JP2001308379A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents

半導体発光素子およびその製造方法

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淳一 中村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で無効電流を低減でき、外部に有
効に光を取り出して発光光度を上げることができる半導
体発光素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ｎ−ＧaＡs基板１０上に、ｎ−ＧaＡsバ
ッファ層１、ｎ−クラッド層２、アンドープ活性層３、
ｐ−クラッド層４、ｐ−中間バンドギャップ層５、ｐ−
電流拡散層６とを順に積層し、ｎ−ＧaＡs基板１０の下
側に第１電極１１を形成する一方、成長層側に第２電極
１２を形成する。このとき、ｐ−中間バンドギャップ層
５の第２電極１２の直下領域を除去し、その除去領域に
おいてｐ−クラッド層４上にｐ−電流拡散層６を積層し
て、ｐ−電流拡散層６とｐ−クラッド層４上との接合面
がタイプIIのエネルギーバンド構造により高抵抗にな
る。

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、電流拡散層を有
する半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体発光素子としてＬＥＤ(発
光ダイオード)が屋内外の表示デバイスとして脚光を浴
びている。特にその高輝度化に伴い、屋外ディスプレイ
市場が急伸し、ＬＥＤはネオンサインに代る媒体として
成長している。このような分野における可視光域の高輝
度ＬＥＤは、ＡlＧaＩnＰ系のＤＨ(ダブルヘテロ)型Ｌ
ＥＤで実現されている。図２５(a)〜(c)は半導体発光素
子としての黄色帯ＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤの上面図,断面図
および機能図を示している。
【０００３】この半導体発光素子は、図２５(a)〜(c)に
示すように、ｎ−ＧaＡs基板３１０上にＭＯＣＶＤ法に
より、ｎ−ＧaＡsバッファ層３０１(厚さ０.５μｍ、Ｓ
iドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−ＡlＧaＩnＰクラッ
ド層３０２(厚さ１.０μｍ、Ｓiドープ：５×１０17ｃ
ｍ-3)、アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層３
０３(厚さ０.６μｍ)、ｐ−ＡlＧaＩnＰクラッド層３０
４(厚さ０.７μｍ、Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ
−ＡlＧaＡs電流拡散層３０５(厚さ６μｍ、Ｚnドー
プ：３×１０18ｃｍ-3)、ｐ−ＧaＡsキャップ層３０６
(厚さ０.１μｍ、Ｚnドープ：３×１０18ｃｍ-3)を成長
させ、基板側に第１電極３１１を形成する一方、成長層
側に第２電極３１２を形成している。上記ｐ−ＧaＡsキ
ャップ層３０６は、成長層側の第２電極３１２に対向す
る素子中央域以外の領域が除去されている。この半導体
発光素子では、活性層３０３内にｐｎ接合が形成されて
おり、電子−正孔の再結合により発光が生じる。この半
導体発光素子を５ｍｍφの樹脂にモールドし、２０ｍＡ
通電したところ、発光光度は１.５カンデラであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図２５(c)
に示するように、上記半導体発光素子では、成長層側の
第２電極３１２から注入された電流は、電流拡散層３０
５内で広がって活性層３０３に注入されるが、その大半
は第２電極３１２の下側の領域に流れるため、その第２
電極３１２の下側の領域での発光が第２電極３１２に遮
られて外部に出ず、無効電流となって発光光度が上がら
ないという問題がある。
【０００５】そこで、この問題を解決するため、第２電
極３１２の下側に電流を阻止する電流阻止層を導入した
構造が提案されている。
【０００６】図２６(a)〜(c)は上記電流阻止層を導入し
た構造の半導体発光素子の上面図,断面図および機能図
を示している。この半導体発光素子は、図２６(a),(b)
に示すように、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧaＡs基板３３
０上に、ｎ−ＧaＡsバッファ層３２１(厚さ０.５μｍ、
Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−ＡlＧaＩnＰクラ
ッド層３２２(厚さ１.０μｍ、Ｓiドープ：５×１０17
ｃｍ-3)、アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層
３２３(厚さ０.６μｍ)、ｐ−ＡlＧaＩnＰクラッド層３
２４(厚さ０.７μｍ、Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)、
ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バンドギャップ層３２５(厚さ０.
１５μｍ、Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ- 3)、ｐ−ＧaＰ
第１電流拡散層３２６(厚さ１.５μｍ、Ｚnドープ：１
×１０18ｃｍ-3)、ｎ−ＧaＰ電流阻止層３２７(厚さ０.
４μｍ、Ｓiドープ：３×１０18ｃｍ-3)、ｐ−ＧaＰ第
２電流拡散層３２８(厚さ６μｍ、Ｚnドープ：２×１０
18ｃｍ-3)を成長させ、基板側に第１電極３３１を形成
し、成長層側に第２電極３３２を形成している。
【０００７】この半導体発光素子は、ｎ−ＧaＰ電流阻
止層３２７が素子中央域を残してエッチングにより除去
されており、その上にｐ−ＧaＰ第２電流拡散層３２８
を再成長させている。
【０００８】この半導体発光素子の場合、図２６(c)に
示すように、成長層側の第２電極３３２から注入された
電流は、第２電極３３２の下側にあるｎ−ＧaＰ電流阻
止層３２７を避けてｎ−ＧaＰ電流阻止層３２７の両側
に流れるため、図２５に示す半導体発光素子と比べて第
２電極３３２の下側に流れる無効電流が減少し、発光光
度が上がる。この半導体発光素子を５ｍｍφモールド品
に適用した場合、２０ｍＡ通電時に発光光度は、２.０
カンデラとなり、図２５に示す半導体発光素子に比べて
３割強増加した。しかしながら、ｎ−ＧaＰ電流阻止層
３２７の下側のｐ−ＧaＰ第１電流拡散層３２６の厚さ
が１.５μｍと厚いため、図２６(c)に示すように、ｎ−
ＧaＰ電流阻止層３２７の下側への電流の回り込みが依
然見られ、無効電流は完全には無くならないという問題
がある。
【０００９】そこで、この発明の目的は、簡単な構成で
無効電流を低減でき、外部に有効に光を取り出すことの
できる半導体発光素子およびその製造方法を提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半導体発光素子は、第１導電型の半導体
基板表面の一方の側に、第１導電型の第１クラッド層
と、第１導電型,第２導電型またはアンドープのいずれ
かの活性層と、第２導電型の第２クラッド層と、第２導
電型の中間バンドギャップ層と、第２導電型の電流拡散
層とが積層され、上記第１導電型の半導体基板表面の他
方の側に第１電極が形成され、上記第２導電型の電流拡
散層上の一部に第２電極が形成された半導体発光素子で
あって、上記第２導電型の中間バンドギャップ層が上記
第２電極の直下領域が除去され、かつ、その除去領域に
おいて上記第２導電型の第２クラッド層上に上記第２導
電型の電流拡散層が積層されており、上記第２導電型の
電流拡散層と上記第２導電型の第２クラッド層との接合
面がタイプIIのエネルギーバンド構造であることを特徴
としている。
【００１１】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
第２導電型の中間バンドギャップ層が除去された除去領
域では、上記第２導電型の電流拡散層と上記第２導電型
の第２クラッド層との接合面がタイプIIのエネルギーバ
ンド構造により高抵抗になるため、電流が除去領域の周
辺に流れて、上記第２導電型の電流拡散層上の一部に形
成された第２電極の下側を流れる無効電流を低減でき、
発光光度が上がる。なお、上記第１導電型の半導体基板
表面の他方の側に形成された第１電極は、部分電極であ
ってもよいし、全面電極であってもよい。
【００１２】また、この発明の半導体発光素子は、第１
導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１導電型の第
１クラッド層と、第１導電型,第２導電型またはアンド
ープのいずれかの活性層と、第２導電型の第２クラッド
層と、第２導電型の中間バンドギャップ層と、第２導電
型の電流拡散層が積層された半導体発光素子であって、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域が
除去され、かつ、その除去領域において上記第２導電型
の第２クラッド層上に上記第２導電型の電流拡散層が積
層されており、上記第２導電型の電流拡散層と上記第２
導電型の第２クラッド層において価電子帯上端の位置と
伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバンド
構造を有すると共に、上記第１導電型の半導体基板表面
の他方の側に全面にわたって形成された第１電極と、上
記第２導電型の電流拡散層上の素子中央域に形成された
第２電極とを備えたことを特徴としている。
【００１３】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域が除去
された除去領域では、上記第２導電型の電流拡散層と上
記第２導電型の第２クラッド層との接合面がタイプIIの
エネルギーバンド構造により高抵抗になるため、電流が
除去領域の周辺に流れて、上記第２導電型の電流拡散層
上の素子中央域に形成された第２電極の下側を流れる無
効電流を低減でき、発光光度が上がる。
【００１４】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第２導電型の中間バンドギャップ層の除去領域に対応
する上記第２導電型の第２クラッド層の領域の上側の一
部が除去されていることを特徴としている。
【００１５】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域の
除去領域およびその除去領域に対向する上記第２導電型
の第２クラッド層の上側の一部が除去された領域が高抵
抗になると共に、上記第２導電型の電流拡散層と第２導
電型の第２クラッド層との高抵抗界面が上記第２導電型
の活性層に近くなるため、上記第２電極の下側を流れる
無効電流をさらに低減でき、発光光度がさらに上がる。
【００１６】また、この発明の半導体発光素子は、第１
導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１導電型の第
１クラッド層と、第１導電型,第２導電型またはアンド
ープのいずれかの活性層と、第２導電型の第２クラッド
層と、第２導電型のエッチングストップ層と、第２導電
型の第３クラッド層と、第２導電型の中間バンドギャッ
プ層と、第２導電型の電流拡散層とが積層された半導体
発光素子であって、上記第２導電型の中間バンドギャッ
プ層と上記第２導電型の第３クラッド層の素子中央域が
夫々除去され、その除去領域において上記第２導電型の
エッチングストップ層上に上記第２導電型の電流拡散層
が積層されており、上記第２導電型の電流拡散層,上記
第２導電型のエッチングストップ層および上記第２導電
型の第２クラッド層において価電子帯上端の位置と伝導
帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバンド構造
を有すると共に、上記第１導電型の半導体基板表面の他
方の側に全面にわたって形成された第１電極と、上記第
２導電型の電流拡散層上の素子中央域に形成された第２
電極とを備えたことを特徴としている。
【００１７】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
第２導電型の中間バンドギャップ層と第２導電型の第３
クラッド層が除去された素子中央域の除去領域では、上
記第２導電型の電流拡散層,エッチングストップ層およ
び第２クラッド層において価電子帯上端の位置と伝導帯
下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバンド構造が
形成されることにより高抵抗になると共に、上記第２導
電型のエッチングストップ層の存在により上記高抵抗界
面を活性層の近くに制御性よく形成できるため、無効電
流が少なく発光光度の高い半導体発光素子を歩留まり良
く作成できる。
【００１８】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域の除
去領域が上記第２電極とほぼ同等の形状で互いに対向し
ていることを特徴としている。
【００１９】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
ほぼ同等の形状成長層側の第２電極とその第２電極の下
側の高抵抗領域を互いに対向させることで発光効率を最
適にできるので、無効電流をより少なくでき、発光光度
を高められる。
【００２０】また、この発明の半導体発光素子は、第１
導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１導電型の第
１クラッド層と、第１導電型,第２導電型またはアンド
ープのいずれかの活性層と、第２導電型の第２クラッド
層と、第２導電型の中間バンドギャップ層と、第２導電
型の電流拡散層が積層された半導体発光素子であって、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域以
外の領域が除去され、その除去領域において上記第２導
電型の第２クラッド層上に上記第２導電型の電流拡散層
が積層されており、上記第２導電型の電流拡散層と上記
第２導電型の第２クラッド層において価電子帯上端の位
置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバ
ンド構造を有すると共に、上記第１導電型の半導体基板
表面の他方の側に全面にわたって形成された第１電極
と、上記第２導電型の電流拡散層上の素子中央域以外の
領域に形成された第２電極とを備えたことを特徴として
いる。
【００２１】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域以外の
領域が除去された除去領域では、タイプIIのエネルギー
バンド構造を有する上記第２導電型の電流拡散層と上記
第２導電型の第２クラッド層との接合面が高抵抗になる
ため、電流が除去領域の周辺に流れて、上記第２導電型
の電流拡散層上の素子中央域以外の領域に形成された第
２電極の下側を流れる無効電流を低減でき、発光光度が
上がる。
【００２２】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第２導電型の中間バンドギャップ層の除去領域に対向
する上記第２導電型の第２クラッド層の領域の上側の一
部が除去されていることを特徴としている。
【００２３】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域以
外の除去領域およびその除去領域に対向する上記第２導
電型の第２クラッド層の上側の一部が除去された領域が
高抵抗になると共に、上記第２導電型の電流拡散層と第
２導電型の第２クラッド層との高抵抗界面が活性層に近
くなるため、上記第２電極の下側を流れる無効電流をさ
らに低減でき、発光光度がさらに上がる。
【００２４】また、この発明の半導体発光素子は、第１
導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１導電型の第
１クラッド層と、第１導電型,第２導電型またはアンド
ープのいずれかの活性層と、第２導電型の第２クラッド
層と、第２導電型のエッチングストップ層と、第２導電
型の第３クラッド層と、第２導電型の中間バンドギャッ
プ層と、第２導電型の電流拡散層が積層された半導体発
光素子であって、上記第２導電型の中間バンドギャップ
層と第２導電型の第３クラッド層の素子中央域以外の領
域が夫々除去され、かつ、その除去領域において上記第
２導電型のエッチングストップ層上に上記第２導電型の
電流拡散層が積層されており、上記第２導電型の電流拡
散層と上記第２導電型のエッチングストップ層および上
記第２導電型の第２クラッド層において価電子帯上端の
位置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギー
バンド構造を有すると共に、上記第１導電型の半導体基
板表面の一方の側に全面にわたって形成された第１電極
と、上記第２導電型の電流拡散層の素子中央域以外の領
域に形成された第２電極とを備えたことを特徴としてい
る。
【００２５】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
第２導電型の中間バンドギャップ層と第２導電型の第３
クラッド層が除去された素子中央域以外の除去領域で
は、上記第２導電型の電流拡散層,エッチングストップ
層および第２クラッド層において価電子帯上端の位置と
伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバンド
構造が形成されることにより高抵抗になると共に、上記
第２導電型のエッチングストップ層の存在により上記高
抵抗界面を活性層の近くに制御性よく形成できるため、
無効電流が少なく発光光度の高い半導体発光素子を歩留
まり良く作成できる。
【００２６】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第２導電型の中間バンドギャップ層上に上記第２導電
型の保護層が形成されていることを特徴としている。
【００２７】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層上に第２導電型
の保護層があるので、その第２導電型の保護層上に形成
される電流拡散層との界面の抵抗層がなくなり、動作電
圧を低くできる。
【００２８】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第１導電型の半導体基板がＧaＡsからなり、上記第１
導電型の第１クラッド層と、上記第１導電型,第２導電
型またはアンドープのいずれかの活性層と、上記第２導
電型の第２クラッド層とがＧaＡsと格子整合するＡlＧa
ＩnＰ系の化合物半導体からなり、上記第２導電型の電
流拡散層がＧaＰまたはＡlＧaＩnＰ系の化合物半導体か
らなり、上記第２導電型の中間バンドギャップ層がＡl
ＧaＩnＰ系の化合物半導体からなることを特徴としてい
る。
【００２９】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
無効電流を低減でき、発光光度の高いＡlＧaＩnＰ系の
半導体発光素子を実現できる。
【００３０】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第１導電型の半導体基板がＧaＡsからなり、上記第１
導電型の第１クラッド層と、上記第１導電型,第２導電
型またはアンドープのいずれかの活性層と、上記第２導
電型の第２クラッド層と、上記第２導電型のエッチング
ストップ層と、上記第２導電型の第３クラッド層とがＧ
aＡsと格子整合するＡlＧaＩnＰ系の化合物半導体から
なり、上記第２導電型の電流拡散層がＧaＰまたはＡlＧ
aＩnＰ系の化合物半導体からなり、上記第２導電型の中
間バンドギャップ層がＡlＧaＩnＰ系の化合物半導体か
らなることを特徴としている。
【００３１】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
簡単な構成で無効電流を低減でき、発光光度の高いＡl
ＧaＩnＰ系の半導体発光素子を実現できる。
【００３２】また、一実施形態の半導体発光素子は、Ａ
lＧaＩnＰ系の化合物半導体からなる上記第２導電型の
中間バンドギャップ層のＧaＡsに対する格子整合率△ａ
／ａが−３.２％≦△ａ／ａ≦−２.５％であることを特
徴としている。
【００３３】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
ＡlＧaＩnＰ系の半導体発光素子において、上記第２導
電型の中間バンドギャップ層のＧaＡsに対する格子整合
率△ａ／ａを−３.２％≦△ａ／ａ≦−２.５％とするこ
とによって、無効電流を低減して、発光光度を高くでき
る上に、動作電圧を低くできる。また、素子表面の結晶
欠陥を少なくでき、信頼性を向上できる。
【００３４】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第２導電型の中間バンドギャップ層が、ＧaＡsに対す
る格子整合率の異なる複数のＡlＧaＩnＰ層で構成され
ており、その各ＡlＧaＩnＰ層の格子整合率△ａ／ａが
−３.２≦△ａ／ａ≦−２.５％であることを特徴として
いる。
【００３５】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
第２導電型の中間バンドギャップ層を構成する各ＡlＧa
ＩnＰ層の格子整合率が夫々異なると共に、各ＡlＧaＩn
Ｐ層の格子整合率△ａ／ａが−３.２≦△ａ／ａ≦−２.
５％とすることによって、ＡlＧaＩnＰ系の発光素子に
おいて、無効電流を低減して、発光光度を高くできる上
に、動作電圧をさらに低減し、また素子表面の結晶欠陥
を少なくできる。
【００３６】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第２導電型の中間バンドギャップ層上に、ＧaＰまた
はIII族全体に対するＡlの組成比が２０％以下のＡlＧa
ＩnＰ系の化合物半導体からなる第２導電型の保護層が
積層されていることを特徴としている。
【００３７】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層上にＧaＰまた
はＡlの少ないＡlＧaＩnＰ保護層があるので、そのＡl
ＧaＩnＰ保護層上に形成された第２導電型の電流拡散層
との界面の抵抗層がなくなり、動作電圧を低くできる。
【００３８】また、一実施形態の半導体発光素子は、Ａ
lＧaＩnＰ系の化合物半導体からなる上記第２導電型の
第２クラッド層と上記第２導電型の第３クラッド層の組
成が(ＡlXＧa1-X)0.5Ｉn0.5Ｐ(０.６≦Ｘ≦１.０)であ
ることを特徴としている。
【００３９】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記第２導電型の第２クラッド層と第２導電型の第３ク
ラッド層の組成を(ＡlXＧa1-X)0.5Ｉn0.5Ｐ(０.６≦Ｘ
≦１.０)とすることによって、動作電圧を低くできる。
【００４０】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第２導電型の中間バンドギャップ層の層厚が０.５μ
ｍ以下であることを特徴としている。
【００４１】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の層厚が０.５
μｍ以下にすることによって、動作電圧を低くできる。
【００４２】また、一実施形態の半導体発光素子は、上
記第２導電型の中間バンドギャップ層のキャリア濃度が
０.５×１０18ｃｍ-3以上であることを特徴としてい
る。
【００４３】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層のキャリア濃度
を０.５×１０18ｃｍ-3以上とすることによって、動作
電圧を低くできる。
【００４４】また、この発明の半導体発光素子の製造方
法は、第１導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１
導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２導電型ま
たはアンドープのいずれかの活性層と、第２導電型の第
２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギャップ層
と、第２導電型の保護層とを順に積層する工程と、上記
第２導電型の保護層の素子中央域と上記第２導電型の中
間バンドギャップ層の素子中央域をエッチングで夫々除
去する工程と、上記第２導電型の保護層,中間バンドギ
ャップ層の除去工程の後、上記第２導電型の保護層上お
よび上記第２導電型の第２クラッド層上に第２導電型の
電流拡散層を積層して、上記第２導電型の電流拡散層と
上記第２導電型の第２クラッド層において価電子帯上端
の位置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギ
ーバンド構造を形成する工程と、上記第１導電型の半導
体基板表面の他方の側に全面にわたって第１電極を形成
する工程と、上記第２導電型の電流拡散層上の素子中央
域に第２電極を形成する工程とを有することを特徴とし
ている。
【００４５】上記半導体発光素子の製造方法によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域が
除去された除去領域では、上記第２導電型の電流拡散
層,第２クラッド層において価電子帯上端の位置と伝導
帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバンド構造
が形成されることにより高抵抗になるため、電流が除去
領域の周辺に流れて、上記第２導電型の電流拡散層上の
素子中央域に形成された第２電極の下側を流れる無効電
流を低減でき、発光光度が上がる。したがって、発光光
度の高い半導体発光素子を製造できる。
【００４６】また、この発明の半導体発光素子の製造方
法は、第１導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１
導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２導電型ま
たはアンドープのいずれかの活性層と、第２導電型の第
２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギャップ層
と、第２導電型の保護層とを順に積層する工程と、上記
第２導電型の保護層の素子中央域と上記第２導電型の中
間バンドギャップ層の素子中央域をエッチングにより除
去し、さらにその除去領域に対応する上記第２導電型の
第２クラッド層の領域の上側の一部をエッチングにより
除去する工程と、上記第２導電型の保護層,中間バンド
ギャップ層および第２クラッド層の除去工程の後、上記
第２導電型の保護層上および上記第２導電型の第２クラ
ッド層上に第２導電型の電流拡散層を積層して、上記第
２導電型の電流拡散層と上記第２導電型の第２クラッド
層において価電子帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタ
イプIIの関係のエネルギーバンド構造を形成する工程
と、上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面
にわたって第１電極を形成する工程と、上記第２導電型
の電流拡散層上の素子中央域に第２電極を形成する工程
とを有することを特徴としている。
【００４７】上記半導体発光素子の製造方法によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域が
除去された除去領域では、上記第２導電型の電流拡散
層,第２クラッド層において価電子帯上端の位置と伝導
帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバンド構造
が形成されることにより高抵抗になるため、電流が除去
領域の周辺に流れて、上記第２導電型の電流拡散層上の
素子中央域に形成された第２電極の下側を流れる無効電
流を低減でき、発光光度が上がる。したがって、発光光
度の高い半導体発光素子を製造できる。
【００４８】また、この発明の半導体発光素子の製造方
法は、第１導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１
導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２導電型ま
たはアンドープのいずれかの活性層と、第２導電型の第
２クラッド層と、第２導電型のエッチングストップ層
と、第２導電型の第３クラッド層と、第２導電型の中間
バンドギャップ層と、第２導電型の保護層とを順に積層
する工程と、上記第２導電型の保護層,上記第２導電型
の中間バンドギャップ層および上記第２導電型の第３ク
ラッド層の素子中央域をエッチングにより除去する工程
と、上記第２導電型の保護層,中間バンドギャップ層お
よび第３クラッド層の除去工程の後、上記第２導電型の
保護層上および上記第２導電型のエッチングストップ層
上に第２導電型の電流拡散層を積層して、上記第２導電
型の電流拡散層,上記第２導電型のエッチングストップ
層および上記第２導電型の第２クラッド層において価電
子帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係の
エネルギーバンド構造を形成する工程と、上記第１導電
型の半導体基板表面の他方の側に全面にわたって第１電
極を形成する工程と、上記第２導電型の電流拡散層上の
素子中央域に第２電極を形成する工程とを有することを
特徴としている。
【００４９】上記半導体発光素子の製造方法によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域が
除去された除去領域では、上記第２導電型の電流拡散
層,エッチングストップ層および第２クラッド層におい
て価電子帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタイプIIの
関係のエネルギーバンド構造が形成されることにより高
抵抗になるため、電流が除去領域の周辺に流れて、上記
第２導電型の電流拡散層上の素子中央域に形成された第
２電極の下側を流れる無効電流を低減でき、発光光度が
上がる。したがって、発光光度の高い半導体発光素子を
製造できる。また、上記第２導電型のエッチングストッ
プ層の存在により上記高抵抗界面を活性層の近くに制御
性よく形成できるため、この半導体発光素子の歩留まり
を向上できる。
【００５０】また、この発明の半導体発光素子の製造方
法は、第１導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１
導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２導電型ま
たはアンドープのいずれかの活性層と、第２導電型の第
２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギャップ層
と、第２導電型の保護層を順に積層する工程と、上記第
２導電型の保護層と上記第２導電型の中間バンドギャッ
プ層の素子中央域以外の領域をエッチングで夫々除去す
る工程と、上記第２導電型の保護層,中間バンドギャッ
プ層の除去工程の後、上記第２導電型の保護層上および
上記第２導電型の第２クラッド層上に第２導電型の電流
拡散層を積層して、上記第２導電型の電流拡散層と上記
第２導電型の第２クラッド層において価電子帯上端の位
置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバ
ンド構造を形成する工程と、上記第１導電型の半導体基
板表面の他方の側に全面にわたって第１電極を形成する
工程と、上記第２導電型の電流拡散層上の素子中央域以
外の領域に第２電極を形成する工程とを有することを特
徴としている。
【００５１】上記半導体発光素子の製造方法によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域以
外の領域が除去された除去領域では、上記第２導電型の
電流拡散層,第２クラッド層において価電子帯上端の位
置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバ
ンド構造が形成されることにより高抵抗になるため、電
流が除去領域の周辺に流れて、上記第２導電型の電流拡
散層上の素子中央域以外の領域に形成された第２電極の
下側を流れる無効電流を低減でき、発光光度が上がる。
したがって、発光光度の高い半導体発光素子を製造でき
る。
【００５２】また、この発明の半導体発光素子の製造方
法は、第１導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１
導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２導電型ま
たはアンドープのいずれかの活性層と、第２導電型の第
２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギャップ層
と、第２導電型の保護層とを順に積層する工程と、上記
第２導電型の保護層と上記第２導電型の中間バンドギャ
ップ層の素子中央域以外の領域をエッチングにより除去
し、さらにその除去領域に対応する上記第２導電型の第
２クラッド層の領域の上側の一部をエッチングにより除
去する工程と、上記第２導電型の保護層,中間バンドギ
ャップ層および第２クラッド層の除去工程の後、上記第
２導電型の保護層上および上記第２導電型の第２クラッ
ド層上に第２導電型の電流拡散層を積層して、上記第２
導電型の電流拡散層と上記第２導電型の第２クラッド層
において価電子帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタイ
プIIの関係のエネルギーバンド構造を形成する工程と、
上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
たって第１電極を形成する工程と、上記第２導電型の電
流拡散層上の素子中央域以外の領域に第２電極を形成す
る工程とを有することを特徴としている。
【００５３】上記半導体発光素子の製造方法によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域以
外の領域が除去された除去領域では、上記第２導電型の
電流拡散層,第２クラッド層において価電子帯上端の位
置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバ
ンド構造が形成されることにより高抵抗になるため、電
流が除去領域の周辺に流れて、上記第２導電型の電流拡
散層上の素子中央域以外の領域に形成された第２電極の
下側を流れる無効電流を低減でき、発光光度が上がる。
したがって、発光光度の高い半導体発光素子を製造でき
る。
【００５４】また、この発明の半導体発光素子の製造方
法は、第１導電型の半導体基板表面の一方の側に、第１
導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２導電型ま
たはアンドープのいずれかの活性層と、第２導電型の第
２クラッド層と、第２導電型のエッチングストップ層
と、第２導電型の第３クラッド層と、第２導電型の中間
バンドギャップ層と、第２導電型の保護層とを順に積層
する工程と、上記第２導電型の保護層と上記第２導電型
の中間バンドギャップ層と上記第２導電型の第３クラッ
ド層の素子中央域以外の領域をエッチングにより除去す
る工程と、上記第２導電型の保護層,中間バンドギャッ
プ層および第３クラッド層の除去工程の後、上記第２導
電型の保護層上および上記第２導電型のエッチングスト
ップ層上に第２導電型の電流拡散層を積層して、上記第
２導電型の電流拡散層,上記第２導電型のエッチングス
トップ層および上記第２導電型の第２クラッド層におい
て価電子帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタイプIIの
関係のエネルギーバンド構造を形成する工程と、上記第
１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわたって
第１電極を形成する工程と、上記第２導電型の電流拡散
層の素子中央域以外の領域に第２電極を形成する工程と
を有することを特徴としている。
【００５５】上記半導体発光素子の製造方法によれば、
上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域以
外の領域が除去された除去領域では、上記第２導電型の
電流拡散層,エッチングストップ層および第２クラッド
層において価電子帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタ
イプIIの関係のエネルギーバンド構造が形成されること
により高抵抗になるため、電流が除去領域の周辺に流れ
て、上記第２導電型の電流拡散層上の素子中央域以外の
領域に形成された第２電極の下側を流れる無効電流を低
減でき、発光光度が上がる。したがって、発光光度の高
い半導体発光素子を製造できる。また、上記第２導電型
のエッチングストップ層の存在により上記高抵抗界面を
活性層の近くに制御性よく形成できるため、この半導体
発光素子の歩留まりを向上できる。
【００５６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の半導体発光素子
およびその製造方法を図示の実施の形態により詳細に説
明する。
【００５７】（第１実施形態）図１(a)〜(c)はこの発明
の第１実施形態の半導体発光素子の上面図、断面図、電
流の流れを示す機能図である。
【００５８】図１(b)に示すように、この半導体発光素
子は、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧaＡs基板１０上に、ｎ
−ＧaＡsバッファ層１(厚さ０.５μｍ、Ｓiドープ：５
×１０ 17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１
クラッド層２(厚さ１.０μｍ、Ｓiドープ：５×１０17
ｃｍ-3)、アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層
３(厚さ０.６μｍ)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第
２クラッド層４(厚さ０.７μｍ、Ｚnドープ：５×１０
17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンド
ギャップ層５(厚さ０.１５μｍ、Ｚnドープ：２×１０
18ｃｍ-3)、ｐ−ＧaＰ電流拡散層６(厚さ６μｍ、Ｚnド
ープ：２×１０18ｃｍ-3)が順に積層されている。
【００５９】ここで、素子中央域のｐ−ＡlＧaＩnＰ中
間バンドギャップ層５を円形状に除去している(この円
形の除去領域の径は１００μｍ)。そして、基板側に第
１電極１１を形成する一方、成長層側に直径１００μｍ
の円形状の第２電極１２を形成している(図１(a)に示
す)。なお、ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バンドギャップ層５
は、ＧaＡs基板１０に対して格子整合率△ａ／ａ＝−
２.８％のミスマッチを有している。
【００６０】この半導体発光素子の場合、図１(c)に示
すように、成長層側の第２電極１２から注入された電流
は、第２電極１２の下側にあるｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バ
ンドギャップ層５が除去された領域(除去領域)を避けて
その周囲に流れ、除去領域(第２電極１２の下側)以外の
領域に対応する活性層３の領域で発光が生じる。その理
由を以下に記載する。
【００６１】上記ｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラッド層４と
ｐ−ＧaＰ電流拡散層６は、真空準位に対して、伝導帯
下端の位置と価電子帯上端の位置が図２(a)に示すよう
になり、ヘテロ接合を形成した場合、価電子帯のバンド
不連続性が大きくなるエネルギーバンド構造がタイプII
と呼ばれる結合状態になる。
【００６２】そのため、第２電極１２の下側の除去領域
に、ｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラッド層４とｐ−ＧaＰ電流
拡散層６の界面があるが、そこでのバンド接合状態は図
２(b)のようになり、成長層側の第２電極１２から注入
される電流(ホール)に対して接合部分での価電子帯のノ
ッチが大きく高抵抗になる(ノッチ高さは約０.２８Ｖで
ある)。
【００６３】一方、除去領域(第２電極１２の下側)以外
の領域では、ｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラッド層４／ｐ−
ＡlＧaＩnＰ中間バンドギャップ層５／ｐ−ＧaＰ電流拡
散層６の層構成になっており、ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バ
ンドギャップ層５の存在でバンド接合状態は図２(c)の
ようになり、バンド不連続性が分割されるため、接合部
分での価電子帯のノッチが小さくなって低抵抗になる
(ノッチは０.１５Ｖと０.１３Ｖに分割される)。
【００６４】素子として動作させた場合、第２電極１２
の下側の除去領域のように、ｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラ
ッド層４とｐ−ＧaＰ電流拡散層６の界面だけの素子で
は、ノッチ高さが大きいため、２０ｍＡ通電時の電圧は
約３.５Ｖとなる。一方、除去領域(第２電極１２の下
側)以外の領域のように、ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バンドギ
ャップ層５を有する半導体発光素子の場合は、２０ｍＡ
通電時の電圧は約２.１Ｖとなり、１.４Ｖもの電圧差が
生じる。
【００６５】このため、２０ｍＡ通電時は、図１(c)に
示すように、成長層側の第２電極１２から注入された電
流は、第２電極１２の下側の除去領域を避けてその周囲
に流れ、除去領域(第２電極１２の下側)以外の領域に対
応する活性層３の領域で発光が生じる。
【００６６】この半導体発光素子の場合、図２６に示す
半導体発光素子のように電流阻止層の下側への電流の回
り込みがなく、無効電流はほとんどなくなり、発光光度
が上がる。
【００６７】この第１実施形態の半導体発光素子を５ｍ
ｍφモールド品に適用したところ、２０ｍＡ通電時の発
光光度は、図２６に示す半導体発光素子に比べて１.５
倍の３.０カンデラとなった。
【００６８】（第２実施形態）図３(a)〜(c)はこの発明
の第２実施形態の半導体発光素子の上面図,断面図およ
び機能図である。
【００６９】この半導体発光素子は、図３(b)に示すよ
うに、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧaＡs基板３０上に、ｎ
−ＧaＡsバッファ層２１(厚さ０.５μｍ、Ｓiドープ：
５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第
１クラッド層２２(厚さ１.０μｍ、Ｓiドープ：５×１
０17ｃｍ-3)、アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活
性層２３(厚さ０.６μｍ)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn
0.5Ｐ第２クラッド層２４(厚さ０.７μｍ、Ｚnドープ：
５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0. 1Ｐ中
間バンドギャップ層２５(厚さ０.１５μｍ、Ｚnドー
プ：２×１０18ｃｍ-3)、ｐ−ＧaＰ電流拡散層２６(厚
さ６μｍ、Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ-3)が順に積層さ
れている。
【００７０】ここで、ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バンドギャ
ップ層２５の素子中央域を円形状に除去すると共に、そ
の除去領域に対応するｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラッド層
２４の領域の上側の途中まで(残厚０.３μｍ)を除去し
ている(この円形の径は１００μｍ)。そして、基板側に
第１電極３１を形成する一方、成長層側に直径１００μ
ｍの円形状の第２電極３２を形成している。
【００７１】この半導体発光素子の場合、第１実施形態
の半導体発光素子と同じ原理で、図３(c)に示すよう
に、成長層側の第２電極３２から注入された電流は、第
２電極３２の下側の除去領域を避けてその周囲に流れ、
除去領域(第２電極３２の下側)以外の領域に対応する活
性層２３の領域で発光が生じる。
【００７２】この半導体発光素子の場合、第１実施形態
の半導体発光素子に比べて第２電極３２の下側のｐ−Ａ
lＧaＩnＰ第２クラッド層２４とｐ−ＧaＰ電流拡散層２
６で形成される高抵抗界面が活性層２３直上の０.３μ
ｍまで近づいているため、より無効電流が少なくなり、
さらに発光光度が上がる。
【００７３】この第２実施形態の半導体発光素子を５ｍ
ｍφモールド品に適用したところ、２０ｍＡ通電時(動
作電圧２.１Ｖ)の発光光度は、３.３カンデラとなり、
第１実施形態の半導体発光素子に比べて１割増大した。
【００７４】（第３実施形態）図４(a)〜(c)はこの発明
の第３実施形態の半導体発光素子の上面図,断面図およ
び機能図である。この半導体発光素子は、図４(a),(b)
に示すように、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧaＡs基板５０
上に、ｎ−ＧaＡsバッファ層４１(厚さ０.５μｍ、Ｓi
ドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉ
n0.5Ｐ第１クラッド層４２(厚さ１.０μｍ、Ｓiド−
プ：５×１０17ｃｍ-3)、アンドープ(Ａl0. 3Ｇa0.7)0.5
Ｉn0.5Ｐ活性層４３(厚さ０.６μｍ)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa
0.3)0.5Ｉn0. 5Ｐ第２クラッド層４４(厚さ０.３μｍ、
ｐ−ＧaＩnＰエッチングストップ層４５(厚さ０.０１μ
ｍ、Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa
0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第３クラッド層４６(厚さ０.４μｍ、
Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.4Ｇa0.6)
0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層４７(厚さ０.１５μ
ｍ、Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ-3)、ｐ−ＧaＰ電流拡
散層４８(厚さ６μｍ、Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ-3)
が順に積層されている。
【００７５】ここで、ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バンドギャ
ップ層４７とｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラッド層４６の素
子中央域を円形状に除去している(この円形の除去領域
の径は１００μｍ)。そして、基板側に第１電極５１を
形成する一方、成長層側に直径１００μｍの円形状の第
２電極５２を形成している。
【００７６】この半導体発光素子の場合でも、図４(c)
に示すように、成長層側の第２電極５２から注入された
電流は、第２電極５２の下側の除去領域を避けてその周
囲に流れ、除去領域(第２電極５２の下側)以外の領域に
対応する活性層４３の領域で発光が生じる。
【００７７】それは、第２電極５２の下側のエッチング
された領域にあるｐ−ＧaＩnＰエッチングストップ層４
５とｐ−ＧaＰ電流拡散層４８の界面においても、バン
ド接合状態は図２(b)に類した状態になり、成長層側の
第２電極５２から注入される電流(ホール)に対して接合
部分でのノッチが大きく高抵抗になるからである。(ノ
ッチ高さは約０.２６Ｖとなり、２０ｍＡ通電時の電圧
は約３.３Ｖと大きい)この第３実施形態の半導体発光素
子は、第２実施形態の半導体発光素子と同様の効果を有
すると共に、第２実施形態の半導体発光素子に比べて、
第２電極５２の下側のｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラッド層
４４とｐ−ＧaＰ電流拡散層４８で形成される高抵抗界
面の位置を活性層４３直上の０.３μｍの位置に形成す
るときの制御性がエッチングストップ層４５を用いるこ
とによりよくなるため、この半導体発光素子の歩留まり
が向上する。
【００７８】この第３実施形態の半導体発光素子におい
て、２０ｍＡ通電時(動作電圧２.１Ｖ)に発光光度は、
３.３カンデラと第２実施形態の半導体発光素子と同様
であったが、第２実施形態の歩留まりは７５％であった
のに対して、歩留まりは９９％に向上した。
【００７９】（第４実施形態）図５(a)〜(c)はこの発明
の第４実施形態の半導体発光素子の上面図,断面図およ
び機能図である。
【００８０】この半導体発光素子は、図５(a),(b)に示
すように、ｎ−ＧaＡs基板７０上にＭＯＣＶＤ法によ
り、ｎ−ＧaＡsバッファ層６１(厚さ０.５μｍ、Ｓiド
ープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−Ａl0.5Ｉn0.5Ｐ層とｎ
−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ層の１０対でできたＤＢ
Ｒ(光反射)層６２(それぞれの１層の厚さ０.０５μｍ、
Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)
0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層６３(厚さ１.０μｍ、Ｓiド
ープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn
0.5Ｐ活性層６４(０.６μｍ、Ｚnドープ：２×１０17ｃ
ｍ-3)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
６５(厚さ０.７μｍ、Ｚnドープ：５×１０1 7ｃｍ-3)、
ｐ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層
６６(厚さ０.１５μｍ、Ｚnドープ：２×１０18ｃ
ｍ-3)、ｐ−(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ電流拡散層６
７(厚さ６μｍ、Ｚnドープ：３×１０18ｃｍ-3)が順に
積層されている。
【００８１】ここで、ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バンドギャ
ップ層６６の素子中央域を円形状に残して周辺を除去し
ている(この円形の除去領域の径は１００μｍ)。そし
て、基板側に第１電極７１を形成する一方、成長層側に
直径１００μｍの円形状の領域を残し、それ以外の領域
に第２電極７２を形成している。
【００８２】また、ｐ−(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ
電流拡散層６７とｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２
クラッド層６５においてもタイプIIのヘテロ接合が形成
され、中間バンドギャップ層６６の除去領域には高抵抗
界面が形成される。
【００８３】この半導体発光素子の場合、図５(c)に示
すように、成長層側の第２電極７２から注入された電流
は、第２電極７２の下側の除去領域を避けて素子中央域
に流れ、除去領域(第２電極７２の下側)以外の領域に対
応する活性層６４の領域で発光が生じる。
【００８４】この半導体発光素子と比較する構造とし
て、従来の図２６に示す半導体発光素子に類似した図２
７(a)〜(c)に示す構造の半導体発光素子がある。この図
２７(a)〜(c)に示す半導体発光素子では、図２６に示す
半導体発光素子と同じく、電流阻止層の下側で第２電極
下に回り込む電流が多いために無効電流となり、光度が
上がらない(放射角±２゜、２０ｍＡ通電時に４カンデ
ラ)。その図２７(a)〜(c)に示す半導体発光素子に比べ
て、この第４実施形態の半導体発光素子では、除去領域
の下側への電流の回り込みは少なく、無効電流はほとん
どなくなり、発光光度が上がる。
【００８５】上記第４実施形態の半導体発光素子におい
て、２０ｍＡ通電時に発光光度は、図２７に示す半導体
発光素子に比べて１.５倍の６.０カンデラとなり、動作
電圧は２.３５Ｖとなった(電流注入領域の面積が小さい
ため、図２５に示す半導体発光素子に比べて動作電圧は
大きくなる)。
【００８６】（第５実施形態）図６(a)〜(c)はこの発明
の第５実施形態の半導体発光素子の上面図,断面図およ
び機能図である。
【００８７】この半導体発光素子は、図６(a),(b)に示
すように、ｎ−ＧaＡs基板９０上にＭＯＣＶＤ法によ
り、ｎ−ＧaＡsバッファ層８１(厚さ０.５μｍ、Ｓiド
ープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−Ａl0.5Ｉn0.5Ｐ層とｎ
−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ層の１０対でできたＤＢ
Ｒ(光反射)層８２(それぞれの１層の厚さ０.０５μｍ、
Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)
0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層８３(厚さ１.０μｍ、Ｓiド
ープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn
0.5Ｐ活性層８４(０.６μｍ、Ｚnドープ：２×１０17ｃ
ｍ-3)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
８５(厚さ０.７μｍ、Ｚnドープ：５×１０1 7ｃｍ-3)、
ｐ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層
８６(厚さ０.１５μｍ、Ｚnドープ：２×１０18ｃ
ｍ-3)、ｐ−(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ電流拡散層８
７(厚さ６μｍ、Ｚnドープ：３×１０18ｃｍ-3)が順に
積層されている。
【００８８】ここで、ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バンドギャ
ップ層８６の素子中央域を円形状に残して周辺を除去
し、その除去領域に対応するｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラ
ッド層８５の上側の途中まで(残厚０.３μｍ)を除去し
ている(円形の径は１００μｍ)。そして、基板側に第１
電極９１を形成する一方、成長層側に直径１００μｍの
円形状の領域を残し、それ以外の領域に第２電極９２を
形成している。
【００８９】この半導体発光素子の場合、図６(c)に示
すように、成長層側の第２電極９２から注入された電流
は、第２電極９２の下側の除去領域を避けて素子中央域
に流れ、除去領域(第２電極９２の下側)以外の領域に対
応する活性層８４の領域で発光が生じる。
【００９０】この第５実施形態の半導体発光素子は、第
４実施形態の半導体発光素子と同様の効果を有すると共
に、第４実施形態の半導体発光素子に比べて、第２電極
９２の下側のｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラッド層８５とｐ
−ＡlＧaＩnＰ電流拡散層８７で形成される高抵抗界面
が活性層８４直上の０.３μｍまで近づいているために
無効電流がより少なくなり、さらに発光光度が上がる。
また、２０ｍＡ通電時(動作電圧２.３５Ｖ)に発光光度
は、６.６カンデラとなり、第１実施形態の半導体発光
素子に比べて１割増大した。
【００９１】（第６実施形態）図７(a)〜(c)はこの発明
の第６実施形態の半導体発光素子の上面図,断面図およ
び機能図である。
【００９２】この半導体発光素子は、図７(a),(b)に示
すように、ｎ−ＧaＡs基板１１０上にＭＯＣＶＤ法によ
り、ｎ−ＧaＡsバッファ層１０１(厚さ０.５μｍ、Ｓi
ドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−Ａl0.5Ｉn0.5Ｐ層と
ｎ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ層の１０対でできたＤ
ＢＲ(光反射)層１０２(それぞれの１層の厚さ０.０５μ
ｍ、Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa
0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層１０３(厚さ１.０μ
ｍ、Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.3Ｇa
0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層１０４(０.６μｍ、Ｚnドープ：
２×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第
２クラッド層１０５(厚さ０.３μｍ、Ｚnドープ：５×
１０17ｃｍ-3)、ｐ−Ｇa0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストッ
プ層１０６(厚さ０.０１μｍ、Ｚnドープ：５×１０17
ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第３クラッド
層１０７(厚さ０.４μｍ、Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ
-3)、ｐ−(Ａl 0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャッ
プ層１０８(厚さ０.１５μｍ、Ｚnドープ：２×１０18
ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ電流拡散層
１０９(厚さ６μｍ、Ｚnドープ：３×１０18ｃｍ-3)が
順に積層されている。
【００９３】ここで、ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バンドギャ
ップ層１０８の素子中央域を円形状に残して周辺を除去
し、その除去領域に対応するｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラ
ッド層１０７の領域を除去している(円形の径は１００
μｍ)。そして、基板側に第１電極１１１を形成する一
方、成長層側に直径１００μｍの円形状の領域を残し、
それ以外の領域に第２電極１１２を形成している。
【００９４】この半導体発光素子の場合、図７(c)に示
すように、成長層側の第２電極１１２から注入された電
流は、第２電極１１２の下側の除去領域を避けて素子中
央域に流れ、除去領域(第２電極１１２の下側)以外の領
域に対応する活性層１０４の領域で発光が生じる。
【００９５】この第６実施形態の半導体発光素子では、
第５実施形態の半導体発光素子と同様の効果を有すると
共に、第５実施形態の半導体発光素子に比べて、第２電
極１１２の下側のｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラッド層１０
７とｐ−ＡlＧaＩnＰ電流拡散層１０９で形成される高
抵抗界面の位置を活性層１０４直上の０.３μｍの位置
に形成するときの制御性がエッチングストップ層１０６
を用いることによりよくなるため、この半導体発光素子
の歩留まりが向上する。
【００９６】この第６実施形態の半導体発光素子におい
て、２０ｍＡ通電時(動作電圧２.３５Ｖ)に発光光度
は、第５実施形態の半導体発光素子と同様の６.６カン
デラとなったが、歩留まりは９９％に向上した(第５実
施形態の半導体発光素子の歩留まりは７５％)。
【００９７】（第７実施形態）図８(a),(b)はこの発明
の第７実施形態の半導体発光素子の上面図および断面図
である。
【００９８】この半導体発光素子は、図８(a),(b)に示
すように、ｎ−ＧaＡs基板１３０上にＭＯＣＶＤ法によ
り、ｎ−ＧaＡsバッファ層１２１(厚さ０.５μｍ、Ｓi
ドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉ
n0.5Ｐ第１クラッド層１２２(厚さ１.０μｍ、Ｓiドー
プ：５×１０17ｃｍ-3)、アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0. 5
Ｉn0.5Ｐ活性層１２３(厚さ０.６μｍ)、ｐ−(Ａl0.7Ｇ
a0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層１２４(厚さ０.７μ
ｍ、Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0. 4Ｇa
0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層１２５(厚さ０.
１５μｍ、Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ-3)、ｐ−ＧaＰ
保護層１２６(厚さ０.１μｍ、Ｚnドープ：１×１０18
ｃｍ-3)ｐ−ＧaＰ電流拡散層１２７(厚さ６μｍ、Ｚnド
ープ：２×１０ 18ｃｍ-3)が順に積層されている。
【００９９】ここで、ｐ−ＧaＰ保護層１２６とｐ−Ａl
ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層１２５の素子中央域を円
形状に除去している(この円形の除去領域の径は１００
μｍ)。そして、基板側に第１電極１３１を形成する一
方、成長層側に、上記除去領域に対向する領域に直径が
１００μｍの第２電極１３２を形成している(図８(a)に
示す)。
【０１００】この第７実施形態の半導体発光素子は、第
１実施形態の図１に示す半導体発光素子と比較して、ｐ
−中間バンドギャップ層１２５上にｐ−ＧaＰ保護層１
２６が存在する点が異なっている。
【０１０１】この半導体発光素子の場合、成長層側の第
２電極１３２から注入された電流は、第２電極１３２の
下側にあるｐ−ＧaＰ保護層１２６とｐ−ＡlＧaＩnＰ中
間バンドギャップ層１２５を除去した領域を避けてその
周囲に流れ、除去領域(第２電極１３２の下側)以外の領
域に対応する活性層１２３の領域で発光が生じる。
【０１０２】この半導体発光素子は、２０ｍＡ動作時の
電圧は２.０Ｖであり、第１実施形態の半導体発光素子
に比べて０.１Ｖ減少した。これは、電流が流れる領域
の再成長界面の下地が、第１実施形態の半導体発光素子
の場合、ｐ−ＡlＧaＩnＰ中間バンドギャップ層１２５
であってＡlを多く含む層(この場合、全III族に対して
３６％)であるのに対して、この第７実施形態の半導体
発光素子は、ｐ−ＧaＰ保護層１２６であってＡlを含ま
ない層であるため、界面でＡl酸化膜に起因する抵抗層
が生じないからである。
【０１０３】この第７実施形態の半導体発光素子を５ｍ
ｍφモールド品に適用したところ、２０ｍＡ通電時の発
光光度は、第１実施形態の半導体発光素子と同じ３.０
カンデラとなった。
【０１０４】（第８実施形態）図９(a)〜(c)はこの発明
の第８実施形態の半導体発光素子の上面図,断面図およ
び機能図である。
【０１０５】この半導体発光素子は、図９(a),(b)に示
すように、ｎ−ＧaＡs基板１５０上にＭＯＣＶＤ法によ
り、ｎ−ＧaＡsバッファ層１４１(厚さ０.５μｍ、Ｓi
ドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉ
n0.5Ｐ第１クラッド層１４２(厚さ１.０μｍ、Ｓiドー
プ：５×１０17ｃｍ-3)、アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0. 5
Ｉn0.5Ｐ活性層１４３(厚さ０.６μｍ)、ｐ−(Ａl0.7Ｇ
a0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層１４４(厚さ０.７μ
ｍ、Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0. 4Ｇa
0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層１４５(厚さ０.
１５μｍ、Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ-3)、ｐ−ＧaＰ
保護層１４６(厚さ０.１μｍ、Ｚnドープ：１×１０18
ｃｍ-3)ｐ−ＧaＰ電流拡散層１４７(厚さ６μｍ、Ｚnド
ープ：２×１０ 18ｃｍ-3)が順に積層されている。
【０１０６】ここで、ｐ−ＧaＰ保護層１４６とｐ−Ａl
ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層１４５の素子中央域を円
形状に除去している(この円形の除去領域１５３の径は
１００μｍ)。そして、基板側に第１電極１５１を形成
する一方、成長層側に、上記除去領域に対向する領域に
円形状の第２電極１５２を形成している。
【０１０７】この第８実施形態の半導体発光素子は、第
７実施形態の図８に示す半導体発光素子と比べて成長層
側の第２電極１５２の径が８０μｍと２０μｍ小さい
(第１実施形態では電極径１００μｍ)。
【０１０８】この半導体発光素子の場合、図９(c)に示
すように、成長層側の第２電極１５２から注入された電
流は、第２電極１５２の下側にある除去領域を避けてそ
の周囲に流れ、除去領域(第２電極１５２の下側)以外の
領域に対応する活性層１４３の領域で発光が生じるが、
第２電極１５２の端と除去領域(中央域)の端が位置的に
１０μｍずれているため、電流広がりが第７実施形態
(電極端と除去領域端が一致)に比べて若干悪くなる。
【０１０９】この第８実施形態の半導体発光素子におい
て、２０ｍＡ通電時に発光光度は、従来の図２５に示す
半導体発光素子の９０％の２.７カンデラとなった。
【０１１０】図１０に電極径(第２電極１５２の直径)と
電流阻止領域径(除去領域の直径)の差に対する第８実施
形態の素子の光度の関係を示している。図１０では、電
極径が電流阻止領域径より小さい場合はマイナス、逆に
大きい場合をプラスで表示している。
【０１１１】図１０からわかるように、第８実施形態の
半導体発光素子とは逆に電極径が電流阻止領域径より大
きい場合は、電極下に発光領域ができるために光度は小
さくなる。
【０１１２】電極径は、電流阻止領域径に比べて±４０
μｍ差であれば両方の径が等しい場合に比べ、光度は８
０％以上となる。
【０１１３】また、図１１は中間バンドギャップ層１４
５のミスマッチ(組成)を変化させた場合の第８実施形態
の２０ｍＡ動作電圧を示している。ミスマッチが−２.
８％より小さくなる(これは組成がＧaＰに近づくことを
意味する)と動作電圧が上昇するが、これは図２(c)で示
されるバンド接合図において、ｐ−ＡlＧaＩnＰクラッ
ド層とｐ−ＡlＧaＩnＰ中間層の界面の価電子帯のノッ
チが増大していくためである。実用上、動作電圧が問題
のない２.５Ｖ以下であるために、中間バンドギャップ
のミスマッチは−３.２％以上であるのが望ましい。
【０１１４】また、図１２は中間バンドギャップ層のミ
スマッチ(組成)を変化させた場合の第１実施形態の結晶
表面の欠陥数(１ｍｍ２当たり)を示している。ミスマッ
チが−２.８％より大きくなる(これはＩn組成が多くな
ることを意味する)と結晶欠陥が増えるが、これは、中
間層のようなミスマッチ層では歪みのため、Ｉnがマイ
グレーションしにくく異方成長しやすいためである。ま
た、欠陥数が実用上、問題のない２０ケ以下であるため
に、中間バンドギャップのミスマッチは−２.５％以下
であるのが望ましい。
【０１１５】（第９実施形態）図１３(a),(b)はこの発
明による第９実施形態の半導体発光素子の上面図と断面
図を示している。
【０１１６】この半導体発光素子は、図１３(a),(b)に
示すように、ｎ−ＧaＡs基板１７０上にＭＯＣＶＤ法に
より、ｎ−ＧaＡsバッファ層１６１(厚さ０.５μｍ、Ｓ
iドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5
Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層１６２(厚さ１.０μｍ、Ｓiド
ープ：５×１０17ｃｍ-3)、アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)
0.5Ｉn0.5Ｐ活性層１６３(厚さ０.６μｍ)、ｐ−(Ａl
0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層１６４(厚さ０.
７μｍ、Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl 0.4
Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層１６５(厚さ
０.１５μｍ、Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ-3)、ｐ−Ｇa
Ｐ保護層１６６(厚さ０.１μｍ、Ｚnドープ：１×１０
18ｃｍ-3)ｐ−ＧaＰ電流拡散層１６７(厚さ６μｍ、Ｚn
ドープ：２×１０18ｃｍ-3)が順に積層されている。
【０１１７】ここで、ｐ−ＧaＰ保護層１６６とｐ−Ａl
ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層１６５の素子中央域を円
形状に除去している(この円形の除去領域の径は１００
μｍ)。そして、基板側に第１電極１７１を形成する一
方、成長層側に、上記除去領域に対向する領域に直径が
１００μｍの第２電極１７２を形成している。
【０１１８】この第９実施形態の半導体発光素子では、
第７実施形態の図８に示す半導体発光素子とは、中間バ
ンドギャップ層１６５が３層で構成されている点で異な
る。具体的には、上記中間バンドギャップ層１６５は、
下からミスマッチが−２.６％の第１中間バンドギャッ
プ層１６５Ａ(厚さ０.０５μｍ、Ｚnドープ：１×１０
18ｃｍ-3)、−２.８％の第２中間バンドギャップ層１６
５Ｂ、(厚さ０.０５μｍ、Ｚnドープ：１×１０18ｃｍ
-3)、−３.０％の第３中間バンドギャップ層１６５Ｃ
(厚さ０.０５μｍ、Ｚnドープ：１×１０18ｃｍ-3)から
形成されている。
【０１１９】この第９実施形態の半導体発光素子では、
２０ｍＡ動作電圧が１.９０Ｖとなり、第７実施形態の
半導体発光素子に比べて小さくなる。その理由は、図１
４に示したバンド接合図からわかるように、接合部での
ノッチ高さがさらに分割されて低下するためである。
【０１２０】また、上記第９実施形態では、中間バンド
ギャップ層の数を３層とした半導体発光素子について説
明したが、中間バンドギャップ層の数は、任意の数(２
層以上)であって良い。
【０１２１】（第１０実施形態）この発明の第１０実施
形態の半導体発光素子は、第７実施形態の半導体発光素
子と第２導電型の保護層がｐ−Ａl0.05Ｇa0.9Ｉn0.05Ｐ
層で構成されている点で異なる。
【０１２２】この第１０実施形態の半導体発光素子で
は、電流が流れる領域の再成長界面の下地がＡlを含む
層であるが、全III族に対してＡlが５％とわずかである
ため、２０ｍＡ動作電圧は２.０Ｖとなり、第７実施形
態の半導体発光素子の場合と変わらない。
【０１２３】この第１０実施形態の半導体発光素子を５
ｍｍφモールド品に適用したところ、２０ｍＡ通電時の
発光光度は、第１実施形態の半導体発光素子と同じ３.
０カンデラとなった。
【０１２４】図１５に第２導電型のＡlＧaＩnＰ保護層
のＡl組成比を変えたときの第７実施形態の半導体発光
素子の２０ｍＡ動作電圧を示している。図１５から明ら
かなように、この第１０実施形態の半導体発光素子は、
保護層のない場合(第１実施形態：２０ｍＡ動作電圧２.
１Ｖ)に比べて０.０７以上動作電圧が低い、すなわち動
作電圧２.０３Ｖ以下になる条件として、ｐ−ＡlＧaＩn
Ｐ保護層のＡl組成比Ｘは０.２以下(２０％以下)が望ま
しい。
【０１２５】（第１１実施形態）この発明の第１１実施
形態の半導体発光素子は、第１実施形態の半導体発光素
子と第２クラッド層がｐ−Ａl0.5Ｉn0.5Ｐ層で構成され
ている点で異なる。
【０１２６】この第１１実施形態の半導体発光素子で
は、図２(b)のバンド接合図で示される電流拡散層と第
２クラッド層間の価電子帯で発生するノッチが第１実施
形態の半導体発光素子に比べてさらに高くなる(約０.２
９ｅＶ)。これにより、この界面での２０ｍＡ動作電圧
は約３.７Ｖに上昇する(第１実施形態では約３.５Ｖで
あった)。
【０１２７】他方、図２(c)のバンド接合で示される中
間バンドギャップ層と第２クラッド層間の価電子帯で発
生するノッチも、第１実施形態の半導体発光素子に比べ
て高くなるが(約０.１６ｅｖ)、これによる２０ｍＡ動
作電圧の上昇は０.０５ｖ程度にすぎない。
【０１２８】すなわち、この半導体発光素子では、２０
ｍＡ動作電圧が２.１５Ｖと第１実施形態の半導体発光
素子に比べて０.０５Ｖ高くなったが、実用上は問題が
ない。
【０１２９】図１６はｐ−(ＡlXＧa1-X)0.5Ｉn0.5Ｐ第
２クラッド層でＡl組成比Ｘを変化させた場合の２０ｍ
Ａ動作時の電圧を示している。ただし、中間バンドギャ
ップ層は、ＧaＡsとのミスマッチが−３.１％の層とし
た。Ａl組成０.６以上で動作電圧２.５Ｖ以下の許容レ
ベルである。他方、Ａl組成Ｘを０.６未満とした場合、
発光光度が減少する(ｐ−クラッド層と活性層とのヘテ
ロ障壁が取れなくなるためと思われる)ため、Ａl組成は
０.６≦Ｘ≦１.０が望ましい。
【０１３０】また、図１７に第７実施形態の図８に示す
半導体発光素子において、中間層の層厚を変化させた場
合の２０ｍＡ動作時の電圧を示している。図１７からわ
かるように、中間層厚が０.５μｍ以上になると動作電
圧が２.５Ｖ以上になるので、中間層厚は０.５μｍ以下
が望ましい。ここで、中間層厚が増大すると動作電圧が
増えるのは、中間層そのものの抵抗成分が現れるためと
考えられる。
【０１３１】また、図１８に第７実施形態の図８に示す
半導体発光素子において、中間層のキャリア濃度を変化
させた場合の２０ｍＡ動作電圧を示している。図８から
わかるように、中間層のキャリア濃度が０.５×１０18
ｃｍ-3以下になると動作電圧が２.５Ｖ以上になるの
で、中間層のキャリア濃度は０.５×１０18ｃｍ-3以上
が望ましい。ここで、中間層のキャリア濃度が減少する
と動作電圧が増えるのは、ノッチ部分の直列抵抗が高く
なるためと考えられる。
【０１３２】（第１２実施形態）図１９(a)〜(d)はこの
発明による半導体発光素子の製造方法を示している。
【０１３３】まず、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧaＡs基板
１９０上に、ｎ−ＧaＡsバッファ層１８１(Ｓiドープ：
５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第
１クラッド層１８２(Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、
アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層１８３、
ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層１８４
(Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.4Ｇa0.6)
0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層１８５、ｐ−ＧaＰ保
護層１８６(Ｚnドープ：１×１０18ｃｍ-3)をそれぞれ
厚さ０.５μｍ、１.０μｍ、０.６μｍ、０.７μｍ、
０.１５μｍ、０.１μｍで順に積層する(図１９(a))。
【０１３４】続いて、通常のフォトマスクを用いてパタ
ーンを形成した後、保護層１８６および中間バンドギャ
ップ層１８５の素子中央域をエッチングにより除去し
て、円形状の除去領域を有する保護層１８６Ａ,中間バ
ンドギャップ層１８５Ａを形成する(図１９(b))。
【０１３５】例えば、０.１μｍ厚のｐ−ＧaＰ保護層１
８６は、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝３：１：１の溶液
(５０℃)に約１分間浸けることでエッチングでき、ｐ−
(Ａl 0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層１８
５も同じ溶液に約２分浸けることでエッチングできる。
【０１３６】その後、再度ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−Ｇ
aＰ電流拡散層１８７(Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ-3)を
厚さ６μｍ成長させる(図１９(c))。
【０１３７】次に、ｎ−ＧaＡs基板１９０の下側に全面
にわたって第１電極１９１を形成する一方、上記除去領
域に対向する成長層側の素子中央域に円形状の第２電極
１９２を形成する(図１９(d))。この成長層側の第２電
極１９２の形成は、成長層側の全面に電極を形成した後
に通常のフォトマスクを用いた方法で行っても良いし、
メタルマスクを用いて選択的に電極蒸着しても良い。
【０１３８】この半導体発光素子の製造方法を用いるこ
とにより、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッ
ド層１８４と、ｐ−ＧaＰ電流拡散層１８７によるタイ
プII型のヘテロ接合が形成され、高抵抗界面を形成でき
る。
【０１３９】ここで、ｎ−第１クラッド層１８２,活性
層１８３およびｐ−第２クラッド層１８４は、ＧaＡsに
格子整合するＡlＧaＩnＰ層であればよい。また、電流
拡散層１８７は、ｐ−第２クラッド層１８４とタイプII
型のヘテロ接合を形成する半導体であればよい。
【０１４０】（第１３実施形態）図２０(a)〜(d)はこの
発明の第１３実施形態の半導体発光素子の製造方法を示
している。まず、ｎ−ＧaＡs基板２１０上にＭＯＣＶＤ
法により、ｎ−ＧaＡsバッファ層２０１(Ｓiドープ：５
×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１
クラッド層２０２(Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ア
ンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層２０３、ｐ
−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層２０４(Ｚ
nドープ：５×１０17ｃｍ-3)を、ｐ−(Ａl0.4Ｇa0.6)
0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層２０５、ｐ−ＧaＰ保
護層２０６(Ｚnドープ：１×１０18ｃｍ-3)をそれぞれ
厚さ０.５μｍ、１.０μｍ、０.６μｍ、０.７μｍ、
０.１５μｍ、０.１μｍで順に積層する(図２０(a))。
【０１４１】続いて、通常のフォトマスクを用いてパタ
ーンを形成した後、保護層２０６と中間バンドギャップ
層２０５の素子中央域をエッチングにより除去し、さら
にその除去領域に対応するｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラッ
ド層２０４の上側を０.４μｍエッチングにより除去し
て、円形状の除去領域を有する保護層２０６Ａ,中間バ
ンドギャップ層２０５Ａおよび第２クラッド層２０４Ａ
を形成する(図２０(b))。
【０１４２】例えば、０.１μｍ厚のｐ−ＧaＰ保護層２
０６は、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝３：１：１の溶液
(５０℃)に約１分間浸けることでエッチングでき、ｐ−
(Ａl 0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層２０
５も同じ溶液に約２分浸けることでエッチングできる。
次に、Ｈ3ＰＯ4原液(４０℃)に約４分間浸けることでｐ
−ＡlＧaＩnＰ第２クラッド層２０４をほぼ所望の位置
(残厚０.３μｍ)までエッチングできる。
【０１４３】その後、再度ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−Ｇ
aＰ電流拡散層２０７(Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ-3)を
厚さ６μｍ成長させる(図２０(c))。
【０１４４】次に、ｎ−ＧaＡs基板２１０の下側に全面
にわたって第１電極２１１を形成する一方、成長層側の
素子中央域に円形状の第２電極２１２を形成する(図２
０(d))。成長層側の第２電極２１２の形成は、成長層側
の全面に電極を形成した後に通常のフォトマスクを用い
た方法で行っても良いし、メタルマスクを用いて選択的
に電極蒸着しても良い。
【０１４５】この半導体発光素子の製造方法を用いるこ
とにより、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッ
ド層２０４と、ｐ−ＧaＰ電流拡散層２０７によるタイ
プII型のヘテロ接合が形成され、高抵抗界面を形成でき
る。
【０１４６】ここで、ｎ−第１クラッド層２０２,活性
層２０３およびｐ−第２クラッド層２０４は、ＧaＡsに
格子整合するＡlＧaＩnＰ層であればよい。
【０１４７】また、電流拡散層２０７は、ｐ−第２クラ
ッド層２０４とタイプII型のヘテロ接合を形成する半導
体であればよい。
【０１４８】（第１４実施形態）図２１(a)〜(d)はこの
発明の第１４実施形態の半導体発光素子の製造方法を示
している。
【０１４９】まず、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧaＡs基板
２３０上に、ｎ−ＧaＡsバッファ層２２１(Ｓiドープ：
５×１０17ｃｍ-3)、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第
１クラッド層２２２(Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、
アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層２２３、
ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層２２４
(Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)をそれぞれ厚さ０.５μ
ｍ、１.０μｍ、０.６μｍ、０.３μｍで積層した後、
ｐ−Ｇ0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストップ層２２５(Ｚnド
ープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn
0.5Ｐ第３クラッド層２２６(Ｚnドープ：５×１０17ｃ
ｍ-3)、ｐ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャ
ップ層２２７、ｐ−ＧaＰ保護層２２８(Ｚnドープ：１
×１０18ｃｍ- 3)をそれぞれ厚さ０.０１μｍ、０.４μ
ｍ、０.１５μｍ、０.１μｍで順に積層する(図２１
(a))。
【０１５０】続いて、通常のフォトマスクを用いてパタ
ーンを形成した後、保護層２２８と中間バンドギャップ
層２２７とｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラッド層２２６の素
子中央域をエッチングにより除去して、円形状の除去領
域を有する保護層２２８Ａ,中間バンドギャップ層２２
７Ａおよび第３クラッド層２２６Ａを形成する(図２１
(b))。
【０１５１】例えば、０.１μｍ厚のｐ−ＧaＰ保護層２
２８は、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝３：１：１の溶液
(５０℃)に約１分間浸けることでエッチングでき、ｐ−
(Ａl 0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層２２
７も同じ溶液に約２分浸けることでエッチングできる。
次に、Ｈ3ＰＯ4原液(４０℃)に約５分間浸けることで
０.４μｍのｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラッド層２２６を完
全にエッチングできる。これは、第１３実施形態の半導
体発光素子の製造方法で記載したように、４分で０.４
μｍのｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラッド層２２６がほぼエ
ッチングできるが、ｐ−ＧaＩnＰ層がエッチングストッ
プ層２２５として寄与するために長めにエッチング液に
浸けて、エッチングむらをなくすことができる。
【０１５２】その後、再度ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−Ｇ
aＰ電流拡散層２２９(Ｚnドープ：２×１０18ｃｍ-3)を
厚さ６μｍ成長させる(図２１(c))。
【０１５３】次に、ｎ−ＧaＡs基板２３０の下側に全面
にわたって第１電極２３１を形成する一方、成長層側の
素子中央域に円形状の第２電極２３２を形成する(図２
１(d))。成長層側の第２電極２３２の形成は、成長層側
の全面に電極を形成した後に通常のフォトマスクを用い
た方法で行っても良いし、メタルマスクを用いて選択的
に電極蒸着しても良い。
【０１５４】この半導体発光素子の製造方法を用いるこ
とにより、ｐ−Ｇa0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストップ層２
２５と、ｐ−ＧaＰ電流拡散層２２９によるタイプII型
のヘテロ接合が形成され、高抵抗界面を形成できる。
【０１５５】ここで、ｎ−第１クラッド層２２２、活性
層２２３、ｐ−第２クラッド層２２４,第３クラッド層
２２６は、ＧaＡsに格子整合するＡlＧaＩnＰ層であれ
ばよい。また、電流拡散層２２９は、第２クラッド層２
２４とタイプII型のヘテロ接合を形成する半導体であれ
ばよい。
【０１５６】（第１５実施形態）図２２(a)〜(d)はこの
発明の第１５実施形態の半導体発光素子の製造方法を示
している。
【０１５７】まず、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧaＡs基板
２５０上に、ｎ−ＧaＡsバッファ層２４１(Ｓiドープ：
５×１０17ｃｍ-3)を厚さ０.５μｍ成長させ、さらにｎ
−Ａl0.5Ｉn0.5Ｐ層とｎ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ
層を１０対成長させてＤＢＲ(光反射)層２４２を形成す
る(各層の厚さ０.０５μｍ、各層のＳiドープ：５×１
０17ｃｍ-3)。続いて、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ
第１クラッド層２４３(Ｓiドープ：５×１０17ｃ
ｍ-3)、アンドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層２
４４、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
２４５(Ｚnドープ：５×１０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.4Ｇ
a0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層２４６、ｐ−Ｇ
aＰ保護層２４７(Ｚnドープ：１×１０18ｃｍ-3)をそれ
ぞれ厚さ１.０μｍ、０.６μｍ、０.７μｍ、０.１５μ
ｍ、０.１μｍで順に積層する(図２２(a))。
【０１５８】続いて、通常のフォトマスクを用いてパタ
ーンを形成した後、保護層２４７と中間バンドギャップ
層２４６の素子中央域以外の領域をエッチングにより除
去して、円形状の保護層２４７Ａ,中間バンドギャップ
層２４６Ａを形成する(図２２(b))。
【０１５９】例えば、０.１μｍ厚のｐ−ＧaＰ保護層２
４７は、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝３：１：１の溶液
(５０℃)に約１分間浸けることでエッチングでき、ｐ−
(Ａl 0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層２４
６も同じ溶液に約２分浸けることでエッチングできる。
【０１６０】その後、再度ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−
(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ電流拡散層２４８(Ｚnド
ープ：２×１０18ｃｍ-3)を厚さ６μｍ成長させる(図２
２(c))。
【０１６１】次に、ｎ−ＧaＡs基板２５０の下側に全面
にわたって第１電極２５１を形成する一方、成長層側の
素子中央域以外の領域に第２電極２５２を形成する(図
２２(d))。成長層側の第２電極２５２の形成は、成長層
側の全面に電極を形成した後に通常のフォトマスクを用
いた方法で行っても良いし、メタルマスクを用いて選択
的に電極蒸着しても良い。
【０１６２】この半導体発光素子の製造方法を用いるこ
とにより、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッ
ド層２４５と、ｐ−(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ電流
拡散層２４８によるタイプII型のヘテロ接合が形成さ
れ、高抵抗界面を形成できる。
【０１６３】ここで、ｎ−第１クラッド層２４３,活性
層２４４およびｐ−第２クラッド層２４５はＧaＡsに格
子整合するＡlＧaＩnＰ層であればよい。また、電流拡
散層２４８は、ｐ−第２クラッド層２４５とタイプII型
のヘテロ接合を形成する半導体であればよい。
【０１６４】（第１６実施形態）図２３(a)〜(d)はこの
発明の第１６実施形態の半導体発光素子の製造方法を示
している。
【０１６５】まず、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧaＡs基板
２７０上に、ｎ−ＧaＡsバッファ層２６１(Ｓiドープ：
５×１０17ｃｍ-3)を厚さ０.５μｍ成長させ、さらにｎ
−Ａl0.5Ｉn0.5Ｐ層とｎ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ
層を１０対成長させてＤＢＲ層２６２を形成する(各層
の厚さは０.０５μｍ、各層のＳiドープ：５×１０17ｃ
ｍ-3)。続いて、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１ク
ラッド層２６３(Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、アン
ドープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層２６４、ｐ−
(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層２６５(Ｚn
ドープ：５×１０1 7ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.9Ｉ
n0.1Ｐ中間バンドギャップ層２６６、ｐ−ＧaＰ保護層
２６７(Ｚnドープ：１×１０18ｃｍ-3)をそれぞれ厚さ
１.０μｍ、０.６μｍ、０.７μｍ、０.１５μｍ、０.
１μｍで順に積層する(図２３(a))。
【０１６６】続いて、通常のフォトマスクを用いてパタ
ーンを形成した後、保護層２６７と中間バンドギャップ
層２６６の素子中央域以外の領域をエッチングにより除
去し、さらにその除去領域に対応するｐ−ＡlＧaＩnＰ
第２クラッド層２６５の上側を０.３μｍエッチングに
より除去する(図２３(b))。
【０１６７】例えば、０.１μｍ厚のｐ−ＧaＰ保護層２
６７は、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝３：１：１の溶液
(５０℃)に約１分間浸けることでエッチングでき、ｐ−
(Ａl 0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層２６
６も同じ溶液に約２分浸けることでエッチングできる。
次に、Ｈ3ＰＯ4原液(４０℃)に約４分間浸けることでｐ
−ＡlＧaＩnＰ第２クラッド層２６５をほぼ所望の位置
(残厚０.３μｍ)までエッチングできる。
【０１６８】その後、再度ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−
(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ電流拡散層２６８(Ｚnド
ープ：２×１０18ｃｍ-3)を厚さ６μｍ成長させる(図２
３(c))。
【０１６９】次に、ｎ−ＧaＡs基板２７０の下側に全面
にわたって第１電極２７１を形成する一方、成長層側の
素子中央域以外の領域に第２電極２７２を形成する(図
２３(d))。成長層側の第２電極２７２の形成は、成長層
側の全面に電極を形成した後に通常のフォトマスクを用
いた方法で行っても良いし、メタルマスクを用いて選択
的に電極蒸着しても良い。
【０１７０】この半導体発光素子の製造方法を用いるこ
とにより、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッ
ド層２６５と、ｐ−(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ電流
拡散層２６８によるタイプII型のヘテロ接合が形成さ
れ、高抵抗界面を形成できる。
【０１７１】ここで、ｎ−第１クラッド層２６３,活性
層２６４およびｐ−第２クラッド層２６５は、ＧaＡsに
格子整合するＡlＧaＩnＰ層であればよい。また、電流
拡散層２６８は、ｐ−第２クラッド層２６５とタイプII
型のヘテロ接合を形成する半導体であればよい。
【０１７２】（第１７実施形態）図２４(a)〜(d)はこの
発明の第１７実施形態の半導体発光素子の製造方法を示
している。
【０１７３】まず、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧaＡs基板
２９０上に、ｎ−ＧaＡsバッファ層２８１(Ｓiドープ：
５×１０17ｃｍ-3)を厚さ０.５μｍ成長させ、さらにｎ
−Ａl0.5Ｉn0.5Ｐ層とｎ−(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ
層を１０対成長させてＤＢＲ層２８２を形成する(各層
の厚さ０.０５μｍ、各層のＳiドープ：５×１０17ｃｍ
-3)。続いて、ｎ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラ
ッド層２８３(Ｓiドープ：５×１０17ｃｍ-3)、アンド
ープ(Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層２８４、ｐ−(Ａ
l0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層２８５(Ｚnドー
プ：５×１０17ｃｍ-3)をそれぞれ厚さ１.０μｍ、０.
６μｍ、０.３μｍで順に積層した後、ｐ−Ｇa0.5Ｉn
0.5Ｐエッチングストップ層２８６(Ｚnドープ：５×１
０17ｃｍ-3)、ｐ−(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第３クラ
ッド層２８７(Ｚnドープ：５×１０1 7ｃｍ-3)、ｐ−(Ａ
l0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層２８８、
ｐ−ＧaＰ保護層２８９(Ｚnドープ：１×１０18ｃｍ-3)
をそれぞれ厚さ０.０１μｍ、０.４μｍ、０.１５μ
ｍ、０.１μｍで順に積層する(図２４(a))。
【０１７４】続いて、通常のフォトマスクを用いてパタ
ーンを形成した後、保護層２８９と中間バンドギャップ
層２８８およびｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラッド層２８７
の素子中央域以外の領域をエッチングにより除去して、
円形状の保護層２８９Ａ,中間バンドギャップ層２８８
Ａおよび第３クラッド層２８７Ａを形成する(図２４
(b))。
【０１７５】例えば、０.１μｍ厚のｐ−ＧaＰ保護層２
８９は、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝３：１：１の溶液
(５０℃)に約１分間浸けることでエッチングでき、ｐ−
(Ａl 0.4Ｇa0.6)0.9Ｉn0.1Ｐ中間バンドギャップ層２８
８も同じ溶液に約２分浸けることでエッチングできる。
次に、Ｈ3ＰＯ4原液(４０℃)に約５分間浸けることで
０.３μｍのｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラッド層２８７を完
全にエッチングできる。これは、第１６実施形態の半導
体発光素子の製造方法で記載したように、４分で０.４
μｍのｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラッド層２８７がほぼエ
ッチングできるが、ｐ−ＧaＩnＰ層がエッチングストッ
プ層２８６として寄与するために長めにエッチング液に
浸けて、エッチングむらをなくすことができる。
【０１７６】その後、再度ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−
(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ電流拡散層２９３(Ｚnド
ープ：２×１０18ｃｍ-3)を厚さ６μｍ成長させる(図２
４(c))。
【０１７７】次に、ｎ−ＧaＡs基板２９０の下側に全面
にわたって第１電極２９１を形成する一方、成長層側の
素子中央域以外の領域に第２電極２９２を形成する(図
２４(d))。成長層側の第２電極２９２の形成は、成長層
側の全面に電極を形成した後に通常のフォトマスクを用
いた方法で行っても良いし、メタルマスクを用いて選択
的に電極蒸着しても良い。
【０１７８】この半導体発光素子の製造方法を用いるこ
とにより、ｐ−Ｇa0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストップ層２
８６と、ｐ−(Ａl0.05Ｇa0.95)0.9Ｉn0.1Ｐ電流拡散層
２９３によるタイプII型のヘテロ接合が形成され、高抵
抗界面を形成できる。
【０１７９】ここで、ｎ−第１クラッド層２８３、活性
層２８４、ｐ−第２クラッド層２８５は、ＧaＡsに格子
整合するＡlＧaＩnＰ層であればよい。また、電流拡散
層２９３は、第２クラッド層２８５とタイプII型のヘテ
ロ接合を形成する半導体であればよい。
【０１８０】上記第１〜第１７実施形態では、第１導電
型をｎ型、第２導電型をｐ型としたが、第１導電型をｐ
型、第２導電型をｎ型としてもよいのは勿論である。
【０１８１】また、上記第１〜第１７実施形態では、第
１電極１１,３１,５１,７１,９１,１１１,１３１,１５
１,１７１,１９１,２１１,２３１,２５１,２７１,２９
１は、基板１０,３０,５０,７０,９０,１１０,１３０,
１５０,１７０,１９０,２１０,２３０,２５０,２７０,
２９０の全面にわたって形成したが、基板の一部に形成
したものでもよい。
【０１８２】また、上記第１〜第１１実施形態では、第
２電極１２,３２,５２,１３２,１５２,１７２および第
２電極７２,９２,１１２の除去領域を円形状としたが、
第２電極の形状はこれに限らず、四角形状等の他の形状
であってもよい。
【０１８３】
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体発光素子によれば、第２導電型の電流拡散層上に形
成された第２電極の下側の第２導電型の中間バンドギャ
ップ層が除去された領域では、電流拡散層と第２クラッ
ド層の接合面のタイプIIのエネルギーバンド構造により
高抵抗になるため、その除去領域以外の領域に電流が流
れて、上記第２電極の下側を流れる無効電流を低減で
き、外部に有効に光を取り出して発光光度を上げること
ができる。
【０１８４】また、この発明の半導体発光素子によれ
ば、特にＡlＧaＩnＰ系の半導体発光素子において、無
効電流を低減でき、発光光度を高くできる上に、動作電
圧を低減し、また素子表面の結晶欠陥を少なくできる。
【０１８５】また、この発明の半導体発光素子の製造方
法によれば、成長層側の第２電極の下側を流れる無効電
流が少なく、かつ、動作電圧が低く発光光度が高い半導
体発光素子を高歩留まりで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１(a)はこの発明の第１実施形態の半導体
発光素子の上面図であり、図１(b)は上記半導体発光素
子の断面図であり、図１(c)は上記半導体発光素子の電
流の流れを示す機能図である。
【図２】 図２はこの発明の効果を説明するためのバン
ド接合図である。
【図３】 図３(a)はこの発明の第２実施形態の半導体
発光素子の上面図であり、図３(b)は上記半導体発光素
子の断面図であり、図３(c)は上記半導体発光素子の電
流の流れを示す機能図である。
【図４】 図４(a)はこの発明の第３実施形態の半導体
発光素子の上面図であり、図４(b)は上記半導体発光素
子の断面図であり、図４(c)は上記半導体発光素子の電
流の流れを示す機能図である。
【図５】 図５(a)はこの発明の第４実施形態の半導体
発光素子の上面図であり、図５(b)は上記半導体発光素
子の断面図であり、図５(c)は上記半導体発光素子の電
流の流れを示す機能図である。
【図６】 図６(a)はこの発明の第５実施形態の半導体
発光素子の上面図であり、図６(b)は上記半導体発光素
子の断面図であり、図６(c)は上記半導体発光素子の電
流の流れを示す機能図である。
【図７】 図７(a)はこの発明の第６実施形態の半導体
発光素子の上面図であり、図７(b)は上記半導体発光素
子の断面図であり、図７(c)は上記半導体発光素子の電
流の流れを示す機能図である。
【図８】 図８(a)はこの発明の第７実施形態の半導体
発光素子の上面図であり、図８(b)は上記半導体発光素
子の断面図である。
【図９】 図９(a)はこの発明の第８実施形態の半導体
発光素子の上面図であり、図９(b)は上記半導体発光素
子の断面図であり、図９(c)は上記半導体発光素子の電
流の流れを示す機能図である。
【図１０】 図１０は上記半導体発光素子における電極
径と電流阻止(除去)領域径との差に対する発光光度の変
化を示す図である。
【図１１】 図１１は上記半導体発光素子における中間
バンドギャップ層のミスマッチと動作電圧の関係を示す
図である。
【図１２】 図１２は上記半導体発光素子における中間
バンドギャップ層のミスマッチと結晶欠陥数の関係を示
す図である。
【図１３】 図１３(a)はこの発明の第９実施形態の半
導体発光素子の上面図であり、図１３(b)は上記半導体
発光素子の断面図である。
【図１４】 図１４は上記半導体発光素子の効果を説明
するためのバンド接合図である。
【図１５】 図１５はこの発明の第１０実施形態の半導
体発光素子における保護層のＡl組成比と動作電圧の関
係を示す図である。
【図１６】 図１６はこの発明の第１１実施形態の半導
体発光素子におけるｐ−クラッド層のＡl組成比と動作
電圧の関係を示す図である。
【図１７】 図１７は上記半導体発光素子における中間
バンドギャップ層の層厚と動作電圧の関係を示す図であ
る。
【図１８】 図１８は上記半導体発光素子における中間
バンドギャップ層のキャリア濃度と動作電圧の関係を示
す図である。
【図１９】 図１９はこの発明の第１２実施形態の半導
体発光素子の製造方法を示す図である。
【図２０】 図２０はこの発明の第１３実施形態の半導
体発光素子の製造方法を示す図である。
【図２１】 図２１はこの発明の第１４実施形態の半導
体発光素子の製造方法を示す図である。
【図２２】 図２２はこの発明の第１５実施形態の半導
体発光素子の製造方法を示す図である。
【図２３】 図２３はこの発明の第１６実施形態の半導
体発光素子の製造方法を示す図である。
【図２４】 図２４はこの発明の第１７実施形態の半導
体発光素子の製造方法を示す図である。
【図２５】 図２５(a)は従来の半導体発光素子の上面
図であり、図２５(b)は上記半導体発光素子の断面図で
あり、図２５(c)は上記半導体発光素子の電流の流れを
示す機能図である。
【図２６】 図２６(a)は従来の他の半導体発光素子の
上面図であり、図２６(b)は上記半導体発光素子の断面
図であり、図２６(c)は上記半導体発光素子の電流の流
れを示す機能図である。
【図２７】 図２７(a)は従来の他のもう１つの半導体
発光素子の上面図であり、図２７(b)は上記半導体発光
素子の断面図であり、図２７(c)は上記半導体発光素子
の電流の流れを示す機能図である。
【符号の説明】
１,２１,４１,６１,８１,１０１,１２１,１４１,１６
１,１８１,２０１,２２１,２４１,２６１,２８１…ｎ−
ＧaＡsバッファ層、１０,３０,５０,７０,９０,１１０,
１３０,１５０,１７０,１９０,２１０,２３０,２５０,
２７０,２９０…ｎ−ＧaＡs基板、２,２２,４２,６３,
８３,１０３,１２２,１４２,１６２,１８２,２０２,２
２２,２４３,２６３,２８３…ｎ−ＡlＧaＩnＰ第１クラ
ッド層、３,２３,４３,６４,８４,１０４,１２３,１４
３,１６３,１８３,２０３,２２３,２４４,２６４,２８
４…活性層、４,２４,４４,６５,８５,１０５,１２４,
１４４,１６４,１８４,２０４,２２４,２４５,２６５,
２８５…ｐ−ＡlＧaＩnＰ第２クラッド層、４５,１０
６,２２５,２８６…エッチングストップ層、４６,１０
７,２２６,２８７…ｐ−ＡlＧaＩnＰ第３クラッド層、
５,２５,４７,６６,８６,１０８,１２５,１４５,１６
５,１８５,２０５,２２７,２４６,２６７,２８８…ｐ−
中間バンドギャップ層、６,２６,４８,６７,８７,１０
９,１２７,１４７,１６７,１８７,２０７,２２９,２４
８,２６９,２９３…電流拡散層、１１,３１,５１,７１,
９１,１１１,１３１,１５１,１７１,１９１,２１１,２
３１,２５１,２７１,２９１…第１電極、１２,３２,５
２,７２,９２,１１２,１３２,１５２,１７２,１９２,２
１２,２３２,２５２,２７２,２９２…第２電極、１２
６,１４６,１６６,１８６,２０６,２２８,２４７,２６
８,２８９…ｐ−保護層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 尚一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA34 CA37 CA60 CA93 CB02

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１導電型の半導体基板表面の一方の側
    に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２
    導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２導
    電型の第２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギャ
    ップ層と、第２導電型の電流拡散層とが積層され、上記
    第１導電型の半導体基板表面の他方の側に第１電極が形
    成され、上記第２導電型の電流拡散層上の一部に第２電
    極が形成された半導体発光素子であって、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層が上記第２電極
    の直下領域が除去され、かつ、その除去領域において上
    記第２導電型の第２クラッド層上に上記第２導電型の電
    流拡散層が積層されており、 上記第２導電型の電流拡散層と上記第２導電型の第２ク
    ラッド層との接合面がタイプIIのエネルギーバンド構造
    であることを特徴とする半導体発光素子。
  2. 【請求項２】 第１導電型の半導体基板表面の一方の側
    に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２
    導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２導
    電型の第２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギャ
    ップ層と、第２導電型の電流拡散層が積層された半導体
    発光素子であって、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域が
    除去され、かつ、その除去領域において上記第２導電型
    の第２クラッド層上に上記第２導電型の電流拡散層が積
    層されており、 上記第２導電型の電流拡散層と上記第２導電型の第２ク
    ラッド層において価電子帯上端の位置と伝導帯下端の位
    置がタイプIIの関係のエネルギーバンド構造を有すると
    共に、 上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
    たって形成された第１電極と、上記第２導電型の電流拡
    散層上の素子中央域に形成された第２電極とを備えたこ
    とを特徴とする半導体発光素子。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層の除去領域に対
    応する上記第２導電型の第２クラッド層の領域の上側の
    一部が除去されていることを特徴とする半導体発光素
    子。
  4. 【請求項４】 第１導電型の半導体基板表面の一方の側
    に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２
    導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２導
    電型の第２クラッド層と、第２導電型のエッチングスト
    ップ層と、第２導電型の第３クラッド層と、第２導電型
    の中間バンドギャップ層と、第２導電型の電流拡散層と
    が積層された半導体発光素子であって、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層と上記第２導電
    型の第３クラッド層の素子中央域が夫々除去され、その
    除去領域において上記第２導電型のエッチングストップ
    層上に上記第２導電型の電流拡散層が積層されており、 上記第２導電型の電流拡散層,上記第２導電型のエッチ
    ングストップ層および上記第２導電型の第２クラッド層
    において価電子帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタイ
    プIIの関係のエネルギーバンド構造を有すると共に、 上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
    たって形成された第１電極と、上記第２導電型の電流拡
    散層上の素子中央域に形成された第２電極とを備えたこ
    とを特徴とする半導体発光素子。
  5. 【請求項５】 請求項２乃至４のいずれか１つに記載の
    半導体発光素子において、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域の
    除去領域が上記第２電極とほぼ同等の形状で互いに対向
    していることを特徴とする半導体発光素子。
  6. 【請求項６】 第１導電型の半導体基板表面の一方の側
    に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２
    導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２導
    電型の第２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギャ
    ップ層と、第２導電型の電流拡散層が積層された半導体
    発光素子であって、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層の素子中央域以
    外の領域が除去され、その除去領域において上記第２導
    電型の第２クラッド層上に上記第２導電型の電流拡散層
    が積層されており、 上記第２導電型の電流拡散層と上記第２導電型の第２ク
    ラッド層において価電子帯上端の位置と伝導帯下端の位
    置がタイプIIの関係のエネルギーバンド構造を有すると
    共に、 上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
    たって形成された第１電極と、上記第２導電型の電流拡
    散層上の素子中央域以外の領域に形成された第２電極と
    を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層の除去領域に対
    向する上記第２導電型の第２クラッド層の領域の上側の
    一部が除去されていることを特徴とする半導体発光素
    子。
  8. 【請求項８】 第１導電型の半導体基板表面の一方の側
    に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第２
    導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２導
    電型の第２クラッド層と、第２導電型のエッチングスト
    ップ層と、第２導電型の第３クラッド層と、第２導電型
    の中間バンドギャップ層と、第２導電型の電流拡散層が
    積層された半導体発光素子であって、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層と第２導電型の
    第３クラッド層の素子中央域以外の領域が夫々除去さ
    れ、かつ、その除去領域において上記第２導電型のエッ
    チングストップ層上に上記第２導電型の電流拡散層が積
    層されており、 上記第２導電型の電流拡散層と上記第２導電型のエッチ
    ングストップ層および上記第２導電型の第２クラッド層
    において価電子帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタイ
    プIIの関係のエネルギーバンド構造を有すると共に、 上記第１導電型の半導体基板表面の一方の側に全面にわ
    たって形成された第１電極と、上記第２導電型の電流拡
    散層の素子中央域以外の領域に形成された第２電極とを
    備えたことを特徴とする半導体発光素子。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の
    半導体発光素子において、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層上に上記第２導
    電型の保護層が形成されていることを特徴とする半導体
    発光素子。
  10. 【請求項１０】 請求項１,２,３,６または７のいずれ
    か１つに記載の半導体発光素子において、 上記第１導電型の半導体基板がＧaＡsからなり、 上記第１導電型の第１クラッド層と、上記第１導電型,
    第２導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、上
    記第２導電型の第２クラッド層とがＧaＡsと格子整合す
    るＡlＧaＩnＰ系の化合物半導体からなり、 上記第２導電型の電流拡散層がＧaＰまたはＡlＧaＩnＰ
    系の化合物半導体からなり、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層がＡlＧaＩnＰ
    系の化合物半導体からなることを特徴とする半導体発光
    素子。
  11. 【請求項１１】 請求項４または８のいずれか１つに記
    載の半導体発光素子において、 上記第１導電型の半導体基板がＧaＡsからなり、 上記第１導電型の第１クラッド層と、上記第１導電型,
    第２導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、上
    記第２導電型の第２クラッド層と、上記第２導電型のエ
    ッチングストップ層と、上記第２導電型の第３クラッド
    層とがＧaＡsと格子整合するＡlＧaＩnＰ系の化合物半
    導体からなり、 上記第２導電型の電流拡散層がＧaＰまたはＡlＧaＩnＰ
    系の化合物半導体からなり、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層がＡlＧaＩnＰ
    系の化合物半導体からなることを特徴とする半導体発光
    素子。
  12. 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載の半導体
    発光素子において、 ＡlＧaＩnＰ系の化合物半導体からなる上記第２導電型
    の中間バンドギャップ層のＧaＡsに対する格子整合率△
    ａ／ａが−３.２％≦△ａ／ａ≦−２.５％であることを
    特徴とする半導体発光素子。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の半導体発光素子に
    おいて、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層が、ＧaＡsに対
    する格子整合率の異なる複数のＡlＧaＩnＰ層で構成さ
    れており、その各ＡlＧaＩnＰ層の格子整合率△ａ／ａ
    が−３.２≦△ａ／ａ≦−２.５％であることを特徴とす
    る半導体発光素子。
  14. 【請求項１４】 請求項１０乃至１３のいずれか１つに
    記載の半導体発光素子において、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層上に、ＧaＰま
    たはIII族全体に対するＡlの組成比が２０％以下のＡl
    ＧaＩnＰ系の化合物半導体からなる第２導電型の保護層
    が積層されていることを特徴とする半導体発光素子。
  15. 【請求項１５】 請求項１１に記載の半導体発光素子に
    おいて、 ＡlＧaＩnＰ系の化合物半導体からなる上記第２導電型
    の第２クラッド層と上記第２導電型の第３クラッド層の
    組成が(ＡlXＧa1-X)0.5Ｉn0.5Ｐ(０.６≦Ｘ≦１.０)で
    あることを特徴とする半導体発光素子。
  16. 【請求項１６】 請求項１乃至１５のいずれか１つに記
    載の半導体発光素子において、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層の層厚が０.５
    μｍ以下であることを特徴とする半導体発光素子。
  17. 【請求項１７】 請求項１乃至１６のいずれか１つに記
    載の半導体発光素子において、 上記第２導電型の中間バンドギャップ層のキャリア濃度
    が０.５×１０18ｃｍ- 3以上であることを特徴とする半
    導体発光素子。
  18. 【請求項１８】 第１導電型の半導体基板表面の一方の
    側に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第
    ２導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２
    導電型の第２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギ
    ャップ層と、第２導電型の保護層とを順に積層する工程
    と、 上記第２導電型の保護層の素子中央域と上記第２導電型
    の中間バンドギャップ層の素子中央域をエッチングで夫
    々除去する工程と、 上記第２導電型の保護層,中間バンドギャップ層の除去
    工程の後、上記第２導電型の保護層上および上記第２導
    電型の第２クラッド層上に第２導電型の電流拡散層を積
    層して、上記第２導電型の電流拡散層と上記第２導電型
    の第２クラッド層において価電子帯上端の位置と伝導帯
    下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバンド構造を
    形成する工程と、 上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
    たって第１電極を形成する工程と、 上記第２導電型の電流拡散層上の素子中央域に第２電極
    を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
    素子の製造方法。
  19. 【請求項１９】 第１導電型の半導体基板表面の一方の
    側に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第
    ２導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２
    導電型の第２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギ
    ャップ層と、第２導電型の保護層とを順に積層する工程
    と、 上記第２導電型の保護層の素子中央域と上記第２導電型
    の中間バンドギャップ層の素子中央域をエッチングによ
    り除去し、さらにその除去領域に対応する上記第２導電
    型の第２クラッド層の領域の上側の一部をエッチングに
    より除去する工程と、 上記第２導電型の保護層,中間バンドギャップ層および
    第２クラッド層の除去工程の後、上記第２導電型の保護
    層上および上記第２導電型の第２クラッド層上に第２導
    電型の電流拡散層を積層して、上記第２導電型の電流拡
    散層と上記第２導電型の第２クラッド層において価電子
    帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエ
    ネルギーバンド構造を形成する工程と、 上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
    たって第１電極を形成する工程と、 上記第２導電型の電流拡散層上の素子中央域に第２電極
    を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
    素子の製造方法。
  20. 【請求項２０】 第１導電型の半導体基板表面の一方の
    側に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第
    ２導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２
    導電型の第２クラッド層と、第２導電型のエッチングス
    トップ層と、第２導電型の第３クラッド層と、第２導電
    型の中間バンドギャップ層と、第２導電型の保護層とを
    順に積層する工程と、 上記第２導電型の保護層,上記第２導電型の中間バンド
    ギャップ層および上記第２導電型の第３クラッド層の素
    子中央域をエッチングにより除去する工程と、 上記第２導電型の保護層,中間バンドギャップ層および
    第３クラッド層の除去工程の後、上記第２導電型の保護
    層上および上記第２導電型のエッチングストップ層上に
    第２導電型の電流拡散層を積層して、上記第２導電型の
    電流拡散層,上記第２導電型のエッチングストップ層お
    よび上記第２導電型の第２クラッド層において価電子帯
    上端の位置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネ
    ルギーバンド構造を形成する工程と、 上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
    たって第１電極を形成する工程と、 上記第２導電型の電流拡散層上の素子中央域に第２電極
    を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
    素子の製造方法。
  21. 【請求項２１】 第１導電型の半導体基板表面の一方の
    側に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第
    ２導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２
    導電型の第２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギ
    ャップ層と、第２導電型の保護層を順に積層する工程
    と、 上記第２導電型の保護層と上記第２導電型の中間バンド
    ギャップ層の素子中央域以外の領域をエッチングで夫々
    除去する工程と、 上記第２導電型の保護層,中間バンドギャップ層の除去
    工程の後、上記第２導電型の保護層上および上記第２導
    電型の第２クラッド層上に第２導電型の電流拡散層を積
    層して、上記第２導電型の電流拡散層と上記第２導電型
    の第２クラッド層において価電子帯上端の位置と伝導帯
    下端の位置がタイプIIの関係のエネルギーバンド構造を
    形成する工程と、 上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
    たって第１電極を形成する工程と、 上記第２導電型の電流拡散層上の素子中央域以外の領域
    に第２電極を形成する工程とを有することを特徴とする
    半導体発光素子の製造方法。
  22. 【請求項２２】 第１導電型の半導体基板表面の一方の
    側に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第
    ２導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２
    導電型の第２クラッド層と、第２導電型の中間バンドギ
    ャップ層と、第２導電型の保護層とを順に積層する工程
    と、 上記第２導電型の保護層と上記第２導電型の中間バンド
    ギャップ層の素子中央域以外の領域をエッチングにより
    除去し、さらにその除去領域に対応する上記第２導電型
    の第２クラッド層の領域の上側の一部をエッチングによ
    り除去する工程と、 上記第２導電型の保護層,中間バンドギャップ層および
    第２クラッド層の除去工程の後、上記第２導電型の保護
    層上および上記第２導電型の第２クラッド層上に第２導
    電型の電流拡散層を積層して、上記第２導電型の電流拡
    散層と上記第２導電型の第２クラッド層において価電子
    帯上端の位置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエ
    ネルギーバンド構造を形成する工程と、 上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
    たって第１電極を形成する工程と、 上記第２導電型の電流拡散層上の素子中央域以外の領域
    に第２電極を形成する工程とを有することを特徴とする
    半導体発光素子の製造方法。
  23. 【請求項２３】 第１導電型の半導体基板表面の一方の
    側に、第１導電型の第１クラッド層と、第１導電型,第
    ２導電型またはアンドープのいずれかの活性層と、第２
    導電型の第２クラッド層と、第２導電型のエッチングス
    トップ層と、第２導電型の第３クラッド層と、第２導電
    型の中間バンドギャップ層と、第２導電型の保護層とを
    順に積層する工程と、 上記第２導電型の保護層と上記第２導電型の中間バンド
    ギャップ層と上記第２導電型の第３クラッド層の素子中
    央域以外の領域をエッチングにより除去する工程と、 上記第２導電型の保護層,中間バンドギャップ層および
    第３クラッド層の除去工程の後、上記第２導電型の保護
    層上および上記第２導電型のエッチングストップ層上に
    第２導電型の電流拡散層を積層して、上記第２導電型の
    電流拡散層,上記第２導電型のエッチングストップ層お
    よび上記第２導電型の第２クラッド層において価電子帯
    上端の位置と伝導帯下端の位置がタイプIIの関係のエネ
    ルギーバンド構造を形成する工程と、 上記第１導電型の半導体基板表面の他方の側に全面にわ
    たって第１電極を形成する工程と、 上記第２導電型の電流拡散層の素子中央域以外の領域に
    第２電極を形成する工程とを有することを特徴とする半
    導体発光素子の製造方法。
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