JP2000216428A - 半導体発光素子の製法 - Google Patents
半導体発光素子の製法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 緑色から赤色系の半導体発光素子の外部微分
量子効率を向上させることができる半導体発光素子の製
法を提供する。 【解決手段】 第１の半導体基板１上にＩｎＧａＡｌＰ
系またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ形層
２およびｐ４形層を含む半導体層を積層して発光層形成
部９を形成する。そして、ＧａＰからなる第２の基板１
１上に液相成長法によりＧａＰ層１２をエピタキシャル
成長する。そのエピタキシャル成長されたＧａＰ層１２
の表面を鏡面研磨し、その鏡面研磨されたＧａＰ層１２
を前記積層された発光層形成部９の表面に接着する。
量子効率を向上させることができる半導体発光素子の製
法を提供する。 【解決手段】 第１の半導体基板１上にＩｎＧａＡｌＰ
系またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ形層
２およびｐ４形層を含む半導体層を積層して発光層形成
部９を形成する。そして、ＧａＰからなる第２の基板１
１上に液相成長法によりＧａＰ層１２をエピタキシャル
成長する。そのエピタキシャル成長されたＧａＰ層１２
の表面を鏡面研磨し、その鏡面研磨されたＧａＰ層１２
を前記積層された発光層形成部９の表面に接着する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩｎＧａＡｌＰ系
またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体材料が用いられ、
表示パネルやＬＥＤパネルなどに用いられる緑色から赤
色系の半導体発光素子の製法に関する。さらに詳しく
は、外部への光の取出し効率（外部微分量子効率）を向
上させた半導体発光素子の製法に関する。
またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体材料が用いられ、
表示パネルやＬＥＤパネルなどに用いられる緑色から赤
色系の半導体発光素子の製法に関する。さらに詳しく
は、外部への光の取出し効率（外部微分量子効率）を向
上させた半導体発光素子の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＩｎＧａＡｌＰ系またはＡｌＧａ
Ａｓ系化合物半導体を用いた半導体発光素子は、図３に
示されるように、たとえばｎ形のＧａＡｓからなる半導
体基板２１上に、たとえばＩｎＧａＡｌＰ系の半導体材
料からなるｎ形クラッド層２２、クラッド層よりバンド
ギャップエネルギーが小さくなる組成のノンドープのＩ
ｎＧａＡｌＰ系の半導体材料からなる活性層２３、ｐ形
のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体材料からなるｐ形クラッド
層２４がそれぞれエピタキシャル成長され、ダブルヘテ
ロ接合構造の発光層形成部２９が積層されている。そし
て、その表面側の一部にｐ形ＧａＡｓからなるコンタク
ト層２６を介してｐ側電極２７、半導体基板２１の裏面
側にｎ側電極２８がそれぞれＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ合金などに
より設けられ、ウェハからチップ化されることにより、
ＬＥＤチップ２０が形成されている。なお、発光層形成
部２９の表面に図示しないｐ形ＡｌＧａＡｓ系の化合物
半導体からなる電流拡散層が設けられる場合がある。
Ａｓ系化合物半導体を用いた半導体発光素子は、図３に
示されるように、たとえばｎ形のＧａＡｓからなる半導
体基板２１上に、たとえばＩｎＧａＡｌＰ系の半導体材
料からなるｎ形クラッド層２２、クラッド層よりバンド
ギャップエネルギーが小さくなる組成のノンドープのＩ
ｎＧａＡｌＰ系の半導体材料からなる活性層２３、ｐ形
のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体材料からなるｐ形クラッド
層２４がそれぞれエピタキシャル成長され、ダブルヘテ
ロ接合構造の発光層形成部２９が積層されている。そし
て、その表面側の一部にｐ形ＧａＡｓからなるコンタク
ト層２６を介してｐ側電極２７、半導体基板２１の裏面
側にｎ側電極２８がそれぞれＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ合金などに
より設けられ、ウェハからチップ化されることにより、
ＬＥＤチップ２０が形成されている。なお、発光層形成
部２９の表面に図示しないｐ形ＡｌＧａＡｓ系の化合物
半導体からなる電流拡散層が設けられる場合がある。
【０００３】活性層で発光した光は、図３に示されるよ
うに、上面に進む光だけでなく、四方に向って進み基板
２１側にも進む。そして、半導体材料とその周囲の空気
などとで屈折率がかなり異なるため、積層された半導体
層の表面で全反射する光が多く光の取出し効率がよくな
い。一方において、半導体発光素子は、図４に示される
ように、第１のリード３１の先端の椀状の凹部３１ａ内
にＬＥＤチップ２０がボンディングされ、金線３３など
によりワイヤボンディングされて第２のリード３２と電
気的に接続されてドーム状の樹脂パッケージ３５により
被覆されてランプタイプとして用いられる場合が多い。
このような場合、図４に示されるように、ＬＥＤチップ
２０の横側から出射する光も凹部３１ａの内壁で反射し
て正面側に取り出され、有効に利用できる。そのため、
発光層より上部に透明な半導体層ができるだけ厚く設け
られることが、外部への光の取出し効率を向上させるの
に都合がよい。
うに、上面に進む光だけでなく、四方に向って進み基板
２１側にも進む。そして、半導体材料とその周囲の空気
などとで屈折率がかなり異なるため、積層された半導体
層の表面で全反射する光が多く光の取出し効率がよくな
い。一方において、半導体発光素子は、図４に示される
ように、第１のリード３１の先端の椀状の凹部３１ａ内
にＬＥＤチップ２０がボンディングされ、金線３３など
によりワイヤボンディングされて第２のリード３２と電
気的に接続されてドーム状の樹脂パッケージ３５により
被覆されてランプタイプとして用いられる場合が多い。
このような場合、図４に示されるように、ＬＥＤチップ
２０の横側から出射する光も凹部３１ａの内壁で反射し
て正面側に取り出され、有効に利用できる。そのため、
発光層より上部に透明な半導体層ができるだけ厚く設け
られることが、外部への光の取出し効率を向上させるの
に都合がよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の緑色から赤色系
の半導体発光素子は、前述のようにＩｎＧａＡＩＰ系ま
たはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体が用いられ、これら
の化合物半導体は、組成の変更の容易さから通常ＭＯＣ
ＶＤ法により積層される。しかし、ＭＯＣＶＤ法では、
成長に時間がかかり、たとえば１０μｍ以上の厚い半導
体層を成長することができない。
の半導体発光素子は、前述のようにＩｎＧａＡＩＰ系ま
たはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体が用いられ、これら
の化合物半導体は、組成の変更の容易さから通常ＭＯＣ
ＶＤ法により積層される。しかし、ＭＯＣＶＤ法では、
成長に時間がかかり、たとえば１０μｍ以上の厚い半導
体層を成長することができない。
【０００５】さらに、緑色から赤色系の波長の光に対し
て透明な半導体材料としてはＧａＰが知られているが、
ＧａＰと前述のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体などとは
格子定数の整合を取ることができず、結晶性のよいＧａ
Ｐ層を積層することができない。そのため、光吸収の少
ない厚い半導体層を厚く積層することができず、必ずし
も外部に光を取り出す効率である外部微分量子効率を向
上させることができないという問題がある。
て透明な半導体材料としてはＧａＰが知られているが、
ＧａＰと前述のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体などとは
格子定数の整合を取ることができず、結晶性のよいＧａ
Ｐ層を積層することができない。そのため、光吸収の少
ない厚い半導体層を厚く積層することができず、必ずし
も外部に光を取り出す効率である外部微分量子効率を向
上させることができないという問題がある。
【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、緑色から赤色系の半導体発光素子の
外部微分量子効率を向上させることができる半導体発光
素子の製法を提供することを目的とする。
になされたもので、緑色から赤色系の半導体発光素子の
外部微分量子効率を向上させることができる半導体発光
素子の製法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子の製法は、第１の半導体基板上にＩｎＧａＡｌＰ系
またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ形層お
よびｐ形層を含む半導体層を積層して発光層形成部を形
成し、ＧａＰからなる第２の基板上に液相成長法により
ＧａＰ層をエピタキシャル成長し、該エピタキシャル成
長されたＧａＰ層の表面を鏡面研磨し、該鏡面研磨され
たＧａＰ層を前記積層された発光層形成部の表面に接着
することを特徴とする。
素子の製法は、第１の半導体基板上にＩｎＧａＡｌＰ系
またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ形層お
よびｐ形層を含む半導体層を積層して発光層形成部を形
成し、ＧａＰからなる第２の基板上に液相成長法により
ＧａＰ層をエピタキシャル成長し、該エピタキシャル成
長されたＧａＰ層の表面を鏡面研磨し、該鏡面研磨され
たＧａＰ層を前記積層された発光層形成部の表面に接着
することを特徴とする。
【０００８】ここにＩｎＧａＡｌＰ系材料とは、Ｉｎ
0.49（Ｇａ1-x Ａｌx ）0.51Ｐの形で表され、ｘの値が
０と１との間で種々の値のときの材料を意味する。な
お、Ｉｎと（Ａｌx Ｇａ1-x ）の混晶比率の０.４９お
よび０.５１はＩｎＧａＡｌＰ系材料が積層されるＧａ
Ａｓなどの半導体基板と格子整合される比率であること
を意味する。また、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体とは、
ＡｌとＧａの混晶比率が合計で１になるように種々変化
し得る化合物半導体を意味する。
0.49（Ｇａ1-x Ａｌx ）0.51Ｐの形で表され、ｘの値が
０と１との間で種々の値のときの材料を意味する。な
お、Ｉｎと（Ａｌx Ｇａ1-x ）の混晶比率の０.４９お
よび０.５１はＩｎＧａＡｌＰ系材料が積層されるＧａ
Ａｓなどの半導体基板と格子整合される比率であること
を意味する。また、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体とは、
ＡｌとＧａの混晶比率が合計で１になるように種々変化
し得る化合物半導体を意味する。
【０００９】この製法にすることにより、発光層形成部
の各半導体層は、その半導体層と格子整合のとれた半導
体基板上に成長するため、結晶性よく成長する。また、
ＧａＰ層はＧａＰ基板に液相成長により成長するため、
短時間で結晶性のよいＧａＰ層を厚く形成することがで
きる。その液晶成長されたＧａＰ層を発光層形成部に接
着しているため、ＧａＰ層や発光層形成部の格子欠陥を
生じることなく、また、従来用いられているＧａＰ基板
より遥かに結晶性がよく透明なＧａＰ層が、発光層形成
部の表面側に厚く設けられた半導体発光素子を得ること
ができる。なお、ＧａＰ層を液相成長した元のＧａＰ基
板を除去すれば、結晶性のよくない基板を除去すること
により、光の取出し効率が向上し、さらに、発光層形成
部を成長した第１の半導体基板を除去して、さらに液相
成長により成長したＧａＰ層を接着することにより、一
層外部微分量子効率を向上させることができる。
の各半導体層は、その半導体層と格子整合のとれた半導
体基板上に成長するため、結晶性よく成長する。また、
ＧａＰ層はＧａＰ基板に液相成長により成長するため、
短時間で結晶性のよいＧａＰ層を厚く形成することがで
きる。その液晶成長されたＧａＰ層を発光層形成部に接
着しているため、ＧａＰ層や発光層形成部の格子欠陥を
生じることなく、また、従来用いられているＧａＰ基板
より遥かに結晶性がよく透明なＧａＰ層が、発光層形成
部の表面側に厚く設けられた半導体発光素子を得ること
ができる。なお、ＧａＰ層を液相成長した元のＧａＰ基
板を除去すれば、結晶性のよくない基板を除去すること
により、光の取出し効率が向上し、さらに、発光層形成
部を成長した第１の半導体基板を除去して、さらに液相
成長により成長したＧａＰ層を接着することにより、一
層外部微分量子効率を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の半導体発光素子の製法
は、図１（ａ）〜（ｅ）にその一例の製造工程の図が示
されるように、第１の半導体基板１上にＩｎＧａＡｌＰ
系またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ形層
２およびｐ形層４を含む半導体層を積層して発光層形成
部９を形成する。そして、ＧａＰからなる第２の基板１
１上に液相成長法によりＧａＰ層１２をエピタキシャル
成長する。そのエピタキシャル成長されたＧａＰ層１２
の表面を鏡面研磨し、その鏡面研磨されたＧａＰ層１２
を前記積層された発光層形成部９の表面に接着すること
を特徴とするものである。図面を参照しながら詳細に説
明する。
は、図１（ａ）〜（ｅ）にその一例の製造工程の図が示
されるように、第１の半導体基板１上にＩｎＧａＡｌＰ
系またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ形層
２およびｐ形層４を含む半導体層を積層して発光層形成
部９を形成する。そして、ＧａＰからなる第２の基板１
１上に液相成長法によりＧａＰ層１２をエピタキシャル
成長する。そのエピタキシャル成長されたＧａＰ層１２
の表面を鏡面研磨し、その鏡面研磨されたＧａＰ層１２
を前記積層された発光層形成部９の表面に接着すること
を特徴とするものである。図面を参照しながら詳細に説
明する。
【００１１】まず、図１（ａ）に示されるように、たと
えばｎ形のＧａＡｓからなる第１の半導体基板１の表面
に発光層形成部９を成長する。発光層形成部９は、たと
えばＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなり、キャリア
濃度が１×１０17〜１×１０ 19ｃｍ-3程度で、厚さが
０.１〜２μｍ程度のｎ形クラッド層２と、ノンドープ
でクラッド層よりバンドギャップエネルギーが小さくな
る組成のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなり、０.
１〜２μｍ程度の厚さの活性層３と、Ｚｎがドープされ
てキャリア濃度が１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3程度、
厚さが０.１〜２μｍ程度で、ｎ形クラッド層２と同じ
組成のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなるｐ形クラ
ッド層４との積層構造からなっている。
えばｎ形のＧａＡｓからなる第１の半導体基板１の表面
に発光層形成部９を成長する。発光層形成部９は、たと
えばＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなり、キャリア
濃度が１×１０17〜１×１０ 19ｃｍ-3程度で、厚さが
０.１〜２μｍ程度のｎ形クラッド層２と、ノンドープ
でクラッド層よりバンドギャップエネルギーが小さくな
る組成のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなり、０.
１〜２μｍ程度の厚さの活性層３と、Ｚｎがドープされ
てキャリア濃度が１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3程度、
厚さが０.１〜２μｍ程度で、ｎ形クラッド層２と同じ
組成のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなるｐ形クラ
ッド層４との積層構造からなっている。
【００１２】この発光層形成部９の成長は、ｎ形のＧａ
Ａｓ基板１をたとえばＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成
長）装置内に入れ、反応ガスのトリメチルガリウム（以
下、ＴＭＧという）、トリメチルアルミニウム（以下、
ＴＭＡという）、トリメチルインジウム（以下、ＴＭＩ
ｎという）およびホスフィン（以下、ＰＨ3 という）
を、ｎ形ドーパントガスのＨ2 Ｓｅおよびキャリアガス
の水素（Ｈ2 ）と共に導入し、５００〜７００℃程度で
エピタキシャル成長し、キャリア濃度が１×１０ 16〜１
×１０19ｃｍ-3程度のＩｎ0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）
0.51Ｐからなるｎ形クラッド層２を０.５μｍ程度、反
応ガスのＴＭＡを減らしてＴＭＧを増やし、ドーパント
ガスを止めてたとえばノンドープのＩｎ0.49（Ｇａ0.75
Ａｌ0.25）0. 51Ｐからなる活性層３を０.５μｍ程度、
ｎ形クラッド層２と同様の反応ガスで、ドーパントガス
をｐ形のジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）にして、ｐ形でキャ
リア濃度が１×１０17〜１×１０19ｃｍ-3程度のたとえ
ばＩｎ0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7）0.51Ｐからなるｐ形ク
ラッド層４を０.５μｍ程度、それぞれエピタキシャル
成長する。
Ａｓ基板１をたとえばＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成
長）装置内に入れ、反応ガスのトリメチルガリウム（以
下、ＴＭＧという）、トリメチルアルミニウム（以下、
ＴＭＡという）、トリメチルインジウム（以下、ＴＭＩ
ｎという）およびホスフィン（以下、ＰＨ3 という）
を、ｎ形ドーパントガスのＨ2 Ｓｅおよびキャリアガス
の水素（Ｈ2 ）と共に導入し、５００〜７００℃程度で
エピタキシャル成長し、キャリア濃度が１×１０ 16〜１
×１０19ｃｍ-3程度のＩｎ0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）
0.51Ｐからなるｎ形クラッド層２を０.５μｍ程度、反
応ガスのＴＭＡを減らしてＴＭＧを増やし、ドーパント
ガスを止めてたとえばノンドープのＩｎ0.49（Ｇａ0.75
Ａｌ0.25）0. 51Ｐからなる活性層３を０.５μｍ程度、
ｎ形クラッド層２と同様の反応ガスで、ドーパントガス
をｐ形のジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）にして、ｐ形でキャ
リア濃度が１×１０17〜１×１０19ｃｍ-3程度のたとえ
ばＩｎ0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7）0.51Ｐからなるｐ形ク
ラッド層４を０.５μｍ程度、それぞれエピタキシャル
成長する。
【００１３】一方、図１（ｂ）に示されるように、ｐ形
ＧａＰ基板１１に液相成長法によりキャリア濃度が５×
１０17〜５×１０18ｃｍ-3程度のｐ形ＧａＰ層１２を６
０〜８０μｍ程度成長する。ＧａＰは黄色から赤色の波
長の光を透過する材料であるが、ＧａＰ基板１１は一般
に結晶性が悪く、光の透過率が低下する。しかし、液晶
成長法により成長したＧａＰ層は非常に結晶性がよく、
殆ど減衰することなく発光する光を透過させる。そし
て、その後液相成長したＧａＰ層１２の表面を鏡面研磨
する。これは、液相成長すると成長表面が気相成長のよ
うに完全な平らにはならないで多少波を打つ面になるた
め、鏡面研磨をすることにより平坦にするものである。
ＧａＰ基板１１に液相成長法によりキャリア濃度が５×
１０17〜５×１０18ｃｍ-3程度のｐ形ＧａＰ層１２を６
０〜８０μｍ程度成長する。ＧａＰは黄色から赤色の波
長の光を透過する材料であるが、ＧａＰ基板１１は一般
に結晶性が悪く、光の透過率が低下する。しかし、液晶
成長法により成長したＧａＰ層は非常に結晶性がよく、
殆ど減衰することなく発光する光を透過させる。そし
て、その後液相成長したＧａＰ層１２の表面を鏡面研磨
する。これは、液相成長すると成長表面が気相成長のよ
うに完全な平らにはならないで多少波を打つ面になるた
め、鏡面研磨をすることにより平坦にするものである。
【００１４】その後、図１（ｃ）に示されるように、図
１（ａ）で成長した発光層形成部９の表面に、図１
（ｂ）で成長して表面を平坦に鏡面研磨したＧａＰ層１
２を接着する。この接着は、両半導体層の表面を重ね合
せて、０.１〜１０ｋｇ／ｃｍ2程度の圧力で圧接しなが
ら７００℃程度に加熱して圧着することにより接合され
る。
１（ａ）で成長した発光層形成部９の表面に、図１
（ｂ）で成長して表面を平坦に鏡面研磨したＧａＰ層１
２を接着する。この接着は、両半導体層の表面を重ね合
せて、０.１〜１０ｋｇ／ｃｍ2程度の圧力で圧接しなが
ら７００℃程度に加熱して圧着することにより接合され
る。
【００１５】その後、図１（ｄ）に示されるように、Ｇ
ａＰからなる第２の基板１１をＣＭＰ（Chemical Mecha
nical Polish）法により研磨して除去する。これは、前
述のように、通常用いられるＧａＰ基板は結晶性が悪く
て光の透過率が非常に低下するため、光の取出し面にＧ
ａＰ基板が存在すると取り出す光が低下しやすいからで
ある。なお、このＧａＰ基板１１の除去は、接着した後
でなくても、接着する前に除去してＧａＰ層１２のみを
接着してもよい。
ａＰからなる第２の基板１１をＣＭＰ（Chemical Mecha
nical Polish）法により研磨して除去する。これは、前
述のように、通常用いられるＧａＰ基板は結晶性が悪く
て光の透過率が非常に低下するため、光の取出し面にＧ
ａＰ基板が存在すると取り出す光が低下しやすいからで
ある。なお、このＧａＰ基板１１の除去は、接着した後
でなくても、接着する前に除去してＧａＰ層１２のみを
接着してもよい。
【００１６】その後、図１（ｅ）に示されるように、Ｇ
ａＰ層１２の表面にＡｕ-Ｔｉ合金、またはＡｕ-Ｚｎ-
Ｎｉ合金からなどを真空蒸着などにより成膜してパター
ニングをすることによりｐ側電極７を、またＧａＡｓか
らなる第１の半導体基板１の裏面にＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ合金
などを全面に設けてｎ側電極８を形成し、その後チップ
化することにより、ＬＥＤチップが形成される。
ａＰ層１２の表面にＡｕ-Ｔｉ合金、またはＡｕ-Ｚｎ-
Ｎｉ合金からなどを真空蒸着などにより成膜してパター
ニングをすることによりｐ側電極７を、またＧａＡｓか
らなる第１の半導体基板１の裏面にＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ合金
などを全面に設けてｎ側電極８を形成し、その後チップ
化することにより、ＬＥＤチップが形成される。
【００１７】本発明によれば、発光層形成部の表面側
に、発光層形成部で発光する光を吸収しない結晶性のよ
いＧａＰ層が厚く設けられており、その横側からも光を
取り出すことができ、非常に外部微分量子効率が向上す
る。すなわち、ＧａＰ層は液相成長により形成されてい
るため、非常に結晶性がよく、しかも厚く形成されてい
る。しかも、発光層形成部に接着により設けられている
ため、発光層形成部と格子整合をとることができないＧ
ａＰ層が設けられていても、発光層形成部およびＧａＰ
層の結晶性を損ねることがない。その結果、上面だけか
ら光を取り出そうとしても、屈折率の差により全反射す
る光が多いが、発光する光を吸収しない結晶性の優れた
透明なＧａＰ層が厚く設けられていることにより、表面
で全反射した光が側面から取り出せ、外部微分量子効率
を大幅に向上させることができる。
に、発光層形成部で発光する光を吸収しない結晶性のよ
いＧａＰ層が厚く設けられており、その横側からも光を
取り出すことができ、非常に外部微分量子効率が向上す
る。すなわち、ＧａＰ層は液相成長により形成されてい
るため、非常に結晶性がよく、しかも厚く形成されてい
る。しかも、発光層形成部に接着により設けられている
ため、発光層形成部と格子整合をとることができないＧ
ａＰ層が設けられていても、発光層形成部およびＧａＰ
層の結晶性を損ねることがない。その結果、上面だけか
ら光を取り出そうとしても、屈折率の差により全反射す
る光が多いが、発光する光を吸収しない結晶性の優れた
透明なＧａＰ層が厚く設けられていることにより、表面
で全反射した光が側面から取り出せ、外部微分量子効率
を大幅に向上させることができる。
【００１８】図２は、光吸収性のある第１の半導体基板
を除去して同様のＧａＰ層を接着することにより、さら
に外部微分量子効率を向上させる例である。すなわち、
前述のように、表面側に透明な厚い半導体層が設けられ
ることにより、その側面から光を取り出すことができ
て、大幅に光の取出し効率が向上するが、基板側に進む
光は吸収されて充分に利用することができない。図２に
示される例は、この基板側に進む光も有効に利用するた
めのもので、前述の図１（ｄ）の後に、ＧａＡｓからな
る第１の半導体基板１をＣＭＰなどの研磨などにより除
去する（図２（ｆ）参照）。一方、前述の図１（ｂ）で
形成したのと同様のｎ形ＧａＰ層１４をｎ形ＧａＰ基板
１３に形成しておき（図２（ｇ）参照）、その表面を鏡
面研磨して前述のＧａＡｓ基板の除去により露出した発
光層形成部９の露出面に、前述と同様の条件により接着
する（図２（ｈ）参照）。その後、前述と同様にｐ側電
極７およびｎ側電極８を形成して、チップ化することに
よりＬＥＤチップが得られる。
を除去して同様のＧａＰ層を接着することにより、さら
に外部微分量子効率を向上させる例である。すなわち、
前述のように、表面側に透明な厚い半導体層が設けられ
ることにより、その側面から光を取り出すことができ
て、大幅に光の取出し効率が向上するが、基板側に進む
光は吸収されて充分に利用することができない。図２に
示される例は、この基板側に進む光も有効に利用するた
めのもので、前述の図１（ｄ）の後に、ＧａＡｓからな
る第１の半導体基板１をＣＭＰなどの研磨などにより除
去する（図２（ｆ）参照）。一方、前述の図１（ｂ）で
形成したのと同様のｎ形ＧａＰ層１４をｎ形ＧａＰ基板
１３に形成しておき（図２（ｇ）参照）、その表面を鏡
面研磨して前述のＧａＡｓ基板の除去により露出した発
光層形成部９の露出面に、前述と同様の条件により接着
する（図２（ｈ）参照）。その後、前述と同様にｐ側電
極７およびｎ側電極８を形成して、チップ化することに
よりＬＥＤチップが得られる。
【００１９】前述の各例では、発光層形成部９として、
ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を用いたが、ＡｌＧａＡ
ｓ系化合物半導体を用いても同様である。また、前述の
例では、活性層３を両クラッド層２、４により挟持し、
活性層３と両クラッド層２、４の材料、たとえばＡｌの
混晶比を異ならせ、活性層にキャリアを閉じ込めやすく
して活性層３を発光層とするダブルヘテロ接合構造であ
るが、活性層３を介さないでｐｎ接合が形成され、ｐｎ
接合部に発光層を形成する構造のもでもよい。さらに、
前述の例では、半導体発光素子を構成する各半導体層と
して、具体的な半導体材料を用い、その厚さやキャリア
濃度が特定の例で示されているが、これらの例には限定
されない。
ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を用いたが、ＡｌＧａＡ
ｓ系化合物半導体を用いても同様である。また、前述の
例では、活性層３を両クラッド層２、４により挟持し、
活性層３と両クラッド層２、４の材料、たとえばＡｌの
混晶比を異ならせ、活性層にキャリアを閉じ込めやすく
して活性層３を発光層とするダブルヘテロ接合構造であ
るが、活性層３を介さないでｐｎ接合が形成され、ｐｎ
接合部に発光層を形成する構造のもでもよい。さらに、
前述の例では、半導体発光素子を構成する各半導体層と
して、具体的な半導体材料を用い、その厚さやキャリア
濃度が特定の例で示されているが、これらの例には限定
されない。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、発光層形成部上に液相
成長により形成した結晶性がよく透過率の高い厚いＧａ
Ｐ層が接着により設けられているため、非常に外部微分
量子効率の高い緑色から赤色系の半導体発光素子が得ら
れる。
成長により形成した結晶性がよく透過率の高い厚いＧａ
Ｐ層が接着により設けられているため、非常に外部微分
量子効率の高い緑色から赤色系の半導体発光素子が得ら
れる。
【図１】本発明の半導体発光素子の製法の一実施形態の
工程説明図である。
工程説明図である。
【図２】本発明の半導体発光素子の製法の他の実施形態
の工程説明図である。
の工程説明図である。
【図３】従来のＬＥＤチップの断面構造を説明する図で
ある。
ある。
【図４】ＬＥＤチップを用いたランプ型の半導体発光素
子の説明図である。
子の説明図である。
１ 第１の半導体基板 ２ ｎ形クラッド層 ３ 活性層 ４ ｐ形クラッド層 ９ 発光層形成部 １１ 第２の基板 １２ ＧａＰ層
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の半導体基板上にＩｎＧａＡｌＰ系
またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ形層お
よびｐ形層を含む半導体層を積層して発光層形成部を形
成し、ＧａＰからなる第２の基板上に液相成長法により
ＧａＰ層をエピタキシャル成長し、該エピタキシャル成
長されたＧａＰ層の表面を鏡面研磨し、該鏡面研磨され
たＧａＰ層を前記積層された発光層形成部の表面に接着
することを特徴とする半導体発光素子の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1592699A JP2000216428A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 半導体発光素子の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1592699A JP2000216428A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 半導体発光素子の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000216428A true JP2000216428A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11902394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1592699A Pending JP2000216428A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 半導体発光素子の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000216428A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002203987A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-07-19 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2007299846A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sharp Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| CN100385692C (zh) * | 2003-10-31 | 2008-04-30 | 夏普株式会社 | 半导体发光器件及其制造方法 |
| JP2010199381A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 |
-
1999
- 1999-01-25 JP JP1592699A patent/JP2000216428A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002203987A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-07-19 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| CN100385692C (zh) * | 2003-10-31 | 2008-04-30 | 夏普株式会社 | 半导体发光器件及其制造方法 |
| JP2007299846A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sharp Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2010199381A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 |
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