JP2003037285A

JP2003037285A - 発光ダイオード

Info

Publication number: JP2003037285A
Application number: JP2001225078A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiro Unno; 恒弘海野; Taiichiro Konno; 泰一郎今野; Harunori Sakaguchi; 春典坂口; Kenji Shibata; 憲治柴田; Manabu Kako; 学加古; Toshiya Toyoshima; 敏也豊島
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】エピタキシャル層中にリーク電流の原因とな
る断層部を有さず、かつエピタキシャル層中へのドーパ
ントの拡散も起こっていない電流狭窄構造を有する高輝
度発光ダイオードを提供する。【解決手段】第一導電型の基板１上に、第二導電型又
は高抵抗の半導体からなる電流阻止部６と、活性層３を
有する発光部層12と、第二導電型の電流分散層５とが順
に形成され、表面及び裏面に電極７，８が形成された構
造を有する発光ダイオードにおいて、電流阻止部６は基
板１にドーパントの拡散又はイオン注入により形成され
た層である発光ダイオード。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光領域を発光部層
の一部に限定することにより高輝度化したいわゆる電流
狭窄型の発光ダイオードに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決すべき課題】従来発光ダイ
オード（LED）としては、GaP系の緑色発光ダイオードや
AlGaAs系の赤色発光ダイオードがほとんどであった。し
かし、最近GaN系やAlGaInP系の結晶層を有機金属気相成
長法(MOVPE）により成長させる技術が開発され、橙色、
黄色、緑色、青色の高輝度発光ダイオードが製造できる
ようになった。

【０００３】MOVPE法により形成したエピタキシャルウ
エハを用いると、これまで不可能であった短波長の発光
や、高輝度が得られるLEDが作製できる。図２は従来のL
EDの断面構造の一例を示す。このLEDは、n型GaAs基板１
の第一の主面上に、ｎ型AlGaInPクラッド層２／アンド
ープAlGaInP活性層３／ｐ型AlGaInPクラッド層４からな
るダブルヘテロ接合構造の発光部層12を有する。さらに
ｐ型クラッド層４の表面の一部にAu等からなる表面電極
７（光取り出し側）が形成され、基板１の第二の主面全
面にAuGe合金等からなる裏面電極８（基板側電極）が形
成されている。

【０００４】この構造のLEDにより高輝度の発光を得る
には、発光ダイオードの表面電極７から発光ダイオード
に注入する電流を増大させる必要があるが、p型半導体
からなる活性層３は一般に比抵抗が高いため、表面電極
７から活性層３に注入される電流は表面電極７の近傍で
密となる。表面電極７近傍の電流が密な部分に発光が集
中するので、表面電極７から遠い部分では十分な発光が
得られず、LEDの発光効率が低いという問題があった。
また電流が局所に集中すると順方向電圧が高くなり、電
流による発熱が増大して発光ダイオードの温度上昇が増
大するという問題もある。

【０００５】従って、電流の局所的な集中を防止して高
輝度なLEDを得るためには、発光部層における電流分布
を均一化する必要があり、そのために低抵抗で発光波長
に対して吸収の少ない物質からなる電流分散層を発光部
層と電極との間に設けることが行なわれている。

【０００６】LEDに設けられた電流分散層には、GaP又は
GaAlP等の化合物半導体が使用されている。しかしGaP層
等のキャリア密度は余り高くなく、比較的高い比抵抗を
有する。このため、十分な電流分散作用を得るには、Ga
P層を厚く成長させる必要がある。例えば、ｐ型GaP（Zn
ドープ量1×10¹⁸cm^-3）の場合約50μm以上の膜厚とする
必要がある。しかし、GaP層を厚くするとLEDの製造コス
トが高くなる。

【０００７】LEDのコストを下げるには電流分散層を薄
くできれば良いが、これには抵抗の低いエピタキシャル
層が必要であり、高キャリア濃度層が求められている。
しかしAlGaInPやGaNのような半導体材料では、ｐ型で高
キャリア濃度のエピタキシャル層を成長させることが難
しい。また他にもこの条件を満たす半導体があれば良い
が、そのような特性の半導体は発見されていない。

【０００８】また発光ダイオードの高輝度化を妨げる問
題として、発光部層で発生した光のうち表面電極の直下
の光は、表面電極に邪魔されて取り出せないという問題
があることが知られている。例えば図２に示すように、
ｐ型GaAs基板１と、ｐ型GaAlAsクラッド層２と、ｐ型Ga
AlAs活性層３と、ｎ型GaAlAsクラッド層４と、表面電極
７と、裏面電極８とからなる従来の発光ダイオードで
は、電子流Ｃが表面電極７から裏面電極８に向かって末
広がり状に流れるので、発生した光Ｌのうち表面電極７
の直下の光Ｌ’は表面電極７に邪魔されて取り出せない
という問題がある。点状の表面電極７といえどもその電
極面積は発光ダイオードチップの表面積に比べ無視でき
ない大きさであり、しかも電極直下は電流密度が高いの
で、表面電極７に邪魔されて取り出せない光Ｌ’は相当
な量となる。従って、発生した光を最大限に取り出すた
めには、光Ｌ’が表面電極７に邪魔されないことが必要
となる。そのためには、表面電極７から裏面電極８に向
かう電流密度が表面電極７の外側に集中して高くなるこ
とが必要である。

【０００９】このような問題を解消するために、特公平
6-82862号は図３に示すような発光ダイオードを提案し
た。この発光ダイオードは、活性層３をクラッド層２，
４で挾んだダブルヘテロ接合構造を有し、基板１の上面
に電流阻止部６が形成されている。またクラッド層４の
表面中央に表面電極７が形成されているとともに、基板
１の裏面全体に裏面電極８が形成されている。電流阻止
部６の製造方法の例として特公平6-82862号に記載され
ているものは以下の通りである。まずZnドープp型GaAs
基板１上にTeドープｎ型GaAsエピタキシャル層を成長さ
せ、得られたエピタキシャルウェハをホトリソグラフ法
により電流阻止部６を残すようにエッチングする。次に
このエピタキシャルウェハ上に、液相エピタキシャル法
によりp型GaAlAsからなる第一クラッド層２と、ｐ型GaA
lAsからなる活性層３と、ｎ型GaAlAsからなる第二クラ
ッド層４とからなるダブルヘテロ接合構造の発光部層12
を形成する。最後にこのエピタキシャルウェハに、表面
電極７と裏面電極８を形成する。基板１上の電流阻止部
６により、表面電極７と電流阻止部６の間の活性層３に
は電子流Ｃがほとんど流れない。このいわゆる電流狭窄
作用のために、表面電極７により妨げられる発光Ｌ’は
ほとんどなくなり、発光効率が向上する。

【００１０】しかしながら、この方法により作製された
発光ダイオードでは、電流阻止部６が基板１より凸状で
あるので、その上にMOVPE法により発光部層12を形成す
ると、図４に示すように、発光部層12に断層が生じる。
この断層部ではリーク電流が発生するので、その分だけ
発光輝度は低下するという問題がある。

【００１１】また基板１上に凹部を形成した後で電流阻
止部６を形成したタイプの発光ダイオードもある。しか
しながらこの場合、図５に示すように、基板１の凹部９
に電流阻止部６が形成されても僅かに凹状となるので、
その上にMOVPE法により発光部層12を形成すると、やは
り発光部層12に断層が生じる。

【００１２】また拡散法により電流阻止部を形成した発
光ダイオードの例も知られている。例えば特開平11-251
627号は、図６に示すように、小な発光領域を備えた発
光ダイオードを開示している。

【００１３】この発光ダイオード60は、p型GaAs単結晶
からなる基板62と、液相成長（LPE）法や有機金属化学
気相成長（MOCVD）法により基板62上に複数種の化合物
半導体層が順次結晶成長させられることにより形成され
たデバイス構造層64と、基板62の下面及びデバイス構造
層64の上面にそれぞれ形成された下部電極70及び上部電
極72とを備えている。デバイス構造層64は、基板62側か
ら順に、p型AlInGaPからなる第一クラッド層74、アンド
ープInGaPからなる活性層76、n型AlInGaPからなる第二
クラッド層78、n型GaPからなる第二キャップ層80、n型A
lInGaPからなる横拡散層82、及びn型GaPからなる第一キ
ャップ層84により構成されている。また下部電極70は基
板の下面全面に設けられたｐ型電極であり、上部電極72
は光取出面となる上面に備えられる光取出部Ｂの外周側
に環状に設けられている。

【００１４】横拡散層82は、光取出部Ｂの下側に位置す
る中央部分を除く斜線部に、例えばｐ型の不純物である
Znを拡散させることによりその導電型を反転させた環状
の電流阻止部86を有する。これにより、デバイス構造層
64には、横拡散層82を通る経路だけで通電可能な電流狭
窄構造が形成されており、活性層76における通電領域
（発光領域）は通電部の直下に位置する範囲Ｒに制限さ
れている。

【００１５】このような構造の発光ダイオードは、(1)
基板62上に化合物半導体を順次エピタキシャル成長させ
ることにより、デバイス構造層64を有するエピタキシャ
ルウェハを作製し、(2) デバイス構造層64の表面にレジ
スト膜をパターン形成し、(3) デバイス構造層64の表面
をエッチングすることにより、デバイス構造層64の表面
に格子状の拡散溝を形成し、(4) レジスト膜を剥離液で
除去した後、Znを添加した珪素化合物（SiO₂溶液）をウ
ェハの上面にスピン・コートし、ベーキング処理を施す
ことにより、その上面を覆うSOG膜を形成し、(5) ウェ
ハを例えば700℃×３時間程度の条件で熱処理すること
により、SOG膜内のZnをデバイス構造層64内に拡散さ
せ、最後に(6) エッチングによりSOG膜を除去すること
により製造することができる。

【００１６】しかしながら、エピタキシャル成長により
デバイス構造層64を作製した後で700℃×３時間程度の
条件で熱処理すると、AlInGaPからなるエピタキシャル
層内でドーパントの拡散が起こり、輝度の低下と駆動電
圧の上昇が起こるという問題があることが分かった。こ
のように、エピタキシャルウエハに対してZnドーパント
の拡散のために熱処理を行なうのは望ましくない。

【００１７】従って本発明の目的は、エピタキシャル層
中にリーク電流の原因となる断層部を有さず、かつエピ
タキシャル層中へのドーパントの拡散も起こっていない
電流狭窄構造を有する高輝度発光ダイオードを提供する
ことである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者等は、基板の表面のうち表面電極のほ
ぼ直下に相当する位置にドーパントを拡散させるかイオ
ン注入することにより、導電型が反転されたか高抵抗化
された電流阻止部を形成すると、電流阻止部と表面電極
との間の発光部層では発光が起こらないので、表面電極
により阻止される無駄な光がなくなり、発光部全体とし
て輝度が向上することを発見し、本発明に想到した。

【００１９】すなわち、本発明の第一の発光ダイオード
は、第一導電型の基板上に、第二導電型又は高抵抗の半
導体からなる電流阻止部と、活性層を有する発光部層
と、第二導電型の電流分散層とが順に形成され、表面及
び裏面に電極が形成された構造を有し、前記電流阻止部
は前記基板にドーパントを拡散させることにより形成さ
れた層であることを特徴とする。

【００２０】本発明の第二の発光ダイオードは、第一導
電型の基板上に、第二導電型又は高抵抗の半導体からな
る電流阻止部と、活性層を有する発光部層と、第二導電
型の電流分散層とが順に形成され、表面及び裏面に電極
が形成された構造を有し、前記電流阻止部は前記基板に
イオンを注入することにより形成された層であることを
特徴とする。

【００２１】本発明の実施例では、前記発光部層は半導
体のpn接合構造、又は第一導電型のクラッド層と、その
上に形成された活性層と、その上に形成された第二導電
型のクラッド層とからなるダブルヘテロ接合構造を有す
る。

【００２２】いずれの発光ダイオードにおいても、前記
電流阻止部と前記活性層との距離は0.5μｍ以上である
のが好ましい。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例による電
流狭窄型発光ダイオードの層構造を示す断面図である。
この実施例では第一導電型はn型であり、第二導電型は
ｐ型であるが、この逆であっても良い。

【００２４】n型GaAs基板１の第一主面に電流阻止部６
が形成されており、その上にｎ型AlGaInPクラッド層２
が形成され、ｎ型クラッド層２の上にアンドープAlGaIn
P活性層３が形成され、活性層３の上にｐ型AlGaInPクラ
ッド層４が形成されている。n型クラッド層２と、活性
層３と、p型クラッド層４とはダブルヘテロ接合構造の
発光部層12を構成している。発光部層12の上にp型電流
分散層５が形成されている。図示の例ではp型電流分散
層５上に表面電極７が直接形成されているが、勿論p型
電流分散層５の上に透明導電層を設けても良く、またp
型電流分散層５と透明導電層の間に化合物半導体層が形
成されていても良い。基板１の裏面には裏面電極８が全
面に形成されている。

【００２５】本発明では電流阻止部６は、n型GaAs基板
１に導電型を反転させるか高抵抗化する元素をドーパン
トとして拡散させるか注入することにより形成すること
ができる。導電型を反転させる元素とは、GaAs基板１が
n型の場合にはｐ型にし、GaAs基板１がｐ型の場合にはn
型にする元素である。具体的には、n型GaAs基板１をｐ
型にする元素としてはZn, Be ,Mg等が挙げられ、またｐ
型GaAs基板１をn型にする元素としてはS, Se, Te, Si等
が挙げられる。

【００２６】拡散法の場合、基板１の表面で電流阻止部
６を形成すべき部位にドーパントを含有する層を形成
し、一定時間加熱処理すれば良い。具体例としては、n
型GaAs基板１の表面にドーパントのZnを拡散材として含
有するSiO₂膜形成用の塗布液をスピンナーにより塗布
し、アニーリングによりZn含有SiO₂膜をガラス化する。
SiO₂膜中のZnの含有量は１〜10重量％が好ましい。

【００２７】Zn含有SiO₂膜の上にレジスト膜を形成し、
フォトリソグラフィーにより電流阻止部６に相当する部
分だけレジスト膜を残し、その他のレジスト膜を除去す
る。エッチングによりレジスト膜の部分以外のSiO₂膜を
除去した後、レジスト膜を除去する。この状態でウエハ
を700〜1000℃で１〜５時間保持し、SiO₂膜中のZnドー
パントをn型GaAs基板１中に拡散させると、ｐ型の電流
阻止部６が形成される。

【００２８】イオン注入法の場合、例えばn型GaAs基板
１上に電流阻止部６に相当する開口部を有するレジスト
膜を形成する。レジスト膜の上からZnイオンを注入した
後、レジスト膜を除去することによりｐ型の電流阻止部
６を得る。

【００２９】発光部層12は、p-n接合型のダブルへテロ
接合構造を有するAlGaInP混晶により構成するのが好ま
しい。特にインジウム組成比を約0.5とする(Al_xGa_1-x)
_0.5In_0. ₅P（0≦ｘ≦1）は、GaAs単結晶基板１と格子整
合するため好ましい。

【００３０】電流阻止部６のドーパントが活性層３に拡
散すると、発光ダイオードの輝度が低下するとともに信
頼性も低下するので、電流阻止部６と活性層３との距離
は0.5μｍ以上であるのが好ましい。従って、第一のク
ラッド層２の厚さを0.5μｍ以上にするのが好ましい。

【００３１】ｐ型電流分散層５は、通常ｐ型のGaP、GaA
lP、AlGaInP，AlGaAs及びGaAsPからなる群から選ばれた
少なくとも１種の化合物半導体からなる。p型電流分散
層５を構成する化合物半導体は、発光波長の吸収が少な
く、比抵抗が低いことが必要である。

【００３２】透明導電層を形成する場合、透明導電層用
の金属酸化物は酸化錫（SnO₂）、酸化インジウム（In₂O
₃）、酸化インジウム錫（ITO）及びGa含有酸化亜鉛（Zn
O）からなる群から選ばれた少なくとも１種であるのが
好ましく、とくにITOであるのが好ましい。ITOの比抵抗
は約3×10^-6Ωmであり、ｐ型GaP層の比抵抗の約百分の
一である。従って、透明導電層としてITO層を有するこ
とにより、電流分散層＋透明導電層の合計厚さを大幅に
減少することができる。

【００３３】電流分散層５と透明導電層との間に化合物
半導体層を設ける場合、(1) InP又はInAsの二元系化合
物半導体、(2) AlInAs又はAlInPの三元系化合物半導
体、(3)AlGaAs、AlGaP、GaInAs及びGaInPからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種であって、Gaのモル比が0.2
以下である三元系化合物半導体、(4) AlInAsPの四元系
化合物半導体、(5) AlGaInP、AlGaInAs、AlGaAsP及びGa
InAsPからなる群から選ばれた少なくとも１種であっ
て、Gaのモル比が0.2以下である四元系化合物半導体、
又は(6) AlGaInAsPからなり、Gaのモル比が0.2以下であ
る五元系化合物半導体であるのが好ましい。上記(3) 及
び(5) のGa含有化合物半導体では、Gaの化合物半導体６
全体に対するモル比を0.2以下とするのが好ましいが、
これは、Gaのモル比が0.2超となると透明導電層の剥離
の可能性が著しく増大するためである。最も好ましいの
はGaのモル比０の場合である。

【００３４】化合物半導体の種類及び化合物半導体層の
厚さ等は、発光ダイオードの発光波長及び輝度等の条件
により適宜選択するのが好ましい。

【００３５】化合物半導体層はエピタキシャル成長法、
例えば有機金属気相成長法（MOVPE法）により形成でき
る。透明導電層は、スピンコータ等で塗布膜を形成後に
熱処理する湿式法、又はスパッタ法や各種の蒸着法等の
乾式法により形成できる。

【００３６】ｐ型表面電極７はワイヤボンディングに供
され、n型裏面電極８はダイボンディングに供されるか
ら、ｐ型表面電極７及びn型裏面電極８には良好なボン
ディング特性、下層との良好なオーミック特性及び下層
との密着性が要求される。そのため各電極７，８は複数
の金属層により構成するのが好ましい。各電極７，８は
酸化物層を有していても良い。さらに各電極７，８は最
上層にAu、Al等のボンディング特性の良い金属層を有す
るのが好ましい。例えば、ｐ型表面電極７にAuZn／Ni／
Auの積層電極を使用し、n型裏面電極８にAuGe／Ni／Au
積層電極を使用するのが好ましい。

【００３７】各電極７，８の金属層は抵抗加熱蒸着法、
電子線加熱蒸着法等の蒸着法で形成することができる。
さらに各電極７，８にオーミック性を付与するための熱
処理（アロイング）を施しても良い。酸化物層は各種の
公知の成膜方法で形成することができる。

【００３８】

【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

【００３９】実施例１図１に示す構造を有する発光波長630 nm付近の赤色発光
ダイオードチップを下記手順により作製した。まず厚さ
350μｍのn型GaAs基板１を洗浄後、その表面にドーパン
トのZnを拡散材として含有するSiO₂膜形成用の塗布液を
スピンナーにより塗布した。この基板１を約400℃でア
ニールし、ドーパントを含有するSiO₂膜をガラス化し
た。SiO₂膜の上にレジスト膜を形成し、フォトリソグラ
フィーにより直径200μｍの円形のレジスト膜が330μｍ
の間隔でマトリックス状に配列されたパターンを形成し
た。ウエットエッチングによりレジスト膜の下以外のSi
O₂膜を除去し、次いでレジスト膜を除去した。

【００４０】このようにして得られたウエハを900℃で
１時間保持し、SiO₂膜中のZnドーパントを基板１中に拡
散させ、電流阻止部６となるｐ型層を形成した。その後
でウエットエッチングを軽く行い、基板１の表面のうち
電流阻止部６以外の部分及び裏面全体に付着したZnドー
パントを除去した。

【００４１】電流阻止部６を形成したn型GaAs基板１を7
00℃に加熱し、その表面に厚さ500nmのn型（Seドープ）
GaAsバッファ層、厚さ1000 nmのn型(Seドープ）(Al_0.7G
a_0. ₃)_0.5In_0.5Pクラッド層２（Seドープ量：1×10¹⁸cm
^-3）、厚さ500 nmのアンドープ(Al_0.15Ga_0.85)_0.5In_0.5
P活性層３、厚さ1000 nmのｐ型(亜鉛ドープ）(Al_0. ₇Ga
_0.3)_0.5In_0.5Pクラッド層４（亜鉛ドープ量：5×10¹⁷c
m^-3）、及び厚さ2μmのｐ型(亜鉛ドープ）GaP電流分散
層５（亜鉛ドープ量：1×10¹⁸cm^-3）を、50 Torrの成
長圧力でMOVPE法により順にエピタキシャル成長させ
た。

【００４２】キャリアガスに水素を使用し、それぞれAl
供給源としてトリメチルアルミニウム（TMA）、Ga供給
源としてトリメチルガリウム（TMG）、In供給源として
トリメチルインジウム（TMI）、As供給源としてアルシ
ン（AsH₃）、P供給源としてホスフィン（PH₃）、Zn供給
源としてジエチル亜鉛（DEZ）又はジメチル亜鉛（DM
Z）、及びSe供給源としてセレン化水素（H₂Se）を使用
した。

【００４３】発光部層12用のAlGaInP混晶層は、成長速
度を0.3〜1.0 nm/sにし、かつ供給するV族元素とIII族
元素の重量比（V／III比）を300〜600の範囲にして形成
した。p型(亜鉛ドープ）GaP電流分散層５は、成長速度
を1 nm/sにし、かつV／III比を100にして形成した。

【００４４】次いで、このエピタキシャルウェハに表面
電極を形成するために、直径150μmの複数の円形開口部
を有するマスクを配置した。各円形開口部は各電流阻止
部６と整合するように位置決めした。マスクの上から、
厚さ60 nmの金−亜鉛合金、厚さ10 nmのニッケル、及び
厚さ1000 nmの金を順に蒸着し、直径150μmの複数のｐ
型の円形表面電極７を等間隔に形成した。またn型GaAs
基板１の裏面全体に、厚さ60 nmの金−ゲルマニウム合
金、厚さ10 nmのニッケル及び厚さ500 nmの金を順に蒸
着し、n型の裏面電極８を形成した。

【００４５】このようにして作製した電極７，８付きの
エピタキシャルウェハを、表面電極７を１つ含む300μm
角のサイズでダイシングし、フレームに固定し、表面電
極７にワイヤボンディングを、裏面電極８にダイボンデ
ィングを行なって、発光ダイオードチップを作製した。
得られた発光ダイオードチップの輝度を調べたところ、
図４に示す凸部がある電流狭窄型発光ダイオード（比較
例１）と比較して約1.5〜1.8倍の輝度が得られた。また
電流電圧特性を調べたところ、リーク電流は10 ^-8mAと、
比較例１より著しく低下していた。

【００４６】実施例２電流阻止部６をイオン注入法により作製した以外、実施
例１と同じ方法で図１に示す構造を有する発光波長630
nm付近の赤色発光ダイオードチップを作製した。イオン
注入法は、基板１上にレジスト膜を形成した後、電流分
散層６に相当するサイズ及び位置の開口部を形成し、Zn
イオンを注入する工程からなる。得られた発光ダイオー
ドチップの輝度を調べたところ、図４に示す凸部がある
電流狭窄型発光ダイオード（比較例１）と比較して約1.
4〜1.7倍の輝度が得られた。また電流電圧特性を調べた
ところ、リーク電流は10^-7mAと、比較例１より著しく低
下していた。

【００４７】比較例１図４に示す構造を有する発光波長630 nm付近の赤色発光
ダイオードチップを下記手順により作製した。まず厚さ
350μｍのn型GaAs基板１を洗浄後、その表面に液相エピ
タキシャル法によりZnをドープしたｐ型GaAsエピタキシ
ャル層（キャリア濃度：３×10¹⁸ cm^-3）を２μｍの厚
さに成長させた。このエピタキシャルウェハをフォトリ
ソグラフィー法によりエッチングして、n型GaAs基板１
上に330μｍ間隔でマトリックス状に配列された直径150
μｍ、厚さ２μｍのｐ型電流阻止部６を得た。

【００４８】このようにして得られたエピタキシャルウ
エハ上に実施例１と同じ方法でバッファ層、第一のクラ
ッド層２、活性層３、第二のクラッド層４、電流分散層
５、表面電極７及び裏面電極８を形成した。各エピタキ
シャル層には基板１表面の段差がそのまま現れていた。

【００４９】このエピタキシャルウエハを表面電極７を
１つ含む300μm角のサイズでダイシングし、フレームに
固定し、表面電極７にワイヤボンディングを、裏面電極
８にダイボンディングを行なって、発光ダイオードチッ
プを作製した。得られた発光ダイオードチップの輝度を
調べた。また電流電圧特性を調べたところ、リーク電流
は10^-4mAであった。

【００５０】比較例２図５に示す構造を有する発光波長630 nm付近の赤色発光
ダイオードチップを下記手順により作製した。まず厚さ
350μｍのn型GaAs基板１を洗浄後、レジスト膜を形成
し、フォトリソグラフィーにより直径200μｍの円形開
口部を330μｍの間隔でマトリックス状に形成した。ウ
エットエッチングによりn型GaAs基板１に直径200μｍ、
深さ2.5μｍの円形凹部９を形成した後、その表面に液
相エピタキシャル法によりZnをドープしたｐ型GaAsエピ
タキシャル層（キャリア濃度：３×10 ¹⁸ cm^-3）を２μ
ｍの厚さに成長させ、円形凹部９内に電流阻止部６を形
成した。従って電流阻止部６を有する基板１表面の段差
は0.5μｍであった。

【００５１】このようにして得られたエピタキシャルウ
エハ上に実施例１と同じ方法でバッファ層、第一のクラ
ッド層２、活性層３、第二のクラッド層４、電流分散層
５、表面電極７及び裏面電極８を形成した。各エピタキ
シャル層には基板１表面の段差がそのまま現れていた。

【００５２】このエピタキシャルウエハを表面電極７を
１つ含む300μm角のサイズでダイシングし、フレームに
固定し、表面電極７にワイヤボンディングを、裏面電極
８にダイボンディングを行なって、発光ダイオードチッ
プを作製した。得られた発光ダイオードチップの輝度を
調べところ、比較例１と同程度であった。また電流電圧
特性を調べたところ、リーク電流は10^-4mAであった。

【００５３】以上、ダブルヘテロ接合構造の発光部層12
をAlGaInPにより形成した場合を例にとって説明した
が、本発明はこれに限定される訳ではなく、例えばAlGa
Asのような他の化合物半導体を発光部層12に用いる発光
ダイオードにも適用可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により基板
にドーパントを拡散又はイオン注入して導電型を反転さ
せるか高抵抗にすることにより、電流阻止部を段差なく
形成することができる。そのため、その上に形成するエ
ピタキシャル層にも段差が生じることはないので、リー
ク電流のない高輝度の発光ダイオードを得ることができ
る。またエピタキシャル層を形成する前にドーパントの
拡散処理等を行なうので、電流阻止部の形成による特性
の劣化はない。また拡散法により電流阻止部を形成する
場合、エピタキシャル成長による従来法と比較して大幅
にコストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による発光ダイオードの構
造を示す断面図である。

【図２】従来の発光ダイオードの構造及び光が表面電
極に遮断される様子を示す断面図である。

【図３】従来の電流狭窄型発光ダイオードの構造の一
例を示す断面図である。

【図４】従来の電流狭窄型発光ダイオードの構造の他
の例を示す断面図である。

【図５】従来の電流狭窄型発光ダイオードの構造のさ
らに他の例を示す断面図である。

【図６】従来の電流狭窄型発光ダイオードの構造のさ
らに他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・基板２・・・第一導電型のクラッド層３・・・活性層４・・・第二導電型のクラッド層５・・・電流分散層６・・・電流阻止部７・・・表面電極８・・・裏面電極 12・・・発光部層

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一導電型の基板上に、第二導電型又は
高抵抗の半導体からなる電流阻止部と、活性層を有する
発光部層と、第二導電型の電流分散層とが順に形成さ
れ、表面及び裏面に電極が形成された構造を有する発光
ダイオードにおいて、前記電流阻止部は前記基板にドー
パントを拡散することにより形成された層であることを
特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】第一導電型の基板上に、第二導電型又は
高抵抗の半導体からなる電流阻止部と、活性層を有する
発光部層と、第二導電型の電流分散層とが順に形成さ
れ、表面及び裏面に電極が形成された構造を有する発光
ダイオードにおいて、前記電流阻止部は前記基板にイオ
ンを注入することにより形成されたものであることを特
徴とする発光ダイオード。
【請求項３】請求項１又は２に記載の発光ダイオード
において、前記発光部層は半導体のpn接合からなること
を特徴とする発光ダイオード。
【請求項４】請求項１又は２に記載の発光ダイオード
において、前記発光部層は前記基板上に形成された第一
導電型のクラッド層と、その上に形成された前記活性層
と、その上に形成された第二導電型のクラッド層とから
なることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の発光ダ
イオードにおいて、前記電流阻止部と前記活性層との距
離が0.5μｍ以上であることを特徴とする発光ダイオー
ド。