JP2001044496A - ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード - Google Patents
ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオードInfo
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- JP2001044496A JP2001044496A JP22083899A JP22083899A JP2001044496A JP 2001044496 A JP2001044496 A JP 2001044496A JP 22083899 A JP22083899 A JP 22083899A JP 22083899 A JP22083899 A JP 22083899A JP 2001044496 A JP2001044496 A JP 2001044496A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】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ＡｌＧａＩｎＰＬＥＤにおいて、発光を外部に
効率良く取り出すことが可能で、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
きる窓層の構造を提供する。 【解決手段】窓層を、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
属酸化物層とから構成する。第１の金属酸化物層が酸化
亜鉛（ＺｎＯ）からなり、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。
を備えたＡｌＧａＩｎＰＬＥＤにおいて、発光を外部に
効率良く取り出すことが可能で、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
きる窓層の構造を提供する。 【解決手段】窓層を、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
属酸化物層とから構成する。第１の金属酸化物層が酸化
亜鉛（ＺｎＯ）からなり、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。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高輝度のＡｌＧａ
ＩｎＰ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ＡｌＧａＩ
ｎＰ発光ダイオードに関する。
ＩｎＰ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ＡｌＧａＩ
ｎＰ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）、１７７５〜１
７７７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（（Ａ
ｌαＧａ1- 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．，５
７（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）（１
９９１）、１０１０〜１０１２頁参照）。
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）、１７７５〜１
７７７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（（Ａ
ｌαＧａ1- 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．，５
７（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）（１
９９１）、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ＡｌＧａＩ
ｎＰＬＥＤ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．Ｐｈｙ
ｓ．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（１９９
１）、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）
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ＡｌＧａＩ
ｎＰＬＥＤ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．Ｐｈｙ
ｓ．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（１９９
１）、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 ｏ
ｘｉｄｅ：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１１−１７２２
０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（Ｇａ
Ｐ）、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。
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 ｏ
ｘｉｄｅ：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１１−１７２２
０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（Ｇａ
Ｐ）、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。
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Ｉ
ＴＯ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１×１０19
ｃｍ-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Ｉ
ＩＩ−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、Ｉ
ＩＩ−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。
ＴＯ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１×１０19
ｃｍ-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Ｉ
ＩＩ−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、Ｉ
ＩＩ−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。
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（Ｚｎ
Ｏ）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、１
９７６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。
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（Ｚｎ
Ｏ）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、１
９７６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。
（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。
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。
（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。
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
×１０ 19ｃｍ-3以上７×１０20ｃｍ-3以下であることを
特徴とする。
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
×１０ 19ｃｍ-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。
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ＡｌＧａ
ＩｎＰ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。
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ＡｌＧａ
ＩｎＰ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。
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（ＡｌＧａ
ＩｎＰ）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。
リン化アルミニウム・ガリウム・インジウム（ＡｌＧａ
ＩｎＰ）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ＡｌＧａＩｎ
ＰＬＥＤ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。
ＰＬＥＤ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（Ｉ
ｎ）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。Ｉ
ＴＯ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。
側に設けられる第２の金属酸化物層は、インジウム（Ｉ
ｎ）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。Ｉ
ＴＯ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５×１０ 19ｃｍ-3以上７×１
０20ｃｍ-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５×１０20
ｃｍ-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。
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５×１０ 19ｃｍ-3以上７×１
０20ｃｍ-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５×１０20
ｃｍ-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。
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。
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１
μｍ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。
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１
μｍ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。
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。
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。
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。
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（Ａｌ0.2Ｇａ
0.8）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。
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（Ａｌ0.2Ｇａ
0.8）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、１０５
ｂ、１０５ｃを重層させて構成した。第１のｎ形層１０
５ａ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（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）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１００
ｎｍとし、電子濃度を９×１０16ｃｍ-3とするｎ形（Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3）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（（Ｃ
Ｈ3）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）2Ｚ
ｎ）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、セレン化水素（Ｈ2Ｓ
ｅ）を使用した。
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、１０５
ｂ、１０５ｃを重層させて構成した。第１のｎ形層１０
５ａ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（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）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１００
ｎｍとし、電子濃度を９×１０16ｃｍ-3とするｎ形（Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3）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（（Ｃ
Ｈ3）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）2Ｚ
ｎ）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、セレン化水素（Ｈ2Ｓ
ｅ）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３×１
０-3Ω・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１２ｃｍ
2／Ｖ・ｓであった。シート（ｓｈｅｅｔ）抵抗は約５
６Ω／□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。
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３×１
０-3Ω・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１２ｃｍ
2／Ｖ・ｓであった。シート（ｓｈｅｅｔ）抵抗は約５
６Ω／□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、ＩＴ
Ｏ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１×１
０20ｃｍ-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。
Ｏ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１×１
０20ｃｍ-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１０
７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ＬＥ
Ｄを作製した。
するアルミニウム（Ａｌ）からなる円形のｎ形電極１０
７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ＬＥ
Ｄ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１．９
５Ｖ±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（ｍ
ｃｄ）に到達した。
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１．９
５Ｖ±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（ｍ
ｃｄ）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Ａｌ
ＧａＩｎＰ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。
ＧａＩｎＰ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。
示す模式図である。
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
フロントページの続き (72)発明者 松沢 圭一 埼玉県秩父市大字下影森1505番地 昭和電 工株式会社秩父工場内 (72)発明者 宇田川 隆 埼玉県秩父市大字下影森1505番地 昭和電 工株式会社総合研究所秩父研究室内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA04 AA21 CA34 CA88 CB36
Claims (5)
- 【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ＡｌＧａＩ
ｎＰ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７×１０
20ｃｍ-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Ａｌ
ＧａＩｎＰ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。
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|---|---|---|---|
| JP22083899A JP4232281B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード |
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| JP22083899A JP4232281B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード |
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| JP22083899A Expired - Fee Related JP4232281B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード |
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| JP (1) | JP4232281B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030089574A (ko) * | 2002-05-16 | 2003-11-22 | 시로 사카이 | 질화갈륨계 화합물 반도체 장치 |
| US6979842B2 (en) | 2002-12-31 | 2005-12-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Opto-electronic component with radiation-transmissive electrical contact layer |
| KR100644728B1 (ko) | 2004-04-23 | 2006-11-14 | 광주과학기술원 | 아연 산화물을 이용한 실리콘 발광소자 및 그 제조방법 |
| KR20160047602A (ko) * | 2014-10-22 | 2016-05-03 | 한양대학교 산학협력단 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
-
1999
- 1999-08-04 JP JP22083899A patent/JP4232281B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR20030089574A (ko) * | 2002-05-16 | 2003-11-22 | 시로 사카이 | 질화갈륨계 화합물 반도체 장치 |
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| KR20160047602A (ko) * | 2014-10-22 | 2016-05-03 | 한양대학교 산학협력단 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| KR101646360B1 (ko) | 2014-10-22 | 2016-08-08 | 한양대학교 산학협력단 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
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