１４８】（実施の形態１１）図１１は本発明の実施
の形態１１による発光ダイオード（半導体発光素子）の
断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号
は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のもの
を示す。

【０１４９】１０１１は本実施の形態１１の発光ダイオ
ードで、この発光ダイオード１０１１では、電流拡散層
１１７として、ＺｎＭｇＳＳｅ層を用いており、該電流
拡散層１１７上にはｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１１９を
介して、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１が設けられてい
る。その他の構成は実施の形態１に示すものと同一であ
る。

【０１５０】つまり、電流拡散層１１７は、（Ｚｎ_xＭ
ｇ_1-x）Ｓ_1-yＳｅ_y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層から
構成されており、その組成比ｘ，ｙはｘ＝０．８５、ｙ
＝０．８５、ドーパントＺｎのキャリア濃度は１×１０
¹⁸ｃｍ^-3、層厚は５μｍとなっている。

【０１５１】また、上記ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１１
９は、そのドーパントＮ（窒素）のキャリア濃度は１×
１０¹⁸ｃｍ^-3、層厚は０．５μｍとなっている。

【０１５２】本実施例による半導体発光素子に順方向に
電圧を印加し電流を流したところ、ピーク波長５８５ｎ
ｍで光度が７ｃｄを越える発光が得られた。

【０１５３】また、活性層の組成を（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_1-yＩｎ_yＰ（ｘ＝０．５０、ｙ＝０．５０）としたとこ
ろ、ピーク波長５５５ｎｍで５ｃｄを越える純緑色発光
が得られた。

【０１５４】本実施の形態１１では、電流拡散層１１７
として、（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ_1-yＳｅ_y（０≦ｘ≦１，０
≦ｙ≦１）層を用いたので、ＧａＰ層と同様にＡｌを含
まないため、電流拡散層の酸化がない。また組成により
実施の形態１のＧａＰ電流拡散層よりもバンドギャップ
を大きくでき、このため、電流拡散層での、活性層から
の発光の吸収をさらに少なくでき、光の導出効率の増加
により高輝度の半導体発光素子が得られた。

【０１５５】加えて、（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ_1-yＳｅ_y（０
≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）はＧａＡｓ基板および発光部と
の格子整合が可能なため、発光部への格子不整合による
悪影響を及ぼさない。

【０１５６】また、上記ＺｎＭｇＳＳｅ層は成長温度が
６００°Ｃと低く、電流拡散層の形成処理の際に発光部
での再拡散を抑えることができる。

【０１５７】なお、この実施の形態１１では、電流拡散
層としてＺｎＭｇＳＳｅ層を用いたものを示したが、該
電流拡散層としては、ＺｎＴｅ層を用いてもよく、この
場合も上記実施の形態１１と同様の効果が得られる。

【０１５８】（実施の形態１２）図１２は本発明の実施
の形態１２による発光ダイオード（半導体発光素子）の
断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号
は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のもの
を示す。

【０１５９】１０１２は本実施の形態１２の発光ダイオ
ードで、上記実施の形態１の発光ダイオード１００１と
は、電流拡散層１２７をｎ型ＧａＮ層から構成している
点で異なり、その他の層の構成は実施の形態１と同一で
ある。

【０１６０】上記電流拡散層１２７は、ｐ型Ｇａ_1-yＩ
ｎ_yＮ層（０≦ｙ≦１）からなり、例えばその組成ｙは
ｙ＝０であり、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は１
×１０¹⁸ｃｍ^-3、その層厚は５μｍである。

【０１６１】本実施例による半導体発光素子に順方向に
電圧を印加し電流を流したところ、ピーク波長５８５ｎ
ｍで光度が７ｃｄを越える発光が得られた。

【０１６２】また、活性層の組成を（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_1-yＩｎ_yＰ（ｘ＝０．５０、ｙ＝０．５０）としたとこ
ろ、ピーク波長５５５ｎｍで５ｃｄを越える純緑色発光
が得られた。

【０１６３】この実施の形態１２では、電流拡散層１２
７にＧａ_1-yＩｎ_yＮ層（０≦ｙ≦１）層を用いたので、
組成により実施の形態１のＧａＰ層よりもバンドギャッ
プを大きくでき、このため、活性層からの発光の電流拡
散層での吸収を少なくでき、光の導出効率の増加により
高輝度の半導体発光素子が得られた。

【０１６４】また、電流拡散層に、（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_1-yＩｎ_yＮ層（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）層を用い
ても、Ａｌ組成が０．３以下ならば酸化はほとんどな
く、また、バンドギャップを大きくできるため、活性層
からの発光に対しさらに吸収が少なくでき、光の導出効
率の増加により高輝度の半導体発光素子が得られた。

【０１６５】加えて、ＧａＮ電流拡散層ではコンタクト
層が不要なため、コンタクト層の成長工程やエッチング
工程をなくして、電極の形成プロセスを簡略化できる。

【０１６６】（実施の形態１３）図１３は本発明の実施
の形態１３による発光ダイオード（半導体発光素子）の
断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号
は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のもの
を示す。

【０１６７】１０１３は本実施の形態１３の発光ダイオ
ードで、この発光ダイオード１０１３では、電流拡散層
１３７に、発光部３ａを構成する化合物半導体材料より
もバンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下の（Ａ
ｌ_xＧａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ層（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦
１）層を用いている。また、該電流拡散層１３７上に
は、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３９を介して、ＡｕＺ
ｎからなるｐ型電極１１が配置されている。その他の構
成は実施の形態１と同じである。

【０１６８】上記電流拡散層１３７は、ｐ型（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ層（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）
から構成されており、その組成比ｘ，ｙはｘ＝０．１、
ｙ＝０．１、ドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０
¹⁸ｃｍ^-3、その層厚は５μｍとなっている。また、上記
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３９は、そのドーパントＺ
ｎのキャリア濃度は５×１０¹⁸ｃｍ^-3、その層厚は０．
５μｍとなっている。

【０１６９】この実施の形態１３では、電流拡散層１３
７に（ＡｌｘＧａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ層（０＜ｘ≦０．
３，０≦ｙ≦１）層を用いたので、組成により実施の形
態１のＧａＰ電流拡散層よりもバンドギャップを大きく
でき、このため、活性層からの発光の電流拡散層での吸
収をさらに少なくでき、光の導出効率の増加により高輝
度の半導体発光索子が得られた。

【０１７０】また、上記電流拡散層では、Ａｌ組成が
０．３以下ならば酸化はほとんどなく、信頼性の高い高
輝度の半導体発光素子が得られた。

【０１７１】なお、本発明は、上述した各実施の形態に
限定されるものではない。上記実施の形態では活性層の
Ａｌ組成として０．３あるいは０．５を用いたが、Ａｌ
組成を変化させることによって赤色から緑色域に渡る可
視光領域の発光を得ることができる。したがって、Ａｌ
組成は変化させても本発明の効果があるのは言うまでも
ない。これは他のクラッド層、電流阻止層、電流拡散層
についても同様である。

【０１７２】また、電流拡散層を構成する化合物半導体
材料は、活性層よりもバンドギャップが大きく、Ａｌを
含まない化合物半導体、あるいはＡｌ組成が０．３以下
の化合物半導体であれば、他の材料でもよい。

【０１７３】また、電流阻止層はバンドギャップが活性
層よりも大きいことが望ましいが、これに制限されるこ
となく、他の材料でもよい。

【０１７４】また、上記各実施の形態では基板はｎ型と
したが、基板をｐ型とし、発光ダイオードを構成する各
半導体層を上記各実施の形態とは逆の導電型としてもよ
い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で、種
種変形して実施することができる。

【０１７５】

【発明の効果】以上のように本発明（請求項１）に係る
半導体発光素子によれば、活性層の、電極直下以外の広
域での発光を実現することができ、光の導出効率を向上
させ高輝度の半導体発光素子が得られる。

【０１７６】また、電流拡散層を発光部よりもバンドギ
ャップの大きい化合物半導体で構成しているため、活性
層からの光が電流拡散層で吸収されることなく、半導体
発光素子のさらなる高輝度化を図ることができる。

【０１７７】また、電流拡散層には構成元素としてＡｌ
を含まないため、電流拡散層の酸化がなく、従来のＡｌ
ＧａＡｓ電流拡散層を用いた素子に比べて信頼性の向上
を図ることができる。

【０１７８】本発明（請求項２）によれば、請求項１の
半導体発光索子の構成に加えて、第２導電型の電流拡散
層を２層にし、これらの間に第１導電型の電流阻止層を
設けているので、電極側の電流拡散層で電極直下の電流
阻止層の周辺部まで広がった電流が、発光部側の電流拡
散層でさらに広がることになり、発光領域をより広げる
ことができる効果もある。

【０１７９】本発明（請求項３）によれば、電流阻止層
として、電流拡散層と同じ導電型の半導体層を用い、ヘ
テロバリアの違いを利用して電流を阻止する構成とした
ので、発光部上の各半導体層を、全て同じ導電型の半導
体結晶の成長により形成することができ、これにより製
造工程を簡略化できるとともに、既に成長した半導体層
への逆導電型の不純物の再拡散による悪影響を防ぐこと
が可能となる。

【０１８０】本発明（請求項４）によれば、請求項３の
構成に加えて、第２導電型の電流拡散層を２層にし、こ
れらの間にヘテロバリアの違いを利用して電流を阻止す
る電流阻止層を設けているため、電極側の電流拡散層で
電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がった電流が、発
光部側の電流拡散層でさらに広がることになり、発光領
域をより広げることができる効果もある。

【０１８１】本発明（請求項５）によれば、電流阻止層
を高抵抗層から構成したので、電流阻止層の導電型およ
びキャリア濃度を制御する必要がなく、このため製造工
程を簡略化できるとともに、既に成長された半導体層
に、該電流阻止層の導電型を決定するための不純物が再
拡散することによる悪影響を防ぐことが可能となる。

【０１８２】本発明（請求項６）によれば、請求項５の
構成に加えて、第２導電型の電流拡散層を２層にし、こ
れらの間に高抵抗の電流阻止層を設けているため、電極
側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺部まで広
がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに広がるこ
とになり、発光領域をより広げることができる効果もあ
る。

【０１８３】本発明（請求項７）によれば、電流拡散層
をＧａＰ層で構成しているので、該電流拡散層がＡｌを
含まないものとなることから、電流拡散層の酸化による
信頼性の低下がなく、大幅に信頼性を改善することがで
きる。また、ＧａＰ層は従来例のＬＥＤで電流拡散層と
して用いているＡｌＧａＡｓよりもバンドギャップが大
きく、発光部からの発光の吸収を低減できるため、より
光の導出効率を向上させ高輝度の半導体発光素子が得ら
れる。加えて、ＧａＰ層は直接電極を設けることができ
るため、従来例に設定されたコンタクト層が不要となっ
て工程も少なくでき、大幅なコストの低減が実現でき
る。

【０１８４】本発明（請求項８）によれば、電流拡散層
を（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ_1-yＳｅ_y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦
１）層あるいはＺｎＴｅ層で構成しているので、該電流
拡散層が上記請求項７と同様Ａｌを含まないものとなる
ため、酸化による信頼性の低下がなく、大幅に信頼性を
改善することができる。また、（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ_{1- y}
Ｓｅ_y層あるいはＺｎＴｅ層はＧａＰ層よりもバンドギ
ャップを大きくすることが可能であるため、発光部から
の発光の吸収をさらに低減でき、これにより高輝度の半
導体発光素子が得られる。加えて、（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ
_1-yＳｅ_y層あるいはＺｎＴｅ層はＧａＡｓ基板および発
光部と格子整合が可能なため、発光部への格子不整合に
よる悪影響を回避できる。

【０１８５】本発明（請求項９）によれば、電流拡散層
をＧａ_1-yＩｎ_yＮ（０≦ｙ≦１）層で構成しているた
め、上記請求項７，８と同様、電流拡散層がＡｌを含ま
ないものとなるため、電流拡散層の酸化による信頼性の
低下がなく、大幅に信頼性を改善することができる。ま
た、Ｇａ_1-yＩｎ_yＮ層はＧａＰ層よりもバンドギャップ
を大きくすることが可能であるため、発光部からの発光
の吸収をさらに低減でき、高輝度の半導体発光素子が得
られる。

【０１８６】本発明（請求項１０）によれば、電流阻止
層と発光部との間に、Ｇａ_1-yＩｎ_yＰ保護層（０≦ｙ≦
１）を設けているため、再成長前の（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_1-yＩｎ_yＰクラッド層の露出による酸化を防ぐととも
に、電流阻止層のエッチング時に選択エッチングが可能
となり、製造工程を大幅に簡略化できる。

【０１８７】本発明（請求項１１）によれば、前記電流
阻止層を、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）層あるいは
（Ａｌ_xＧａ_1-x）_1-yＩｎ_yＰ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦
１）層から構成し、前記保護膜を、Ｇａ_1-yＩｎ_yＰ（０
≦ｙ≦１）層から構成しているので、電流阻止層をエッ
チングするためのエッチャントとして、Ｈ₂ＰＯ₃等のリ
ン酸系の溶液、硫酸と過酸化水素水との混合液（硫酸：
Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏを所定の比率に設定したもの）、あるい
は王水（塩酸と硝酸の混合液）等を用いることにより、
保護膜と電流阻止層との間でエッチング速度に差が生
じ、電流阻止層の選択エッチングを簡単に行うことがで
きる。

【０１８８】本発明（請求項１２）によれば、電流拡散
層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が
０．３以下の化合物半導体で構成しているため、Ａｌを
含んだ電流拡散層は比較的その酸化が発生しにくいもの
となり、素子の信頼性の低下が起こりにくいという効果
がある。

【０１８９】本発明（請求項１３）によれば、電流拡散
層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が
０．３以下のＡｌＧａＩｎＰ層で構成しているため、電
流拡散層は酸化されにくいものとなり、信頼性の低下が
防げる。

【０１９０】また、ＡｌＧａＩｎＰ層はＡｌ組成が０．
３以下であっても従来のＬＥＤで電流拡散層として用い
たＡｌＧａＡｓよりもバンドギャップを大きく設定する
ことが可能であり、発光部からの発光の吸収を低減で
き、これにより光の導出効率を向上させて、高輝度の半
導体発光素子を得ることができる。加えて、ＡｌＧａＩ
ｎＰ層はＧａＡｓ基板および発光部と格子整合が可能な
ため、発光部への格子不整合による悪影響がないという
効果がある。

【０１９１】本発明（請求項１４）によれば、電流拡散
層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が
０．３以下のＡｌＧａＩｎＮ層により構成しているた
め、電流拡散層を構成する化合物半導体のＡｌ組成が
０．３以下であっても、ＧａＰよりもバンドギャップを
大きくすることが可能であり、電流拡散層の酸化抑制に
加えて、電流拡散層での発光部からの発光の吸収をさら
に低減でき、より光の導出効率を向上させた高輝度の半
導体発光素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による半導体発光素子を
説明するための図であり、図１（ａ）〜図１（ｄ）は、
上記半導体発光素子の製造プロセスをその工程順に示し
ている。

【図２】本発明の実施の形態２による半導体発光素子の
構造を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態３による半導体発光素子の
構造を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態４による半導体発光素子の
構造を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態５による半導体発光素子の
構造を示す断面図である。

【図６】本発明の実施の形態６による半導体発光素子の
構造を示す断面図である。

【図７】本発明の実施の形態７による半導体発光素子の
構造を示す断面図である。

【図８】本発明の実施の形態８による半導体発光素子の
構造を示す断面図である。

【図９】本発明の実施の形態９による半導体発光素子の
構造を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態１０による半導体発光素
子の構造を示す断面図である。

【図１１】本発明の実施の形態１１による半導体発光素
子の構造を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施の形態１２による半導体発光素
子の構造を示す断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態１３による半導体発光素
子の構造を示す断面図である。

【図１４】従来例の半導体発光素子の構造を示す断面図
である。

【図１５】従来例の電流阻止層を用いた半導体発光素子
の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ｎ−下クラッド層 ３，３３ 活性層 ３ａ，３３ａ 発光部 ４ ｐ−上クラッド層 ５，４５，７５，９５ 保護層 ６，２６，３６，４６，５６，６６，６８，７６，９６
電流阻止層 ７，５７，５８，８７ａ，８７ｂ，１０７ａ，１０７
ｂ，１１７，１２７，１３７ 電流拡散層 １０ ｎ型電極 １１ ｐ型電極 １３９ ｐ型コンタクト層 １００１〜１０１３ 半導体発光素子

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電型の化合物半導体基板と、 該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成
   してなる発光部と、 該発光部の所定領域上に配置された第１導電型の電流阻
   止層と、 該発光部及び第１導電型の電流阻止層上に形成された第
   ２導電型の電流拡散層と、 該電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配置され
   た光取り出し側電極とを備え、 該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
   電流の流れをブロックするものであり、 該電流拡散層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
   電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよ
   う電流を拡散するものであり、該発光部を構成する半導
   体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まない化
   合物半導体から構成されている半導体発光素子。
2. 【請求項２】 第１導電型の化合物半導体基板と、 該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成
   してなる発光部と、 該発光部上に形成された第２導電型の第１の電流拡散層
   と、 該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定領域に対向す
   るよう配置された第１導電型の電流阻止層と、 該第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成された第２
   導電型の第２の電流拡散層と、 該第２の電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配
   置された光取り出し側の電極とを備え、 該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
   電流の流れをブロックするものであり、 該第１及び第２の電流拡散層はそれぞれ、該光取り出し
   側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部
   側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものであり、
   該両電流拡散層は、該発光部を構成する半導体材料より
   もバンドギャップの大きいＡｌを含まない化合物半導体
   から構成されている半導体発光素子。
3. 【請求項３】 第１導電型の化合物半導体基板と、 該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成
   してなる発光部と、 該発光部の所定領域上に配置された第２導電型の電流阻
   止層と、 該発光部及び該電流拡散層上に形成された第２導電型の
   電流拡散層と、 該電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配置され
   た光取り出し側の電極とを備え、 該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
   電流の流れをブロックするものであり、該電流阻止層と
   該発光部との間には、該発光部と電流拡散層の間のヘテ
   ロバリアよりも大きなへテロバリアが形成されており、 該電流拡散層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
   電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよ
   う電流を拡散するものであり、該発光部を構成する半導
   体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まない化
   合物半導体から構成されている半導体発光素子。
4. 【請求項４】 第１導電型の化合物半導体基板と、 該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成
   してなる発光部と、 該発光部上に形成された第２導電型の第１の電流拡散層
   と、 該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定の領域に対向
   するよう配置された第２導電型の電流阻止層と、 該第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成された第２
   導電型の第２の電流拡散層と、 該第２の電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう形
   成された光取り出し側の電極とを備え、 該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
   電流の流れをブロックするものであり、該電流阻止層と
   該発光部との間には、該発光部と電流拡散層の間のヘテ
   ロバリアよりも大きなへテロバリアが形成されており、 該第１及び第２の電流拡散層は、該光取り出し側電極と
   発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づ
   くほど広がるよう電流を拡散するものであり、該両電流
   拡散層は、該発光部を構成する半導体材料よりもバンド
   ギャップの大きいＡｌを含まない化合物半導体から構成
   されている半導体発光素子。
5. 【請求項５】 第１導電型の化合物半導体基板と、 該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成
   してなる発光部と、 該発光部の所定領域上に配置された電流阻止層と、 該発光部及び電流阻止層上に形成された第２導電型の電
   流拡散層と、 該電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配置され
   た光取り出し側の電極とを備え、 該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
   電流の流れをブロックするよう、該電流拡散層を構成す
   る化合物半導体に比べてその抵抗を高くしたものであ
   り、 該電流拡散層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
   電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよ
   う電流を拡散するものであり、該発光部を構成する半導
   体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まない化
   合物半導体から構成されている半導体発光素子。
6. 【請求項６】 第１導電型の化合物半導体基板と、 該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成
   してなる発光部と、 該発光部上に形成された第２導電型の第１の電流拡散層
   と、 該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定の領域に対向
   するよう配置された電流阻止層と、 該第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成された第２
   導電型の第２の電流拡散層と、 該第２の電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう形
   成された光取り出し側の電極とを備え、 該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で
   電流の流れをブロックするよう、該電流拡散層を構成す
   る化合物半導体に比べてその抵抗を高くしたものであ
   り、 該第１及び第２の電流拡散層はそれぞれ、該光取り出し
   側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部
   側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものであり、
   該両電流拡散層は、該発光部を構成する半導体材料より
   もバンドギャップの大きいＡｌを含まない化合物半導体
   から構成されている半導体発光素子。
7. 【請求項７】 前記電流拡散層はＧａＰ層である請求項
   １ないし６のいずれかに記載の半導体発光素子。
8. 【請求項８】 前記電流拡散層は（Ｚｎ_xＭｇ_1-x）Ｓ
   _1-yＳｅ_y（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層あるいはＺｎＴ
   ｅ層である請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体
   発光素子。
9. 【請求項９】 前記電流拡散層はＧａ_1-yＩｎ_yＮ層（０
   ≦ｙ≦１）層である請求項１ないし６のいずれかに記載
   の半導体発光素子。
10. 【請求項１０】 前記発光部を構成する活性層上側の第
    ２導電型のクラッド層は、その表面が保護膜により覆わ
    れており、 該保護膜は、前記電流阻止層を構成する半導体材料に対
    するエッチング選択性を有する半導体材料から構成され
    ている請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体発光
    素子。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の半導体発光素子にお
    いて、 前記電流阻止層は、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）層
    あるいは（Ａｌ_xＧａ_{1 -x}）_1-yＩｎ_yＰ（０＜ｘ≦１，０
    ＜ｙ≦１）層であり、 前記保護膜は、Ｇａ_1-yＩｎ_yＰ（０≦ｙ≦１）層である
    半導体発光素子。
12. 【請求項１２】 前記電流拡散層は、前記発光部を構成
    する半導体材料よりバンドギャップの大きいＡｌ組成が
    ０．３以下の化合物半導体から構成されている請求項１
    ないし６のいずれかに記載の半導発光素子。
13. 【請求項１３】 前記電流拡散層は（Ａｌ_xＧａ_1-x）
    _1-yＩｎ_yＰ（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）層である請
    求項１２記載の半導体発光素子。
14. 【請求項１４】 前記電流拡散層は（Ａｌ_xＧａ_1-x）
    _1-yＩｎ_yＮ（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）層である請
    求項１２記載の半導体発光素子。