JP2003023181A - GaP BASED LIGHT EMITTING DIODE AND ITS FABRICATING METHOD - Google Patents

GaP BASED LIGHT EMITTING DIODE AND ITS FABRICATING METHOD

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JP2003023181A JP2001205940A JP2001205940A JP2003023181A JP 2003023181 A JP2003023181 A JP 2003023181A JP 2001205940 A JP2001205940 A JP 2001205940A JP 2001205940 A JP2001205940 A JP 2001205940A JP 2003023181 A JP2003023181 A JP 2003023181A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for constituting a GaP based LED having a monojunction or heterojunction light emitting part exhibiting a current block function, and a technology for constituting a current block function structure utilizing a boron phosphate based semiconductor layer where conductivity can be controlled easily. SOLUTION: In a GaP based light emitting diode, a first III-V compound layer containing boron is provided in the projection area of a surface electrode in junction with one compositional layer of light emitting part, and a second III-V compound layer containing boron is provided in junction with the first III-V compound layer containing boron. Furthermore, a pn junction structure comprising the first III-V compound layer containing boron and one compositional layer of light emitting part is provided in that projection area.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リン化硼素系半導
体層のpn接合を利用して、電流阻止或いは電流狭窄の
機能を実現した積層構造を具備したIII−V族化合物
半導体発光素子を構成する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a group III-V compound semiconductor light emitting device having a laminated structure which realizes a function of blocking current or constricting current by utilizing a pn junction of a boron phosphide-based semiconductor layer. Technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】リン化ガリウム(GaP)系III−V
族化合物半導体を発光層として利用する発光素子として
例えば、リン化ガリウム(GaP)緑色帯発光ダイオー
ド(LED)が公知である(寺本 巖著、「半導体デバ
イス概論」((株)培風館、1995年3月30日発行
初版、118〜121頁参照)。また、III−V族化
合物半導体発光素子の別の例として砒化リン化ガリウム
(GaAs1-XX:0≦X≦1)黄色帯LEDが知れて
いる(上記の「半導体デバイス概論」、114〜116
頁参照)。また、最近では、III族窒化物半導体の一
種である窒化リン化ガリウム混晶(GaN1-XX:0≦
X≦1)を発光層とする青紫色帯窒化ガリウム系LED
が開発されている(2001年(平成13年)年春季第
48回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、No.
1、425頁、31a−M−2参照)。
2. Description of the Related Art Gallium phosphide (GaP) system III-V
For example, gallium phosphide (GaP) green band light emitting diode (LED) is known as a light emitting device using a group compound semiconductor as a light emitting layer (Iwao Teramoto, "Introduction to Semiconductor Devices" (Baifukan Co., Ltd., March 1995). See the first edition issued on March 30th, pp. 118 to 121. As another example of the III-V group compound semiconductor light emitting device, gallium arsenide phosphide (GaAs 1-X P X : 0 ≦ X ≦ 1) yellow band LED is used. Known ("Introduction to Semiconductor Devices", 114-116, above).
See page). Recently, gallium nitride phosphide mixed crystal (GaN 1-X P X : 0 ≦
Blue-violet band gallium nitride LED with X ≦ 1) as light emitting layer
Is being developed (Proceedings of the 48th Joint Lecture Meeting on Applied Physics in Spring 2001), No.
1, pp. 425, 31a-M-2).

【0003】従来より、例えば、GaPLEDは主に液
相エピタキシャル(LPE)手段により成膜した数ミク
ロンメーター(μm)或いは数十μm程度の厚い膜を利
用して構成されている(G.B.STRINGFELL
OW他編著、”High Brightness Li
ght Emitting Diodes”(ACAD
EMIC PRESS(San Diego,U.S.
A.、1997)、6〜7頁参照)。また、従来のGa
As1-XX(0≦X≦1)LEDはハイドライド(hy
dride)気相成長手段により成膜した数μmから数
十μmの厚膜を利用して構成されている(上記の”Hi
gh Brightness LightEmitti
ng Diodes”、47〜48頁参照)。これらの
従来のGaP系LEDでは、発光層とLED駆動電流を
供給するために発光部の表面上方に設けられる表面電極
との中間に厚膜が配置される構成となっている。即ち、
厚膜の配置により、表面電極と発光層との距離を大きく
隔てている構造となっている。このため、駆動電流は発
光層に到達する以前に厚膜内部で横方向に拡散させら
れ、発光領域に都合良く駆動電流を分散できる構成とな
っている。
Conventionally, for example, a GaPLED is mainly constructed by using a thick film of about several micrometers (μm) or several tens of μm formed by liquid phase epitaxial (LPE) means (GB. STRINGFELL
OW et al., “High Brightness Li”
ght Emitting Diodes "(ACAD
EMIC PRESS (San Diego, US).
A. , 1997), pp. 6-7). In addition, conventional Ga
As 1-X P X (0 ≦ X ≦ 1) LEDs are hydride (hy
(dride) It is configured by using a thick film of several μm to several tens of μm formed by vapor phase growth means (see “Hi” above).
gh Brightness LightEmitti
ng Diodes ", pp. 47-48). In these conventional GaP LEDs, a thick film is arranged between the light emitting layer and the surface electrode provided above the surface of the light emitting portion to supply the LED drive current. The configuration is as follows:
Due to the arrangement of the thick film, the distance between the surface electrode and the light emitting layer is greatly separated. Therefore, the drive current is laterally diffused inside the thick film before reaching the light emitting layer, so that the drive current can be conveniently dispersed in the light emitting region.

【0004】一方で、有機金属熱分解気相成長(MOC
VD)手段による薄膜を利用するLEDにあっては、表
面電極と発光領域との距離はGaP系LED程、大では
ないのが一般的である。このため、LED駆動電流は横
方向に拡散するよりも、表面電極の直下の発光領域(所
謂、表面電極の射影(shadow)領域)に短絡的に
流入してしまうため、発光領域の拡張を充分に達成でき
ない。従来より、高輝度化を達成するための一手段とし
て、LED駆動電流を外部視野方向に開口された発光領
域(開口発光領域)に流通させる技術手段が知れている
(上記の”High Brightness Ligh
t Emitting Diodes”、178〜18
0頁参照)。この方法の目的は、LED駆動電流を限定
された領域、即ち、開口発光領域に優先的に集中的に流
通させる作用を有する電流阻止層を配置することをもっ
て達成されている。
On the other hand, metalorganic pyrolysis vapor deposition (MOC)
In an LED using a thin film formed by VD) means, the distance between the surface electrode and the light emitting region is generally not as large as that of a GaP LED. Therefore, the LED drive current is short-circuited into the light emitting region immediately below the surface electrode (so-called shadow region of the surface electrode) rather than being diffused in the lateral direction, so that the light emitting region is sufficiently expanded. Cannot be achieved. Conventionally, as one means for achieving high brightness, a technical means for circulating an LED drive current through a light emitting region (aperture light emitting region) opened in the external visual field direction (the above "High Brightness Light" is known.
t Emitting Diodes ", 178-18
(See page 0). The object of this method is achieved by arranging a current blocking layer having a function of preferentially and intensively circulating the LED drive current in a limited region, that is, the aperture light emitting region.

【0005】LEDにあっては、電流阻止層は、素子駆
動電流を供給するために発光部上に設けられる台座(p
ad)電極等の表面電極の下方に敷設されるのが通常で
ある。例えば、リン化アルミニウム・ガリウム・インジ
ウム混晶((AlXGa1-XYIn1-YP:0≦X≦1、
0<Y<1)系LEDにあって、電流ブロック(blo
ck)層とも呼称される電流阻止層は、表面電極の発光
部への射影領域(上記の開口発光領域以外の素子領域に
相当する)に配置するのが一般的となっている(App
l.Phys.Lett.,61(15)(199
2)、1775〜1777頁参照)。
In the LED, the current blocking layer is a pedestal (p) provided on the light emitting portion for supplying a device driving current.
It is usually laid under a surface electrode such as an ad) electrode. For example, aluminum phosphide / gallium / indium mixed crystal ((Al X Ga 1-X ) Y In 1-Y P: 0 ≦ X ≦ 1,
In a 0 <Y <1) LED, a current block (blo
The current blocking layer, which is also referred to as a ck) layer, is generally arranged in a projection region of the surface electrode to the light emitting portion (corresponding to an element region other than the above-mentioned aperture light emitting region) (App.
l. Phys. Lett. , 61 (15) (199
2) pp. 1775-1777).

【0006】電流阻止層は、例えば、クラッド(障壁)
層と発光層との接合構造からなる発光部の構成層とのp
n接合構造をもって従来から構成されている(上記の”
High Brightness Light Emi
tting Diodes”、178〜180頁参
照)。例えば、従来の(Al1-XGaXYIn1-YP(0
≦X≦1、0<Y<1)系LEDにあっては、電流阻止
層をp形(Al0.49Ga0.510.50In0.50P発光層に
接合するn形(Al0.60Ga0.400.50In0.50Pクラ
ッド層内部にマグネシウム(Mg)をイオン注入して形
成したpn接合構造から構成する例がある(特開平7−
326793号公報参照)。また、ダブルヘテロ接合
(DH)構造発光部の一構成層であるp形(Al0.7
0.30.5In0.5P上部クラッド(clad)層とn
形(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pブロック層とのpn
接合構造より電流阻止機能層が構成されている(上記の
Appl.Phys.Lett.,61(1992)参
照)。
The current blocking layer is, for example, a clad (barrier).
P with the constituent layer of the light emitting portion having a junction structure of the layer and the light emitting layer
Conventionally configured with an n-junction structure.
High Brightness Light Emi
tting Diodes ", pp. 178-180). For example, conventional (Al 1-X Ga X) Y In 1-Y P (0
In the case of ≦ X ≦ 1, 0 <Y <1 type LED, an n-type (Al 0.60 Ga 0.40 ) 0.50 In 0.50 in which a current blocking layer is bonded to a p-type (Al 0.49 Ga 0.51 ) 0.50 In 0.50 P light-emitting layer There is an example of a pn junction structure formed by ion-implanting magnesium (Mg) into the P clad layer (JP-A-7-
326793). In addition, a p-type (Al 0.7 G) which is a constituent layer of the light emitting portion of the double heterojunction (DH) structure is used.
a 0.3 ) 0.5 In 0.5 P upper clad layer and n
Type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P with a block layer
A current blocking function layer is composed of the junction structure (see Appl. Phys. Lett., 61 (1992) above).

【0007】一方、従来のIII−V族化合物半導体レ
ーザーダイオード(LD)に於いても、LEDの電流阻
止層と類似の作用を発揮する機能層として電流狭窄層が
利用されている(上記の「半導体デバイス概論」、12
6〜127頁参照)。最近では、電流狭窄層をリン化硼
素(BP)から構成する技術例が開示されている(特開
平10−242569号公報参照)。リン化硼素の室温
禁止帯幅として、従来より2エレクトロンボルト(e
V)の値が通用している(上記の「半導体デバイス概
論」、28頁、RCA Review,25(196
4)、159〜167頁、及びZ.anorg.al
lg.chem.,349(1967)、151〜15
7頁参照)。上記の電流狭窄層も、室温での禁止帯幅を
2.0eVとするリン化硼素から構成されるものとなっ
ている(特開平2−275682号公報、特開平10−
247760号、特開平10−247761号公報参
照)。
On the other hand, also in the conventional III-V group compound semiconductor laser diode (LD), the current constriction layer is used as a functional layer having a function similar to that of the current blocking layer of the LED (see the above " Introduction to Semiconductor Devices ", 12
6-127). Recently, a technology example in which the current constriction layer is made of boron phosphide (BP) has been disclosed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-242569). The room temperature bandgap of boron phosphide has conventionally been 2 electron volts (e
The value of V is valid ("Introduction to Semiconductor Devices", page 28, RCA Review, 25 (196).
4) 159-167, and Z. anorg. al
lg. chem. , 349 (1967), 151-15
(See page 7). The current confinement layer is also made of boron phosphide having a bandgap of 2.0 eV at room temperature (JP-A-2-275682, JP-A-10-).
247760 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-247761).

【0008】また、リン化硼素はフィリップスのイオン
結合度が0.006と低い(フィリップス著、「半導体
結合論」((株)吉岡書店、1985年7月25日発
行、第3刷)、49〜51頁参照)。また、例えば、砒
化硼素(BAs)に至っては0.002とイオン結合度
は更に小さい(上記の「半導体結合論」、49〜51頁
参照)。従って、リン化砒素(BP)系III−V族化
合物半導体からは、電流阻止層をなすpn接合構造を得
られ易い特徴を有している。
Boron phosphide has a low Phillips ionic bond value of 0.006 (Phillips, "Semiconductor Coupling Theory" (Yoshioka Shoten Co., Ltd., Issued July 25, 1985, third edition), 49). (See page 51). Further, for example, boron arsenide (BAs) has a smaller ionic bond degree of 0.002 (see "Semiconductor Coupling Theory", pages 49 to 51). Therefore, the arsenic phosphide (BP) group III-V group compound semiconductor has a feature that a pn junction structure forming a current blocking layer can be easily obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】GaP系LEDは、同
一の素材からなる半導体層の同種(ホモ:homo)接
合型構造から構成されている。キャリアの「閉じ込め」
効果(上記の「半導体デバイス概論」、124〜125
頁参照)に因る発光強度の向上が期待できる異種(ヘテ
ロ:hetero)接合型構造のGaP系LEDは実用
化されてはいない。ましてや、例えば、上記のリン化硼
素系半導体層の特性を活用して構成された電流阻止機能
構造を備えたGaP系LEDを得るための技術は開示さ
れていないのが現状である。従来のホモ接合型GaP系
LEDに比較して、より発光強度に優れるGaP系LE
Dを得るためには、発光部をヘテロ接合構造より構成す
る、あるいは、電流阻止作用を発揮するに有効な機能構
造を構成するための技術措置を施すのが肝要となってい
る。
The GaP LED has a homo (homo) junction type structure of semiconductor layers made of the same material. Career "confinement"
Effect (above "Introduction to Semiconductor Devices", 124-125
A GaP-based LED having a heterojunction structure, which is expected to improve the emission intensity due to the above (see page), has not been put to practical use. Furthermore, for example, a technology for obtaining a GaP-based LED having a current blocking function structure configured by utilizing the characteristics of the boron phosphide-based semiconductor layer is not disclosed at present. GaP-based LE, which is more excellent in emission intensity than the conventional homojunction GaP-based LED
In order to obtain D, it is important to take technical measures to construct the light emitting portion with a heterojunction structure or to construct a functional structure effective for exhibiting a current blocking action.

【0010】また、従来より電流阻止層を構成するに利
用されているリン化硼素系半導体層の禁止帯幅は2eV
と低いが故に、緑色帯等の短波長可視光に対して不透明
であるため、吸収による発光強度の損失が大となってし
まう欠点があった(上記の特開平2−288388号
公報参照)。例えば、レーザー光を電流狭窄部位を透過
させずに水平方向に発振させる構造を採るLDでは、電
流狭窄層による吸収は発振光の強度に然したる影響を及
ぼさない。一方、LDとは相違して、発光を電流阻止作
用を有する機能部位の構成層を透過させて外部視野方向
に取り出す構造となっているのが一般的なLEDの構造
である。従って、この様な低い禁止帯幅の半導体層から
電流阻止層を構成すると、発光が吸収され、高発光強度
のLEDを得るには不都合となる問題点がある。
Further, the band gap of the boron phosphide-based semiconductor layer conventionally used to form the current blocking layer is 2 eV.
Since it is low, it is opaque to short-wavelength visible light in the green band and the like, so that there is a disadvantage that the loss of emission intensity due to absorption becomes large (see Japanese Patent Laid-Open No. 2-288388). For example, in an LD having a structure in which laser light is oscillated in the horizontal direction without passing through a current constriction portion, absorption by the current confinement layer does not have a significant effect on the intensity of the oscillated light. On the other hand, unlike a LD, a general LED structure has a structure in which light emission is transmitted through a constituent layer of a functional portion having a current blocking action and is extracted in the external visual field direction. Therefore, when the current blocking layer is composed of the semiconductor layer having such a low bandgap, the emitted light is absorbed, and there is a problem that it is inconvenient to obtain an LED having high emission intensity.

【0011】従来では、例えば、禁止帯幅が2.7eV
以上と充分に大きく、電流阻止機能を果たすpn接合構
造体を構成するに好都合となる伝導形(pn)制御が可
能で、結晶の質も良好であると云う条件を満足する半導
体材料は存在しないとされている(上記の特開平10−
247760号公報参照)。このため、従来に於いて
は、禁止帯幅を2eVとするリン化硼素と、窒化アルミ
ニウム(AlN)系混晶との超格子構造を作製して、室
温禁止帯幅を2eV以上とする構造体を得る技術が開示
されている(上記の特開平2−275682号参照)。
しかし、この従来技術手段では、敢えて、超格子構造を
形成する必要に迫られる煩雑な問題点を有している。
Conventionally, for example, the bandgap width is 2.7 eV.
As described above, there is no semiconductor material that satisfies the conditions that the conductivity type (pn) control is sufficiently large, which is convenient for constructing a pn junction structure that performs a current blocking function, and that the crystal quality is good. (The above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 10-
247760). Therefore, in the conventional structure, a superlattice structure of boron phosphide having a bandgap of 2 eV and an aluminum nitride (AlN) -based mixed crystal is manufactured to have a room temperature bandgap of 2 eV or more. Is disclosed (see the above-mentioned JP-A-2-275682).
However, this conventional technique has a complicated problem that requires the formation of a superlattice structure.

【0012】本発明は、上記の従来技術の欠点を克服す
るべくなされたもので、(ア)電流阻止機能を発揮す
る、ホモ接合型或いはヘテロ接合型の発光部を備えたG
aP系LEDを構成するための技術、また、(イ)電流
阻止機能構造を伝導性の制御を容易に行えるリン化硼素
系半導体層を利用して構成するための技術、及び(ウ)
短波長可視波長領域の発光を透過するに好都合に作用す
る禁止帯幅の大きなリン化硼素系半導体層を提供するた
めの技術を提示することを主たる趣旨とするものであ
る。
The present invention has been made in order to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art. (A) A G having a homojunction type or a heterojunction type light emitting portion exhibiting a current blocking function.
Technology for constructing an aP-based LED, (a) Technology for constructing a current blocking function structure using a boron phosphide-based semiconductor layer capable of easily controlling conductivity, and (c)
The main purpose of the present invention is to provide a technique for providing a boron phosphide-based semiconductor layer having a large forbidden band width that works favorably for transmitting light in the short wavelength visible wavelength region.

【0013】また、本発明は、上記の提示技術を基に構
成された電流阻止機能構造を具備するGaP系LED、
並びに同GaP系LEDを用いたランプ(lamp)及
びそのランプを利用してなる光源を提供するものであ
る。併せて、本発明は、特に、緑色帯或いは黄色帯の可
視光を都合良く透過する禁止帯幅の大きなリン化硼素系
半導体層を簡便に形成するための製造方法を提供すると
共に、上記のGaP系LED、ランプ、及び光源を形成
するための製造方法を提供する。
Further, the present invention is a GaP-based LED having a current blocking function structure constructed based on the above-mentioned technique.
The present invention also provides a lamp using the GaP LED and a light source using the lamp. In addition, the present invention particularly provides a manufacturing method for easily forming a boron phosphide-based semiconductor layer having a large forbidden band width that conveniently transmits visible light in the green band or the yellow band, and the above-described GaP. A manufacturing method for forming a system LED, a lamp, and a light source is provided.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、裏面に
裏面電極を備えた導電性の結晶基板と、基板上に積層さ
れたGaP系半導体からなる発光層を含む発光部と、発
光部上に表面電極を備えたGaP系発光LEDにあっ
て、次記の1.乃至19.に記載の特徴を有するGaP
系LEDを提供するものである。特に、下記の1.〜
4.に記載の発明では、GaP系LEDに好適となる電
流阻止機能部の構成手段及び配置手段を提供するもので
ある。 1.裏面に裏面電極を備えた導電性の結晶基板と、基板
上に積層されたリン化ガリウム(GaP)系半導体から
なる発光層を含む発光部と、発光部上に表面電極を備え
たGaP系発光ダイオードに於いて、表面電極の射影領
域に、発光部の一構成層に接合して、第1の含硼素II
I−V族化合物半導体層が設けられ、第1の含硼素II
I−V族化合物半導体層に接合して、第2の含硼素II
I−V族化合物半導体層が備えられていることを特徴と
するGaP系発光ダイオード。 2.第2の含硼素III−V族化合物半導体層が、第1
の含硼素III−V族化合物半導体層と反対の伝導形の
導電層から構成されていることを特徴とする前記1.に
記載のGaP系発光ダイオード。 3.上記の射影領域に、第1の含硼素III−V族化合
物半導体層と、第1の含硼素III−V族化合物半導体
層に接合する発光部の一構成層とで構成されるpn接合
構造が備えられていることを特徴とする前記1.または
2.に記載のGaP系発光ダイオード。 4.上記の射影領域に在る第1の含硼素III−V族化
合物半導体層の表面と、上記の射影領域以外の素子領域
に露呈した発光部の一構成層の表面とを被覆する、第2
の含硼素III−V族化合物半導体層が備えられている
ことを特徴とする前記1.乃至3.に記載のGaP系発
光ダイオード。
That is, the present invention provides a conductive crystal substrate having a back surface electrode on the back surface thereof, a light emitting portion including a light emitting layer made of a GaP-based semiconductor laminated on the substrate, and a light emitting portion. In a GaP-based light emitting LED having a surface electrode on the top, the following 1. Through 19. GaP having the characteristics described in 1.
A system LED is provided. In particular, the following 1. ~
4. The invention described in (3) provides a constituent means and an arrangement means of a current blocking function unit suitable for a GaP LED. 1. A conductive crystal substrate having a back surface electrode on the back surface, a light emitting portion including a light emitting layer made of a gallium phosphide (GaP) semiconductor stacked on the substrate, and a GaP light emitting portion having a surface electrode on the light emitting portion. In the diode, the first boron-containing II is bonded to the projecting region of the surface electrode by bonding to one constituent layer of the light emitting portion.
A group IV compound semiconductor layer is provided to form a first boron-containing compound II.
The second boron-containing compound II is bonded to the group I-V compound semiconductor layer II.
A GaP-based light-emitting diode comprising an IV compound semiconductor layer. 2. The second boron-containing III-V group compound semiconductor layer is the first
1. The boron-containing III-V compound semiconductor layer of No. 1, and a conductive layer of the opposite conductivity type. GaP light emitting diode described in. 3. A pn junction structure composed of a first boron-containing III-V group compound semiconductor layer and a component layer of a light-emitting portion bonded to the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer is provided in the projection region. 1. The above-mentioned 1. Or 2. GaP light emitting diode described in. 4. A surface of the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer present in the projection area and a surface of a constituent layer of the light emitting portion exposed in the element area other than the projection area;
1. The boron-containing III-V group compound semiconductor layer according to 1. above is provided. Through 3. GaP light emitting diode described in.

【0015】また本発明のGaP系発光ダイオードは、
上記の1.乃至4.に記載の基本的構成に加えて、 5.第2の含硼素III−V族化合物半導体層を、接合
をなす発光部の一構成層と同一の伝導形の導電層とする
ことを特徴とする。上記の発明は、第2の含硼素III
−V族化合物半導体層を発光部の構成層とヘテロ接合す
るヘテロ接合層として利用して、ヘテロ接合構造のGa
P系LEDを提供するものである。
The GaP light emitting diode of the present invention is
The above 1. Through 4. In addition to the basic configuration described in 5. It is characterized in that the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer is a conductive layer having the same conductivity type as a constituent layer of the light emitting portion forming a junction. The above invention is based on the second boron-containing III.
By using the group-V compound semiconductor layer as a heterojunction layer that heterojunctions with the constituent layer of the light emitting portion, Ga having a heterojunction structure is formed.
A P-type LED is provided.

【0016】また本発明GaP系発光ダイオードは、前
記1.乃至5.に記載の発明の構成に加えて、 6.第2の含硼素III−V族化合物半導体層の平面積
を、第1の含硼素III−V族化合物半導体層の平面積
を越えて大としたことを特徴とする。上記の発明は、第
2の含硼素III−V族化合物半導体層を発光部構成層
とのヘテロ接合層として備え、且つ表面電極より供給さ
れる駆動電流を開口発光領域に広範囲に拡散させる電流
拡散層として利用したGaP系LEDを提供する。また
本発明は、電流阻止機能部位の設置領域を徒に大とする
ことなく、開口発光領域の不要な縮小を抑制するため、 7.第1の含硼素III−V族化合物半導体層の平面積
(S:cm2)を表面電極の最大の平面積(S0:c
2)に対し、関係式0.7≦S/S0≦1.5で示され
る範囲としたことを特徴とする前記6.に記載のGaP
系発光ダイオードを提供する。
Further, the GaP light emitting diode of the present invention comprises: Through 5. 5. In addition to the configuration of the invention described in 6. The plane area of the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is larger than the plane area of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer. The above invention comprises a second boron-containing III-V group compound semiconductor layer as a heterojunction layer with the light emitting part constituting layer, and spreads a driving current supplied from the surface electrode over a wide range to the aperture light emitting region. Provided is a GaP-based LED used as a layer. In addition, the present invention suppresses the unnecessary reduction of the aperture light emitting region without enlarging the installation region of the current blocking function region, and therefore 7. The plane area (S: cm 2 ) of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer is the maximum plane area (S 0 : c) of the surface electrode.
m 2 ), GaP according to the above 6, characterized in that the range is expressed by the relational expression 0.7 ≦ S / S 0 ≦ 1.5.
A system light emitting diode is provided.

【0017】また、次の8.及び9.に記載の発明は、
発光部の一構成層に格子整合する含硼素III−V族化
合物半導体層からヘテロ接合層を構成する技術手段を利
用したGaP系LEDに関するものである。 8.第1の含硼素III−V族化合物半導体層が、接合
させる発光部の一構成層と同一の格子定数を有する格子
整合層から構成されていることを特徴とする上記の1.
乃至7.の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオー
ド。 9.第2の含硼素III−V族化合物半導体層が、接合
させる発光部の一構成層と同一の格子定数を有する格子
整合層から構成されていることを特徴とする上記の1.
乃至8.の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオード
In addition, the following 8. And 9. The invention described in
The present invention relates to a GaP-based LED that utilizes a technical means of forming a heterojunction layer from a boron-containing III-V group compound semiconductor layer that is lattice-matched to one constituent layer of a light emitting section. 8. The first boron-containing III-V group compound semiconductor layer is composed of a lattice matching layer having the same lattice constant as that of a constituent layer of the light emitting section to be bonded.
Through 7. 2. The GaP light emitting diode according to any one of 1. 9. The second boron-containing III-V group compound semiconductor layer is composed of a lattice matching layer having the same lattice constant as that of the constituent layer of the light emitting section to be bonded.
Through 8. 2. The GaP light emitting diode according to any one of 1.

【0018】また、上記の1.乃至9.に記載の発明の
構成に加えて、 10.第1及び第2の含硼素III−V族化合物半導体
層が、非晶質層または多結晶層から構成されていること
を特徴とするGaP系発光ダイオードでは、熱的変質が
回避された発光部を備えたGaP系LEDが提供され
る。
In addition, the above 1. Through 9. 10. In addition to the configuration of the invention described in 10. In a GaP light emitting diode, wherein the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers are composed of an amorphous layer or a polycrystalline layer, a light emitting portion in which thermal alteration is avoided GaP-based LEDs are provided.

【0019】また、本発明では、含硼素III−V族化
合物半導体層をリン化硼素系半導体層から構成した次の
11.乃至15.項に記載のGaP系LEDを提供す
る。特に、14.及び15.項では、障壁層として好都
合に利用できる禁止帯幅の大きなリン化硼素系半導体層
を備えたGaP系LEDを提供する。すなわち本発明
は、 11.第1の含硼素III−V族化合物半導体層が、リ
ン化硼素(BP)系半導体層から構成されていることを
特徴とする前記1.乃至10.の何れか1項に記載のG
aP系発光ダイオード。 12.第2の含硼素III−V族化合物半導体層が、リ
ン化硼素(BP)系半導体層から構成されていることを
特徴とする前記1.乃至11.の何れか1項に記載のG
aP系発光ダイオード。 13.第1及び第2の含硼素III−V族化合物半導体
層が、同一のリン化硼素(BP)系半導体層から構成さ
れていることを特徴とする前記1.乃至12.の何れか
1項に記載のGaP系発光ダイオード。 14.第1または第2の含硼素III−V族化合物半導
体層が、室温での禁止帯幅を3.0±0.2eVとする
リン化硼素を基材として構成されていることを特徴とす
る前記1.乃至13.の何れか1項に記載のGaP系発
光ダイオード。 15.第1または第2の含硼素III−V族化合物半導
体層が、室温での禁止帯幅を3.0±0.2eVとする
単量体のリン化硼素層から構成されていることを特徴と
する前記1.乃至14.の何れか1項に記載のGaP系
発光ダイオード。である。
In the present invention, the boron-containing III-V group compound semiconductor layer is composed of a boron phosphide-based semiconductor layer. Through 15. A GaP-based LED according to the above item is provided. In particular, 14. And 15. In the section (1), there is provided a GaP-based LED including a boron phosphide-based semiconductor layer having a large bandgap that can be conveniently used as a barrier layer. That is, the present invention relates to 11. 1. The first boron-containing III-V group compound semiconductor layer is composed of a boron phosphide (BP) -based semiconductor layer. Through 10. G according to any one of
aP light emitting diode. 12. 1. The second boron-containing III-V group compound semiconductor layer is composed of a boron phosphide (BP) -based semiconductor layer. Through 11. G according to any one of
aP light emitting diode. 13. 1. The first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers are composed of the same boron phosphide (BP) -based semiconductor layer. Through 12. 2. The GaP light emitting diode according to any one of 1. 14. The first or second boron-containing III-V compound semiconductor layer is composed of boron phosphide as a base material having a bandgap of 3.0 ± 0.2 eV at room temperature. 1. Through 13. 2. The GaP light emitting diode according to any one of 1. 15. The first or second boron-containing III-V compound semiconductor layer is composed of a monomer boron phosphide layer having a bandgap of 3.0 ± 0.2 eV at room temperature. To 1. Through 14. 2. The GaP light emitting diode according to any one of 1. Is.

【0020】また本発明では、上記の1.乃至15.項
に記載の発明の構成に加えて、次の16.及び19.項
に記載の特定されたGaP系半導体材料からなる発光層
を備えたGaP系LEDを提供する。すなわち本発明
は、 16.発光部に備えられている発光層が、砒化リン化ガ
リウム(GaAs1-XX:0≦X≦1)から構成されて
いることを特徴とする前記1.乃至15.の何れか1項
に記載のGaP系発光ダイオード。 17.発光層とする砒化リン化ガリウム(GaAs1-X
X:0≦X≦1)には、窒素(N)が添加されている
ことを特徴とする前記16.に記載のGaP系発光ダイ
オード。 18.発光部に備えられている発光層が、窒化リン化ガ
リウム(GaN1-XX:0≦X≦1)から構成されてい
ることを特徴とする前記1.乃至15.の何れか1項に
記載のGaP系発光ダイオード。 19.第2の含硼素III−V族化合物半導体層を、発
光層に接合する障壁層として設けられていることを特徴
とする16.乃至18.の何れか1項に記載のGaP系
発光ダイオードである。
In the present invention, the above 1. Through 15. In addition to the configuration of the invention described in the above item, the following 16. And 19. Provided is a GaP-based LED having a light-emitting layer made of the specified GaP-based semiconductor material according to the item. That is, the present invention relates to 16. 1. The light-emitting layer provided in the light-emitting portion is composed of gallium arsenide phosphide (GaAs 1-X P X : 0 ≦ X ≦ 1). Through 15. 2. The GaP light emitting diode according to any one of 1. 17. Gallium arsenide phosphide (GaAs 1-X
16. P X : 0 ≦ X ≦ 1), wherein nitrogen (N) is added. GaP light emitting diode described in. 18. 1. The light-emitting layer provided in the light-emitting portion is composed of gallium nitride phosphide (GaN 1-X P X : 0 ≦ X ≦ 1). Through 15. 2. The GaP light emitting diode according to any one of 1. 19. 16. The second boron-containing III-V compound semiconductor layer is provided as a barrier layer that is joined to the light emitting layer. Through 18. The GaP-based light-emitting diode according to any one of 1.

【0021】また本発明は、上記の1.〜19.項に係
わるGaP系発光ダイオードを利用した次の20.及び
21.項に記載のランプあるいは光源である。 20.前記1.乃至19.の何れか1項に記載のGaP
系発光ダイオードを用いたランプ。 21.前記20.に記載のGaP系発光ダイオードを用
いたランプから作製された光源。
The present invention also relates to the above 1. ~ 19. The following 20. using the GaP light emitting diode according to the above item. And 21. The lamp or the light source described in the item. 20. The above 1. Through 19. GaP according to any one of 1.
A lamp using a light emitting diode. 21. 20. A light source manufactured from a lamp using the GaP light emitting diode described in 1.

【0022】また本発明では、上記の1.乃至19.項
に記載のGaP系発光ダイオードを製造するために、次
の22.乃至26.項に記載のGaP系発光ダイオード
の製造方法を提供する。すなわち本発明は、 22.導電性結晶基板上の、発光部の一構成層上に第1
の含硼素III−V族化合物半導体層を形成し、発光部
上に設ける表面電極の射影領域以外の素子領域に在る第
1の含硼素III−V族化合物半導体層を除去した後
に、射影領域に残置された第1の含硼素III−V族化
合物半導体層の表面と素子領域に露呈した発光部の一構
成層の表面とを被覆する第2の含硼素III−V族化合
物半導体層を形成することを特徴とする前記1.乃至1
9.の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオードの製
造方法。 23.導電性結晶基板上に発光部を形成した後、発光部
の構成層よりも低温で第1の含硼素III−V族化合物
半導体層を形成することを特徴とする前記22.に記載
のGaP系発光ダイオードの製造方法。 24.導電性結晶基板上に発光部と第1の含硼素III
−V族化合物半導体層を形成した後、発光部の構成層よ
りも低温で第2の含硼素III−V族化合物半導体層を
形成することを特徴とする前記22.または23.に記
載のGaP系発光ダイオードの製造方法。 25.第1及び第2の含硼素III−V族化合物半導体
層を同一の温度で形成することを特徴とする前記22.
乃至24.の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオー
ドの製造方法。 26.第1及び第2の含硼素III−V族化合物半導体
層を、250℃以上750℃以下の温度で形成すること
を特徴とする前記22.乃至25.の何れか1項に記載
のGaP系発光ダイオードの製造方法。である。
In the present invention, the above 1. Through 19. In order to manufacture the GaP-based light emitting diode described in the above item, the following 22. To 26. A method for manufacturing a GaP light emitting diode according to item 1 is provided. That is, the present invention relates to 22. A first component is formed on a constituent layer of the light emitting portion on the conductive crystal substrate.
Of the boron-containing III-V compound semiconductor layer, and after removing the first boron-containing III-V compound semiconductor layer in the element region other than the projecting region of the surface electrode provided on the light emitting portion, the projecting region is formed. A second boron-containing III-V group compound semiconductor layer that covers the surface of the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer left on the substrate and the surface of the constituent layer of the light-emitting portion exposed in the device region. 1. The above-mentioned 1. Through 1
9. The method for manufacturing the GaP light emitting diode according to any one of 1. 23. 22. After forming the light emitting portion on the conductive crystal substrate, the first boron-containing III-V compound semiconductor layer is formed at a temperature lower than that of the constituent layer of the light emitting portion. 7. A method for manufacturing a GaP light emitting diode according to item 1. 24. A light-emitting portion and a first boron-containing layer on a conductive crystal substrate III
22. After forming the group-V compound semiconductor layer, the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer is formed at a temperature lower than that of the constituent layer of the light emitting portion. Or 23. 7. A method for manufacturing a GaP light emitting diode according to item 1. 25. 22. The first and second boron-containing III-V compound semiconductor layers are formed at the same temperature.
To 24. The method for manufacturing the GaP light emitting diode according to any one of 1. 26. 22. The first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers are formed at a temperature of 250 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. To 25. The method for manufacturing the GaP light emitting diode according to any one of 1. Is.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明に係わるGaP系発光ダイ
オードは、基板上に積層させた積層構造体を母材として
構成する。基板材料としては、半導体単結晶が好適に利
用できる。例えば、珪素単結晶(シリコン:Si)や炭
化珪素(SiC)等のIV族半導体単結晶が基板として
利用できる。また、砒化ガリウム(GaAs)やリン化
ガリウム(GaP)或いはリン化硼素(BP)(J.E
lectrochem.Soc.,120(197
3)、p.p.802〜806.参照)、または窒化ガ
リウム(GaN)等のIII−V族化合物半導体単結晶
が利用できる。特に、格子整合性の観点からして、Ga
As1-XX(0≦X≦1)層を発光層として備えたGa
P系LEDには、GaAs単結晶が好適な基板である。
同じく、GaP層を発光層とするGaP系LEDは、G
aP単結晶を基板として好適に構成できる。また、サフ
ァイア(α−Al23単結晶)や酸化亜鉛(ZnO)等
の酸化物単結晶、或いは、モリブデン(Mo)などの高
融点金属類を基板として利用できる。基板となす単結晶
の厚さ、面方位等はLED用途積層構造体の構成層との
格子定数を勘案して適宣、選択できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A GaP light emitting diode according to the present invention comprises a laminated structure laminated on a substrate as a base material. A semiconductor single crystal can be preferably used as the substrate material. For example, a group IV semiconductor single crystal such as silicon single crystal (silicon: Si) or silicon carbide (SiC) can be used as the substrate. Further, gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP) or boron phosphide (BP) (J.E.
retrochem. Soc. , 120 (197
3), p. p. 802-806. Or a group III-V compound semiconductor single crystal such as gallium nitride (GaN). In particular, from the viewpoint of lattice matching, Ga
Ga having an As 1-X P X (0 ≦ X ≦ 1) layer as a light emitting layer
GaAs single crystal is a suitable substrate for P-based LEDs.
Similarly, a GaP-based LED having a GaP layer as a light emitting layer is
The aP single crystal can be suitably configured as the substrate. Further, sapphire (α-Al 2 O 3 single crystal), oxide single crystal such as zinc oxide (ZnO), or refractory metal such as molybdenum (Mo) can be used as the substrate. The thickness, plane orientation, etc. of the single crystal to be formed with the substrate can be appropriately selected in consideration of the lattice constant with the constituent layers of the laminated structure for LED.

【0024】基板上には、例えば、III−V族化合物
半導体からなる緩衝(buffer)層を介して発光層
を備えた発光部を構成する。緩衝層は例えば、低温で成
長させた非晶質層或いは多結晶層から構成できる。ま
た、例えば、超格子構造層から構成できる。特に、基板
材料と積層構造体の構成層とが格子不整合である場合、
歪超格子構造の緩衝層は、格子の不整合性を緩和して結
晶性に優れう得る積層構造体構成層をもたらすに貢献で
きる。また、層厚方向に組成の勾配を付した組成勾配層
から構成される緩衝層も、格子不整合性を緩和するに有
効に作用する。発光部を緩衝層に直接、接合させて設け
る構成の場合、発光部より出射される発光を充分に透過
できる禁止帯幅の大きな材料から緩衝層を構成すると、
外部への発光の取り出し効率を向上でき、高輝度のGa
P系LEDを得るに有利となる。緩衝層上に設けられ
る、発光を反射する半導体層を重層させてなる半導体多
層膜反射鏡(伊賀、小山共著、「面発光レーザ」
((株)オーム社、1990年9月25日第1版第1刷
発行)、181〜184頁参照)を介して発光部を設け
ることもできる。
On the substrate, for example, a light emitting portion having a light emitting layer via a buffer layer made of a III-V compound semiconductor is formed. The buffer layer can be composed of, for example, an amorphous layer or a polycrystalline layer grown at a low temperature. Further, for example, it can be composed of a superlattice structure layer. In particular, when the substrate material and the constituent layers of the laminated structure have a lattice mismatch,
The buffer layer having a strained superlattice structure can contribute to provide a laminated structure constituting layer that relaxes lattice mismatching and has excellent crystallinity. Further, the buffer layer composed of a composition gradient layer having a composition gradient in the layer thickness direction also effectively acts to alleviate the lattice mismatch. In the case of the structure in which the light emitting portion is directly bonded to the buffer layer, if the buffer layer is made of a material having a large forbidden band that can sufficiently transmit the light emitted from the light emitting portion,
Ga of high brightness, which can improve the extraction efficiency of emitted light to the outside.
This is advantageous for obtaining a P-type LED. Semiconductor multi-layered film reflecting mirror formed by stacking semiconductor layers that reflect light emitted on the buffer layer (Iga and Koyama, "Surface emitting laser")
(See Ohmsha Co., Ltd., September 25, 1990, 1st edition, 1st printing), pages 181-184).

【0025】発光部とは発光を出射するための機能部位
であり発光層、または単一ヘテロ(SH)接合構造型で
は発光層と障壁(クラッド)層、または二重ヘテロ(D
H)接合構造では発光層と上部クラッド層と下部クラッ
ド層から構成する。発光層はp形或いはn形の導電層か
ら構成する。SH接合構造にあって、クラッド層は発光
層と反対の伝導形の導電層から構成する。DH接合構造
は、p形クラッド層とn形クラッド層とで発光層を挟持
して発光部を構成する。本発明に係わるGaP系LED
の発光層は所望の発光波長に相応する遷移エネルギーを
与えるGaP結晶から構成する。また、発光波長に対応
する禁止帯幅を有するGaAs1-XXから構成する。
The light emitting portion is a functional portion for emitting light emission and is a light emitting layer, or a light emitting layer and a barrier (clad) layer in a single hetero (SH) junction structure type, or a double hetero (D).
H) The junction structure is composed of a light emitting layer, an upper clad layer and a lower clad layer. The light emitting layer is composed of a p-type or n-type conductive layer. In the SH junction structure, the cladding layer is composed of a conductive layer having a conductivity type opposite to that of the light emitting layer. In the DH junction structure, a light emitting layer is sandwiched between a p-type clad layer and an n-type clad layer to form a light emitting section. GaP LED according to the present invention
The light emitting layer is composed of a GaP crystal that gives a transition energy corresponding to a desired emission wavelength. Further, it is composed of GaAs 1-X P X having a band gap corresponding to the emission wavelength.

【0026】発光層は量子井戸(quantum we
ll)構造からも構成できる。例えば、単一量子井戸
(SQW)構造または多重量子井戸(MQW)から構成
できる。また例えば、歪超格子構造と量子井戸構造との
接合体をもって発光層とすることもできる。
The light emitting layer is a quantum well.
11) It can also be constructed from the structure. For example, it can be composed of a single quantum well (SQW) structure or a multiple quantum well (MQW). Further, for example, a junction body of a strained superlattice structure and a quantum well structure can be used as a light emitting layer.

【0027】本発明では、発光部上に含硼素III−V
族化合物半導体層から構成されるpn接合構造を設け
る。含硼素III−V族化合物半導体には、例えば、一
般式BαAlβGaγIn1- α - β - γ1- δAsδ(0
<α≦1、0≦β<1、0≦γ<1、0<α+β+γ≦
1、0≦δ≦1)で表記されるIII−V族化合物半導
体がある。また、例えば、一般式BαAlβGaγIn
1- α - β - γ1- δδ(0<α≦1、0≦β<1、0≦
γ<1、0<α+β+γ≦1、0<δ≦1)で表記され
る窒素を含むIII−V族化合物半導体がある。具体的
には、リン化アルミニウム・硼素混晶(BαAlβP:
0<α≦1、α+β=1)、リン化硼素・ガリウム混晶
(BαGaγP:0<α≦1、α+γ=1)或いはリン
化硼素・インジウム混晶(BαIn1- αP:0<α≦
1)が例示できる。また、例えば、窒化リン化硼素(B
1-XX:0<X<1)などの複数のV族元素を構成元
素とする複V族III族窒化物半導体が例示できる。
In the present invention, boron-containing III-V is provided on the light emitting portion.
A pn junction structure including a group compound semiconductor layer is provided. The boron-containing group III-V compound semiconductor, for example, general formula B α Al β Ga γ In 1- α - β - γ P 1- δ As δ (0
<Α ≦ 1, 0 ≦ β <1, 0 ≦ γ <1, 0 <α + β + γ ≦
There are III-V group compound semiconductors represented by 1, 0 ≦ δ ≦ 1). In addition, for example, the general formula B α Al β Ga γ In
1- α - β - γ P 1- δ N δ (0 <α ≦ 1, 0 ≦ β <1, 0 ≦
There is a III-V group compound semiconductor containing nitrogen represented by γ <1, 0 <α + β + γ ≦ 1, 0 <δ ≦ 1). Specifically, an aluminum phosphide / boron mixed crystal (B α Al β P:
0 <α ≦ 1, α + β = 1), boron phosphide / gallium mixed crystal (B α Ga γ P: 0 <α ≦ 1, α + γ = 1) or boron phosphide / indium mixed crystal (B α In 1- α P: 0 <α ≦
1) can be exemplified. Further, for example, boron nitride phosphide (B
An example is a compound V group III nitride semiconductor having a plurality of group V elements such as P 1-X N X : 0 <X <1).

【0028】前述の如くリン化硼素(BP)または砒化
硼素(BAs)は、イオン結合性が低い(上記の「半導
体結合論」、49〜51頁参照)。また、その結晶型は
硫化亜鉛鉱型(spharelite)(上記の「半導
体結合論」、14〜15頁参照)であり、立方晶特有の
価電子帯の縮帯構造を保有している(生駒 英明、生駒
俊明共著、「化合物半導体の基礎物性入門」((株)培
風館、1991年9月10日発行初版)、17頁参
照)。このため、伝導層、特にp形の導電層を得られ易
い利点がある。従って、硼素と、リン(P)または砒素
(As)を構成元素として含む含硼素III−V族化合
物半導体層からは、都合良く電流阻止作用を発揮す機能
部位(pn接合型電流阻止層)を構成できる。
As described above, boron phosphide (BP) or boron arsenide (BAs) has low ionic bondability (see "Semiconductor Coupling Theory", pages 49 to 51). In addition, its crystalline form is a zinc sulfide ore type (sparelite) (see the above "Semiconductor Coupling Theory", pages 14 to 15) and possesses a valence band contraction structure peculiar to cubic crystals (Hideaki Ikoma). , Toshiaki Ikoma, "Introduction to Basic Physical Properties of Compound Semiconductors" (see Baifukan Co., Ltd., first edition issued September 10, 1991), p. 17). Therefore, there is an advantage that a conductive layer, particularly a p-type conductive layer can be easily obtained. Therefore, from the boron-containing III-V group compound semiconductor layer containing boron and phosphorus (P) or arsenic (As) as constituent elements, a functional site (pn junction type current blocking layer) that conveniently exhibits a current blocking action is provided. Can be configured.

【0029】電流阻止層は、本発明の第1の実施形態で
は、第1及び第2の含硼素III−V族化合物半導体層
を接合させて構成する。此処では、発光部の構成層に接
合する層を第1の含硼素III−V族化合物半導体層と
仮称する。例えば、発光部の構成層上に高抵抗の第1の
含硼素III−V族化合物半導層を接合させる。次に、
第1の含硼素III−V族化合物半導体層に導電性の第
2の含硼素III−V族化合物半導体層を接合させる。
高抵抗の第1の含硼素III−V族化合物半導体層は、
上方に設けられる表面電極から表面電極の直下の発光部
へのLED駆動電流の短絡的流通を阻止する作用を発揮
する。導電性の第2の含硼素III−V族化合物半導体
層は、高抵抗の第1の含硼素III−V族化合物半導体
層の作用によって阻止された駆動電流を、表面電極の直
下以外の領域に分散して流通させる作用を有する。即
ち、高抵抗層と導電層の含硼素III−V族化合物半導
体層とを接合させることにより、電流阻止機能を発揮す
る構造を構成できる。
In the first embodiment of the present invention, the current blocking layer is formed by joining the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers. Here, the layer bonded to the constituent layer of the light emitting portion is tentatively referred to as a first boron-containing III-V group compound semiconductor layer. For example, a high-resistance first boron-containing III-V group compound semiconductor layer is bonded onto the constituent layer of the light emitting portion. next,
A conductive second boron-containing III-V compound semiconductor layer is bonded to the first boron-containing III-V compound semiconductor layer.
The high-resistance first boron-containing III-V group compound semiconductor layer is
It exerts an effect of preventing short-circuiting of the LED drive current from the surface electrode provided above to the light emitting portion immediately below the surface electrode. The conductive second boron-containing III-V compound semiconductor layer causes the drive current blocked by the action of the high-resistance first boron-containing III-V compound semiconductor layer to be applied to a region other than immediately below the surface electrode. It has the effect of being dispersed and distributed. That is, by joining the high resistance layer and the boron-containing group III-V compound semiconductor layer of the conductive layer, a structure exhibiting a current blocking function can be formed.

【0030】導電性の第2の含硼素III−V族化合物
半導体層よりも約2桁、望ましくは3桁以上高い抵抗を
有する高抵抗層から第1のIII−V族化合物半導体層
を構成すると、電流阻止機能をより効果的に発揮できる
部位を構成できる。高抵抗の第1の含硼素III−V族
化合物半導体層の抵抗は、望ましくは100オーム
(Ω)以上、更に望ましくは1キロオーム(kΩ)以上
である。また、例えば、抵抗率を103Ω・cm以上と
する絶縁層からも構成できる。抵抗率(=比抵抗)は例
えば、通常のホール(Hall)効果測定手段等により
測定できる。第1の含硼素III−V族化合物半導体層
を導電層とし、第2の含硼素III−V族化合物半導体
層を高抵抗層或いは絶縁層としても電流阻止層を構成で
きる。しかし、この接合構造では、特に、高抵抗の第2
の含硼素III−V族化合物半導体層上に表面電極を設
置する構成では、表面電極の接触抵抗が増加し、しいて
は、LEDの順方向電圧(所謂、Vf)が増加するため
好ましい構成とは成り難い。
When the first III-V compound semiconductor layer is composed of a high-resistance layer having a resistance higher than that of the conductive second boron-containing III-V compound semiconductor layer by about 2 digits, preferably by 3 digits or more. Therefore, it is possible to configure a portion that can more effectively exhibit the current blocking function. The resistance of the high-resistance first boron-containing III-V compound semiconductor layer is preferably 100 ohm (Ω) or more, more preferably 1 kilo ohm (kΩ) or more. Further, for example, it may be composed of an insulating layer having a resistivity of 10 3 Ω · cm or more. The resistivity (= specific resistance) can be measured, for example, by a normal Hall effect measuring means or the like. The current blocking layer can be formed by using the first boron-containing III-V compound semiconductor layer as a conductive layer and the second boron-containing III-V compound semiconductor layer as a high resistance layer or an insulating layer. However, in this joint structure, especially, the second
In the structure in which the surface electrode is provided on the boron-containing III-V group compound semiconductor layer, the contact resistance of the surface electrode increases, and the forward voltage (so-called Vf) of the LED increases, which is a preferable structure. Is hard to come by.

【0031】本発明の第2の実施形態では、電流阻止機
能部位をpn接合構造から構成する。pn接合構造は、
伝導形を相違する第1と第2の含硼素III−V族化合
物半導体層を接合させて構成する。例えば、n形の含硼
素III−V族化合物半導体層と、p形の含硼素III
−V族化合物半導体層との接合構成からpn接合を構成
する。pn接合構造は、そのキャリア濃度(正孔濃度或
いは電子濃度)に於ける零(0)バイアスでの空乏層
(depletion layer)の深さを越えた層
厚の含硼素III−V族化合物半導体層から構成するの
が望ましい。空乏層の深さは、キャリア濃度の増加と共
に減少し、キャリア濃度、比誘電率等を利用して算出で
きる(A.S.Groov著、「Physics an
d Technology of Semicondu
ctor Devices」(John Wiley
& Sons、Inc.,1967、159頁参照)。
ちなみに、含硼素III−V族化合物半導体の一種であ
るリン化硼素(BP)(Nature、179(No.
4569)(1957)、1075頁参照)の比誘電率
は約8.02と予想されている(W.A.ハリソン著、
「固体の電子構造と物性(上巻)」(現代工学社、19
87年5月30日発行二版)、122頁参照)。
In the second embodiment of the present invention, the current blocking function portion is composed of a pn junction structure. The pn junction structure is
The first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers having different conductivity types are bonded to each other. For example, an n-type boron-containing III-V group compound semiconductor layer and a p-type boron-containing III compound layer.
A pn junction is formed from the junction structure with the group-V compound semiconductor layer. The pn junction structure is a boron-containing III-V group compound semiconductor layer having a layer thickness exceeding the depth of a depletion layer at a carrier concentration (hole concentration or electron concentration) at zero (0) bias. It is desirable to configure from. The depth of the depletion layer decreases as the carrier concentration increases, and can be calculated using the carrier concentration, the relative permittivity, and the like (see AS Groov, “Physics an”).
d Technology of Semiconductor
center Devices "(John Wiley
& Sons, Inc. , 1967, p. 159).
By the way, boron phosphide (BP) (Nature, 179 (No.
4569) (1957), p. 1075) is expected to have a relative permittivity of about 8.02 (WA Harrison,
"Solid state electronic structure and physical properties (first volume)" (Hyundai Engineering Co., 19
Issued May 30, 1987, second edition), p. 122).

【0032】電流阻止機能部は、LED駆動電流を供給
するリード線を結線するための台座(pad)電極等の
表面電極の直下の射影領域に設ける。射影領域とは鉛直
方向への台座電極の写影領域を指し、その領域の最大の
平面積は表面電極の最大の水平断面積に等しいものとな
る。本発明の第3の実施形態では、発光部の一構成層と
それに接合させる第1の含硼素III−V族化合物半導
体層とでpn接合構造を構成する。例えば、p形クラッ
ド層にn形の第1の含硼素III−V族化合物半導体層
を接合させてpn接合構造を構成する。また、例えば、
n形GaP発光層にはp形の第1の含硼素III−V族
化合物半導体層を接合させてpn接合構造を構成する。
本発明の第3の実施形態に記載の発明に係わるpn接合
構造は、第2の実施形態に係わるpn接合構造と同様の
電流阻止機能作用を果たすが、pn接合構造体の構成要
素を相違するものである。即ち、本発明の第3の実施形
態に記載の発明では、発光部の一構成層を利用して簡便
に電流阻止用pn接合構造を構成しているのを特徴とし
ている。
The current blocking function portion is provided in the projection area immediately below the surface electrode such as a pedestal electrode for connecting the lead wire for supplying the LED drive current. The projection area refers to a projection area of the pedestal electrode in the vertical direction, and the maximum plane area of the area is equal to the maximum horizontal sectional area of the surface electrode. In the third embodiment of the present invention, a pn junction structure is formed by one constituent layer of the light emitting section and the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer bonded to the constituent layer. For example, the pn junction structure is formed by joining the n-type first boron-containing III-V group compound semiconductor layer to the p-type cladding layer. Also, for example,
A p-type first boron-containing III-V group compound semiconductor layer is joined to the n-type GaP light emitting layer to form a pn junction structure.
The pn junction structure according to the invention described in the third embodiment of the present invention performs the same current blocking function as the pn junction structure according to the second embodiment, but the constituent elements of the pn junction structure are different. It is a thing. That is, the invention described in the third embodiment of the present invention is characterized in that a pn junction structure for current blocking is simply configured by using one constituent layer of the light emitting portion.

【0033】高抵抗層或いはpn接合構造からなる電流
阻止機能部位を構成するにあって、第1の含硼素III
−V族化合物半導体層に接合させる第2の含硼素III
−V族化合物半導体層を表面電極の射影領域以外の表面
を被覆する様に設けると、LED駆動電流を開口発光領
域に広範囲に拡散させられる利点がある。即ち、電流阻
止機能部位を設けることに依って、射影領域に在る発光
部への短絡的な流通を抑止された駆動電流を第2の含硼
素III−V族化合物半導体層の導電性を利用して開口
発光領域に有効に分散、拡散できる。このため、光電変
換効率に優れ、且つ高輝度のGaP系LEDを得るに効
果がある。特に、本発明の第4の実施形態の発明では、
第1の含硼素III−V族化合物半導体層の表面を被覆
する様に第2の含硼素III−V族化合物半導体層を設
け、第2の含硼素III−V族化合物半導体層上に表面
電極を設ける構成とするのが好適である。この様な構成
では、第2の含硼素III−V族化合物半導体層の導電
性を利用して、同層内の水平方向にLED駆動電流を分
散でき、従って、開口発光領域に優先的に且つ集中的に
流通させられる効果がある。
In forming the current blocking function portion composed of the high resistance layer or the pn junction structure, the first boron-containing III
Second boron-containing compound bonded to Group-V compound semiconductor layer III
When the -V compound semiconductor layer is provided so as to cover the surface of the surface electrode other than the projection area, there is an advantage that the LED drive current can be diffused in a wide range in the aperture light emitting area. That is, by providing the current blocking function portion, the drive current in which the short-circuited flow to the light emitting portion in the projection region is suppressed is utilized by the conductivity of the second boron-containing III-V compound semiconductor layer. Then, it can be effectively dispersed and diffused in the aperture light emitting region. Therefore, it is effective in obtaining a GaP-based LED with excellent photoelectric conversion efficiency and high brightness. Particularly, in the invention of the fourth embodiment of the present invention,
A second boron-containing III-V compound semiconductor layer is provided so as to cover the surface of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer, and a surface electrode is provided on the second boron-containing III-V compound semiconductor layer. Is preferably provided. In such a configuration, the LED drive current can be dispersed in the horizontal direction in the second boron-containing III-V compound semiconductor layer by utilizing the conductivity of the second boron-containing III-V compound semiconductor layer, and therefore the aperture light emitting region is preferentially and It has the effect of being distributed centrally.

【0034】例えば、発光層と障壁層とのpn接合型ヘ
テロ接合構造発光部にあって、開口領域に於いて第2の
含硼素III−V族化合物半導体層を障壁層に接合させ
て設ける場合、障壁層と同一の伝導形の導電層から第2
の含硼素III−V族化合物半導体層を構成すれば、開
口発光領域での発光部構成層とのpn接合の形成を回避
できる。このため、素子駆動電流の開口発光領域を介し
て、開放発光領域に万遍なく供給することができる。従
って、本発明の第5の実施形態では、第2の含硼素II
I−V族化合物半導体層を、それと接合する発光層の一
構成層、特に障壁層と同一の伝導形の導電層から構成す
ることとして、高輝度のGaP系LEDを獲得するもの
である。尚、発光層に直接、第2の含硼素III−V族
化合物半導体層を接合させる構成に於いては、第2の含
硼素III−V族化合物半導体層の伝導形は発光層と同
一或いは相違しても差し支えはない。例えば、リン化ガ
リウム(GaP)のホモ(homo)接合構造発光部を
備えたGaP系LEDにあっては、n形のGaP発光層
にp形の第2の含硼素III−V族化合物半導体層を接
合させて発光部を構成することができる。
For example, in the case where the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is provided in the opening region in the light-emitting portion of the pn junction type heterojunction structure of the light-emitting layer and the barrier layer, the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is joined to the barrier layer. , A conductive layer of the same conductivity type as the barrier layer to a second layer
If the boron-containing III-V compound semiconductor layer is formed, it is possible to avoid the formation of a pn junction with the light emitting part constituting layer in the aperture light emitting region. Therefore, the element driving current can be supplied to the open light emitting region evenly through the aperture light emitting region. Therefore, in the fifth embodiment of the present invention, the second boron-containing II
A high-luminance GaP-based LED is obtained by forming the IV compound semiconductor layer from a constituent layer of a light-emitting layer that is joined to the IV-compound semiconductor layer, in particular, a conductive layer having the same conductivity type as the barrier layer. In the structure in which the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is directly bonded to the light-emitting layer, the conductivity type of the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is the same as or different from that of the light-emitting layer. But it doesn't matter. For example, in a GaP-based LED including a gallium phosphide (GaP) homojunction structure light-emitting portion, an n-type GaP light-emitting layer is formed on a p-type second boron-containing III-V group compound semiconductor layer. Can be joined together to form a light emitting portion.

【0035】特に、第2の含硼素III−V族化合物半
導体層を、下方で接合する第1の含硼素III−V族化
合物半導体層の表面の平面積を越えて大とする領域に配
置することにより、LED駆動電流を分散できる領域を
拡張できる。第2の含硼素III−V族化合物半導体層
が敷設されている平面領域を大とする程、LED駆動電
流を分散、拡散できる領域は広範囲となる。従って、本
発明の第6の実施形態では、例えば、第1の含硼素II
I−V族化合物半導体層の表面を被覆しつつ、第2の含
硼素III−V族化合物半導体層を開口発光領域の全面
或いは略全面に敷設するのを好適とする。
In particular, the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is arranged in a region larger than the plane area of the surface of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer to be joined below. As a result, the region where the LED drive current can be dispersed can be expanded. The larger the planar area in which the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is laid, the wider the area in which the LED drive current can be dispersed and diffused. Therefore, in the sixth embodiment of the present invention, for example, the first boron-containing II
It is preferable to lay the second boron-containing III-V compound semiconductor layer on the entire surface or substantially the entire surface of the aperture light emitting region while covering the surface of the IV compound semiconductor layer.

【0036】逆に、電流阻止機能部を構成する第1の含
硼素III−V族化合物半導体層の設置平面積を徒に大
とすると、LED駆動電流の通流が阻止される領域が増
加するため、高輝度のGaP系LEDを得るに不都合と
なる。表面電極の最大の平面積(=S0:cm2)に対
し、直下に配置する第1の含硼素III−V族化合物半
導体層の平面積(=S:cm2)の比率(=S/S0)を
例えば、2とすると一定の素子形成領域に占める電流阻
止機能部の領域が大となる反面、開口発光領域の表面積
が顕著に縮小されるため、高輝度のGaP系LEDを得
るに不都合となる。また、S/S0が例えば、0.5以
下となると、電流阻止機能を充分に発揮できず、多くの
LED駆動電流を効率的に開口発光領域に流通できず高
輝度のGaP系LEDを得るに不利となる。好適なS/
0の範囲は、0.7≦S/S0≦1.5である。本発明
の第7の実施形態の一例として、直径を120μmとす
る円形の表面台座電極(S0≒1.1×10-4cm2)に
対し、その直下の射影領域に直径を140μmとする第
1の含硼素III−V族化合物半導体層(S≒1.5×
10-4cm2;S/S0≒1.4)を配置する例が挙げら
れる。
On the contrary, if the installation plane area of the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer constituting the current blocking function section is made too large, the area where the flow of the LED drive current is blocked increases. Therefore, it is inconvenient to obtain a high-luminance GaP LED. The ratio (= S /) of the plane area (= S: cm 2 ) of the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer arranged immediately below to the maximum plane area (= S 0 : cm 2 ) of the surface electrode. When S 0 ) is set to 2, for example, the area of the current blocking function portion occupying a certain element forming area becomes large, but the surface area of the aperture light emitting area is significantly reduced, so that a GaP LED with high brightness can be obtained. It will be inconvenient. Further, when S / S 0 is, for example, 0.5 or less, the current blocking function cannot be sufficiently exhibited, and a large amount of LED drive current cannot be efficiently distributed to the aperture light emitting region, so that a GaP LED with high brightness is obtained. Will be at a disadvantage. Suitable S /
The range of S 0 is 0.7 ≦ S / S 0 ≦ 1.5. As an example of the seventh embodiment of the present invention, with respect to a circular surface pedestal electrode (S 0 ≈1.1 × 10 −4 cm 2 ) having a diameter of 120 μm, the diameter is 140 μm in the projection area immediately below. First boron-containing III-V group compound semiconductor layer (S≈1.5 ×
An example of arranging 10 −4 cm 2 ; S / S 0 ≈1.4) is given.

【0037】第1及び第2の含硼素III−V族化合物
半導体層から電流阻止機能部位を構成するに際し、下地
層となる発光部の一構成層に格子整合する含硼素III
−V族化合物半導体材料から構成すると、特に結晶性に
優れる第1の含硼素III−V族化合物半導体層を得ら
れる。即ち、本発明の第8の実施形態は、格子ミスマッ
チ(mismatch)に因るミスフィット(misf
it)転位等の結晶欠陥の発生を抑制しつつ、良質の第
1の含硼素III−V族化合物半導体層をもたらすこと
を目的としている。
When the current blocking function part is formed from the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers, boron-containing III which is lattice-matched to one constituent layer of the light emitting portion serving as an underlayer.
When it is made of a group-V compound semiconductor material, a first boron-containing group III-V compound semiconductor layer having particularly excellent crystallinity can be obtained. That is, in the eighth embodiment of the present invention, a misfit (misf) due to a lattice mismatch (mismatch).
It) aims to provide a good first boron-containing III-V group compound semiconductor layer while suppressing generation of crystal defects such as dislocations.

【0038】また、本発明の第9の実施形態では、第2
の含硼素III−V族化合物半導体層を第1の含硼素I
II−V族化合物半導体層に格子整合する材料から構成
することとする。接合させる発光部の一構成層に格子整
合する第2の含硼素III−V族化合物半導体層をもっ
て、開口発光領域を被覆すれば、発光部の内部への格子
不整合に起因する結晶欠陥の導入を回避できるため、発
光部構成層の結晶品質を良好に維持できる効果が上げら
れる。また、第1及び第2の含硼素III−V族化合物
半導体層を互いに格子整合の関係にある材料から構成す
ることにより、例えば、良好な電流阻止作用を発揮でき
る整流性に優れるpn接合構造を構成できる利点があ
る。
Further, in the ninth embodiment of the present invention, the second
Of the boron-containing III-V compound semiconductor layer of the first boron-containing compound I
It is made of a material that is lattice-matched to the II-V group compound semiconductor layer. If the aperture light emitting region is covered with the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer that is lattice-matched to one component layer of the light-emitting portion to be joined, crystal defects due to lattice mismatch are introduced into the inside of the light-emitting portion. Since it can be avoided, the effect that the crystal quality of the light emitting part constituting layer can be kept good can be enhanced. Further, by forming the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers from materials having a lattice matching relationship with each other, for example, a pn junction structure excellent in rectifying property capable of exhibiting good current blocking action can be obtained. It has the advantage of being configurable.

【0039】本発明の第10の実施形態に記載の発明に
よれば、発光部の構成層の結晶性や構成層相互の接合界
面特性の熱的変質を抑制しつつ、第1及び第2の含硼素
III−V族化合物半導体層から電流阻止機能部位を構
成できる。例えば、pn接合構造のpn接合界面の秩序
性の熱的変性を回避するために、第10の実施形態で
は、低温で成膜した非晶質或いは多結晶の含硼素III
−V族化合物半導体層から電流阻止機能部位を構成する
のが特徴である。例えば、含硼素III−V族化合物半
導体層として砒化硼素(BAs)を例に挙げるに、25
0℃〜750℃の低温度領域で成膜した非晶質を主体と
する第1の砒化硼素層と、同じく非晶質を主体としてな
る第2の砒化硼素層とで電流阻止機能部位を構成する。
例えば、アルキル(alkyl)硼素化合物/ホスフィ
ン(PH3)原料系MOCVD手段に依れば、上記の低
温度範囲内に於いて、大凡、500℃を越える高温では
多結晶の含硼素III−V族化合物半導体層が得られ易
くなる。一方、成膜温度を低温とする程、非晶質を主体
とする含硼素III−V族化合物半導体層が得られ易く
なる。含硼素リン化硼素系半導体層が非晶質層或いは多
結晶層であるかは一般的なX線回折法や電子線回折法等
に依り解析できる。非晶質或いは多結晶の含硼素III
−V族化合物半導体層は、約50nm〜約1000nm
程度の層厚であるのが適する。層厚を好適な範囲内とす
るリン化硼素系III−V族化合物半導体層は、例え
ば、熱膨張率の差異に起因する格子歪を緩和して、発光
層の結晶性を良好に保持する作用をも発揮する。
According to the invention described in the tenth embodiment of the present invention, it is possible to suppress the thermal deterioration of the crystallinity of the constituent layers of the light emitting section and the joint interface characteristics between the constituent layers, while suppressing the thermal deterioration of the first and second constituent layers. The current blocking functional portion can be formed from the boron-containing III-V group compound semiconductor layer. For example, in order to avoid thermal modification of the order of the pn junction interface of the pn junction structure, in the tenth embodiment, an amorphous or polycrystalline boron-containing III film formed at low temperature is used.
The feature is that the current blocking function portion is formed of the group-V compound semiconductor layer. For example, as an example of boron-containing III-V group compound semiconductor layer, boron arsenide (BAs) is used.
A first boron arsenide layer mainly composed of an amorphous film and a second boron arsenide layer mainly composed of an amorphous film, which are formed in a low temperature region of 0 ° C. to 750 ° C., form a current blocking function site. To do.
For example, according to the MOCVD means of an alkyl (boryl) boron compound / phosphine (PH 3 ) raw material system, within the above-mentioned low temperature range, a boron-containing III-V group which is polycrystalline at a high temperature of about 500 ° C. is generally used. A compound semiconductor layer can be easily obtained. On the other hand, the lower the film forming temperature, the easier it is to obtain a boron-containing III-V group compound semiconductor layer mainly composed of an amorphous material. Whether the boron-containing boron phosphide-based semiconductor layer is an amorphous layer or a polycrystalline layer can be analyzed by a general X-ray diffraction method or electron beam diffraction method. Amorphous or polycrystalline boron-containing III
The group V compound semiconductor layer has a thickness of about 50 nm to about 1000 nm.
A layer thickness of the order of magnitude is suitable. The boron phosphide-based III-V group compound semiconductor layer having a layer thickness within a suitable range relaxes lattice strain caused by a difference in coefficient of thermal expansion, for example, and has an effect of maintaining good crystallinity of the light emitting layer. Also exerts.

【0040】MOCVD手段において、例えば、発光層
となすリン化ガリウム(GaP)層の一般的な成膜温度
は775℃〜825℃である(J.Crystal G
rowth、56(1982)、382〜388頁参
照)。これに対し、発光部の構成層の成膜温度よりも低
温で電流阻止機能部位を構成する手段に依れば、発光部
構成層の特性の熱的劣化を防止しつつ、例えば、整流特
性に優れるpn接合構造を構成できる利点がある。特
に、第1及び第2の含硼素III−V族化合物半導体層
を同一の温度で成膜することにより、成膜温度の変化に
伴い発光部の構成層が被る熱的歪等を低減でき、従っ
て、例えば、良好な整流特性を発現できるpn接合構造
から電流阻止機能部位を構成できる利点がある。
In the MOCVD means, for example, a general film forming temperature of a gallium phosphide (GaP) layer which forms a light emitting layer is 775 ° C. to 825 ° C. (J. Crystal G.
rowth, 56 (1982), 382-388). On the other hand, according to the means for forming the current blocking function portion at a temperature lower than the film formation temperature of the constituent layer of the light emitting portion, while preventing thermal deterioration of the characteristics of the constituent layer of the light emitting portion, There is an advantage that an excellent pn junction structure can be formed. In particular, by forming the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers at the same temperature, it is possible to reduce the thermal strain, etc., which the constituent layers of the light emitting section undergo with changes in the film forming temperature. Therefore, for example, there is an advantage that the current blocking function portion can be formed of a pn junction structure capable of expressing good rectifying characteristics.

【0041】本発明の第11の実施形態では、第1の含
硼素III−V族化合物半導体層をリン化硼素(BP)
系半導体層から構成することとする。リン化硼素系半導
体とは、構成元素として硼素(B)及びリン(P)を含
むIII−V族化合物半導体である。具体的には、上記
の如く例えば、リン化アルミニウム・硼素混晶(Bα
βP:0<α≦1,α+β=1)やリン化硼素・ガリ
ウム混晶(BαGaγP:0<α≦1,α+γ=1)で
ある。また、例えば、窒化リン化硼素(BP1-XX:0
<X<1)などの複数のV族元素を含む複V族III−
V族化合物半導体である。リン化硼素(BP)は上記の
如くイオン結合性が低い(上記の「半導体結合論」、4
9〜51頁参照)。このため、BPを母体材料としてな
るBP系半導体からは、導電性の第1の含硼素III−
V族化合物半導体層を簡便に構成できる利点がある。ま
た、BP系半導体では、例えば、酸素(O)を添加する
ことにより、高抵抗の第1の含硼素III−V族化合物
半導体層をも簡便に構成できる利点がある。
In the eleventh embodiment of the present invention, the first boron-containing III-V compound semiconductor layer is formed of boron phosphide (BP).
It is assumed to be composed of a system semiconductor layer. The boron phosphide-based semiconductor is a III-V group compound semiconductor containing boron (B) and phosphorus (P) as constituent elements. Specifically, as described above, for example, aluminum phosphide / boron mixed crystal (B α A
l β P: 0 <α ≦ 1, α + β = 1) or a boron phosphide / gallium mixed crystal (B α Ga γ P: 0 <α ≦ 1, α + γ = 1). In addition, for example, boron nitride phosphide (BP 1-X N X : 0)
<X <1) and other Group V elements containing multiple Group V elements III-
It is a Group V compound semiconductor. Boron phosphide (BP) has a low ionic bondability as described above (see “Semiconductor Coupling Theory”, 4 above).
See pages 9-51). Therefore, a conductive first boron-containing III-
There is an advantage that the group V compound semiconductor layer can be simply constructed. In addition, the BP-based semiconductor has an advantage that the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer having high resistance can be easily formed by adding oxygen (O), for example.

【0042】本発明の第12の実施形態では、第2の含
硼素III−V族化合物半導体層をリン化硼素系半導体
層から構成する。上記の如く、リン化硼素系半導体と
は、構成元素として硼素(B)及びリン(P)を含むI
II−V族化合物半導体である。具体的には、上記の如
く例えば、リン化アルミニウム・硼素混晶(BαAlβ
P:0<α≦1,α+β=1)やリン化硼素・ガリウム
混晶(BαGaγP:0<α≦1,α+γ=1)であ
る。また、例えば、窒化リン化硼素(BP1-XX:0<
X<1)などの複数のV族元素を含む複V族III−V
族化合物半導体である。リン化硼素(BP)は、砒化硼
素(BAs)程ではないが、前述の如くイオン結合性が
低い(上記の「半導体結合論」、49〜51頁参照)。
このため、BPを母体材料としてなるBP系半導体から
は、導電性の第2の含硼素III−V族化合物半導体層
を簡便に構成できる利点がある。また、砒化硼素(融点
>1000℃)に比較して、BPは高融点である(>3
000℃)(上記の「半導体デバイス概論」、28頁参
照)。従って、成膜環境下に於ける被熱に因っても、接
合特性の劣化を来さない例えば、pn接合構造をもたら
す第2の含硼素III−V族化合物半導体層がもたらさ
れる利点がある。
In the twelfth embodiment of the present invention, the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is composed of a boron phosphide-based semiconductor layer. As described above, the boron phosphide-based semiconductor is an I containing boron (B) and phosphorus (P) as constituent elements.
It is a II-V group compound semiconductor. Specifically, as described above, for example, an aluminum phosphide / boron mixed crystal (B α Al β
P: 0 <α ≦ 1, α + β = 1) or a boron phosphide / gallium mixed crystal (B α Ga γ P: 0 <α ≦ 1, α + γ = 1). Further, for example, boron nitride phosphide (BP 1-X N X : 0 <
Double Group III-V containing multiple Group V elements such as X <1)
It is a group compound semiconductor. Boron phosphide (BP) is not as good as boron arsenide (BAs), but has a low ionic bondability as described above (see "Semiconductor Coupling Theory", pages 49 to 51).
Therefore, there is an advantage that the conductive second boron-containing III-V group compound semiconductor layer can be simply formed from the BP-based semiconductor using BP as a base material. Further, BP has a high melting point (> 3) as compared with boron arsenide (melting point> 1000 ° C.).
000 ° C.) (see “Introduction to Semiconductor Devices” above, page 28). Therefore, there is an advantage that a second boron-containing III-V group compound semiconductor layer that provides a pn junction structure, for example, that does not deteriorate the junction characteristics even if it is caused by heat in the film forming environment is provided. .

【0043】また、本発明に係わる第13の実施形態で
は、第1及び第2の含硼素III−V族化合物半導体層
を同一のリン化硼素系半導体層から構成する。即ち、格
子定数を同一とするリン化硼素系半導体層から電流阻止
機能を果たすpn接合構造を構成する。この構成に依る
電流阻止機能部位は、格子の不整合性に起因する結晶性
の悪化を回避して、結晶性に優れたリン化硼素系半導体
層から構成されるため、良好な電流阻止機能を発揮す
る。例えば、第1及び第2のリン化硼素系半導体層を何
れも単量体のリン化硼素(boron monopho
sphide)として電流阻止機能部位を構成する。3
種の構成元素からなる3元、或いは4種の構成元素から
なる4元半導体混晶等よりも、2元結晶は一般には簡易
に形成できる(上記の「半導体デバイス概論」、24頁
参照)。従って、リン化硼素(BP)2元結晶層を利用
すれば、簡便に電流阻止機能部位を構成できる利点があ
る。
In the thirteenth embodiment of the present invention, the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers are composed of the same boron phosphide-based semiconductor layer. That is, a pn junction structure having a current blocking function is formed from a boron phosphide-based semiconductor layer having the same lattice constant. The current blocking function portion according to this configuration avoids deterioration of crystallinity due to lattice mismatching and is composed of a boron phosphide-based semiconductor layer having excellent crystallinity, and thus has a good current blocking function. Demonstrate. For example, each of the first and second boron phosphide-based semiconductor layers is a monomer boron phosphide (boron monopho).
The current blocking function portion is configured as a sphere. Three
Binary crystals are generally easier to form than ternary semiconductors composed of four constituent elements or quaternary semiconductor mixed crystals composed of four constituent elements (see "Introduction to Semiconductor Devices", page 24). Therefore, if the boron phosphide (BP) binary crystal layer is used, there is an advantage that the current blocking function portion can be easily configured.

【0044】本発明に係わるリン化硼素系半導体層は、
例えば、MOCVD法(Inst.Phys.Con
f.Ser.,No.129(IOP Publish
ingLtd.,1993)、157〜162頁参
照)、分子線エピタキシャル(MBE)法(J.Sol
id State Chem.,133(1997)、
269〜272頁参照)、ハライド(halide)法
(「日本結晶成長学会誌」、Vol.24、No.2
(1997)、150頁及びJ.Appl.Phy
s.,42(1)(1971)、420〜424頁参
照)、及びハイドライド(hydride)法等の気相
成長手段に依って成膜できる。これらの成長手段により
成膜するに際し、成長原料、特に、硼素源の供給量を増
減させれば、成膜速度を調整できる。また、層厚は成膜
時間を調整して制御できる。例えば、MOCVD手段に
依り、リン化硼素系半導体層を成膜するには、トリエチ
ル硼素((C 253B)/ボラン(BH3)/ホスフィ
ン(PH3)系、或いはトリエチル硼素/ジボラン(B2
6)/ホスフィン系、または、トリエチル硼素とター
シャリィブチル(tert.−buthyl)ホスフィ
ン等の有機リン化合物とを含む系等の常圧(略大気圧)
或いは減圧成長反応系を利用できる。
The boron phosphide-based semiconductor layer according to the present invention is
For example, the MOCVD method (Inst. Phys. Con)
f. Ser. , No. 129 (IOP Publish
ingLTd. , 1993), pp. 157-162.
B), molecular beam epitaxy (MBE) method (J. Sol
id State Chem. , 133 (1997),
Pp. 269-272), the halide method
("Journal of the Crystal Growth Society of Japan", Vol. 24, No. 2
(1997), page 150 and J. Appl. Phy
s. , 42 (1) (1971), pp. 420-424.
Gas phase, such as illuminating) and hydride method
The film can be formed depending on the growth means. By these growth means
When forming a film, increase the supply of growth raw materials, especially the boron source.
If it is decreased, the film formation rate can be adjusted. Also, the layer thickness is
You can adjust and control the time. For example, for MOCVD means
Therefore, to form a boron phosphide-based semiconductor layer,
Ruboron ((C 2HFive)3B) / Borane (BH3) / Phosphy
(PH3) System or triethylboron / diborane (B2
H6) / Phosphine-based, or triethylboron and tar
Tert.-butyl phosphine
Normal pressure (approx. Atmospheric pressure) of systems containing organic phosphorus compounds such as nitrogen
Alternatively, a vacuum growth reaction system can be used.

【0045】リン化硼素系半導体層は不純物を故意に添
加しないアンドープ(undope)層から構成でき
る。また、リン化硼素系半導体層を成膜する際に、n形
或いはp形不純物を添加すると、所望の抵抗を有するリ
ン化硼素系半導体層を得ることができる。例えば、II
族に属する亜鉛(Zn)やマグネシウム(Mg)を添加
すればp形のリン化硼素系半導体層が得られる。また、
珪素(Si)や錫(Sn)等の第IV族元素を添加すれ
ば、n形のリン化硼素系半導体層が得られる。また、硫
黄(S)やセレン(Se)の添加によってもn形リン化
硼素系半導体層を得ることができる。第VI族の元素で
あるが、酸素(O)をドーピングすると高抵抗の含酸素
リン化硼素系半導体層を構成できる。単結晶の含酸素リ
ン化硼素系半導体層を得るには、成膜温度は700℃を
越える高温とするのが望ましい。但し、1200℃を越
える高温とするとB132等の多量体の発生が顕著とな
り(J.Amer.Ceramic Soc.,47
(1964)p.p.44−46.参照)、均質なリン
化硼素系半導体層が得られ難くなるため好ましくない。
The boron phosphide-based semiconductor layer can be composed of an undoped layer in which impurities are not intentionally added. Further, when a boron phosphide-based semiconductor layer is formed, if a n-type or p-type impurity is added, a boron phosphide-based semiconductor layer having a desired resistance can be obtained. For example, II
If zinc (Zn) or magnesium (Mg) belonging to the group is added, a p-type boron phosphide-based semiconductor layer can be obtained. Also,
By adding a Group IV element such as silicon (Si) or tin (Sn), an n-type boron phosphide-based semiconductor layer can be obtained. The n-type boron phosphide-based semiconductor layer can also be obtained by adding sulfur (S) or selenium (Se). Although it is a Group VI element, when oxygen (O) is doped, a high resistance oxygen-containing boron phosphide-based semiconductor layer can be formed. In order to obtain a single-crystal oxygen-containing boron phosphide-based semiconductor layer, it is desirable that the film formation temperature be higher than 700 ° C. However, when the temperature is higher than 1200 ° C., the generation of multimers such as B 13 P 2 becomes remarkable (J. Amer. Ceramic Soc., 47).
(1964) p. p. 44-46. However, it is difficult to obtain a uniform boron phosphide-based semiconductor layer, which is not preferable.

【0046】また、成膜されたリン化硼素系半導体層の
表面からこれらの不純物をイオン(ion)注入に依っ
て添加することもできる。上記の気相成長手段では、酸
素の存在に因り多結晶のリン化硼素層が形成され易い特
徴がある(特開2000−351692号公報参照)。
一旦、成膜されたリン化硼素系半導体層に不純物を注入
し、その後のアニール(anneal)により注入に因
る損傷を回復させると共に注入イオンの電気的活性化を
図るイオン注入法は、半導体層の多結晶化を促進させず
に酸素を添加でき得て利便である。ドーピングまたはイ
オン注入の何れの不純物を添加するための手段に依るに
しても、過度に元素を添加するとリン化硼素系半導体層
の結晶性は損なわれるため、不純物の添加量は大凡、原
子濃度にして5×1019cm-3以下に止めておくのが望
ましい。リン化硼素系半導体層内の不純物濃度は、例え
ば、一般的な2次イオン質量分析法(SIMS)等の分
析手段により定量できる。
It is also possible to add these impurities from the surface of the formed boron phosphide-based semiconductor layer by ion implantation. The above vapor phase growth means is characterized in that a polycrystalline boron phosphide layer is easily formed due to the presence of oxygen (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-351692).
The ion implantation method for implanting impurities into the formed boron phosphide-based semiconductor layer once and recovering the damage caused by the implantation by subsequent annealing and electrically activating the implanted ions is a semiconductor layer. It is convenient that oxygen can be added without accelerating the polycrystallization. Regardless of the means for adding impurities such as doping or ion implantation, excessive addition of elements will impair the crystallinity of the boron phosphide-based semiconductor layer. It is desirable to keep it at 5 × 10 19 cm −3 or less. The impurity concentration in the boron phosphide-based semiconductor layer can be quantified by an analytical means such as general secondary ion mass spectrometry (SIMS).

【0047】本発明の第14の実施形態では、室温での
禁止帯幅を2.8eV以上3.2eV以下とするリン化
硼素を基材として構成した含硼素III−V族化合物半
導体層から電流阻止機能部位を構成する。特に、本発明
の第15の実施形態では、室温での禁止帯幅を2.8e
V以上3.2eV以下とする単量体のリン化硼素層から
含硼素III−V族化合物半導体層を構成する。禁止帯
幅は例えば、複素誘電率の虚数部(=ε2)の波長依存
性から求められる。複素誘電率の虚数部(ε2=2・η
・k)はエリプソメーター(ellipsomete
r)等の偏光解析手段により測定された屈折率(=η)
及び消衰係数(=k)から算出できる(「III−V族
化合物半導体」((株)培風館、1994年5月20日
発行初版、170〜171頁参照)。
In the fourteenth embodiment of the present invention, a boron-containing III-V compound semiconductor layer composed of a boron phosphide base material having a bandgap at room temperature of 2.8 eV or more and 3.2 eV or less is used as a current source. Configure blocking function site. Particularly, in the fifteenth embodiment of the present invention, the forbidden band width at room temperature is 2.8e.
A boron-containing III-V compound semiconductor layer is formed from a boron phosphide layer of a monomer having a voltage of V or more and 3.2 eV or less. The band gap is obtained, for example, from the wavelength dependence of the imaginary part (= ε 2 ) of the complex permittivity. Imaginary part of complex permittivity (ε 2 = 2 ・ η
・ K) is an ellipsometer
Refractive index (= η) measured by ellipsometer such as r)
And the extinction coefficient (= k) (see "III-V Group Compound Semiconductor" (Baifukan Co., Ltd., May 20, 1994, first edition, pages 170-171)).

【0048】室温での禁止帯幅を3.0±0.2eV以
下とするリン化硼素(BP)は特に、成長速度と原料の
供給比率の双方を規程された範囲内に設定することによ
り形成できる(特願2001−158282号明細書参
照)。成長速度は、好ましくは、毎分20Å以上で30
0Å以下とする(上記の特願2001−158282号
参照)。成長速度を20Å/min未満の遅い速度とす
ると、成長層表面からのリン(P)構成元素或いはその
化合物が脱離、揮発を充分に抑止できず、成膜が果たせ
ない場合がある。300Å/minを越える速い成長速
度に設定すると、得られる禁止帯幅の値が不安定となり
好ましくはない。また、成長速度を徒に速くすると多結
晶の結晶層となり易い傾向にあり、単結晶層を得るには
不都合となる。
Boron phosphide (BP), which has a bandgap of 3.0 ± 0.2 eV or less at room temperature, is formed by setting both the growth rate and the supply ratio of the raw materials within prescribed ranges. It is possible (see Japanese Patent Application No. 2001-158288). The growth rate is preferably 20Å or more per minute and 30
It is set to 0 Å or less (see Japanese Patent Application No. 2001-158288 mentioned above). When the growth rate is slower than 20 Å / min, the phosphorus (P) constituent element or its compound cannot be sufficiently desorbed and volatilized from the surface of the growth layer, and the film formation may not be achieved. If the growth rate is set higher than 300 Å / min, the obtained bandgap value becomes unstable, which is not preferable. Further, if the growth rate is excessively increased, a polycrystalline crystal layer tends to be formed, which is inconvenient for obtaining a single crystal layer.

【0049】また、成長速度と併せて、原料の供給比率
を好ましくは15以上で60以下の範囲に規定する。B
P層を形成する場合にあって、原料の供給比率とは、成
長反応系への硼素(B)源の供給量に対するリン(P)
源の供給量の比率である。また、BP系混晶を形成する
場合にあっては、硼素(B)を含むIII族源の合計の
供給量に対する、リン(P)を含むV族源の合計の供給
量の比率である。リン化硼素・インジウム(BαIn1-
αP:0<α≦1)混晶を形成する場合を例にすれば、
成長反応系に供給するガリウム(Ga)源とインジウム
(In)源の総量に対する、リン(P)源の供給量の比
率である。即ち、所謂、V/III比率である。V/I
II比率を15未満と小とすると、成長層表面が乱雑と
なり望ましくはない。また、V/III比率を60を越
えて極端に大とすると、化学量論的に観てリン(P)が
富裕な状態である成長層が形成され易くなる。過剰なリ
ン(P)は、結晶格子で硼素(B)が占有すべき位置に
入り込み、ドナー(donor)として働くとされる
(庄野 克房著、「超LSI時代の半導体技術100集
(5)」((株)オーム社、昭和59年5月1日発行、
電子雑誌エレクトロニクス第29巻第5号(昭和59年
5月号)付録、121頁参照)。化学量論的組成がリン
(P)の富裕側に移行してしまえば、低抵抗のp形結晶
層の形成に支障を来すので不都合である。
Further, together with the growth rate, the supply ratio of the raw material is preferably defined in the range of 15 or more and 60 or less. B
In the case of forming the P layer, the supply ratio of the raw material means phosphorus (P) with respect to the supply amount of the boron (B) source to the growth reaction system.
It is the ratio of source supply. Further, in the case of forming a BP-based mixed crystal, it is the ratio of the total supply amount of the group V source containing phosphorus (P) to the total supply amount of the group III source containing boron (B). Boron phosphide / indium (B α In 1-
α P: 0 <α ≦ 1) Taking the case of forming a mixed crystal as an example,
It is the ratio of the supply amount of the phosphorus (P) source to the total amount of the gallium (Ga) source and the indium (In) source supplied to the growth reaction system. That is, the so-called V / III ratio. V / I
When the II ratio is as small as less than 15, the surface of the growth layer becomes disordered, which is not desirable. Further, if the V / III ratio is made extremely large exceeding 60, stoichiometrically, it becomes easy to form a growth layer in which phosphorus (P) is rich. Excessive phosphorus (P) enters the position where boron (B) should occupy in the crystal lattice and acts as a donor (Katsufusa Shono, “Semiconductor Technology 100 in the VLSI era (5)”). (Ohm Co., Ltd., issued May 1, 1984,
Electronic magazine Electronics Vol. 29, No. 5, May 1984, Appendix, p. 121). If the stoichiometric composition shifts to the rich side of phosphorus (P), it is disadvantageous because it hinders the formation of a p-type crystal layer having a low resistance.

【0050】本発明に係わる電流阻止機能部位を構成す
るリン化硼素系半導体層は、禁止帯幅を3.0±0.2
eVとする上記のリン化硼素を利用して構成する。例え
ば、禁止帯幅を約2.3eVとするリン化ガリウム(G
aP)(上記の「III−V族化合物半導体」、150
頁参照)と、禁止帯幅を3.1eVとするリン化硼素
(BP)からは、室温での禁止帯幅を約2.8eVとす
る、リン化硼素・ガリウム混晶(B0.62Ga0.38P)を
形成できる。因みに、禁止帯幅を2.0eVとする従来
のBPを利用したのでは、最大でもGaPの禁止帯幅で
ある2.3eV未満の低い禁止帯幅のBαGa1- α
(0<α≦1)混晶しか形成できない。
The boron phosphide-based semiconductor layer constituting the current blocking function portion according to the present invention has a band gap of 3.0 ± 0.2.
It is constructed by using the above boron phosphide having eV. For example, gallium phosphide (G) having a bandgap of about 2.3 eV
aP) (“III-V group compound semiconductor” described above, 150
Page) and boron phosphide (BP) with a bandgap of 3.1 eV, a boron phosphide-gallium mixed crystal (B 0.62 Ga 0.38 P) with a bandgap of about 2.8 eV at room temperature is used. ) Can be formed. By the way, if the conventional BP having a bandgap of 2.0 eV is used, B α Ga 1- α P with a low bandgap of less than 2.3 eV, which is the bandgap of GaP at the maximum, is used.
(0 <α ≦ 1) Only mixed crystals can be formed.

【0051】本発明の第16の実施形態では、発光層に
砒化リン化ガリウム(GaAs1-XX:0≦X≦1)を
用いてGaP系LEDを構成する。p形及びn形何れの
伝導形のGaAs1-XX(0≦X≦1)層からも発光層
を構成できる。例えば、珪素(Si)或いはテルル(T
e)をドーピングしたn形GaAs0.80.2層から構成
できる。また、亜鉛(Zn)と酸素(O)とがドーピン
グされたp形GaP層から構成できる。GaAs1-XX
(0≦X≦1)層は、上記の気相成長手段に加えて、液
相エピタキシャル(LPE)手段に依っても成膜でき
る。
In the sixteenth embodiment of the present invention, a GaP LED is constructed by using gallium arsenide phosphide (GaAs 1-X P X : 0 ≦ X ≦ 1) in the light emitting layer. The light emitting layer can be formed from a GaAs 1-X P X (0 ≦ X ≦ 1) layer of either p-type or n-type conductivity. For example, silicon (Si) or tellurium (T
It can be composed of an n-type GaAs 0.8 P 0.2 layer doped with e). Further, it can be composed of a p-type GaP layer doped with zinc (Zn) and oxygen (O). GaAs 1-X P X
The (0 ≦ X ≦ 1) layer can be formed by liquid phase epitaxial (LPE) means in addition to the above vapor phase growth means.

【0052】特に、本発明の第17の実施形態では、窒
素(N)を添加したGaAs1-XX(0≦X≦1)層を
発光層として用いてGaP系LEDを構成する。特に、
窒素(N)を等電子的トラップ(isoelectro
nic trap)として添加したGaAs1-XX
は、高い強度の発光を帰結する発光層として有効に利用
できる。窒素添加GaAs1-XX発光層は、液相エピタ
キシャル(LPE)法、ハライド(halide)法ま
たはハイドライド(hydride)法等の気相成長
(VPE)手段に依る成膜時にアンモニア(NH3)等
を窒素源として窒素を添加すれば得られる。また、有機
金属熱分解気相成長(MOCVD)法により成膜時に、
アンモニア(NH3)やヒドラジン(N24)類等の窒
素化合物を窒素源として窒素を添加すれば得られる。G
aAs1-XX(0≦X≦1)発光層に含ませる窒素の原
子濃度としては、5×1017cm-3以上で5×1019
-3の範囲とするのが望ましい。窒素の原子濃度は、例
えば、一般的な2次イオン質量分析法(SIMS)等の
分析手段により定量できる。
Particularly, in the seventeenth embodiment of the present invention, a GaP-based LED is constructed by using a GaAs 1-X P X (0 ≦ X ≦ 1) layer doped with nitrogen (N) as a light emitting layer. In particular,
Nitrogen (N) isotope trap (isoelectroc)
The GaAs 1-X P X layer added as a nic trap) can be effectively used as a light emitting layer resulting in high intensity light emission. The nitrogen-added GaAs 1-X P X light-emitting layer is formed by using a vapor phase growth (VPE) method such as a liquid phase epitaxial (LPE) method, a halide method, or a hydride method to form ammonia (NH 3 ) at the time of film formation. It can be obtained by adding nitrogen to the above as a nitrogen source. In addition, at the time of film formation by the metalorganic pyrolysis vapor deposition (MOCVD) method,
It can be obtained by adding nitrogen using a nitrogen compound such as ammonia (NH 3 ) or hydrazine (N 2 H 4 ) as a nitrogen source. G
aAs 1-X P X (0 ≦ X ≦ 1) The atomic concentration of nitrogen contained in the light emitting layer is 5 × 10 17 cm −3 or more and 5 × 10 19 c.
It is desirable to set it in the range of m -3 . The atomic concentration of nitrogen can be quantified by an analytical means such as general secondary ion mass spectrometry (SIMS).

【0053】本発明の第18の実施形態では、発光層を
窒化リン化ガリウム(GaN1-XX:0≦X≦1)から
構成する。例えば、窒素組成比を3%(=0.03)と
する立方晶のn形GaN0.970.03(格子定数=4.5
38Å)からは、電流阻止機能部位を構成するリン化硼
素(格子定数=4.538Å)層に格子整合する発光層
を構成できる。発光層を、電流阻止機能部位をなす含硼
素III−V族化合物半導体層に格子整合する材料から
構成すると、格子ミスマッチに起因する格子歪の影響に
因る発光層の結晶性の劣化を防止できる。このため、発
光強度に優れるGaP系LEDを構成できる利点があ
る。
In the eighteenth embodiment of the present invention, the light emitting layer is composed of gallium nitride phosphide (GaN 1-X P X : 0 ≦ X ≦ 1). For example, cubic n-type GaN 0.97 P 0.03 (lattice constant = 4.5) with a nitrogen composition ratio of 3% (= 0.03).
38Å), a light emitting layer lattice-matched to the boron phosphide (lattice constant = 4.538Å) layer constituting the current blocking function site can be formed. When the light emitting layer is made of a material lattice-matched with the boron-containing III-V group compound semiconductor layer forming the current blocking function portion, it is possible to prevent the crystallinity of the light emitting layer from being deteriorated due to the influence of the lattice strain caused by the lattice mismatch. . Therefore, there is an advantage that a GaP-based LED having excellent emission intensity can be constructed.

【0054】本発明の第19の実施形態では、第2の含
硼素III−V族化合物半導体層を、発光層に接合する
障壁層として設置してGaP系LEDを構成する。特
に、禁止帯幅を3.0±0.2eVとする本発明に係わ
るリン化硼素系半導体結晶からは、従来のBP系混晶に
は無い高い禁止帯幅のBP系混晶がもたらされる。この
様なBP系混晶層からは、例えば、短波長光を放射する
ために設けられた発光層に対する障壁層として兼用でき
る第2の含硼素III−V族化合物半導体層を構成でき
る。例えば、禁止帯幅を3.0eVとするリン化硼素を
基材とした硼素組成比を0.90とするB0.90Al0.10
P混晶の室温での禁止帯幅は約2.9eVとなる。この
禁止帯幅はGaPのΓ帯のバンドギャップ(=2.77
eV;上記の「固体の電子構造と物性 上巻」、269
頁参照)を上回るものである。従って、B0.90Al0.10
P混晶層からは、第2の含硼素III−V族化合物半導
体層を構成できると共に、GaAs1-XX(0≦X≦
1)発光層に対するクラッド層を構成できる。また、禁
止帯幅を約3.1eVとするリン化硼素層は、GaN
0.900.10発光層に対してクラッド作用を及ぼす第2の
含硼素III−V族化合物半導体層を構成できる。
In the nineteenth embodiment of the present invention, the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is provided as a barrier layer to be joined to the light emitting layer to form a GaP LED. In particular, the boron phosphide-based semiconductor crystal according to the present invention having a bandgap of 3.0 ± 0.2 eV produces a BP-based mixed crystal having a high bandgap which is not present in conventional BP-based mixed crystals. From such a BP-based mixed crystal layer, for example, a second boron-containing III-V group compound semiconductor layer that can also serve as a barrier layer for a light emitting layer provided for emitting short wavelength light can be formed. For example, B 0.90 Al 0.10 with a boron composition ratio of 0.90 based on boron phosphide having a bandgap of 3.0 eV
The bandgap of P mixed crystal at room temperature is about 2.9 eV. This band gap has a band gap (= 2.77) in the Γ band of GaP.
eV; “Solid electronic structure and physical properties, first volume” above, 269
(See page). Therefore, B 0.90 Al 0.10
A second boron-containing III-V group compound semiconductor layer can be formed from the P mixed crystal layer, and GaAs 1-X P X (0 ≦ X ≦
1) A clad layer for the light emitting layer can be formed. In addition, the boron phosphide layer having a band gap of about 3.1 eV is GaN.
A second boron-containing III-V group compound semiconductor layer having a cladding effect on the 0.90 P 0.10 light emitting layer can be formed.

【0055】第2の含硼素III−V族化合物半導体層
を発光層に対する障壁(クラッド)層としての作用を発
揮できる高い禁止帯幅の材料から構成すれば、簡便にG
aP系LEDを構成できる。例えば、発光層上に第1の
含硼素III−V族化合物半導体層を堆積し、表面電極
の平面積に見合った領域に限り、第1の含硼素III−
V族化合物半導体層を残置させた後、残置させた第1の
含硼素III−V族化合物半導体層及び開口発光領域に
露呈した発光部構成層の表面を被覆する様に第2の含硼
素III−V族化合物半導体層を堆積する。この様な積
層構成とすれば、第2の含硼素III−V族化合物半導
体層は障壁層として機能できるため、発光層に敢えてク
ラッド層を改めて接合させる迄もなく、簡易にヘテロ接
合構造の発光部を構成できる利点がある。
If the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer is made of a material having a high band gap that can function as a barrier (cladding) layer for the light emitting layer, G can be easily formed.
An aP LED can be constructed. For example, a first boron-containing III-V compound semiconductor layer is deposited on the light-emitting layer, and the first boron-containing III- compound is formed only in a region corresponding to the plane area of the surface electrode.
After leaving the group V compound semiconductor layer, the second boron-containing compound III layer is formed so as to cover the surface of the remaining first boron-containing compound III-V compound semiconductor layer and the light emitting part constituting layer exposed to the open light emitting region. Deposit a group V compound semiconductor layer. With such a layered structure, the second boron-containing III-V compound semiconductor layer can function as a barrier layer, so that it is possible to easily emit light having a heterojunction structure without having to rejoin the cladding layer to the light emitting layer. There is an advantage that the parts can be configured.

【0056】また、上記の如くリン化硼素(BP)或い
はBP系混晶は閃亜鉛光型の結晶であり、その価電子帯
のバンド構造(上記の「化合物半導体の基礎物性入門」
参照)からp形層が得られ易い状況にある。従って、例
えば、六方晶の窒化ガリウム(h−GaN)とは状況が
異なり、p形で低抵抗のクラッド層を簡便に形成でき
る。立方晶のGa0.75In0.25N発光層からは、発光波
長を約443nmとする青紫色の近紫外光が放射される
ため、p形B0.90Al0.10P混晶とn形Ga0.75In
0.25Nからなるヘテロ接合構造体を利用すれば、青色帯
発光をもたらすpn接合型発光部が構成できる。また、
別の例として、B0.90Al0.10P混晶とGa0. 75In
0.25Nとは同一の格子定数(=4.628Å)を有する
(立方晶の窒化インジウム(InN)の格子定数は4.
98Åとして計算してある:上記の「III−V族化合
物半導体」、330頁参照)。即ち、本発明の如くBP
系混晶から障壁層を構成することとすれば、発光層に格
子整合するクラッド層を構成できるため、格子整合系の
ヘテロ接合発光部を構成できる。相互に格子整合の関係
にある結晶層は格子ミスマッチに起因する結晶欠陥が少
なく良質となる。このため、格子整合系の発光部からは
高強度の発光が出射されることとなり、高輝度のリン化
硼素系半導体発光素子をもたらすに貢献できる。
As described above, the boron phosphide (BP) or BP-based mixed crystal is a zinc-blende type crystal, and its band structure in the valence band (above-mentioned "Introduction to Basic Physical Properties of Compound Semiconductors").
It is easy to obtain the p-type layer from the reference). Therefore, for example, unlike the case of hexagonal gallium nitride (h-GaN), a p-type low-resistance clad layer can be easily formed. The cubic Ga 0.75 In 0.25 N light emitting layer emits blue-violet near-ultraviolet light having an emission wavelength of about 443 nm, so that the p-type B 0.90 Al 0.10 P mixed crystal and the n-type Ga 0.75 In are mixed.
If a heterojunction structure composed of 0.25 N is used, a pn-junction type light emitting section that produces blue band emission can be formed. Also,
As another example, B 0.90 Al 0.10 P mixed crystal and Ga 0. 75 an In
It has the same lattice constant (= 4.628Å) as 0.25 N (the lattice constant of cubic indium nitride (InN) is 4.
Calculated as 98Å: see "III-V compound semiconductors," above, page 330). That is, as in the present invention, BP
If the barrier layer is made of a mixed crystal, a cladding layer that lattice-matches the light-emitting layer can be formed, so that a lattice-matched heterojunction light-emitting portion can be formed. The crystal layers having a lattice matching relationship with each other have few crystal defects due to the lattice mismatch and are of good quality. Therefore, high-intensity light emission is emitted from the lattice-matching light-emitting portion, which can contribute to providing a high-luminance boron phosphide-based semiconductor light-emitting element.

【0057】また本発明は、上記のGaP系LEDを用
いて製造した高輝度のLEDランプである。例えば、図
8に例示する如く、基板11上に本発明に係わる含硼素
系III−V族化合物半導体半導体層12を備えたLE
D10を、台座15上の銀(Ag)或いはアルミニウム
(Al)等の金属を鍍金した碗体16の中央部に金属製
碗体16と導電性の接合材で固定する。これより、基板
11の底面に設けた一極性の裏面電極14を台座15に
付属する一端子17に電気的に接続させる。また、ヘテ
ロ接合構造12上に設置した電極13を台座15に付属
する他の一方の端子18に結線する。一般的な半導体封
止用のエポキシ樹脂19で碗体16を囲繞する様に封止
すればLEDランプを構成できる。また、本発明に依れ
ば、約200μm〜約300μm角の小型LEDランプ
も形成でき、従って、特に、設置容積を小とする表示器
等として好適な小型の発光ダイオードランプを構成でき
る。LED10の表裏面電極13、14は、それらを形
成する被形成層に対しオーミック(Ohmic)接触を
なす材料から構成できる。例えば、p形Si単結晶基板
の裏面に設ける裏面電極は、アルミニウム(Al)、金
(Au)等から構成できる。また、n形リン化ガリウム
(GaP)単結晶基板の裏面電極材料として、金・ゲル
マニウム(Au・Ge)合金等が例示できる。また、p
形リン化硼素(BP)障壁層上には、例えば、金・亜鉛
(Au・Zn)合金等からなるp形オーミック電極を設
けてLEDを構成する。
Further, the present invention is a high-brightness LED lamp manufactured by using the above GaP LED. For example, as illustrated in FIG. 8, an LE including a boron-containing III-V group compound semiconductor semiconductor layer 12 according to the present invention on a substrate 11
The D10 is fixed to the central portion of the bowl body 16 plated with a metal such as silver (Ag) or aluminum (Al) on the pedestal 15 with the metal bowl body 16 and a conductive bonding material. As a result, the unipolar back electrode 14 provided on the bottom surface of the substrate 11 is electrically connected to the one terminal 17 attached to the pedestal 15. Further, the electrode 13 installed on the heterojunction structure 12 is connected to the other terminal 18 attached to the pedestal 15. An LED lamp can be constructed by encapsulating the bowl body 16 with a general epoxy resin 19 for encapsulating a semiconductor. Further, according to the present invention, a small LED lamp having a size of about 200 μm to about 300 μm square can be formed. Therefore, a small light emitting diode lamp suitable for an indicator or the like having a small installation volume can be formed. The front and back electrodes 13 and 14 of the LED 10 can be made of a material that makes ohmic contact with a formation layer that forms them. For example, the back surface electrode provided on the back surface of the p-type Si single crystal substrate can be made of aluminum (Al), gold (Au), or the like. Further, as the back electrode material of the n-type gallium phosphide (GaP) single crystal substrate, a gold-germanium (Au.Ge) alloy or the like can be exemplified. Also, p
A p-type ohmic electrode made of, for example, a gold-zinc (Au.Zn) alloy is provided on the boron-phosphide (BP) barrier layer to form an LED.

【0058】また本発明は、GaP系LEDを備えたラ
ンプから作製された光源である。例えば、LEDチップ
或いは樹脂封止されたダイオードランプを集合させれ
ば、光源を構成できる。例えば、複数のLEDを電気的
に並列に接続させて、例えば、定電圧駆動型の光源を構
成できる。また、電気的に直列にダイオードランプを接
続して定電流型の光源を構成できる。これらのLEDを
利用する光源は、従来の白熱型のランプ光源とは異な
り、点灯によりさほど放熱を伴わないため、冷光源とし
て特に有用に利用できる。例えば、冷凍食品の展示用光
源として利用できる。また、例えば、屋外表示器、交通
信号を提示するための信号器、方向指示器或いは照明機
器等に好適に用いられる光源を構成できる。
The present invention is also a light source made of a lamp having a GaP LED. For example, a light source can be configured by collecting LED chips or resin-sealed diode lamps. For example, a plurality of LEDs can be electrically connected in parallel to form, for example, a constant voltage drive type light source. Further, a constant current type light source can be configured by electrically connecting diode lamps in series. Unlike conventional incandescent lamp light sources, light sources using these LEDs do not radiate much heat when turned on, and thus can be particularly usefully used as cold light sources. For example, it can be used as a light source for displaying frozen foods. Further, for example, a light source suitably used for an outdoor display, a traffic light for presenting a traffic signal, a direction indicator, a lighting device, or the like can be configured.

【0059】[0059]

【作用】本発明の表面電極の射影領域に設けられた第1
及び第2の含硼素III−V族化合物半導体層からなる
接合構造は、表面電極より供給されるLED駆動用電流
を射影領域に在る発光部へ短絡的に流通するのを防止す
る電流阻止作用を発揮する。また、併せて、外部に向け
て開口された射影領域以外の開口発光領域に優先的にL
ED駆動電流を分散、拡散させる作用を有する。
[Function] The first electrode provided in the projection area of the surface electrode of the present invention.
And a second junction structure composed of the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer has a current blocking action of preventing the LED driving current supplied from the surface electrode from short-circuiting to the light emitting portion in the projection region. Exert. In addition, in addition, L is preferentially applied to the aperture light emitting area other than the projection area opened to the outside.
It has a function of dispersing and diffusing the ED drive current.

【0060】本発明の伝導形を相互に逆とする第1及び
第2の含硼素III−V族化合物半導体層からなるpn
接合は、表面電極の射影領域にpn接合からなる電流阻
止機能部位をもたらし、表面電極の射影領域に在る発光
部へのLED駆動電流の短絡的な流通を防止する作用を
有する。
A pn formed of first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers whose conductivity types are opposite to each other according to the present invention.
The junction has a function of providing a current blocking function portion composed of a pn junction in the projection area of the front surface electrode and preventing short-circuiting of the LED drive current to the light emitting portion in the projection area of the front surface electrode.

【0061】本発明の第1の含硼素III−V族化合物
半導体層並びに開口発光領域の表面に露呈した発光部の
一構成層とを被覆する様に設けられた第2の含硼素II
I−V族化合物半導体層は、第1の含硼素IIIーV族
化合物半導体層と共に電流阻止機能を発揮する部位を構
成して、射影流域へのLED駆動電流の流通を防止する
作用を発揮すると共に、開口発光領域の広範囲に亘り、
駆動電流を拡散させる作用を有する。
A second boron-containing II compound provided so as to cover the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer of the present invention and one constituent layer of the light-emitting portion exposed on the surface of the aperture light-emitting region.
The IV group compound semiconductor layer constitutes a part that exhibits a current blocking function together with the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer, and exhibits the action of preventing the flow of the LED drive current into the projective flow region. In addition, over a wide range of the aperture light emitting area,
It has a function of diffusing the drive current.

【0062】接合する発光部の一構成層と同一の伝導形
の導電層からなる第2の含硼素III−V族化合物半導
体層は、開口発光領域での発光部の一構成層とのpn接
合の形成を回避して、開口発光領域の略全般に亘り、L
ED駆動電流を拡散させる作用を有する。
The second boron-containing III-V group compound semiconductor layer made of a conductive layer having the same conductivity type as the constituent layer of the light emitting section to be joined is pn-junction with the constituent layer of the light emitting section in the aperture light emitting region. To avoid the formation of
It has a function of diffusing the ED drive current.

【0063】第1の含硼素III−V族化合物半導体層
を越える平面積を有する第2の含硼素III−V族化合
物半導体層は、第1の含硼素III−V族化合物半導体
層との接合部で射影領域での流通を阻止されたLED駆
動電流を開口発光領域に確実に流通させる作用を有す
る。
The second boron-containing III-V compound semiconductor layer having a plane area exceeding the first boron-containing III-V compound semiconductor layer is bonded to the first boron-containing III-V compound semiconductor layer. The LED drive current, which has been blocked from flowing in the projection area by the section, is surely flowed in the aperture light emitting area.

【0064】表面電極の最大の水平断面積に対し規定さ
れた平面積を有する第1の含硼素III−V族化合物半
導体層と第2の含硼素III−V族化合物半導体層とか
らなる電流阻止機能部位は、開口発光領域の表面積を徒
に減少させることなく、LED駆動電流を開口発光領域
に効率的に流通させる作用を有する。
Current blocking consisting of a first boron-containing III-V compound semiconductor layer and a second boron-containing III-V compound semiconductor layer having a plane area defined with respect to the maximum horizontal cross-sectional area of the surface electrode. The functional portion has an effect of allowing the LED drive current to efficiently flow through the aperture emission region without reducing the surface area of the aperture emission region.

【0065】接合させる発光部の一構成層に格子整合す
る第1の含硼素III−V族化合物半導体層は、格子不
整合性に起因する発光部への格子歪や結晶欠陥等の導入
を回避して、良好な接合特性を発揮する電流阻止機能部
位をもたらす作用を有する。
The first boron-containing III-V group compound semiconductor layer that is lattice-matched to the constituent layer of the light-emitting portion to be joined avoids the introduction of lattice strain, crystal defects, etc. into the light-emitting portion due to the lattice mismatch. Thus, it has an effect of providing a current blocking functional portion that exhibits good bonding characteristics.

【0066】接合させる発光部の一構成層に格子整合す
る第2の含硼素III−V族化合物半導体層は、開口発
光領域に於いて、格子不整合性に起因する発光部への格
子歪や結晶欠陥等の導入を回避して、発光部を構成する
構成層の結晶性を良好に維持する作用を有する。
The second boron-containing III-V group compound semiconductor layer that is lattice-matched to one constituent layer of the light-emitting portion to be joined has a lattice strain to the light-emitting portion due to lattice mismatch in the aperture light-emitting region. This has the effect of avoiding the introduction of crystal defects and the like and maintaining the crystallinity of the constituent layers forming the light emitting portion in a good condition.

【0067】非晶質または多結晶からなる第1及び第2
の含硼素III−V族化合物半導体層は、比較的低温で
形成できるため、熱的歪等に因る発光部の構成層の熱変
質を防止しつつ、電流阻止機能部位をもたらす作用を有
する。
First and second amorphous or polycrystalline
Since the boron-containing III-V group compound semiconductor layer can be formed at a relatively low temperature, it has a function of providing a current blocking function portion while preventing thermal alteration of the constituent layer of the light emitting portion due to thermal strain or the like.

【0068】リン化硼素(BP)系半導体層からなる第
1の含硼素III−V族化合物半導体層は、電流阻止作
用を発揮するpn接合を、イオン結合性の低さと立方晶
閃亜鉛鉱結晶型の価電子帯のバンド構造に依り、簡便に
もたらす。
The first boron-containing III-V group compound semiconductor layer made of a boron phosphide (BP) -based semiconductor layer has a pn junction exhibiting a current blocking action, a low ionic bondability and a cubic zinc blende crystal. Depending on the band structure of the valence band of the mold, it is easily brought.

【0069】特に単量体のリン化硼素(BP)からなる
第1の含硼素III−V族化合物半導体層は、格子の整
合性により結晶性に優れるため、電流阻止特性に優れる
作用を発揮する電流阻止機能部位をもたらす作用を有す
る。
In particular, the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer made of monomeric boron phosphide (BP) has excellent crystallinity due to lattice matching, and therefore exhibits an excellent current blocking characteristic. It has a function of providing a current blocking function site.

【0070】禁止帯幅を3.0±0.2eVとするリン
化硼素(BP)系半導体層または単量体のリン化硼素
(boron monophosphide)からなる
含硼素III−V族化合物半導体層は、電流阻止機能部
位をなす一構成層として作用すると共に、ヘテロ接合発
光部を構成するための障壁層として作用する。
A boron phosphide (BP) -based semiconductor layer having a bandgap of 3.0 ± 0.2 eV or a boron-containing group III-V compound semiconductor layer made of monomeric boron phosphide is It functions as a constituent layer that forms a current blocking function portion, and also functions as a barrier layer that constitutes a heterojunction light emitting portion.

【0071】[0071]

【実施例】第1及び第2の含硼素III−V族化合物半
導体層とからなる電流阻止機能部を備えたGaP系LE
Dを、次の基本的な積層構成から構成した。単結晶、特
に、導電性の単結晶からなる基板101、発光層10
2、第1の含硼素III−V族化合物半導体層103、
第2の含硼素III−V族化合物半導体層104、電流
阻止機能部位105の上方に設けた表面電極106、単
結晶基板101の裏面に設けたオーミック性の裏面電極
107。以下、第1乃至第4の実施例をもって本発明を
具体的に説明する。
EXAMPLE A GaP-based LE provided with a current blocking function portion composed of first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers.
D was constructed from the following basic laminated construction. Substrate 101, Light-Emitting Layer 10 Made of Single Crystal, Especially Conductive Single Crystal
2, the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103,
A second boron-containing III-V compound semiconductor layer 104, a front surface electrode 106 provided above the current blocking function portion 105, and an ohmic back surface electrode 107 provided on the back surface of the single crystal substrate 101. Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the first to fourth embodiments.

【0072】(第1実施例)第1実施例に係わるGaP
系LED1Aの断面模式図を図1に示す。また、図2に
は、LED1Aの平面模式図を示す。尚、以下の第1乃
至第4の各実施例に於いて、同じ構成要素については、
同一の符号を付してある。
(First Embodiment) GaP according to the first embodiment
A schematic cross-sectional view of the system LED 1A is shown in FIG. Further, FIG. 2 shows a schematic plan view of the LED 1A. In the following first to fourth embodiments, the same constituent elements are
The same reference numerals are attached.

【0073】本第1実施例では、珪素(Si)ドープn
形(100)−リン化ガリウム(GaP)単結晶を基板
101とした。発光層102は、一般的な液相エピタキ
シャル(LPE)手段で950℃〜980℃で成膜し
た、珪素(Si)ドープn形GaP層から構成した。発
光層102のキャリア濃度は約2×1018cm-3であ
り、層厚は約30μmとした。また、発光層102に
は、併せて、原子濃度にして約6×1018原子/cm3
の窒素(N)を等電子的トラップ(isoelectr
onic trop)として添加した。発光層102上
には、同じく液相エピタキシャル手段に依り、800℃
〜900℃で亜鉛(Zn)ドープp形GaP層111を
堆積した。p形GaP層111のキャリア濃度は約1×
1018cm-3とし、層厚は約15μmとした。
In the first embodiment, silicon (Si) -doped n
Form (100) -gallium phosphide (GaP) single crystal was used as the substrate 101. The light emitting layer 102 was composed of a silicon (Si) -doped n-type GaP layer formed at 950 ° C. to 980 ° C. by a general liquid phase epitaxial (LPE) means. The carrier concentration of the light emitting layer 102 was about 2 × 10 18 cm −3 , and the layer thickness was about 30 μm. In addition, the light emitting layer 102 also has an atomic concentration of about 6 × 10 18 atoms / cm 3.
Nitrogen (N) of the
onic trap). On the light emitting layer 102, 800 ° C. is also formed by the liquid phase epitaxial means.
A zinc (Zn) -doped p-type GaP layer 111 was deposited at ˜900 ° C. The carrier concentration of the p-type GaP layer 111 is about 1 ×
The layer thickness was 10 18 cm −3 and the layer thickness was about 15 μm.

【0074】第1の含硼素III−V族化合物半導体層
103は、トリエチル硼素((C253B)/ホスフ
ィン(PH3)/水素(H2)系常圧MOCVD法によ
り、800℃で成長させた単量体の単結晶のリン化硼素
(BP:格子定数≒4.538Å)から構成した。第1
の含硼素III−V族化合物半導体層103は、酸素
(O)を添加しつつ成膜したため、抵抗を約2.5kΩ
とする高抵抗層となった。高抵抗の第1の含硼素III
−V族化合物半導体層の層厚は約0.4μmに設定し
た。第1の含硼素III−V族化合物半導体層103の
下部には、発光層102をなすGaP(格子定数≒5.
450Å)との格子不整合性を緩和して結晶性に優れる
第1の含硼素III−V族化合物半導体層を得んがため
に、上記のMOCVD手段に依り、350℃の低温で成
膜したリン化硼素(BP)からなる低温緩衝層108を
介在させた。低温緩衝層108は、アンドープ(und
ope)のn形層で、層厚は約5nmとした。
The first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 is formed by a triethylboron ((C 2 H 5 ) 3 B) / phosphine (PH 3 ) / hydrogen (H 2 ) system atmospheric pressure MOCVD method at 800. It was composed of single crystal boron phosphide (BP: lattice constant ≈4.538Å) of a monomer grown at ℃. First
Since the boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 of No. 1 was formed while adding oxygen (O), the resistance was about 2.5 kΩ.
And became a high resistance layer. High resistance first boron-containing III
The layer thickness of the group-V compound semiconductor layer was set to about 0.4 μm. Under the first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103, GaP (lattice constant≈5.
In order to relax the lattice mismatch with 450 Å) and obtain the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer having excellent crystallinity, the film was formed at a low temperature of 350 ° C. by the above MOCVD means. A low temperature buffer layer 108 made of boron phosphide (BP) was interposed. The low temperature buffer layer 108 is an undoped layer.
of n-type layer, and the layer thickness is about 5 nm.

【0075】第1の含硼素III−V族化合物半導体層
103の成長を終了した後、表面電極106の射影領域
109に限り、第1の含硼素III−V族化合物半導体
層103を残置させた。公知の写真食刻(フォトリソグ
ラフィー)技術を利用した選択パターニング手段を用い
て、射影領域109以外の素子形成領域を占める開口発
光領域110に在る第1の含硼素III−V族化合物半
導体層103をエッチングにより除去した。残置させた
第1の含硼素III−V族化合物半導体層103の平面
形状は、表面電極106の水平断面形状と相似の円形と
した。その直径は、130μmとした(従って、平面積
S≒1.1×10-4cm2)。第1の含硼素III−V
族化合物半導体層103をエッチングにより除去するに
併せて、開口発光領域に在る低温緩衝層108も併せて
エッチングに依り除去した。低温緩衝層108は第1の
含硼素III−V族化合物半導体層103と略同一の平
面形状に残置させた。不要な第1の含硼素III−V族
化合物半導体層103及び低温緩衝層108を除去させ
るには、アルゴン(Ar)・メタン(CH4)・水素
(H2)混合ガスを使用するプラズマエッチング手段を
利用した。
After the growth of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 was completed, the first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 was left only in the projected region 109 of the surface electrode 106. . The first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 in the aperture light emitting region 110 occupying the element forming region other than the projecting region 109 is formed by using a selective patterning means using a known photolithography technique. Was removed by etching. The plane shape of the remaining first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 was a circle similar to the horizontal cross-sectional shape of the surface electrode 106. Its diameter was 130 μm (hence the plane area S≈1.1 × 10 −4 cm 2 ). First boron-containing III-V
In addition to removing the group compound semiconductor layer 103 by etching, the low temperature buffer layer 108 in the open light emitting region was also removed by etching. The low-temperature buffer layer 108 was left in the same plane shape as that of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103. In order to remove the unnecessary first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 and the low temperature buffer layer 108, a plasma etching means using a mixed gas of argon (Ar) / methane (CH 4 ) / hydrogen (H 2 ). Was used.

【0076】第1の含硼素III−V族化合物半導体層
103及び低温緩衝層108を射影領域109に限定し
て残置させた状態で、第1の含硼素III−V族化合物
半導体層103の表面及び開口発光領域110に露呈し
た発光層102の表面とを第2の含硼素III−V族化
合物半導体層104で被覆した。本第1実施例では、第
2の含硼素III−V族化合物半導体層104を室温で
の禁止帯幅を約3.0eVとする単量体のリン化硼素
(BP)から構成した。発光部をなすp形GaP層11
1と同じくp形の伝導層とするために、第2の含硼素I
II−V族化合物半導体層103は、上記のMOCVD
手段を利用して亜鉛(Zn)をドーピングして成膜し
た。第2の含硼素III−V族化合物半導体層104の
キャリア濃度は約6×1018cm-3とし、層厚は約0.
5μmとした。
The surface of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 with the first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 and the low-temperature buffer layer 108 limited to the projection region 109 and left. And the surface of the light emitting layer 102 exposed to the aperture light emitting region 110 was covered with the second boron-containing III-V compound semiconductor layer 104. In the first embodiment, the second boron-containing III-V compound semiconductor layer 104 is composed of a monomeric boron phosphide (BP) having a bandgap of about 3.0 eV at room temperature. P-type GaP layer 11 forming a light emitting portion
In order to obtain a p-type conductive layer similar to that of No. 1, the second boron-containing compound I
The II-V group compound semiconductor layer 103 is formed by the MOCVD described above.
Means was used to dope zinc (Zn) to form a film. The carrier concentration of the second boron-containing III-V compound semiconductor layer 104 is about 6 × 10 18 cm −3 , and the layer thickness is about 0.
It was 5 μm.

【0077】表面電極106の射影領域109に限り残
置させた第1の含硼素III−V族化合物半導体層10
3と、その表面に接合させた第2の含硼素III−V族
化合物半導体層104とで電流阻止機能部位105を構
成した。本第1実施例に於いて、第1の含硼素III−
V族化合物半導体層103は、高抵抗となっているた
め、表面電極106より供給されるLED駆動電流を射
影領域109に在る発光層102へ短絡的に流通するの
を防止する機能を担えた。また、第2の含硼素III−
V族化合物半導体層104は第1の含硼素III−V族
化合物半導体層103によって、射影領域109への流
通を阻害された駆動電流を開口発光領域110に拡散さ
せる機能を果した。
The first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 10 left only in the projected region 109 of the surface electrode 106.
3 and the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104 bonded to the surface thereof constituted the current blocking functional portion 105. In the first embodiment, the first boron-containing III-
Since the V-group compound semiconductor layer 103 has a high resistance, it has a function of preventing the LED drive current supplied from the surface electrode 106 from short-circuiting to the light-emitting layer 102 in the projection region 109. . In addition, the second boron-containing III-
The V-group compound semiconductor layer 104 has a function of diffusing the drive current, which is blocked by the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 from flowing into the projection region 109, to the aperture light emitting region 110.

【0078】表面電極106は、射影領域109の上方
に、p形の第2の含硼素III−V族化合物半導体層1
04に接して設けた。円形の射影領域109の中心と表
面電極106の中心とは略一致させた。本第1実施例で
は、表面電極106を直径120μmとする円形で、半
導体層104側から順に金・亜鉛(Au・Zn)合金/
ニッケル(Ni)/金(Au)の3金属層を重層させた
真空蒸着膜から構成した。表面電極106の水平断面積
(=S0)は約1.1×10-4cm2となり、射影領域の
平面積(=S)との比率(=S/S0)は1となった。
n形単結晶基板101の裏面の略全面には、裏面電極1
07を設けた。本第1実施例では、金(Au)の真空蒸
着膜からオーミック性裏面電極107を構成した。
The surface electrode 106 is located above the projection region 109 and is a p-type second boron-containing III-V compound semiconductor layer 1.
It was provided in contact with 04. The center of the circular projected area 109 and the center of the surface electrode 106 are substantially aligned with each other. In the first embodiment, the surface electrode 106 has a circular shape with a diameter of 120 μm, and the gold / zinc (Au / Zn) alloy /
It was composed of a vacuum deposition film in which three metal layers of nickel (Ni) / gold (Au) were overlaid. The horizontal cross-sectional area (= S 0 ) of the surface electrode 106 was about 1.1 × 10 −4 cm 2 , and the ratio (= S / S 0 ) to the plane area (= S) of the projection area was 1.
The back surface electrode 1 is formed on substantially the entire back surface of the n-type single crystal substrate 101.
07 is provided. In the first embodiment, the ohmic back electrode 107 is formed of a vacuum deposition film of gold (Au).

【0079】表面電極106を台座(pad)電極とし
て結線を施し、LED1Aの表面電極106及び裏面電
極107間に順方向に駆動電流を通流して表1に記す発
光特性を有するGaP系LEDを得た。表1には、従来
のGaP系LEDの特性値を併せて記載する。従来のG
aP系LEDとは、第1及び第2の含硼素III−V族
化合物半導体層103、104からなる電流阻止機能部
位105を備えていないこと以外は、本第1実施例と同
一の構成からなるLEDである。特に、本発明に係わる
GaP系LEDは従来の発光強度の約1.5倍にあたる
高強度の発光をもたらした。また、近視野発光パターン
の観察に依れば(J.Crystal Growth、
221(2000)、652〜656参照)、本第1実
施例のGaP系LED1Aの開口発光領域110からの
発光は均一であった。これらの良好な発光特性は、第1
の含硼素III−V族化合物半導体層に依る電流阻止機
能と相俟って、第2の含硼素III−V族化合物半導体
層の駆動電流を開口発光領域に拡散させる機能とを備え
たGaP系LEDに特徴的に帰結される発光特性であ
る。
The front electrode 106 is connected as a pedestal electrode, and a drive current is passed in the forward direction between the front electrode 106 and the back electrode 107 of the LED 1A to obtain a GaP LED having the light emitting characteristics shown in Table 1. It was Table 1 also shows characteristic values of conventional GaP LEDs. Conventional G
The aP-based LED has the same configuration as that of the first embodiment except that it does not include the current blocking function portion 105 including the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers 103 and 104. It is an LED. In particular, the GaP-based LED according to the present invention provided high-intensity light emission, which was about 1.5 times the conventional emission intensity. Moreover, according to the observation of the near-field light emission pattern (J. Crystal Growth,
221 (2000), 652-656), the light emission from the aperture light emitting region 110 of the GaP LED 1A of the first example was uniform. These good emission characteristics are
GaP system having a function of diffusing the drive current of the second boron-containing III-V compound semiconductor layer into the aperture light-emitting region in combination with the current blocking function of the boron-containing III-V compound semiconductor layer. This is a light emission characteristic characteristically associated with an LED.

【0080】また、電流阻止機能部位105の設置領域
(表面電極106の射影領域)と開口発光領域110と
の平面積の比率(上記の比率S/S0)を好適としたた
め、順方向電圧(Vf)の徒な増加が回避された(表1
参照)。また、逆方向電圧も良好であった(表1参
照)。第1或いは第2の含硼素III−V族化合物半導
体層の接合構成からは、発光部との接合界面の無秩序化
をもたらさずに良好な接合特性を備えた電流阻止機能部
位を備えたGaP系LEDを構成できた。
Further, since the ratio of the plane area between the installation region of the current blocking function portion 105 (projection region of the surface electrode 106) and the aperture light emitting region 110 (the above ratio S / S 0 ) is set to be suitable, the forward voltage ( An excessive increase in Vf was avoided (Table 1
reference). The reverse voltage was also good (see Table 1). From the junction structure of the first or second boron-containing III-V group compound semiconductor layer, a GaP system having a current blocking function portion having good junction characteristics without causing disorder of the junction interface with the light emitting portion is obtained. An LED could be constructed.

【0081】以下の表1に順方向電流を20mAとした
際の発光波長、輝度及び順方向電圧の特性値、並びに、
逆方向電流値を10μAとした際の逆方向電圧値を、本
実施例に係わるLED(表1に「本発明」と略記)と従
来のLEDとで対比させて記す。
Table 1 below shows characteristic values of emission wavelength, luminance and forward voltage when the forward current was 20 mA, and
The reverse voltage value when the reverse current value is set to 10 μA will be described by comparing the LED according to the present embodiment (abbreviated as “present invention” in Table 1) and the conventional LED.

【0082】[0082]

【表1】 [Table 1]

【0083】(第2実施例)第1実施例とは別の積層構
造をもってGaP系LEDを構成する場合を例にして本
発明を具体的に説明する。本第2実施例に係わるGaP
系LED2Aの断面構造を模式的に図3に示す。
(Second Embodiment) The present invention will be described in detail by taking as an example the case of constructing a GaP LED with a laminated structure different from that of the first embodiment. GaP according to the second embodiment
A cross-sectional structure of the system LED 2A is schematically shown in FIG.

【0084】GaP系LED2Aは、基本的に次の要素
から構成した。n形GaP単結晶基板101、n形Ga
P発光層102、第1の含硼素III−V族化合物半導
体層103、第2の含硼素III−V族化合物半導体層
104、電流阻止機能部位105の上方に設けた表面電
極106、単結晶基板101の裏面に設けたオーミック
性の裏面電極107。
The GaP LED 2A is basically composed of the following elements. n-type GaP single crystal substrate 101, n-type Ga
P light emitting layer 102, first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103, second boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104, surface electrode 106 provided above the current blocking function portion 105, single crystal substrate Ohmic backside electrode 107 provided on the backside of 101.

【0085】本第2実施例では、第1の含硼素III−
V族化合物半導体層103をマグネシウム(Mg)ドー
プのp形リン化硼素(BP)から構成した。また、p形
の第1の含硼素III−V族化合物半導体層103をn
形GaP発光層102の表面に直接、接合させて設けて
いる点が第1実施例とは異なる。第1の含硼素III−
V族化合物半導体層103は禁止帯幅を約3.1eVと
するBP結晶層から構成した。第1の含硼素III−V
族化合物半導体層103をなすp形BP層のキャリア濃
度は約1×1018cm-3とし、層厚は約0.1μmとし
た。
In the second embodiment, the first boron-containing III-
The group V compound semiconductor layer 103 was composed of magnesium (Mg) -doped p-type boron phosphide (BP). Further, the p-type first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 is
This is different from the first embodiment in that it is directly bonded to the surface of the GaP light emitting layer 102. First boron-containing III-
The V-group compound semiconductor layer 103 was composed of a BP crystal layer having a bandgap of about 3.1 eV. First boron-containing III-V
The carrier concentration of the p-type BP layer forming the group compound semiconductor layer 103 was about 1 × 10 18 cm −3 , and the layer thickness was about 0.1 μm.

【0086】第1の含硼素III−V族化合物半導体層
103の成膜を終了した後、第1実施例に記載の如くの
エッチング手段に依り、表面電極106の直下の射影領
域109に限り第1の含硼素III−V族化合物半導体
層103を残置させた。併せて、開口発光領域110に
は、GaP発光層102の表面を露出させた。これよ
り、射影領域109に限定して、n形GaP発光層10
2とp形の第1の含硼素III−V族化合物半導体層1
03とのpn接合構造から電流阻止機能部位105を構
成した。
After the film formation of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 is completed, the projection area 109 immediately below the surface electrode 106 is formed only by the etching means as described in the first embodiment. The boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 of No. 1 was left. In addition, the surface of the GaP light emitting layer 102 was exposed in the aperture light emitting region 110. Therefore, the n-type GaP light emitting layer 10 is limited to the projection region 109.
2 and p-type first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 1
The current blocking function site 105 was constructed from the pn junction structure with 03.

【0087】電流阻止機能部位105を形成した後、第
1の含硼素III−V族化合物半導体層103と同じく
第1実施例に記載のMOCVD手段に依り、第1実施例
に記載したものと同一の第2の含硼素III−V族化合
物半導体層104を射影領域109及び開口発光領域1
10を被覆する様に設けた。第2の含硼素III−V族
化合物半導体層104上には、第1実施例に記載と同一
の平面形状と断面積(=S0)を有し、射影領域109
の断面積(=S)との比率(=S/S0)を1とする表
面電極106を設置した。また、n形単結晶基板101
の裏面には、第1実施例と同一の材料からなる裏面電極
107を配置して、LED2Aとなした。
After forming the current blocking function portion 105, the same MOCVD means as in the first embodiment was used to form the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103, and the same as that described in the first embodiment. Of the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104 of FIG.
It was provided so as to cover 10. On the second boron-containing III-V compound semiconductor layer 104, the same planar shape and cross-sectional area (= S 0 ) as those described in the first embodiment are provided, and the projection area 109 is formed.
A surface electrode 106 having a ratio (= S / S 0 ) to the cross-sectional area (= S) of 1 was installed. In addition, the n-type single crystal substrate 101
A back surface electrode 107 made of the same material as that of the first embodiment is arranged on the back surface of the above to form the LED 2A.

【0088】この様に構成されたLED2Aからは、順
方向電流を20mAとした際に、中心波長を約560n
mとする黄緑光が発光された。本実施例に係わるLED
2Aでは、開口発光領域110に於いて、p形の第2の
含硼素III−V族化合物半導体層104とn形GaP
発光層102とのpn接合型単一ヘテロ(SH)構造の
発光部が構成されているため、従来のGaP系LEDに
比較して約2倍の約15ミリカンデラ(mcd)の高発
光強度がもたらされることとなった。また、発光波長に
対応する遷移エネルギーを越える高い禁止帯幅の第2の
含硼素III−V族化合物半導体層104は、障壁層を
兼ねて発光を透過できる窓層としての作用を発揮したた
め、第1実施例のGaP系LED1Aに比してより高輝
度のGaP系LED2Aを提供できた。更に、本実施例
のLED2Aでは、GaP層を利用した従来のGaPか
らなるpn接合型ホモ接合構造LEDに時として認めら
れるサイリスタ(thyristor)挙動は認められ
なかった。本第2実施例では、液相エピタキシャル成長
層(本実施例ではn形GaP発光層102)上に接合さ
せる第2の含硼素III−V族化合物半導体層104
を、サイリスタを誘因するメルトバック(melt b
ack;”LIGHT EMITTING DIODE
S”(Prentice−Hall Int.(UK、
1987)、50〜51頁参照)を要しないMOCVD
手段で成膜して、pn接合構造を構成する技術手段を採
り入れているので、サイリスタ挙動を伴わないGaP系
LEDを提供できた。
From the LED 2A thus constructed, the center wavelength is about 560 n when the forward current is 20 mA.
Yellow-green light of m was emitted. LED according to this embodiment
2A, in the aperture light emitting region 110, the p-type second boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104 and the n-type GaP are formed.
Since the light emitting portion having a pn junction type single hetero (SH) structure with the light emitting layer 102 is configured, a high light emission intensity of about 15 millicandelas (mcd), which is about twice as high as that of the conventional GaP LED, is obtained. It will be brought. Further, the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104 having a high forbidden band width exceeding the transition energy corresponding to the emission wavelength exhibits the function as a window layer which also functions as a barrier layer and can transmit light emission. It was possible to provide a GaP LED 2A having higher brightness than the GaP LED 1A of the first embodiment. Furthermore, in the LED 2A of the present example, the thyristor behavior sometimes observed in the conventional pn junction type homojunction structure LED made of GaP using the GaP layer was not observed. In the second embodiment, the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104 to be bonded onto the liquid phase epitaxial growth layer (the n-type GaP light emitting layer 102 in this embodiment).
The meltback that induces thyristor (melt b
ack; "LIGHT EMITTING DIODE
S "(Prentice-Hall Int. (UK,
1987), see pages 50-51).
Since the technical means for forming a pn junction structure by forming a film by means is adopted, it is possible to provide a GaP-based LED without thyristor behavior.

【0089】(第3実施例)窒化リン化ガリウム(Ga
1-XX:0≦X≦1)からなる発光層を備えたGaP
系LEDを構成する場合を例にして本発明を具体的に説
明する。
(Third Embodiment) Gallium Nitride Phosphate (Ga)
N 1-X P X : GaP provided with a light emitting layer of 0 ≦ X ≦ 1)
The present invention will be specifically described by taking a case of forming a system LED as an example.

【0090】図4は本第3実施例に係わるGaP系LE
D3Aの平面模式図である。また、図5は、図4に示さ
れる破線X−X’に沿った断面模式図である。
FIG. 4 is a GaP system LE according to the third embodiment.
It is a plane schematic diagram of D3A. Further, FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along the broken line XX ′ shown in FIG.

【0091】GaP系LED3Aは、基本的に次の要素
から構成した。n形Si単結晶基板101、n形GaN
0.970.03発光層102、p形の第1の含硼素III−
V族化合物半導体層103、n形の第2の含硼素III
−V族化合物半導体層104、電流阻止機能部位105
の上方に設けた表面電極106、単結晶基板101の裏
面に設けたオーミック性の裏面電極107である。LE
D3Aでは、第1及び第2の実施例に記載のGaP系L
ED1A,2Aとは異なり、単結晶基板101をGaP
に替えてシリコン(Si単結晶)とし、GaPに代替し
てGaN0.970.03から発光層102を構成した。
The GaP LED 3A is basically composed of the following elements. n-type Si single crystal substrate 101, n-type GaN
0.97 P 0.03 light emitting layer 102, p-type first boron-containing III-
Group V compound semiconductor layer 103, n-type second boron-containing III
Group-V compound semiconductor layer 104, current blocking function portion 105
A front surface electrode 106 provided on the upper side of the substrate and an ohmic back surface electrode 107 provided on the back surface of the single crystal substrate 101. LE
In D3A, the GaP system L described in the first and second embodiments is used.
Unlike the ED1A and 2A, the single crystal substrate 101 is GaP
Was replaced with silicon (Si single crystal), and the light emitting layer 102 was composed of GaN 0.97 P 0.03 instead of GaP.

【0092】n形GaN0.970.03発光層102は、ア
ンチモン(Sb)ドープn形Si単結晶基板101上に
設けたリン化硼素(BP)からなる緩衝層を介在させて
設けた。緩衝層は、350℃の低温で成膜した非晶質の
リン化硼素(BP)(層厚=5nm)からなる低温緩衝
層108と、低温緩衝層108上に850℃で重層させ
たSiドープn形単結晶BP(層厚=0.4μm、キャ
リア濃度=9×1017cm-3)からなる高温緩衝層11
2とから構成した(米国特許US−6,069,021
号参照)。BP低温緩衝層108を配置すれば、Si単
結晶基板101との格子不整合性が緩和されて結晶性に
優れる発光層102がもたらされる(上記のUS−6,
069,021号参照)。低温緩衝層108及び高温緩
衝層112は、(C253B/PH3/H2系常圧MO
CVD手段により成長させたが、他の成長手段、例え
ば、三塩化硼素(BCl3)/三塩化リン(PCl3)/
2反応系ハロゲン気相成長手段(「日本結晶成長学会
誌」、Vol.25、No.3(1998)、A28頁
参照)に依っても上記の重層構造の緩衝層を形成でき
る。n形GaN0.970.03発光層102は、上記のリン
化硼素(BP)からなる高温緩衝層112上に設けた。
The n-type GaN 0.97 P 0.03 light-emitting layer 102 was provided with a buffer layer made of boron phosphide (BP) provided on the antimony (Sb) -doped n-type Si single crystal substrate 101 interposed therebetween. The buffer layer is a low temperature buffer layer 108 made of amorphous boron phosphide (BP) (layer thickness = 5 nm) formed at a low temperature of 350 ° C., and a Si-doped layer overlaid on the low temperature buffer layer 108 at 850 ° C. High temperature buffer layer 11 made of n-type single crystal BP (layer thickness = 0.4 μm, carrier concentration = 9 × 10 17 cm −3 ).
2 and (see US Pat. No. 6,069,021).
No.). By disposing the BP low temperature buffer layer 108, the lattice mismatch with the Si single crystal substrate 101 is relaxed and the light emitting layer 102 having excellent crystallinity is provided (US-6, above).
069,021). The low-temperature buffer layer 108 and the high-temperature buffer layer 112 are (C 2 H 5 ) 3 B / PH 3 / H 2 system atmospheric pressure MO.
Although grown by the CVD means, other growth means such as boron trichloride (BCl 3 ) / phosphorus trichloride (PCl 3 ) /
The H 2 reaction-based halogen vapor phase growth means (see Journal of Japan Society for Crystal Growth, Vol. 25, No. 3 (1998), page A28) can also be used to form the above-mentioned multilayer buffer layer. The n-type GaN 0.97 P 0.03 light emitting layer 102 was provided on the high temperature buffer layer 112 made of the above boron phosphide (BP).

【0093】n形の立方晶GaN0.970.03(格子定数
≒4.538Å)らなる発光層102上には、発光層1
02と格子整合を果たすMgドープp形リン化硼素層
(層厚=0.2μm、キャリア濃度=3×1018
-3)を障壁(クラッド)層113として積層した。上
記のn形BP(格子定数≒4.538Å)高温緩衝層1
12、n形GaN0.970.03発光層102とp形BP
(格子定数≒4.538Å)障壁層113とで格子整合
型のpn接合型ダブルヘテロ(DH)構造の発光部を構
成した。
On the light emitting layer 102 made of n-type cubic GaN 0.97 P 0.03 (lattice constant≈4.538Å), the light emitting layer 1 is formed.
No. 02, Mg-doped p-type boron phosphide layer (layer thickness = 0.2 μm, carrier concentration = 3 × 10 18 c)
m −3 ) was laminated as a barrier (cladding) layer 113. N-type BP (lattice constant ≈4.538Å) high temperature buffer layer 1
12, n-type GaN 0.97 P 0.03 light emitting layer 102 and p-type BP
(Lattice constant≈4.538Å) A light emitting portion having a lattice matching type pn junction double hetero (DH) structure was constructed with the barrier layer 113.

【0094】p形BP障壁層113上には、n形の第1
の含硼素III−V族化合物半導体層103を設けた。
第1の含硼素III−V族化合物半導体層103は、S
iドープn形リン化硼素(層厚=0.2μm、キャリア
濃度=2×1018cm-3)から構成した。第1及び第2
の実施例に記載の如く、エッチング除去処理を第1の含
硼素III−V族化合物半導体層103に施し、表面電
極106の射影領域109に限り第1の含硼素III−
V族化合物半導体層103を残置させた。一方、開口発
光領域110には、p形BP障壁層113の表面を露出
させた。これより、射影領域に限り、p形BP障壁層1
13とn形の第1の含硼素III−V族化合物半導体層
103とからなるpn接合構造に依る電流阻止機能部位
105を形成した。また、SiドープGaN0.970.03
(層厚=0.2μm、キャリア濃度=3×1017
-3)発光層102及びp形BP障壁層113を、アン
モニア(NH3)を窒素(N)源として加えて含む上記
のMOCVD手段に依り950℃で成膜したのに対し、
第1の含硼素III−V族化合物半導体層103は、よ
り低温の850℃で成膜した。即ち、第1の含硼素II
I−V族化合物半導体層103を、発光部の構成層11
2、102、113に格子整合する半導体材料から構成
した上に、発光部構成層112、102、113よりも
低温で成膜して、発光層102への格子歪或いは熱歪の
導入を回避する技術手段を採用した。
On the p-type BP barrier layer 113, the n-type first
The boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 was provided.
The first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 is made of S.
It was composed of i-doped n-type boron phosphide (layer thickness = 0.2 μm, carrier concentration = 2 × 10 18 cm −3 ). First and second
The first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 is subjected to the etching removal treatment as described in the above example, and only the projecting region 109 of the surface electrode 106 is formed.
The group V compound semiconductor layer 103 was left. On the other hand, in the aperture light emitting region 110, the surface of the p-type BP barrier layer 113 was exposed. Therefore, the p-type BP barrier layer 1 is limited to the projection area.
A current blocking function portion 105 having a pn junction structure composed of 13 and the n-type first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 was formed. Also, Si-doped GaN 0.97 P 0.03
(Layer thickness = 0.2 μm, carrier concentration = 3 × 10 17 c
While the m −3 ) light emitting layer 102 and the p-type BP barrier layer 113 were formed at 950 ° C. by the above MOCVD means containing ammonia (NH 3 ) as a nitrogen (N) source.
The first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 was formed at a lower temperature of 850 ° C. That is, the first boron-containing II
The group IV compound semiconductor layer 103 is used as the constituent layer 11 of the light emitting portion.
It is formed of a semiconductor material that lattice-matches 2, 102, and 113, and is formed at a temperature lower than that of the light-emitting portion forming layers 112, 102, and 113 to avoid introduction of lattice strain or thermal strain into the light-emitting layer 102. Adopted technical means.

【0095】第1の含硼素III−V族化合物半導体層
103並びに開口発光領域110上には、第1の含硼素
III−V族化合物半導体層103と同一の850℃で
成膜したMgドープp形リン化硼素(層厚=0.2μ
m、キャリア濃度=2×1018cm-3)からなる第2の
含硼素III−V族化合物半導体層104を設けた。B
P高温緩衝層112、BP障壁層113及び第1の含硼
素III−V族化合物半導体層103と同じく、第2の
含硼素III−V族化合物半導体層104は、上記のM
OCVD手段により成膜速度を毎分25nmとし、V/
III比率(=PH 3/(CH33Ga供給比率)を約
50として成膜した。この様に成膜条件を選定すること
により、上記の各層112、113、103、104
は、室温での禁止帯幅を約3.1eVとするBP結晶か
ら構成されるものとなった。
First boron-containing III-V compound semiconductor layer
The first boron-containing element 103 is formed on the 103 and the aperture light emitting region 110.
At the same 850 ° C. as the III-V compound semiconductor layer 103
Formed Mg-doped p-type boron phosphide (layer thickness = 0.2μ
m, carrier concentration = 2 × 1018cm-3) Consisting of a second
A boron-containing III-V compound semiconductor layer 104 was provided. B
P high temperature buffer layer 112, BP barrier layer 113 and first boron-containing layer
Like the element III-V compound semiconductor layer 103, the second
The boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104 has the above M content.
The film formation rate was set to 25 nm / min by the OCVD means, and V /
III ratio (= PH 3/ (CH3)3Ga supply ratio)
The film was formed as 50. Select film formation conditions in this way
The layers 112, 113, 103, 104 described above.
Is a BP crystal with a bandgap of about 3.1 eV at room temperature?
It was composed of

【0096】射影領域109の上方に相当する第2の含
硼素III−V族化合物半導体層104の表面上には、
図4に示す平面形状の表面電極106を敷設した。表面
電極106は、結線(ボンディング)のため円形の中心
電極(直径=120μm)106aとその中心で直交
し、開口発光領域110の対角線上に延在させた2本の
帯状電極(幅=30μm、長さ=300μm)106b
とから構成した。表面電極106a、106bの合計の
平面積は、従って、約1.8×10-4cm2となった。
本第3実施例の射影領域109は、表面電極106と同
一の平面形状と平面積を有している。表面電極106は
金・亜鉛(Au95重量%・Zn5重量%)合金膜から
構成した。一方、n形Si単結晶基板101の裏面のほ
ぼ全面には、アルミニウム(Al)からなるn形オーミ
ック性の裏面電極107を形成して、GaP系LED3
Aとなした。
On the surface of the second boron-containing III-V compound semiconductor layer 104, which is located above the projected region 109,
The planar surface electrode 106 shown in FIG. 4 was laid. The front surface electrode 106 is orthogonal to the circular center electrode (diameter = 120 μm) 106a for connection (bonding) at its center, and two strip electrodes (width = 30 μm, which extend on the diagonal line of the aperture light emitting region 110). Length = 300μm) 106b
And consisted of Therefore, the total plane area of the surface electrodes 106a and 106b was about 1.8 × 10 −4 cm 2 .
The projection area 109 of the third embodiment has the same planar shape and plane area as the surface electrode 106. The surface electrode 106 is composed of a gold-zinc (Au 95 wt% Zn 5 wt%) alloy film. On the other hand, an n-type ohmic back surface electrode 107 made of aluminum (Al) is formed on almost the entire back surface of the n-type Si single crystal substrate 101, and the GaP LED 3 is formed.
It was A.

【0097】本第3実施例に係わるLED3Aは、20
mAの順方向電流の通流時に於いて、発光中心波長を約
420nmとする青紫光を放射した。また、開口発光領
域110に於ける発光の強度を略均一とするLEDとな
った。これは、発光層102上の高禁止帯幅の上部障壁
層113と同じくワイドバンドギャップの第1の含硼素
III−V族化合物半導体層103とからpn接合構造
体を形成したため、電流阻止機能を効率的に達成し、且
つ、開口発光領域110の広範囲に優先的に順方向電流
を拡散できる構成としたためである。更に、一般的な輻
射積分球で測定される発光強度は約18マイクロワット
(μW)の高値となった。これは、上部障壁層113及
び第2の含硼素III−V族化合物半導体層104を上
記の青紫色帯の発光を充分に透過できる高禁止帯幅のリ
ン化硼素(BP)から構成したことに依る、外部への発
光の取り出し効率(例えば、供給電力と発光強度との光
電変換効率で表せる)の向上に依るものである。即ち、
本発明に依れば、(イ)発光部を格子整合系のDH構造
から構成したこと、(ロ)第1及び第2の含硼素III
−V族化合物半導体層を発光部構成層に格子整合する半
導体材料から構成したこと、(ハ)第1及び第2の含硼
素III−V族化合物半導体層を発光部構成層よりも低
温で成膜したこと、並びに(ニ)第1及び第2の含硼素
III−V族化合物半導体層を上部障壁層113と共に
高禁止帯幅の単量体リン化硼素(BP)層から構成した
ことなどの技術手段上の特徴を反映して、外部への発光
の取り出し効率に優れるGaP系LEDを提供できた。
The LED 3A according to the third embodiment is 20
When a forward current of mA was applied, blue-violet light having an emission center wavelength of about 420 nm was emitted. Further, the LED has a substantially uniform emission intensity in the aperture emission region 110. This is because the pn junction structure is formed from the upper barrier layer 113 having a high forbidden band width on the light emitting layer 102 and the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 having a wide band gap as well, and thus has a current blocking function. This is because it is configured to be efficiently achieved and to preferentially diffuse the forward current over a wide range of the aperture light emitting region 110. Furthermore, the emission intensity measured by a general radiation integrating sphere was as high as about 18 microwatts (μW). This is because the upper barrier layer 113 and the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104 are composed of boron phosphide (BP) having a high bandgap capable of sufficiently transmitting the emission of the blue-violet band. Therefore, the efficiency of taking out emitted light to the outside (for example, it can be represented by the photoelectric conversion efficiency of the supplied power and the emission intensity) is improved. That is,
According to the present invention, (a) the light emitting portion is composed of a lattice-matching DH structure, and (b) the first and second boron-containing III.
The group-V compound semiconductor layer is made of a semiconductor material that is lattice-matched to the light-emitting section constituent layer, and (c) the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers are formed at a lower temperature than the light-emitting section constituent layer. And (d) the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers are composed of a high forbidden band width monomeric boron phosphide (BP) layer together with the upper barrier layer 113. Reflecting the characteristics of the technical means, it was possible to provide a GaP-based LED that is excellent in the efficiency of extracting light emitted to the outside.

【0098】(第4実施例)第1及び第2の含硼素II
I−V族化合物半導体層を砒化リン化硼素(BAs1- X
X:0≦X≦1)とし、発光層を窒化リン化ガリウム
(GaN1-XX:0≦X≦1)として構成されたGaP
系LEDを例にして本発明を具体的に説明する。
(Fourth Embodiment) First and second boron-containing II
The group IV compound semiconductor layer is formed of boron arsenide phosphide (BAs 1- X
P X: 0 ≦ X ≦ 1 ) and then, the light emitting layer of gallium phosphide nitride (GaN 1-X P X: 0 ≦ X ≦ 1) configured GaP as
The present invention will be specifically described by taking a system LED as an example.

【0099】図6は本第4実施例に係わるGaP系LE
D4Aの平面模式図である。また、図7は、図6に示さ
れる破線Y−Y’に沿った断面模式図である。
FIG. 6 is a GaP system LE according to the fourth embodiment.
It is a plane schematic diagram of D4A. 7 is a schematic cross-sectional view taken along the broken line YY 'shown in FIG.

【0100】GaP系LED4Aは、基本的に次の要素
から構成した。p形亜鉛ドープ砒化ガリウム(GaA
s)単結晶基板101、p形GaAs1-XX発光層10
2、p形の第1の含硼素III−V族化合物半導体層1
03、n形の第2の含硼素III−V族化合物半導体層
104、電流阻止機能部位105の上方に設けた表面電
極106、単結晶基板101の裏面に設けたオーミック
性の裏面電極107である。LED4Aは、第1乃至第
3の実施例に記載のLED1A〜3Aとは異なる基板材
料と第1及び第2の含硼素III族窒化物半導体層10
3、104を利用して構成した。
The GaP LED 4A is basically composed of the following elements. p-type zinc-doped gallium arsenide (GaA)
s) Single crystal substrate 101, p-type GaAs 1-X P X light emitting layer 10
2, p-type first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 1
03, an n-type second boron-containing III-V compound semiconductor layer 104, a front surface electrode 106 provided above the current blocking function portion 105, and an ohmic back surface electrode 107 provided on the back surface of the single crystal substrate 101. . The LED 4A includes a substrate material different from the LEDs 1A to 3A described in the first to third embodiments, and the first and second boron-containing group III nitride semiconductor layers 10.
It is configured by utilizing the No. 3, 104.

【0101】図7に示すLED4A用途の積層構造体で
は、p形GaAs単結晶基板101上に、一般的なガリ
ウム(Ga)/アルシン(AsH3)/PH3反応系ハイ
ドライド気相成長(VPE)手段(上記の「III−V
族化合物半導体」、262〜263頁参照)により、G
aAs基板101の表面より層厚の増加方向に砒素(A
s)組成(=1−X)を直線的に低下させ、対応させ
て、リン組成比(=X)を直線的に増加させる組成勾配
を付したGaAs1-XX組成勾配層114を設けた。砒
素(As)の組成勾配は、GaAs単結晶基板101と
の接合界面で1.0とし、それより層厚が6μmに到達
する迄に一律に減じ、最終的に0.5に低下させた。経
時的に成長系へのPH3に対するAsH3の供給量を減少
させて組成勾配を付しつつ、亜鉛(Zn)を添加してp
形の組成勾配層114とした。キャリア濃度は大凡、1
×1018cm-3とした。
In the laminated structure for LED4A shown in FIG. 7, a general gallium (Ga) / arsine (AsH 3 ) / PH 3 reaction system hydride vapor phase epitaxy (VPE) is formed on a p-type GaAs single crystal substrate 101. Means (“III-V” above
Group Compound Semiconductors ”, pp. 262-263).
From the surface of the aAs substrate 101, arsenic (A
s) Providing a GaAs 1-X P X composition gradient layer 114 with a composition gradient that linearly decreases the composition (= 1-X) and linearly increases the phosphorus composition ratio (= X). It was The compositional gradient of arsenic (As) was set to 1.0 at the junction interface with the GaAs single crystal substrate 101, was uniformly reduced until the layer thickness reached 6 μm, and finally decreased to 0.5. While decreasing the supply amount of AsH 3 with respect to PH 3 to the growth system over time to give a composition gradient, zinc (Zn) was added to add p.
The composition gradient layer 114 has a shape. Carrier concentration is about 1
It was set to × 10 18 cm -3 .

【0102】GaAs1-XX組成勾配層114上には、
同じく上記のハイドライドVPE手段に依り、砒素組成
比を0.5と一定とする亜鉛(Zn)と酸素(O)とを
ドーピングしたp形GaAs0.50.5発光層102を積
層させた。発光層102の砒素組成比を組成勾配層11
4の表面の砒素組成比と同一とすることにより、格子の
ミスマッチ度が減少し、良質の発光層102が得られ
た。GaAs1-XX組成勾配層114及び発光層102
共に750℃で成膜した。発光層102の層厚は約4μ
mとし、表面側の約1μmの厚さの領域には窒素をアイ
ソエレクトロニック不純物として添加した。同表面領域
に於ける窒素原子の原子濃度は約6×1018cm-3とし
た。発光層102のキャリア濃度は約4×1017cm-3
とした。
On the GaAs 1-X P X composition gradient layer 114,
Similarly, the p-type GaAs 0.5 P 0.5 light emitting layer 102 doped with zinc (Zn) and oxygen (O) having a constant arsenic composition ratio of 0.5 was laminated by the above hydride VPE means. The arsenic composition ratio of the light emitting layer 102 is set to the composition gradient layer 11
By setting the same arsenic composition ratio on the surface of No. 4, the degree of lattice mismatch was reduced, and a high-quality light emitting layer 102 was obtained. GaAs 1-X P X composition gradient layer 114 and light emitting layer 102
Both films were formed at 750 ° C. The thickness of the light emitting layer 102 is about 4 μm.
m, and nitrogen was added as an isoelectronic impurity to the region of about 1 μm thickness on the surface side. The atomic concentration of nitrogen atoms in the surface area was set to about 6 × 10 18 cm −3 . The carrier concentration of the light emitting layer 102 is about 4 × 10 17 cm −3.
And

【0103】p形GaAs0.50.5発光層102上に
は、n形砒化リン化硼素(BAs0.10 .9)層からなる
第1の含硼素III−V族化合物半導体層103を積層
させた。第1の含硼素III−V族化合物半導体層10
3は、(C253B/AsH3/PH3/H2系常圧MO
CVD手段に依る成膜時にSiをドーピングしたn形層
(層厚=0.1μm、キャリア濃度=8×1017
-3)とした。第1の含硼素III−V族化合物半導体
層103は、発光層102の成膜温度より低温の350
℃で成膜した非晶質(amorphous)層とした。
このように発光層102への格子歪或いは熱歪の導入を
回避する技術手段を採用した。
[0103] On the p-type GaAs 0.5 P 0.5 emitting layer 102 is a laminate of a first boron-containing group III-V compound semiconductor layer 103 made of n-type arsenide boron phosphide (BAs 0.1 P 0 .9) layer . First boron-containing III-V compound semiconductor layer 10
3 is (C 2 H 5 ) 3 B / AsH 3 / PH 3 / H 2 system atmospheric pressure MO
Si-doped n-type layer (layer thickness = 0.1 μm, carrier concentration = 8 × 10 17 c during film formation by CVD means)
m -3 ). The first boron-containing III-V compound semiconductor layer 103 has a temperature lower than the film formation temperature of the light emitting layer 102 by 350.
An amorphous layer was formed at a temperature of ℃.
In this way, the technical means for avoiding the introduction of lattice strain or thermal strain into the light emitting layer 102 is adopted.

【0104】第1乃至第3の実施例に記載の如く、エッ
チング除去処理を第1の含硼素IIIV族化合物半導体
層103に施し、後述する表面電極106の射影領域1
09に限り第1の含硼素III−V族化合物半導体層1
03を残置させた。一方、開口発光領域110には、p
形GaAs0.50.5発光層102の表面を露出させた。
As described in the first to third embodiments, the etching removal treatment is applied to the first boron-containing Group IIIV compound semiconductor layer 103, and the projection area 1 of the surface electrode 106 described later is obtained.
09 only the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 1
03 was left behind. On the other hand, in the aperture light emitting region 110, p
The surface of the GaAs 0.5 P 0.5 light emitting layer 102 was exposed.

【0105】第1の含硼素III−V族化合物半導体層
103並びに開口発光領域110上には、第1の含硼素
III−V族化合物半導体層103と同一の350℃で
成膜したMgドープp形リン化硼素(層厚=0.2μ
m、キャリア濃度=2×1018cm-3)からなる第2の
含硼素III−V族化合物半導体層104を設けた。非
晶質の第2の含硼素III−V族化合物半導体層104
は、上記のMOCVD手段により成膜速度を毎分15n
mとし、V/III比率(=PH3/(CH33Ga供
給比率)を約30として成膜した。この様に成膜条件を
選定することにより、第2のIII−V族化合物半導体
層104を禁止帯幅を約3.0eVとするBP結晶から
構成した。
On the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103 and the opening light emitting region 110, Mg-doped p formed at 350 ° C. which is the same as the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 103. Boron phosphide type (layer thickness = 0.2μ
The second boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104 having m and carrier concentration = 2 × 10 18 cm −3 ) was provided. Amorphous second boron-containing III-V compound semiconductor layer 104
Is a film formation rate of 15 n / min by the MOCVD means described above.
and the V / III ratio (= PH 3 / (CH 3 ) 3 Ga supply ratio) was about 30 to form a film. By selecting the film forming conditions in this manner, the second III-V compound semiconductor layer 104 was made of a BP crystal having a bandgap of about 3.0 eV.

【0106】射影領域109の上方に相当する第2の含
硼素III−V族化合物半導体層104の表面上には、
図6に示す如く、素子形成領域の対角方向に2つの表面
電極106を敷設した。表面電極106は、2辺の等辺
をLED4Aの端面に平行して配置した直角二等辺三角
形状のAu・Zn合金膜から構成した。三角形状の表面
電極106の各等辺の長さは、120μmとし、従っ
て、表面電極106の合計の平面積(=S0)は約1.
4×10-4cm2となった。一方、本第4実施例の射影
領域109は、等辺の長さを130μmとする、表面電
極106と相似形の直角二等辺三角形状とした。射影領
域109は、表面電極106の直下の2箇所に、平面形
状の頂点を一致させて配置した。2箇所の射影領域10
9の合計の平面積(=S)は約1.7×10-4cm2
なり、表面電極106の断面積(=S0)に対する射影
領域109の平面積(=S)の比率(=S/S0)は約
1.2となった。一方、n形Si単結晶基板101の裏
面の略全面には、アルミニウム(Al)・アンチモン
(Sb)合金真空蒸着膜からなるn形オーミック性の裏
面電極107を形成して、GaP系LED4Aとなし
た。
On the surface of the second boron-containing III-V compound semiconductor layer 104, which is located above the projected area 109,
As shown in FIG. 6, two surface electrodes 106 were laid diagonally in the element formation region. The surface electrode 106 is formed of a right-angled isosceles triangular Au / Zn alloy film in which two equal sides are arranged parallel to the end surface of the LED 4A. The length of each equilateral side of the triangular surface electrode 106 is 120 μm, and therefore the total plane area (= S 0 ) of the surface electrode 106 is about 1.
It became 4 × 10 −4 cm 2 . On the other hand, the projection area 109 of the fourth embodiment has an isosceles right triangle shape similar to the surface electrode 106, with the length of the equilateral side being 130 μm. The projected areas 109 were arranged at two positions directly below the surface electrode 106 with their apexes of the planar shape aligned. Two projected areas 10
The total plane area (= S) of 9 is about 1.7 × 10 −4 cm 2 , and the ratio (= S) of the plane area (= S) of the projection region 109 to the cross-sectional area (= S 0 ) of the surface electrode 106. / S 0 ) was about 1.2. On the other hand, an n-type ohmic back electrode 107 made of an aluminum (Al) -antimony (Sb) alloy vacuum deposited film is formed on substantially the entire back surface of the n-type Si single crystal substrate 101 to form the GaP LED 4A. did.

【0107】本第4実施例に係わるLED4Aからは、
20mAの順方向電流の通流時に於いて、発光中心波長
を約650nmとする赤色光が放射された。上記の第1
乃至第3実施例に記載の各LED1A〜3Aと同じく、
開口発光領域110に於ける発光の強度を略均一とする
LEDとなった。これは、発光層102とワイドバンド
ギャップの第1の含硼素III−V族化合物半導体層1
03とからpn接合構造を形成したため、電流阻止機能
を効率的に達成でき、且つ、開口発光領域110の広範
囲に優先的に順方向電流を拡散できる構成としたためで
ある。更に、一般的な輻射積分球で測定される発光強度
は約10マイクロワット(μW)の高値となった。これ
は、第1及び第2の含硼素III−V族化合物半導体層
103,104を、発光層102に比較して低温で成膜
したことにより、被熱に因る発光層102の結晶性の熱
的変性を抑制し、且つ無秩序化を防止しつつ良好なヘテ
ロ接合界面が形成され得たためである。また、開口発光
領域110上に赤色発光を透過するに充分な高禁止帯幅
のBP系混晶層からなる第2のIII−V族化合物半導
体104を設けたことに依り、外部への発光の取り出し
効率が向上したことに依るものである。
From the LED 4A according to the fourth embodiment,
When a forward current of 20 mA was applied, red light having an emission center wavelength of about 650 nm was emitted. First above
To the LEDs 1A to 3A described in the third embodiment,
The LED has a substantially uniform emission intensity in the aperture emission region 110. This is the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer 1 having a wide band gap with the light emitting layer 102.
This is because the pn junction structure is formed from No. 03 and No. 03, so that the current blocking function can be efficiently achieved, and the forward current can be preferentially diffused in the wide range of the aperture light emitting region 110. Furthermore, the emission intensity measured by a general radiation integrating sphere was as high as about 10 microwatts (μW). This is because the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers 103 and 104 are formed at a temperature lower than that of the light emitting layer 102, so that the crystallinity of the light emitting layer 102 due to heat is generated. This is because a good heterojunction interface could be formed while suppressing thermal denaturation and preventing disorder. Further, since the second III-V group compound semiconductor 104 composed of the BP-based mixed crystal layer having a high forbidden band width sufficient for transmitting red light emission is provided on the aperture light emitting region 110, the light emission to the outside can be prevented. This is because the extraction efficiency is improved.

【0108】[0108]

【発明の効果】本発明に依れば、例えば、高抵抗の第1
の含硼素III−V族化合物半導体層と、導電性の第2
の含硼素III−V族化合物半導体層との接合から構成
される電流阻止機能部位を表面電極直下の射影領域に配
置し、尚且つ、第2のIII−V族化合物半導体層を外
部視野方向に開口された発光領域(開口発光領域)の略
全面に設置することとしたので、高抵抗の第1のIII
−V族化合物半導体層に依り流通を阻害されたLED駆
動電流を開口発光領域に集中的に高密度に流通させられ
るため、高い発光強度のリン化ガリウム(GaP)系L
EDを提供できる。
According to the present invention, for example, a high resistance first
And a boron-containing III-V compound semiconductor layer of
The current blocking function portion constituted by the junction with the boron-containing III-V group compound semiconductor layer is arranged in the projection region immediately below the surface electrode, and the second III-V compound semiconductor layer is arranged in the external view direction. Since it is arranged to be installed on substantially the entire surface of the opened light emitting area (aperture light emitting area), the high resistance of the first III
Since the LED drive current, the flow of which is blocked by the group V compound semiconductor layer, can be concentratedly passed through the aperture light emitting region at a high density, gallium phosphide (GaP) -based L having high emission intensity is obtained.
ED can be provided.

【0109】また、本発明に依れば、互いに伝導形を反
対とする第1及び第2のIII−V族化合物半導体層と
の接合、即ち、pn接合から電流阻止機能部位を構成す
ることし、且つ導電性の第2のIII−V族化合物半導
体層を開口発光領域の略全面に設置する構成としたの
で、LED駆動電流の射影領域への流通を防止でき、且
つ駆動電流を開口発光領域に優先的に流通できるため、
高い発光強度のGaP系LEDを提供できる。
Further, according to the present invention, the current blocking function portion is formed by a junction with the first and second III-V group compound semiconductor layers whose conduction types are opposite to each other, that is, a pn junction. In addition, since the conductive second III-V compound semiconductor layer is provided on substantially the entire surface of the aperture light emitting region, the LED drive current can be prevented from flowing to the projection region, and the drive current can be prevented. Because it can be distributed preferentially to
A GaP-based LED with high emission intensity can be provided.

【0110】特に、本発明では、発光部を構成する一構
成層を利用して、第1の含硼素III−V族化合物半導
体層とでpn接合を構成することとしたので、電流阻止
機能を発揮できる部位を簡易に構成できるため、光電変
換効率に優れる高い発光強度のGaP系LEDを簡便に
提供できる。
In particular, in the present invention, since the pn junction is formed with the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer by utilizing one constituent layer forming the light emitting portion, the current blocking function is achieved. Since the site that can be exhibited can be easily configured, it is possible to easily provide a GaP-based LED that has excellent photoelectric conversion efficiency and high emission intensity.

【0111】また特に本発明に依れば、第2の含硼素I
II−V族化合物半導体層を、それを接合させる発光部
の一構成層と同一の伝導形の半導体層から構成すること
としたので、開口発光領域に於いてpn接合体の形成を
回避でき、このため、開口発光領域に有効にLED駆動
電流を流通できるため、高発光強度のGaP系LEDを
提供できる。
In particular, according to the present invention, the second boron-containing compound I
Since the II-V group compound semiconductor layer is made of a semiconductor layer having the same conductivity type as that of the constituent layer of the light emitting portion for joining the same, it is possible to avoid the formation of the pn junction in the aperture light emitting region. Therefore, since the LED drive current can be effectively passed through the aperture light emitting region, it is possible to provide a GaP LED with high emission intensity.

【0112】本発明に依れば、第1及び第2の含硼素I
II−V族化合物半導体層からなる電流阻止機能部位の
水平断面積を、表面電極の水平断面積に対して規定され
た比率の範囲内としたので、開口発光領域へLED駆動
電流を拡散できる構成を備えた、順方向電圧の低い高発
光強度のGaP系LEDを提供できる。また、特に、禁
止帯幅の大きなIII−V族化合物半導体層から構成さ
れた電流阻止機能部位は、逆方向耐圧にも優れるGaP
系LEDをもたらすに効果を奏する。
According to the present invention, the first and second boron-containing compounds I
Since the horizontal cross-sectional area of the current blocking function portion composed of the II-V compound semiconductor layer is set within the range of the ratio defined with respect to the horizontal cross-sectional area of the surface electrode, the LED driving current can be diffused to the aperture light emitting region. It is possible to provide a GaP LED having a low forward voltage and a high emission intensity. In addition, in particular, the current blocking function portion composed of the III-V group compound semiconductor layer having a large forbidden band has a GaP excellent in reverse breakdown voltage.
It is effective in providing a system LED.

【0113】本発明に依れば、第1及び第2の含硼素I
II−V族化合物半導体層を高い禁止帯幅を有するリン
化硼素系半導体層、特に、リン化硼素から構成すること
としたので、電流阻止機能部位に併せて、発光を透過す
るに好都合となる発光を透過する窓層としての機能を備
えた高発光強度のGaP系LEDを提供できる。特に、
高強度の短波長可視光を発光できる窒化リン化ガリウ
ム、或いは窒素を等電子的捕獲中心として含む砒化リン
化ガリウムからなる発光層上に、第1及び第2の含硼素
III−V族化合物半導体層から構成される電流阻止機
能と発光透過機能とを併せ持つ部位を具備させることに
より高輝度のGaP系LEDを提供できる。
According to the present invention, the first and second boron-containing compounds I
Since the II-V group compound semiconductor layer is composed of a boron phosphide-based semiconductor layer having a high band gap, particularly boron phosphide, it is convenient for transmitting the light emission along with the current blocking function site. It is possible to provide a GaP-based LED having a high emission intensity and having a function as a window layer that transmits light emission. In particular,
First and second boron-containing III-V group compound semiconductors are formed on a light emitting layer made of gallium nitride phosphide capable of emitting high-intensity short-wavelength visible light or gallium arsenide phosphide containing nitrogen as an isoelectronic trapping center. It is possible to provide a high-luminance GaP-based LED by providing a portion having both a current blocking function and a light emission transmitting function, which is composed of layers.

【0114】本発明に依れば、第1、第2の含硼素II
I−V族化合物半導体層を発光部の構成層よりも低温で
形成できる非晶質層または多結晶層から構成することと
したので、発光層等の発光部構成層に印加される熱歪を
抑制でき、発光層等の結晶性を良好に維持できるため、
高発光強度のGaP系LEDを提供できる。
According to the present invention, the first and second boron-containing II
Since the group IV compound semiconductor layer is formed of an amorphous layer or a polycrystalline layer that can be formed at a lower temperature than the constituent layer of the light emitting section, thermal strain applied to the constituent layer of the light emitting section such as the light emitting layer is reduced. Since it can be suppressed and the crystallinity of the light emitting layer and the like can be favorably maintained,
A GaP-based LED with high emission intensity can be provided.

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

【図1】第1実施例に記載のLEDの断面模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an LED described in a first embodiment.

【図2】第1実施例に記載のLEDの平面模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic plan view of the LED described in the first embodiment.

【図3】第2実施例に記載のLEDの断面模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic sectional view of an LED described in a second embodiment.

【図4】第3実施例に記載のLEDの平面模式図であ
る。
FIG. 4 is a schematic plan view of an LED described in a third embodiment.

【図5】第3実施例に記載のLEDの断面模式図であ
る。
FIG. 5 is a schematic sectional view of an LED described in a third embodiment.

【図6】第4実施例に記載のLEDの平面模式図であ
る。
FIG. 6 is a schematic plan view of an LED described in a fourth embodiment.

【図7】第4実施例に記載のLEDの断面模式図であ
る。
FIG. 7 is a schematic sectional view of an LED described in a fourth example.

【図8】本発明に係わるLEDランプの断面模式図であ
る。
FIG. 8 is a schematic sectional view of an LED lamp according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A、2A、3A、4A、10 GaP系LED 11 基板 12 含硼素III−V族化合物半導体層 13 表面電極 14 裏面電極 15 台座 16 碗体 17、18 端子 19 エポキシ樹脂 101 単結晶基板 102 GaP系発光層 103 第1の含硼素III−V族化合物半導体層 104 第2の含硼素III−V族化合物半導体層 105 電流阻止機能部位 106 表面電極 106a 中心電極 106b 帯状電極 107 裏面電極 108 低温緩衝層 109 表面電極の射影領域 110 素子形成領域の開口発光領域 111 p形GaP層 112 高温緩衝層 113 障壁層 114 組成勾配層 1A, 2A, 3A, 4A, 10 GaP LED 11 board 12 Boron-containing III-V group compound semiconductor layer 13 Surface electrode 14 Back electrode 15 pedestal 16 bowl 17, 18 terminals 19 Epoxy resin 101 single crystal substrate 102 GaP light emitting layer 103 First boron-containing III-V group compound semiconductor layer 104 Second boron-containing III-V group compound semiconductor layer 105 Current blocking function part 106 surface electrode 106a center electrode 106b strip electrode 107 Back electrode 108 low temperature buffer layer 109 Projection area of surface electrode 110 Aperture emission region of element formation region 111 p-type GaP layer 112 High temperature buffer layer 113 Barrier layer 114 composition gradient layer

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】裏面に裏面電極を備えた導電性の結晶基板
と、基板上に積層されたリン化ガリウム(GaP)系半
導体からなる発光層を含む発光部と、発光部上に表面電
極を備えたGaP系発光ダイオードに於いて、表面電極
の射影領域に、発光部の一構成層に接合して、第1の含
硼素III−V族化合物半導体層が設けられ、第1の含
硼素III−V族化合物半導体層に接合して、第2の含
硼素III−V族化合物半導体層が備えられていること
を特徴とするGaP系発光ダイオード。
1. A conductive crystal substrate having a back surface electrode on the back surface, a light emitting portion including a light emitting layer made of a gallium phosphide (GaP) -based semiconductor laminated on the substrate, and a front surface electrode on the light emitting portion. In the provided GaP light emitting diode, a first boron-containing III-V group compound semiconductor layer is provided in the projection region of the surface electrode so as to be bonded to one component layer of the light-emitting portion. A GaP-based light-emitting diode comprising a second boron-containing III-V compound semiconductor layer bonded to the -V compound semiconductor layer.
【請求項2】第2の含硼素III−V族化合物半導体層
が、第1の含硼素III−V族化合物半導体層と反対の
伝導形の導電層から構成されていることを特徴とする請
求項1に記載のGaP系発光ダイオード。
2. The second boron-containing III-V compound semiconductor layer is formed of a conductive layer having a conductivity type opposite to that of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer. Item 1. A GaP light emitting diode according to item 1.
【請求項3】上記の射影領域に、第1の含硼素III−
V族化合物半導体層と、第1の含硼素III−V族化合
物半導体層に接合する発光部の一構成層とで構成される
pn接合構造が備えられていることを特徴とする請求項
1または2に記載のGaP系発光ダイオード。
3. A first boron-containing III-on the projection area.
2. A pn junction structure comprising a group V compound semiconductor layer and a constituent layer of a light emitting portion which is bonded to the first boron-containing III-V group compound semiconductor layer. 2. The GaP light emitting diode according to item 2.
【請求項4】上記の射影領域に在る第1の含硼素III
−V族化合物半導体層の表面と、上記の射影領域以外の
素子領域に露呈した発光部の一構成層の表面とを被覆す
る、第2の含硼素III−V族化合物半導体層が備えら
れていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項
に記載のGaP系発光ダイオード。
4. A first boron-containing III present in the projected area III.
A second boron-containing III-V compound semiconductor layer is provided, which covers the surface of the -V compound semiconductor layer and the surface of the constituent layer of the light-emitting portion exposed in the element region other than the projection region. The GaP light emitting diode according to claim 1, wherein the GaP light emitting diode is a light emitting diode.
【請求項5】第2の含硼素III−V族化合物半導体層
が、接合をなす発光部の一構成層と同一の伝導形の導電
層から構成されていることを特徴とする請求項1乃至4
の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオード。
5. The second boron-containing III-V compound semiconductor layer is formed of a conductive layer having the same conductivity type as that of a constituent layer of the light emitting portion forming a junction. Four
2. The GaP light emitting diode according to any one of 1.
【請求項6】第2の含硼素III−V族化合物半導体層
の平面積を、第1の含硼素III−V族化合物半導体層
の平面積を越えて大としたことを特徴とする請求項1乃
至5の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオード。
6. The plane area of the second boron-containing III-V compound semiconductor layer is larger than the plane area of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer. The GaP light emitting diode according to any one of 1 to 5.
【請求項7】第1の含硼素III−V族化合物半導体層
の平面積(S:cm2)を表面電極の最大の平面積
(S0:cm2)に対し、関係式0.7≦S/S0≦1.
5で示される範囲としたことを特徴とする請求項6に記
載のGaP系発光ダイオード。
7. A relational expression 0.7 ≦ with respect to the maximum plane area (S 0 : cm 2 ) of the surface electrode of the plane area (S: cm 2 ) of the first boron-containing III-V compound semiconductor layer. S / S 0 ≦ 1.
7. The GaP light emitting diode according to claim 6, wherein the range is set to 5.
【請求項8】第1の含硼素III−V族化合物半導体層
が、接合させる発光部の一構成層と同一の格子定数を有
する格子整合層から構成されていることを特徴とする請
求項1乃至7の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオ
ード。
8. The first boron-containing III-V compound semiconductor layer is composed of a lattice matching layer having the same lattice constant as that of a constituent layer of the light emitting section to be bonded. 7. The GaP light emitting diode according to any one of items 1 to 7.
【請求項9】第2の含硼素III−V族化合物半導体層
が、接合させる発光部の一構成層と同一の格子定数を有
する格子整合層から構成されていることを特徴とする請
求項1乃至8の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオ
ード。
9. The second boron-containing III-V compound semiconductor layer is composed of a lattice matching layer having the same lattice constant as one constituent layer of the light emitting section to be joined. 9. The GaP light emitting diode according to any one of items 1 to 8.
【請求項10】第1及び第2の含硼素III−V族化合
物半導体層が、非晶質層または多結晶層から構成されて
いることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記
載のGaP系発光ダイオード。
10. The first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers are composed of an amorphous layer or a polycrystalline layer. GaP light emitting diode described in.
【請求項11】第1の含硼素III−V族化合物半導体
層が、リン化硼素(BP)系半導体層から構成されてい
ることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記
載のGaP系発光ダイオード。
11. The boron-containing III-V group compound semiconductor layer according to claim 1, wherein the first boron-containing group III-V compound semiconductor layer is composed of a boron phosphide (BP) -based semiconductor layer. GaP light emitting diode.
【請求項12】第2の含硼素III−V族化合物半導体
層が、リン化硼素(BP)系半導体層から構成されてい
ることを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記
載のGaP系発光ダイオード。
12. The boron-containing III-V group compound semiconductor layer according to claim 1, wherein the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer is composed of a boron phosphide (BP) based semiconductor layer. GaP light emitting diode.
【請求項13】第1及び第2の含硼素III−V族化合
物半導体層が、同一のリン化硼素(BP)系半導体層か
ら構成されていることを特徴とする請求項1乃至12の
何れか1項に記載のGaP系発光ダイオード。
13. The first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers are composed of the same boron phosphide (BP) -based semiconductor layer. 2. A GaP light emitting diode according to item 1.
【請求項14】第1または第2の含硼素III−V族化
合物半導体層が、室温での禁止帯幅を3.0±0.2エ
レクトロンボルト(eV)とするリン化硼素(BP)を
基材として構成されていることを特徴とする請求項1乃
至13の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオード。
14. The first or second boron-containing III-V compound semiconductor layer comprises boron phosphide (BP) having a bandgap of 3.0 ± 0.2 electron volts (eV) at room temperature. The GaP light emitting diode according to any one of claims 1 to 13, wherein the GaP light emitting diode is configured as a base material.
【請求項15】第1または第2の含硼素III−V族化
合物半導体層が、室温での禁止帯幅を3.0±0.2エ
レクトロンボルト(eV)とする単量体のリン化硼素
(BP)層から構成されていることを特徴とする請求項
1乃至14の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオー
ド。
15. A monomeric boron phosphide having a band gap of 3.0 ± 0.2 electron volts (eV) at room temperature as the first or second boron-containing III-V compound semiconductor layer. The GaP light emitting diode according to any one of claims 1 to 14, wherein the GaP light emitting diode is composed of a (BP) layer.
【請求項16】発光部に備えられている発光層が、砒化
リン化ガリウム(GaAs1-XX:0≦X≦1)から構
成されていることを特徴とする請求項1乃至15の何れ
か1項に記載のGaP系発光ダイオード。
16. The light emitting layer provided in the light emitting portion is composed of gallium arsenide phosphide (GaAs 1-X P X : 0 ≦ X ≦ 1). The GaP light emitting diode according to any one of items.
【請求項17】 発光層とする砒化リン化ガリウム(G
aAs1-XX:0≦X≦1)には、窒素(N)が添加さ
れていることを特徴とする請求項16に記載のGaP系
発光ダイオード。
17. A gallium arsenide phosphide (G) used as a light emitting layer.
The GaP light emitting diode according to claim 16, wherein nitrogen (N) is added to aAs 1-X P X : 0 ≦ X ≦ 1).
【請求項18】発光部に備えられている発光層が、窒化
リン化ガリウム(GaN 1-XX:0≦X≦1)から構成
されていることを特徴とする請求項1乃至15の何れか
1項に記載のGaP系発光ダイオード。
18. The light-emitting layer provided in the light-emitting portion is nitrided.
Gallium phosphide (GaN 1-XPX: 0 ≦ X ≦ 1)
16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that
The GaP light emitting diode according to item 1.
【請求項19】第2の含硼素III−V族化合物半導体
層が、発光層に接合する障壁層として設けられているこ
とを特徴とする請求項16乃至18の何れか1項に記載
のGaP系発光ダイオード。
19. The GaP according to claim 16, wherein the second boron-containing III-V group compound semiconductor layer is provided as a barrier layer that is in contact with the light emitting layer. System light emitting diode.
【請求項20】請求項1乃至19の何れか1項に記載の
GaP系発光ダイオードを用いたランプ。
20. A lamp using the GaP light emitting diode according to any one of claims 1 to 19.
【請求項21】請求項20に記載のGaP系発光ダイオ
ードを用いたランプから作製された光源。
21. A light source manufactured from a lamp using the GaP light emitting diode according to claim 20.
【請求項22】導電性結晶基板上の、発光部の一構成層
上に第1の含硼素III−V族化合物半導体層を形成
し、発光部上に設ける表面電極の射影領域以外の素子領
域に在る第1の含硼素III−V族化合物半導体層を除
去した後に、射影領域に残置された第1の含硼素III
−V族化合物半導体層の表面と素子領域に露呈した発光
部の一構成層の表面とを被覆する第2の含硼素III−
V族化合物半導体層を形成することを特徴とする請求項
1乃至19の何れか1項に記載のGaP系発光ダイオー
ドの製造方法。
22. A device region other than a projection region of a surface electrode formed on a light emitting portion by forming a first boron-containing III-V compound semiconductor layer on a constituent layer of the light emitting portion on a conductive crystal substrate. And removing the first boron-containing III-V compound semiconductor layer in the first boron-containing compound III-V compound semiconductor layer left in the projection region.
-Second boron-containing compound that covers the surface of the group V compound semiconductor layer and the surface of the constituent layer of the light emitting portion exposed in the element region III-
The method for manufacturing a GaP light emitting diode according to claim 1, wherein a group V compound semiconductor layer is formed.
【請求項23】導電性結晶基板上に発光部を形成した
後、発光部の構成層よりも低温で第1の含硼素III−
V族化合物半導体層を形成することを特徴とする請求項
22に記載のGaP系発光ダイオードの製造方法。
23. After forming the light emitting portion on the conductive crystal substrate, the first boron-containing III-
The method for manufacturing a GaP light emitting diode according to claim 22, wherein a group V compound semiconductor layer is formed.
【請求項24】導電性結晶基板上に発光部と第1の含硼
素III−V族化合物半導体層を形成した後、発光部の
構成層よりも低温で第2の含硼素III−V族化合物半
導体層を形成することを特徴とする請求項22または2
3に記載のGaP系発光ダイオードの製造方法。
24. After forming a light emitting portion and a first boron-containing III-V group compound semiconductor layer on a conductive crystal substrate, a second boron-containing III-V group compound is formed at a temperature lower than that of the constituent layer of the light emitting portion. The semiconductor layer is formed, 22 or 2 characterized by the above-mentioned.
4. A method for manufacturing a GaP light emitting diode according to item 3.
【請求項25】第1及び第2の含硼素III−V族化合
物半導体層を同一の温度で形成することを特徴とする請
求項22乃至24の何れか1項に記載のGaP系発光ダ
イオードの製造方法。
25. The GaP light emitting diode according to claim 22, wherein the first and second boron-containing III-V group compound semiconductor layers are formed at the same temperature. Production method.
【請求項26】第1及び第2の含硼素III−V族化合
物半導体層を、250℃以上750℃以下の温度で形成
することを特徴とする請求項22乃至25の何れか1項
に記載のGaP系発光ダイオードの製造方法。
26. The first and second boron-containing III-V compound semiconductor layers are formed at a temperature of 250 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. 1. A method for manufacturing a GaP light emitting diode according to claim 1.
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