JP2002185038A - 発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
発光ダイオード及びその製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
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- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射率の高いブラッグ反射層を用いることに
より放射光が基板によって吸収されることを阻止できる
発光ダイオード（ＬＥＤ）を提供する。 【解決手段】 本発明は、発光ダイオードのエピタキシ
ャル構造が形成される前に基板２０上に形成される複数
の高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又は高
アルミニウム含有ＡlＧaＡs/低アルミニウム含有ＡlＧa
ＩnＰ層１９ｃを含んでいるブラッグ反射層１９を提供
する。高アルミニウム含有ＡlＧaＡsが酸化され、低屈
折率の酸化物を形成するので、酸化ブラッグ反射層の反
射率と高反射ゾーンは非常に大きい。酸化物に特有の電
気絶縁によって、ブラッグ反射層は、高アルミニウム含
有ＡlＧaＡs層の酸化領域内の電流を制限し得る。従っ
て、上記発光ダイオード構造の輝度は、従来の発光ダイ
オードより高い。
より放射光が基板によって吸収されることを阻止できる
発光ダイオード（ＬＥＤ）を提供する。 【解決手段】 本発明は、発光ダイオードのエピタキシ
ャル構造が形成される前に基板２０上に形成される複数
の高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又は高
アルミニウム含有ＡlＧaＡs/低アルミニウム含有ＡlＧa
ＩnＰ層１９ｃを含んでいるブラッグ反射層１９を提供
する。高アルミニウム含有ＡlＧaＡsが酸化され、低屈
折率の酸化物を形成するので、酸化ブラッグ反射層の反
射率と高反射ゾーンは非常に大きい。酸化物に特有の電
気絶縁によって、ブラッグ反射層は、高アルミニウム含
有ＡlＧaＡs層の酸化領域内の電流を制限し得る。従っ
て、上記発光ダイオード構造の輝度は、従来の発光ダイ
オードより高い。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）チ
ップ構造及びその製造方法、特に、ＬＥＤの明るさを増
強するために反射率の高いブラッグ反射層を用いたＬＥ
Ｄチップ構造に関する。
ップ構造及びその製造方法、特に、ＬＥＤの明るさを増
強するために反射率の高いブラッグ反射層を用いたＬＥ
Ｄチップ構造に関する。
【０００２】
【発明の背景】図１に示される従来のＡlＧaＩnＰ発光
ダイオードは、ダブルヘテロ接合（ＤＨ）であり、Ａl
組成が約0.7〜約1.0であり、ＧaＡs基板３上に形成され
た、ｎ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド下層４と、
（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層５と、Ａl組成が約0.7
〜約1.0であるｐ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド
上層６と、ｐ型高エネルギーギャップＧaP又はＡlＧaＡ
sウインドウ層７とから構成されている。従来のＬＥＤ
構造から放射する波長は、活性層５の組成を変えること
により変動させることができ、その波長を650 nmの赤色
光から555 nmの単色緑色光まで変化させ得る。しかしな
がら、従来の発光ダイオードの欠点は、活性層に生じた
光がＧaＡs基板に深く放出された場合に、ＧaＡs基板の
方がエネルギーギャップが小さいのでＧaＡs基板によっ
て吸収され易いことである。従って、効率の高いＬＥＤ
は製造され得ない。
ダイオードは、ダブルヘテロ接合（ＤＨ）であり、Ａl
組成が約0.7〜約1.0であり、ＧaＡs基板３上に形成され
た、ｎ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド下層４と、
（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層５と、Ａl組成が約0.7
〜約1.0であるｐ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド
上層６と、ｐ型高エネルギーギャップＧaP又はＡlＧaＡ
sウインドウ層７とから構成されている。従来のＬＥＤ
構造から放射する波長は、活性層５の組成を変えること
により変動させることができ、その波長を650 nmの赤色
光から555 nmの単色緑色光まで変化させ得る。しかしな
がら、従来の発光ダイオードの欠点は、活性層に生じた
光がＧaＡs基板に深く放出された場合に、ＧaＡs基板の
方がエネルギーギャップが小さいのでＧaＡs基板によっ
て吸収され易いことである。従って、効率の高いＬＥＤ
は製造され得ない。
【０００３】光が基板によって吸収されることを阻止す
る発光ダイオードについていくつかの技術が開示されて
きた。しかしながら、これらの従来の技術は、なお欠点
や制限がある。例えば、Sugawaraらによって開示され、
Appl. Phys Lett., vol. 61,1775-1777(1992)に発表さ
れた方法は、ＧaＡs基板に入る光を反射するために分散
ブラッグ反射（ＤＢＲ）層をＧaＡs基板に付加し、よっ
てＧaＡs基板によって吸収される光を減少させるもので
ある。しかしながら、ＤＢＲ層はＧaＡs基板にほぼ垂直
な光を反射しうることだけが効果的であることからその
効率はあまり良くない。
る発光ダイオードについていくつかの技術が開示されて
きた。しかしながら、これらの従来の技術は、なお欠点
や制限がある。例えば、Sugawaraらによって開示され、
Appl. Phys Lett., vol. 61,1775-1777(1992)に発表さ
れた方法は、ＧaＡs基板に入る光を反射するために分散
ブラッグ反射（ＤＢＲ）層をＧaＡs基板に付加し、よっ
てＧaＡs基板によって吸収される光を減少させるもので
ある。しかしながら、ＤＢＲ層はＧaＡs基板にほぼ垂直
な光を反射しうることだけが効果的であることからその
効率はあまり良くない。
【０００４】Kishらは、ＴＳ ＡlＧaＩnＰ ＬＥＤがＡu
Ｓnソルダの共融点より高い温度で水素化物気相エピタ
キシ（ＨＶＰＥ）法を用いて非常に厚い（約50μm）ｐ
型ＧaＰウインドウ層を成長させることにより製造され
るウエハ結合透明基板（ＴＳ)(ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐ
/ＧaＰ発光ダイオード[Appl. Phys Lett. vol. 64, no.
21, 2839(1994);『効率の非常に高い半導体ウエハ結合
透明基板（ＡlxＧa1-x)0 .5Ｉn0.5Ｐ/ＧaＰ』]を開示し
た。結合後、ｎ型ＧaＡs基板は慣用の化学エッチング法
を用いることにより選択的に除去される。引き続き、曝
露されたｎ型層を厚さが8〜10 milのｎ型ＧaＰ基板に結
合する。得られたＴＳ ＡlＧaＩnＰ ＬＥＤは、吸収す
る基板（ＡＳ）ＡlＧaＩnＰ ＬＥＤと比べて光の出力が
２倍改善される。しかしながら、ＴＳ ＡlＧaＩnＰ Ｌ
ＥＤの製造プロセスは複雑すぎる。従って、高イールド
で低コストのＴＳ ＡlＧaＩnＰ ＬＥＤを製造すること
は難しい。
Ｓnソルダの共融点より高い温度で水素化物気相エピタ
キシ（ＨＶＰＥ）法を用いて非常に厚い（約50μm）ｐ
型ＧaＰウインドウ層を成長させることにより製造され
るウエハ結合透明基板（ＴＳ)(ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐ
/ＧaＰ発光ダイオード[Appl. Phys Lett. vol. 64, no.
21, 2839(1994);『効率の非常に高い半導体ウエハ結合
透明基板（ＡlxＧa1-x)0 .5Ｉn0.5Ｐ/ＧaＰ』]を開示し
た。結合後、ｎ型ＧaＡs基板は慣用の化学エッチング法
を用いることにより選択的に除去される。引き続き、曝
露されたｎ型層を厚さが8〜10 milのｎ型ＧaＰ基板に結
合する。得られたＴＳ ＡlＧaＩnＰ ＬＥＤは、吸収す
る基板（ＡＳ）ＡlＧaＩnＰ ＬＥＤと比べて光の出力が
２倍改善される。しかしながら、ＴＳ ＡlＧaＩnＰ Ｌ
ＥＤの製造プロセスは複雑すぎる。従って、高イールド
で低コストのＴＳ ＡlＧaＩnＰ ＬＥＤを製造すること
は難しい。
【０００５】Horngらは、ＡuＢe/Ａuを接着剤として用
いてＳi基板と発光ダイオードエピ層を結合するウエハ
溶融法によって製造されたミラーウエハ（ＭＳ）ＡlＧa
ＩnＰ/金属/ＳiＯ2/Ｓi発光ダイオード[Appl. Phys Let
t. Vol. 75, No. 20, 3054(1999);『ウエハ結合により
製造されたミラー基板を有するＡlＧaＩnＰ発光ダイオ
ード』を報告した。しかしながら、ＭＳ ＡlＧaＩnＰ
ＬＥＤの光度は20 mAの注入電流でわずか約90 mcdであ
り、ＴＳ ＡlＧaＩnＰ ＬＥＤより40％低い。その上、
ｐ電極もｎ電極も同じ面に形成されるので、チップサイ
ズを小さくすることができない。従って、チップサイズ
は、一方の面にｐ電極、もう一方の面にｎ電極をもつ従
来のＬＥＤチップより大きくなる。即ち、このタイプの
ＬＥＤチップは、小型化に対するパッケージサイズの傾
向を決して満足させ得るものではない。
いてＳi基板と発光ダイオードエピ層を結合するウエハ
溶融法によって製造されたミラーウエハ（ＭＳ）ＡlＧa
ＩnＰ/金属/ＳiＯ2/Ｓi発光ダイオード[Appl. Phys Let
t. Vol. 75, No. 20, 3054(1999);『ウエハ結合により
製造されたミラー基板を有するＡlＧaＩnＰ発光ダイオ
ード』を報告した。しかしながら、ＭＳ ＡlＧaＩnＰ
ＬＥＤの光度は20 mAの注入電流でわずか約90 mcdであ
り、ＴＳ ＡlＧaＩnＰ ＬＥＤより40％低い。その上、
ｐ電極もｎ電極も同じ面に形成されるので、チップサイ
ズを小さくすることができない。従って、チップサイズ
は、一方の面にｐ電極、もう一方の面にｎ電極をもつ従
来のＬＥＤチップより大きくなる。即ち、このタイプの
ＬＥＤチップは、小型化に対するパッケージサイズの傾
向を決して満足させ得るものではない。
【０００６】
【発明の概要】上記のように、従来の発光ダイオードに
は多くの欠点がある。従って、本発明は、従来の発光ダ
イオードの欠点を解決するために発光ダイオード構造及
びその製造方法を提供する。
は多くの欠点がある。従って、本発明は、従来の発光ダ
イオードの欠点を解決するために発光ダイオード構造及
びその製造方法を提供する。
【０００７】本発明の目的は、発光ダイオード構造及び
その製造方法を提供することである。本発明は、高反射
率のブラッグ反射層を用いることにより放射光が基板に
よって吸収されることを阻止し得る。
その製造方法を提供することである。本発明は、高反射
率のブラッグ反射層を用いることにより放射光が基板に
よって吸収されることを阻止し得る。
【０００８】本発明の他の目的は、発光ダイオード構造
及びその製造方法を提供することである。本発明は、発
光ダイオードのエピタキシャル構造が形成される前に基
板上に高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又
は高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/低アルミニウム含有Ａ
lＧaＡs層を形成することによるブラッグ反射層を提供
する。高アルミニウム含有ＡlＧaＡsが酸化し易い特徴
をもつことから、高アルミニウム含有ＡlＧaＡsは屈折
率の小さい酸化物を形成するために酸化し得る。従っ
て、酸化したブラッグ反射層の反射率と高反射ゾーン
は、従来のＤＢＲより非常に大きい。
及びその製造方法を提供することである。本発明は、発
光ダイオードのエピタキシャル構造が形成される前に基
板上に高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又
は高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/低アルミニウム含有Ａ
lＧaＡs層を形成することによるブラッグ反射層を提供
する。高アルミニウム含有ＡlＧaＡsが酸化し易い特徴
をもつことから、高アルミニウム含有ＡlＧaＡsは屈折
率の小さい酸化物を形成するために酸化し得る。従っ
て、酸化したブラッグ反射層の反射率と高反射ゾーン
は、従来のＤＢＲより非常に大きい。
【０００９】本発明の他の目的は、発光ダイオード構造
とその製造方法を提供することである。酸化したＡlＧa
Ａs層は電気絶縁されているので、ブラッグ反射層は、
高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層の非酸化領域内の電流
を制限する。更に、クラッド下層の厚さは、活性層内に
一様な電流密度を得るために0.5μmより大きくなければ
ならない。よってこのチップの光の強さは一様であり、
中心領域に限定されない。従来のＬＥＤと比べると、逆
方向に放射されるほとんどの光が反射率の高い酸化ブラ
ッグ反射体によって反射され得ることから、光の強さは
大幅に改善され得る。
とその製造方法を提供することである。酸化したＡlＧa
Ａs層は電気絶縁されているので、ブラッグ反射層は、
高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層の非酸化領域内の電流
を制限する。更に、クラッド下層の厚さは、活性層内に
一様な電流密度を得るために0.5μmより大きくなければ
ならない。よってこのチップの光の強さは一様であり、
中心領域に限定されない。従来のＬＥＤと比べると、逆
方向に放射されるほとんどの光が反射率の高い酸化ブラ
ッグ反射体によって反射され得ることから、光の強さは
大幅に改善され得る。
【００１０】本発明のすべての態様によれば、本発明
は、第１表面上に第１電極を有する基板と、活性層と、
該活性層と該基板間に挟まれたブラッグ反射層と、を含
んでいる複数のIII〜Ｖ族元素化合物半導体エピタキシ
ャル層によって形成され、該ブラッグ反射層が酸化され
ている、第２表面上に形成されたエピタキシャル構造
と、該エピタキシャル構造上に形成された第２電極と、
を含んでいる発光ダイオードの構造を提供する。
は、第１表面上に第１電極を有する基板と、活性層と、
該活性層と該基板間に挟まれたブラッグ反射層と、を含
んでいる複数のIII〜Ｖ族元素化合物半導体エピタキシ
ャル層によって形成され、該ブラッグ反射層が酸化され
ている、第２表面上に形成されたエピタキシャル構造
と、該エピタキシャル構造上に形成された第２電極と、
を含んでいる発光ダイオードの構造を提供する。
【００１１】本発明のすべての態様によれば、本発明
は、発光ダイオードを形成する方法であって、基板を準
備するステップと、該基板の第１表面上にエピタキシャ
ル構造を形成し、該エピタキシャル構造が活性層と、該
活性層と該基板間に挟まれたブラッグ反射層と、を含ん
でいる複数のIII〜Ｖ族元素化合物半導体エピタキシャ
ル層によって形成されているステップと、該ブラッグ反
射層の一部に高反射率の電流絶縁層を形成するために酸
化処理を行うステップと、第２表面上に第１電極を形成
するステップと、該エピタキシャル構造上に第２電極を
形成するステップと、を含む前記方法を提供する。
は、発光ダイオードを形成する方法であって、基板を準
備するステップと、該基板の第１表面上にエピタキシャ
ル構造を形成し、該エピタキシャル構造が活性層と、該
活性層と該基板間に挟まれたブラッグ反射層と、を含ん
でいる複数のIII〜Ｖ族元素化合物半導体エピタキシャ
ル層によって形成されているステップと、該ブラッグ反
射層の一部に高反射率の電流絶縁層を形成するために酸
化処理を行うステップと、第２表面上に第１電極を形成
するステップと、該エピタキシャル構造上に第２電極を
形成するステップと、を含む前記方法を提供する。
【００１２】本発明の上記態様と付随する利点の多くと
は、添付図面と合わせて説明する下記の詳細な説明によ
って良く理解されるように、直ちに了解されるであろ
う。
は、添付図面と合わせて説明する下記の詳細な説明によ
って良く理解されるように、直ちに了解されるであろ
う。
【００１３】
【好適実施例の詳細な説明】本発明は、発光ダイオード
構造及びその製造方法を開示するものであり、次のよう
に詳述される。
構造及びその製造方法を開示するものであり、次のよう
に詳述される。
【００１４】図２について説明する。本発明によれば、
発光ダイオードエピタキシャル構造は、ｎ型ＧaＡs基板
２０と、ブラッグ反射層１９と、Ａl組成が約0≦ｘ≦0.
45であるｎ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド下層１
６と、Ａl組成が約0≦ｘ≦0.45である（ＡlxＧa1-x)0.5
Ｉn0.5Ｐ活性層１４と、ｐ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐ
クラッド上層１２と、ｐ型オーミック接触層１０から構
成されている。
発光ダイオードエピタキシャル構造は、ｎ型ＧaＡs基板
２０と、ブラッグ反射層１９と、Ａl組成が約0≦ｘ≦0.
45であるｎ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド下層１
６と、Ａl組成が約0≦ｘ≦0.45である（ＡlxＧa1-x)0.5
Ｉn0.5Ｐ活性層１４と、ｐ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐ
クラッド上層１２と、ｐ型オーミック接触層１０から構
成されている。
【００１５】上記説明においては、（ＡlxＧa1-x）0.5
Ｉn0.5Ｐのような化合物の割合は単に一例として示され
ており、本発明はそれに限定されない。更に、本発明の
ＡlＧaＩnＰ活性層１４の構造は、ＤＨ構造又は多重量
子井戸（ＭＯＷ）構造であり得る。ＤＨ構造は、図１に
示されるように、Ａl組成が約0.5≦ｘ≦1であるｎ型
（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド下層１６と、（Ａlx
Ｇa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層１４と、Ａl組成が約0.5≦ｘ
≦1であるｐ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド上層
１２とを含んでいる。
Ｉn0.5Ｐのような化合物の割合は単に一例として示され
ており、本発明はそれに限定されない。更に、本発明の
ＡlＧaＩnＰ活性層１４の構造は、ＤＨ構造又は多重量
子井戸（ＭＯＷ）構造であり得る。ＤＨ構造は、図１に
示されるように、Ａl組成が約0.5≦ｘ≦1であるｎ型
（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド下層１６と、（Ａlx
Ｇa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐ活性層１４と、Ａl組成が約0.5≦ｘ
≦1であるｐ型（ＡlxＧa1-x)0.5Ｉn0.5Ｐクラッド上層
１２とを含んでいる。
【００１６】本発明の実施例によれば、ブラッグ反射層
１９は、ｎ型ＧaＡs基板２０とクラッド下層１６間に挟
まれている。ブラッグ反射層１９は、高アルミニウム含
有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又は高アルミニウム含有Ａl
ＧaＡs/低アルミニウム含有ＡlＧaＩnＰ層の複数の積層
構造を含んでいる。ブラッグ反射層の酸化が処理された
後、生成した酸化物は屈折率の小さい絶縁体であり、上
記のように形成されるブラッグ反射体は活性層１４によ
って生じた放射光を反射し得る。各層の厚さは、λ/４n
に等しいように設計することができ、λは放射光の波長
であり、ｎは屈折率である。
１９は、ｎ型ＧaＡs基板２０とクラッド下層１６間に挟
まれている。ブラッグ反射層１９は、高アルミニウム含
有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又は高アルミニウム含有Ａl
ＧaＡs/低アルミニウム含有ＡlＧaＩnＰ層の複数の積層
構造を含んでいる。ブラッグ反射層の酸化が処理された
後、生成した酸化物は屈折率の小さい絶縁体であり、上
記のように形成されるブラッグ反射体は活性層１４によ
って生じた放射光を反射し得る。各層の厚さは、λ/４n
に等しいように設計することができ、λは放射光の波長
であり、ｎは屈折率である。
【００１７】図３Ａ及び図３Ｂについて説明する。本発
明の第１実施例が発光ダイオードの平面図と断面図に示
されている。本実施例においては、ブラッグ反射層１９
は、３組の高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ
１９c層を含んでいる。高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層
は酸化し易い特徴があるために、酸化処理は高アルミニ
ウム含有ＡlＧaＡs層上で処理される。300〜600℃に制
御された温度においては、ＡlxＯy層は中心部分に向か
って高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層の横の部分に形成
され、高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層１９bの非酸化領
域は中央に位置している。更に、ｎ電極４０とｐ電極３
０は、それぞれｎ型ＧaＡs基板２０とｐ型オーミック接
触層１０上に形成されている。
明の第１実施例が発光ダイオードの平面図と断面図に示
されている。本実施例においては、ブラッグ反射層１９
は、３組の高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ
１９c層を含んでいる。高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層
は酸化し易い特徴があるために、酸化処理は高アルミニ
ウム含有ＡlＧaＡs層上で処理される。300〜600℃に制
御された温度においては、ＡlxＯy層は中心部分に向か
って高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層の横の部分に形成
され、高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層１９bの非酸化領
域は中央に位置している。更に、ｎ電極４０とｐ電極３
０は、それぞれｎ型ＧaＡs基板２０とｐ型オーミック接
触層１０上に形成されている。
【００１８】酸化処理後のＡlxＯy層１９aの屈折率は、
1.6であり、約３より大きい低アルミニウム含有ＡlＧa
Ａs又はＡlＧaＩnＰの屈折率と異なる。その結果、ブラ
ッグ反射層１９によって反射する波長は、図４に示され
るように500〜800 nmの可視スペクトルのほとんど全部
に包含し得る。それ故、ブラッグ反射層１９は、活性層
１４によって生じる放射光のほとんど100％を反射し得
る。更に、ＡlxＯy層１９aの電気絶縁特性によれば、ブ
ラッグ反射層は、高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層１９b
の非酸化領域内の電流を制限し得る。クラッド下層１６
がブラッグ反射層１９と活性層１４間に挿入されたため
にほとんどの光がブラッグ反射層１９によって反射し得
ることから、活性層１４の電流は一様である。従って、
光の強さを著しく増強し得る。
1.6であり、約３より大きい低アルミニウム含有ＡlＧa
Ａs又はＡlＧaＩnＰの屈折率と異なる。その結果、ブラ
ッグ反射層１９によって反射する波長は、図４に示され
るように500〜800 nmの可視スペクトルのほとんど全部
に包含し得る。それ故、ブラッグ反射層１９は、活性層
１４によって生じる放射光のほとんど100％を反射し得
る。更に、ＡlxＯy層１９aの電気絶縁特性によれば、ブ
ラッグ反射層は、高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層１９b
の非酸化領域内の電流を制限し得る。クラッド下層１６
がブラッグ反射層１９と活性層１４間に挿入されたため
にほとんどの光がブラッグ反射層１９によって反射し得
ることから、活性層１４の電流は一様である。従って、
光の強さを著しく増強し得る。
【００１９】閉じ込められた電流が活性層１４の対応す
る領域を通る場合、活性層１４によって放射される光の
強さは前よりも大きい。上記の要因によれば、本発明の
光の強さが改善されることは明らかである。本実施例に
示されたブラッグ反射層は、ｎ型ＧaＡs基板とクラッド
下層に挟まれているが、本発明はそれに限定されない。
ブラッグ反射層は、クラッド下層に位置し得る。
る領域を通る場合、活性層１４によって放射される光の
強さは前よりも大きい。上記の要因によれば、本発明の
光の強さが改善されることは明らかである。本実施例に
示されたブラッグ反射層は、ｎ型ＧaＡs基板とクラッド
下層に挟まれているが、本発明はそれに限定されない。
ブラッグ反射層は、クラッド下層に位置し得る。
【００２０】図５Ａ及び図５Ｂについて説明する。本発
明の第２実施例が発光ダイオードの平面図及び図５Ａの
線Ｖ-Ｖに沿って切った発光ダイオードの断面図に示さ
れている。本実施例においては、ブラッグ反射層１９
は、高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ又は高
アルミニウム含有ＡlＧaＡs/低アルミニウム含有ＡlＧa
Ａs層１９cの組合わせを含んでいる。酸化時間を減少さ
せるために、本発明は、ブラッグ反射層１９の４つの部
分を分けるためにｎ型ＧaＡs基板までエッチングするこ
とにより交差くぼみ２５を形成している。従って、高ア
ルミニウム含有ＡlＧaＡsのより多くの反応面積が酸化
処理で反応し得る。注意深い制御によって、複数のＡlx
Ｏy層１９aは高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層の横の部
分に形成され、複数の非酸化ＡlＡs層１９bは中央に位
置している。更に、ｎ電極４０とｐ電極３０は、それぞ
れｎ型ＧaＡs基板２０とｐ型オーム接触層１０上に形成
される。更に、ＡlＧaＩnＰ １９c層は、低アルミニウ
ム含有ＡlＧaＡs層に置き換えられてブラッグ反射層１
９を形成することができる。本実施例の利点は、各セル
が４つの領域に分けられることであり、第１実施例と比
べて酸化時間の１/２を必要とするだけである。
明の第２実施例が発光ダイオードの平面図及び図５Ａの
線Ｖ-Ｖに沿って切った発光ダイオードの断面図に示さ
れている。本実施例においては、ブラッグ反射層１９
は、高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ又は高
アルミニウム含有ＡlＧaＡs/低アルミニウム含有ＡlＧa
Ａs層１９cの組合わせを含んでいる。酸化時間を減少さ
せるために、本発明は、ブラッグ反射層１９の４つの部
分を分けるためにｎ型ＧaＡs基板までエッチングするこ
とにより交差くぼみ２５を形成している。従って、高ア
ルミニウム含有ＡlＧaＡsのより多くの反応面積が酸化
処理で反応し得る。注意深い制御によって、複数のＡlx
Ｏy層１９aは高アルミニウム含有ＡlＧaＡs層の横の部
分に形成され、複数の非酸化ＡlＡs層１９bは中央に位
置している。更に、ｎ電極４０とｐ電極３０は、それぞ
れｎ型ＧaＡs基板２０とｐ型オーム接触層１０上に形成
される。更に、ＡlＧaＩnＰ １９c層は、低アルミニウ
ム含有ＡlＧaＡs層に置き換えられてブラッグ反射層１
９を形成することができる。本実施例の利点は、各セル
が４つの領域に分けられることであり、第１実施例と比
べて酸化時間の１/２を必要とするだけである。
【００２１】図４に示されるように、本発明のブラッグ
反射層と従来の技術との比較が示されている。ＡlＧaＩ
nＰ/ＡlＩnＰ層を含んでいる従来のブラッグ反射層の反
射率は、波長が550〜600 nmの領域では80％にすぎず、
その他の領域では悪い。一方、高アルミニウム含有Ａl
ＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又は高アルミニウム含有ＡlＧaＡ
s/低アルミニウム含有ＡlＧaＩnＰを含んでいる本発明
のブラッグ反射層の反射率は、波長が500〜800 nmの領
域ではほとんど100％である。それ故、本発明のブラッ
グ反射層の反射率は高い。
反射層と従来の技術との比較が示されている。ＡlＧaＩ
nＰ/ＡlＩnＰ層を含んでいる従来のブラッグ反射層の反
射率は、波長が550〜600 nmの領域では80％にすぎず、
その他の領域では悪い。一方、高アルミニウム含有Ａl
ＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又は高アルミニウム含有ＡlＧaＡ
s/低アルミニウム含有ＡlＧaＩnＰを含んでいる本発明
のブラッグ反射層の反射率は、波長が500〜800 nmの領
域ではほとんど100％である。それ故、本発明のブラッ
グ反射層の反射率は高い。
【００２２】図６について説明する。本発明と従来の技
術のブラッグ反射層の反射率と組合わせ数が示されてい
る。本発明においては、４組の高アルミニウム含有Ａl
ＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又は高アルミニウム含有ＡlＧaＡ
s/低アルミニウム含有ＡlＧaＩnＰ層は約100％の高反射
率を得ることができる。対照的に、20組の従来のブラッ
グ反射体のＡlＧaＩnＰ/ＡlＩnＰ層は80％の不十分な反
射率しか得ることができない。それ故、本発明のブラッ
グ反射層の構造は、従来のブラッグ反射層より単純であ
り、反射率は高い。
術のブラッグ反射層の反射率と組合わせ数が示されてい
る。本発明においては、４組の高アルミニウム含有Ａl
ＧaＡs/ＡlＧaＩnＰ層又は高アルミニウム含有ＡlＧaＡ
s/低アルミニウム含有ＡlＧaＩnＰ層は約100％の高反射
率を得ることができる。対照的に、20組の従来のブラッ
グ反射体のＡlＧaＩnＰ/ＡlＩnＰ層は80％の不十分な反
射率しか得ることができない。それ故、本発明のブラッ
グ反射層の構造は、従来のブラッグ反射層より単純であ
り、反射率は高い。
【００２３】本発明のブラッグ反射体の特徴によって、
本発明は、ＡlＧaＩnＰ発光ダイオードに適用できるだ
けでなく、可視光を放射可能なすべての発光ダイオード
にも適用できる。
本発明は、ＡlＧaＩnＰ発光ダイオードに適用できるだ
けでなく、可視光を放射可能なすべての発光ダイオード
にも適用できる。
【００２４】従って、本発明の利点は、発光ダイオード
構造及びその製造方法を提供することである。つまり、
高反射率ブラッグ反射層を用いることにより放射光が基
板によって吸収されることを阻止できる。
構造及びその製造方法を提供することである。つまり、
高反射率ブラッグ反射層を用いることにより放射光が基
板によって吸収されることを阻止できる。
【００２５】本発明の他の利点は、発光ダイオード構造
及びその製造方法を提供することである。本発明は、発
光ダイオードのエピタキシャル構造が形成される前に基
板上に形成される、高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/Ａl
ＧaＩnＰ層又は高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/低アルミ
ニウム含有ＡlＧaＡsであるブラッグ反射層を提供す
る。高アルミニウム含有ＡlＧaＡsを酸化し易い特徴が
ありかつ酸化物の屈折率が高いために、ブラッグ反射層
によって反射する波長は、可視スペクトルのほとんど全
部を包含し得る。
及びその製造方法を提供することである。本発明は、発
光ダイオードのエピタキシャル構造が形成される前に基
板上に形成される、高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/Ａl
ＧaＩnＰ層又は高アルミニウム含有ＡlＧaＡs/低アルミ
ニウム含有ＡlＧaＡsであるブラッグ反射層を提供す
る。高アルミニウム含有ＡlＧaＡsを酸化し易い特徴が
ありかつ酸化物の屈折率が高いために、ブラッグ反射層
によって反射する波長は、可視スペクトルのほとんど全
部を包含し得る。
【００２６】本発明の他の利点は、発光ダイオード構造
及びその製造方法を提供することである。酸化物に特有
の電気絶縁によれば、ブラッグ反射層は、高アルミニウ
ム含有ＡlＧaＡs層の酸化領域内の電流を制限し得る。
及びその製造方法を提供することである。酸化物に特有
の電気絶縁によれば、ブラッグ反射層は、高アルミニウ
ム含有ＡlＧaＡs層の酸化領域内の電流を制限し得る。
【００２７】本発明の他の利点は、発光ダイオード構造
及びその製造方法を提供することである。従って、発光
ダイオードは、従来の発光ダイオードより光効率が高
い。
及びその製造方法を提供することである。従って、発光
ダイオードは、従来の発光ダイオードより光効率が高
い。
【００２８】本発明の好適実施例を図示及び説明してき
たが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々
な変更を行うことができることは理解されるであろう。
たが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々
な変更を行うことができることは理解されるであろう。
【図１】発光ダイオードの従来の構造を示す概略図であ
る。
る。
【図２】本発明の発光ダイオード構造のエピタキシャル
構造を示す概略図である。
構造を示す概略図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施例である発光ダイオードを
示す平面図である。
示す平面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施例である発光ダイオードを
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】本発明と従来の技術におけるブラッグ反射体に
対する反射率と入射波長を示すグラフである。
対する反射率と入射波長を示すグラフである。
【図５Ａ】本発明の第２実施例の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの線Ｖ-Ｖに沿って切った断面図であ
る。
る。
【図６】本発明と従来の技術におけるブラッグ反射層の
反射率と組合わせ数間の関係を示すグラフである。
反射率と組合わせ数間の関係を示すグラフである。
４…クラッド下層、３…基板、５…活性層、６…クラッ
ド上層、７…ウインドウ層、１０…ｐ型オーミック接触
層、１２…クラッド上層、１４…活性層、１６…クラッ
ド下層、１９、１９ａ、１９b、１９c…ブラッグ反射
層、２０…基板、３０…ｐ電極、４０…ｎ電極。
ド上層、７…ウインドウ層、１０…ｐ型オーミック接触
層、１２…クラッド上層、１４…活性層、１６…クラッ
ド下層、１９、１９ａ、１９b、１９c…ブラッグ反射
層、２０…基板、３０…ｐ電極、４０…ｎ電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA04 CA34 CA35 CA36 CA77 CB15
Claims (17)
- 【請求項１】 一方の側に第１表面を有し、もう一方の
側に第２表面を有する基板であって、第１電極が前記第
１表面上に形成されている、基板と；前記第２表面上に
形成されるエピタキシャル構造であって、前記エピタキ
シャル構造は、活性層と、前記活性層と前記基板とに挟
まれたブラッグ反射層と、を含んでいる複数のIII〜Ｖ
族元素化合物半導体エピタキシャル層によって形成さ
れ、前記ブラッグ反射層の一部が酸化している、エピタ
キシャル構造と；前記エピタキシャル構造上に形成され
る第２電極と、を含んでいる、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）の構造。 - 【請求項２】 前記ブラッグ反射層が、相互に積層した
少なくとも１つの酸化層と少なくとも１つの半導体層と
を含んでいる、請求項１記載の構造。 - 【請求項３】 少なくとも１つの前記半導体層が少なく
とも１つのＡlＧaＩnＰ層である、請求項２記載の構
造。 - 【請求項４】 少なくとも１つの前記半導体層が少なく
とも１つの低アルミニウム含有ＡlＧaＡs層である、請
求項２記載の構造。 - 【請求項５】 前記酸化層が高アルミニウム含有ＡlＧa
Ａs層である、請求項２記載の構造。 - 【請求項６】 前記酸化層の一部を酸化し、酸化処理後
に電流絶縁層が形成される、請求項５記載の構造。 - 【請求項７】 少なくとも１つの前記酸化層のアルミニ
ウム組成が約80％〜約100％である、請求項２記載の構
造。 - 【請求項８】 電流絶縁層は、少なくとも１つの前記酸
化層を約300〜約600℃の温度で酸化することにより形成
される、請求項２記載の構造。 - 【請求項９】 発光ダイオードを形成する方法であっ
て、前記方法は：基板を供するステップと；前記基板の
第１表面上にエピタキシャル構造を形成するステップで
あって、前記エピタキシャル構造が、活性層と、前記活
性層と前記基板間に挟まれたブラッグ反射層と、を含ん
でいる複数のIII〜Ｖ族元素化合物半導体エピタキシャ
ル層によって形成されている、前記ステップと；前記ブ
ラッグ反射層の一部に高反射率電流絶縁層が形成される
ように酸化処理を行うステップと；前記基板の第２表面
上に第１電極を形成するステップと；前記エピタキシャ
ル構造上に第２電極を形成するステップと、を含む、前
記方法。 - 【請求項１０】 前記ブラッグ反射層が、相互に積層さ
れた少なくとも１つの酸化層と少なくとも１つの半導体
層とを含んでいる、請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 少なくとも１つの前記酸化層が暴露さ
れるように、前記エピタキシャル構造と前記ブラッグ反
射層をエッチングするステップを更に含んでいる、請求
項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 少なくとも１つの前記半導体層が少な
くとも１つのＡlＧaＩnＰ層である、請求項１０記載の
方法。 - 【請求項１３】 少なくとも１つの前記半導体層が少な
くとも１つの低アルミニウム含有ＡlＧaＡs層である、
請求項１０記載の方法。 - 【請求項１４】 前記酸化層が高アルミニウム含有Ａl
ＧaＡs層である、請求項１０記載の方法。 - 【請求項１５】 前記酸化層の一部を酸化し、酸化処理
後に電流絶縁層が形成される、請求項１４記載の方法。 - 【請求項１６】 少なくとも１つの前記酸化層のアルミ
ニウム組成が約80％〜約100％である、請求項１４記載
の方法。 - 【請求項１７】 電流絶縁層が、少なくとも１つの前記
酸化層を約300〜約600℃の温度で酸化することにより形
成される、請求項１４記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW89123252 | 2000-11-03 | ||
| TW089123252A TW474033B (en) | 2000-11-03 | 2000-11-03 | LED structure and the manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002185038A true JP2002185038A (ja) | 2002-06-28 |
| JP3523632B2 JP3523632B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=21661797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001339747A Expired - Lifetime JP3523632B2 (ja) | 2000-11-03 | 2001-11-05 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6552369B2 (ja) |
| JP (1) | JP3523632B2 (ja) |
| DE (1) | DE10153321B4 (ja) |
| TW (1) | TW474033B (ja) |
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- 2001-10-29 DE DE10153321A patent/DE10153321B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-31 US US10/003,923 patent/US6552369B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-05 JP JP2001339747A patent/JP3523632B2/ja not_active Expired - Lifetime
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