JP2001284647A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JP2001284647A
JP2001284647A JP2000090967A JP2000090967A JP2001284647A JP 2001284647 A JP2001284647 A JP 2001284647A JP 2000090967 A JP2000090967 A JP 2000090967A JP 2000090967 A JP2000090967 A JP 2000090967A JP 2001284647 A JP2001284647 A JP 2001284647A
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Tomoiku Honjiyou
智郁 本城
Katsunobu Kitada
勝信 北田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板と成膜した膜との間に形成されるバッフ
ァ層の抵抗を皆無とし、その形状を工夫することによ
り、発光効率の向上と素子抵抗の低減を両立した半導体
発光装置を提供する。 【解決手段】 基板上に一導電型半導体層と逆導電型半
導体層を積層した半導体層を設け、この一導電型半導体
層に第1の電極を接続して設けるとともに、前記逆導電
型半導体層に第2の電極を接続して設けた半導体発光装
置において、前記逆導電型半導体層の一部を除去して前
記一導電型半導体層の周縁部を露出させ、この一導電型
半導体層の周縁部に前記第1の電極を環状に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光装置に関
し、例えば照明用LED、リモコン用LED、あるいは
フォトカプラ用赤外LEDなどの各種光応用民生機器に
用いられる半導体発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
半導体発光装置を図6および図7に示す。図6および図
7において、11は半導体基板、12は一導電型半導体
層、13は逆導電型半導体層、14は表面電極、15は
裏面電極である。
【0003】半導体基板11上に、一導電型半導体層1
2と逆導電型半導体層13を設けると共に、半導体基板
11の裏面側に裏面電極15、逆導電型半導体層13の
表面側に表面電極14を接続して設けている。
【0004】このような半導体発光装置では、表面電極
14と裏面電極15に電流を流すことによって、発光ダ
イオードを発光させることができる。
【0005】このような半導体発光装置では、基板11
上に多数の発光素子を形成した後、ダイシング等の方法
で切断することにより、各素子が分離される。完成され
た発光素子はほぼダイス状になっている。
【0006】このような半導体発光装置において、基板
11として導電性基板を用いる場合、基板11の表面側
に表面電極14を設け、基板11の裏面側に裏面電極1
5を設け、表面電極14と裏面電極15に電流を流すこ
とによって、発光ダイオードを発光させるのが普通であ
る。
【0007】ところが、近年、低電圧で駆動可能な半導
体発光装置の要求がある。そのため、成膜に用いる基板
11と成膜した膜12、13との間に形成されるバッフ
ァ層(不図示)の抵抗が無視できなくなっている。ま
た、低電圧での駆動は発光効率を上げることによっても
実現可能であるが、発光効率の観点からは発光体のサイ
ズを小さくすることが有利であるが、これは逆に素子の
抵抗を上げることになり、発光効率の向上と素子抵抗の
低減を両立することが難しかった。
【0008】本発明はこのような従来装置の問題点に鑑
みてなされたものであり、基板と成膜した膜との間に形
成されるバッファ層の抵抗を皆無とし、その形状を工夫
することにより、発光効率の向上と素子抵抗の低減を両
立した半導体発光装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る半導体発光装置では、基板上に一導
電型半導体層と逆導電型半導体層を積層した半導体層を
設け、この一導電型半導体層に第1の電極を接続して設
けるとともに、前記逆導電型半導体層に第2の電極を接
続して設けた半導体発光装置において、前記逆導電型半
導体層の一部を除去して前記一導電型半導体層の周縁部
を露出させ、この一導電型半導体層の周縁部に前記第1
の電極を環状に設けたことを特徴とする。
【0010】また、請求項2に係る半導体発光装置で
は、基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体層を積
層した半導体層を設け、この一導電型半導体層に第1の
電極を接続して設けるとともに、前記逆導電型半導体層
に第2の電極を接続して設けた半導体発光装置におい
て、前記逆導電型半導体層の一部を除去して前記一導電
型半導体層の周縁部と中央部分を露出させ、この一導電
型半導体層の周縁部に前記第1の電極を環状に設けると
ともに、前記一導電型半導体層の中央部分から前記逆導
電型半導体層上に延びる前記第2の電極を設けたことを
特徴とする。
【0011】また、請求項3に係る半導体発光装置で
は、基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体層を積
層した半導体層を設け、この一導電型半導体層に第1の
電極を接続して設けるとともに、前記逆導電型半導体層
に第2の電極を接続して設けた半導体発光装置におい
て、前記逆導電型半導体層の一部を除去して前記一導電
型半導体層の周縁部と中央部分を露出させ、この一導電
型半導体層の中央部分に前記第1の電極を設けるととも
に、前記一導電型半導体層の周縁部から前記逆導電型半
導体層上に延びる前記第2の電極を設けたことを特徴と
する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、各請求項に係る発明を添付
図面に基づき詳細に説明する。図1は請求項1に係る半
導体発光装置の一実施形態を示す図であり、(a)は平
面図、(b)は(a)のA−A'線部分の断面図であ
る。図1において、1は基板、2は一導電型半導体層、
3は逆導電型半導体層、4は第2の電極、5は第1の電
極である。以下、発光層にアルミニウムガリウム砒素を
用いたものを例に説明する。
【0013】基板1はシリコン(Si)やガリウムひ素
(GaAs)などの単結晶半導体基板から成る。単結晶半
導体基板の場合、(100)面を<011>方向に2〜
7°オフさせた基板などが好適に用いられる。
【0014】一導電型半導体層2(2a、2b、2c)
は、バッファ層2a、オーミックコンタクト層2b、キ
ャリア注入層2cで構成される。バッファ層2aは2〜
4μm程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層
2bは0.1〜1.0μm程度の厚みに形成され、キャ
リア注入層2cは0.2〜0.4μm程度の厚みに形成
される。バッファ層2aとオーミックコンタクト層2b
はガリウム砒素などで形成され、キャリア注入層2cは
アルミニウムガリウム砒素などで形成される。オーミッ
クコンタクト層2bはシリコンなどの一導電型半導体不
純物を1×10 16〜1017atoms/cm3程度含有
し、キャリア注入層2cはシリコンなどの一導電型半導
体不純物を1×1016〜1019atoms/cm3程度
含有する。また、このときキャリア注入層2cのAlの
組成はx=0.24〜0.5程度に形成する。バッファ層
2aは基板1と半導体層との格子定数の不整合に基づく
ミスフィット転位を防止するために設けるものであり、
半導体不純物を含有させる必要はない。
【0015】逆導電型半導体層3(3a、3b、3c)
は、発光層3a、クラッド層3b、および第2のオーミ
ックコンタクト層3cで構成される。発光層3aとクラ
ッド層3bは0.2〜0.4μm程度の厚みに形成さ
れ、オーミックコンタクト層3cは0.01〜0.1μ
m程度の厚みに形成される。最上層のオーミックコンタ
クト層3cはガリウム砒素などから成る。
【0016】発光層3aとクラッド層3bは、電子の閉
じ込め効果と光の取り出し効果を考慮してアルミニウム
砒素(AlAs)とガリウム砒素(GaAs)との混晶
比を異ならしめる。発光層3aとクラッド層3bは亜鉛
(Zn)などの逆導電型半導体不純物を1×1016〜1
18atoms/cm3程度含有し、第2のオーミック
コンタクト層3cは亜鉛などの逆導電型半導体不純物を
1×1019〜1020atoms/cm3程度含有する。
【0017】第2の電極4と第1の電極5は金、金ゲル
マニウム合金などから成り、厚み1μm程度に形成され
る。
【0018】本発明の半導体発光装置では、図1に示す
ように、基板1上に一導電型半導体層2と逆導電型半導
体層3を積層して形成した半導体層を設けて、この逆導
電型半導体層3の一部をエッチングして除去して形成し
た一導電型半導体層2の露出部Rに第1の電極5を接続
して設け、逆導電型半導体層3に第2の電極4を形成す
る。その際には、基板1上に一導電型半導体層2と逆導
電型半導体層3を積層した島状の半導体層を設けて、そ
の周縁部の逆導電型半導体層3をエッチングして除去し
て一導電型半導体層2の露出部Rを作成し、その部分に
逆導電型半導体層3とコンタクトする第1の電極5を設
ける。
【0019】このようにすることによって、基板1と成
膜した膜2、3との間に形成されるバッファ層2aの抵
抗を皆無とし、かつ電流が流れる一導電型半導体層2の
距離が小さくなり、素子抵抗の低減を図ることができる
とともに、素子抵抗の低減と発光強度の向上を両立させ
ることが可能となる。
【0020】次に、上述のような半導体発光装置の製造
方法を説明する。まず、単結晶基板1上に、一導電型半
導体層2、逆導電型半導体層3をMOCVD法などで順
次積層して形成する。
【0021】これらの半導体層2、3を形成する場合、
基板温度をまず400〜500℃に設定して200〜2
000Åの厚みにアモルファス状のガリウム砒素膜を形
成した後、基板温度を700〜900℃に上げて所望厚
みの半導体層2、3を形成する。
【0022】この場合、原料ガスとしてはTMG((C
33Ga)、TEG((C25 3Ga)、アルシン
(AsH3)、TMA((CH33Al)、TEA
((C253Al)などが用いられ、導電型を制御す
るためのガスとしては、シラン(SiH4)、セレン化
水素(H2Se)、TMZ((CH33Zn)などが用
いられ、キャリアガスとしては、H2などが用いられ
る。
【0023】次に、一導電型半導体層2の一部を露出さ
せるために逆導電型半導体層3の周縁部をエッチングす
る。この際にエッチングする領域としては、図1のよう
に一導電型半導体層2と逆導電型半導体層3から成る半
導体層2、3を形成し、その周縁部の逆導電型半導体層
3を除去して、一導電型半導体層2の周縁部を露出させ
る。逆導電型半導体層3のエッチングは硫酸過酸化水素
系のエッチング液を用いたウェットエッチングやCCl
22ガスを用いたドライエッチングなどで行なわれる。
【0024】次に、AuやAuGeなどを蒸着法やスパ
ッタリング法で形成して電極4、5をパターニングす
る。この際、島状半導体層2、3に第2の電極4を接続
し、逆導電型半導体層3の周縁部をエッチングして形成
した一導電性半導体層2の露出部Rに第1の電極5を接
続する。その形状は、図1(a)に示すように、第1の
電極5は環状に形成し、第2の電極4は中央部分から放
射状に広がるように形成する。
【0025】多数個取りする場合は、この後に、半導体
発光装置をダイシング等の方法で切断することにより、
各素子が分離される。切断した後、切断したチップを、
ワイヤーボンディングなどで外部回路と接続する。
【0026】上記は半導体発光装置の一実施形態であ
り、それぞれの膜厚には限定されない。また、材料に関
してもアルミニウムガリウム砒素に限定されず、インジ
ウムガリウム砒素、ガリウムリンなどに対しても有効で
ある。また、電極の形状も例に示した形状に限定される
ものではない。
【0027】図2は、請求項2に係る半導体発光装置の
一実施形態を示す図である。図2のように一導電型半導
体層2と逆導電型半導体層3から成る半導体層2、3を
形成し、その周縁部および発光体を分割するように逆導
電型半導体層3を除去して、一導電型半導体層2を露出
させる。そして、絶縁膜6を形成した後、分割した中心
部から逆導電型半導体層3上に放射状に延びるように第
2の電極4を設け、島状の一導電型半導体層2と逆導電
型半導体層3から成る半導体層2、3を囲むように環状
に一導電型半導体層2上に第1の電極5を設ける。
【0028】このようにすることによって、発光体サイ
ズが小さくなることによって、発光効率が高められると
ともに基板1と成膜した膜2、3との間に存在するバッ
ファ層2aの抵抗の影響を皆無とし、電流が流れる一導
電型半導体層2の距離が小さくなることで素子の抵抗が
小さくなる。
【0029】絶縁膜6を形成する場合は、窒化シリコン
などで形成し、厚み3000〜5000Å程度に形成す
る。プラズマCVD法で、シランガス(SiH4)とア
ンモニアガス(NH3)を用いて形成する。
【0030】図3は請求項2に係る半導体発光装置の他
の実施形態を示す図である。図3では、発光体の逆導電
型半導体層3の端部に第2の電極4が掛かるので、逆導
電型半導体層3における第2の電極4の掛かる部分の角
を落として、この部分のみ逆導電型半導体層3の端部が
テーパー形状になるようにしている。
【0031】図4は請求項3に係る半導体発光装置の一
実施形態を示す図である。図4のように一導電型半導体
層2と逆導電型半導体層3から成る半導体層2、3を形
成し、その周縁部の逆導電型半導体層3と中央部の逆導
電型半導体層3とを発光体が分割するように除去して、
一導電型半導体層2を露出させる。このようにして形成
された一導電型半導体層2の分割溝部分に第1の電極5
を配置するとともに、一導電型半導体層2の周縁部に絶
縁膜6を介して環状に第2の電極4を形成し、この周縁
部から逆導電型半導体層3上に延びるように第2の電極
4を形成する。逆導電型半導体層3上で逆導電型半導体
層3に接続する。
【0032】図4のように、第2の電極4を一導電性半
導体層2の露出部R上に形成するときには、一導電性半
導体層2の露出部Rには絶縁膜6が必要である。
【0033】このようにすることによって、図2に示す
半導体発光装置と同じように発光効率が高められるとと
もに基板1と成膜した一導電型半導体膜2と逆導電型半
導体膜3との間に存在するバッファ層2aの抵抗の影響
を皆無とし、電流が流れる一導電型半導体層2の距離が
小さくなることで素子の抵抗が小さくなる。
【0034】図5は請求項3に係る半導体発光装置の他
の実施形態を示す図である。図5では、逆導電型半導体
層3の端部に電極4が掛かるので、逆導電側半導体層3
の角を落として、この部分のみ逆導電型半導体層3の端
部がテーパー形状になるようにしている。
【0035】
【発明の効果】以上のように、請求項1に係る半導体発
光装置では、逆導電型半導体層の周縁部を除去して前記
一導電型半導体層の周縁部を露出させ、この一導電型半
導体層の周縁部に前記第1の電極を環状に設けたことか
ら、基板と成膜した膜との間のバッファ層には電流が流
れず、基板と成膜した膜との間に存在するバッファ層の
抵抗の影響を皆無とし、電流が流れる一導電型半導体層
の距離が小さくなることで素子の抵抗が小さくなる。
【0036】また、請求項2に係る半導体発光装置で
は、逆導電型半導体層の周縁部を除去するとともに中央
部分に分割溝を設けて前記一導電型半導体層の周縁部と
中央部分を露出させ、この一導電型半導体層の周縁部に
前記第1の電極を環状に設けるとともに、前記一導電型
半導体層の中央部分から前記逆導電型半導体層上に延び
る前記第2の電極を設けたことから、発光効率が高めら
れるとともに基板と成膜した膜との間に存在するバッフ
ァ層の抵抗の影響を皆無とし、電流が流れる一導電型半
導体層の距離が小さくなることで素子の抵抗が小さくな
る。
【0037】さらに、請求項3に係る半導体発光装置で
は、逆導電型半導体層の周縁部を除去するとともに中央
部分に分割溝を設けて一導電型半導体層の周縁部と中央
部分を露出させ、この一導電型半導体層の中央部分に第
1の電極を設けるとともに、一導電型半導体層の周縁部
に絶縁膜を介して逆導電型半導体層上に延びる第2の電
極を設けたことから、発光効率が高められるとともに基
板と成膜した膜との間に存在するバッファ層の抵抗の影
響を皆無とし、電流が流れる一導電型半導体層の距離が
小さくなることで素子の抵抗が小さくなる。
【0038】このように、基板と成膜した膜との間に形
成されるバッファ層の抵抗を皆無とし、電流が流れる一
導電型半導体層の距離が小さくし、発光体を分割するこ
とで、発光効率の向上と素子抵抗の低減を両立させるこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に係る発明の一実施形態を示す図であ
り、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【図2】請求項2に係る発明の一実施形態を示す図であ
り、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【図3】請求項2に係る発明の他の実施形態を示す図で
ある。
【図4】請求項3に係る発明の一実施形態を示す図であ
り、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【図5】請求項3に係る発明の他の実施形態を示す平面
図である。
【図6】従来の半導体発光装置を示す平面図である。
【図7】従来の半導体発光装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1:基板、2:一導電型半導体層、3:逆導電型半導体
層、4:第2の電極(表面電極)、5:第1の電極(裏面
電極)、6:絶縁膜、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に一導電型半導体層と逆導電型半
    導体層を積層した半導体層を設け、この一導電型半導体
    層に第1の電極を接続して設けるとともに、前記逆導電
    型半導体層に第2の電極を接続して設けた半導体発光装
    置において、前記逆導電型半導体層の一部を除去して前
    記一導電型半導体層の周縁部を露出させ、この一導電型
    半導体層の周縁部に前記第1の電極を環状に設けたこと
    を特徴とする半導体発光装置。
  2. 【請求項2】 基板上に一導電型半導体層と逆導電型半
    導体層を積層した半導体層を設け、この一導電型半導体
    層に第1の電極を接続して設けるとともに、前記逆導電
    型半導体層に第2の電極を接続して設けた半導体発光装
    置において、前記逆導電型半導体層の一部を除去して前
    記一導電型半導体層の周縁部と中央部分を露出させ、こ
    の一導電型半導体層の周縁部に前記第1の電極を環状に
    設けるとともに、前記一導電型半導体層の中央部分から
    前記逆導電型半導体層上に延びる前記第2の電極を設け
    たことを特徴とする半導体発光装置。
  3. 【請求項3】 基板上に一導電型半導体層と逆導電型半
    導体層を積層した半導体層を設け、この一導電型半導体
    層に第1の電極を接続して設けるとともに、前記逆導電
    型半導体層に第2の電極を接続して設けた半導体発光装
    置において、前記逆導電型半導体層の一部を除去して前
    記一導電型半導体層の周縁部と中央部分を露出させ、こ
    の一導電型半導体層の中央部分に前記第1の電極を設け
    るとともに、前記一導電型半導体層の周縁部から前記逆
    導電型半導体層上に延びる前記第2の電極を設けたこと
    を特徴とする半導体発光装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100489037B1 (ko) * 2002-07-23 2005-05-11 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법

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