JP2002050790A - Compound semiconductor light-emitting diode array - Google Patents

Compound semiconductor light-emitting diode array

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JP2002050790A
JP2002050790A JP2000242773A JP2000242773A JP2002050790A JP 2002050790 A JP2002050790 A JP 2002050790A JP 2000242773 A JP2000242773 A JP 2000242773A JP 2000242773 A JP2000242773 A JP 2000242773A JP 2002050790 A JP2002050790 A JP 2002050790A
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JP
Japan
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layer
type
electrode
tunnel junction
emitting diode
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Application number
JP2000242773A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Takahashi
高橋  健
Tsunehiro Unno
恒弘 海野
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound semiconductor light-emitting diode array for reduced manufacturing cost and improved yield, related to the formation of an electrode. SOLUTION: In a light-emitting diode array, a plurality of light-emitting parts, in which a p-type layer is jointed to an n-type layer are formed into a single chip, while an anode electrode 7 and a cathode electrode 8, which drive the light-emitting part, is formed on the surface of the chip in a light- emitting side. Here, the two electrodes are formed on the surface of the layers of the same type, while a tunnel junction is formed from the anode electrode 7 to the cathode electrode 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アノード電極及び
カソード電極がチップの光放射側の表面に形成されてい
る化合物半導体発光ダイオードアレイに係り、特に、電
極形成にかかわる製造コストの低減及び歩留まり向上が
可能な化合物半導体発光ダイオードアレイに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor light-emitting diode array in which an anode electrode and a cathode electrode are formed on a light-emitting surface of a chip, and more particularly to a reduction in manufacturing cost and an improvement in yield related to electrode formation. The present invention relates to a compound semiconductor light-emitting diode array capable of performing the following.

【0002】[0002]

【従来の技術】複数個の発光ダイオード(LED)を同
一チップ上に形成したLEDアレイは、電子写真方式の
プリンタ、特に、カラープリンタ用の光源として注目さ
れている。そして、プリンタ機器低価格化の観点からL
EDアレイの製造コスト低減が強く要求されている。
2. Description of the Related Art An LED array in which a plurality of light emitting diodes (LEDs) are formed on the same chip has attracted attention as a light source for an electrophotographic printer, particularly a color printer. Then, from the viewpoint of reducing the price of the printer device, L
There is a strong demand for a reduction in the manufacturing cost of the ED array.

【0003】図7は、ダブルヘテロ(DH)構造を有す
る従来の一般的なAlGaAs系LEDアレイの一発光
部の断面構造を示すものである。このLEDアレイは、
主にGaAs基板1上に成長させたエピタキシャル層、
アノード電極7、カソード電極8、及びエピタキシャル
層表面に形成された絶縁膜9で構成される。
FIG. 7 shows a sectional structure of a light emitting portion of a conventional general AlGaAs LED array having a double hetero (DH) structure. This LED array is
An epitaxial layer mainly grown on the GaAs substrate 1;
It comprises an anode electrode 7, a cathode electrode 8, and an insulating film 9 formed on the surface of the epitaxial layer.

【0004】実際のLEDアレイでは、外部回路と電気
的に接続するための電極パッド、この電極パッドとアノ
ード電極またはカソード電極との間の配線金属、これら
配線金属間を絶縁するための絶縁膜等が形成されるが、
これらは図7には示されていない。
In an actual LED array, an electrode pad for electrically connecting to an external circuit, a wiring metal between the electrode pad and an anode electrode or a cathode electrode, an insulating film for insulating between these wiring metals, and the like. Is formed,
These are not shown in FIG.

【0005】エピタキシャル層は、分子線エピタキシー
法(MBE法)又は有機金属気相エピタキシー法(MO
VPE法)で成長させるのが一般的である。エピタキシ
ャル層の構成は、GaAs基板1から順に、p型GaA
s電極コンタクト層2、p型AlGaAsクラッド層
3、p型AlGaAs活性層4、n型AlGaAsクラ
ッド層5、n型GaAs電極コンタクト層6となってい
る。
The epitaxial layer is formed by a molecular beam epitaxy method (MBE method) or a metalorganic vapor phase epitaxy method (MO method).
In general, it is grown by the VPE method. The structure of the epitaxial layer is, in order from the GaAs substrate 1, p-type GaAs.
An s electrode contact layer 2, a p-type AlGaAs cladding layer 3, a p-type AlGaAs active layer 4, an n-type AlGaAs cladding layer 5, and an n-type GaAs electrode contact layer 6.

【0006】pn接合からなる発光部がフォトエッチン
グにより図示しない他の発光部から分離されることによ
り、隣り合う発光部間は電気的に絶縁されている。ま
た、フォトエッチングによりp型GaAs電極コンタク
ト層2の一部が露出され、この露出された表面にアノー
ド電極7が形成されている。n型GaAs電極コンタク
ト層6の表面には、カソード電極8が形成されている。
n型GaAs電極コンタクト層6は、光の吸収層となる
ため、カソード電極直下以外の部分が除去されている。
[0006] By separating the light emitting portion formed of a pn junction from other light emitting portions (not shown) by photoetching, adjacent light emitting portions are electrically insulated. Further, a part of the p-type GaAs electrode contact layer 2 is exposed by photoetching, and an anode electrode 7 is formed on the exposed surface. On the surface of the n-type GaAs electrode contact layer 6, a cathode electrode 8 is formed.
Since the n-type GaAs electrode contact layer 6 becomes a light absorbing layer, portions other than immediately below the cathode electrode are removed.

【0007】アノード電極7とカソード電極8との間に
アノード側が正となるように電圧を印加することによ
り、pn接合の順方向に電流が流れ、主にp型AlGa
As活性層4で発光が起こる。この光は、アノード電極
周囲の部分から外部に放出される。
By applying a voltage between the anode electrode 7 and the cathode electrode 8 so that the anode side is positive, a current flows in the forward direction of the pn junction, and mainly a p-type AlGa
Light emission occurs in the As active layer 4. This light is emitted outside from a portion around the anode electrode.

【0008】電子写真式プリンタでは、発光ピーク波長
が660nm〜850nm程度のLEDアレイが使われ
ており、p型AlGaAs活性層のAlAs混晶比制御
により所望の発光ピーク波長が得られている。
An electrophotographic printer uses an LED array having an emission peak wavelength of about 660 nm to 850 nm, and a desired emission peak wavelength is obtained by controlling the AlAs mixed crystal ratio of the p-type AlGaAs active layer.

【0009】クラッド層は、活性層よりも広バンドギャ
ップのAlGaAsで構成されている。この構造は、D
H構造と呼ばれ、活性層内に注入されたキャリアが発光
再結合し易い構造となっている。最近では、さらに高い
発光出力を得るために、活性層にAlGaAsの量子井
戸構造を用いる検討も進められている。
The cladding layer is made of AlGaAs having a wider band gap than the active layer. This structure is D
This structure is called an H structure, in which carriers injected into the active layer easily recombine with light. Recently, in order to obtain a higher emission output, studies have been made to use an AlGaAs quantum well structure for the active layer.

【0010】LEDアレイでは、発光部の高密度化が進
められており、1000DPI(dots per inch)以上の
高密度のものがすでに開発されている。高密度のLED
アレイでは、外部と電気的に接続するための電極パッド
(図示せず)を個々の発光部毎に設けることがスペース
の制約から困難になる。そこで、例えば、LEDアレイ
チップ表面にマトリクス状の金属配線層を形成し、4個
の発光部に対して1組の電極パッドを設ける方式が採用
されている。この場合、図7に示されるようにアノード
電極とカソード電極とがいずれも光の取り出し側(光放
射側)の表面に形成されている。
[0010] In the LED array, the density of the light emitting section is being increased, and a high density LED array having a density of 1000 DPI (dots per inch) or more has already been developed. High density LED
In the array, it is difficult to provide an electrode pad (not shown) for electrically connecting to the outside for each light emitting unit due to space restrictions. Therefore, for example, a method is adopted in which a matrix-shaped metal wiring layer is formed on the surface of the LED array chip, and a set of electrode pads is provided for four light emitting units. In this case, as shown in FIG. 7, both the anode electrode and the cathode electrode are formed on the surface on the light extraction side (light emission side).

【0011】従来、n型GaAs電極コンタクト層との
オーム性接触を得るための材料には、AuGe系の合金
が用いられている。一方、p型GaAs電極コンタクト
層とのオーム性接触を得るための材料には、AuZn系
の合金が用いられている。
Conventionally, an AuGe-based alloy has been used as a material for obtaining ohmic contact with the n-type GaAs electrode contact layer. On the other hand, an AuZn-based alloy is used as a material for obtaining ohmic contact with the p-type GaAs electrode contact layer.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来のAlGaAs系
LEDアレイでは、アノード電極とカソード電極とにそ
れぞれ異なる材料を用いる必要がある。これは下地であ
るGaAsの導電型が異なるためである。通常、電極
は、フォトレジストパターンを形成後、電極金属を全面
に蒸着し、不要な電極金属(この場合は、フォトレジス
ト上に蒸着された電極金属)をリフトオフ法で除去する
ことにより形成される。従って、従来のLEDアレイで
は、アノード電極とカソード電極とを形成するために、
フォトレジストパターン形成工程、蒸着工程、及びリフ
トオフ工程を2回繰り返す必要がある。このため、電極
形成にかかわる製造コストが高くなり、LEDアレイの
コスト低減が難しくなる。
In the conventional AlGaAs-based LED array, it is necessary to use different materials for the anode electrode and the cathode electrode, respectively. This is because the conductivity type of the underlying GaAs is different. Usually, an electrode is formed by forming a photoresist pattern, depositing an electrode metal on the entire surface, and removing unnecessary electrode metal (in this case, the electrode metal deposited on the photoresist) by a lift-off method. . Therefore, in the conventional LED array, in order to form an anode electrode and a cathode electrode,
It is necessary to repeat the photoresist pattern forming step, the vapor deposition step, and the lift-off step twice. For this reason, the manufacturing cost related to the electrode formation increases, and it is difficult to reduce the cost of the LED array.

【0013】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、電極形成にかかわる製造コストの低減及び歩留まり
向上が可能な化合物半導体発光ダイオードアレイを提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a compound semiconductor light-emitting diode array that solves the above-mentioned problems and can reduce the manufacturing cost and improve the yield related to electrode formation.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、p型層とn型層とを接合してなる発光部が
1つのチップに複数個形成され、これら発光部を駆動す
るアノード電極及びカソード電極が前記チップの光放射
側の表面に形成されている化合物半導体発光ダイオード
アレイにおいて、前記2つの電極が互いに同型層の表面
に形成され、前記アノード電極から前記カソード電極ま
での間に、トンネル接合が形成されているものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of light-emitting portions formed by joining a p-type layer and an n-type layer are formed on one chip, and these light-emitting portions are driven. In a compound semiconductor light-emitting diode array in which an anode electrode and a cathode electrode are formed on the light-emitting side surface of the chip, the two electrodes are formed on the surface of the same type layer, and the two electrodes are formed from the anode electrode to the cathode electrode. A tunnel junction is formed between them.

【0015】前記発光部の活性層の構成材料にGaIn
Nが含まれてもよい。
The material constituting the active layer of the light emitting section is GaIn.
N may be included.

【0016】前記発光部の活性層の構成材料にAlGa
As、GaAs、AlGaInP、GaInPのうち少
なくとも1種が含まれてもよい。
AlGa is used as a constituent material of the active layer of the light emitting section.
At least one of As, GaAs, AlGaInP, and GaInP may be included.

【0017】前記トンネル接合を形成するp型層とn型
層とがいずれもGaAsで構成されてもよい。
Both the p-type layer and the n-type layer forming the tunnel junction may be made of GaAs.

【0018】前記トンネル接合を形成するp型層がAl
GaAsで構成されてもよい。
The p-type layer forming the tunnel junction is Al
It may be made of GaAs.

【0019】前記トンネル接合を形成するn型層がGa
InPまたはAlGaInPで構成されてもよい。
The n-type layer forming the tunnel junction is Ga
It may be made of InP or AlGaInP.

【0020】前記トンネル接合を形成するp型層のドー
パント材料がCまたはMgであってもよい。
The dopant material of the p-type layer forming the tunnel junction may be C or Mg.

【0021】前記トンネル接合を形成するn型層のドー
パント材料がSiまたはSeであってもよい。
[0021] The dopant material of the n-type layer forming the tunnel junction may be Si or Se.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0023】図1に示されるように、本発明に係るLE
Dアレイは、アノード電極7とカソード電極8とが互い
に同型層の表面に形成され、アノード電極7からカソー
ド電極8までの間に、トンネル接合が形成されている。
トンネル接合は、高キャリア濃度のp型層(図ではp+
型層)13と高キャリア濃度のn型層(図ではn+
層)12とで構成される。p型層10とn型層11とを
接合してなる発光部のpn接合に順方向電流を流すと、
トンネル接合は逆方向にバイアスされる。従って、LE
Dの消費電力を抑えるために、トンネル接合の逆方向の
電気的抵抗が十分に低いのが好ましい。
As shown in FIG. 1, the LE according to the present invention
In the D array, an anode electrode 7 and a cathode electrode 8 are formed on the surface of the same layer, and a tunnel junction is formed between the anode electrode 7 and the cathode electrode 8.
The tunnel junction is a p-type layer with a high carrier concentration (p +
(Type layer) 13 and an n-type layer (n + type layer in the figure) 12 having a high carrier concentration. When a forward current is applied to the pn junction of the light emitting portion formed by joining the p-type layer 10 and the n-type layer 11,
The tunnel junction is reverse biased. Therefore, LE
In order to suppress the power consumption of D, it is preferable that the electrical resistance in the reverse direction of the tunnel junction is sufficiently low.

【0024】図7に示した従来のLEDアレイの概念図
は図6のようになる。LEDアレイの一つの発光部は、
基本的にpn接合であり、このダイオードの順方向に電
流を流すことにより発光出力が得られる。図示のように
従来のLEDアレイは、アノード電極7、カソード電極
8が異なる導電型のエピタキシャル層表面に形成されて
いる。アノード、カソードの両電極を同一導電型のエピ
タキシャル層に形成するためには、例えば、n型層11
とカソード電極8との間にp型層を設ける必要がある。
しかし、n型層11の上に直接p型層を形成すると、発
光部のpn接合とは逆方向のpn接合が形成される。こ
のような構成では、発光部のpn接合に順方向電流を流
すのに高い電圧が必要となり、LEDの消費電力が大幅
に上昇してしまう。この問題を克服するためには図1の
ようにトンネル接合を用いるのが効果的である。
FIG. 6 is a conceptual diagram of the conventional LED array shown in FIG. One light emitting part of the LED array,
It is basically a pn junction, and a light emission output can be obtained by flowing a current in the forward direction of this diode. As shown, in the conventional LED array, the anode electrode 7 and the cathode electrode 8 are formed on the surface of the epitaxial layer of different conductivity type. In order to form both anode and cathode electrodes on the same conductivity type epitaxial layer, for example, the n-type layer 11
It is necessary to provide a p-type layer between the electrode and the cathode electrode 8.
However, when the p-type layer is formed directly on the n-type layer 11, a pn junction in the direction opposite to the pn junction of the light emitting unit is formed. In such a configuration, a high voltage is required to cause a forward current to flow through the pn junction of the light emitting unit, and the power consumption of the LED increases significantly. To overcome this problem, it is effective to use a tunnel junction as shown in FIG.

【0025】図2に、GaAsトンネル接合の逆方向電
流電圧特性の一例を示す。逆方向電流電圧特性から計算
されるトンネル接合の接触比抵抗は1×10-4Ωcm2
程度であり、LEDアレイに適用した場合の接触抵抗を
1Ω以下に抑えることができる。これは、LEDアレイ
の動作上全く問題のないレベルである。
FIG. 2 shows an example of a reverse current-voltage characteristic of a GaAs tunnel junction. The contact specific resistance of the tunnel junction calculated from the reverse current-voltage characteristics is 1 × 10 −4 Ωcm 2
And the contact resistance when applied to an LED array can be suppressed to 1Ω or less. This is a level at which there is no problem in the operation of the LED array.

【0026】図3は、本発明に係るAlGaAs系DH
構造LEDアレイの一発光部の断面構造を示すものであ
る。このLEDアレイは、従来のものと同じく、GaA
s基板1上にMOVPE法で成長させたエピタキシャル
層、アノード電極7、カソード電極8、及びエピタキシ
ャル層表面に形成された絶縁膜9で構成される。エピタ
キシャル層の構成は、GaAs基板1から順に、n+
GaAs層15、p+型GaAs層16、p型AlGa
Asクラッド層3、p型AlGaAs活性層4、n型A
lGaAsクラッド層5、n型GaAs電極コンタクト
層6となっている。
FIG. 3 shows an AlGaAs DH according to the present invention.
1 shows a cross-sectional structure of one light emitting unit of a structured LED array. This LED array is made of GaAs as in the prior art.
It comprises an epitaxial layer grown on the s-substrate 1 by the MOVPE method, an anode electrode 7, a cathode electrode 8, and an insulating film 9 formed on the surface of the epitaxial layer. The structure of the epitaxial layer is, in order from the GaAs substrate 1, an n + -type GaAs layer 15, a p + -type GaAs layer 16, and a p-type AlGa
As clad layer 3, p-type AlGaAs active layer 4, n-type A
An lGaAs cladding layer 5 and an n-type GaAs electrode contact layer 6 are provided.

【0027】pn接合からなる発光部がフォトエッチン
グにより図示しない他の発光部から分離されることによ
り、隣り合う発光部間は電気的に絶縁されている。ま
た、フォトエッチングによりn+ 型GaAs層15の一
部が露出され、この露出された表面にアノード電極7が
形成されている。n型GaAs電極コンタクト層6の表
面には、カソード電極8が形成されている。n型GaA
s電極コンタクト層6は、p型AlGaAs活性層4か
ら放出される光を吸収してしまうため、カソード電極直
下以外の部分が除去されている。
By separating the light emitting portion formed of a pn junction from other light emitting portions (not shown) by photoetching, adjacent light emitting portions are electrically insulated. Further, a part of the n + -type GaAs layer 15 is exposed by photoetching, and the anode electrode 7 is formed on the exposed surface. On the surface of the n-type GaAs electrode contact layer 6, a cathode electrode 8 is formed. n-type GaAs
Since the s-electrode contact layer 6 absorbs light emitted from the p-type AlGaAs active layer 4, portions other than immediately below the cathode electrode are removed.

【0028】アノード電極7とカソード電極8とは、い
ずれもn型GaAs層上に形成されるため、同一の電極
材料で構成されている。
Since the anode electrode 7 and the cathode electrode 8 are both formed on the n-type GaAs layer, they are made of the same electrode material.

【0029】トンネル接合は、n+ 型GaAs層15と
+ 型GaAs層16とにより構成されている。n+
GaAs層15のドーパントとしてはSiまたはSeを
用いるとよい。また、p+ 型GaAs層16のドーパン
トとしてはCまたはMgを用いるとよい。
The tunnel junction is composed of an n + -type GaAs layer 15 and a p + -type GaAs layer 16. It is preferable to use Si or Se as a dopant of the n + -type GaAs layer 15. C or Mg is preferably used as a dopant for the p + -type GaAs layer 16.

【0030】このLEDアレイの発光部と従来のLED
アレイの発光部とを比較したところ、同じ駆動条件にお
いて、ほぼ同等の光出力が得られた。また、順方向に1
0mAの電流を流した際に本発明に見られる順方向電圧
の上昇は10mV以下であり、これは無視できるレベル
であった。
The light emitting portion of this LED array and a conventional LED
A comparison with the light emitting portion of the array revealed that substantially the same light output was obtained under the same driving conditions. Also, 1 in the forward direction
When a current of 0 mA was passed, the rise of the forward voltage observed in the present invention was 10 mV or less, which was a negligible level.

【0031】図3の構造において、トンネル接合は、p
型AlGaAsクラッド層3、p型AlGaAs活性層
4、n型AlGaAsクラッド層5、n型GaAs電極
コンタクト層6の成長にかかわる熱履歴(通常700℃
で2時間程度)を受ける。このような熱履歴を受けると
トンネル接合の特性が劣化することが一般的に知られて
いる。これは、トンネル接合層に高濃度にドープされた
ドーパントが熱拡散し、n+ 型GaAs層15やp+
GaAs層16のキャリア濃度が低下してしまうことに
起因している。この熱拡散を抑止するためには、適切な
ドーパントを選択する必要がある。
In the structure of FIG. 3, the tunnel junction
History of the growth of the n-type AlGaAs cladding layer 3, the p-type AlGaAs active layer 4, the n-type AlGaAs cladding layer 5, and the n-type GaAs electrode contact layer 6 (normally 700 ° C.)
For about 2 hours). It is generally known that the characteristics of the tunnel junction deteriorate when subjected to such a heat history. This is because the dopant doped at a high concentration in the tunnel junction layer thermally diffuses, and the carrier concentration of the n + -type GaAs layer 15 and the p + -type GaAs layer 16 is reduced. In order to suppress this thermal diffusion, it is necessary to select an appropriate dopant.

【0032】トンネル接合のp+ 型GaAs層16のド
ーパントとしてはCまたはMgが適している。また、n
+ 型GaAs層15のドーパントとしてはSiまたはS
eが適している。これらのドーパントは、熱的に極めて
安定であり、700℃で3時間の熱履歴を受けても、拡
散によるキャリア濃度低下は確認されなかった。また、
トンネル接合の電気的抵抗の増加も無視できるレベルで
あった。
C or Mg is suitable as a dopant for the p + -type GaAs layer 16 of the tunnel junction. Also, n
The dopant of the + type GaAs layer 15 is Si or S
e is suitable. These dopants were extremely stable thermally, and no reduction in carrier concentration due to diffusion was observed even after a thermal history of 3 hours at 700 ° C. Also,
The increase in the electrical resistance of the tunnel junction was also at a negligible level.

【0033】図4は、本発明に係るAlGaAs系DH
構造LEDアレイの一発光部の断面構造を示すものであ
る。エピタキシャル層は、MOVPE法で成長させたも
のであり、エピタキシャル層の構成は、GaAs基板1
から順に、p型GaAs電極コンタクト層2、p型Al
GaAsクラッド層3、p型AlGaAs活性層4、n
型AlGaAsクラッド層5、n+ 型GaInP層1
7、p+ 型AlGaAs層18、p型GaAs電極コン
タクト層2となっている。
FIG. 4 shows an AlGaAs DH according to the present invention.
1 shows a cross-sectional structure of one light emitting unit of a structured LED array. The epitaxial layer was grown by the MOVPE method, and the structure of the epitaxial layer was GaAs substrate 1
P-type GaAs electrode contact layer 2, p-type Al
GaAs cladding layer 3, p-type AlGaAs active layer 4, n
-Type AlGaAs cladding layer 5, n + -type GaInP layer 1
7, a p + -type AlGaAs layer 18 and a p-type GaAs electrode contact layer 2.

【0034】アノード電極7は、フォトエッチングによ
り露出されたp型GaAs電極コンタクト層2の一部に
形成されている。最上層のp型GaAs電極コンタクト
層2上にはカソード電極8が形成されている。これらの
電極は、いずれもp型GaAs電極コンタクト層2上に
形成されており、同じ電極材料が用いられている。
The anode electrode 7 is formed on a part of the p-type GaAs electrode contact layer 2 exposed by photo-etching. A cathode electrode 8 is formed on the uppermost p-type GaAs electrode contact layer 2. These electrodes are all formed on the p-type GaAs electrode contact layer 2 and use the same electrode material.

【0035】トンネル接合は、n+ 型GaInP層17
とp+ 型AlGaAs層18とにより構成されている。
GaInPは、GaAsと格子整合する組成で成長させ
たもので、バンドギャップはおおむね1.9eVであ
る。この材料は、ホールトラップが存在しp型では高い
キャリア濃度は得られないが、n型ではトンネル接合に
適用可能な高いキャリア濃度を得ることができる。
The tunnel junction is an n + -type GaInP layer 17.
And a p + -type AlGaAs layer 18.
GaInP is grown with a composition lattice-matched to GaAs, and has a band gap of about 1.9 eV. This material has a hole trap and cannot obtain a high carrier concentration in a p-type, but can obtain a high carrier concentration applicable to a tunnel junction in an n-type.

【0036】一方、AlGaAsは組成によらずGaA
sと格子整合し、直接遷移にかかわるバンドギャップを
おおむね1.4eV〜3eVの間で変えることができ
る。この材料は、AlAs混晶比が高くなると電子トラ
ップが増加しn型では高いキャリア濃度を得ることが困
難になるが、p型ではトンネル接合に適用可能な高いキ
ャリア濃度を得ることができる。
On the other hand, AlGaAs is GaAs regardless of the composition.
It is lattice-matched with s, and the band gap involved in direct transition can be changed between about 1.4 eV to 3 eV. In this material, when the AlAs mixed crystal ratio increases, electron traps increase and it becomes difficult to obtain a high carrier concentration in the n-type, but a high carrier concentration applicable to the tunnel junction can be obtained in the p-type.

【0037】従って、n+ 型GaInP層17とp+
AlGaAs層18とにより構成されるトンネル接合
は、活性層から放出される光(AlGaAsを活性層に
用いた場合はおおむね660nm〜850nmの範囲)
の吸収損失を極めて低く抑えることができ、活性層より
も光取り出し側に配置することが可能である。このた
め、トンネル接合が受ける熱履歴の条件が緩和され、ド
ーパント材料選択の範囲を広げることができる。
Therefore, the tunnel junction formed by the n + -type GaInP layer 17 and the p + -type AlGaAs layer 18 can prevent the light emitted from the active layer (in the case where AlGaAs is used for the active layer, to fall within a range of about 660 nm to 850 nm). )
Can be suppressed extremely low, and can be arranged on the light extraction side of the active layer. For this reason, the condition of the thermal history applied to the tunnel junction is relaxed, and the range of selection of the dopant material can be expanded.

【0038】図3、図4に示した実施形態では、活性層
以外の各エピタキシャル層の導電型を逆にしてもほぼ同
等の性能を得ることができる。
In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, even if the conductivity type of each epitaxial layer other than the active layer is reversed, substantially the same performance can be obtained.

【0039】また、図4に示した実施形態において、ト
ンネル接合を構成するn+ 型GaInP層の代わりにn
+ 型AlGaInP層を用いても同等の特性が得られ
る。
Further, in the embodiment shown in FIG. 4, instead of the n + -type GaInP layer forming the tunnel junction, n
The same characteristics can be obtained by using a + type AlGaInP layer.

【0040】本発明は、活性層の構成材料がAlGaA
s以外のもの、例えば、GaInP、AlGaInP等
のIII −V族化合物半導体を含むLEDアレイにも適用
できる。
According to the present invention, the constituent material of the active layer is AlGaAs.
For example, the present invention can be applied to an LED array including a group III-V compound semiconductor such as GaInP and AlGaInP.

【0041】次に、本発明のLEDアレイの電極形成に
かかわる製造工程を従来の技術と比較する。図5に示さ
れるように、従来では、1回目のフォトレジストパター
ンを形成して後、絶縁膜を除去する工程S1と、電極金
属を蒸着して後、リフトオフを行う工程S2と、2回目
のフォトレジストパターンを形成して後、絶縁膜を除去
する工程S3と、電極金属を蒸着して後、リフトオフを
行う工程S4とが必要であった。
Next, the manufacturing process related to the electrode formation of the LED array of the present invention will be compared with the conventional technology. As shown in FIG. 5, in the related art, after forming a first photoresist pattern, a step S1 of removing an insulating film, a step S2 of depositing an electrode metal and then performing a lift-off, and a second step After forming the photoresist pattern, a step S3 of removing the insulating film and a step S4 of performing lift-off after depositing the electrode metal were required.

【0042】本発明では、GaAs基板1上に発光部と
なるエピタキシャル層を成長させる際に、トンネル接合
を構成するエピタキシャル層を同時に成長させる。この
トンネル接合を設けることにより、アノード及びカソー
ドの両電極を同一導電型のエピタキシャル層に形成する
ことが可能になる。従って、従来のようにアノード電極
とカソード電極とて異なった電極金属を使用する必要が
なくなる。このため、図5に示されるように、フォトレ
ジストパターンを形成して後、絶縁膜を除去する工程S
1と、電極金属を蒸着して後、リフトオフを行う工程S
2とを行うだけで、アノード及びカソードの両電極を同
時に形成することができ、製造工程の大幅短縮を図るこ
とができる。
In the present invention, when the epitaxial layer serving as the light emitting portion is grown on the GaAs substrate 1, the epitaxial layer forming the tunnel junction is simultaneously grown. By providing this tunnel junction, it becomes possible to form both the anode and cathode electrodes on the same conductivity type epitaxial layer. Therefore, it is not necessary to use different electrode metals for the anode electrode and the cathode electrode as in the related art. For this reason, as shown in FIG. 5, after forming a photoresist pattern, a step S of removing the insulating film is performed.
1 and a step S of performing lift-off after depositing an electrode metal
By simply performing step 2, both the anode and the cathode can be simultaneously formed, and the manufacturing process can be greatly reduced.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
The present invention exhibits the following excellent effects.

【0044】(1)電極形成にかかわる製造コストが低
減されるので、高性能のLEDアレイを低価格で供給す
ることが可能になる。
(1) Since the manufacturing cost related to the formation of the electrodes is reduced, a high-performance LED array can be supplied at a low price.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示すLEDアレイの一発
光部の断面の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a cross section of one light emitting unit of an LED array according to an embodiment of the present invention.

【図2】トンネル接合の逆方向電流電圧特性図である。FIG. 2 is a reverse current-voltage characteristic diagram of a tunnel junction.

【図3】本発明の一実施形態を示すLEDアレイの一発
光部の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of one light emitting unit of the LED array showing one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施形態を示すLEDアレイの一
発光部の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of one light-emitting portion of an LED array showing another embodiment of the present invention.

【図5】本発明及び従来におけるLEDアレイの電極形
成にかかわる製造工程図である。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram relating to the present invention and a conventional LED array electrode formation.

【図6】従来のLEDアレイの一発光部の断面の概念図
である。
FIG. 6 is a conceptual diagram of a cross section of one light emitting section of a conventional LED array.

【図7】従来のLEDアレイの一発光部の断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view of one light emitting unit of a conventional LED array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 2 p型GaAs電極コンタクト層 3 p型AlGaAsクラッド層 4 p型AlGaAs活性層 5 n型AlGaAsクラッド層 6 n型GaAs電極コンタクト層 7 アノード電極 8 カソード電極 9 絶縁膜 10 p型層 11 n型層 12 n+ 型層 13 p+ 型層 14 フォトレジスト膜 15 n+ 型GaAs層 16 p+ 型GaAs層 17 n+ 型GaInP層 18 p+ 型AlGaAs層Reference Signs List 1 GaAs substrate 2 p-type GaAs electrode contact layer 3 p-type AlGaAs cladding layer 4 p-type AlGaAs active layer 5 n-type AlGaAs cladding layer 6 n-type GaAs electrode contact layer 7 anode electrode 8 cathode electrode 9 insulating film 10 p-type layer 11 n Type layer 12 n + type layer 13 p + type layer 14 photoresist film 15 n + type GaAs layer 16 p + type GaAs layer 17 n + type GaInP layer 18 p + type AlGaAs layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 p型層とn型層とを接合してなる発光部
が1つのチップに複数個形成され、これら発光部を駆動
するアノード電極及びカソード電極が前記チップの光放
射側の表面に形成されている化合物半導体発光ダイオー
ドアレイにおいて、前記2つの電極が互いに同型層の表
面に形成され、前記アノード電極から前記カソード電極
までの間に、トンネル接合が形成されていることを特徴
とする化合物半導体発光ダイオードアレイ。
1. A plurality of light-emitting portions each formed by joining a p-type layer and an n-type layer are formed on one chip, and an anode electrode and a cathode electrode for driving these light-emitting portions are provided on the light-emitting side of the chip. Wherein the two electrodes are formed on the surface of the same type layer, and a tunnel junction is formed between the anode electrode and the cathode electrode. Compound semiconductor light emitting diode array.
【請求項2】 前記発光部の活性層の構成材料にGaI
nNが含まれることを特徴とする請求項1記載の化合物
半導体発光ダイオードアレイ。
2. The method according to claim 1, wherein the active layer of the light emitting section is made of GaI.
The compound semiconductor light-emitting diode array according to claim 1, wherein nN is included.
【請求項3】 前記発光部の活性層の構成材料にAlG
aAs、GaAs、AlGaInP、GaInPのうち
少なくとも1種が含まれることを特徴とする請求項1記
載の化合物半導体発光ダイオードアレイ。
3. An AlG material for the active layer of the light emitting section.
The compound semiconductor light-emitting diode array according to claim 1, wherein at least one of aAs, GaAs, AlGaInP, and GaInP is included.
【請求項4】 前記トンネル接合を形成するp型層とn
型層とがいずれもGaAsで構成されていることを特徴
とする請求項3記載の化合物半導体発光ダイオードアレ
イ。
4. A p-type layer forming said tunnel junction and n
4. The compound semiconductor light emitting diode array according to claim 3, wherein each of the mold layers is made of GaAs.
【請求項5】 前記トンネル接合を形成するp型層がA
lGaAsで構成されていることを特徴とする請求項3
記載の化合物半導体発光ダイオードアレイ。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the p-type layer forming the tunnel junction is A
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the substrate is made of lGaAs.
The compound semiconductor light-emitting diode array according to claim 1.
【請求項6】 前記トンネル接合を形成するn型層がG
aInPまたはAlGaInPで構成されていることを
特徴とする請求項3記載の化合物半導体発光ダイオード
アレイ。
6. An n-type layer forming the tunnel junction is formed of G
4. The compound semiconductor light emitting diode array according to claim 3, wherein the array is made of aInP or AlGaInP.
【請求項7】 前記トンネル接合を形成するp型層のド
ーパント材料がCまたはMgであることを特徴とする請
求項4〜6いずれか記載の化合物半導体発光ダイオード
アレイ。
7. The compound semiconductor light emitting diode array according to claim 4, wherein a dopant material of the p-type layer forming the tunnel junction is C or Mg.
【請求項8】 前記トンネル接合を形成するn型層のド
ーパント材料がSiまたはSeであることを特徴とする
請求項4〜6いずれか記載の化合物半導体発光ダイオー
ドアレイ。
8. The compound semiconductor light emitting diode array according to claim 4, wherein a dopant material of the n-type layer forming the tunnel junction is Si or Se.
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