JP2004095827A

JP2004095827A - 発光ダイオード

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Publication number: JP2004095827A
Application number: JP2002254456A
Authority: JP
Inventors: Ritsushin Kaku; 郭　立信
Original assignee: SHURAI KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: SHURAI KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】良好な温度勾配、信頼性、輝度、及び発光効率を有する発光ダイオードの提供。
【解決手段】化合物半導体で製造された発光ダイオードにおいて、多重量子井戸構造の活性領域より光を発射し、活性領域が上下二層のＩｎＧａＡｌＰと上層のクラッド層でサンドイッチ式に被覆され、活性領域の発光効率が発光ダイオード中で光線を増加し電子反射層を強化する。ＩｎＧａＡｌＰのエピ層は有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ）を用いて薄い厚さのＧａＡｓ基板上に形成され、この基板により、良好な温度勾配、信頼性、輝度、及び発光効率が改善される。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の半導体発光ダイオードに係り、特に、薄い基板の上に形成された半導体発光ダイオード装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅ）は異なる領域に広く使用され、光源とされて電源消耗を減らし、高効率で高い信頼性を有する。特に、複合式半導体、例えばＧａＰ（緑色波長）、ＧａＡｓＰ（黄色、橙色或いは赤色波長）及びＧａＡｌＡｓ（赤色波長）は広く可視光波長範囲の発光ダイオードの材料として使用されている。
【０００３】
しかし、ＧａＰ及びＧａＡｓＰの発光効率は間接形の半導体材料とされるため、透明基板を利用して光吸収を除去する影響で、その発光効率は０．５％より低い。その他の方面で、発光効率に影響を与えるのは、短波長範囲の間接遷移状態である。例えば、可視光波長が６３５ｎｍの時、その発光効率は１％となる。
ＩＩＩ−Ｖ族複合半導体混晶は窒化物（ｎｉｔｒｉｄｅ）を含まず、ＩｎＧａＡｌＰ混合結晶は間接遷移形態の最大エネルギーバンドを表示し、且つその光吸収能力は発光装置の発光波長を０．５から０．６ミクロンとなしうる。特に、発光ダイオードがＧａＡｓ基板及びＩｎＧａＡｌＰ層を有すると、その格子係数はＧａＡｓ基板に整合され、この構造により、高輝度下で緑色光から赤色光波長を発射できる。しかし、このタイプの発光ダイオードは、短波長範囲内での光効率が依然として十分でない。
【０００４】
図１は伝統的な発光ダイオード１００構造の表示図である。図中、発光ダイオード１００は、四面体Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ合金システムを有すると共に、ｎ−ＧａＡｓ基板１０２上に形成されたダブルヘテロ構造（ＤＨ；ｄｏｕｂｌｅ　ｈｅｔｅｒｏ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する。そのうちｎ−ＧａＡｓ基板１０２の厚さは約３５０ミクロンである。伝統的な発光ダイオード１００中、基板の厚さは考慮しなければならない問題である。一般に、ＧａＡｓ基板１０２は直接製造メーカーより購入し、並びに前工程（ｐｒｅ−ｐｒｏｃｅｓｓ）を利用し、ＧａＡｓ基板１０２に対して、研磨の方式或いはエッチングでその厚さを発光ダイオード基板に適合する厚さ、例えば１８０ミクロンとなす。しかし、研磨或いはエッチングのいずれの工程によっても、ＧａＡｓ基板１０２の一致性及び前工程の後の基板材料の信頼性が全体の発光ダイオードの形成の後の発光効率に影響を与える。このほか、ＧａＡｓ基板１０２の温度も基板１０２の厚さが厚過ぎるために一致性を得にくく、このためエピ層を基板１０２に形成する過程で、基板１０２の上下に温度差が存在し、このため基板１０２の温度を制御しにくく、発光ダイオード１００の発光効率を下げることになる。
【０００５】
続いて、同じく図１は、前バイアス（ｆｏｗａｒｄ　ｂｉａｓ）のｐｎ接合を具えた発光ダイオード１００が、ｐ型クラッド層（ｐ−ｔｙｐｅ　ｃｌａｄｄｉｎｇ　ｌａｙｅｒ）１０４中よりホールを、ｎ型（ｎ−ｔｙｐｅ）クラッド層１０４中より電子を活性領域に注入する。その活性層の発射する可視光は電子とホールが活性領域中で再結合することによるものである。入射される電子とホールは、少数キャリアが活性領域を通過することと同じで、並びに電子、ホールの再結合は発光再結合或いは非発光再結合である。ＩｎＧａＡｌＰを主要な材料とする発光ダイオード１００の発光波長は活性層中のＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ合金のアルミニウム成分の量により調整され、且つＩｎＧａＡｌＰを主要な材料とする発光ダイオード１００は適当なエネルギーバンドを有して特有の発光波長を集める。例えば、赤色光或いは黄色−緑色の短波長は、そのアルミニウム成分の濃度を比較的高くして発光させる必要がある。このほか、低キャリア密度の関係により、活性層１０６の厚さは活性領域にあって減少しうる。活性領域はキャリア注入及びキャリア再結合に用いられて光を発生し、且つ一般に活性領域の厚さは０．３から０．５ミクロンとされる。比較的高い発光効率を得るため、活性領域の必要とする材料品質が要求される。この要求は活性領域上の不純物の非発光再結合中心の濃度を減少しうる。
【０００６】
一般に、Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ活性層１０６はアンドープ層とされ、且つその電性はｎ型或いはｐ型とされ、その不純物濃度は５^＊　１０^１５から１^＊　１０^１７／ｃｍ^２　とされる。その他の方面で、活性層１０６の不純物の程度は活性領域中のアルミニウム成分の含有量の増加に伴い増加する。これは活性領域内の比較的高いアルミニウム濃度が不純物成分の増加を形成するためである。短波長については、アルミニウムの活性領域にあっての濃度の増加と発射光の内部量子効果の減少に関係がある。以上述べたように、比較的高い濃度のアルミニウムは活性領域にあって、深平面の増加により発光層内での非発光再結合の増加を引き起こすため、発光効率を下げる。
【０００７】
ｎ型（１０４）或いはｐ型（１０８）クラッド層は注入キャリアのソースを提供すると共に、活性領域より高いエネルギーレベルを有して注入キャリア及び発光を制限する。このクラッド層１０４、１０８は良好な導電性を有すると共に適当な不純物濃度を有していることが必要で、それにより十分な注入キャリアを供給して活性領域に進入させて高い発光効率を得ることができる。Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ層は活性領域のキャリアのクラッド層への逆流を防止するのに十分な厚さを有することが必要であり、Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ層の厚さが不十分であると、全体の発光ダイオード１００の発光効率に影響が出る。このため、ほとんどの注入キャリアはクラッド層に溢れて進入し、且つこの溢れたキャリアの非発光性再結合によりリーク電流の現象が発生する。ゆえに、伝統的な発光ダイオード１００はダブルヘテロ構造の発光効率は装置の波長が短くなるにつれて下がる。
【０００８】
ｐ型クラッド層１０８の後に、発光効率を分散する電流拡散層（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｐｒｅａｄｉｎｇ　ｌａｙｅｒ）１１０が形成される。電流拡散層１１０は発光波長を活性領域より半導体材料へと透過させる。このほか、ウインドウ層（ｗｉｎｄｏｗ　ｌａｙｅｒ）１１２が有効に分散電流を活性層１０６及びクラッド層に進入させる必要があり、且つウインドウ層１１２の情報に金属コンタクト１１４が設けられ、ＧａＡｓ基板１０２の下方にも金属コンタクト１１６が設けられる。
【０００９】
以上により、伝統的な発光ダイオード１００中にあって、ＧａＡｓ基板１０２の厚さは全体の発光ダイオード発光効率に影響を与える主要な原因の一つであることが分かる。また、伝統的なＩｎＧａＡｌＰ系列の発光ダイオード１００中にあっては、高発光効率を有する黄色光及び緑色光を得ることは難しい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主要な目的は、厚さが薄く斜切角度が＜１１１＞Ａ面に向き、その錯切角度が１０度角より大きいＧａＡｓ基板を提供して基板温度の一致性を維持できるようにすることにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、全体の発光ダイオード装置の信頼性を改善して装置品質及び発光輝度を増すことにある。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、発光ダイオード装置形成の工程を簡易化することにある。
【００１３】
本発明のまた別の目的は、全体のＧａＡｓ基板の温度勾配を改善して発光ダイオードの放熱効率を増加することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、発光ダイオードにおいて、該発光ダイオードは、
底部金属コンタクトと、
該底部金属コンタクトの上方に位置し、傾斜角度が１０度より大きく並びに＜１１１＞Ａ面に向けて斜めに切られた第１導電性のＧａＡｓ基板と、
該ＧａＡｓ基板の上方に位置し第１導電性を具えたバッファ層と、
該バッファ層の上方に位置し第１導電性を具えた光反射層と、
該光反射層の上方に位置し第１導電性を具えた第１クラッド層と、
該第１クラッド層の上方に位置する活性層と、
該活性層の上方に位置し第１導電性と反対の第２導電性を具えた第２クラッド層と、
該第２クラッド層の上方に位置する中間障壁層と、
該中間障壁層の上方に位置する電流阻止層と、
該電流阻止層の上方に位置するウインドウ層と、
該ウインドウ層の上方に位置する上部金属コンタクトと、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の傾斜角度が最適角度１５度とされたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項３の発明は、請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の厚さ範囲が１５０から２５０ミクロンとされたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項４の発明は、請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の厚さ範囲が最適厚さ２１０ミクロンとされたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項５の発明は、請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、活性層が、ひずみを有すると共にアンドープのＩｎ_ｙ　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_１−ｙ　Ｐ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ構造を具えたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項６の発明は、発光ダイオードにおいて、該発光ダイオードは、
底部金属コンタクトと、
該底部金属コンタクトの上方に位置し、第１導電性を有し厚さが１５０から２５０ミクロンであり、傾斜角度が１０度より大きく並びに＜１１１＞Ａ面に向けて斜めに切られたＧａＡｓ基板と、
該ＧａＡｓ基板の上方に位置し第１導電性を具えたバッファ層と、
該バッファ層の上方に位置し第１導電性を具えたブラッグ反射層と、
該ブラッグ反射層の上方に位置し第１導電性を具えた第１クラッド層と、
該第１クラッド層の上方に位置する活性層と、
該活性層の上方に位置しＩｎ_ｙ　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_１−ｙ　Ｐ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ超格子構造を具えた電子反射層と、
該電子反射層の上方に位置し、厚さが第１クラッド層より厚く且つ第１導電性と反対の第２導電性を具えた第２クラッド層と、
該第２クラッド層の上方に位置する中間障壁層と、
該中間障壁層の上方に位置する電流阻止層と、
該電流阻止層の上方に位置し、該発光ダイオード内に位置する電流を分散させるウインドウ層と、
該ウインドウ層の上方に位置する上部金属コンタクトと、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項７の発明は、請求項６に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の傾斜角度が最適角度１５度とされたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項８の発明は、請求項６に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の厚さが最適厚さ２１０ミクロンとされたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項９の発明は、請求項６に記載の発光ダイオードにおいて、活性層が、ひずみを有すると共にアンドープのＩｎ_ｙ　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_１−ｙ　Ｐ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ多重量子井戸を具えたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は薄層ＧａＡｓ基板を具えた発光ダイオード構造を提供する。この構造は、＜１１１＞Ａ面に傾いた斜切角度を有する薄いＧａＡｓ基板と、ＧａＡｓ基板の上に位置してＧａＡｓ基板表面の平滑性と一致性を改善するためのバッファ層と、バッファ層の上に位置して活性領域から伝導された発射光を反射する分布ブラッグ反射層（ＤＢＲ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、分布ブラッグ反射層上に位置しキャリアを活性領域に注入すると共にキャリアを活性領域内に制限する下被覆層（ｌｏｗｅｒ　ｃｌａｄｄｉｎｇ　ｌａｙｅｒ）を具えている。続いて、多重量子井戸（ＭＱＷ；ｍｕｌｔｉ−ｑｕａｎｔｕｍ　ｗｅｌｌｓ）層が下クラッド層の上方に位置し、この層が伝統的な活性層の代わりとされると共に短波長の発光範囲内にあって、活性層の効率を増加しアルミニウムの多重量子井戸内の含有量を減少する。このほか、多重量子井戸層が発光ダイオードの発光効率を増加しうる。その後、上クラッド層（ｕｐｐｅｒ　ｃｌａｄｄｉｎｇ　ｌａｙｅｒ）が多重量子井戸層の上方に位置し、この上クラッド層がキャリアを活性領域に注入すると共にキャリアを該活性領域内に制限し、そのうち下クラッド層と上クラッド層の導電性は反対である。続いて、電流阻止層（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｂｌｏｃｋｉｎｇ　ｌａｙｅｒ）が上層クラッド層の上方に位置し、その機能垂直平面上にあって低い抵抗値の経路を形成してキャリア注入に供することにあり、その後、電流拡散層（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｐｒｅａｄｉｎｇ　ｌａｙｅｒ）の上方にウインドウ層（ｗｉｎｄｏｗ　ｌａｙｅｒ）があり、該ウインドウ層が発光ダイオード中で電流拡散に用いられる。その後、ウインドウ層の上方とＧａＡｓ基板の下方にそれぞれ金属コンタクトが設けられる。
【００１６】
本発明の発光ダイオード構造中、ＧａＡｓ基板の厚さは薄く、エピタキシー成長の過程で、その温度差は極めて小さく非常に容易に形成温度を制御しやすい。且つその材料の一致性及び信頼性も増加し、これにより発光ダイオードの発光輝度を増加する。このほか、形成される厚さが薄いことにより、研磨或いはエッチングの方式でＧａＡｓ基板を発光ダイオード構造に適用される厚さとなす工程を大幅に簡易化できる。
【００１７】
【実施例】
本発明の実施例は以下に詳細に説明するとおりである。しかし、ここに説明する以外にも、本発明は広く他の実施例に応用可能であり、且つ本発明の範囲はこれにより制限されるものではなく、特許請求の範囲の記載により定められるものとする。
【００１８】
ＩｎＧａＡｌＰを主要な材料とする発光ダイオードは、その発光色が、Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ合金の活性相内の組成を改変することにより調整され、並びに適当なバンドギャップを具備して特殊な発光波長を集める。活性領域内のＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ合金の順序構造傾向はバンドギャップ幅（ｗｉｄｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｎｄ　ｇａｐ）にあって減少する。活性領域内のアルミニウムは比較的高い含有量を必要とし、それにより同じ発射光波長を達成する。しかし活性領域内にあって高い不純物密度と低い放射効率を形成しうる。順序構造の起源は半導体薄膜内のようであり、原子が順序或いは組成の改変により原子静態移動（ｓｔａｔｉｃ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）をもたらし、これにより結晶格子四面体変形中の局部変化を発生する。Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ合金システム中、インジウム（Ｉｎ）はガリウム（Ｇａ）或いはアルミニウム（Ａｌ）原子よりも大きな四面体共有結合半径を有する。これにより、四面体共有結合半径の差異性が同類集中を発生しうる。結果として、相対的に結晶構造の局部変形収縮と延長を発生する。スピノーダル（ｓｐｉｎｏｄａｌ）分解熱力学（ｓｐｉｎｏｄａｌ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ）の観点から見ると、位相図（ｐｈａｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ）中にあって、ある遷移温度（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）下で、順序（ｏｒｄｅｒ）から無順序（ｄｉｓｏｒｄｅｒ）に至る遷移状態を有する。我々の実験から分かることは、Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ薄膜はスピノーダル分解熱力学基本原理どおり、結晶成長温度が６６０℃から７７０℃の間である種の異なる程度の順序構造を有する傾向にある。発光ダイオード成長の温度が７００℃のエピタキシー成長温度より高い。
【００１９】
また一方で、＜００１＞ＧａＡｓの＜１１０＞方向の側表面層にあっての成長は、可変性圧縮と延伸の領域を有する。インジウムはガリウム或いはアルミニウムより大きな四面体共有結合半径を有するため、成長面上の可変性延長と圧縮性は、エネルギー量が適合する核形成位置で、個別のインジウム、ガリウム或いはアルミニウム原子に対して、極めてそれらの成長に適合する。これから暗示されることは、上述の順序と無順序の遷移温度のほかに、順序構造の形成と基板の表面構造が関係することである。我々の実験によると、順序を有する程度は異なる斜め切断角度のＧａＡｓ基板を使用することにより改善できる。順序と無順序の遷移温度は基板ＧａＡｓの切断角度の増加により下降する。斜めに切断したＧａＡｓ基板の表面にあって、周期性延伸と収縮の表面再建領域は、ＧａＡｓ基板斜め切断角度の増加により改善される。以上の結果から分かるように、ＧａＡｓ基板の斜め切断角度の増加に伴い、ＩｎＧａＡｌＰ内の原子順序規則程度は顕著に減少する。
【００２０】
このほか、発光ダイオード全体の発光効率を増加するため、ＧａＡｓ基板を＜１１０＞Ａの表面に成長させるほか、一般には、ＧａＡｓ基板をメーカーから取得した時の厚さがほぼ３５０ミクロンであるので、その後、研磨或いはエッチングにより基板を発光ダイオード基板となすに適する厚さ、一般には１８０ミクロンとなす。しかし、厚さ３５０ミクロンから１８０ミクロンにエッチングするには、比較的多くの工程コストがかかる。これにより、本発明の最良の実施例では、使用するＧａＡｓ基板の厚さを１５０から２５０ミクロン、最も好ましい厚さは２１０ミクロンとし、この厚さ範囲のＧａＡｓ基板を形成する長所は、薄くするのに必要な工程コストを減少でき、同一工程中で比較的多量のＧａＡｓ基板を形成できることである。このほか、１８０ミクロンに研磨する時に使用するエッチング或いは研磨工程を大幅に簡易化でき、極めて速く必要な基板厚さを得ることができる。さらに、エピタキシー成長の方式でこの厚さのＧａＡｓ基板を形成する時、その形成温度を良好に制御でき、これにより基板上下の間の温度勾配があまり大きな変化を有さないようにすることができ、良好な信頼性を有する基板を得ることができる。このほか、比較的薄い厚さの基板は、その放熱性も良好であり、これによりその発光効率も増加する。このほか、ＧａＡｓ基板の上方に薄膜を形成する時に一致性を有する放熱効率を有し、これにより発光ダイオードの放熱作用及び全体の発光ダイオードの発光機能を増加できる。
【００２１】
ある成長温度下で、Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ合金システム中の規則構造は量子効率を下げる一つの因子であると見なされる。これにより、Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ活性領域の成分にあって、アルミニウムを増加することにより、特定バンドギャップ幅の量子井戸を獲得でき、これにより、Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐエピ層を斜め切断基板に成長させることにより遷移温度を７００℃より低く下げることができる。
【００２２】
このほか、アルミニウムを含むＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ多重量子井戸中の量子効率は基板の斜め切断角度を増加することにより改善される。ＧａＡｓ基板の斜めの切断を＜１１１＞Ａ表面に向けるほど、ますます多くの陽イオン終端階段エッジ（ｃａｔｉｏｎ　ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ　ｓｔｅｐ　ｅｄｇｅｓ）が露出する。吸着不純物の流入は階段状トラップ（ｓｔｅｐ　ｔｒａｐｓ）を経由し、並びに成長表面上の吸着不純物と終端ステップ間の結合形状には関係がある。陽イオン終端ステップエッジは単一結合を有すると共に比較的弱い吸着位置を提供する。これによりステップトラップ効果は成長表面の＜１１１＞Ａの斜め切断角度の増加に伴いその付着効果が減少する。ゆえに活性領域の不純物の加入（例えばけい素或いは酸素）は、切断角度の増加により減少する。このような不純物質は光発射領域の深層及び非発光再結合の中心とされ、並びに発光ダイオードの発射効率に影響を与える。本発明中、ＧａＡｓを基板とし且つ斜め切断角度を＜１１１＞Ａに対して１０度角とし、その最良の切断角度を１５℃とし、発射する光が良好な効率を具備するようにする。
【００２３】
このほか、ＩｎＧａＡｌＰを主要な材料とする発光ダイオードの薄膜平滑度と品質は、斜めに切断された基板ＧａＡｓ構造により改善される。過去に半導体の表面平滑度を改善するために応用されたエピタキシー技術、例えば液相成長法（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ，ＬＰＥ）或いは気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）は、薄膜の平滑度を改善する。本発明では、ＩｎＧａＡｌＰを基礎とする発光ダイオードを有機金属気相エピタキシー法（Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｉｃ　Ｖａｐｏｒ　ＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ，ＯＭＶＰＥ）を応用して、斜め切断角度が１０度より大きい角度でＧａＡｓ基板上に成長させることにより、薄膜表面の平滑度を改善する。我々の研究により分かったことは、発光ダイオード構造の平滑度は基板の斜め切断角度の増加により増加し、このような平滑度の改善は、ＩＩＩ−Ｖ族ミスマッチヘテロ構造、例えばＧａＰ、ＡｌＧａＰとＩｎＧａＡｌＰを基礎とするエピ層をＧａＡｓ基板上に成長させる時、特に明らかである。このようなエピ層、例えばＧａＰ、ＡｌＧａＰとＩｎＧａＡｌＰ合金と基板の間の格子ミスマッチの程度は約０−３．６％であり、並びに合金の組成と関係がある。
【００２４】
ミスマッチ基板上の堆積過程で、薄膜の初期成長は基板上でアイランド状の結晶物を成長させる傾向にあり、このようなアイランドの大きさは薄膜と基板のミスマッチ度の増加に伴い増大する。これにより薄膜上に高密度の転位線（ｔｈｒｅａｄ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）の形成をもたらし、且つ堆積薄膜の表面の粗さを増加させる。このような高密度の結晶欠陥と粗い薄膜表面は、表面結晶点数を増加し及び結晶核アイランド面積を減少し、及びミスマッチヘテロ構造の格子定数がある勾配変化をなすようにすることで改善される。薄膜結晶格子核点数の増加及びアイランド面積の減少は本発明中にあって請求項中のもう一つの重点である。ＧａＡｓ基板を１０度より大きな角度で切り、且つ一つのＩｎＧａＡｌＰ中間層を発光ダイオードＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐエピ層とウインドウ層の間に挿入して勾配層とすることによりこの効果を達成できる。基板の切断にあって、基板ステップエッジは基板切断角度の増加により増加する。このような階段エッジの提供する低いエネルギー量位置が薄膜堆積の核形成位置となる。これにより密度が比較的高く面積が比較的小さいアイランド結晶核が切断された基板上で薄膜品質の増加をもたらすとともに比較的平滑な程度を達成させ、薄膜品質の改変が発光ダイオードの出力効率を増加する。
【００２５】
このほか、薄膜表面の平滑度が装置製造工程の範囲、例えば、発光ダイオードの金属接点の製造、パッケージ、薄膜の品質、発光体の効率、装置製造の工程空間（ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗｉｎｄｏｗ　ｏｆ　ｄｅｖｉｃｅ　ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）を増加し、これは、発光ダイオード成長中にあってＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ基礎構造を切断角度１０度角或いはそれ以上のＧａＡｓ基板上に形成することによる。
【００２６】
図２は発光ダイオード構造の表示図である。以上に記載した長所に基づき、図２にあって、発光ダイオード１０の構造は、少なくとも、光反射層と一つの四面体合金Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐがｎ型傾斜（ｎ−ｔｙｐｅ　ｍｉｓｏｒｉｅｎｔｅｄ）ＧａＡｓ基板上面に成長させられている。発光ダイオード１０はｎ型ＧａＡｓバッファ層１４、ｎ型ＡｌＡｓ／Ａｌ_ｘ　Ｇａ_１−ｘ　Ａｓ−或いはＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐを主要な材料とする分布ブラッグ反射層（ＤＢＲ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）１６、第１クラッド層のｎ型Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ下クラッド層１８、ひずみ（ｓｔｒａｉｎ）アンドープＩｎ_ｙ　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_１−ｙ　Ｐ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ多重量子井戸（ＭＱＷ；ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌ）２０、第２クラッド層とされるｐ⁻　型Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ上クラッド層２２、薄いＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ中間障壁層（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｂａｒｒｉｅｒ　ｌａｙｅｒ）２４、ｐ⁻　型ＧａＰ或いはＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２６、ウインドウ層２８、第１金属層とされる上部金属コンタクト（ｍｅｔａｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　ｃｏｎｔａｃｔ）３０及び底部金属コンタクト３２を具えている。
【００２７】
本発明の最良の実施例中にあって、多重量子井戸２０が伝統的な活性層１０６（図１参照）の代わりに利用されている。ｎ型ＡｌＡｓ／Ａｌ_ｘ　Ｇａ_１−ｘ　Ａｓ−、ＡｌＡｓ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ−、或いはＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐを主要な材料とする分布ブラッグ反射層１６の反射層は光を反射し並びにＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐを主要な材料とする発光ダイオード１０の底層に位置する。このほか、Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐを主要な材料とする障壁層２６がｐ型クラッド層２０及びウインドウ層２８の間に挿入され、金属コンタクト３０がウインドウ層２８の上方に位置し、もう一つの金属コンタクト３２がＧａＡｓ基板１２の下方に位置する。
【００２８】
図２中の発光ダイオード１０は、シリコンドープ傾斜基板上に成長させられた約０．２から０．４ミクロンのシリコンドープＧａＡｓバッファ層１４を具えている。ＧａＡｓバッファ層１４はＧａＡｓ基板１２の成長表面上の平滑性と均一性を改善するのに用いられる。ＧａＡｓバッファ層１４の成長は、発光ダイオード１０の多重量子井戸ヘテロ接合（ｈｅｔｅｒｏ−ｉｎｎｔｅｆａｃｅｓ）薄膜の良好な品質を得るために必要である。続いて、ＧａＡｓバッファ層１４の後に、分布ブラッグ反射層１６がＧａＡｓバッファ層１４の上面に形成されて光線を反射するのに供される。この光線反射層の材料は、エネルギーレベルの禁制帯高度が活性領域に非常に近似である材料より選択して組成する。この分布ブラッグ反射層１６の材料の選択には、格子マッチング、バンドギャップ及び反射係数の違い及び個別反射層のドープリミットを考慮する必要がある。一般に言って、１０から２０の分布ブラッグ反射層１６の周期が光線外部量子効率（ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｌｉｇｈｔ）を一般の発光ダイオードのブラッグ反射層を使用しない状況に較べて１．５倍に増加する。ＡｌＡｓ／Ａｌ_ｘ　Ｇａ_１−ｘ　Ａｓブラッグ反射層１６の反射波の波長λは個別反射層の厚さにより決定し、その関数関係は、ｄ＝λ／４ｎで、そのうちｎはブラッグ反射層１６の各層の反射係数である。ブラッグ反射層１６の目的は、活性領域から進入した入射光線を反射することにあり、Ａｌ_ｘ　Ｇａ_１−ｘ　Ａｓのバンドギャップは活性領域のバンドギャップより大きくなければならず、これによりいかなる光線の吸収をも防止できる。このほか、ブラッグ反射層１６の各層の層と層の反射係数の差はできるだけ大きくしてブラッグ反射層１６が良好な再反射効率を獲得できるようにする必要がある。しかし、ブラッグ反射層１６はまた必要な高密度（≧２^＊　１０^１７／ｃｍ^２　）の伝導キャリアの電流を伝播層に注入する機能も果たす。
【００２９】
ＡｌＡｓ−基板のブラッグ反射層１６中ｎ⁻　型ドープ濃度の本質制限（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）により、ブラッグ反射層１６の制限は低い順方向作業バイアスを達成し並びにブラッグ反射層１６中の反射率を９０−９５％に等しいか或いはそれ以上の効率となしうる。一般には、ＩｎＧａＡｌＰ−を基礎とするブラッグ反射層１６の周期は１０から２０の間である。別のブラッグ反射層１６の材料はＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ−基板合金とされ、それはＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ−基板のブラッグ反射層１６基板に較べて更に高い導電度を達成しうるが、しかし、それは却ってＧａＡｓ基板１２上に成長させられる結晶格子マッチングの制御性が打ち消される。
【００３０】
図２にあって、ｎ⁻　型下クラッド層１８はキャリアを活性領域に注入し並びにキャリアを活性領域に制限する。ｎ⁻　型下クラッド層１８中のアルミニウムの分子組成は０．７から１の間とされ、且つ活性領域の放射波長と関係がある。ｎ⁻　型下クラッド層１８の厚さはキャリアの拡散長度に較べて厚くなければならず、これによりキャリアが活性領域より拡散してｎ型下クラッド層１８に至るのを防止する。
【００３１】
Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ内のｎ型或いはｐ型のドープ濃度範囲にあって活性領域内で効率的な電子とホールの発光性再結合が形成されることが必要である。いかなる個別注入キャリアの溢流でも、ｐｎ接合の位置の偏離とドープ分子の活性領域にあっての内部拡散により非発射再結合（ｎｏｎ−ｒａｄｉａｔｉｖｅ　ｒｅｃｏｎｂｉｎａｓｉｏｎ）中心を発生して、放射光の効率の減少を形成しうる。
【００３２】
続いてｎ型下クラッド層１８の後、ひずんだＩｎ_ｙ　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_１−ｙ　Ｐ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ多重量子井戸２０をｎ型下クラッド層１８とｐ型上クラッド層２２の中間に挿入して活性層となす。本発明中最良の実施例では、ＩｎＧａＡｌＰを超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）の多重量子井戸２０として活性層の効率を増加すると共に量子井戸中のアルミニウムの含有量を減少するのに用いる。発光ダイオード１０中の量子井戸構造は光放射の効率を増加できる。量子井戸は狭いバンドギャップの井戸と比較的高いバンドギャップの障壁（ｂａｒｒｉｅｒ　ｗｉｔｈ　ａ　ｈｉｇｈｅｒ　ｂａｎｄ　ｇａｐ）で形成される。結果的に、電子とホールのエネルギーは量子化（制限）され且つ電流入射方向にあって自由移動不能となる。しかし入射電流の垂直平面上では自由に移動し且つ再度結合できる。多重量子井戸Ｉｎ_ｙ　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_１−ｙ　Ｐ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ２０中、伝導帯中にあってエネルギーレベル向上を催促し、価電子帯に局限されるキャリアが価電子帯エネルギーレベルダウンを催促する。多重量子井戸２０は放射光の有効波長を比較的短い波長までシフトさせられる。これにより、活性領域中のアルミニウムの含有量は大量に減少し、特定放射光源波長に対して、発光ダイオード１０の多重量子井戸構造が非輻射再結合の生命期を増加し、且つ光線放射が吸収されるのを減らす。
【００３３】
これにより、多重量子井戸構造２０はアルミニウム含有量を減らし、輻射再結合のキャリア生命期を短縮する。これにより、多重量子井戸２０活性領域を具えた発光ダイオード１０はその量子効率が大量に増加する。多重量子井戸２０中の合金のアルミニウムの組成は０から０．３の間で、対応する波長は赤色から緑−黄色の間とされ、それは量子井戸の厚さと量子井戸の数により調整される。多重量子井戸２０中のアルミニウムは直接バンドギャップの合金Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐを組成し、多重量子井戸２０の発射光波長と井戸の厚さには極めて大きな関連性がある。
【００３４】
多重量子井戸２０の厚さが減少する時、その伝導帯量子化キャリアは有効サブバンド（ｓｕｂ−ｂａｎｄ）を押し上げ、且つ共有結合の帯の量子化キャリアが有効にサブバンドを押し下げる。多重量子井戸２０の量子化帯構造は井戸の厚さが１から１０ミクロンで相当に敏感となる。その結果、エネルギー準位構造の量子化により、電子とホール再結合時の波長が短くなる。Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ合金の一般の総厚度は１から１０ミクロンで、最も好ましい発光効率周期は１０から５０である。一方で、発光の内部量子効率も井戸対障壁厚さ比に関係がある。一般に効率的なキャリア再結合時に、井戸と障壁の比の値は０．７５から１．２５の間である。
【００３５】
図３は多重量子井戸障壁を有する発光ダイオード５０の構造を示す。本発明のある実施例中にあって、発光ダイオード５０はｎ⁻　型傾斜ＧａＡｓ基板５２の上に位置するＧａＡｓバッファ層５４、ＧａＡｓバッファ層５４の上方に位置する分布ブラッグ反射層５６、分布ブラッグ反射層５６の上方に位置するｎ型下クラッド層５８、ｎ型下クラッド層５８の上に位置するひずみ多重量子井戸６０、ひずみ多重量子井戸６０の上方に位置する電子反射層６２、電子反射層６２の上方に位置するｐ型上クラッド層６４、ｐ型上クラッド層６４の上方に位置する薄いひずみ中間障壁層Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ　６６、中間障壁層６６の上方に位置するｐ型ＧａＰ或いはｐ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層６８、電流阻止層６８の上方に位置するウインドウ層７０、発光ダイオード５０の上方に位置する上部金属コンタクト７２及びＧａＡｓ基板５２の下方に位置する下部金属コンタクト７４で構成されている。
【００３６】
本発明の最も好ましい実施例にあって、薄いひずみ中間障壁層６６がｐ⁻　型上クラッド層６４の上方に挿入されてｐ型上クラッド層６４の障壁高度を増加する。電子反射層６２も同様に有機金属気相エピタキシー法で成長させられ、並びに非常に正確な接合対比、層の厚さと組成の制御が必要である。このほか、薄いひずみ中間障壁層６６はエネルギー準位を具え、その大きさはｐ型上クラッド層６４のエネルギー準位と等しいかそれより大きく、並びに活性層６０に接近する領域に位置してキャリアが活性領域より溢れてｐ型上クラッド層６４に進入するのを防止し、これにより発光ダイオード５０の発光効率を改善する。ｐ⁻　型Ｉｎ_０．５　Ａｌ_０．５　Ｐ電子反射層６２はひずんでおり、その位置は活性領域に接近し、相当な厚さと応力を具えて活性領域の発生する電子のトンネル効果を防止する。Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ／Ｉｎ_０．５　Ａｌ_０．５　Ｐ超格子の周期の増加により、活性領域の光射出効率も増加する時、これは電子反射層６２の反射率の増加が原因である。
【００３７】
しかし、このような現象は個別の電子反射層６２の厚さが２から５ミリメ−トルの範囲内にある時、勾配性（ｇｒａｄｉｅｎｔ）或いは段階性（ｓｔｅｐ）の厚さ増加時に特に明らかであり、多層電子反射層６２のＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐの厚さ変化（ｇｒａｄｉｅｎｔ）は活性領域より射入される異なる高エネルギー量の電子の反射エネルギー量を示し、これにより、キャリアが勾配或いは階段状領域に制限され並びに高い電子入射エネルギー量が得られ、電子反射層６２の多様性は層の厚さの勾配性変化により獲得される。最も好ましい実施例にあって、電子反射層６２はひずみ障壁層を具え、続いて活性層６０のＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ／Ｉｎ_０．５　Ａｌ_０．５　Ｐ超格子構造層を有して活性領域からの溢流キャリアを反射する。
【００３８】
続いて、多重量子井戸６０と電子反射層６２の上方に、ｐ⁻　型上クラッド層６４がある。このｐ⁻　型上クラッド層６４はキャリアを活性領域に注入し、並びにキャリアを活性領域に局限し留めるのに用いられる。ｐ⁻　型上クラッド層６４の厚さは注入キャリアの拡散長度より大きくなければならず、これにより活性領域のキャリアのｐ型上クラッド層６４への進入を防止する。このほか、ｐ型上クラッド層６４はｎ型下クラッド層５８より厚くなければならず、その原因は、発光ダイオード５０の成長過程中の、ｐ型ドープ元素例えばＺｎ原子或いはＭｇ原子の拡散性の関係にある。典型的なｐ⁻　型上クラッド層６４の厚さは０．５から１．５ミクロンの間である。
【００３９】
続いて、ｐ⁻　型上クラッド層６４の上方が一層の不純物密度がｐ⁻　型上クラッド層６４より大きいＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ中間ひずみ層６６とされる。この中間ひずみ層６６は注入キャリアの透過と分散を確保するのに用いられ、並びにこの中間ひずみ層６６の高い伝導性を確保して電流がその注入方向に垂直な平面上で効率的に分散するように、薄い中間ひずみ層６６中のアルミニウムの組成（約０．１から０．５の間）の比率をｐ型上クラッド層６４より小さくする必要があり、並びにｐ型上クラッド層６４と格子がマッチングすることが必要である。厚さは約５０から１００ｎｍで、不純物密度はｐ⁻　型導電層より高い中間電流阻止層６８により注入電流垂直平面の低抵抗チャネルが発生する。このほか、薄い中間ひずみ層６６は活性領域より大きなバンドギャップを有し、これにより活性領域の発射する光線を吸着する。
【００４０】
この薄い中間ひずみ層６６の厚さは非常に薄く且つｐ⁻　型上クラッド層６４に較べて高くウインドウ層７０より低い不純物濃度を有し、電流の、成長方向の障壁層及び電流入射成長方向の垂直平面における低抵抗チャネルとされる。以上により、発光ダイオード５０の光線発射効率が高められ、ｐ型上クラッド層６４と活性領域内での電流分散効果がＩｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ障壁層の厚さ、組成、不純物程度により定められる。
【００４１】
続いて、本発明の重要な特徴の一つは、Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ発光ダイオード５０に最大の機能を発揮させるためにｐ型Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ層の上に一層のウインドウ層７０を加えたことである。ＧａＰ、ＡｌＧａＰ或いはＡｌＧａＡｓでウインドウ層７０を形成すると、ＧａＰ或いはＧａＡｓＰが発光ダイオード５０の活性領域の放射した光に対して対応する透光可能なバンドギャップを有する。本発明では有機金属気相エピタキシー法により斜め方向＜１１１＞角度のＧａＡｓ基板５２上に成長させた発光ダイオード５０が、ｐ型ＧａＰ、ＡｌＧａＰ或いはＡｌＧａＡｓウインドウ層７０を有する。エピタキシー堆積させたＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ或いはその他の族の半導体表面は、液相気相エピタキシー法或いは化学気相堆積エピタキシー法により堆積薄膜の平滑性を改善することができる。本発明中、ＩＩＩ−Ｖ族化合物例えばＧａＰ、Ａｌ_ｘ　Ｇａ_１−ｘ　Ａｓは、そのうちｘが０．１より小さく、また、Ａｌ_ｙ　Ｇａ_１−ｙ　Ａｓはそのうちのｙが１より小さく０．５より大きく、ＧａＰ及びＡｌ_ｘ　Ｇａ_１−ｘ　Ｐはいずれも発光ダイオード放射波長が６５０から５６５ｎｍ範囲内にありウインドウ層７０に使用されて注入電流を分散し、これはＧａＰ、Ａｌ_ｘ　Ｇａ_１−ｘ　Ｐが放射波長６５０から５６５ｎｍに対して透明であることによる。
【００４２】
このほか、発光効率はウインドウ層７０の厚さにも関係がある。ウインドウ層の厚さが増加する時、電流分散面積及び発光ダイオード側面から放散される光がいずれも増加し、発光ダイオードの出力も増加する。
【００４３】
これにより、我々は、厚さが比較的薄く傾斜角度が＜１１１＞Ａ面に向き、その切断角度が１０度より大きいＧａＡｓ基板を発光ダイオードの基板となすことにより、製造コストの節約を行うことができた。このほか、基板形成時の温度勾配を最小とし極めて容易にエピタキシー成長時の温度を制御できた。さらに、その発光効率及び放熱度も伝統的なＧａＡｓ基板より良好とすることができた。
【００４４】
以上は本発明の好ましい実施例の説明であって、本発明の実施範囲を制限するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、化合物半導体で製造された発光ダイオードにおいて、多重量子井戸構造の活性領域より光を発射し、活性領域が上下二層のＩｎＧａＡｌＰと上層のクラッド層でサンドイッチ式に被覆され、活性領域の発光効率が発光ダイオード中で光線を増加し電子反射層を強化する。ＩｎＧａＡｌＰのエピ層は有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ）を用いて薄い厚さのＧａＡｓ基板上に形成し、この基板により、良好な温度勾配、信頼性、輝度、及び発光効率を改善する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による発光ダイオード構造の表示図である。
【図２】本発明による発光ダイオード構造の断面表示図である。
【図３】本発明による発光ダイオード構造の断面表示図である。
【符号の説明】
１０　発光ダイオード
１２　ＧａＡｓ基板
１４　バッファ層
１６　分布ブラッグ反射層
１８　ｎ型下クラッド層
２０　多重量子井戸
２２　ｐ型上クラッド層
２４　中間障壁層
２６　電流阻止層
２８　ウインドウ層
３０　金属コンタクト
３２　金属コンタクト
５０　発光ダイオード
５２　ＧａＡｓ基板
５４　バッファ層
５６　分布ブラッグ反射層
５８　ｎ型下クラッド層
６０　ひずみ多重量子井戸
６２　電子反射層
６４　ｐ型上クラッド層
６６　中間ひずみ障壁層
６８　電流阻止層
７０　ウインドウ層
７２　金属コンタクト
７４　金属コンタクト
１００　発光ダイオード
１０２　ＧａＡｓ基板
１０４　ｎ型下クラッド層
１０６　活性層
１０８　ｐ型上クラッド層
１１０　電流拡散層
１１２　ウインドウ層
１１４　金属コンタクト
１１６　金属コンタクト

Claims

発光ダイオードにおいて、該発光ダイオードは、
底部金属コンタクトと、
該底部金属コンタクトの上方に位置し、傾斜角度が１０度より大きく並びに＜１１１＞Ａ面に向けて斜めに切られた第１導電性のＧａＡｓ基板と、
該ＧａＡｓ基板の上方に位置し第１導電性を具えたバッファ層と、
該バッファ層の上方に位置し第１導電性を具えた光反射層と、
該光反射層の上方に位置し第１導電性を具えた第１クラッド層と、
該第１クラッド層の上方に位置する活性層と、
該活性層の上方に位置し第１導電性と反対の第２導電性を具えた第２クラッド層と、
該第２クラッド層の上方に位置する中間障壁層と、
該中間障壁層の上方に位置する電流阻止層と、
該電流阻止層の上方に位置するウインドウ層と、
該ウインドウ層の上方に位置する上部金属コンタクトと、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオード。
請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の傾斜角度が最適角度１５度とされたことを特徴とする、発光ダイオード。
請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の厚さ範囲が１５０から２５０ミクロンとされたことを特徴とする、発光ダイオード。
請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の厚さ範囲が最適厚さ２１０ミクロンとされたことを特徴とする、発光ダイオード。
請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、活性層が、ひずみを有すると共にアンドープのＩｎ_ｙ　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_１−ｙ　Ｐ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ構造を具えたことを特徴とする、発光ダイオード。
発光ダイオードにおいて、該発光ダイオードは、
底部金属コンタクトと、
該底部金属コンタクトの上方に位置し、第１導電性を有し厚さが１５０から２５０ミクロンであり、傾斜角度が１０度より大きく並びに＜１１１＞Ａ面に向けて斜めに切られたＧａＡｓ基板と、
該ＧａＡｓ基板の上方に位置し第１導電性を具えたバッファ層と、
該バッファ層の上方に位置し第１導電性を具えたブラッグ反射層と、
該ブラッグ反射層の上方に位置し第１導電性を具えた第１クラッド層と、
該第１クラッド層の上方に位置する活性層と、
該活性層の上方に位置しＩｎ_ｙ　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_１−ｙ　Ｐ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ超格子構造を具えた電子反射層と、
該電子反射層の上方に位置し、厚さが第１クラッド層より厚く且つ第１導電性と反対の第２導電性を具えた第２クラッド層と、
該第２クラッド層の上方に位置する中間障壁層と、
該中間障壁層の上方に位置する電流阻止層と、
該電流阻止層の上方に位置し、該発光ダイオード内に位置する電流を分散させるウインドウ層と、
該ウインドウ層の上方に位置する上部金属コンタクトと、
を具えたことを特徴とする、発光ダイオード。
請求項６に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の傾斜角度が最適角度１５度とされたことを特徴とする、発光ダイオード。
請求項６に記載の発光ダイオードにおいて、ＧａＡｓ基板の厚さが最適厚さ２１０ミクロンとされたことを特徴とする、発光ダイオード。
請求項６に記載の発光ダイオードにおいて、活性層が、ひずみを有すると共にアンドープのＩｎ_ｙ　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_１−ｙ　Ｐ／Ｉｎ_０．５　（Ｇａ_１−ｘ　Ａｌ_ｘ　）_０．５　Ｐ多重量子井戸を具えたことを特徴とする、発光ダイオード。