JPH0715038A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH0715038A JPH0715038A JP14902193A JP14902193A JPH0715038A JP H0715038 A JPH0715038 A JP H0715038A JP 14902193 A JP14902193 A JP 14902193A JP 14902193 A JP14902193 A JP 14902193A JP H0715038 A JPH0715038 A JP H0715038A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- current
- current diffusion
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高度の高輝度化を実現した半導体発光素子を
提供することである。 【構成】 半導体基板上にダブルヘテロ接合、シングル
ヘテロ接合またはホモ接合で構成されたＩｎＧａＡｌＰ
を発光層６とする接合層と、前記接合層上に形成された
電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導体基板の裏
面に形成された第１の電極と、前記電流拡散層上に形成
された第２の電極とを備えた半導体発光素子において、
前記電流拡散層は、前記発光層よりもバンドギャップエ
ネルギーの大きいｎ型ＩｎＧａＡｌＰで構成したもので
ある。
提供することである。 【構成】 半導体基板上にダブルヘテロ接合、シングル
ヘテロ接合またはホモ接合で構成されたＩｎＧａＡｌＰ
を発光層６とする接合層と、前記接合層上に形成された
電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導体基板の裏
面に形成された第１の電極と、前記電流拡散層上に形成
された第２の電極とを備えた半導体発光素子において、
前記電流拡散層は、前記発光層よりもバンドギャップエ
ネルギーの大きいｎ型ＩｎＧａＡｌＰで構成したもので
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車のストッ
プランプ、道路の情報版、信号機や広告看板等の屋外表
示機器等の表示用光源に使用される半導体発光素子に関
し、特にＩｎＧａＡｌＰ系材料を使用した半導体発光素
子に関するものである。
プランプ、道路の情報版、信号機や広告看板等の屋外表
示機器等の表示用光源に使用される半導体発光素子に関
し、特にＩｎＧａＡｌＰ系材料を使用した半導体発光素
子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる半導体発
光素子は、発光波長が５５０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲で
直接遷移形の発光を行うため、高い発光効率を得ること
ができる。さらに、素子内部の光吸収をより減らすこと
により、一層発光効率の高い発光素子が得られる。
光素子は、発光波長が５５０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲で
直接遷移形の発光を行うため、高い発光効率を得ること
ができる。さらに、素子内部の光吸収をより減らすこと
により、一層発光効率の高い発光素子が得られる。
【０００３】従来、この種に関する半導体発光素子とし
ては、例えば図４に示すものがあった。
ては、例えば図４に示すものがあった。
【０００４】図４は、従来の緑色ＬＥＤチップの一構成
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【０００５】このＬＥＤチップの結晶成長は、有機金属
気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ）で行われる。同図におい
て、ｎ−ＧａＡｓ（１００）方位から［０１１］方向の
１５°オフアングル基板１０１上には、ｎ−ＧａＡｓバ
ッファ層１０２を介してブラッグ反射層１０３が形成さ
れている。ブラッグ反射層１０３は、屈折率が異なるｎ
−ＧａＡｓ層とｎ−ＩｎＡｌＰ層とが交互に２０対積層
された多層構造から成る。
気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ）で行われる。同図におい
て、ｎ−ＧａＡｓ（１００）方位から［０１１］方向の
１５°オフアングル基板１０１上には、ｎ−ＧａＡｓバ
ッファ層１０２を介してブラッグ反射層１０３が形成さ
れている。ブラッグ反射層１０３は、屈折率が異なるｎ
−ＧａＡｓ層とｎ−ＩｎＡｌＰ層とが交互に２０対積層
された多層構造から成る。
【０００６】ブラッグ反射層１０３上には、クラッド層
１０４、活性層１０５及びクラッド層１０６から成るダ
ブルヘテロ構造のＩｎＧａＡｌＰ層が形成されている。
活性層１０５は、発光層としてアンドープのＩｎ
0.5 （Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 ）0.5 Ｐで構成され、両クラッ
ド層１０４，１０６は、活性層１０５の発光波長に対し
て透明なｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ及び
ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐでそれぞれ構
成されている。
１０４、活性層１０５及びクラッド層１０６から成るダ
ブルヘテロ構造のＩｎＧａＡｌＰ層が形成されている。
活性層１０５は、発光層としてアンドープのＩｎ
0.5 （Ｇａ0.6 Ａｌ0.4 ）0.5 Ｐで構成され、両クラッ
ド層１０４，１０６は、活性層１０５の発光波長に対し
て透明なｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ及び
ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐでそれぞれ構
成されている。
【０００７】さらに、クラッド層１０６上には、電流ブ
ロック層１０７及び電流拡散層１０８が形成されてい
る。そして、この電流拡散層１０８上には、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層１０９を介してｐ型電極１１０が、ま
た、基板１０１の裏面全面にはｎ型電極１１１が形成さ
れている。
ロック層１０７及び電流拡散層１０８が形成されてい
る。そして、この電流拡散層１０８上には、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層１０９を介してｐ型電極１１０が、ま
た、基板１０１の裏面全面にはｎ型電極１１１が形成さ
れている。
【０００８】ここで、電流ブロック層１０７はｎ−Ｇａ
Ａｓで構成され、図４に示すようにｐ型電極１１０の横
幅に対応してその直下に形成されている。すなわち、ク
ラッド層１０６上にｎ−ＧａＡｓ層の形成後、Ｐ形電極
１１０の面積に対応した大きさで該ｎ−ＧａＡｓ層を選
択エッチングして電流ブロック層１０７を形成してい
る。また、電流拡散層１０８は、ｐ−Ｇａ0.2 Ａｌ0.8
Ａｓで構成され、ｐ型電極１１０からの電流フローを改
善し、光取出し効率を高めるために設けられる。このよ
うにＩｎＧａＡｌＰ系材料を使用した上記の緑色ＬＥＤ
チップは、５７３ｎｍの緑色領域で０．７％の発光効率
を得ると共に、光度で１．５ｃｄ（製品の半値角８°）
となり、ＧａＰ系材料を用いる従前の緑色ＬＥＤチップ
に対して２倍以上の高輝度化が達成されている。
Ａｓで構成され、図４に示すようにｐ型電極１１０の横
幅に対応してその直下に形成されている。すなわち、ク
ラッド層１０６上にｎ−ＧａＡｓ層の形成後、Ｐ形電極
１１０の面積に対応した大きさで該ｎ−ＧａＡｓ層を選
択エッチングして電流ブロック層１０７を形成してい
る。また、電流拡散層１０８は、ｐ−Ｇａ0.2 Ａｌ0.8
Ａｓで構成され、ｐ型電極１１０からの電流フローを改
善し、光取出し効率を高めるために設けられる。このよ
うにＩｎＧａＡｌＰ系材料を使用した上記の緑色ＬＥＤ
チップは、５７３ｎｍの緑色領域で０．７％の発光効率
を得ると共に、光度で１．５ｃｄ（製品の半値角８°）
となり、ＧａＰ系材料を用いる従前の緑色ＬＥＤチップ
に対して２倍以上の高輝度化が達成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来のＬＥＤチップでは、次のような問題があっ
た。
成の従来のＬＥＤチップでは、次のような問題があっ
た。
【００１０】（１）図５は、ＩｎＧａＡｌＰの四元混晶
材料を発光層に用いた場合における発光波長に対するＧ
ａ1-y Ａｌy Ａｓ電流拡散層の光透過率を示す図であ
る。なお、電流拡散層は、２×１０18ｃｍ-3で、その膜
厚は７μｍとする。
材料を発光層に用いた場合における発光波長に対するＧ
ａ1-y Ａｌy Ａｓ電流拡散層の光透過率を示す図であ
る。なお、電流拡散層は、２×１０18ｃｍ-3で、その膜
厚は７μｍとする。
【００１１】上記従来のＬＥＤチップでは、光取出し効
率を高めるため、ｐ型Ｇａ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓ層を電流拡
散層として用いている。電流拡散層のＡｌ混晶比ｙを例
えば０．７から上記従来例のように０．８に設定した場
合、図５に示すように５７０ｎｍの発光波長に対し、透
過率は６５％から８３％に改善される。しかし、この点
についてはまだ２０％近いの光吸収があり、さらに改善
の余地があるばかりか、さらに純粋な緑色発光を得るた
め、より短波長化を図ろうとすると、さらに光吸収が大
きくなって光透過率が急激に低下する。そのため、ＬＥ
Ｄチップ外部への光取出し効率が低下するという問題が
あった。
率を高めるため、ｐ型Ｇａ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓ層を電流拡
散層として用いている。電流拡散層のＡｌ混晶比ｙを例
えば０．７から上記従来例のように０．８に設定した場
合、図５に示すように５７０ｎｍの発光波長に対し、透
過率は６５％から８３％に改善される。しかし、この点
についてはまだ２０％近いの光吸収があり、さらに改善
の余地があるばかりか、さらに純粋な緑色発光を得るた
め、より短波長化を図ろうとすると、さらに光吸収が大
きくなって光透過率が急激に低下する。そのため、ＬＥ
Ｄチップ外部への光取出し効率が低下するという問題が
あった。
【００１２】また、上記のようにＡｌ混晶比ｙを上げる
ことにより光透過率自体は改善されるものの、その一方
で比抵抗が急激に増加して電流フローがかえって悪化す
ることになる。従って、上記構成の従来のＬＥＤチップ
のようにｐ型Ｇａ0.2 Ａｌ0. 8 Ａｓ層を電流拡散層とし
て用いた場合は比抵抗が０．５Ω・ｃｍ前後となり、電
極端から３０μｍ程度離れた位置での光強度は１／２に
低下し、ＬＥＤ全面でのより均一な発光ができないとい
う問題があった。
ことにより光透過率自体は改善されるものの、その一方
で比抵抗が急激に増加して電流フローがかえって悪化す
ることになる。従って、上記構成の従来のＬＥＤチップ
のようにｐ型Ｇａ0.2 Ａｌ0. 8 Ａｓ層を電流拡散層とし
て用いた場合は比抵抗が０．５Ω・ｃｍ前後となり、電
極端から３０μｍ程度離れた位置での光強度は１／２に
低下し、ＬＥＤ全面でのより均一な発光ができないとい
う問題があった。
【００１３】（２）活性層１０５で発光した光の一部や
ブラッグ反射層１０３で反射した光の一部が、電流ブロ
ック層１０７で吸収され、十分な光取出し効率が得られ
ないという問題もあった。
ブラッグ反射層１０３で反射した光の一部が、電流ブロ
ック層１０７で吸収され、十分な光取出し効率が得られ
ないという問題もあった。
【００１４】以上の点から従来構造のＬＥＤチップで
は、より一層の高輝度化が困難な状況となっていた。
は、より一層の高輝度化が困難な状況となっていた。
【００１５】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、高度の高輝度
化を実現した半導体発光素子を提供することである。
するためになされたもので、その目的は、高度の高輝度
化を実現した半導体発光素子を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の特徴は、半導体基板上にダブルヘテロ
接合、シングルヘテロ接合またはホモ接合で構成されＩ
ｎＧａＡｌＰを発光層とする接合層と、前記接合層上に
形成された電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導
体基板の裏面に形成された第１の電極と、前記電流拡散
層上に形成された第２の電極とを備えた半導体発光素子
において、前記電流拡散層は、前記発光層よりもバンド
ギャップエネルギーの大きいｎ型ＩｎＧａＡｌＰで構成
したものである。
に、第１の発明の特徴は、半導体基板上にダブルヘテロ
接合、シングルヘテロ接合またはホモ接合で構成されＩ
ｎＧａＡｌＰを発光層とする接合層と、前記接合層上に
形成された電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導
体基板の裏面に形成された第１の電極と、前記電流拡散
層上に形成された第２の電極とを備えた半導体発光素子
において、前記電流拡散層は、前記発光層よりもバンド
ギャップエネルギーの大きいｎ型ＩｎＧａＡｌＰで構成
したものである。
【００１７】第２の発明は、半導体基板上にダブルヘテ
ロ接合、シングルヘテロ接合またはホモ接合で構成され
たＩｎＧａＡｌＰを発光層とする接合層と、前記接合層
上に形成された電流フロー調整用の電流拡散層と、前記
半導体基板の裏面に形成された第１の電極と、前記電流
拡散層上に形成された第２の電極と、前記第２の電極の
形状に対応して該第２の電極下に形成された電流阻止用
の電流ブロックとを備えた半導体発光素子において、前
記電流ブロック層は、前記活性層で発光する光に対して
反射構造となるように構成したことにある。
ロ接合、シングルヘテロ接合またはホモ接合で構成され
たＩｎＧａＡｌＰを発光層とする接合層と、前記接合層
上に形成された電流フロー調整用の電流拡散層と、前記
半導体基板の裏面に形成された第１の電極と、前記電流
拡散層上に形成された第２の電極と、前記第２の電極の
形状に対応して該第２の電極下に形成された電流阻止用
の電流ブロックとを備えた半導体発光素子において、前
記電流ブロック層は、前記活性層で発光する光に対して
反射構造となるように構成したことにある。
【００１８】
【作用】上述の如き構成によれば、第１の発明は、例え
ば５８０ｎｍ以下の短波長領域において、光吸収が少な
くなり、しかも比抵抗が低下するので、外部への光り取
出し効率が向上すると共に、素子全面でのより均一な発
光が実現される。
ば５８０ｎｍ以下の短波長領域において、光吸収が少な
くなり、しかも比抵抗が低下するので、外部への光り取
出し効率が向上すると共に、素子全面でのより均一な発
光が実現される。
【００１９】第２の発明では、電流ブロック層が活性層
で発光される光を反射する。すなわち、従来の電流ブロ
ック層で吸収されていた光が反射されるようになり、光
取出し効率が向上する。
で発光される光を反射する。すなわち、従来の電流ブロ
ック層で吸収されていた光が反射されるようになり、光
取出し効率が向上する。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の第１実施例に係る半導体発光素
子（緑色ＬＥＤ）のチップ断面図である。
する。図１は、本発明の第１実施例に係る半導体発光素
子（緑色ＬＥＤ）のチップ断面図である。
【００２１】図１において、ｐ−ＧａＡｓ（１００）方
位から１５°［０１１］方向に傾斜した基板１上に、Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ法により以下の各層が形成されている。
位から１５°［０１１］方向に傾斜した基板１上に、Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ法により以下の各層が形成されている。
【００２２】ＭＯＣＶＤ法は、気相成長法の１つで有機
金属化合物の熱分解を利用するものであり、ＩＩＩ−Ｖ
族化合物の場合、ＩＩＩ族（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）の有機
金属とＶ族（Ｐ，Ａｓ）の水素化合物を高温で反応させ
て、多種類の化合物とその混晶を得るものである。この
ＭＯＣＶＤ法によると均一な薄膜を得ることができる。
金属化合物の熱分解を利用するものであり、ＩＩＩ−Ｖ
族化合物の場合、ＩＩＩ族（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）の有機
金属とＶ族（Ｐ，Ａｓ）の水素化合物を高温で反応させ
て、多種類の化合物とその混晶を得るものである。この
ＭＯＣＶＤ法によると均一な薄膜を得ることができる。
【００２３】本実施例では、上記ＭＯＣＶＤ法におい
て、ソース源としては、ＩＩＩ族元素に関してトリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）、及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用い、
Ｖ族元素に関して、フォスフィン（ＰＨ3 ）及びアルシ
ン（ＡｓＨ3 ）を用いる。さらに、ドーパント（添加
物）としては、ジメチル亜鉛（ＤＭＺ）及びシラン（Ｓ
ｉＨ4 ）をそれぞれｐ型及びｎ型に用いる。反応系はＨ
2 をキャリアガスとして、減圧下の一定温度に加熱され
た基板１上に各層のソース源及びドーパントを供給して
成長させる。即ち、反応室に設置した基板１を減圧（３
０〜１００Ｔｏｒｒ）下で８００℃に保持した後、多量
のＨ2 ガスを上記ソース源及びドーパントを適当な割合
で反応室へ流入させ、化学的に反応させることにより、
基板上へ各層を堆積させる。
て、ソース源としては、ＩＩＩ族元素に関してトリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）、及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用い、
Ｖ族元素に関して、フォスフィン（ＰＨ3 ）及びアルシ
ン（ＡｓＨ3 ）を用いる。さらに、ドーパント（添加
物）としては、ジメチル亜鉛（ＤＭＺ）及びシラン（Ｓ
ｉＨ4 ）をそれぞれｐ型及びｎ型に用いる。反応系はＨ
2 をキャリアガスとして、減圧下の一定温度に加熱され
た基板１上に各層のソース源及びドーパントを供給して
成長させる。即ち、反応室に設置した基板１を減圧（３
０〜１００Ｔｏｒｒ）下で８００℃に保持した後、多量
のＨ2 ガスを上記ソース源及びドーパントを適当な割合
で反応室へ流入させ、化学的に反応させることにより、
基板上へ各層を堆積させる。
【００２４】このＭＯＣＶＤ法により、初めに、ｐ−Ｇ
ａＡｓ基板１上にｐ−ＧａＡｓバッファ層２（５×１０
17ｃｍ-3、０．５μｍ）を堆積した後、次にｐ−ＧａＡ
ｓとｐ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐとを交互に計２０対積層し
て光反射層３を成長させる。この光反射層３は、光を効
率的に反射させるため発光波長の約１／２（約８６ｎ
ｍ）の積層周期で形成される（Ｚｎドープ、５×１０18
ｃｍ-3）。
ａＡｓ基板１上にｐ−ＧａＡｓバッファ層２（５×１０
17ｃｍ-3、０．５μｍ）を堆積した後、次にｐ−ＧａＡ
ｓとｐ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐとを交互に計２０対積層し
て光反射層３を成長させる。この光反射層３は、光を効
率的に反射させるため発光波長の約１／２（約８６ｎ
ｍ）の積層周期で形成される（Ｚｎドープ、５×１０18
ｃｍ-3）。
【００２５】次に電流ブロック層４となるｎ−Ｉｎ0.5
Ａｌ0.5 Ｐ層（Ｓｉドープ、５×１０17ｍ-3、０．２μ
ｍ）を成長させ、その後、反応室より基板１を取り出
し、後に形成されるｎ側電極１０の形状に合わせて（電
極の面積と同じか、それより以上の面積となるようにす
る）、つまりｎ側電極１０直下のみ残すようにして、通
常のフォトレジスト法によるレジスト膜をマスクにして
不要な領域のｎ−ＩｎＡｌＰ層をエッチングして除去す
る。
Ａｌ0.5 Ｐ層（Ｓｉドープ、５×１０17ｍ-3、０．２μ
ｍ）を成長させ、その後、反応室より基板１を取り出
し、後に形成されるｎ側電極１０の形状に合わせて（電
極の面積と同じか、それより以上の面積となるようにす
る）、つまりｎ側電極１０直下のみ残すようにして、通
常のフォトレジスト法によるレジスト膜をマスクにして
不要な領域のｎ−ＩｎＡｌＰ層をエッチングして除去す
る。
【００２６】さらに再度、ＭＯＣＶＤ法により、ダブル
ヘテロ構造、即ちｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）
0.5 Ｐのクラッド層５（Ｚｎドープ、４×１０17ｍ-3、
０．６μｍ）、アンドープのＩｎ0.5 （Ｇａ0.55Ａｌ
0.45）0.5 Ｐの活性層６（Ｚｎドープ、４×１０
17ｍ-3、０．６μｍ）、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ
0.7 ）0.5Ｐのクラッド層７（Ｓｉドープ、５×１０17
ｍ-3、０．６μｍ）を順次成長させる。このダブルへテ
ロ接合構造を成すクラッド層５、活性層６及びクラッド
層７は、その各屈折率が小−大−小となり、中央の活性
層６に光とキャリアを閉じ込める構造となる。上記の組
成により、活性層６と両クラッド層５，７とのバンドギ
ャップエネルギーの差は０．１ｅｖとなり、キャリア閉
じ込め効果は十分となる。
ヘテロ構造、即ちｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）
0.5 Ｐのクラッド層５（Ｚｎドープ、４×１０17ｍ-3、
０．６μｍ）、アンドープのＩｎ0.5 （Ｇａ0.55Ａｌ
0.45）0.5 Ｐの活性層６（Ｚｎドープ、４×１０
17ｍ-3、０．６μｍ）、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ
0.7 ）0.5Ｐのクラッド層７（Ｓｉドープ、５×１０17
ｍ-3、０．６μｍ）を順次成長させる。このダブルへテ
ロ接合構造を成すクラッド層５、活性層６及びクラッド
層７は、その各屈折率が小−大−小となり、中央の活性
層６に光とキャリアを閉じ込める構造となる。上記の組
成により、活性層６と両クラッド層５，７とのバンドギ
ャップエネルギーの差は０．１ｅｖとなり、キャリア閉
じ込め効果は十分となる。
【００２７】次いで、電流フローを改善させるため、ｎ
−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0. 5 Ｐの電流拡散層８
（Ｓｉドープ、１×１０18ｃｍ-3、５μｍ）を積層す
る。ここで、この電流拡散層８は、活性層６よりバンド
ギャップエネルギーを大きく設定する。これにより、電
流拡散層８が透明度の大きな膜となる。この電流拡散層
８の膜厚と発光効率の相関では、１μｍで０．５％、２
μｍで１％であり、厚くなるほど高効率となるが、４μ
ｍ以上では１．５％前後で安定した値が得られる。
−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0. 5 Ｐの電流拡散層８
（Ｓｉドープ、１×１０18ｃｍ-3、５μｍ）を積層す
る。ここで、この電流拡散層８は、活性層６よりバンド
ギャップエネルギーを大きく設定する。これにより、電
流拡散層８が透明度の大きな膜となる。この電流拡散層
８の膜厚と発光効率の相関では、１μｍで０．５％、２
μｍで１％であり、厚くなるほど高効率となるが、４μ
ｍ以上では１．５％前後で安定した値が得られる。
【００２８】その後、オーミック電極の形成を容易にす
るため、ｎ−ＧａＡｓのコンタクト層９（Ｓｉドープ、
１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）を形成し、ｎ側電極１
０としてＡｕ−Ｇｅ合金を、ｐ側電極１１としてＡｕ−
Ｂｅ合金をそれぞれ０．５μｍ真空蒸着し、４８０℃の
温度で１０分間、Ａｒ雰囲気中で熱処理してオーミック
コンタクトを得る。
るため、ｎ−ＧａＡｓのコンタクト層９（Ｓｉドープ、
１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）を形成し、ｎ側電極１
０としてＡｕ−Ｇｅ合金を、ｐ側電極１１としてＡｕ−
Ｂｅ合金をそれぞれ０．５μｍ真空蒸着し、４８０℃の
温度で１０分間、Ａｒ雰囲気中で熱処理してオーミック
コンタクトを得る。
【００２９】さらに、純金電極を約１μｍ厚さでｎ側表
面に真空蒸着した後、通常のフォトレジスト法を用いて
ｎ側電極１０を形成し、さらにコンタクト層９のｎ電極
１０下部以外の領域について、光吸収の原因となるため
エッチングで除去する。その後、ブレードダイシング法
により素子毎にダイシングすることにより図１に示すよ
うな０．３ｍｍ角程度の緑色ＬＥＤを得る。
面に真空蒸着した後、通常のフォトレジスト法を用いて
ｎ側電極１０を形成し、さらにコンタクト層９のｎ電極
１０下部以外の領域について、光吸収の原因となるため
エッチングで除去する。その後、ブレードダイシング法
により素子毎にダイシングすることにより図１に示すよ
うな０．３ｍｍ角程度の緑色ＬＥＤを得る。
【００３０】上記実施例では、電流拡散層としてＩｎ
0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐを用いたので、図２に
示すように、従来のＧａ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓを用いるより
も、電流拡散層の光透過率が明らかに向上している。こ
れにより、５７０ｎｍの発光波長で１．５％の発光効率
（従来では０．７％）が得られると共に、光度で３ｃｄ
（製品の半値角８°）が得られ、従来の構造に比べ、２
倍前後の高輝度化がなされる。すなわち、５６０ｎｍ前
後の純緑色発光領域でも光吸収がなく、比抵抗が０．１
Ω・ｃｍ程度と従来に比較して約１／５に低下できるの
で、ＬＥＤチップの全面でより均一の発光が実現でき
る。
0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐを用いたので、図２に
示すように、従来のＧａ0.2 Ａｌ0.8 Ａｓを用いるより
も、電流拡散層の光透過率が明らかに向上している。こ
れにより、５７０ｎｍの発光波長で１．５％の発光効率
（従来では０．７％）が得られると共に、光度で３ｃｄ
（製品の半値角８°）が得られ、従来の構造に比べ、２
倍前後の高輝度化がなされる。すなわち、５６０ｎｍ前
後の純緑色発光領域でも光吸収がなく、比抵抗が０．１
Ω・ｃｍ程度と従来に比較して約１／５に低下できるの
で、ＬＥＤチップの全面でより均一の発光が実現でき
る。
【００３１】なお、上記実施例では、ｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ層として、クラッド７と電流拡散層８の２層構造とし
たが、その膜厚、キャリア濃度、Ａｌ組成については光
吸収の無視できる範囲で任意で選ぶことが可能である。
また、ダブルヘテロ接合に限らず、シングルヘテロ接合
やホモ接合であっても本発明の適用は可能である。さら
に、黄色ＬＥＤにおいても、上記実施例と同等の構造
で、４．０％（５９０ｎｍ）となり、従来（３．０％）
の１．３倍の高輝度化が達成される。
Ｐ層として、クラッド７と電流拡散層８の２層構造とし
たが、その膜厚、キャリア濃度、Ａｌ組成については光
吸収の無視できる範囲で任意で選ぶことが可能である。
また、ダブルヘテロ接合に限らず、シングルヘテロ接合
やホモ接合であっても本発明の適用は可能である。さら
に、黄色ＬＥＤにおいても、上記実施例と同等の構造
で、４．０％（５９０ｎｍ）となり、従来（３．０％）
の１．３倍の高輝度化が達成される。
【００３２】図３は、本発明の第２実施例に係る半導体
発光素子（緑色ＬＥＤ）のチップ断面図である。
発光素子（緑色ＬＥＤ）のチップ断面図である。
【００３３】このＭＯＣＶＤ法により、ｎ−ＧａＡｓ基
板２１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２２と、ｎ−Ｉｎ
ＡｌＰ／ｎ−ＧａＡｓの交互積層から成る光反射層２３
と、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐのクラッド
層２４と、アンドープのＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａｌy ）
0.5 Ｐの活性層２５と、ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-z Ａ
ｌz）0.5 Ｐのクラッド層２６と、電流ブロック層２７
用のｎ−ＩｎＡｌＰ／ｎ−ＧａＡｓの交互積層とを順次
積層させる。なお、ＩｎＧａＡｌＰのダブルヘテロ接合
層を構成する活性層２５と両クラッド層２４，２６のＡ
ｌ組成ｘ，ｙ，ｚは、高い組成が得られるように、ｙ≦
ｘ、ｙ≦ｚとなっている。
板２１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２２と、ｎ−Ｉｎ
ＡｌＰ／ｎ−ＧａＡｓの交互積層から成る光反射層２３
と、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐのクラッド
層２４と、アンドープのＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａｌy ）
0.5 Ｐの活性層２５と、ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-z Ａ
ｌz）0.5 Ｐのクラッド層２６と、電流ブロック層２７
用のｎ−ＩｎＡｌＰ／ｎ−ＧａＡｓの交互積層とを順次
積層させる。なお、ＩｎＧａＡｌＰのダブルヘテロ接合
層を構成する活性層２５と両クラッド層２４，２６のＡ
ｌ組成ｘ，ｙ，ｚは、高い組成が得られるように、ｙ≦
ｘ、ｙ≦ｚとなっている。
【００３４】その後、反応室より基板２１を取り出し、
後に形成されるｐ側電極３０の形状に合わせて（電極の
面積と同じか、それより以上の面積となるようにす
る）、電流ブロック層２７用の交互積層を選択エッチン
グして電流ブロック層２７を形成する。
後に形成されるｐ側電極３０の形状に合わせて（電極の
面積と同じか、それより以上の面積となるようにす
る）、電流ブロック層２７用の交互積層を選択エッチン
グして電流ブロック層２７を形成する。
【００３５】そして、再度、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−
Ｇａ1-x1Ａｌx1Ａｓの電流拡散層２８及びｐ−ＧａＡｓ
のコンタクト層２９を順次積層する。ここで、ＧａＡｌ
Ａｓの電流拡散層２８のＡｌ組成ｘ１は活性層の発光波
長に対して十分窓効果が得られるように設定されてい
る。続いて、コンタクト層２９側にｐ側電極材を、基板
２１の裏面側にｎ側電極材をそれぞれ蒸着し、写真しょ
く刻法によりｐ側電極３０及びｎ型電極３１を形成す
る。以上により、図３に示す素子構造が得られる。
Ｇａ1-x1Ａｌx1Ａｓの電流拡散層２８及びｐ−ＧａＡｓ
のコンタクト層２９を順次積層する。ここで、ＧａＡｌ
Ａｓの電流拡散層２８のＡｌ組成ｘ１は活性層の発光波
長に対して十分窓効果が得られるように設定されてい
る。続いて、コンタクト層２９側にｐ側電極材を、基板
２１の裏面側にｎ側電極材をそれぞれ蒸着し、写真しょ
く刻法によりｐ側電極３０及びｎ型電極３１を形成す
る。以上により、図３に示す素子構造が得られる。
【００３６】以上のように本実施例では、電流ブロック
層をｎ−ＩｎＡｌＰ／ｎ−ＧａＡｓの交互積層で構成し
たので、従来の電流ブロック層で吸収されていた光が反
射されるようになり、光取出し効率が向上する。
層をｎ−ＩｎＡｌＰ／ｎ−ＧａＡｓの交互積層で構成し
たので、従来の電流ブロック層で吸収されていた光が反
射されるようになり、光取出し効率が向上する。
【００３７】
【発明の効果】以上に説明したように、第１の発明によ
れば、電流拡散層として、発光層よりもバンドギャップ
エネルギーの大きいｎ型ＩｎＧａＡｌＰで構成したの
で、外部への光り取出し効率が向上すると共に、素子全
面でのより均一な発光が可能となり、従来技術に比較
し、より一層の高輝度化が実現される。これにより、Ｇ
ａＡｌＡｓ赤色ＬＥＤ（〜３ｃｄ）や、ＩｎＧａＡｌＰ
橙・黄色ＬＥＤ（３〜５ｃｄ）と同等の高輝度化が実現
でき、緑〜赤色の可視光領域で視認性の改善された表示
用光源を提供できる。
れば、電流拡散層として、発光層よりもバンドギャップ
エネルギーの大きいｎ型ＩｎＧａＡｌＰで構成したの
で、外部への光り取出し効率が向上すると共に、素子全
面でのより均一な発光が可能となり、従来技術に比較
し、より一層の高輝度化が実現される。これにより、Ｇ
ａＡｌＡｓ赤色ＬＥＤ（〜３ｃｄ）や、ＩｎＧａＡｌＰ
橙・黄色ＬＥＤ（３〜５ｃｄ）と同等の高輝度化が実現
でき、緑〜赤色の可視光領域で視認性の改善された表示
用光源を提供できる。
【００３８】第２の発明によれば、電流ブロック層は、
活性層で発光する光に対して反射構造となるように構成
したので、電流ブロック層での光吸収を改善でき、光取
出し効率が向上する。これにより、より高輝度の発光素
子を実現できる。
活性層で発光する光に対して反射構造となるように構成
したので、電流ブロック層での光吸収を改善でき、光取
出し効率が向上する。これにより、より高輝度の発光素
子を実現できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る半導体発光素子のチ
ップ断面図である。
ップ断面図である。
【図２】前記第１実施例の効果を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る半導体発光素子のチ
ップ断面図である。
ップ断面図である。
【図４】従来の半導体発光素子のチップ断面図である。
【図５】従来の課題を説明するための図である。
１，２１ 基板 ４，２７ 電流ブロック層 ５，２４，２６ クラッド層 ６，７，２５ 活性層活性層 ８，２８ 電流拡散層 １０，３１ ｎ側電極 １１，３０ ｐ側電極
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上にダブルヘテロ接合、シン
グルヘテロ接合またはホモ接合で構成されＩｎＧａＡｌ
Ｐを発光層とする接合層と、前記接合層上に形成された
電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導体基板の裏
面に形成された第１の電極と、前記電流拡散層上に形成
された第２の電極とを備えた半導体発光素子において、 前記電流拡散層は、前記発光層よりもバンドギャップエ
ネルギーの大きいｎ型ＩｎＧａＡｌＰで構成したことを
特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 半導体基板上にダブルヘテロ接合、シン
グルヘテロ接合またはホモ接合で構成されたＩｎＧａＡ
ｌＰを発光層とする接合層と、前記接合層上に形成され
た電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導体基板の
裏面に形成された第１の電極と、前記電流拡散層上に形
成された第２の電極と、前記第２の電極の形状に対応し
て該第２の電極下に形成された電流阻止用の電流ブロッ
クとを備えた半導体発光素子において、 前記電流ブロック層は、前記活性層で発光する光に対し
て反射構造となるように構成したことを特徴とする半導
体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14902193A JPH0715038A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14902193A JPH0715038A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715038A true JPH0715038A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15465940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14902193A Pending JPH0715038A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715038A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5744829A (en) * | 1995-12-28 | 1998-04-28 | Showa Denko K. K. | A1GaInP light emitting diode |
| KR100329054B1 (ko) * | 1997-02-28 | 2002-08-17 | 샤프 가부시키가이샤 | 반도체발광소자및그의제조방법 |
| US6468818B2 (en) * | 1999-01-25 | 2002-10-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for producing a high-luminance semiconductor light-emitting device capable of operating at a low voltage |
| US6936858B1 (en) | 1998-08-21 | 2005-08-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting diode |
| JP2007142483A (ja) * | 1996-03-22 | 2007-06-07 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 発光素子 |
| JP2008060410A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2009534857A (ja) * | 2006-04-27 | 2009-09-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | オプトエレクトロニクス半導体チップ |
| JP2011066056A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Sony Corp | 半導体発光素子及びその製造方法、画像表示装置、並びに、電子機器 |
| JP2011187872A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| KR101361656B1 (ko) * | 2010-09-03 | 2014-02-12 | 한국전자통신연구원 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| JP2014183111A (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-29 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光素子とその製造方法 |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP14902193A patent/JPH0715038A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5744829A (en) * | 1995-12-28 | 1998-04-28 | Showa Denko K. K. | A1GaInP light emitting diode |
| JP2011029667A (ja) * | 1996-03-22 | 2011-02-10 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 発光素子 |
| JP2007142483A (ja) * | 1996-03-22 | 2007-06-07 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 発光素子 |
| KR100329054B1 (ko) * | 1997-02-28 | 2002-08-17 | 샤프 가부시키가이샤 | 반도체발광소자및그의제조방법 |
| US6984850B2 (en) | 1998-08-21 | 2006-01-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting diode |
| US6936858B1 (en) | 1998-08-21 | 2005-08-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting diode |
| US6468818B2 (en) * | 1999-01-25 | 2002-10-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for producing a high-luminance semiconductor light-emitting device capable of operating at a low voltage |
| JP2009534857A (ja) * | 2006-04-27 | 2009-09-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | オプトエレクトロニクス半導体チップ |
| US8378371B2 (en) | 2006-04-27 | 2013-02-19 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic semiconductor chip |
| JP2008060410A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子 |
| JP4710764B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2011-06-29 | 日立電線株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2011066056A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Sony Corp | 半導体発光素子及びその製造方法、画像表示装置、並びに、電子機器 |
| US9368685B2 (en) | 2009-09-15 | 2016-06-14 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device, method of manufacturing the same, image display device, and electronic apparatus |
| JP2011187872A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| US8421085B2 (en) | 2010-03-11 | 2013-04-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device |
| KR101361656B1 (ko) * | 2010-09-03 | 2014-02-12 | 한국전자통신연구원 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| JP2014183111A (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-29 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光素子とその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5153889A (en) | Semiconductor light emitting device | |
| TW296489B (ja) | ||
| US5317167A (en) | Semiconductor light-emitting device with InGaAlp | |
| US20020136932A1 (en) | GaN-based light emitting device | |
| JP2002222989A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP5169012B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3240097B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH04229689A (ja) | 発光半導体ダイオード及びその製造方法 | |
| JP3152708B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2001352098A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JPH0897468A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH0715038A (ja) | 半導体発光素子 | |
| GB2280061A (en) | Light emitting device | |
| JP2006040998A (ja) | 半導体発光素子、半導体発光素子用エピタキシャルウェハ | |
| EP0188080A1 (en) | Light-emitting semiconductor device having a super lattice | |
| JP2000261035A (ja) | ＧａＮ系の半導体素子 | |
| JPH11233815A (ja) | 半導体発光ダイオード | |
| JP2898847B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| JPH04361572A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2003017741A (ja) | ＧａＮ系発光素子 | |
| JP3412433B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP2000174341A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JPH04257276A (ja) | 半導体素子 | |
| JP3141888B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3139890B2 (ja) | 半導体発光素子 |