JP2002026385A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JP2002026385A JP2002026385A JP2000204852A JP2000204852A JP2002026385A JP 2002026385 A JP2002026385 A JP 2002026385A JP 2000204852 A JP2000204852 A JP 2000204852A JP 2000204852 A JP2000204852 A JP 2000204852A JP 2002026385 A JP2002026385 A JP 2002026385A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ型側電極の面積の制約がなく、製作が容易
で発光効率ならびに可視光の光取り出し効率が良好であ
り、高輝度化に富む高い発光出力の発光ダイオードを提
供する。 【解決手段】 ＳｉＣ基板１１上にバッファ層１２を介
在させて成長させた青〜緑色領域の光を発光するＩｎＧ
ａＮを含む窒化物化合物半導体からなる発光層１４と、
発光層１４の上に形成された導電性材料からなる光を反
射する少なくとも１層以上のＤＢＲ層１６（分布ブラッ
グ反射膜）と、ＤＢＲ層１６側に形成された第１電極１
８およびＳｉＣ基板１１側に形成された光に透明な第２
電極１９を備え、発光層１４から発光された光は、ＤＢ
Ｒ層１６により光が反射されて発光層１４を通過し光に
透明な第２電極１９を有するＳｉＣ基板１１側から取り
出されて発光するように構成されたことを特徴とする発
光ダイオードを提供する。
で発光効率ならびに可視光の光取り出し効率が良好であ
り、高輝度化に富む高い発光出力の発光ダイオードを提
供する。 【解決手段】 ＳｉＣ基板１１上にバッファ層１２を介
在させて成長させた青〜緑色領域の光を発光するＩｎＧ
ａＮを含む窒化物化合物半導体からなる発光層１４と、
発光層１４の上に形成された導電性材料からなる光を反
射する少なくとも１層以上のＤＢＲ層１６（分布ブラッ
グ反射膜）と、ＤＢＲ層１６側に形成された第１電極１
８およびＳｉＣ基板１１側に形成された光に透明な第２
電極１９を備え、発光層１４から発光された光は、ＤＢ
Ｒ層１６により光が反射されて発光層１４を通過し光に
透明な第２電極１９を有するＳｉＣ基板１１側から取り
出されて発光するように構成されたことを特徴とする発
光ダイオードを提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード、
特に、発光素子が窒化物化合物半導体からなる発光ダイ
オードに関するものである。
特に、発光素子が窒化物化合物半導体からなる発光ダイ
オードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード（ＬＥＤ）は、各種表示
用光源、特に屋外ディスプレイや交通信号用光源として
広く用いられている。従来の発光ダイオードとして、例
えば、窒化物系材料を用いた可視光のＬＥＤがあり、そ
の１つの構成として、例えば、基板上に、ｎ型コンタク
ト層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型クラッド層、ｐ型
コンタクト層、ｐ型電極が、順次形成され、光の取り出
しは、ｐ型電極側になるように作製されているものがあ
る。窒化化合物半導体ＬＥＤは、青〜緑色領域の光を発
光するため、赤色のＬＥＤとの組合わせによってフルカ
ラーの表示が可能になり、その需要が急増している。
用光源、特に屋外ディスプレイや交通信号用光源として
広く用いられている。従来の発光ダイオードとして、例
えば、窒化物系材料を用いた可視光のＬＥＤがあり、そ
の１つの構成として、例えば、基板上に、ｎ型コンタク
ト層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型クラッド層、ｐ型
コンタクト層、ｐ型電極が、順次形成され、光の取り出
しは、ｐ型電極側になるように作製されているものがあ
る。窒化化合物半導体ＬＥＤは、青〜緑色領域の光を発
光するため、赤色のＬＥＤとの組合わせによってフルカ
ラーの表示が可能になり、その需要が急増している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のｐ型電
極側より光を取り出す窒化物系材料を用いた可視光のＬ
ＥＤにおいては、ｐ型側電極に位置する可視光の光取り
出し効率を良くするために、ｐ型コンタクト層上の電極
面積が制約されるという問題がある。これにより小さい
面積の電極はコンタクト抵抗を大きくさせて電圧効率を
低下させ、更にｐ型層の低抵抗化が難しいためにｐ型層
での電流分散が悪くなって、高出力の発光を得るのが難
しいという課題があった。
極側より光を取り出す窒化物系材料を用いた可視光のＬ
ＥＤにおいては、ｐ型側電極に位置する可視光の光取り
出し効率を良くするために、ｐ型コンタクト層上の電極
面積が制約されるという問題がある。これにより小さい
面積の電極はコンタクト抵抗を大きくさせて電圧効率を
低下させ、更にｐ型層の低抵抗化が難しいためにｐ型層
での電流分散が悪くなって、高出力の発光を得るのが難
しいという課題があった。
【０００４】それ故、本発明の目的はｐ型側電極の面積
の制約がない発光ダイオードを提供することにある。本
発明の他の目的は、製作が容易で発光効率ならびに可視
光の光取り出し効率が良好であり、高輝度化に富む高い
発光出力の発光ダイオードを提供することにある。
の制約がない発光ダイオードを提供することにある。本
発明の他の目的は、製作が容易で発光効率ならびに可視
光の光取り出し効率が良好であり、高輝度化に富む高い
発光出力の発光ダイオードを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、基板上にバッファ層を介在させて成長
させた窒化物化合物半導体からなる発光部と、前記発光
部の上に形成された導電性材料からなる光を反射する少
なくとも１層以上の反射器と、前記反射器側に形成され
た第１電極および前記基板側に形成された第２電極を備
え、前記発光部から発光された光は、前記反射器により
光が反射されて前記発光部を透過し前記第２電極を有す
る前記基板側から取り出されて発光するように構成され
たことを特徴とする発光ダイオードを提供する。
を達成するため、基板上にバッファ層を介在させて成長
させた窒化物化合物半導体からなる発光部と、前記発光
部の上に形成された導電性材料からなる光を反射する少
なくとも１層以上の反射器と、前記反射器側に形成され
た第１電極および前記基板側に形成された第２電極を備
え、前記発光部から発光された光は、前記反射器により
光が反射されて前記発光部を透過し前記第２電極を有す
る前記基板側から取り出されて発光するように構成され
たことを特徴とする発光ダイオードを提供する。
【０００６】また、この発明は、上記の目的を達成する
ため、前記発光部は、青〜緑色領域の光を発光するＩｎ
を含む窒化物化合物半導体から構成されたことを特徴と
し、前記発光部は、青〜赤色領域の光を発光する希土類
元素が添加された窒化物化合物半導体から構成されたこ
とを特徴とし、前記青〜緑色領域の光を発光するＩｎを
含む窒化物化合物半導体からなる前記発光部は、ＩｎＧ
ａＮで構成されたことを特徴とし、前記青〜赤色領域の
光を発光する希土類元素を添加された窒化物化合物半導
体からなる前記発光部は、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｐｒの希
土類元素の少なくとも一種類の元素を添加して構成され
たことを特徴とし、前記反射器は、窒化物化合物半導体
により構成されていることを特徴とし、前記反射器は、
導電性薄膜からなる分布ブラッグ反射膜（ＤＢＲ）によ
り構成されていることを特徴とし、前記反射器は、ｐ型
の導電性材料で構成されていることを特徴とし、前記反
射器は、ＭｇまたはＢｅの単独元素あるいは混合元素を
添加して構成されたことを特徴とする発光ダイオードを
提供する。
ため、前記発光部は、青〜緑色領域の光を発光するＩｎ
を含む窒化物化合物半導体から構成されたことを特徴と
し、前記発光部は、青〜赤色領域の光を発光する希土類
元素が添加された窒化物化合物半導体から構成されたこ
とを特徴とし、前記青〜緑色領域の光を発光するＩｎを
含む窒化物化合物半導体からなる前記発光部は、ＩｎＧ
ａＮで構成されたことを特徴とし、前記青〜赤色領域の
光を発光する希土類元素を添加された窒化物化合物半導
体からなる前記発光部は、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｐｒの希
土類元素の少なくとも一種類の元素を添加して構成され
たことを特徴とし、前記反射器は、窒化物化合物半導体
により構成されていることを特徴とし、前記反射器は、
導電性薄膜からなる分布ブラッグ反射膜（ＤＢＲ）によ
り構成されていることを特徴とし、前記反射器は、ｐ型
の導電性材料で構成されていることを特徴とし、前記反
射器は、ＭｇまたはＢｅの単独元素あるいは混合元素を
添加して構成されたことを特徴とする発光ダイオードを
提供する。
【０００７】さらに、この発明は、上記の目的を達成す
るため、前記発光部は、ｎ型導電性を有する炭化珪素基
板上に形成されていることを特徴とし、前記発光部は、
ｎ型導電性を有する窒化ガリウム基板上に形成されてい
ることを特徴とし、前記発光部は、サファイア基板上に
形成されていることを特徴とし、前記基板側に形成され
た第２電極は、ＩＴＯ膜などの透明な電極により構成さ
れ、前記反射器により反射された前記発光部からの発光
を透過させて外部に発するように構成されていることを
特徴とし、前記基板はサファイア基板であり、前記サフ
ァイア基板側に形成された第２電極は、前記サファイア
基板と前記発光部の間に有する前記ｎ型クラッド層の側
面と、前記サファイア基板の一部を覆うように設けら
れ、前記反射器により反射された前記発光部からの発光
は、前記第２電極を有する前記サファイア基板を透過さ
せて外部に発するように構成されていることを特徴とす
る発光ダイオードを提供する。
るため、前記発光部は、ｎ型導電性を有する炭化珪素基
板上に形成されていることを特徴とし、前記発光部は、
ｎ型導電性を有する窒化ガリウム基板上に形成されてい
ることを特徴とし、前記発光部は、サファイア基板上に
形成されていることを特徴とし、前記基板側に形成され
た第２電極は、ＩＴＯ膜などの透明な電極により構成さ
れ、前記反射器により反射された前記発光部からの発光
を透過させて外部に発するように構成されていることを
特徴とし、前記基板はサファイア基板であり、前記サフ
ァイア基板側に形成された第２電極は、前記サファイア
基板と前記発光部の間に有する前記ｎ型クラッド層の側
面と、前記サファイア基板の一部を覆うように設けら
れ、前記反射器により反射された前記発光部からの発光
は、前記第２電極を有する前記サファイア基板を透過さ
せて外部に発するように構成されていることを特徴とす
る発光ダイオードを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明の第１の実施の形態によるＳｉＣ基板を有する発光
ダイオードの断面説明図を示している。この発光ダイオ
ードは、ｎ型の導電性を有するＳｉＣ基板１１の上に、
ＭＯＶＰＥ法（有機金属化合物気相エピタキシャル成長
法）によりエピタキシャル層を堆積させてＩｎＧａＮ量
子井戸発光層１４を持つＬＥＤが作製されている。ＭＯ
ＶＰＥ法の原料は、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ、ビ
スシクロペンタディエニルマグネシウム、シラン、アン
モニアを使用し、ガスの混合比及び流速、成長温度を変
えることにより成長させる結晶の組成を変化させてい
る。ＬＥＤの構成は、先ず、ｎ型の導電性を有する４Ｈ
または６ＨのＳｉＣ基板１１（ｎ―ＳｉＣｓｕｂ）の上
に、ｎ−ＡｌＧａＮのバッファ層１２を成長させてい
る。バッファ層１２は、Ｓｉドープでキャリア濃度は１
×１０18ｃｍ-3、厚さは２０ｎｍである。バッファ層１
２の上には、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３、ＩｎＧａ
Ｎ量子井戸発光層１４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１５
が順次形成されている。ｎ型クラッド層１３は、Ｓｉを
ドープしたｎ型であり、混晶比はＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ、キ
ャリア濃度は２×１０18ｃｍ-3、厚さは０．５μｍであ
る。発光層１４は、Ｓｉを変調ドープした構造である。
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１５は、ＭｇドープのＧａＮ
と、Ａ0.15Ｇａ0.85Ｎの多層構造であり、実効キャリア
濃度は１×１０18ｃｍ-3である。クラッド層１５の上
に、ｐ型ＤＢＲ層１６（分布ブラッグ反射膜）が光の反
射器として形成されている。ＤＢＲ層１６の構成は、Ｍ
ｇドープのＧａＮとＡｌＧａＮからなる多層膜である。
膜厚は、それぞれ、３５ｎｍ、３７ｎｍとし、１０対の
ペアを形成している。ＧａＮのキャリア濃度は１×１０
18ｃｍ-3、ＡｌＧａＮの実効キャリア濃度は、ｐ型クラ
ッド層１５の形成時と同様の方法で１×１０18ｃｍ-3に
してある。ｐ型ＤＢＲ層１６の上にｐ型コンタクト層１
７が形成されている。ｐ型コンタクト層１７は、厚さが
０．１μｍのＭｇドープでｐ型のＧａＮである。キャリ
ア濃度は１．５×１０18ｃｍ-3である。この構成のＬＥ
Ｄエピタキシャルウエハは、基板を１００μｍの厚さま
で研磨したのちダイシングが行われた。チップの大きさ
は３００μｍ角で、ｐ型コンタクト層１７側の全面に、
Ａｌ／Ｔｉの第１電極１８が形成され、ＳｉＣ基板１１
の側に、直径１５０μｍの円形のＮｉ／Ａｕの第２電極
１９が形成され、ＬＥＤチップが作製されている。
発明の第１の実施の形態によるＳｉＣ基板を有する発光
ダイオードの断面説明図を示している。この発光ダイオ
ードは、ｎ型の導電性を有するＳｉＣ基板１１の上に、
ＭＯＶＰＥ法（有機金属化合物気相エピタキシャル成長
法）によりエピタキシャル層を堆積させてＩｎＧａＮ量
子井戸発光層１４を持つＬＥＤが作製されている。ＭＯ
ＶＰＥ法の原料は、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ、ビ
スシクロペンタディエニルマグネシウム、シラン、アン
モニアを使用し、ガスの混合比及び流速、成長温度を変
えることにより成長させる結晶の組成を変化させてい
る。ＬＥＤの構成は、先ず、ｎ型の導電性を有する４Ｈ
または６ＨのＳｉＣ基板１１（ｎ―ＳｉＣｓｕｂ）の上
に、ｎ−ＡｌＧａＮのバッファ層１２を成長させてい
る。バッファ層１２は、Ｓｉドープでキャリア濃度は１
×１０18ｃｍ-3、厚さは２０ｎｍである。バッファ層１
２の上には、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３、ＩｎＧａ
Ｎ量子井戸発光層１４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１５
が順次形成されている。ｎ型クラッド層１３は、Ｓｉを
ドープしたｎ型であり、混晶比はＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ、キ
ャリア濃度は２×１０18ｃｍ-3、厚さは０．５μｍであ
る。発光層１４は、Ｓｉを変調ドープした構造である。
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１５は、ＭｇドープのＧａＮ
と、Ａ0.15Ｇａ0.85Ｎの多層構造であり、実効キャリア
濃度は１×１０18ｃｍ-3である。クラッド層１５の上
に、ｐ型ＤＢＲ層１６（分布ブラッグ反射膜）が光の反
射器として形成されている。ＤＢＲ層１６の構成は、Ｍ
ｇドープのＧａＮとＡｌＧａＮからなる多層膜である。
膜厚は、それぞれ、３５ｎｍ、３７ｎｍとし、１０対の
ペアを形成している。ＧａＮのキャリア濃度は１×１０
18ｃｍ-3、ＡｌＧａＮの実効キャリア濃度は、ｐ型クラ
ッド層１５の形成時と同様の方法で１×１０18ｃｍ-3に
してある。ｐ型ＤＢＲ層１６の上にｐ型コンタクト層１
７が形成されている。ｐ型コンタクト層１７は、厚さが
０．１μｍのＭｇドープでｐ型のＧａＮである。キャリ
ア濃度は１．５×１０18ｃｍ-3である。この構成のＬＥ
Ｄエピタキシャルウエハは、基板を１００μｍの厚さま
で研磨したのちダイシングが行われた。チップの大きさ
は３００μｍ角で、ｐ型コンタクト層１７側の全面に、
Ａｌ／Ｔｉの第１電極１８が形成され、ＳｉＣ基板１１
の側に、直径１５０μｍの円形のＮｉ／Ａｕの第２電極
１９が形成され、ＬＥＤチップが作製されている。
【０００９】特に、このＬＥＤチップによると、第１電
極１８の側には光を反射するＤＢＲ層１６を有し、第２
電極１９の側には光を透過するＳｉＣ基板１１を有して
いるから、発光層１４からの発光は、光を反射するＤＢ
Ｒ層１６により反射され、その光は光に透明なＳｉＣ基
板１１を透過させて外部に発することができる。
極１８の側には光を反射するＤＢＲ層１６を有し、第２
電極１９の側には光を透過するＳｉＣ基板１１を有して
いるから、発光層１４からの発光は、光を反射するＤＢ
Ｒ層１６により反射され、その光は光に透明なＳｉＣ基
板１１を透過させて外部に発することができる。
【００１０】このように構成されたＬＥＤチップを、Ｓ
ｉＣ基板１１側を上にして、ステム上に組み、積分球と
直流電源によりＬＥＤの発光特性を調べた結果、２０ｍ
Ａ通電時の発光出力は５０ａ．ｕ．であった。この発光
出力５０ａ．ｕ．は、出力光をｐ型コンタクト層側から
取り出す従来のＬＥＤの場合の４０ａ．ｕ．と比較し
て、発光出力が２５％増加するという成果を実現するこ
とができる。
ｉＣ基板１１側を上にして、ステム上に組み、積分球と
直流電源によりＬＥＤの発光特性を調べた結果、２０ｍ
Ａ通電時の発光出力は５０ａ．ｕ．であった。この発光
出力５０ａ．ｕ．は、出力光をｐ型コンタクト層側から
取り出す従来のＬＥＤの場合の４０ａ．ｕ．と比較し
て、発光出力が２５％増加するという成果を実現するこ
とができる。
【００１１】（第２の実施の形態）図２は、本発明の第
２の実施の形態によるＧａＮ基板を有する発光ダイオー
ドの断面説明図を示している。この発光ダイオードは、
ｎ型の導電性を有するＧａＮ基板２１の上に、ＩｎＧａ
Ｎ量子井戸発光層２４を持つＬＥＤが作製されている。
その構成は、ｎ―ＧａＮ基板２１の上に、ｎ―ＡｌＧａ
Ｎのバッファ層２２、ｎ―ＡｌＧａＮのｎ型クラッド層
２３、ＩｎＧａＮの発光層２４、ｐ型クラッド層２５、
ｐ―ＤＢＲ層２６、およびｐ―ＧａＮのｐ型コンタクト
層２７が順次形成されている。ＤＢＲ層２６の構成は、
ＭｇドープのＧａＮとＡｌＧａＮからなる１０対（ペ
ア）の多層膜であり、膜厚は、それぞれ、３５ｎｍ、３
７ｎｍである。さらに、ｐ型コンタクト層２７側の全面
に、Ａｌ／Ｔｉの第１電極２８が形成され、ＧａＮ基板
２１の側に、ＩＴＯ膜の透明第２電極２９が形成され、
ＬＥＤチップが作製されている。ＩＴＯ膜は、導電性ガ
ラスの代表的な金属酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏ
ｘｉｄｅ）である。
２の実施の形態によるＧａＮ基板を有する発光ダイオー
ドの断面説明図を示している。この発光ダイオードは、
ｎ型の導電性を有するＧａＮ基板２１の上に、ＩｎＧａ
Ｎ量子井戸発光層２４を持つＬＥＤが作製されている。
その構成は、ｎ―ＧａＮ基板２１の上に、ｎ―ＡｌＧａ
Ｎのバッファ層２２、ｎ―ＡｌＧａＮのｎ型クラッド層
２３、ＩｎＧａＮの発光層２４、ｐ型クラッド層２５、
ｐ―ＤＢＲ層２６、およびｐ―ＧａＮのｐ型コンタクト
層２７が順次形成されている。ＤＢＲ層２６の構成は、
ＭｇドープのＧａＮとＡｌＧａＮからなる１０対（ペ
ア）の多層膜であり、膜厚は、それぞれ、３５ｎｍ、３
７ｎｍである。さらに、ｐ型コンタクト層２７側の全面
に、Ａｌ／Ｔｉの第１電極２８が形成され、ＧａＮ基板
２１の側に、ＩＴＯ膜の透明第２電極２９が形成され、
ＬＥＤチップが作製されている。ＩＴＯ膜は、導電性ガ
ラスの代表的な金属酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏ
ｘｉｄｅ）である。
【００１２】特に、このＬＥＤチップによると、ＧａＮ
基板２１側に形成される第２電極２９は、ＩＴＯ膜など
の透明な電極により構成されているから、発光層２４か
らの発光は、光を反射するＤＢＲ層２６により反射さ
れ、その光は、光に透明なＧａＮ基板２１、およびＧａ
Ｎ基板２１の側に形成された透明なＩＴＯ膜などの第２
電極２９を透過させて外部に発することができる。
基板２１側に形成される第２電極２９は、ＩＴＯ膜など
の透明な電極により構成されているから、発光層２４か
らの発光は、光を反射するＤＢＲ層２６により反射さ
れ、その光は、光に透明なＧａＮ基板２１、およびＧａ
Ｎ基板２１の側に形成された透明なＩＴＯ膜などの第２
電極２９を透過させて外部に発することができる。
【００１３】このように構成されたＬＥＤチップを、Ｇ
ａＮ基板２１側を上にして、ステム上に組み、積分球と
直流電源によりＬＥＤの発光特性を調べた結果、２０ｍ
Ａ通電時の発光出力は６０ａ．ｕ．であった。この発光
出力６０ａ．ｕ．は、出力光をｐ型コンタクト層側から
取り出す従来のＬＥＤの場合の４０ａ．ｕ．と比較し
て、発光出力が５０％増加するという成果を実現するこ
とができる。
ａＮ基板２１側を上にして、ステム上に組み、積分球と
直流電源によりＬＥＤの発光特性を調べた結果、２０ｍ
Ａ通電時の発光出力は６０ａ．ｕ．であった。この発光
出力６０ａ．ｕ．は、出力光をｐ型コンタクト層側から
取り出す従来のＬＥＤの場合の４０ａ．ｕ．と比較し
て、発光出力が５０％増加するという成果を実現するこ
とができる。
【００１４】（第３の実施の形態）図３は、本発明の第
３の実施の形態によるサファイア基板を有する発光ダイ
オードの断面説明図を示している。この発光ダイオード
は、ｎ型の導電性を有するサファイア基板３１の上に、
ＩｎＧａＮ量子井戸発光層３５を持つＬＥＤが作製され
ている。その構成は、サファイア基板３１の上に、Ｇａ
Ｎのバッファ層３２、ｎーＧａＮのｎ型コンタクト層３
３、ｎ―ＡｌＧａＮのｎ型クラッド層３４、ＩｎＧａＮ
の発光層３５、ｐ型クラッド層３６、ｐ―ＤＢＲ層３
７、およびｐ―ＧａＮのｐ型コンタクト層３８が順次形
成されている。さらに、ｐ型コンタクト層３８側の全面
に、Ａｌ／Ｔｉの第１電極３９Ａが形成され、サファイ
ア基板３１の側に、第２電極３９Ｂが形成され、ＬＥＤ
チップが作製されている。
３の実施の形態によるサファイア基板を有する発光ダイ
オードの断面説明図を示している。この発光ダイオード
は、ｎ型の導電性を有するサファイア基板３１の上に、
ＩｎＧａＮ量子井戸発光層３５を持つＬＥＤが作製され
ている。その構成は、サファイア基板３１の上に、Ｇａ
Ｎのバッファ層３２、ｎーＧａＮのｎ型コンタクト層３
３、ｎ―ＡｌＧａＮのｎ型クラッド層３４、ＩｎＧａＮ
の発光層３５、ｐ型クラッド層３６、ｐ―ＤＢＲ層３
７、およびｐ―ＧａＮのｐ型コンタクト層３８が順次形
成されている。さらに、ｐ型コンタクト層３８側の全面
に、Ａｌ／Ｔｉの第１電極３９Ａが形成され、サファイ
ア基板３１の側に、第２電極３９Ｂが形成され、ＬＥＤ
チップが作製されている。
【００１５】特に、このＬＥＤチップによると、サファ
イア基板３１側に形成される第２電極３９Ｂは、サファ
イア基板３１と発光層３５の間に形成された導電性のｎ
型クラッド層３３の側面と、サファイア基板３１の一部
を覆うように設けて構成されているから、発光層３５か
らの発光は、光を反射するＤＢＲ層３７により反射さ
れ、その光は第２電極３９Ｂを有する光に透明なサファ
イア基板３１を透過させて外部に発することができる。
イア基板３１側に形成される第２電極３９Ｂは、サファ
イア基板３１と発光層３５の間に形成された導電性のｎ
型クラッド層３３の側面と、サファイア基板３１の一部
を覆うように設けて構成されているから、発光層３５か
らの発光は、光を反射するＤＢＲ層３７により反射さ
れ、その光は第２電極３９Ｂを有する光に透明なサファ
イア基板３１を透過させて外部に発することができる。
【００１６】このように構成されたＬＥＤチップを、サ
ファイア基板３１側を上にして、ステム上に組み、積分
球と直流電源によりＬＥＤの発光特性を調べた結果、２
０ｍＡ通電時の発光出力は５０ａ．ｕ．であった。この
発光出力５０ａ．ｕ．は、出力光をｐ型コンタクト層側
から取り出す従来のＬＥＤの場合の４０ａ．ｕ．と比較
して、発光出力が２５％増加するという成果を実現する
ことができる。
ファイア基板３１側を上にして、ステム上に組み、積分
球と直流電源によりＬＥＤの発光特性を調べた結果、２
０ｍＡ通電時の発光出力は５０ａ．ｕ．であった。この
発光出力５０ａ．ｕ．は、出力光をｐ型コンタクト層側
から取り出す従来のＬＥＤの場合の４０ａ．ｕ．と比較
して、発光出力が２５％増加するという成果を実現する
ことができる。
【００１７】本発明の実施の形態において、発光ダイオ
ードの基板材料としては、発光領域との電気的接触が得
られ、ＬＥＤ構成層の結晶品質に悪影響を与えないｎ型
の導電性を有するＳｉＣ材料またはＧａＮ材料などが用
いられ、ｎ型の導電性を有する基板材料であるなら特に
制限は無い。基板の面方位は、ドーピング効率の見地か
ら０．２〜３°傾斜させた面方位を用いることが好まし
いが特に制限はされない。発光ダイオードの透明電極と
しては、電気的に絶縁された基板として、形成方法が少
々複雑になるが、例えば、酸化アルミニウムなども範囲
に含まれるサファイア基板を用いることも可能である。
ードの基板材料としては、発光領域との電気的接触が得
られ、ＬＥＤ構成層の結晶品質に悪影響を与えないｎ型
の導電性を有するＳｉＣ材料またはＧａＮ材料などが用
いられ、ｎ型の導電性を有する基板材料であるなら特に
制限は無い。基板の面方位は、ドーピング効率の見地か
ら０．２〜３°傾斜させた面方位を用いることが好まし
いが特に制限はされない。発光ダイオードの透明電極と
しては、電気的に絶縁された基板として、形成方法が少
々複雑になるが、例えば、酸化アルミニウムなども範囲
に含まれるサファイア基板を用いることも可能である。
【００１８】本発明の実施の形態において、発光ダイオ
ードの結晶成長は、例えば、つぎのようなプロセスによ
りＬＥＤを製作することが可能である。基板の上に結晶
を成長させるに当たり、基板からの格子不整合の影響を
排除するため、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、またはＡｌＮなど
のバッファ層を基板の上に堆積させる。バッファ層厚さ
は、一般的に数拾ｎｍ以下とすることが望まれる。次
に、ｎ型の導電性を有するＧａＮを０〜３ｕｍの厚さに
堆積させる。その上にｎ型の導電性を有するｎ−ＡｌＧ
ａＮ層（ｎ型クラッド層）を形成する。発光層は、Ｉｎ
を含む窒化物化合物で形成し、さらに発光層の上には、
ｐ型の導電性を有するＡｌＧａＮ層（ｐ型クラッド層）
を順次形成する。発光層を形成するｎ型およびｐ型クラ
ッド層の組成、ならびにキャリア濃度は、発光層のキャ
リア漏洩が十分小さくなるように選定する。ｎ型および
ｐ型クラッド層の膜厚は、発光層からのキャリアがトン
ネリングしない程度の厚さに選定される。ｐ型クラッド
層の上には、導電性薄膜からなる分布ブラッグ反射膜
（ＤＢＲ）を形成する。ＤＢＲの上には接触抵抗を小さ
くするためのコンタクト層を形成することが有効であ
る。このようにして形成されたＬＥＤエピタキシャルウ
エハには、上部クラッド層を有するＤＢＲ側と基板側
に、それぞれ、第１電極、第２電極が形成され、ダイシ
ングを経てＬＥＤがチップ化される。
ードの結晶成長は、例えば、つぎのようなプロセスによ
りＬＥＤを製作することが可能である。基板の上に結晶
を成長させるに当たり、基板からの格子不整合の影響を
排除するため、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、またはＡｌＮなど
のバッファ層を基板の上に堆積させる。バッファ層厚さ
は、一般的に数拾ｎｍ以下とすることが望まれる。次
に、ｎ型の導電性を有するＧａＮを０〜３ｕｍの厚さに
堆積させる。その上にｎ型の導電性を有するｎ−ＡｌＧ
ａＮ層（ｎ型クラッド層）を形成する。発光層は、Ｉｎ
を含む窒化物化合物で形成し、さらに発光層の上には、
ｐ型の導電性を有するＡｌＧａＮ層（ｐ型クラッド層）
を順次形成する。発光層を形成するｎ型およびｐ型クラ
ッド層の組成、ならびにキャリア濃度は、発光層のキャ
リア漏洩が十分小さくなるように選定する。ｎ型および
ｐ型クラッド層の膜厚は、発光層からのキャリアがトン
ネリングしない程度の厚さに選定される。ｐ型クラッド
層の上には、導電性薄膜からなる分布ブラッグ反射膜
（ＤＢＲ）を形成する。ＤＢＲの上には接触抵抗を小さ
くするためのコンタクト層を形成することが有効であ
る。このようにして形成されたＬＥＤエピタキシャルウ
エハには、上部クラッド層を有するＤＢＲ側と基板側
に、それぞれ、第１電極、第２電極が形成され、ダイシ
ングを経てＬＥＤがチップ化される。
【００１９】
【発明の効果】本発明の発光ダイオードによると、発光
層とｐ型コンタクト層の間に導電性の反射層を形成し
て、発光層からの発光を基板側へ反射させて透明な基板
側から光を外部に発光させる構成としているから、ｐ型
コンタクト層側に存在するｐ型側第１電極から光を取り
出す必要は全く無くなり、ｐ型側電極の面積を大きく取
ってコンタクト抵抗を下げることが可能となって電流分
散を大幅に高めることができ、ＬＥＤの高輝度化と出力
増加の達成に極めて有効な発光ダイオードを提供するこ
とができる。
層とｐ型コンタクト層の間に導電性の反射層を形成し
て、発光層からの発光を基板側へ反射させて透明な基板
側から光を外部に発光させる構成としているから、ｐ型
コンタクト層側に存在するｐ型側第１電極から光を取り
出す必要は全く無くなり、ｐ型側電極の面積を大きく取
ってコンタクト抵抗を下げることが可能となって電流分
散を大幅に高めることができ、ＬＥＤの高輝度化と出力
増加の達成に極めて有効な発光ダイオードを提供するこ
とができる。
【００２０】また、発光層から発光され反射層により反
射された光は、光の透過が容易な炭火珪素、窒化ガリウ
ム、サファイアの基板、あるいはＩＴＯ膜の透明第２電
極を通して外部に発するようにＬＥＤが構成され、基板
側をいわゆる発光のウインドウ層として作用させている
から、可視光の光取り出し効率が良好で基板側からの発
光出力を大きく取ることが可能となり、発光出力を大幅
に向上させた発光ダイオードを容易に作製することがで
きるという効果が得られる。
射された光は、光の透過が容易な炭火珪素、窒化ガリウ
ム、サファイアの基板、あるいはＩＴＯ膜の透明第２電
極を通して外部に発するようにＬＥＤが構成され、基板
側をいわゆる発光のウインドウ層として作用させている
から、可視光の光取り出し効率が良好で基板側からの発
光出力を大きく取ることが可能となり、発光出力を大幅
に向上させた発光ダイオードを容易に作製することがで
きるという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＳｉＣ基板を
有する発光ダイオードを示す断面説明図である。
有する発光ダイオードを示す断面説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態によるＧａＮ基板を
有する発光ダイオードを示す断面説明図である。
有する発光ダイオードを示す断面説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態によるサファイア基
板を有する発光ダイオードを示す断面説明図である。
板を有する発光ダイオードを示す断面説明図である。
１１ ＳｉＣ基板（ｎ―ＳｉＣ ｓｕｂ） １２ バッファ層（ｎ―ＡｌＧａＮ） １３ ｎ型クラッド層（ｎ―ＡｌＧａＮ） １４ 発光層（ＩｎＧａＮ） ｌ５ ｐ型クラッド層（ｐ型クラッド） １６ ＤＢＲ層（ｐ―ＤＢＲ） １７ ｐ型コンタクト層（ｐ―ＧａＮ） １８ 第１電極 １９ 第２電極 ２１ ＧａＮ基板（ｎ―ＧａＮ ｓｕｂ） ２２ バッファ層（ｎ―ＡｌＧａＮ） ２３ ｎ型クラッド層（ｎ―ＡｌＧａＮ） ２４ 発光層（ＩｎＧａＮ） ２５ ｐ型クラッド層（ｐ型クラッド） ２６ ＤＢＲ層（ｐ―ＤＢＲ） ２７ ｐ型コンタクト層（ｐ―ＧａＮ） ２８ 第１電極 ２９ 透明第２電極（ＩＴＯ膜） ３１ サファイア基板 ３２ バッファ層（ＧａＮ） ３３ ｎ型コンタクト層（ｎーＧａＮ） ３４ ｎ型クラッド層（ｎ―ＡｌＧａＮ） ３５ 発光層（ＩｎＧａＮ） ３６ ｐ型クラッド層（ｐ型クラッド） ３７ ＤＢＲ層（ｐ―ＤＢＲ） ３８ ｐ型コンタクト層（ｐ―ＧａＮ） ３９Ａ 第１電極 ３９Ｂ 第２電極
Claims (14)
- 【請求項１】基板上にバッファ層を介在させて成長させ
た窒化物化合物半導体からなる発光部と、前記発光部の
上に形成された導電性材料からなる光を反射する少なく
とも１層以上の反射器と、前記反射器側に形成された第
１電極および前記基板側に形成された第２電極を備え、 前記発光部から発光された光は、前記反射器により光が
反射されて前記発光部を透過し前記第２電極を有する前
記基板側から取り出されて発光するように構成されたこ
とを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項２】前記発光部は、青〜緑色領域の光を発光す
るＩｎを含む窒化物化合物半導体から構成されたことを
特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】前記発光部は、青〜赤色領域の光を発光す
る希土類元素が添加された窒化物化合物半導体から構成
されたことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項４】前記青〜緑色領域の光を発光するＩｎを含
む窒化物化合物半導体からなる前記発光部は、ＩｎＧａ
Ｎで構成されたことを特徴とする請求項１記載の発光ダ
イオード。 - 【請求項５】前記青〜赤色領域の光を発光する希土類元
素を添加された窒化物化合物半導体からなる前記発光部
は、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｐｒの希土類元素の少なくとも
一種類の元素を添加して構成されたことを特徴とする請
求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項６】前記反射器は、窒化物化合物半導体により
構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダ
イオード。 - 【請求項７】前記反射器は、導電性薄膜からなる分布ブ
ラッグ反射膜（ＤＢＲ）により構成されていることを特
徴とする請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項８】前記反射器は、ｐ型の導電性材料で構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項９】前記反射器は、ＭｇまたはＢｅの単独元素
あるいは混合元素を添加して構成されたことを特徴とす
る請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項１０】前記発光部は、ｎ型導電性を有する炭化
珪素基板上に形成されていることを特徴とする請求項１
記載の発光ダイオード。 - 【請求項１１】前記発光部は、ｎ型導電性を有する窒化
ガリウム基板上に形成されていることを特徴とする請求
項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項１２】前記発光部は、サファイア基板上に形成
されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオ
ード。 - 【請求項１３】前記基板側に形成された第２電極は、Ｉ
ＴＯ膜などの透明な電極により構成され、前記反射器に
より反射された前記発光部からの発光を透過させて外部
に発するように構成されていることを特徴とする請求項
１記載の発光ダイオード。 - 【請求項１４】前記基板はサファイア基板であり、前記
サファイア基板側に形成された第２電極は、前記サファ
イア基板と前記発光部の間に有する前記ｎ型クラッド層
の側面と、前記サファイア基板の一部を覆うように設け
られ、前記反射器により反射された前記発光部からの発
光は、前記第２電極を有する前記サファイア基板を透過
させて外部に発するように構成されていることを特徴と
する請求項１記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000204852A JP2002026385A (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000204852A JP2002026385A (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026385A true JP2002026385A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=18702045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000204852A Pending JP2002026385A (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002026385A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007214515A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体構造 |
| WO2008130821A2 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Cree, Inc. | Transparent ohmic contacts on light emitting diodes with growth substrates |
| KR101145541B1 (ko) | 2004-07-30 | 2012-05-15 | 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 | 반사감소층 시퀀스가 구비된 발광 다이오드 |
| JP2013107128A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Disco Corp | 光デバイスウエーハの加工方法 |
| JP2014192419A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Toyohashi Univ Of Technology | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| US9484499B2 (en) | 2007-04-20 | 2016-11-01 | Cree, Inc. | Transparent ohmic contacts on light emitting diodes with carrier substrates |
| JP2018113477A (ja) * | 2016-03-17 | 2018-07-19 | ルーメンス カンパニー リミテッド | 発光ダイオード |
-
2000
- 2000-07-06 JP JP2000204852A patent/JP2002026385A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101145541B1 (ko) | 2004-07-30 | 2012-05-15 | 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 | 반사감소층 시퀀스가 구비된 발광 다이오드 |
| US8101961B2 (en) | 2006-01-25 | 2012-01-24 | Cree, Inc. | Transparent ohmic contacts on light emitting diodes with growth substrates |
| JP2007214515A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体構造 |
| WO2008130821A2 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Cree, Inc. | Transparent ohmic contacts on light emitting diodes with growth substrates |
| WO2008130821A3 (en) * | 2007-04-20 | 2009-04-02 | Cree Inc | Transparent ohmic contacts on light emitting diodes with growth substrates |
| US9484499B2 (en) | 2007-04-20 | 2016-11-01 | Cree, Inc. | Transparent ohmic contacts on light emitting diodes with carrier substrates |
| JP2013107128A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Disco Corp | 光デバイスウエーハの加工方法 |
| JP2014192419A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Toyohashi Univ Of Technology | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2018113477A (ja) * | 2016-03-17 | 2018-07-19 | ルーメンス カンパニー リミテッド | 発光ダイオード |
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