JP2002064221A - Light-emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードに
関する。より詳しくは、薄層化、低コスト化が可能であ
るとともに高輝度かつ均一の発光が得られる発光ダイオ
ードに関する。[0001] The present invention relates to a light emitting diode. More specifically, the present invention relates to a light-emitting diode that can be made thinner and lower in cost, and that can provide high brightness and uniform light emission.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、６５０ｎｍより短波長の光が得ら
れる発光ダイオードとして、ＡｌＧａＩｎＰ系又はＡｌ
ＧａＩｎＮ系の半導体層を用いた発光ダイオードが用い
られている。2. Description of the Related Art In recent years, as a light emitting diode capable of obtaining light with a wavelength shorter than 650 nm, AlGaInP-based or AlGaInP
A light emitting diode using a GaInN-based semiconductor layer is used.
【０００３】例えば、図９に示すように、ｎ型ＧａＡｓ
基板３１の上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２、
ＡｌＧａＩｎＰ活性層３３、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層３４を順に設けられる発光部と、この発光部の
上に設けられるｐ型ＧａＰウィンドウ層３５とを備え、
ｎ型ＧａＡｓ基板３１の下面全体に第一の電極３８、ｐ
型ＧａＰウィンドウ層３５の上面の一部に第二の電極３
９を配設したものが用いられている。[0003] For example, as shown in FIG.
On a substrate 31, an n-type AlGaInP cladding layer 32,
A light emitting unit provided with an AlGaInP active layer 33 and a p-type AlGaInP cladding layer in this order; and a p-type GaP window layer provided on the light emitting unit.
The first electrode 38 and the p-type
The second electrode 3 on a part of the upper surface of the GaP type window layer 35.
9 is used.
【０００４】しかし、この従来の発光ダイオードでは、
ｐ型ＧａＰウィンドウ層３５が薄い場合には、ウィンド
ウ層３５に取り出された電流がほとんど拡散せずにＡｌ
ＧａＩｎＰ活性層３３の第二の電極に対応する領域で集
中的に発光が生じていた。このため、この発光ダイオー
ドでは、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３３で発生した光が第二
の電極で進行を妨げられ、高輝度の発光が得られなかっ
た。However, in this conventional light emitting diode,
When the p-type GaP window layer 35 is thin, the current taken out to the window layer 35 is hardly diffused and Al
Light emission was concentrated in a region of the GaInP active layer 33 corresponding to the second electrode. For this reason, in this light-emitting diode, light generated in the AlGaInP active layer 33 was prevented from traveling by the second electrode, and high-luminance light was not obtained.
【０００５】これに対し、第二の電極３９とＡｌＧａＩ
ｎＰ活性層３３等を有する発光部との間に設けられるウ
ィンドウ層３５を厚くすることにより電流の拡散を促進
して高輝度の発光を行う発光ダイオードが開示されてい
る。On the other hand, the second electrode 39 and the AlGaI
A light emitting diode that emits light with high luminance by promoting the diffusion of a current by increasing the thickness of a window layer 35 provided between the light emitting unit having an nP active layer 33 and the like is disclosed.
【０００６】しかし、この発光ダイオードでは、ＡｌＧ
ａＩｎＰ活性層３３の第二の電極に対応する領域の発光
を抑制できないため、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３３で発生
した光の第二の電極３９での遮光を防止できず、必ずし
も十分な輝度の発光が得られなかった。また、専らＭＯ
ＶＰＥ法により形成されているＡｌＧａＩｎＰ系又はＡ
ｌＧａＩｎＮ系の半導体層からなる場合では、ウィンド
ウ層を厚くすることに大きなコストを要するという問題
もあった。However, in this light emitting diode, AlG
Since the light emission in the region corresponding to the second electrode of the aInP active layer 33 cannot be suppressed, the light generated in the AlGaInP active layer 33 cannot be blocked from being blocked by the second electrode 39, and light emission of sufficient luminance cannot always be obtained. I couldn't. Also, exclusively MO
AlGaInP or A formed by VPE
In the case of using a 1GaInN-based semiconductor layer, there is also a problem that increasing the thickness of the window layer requires a large cost.
【０００７】これに対しては、第二の電極３９とＡｌＧ
ａＩｎＰ活性層３３との間のウィンドウ層のキャリア濃
度を高くすることにより、ウィンドウ層を厚くすること
なく電流の拡散を促進することが検討されている。しか
し、ＡｌＧａＩｎＰ系又はＡｌＧａＩｎＮ系の半導体層
では、現在のところ、高キャリア濃度の半導体層を成長
させることができないのが現状である。On the other hand, the second electrode 39 and the AlG
It has been studied to increase the carrier concentration of the window layer between the aInP active layer 33 and promote the current diffusion without increasing the thickness of the window layer. However, at present, a semiconductor layer having a high carrier concentration cannot be grown with an AlGaInP-based or AlGaInN-based semiconductor layer.
【０００８】このような状況下、図１０に示すように、
ｎ型ＧａＡｓ基板３１の上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層３２、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３３、及びｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層３４を順に有する発光部と、ｐ型
ＧａＰウィンドウ層３５と、ＩＴＯ電流拡散層３７とを
順に備え、ｎ型ＧａＡｓ基板３１の下面全体に第一の電
極３８、ＩＴＯ電流拡散層３７の上面の一部に第二の電
極３９を配設した発光ダイオードが提案されている。Under these circumstances, as shown in FIG.
On an n-type GaAs substrate 31, an n-type AlGaInP cladding layer 32, an AlGaInP active layer 33, and a p-type Al
A light emitting portion having a GaInP cladding layer 34 in order, a p-type GaP window layer 35, and an ITO current diffusion layer 37 are provided in this order, and a first electrode 38, an ITO current diffusion layer 37 A light emitting diode in which a second electrode 39 is provided on a part of the upper surface has been proposed.
【０００９】この発光ダイオードは、ｐ型ＧａＰウィン
ドウ層３５の上に、電流拡散効果の大きなＩＴＯ電流拡
散層３７を形成することにより、ウィンドウ層３５を厚
くすることなく発光ダイオードの高輝度化を図ったもの
である。In this light emitting diode, by forming an ITO current spreading layer 37 having a large current spreading effect on the p-type GaP window layer 35, the brightness of the light emitting diode can be increased without increasing the thickness of the window layer 35. It is a thing.
【００１０】しかし、この発光ダイオードでも、ＡｌＧ
ａＩｎＰ活性層３３における第二の電極３９の下方にお
ける領域の発光を抑制できないため、この領域で生じた
光の第二の電極での遮光を防止できず、必ずしも十分な
輝度の発光が得られなかった。However, even with this light emitting diode, AlG
Since light emission in the region below the second electrode 39 in the aInP active layer 33 cannot be suppressed, light generated in this region cannot be blocked by the second electrode, and light emission with sufficient luminance cannot always be obtained. Was.
【００１１】一方、図１１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ
基板３１の上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２、
ＡｌＧａＩｎＰ活性層３３、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層３４を順に有する発光部と、ｐ型ＧａＰウィン
ドウ層３５とを順に備え、このｐ型ＧａＰウィンドウ層
３５上の活性層の中央領域に対応する領域（第二の電極
３９の下面の一部）に絶縁層であるＳｉＯ2層４０、ｐ
型ＧａＰウィンドウ層３５上の活性層の中央領域に対応
する領域を包囲する周辺領域に電流拡散層３７を設け、
ＳｉＯ2層４０及び電流拡散層３７の上に第二の電極３
９を設け、ｎ型ＧａＡｓ基板３１の下面全体に第一の電
極３８を設けている発光ダイオードが提案されている
（特開平７−１４７４２８号公報）。On the other hand, as shown in FIG.
On a substrate 31, an n-type AlGaInP cladding layer 32,
A light emitting portion having an AlGaInP active layer 33 and a p-type AlGaInP cladding layer in this order, and a p-type GaP window layer 35 are provided in order. A region corresponding to the central region of the active layer on the p-type GaP window layer 35 An SiO 2 layer 40 serving as an insulating layer is formed on a part of the lower surface of the
A current diffusion layer 37 in a peripheral region surrounding a region corresponding to the central region of the active layer on the GaP window layer 35;
The second electrode 3 is formed on the SiO 2 layer 40 and the current diffusion layer 37.
9, a light emitting diode in which a first electrode 38 is provided on the entire lower surface of an n-type GaAs substrate 31 has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 147428/1995).
【００１２】この発光ダイオードは、第二の電極３９の
下面の一部に直接絶縁層であるＳｉＯ2層４０を設ける
ことにより電流の流路を確保しながら、ＡｌＧａＩｎＰ
活性層３３における第二の電極３９の一部に対応する領
域の発光を強制的に抑制することで高輝度化を図ったも
のである。This light emitting diode is provided with an SiO 2 layer 40 which is an insulating layer directly on a part of the lower surface of the second electrode 39, thereby securing a current flow path while keeping the AlGaInP
Higher luminance is achieved by forcibly suppressing light emission in a region of the active layer 33 corresponding to a part of the second electrode 39.
【００１３】しかし、この発光ダイオードでは、電流の
流路を確保する必要上、ＳｉＯ2層４０を設ける範囲が
第二の電極３９の下面の一部に制限されるため、ＡｌＧ
ａＩｎＰ活性層３３の第二の電極３９対応する領域の発
光を完全には抑制できず、必ずしも十分な輝度の発光が
得られなかった。However, in this light emitting diode, the area where the SiO 2 layer 40 is provided is limited to a part of the lower surface of the second electrode 39 because it is necessary to secure a current flow path.
Light emission in the region corresponding to the second electrode 39 of the aInP active layer 33 could not be completely suppressed, and light emission with sufficient luminance was not necessarily obtained.
【００１４】これらに対して、基板上に、所定の半導体
層からなる活性層を含む発光部と、この発光部上に設け
られるコンタクト層と、このコンタクト層上の片隅に配
設された所定の電流阻止層と、電流阻止層及びコンタク
ト層を被覆して形成されたＩＴＯ電流拡散層と、ＩＴＯ
電流拡散層上の電流阻止層に対応する領域に形成された
方形の台座電極とを順に備える発光ダイオードが提案さ
れている（特開平９−１２９９２１号公報）。On the other hand, a light-emitting portion including an active layer made of a predetermined semiconductor layer on a substrate, a contact layer provided on the light-emitting portion, and a predetermined portion provided on one corner of the contact layer. A current blocking layer; an ITO current spreading layer formed by covering the current blocking layer and the contact layer;
There has been proposed a light emitting diode having a square pedestal electrode formed in a region corresponding to a current blocking layer on a current diffusion layer in order (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-129921).
【００１５】また、基板上に、所定の半導体層からなる
活性層を含む発光部と、この発光部上に設けられるコン
タクト層と、このコンタクト層上の一部に配設され、発
光波長以上のバンドギャップを有するＡｌを含む半導体
から構成される電流阻止層と、このコンタクト層及び電
流阻止層上の発光部の発光領域に対応する領域を包含し
て形成されたＩＴＯ電流拡散層と、ＩＴＯ電流拡散層上
の電流阻止層に対応する領域に形成された電極とを順に
備える発光ダイオードが提案されている（特開平１１−
４０２０号公報）。Further, a light emitting portion including an active layer made of a predetermined semiconductor layer on a substrate, a contact layer provided on the light emitting portion, and a part of the contact layer, the light emitting portion having an emission wavelength or more. A current blocking layer made of a semiconductor containing Al having a band gap, an ITO current diffusion layer formed to include a region corresponding to a light emitting region of a light emitting portion on the contact layer and the current blocking layer, and an ITO current There has been proposed a light emitting diode having an electrode formed in a region corresponding to a current blocking layer on a diffusion layer in that order (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-1999).
No. 4020).
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の発光ダ
イオードでは、方形の台座電極をＩＴＯ電流拡散層上の
片隅に設けるため、電極から活性層までの電流の流れる
範囲及び距離にバラツキがあり、電流むらを生じてしま
うという問題があった。このため、この発光ダイオード
では、均一な発光という要求に対しては、必ずしも十分
なものではなかった。また、この発光ダイオードでは、
プラスチック光ファイバに光を入射する場合等で求めら
れる集光性については、特に考慮されていなかった。However, in the former light-emitting diode, since a square pedestal electrode is provided at one corner on the ITO current diffusion layer, the range and distance of current flow from the electrode to the active layer vary. There is a problem that current unevenness occurs. For this reason, this light emitting diode is not always sufficient for a demand for uniform light emission. In this light emitting diode,
The light-collecting property required when light is incident on a plastic optical fiber has not been considered in particular.
【００１７】一方、後者の発光ダイオードでは、電流阻
止層が、発光波長以上のバンドギャップを有するＡｌを
含む半導体から構成されるため、エッチング加工の際
に、電流阻止層がメサ形状となり、電流の均一の分布が
困難となるという問題があった。また、電流阻止層が所
定の半導体から構成されるため、適切な電流阻止能を付
与するためには電流阻止層が一定以上の厚さが必要とな
る。このため、電極から流れ込んだ電流の移動距離、延
いては抵抗が増大して発光層で生じる光の輝度を低下さ
せるという問題があった。さらには、前者の発光ダイオ
ードと同様に、プラスチック光ファイバに光を入射する
場合等で求められる集光性については、特に考慮されて
いなかった。On the other hand, in the latter light emitting diode, the current blocking layer is made of a semiconductor containing Al having a band gap equal to or longer than the emission wavelength. There is a problem that uniform distribution becomes difficult. In addition, since the current blocking layer is made of a predetermined semiconductor, the current blocking layer needs to have a certain thickness or more in order to provide appropriate current blocking capability. For this reason, there has been a problem that the moving distance of the current flowing from the electrode, and consequently the resistance, is increased and the luminance of light generated in the light emitting layer is reduced. Further, like the former light-emitting diode, the light-collecting property required when light is incident on a plastic optical fiber or the like has not been particularly considered.
【００１８】従って、本発明の一の目的は、薄層化、低
コスト化が可能であるとともに高輝度かつ均一の発光が
得られる発光ダイオード、特に、ＡｌＧａＩｎＰ系又は
ＡｌＧａＩｎＮ系の発光ダイオードであっても低コスト
で高輝度かつ均一の発光が得られる発光ダイオードを提
供することにある。また、本発明の他の目的は、薄層
化、低コスト化が可能であるとともに高輝度かつ高集光
性の発光が得られる発光ダイオードを提供することにあ
る。Accordingly, one object of the present invention is to provide a light emitting diode which can be made thinner and lower in cost and which can obtain high brightness and uniform light emission, particularly an AlGaInP or AlGaInN light emitting diode. Another object of the present invention is to provide a light emitting diode which can provide high brightness and uniform light emission at low cost. Another object of the present invention is to provide a light emitting diode which can be made thinner and lower in cost and which can emit light with high luminance and high light condensing.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、以下の発光ダイオードを提供するものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides the following light emitting diode to achieve the above object.
【００２０】［１］基板と、前記基板上に設けられ、電
流の注入により光を発する活性層を含む発光部と、前記
発光部上に設けられ、前記発光部で発した光を取り出す
ウィンドウ部と、前記ウィンドウ部上の一部に設けら
れ、透光性の絶縁体からなる電流阻止層と、前記電流阻
止層及び前記ウィンドウ部の上に設けられ、透光性の電
流拡散層と、前記基板に直接又は間接に形成された第一
の電極と、前記電流拡散層の略中央の領域に形成された
第二の電極とを備え、前記電流拡散層は、前記活性層の
中央領域、及び前記中央領域を包囲する周辺領域をカバ
ーするサイズを有するように設けられ、前記電流阻止層
は、前記活性層の前記中央領域に対応する領域に設けら
れ、前記電流拡散層から供給される電流を主として前記
活性層の前記周辺領域へ均一に注入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。[1] A substrate, a light emitting portion provided on the substrate and including an active layer that emits light by current injection, and a window portion provided on the light emitting portion and extracting light emitted from the light emitting portion. A current blocking layer provided on a part of the window portion and made of a light-transmitting insulator; a light-transmitting current diffusion layer provided on the current blocking layer and the window portion; A first electrode formed directly or indirectly on the substrate, and a second electrode formed in a substantially central region of the current spreading layer, the current spreading layer is a central region of the active layer, and The current blocking layer is provided to have a size to cover a peripheral region surrounding the central region, and the current blocking layer is provided in a region corresponding to the central region of the active layer, and controls a current supplied from the current diffusion layer. Mainly the peripheral area of the active layer Light emitting diodes, characterized in that is configured to uniformly inject into.
【００２１】［２］前記電流阻止層が、ＳｉＯ2、シリ
コンナイトライド、又はＰＳＧからなる前記［１］に記
載の発光ダイオード。[2] The light emitting diode according to [1], wherein the current blocking layer is made of SiO 2 , silicon nitride, or PSG.
【００２２】［３］前記電極と前記電流阻止層とは、同
心状の円形であり、前記電流阻止層の直径（Ｄb）が前
記第二の電極の直径（Ｄe）及びチップ上面の１辺
（Ｌt）と下記式（１）に示す関係にある前記［１］又
は［２］に記載の発光ダイオード。[3] The electrode and the current blocking layer are concentric circles, and the diameter (D b ) of the current blocking layer is equal to the diameter (D e ) of the second electrode and 1 of the upper surface of the chip. The light-emitting diode according to the above [1] or [2], which has a relationship shown in the following formula (1) with the side (L t ).
【００２３】[0023]
【数３】 (Equation 3)
【００２４】［４］前記電流阻止層が、円板状の中央部
と、この中央部の側面から一定間隔を保持して配設され
た一以上の同心リング状の環状部とからなる前記［１］
〜［３］のいずれかに記載の発光ダイオード。[4] The current blocking layer comprises a disk-shaped central portion and one or more concentric ring-shaped annular portions disposed at a predetermined distance from a side surface of the central portion. 1]
The light emitting diode according to any one of [1] to [3].
【００２５】［５］前記発光部が、前記基板と同一の導
電型の半導体からなるクラッド層と、低キャリア濃度の
半導体からなる活性層と、前記基板と異なる導電型の半
導体からなるクラッド層とを有する前記［１］〜［４］
のいずれかに記載の発光ダイオード。[5] The light emitting section may include a cladding layer made of a semiconductor having the same conductivity type as the substrate, an active layer made of a semiconductor having a low carrier concentration, and a cladding layer made of a semiconductor having a conductivity type different from that of the substrate. The above [1] to [4] having
The light emitting diode according to any one of the above.
【００２６】［６］前記発光部が、量子井戸構造を有す
る前記［１］〜［５］のいずれかに記載の発光ダイオー
ド。[6] The light emitting diode according to any one of [1] to [5], wherein the light emitting section has a quantum well structure.
【００２７】［７］前記ウィンドウ部が、前記基板と異
なる導電型の半導体からなるウィンドウ層と、高キャリ
ア濃度の半導体からなるコンタクト層とを有する前記
［１］〜［６］のいずれかに記載の発光ダイオード。[7] The apparatus according to any one of [1] to [6], wherein the window portion has a window layer made of a semiconductor of a conductivity type different from that of the substrate and a contact layer made of a semiconductor having a high carrier concentration. Light emitting diode.
【００２８】［８］前記ウィンドウ層が、厚さ５μｍ以
下、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3以下であり、かつ前
記コンタクト層が、厚さ１μｍ以下、キャリア濃度１×
１０19ｃｍ-3以上である前記［７］に記載の発光ダイオ
ード。[8] The window layer has a thickness of 5 μm or less and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 or less, and the contact layer has a thickness of 1 μm or less and a carrier concentration of 1 ×.
The light emitting diode according to the above [7], which has a diameter of 10 19 cm −3 or more.
【００２９】［９］前記コンタクト層と前記電流拡散層
との間に厚さ０．１μｍ以下の金属層を配設した前記
［７］又は［８］に記載の発光ダイオード。[9] The light emitting diode according to [7] or [8], wherein a metal layer having a thickness of 0.1 μm or less is provided between the contact layer and the current diffusion layer.
【００３０】［１０］前記電流拡散層が、ＩＴＯ、酸化
スズ、又は酸化亜鉛のいずれかを含む層を有する前記
［１］〜［９］のいずれかに記載の発光ダイオード。[10] The light emitting diode according to any one of [1] to [9], wherein the current diffusion layer has a layer containing any of ITO, tin oxide, and zinc oxide.
【００３１】［１１］前記電流拡散層が、厚さ０．０５
〜２μｍの金属層（金属酸化物層を除く）を有する前記
［１］〜［１０］のいずれかに記載の発光ダイオード。[11] The current diffusion layer has a thickness of 0.05
The light emitting diode according to any one of the above [1] to [10], having a metal layer (excluding a metal oxide layer) of 2 to 2 μm.
【００３２】［１２］前記電流拡散層が、前記発光部に
おける活性層を構成する半導体層のバンドギャプ以上の
バンドギャップの半導体層を有する前記［１］〜［１
１］のいずれかに記載の発光ダイオード。[12] The above [1] to [1], wherein the current diffusion layer has a semiconductor layer having a band gap equal to or larger than the band gap of the semiconductor layer constituting the active layer in the light emitting section.
The light-emitting diode according to any one of 1).
【００３３】［１３］前記発光部の最上層と前記電流拡
散層との間、及び／又は前記電流阻止層と前記電流拡散
層との間に、厚さ０．１μｍ以下の金属層を配設した前
記［１］〜［１２］のいずれかに記載の発光ダイオー
ド。[13] A metal layer having a thickness of 0.1 μm or less is provided between the uppermost layer of the light emitting portion and the current spreading layer and / or between the current blocking layer and the current spreading layer. The light emitting diode according to any one of the above [1] to [12].
【００３４】［１４］前記基板と前記発光部との間に複
数の半導体層からなる光反射層を配設した前記［１］〜
［１３］のいずれかに記載の発光ダイオード。[14] The method according to [1], wherein a light reflecting layer comprising a plurality of semiconductor layers is provided between the substrate and the light emitting section.
The light emitting diode according to any one of [13].
【００３５】［１５］基板と、前記基板上に設けられ、
電流の注入により光を発する活性層を含む発光部と、前
記発光部上に設けられ、前記発光部で発した光を取り出
すウィンドウ部と、前記ウィンドウ部上の一部に設けら
れ、透光性の絶縁体からなる電流阻止層と、前記電流阻
止層及び前記ウィンドウ部の上に設けられ、透光性の電
流拡散層と、前記基板に直接又は間接に形成された第一
の電極と、前記電流拡散層上に形成された第二の電極と
を備え、前記第二の電極は、所定サイズの第１の貫通孔
を有し、かつ前記電流阻止層は、前記第二の電極の前記
第１の貫通孔に対応する位置に前記所定サイズと同等又
はそれより小さい第２の貫通孔を有することにより前記
電流拡散層から供給される電流を主として前記第１及び
第２の貫通孔に対応した前記活性層の領域へ均一に注入
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。[15] A substrate, provided on the substrate,
A light-emitting portion including an active layer that emits light by current injection; a window portion provided on the light-emitting portion, for extracting light emitted from the light-emitting portion; and a light-transmitting portion provided on a portion of the window portion. A current blocking layer made of an insulator, provided on the current blocking layer and the window portion, a light-transmitting current diffusion layer, and a first electrode formed directly or indirectly on the substrate; A second electrode formed on a current diffusion layer, wherein the second electrode has a first through-hole of a predetermined size, and the current blocking layer is formed of the second electrode of the second electrode. By providing a second through-hole equal to or smaller than the predetermined size at a position corresponding to one through-hole, a current supplied from the current diffusion layer mainly corresponds to the first and second through-holes. The active layer is configured to be uniformly injected into the region. Light emitting diodes, characterized in that the.
【００３６】［１６］前記電流阻止層は、ＳｉＯ2、シ
リコンナイトライド、又はＰＳＧからなる前記［１５］
に記載の発光ダイオード。[16] The current blocking layer is made of SiO 2 , silicon nitride or PSG.
A light-emitting diode according to claim 1.
【００３７】［１７］前記第二の電極の前記第１の貫通
孔と、前記電流阻止層の前記第２の貫通孔とは、同心状
の円形であり、前記第二の電極の前記第１の貫通孔の直
径（Ｄ e）が、前記電流阻止層の前記第２の貫通孔の直
径（Ｄb）と下記式（２）に示す関係にある前記［１
５］又は［１６］に記載の発光ダイオード。[17] The first penetration of the second electrode
The hole and the second through hole of the current blocking layer are concentric.
Of the first electrode and the first through hole of the second electrode.
Diameter (D e) Is in direct contact with the second through hole of the current blocking layer.
Diameter (Db) And [1] having the relationship shown in the following equation (2).
5] or the light emitting diode according to [16].
【００３８】[0038]
【数４】 (Equation 4)
【００３９】［１８］前記発光部は、前記基板と同一の
導電型の半導体からなるクラッド層と、低キャリア濃度
の半導体からなる活性層と、前記基板と異なる導電型の
半導体からなるクラッド層とを有する前記［１５］〜
［１７］のいずれかに記載の発光ダイオード。[18] The light emitting section comprises a cladding layer made of a semiconductor having the same conductivity type as the substrate, an active layer made of a semiconductor having a low carrier concentration, and a cladding layer made of a semiconductor having a conductivity type different from that of the substrate. The above [15] to having
The light emitting diode according to any one of [17].
【００４０】［１９］前記発光部が、量子井戸構造を有
する前記［１５］〜［１７］のいずれかに記載の発光ダ
イオード。[19] The light emitting diode according to any one of [15] to [17], wherein the light emitting section has a quantum well structure.
【００４１】［２０］前記ウィンドウ部が、前記基板と
異なる導電型の半導体からなるウィンドウ層と、高キャ
リア濃度の半導体からなるコンタクト層とを有する前記
［１５］〜［１９］のいずれかに記載の発光ダイオー
ド。[20] The above-mentioned [15] to [19], wherein the window portion has a window layer made of a semiconductor of a conductivity type different from that of the substrate and a contact layer made of a semiconductor having a high carrier concentration. Light emitting diode.
【００４２】［２１］前記ウィンドウ層が、厚さ５μｍ
以下、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3以下であり、かつ
前記コンタクト層が、厚さ１μｍ以下、キャリア濃度１
×１０ 19ｃｍ-3以上である請求項２０に記載の発光ダイ
オード。[21] The window layer has a thickness of 5 μm
Hereinafter, the carrier concentration is 1 × 1018cm-3Is less than and
The contact layer has a thickness of 1 μm or less and a carrier concentration of 1 μm.
× 10 19cm-3The light emitting die according to claim 20, which is the above.
Aether.
【００４３】［２２］前記コンタクト層と前記電流拡散
層との間に厚さ０．１μｍ以下の金属単体層を配設した
前記［２０］又は［２１］に記載の発光ダイオード。[22] The light emitting diode according to [20] or [21], wherein a single metal layer having a thickness of 0.1 μm or less is provided between the contact layer and the current diffusion layer.
【００４４】［２３］前記電流拡散層が、ＩＴＯ、酸化
スズ、又は酸化亜鉛のいずれか１種を含む層を有する前
記［１５］〜［２２］のいずれかに記載の発光ダイオー
ド。[23] The light emitting diode according to any one of [15] to [22], wherein the current spreading layer has a layer containing any one of ITO, tin oxide, and zinc oxide.
【００４５】［２４］前記電流拡散層が、厚さ０．０５
〜２μｍの金属層（金属酸化物層を除く）を有する前記
［１５］〜［２３］のいずれかに記載の発光ダイオー
ド。[24] The current diffusion layer has a thickness of 0.05
The light emitting diode according to any one of [15] to [23], having a metal layer (excluding a metal oxide layer) of 2 to 2 μm.
【００４６】［２５］前記電流拡散層が、前記発光部に
おける活性層を構成する半導体層と同じバンドギャップ
の半導体層を有する前記［１５］〜［２４］のいずれか
に記載の発光ダイオード。[25] The light emitting diode according to any one of [15] to [24], wherein the current diffusion layer has a semiconductor layer having the same band gap as a semiconductor layer forming an active layer in the light emitting section.
【００４７】［２６］前記発光部の最上層と前記電流拡
散層との間、及び／又は前記電流阻止層と前記電流拡散
層との間に、厚さ０．１μｍ以下の金属層を配設した前
記［１５］〜［２５］のいずれかに記載の発光ダイオー
ド。[26] A metal layer having a thickness of 0.1 μm or less is provided between the uppermost layer of the light emitting portion and the current spreading layer and / or between the current blocking layer and the current spreading layer. The light emitting diode according to any one of the above [15] to [25].
【００４８】［２７］前記基板と前記発光部との間に複
数の半導体層からなる光反射層を配設した前記［１５］
〜［２６］のいずれかに記載の発光ダイオード。[27] The method according to [15], wherein a light reflecting layer comprising a plurality of semiconductor layers is provided between the substrate and the light emitting section.
The light emitting diode according to any one of [26] to [26].
【００４９】本発明の発光ダイオードは、［１］の構成
とすることにより、効率的な発光と光の取り出しが可能
であるとともに、電極から活性層までの電流の流れる範
囲、及び距離を均一かつ短くすることができるため、発
光ダイオードを薄層化することができるとともに高輝度
かつ均一の発光を得ることができ、特に、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ系又はＡｌＧａＩｎＮ系の半導体層からなる発光ダイ
オードでは、このような優れた特性を極めて低コストで
達成することができる。According to the light emitting diode of the present invention, by adopting the constitution [1], efficient light emission and light extraction are possible, and the range and distance of current flow from the electrode to the active layer are uniform. Since the light emitting diode can be shortened, the light emitting diode can be made thinner and high luminance and uniform light emission can be obtained.
In a light emitting diode including a P-based or AlGaInN-based semiconductor layer, such excellent characteristics can be achieved at an extremely low cost.
【００５０】また、発光部、電流拡散層、電流阻止層、
及び電極を［２］〜［１４］の構成として高度に制御す
ることにより、さらに効率的な発光と光の取り出しを行
うことができるため、さらに高輝度の発光を得ることが
できる。The light emitting section, the current diffusion layer, the current blocking layer,
Further, by controlling the electrodes to a high degree as the configuration of [2] to [14], more efficient light emission and light extraction can be performed, so that light emission with higher luminance can be obtained.
【００５１】さらに、［１５］〜［２７］の構成にする
ことにより、発光ダイオードを薄層化することができる
とともに高輝度かつ集光性に優れる発光を得ることがで
き、特に、ＡｌＧａＩｎＰ系又はＡｌＧａＩｎＮ系の半
導体層からなる発光ダイオードでは、このような優れた
特性を極めて低コストで達成することができる。Further, by adopting the constitution of [15] to [27], it is possible to make the light emitting diode thinner and to obtain light emission having high brightness and excellent light condensing property. In a light emitting diode including an AlGaInN-based semiconductor layer, such excellent characteristics can be achieved at an extremely low cost.
【００５２】[0052]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ具体的に説明する。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【００５３】図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発
明の発光ダイオードは、基板１と、基板１上に設けら
れ、電流の注入により光を発する活性層を含む発光部２
と、発光部２上に設けられ、発光部２で発した光を取り
出すウィンドウ部３と、ウィンドウ部３上の一部に設け
られ、透光性の絶縁体からなる電流阻止層５と、電流阻
止層５及びウィンドウ部３の上に設けられ、透光性の電
流拡散層７と、基板１に直接又は間接に形成された第一
の電極８と、電流拡散層７の略中央の領域に形成された
第二の電極９とを備え、電流拡散層７は、活性層の中央
領域、及び中央領域を包囲する周辺領域をカバーするサ
イズを有するように構成され、電流阻止層５は、活性層
の中央領域に対応する位置に配置され、電流拡散層７か
ら供給される電流を主として活性層の前記周辺領域へ均
一に注入するように構成されている（以下「第一の発光
ダイオード」ということがある）。As shown in FIGS. 1A and 1B, the light emitting diode of the present invention comprises a substrate 1 and a light emitting section 2 provided on the substrate 1 and including an active layer which emits light by current injection.
A window section 3 provided on the light emitting section 2 and extracting light emitted from the light emitting section 2; a current blocking layer 5 provided on a part of the window section 3 and made of a light-transmitting insulator; A light-transmitting current diffusion layer 7 provided on the blocking layer 5 and the window portion 3, a first electrode 8 formed directly or indirectly on the substrate 1, and a substantially central region of the current diffusion layer 7. And a second electrode 9 formed thereon, wherein the current spreading layer 7 is configured to have a size covering a central region of the active layer and a peripheral region surrounding the central region. It is arranged at a position corresponding to the central region of the layer, and is configured to uniformly inject the current supplied from the current diffusion layer 7 mainly into the peripheral region of the active layer (hereinafter referred to as “first light emitting diode”). Sometimes).
【００５４】また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、本発明の発光ダイオードは、基板１と、この基板１
上に設けられ、電流の注入により光を発する活性層を含
む発光部２と、発光部２上に設けられ、発光部２で発し
た光を取り出すウィンドウ部３と、ウィンドウ部３上の
一部に直接又は間接に設けられ、透光性の絶縁体からな
る電流阻止層５と、電流阻止層５及びウィンドウ部３の
上に設けられ、透光性の電流拡散層７と、基板１に直接
又は間接に形成された第一の電極８と、電流拡散層上に
形成された第二の電極９とを備え、第二の電極９は、所
定サイズの第１の貫通孔９ａを有し、かつ電流阻止層５
は、第二の電極９の第１の貫通孔９ａに対応する位置に
この貫通孔９ａのサイズと同等又はそれより小さい第２
の貫通孔５ｃを有することにより電流拡散層７から供給
される電流を主として第１及び第２の貫通孔９ａ、５ｃ
に対応した活性層の領域へ均一に注入するように構成さ
れている（以下「第二の発光ダイオード」ということが
ある）。As shown in FIGS. 2A and 2B, the light emitting diode of the present invention comprises a substrate 1 and the substrate 1.
A light-emitting unit 2 provided on the light-emitting unit 2 and emitting light by current injection; a window unit 3 provided on the light-emitting unit 2 and extracting light emitted from the light-emitting unit 2; Directly or indirectly, a current blocking layer 5 made of a light-transmitting insulator, a current blocking layer 5 provided on the current blocking layer 5 and the window portion 3, and directly connected to the light-transmitting current diffusion layer 7 and the substrate 1. Or a first electrode 8 formed indirectly, and a second electrode 9 formed on the current diffusion layer, the second electrode 9 has a first through hole 9a of a predetermined size, And current blocking layer 5
Is located at a position corresponding to the first through-hole 9a of the second electrode 9 at a position corresponding to or smaller than the size of the through-hole 9a.
Having the through hole 5c, the current supplied from the current diffusion layer 7 is mainly used for the first and second through holes 9a, 5c.
(Hereinafter, may be referred to as a “second light emitting diode”).
【００５５】以下、各発光ダイオードについてさらに具
体的に説明する。Hereinafter, each light emitting diode will be described more specifically.
【００５６】１．第一の発光ダイオード 第一の発光ダイオードに用いられる基板１としては特に
制限はなく、例えば、ｎ型、又はｐ型のＧａＡｓ基板、
サファイヤ基板等を挙げることができる。1. First Light-Emitting Diode The substrate 1 used for the first light-emitting diode is not particularly limited. For example, an n-type or p-type GaAs substrate,
A sapphire substrate or the like can be given.
【００５７】第一の発光ダイオードに用いられる発光部
２は、基板１上に設けられ、電流の注入により光を発す
る活性層を含むものである。発光部２としては、例え
ば、基板１と同一の導電型の半導体からなるクラッド層
２ａと、低キャリア濃度の半導体からなる活性層２ｂ
と、基板１と異なる導電型の半導体からなるクラッド層
２ｃとを順に有するものを挙げることができる。具体的
には、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層からなる発
光部としては、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層と、Ａｌ
ＧａＩｎＰ活性層と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層と
を順に有するもの；ＡｌＧａＩｎＮ系の半導体層で形成
される発光部としては、ｎ型ＡＩＧａＮ層クラッド層、
ＩｎＧａＮ活性層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層とを順に
有するもの等を挙げることができる。これら各層の形成
は、例えば、ＭＢＥ法、ＶＰＥ法、ＬＰＥ法、ＭＯＶＰ
Ｅ法等により行うことができるが、ＡｌＧａＩｎＰ系又
はＡｌＧａＩｎＮ系の半導体層については、ＭＯＶＰＥ
法により行うことが好ましい。発光部２は、この他に量
子井戸構造を有するものでもよい。また、基盤１側での
漏光を防止して高輝度化を図るために、基板１と発光部
２との間に複数の半導体層からなる光反射層を配設する
ことが好ましい。The light emitting section 2 used for the first light emitting diode is provided on the substrate 1 and includes an active layer which emits light by current injection. The light emitting unit 2 includes, for example, a cladding layer 2a made of a semiconductor of the same conductivity type as the substrate 1 and an active layer 2b made of a semiconductor having a low carrier concentration.
And a cladding layer 2c made of a semiconductor of a conductivity type different from that of the substrate 1 in this order. Specifically, for example, as a light-emitting portion composed of an AlGaInP-based semiconductor layer, an n-type AlGaInP clad layer,
One having a GaInP active layer and a p-type AlGaInP cladding layer in order; an n-type AIGaN layer cladding layer as a light emitting portion formed of an AlGaInN-based semiconductor layer;
Examples include those having an InGaN active layer and a p-type AlGaN cladding layer in that order. These layers are formed by, for example, MBE, VPE, LPE, MOVP
E method or the like, but for AlGaInP-based or AlGaInN-based semiconductor layers, MOVPE
It is preferable to carry out by a method. The light emitting section 2 may have a quantum well structure in addition to the above. Further, in order to prevent light leakage on the substrate 1 side and achieve high luminance, it is preferable to dispose a light reflecting layer composed of a plurality of semiconductor layers between the substrate 1 and the light emitting section 2.
【００５８】第一の発光ダイオードに用いられるウィン
ドウ部３は、発光部２上に設けられ、この発光部２で発
した光を取り出すものである。ウィンドウ部３として
は、図５に示すように基板と異なる導電型の半導体から
なるウィンドウ層１０３ａと、高キャリア濃度の半導体
からなるコンタクト層１０３ｂとを有するものが好まし
い。この際、電流拡散層から注入された電流が第二の電
極に対応する領域まで拡散することを防止する点から、
ウィンドウ層１０３ａを厚さ５μｍ以下、キャリア濃度
１×１０18ｃｍ-3以下とし、かつコンタクト層１０３ｂ
を、厚さ１μｍ以下、より好ましくは厚さ０．１μｍ以
下、キャリア濃度１×１０19ｃｍ-3以上とすることが好
ましい。なお、コンタクト層１０３ｂと電流拡散層１０
７との間に、厚さ０．１μｍ以下の金属層を形成するこ
ともできる。The window section 3 used for the first light emitting diode is provided on the light emitting section 2 and extracts the light emitted from the light emitting section 2. As shown in FIG. 5, the window section 3 preferably has a window layer 103a made of a semiconductor of a conductivity type different from that of the substrate, and a contact layer 103b made of a semiconductor with a high carrier concentration. At this time, in order to prevent the current injected from the current diffusion layer from diffusing to the region corresponding to the second electrode,
The window layer 103a has a thickness of 5 μm or less, a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 or less, and a contact layer 103b.
Is preferably 1 μm or less, more preferably 0.1 μm or less, and the carrier concentration is 1 × 10 19 cm −3 or more. The contact layer 103b and the current diffusion layer 10
7, a metal layer having a thickness of 0.1 μm or less can be formed.
【００５９】発光部２の厚さは、１〜５μｍが好まし
く、２〜４μｍがより好ましい。１μｍ未満では、第二
の電極９にワイヤボンデングによる配線をする際に、加
圧により活性層にダメージを与えてしまうことがあり、
５μｍを超えると電流拡散層から注入された電流が第二
の電極９に対応する領域にまで拡散してしまい効率的な
発光の取り出しが困難となることがある。The thickness of the light emitting section 2 is preferably 1 to 5 μm, more preferably 2 to 4 μm. When the thickness is less than 1 μm, when wiring is performed on the second electrode 9 by wire bonding, the active layer may be damaged by pressure,
If the thickness exceeds 5 μm, the current injected from the current diffusion layer diffuses to the region corresponding to the second electrode 9, which may make it difficult to extract light efficiently.
【００６０】第一の発光ダイオードに用いられる電流阻
止層５は、第二の電極９から活性層２ｂまでの電流の流
れる範囲及び距離を均一にするため、ウィンドウ部３上
の一部で活性層の中央領域に対応する位置に設けられる
ものである。電流阻止層５は、第二の電極９から活性層
２ｂまでの電流の流れる範囲及び距離をより均一にする
ためには、後述するような円形の第二の電極９と同心状
の円形であることが好ましい。また、電流阻止層５は、
図４に示すように、円板状の中央部５ａと、この中央部
５ａの側面から一定間隔を保持して配設された一以上の
同心リング状の環状部５ｂとからなるものとすることが
より好ましい。これにより、中央部５ａから外側を流れ
る電流をその近傍だけに集中させることなく強制的に拡
散することができるため、例えば、電流拡散層の電流拡
散効果が十分でない場合等でも均一の発光を得ることが
できる。The current blocking layer 5 used in the first light-emitting diode has an active layer at a part of the window portion 3 in order to make the range and distance of current flow from the second electrode 9 to the active layer 2b uniform. Is provided at a position corresponding to the central region of. The current blocking layer 5 has a circular shape concentric with the circular second electrode 9 as described later in order to make the range and distance of current flow from the second electrode 9 to the active layer 2b more uniform. Is preferred. In addition, the current blocking layer 5
As shown in FIG. 4, the central part 5 a includes a disk-shaped central part 5 a, and one or more concentric ring-shaped annular parts 5 b disposed at a predetermined distance from a side surface of the central part 5 a. Is more preferred. As a result, the current flowing from the central portion 5a to the outside can be forcibly diffused without concentrating only in the vicinity thereof. For example, even when the current diffusion effect of the current diffusion layer is not sufficient, uniform light emission is obtained. be able to.
【００６１】第一の発光ダイオードに用いられる電流阻
止層５は、発光部２で生じた光の損失を防止するため、
透光性の絶縁体により構成してあり、電流阻止層で適切
な電流阻止能を付与して電極で生じた電流の移動距離を
短くするため薄い構成としてある。透光性の絶縁体とし
ては、ＳｉＯ2、シリコンナイトライド、ＰＳＧ等を挙
げることができる。The current blocking layer 5 used in the first light emitting diode prevents light loss generated in the light emitting portion 2 from being lost.
It is made of a light-transmitting insulator, and has a thin structure in order to provide an appropriate current-blocking ability in the current-blocking layer and to shorten a moving distance of a current generated in the electrode. Examples of the light-transmitting insulator include SiO 2 , silicon nitride, PSG, and the like.
【００６２】電流阻止層５は、例えば、ＣＶＤ法等によ
り形成することができる。また、形成した電流阻止層５
は、例えば、所定形状のレジスト層を配設した後、フッ
酸等を用いてウエットエッチングを行い、電流阻止層５
のマスキングされていない部分を除去して所望形状とす
ることができる。The current blocking layer 5 can be formed, for example, by a CVD method or the like. In addition, the formed current blocking layer 5
For example, after arranging a resist layer having a predetermined shape, wet etching is performed using hydrofluoric acid or the like to form a current blocking layer 5.
The unmasked portion can be removed to obtain a desired shape.
【００６３】第一の発光ダイオードに用いられる電流拡
散層７は、電流阻止層５及びウィンドウ部３の上に設け
られるものである。また、電流拡散層７から供給される
電流を主として活性層の中央領域を包囲する周辺領域へ
均一に注入するために、活性層の中央領域、及び中央領
域を包囲する周辺領域をカバーするサイズを有するよう
に構成され、発光部２から生じた光の損失を防止するた
め透光性とする。The current diffusion layer 7 used for the first light emitting diode is provided on the current blocking layer 5 and the window 3. Further, in order to uniformly inject the current supplied from the current diffusion layer 7 mainly into the peripheral region surrounding the central region of the active layer, a size covering the central region of the active layer and the peripheral region surrounding the central region is set. In order to prevent loss of light generated from the light emitting unit 2, the light emitting unit 2 is made to transmit light.
【００６４】電流拡散層７としては、活性層を構成する
半導体と同じバンドギャップの半導体からなる半導体
層；ＩＴＯ、酸化スズ、又は酸化亜鉛のいずれかを含む
金属酸化物層；Ａｕ、Ａｌ、又はＭｇ等を含有する厚さ
０．０５〜２μｍの金属酸化物以外の金属層等が好まし
い。中でも、電流の拡散効果が高い点から、ＩＴＯ、酸
化スズ、又は酸化亜鉛のいずれかを含む金属酸化物層；
Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ等を含有する厚さ０．０５〜２μｍの
金属酸化物以外の金属層がより好ましく、透光性に優
れ、層の厚さを自由に規定できる点で、ＩＴＯ、酸化ス
ズ、又は酸化亜鉛のいずれかを含む金属酸化物層が特に
好ましい。これら各層は、１種単独で又は２種以上を組
合わせて用いることができる。As the current diffusion layer 7, a semiconductor layer made of a semiconductor having the same band gap as the semiconductor constituting the active layer; a metal oxide layer containing any of ITO, tin oxide, or zinc oxide; Au, Al, or A metal layer or the like other than a metal oxide having a thickness of 0.05 to 2 μm containing Mg or the like is preferable. Above all, a metal oxide layer containing any of ITO, tin oxide, and zinc oxide from the viewpoint of high current diffusion effect;
A metal layer other than a metal oxide having a thickness of 0.05 to 2 μm containing Au, Al, Mg or the like is more preferable, and is excellent in light transmittance and can freely define the thickness of the layer. Or a metal oxide layer containing either zinc oxide or zinc oxide. Each of these layers can be used alone or in combination of two or more.
【００６５】電流拡散層７は、スパッタ法、蒸着法、塗
布法等により形成することができる。なお、電流阻止層
５と電流拡散層７との間には、厚さ０．１μｍ以下の金
属層を形成することもできる。The current diffusion layer 7 can be formed by a sputtering method, an evaporation method, a coating method, or the like. Note that a metal layer having a thickness of 0.1 μm or less can be formed between the current blocking layer 5 and the current diffusion layer 7.
【００６６】第一の発光ダイオードに用いられる第一の
電極８は、基板１に直接又は間接に形成する。例えば、
図１に示すように、基板１の発光部側と反対側の面の全
面又は一部の面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着、アロイ
化処理して形成することができる。また、図３に示すよ
うに、基板１に電極形成用のコンタクト層３を設けて、
このコンタクト層３に同様にして形成してもよい。The first electrode 8 used for the first light emitting diode is formed directly or indirectly on the substrate 1. For example,
As shown in FIG. 1, AuGe / Ni / Au can be formed by vapor deposition and alloying on the entire surface or a part of the surface of the substrate 1 opposite to the light emitting portion side. Further, as shown in FIG. 3, a contact layer 3 for forming an electrode is provided on the substrate 1,
The contact layer 3 may be formed in the same manner.
【００６７】第一の発光ダイオードに用いられる第二の
電極９は、効率的な発光と光の取り出しを可能とするた
めに、電流拡散層７の略中央の領域に形成される。ま
た、第二の電極９は、効率的な光の取り出しを行う点か
らは、円形の電流阻止層５と同心状の円形とすることが
好ましい。この際、電流阻止層の直径（Ｄb）と、第二
の電極の直径（Ｄe）とチップ上面の１辺（Ｌt）とを下
記式（１）に示す関係にすることがより好ましい。The second electrode 9 used for the first light emitting diode is formed in a substantially central region of the current diffusion layer 7 to enable efficient light emission and light extraction. The second electrode 9 is preferably formed in a circular shape concentric with the circular current blocking layer 5 from the viewpoint of efficient light extraction. At this time, it is more preferable that the diameter (D b ) of the current blocking layer, the diameter (D e ) of the second electrode, and one side (L t ) of the upper surface of the chip have a relationship represented by the following equation (1). .
【００６８】[0068]
【数５】 (Equation 5)
【００６９】電流拡散層は、多少の抵抗を有しているこ
とから、電流阻止層の直径（Ｄb）が、式（１）の右辺
の値より小さいと均一な発光を得ることが困難となる場
合がある。Since the current diffusion layer has some resistance, it is difficult to obtain uniform light emission if the diameter (D b ) of the current blocking layer is smaller than the value on the right side of the equation (1). May be.
【００７０】第二の電極９は、例えば、電流拡散層７の
活性層２ｂの略中央領域に対応する部分に、断面形状が
円形の貫通孔を有するレジスト層を形成した後、Ｎｉ／
Ａｕ等を蒸着後、レジスト層を除去し、その後アロイ化
処理して形成することができる。The second electrode 9 is formed, for example, by forming a resist layer having a circular through-hole in a portion corresponding to a substantially central region of the active layer 2b of the current diffusion layer 7 and then forming a Ni / Ni
After depositing Au or the like, the resist layer can be removed, and then alloying can be performed.
【００７１】２．第二の発光ダイオード 前述したように、図２（ａ）及び（ｂ）に示す第二の発
光ダイオードは、第一の発光ダイオードと同様にして、
基板１上に、発光部２と、ウィンドウ部３と、電流阻止
層５と、電流拡散層７と、第一の電極８及び第二の電極
９とを備え、電流阻止層５に断面が略円形の貫通孔５ｃ
を設けるとともに、第二の電極９に電流阻止層５の貫通
孔５ｃより大きな断面が略円形の貫通孔９ａを設けてな
り、第二の電極９から電流拡散層７を経由して発光部２
に注入される電流が、発光部２の第二の電極９下方の領
域を除いた部分に集中して注入されるものである。2. Second light emitting diode As described above, the second light emitting diode shown in FIGS. 2A and 2B is similar to the first light emitting diode.
The light-emitting portion 2, the window portion 3, the current blocking layer 5, the current spreading layer 7, the first electrode 8 and the second electrode 9 are provided on the substrate 1, and the cross section of the current blocking layer 5 is substantially Circular through hole 5c
And the second electrode 9 is provided with a through hole 9 a having a substantially circular cross section larger than the through hole 5 c of the current blocking layer 5, and the light emitting portion 2 is provided from the second electrode 9 via the current diffusion layer 7.
Is injected intensively into the light emitting portion 2 except for the region below the second electrode 9.
【００７２】第二の発光ダイオードに用いられる電流阻
止層５は、例えば、ＣＶＤ法等により形成することがで
きる。また、電流阻止層５の第２の貫通孔５ｃは、例え
ば、この電流阻止層５の中央に所定の大きさの断面略円
形の貫通孔を設けたレジスト層を形成した後、フッ酸等
のエッチング剤を用いてウエットエッチングを行ってマ
スキングされていない部分を除去して設けることができ
る。The current blocking layer 5 used in the second light emitting diode can be formed by, for example, a CVD method or the like. Further, the second through hole 5c of the current blocking layer 5 is formed, for example, by forming a resist layer having a through hole with a substantially circular cross section of a predetermined size in the center of the current blocking layer 5 and then forming the resist layer with hydrofluoric acid or the like. A portion that is not masked by wet etching using an etching agent can be provided.
【００７３】第二の発光ダイオードに用いられる第二の
電極９は、例えば、電流拡散層７上に電流阻止層５の第
２の貫通孔５ｃより大きな断面円形の貫通孔を有するレ
ジスト層を形成した後、Ｎｉ／Ａｕ等を蒸着し、レジス
ト層を除去して中央に電流阻止層５の第２の貫通孔５ｃ
より大きな断面略円形の第１の貫通孔９ａを設け、最後
にアロイ化処理して形成することができる。第二の発光
ダイオードにおいては、第二の電極９の第１の貫通孔９
ａと、電流阻止層５の第２の貫通孔５ｃは、同心状の円
形であることが好ましい。また、この際に、電流阻止層
５の第２の貫通孔５ｃの直径（Ｄb）が、第二の電極９
の第１の貫通孔９ａの直径（Ｄe）と下記（２）式に示
す関係にあることが好ましい。For the second electrode 9 used in the second light emitting diode, for example, a resist layer having a circular cross section larger than the second through hole 5c of the current blocking layer 5 is formed on the current diffusion layer 7. After that, Ni / Au or the like is deposited, the resist layer is removed, and the second through hole 5c of the current blocking layer 5 is formed at the center.
The first through-hole 9a having a larger cross section and a substantially circular shape can be provided and finally formed by alloying. In the second light emitting diode, the first through hole 9 of the second electrode 9
a and the second through hole 5c of the current blocking layer 5 are preferably concentric circles. At this time, the diameter (D b ) of the second through hole 5 c of the current blocking layer 5 is
It is preferable that the diameter (D e ) of the first through hole 9a has the relationship shown in the following expression (2).
【００７４】[0074]
【数６】 (Equation 6)
【００７５】電流拡散層は、多少の抵抗を有しているこ
とから、電流阻止層５の第２の貫通孔５ｃの直径
（Ｄb）が、第二の電極９の第１の貫通孔９ａの直径
（Ｄe）の３／４より小さいと均一な発光を得ることが
困難となる場合がある。Since the current diffusion layer has some resistance, the diameter (D b ) of the second through hole 5c of the current blocking layer 5 is equal to the first through hole 9a of the second electrode 9. If the diameter is smaller than ／ of the diameter (D e ), it may be difficult to obtain uniform light emission.
【００７６】[0076]
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれら実施例によって何等限定されるも
のではない。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
【００７７】実施例１ ｎ型ＧａＡｓ基板の上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１μｍ、ＡｌＧａＩｎＰ活性層０．５μｍ、ｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層１μｍ、低アルミ混晶ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰウィンドウ層２μｍ、ｐ型高キャリアＧａＡｓ
コンタクト層０．０３μｍをこの順にＭＯＶＰＥ法によ
り形成した。形成した半導体層は、合計で４．５３μｍ
の厚さであり、通常のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード
より、薄いものである。次に、ｐ型高キャリアＧａＡｓ
コンタクト層上にＳｉＯ2電流阻止層（厚さ０．１μ
ｍ）をＣＶＤ法により形成し、次いで、この層の表面に
レジストを塗布した後、露光、現像を行ない、円形（直
径２００μｍ）のレジスト層を各円の中心点の間隔が、
３００μｍとなるように形成した。次に、フッ酸により
エッチングを行ない、ＳｉＯ2電流阻止層のマスキング
されていない部分を除去して円形（直径２００μｍ）の
ＳｉＯ2電流阻止層を形成し、それ以外の部分について
はｐ型高キャリアＧａＡｓコンタクト層を露出させた。
レジスト層を除去後、ｐ型高キャリアＧａＡｓコンタク
ト層及びＳｉＯ2電流阻止層の露出面を覆うようにＩＴ
Ｏ電流拡散層（厚さ０．２μｍ）をスパッタ法によりに
形成した。次に、ＩＴＯ電流拡散層に、レジストを塗布
した後、露光、現像を行い、中心点が、ＳｉＯ2電流阻
止層の中心に対応する円形の貫通孔（直径１３０μｍ）
を設けたレジスト層を形成した。次に、Ｎｉ／Ａｕ電極
を蒸着、レジストを除去しアロイ化処理を行って、レジ
スト層の存在しないＩＴＯ電流拡散層上面に、円形（直
径１３０μｍ）の第二の電極を形成した。同様に基板の
下面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極を蒸着、アロイ化処理
を行い第一の電極を形成した。次ぎに、ＩＴＯ電流拡散
層の表面にレジストを塗布し、２つの第二の電極間で等
間隔に位置する幅３０μｍ、深さ２０μｍの溝をダイシ
ングにより形成した。次いで、溝のダイシングダメージ
をエッチングにより除去した後、溝の中央をダイシング
によりフルカットして、チップ表面サイズが２５０μｍ
×２５０μｍの発光ダイオードを得た。製作した発光ダ
イオードの断面形状を図５に示す。また、 図７に示す
電流阻止層の半径（ｒ）／チップ上面の一辺×１／２
（ｌ）（μｍ／μｍ）と、輝度（ｍｃｄ）との関係を図
８に示す。Example 1 On an n-type GaAs substrate, an n-type AlGaInP cladding layer 1 μm, an AlGaInP active layer 0.5 μm, a p-type Al
GaInP cladding layer 1 μm, low aluminum mixed crystal p-type AlG
aInP window layer 2 μm, p-type high carrier GaAs
A contact layer of 0.03 μm was formed in this order by MOVPE. The formed semiconductor layer has a total of 4.53 μm.
And is thinner than a normal AlGaInP-based light emitting diode. Next, p-type high carrier GaAs
An SiO 2 current blocking layer (thickness 0.1 μm) is formed on the contact layer.
m) is formed by a CVD method, and then a resist is applied to the surface of this layer, and then exposed and developed to form a circular (200 μm diameter) resist layer in which the distance between the center points of each circle is
It was formed to have a thickness of 300 μm. Next, etching is performed with hydrofluoric acid, to remove the portion not masked of SiO 2 current blocking layer to form a SiO 2 current blocking layer of a circle (diameter 200 [mu] m), p-type high carrier for other portions The GaAs contact layer was exposed.
After removing the resist layer, the IT is applied so as to cover the exposed surfaces of the p-type high carrier GaAs contact layer and the SiO 2 current blocking layer.
An O current diffusion layer (thickness 0.2 μm) was formed by a sputtering method. Next, after applying a resist to the ITO current diffusion layer, exposure and development are performed, and the center point is a circular through hole (130 μm in diameter) corresponding to the center of the SiO 2 current blocking layer.
Was formed. Next, a Ni / Au electrode was deposited, the resist was removed, and an alloying process was performed to form a circular (130 μm diameter) second electrode on the upper surface of the ITO current diffusion layer where no resist layer was present. Similarly, an AuGe / Ni / Au electrode was deposited and alloyed on the lower surface of the substrate to form a first electrode. Next, a resist was applied to the surface of the ITO current diffusion layer, and grooves having a width of 30 μm and a depth of 20 μm were formed at equal intervals between the two second electrodes by dicing. Next, after the dicing damage of the groove is removed by etching, the center of the groove is fully cut by dicing, and the chip surface size is 250 μm.
A light emitting diode of × 250 μm was obtained. FIG. 5 shows a cross-sectional shape of the manufactured light emitting diode. Further, the radius (r) of the current blocking layer shown in FIG.
FIG. 8 shows the relationship between (l) (μm / μm) and luminance (mcd).
【００７８】実施例２ 実施例１において、電流阻止層の直径を２２５μｍとし
たこと以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを得
た。図７に示す電流阻止層の半径（ｒ）／チップ上面の
一辺×１／２（ｌ）（μｍ／μｍ）と、輝度（ｍｃｄ）
との関係を図８に示す。Example 2 A light emitting diode was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diameter of the current blocking layer was 225 μm. Radius (r) of current blocking layer shown in FIG. 7 / one side of chip upper surface × 1/2 (l) (μm / μm) and luminance (mcd)
Is shown in FIG.
【００７９】実施例３ 実施例１において、電流阻止層の直径を２３８μｍとし
たこと以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを得
た。図７に示す電流阻止層の半径（ｒ）／チップ上面の
一辺×１／２（ｌ）（μｍ／μｍ）と、輝度（ｍｃｄ）
との関係を図８に示す。Example 3 A light emitting diode was obtained in the same manner as in Example 1, except that the diameter of the current blocking layer was 238 μm. Radius (r) of current blocking layer shown in FIG. 7 / one side of chip upper surface × 1/2 (l) (μm / μm) and luminance (mcd)
Is shown in FIG.
【００８０】実施例４ 実施例１において、電流阻止層の直径を２５０μｍとし
たこと以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを得
た。図７に示す電流阻止層の半径（ｒ）／チップ上面の
一辺×１／２（ｌ）（μｍ／μｍ）と、輝度（ｍｃｄ）
との関係を図８に示す。Example 4 A light emitting diode was obtained in the same manner as in Example 1 except that the diameter of the current blocking layer was changed to 250 μm. Radius (r) of current blocking layer shown in FIG. 7 / one side of chip upper surface × 1/2 (l) (μm / μm) and luminance (mcd)
Is shown in FIG.
【００８１】実施例５ 実施例１において、電流阻止層の直径を１９０μｍとし
たこと以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを得
た。図７に示す電流阻止層の半径（ｒ）／チップ上面の
一辺×１／２（ｌ）（μｍ／μｍ）と、輝度（ｍｃｄ）
との関係を図８に示す。Example 5 A light emitting diode was obtained in the same manner as in Example 1, except that the diameter of the current blocking layer was changed to 190 μm. Radius (r) of current blocking layer shown in FIG. 7 / one side of chip upper surface × 1/2 (l) (μm / μm) and luminance (mcd)
Is shown in FIG.
【００８２】実施例６ 実施例１において、電流阻止層の直径を１７５μｍとし
たこと以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを得
た。図７に示す電流阻止層の半径（ｒ）／チップ上面の
一辺×１／２（ｌ）（μｍ／μｍ）と、輝度（ｍｃｄ）
との関係を図８に示す。Example 6 A light emitting diode was obtained in the same manner as in Example 1, except that the diameter of the current blocking layer was changed to 175 μm. Radius (r) of current blocking layer shown in FIG. 7 / one side of chip upper surface × 1/2 (l) (μm / μm) and luminance (mcd)
Is shown in FIG.
【００８３】実施例７ 実施例１において、電流阻止層の直径を１５０μｍとし
たこと以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを得
た。図７に示す電流阻止層の半径（ｒ）／チップ上面の
一辺×１／２（ｌ）（μｍ／μｍ）と、輝度（ｍｃｄ）
との関係を図８に示す。Example 7 A light emitting diode was obtained in the same manner as in Example 1, except that the diameter of the current blocking layer was changed to 150 μm. Radius (r) of current blocking layer shown in FIG. 7 / one side of chip upper surface × 1/2 (l) (μm / μm) and luminance (mcd)
Is shown in FIG.
【００８４】実施例８ 実施例１において、電流阻止層の直径を１２５μｍとし
たこと以外は実施例１と同様にして発光ダイオードを得
た。図７に示す電流阻止層の半径（ｒ）／チップ上面の
一辺×１／２（ｌ）（μｍ／μｍ）と、輝度（ｍｃｄ）
との関係を図８に示す。Example 8 A light emitting diode was obtained in the same manner as in Example 1, except that the diameter of the current blocking layer was 125 μm. Radius (r) of current blocking layer shown in FIG. 7 / one side of chip upper surface × 1/2 (l) (μm / μm) and luminance (mcd)
Is shown in FIG.
【００８５】評価 実施例１〜８で得られた発光ダイオードに順方向電流２
０ｍＡを流したところ、ｒ／ｌが０．８以上の実施例１
〜４で得られた発光ダイオードでは、いずれも発光波長
６００ｎｍ、発光輝度３０００ｍｃｄ以上と、従来のＡ
ｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード（発光輝度２０００ｍｃ
ｄ）に比べ、約６０％発光輝度の高い発光が得られた。
一方、実施例５〜８で得られた発光ダイオードでは、発
光波長６００ｎｍ、発光輝度３０００ｍｃｄ以下の発光
輝度の発光となり、、ｒ／ｌの値が低くなるにつれ発光
輝度の低下する傾向が認められた。また、実施例１〜８
において、低アルミ混晶ｐ型ＡｌＧａＩｎＰウィンドウ
層の厚さを２μｍから０．５μｍに変え、それ以外は同
様にして発光ダイオードを製造し、輝度（ｍｃｄ）を測
定した結果を図８に示す。Evaluation A forward current of 2 was applied to the light emitting diodes obtained in Examples 1 to 8.
Example 1 where r / l was 0.8 or more when 0 mA was passed
In each of the light-emitting diodes obtained in Nos. 1 to 4, the emission wavelength was 600 nm, the emission luminance was 3000 mcd or more, and the conventional A
lGaInP-based light emitting diode (light emission luminance 2000mc
Light emission having a light emission luminance of about 60% higher than that of d) was obtained.
On the other hand, in the light emitting diodes obtained in Examples 5 to 8, light emission was performed at a light emission wavelength of 600 nm and a light emission luminance of 3000 mcd or less, and the light emission luminance tended to decrease as the value of r / l became lower. . Examples 1 to 8
In FIG. 8, the thickness of the low-aluminum mixed crystal p-type AlGaInP window layer was changed from 2 μm to 0.5 μm, and a light-emitting diode was manufactured in the same manner except that the luminance (mcd) was measured. FIG.
【００８６】実施例９ ｎ型ＧａＡｓ基板の上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１μｍ、ＡｌＧａＩｎＰ活性層０．５μｍ、ｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層１μｍ、低アルミ混晶ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰウィンドウ層２μｍ、ｐ型高キャリアＧａＡｓ
コンタクト層０．０３μｍをこの順にＭＯＶＰＥ法によ
り形成した。形成した半導体層は、合計で４．５３μｍ
の厚さであり、通常のＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオード
より、薄いものである。次に、ｐ型高キャリアＧａＡｓ
コンタクト層の表面にＳｉＯ2電流阻止層（厚さ０．１
μｍ）をＣＶＤ法により形成した後、ＳｉＯ2電流阻止
層の表面に、レジストを塗布した。その後、レジスト層
の露光、現像を行い、直径５０μｍの円形の貫通孔を各
円の中心点の間隔が、４００μｍとなるようにレジスト
層を形成した。次に、エッチング剤により、ＳｉＯ2電
流阻止層のうちレジスト層でマスキングされていない部
分を除去して、中央に円形（直径５０μｍ）の貫通孔を
有するＳｉＯ2電流阻止層を形成し、貫通孔の部分につ
いてはｐ型高キャリアＧａＡｓコンタクト層を露出させ
た。レジスト層を除去後、ｐ型高キャリアＧａＡｓコン
タクト層及びＳｉＯ2電流阻止層の露出面を覆うように
ＩＴＯ電流拡散層（厚さ０．２μｍ）をスパッタ法によ
りに形成した。次に、ＩＴＯ電流拡散層に、レジストを
塗布した後、露光、現像を行い、中心点が、ＳｉＯ2電
流阻止層の貫通孔の中心に対応する円形（直径１３０μ
ｍ）のレジスト層を形成した。次に、Ｎｉ／Ａｕ電極を
蒸着後、レジストを除去し、アロイ化処理を行い、レジ
スト層の存在しないＩＴＯ電流拡散層上面に、円形（直
径１３０μｍ）の貫通孔を有する第二の電極を形成し
た。同様に基板の下面全体にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極
を蒸着、アロイ化処理を行い第一の電極を形成した。次
ぎに、ＩＴＯ電流拡散層の表面にレジストを塗布し、２
つの第二の電極の貫通孔間で等間隔に位置して幅３０μ
ｍ、深さ２０μｍの溝をダイシングにより形成した。次
いで、溝のダイシングダメージをエッチングにより除去
した後、溝の中央をダイシングによりフルカットして、
チップ表面サイズが３５０μｍ×３５０μｍの発光ダイ
オードを得た。製作した発光ダイオードの断面形状を図
６に示す。この発光ダイオードに順方向電流２０ｍＡを
流したところ、発光波長６００ｎｍ、発光輝度２５００
ｍｃｄの発光が得られた。この結果、従来のＡｌＧａＩ
ｎＰ系発光ダイオード（発光輝度２０００ｍｃｄ）に比
べ約５０％発光輝度が高いことが示された。Example 9 On an n-type GaAs substrate, an n-type AlGaInP cladding layer 1 μm, an AlGaInP active layer 0.5 μm, a p-type Al
GaInP cladding layer 1 μm, low aluminum mixed crystal p-type AlG
aInP window layer 2 μm, p-type high carrier GaAs
A contact layer of 0.03 μm was formed in this order by MOVPE. The formed semiconductor layer has a total of 4.53 μm.
And is thinner than a normal AlGaInP-based light emitting diode. Next, p-type high carrier GaAs
An SiO 2 current blocking layer (having a thickness of 0.1
μm) was formed by a CVD method, and then a resist was applied to the surface of the SiO 2 current blocking layer. Thereafter, the resist layer was exposed and developed to form a circular through hole having a diameter of 50 μm such that the distance between the center points of the circles was 400 μm. Next, a portion of the SiO 2 current blocking layer that is not masked by the resist layer is removed with an etchant to form a SiO 2 current blocking layer having a circular (50 μm diameter) through hole in the center. The p-type high carrier GaAs contact layer was exposed in the portion of. After removing the resist layer, an ITO current diffusion layer (0.2 μm thick) was formed by a sputtering method so as to cover the exposed surface of the p-type high carrier GaAs contact layer and the SiO 2 current blocking layer. Next, after applying a resist to the ITO current diffusion layer, exposure and development were performed, and the center point was a circle (130 μm in diameter) corresponding to the center of the through hole of the SiO 2 current blocking layer.
m) A resist layer was formed. Next, after depositing a Ni / Au electrode, the resist is removed, alloying is performed, and a second electrode having a circular (130 μm diameter) through hole is formed on the upper surface of the ITO current diffusion layer where no resist layer exists. did. Similarly, an AuGe / Ni / Au electrode was deposited and alloyed on the entire lower surface of the substrate to form a first electrode. Next, a resist is applied to the surface of the ITO current diffusion layer,
30 μm in width at equal intervals between the through holes of two second electrodes
A groove having a depth of 20 μm and a depth of 20 μm was formed by dicing. Next, after removing the dicing damage of the groove by etching, the center of the groove is fully cut by dicing,
A light emitting diode having a chip surface size of 350 μm × 350 μm was obtained. FIG. 6 shows a cross-sectional shape of the manufactured light emitting diode. When a forward current of 20 mA was passed through the light emitting diode, the light emitting wavelength was 600 nm and the light emission luminance was 2500.
Light emission of mcd was obtained. As a result, the conventional AlGaI
It was shown that the light emission luminance was about 50% higher than that of an nP light emitting diode (light emission luminance of 2000 mcd).
【００８７】実施例１０ サファイア基板の上に、アンドープ型ＧａＮバッファ
層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１μｍ、アンドープ型Ｇ
ａＮ活性層０．２μｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層０．
５μｍ、ｐ型高キャリアＧａＡｓコンタクト層０．０５
μｍをこの順にＭＯＶＰＥ法により形成した。次に、ｐ
型高キャリアＧａＡｓコンタクト層の表面にＳｉＯ2電
流阻止層（厚さ０．１μｍ）をＣＶＤ法により形成した
後、ＳｉＯ2電流阻止層の表面に、レジストを塗布し
た。その後、、レジストの露光、現像を行い、円形（直
径２１０μｍ）のレジスト層を各円の中心点の間隔が、
３００μｍとなるように形成した。次に、フッ酸により
エッチングを行ない、ＳｉＯ2電流阻止層のマスキング
されていない部分を除去して、円形（直径２１０μｍ）
のＳｉＯ2電流阻止層を形成し、それ以外の部分につい
てはｐ型高キャリアＧａＡｓコンタクト層を露出させ
た。レジスト層を除去後、ｐ型高キャリアＧａＡｓコン
タクト層及びＳｉＯ2電流阻止層の露出面を覆うように
ＩＴＯ電流拡散層（厚さ０．２μｍ）をスパッタ法によ
りに形成した。次に、ＩＴＯ電流拡散層に、レジストを
塗布し後、露光、現像を行い、中心点が、ｎ型ＧａＰ電
流阻止層の中心に対応する円形の貫通孔（直径１４０μ
ｍ）を設けたレジスト層を形成した。次に、Ｎｉ／Ａｕ
電極を蒸着後、レジストを除去しアロイ化処理を行い、
レジスト層の存在しないＩＴＯ電流拡散層上面に、円形
（直径１４０μｍ）の第二の電極を形成した。同様に基
板の下面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極を蒸着、アロイ化
処理を行い第一の電極を形成した。次ぎに、ＩＴＯ電流
拡散層の表面にレジストを塗布し、２つの第二の電極間
で等間隔に位置する幅３０μｍ、深さ２０μｍの溝をダ
イシングにより形成した。次いで、溝のダイシングダメ
ージをエッチングにより除去した後、溝の中央をダイシ
ングによりフルカットして、チップ表面サイズが２７０
μｍ×２７０μｍの発光ダイオードを得た。この発光ダ
イオードに順方向電流２０ｍＡを流したところ、発光波
長６００ｎｍ、発光輝度２２００ｍｃｄの発光が得られ
た。この結果、電流阻止層とＩＴＯ電流拡散層を用いな
い発光ダイオードに比べ約６０％発光輝度が高いことが
示された。Example 10 An undoped GaN buffer layer, an n-type AlGaN cladding layer 1 μm, an undoped G
aN active layer 0.2 μm, p-type AlGaN cladding layer 0.
5 μm, p-type high carrier GaAs contact layer 0.05
μm was formed in this order by the MOVPE method. Then, p
After forming a SiO 2 current blocking layer (thickness 0.1 μm) on the surface of the GaAs type high carrier GaAs contact layer by a CVD method, a resist was applied to the surface of the SiO 2 current blocking layer. After that, the resist is exposed and developed, and a circular (210 μm diameter) resist layer is formed with an interval between the center points of the circles.
It was formed to have a thickness of 300 μm. Next, etching is performed with hydrofluoric acid to remove the unmasked portion of the SiO 2 current blocking layer, and the resultant is circular (210 μm in diameter).
SiO 2 to form a current blocking layer, for other portions to expose the p-type high carrier GaAs contact layer. After removing the resist layer, an ITO current diffusion layer (0.2 μm thick) was formed by a sputtering method so as to cover the exposed surface of the p-type high carrier GaAs contact layer and the SiO 2 current blocking layer. Next, after a resist is applied to the ITO current diffusion layer, exposure and development are performed, and the center point is a circular through hole (140 μm in diameter) corresponding to the center of the n-type GaP current blocking layer.
A resist layer provided with m) was formed. Next, Ni / Au
After depositing the electrodes, the resist is removed and alloying is performed.
A circular (140 μm diameter) second electrode was formed on the upper surface of the ITO current diffusion layer where no resist layer was present. Similarly, an AuGe / Ni / Au electrode was deposited and alloyed on the lower surface of the substrate to form a first electrode. Next, a resist was applied on the surface of the ITO current diffusion layer, and grooves having a width of 30 μm and a depth of 20 μm were formed at equal intervals between the two second electrodes by dicing. Next, after the dicing damage of the groove is removed by etching, the center of the groove is fully cut by dicing, and the chip surface size becomes 270.
A light emitting diode of μm × 270 μm was obtained. When a forward current of 20 mA was passed through the light emitting diode, light emission with a light emission wavelength of 600 nm and a light emission luminance of 2200 mcd was obtained. As a result, it was shown that the light emission luminance was about 60% higher than that of the light emitting diode using neither the current blocking layer nor the ITO current diffusion layer.
【００８８】[0088]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の発光ダイオ
ードによると、薄層化、低コスト化が可能であるととも
に高輝度かつ均一の発光が得られる発光ダイオード、特
に、ＡｌＧａＩｎＰ系又はＡｌＧａＩｎＮ系の発光ダイ
オードであっても低コストで高輝度かつ均一の発光が得
られる発光ダイオードを提供することができる。また、
本発明の発光ダイオードによると、薄層化、低コスト化
が可能であるとともに高輝度かつ高集光性の発光が得ら
れる発光ダイオードを提供することができる。As described above, according to the light emitting diode of the present invention, it is possible to reduce the thickness and cost and to obtain a light emitting diode with high luminance and uniform light emission, particularly, an AlGaInP or AlGaInN based light emitting diode. It is possible to provide a light emitting diode which can provide high brightness and uniform light emission at low cost even with a light emitting diode. Also,
According to the light emitting diode of the present invention, it is possible to provide a light emitting diode that can be made thinner and lower in cost, and that emits light with high luminance and high light condensing.
【００８９】[0089]
【図１】第一の発光ダイオードの一の実施の形態を模式
的に示す説明図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）
は、平面図である。FIGS. 1A and 1B are explanatory views schematically showing one embodiment of a first light emitting diode, wherein FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG.
Is a plan view.
【図２】第二の発光ダイオードの一の実施の形態を模式
的に示す説明図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）
は、平面図である。FIGS. 2A and 2B are explanatory views schematically showing one embodiment of a second light emitting diode, wherein FIG. 2A is a cross-sectional view, and FIG.
Is a plan view.
【図３】第一の発光ダイオードの他の実施の形態を模式
的に示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing another embodiment of the first light emitting diode.
【図４】第一の発光ダイオードの他の実施の形態を模式
的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing another embodiment of the first light emitting diode.
【図５】第一の発光ダイオードの一の実施例を模式的に
示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view schematically showing one embodiment of a first light emitting diode.
【図６】第一の発光ダイオードの他の実施例を模式的に
示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view schematically showing another embodiment of the first light emitting diode.
【図７】本発明の実施例１〜８における電流阻止層の半
径とチップの１辺との関係を模式的に示す説明図であ
る。FIG. 7 is an explanatory view schematically showing a relationship between a radius of a current blocking layer and one side of a chip in Examples 1 to 8 of the present invention.
【図８】本発明の実施例１〜８における電流阻止層の半
径（ｒ）／チップの１辺（ｌ）と、発光輝度との関係を
模式的に示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a relationship between a radius (r) of a current blocking layer / one side (l) of a chip and light emission luminance in Examples 1 to 8 of the present invention.
【図９】従来の発光ダイオードの一例を模式的に示す断
面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a conventional light emitting diode.
【図１０】従来の発光ダイオードの一例を模式的に示す
断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a conventional light emitting diode.
【図１１】従来の発光ダイオードの一例を模式的に示す
断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a conventional light emitting diode.
１：基板 ２：発光部 ２ａ：第一のクラッド層 ２ｂ：活性層 ２ｃ：第二のクラッド層 ３：ウィンドウ部 ５：電流阻止層 ５ａ：中央部 ５ｂ：環状部 ５ｃ：第２の貫通孔 ７：電流拡散層 ８：第一の電極 ９：第二の電極 ９ａ：第１の貫通孔 ３１：ｎ型ＧａＡｓ基板 ３２：ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ３３：ＡｌＧａＩｎＰ活性層 ３４：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ３５：ｐ型ＧａＰウィンドウ層 ３７：電流拡散層 ３８：第一の電極 ３９：第二の電極 ４０：ＳｉＯ2層 １０１：基板 １０２：発光部 １０２ａ１：第一のクラッド層 １０２ｂ：活性層 １０２ｃ：第二のクラッド層 １０３：ウィンドウ部 １０３ａ：ウィンドウ層 １０３ｂ：コンタクト層 １０５：電流阻止層 １０５ａ：電流阻止層の端 １０７：電流拡散層 １０８：第一の電極 １０９：第二の電極 １１０：チップ １１０ａ：チップ上面の一辺 ｒ：電流阻止層の半径（μｍ） ｌ：チップ上面の一辺／２1: substrate 2: light emitting portion 2a: first cladding layer 2b: active layer 2c: second cladding layer 3: window portion 5: current blocking layer 5a: central portion 5b: annular portion 5c: second through hole 7 : Current diffusion layer 8: first electrode 9: second electrode 9 a: first through hole 31: n-type GaAs substrate 32: n-type AlGaInP cladding layer 33: AlGaInP active layer 34: p-type AlGaInP cladding layer 35: p-type GaP window layer 37: current diffusion layer 38: first electrode 39: second electrode 40: SiO 2 layer 101: substrate 102: light emitting portion 102a1: first cladding layer 102b: active layer 102c: second Cladding layer 103: Window portion 103a: Window layer 103b: Contact layer 105: Current blocking layer 105a: End of current blocking layer 107: Current diffusion layer 108: First layer Electrode 109: second electrode 110: chip 110a: one side of the chip the upper surface r: radius of the current blocking layer ([mu] m) l: Chip upper surface of one side / 2
Claims (27)
性層を含む発光部と、 前記発光部上に設けられ、前記発光部で発した光を取り
出すウィンドウ部と、 前記ウィンドウ部上の一部に設けられ、透光性の絶縁体
からなる電流阻止層と、 前記電流阻止層及び前記ウィンドウ部の上に設けられ、
透光性の電流拡散層と、 前記基板に直接又は間接に形成された第一の電極と、 前記電流拡散層の略中央の領域に形成された第二の電極
とを備え、 前記電流拡散層は、前記活性層の中央領域、及び前記中
央領域を包囲する周辺領域をカバーするサイズを有する
ように設けられ、 前記電流阻止層は、前記活性層の前記中央領域に対応す
る領域に設けられ、前記電流拡散層から供給される電流
を主として前記活性層の前記周辺領域へ均一に注入する
ように構成されたことを特徴とする発光ダイオード。A light emitting unit provided on the substrate, the light emitting unit including an active layer that emits light by current injection; and a window unit provided on the light emitting unit and extracting light emitted from the light emitting unit. A current blocking layer provided on a part of the window portion and made of a light-transmitting insulator; provided on the current blocking layer and the window portion;
A light-transmitting current diffusion layer; a first electrode formed directly or indirectly on the substrate; and a second electrode formed in a substantially central region of the current diffusion layer. Is provided so as to have a size covering a central region of the active layer, and a peripheral region surrounding the central region, and the current blocking layer is provided in a region corresponding to the central region of the active layer, A light emitting diode, wherein a current supplied from the current diffusion layer is mainly uniformly injected into the peripheral region of the active layer.
イトライド、又はＰＳＧからなる請求項１に記載の発光
ダイオード。2. The light emitting diode according to claim 1, wherein the current blocking layer is made of SiO 2 , silicon nitride, or PSG.
円形であり、前記電流阻止層の直径（Ｄb）が、前記第
二の電極の直径（Ｄe）及びチップ上面の１辺（Ｌ t）と
下記式（１）に示す関係にある請求項１又は２に記載の
発光ダイオード。 【数１】 3. The electrode and the current blocking layer are concentric.
And the diameter of the current blocking layer (Db)
The diameter of the second electrode (De) And one side (L t)When
The method according to claim 1, wherein the relationship is represented by the following formula (1).
Light emitting diode. (Equation 1)
の中央部の側面から一定間隔を保持して配設された一以
上の同心リング状の環状部とからなる請求項１〜３のい
ずれかに記載の発光ダイオード。4. The current blocking layer comprises a disk-shaped central portion and one or more concentric ring-shaped annular portions disposed at a predetermined distance from a side surface of the central portion. The light-emitting diode according to any one of claims 1 to 3.
半導体からなるクラッド層と、低キャリア濃度の半導体
からなる活性層と、前記基板と異なる導電型の半導体か
らなるクラッド層とを有する請求項１〜４のいずれかに
記載の発光ダイオード。5. The light-emitting section includes a cladding layer made of a semiconductor having the same conductivity type as the substrate, an active layer made of a semiconductor having a low carrier concentration, and a cladding layer made of a semiconductor having a conductivity type different from that of the substrate. The light emitting diode according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
項１〜５のいずれかに記載の発光ダイオード。6. The light emitting diode according to claim 1, wherein said light emitting section has a quantum well structure.
電型の半導体からなるウィンドウ層と、高キャリア濃度
の半導体からなるコンタクト層とを有する請求項１〜６
のいずれかに記載の発光ダイオード。7. The window section has a window layer made of a semiconductor of a conductivity type different from that of the substrate, and a contact layer made of a semiconductor having a high carrier concentration.
The light emitting diode according to any one of the above.
ャリア濃度１×１０18ｃｍ-3以下であり、かつ前記コン
タクト層が、厚さ１μｍ以下、キャリア濃度１×１０19
ｃｍ-3以上である請求項７に記載の発光ダイオード。8. The window layer has a thickness of 5 μm or less and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 or less, and the contact layer has a thickness of 1 μm or less and a carrier concentration of 1 × 10 19.
The light emitting diode according to claim 7, wherein the light emitting diode is at least cm -3 .
に厚さ０．１μｍ以下の金属層を配設した請求項７又は
８に記載の発光ダイオード。9. The light emitting diode according to claim 7, wherein a metal layer having a thickness of 0.1 μm or less is provided between said contact layer and said current diffusion layer.
又は酸化亜鉛のいずれかを含む層を有する請求項１〜９
のいずれかに記載の発光ダイオード。10. The method according to claim 1, wherein the current spreading layer is made of ITO, tin oxide,
Or a layer containing either zinc oxide or zinc oxide.
The light emitting diode according to any one of the above.
ｍの金属層（金属酸化物層を除く）を有する請求項１〜
１０のいずれかに記載の発光ダイオード。11. A method according to claim 1, wherein said current spreading layer has a thickness of 0.05 to 2 μm.
m having a metal layer (excluding a metal oxide layer).
The light emitting diode according to any one of claims 10 to 13.
活性層を構成する半導体層のバンドギャップ以上のバン
ドギャップの半導体層を有する請求項１〜１１のいずれ
かに記載の発光ダイオード。12. The light emitting diode according to claim 1, wherein said current spreading layer has a semiconductor layer having a band gap equal to or larger than a band gap of a semiconductor layer forming an active layer in said light emitting portion.
の間、及び／又は前記電流阻止層と前記電流拡散層との
間に、厚さ０．１μｍ以下の金属層を配設した請求項１
〜１２のいずれかに記載の発光ダイオード。13. A metal layer having a thickness of 0.1 μm or less is provided between the uppermost layer of the light emitting section and the current spreading layer and / or between the current blocking layer and the current spreading layer. Claim 1
13. The light-emitting diode according to any one of items 12 to 12.
導体層からなる光反射層を配設した請求項の１〜１３の
いずれかに記載の発光ダイオード。14. The light emitting diode according to claim 1, wherein a light reflecting layer comprising a plurality of semiconductor layers is provided between said substrate and said light emitting section.
性層を含む発光部と、 前記発光部上に設けられ、前記発光部で発した光を取り
出すウィンドウ部と、 前記ウィンドウ部上の一部に設けられ、透光性の絶縁体
からなる電流阻止層と、 前記電流阻止層及び前記ウィンドウ部の上に設けられ、
透光性の電流拡散層と、 前記基板に直接又は間接に形成された第二の電極と、 前記電流拡散層上に形成された第二の電極とを備え、 前記第二の電極は、所定サイズの第１の貫通孔を有し、
かつ前記電流阻止層は、前記第二の電極の前記第１の貫
通孔に対応する位置に前記所定サイズと同等又はそれよ
り小さい第２の貫通孔を有することにより前記電流拡散
層から供給される電流を主として前記第１及び第２の貫
通孔に対応した前記活性層の領域へ均一に注入するよう
に構成されたことを特徴とする発光ダイオード。15. A substrate, a light emitting unit provided on the substrate and including an active layer that emits light by current injection, and a window unit provided on the light emitting unit and extracting light emitted by the light emitting unit. A current blocking layer provided on a part of the window portion and made of a light-transmitting insulator; provided on the current blocking layer and the window portion;
A light-transmitting current diffusion layer; a second electrode formed directly or indirectly on the substrate; and a second electrode formed on the current diffusion layer. A first through hole of a size,
The current blocking layer is supplied from the current diffusion layer by having a second through-hole equal to or smaller than the predetermined size at a position corresponding to the first through-hole of the second electrode. A light emitting diode, wherein current is mainly uniformly injected into regions of the active layer corresponding to the first and second through holes.
ナイトライド、又はＰＳＧからなる請求項１５に記載の
発光ダイオード。16. The light emitting diode according to claim 15, wherein said current blocking layer is made of SiO 2 , silicon nitride or PSG.
前記電流阻止層の前記第２の貫通孔とは、同心状の円形
であり、前記第二の電極の前記第１の貫通孔の直径（Ｄ
e）が前記電流阻止層の前記第２の貫通孔の直径（Ｄb）
と下記式（２）に示す関係にある請求項１５又は１６に
記載の発光ダイオード。 【数２】 17. The method according to claim 17, wherein: the first through hole of the second electrode;
The second through hole of the current blocking layer has a concentric circular shape, and has a diameter (D) of the first through hole of the second electrode.
e ) is the diameter ( Db ) of the second through hole of the current blocking layer.
17. The light emitting diode according to claim 15, wherein the light emitting diode has a relationship represented by the following formula (2). (Equation 2)
の半導体からなるクラッド層と、低キャリア濃度の半導
体からなる活性層と、前記基板と異なる導電型の半導体
からなるクラッド層とを有する請求項１５〜１７のいず
れかに記載の発光ダイオード。18. A light-emitting section comprising: a cladding layer made of a semiconductor having the same conductivity type as the substrate; an active layer made of a semiconductor having a low carrier concentration; and a cladding layer made of a semiconductor having a conductivity type different from that of the substrate. The light emitting diode according to any one of claims 15 to 17, comprising:
求項１５〜１７のいずれかに記載の発光ダイオード。19. The light emitting diode according to claim 15, wherein said light emitting section has a quantum well structure.
導電型の半導体からなるウィンドウ層と、高キャリア濃
度の半導体からなるコンタクト層とを有する請求項１５
〜１９のいずれかに記載の発光ダイオード。20. The semiconductor device according to claim 15, wherein the window portion has a window layer made of a semiconductor having a conductivity type different from that of the substrate, and a contact layer made of a semiconductor having a high carrier concentration.
20. A light-emitting diode according to any one of claims 19 to 19.
キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3以下であり、かつ前記コ
ンタクト層が、厚さ１μｍ以下、キャリア濃度１×１０
19ｃｍ-3以上である請求項２０に記載の発光ダイオー
ド。21. A method according to claim 21, wherein said window layer has a thickness of 5 μm or less,
The carrier concentration is 1 × 10 18 cm −3 or less, and the contact layer has a thickness of 1 μm or less and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3.
21. The light emitting diode according to claim 20, which is at least 19 cm -3 .
間に厚さ０．１μｍ以下の金属層を配設した請求項２０
又は２１に記載の発光ダイオード。22. A metal layer having a thickness of 0.1 μm or less between said contact layer and said current diffusion layer.
Or the light-emitting diode according to 21.
又は酸化亜鉛のいずれかを含む層を有する請求項１５〜
２２のいずれかに記載の発光ダイオード。23. The method according to claim 23, wherein the current spreading layer is made of ITO, tin oxide,
Or having a layer containing either zinc oxide or zinc oxide.
23. The light emitting diode according to any one of 22.
ｍの金属層（金属酸化物層を除く）を有する請求項１５
〜２３のいずれかに記載の発光ダイオード。24. A method according to claim 1, wherein said current spreading layer has a thickness of 0.05 to 2 μm.
16. It has a metal layer (excluding a metal oxide layer) of m.
24. The light-emitting diode according to any one of items 23 to 23.
活性層と同じバンドギャップの半導体層を有する請求項
１５〜２４のいずれかに記載の発光ダイオード。25. The light emitting diode according to claim 15, wherein said current diffusion layer has a semiconductor layer having the same band gap as an active layer in said light emitting section.
の間、及び／又は前記電流阻止層と前記電流拡散層との
間に、厚さ０．１μｍ以下の金属層を配設した請求項１
５〜２５のいずれかに記載の発光ダイオード。26. A metal layer having a thickness of 0.1 μm or less is provided between the uppermost layer of the light emitting portion and the current spreading layer and / or between the current blocking layer and the current spreading layer. Claim 1
The light emitting diode according to any one of claims 5 to 25.
導体層からなる光反射層を配設した請求項の１５〜２７
のいずれかに記載の発光ダイオード。27. A light-reflecting layer comprising a plurality of semiconductor layers disposed between said substrate and said light-emitting section.
The light emitting diode according to any one of the above.
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