JP2003142727A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 活性層に無駄な電流が流れることを防止して
発光効率を上げる半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 ＩｎＧａＡｌＰを活性層５とする半導体
発光装置１において、活性層５及びその上側層６，８を
貫通して孔部１２を形成し、この孔部１２内に絶縁膜１
３を介してワイヤボンディング部１４を設け、更にこの
ワイヤボンディング部１４を、上側層６，８の上面に配
置した線状電極１５に接続したことを特徴とする半導体
発光装置１としたものであり、活性層５に孔部１２を形
成し、線状電極１５を用いるので、活性層５から発光さ
れる光がワイヤボンディング部１４により遮光されるこ
とがなくなり、電流を分散することで、発光効率を向上
させることができる。
発光効率を上げる半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 ＩｎＧａＡｌＰを活性層５とする半導体
発光装置１において、活性層５及びその上側層６，８を
貫通して孔部１２を形成し、この孔部１２内に絶縁膜１
３を介してワイヤボンディング部１４を設け、更にこの
ワイヤボンディング部１４を、上側層６，８の上面に配
置した線状電極１５に接続したことを特徴とする半導体
発光装置１としたものであり、活性層５に孔部１２を形
成し、線状電極１５を用いるので、活性層５から発光さ
れる光がワイヤボンディング部１４により遮光されるこ
とがなくなり、電流を分散することで、発光効率を向上
させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩｎＧａＡｌＰを
活性層とする半導体発光装置及びその製造方法に関す
る。
活性層とする半導体発光装置及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】基板の上に化合物半導体を積層して構成
される各種の半導体発光素子の中で、４元化合物半導体
ＩｎＧａＡｌＰを活性層とする半導体発光素子は、高輝
度のオレンジ色やアンバー色の発光ダイオード及び赤色
レーザーダイオードとして製品化されている。このよう
なＩｎＧａＡｌＰを活性層とするものでは、ＧａＡｓを
基板とすることで、従来のＧａＰやＧａＡｓ等を用いる
ものに比べると、赤色から緑色の高輝度発光が既に達成
されている。
される各種の半導体発光素子の中で、４元化合物半導体
ＩｎＧａＡｌＰを活性層とする半導体発光素子は、高輝
度のオレンジ色やアンバー色の発光ダイオード及び赤色
レーザーダイオードとして製品化されている。このよう
なＩｎＧａＡｌＰを活性層とするものでは、ＧａＡｓを
基板とすることで、従来のＧａＰやＧａＡｓ等を用いる
ものに比べると、赤色から緑色の高輝度発光が既に達成
されている。
【０００３】製品化されている高輝度オレンジ色または
アンバー色発光の半導体発光素子の構造の一例を図３に
示す。この半導体発光素子５０は有機金属気相成長法に
より、ｎ型ＧａＡｓ基板５１の表面に、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層５２と、ｎ型のＧａＡｌＡｓとＩｎＡｌＰの２
０ペアからなる超格子の多層反射層５３と、ｎ型ＩｎＧ
ａＡｌＰのクラッド層５４と、ノンドープＩｎＧａＡｌ
Ｐの活性層５５と、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰのクラッド層５
６と、ｐ型ＧａＡｌＡｓの窓層５８とを順に積層したダ
ブルヘテロ構造としたものである。
アンバー色発光の半導体発光素子の構造の一例を図３に
示す。この半導体発光素子５０は有機金属気相成長法に
より、ｎ型ＧａＡｓ基板５１の表面に、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層５２と、ｎ型のＧａＡｌＡｓとＩｎＡｌＰの２
０ペアからなる超格子の多層反射層５３と、ｎ型ＩｎＧ
ａＡｌＰのクラッド層５４と、ノンドープＩｎＧａＡｌ
Ｐの活性層５５と、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰのクラッド層５
６と、ｐ型ＧａＡｌＡｓの窓層５８とを順に積層したダ
ブルヘテロ構造としたものである。
【０００４】そして、ｎ型ＧａＡｓ基板５１側には、Ａ
ｕとＧｅの合金層とＡｕ層からなるｎ側電極６１を形成
し、ｐ型ＧａＡｌＡｓの窓層５８側には、ＡｕとＺｎの
合金層とＡｕ層からなるｐ側電極６０を形成している。
ｕとＧｅの合金層とＡｕ層からなるｎ側電極６１を形成
し、ｐ型ＧａＡｌＡｓの窓層５８側には、ＡｕとＺｎの
合金層とＡｕ層からなるｐ側電極６０を形成している。
【０００５】ここで、ノンドープＩｎＧａＡｌＰの活性
層５５を挟むクラッド層５４，５６は活性層５５よりＡ
ｌ混晶比を高くすることにより、活性層５５に対する電
子及び正孔の閉じ込みが行なわれる。また、窓層５８
は、ｐ側電極６０から流される電流を十分に広げて活性
層５５に注入するためにやや厚く（数μｍ程度）形成さ
れている。そして、クラッド層５４，５６及び窓層５８
は、ともに活性層５５から発光される光に対して透明で
ある。
層５５を挟むクラッド層５４，５６は活性層５５よりＡ
ｌ混晶比を高くすることにより、活性層５５に対する電
子及び正孔の閉じ込みが行なわれる。また、窓層５８
は、ｐ側電極６０から流される電流を十分に広げて活性
層５５に注入するためにやや厚く（数μｍ程度）形成さ
れている。そして、クラッド層５４，５６及び窓層５８
は、ともに活性層５５から発光される光に対して透明で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の半導体発光素子５０は、光取り出し面側に設けられ
たｐ側電極６０が活性層５５の上方に配置されているた
め、活性層５５から発光される光はｐ側電極６０によっ
て遮られることになる。
来の半導体発光素子５０は、光取り出し面側に設けられ
たｐ側電極６０が活性層５５の上方に配置されているた
め、活性層５５から発光される光はｐ側電極６０によっ
て遮られることになる。
【０００７】このため、ワイヤボンディングされるｐ側
電極６０の面積分だけ発光効率が下がるという問題があ
る。
電極６０の面積分だけ発光効率が下がるという問題があ
る。
【０００８】そこで本発明は、活性層に無駄な電流が流
れることを防止して発光効率を上げる半導体発光素子を
提供することを目的とする。
れることを防止して発光効率を上げる半導体発光素子を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光装置
においては、活性層及びその上側層を貫通して孔部を形
成し、この孔部内に絶縁膜を介してワイヤボンディング
部を設け、さらにこのワイヤボンディング部を、上側層
の上面に配置した線状電極に接続したものである。
においては、活性層及びその上側層を貫通して孔部を形
成し、この孔部内に絶縁膜を介してワイヤボンディング
部を設け、さらにこのワイヤボンディング部を、上側層
の上面に配置した線状電極に接続したものである。
【００１０】この発明によれば、活性層に無駄な電流が
流れることを防止するとともに均一に電流を流して発光
効率を上げる半導体発光素子が得られる。
流れることを防止するとともに均一に電流を流して発光
効率を上げる半導体発光素子が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、ＩｎＧ
ａＡｌＰを活性層とする半導体発光装置において、前記
活性層及びその上側層を貫通して孔部を形成し、この孔
部内に絶縁膜を介してワイヤボンディング部を設け、更
にこのワイヤボンディング部を、前記上側層の上面に配
置した線状電極に接続したことを特徴とする半導体発光
装置としたものであり、活性層に孔部を形成することに
より、ワイヤボンディング部の下側からの発光がほとん
どなくなり、活性層から発光される光がワイヤボンディ
ング部により遮られず、また、線状電極を用いるので、
電流を分散すると共に遮光を少なくするという作用を有
する。
ａＡｌＰを活性層とする半導体発光装置において、前記
活性層及びその上側層を貫通して孔部を形成し、この孔
部内に絶縁膜を介してワイヤボンディング部を設け、更
にこのワイヤボンディング部を、前記上側層の上面に配
置した線状電極に接続したことを特徴とする半導体発光
装置としたものであり、活性層に孔部を形成することに
より、ワイヤボンディング部の下側からの発光がほとん
どなくなり、活性層から発光される光がワイヤボンディ
ング部により遮られず、また、線状電極を用いるので、
電流を分散すると共に遮光を少なくするという作用を有
する。
【００１２】請求項２に記載の発明は、前記線状電極
は、前記ワイヤボンディング部を中心にして放射状に複
数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半
導体発光装置であり、ワイヤボンディング部に供給され
た電流は放射状に分散して均一に流される。
は、前記ワイヤボンディング部を中心にして放射状に複
数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半
導体発光装置であり、ワイヤボンディング部に供給され
た電流は放射状に分散して均一に流される。
【００１３】請求項３に記載の発明は、ＩｎＧａＡｌＰ
を活性層とする半導体発光装置の製造方法において、Ｇ
ａＡｓ基板上に、少なくとも多層反射層と、ＩｎＧａＡ
ｌＰからなるＮクラッド層と、前記活性層と、ＩｎＧａ
ＡｌＰからなるＰクラッド層と、ＧａＡｌＡｓからなる
窓層とを順次積層して形成する工程と、前記窓層、前記
Ｐクラッド層及び前記活性層を貫通する孔部をエッチン
グにより形成する工程と、前記孔部に絶縁膜を形成する
工程と、前記絶縁膜の上部にワイヤボンディング部を設
けると共に、前記窓層の表面に前記ワイヤボンディング
部に接続した線状電極を配置することを特徴とする半導
体発光装置の製造方法であり、かかる手順によって、発
光効率のよい半導体発光装置を容易に製造できる。
を活性層とする半導体発光装置の製造方法において、Ｇ
ａＡｓ基板上に、少なくとも多層反射層と、ＩｎＧａＡ
ｌＰからなるＮクラッド層と、前記活性層と、ＩｎＧａ
ＡｌＰからなるＰクラッド層と、ＧａＡｌＡｓからなる
窓層とを順次積層して形成する工程と、前記窓層、前記
Ｐクラッド層及び前記活性層を貫通する孔部をエッチン
グにより形成する工程と、前記孔部に絶縁膜を形成する
工程と、前記絶縁膜の上部にワイヤボンディング部を設
けると共に、前記窓層の表面に前記ワイヤボンディング
部に接続した線状電極を配置することを特徴とする半導
体発光装置の製造方法であり、かかる手順によって、発
光効率のよい半導体発光装置を容易に製造できる。
【００１４】以下、本発明の実施の形態について、図１
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１５】図１は本発明の半導体発光装置の正断面
図、図２は同半導体発光装置の平面図を示す。
図、図２は同半導体発光装置の平面図を示す。
【００１６】半導体発光装置１は、有機金属気相成長法
により、ｎ型のＧａＡｓ基板７の表面に、ｎ型ＧａＡｓ
からなるバッファ層２と、ｎ型のＧａＡｌＡｓとＩｎＡ
ｌＰの２０ペアからなる超格子の多層反射層３と、ｎ型
ＩｎＧａＡｌＰのＮクラッド層４と、ノンドープＩｎＧ
ａＡｌＰの活性層５と、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰのＰクラッ
ド層６と、ｐ型ＧａＡｌＡｓの窓層８とを順に積層して
ダブルヘテロ構造としている。
により、ｎ型のＧａＡｓ基板７の表面に、ｎ型ＧａＡｓ
からなるバッファ層２と、ｎ型のＧａＡｌＡｓとＩｎＡ
ｌＰの２０ペアからなる超格子の多層反射層３と、ｎ型
ＩｎＧａＡｌＰのＮクラッド層４と、ノンドープＩｎＧ
ａＡｌＰの活性層５と、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰのＰクラッ
ド層６と、ｐ型ＧａＡｌＡｓの窓層８とを順に積層して
ダブルヘテロ構造としている。
【００１７】そして、ＧａＡｓ基板７の下面側には、Ａ
ｕとＧｅの合金層とＡｕ層からなるｎ側電極１１が形成
されている。
ｕとＧｅの合金層とＡｕ層からなるｎ側電極１１が形成
されている。
【００１８】Ｎクラッド層４，Ｐクラッド層６及び窓層
８は、ともに活性層５から発光される光に対して透明で
ある。
８は、ともに活性層５から発光される光に対して透明で
ある。
【００１９】活性層５及びその上側層であるＰクラッド
層６及び窓層８には、各層を貫通して円形の孔部１２が
形成されている。孔部１２の底面はＮクラッド層４の上
部に形成されている。孔部１２の底面及び側面には、こ
れを覆うＳｉＯ2からなる絶縁膜１３が設けられてい
る。
層６及び窓層８には、各層を貫通して円形の孔部１２が
形成されている。孔部１２の底面はＮクラッド層４の上
部に形成されている。孔部１２の底面及び側面には、こ
れを覆うＳｉＯ2からなる絶縁膜１３が設けられてい
る。
【００２０】絶縁膜１３の上部には、ＡｕとＺｎの合金
層とＡｕ層からなる金属製の円形のワイヤボンディング
部１４が設けられ、窓層８の上面には、ワイヤボンディ
ング部１４を中心にして半導体発光装置１の四隅に向か
って放射状に４本配置された線状電極１５が設けられて
いる。線状電極１５はワイヤボンディング部１４と同じ
材質からなり、その内側端は、ワイヤボンディング部１
４の外周部に接続されている。
層とＡｕ層からなる金属製の円形のワイヤボンディング
部１４が設けられ、窓層８の上面には、ワイヤボンディ
ング部１４を中心にして半導体発光装置１の四隅に向か
って放射状に４本配置された線状電極１５が設けられて
いる。線状電極１５はワイヤボンディング部１４と同じ
材質からなり、その内側端は、ワイヤボンディング部１
４の外周部に接続されている。
【００２１】電流は、ワイヤボンディング部１４に供給
され、線状電極１５を介して、各層を下側に向かって流
れる。線状電極１５によって、広い範囲に電流を分散さ
せて流すことができる。
され、線状電極１５を介して、各層を下側に向かって流
れる。線状電極１５によって、広い範囲に電流を分散さ
せて流すことができる。
【００２２】活性層５の孔部１２が形成された部分には
電流が流れず、また、発光もしないので、他の部分に多
くの電流を流すことができる。活性層５から発せられる
光は窓層８から取り出されるが、直線状の線状電極１５
に邪魔される光は少なくなり、多くの光を取り出すこと
ができる。
電流が流れず、また、発光もしないので、他の部分に多
くの電流を流すことができる。活性層５から発せられる
光は窓層８から取り出されるが、直線状の線状電極１５
に邪魔される光は少なくなり、多くの光を取り出すこと
ができる。
【００２３】かかる構成によって、周辺部の発光強度を
強くするとともに窓層８表面で遮光される光を減らし
て、全体の発光効率を上げることができる。
強くするとともに窓層８表面で遮光される光を減らし
て、全体の発光効率を上げることができる。
【００２４】次に、半導体発光装置１の製造手順につい
て説明する。
て説明する。
【００２５】まず、従来の有機金属気相成長法と同様な
方法により、ＧａＡｓ基板７上に、少なくとも多層反射
層３と、ＩｎＧａＡｌＰからなるＮクラッド層４と、活
性層５と、ＩｎＧａＡｌＰからなるＰクラッド層６と、
ＧａＡｌＡｓからなる窓層８とを順次積層して形成す
る。
方法により、ＧａＡｓ基板７上に、少なくとも多層反射
層３と、ＩｎＧａＡｌＰからなるＮクラッド層４と、活
性層５と、ＩｎＧａＡｌＰからなるＰクラッド層６と、
ＧａＡｌＡｓからなる窓層８とを順次積層して形成す
る。
【００２６】次いで、窓層８、Ｐクラッド層６及び活性
層５を貫通する孔部１２をエッチングにより形成する。
この工程を詳しく説明すると、まず、ダブルヘテロ構造
が形成されたウエハーの窓層８の表面にフォトリソグラ
フ工程によりレジストでパターンを形成し、中央に形成
した円を除いた表面をレジスト膜で被覆する。次に、レ
ジストが被覆されていない部分をエッチングし、窓層
８、Ｐクラッド層６及び活性層５を除去し、Ｎクラッド
層４を表面に露出させ、レジストを除去する。
層５を貫通する孔部１２をエッチングにより形成する。
この工程を詳しく説明すると、まず、ダブルヘテロ構造
が形成されたウエハーの窓層８の表面にフォトリソグラ
フ工程によりレジストでパターンを形成し、中央に形成
した円を除いた表面をレジスト膜で被覆する。次に、レ
ジストが被覆されていない部分をエッチングし、窓層
８、Ｐクラッド層６及び活性層５を除去し、Ｎクラッド
層４を表面に露出させ、レジストを除去する。
【００２７】次に、孔部１２に絶縁膜１３を形成する。
ＳｉＯ2からなる絶縁膜１３の形成は、まず、温度４０
０℃程度でＣＶＤ装置を用いＳｉＯ2膜を４００ｎｍ〜
５００ｎｍの膜厚で生成し、次いで、フォトリソグラフ
で孔部１２より直径で１０〜２０μｍ程度大きいレジス
トパターンを被覆し、そして、他の部分のＳｉＯ2をエ
ッチングで除去することにより行う。
ＳｉＯ2からなる絶縁膜１３の形成は、まず、温度４０
０℃程度でＣＶＤ装置を用いＳｉＯ2膜を４００ｎｍ〜
５００ｎｍの膜厚で生成し、次いで、フォトリソグラフ
で孔部１２より直径で１０〜２０μｍ程度大きいレジス
トパターンを被覆し、そして、他の部分のＳｉＯ2をエ
ッチングで除去することにより行う。
【００２８】次に、絶縁膜１３の上部に円形のワイヤボ
ンディング部１４を設けるとともに、窓層８の表面にワ
イヤボンディング部１４に接続した線状電極１５を放射
状に配置、固定する。
ンディング部１４を設けるとともに、窓層８の表面にワ
イヤボンディング部１４に接続した線状電極１５を放射
状に配置、固定する。
【００２９】このようにして、半導体発光装置１を形成
することができる。
することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、活性層に
孔部を形成することにより、ワイヤボンディング部の下
側からの発光がほとんどなくなり、活性層から発光され
る光がワイヤボンディング部により遮られず、発光効率
をよくすることができる。また、線状電極を用いるの
で、電流を均一に分散するとともに遮光を少なくして、
さらに発光効率をよくすることができる。
孔部を形成することにより、ワイヤボンディング部の下
側からの発光がほとんどなくなり、活性層から発光され
る光がワイヤボンディング部により遮られず、発光効率
をよくすることができる。また、線状電極を用いるの
で、電流を均一に分散するとともに遮光を少なくして、
さらに発光効率をよくすることができる。
【００３１】さらに、線状電極を放射状に複数配置する
ことにより、ワイヤボンディング部に供給された電流が
放射状に分散して均一に流され、発光強度を均一化する
ことができる。
ことにより、ワイヤボンディング部に供給された電流が
放射状に分散して均一に流され、発光強度を均一化する
ことができる。
【００３２】また、窓層、Ｐクラッド層及び活性層を貫
通する孔部をエッチングにより形成することにより、発
光効率のよい半導体発光装置を容易に製造できる。
通する孔部をエッチングにより形成することにより、発
光効率のよい半導体発光装置を容易に製造できる。
【図１】本発明の半導体発光装置の正断面図
【図２】同半導体発光装置の平面図
【図３】従来例にかかる半導体発光装置の正断面図
１ 半導体発光装置
２ バッファ層
３ 多層反射層
４ Ｎクラッド層
５ 活性層
６ Ｐクラッド層
７ ＧａＡｓ基板
８ 窓層
１１ ｎ側電極
１２ 孔部
１３ 絶縁膜
１４ ワイヤボンディング部
１５ 線状電極
Claims (3)
- 【請求項１】 ＩｎＧａＡｌＰを活性層とする半導体発
光装置において、 前記活性層及びその上側層を貫通して孔部を形成し、こ
の孔部内に絶縁膜を介してワイヤボンディング部を設
け、さらにこのワイヤボンディング部を、前記上側層の
上面に配置した線状電極に接続したことを特徴とする半
導体発光装置。 - 【請求項２】 前記線状電極は、前記ワイヤボンディン
グ部を中心にして放射状に複数配置されていることを特
徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。 - 【請求項３】 ＩｎＧａＡｌＰを活性層とする半導体発
光装置の製造方法において、 ＧａＡｓ基板上に、少なくとも多層反射層と、ＩｎＧａ
ＡｌＰからなるＮクラッド層と、前記活性層と、ＩｎＧ
ａＡｌＰからなるＰクラッド層と、ＧａＡｌＡｓからな
る窓層とを順次積層して形成する工程と、 前記窓層、前記Ｐクラッド層及び前記活性層を貫通する
孔部をエッチングにより形成する工程と、 前記孔部に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜の上部にワイヤボンディング部を設けるとと
もに、前記窓層の表面に前記ワイヤボンディング部に接
続した線状電極を配置することを特徴とする半導体発光
装置の製造方法。
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