DE19803006A1 - Halbleiter-Lichtemissionselement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Halbleiter-Lichtemissionselement und Verfahren zu dessen Herstellung

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiter-Lichtemissionsele­ ment, ein Verfahren zu dessen Herstellung und insbesondere auf den Aufbau einer Vierfachlegierungs-Leuchtdiode (LED), die aus einem Vierfachlegierungs­ material aus AlGaInP hergestellt ist, um eine Hochlumineszenz-LED zu bilden, die Licht in einem roten bis grünen Band emittiert, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Leuchtdiode.
In den letzten Jahren hat eine Vierfachlegierungs-LED hoher Leuchtdichte oder Helle aus AlGaInP besondere Aufmerksamkeit als ein Lichtemissionsele­ ment für verschiedene Arten von Anzeigevorrichtungen für Innengebrauch und Außengebrauch auf sich gezogen. Ein Vierfachlegierungsmaterial erlaubt die Herstellung einer LED, die Licht in einem weiten sichtbaren Wellenlängenbe­ reich emittiert, der von einem roten bis zu einem grünen Band reicht.
Eine typische Struktur einer herkömmlichen Vierfachlegierungs-LED 1100 für ein gelbes Band ist in den Fig. 7A und 7B gezeigt: Fig. 7A ist eine per­ spektivische Darstellung hiervon, und Fig. 7B ist eine schematische Schnitt­ darstellung hiervon.
In dieser Struktur sind eine n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 51 (do­ tiert mit Si, Trägerkonzentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm), eine nicht-dotierte (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 52 (Dicke: etwa 0,7 µm), eine p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 53 (dotiert mit Zn, Trägerkonzen­ tration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm), eine p-Al0,7Ga0,3As-Strom­ diffusionsschicht 54 (dotiert mit Zn, Trägerkonzentration: etwa 3 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 5 µm) und eine p-GaAs-Schicht 55 für ohm'schen Kontakt (dotiert mit Zn, Trägerkonzentration: etwa 3 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm) sequen­ tiell in dieser Reihenfolge auf einem n-GaAs-Substrat 50 durch metallorgani­ sche chemische Dampfabscheidung (MOCVD) gebildet. Zusätzlich sind jeweils untere und obere Elektroden 56 und 57 auf der Rückseite des Substrats 50 und der Oberseite der aufgewachsenen Schichtstruktur vorgesehen. Die obere Elektrode 57 auf der Oberseite der aufgewachsenen Schichtstruktur sowie die ohm'sche p-GaAs-Kontaktschicht 55 sind so gemustert, daß sie eine kreisför­ mige Gestalt in dem Mittenbereich der Oberseite der Struktur haben. Teile der oberen Elektrode 57 und der ohm'schen p-GaAs-Kontaktschicht 55 wurden mittels Ätzens entfernt, wobei die ringförmigen Teile belassen sind, die in dem Mittenbereich zurückbleiben.
Eine axiale Leuchtstärke (Einheit: Candela (cd)) eines geformten LED-Elemen­ tes ist einer der Indizes, die das Lumineszenzverhalten der LED darstellen. Wenn in der in den Fig. 7A und 7B gezeigten herkömmlichen LED 1100 der axiale Streuwinkel des emittierten Lichts etwa ± 4 Grad bei einer Betriebs­ spannung von etwa 2,0 V und einem Ansteuerstrom von etwa 20 mA beträgt, mißt die axiale Leuchtstärke etwa 8 cd.
Die scheinbare axiale Leuchtstärke wird gesteigert, wenn die Lichtkonzentrati­ onseigenschaften einer LED verbessert sind (d. h., wenn der axiale Streube­ reich des emittierten Lichts kleiner wird). Darüber hinaus kann eine LED mit verbesserten Lichtkonzentrationseigenschaften in vorteilhafter Weise für Kom­ munikationsanwendungen verwendet werden.
Eine andere herkömmliche LED 1200 für Kommunikationszwecke ist in den Fig. 8A und 8B gezeigt: Fig. 8A ist eine perspektivische Darstellung hier­ von, und Fig. 8B ist eine schematische Schnittdarstellung längs einer Linie 8B-8B' der in Fig. 8A gezeigten LED 1200. Die in den Fig. 8A und 8B ge­ zeigte herkömmliche LED 1200 ist eine AlGaInP-Legierungssystem-LED für ein gelbes Band und hat die folgende Struktur.
Wie in der schematischen Schnittdarstellung in Fig. 8B gezeigt ist, sind eine n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 51 (dotiert mit Si, Trägerkonzentrati­ on: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 1,0 µm), eine nicht-dotierte (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 52 (Dicke: etwa 0,6 µm), eine (Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 53 (dotiert mit Zn, Trägerkonzentration: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 1,0 µm), eine n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Strom­ einschnürungsschicht 58 (dotiert mit Si, Trägerkonzentration: etwa 2 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 0,4 µm), eine p-Al0,7Ga0,3As-Stromdiffusionsschicht 54 (dotiert mit Zn, Trägerkonzentration: etwa 3 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 6 µm) und eine p-GaAs-Schicht 55 für ohmschen Kontakt (dotiert mit Zn, Trägerkon­ zentration: etwa 3 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm) sequentiell in dieser Rei­ henfolge auf einem n-GaAs-Substrat 50 durch MOCVD gebildet.
Der Mittenbereich der n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Stromeinschnürungsschicht 58 wurde in einer kreisförmigen Gestalt weggeätzt, um einen Lichtemissionsbe­ reich zu bilden, und die p-Al0,7Ga0,3As-Stromdiffusionsschicht 54 wurde über der Stromeinschnürungsschicht 58 einschließlich des geätzten und entfernten Mittenbereichs hiervon erneut aufgewachsen. Das Bezugszeichen 59 bezeich­ net die erneut aufgewachsene Zwischenfläche.
Zusätzlich sind untere und obere Elektroden 56 und 57 jeweils auf der Rück­ fläche des Substrats 50 bzw. der Oberseite der aufgewachsenen Schichtstruk­ tur ausgebildet. Die obere Elektrode 57 und die ohm'sche p-GaAs-Kontakt­ schicht 55 sind in Pfannkuchen-Gestalt gebildet, bei welcher die Mittenberei­ che hiervon weggeätzt sind, um Öffnungen der gleichen Größe und Gestalt wie diejenigen des geätzten und entfernten Teils der Stromeinschnürungsschicht 58 zu haben.
In diesem herkömmlichen LED-Element 1200 fließt ein Injektionsstrom in ei­ ner konzentrierten Weise in den Mittenbereich, so daß die reduzierte Fleckgrö­ ße des emittierten Lichts realisiert werden kann. Als ein Ergebnis können die Lichtkonzentrationseigenschaften des sich ergebenden Elements, das mit Harz eingeformt wurde, verbessert werden, und die axiale Leuchtstärke hiervon kann gesteigert werden.
Jedoch wird in der in den Fig. 8A und 8B gezeigten herkömmlichen LED 1200 die p-Al0,7Ga0,3As-Stromdiffusionsschicht 54 auf der darunter liegen­ den und Al enthaltenden p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 53 erneut aufgewachsen. Somit wird Sauerstoff leicht in der erneut aufgewachsenen Zwi­ schenfläche 59 absorbiert (vgl. Fig. 8B), was zu zahlreichen Nachteilen führt, wie beispielsweise einem ungünstig erhöhten Widerstand und einer nicht­ strahlenden Rekombination von injizierten Ladungsträgern.
Die typischen Betriebseigenschaften einer derartigen herkömmlichen LED 1200 sind die folgenden: Der axiale Streuwinkel beträgt etwa ± 2 Grad, und die Lumineszenz beträgt etwa 16 cd bei einer Betriebsspannung von etwa 3,0 V, wenn ein Strom von etwa 20 mA dort eingespeist ist. Im Vergleich mit der in den Fig. 7A und 7B gezeigten herkömmlichen LED 1100 (die aus dem glei­ chen Vierfachlegierungsmaterial hergestellt ist, den axialen Streuwinkel von etwa ± 4 Grad hat und die Lumineszenz von etwa 8 cd bei der Betriebsspan­ nung von etwa 2,0 V zeigt, wenn ein Strom von etwa 20 mA dort eingespeist ist), ist die axiale Leuchtstärke der in den Fig. 8A und 8B gezeigten LED 1200 lediglich um etwa das Zweifache gesteigert, während die Betriebsspan­ nung beträchtlich angehoben ist. Für das in den Fig. 8A und 8B gezeigte Element 1200 kann für die Lumineszenz erwartet werden, daß diese auf das Vierfache (d. h. etwa 32 cd) erhöht ist, da der axiale Streuwinkel hiervon auf etwa 1/2 von demjenigen des in den Fig. 7A und 7B dargestellten Elemen­ tes 1 100 vermindert ist.
Um derartige Probleme, wie diese oben aufgezeigt sind, zu lösen, wurde ein an­ deres herkömmliches Halbleiter-Lichtemissionselement 1300 mit einer Struk­ tur vorgeschlagen, wie diese in Fig. 9 gezeigt ist. Die Gestalt der Stromein­ schnürungsschicht und der Elektrode auf der Oberseite der aufgewachsenen Schichtstruktur des in Fig. 9 gezeigten Halbleiter-Lichtemissionselements 1300 ist gleich wie diejenige des in den Fig. 8A und 8B dargestellten Ele­ ments 1200.
Wie in der schematischen Schnittdarstellung in Fig. 9 gezeigt ist, sind eine n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 51 (dotiert mit Si, Trägerkonzentrati­ on: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 1,0 µm), eine nicht-dotierte (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 52 (Dicke: etwa 0,6 µm) und eine p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 53 (dotiert mit Zn, Trägerkonzentration: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 1,0 µm) sequentiell in dieser Reihenfolge auf einem n-GaAs-Substrat 50 durch MOCVD gebildet. Sodann ist verschieden von dem in den Fig. 8A und 8B gezeigten herkömmlichen Element 1200 eine p-GaInP-Schicht 60 (dotiert mit Zn, Trägerkonzentration: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 100 Å), die kein Al enthält, auf der p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Über­ zugschicht 53 in dem in Fig. 9 gezeigten Element 1300 gebildet. Da die Schicht 60 als die darunter liegende Schicht während des erneuten Aufwach­ sprozesses dient, wird Sauerstoff weniger leicht in der erneut aufgewachsenen Zwischenfläche 59 absorbiert, und die Bedingungen für die erneut aufgewach­ sene Zwischenfläche 59 können im Vergleich mit dem in den Fig. 8A und 8B gezeigten herkömmlichen Beispiel verbessert werden.
Der verbleibende Teil des in der Fig. 9 gezeigten Elements 1300 ist der glei­ che wie derjenige des in der Fig. 8B dargestellten Elements 1200. Insbeson­ dere sind eine n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Stromeinschnürungsschicht 58 (dotiert mit Si, Trägerkonzentration: etwa 2 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 0,4 µm), eine p-Al0,7Ga0,3As-Stromdiffusionsschicht 54 (dotiert mit Zn, Trägerkonzentration: etwa 3 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 6 µm) und eine p-GaAs-Schicht 55 für ohm'schen Kontakt (dotiert mit Zn, Trägerkonzentration: etwa 3 × 1018 cm-3 Dicke: etwa 0,5 µm) sequentiell in dieser Reihenfolge auf der p-GaInP-Schicht 60 gebildet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiter-Lichtemissionsele­ ment und ein Verfahren zu dessen Herstellung so anzugeben, daß die aufge­ zeigten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Halbleiter- Lichtemissionselement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Lichtemissionselements mit den Merkmalen des Patentanspruches 13.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.
Das erfindungsgemäße Halbleiter-Lichtemissionselement umfaßt: Ein Verbin­ dungshalbleitersubstrat mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine Lichtemissi­ onsschicht, eine Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht, die einen zweiten Leitfähigkeitstyp hat und kein Al enthält, und eine Stromdiffusions­ schicht, die den zweiten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Verbindungshalb­ leiter hergestellt ist, der nicht Al enthält.
Eine Stromeinschnürungsschicht, die den ersten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Al nicht enthaltenden Verbindungshalbleiter hergestellt ist, kann wei­ terhin zwischen der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht und der Stromdiffusionsschicht vorgesehen werden.
Die Ladungsträgerkonzentration der Stromdiffusionsschicht kann von einem Bereich hiervon über der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht zu ei­ nem Bereich hiervon unterhalb einer oberen Elektrode zunehmen.
Die Lichtemissionsschicht kann eine Doppelheterostruktur haben, in welcher eine AlGaInP- oder AlInP-Überzugschicht mit dem ersten Leitfähigkeltstyp, eine AlGaInP- oder GaInP-Aktivschicht und eine AlGaInP- oder AlInP-Überzug­ schicht mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp sequentiell in dieser Reihenfolge ge­ bildet sind.
Eine Halbleiterschicht, die eine Lichtreflexionsfunktion erfüllt, kann weiterhin zwischen dem Verbindungshalbleitersubstrat und der Lichtemissionsschicht vorgesehen werden.
Eine Bandabstandeinstellschicht mit einem Zwischenbandabstand kann wei­ terhin zwischen der Lichtemissionsschicht und der Verbindungshalbleiter-Zwi­ schenflächenschicht vorgesehen sein.
Eine Pufferschicht kann außerdem zwischen dem Verbindungshalbleitersub­ strat und der Lichtemissionsschicht angeordnet sein.
Die Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht, die Stromeinschnürungs­ schicht und die Stromdiffusionsschicht können aus einem GaP-Verbindungs­ material hergestellt sein. Vorzugsweise sind die Verbindungshalbleiter-Zwi­ schenflächenschicht, die Stromeinschnürungsschicht und die Stromdiffusions­ schicht aus einem GaP-Verbindungsmaterial der gleichen Zusammensetzung hergestellt.
Die Stromeinschnürungsschicht kann einen Öffnungsteil in einem Mittenteil des Halbleiter-Lichtemissionselements haben.
Vorzugsweise ist die Dicke der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht gleich wie oder kleiner als etwa 3,0 µm.
Vorzugsweise hat die Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht eine La­ dungsträgerkonzentration in einem Bereich von etwa 2 × 1016 cm-3 bis etwa 2 × 1018 cm-3, und die Stromdiffusionsschicht hat eine Ladungsträgerkonzen­ tration von etwa 2 × 1018 cm-3 oder mehr.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Halbleiter-Lichtemissionselements mit den oben beschriebenen Merkmalen vorgesehen. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf: Bilden der Lichtemissionsschicht und der kein Al enthaltenden Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht auf dem Verbindungshalbleiter­ substrat, und Bilden der Stromdiffusionsschicht über der Verbindungshalblei­ ter-Zwischenflächenschicht. Ein Wachstumsprozeß wird zu einer vorbestimm­ ten Zeit ausgesetzt, so daß eine Wiederwachstums-Zwischenfläche auf einer Oberfläche der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht gelegen ist.
Im folgenden werden die Funktionen und/oder die Effekte, die durch die vor­ liegende Erfindung zu erzielen sind, kurz beschrieben.
Die Erfinder haben erkannt, daß die Betriebseigenschaften der in Fig. 9 ge­ zeigten LED 1300 noch unbefriedigend sind. Insbesondere hat die LED 1300 einen axialen Streuwinkel von etwa ± 2 Grad und eine Lumineszenz von etwa 24 cd bei einer Betriebsspannung von etwa 2,4 V. Die angenommenen Ursa­ chen hierfür werden im folgenden erläutert.
In der LED 1300 ist die unten liegende Schicht für den Wiederwachstumspro­ zeß die p-GaInP-Schicht 60, während die wiederaufgewachsene Schicht 54 die p-Al0,7Ga0,3As-Stromdiffusionsschicht 54 ist. Diese Schichten 60 und 54 ha­ ben verschiedene Elemente der Gruppe V, d. h. Arsen (As) in der Schicht 54 und Phosphor (P) in der Schicht 60. Als ein Ergebnis ist es schwierig, die Schichten 54 und 60 stöchiometrisch aneinander anzupassen. Weiterhin sind die Bedingungen der Wiederwachstums-Zwischenfläche 59 noch unbefriedi­ gend, was zu einer Schicht von hohem Widerstand führt. Folglich werden die injizierten Ladungsträger auch in einem großen Ausmaß verloren.
Die vorliegende Erfindung entstand ausgehend von den obigen Erkenntnissen der Erfinder.
Wenn die vorliegende Erfindung auf das Halbleiter-Lichtemissionselement ei­ nes AlGaInP-Legierungssystems angewandt wird, kann das Halbleiter-Lichte­ missionselement gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen: Ein Verbin­ dungshalbleitersubstrat mit dem ersten Leitfähigkeltstyp (n-GaAs), eine Puffer­ schicht (n-GaAs), eine Lichtemissionsschicht (Überzugschicht/Aktivschicht/Überzugschicht), eine Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht, die den zweiten Leitfähigkeitstyp hat und kein Al enthält (p-GaP), eine Stromein­ schnürungsschicht, die den ersten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Ver­ bindungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält (n-GaP), und eine Strom­ diffusionsschicht, die den zweiten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Verbin­ dungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält (p-GaP).
Der Wachstumsprozeß wird ausgesetzt bzw. suspendiert, so daß die Wieder­ wachstumszwischenfläche auf der Oberfläche der Verbindungshalbleiter-Zwi­ schenflächenschicht gelegen ist, die kein Al enthält. Somit wird Sauerstoff nicht in die Wiederwachstumszwischenfläche absorbiert.
Da zusätzlich die Schichten, die aus dem gleichen GaP-Material hergestellt sind, mit der dazwischen liegenden Wiederwachstumszwischenfläche erzeugt sind, wird kein Zwischenflächenpegel gebildet, der auf einem stöchiometri­ schen Unterschied beruht.
Folglich kann die vorliegende Erfindung ein Halbleiter-Lichtemissionselement liefern, das einen niedrigen Widerstand und eine hohe Lumineszenz bietet.
Somit macht die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile möglich:
(1) Vorsehen eines Halbleiter-Lichtemissionselementes mit niedrigem Wider­ stand und hoher Lumineszenz, in welchem kein Sauerstoff in die Wiederwachs­ tums-Zwischenfläche zwischen einer unten liegenden Schicht und einer wie­ deraufgewachsenen bzw. Wiederwachstumsschicht absorbiert ist, wobei die Er­ zeugung von Zwischenflächenpegeln vermieden wird, welche auf dem stöchio­ metrischen Unterschied beruhen, und (2) Vorsehen eines Verfahrens zum Her­ stellen eines solchen Halbleiter-Lichtemissionselements.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1A und 1B ein Halbleiter-Lichtemissionselement gemäß einem ersten Beispiel der Erfindung, wobei Fig. 1A eine schematische perspektivi­ sche Darstellung ist und Fig. 1B eine schematische Schnittdarstel­ lung hiervon angibt,
Fig. 2 einen Graph, der die Beziehung zwischen der axialen Leuchtstärke und der Dicke der als unten liegende Schicht dienenden p-GaP-Zwi­ schenflächenschicht vor dem Wiederaufwachsen in dem Halbleiter- Lichtemissionselement in dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfin­ dung zeigt,
Fig. 3A und 3B ein Halbleiter-Lichtemissionselement gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 3A eine schemati­ sche perspektivische Darstellung hiervon ist, und Fig. 3B eine sche­ matische Schnittdarstellung hiervon zeigt,
Fig. 4 einen Graph, der die Beziehung zwischen der Ladungsträgerkonzen­ tration der p-GaP-Zwischenflächenschicht und der axialen Leucht­ stärke des Halbleiter-Lichtemissionselementes in dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei die Ladungsträgerkonzen­ tration der p-GaP-Stromdiffusionsschicht als Parameter dient,
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Halbleiter-Lichtemissions­ elements gemäß einem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Halbleiter-Lichtemissions­ elements gemäß einem vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7A und 7B eine herkömmliche Vierfachlegierungs-Leuchtdiode für ein gelbes Band, wobei Fig. 7A eine schematische perspektivische Dar­ stellung hiervon ist, und Fig. 7B eine schematische Schnittdarstel­ lung hiervon zeigt,
Fig. 8A und 8B eine herkömmliche Leuchtdiode für Kommunikation, wobei Fig. 8A eine schematische perspektivische Darstellung hiervon ist, und Fig. 8B eine schematische Schnittdarstellung längs einer Linie 8B-8B' hiervon zeigt, und
Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung einer anderen herkömmlichen Leuchtdiode zum Veranschaulichen einer Wiederwachstumszwischen­ fläche.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Fig. 1A bis 6 beschrieben.
BEISPIEL 1
Die Fig. 1A und 1B zeigen ein Halbleiter-Lichtemissionselement 100 in ei­ nem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1A eine schemati­ sche perspektivische Darstellung hiervon ist, und Fig. 1B eine schematische Schnittdarstellung hiervon zeigt.
Wie in Fig. 1A gezeigt ist, sind eine n-GaAs-Pufferschicht 11 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkonzentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm), eine n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 12 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkon­ zentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm), eine nicht-dotierte (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 13 (Dicke: etwa 0,7 µm) und eine (Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 14 (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkon­ zentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm) sequentiell in dieser Rei­ henfolge auf einem n-GaAs-Substrat 10 durch MOCVD gebildet. Sodann wer­ den eine p-GaP-Zwischenflächenschicht 15, die kein Al enthält (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkonzentration: etwa 2 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm) und eine n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 (dosiert mit Si, Ladungsträgerkon­ zentration: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm) gebildet, und die n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 wird einem Musterungsprozeß unterworfen. Sodann wird eine p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 (dotiert mit Zn, Ladungs­ trägerkonzentration: etwa 2 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 5 µm) auf der gemuster­ ten Stromeinschnürungsschicht 16 gebildet. Schließlich werden eine n-Elek­ trode 18 und eine p-Elektrode 19 auf der Rückseite des Substrats 10 bzw. auf der Oberseite der aufgewachsenen Schichtstruktur gebildet.
Da die Stromdiffusionsschicht 17 eine p-GaP-Schicht mit hoher Konzentration ist, ist es nicht erforderlich, eine ohm'sche Kontaktschicht zu bilden. Die n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 wurde geätzt, um eine kreisförmige Öff­ nung in dem Mittenteil hiervon zu haben. Die Elektrode 19 auf der Oberseite der aufgewachsenen Schichtstruktur hat ebenfalls eine kreisförmige Öffnung in deren Mittenteil, welche wie ein Fenster für einen Austritt von emittiertem Licht geformt ist.
Das Halbleiter-Lichtemissionselement 100 in dem ersten Beispiel der vorlie­ genden Erfindung wird in der folgenden Weise hergestellt.
Zunächst werden die n-GaAs-Pufferschicht 11 (dotiert mit Si, Ladungsträger­ konzentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm), die n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 12 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkon­ zentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm), die nicht-dotierte (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 13 (Dicke: etwa 0,7 µm), die p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 14 (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkon­ zentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm), die p-GaP-Zwischenflä­ chenschicht 15 (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkonzentration: etwa 2 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm), und die n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 (do­ tiert mit Si, Ladungsträgerkonzentration: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm) kontinuierlich auf dem n-GaAs-Substrat 10 durch MOCVD gebildet.
Sodann wird der Wachstumsprozeß für eine Zeitdauer ausgesetzt, und der Wa­ fer bzw. die Scheibe wird aus dem MOCVD-Gerät herausgenommen und so­ dann einer Musterung unterworfen, so daß der Mittenteil der n-GaP-Stromein­ schnürungsschicht 16 in einer kreisförmigen Gestalt mittels erhitzter Schwe­ felsäure weggeätzt wird. Nachdem der Wafer wieder in dem MOCVD-Gerät an­ geordnet wurde, beginnt der Wiederwachstumsprozeß, wobei die Wiederwachs­ tumszwischenfläche 20 auf der Oberfläche der Zwischenflächenschicht 15 gele­ gen ist, und die p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 (dotiert mit Zn, Ladungsträ­ gerkonzentration: etwa 2 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 5 µm) wird auf der gemu­ sterten Stromeinschnürungsschicht 16 aufgewachsen. Schließlich werden die n-Elektrode 18 und die p-Elektrode 19 jeweils auf der Rückseite des Substrats 10 und der Oberseite der aufgewachsenen Schichtstruktur gebildet.
In diesem Beispiel ist die unten liegende Schicht vor dem Wiederaufwachsen nicht eine p-AlGaInP-Überzugsschicht, wie in dem in den Fig. 8A und 8B gezeigten herkömmlichen Element 1200, sondern die kein Al enthaltende p-GaP-Zwischenflächenschicht 15. Daher wird die Wiederwachstumszwischenflä­ che 20 nicht oxidiert. Zusätzlich sind die p-GaP-Schichten 15 und 17, die aus dem gleichen Halbleitermaterial mit der gleichen Zusammensetzung hergestellt sind, mit der dazwischen liegenden Wiederwachstumszwischenfläche 20 gebil­ det, so daß kein Unterschied zwischen den Stöchiometrien hiervon verursacht wird. Als Ergebnis ist der Widerstand nicht erhöht, und es werden im wesentli­ chen keine Ladungsträger verloren.
Wenn das Halbleiter-Lichtemissionselement 100 von diesem Beispiel mit einem Harz geformt und die Betriebseigenschaften hiervon gemessen werden, so kön­ nen befriedigende Ergebnisse erhalten werden: Die Lumineszenz hiervon be­ trägt etwa 32 cd (dargestellt durch eine axiale Leuchtstärke), und die Betriebs­ spannung hiervon beträgt etwa 2,0 V.
Ganz allgemein entspricht das n-GaAs-Substrat 10 einem Verbindungshalblei­ tersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps, die n-GaAs-Pufferschicht 11 ent­ spricht einer Pufferschicht, die zwischen dem Verbindungshalbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps und der Lichtemissionsschicht gelegen ist, eine Mehrschichtstruktur mit der n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 12, der nicht-dotierten (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 13 und der p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 14 entspricht der Lichtemissions­ schicht, die p-GaP-Zwischenflächenschicht 15, die kein Al enthält, entspricht der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht, die den zweiten Leitfähig­ keitstyp hat und kein Al enthält, die n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 entspricht einer Stromeinschnürungsschicht, die den ersten Leitfähigkeitstyp hat und kein Al enthält, und die p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 entspricht einer Stromdiffusionsschicht, die den zweiten Leitfähigkeitstyp hat und aus ei­ nem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält.
Alternativ ist die vorliegende Erfindung auch in einem Fall anwendbar, in wel­ chem eine Lichtemissionsschicht eine Doppelheterostruktur hat, die aufweist:
Eine AlGaInP- oder AlInP-Überzugschicht mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, eine AlGaInP- oder GaInP-Aktivschicht, die den ersten oder den zweiten Leitfä­ higkeitstyp aufweist oder keine Dotierstoffe hat, und eine AlGaInP- oder AlInP- Überzugschicht, die den zweiten Leitfähigkeitstyp hat, wird verwendet.
Darüber hinaus ist das Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Er­ findung nicht auf die Emission im gelben Band begrenzt. Die vorliegende Erfin­ dung ist anwendbar auf eine Emission im roten Band, bei der eine Aktiv­ schicht jeweils aus GaInP oder (Al0,05Ga0,95)0,5In0,5P (die sich ergebende Wellenlänge beträgt etwa 655 nm bzw. 644 nm) hergestellt ist, auf eine Emissi­ on im orangen Band, bei der eine Aktivschicht aus (Al0,2Ga0,8)0,5In0,5P (die sich ergebende Wellenlänge beträgt etwa 610 nm) hergestellt ist, auf eine Emission im gelben Band, bei der eine Aktivschicht aus (Al0,38Ga0,55)0,5In0,5P (die sich ergebende Wellenlänge beträgt etwa 570 nm) hergestellt ist, und auf eine Emission im grünen Band, bei der eine Aktiv­ schicht aus (Al0,45Ga0,55)0,5In0,5P (die sich ergebende Wellenlänge beträgt etwa 560 nm) hergestellt ist.
Die Zusammensetzung der Überzugschicht ist nicht auf (Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P begrenzt, sondern kann Al0,5In0,5P sein. Weiterhin ist es möglich, ein Halblei­ ter-Lichtemissionselement bei dem das Halbleitersubstrat vom p-Typ-Leitfähig­ kelt ist und die Leitfähigkeitstypen der jeweiligen Schichten entgegengesetzt zu den oben beschriebenen Leitfähigkeiten sind.
Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der axialen Leuchtstärke und der Dicke der als eine unten liegende Schicht dienenden p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 vor dem Wiederaufwachsen für das Halbleiter-Lichtemissionselement 100 der vorliegenden Erfindung. Die Dicke der p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 wird als konstant angenommen (bei etwa 5 µm).
Der Punkt in der Nähe der Abszisse bei Null stellt dar, daß die Dicke der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 angenähert etwa 100 Å (= 0,01 µm) beträgt. Die sich ergebenden axialen Leuchtstärken sind hoch (in dem Bereich von 31 cd bis 33 cd) bezüglich den Dicken der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 von etwa 0,5 µm, etwa 1,0 µm, etwa 1,5 µm und etwa 2,0 µm. Wenn jedoch die Dic­ ke der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 den Wert von 2,5 µm und dann von 3,0 µm oder mehr überschreitet, nimmt die axiale Leuchtstärke dramatisch ab. Dies beruht vermutlich darauf, daß ein größerer Betrag von Stromkomponen­ ten in umgebende Bereiche, die unter der oberen Elektrode 19 liegen, in der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 ausdringt. Somit liegt die Dicke der p-GaP- Zwischenflächenschicht 15 bevorzugt in dem Bereich von etwa 0,01 µm bis etwa 3,0 µm.
BEISPIEL 2
Die Fig. 3A und 3B veranschaulichen ein Halbleiter-Lichtemissionselement 200 gemäß dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 3A eine schematische perspektivische Darstellung hiervon zeigt und Fig. 3B eine schematische Schnittdarstellung hiervon ist.
Das in dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung in den Fig. 3A und 3B gezeigte Halbleiter-Lichtemissionselement 200 unterscheidet sich von dem Halbleiter-Lichtemissionselement 100 des ersten Beispiels der vorliegenden Er­ findung, das in den Fig. 1A und 1B gezeigt ist, dadurch, daß eine p-(Al0,2Ga0,8)0,75In0,25P-Bandabstand-Einstellschicht 21 zwischen der p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 14 und der p-GaP-Zwischenflächen­ schicht 15 vorgesehen ist, und daß Öffnungen in dem Lichtemissionsbereich der Stromeinschnürungsschicht 16 und der Elektrode 19 in einer rechtwinkli­ chen Gestalt geformt sind.
Wie in Fig. 3B gezeigt ist, sind eine n-GaAs-Pufferschicht 11 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkonzentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm), eine n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 12 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkon­ zentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm), eine nicht-dotierte (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 13 (Dicke: etwa 0,7 µm) und eine p-Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 14 (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkon­ zentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 0,15 µm) sequentiell in dieser Reihenfolge auf einem n-GaAs-Substrat 10 durch MOCVD gebildet. Sodann sind darauf eine p-(Al0,2Ga0,8)0,75In0,25P-Bandabstand-Einstellschicht 21 (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkonzentration: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 0,2 µm), eine p-GaP-Schicht 15, die kein Al enthält (dotiert mit Zn, Ladungs­ trägerkonzentration: etwa 2 × 1018 cm-3, Dicke: 1 bis etwa 5 µm), und eine n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkonzentrati­ on: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm) gebildet.
Sodann wird der Wachstumsprozeß für eine Zeitdauer ausgesetzt, und der Wa­ fer wird aus dem MOCVD-Gerät genommen und anschließend einer Musterung unterworfen, so daß der Mittenteil der n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 in einer rechtwinkligen Gestalt mittels erwärmter Schwefelsäure weggeätzt wird. Danach wird der Wafer wieder in dem MOCVD-Gerät angeordnet, der Wiederaufwachsprozeß beginnt, wobei die Wiederaufwachszwischenfläche 20 auf der Oberfläche der Zwischenflächenschicht 15 gelegen ist, und die p-GaP- Stromdiffusionsschicht 17 (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkonzentration: etwa 3 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 5 µm) wird auf der gemusterten Stromein­ schnürungsschicht 16 gebildet. Schließlich werden eine n-Elektrode 18 und eine p-Elektrode 19 auf der Rück- bzw. Unterseite des Substrates 10 bzw. auf der Oberseite der aufgewachsenen Schichtstruktur erzeugt.
Die n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 wurde weggeätzt, so daß eine recht­ winklige Öffnung durch deren Mittenteil vorliegt. Die Elektrode 19 auf der Oberseite der Struktur hat auch eine rechtwinklige Öffnung in deren Mitten­ teil, die ähnlich wie ein Fenster für den Austritt des emittierten Lichts gestal­ tet ist.
Die Bandabstand-Einstellschicht (d. h. die p-(Al0,2Ga0,8)0,75In0,25P-Bandab­ stand-Einstellschicht) 21 hat einen Bandabstand, der zwischen dem Bandab­ stand der unten liegenden Überzugschicht (d. h. der p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P- Überzugschicht) 14 und dem Bandabstand der Zwischenflächenschicht (d. h. der p-GaP-Schicht) 15 gelegen ist, und dient dazu, den Widerstandswert in der Zwischenfläche zwischen diesen Schichten 14 und 15 zu reduzieren. Insbeson­ dere beträgt der Bandabstand der Überzugschicht 14 etwa 2,33 eV, der Bandabstand der Bandabstand-Einstellschicht 21 beträgt etwa 2,55 eV, und der Bandabstand der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 beträgt etwa 2,78 eV.
Wenn das Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Erfindung, das in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, mit einem Harz eingeformt wird und die Be­ triebskennlinien hiervon gemessen werden, so beträgt die Lumineszenz etwa 34 cd (dargestellt durch eine axiale Leuchtstärke), und die Betriebsspannung liegt bei etwa 1,9 V.
Zusätzlich kann die Auslegungsregel der Bandabstand-Einstellschicht 21 wie folgt betrachtet werden. Insbesondere wird angenommen, daß die Energieposi­ tion des unteren Endes des Leitungsbandes der Bandabstand-Einstellschicht 21 vor der Bildung des Übergangs zwischen der Energieposition des unteren Endes und des Leitungsbandes der Überzugschicht 14 vor der Bildung des Übergangs und der Energieposition des unteren Endes des Leitungsbandes der GaP-Zwischenflächenschicht 15 vor der Bildung des Übergangs gelegen ist. Zu­ sätzlich wird angenommen, daß die Energieposition des oberen Endes des Va­ lenzbandes der Bandabstand-Einstellschicht 21 vor der Bildung des Übergangs zwischen der Energieposition des oberen Endes des Valenzbandes der Überzug­ schicht 14 vor der Bildung des Übergangs und der Energieposition des oberen Endes des Valenzbandes der GaP-Zwischenflächenschicht 15 vor der Bildung des Übergangs gelegen ist.
Fig. 4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen den Ladungsträgerkonzen­ trationen der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 und der axialen Leuchtstärke des Halbleiter-Lichtemissionselements 200 mit der in den Fig. 3A und 3B gezeigten Struktur zeigt, wobei die Ladungsträgerkonzentration der p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 als Parameter dient.
Wenn in Fig. 4 die Ladungsträgerkonzentration der p-GaP-Stromdiffusions­ schicht 17 etwa 5 × 10 7 cm-3 beträgt (bezeichnet durch ∎, d. h. durch Schwarzquadrate), entsprechen die Ladungsträgerkonzentrationen der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 von etwa 2 × 10 7 cm-3, etwa 5 × 1017 cm-3, etwa 1 × 1018 cm-3, etwa 2 × 1018 cm-3, etwa 3 × 1018 cm-3 und etwa 5 × 1018 cm-3 den axialen Leuchtstärken von etwa 10 cd, etwa 10 cd, etwa 7 cd, etwa 5 cd, etwa 3 cd bzw. etwa 2 cd. Wenn in ähnlicher Weise die Ladungsträgerkon­ zentration der p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 etwa 1 × 1018 cm-3 beträgt (dargestellt durch Δ, d. h. durch Weiß-Dreiecke) ist, entsprechen die axialen Leuchtstärken von etwa 25 cd, etwa 25 cd, etwa 20 cd, etwa 13 cd, etwa 8 cd und etwa 2 cd den oben erwähnten jeweiligen Ladungsträgerkonzentrationen der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15. Wenn die Ladungsträgerkonzentration der p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 etwa 2 × 1018 cm-3 beträgt (dargestellt durch ○, d. h. durch Weiß-Kreise), entsprechen die axialen Leuchtstärken von etwa 33 cd, etwa 34 cd, etwa 32 cd, etwa 30 cd, etwa 20 cd und etwa 5 cd den oben erwähnten jeweiligen Ladungsträgerkonzentrationen der p-GaP-Zwischen­ flächenschicht 15. Wenn weiterhin die Ladungsträgerkonzentration der p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 etwa 5 × 1018 cm-3 beträgt (dargestellt durch , d. h. durch Weiß-Quadrate), dann entsprechen die axialen Leuchtstärken von etwa 33 cd, etwa 35 cd, etwa 33 cd, etwa 30 cd, etwa 21 cd und etwa 15 cd den oben erwähnten jeweiligen Ladungsträgerkonzentrationen der p-GaP-Zwi­ schenflächenschicht 15.
Aus den in Fig. 4 gezeigten Ergebnissen kann gesehen werden, daß dann, wenn die Ladungsträgerkonzentration der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 (d. h. der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht, die den zweiten Leit­ fähigkeitstyp hat und kein Al enthält) niedrig ist und die Ladungsträgerkon­ zentration der p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 (d. h. der Stromdiffusions­ schicht, die den zweiten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Verbindungshalb­ leiter hergestellt ist, der kein Al enthält) hoch ist, die sich ergebende Leucht­ stärke hoch ist. Insbesondere ist der geeignete Ladungsträgerkonzentrations­ bereich der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 gleich zu oder niedriger als etwa 2 × 1018 cm-3, und der geeignete Ladungsträgerkonzentrationsbereich der p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 ist gleich zu oder höher als etwa 2 × 1018 cm-3. Wenn die Ladungsträgerkonzentration der p-GaP-Zwischenflächen­ schicht 15 niedriger als etwa 2 × 1016 cm-3 wird, so steigt die Betriebsspan­ nung an. Somit wird angenommen, daß die untere Grenze des optimalen Ladungsträgerkonzentrationsbereichs der p-GaP-Zwischenflächenschicht 15 etwa 2 × 1016 cm-3 ist.
BEISPIEL 3
Fig. 5 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Halbleiter-Lichtemissi­ onselements 300 gemäß dem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Halbleiter-Lichtemissionselement 300 in dem dritten Beispiel der vorlie­ genden Erfindung, das in der Fig. 5 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem Halbleiter-Lichtemissionselement 100 in dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung, das in den Fig. 1A und 1B dargestellt ist, dadurch, daß die p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 (d. h. die Stromdiffusionsschicht, die den zwei­ ten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält) eine Doppelschichtstruktur aufweist. Der untere Teil 17a der p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 ist mit Zn dotiert, weist eine Ladungsträ­ gerkonzentration von etwa 1 × 1018 cm-3 auf und hat eine Dicke von etwa 2 µm. Der obere Teil 17b der p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 ist mit Zn dotiert, hat eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 3 × 1018 cm-3 und weist eine Dicke von etwa 3 µm auf.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind eine n-GaAs-Pufferschicht 11 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkonzentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm), eine n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 12 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkon­ zentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm), eine nicht-dotierte (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 13 (Dicke: etwa 0,7 µm) und eine p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 14 (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkon­ zentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm) sequentiell in dieser Rei­ henfolge auf einem n-GaAs-Substrat 10 durch MOCVD gebildet. Sodann wer­ den eine p-GaP-Zwischenflächenschicht 15, die kein Al enthält (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkonzentration: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 2 µm) und eine n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkonzen­ tration: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm) darauf gebildet.
Sodann wird der Wachstums- bzw. Aufwachsprozeß für eine Zeitdauer ausge­ setzt, und der Wafer wird aus dem MOCVD-Gerät genommen und anschließend einer Musterung unterworfen, so daß der Mittenteil der n-GaP-Stromein­ schnürungsschicht 16 in einer kreisförmigen Gestalt mittels erwärmter Schwe­ felsäure weggeätzt wird. Nachdem der Wafer wieder in dem MOCVD-Gerät an­ geordnet ist, beginnt der Wiederaufwachsprozeß, wobei die Wiederaufwachs­ zwischenfläche 20 auf der Oberfläche der Zwischenflächenschicht 15 gelegen ist, und die erste p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17a (dotiert mit Zn, Ladungs­ trägerkonzentration: etwa 1 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 2 µm) und die zweite p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17b (dotiert mit Zn, Ladungsträgerkonzentration: etwa 3 × 1018 cm-3, Dicke: etwa 3 µm) werden als die doppelschichtige p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17 über der gemusterten Stromeinschnürungsschicht 16 gebildet. Schließlich werden eine n-Elektrode 18 und eine p-Elektrode 19 auf der Unter- bzw. Rückseite des Substrats 10 bzw. der Oberseite der aufge­ wachsenen Schichtstruktur erzeugt.
Die n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16 wird geätzt, so daß eine kreisförmi­ ge Öffnung in dem Mittenteil hiervon vorliegt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Elektrode 19 auf der Oberseite der Struktur hat auch eine kreisförmige Öffnung in deren Mittenteil, die wie ein Fenster für den Austritt des dort hin­ durch emittierten Lichts gestaltet ist.
In dieser Elementstruktur entspricht die Grenze zwischen der GaP-Zwischen­ flächenschicht und der GaP-Stromdiffusionsschicht in äquivalenter Weise der Grenze zwischen der ersten p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17a und der zweiten p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17b hinsichtlich der Ladungsträgerkonzentratio­ nen hiervon. Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Halbleiter-Lichtemis­ sionselement 300 des vorliegenden Beispiels hat eine Struktur, bei der die La­ dungsträgerkonzentration der Stromdiffusionsschicht 17, die den zweiten Leit­ fähigkeltstyp aufweist und aus einem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält, von dem Teil über der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächen­ schicht 15 zu dem Bereich unter der oberen Elektrode 19 zunimmt.
Wenn das Halbleiter-Lichtemissionselement 300 der vorliegenden Erfindung mit Harz eingeformt wird und die Betriebseigenschaften hiervon gemessen wer­ den, so sind die sich ergebenden Betriebseigenschaften ebenfalls befriedigend: Die Lumineszenz beträgt etwa 35 cd (dargestellt durch eine axiale Leuchtstär­ ke), und die Betriebsspannung mißt etwa 1,9 V.
BEISPIEL 4
Fig. 6 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Halbleiter-Lichtemissi­ onselements 400 gemäß dem vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Halbleiter-Lichtemissionselement 400 des vierten Beispiels der vorliegen­ den Erfindung, das in Fig. 6 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem Halblei­ ter-Lichtemissionselement 100 in dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfin­ dung, das in den Fig. 1A und 1B gezeigt ist, dadurch, daß eine lichtreflek­ tierende Schicht 22, in welcher 10 Paare von n-Al0,5In0,5P-Schichten (dotiert mit Si, Ladungsträgerkonzentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm) und (Al0,4Ga0,6)0,5In0,5P-Schichten (dotiert mit Si, Ladungsträgerkonzentra­ tion: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm) abwechselnd ausgebildet sind, zwischen der n-GaAs-Pufferschicht 11 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkonzentra­ tion: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 0,5 µm) und der n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5- P-Überzugschicht 12 (dotiert mit Si, Ladungsträgerkonzentration: etwa 5 × 1017 cm-3, Dicke: etwa 1,5 µm) vorgesehen ist.
Wenn das Halbleiter-Lichtemissionselement 400 der vorliegenden Erfindung mit Harz eingeformt wird und die Betriebskennlinien hiervon gemessen wer­ den, so sind die sich ergebenden Betriebskennlinien bzw. -eigenschaften eben­ falls befriedigend: Die Lumineszenz beträgt etwa 48 cd (dargestellt durch eine axiale Leuchtdichte), und die Betriebsspannung mißt etwa 1,9 V.
Fig. 6 zeigt das n-GaAs-Substrat 10, die n-GaAs-Pufferschicht 11, die n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 12, eine nicht-dotierte (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 13, eine p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzug­ schicht 14, eine p-GaP-Zwischenflächenschicht 15, die kein Al enthält, eine n-GaP-Stromeinschnürungsschicht 16, eine p-GaP-Stromdiffusionsschicht 17, eine n-Elektrode 18 auf der Unter- bzw. Rückseite des Substrats 10, eine p-Elektrode 19 auf der Oberseite der aufgewachsenen Schichtstruktur, eine Wie­ deraufwachszwischenfläche 20 und die lichtreflektierende Schicht 22. Die La­ dungsträgerkonzentrationen und die Dicken der jeweiligen Schichten sind mit Ausnahme der lichtreflektierenden Schicht 22 die gleichen wie diejenigen, die anhand der Fig. 1A und 1B beschrieben sind.
Das Verfahren zum Herstellen des Halbleiter-Lichtemissionselements 400 in diesem Beispiel ist ähnlich zu denjenigen, die in den vorangehenden Beispielen verwendet sind. Die Erläuterung hierfür wird entsprechend weggelassen.
Allgemein liegt in diesem Halbleiter-Lichtemissionselement 400 eine Halbleiter­ schicht 22, die eine Lichtreflexionsfunktion erfüllt, zwischen dem Verbin­ dungshalbleitersubstrat 10 mit dem ersten Leitfähigkeltstyp (n-GaAs-Substrat) und einer Lichtemissionsschicht. Die Lichtemissionsschicht entspricht der n-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugschicht 12, der nicht-dotierten (Al0,3Ga0,7)0,5In0,5P-Aktivschicht 13 und der p-(Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Über­ zugschicht 14.
Wie oben beschrieben wurde, umfaßt das Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Erfindung: Ein Verbindungshalbleitersubstrat mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine Lichtemissionsschicht, eine Verbindungshalbleiter-Zwi­ schenflächenschicht, die einen zweiten Leitfähigkeitstyp hat und kein Al ent­ hält, und eine Stromdiffusionsschicht, die den zweiten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält. Durch Verwenden einer derartigen Struktur ist es möglich, ein Halbleiter-Licht­ emissionselement zu erzeugen, das einen niedrigen Widerstand und eine hohe Leuchtstärke hat, in welchem Sauerstoff nicht in die Wiederaufwachszwischen­ fläche zwischen der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht und der Stromdiffusionsschicht, die beide nicht Al enthalten, absorbiert wird.
Bei dem Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Erfindung kann eine Stromeinschnürungsschicht, die den ersten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, der nicht Al enthält, zwischen der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht und der Stromdiffusionsschicht vorgesehen werden. Bei einer derartigen Struktur kann der Strom in einem schmalen Bereich konzentriert werden. Als ein Ergebnis kann die Fleckgröße des emittierten Lichts reduziert werden, und daher wird ein Halbleiter-Licht­ emissionselement mit einer gesteigerten Leuchtstärke realisiert. Folglich kön­ nen die Lichtkonzentrationseigenschaften des sich ergebenden Halbleiter- Lichtemissionselements, das eingeformt wurde, verbessert werden, und die axiale Leuchtstärke hiervon kann gesteigert werden.
Darüber hinaus kann in dem Halbleiter-Lichtemissionselement die Ladungs­ trägerkonzentration der Stromdiffusionsschicht von einem Bereich hiervon über der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht zu einem Bereich hier­ von unter einer oberen Elektrode anwachsen. In einer derartigen Struktur dif­ fundieren die Fremdstoffe, die den zweiten Leitfähigkeltstyp liefern, nicht durch die Stromdiffusionsschicht und die Überzugschicht in die Aktivschicht, so daß die Kristallinität des Elements nicht verschlechtert oder zerstört wird, und daher nimmt die Leuchtstärke des Elements nicht ab.
Weiterhin kann die Lichtemissionsschicht in dem Halbleiter-Lichtemissionsele­ ment der vorliegenden Erfindung eine Doppelheterostruktur haben, bei welcher eine AlGaInP- oder AlInP-Überzugschicht mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, eine AlGaInP- oder GaInP-Aktivschicht, die den ersten oder den zweiten Leitfä­ higkeltstyp aufweist oder keine Dotierstoffe hat, und eine AlGaInP- oder AlInP-Überzugschicht, die den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, sequentiell in die­ ser Reihenfolge gebildet sind. Die Überzugschichten, die aus AlGaInP oder AlInP hergestellt sind, haben einen großen Bandabstand und werden leicht oxidiert, um so ein nicht-strahlendes Niveau zu erzeugen. Da jedoch erfin­ dungsgemäß die Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht, die den zwei­ ten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält, darauf gebildet ist, kann eine bemerkenswerte Oxidations- Sperrwirkung erreicht werden.
Weiterhin kann in dem Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Er­ findung eine eine Lichtreflexionsfunktion liefernde Halbleiterschicht zwischen dem Verbindungshalbleitersubstrat und der Lichtemissionsschicht vorgesehen werden. In einer derartigen Struktur kann das zu dem Substrat emittierte Licht reflektiert werden, so daß es aus dem Halbleiter-Lichtemissionselement emittiert wird, und daher kann die Leuchtstärke des Elements gesteigert wer­ den.
Weiterhin kann in dem Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Er­ findung eine Bandabstand-Einstellschicht mit einem Zwischenbandabstand zwischen der Lichtemissionsschicht und der Verbindungshalbleiter-Zwischen­ flächenschicht vorgesehen werden. In einer derartigen Struktur kann der Wi­ derstand zwischen der Lichtemissionsschicht und der Verbindungshalbleiter- Zwischenflächenschicht reduziert werden, und daher kann die Betriebsspan­ nung des Elements ebenfalls herabgesetzt werden.
Weiterhin kann in dem Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Er­ findung eine Pufferschicht zwischen dem Verbindungshalbleitersubstrat und der Lichtemissionsschicht vorgesehen werden. In einer derartigen Struktur kann die Kristallinität der auf der Pufferschicht aufzuwachsenden Lichtemissi­ onsschicht verbessert werden, und daher kann die Leuchtstärke des Elements gesteigert werden.
Weiterhin kann in dem Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Er­ findung jede Schicht aus der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht, der Stromeinschnürungsschicht und der Stromdiffusionsschicht aus dem GaP-Verbindungsmaterial hergestellt sein. Somit kann die Erzeugung eines Zwi­ schenflächenniveaus aufgrund des Unterschieds in den Stöchiometrien verhin­ dert werden, und es werden im wesentlichen keine Ladungsträger in der Zwi­ schenfläche verloren. Als Ergebnis kann die Leuchtstärke des Elements erhöht werden.
Weiterhin kann in dem Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Er­ findung die Stromeinschnürungsschicht eine Öffnung in einem Mittenteil des Halbleiter-Lichtemissionselements haben. Bei einer derartigen Struktur kann der Strom in den Mittenteil konzentriert werden, und daher kann ein kleiner und hochkonzentrierter Lichtfleck in dem Mittenteil des Elements gebildet wer­ den. Somit kann ein Halbleiter-Lichtemissionselement mit einer hohen Leucht­ stärke vorgesehen werden. Folglich sind die Lichtkonzentrationseigenschaften des geformten Elements beträchtlich verbessert, und die axiale Leuchtstärke hiervon kann weiter gesteigert werden.
Weiterhin kann in dem Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Er­ findung die Dicke der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht gleich zu oder kleiner als 3,0 µm sein. Bei einer derartigen Struktur können die Strom­ komponenten, die von dem Mittenteil des Elements zu den umgebenden Teilen diffundieren, in der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht reduziert werden, und daher kann die Leuchtstärke in dem Mittenteil des Elements wei­ ter erhöht werden.
Weiterhin kann in dem Halbleiter-Lichtemissionselement der vorliegenden Er­ findung die Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht eine Ladungsträ­ gerkonzentration in einem Bereich von etwa 2 × 1016 cm-3 bis etwa 2 × 1018 cm-3 aufweisen, und die Stromdiffusionsschicht kann eine Ladungsträgerkon­ zentration von etwa 2 × 1018 cm-3 oder mehr haben. Mit einer derartigen Struktur ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, daß Fremdstoffe, die den zweiten Leitfähigkeltstyp erzeugen, zu der Lichtemissionsschicht diffundieren. Der Strom kann in befriedigenderer Weise diffundiert werden, was zu einer er­ höhten Leuchtstärke des Elements führt.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Halb­ leiter-Lichtemissionselements liegt eine Wiederaufwachszwischenfläche auf der Oberfläche der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht. Somit kann das Verfahren die Menge von Sauerstoff reduzieren, die in die Wiederaufwachszwi­ schenfläche absorbiert wird.
Die Erfindung schafft also ein Halbleiter-Lichtemissionselement, das aufweist:
Ein Verbindungshalbleitersubstrat mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine Lichtemissionsschicht, eine Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht, die einen zweiten Leitfähigkeitstyp hat und kein Al enthält, und eine Stromdif­ fusionsschicht, die den zweiten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Verbin­ dungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält.

Claims (14)

1. Halbleiter-Lichtemissionselement umfassend:
ein Verbindungshalbleitersubstrat (10) mit einem ersten Leitfähigkeits­ typ,
eine Lichtemissionsschicht (13),
eine Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht (15), die einen zwei­ ten Leitfähigkeltstyp hat und kein Al enthält, und
eine Stromdiffusionsschicht (17), die den zweiten Leitfähigkeltstyp hat und aus einem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält.
2. Halbleiter-Lichtemissionselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Stromeinschnürungsschicht (16), die den ersten Leitfähig­ keitstyp hat und aus einem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält, außerdem zwischen der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächen­ schicht (15) und der Stromdiffusionsschicht (17) vorgesehen ist.
3. Halbleiter-Lichtemissionselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsträgerkonzentration der Stromdiffusions­ schicht (17) von einem Bereich hiervon über der Verbindungshalbleiter-Zwi­ schenflächenschicht (15) zu einem Bereich hiervon unter einer oberen Elektro­ de (19) anwächst.
4. Halbleiter-Lichtemissionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemissionsschicht (13) eine Doppelhete­ rostruktur hat, in welcher eine AlGaInP- oder AlInP-Überzugschicht (12) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, eine AlGaInP- oder GaInP-Aktivschicht (13) und eine AlGaInP- oder AlInP-Überzugschicht (14) mit dem zweiten Leitfähigkeits­ typ sequentiell in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
5. Halbleiter-Lichtemissionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halbleiterschicht, die eine Lichtreflexions­ funktion liefert, außerdem zwischen dem Verbindungshalbleitersubstrat (10) und der Lichtemissionsschicht (13) vorgesehen ist.
6. Halbleiter-Lichtemissionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bandabstand-Einstellschicht mit einem Zwischenbandabstand außerdem zwischen der Lichtemissionsschicht (13) und der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht (15) vorgesehen ist.
7. Halbleiter-Lichtemissionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pufferschicht (11) außerdem zwischen dem Verbindungshalbleitersubstrat (10) und der Lichtemissionsschicht (13) vorge­ sehen ist.
8. Halbleiter-Lichtemissionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungshalbleiter-Zwischenflächen­ schicht (15), die Stromeinschnürungsschicht (16) und die Stromdiffusions­ schicht (17) aus einem GaP-Verbindungsmaterial hergestellt sind.
9. Halbleiter-Lichtemissionselement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht (15), die Stromeinschnürungsschicht (16) und die Stromdiffusionsschicht (17) aus ei­ nem GaP-Verbindungsmaterial der gleichen Zusammensetzung hergestellt sind.
10. Halbleiter-Lichtemissionselement nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stromeinschnürungsschicht (16) einen Öffnungsteil in ei­ nem Mittenteil des Halbleiter-Lichtemissionselements (100, 200, 300, 400) hat.
11. Halbleiter-Lichtemissionselement nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dicke der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht (15) gleich zu oder kleiner als etwa 3,0 µm ist.
12. Halbleiter-Lichtemissionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungshalbleiter-Zwischenflächen­ schicht (15) eine Ladungsträgerkonzentration in einem Bereich von etwa 2 × 1016 cm-3 bis etwa 2 × 1018 cm-3 hat, und daß die Stromdiffusionsschicht (17) eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 2 × 1018 cm-3 oder mehr auf­ weist.
13. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Lichtemissionselements (100, 200, 300, 400), das aufweist:
ein Verbindungshalbleitersubstrat (10) mit einem ersten Leitfähigkeits­ typ,
eine Lichtemissionsschicht (13),
eine Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht (15), die einen zwei­ ten Leitfähigkeltstyp hat und kein Al enthält, und
eine Stromdiffusionsschicht (17), die den zweiten Leitfähigkeitstyp hat und aus einem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, der kein Al enthält, umfassend die folgenden Schritte:
Bilden der Lichtemissionsschicht (13) und der Verbindungshalbleiter- Zwischenflächenschicht (15) auf dem Verbindungshalbleitersubstrat (10), und
Bilden der Stromdiffusionsschicht (17) über der Verbindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht (15),
wobei ein Wachstumsprozeß zu einer vorbestimmten Zeit ausgesetzt wird, so daß eine Wiederaufwachszwischenfläche auf einer Oberfläche der Ver­ bindungshalbleiter-Zwischenflächenschicht (15) geschaffen wird.
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TW (1) TW360985B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19937624A1 (de) * 1999-07-09 2001-03-01 Epistar Corp Leuchtdiode mit einer großen Helligkeit
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

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3253267B2 (ja) 1997-12-05 2002-02-04 ローム株式会社 半導体発光素子
TW445659B (en) * 1999-04-27 2001-07-11 Hitachi Cable LED of AlGaInP system and epitaxial wafer used for same
KR20010079490A (ko) * 1999-12-09 2001-08-22 구자홍 Ⅲ-ⅴ족 질화물계 반도체 소자
JP2001274456A (ja) * 2000-01-18 2001-10-05 Sharp Corp 発光ダイオード
JP2001291895A (ja) * 2000-04-06 2001-10-19 Sharp Corp 半導体発光素子
JP3685977B2 (ja) 2000-04-21 2005-08-24 シャープ株式会社 半導体発光素子およびその製造方法
US6429460B1 (en) * 2000-09-28 2002-08-06 United Epitaxy Company, Ltd. Highly luminous light emitting device
JP4091261B2 (ja) * 2000-10-31 2008-05-28 株式会社東芝 半導体発光素子及びその製造方法
DE10147880B4 (de) * 2001-09-28 2004-05-06 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Messung einer charakteristischen Dimension wenigstens einer Struktur auf einem scheibenförmigen Objekt in einem Meßgerät
JP4278437B2 (ja) * 2003-05-27 2009-06-17 シャープ株式会社 発光ダイオード及びその製造方法
JP2005159299A (ja) * 2003-10-30 2005-06-16 Sharp Corp 半導体発光素子
US7687886B2 (en) 2004-08-19 2010-03-30 Microlink Devices, Inc. High on-state breakdown heterojunction bipolar transistor
SG182990A1 (en) 2007-07-03 2012-08-30 Microlink Devices Inc Thin film iii-v compound solar cell
JP5493624B2 (ja) 2009-09-15 2014-05-14 ソニー株式会社 画像表示装置及び電子機器
TWI436499B (zh) 2009-11-20 2014-05-01 Epistar Corp 發光元件及其製造方法
JP2016152244A (ja) * 2015-02-16 2016-08-22 富士ゼロックス株式会社 発光素子、発光素子アレイ、光書込みヘッドおよび画像形成装置
US10340307B1 (en) * 2017-12-20 2019-07-02 Mikro Mesa Technology Co., Ltd. Light emitting diode having current confinement structure

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2685209B2 (ja) * 1988-03-25 1997-12-03 株式会社東芝 半導体装置及び半導体発光装置
JP2831667B2 (ja) * 1988-12-14 1998-12-02 株式会社東芝 半導体レーザ装置及びその製造方法
US5008718A (en) * 1989-12-18 1991-04-16 Fletcher Robert M Light-emitting diode with an electrically conductive window
JPH0541537A (ja) 1991-08-02 1993-02-19 Omron Corp 発光領域制限型発光ダイオード及びその製造方法
JPH05343736A (ja) 1992-06-08 1993-12-24 Toshiba Corp 発光ダイオード及びその発光ダイオードを備えた光プリンタ装置
US5537433A (en) * 1993-07-22 1996-07-16 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitter
US5656829A (en) * 1994-08-30 1997-08-12 Showa Denko K.K. Semiconductor light emitting diode
US5814839A (en) * 1995-02-16 1998-09-29 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light-emitting device having a current adjusting layer and a uneven shape light emitting region, and method for producing same
JP3122324B2 (ja) * 1995-02-20 2001-01-09 三菱電線工業株式会社 半導体発光素子
US5861636A (en) * 1995-04-11 1999-01-19 Nec Corporation Surface emitting visible light emiting diode having ring-shaped electrode
DE19517697A1 (de) * 1995-05-13 1996-11-14 Telefunken Microelectron Strahlungsemittierende Diode
JPH08316574A (ja) * 1995-05-15 1996-11-29 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置および半導体発光素子
DE19524655A1 (de) * 1995-07-06 1997-01-09 Huang Kuo Hsin LED-Struktur
JP3625088B2 (ja) 1995-09-05 2005-03-02 シャープ株式会社 半導体発光素子
JP3635757B2 (ja) * 1995-12-28 2005-04-06 昭和電工株式会社 ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード
JP3233569B2 (ja) * 1996-03-22 2001-11-26 シャープ株式会社 半導体発光素子

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
DE10003065B4 (de) * 1999-01-25 2006-10-26 Sharp K.K. Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung mit beim Ausbilden einer Stromdiffusionsschicht aktiv geänderter Wachstumsrate
DE19937624A1 (de) * 1999-07-09 2001-03-01 Epistar Corp Leuchtdiode mit einer großen Helligkeit
DE19937624B4 (de) * 1999-07-09 2007-05-24 Epistar Corp. Leuchtdiode mit großer Helligkeit

Also Published As

Publication number Publication date
DE19803006B4 (de) 2007-03-15
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US6399409B2 (en) 2002-06-04
JPH10214996A (ja) 1998-08-11
JP3807638B2 (ja) 2006-08-09
US20010016366A1 (en) 2001-08-23
TW360985B (en) 1999-06-11
CN1127153C (zh) 2003-11-05
KR100295241B1 (ko) 2001-07-12
US6246078B1 (en) 2001-06-12

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