JP2005294375A - Light emitting element - Google Patents

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Masanori Takahashi
雅宣 高橋
Masahito Yamada
雅人 山田
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

【課題】 本発明は、素子外に取り出される発光光束の指向性が高く、且つ、構造が簡明で安価な発光素子を提供することを目的としている。
【解決手段】 上記課題を解決するため、本発明の発光素子1では、
化合物半導体からなる発光層部2と、電流拡散層3と、発光層部3に発光駆動電圧を印加するための電極4と、がこの順にて積層され、電流拡散層3の主表面のうち電極4が形成されてない領域が光取出面PFとされてなり、
電流拡散層3内において、電極4の直下に、該電極4と発光層部2との間の通電経路を迂回させる電流阻止層5が埋設されてなり、発光層部2からの発光光束DLが電流拡散層3の電流阻止層5の外側に位置する領域を経て光取出面PFから取り出されるようになっており、
且つ、電流阻止層5を、発光層部2からの発光光束に対する吸収能が電流拡散層3よりも大きい材質にて構成し、発光層部2から直接または反射を経て電流拡散層3の側面に向かう発光光束ILの一部を電流阻止層5に吸収させるようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element having a high directivity of a luminous flux taken out from the element and having a simple structure and an inexpensive structure.
In order to solve the above problems, the light-emitting element 1 of the present invention includes:
A light emitting layer portion 2 made of a compound semiconductor, a current diffusion layer 3, and an electrode 4 for applying a light emission driving voltage to the light emitting layer portion 3 are laminated in this order. The region where 4 is not formed is the light extraction surface PF,
In the current diffusion layer 3, a current blocking layer 5 that bypasses a current-carrying path between the electrode 4 and the light emitting layer portion 2 is buried immediately below the electrode 4, and the emitted light beam DL from the light emitting layer portion 2 is The light is extracted from the light extraction surface PF through a region located outside the current blocking layer 5 of the current spreading layer 3.
In addition, the current blocking layer 5 is made of a material that has a larger absorption capacity for the luminous flux from the light emitting layer portion 2 than that of the current diffusion layer 3, and is applied to the side surface of the current diffusion layer 3 directly or through reflection from the light emitting layer portion 2. It is characterized in that a part of the emitted luminous flux IL heading is absorbed by the current blocking layer 5.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、発光素子に関する。   The present invention relates to a light emitting element.

(AlGa1−xIn1−yP混晶(ただし、0≦x≦1,0≦y≦1;以下、AlGaInP混晶、あるいは単にAlGaInPとも記載する)により発光層部が形成された発光素子は、薄いAlGaInP活性層を、それよりもバンドギャップの大きいn型AlGaInPクラッド層とp型AlGaInPクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。 The light-emitting layer portion is formed of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P mixed crystal (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1; hereinafter also referred to as AlGaInP mixed crystal or simply AlGaInP). The light emitting device has a high brightness by adopting a double hetero structure in which a thin AlGaInP active layer is sandwiched between an n-type AlGaInP clad layer having a larger band gap and a p-type AlGaInP clad layer. An element can be realized.

例えば、AlGaInP発光素子を例に取れば、n型GaAs基板上にヘテロ形成させる形にて、n型GaAsバッファ層、n型AlGaInPクラッド層、AlGaInP活性層、p型AlGaInPクラッド層をこの順序にて積層し、ダブルへテロ構造をなす発光層部を形成する。発光層部への通電は、素子表面に形成された金属電極を介して行なわれる。ここで、金属電極は遮光体として作用するため、例えば素子表面の中央部のみを覆う形で形成され、その周囲の電極非形成領域から光を取出すようにする。   For example, taking an AlGaInP light emitting device as an example, an n-type GaAs buffer layer, an n-type AlGaInP cladding layer, an AlGaInP active layer, and a p-type AlGaInP cladding layer are formed in this order in a heterogeneous form on an n-type GaAs substrate. The light emitting layer part which laminates | stacks and makes a double hetero structure is formed. Energization of the light emitting layer portion is performed through a metal electrode formed on the element surface. Here, since the metal electrode acts as a light shield, it is formed, for example, so as to cover only the central portion of the element surface, and light is taken out from the surrounding electrode non-formation region.

この場合、金属電極の面積をなるべく小さくしたほうが、電極の周囲に形成される光取出面の面積を大きくできるので、光取出し効率を向上させる観点において有利である。従来、電極形状の工夫により、素子内に効果的に電流を拡げて光取出量を増加させる試みがなされているが、この場合も電極面積の増大はいずれにしろ避けがたく、光取出面積の減少により却って光取出量が制限されるジレンマに陥っている。また、クラッド層のドーパントのキャリア濃度ひいては導電率は、活性層内でのキャリアの発光再結合を最適化するために多少低めに抑えられており、面内方向には電流が広がりにくい傾向がある。これは、電極被覆領域に電流密度が集中し、光取出面における実質的な光取出量が低下してしまうことにつながる。そこで、クラッド層と電極との間に、キャリア濃度を高めた低抵抗率の電流拡散層を形成する方法が採用されている。このような電流拡散層は、面内方向に電流を十分に拡げるために、層厚をある程度大きく設定すること、例えば発光層部よりは厚みを大きくして形成されるのが一般的である。   In this case, reducing the area of the metal electrode as much as possible can increase the area of the light extraction surface formed around the electrode, which is advantageous from the viewpoint of improving the light extraction efficiency. Conventionally, attempts have been made to increase the light extraction amount by effectively spreading the current in the element by devising the electrode shape, but in this case as well, an increase in the electrode area is unavoidable anyway, and the light extraction area On the contrary, it falls into a dilemma where the amount of light extraction is limited by the decrease. In addition, the carrier concentration of the dopant in the clad layer, and thus the conductivity, is kept somewhat low in order to optimize the light emission recombination of carriers in the active layer, and the current tends not to spread in the in-plane direction. . This leads to concentration of current density in the electrode covering region and a substantial light extraction amount on the light extraction surface. Therefore, a method of forming a low resistivity current diffusion layer with an increased carrier concentration between the clad layer and the electrode is employed. Such a current diffusion layer is generally formed by setting the layer thickness to a certain extent in order to sufficiently spread the current in the in-plane direction, for example, by making the thickness larger than the light emitting layer portion.

特開平11ー046012号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-046012 特開平08−167733号公報JP 08-167733 A

ところで、発光素子は、照明や表示用などの用途の他に、光センサー用光源などにも用いられることがある。その場合、素子外に取り出される発光光束はある程度の指向性を有することが求められる。しかし、発光層部からは全方位に向かって発光光束が放出されるので、発光素子自体もしくは周辺の構造を改良することによって、素子外に取り出される発光光束に指向性を持たせる試みがなされている。例えば、上記特許文献1のように、発光素子の構造を一部変え発光光束の指向性を高めた、いわゆる電流狭窄型の発光素子が提案されている。しかしながら、電流狭窄型の発光素子は、エピタキシャル成長させる結晶成長のコントロールが難しいことや、結晶の一部に大電流が流れることから信頼性が低下する等の問題点がある。また、従来の発光素子と比べると構造が複雑で高価であるという問題もある。また、例えば、上記特許文献2のように、発光素子の発光光束の指向性を高くするため、素子の側面に反射体あるいは吸収体を設置、成形するなどの試みがなされている。しかしこの場合、反射体あるいは吸収体の設置、成形により発光素子が高価になるとともに小型化が難しいという問題点がある。   By the way, the light emitting element may be used for a light source for an optical sensor in addition to an application such as illumination or display. In that case, the emitted light beam taken out from the element is required to have a certain degree of directivity. However, since the emitted light beam is emitted from the light emitting layer portion in all directions, an attempt has been made to impart directivity to the emitted light beam taken out from the element by improving the light emitting element itself or the surrounding structure. Yes. For example, as in Patent Document 1, a so-called current confinement type light emitting element in which the structure of the light emitting element is partially changed to enhance the directivity of the emitted light beam has been proposed. However, the current confinement type light emitting element has problems such as difficulty in controlling crystal growth for epitaxial growth and reduction in reliability due to a large current flowing in a part of the crystal. In addition, there is a problem that the structure is complicated and expensive compared to the conventional light emitting device. Further, for example, as described in Patent Document 2, in order to increase the directivity of the luminous flux of the light emitting element, an attempt is made to install and shape a reflector or absorber on the side surface of the element. However, in this case, there are problems that the light emitting element becomes expensive due to the installation and molding of the reflector or absorber, and that miniaturization is difficult.

したがって、本発明は、素子外に取り出される発光光束の指向性が高く、且つ、構造が簡明で安価な発光素子を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a light-emitting element that has high directivity of a luminous flux taken out of the element, has a simple structure, and is inexpensive.

課題を解決するための手段・発明の効果Means for solving the problems / effects of the invention

上記課題を解決するため、本発明の発光素子では、
化合物半導体からなる発光層部と、電流拡散層と、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するための電極と、がこの順にて積層され、前記電流拡散層の主表面のうち前記電極が形成されてない領域が光取出面とされてなり、
前記電流拡散層内において、前記電極の直下に、該電極と前記発光層部との間の通電経路を迂回させる電流阻止層が埋設されてなり、前記発光層部からの発光光束が前記電流拡散層の前記電流阻止層の外側に位置する領域を経て前記光取出面から取り出されるようになっており、
且つ、前記電流阻止層を、前記発光層部からの発光光束に対する吸収能が前記電流拡散層よりも大きい材質にて構成し、前記発光層部から直接または反射を経て前記電流拡散層の側面に向かう発光光束の一部を前記電流阻止層に吸収させるようにしたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the light emitting device of the present invention,
A light emitting layer portion made of a compound semiconductor, a current diffusion layer, and an electrode for applying a light emission driving voltage to the light emitting layer portion are laminated in this order, and the electrode is formed on the main surface of the current diffusion layer. The unexposed area becomes the light extraction surface,
In the current diffusion layer, a current blocking layer that bypasses a current-carrying path between the electrode and the light-emitting layer portion is embedded immediately below the electrode, and a light flux from the light-emitting layer portion is diffused in the current diffusion layer. A layer is extracted from the light extraction surface through a region located outside the current blocking layer;
In addition, the current blocking layer is made of a material that has a larger absorption capacity for the luminous flux from the light emitting layer portion than the current diffusion layer, and is directly or reflected from the light emitting layer portion on the side surface of the current diffusion layer. A part of the emitted luminous flux is directed to be absorbed by the current blocking layer.

上記本発明によると、電流拡散層内において、電極の直下に、該電極と発光層部との間の通電経路を迂回させる電流阻止層が埋設されている。電極は遮光体として作用するため、この電極に素子駆動のための電圧を印加した場合、素子内の電流密度は電極直下付近で高く、光取出面となる電極直下の周囲では低くなり、光取出効率が低下しやすくなる。そこで、上記のような電流阻止層を、電極の電極直下位置において電流拡散層中に埋設形成すれば、電流阻止層により電極直下領域外へ電流の迂回が生じ、光取出面下での電流密度が高くなる。これにより、発光層部からの発光光束が、電流拡散層において電極の直下にある電流阻止層の外側に位置する領域を経て光取出面から取り出されるようになり、光取出効率を高めることができる。   According to the present invention, in the current diffusion layer, the current blocking layer that bypasses the energization path between the electrode and the light emitting layer portion is buried immediately below the electrode. Since the electrode acts as a light shield, when a voltage for driving the element is applied to this electrode, the current density in the element is high near the electrode and low around the electrode, which is the light extraction surface. Efficiency tends to decrease. Therefore, if the current blocking layer as described above is embedded in the current diffusion layer at a position immediately below the electrode of the electrode, the current blocking layer causes a current detour outside the region directly below the electrode, and the current density below the light extraction surface. Becomes higher. As a result, the luminous flux from the light emitting layer portion can be extracted from the light extraction surface through a region located outside the current blocking layer directly below the electrode in the current diffusion layer, and the light extraction efficiency can be increased. .

また、電流阻止層は、発光層部からの発光光束に対する吸収能が電流拡散層よりも大きい材質にて構成されている。発光層部からは全方位に向かって発光光束が放出されるが、電流阻止層を吸収能の大きい材質とすることで、図12(a)に示すような発光層部2から電流阻止層5の外側に位置する領域を経て直接光取出面PFへ向かう発光光束DL、つまり発光層部2に対して略垂直(以下、発光層部に対して垂直な方向を軸方向とする)に放出される発光光束DLは、光取出面PFから取り出されやすいのに対し、図12(b)に示すような発光層部2から略軸方向でない方向に放出される発光光束IL、つまり発光層部2から直接または反射を経て電流拡散層3の側面33に向かう発光光束ILは、その一部が電流阻止層に吸収される。これにより、発光素子1では、素子外に取り出される発光光束が軸方向に指向性を有することになる。   Further, the current blocking layer is made of a material that has a greater ability to absorb light emitted from the light emitting layer than the current diffusion layer. A luminous flux is emitted from the light emitting layer portion in all directions, but the current blocking layer is made of a material having a large absorption capacity so that the light blocking layer 5 is changed from the light emitting layer portion 2 as shown in FIG. Is emitted directly to the light extraction surface PF through a region located outside the light source, that is, substantially perpendicular to the light emitting layer portion 2 (hereinafter, a direction perpendicular to the light emitting layer portion is referred to as an axial direction). The emitted light beam DL is easily extracted from the light extraction surface PF, whereas the emitted light beam IL emitted from the light emitting layer portion 2 as shown in FIG. A part of the luminous flux IL directed to the side surface 33 of the current diffusion layer 3 directly or through reflection is absorbed by the current blocking layer. Thereby, in the light emitting element 1, the emitted light beam taken out from the element has directivity in the axial direction.

次に、本発明の発光素子では、電流阻止層を電極の直下領域に包含されるよう形成することができる。このように、吸収能の大きい電流阻止層を、遮光体として作用する電極の直下領域に包含されるよう形成することで、発光層部から略軸方向に向かって放出される発光光束を、光取出面から最大限取り出すことが可能となる。   Next, in the light emitting device of the present invention, the current blocking layer can be formed so as to be included in the region immediately below the electrode. In this way, by forming the current blocking layer having a large absorption capacity so as to be included in the region immediately below the electrode that acts as a light shielding body, the luminous flux emitted from the light emitting layer portion in the substantially axial direction is converted into light. It is possible to take out as much as possible from the extraction surface.

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態である発光素子1を示す概念図である。発光素子1は、n型GaAs単結晶基板(以下、単に基板という)6の第一主表面上に発光層部2が形成されている。詳しくは、基板6の第一主表面と接するようにn型GaAsバッファ層61が形成され、該バッファ層61上に発光層部2が形成される。そして、その発光層部2の上に電流拡散層3が形成され、その電流拡散層3の上に、発光層部2に発光駆動電圧を印加するための第一電極4が形成されている。また、基板6の第二主表面側には第二電極42が全面に形成されている。第一電極4は、電流拡散層3の第一主表面の略中央に形成され、該第一電極4の周囲の領域が発光層部2からの光取出領域PFとされている。また、第一電極4の中央部に電極ワイヤ46を接合するためのAu等にて構成されたボンディングパッド45が配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a light emitting device 1 according to an embodiment of the present invention. In the light emitting element 1, a light emitting layer portion 2 is formed on a first main surface of an n-type GaAs single crystal substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) 6. Specifically, an n-type GaAs buffer layer 61 is formed in contact with the first main surface of the substrate 6, and the light emitting layer portion 2 is formed on the buffer layer 61. A current diffusion layer 3 is formed on the light emitting layer portion 2, and a first electrode 4 for applying a light emission driving voltage to the light emitting layer portion 2 is formed on the current diffusion layer 3. A second electrode 42 is formed on the entire surface of the substrate 6 on the second main surface side. The first electrode 4 is formed substantially at the center of the first main surface of the current diffusion layer 3, and the region around the first electrode 4 is a light extraction region PF from the light emitting layer portion 2. A bonding pad 45 made of Au or the like for bonding the electrode wire 46 is disposed at the center of the first electrode 4.

発光層部2は、ノンドープ(AlGa1−xIn1−yP(ただし、0≦x≦0.55,0.45≦y≦0.55)混晶からなる活性層21を、p型(AlGa1−zIn1−yP(ただしx<z≦1)からなるp型クラッド層23とn型(AlGa1−zIn1−yP(ただしx<z≦1)からなるn型クラッド層22とにより挟んだ構造を有する。図1の発光素子1では、第一電極4側にp型AlGaInPクラッド層23が配置されており、第二電極42側にn型AlGaInPクラッド層22が配置されている。従って、通電極性は第一電極4側が正である。なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有(例えば1013〜1016/cm程度を上限とする)をも排除するものではない。なお、それとは逆に、p型クラッド層23を第二電極42側、n型クラッド層22を第一電極側とすることもできる。その場合、通電極性が反対となり、他の部材は図中に表記された導電型とは反対の導電型となる。 The light emitting layer portion 2 includes an active layer 21 made of a non-doped (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (where 0 ≦ x ≦ 0.55, 0.45 ≦ y ≦ 0.55) mixed crystal. , p-type (Al z Ga 1-z) y In 1-y P ( except x <z ≦ 1) p-type cladding layer 23 and the n-type composed of (Al z Ga 1-z) y In 1-y P ( However, it has a structure sandwiched between n-type cladding layers 22 made of x <z ≦ 1). In the light emitting device 1 of FIG. 1, a p-type AlGaInP cladding layer 23 is disposed on the first electrode 4 side, and an n-type AlGaInP cladding layer 22 is disposed on the second electrode 42 side. Therefore, the conduction polarity is positive on the first electrode 4 side. The term “non-doped” as used herein means “does not actively add a dopant”, and contains a dopant component inevitably mixed in a normal manufacturing process (for example, 10 13 to 10 16 / cm 3). It is not excluded that the upper limit is about 3 ). On the contrary, the p-type cladding layer 23 can be the second electrode 42 side and the n-type cladding layer 22 can be the first electrode side. In this case, the energization polarity is reversed, and the other members have a conductivity type opposite to that shown in the figure.

電流拡散層3内には、第一電極4の直下に、図3に示すよう該電極4と発光層部2との間の通電経路を迂回させる電流阻止層5が埋設されている。これにより、電極4の直下領域の周囲、つまり光取出面PFの直下の領域で電流密度が高まり、発光層部2からの発光光束DLは、電流拡散層3において電極の直下にある電流阻止層5の外側に位置する領域を経て光取出面PFから取り出されるようになっている。   In the current diffusion layer 3, a current blocking layer 5 is embedded immediately below the first electrode 4 to bypass a current path between the electrode 4 and the light emitting layer portion 2 as shown in FIG. As a result, the current density is increased around the region immediately below the electrode 4, that is, the region immediately below the light extraction surface PF, and the emitted light beam DL from the light emitting layer portion 2 is in the current blocking layer 3 immediately below the electrode. 5 is extracted from the light extraction surface PF through a region located outside of 5.

なお、本明細書において、「埋設」とは、電流阻止層5が電流拡散層3に取り囲まれている形態に限定されず、電流阻止層5のいずれかの表面が電流拡散層3の表面に露出している形態も含む。例えば、図5(a)のように電流阻止層5が電流拡散層3の下側主表面に露出した形態、すなわち発光層部2上に形成されている形態や、図5(b)のように電流阻止層5が電流拡散層3の上側主表面に露出した形態、すなわち電極4に接している形態を含む。ただし、図5(b)の場合には、電極4は電流拡散層3とも接していることが必要とされる。また、図5(c)に示すように、電極4が電流拡散層3の上側主表面の端部に形成され、中央部分が光取出面PFとされたような場合に、電流阻止層5が電流拡散層3の側面に露出している形態も含む。   In the present specification, “embedding” is not limited to a mode in which the current blocking layer 5 is surrounded by the current spreading layer 3, and any surface of the current blocking layer 5 is formed on the surface of the current spreading layer 3. Also includes exposed forms. For example, as shown in FIG. 5 (a), the current blocking layer 5 is exposed on the lower main surface of the current diffusion layer 3, that is, formed on the light emitting layer 2, or as shown in FIG. 5 (b). In addition, the current blocking layer 5 is exposed on the upper main surface of the current diffusion layer 3, that is, in contact with the electrode 4. However, in the case of FIG. 5B, the electrode 4 is required to be in contact with the current diffusion layer 3 as well. Further, as shown in FIG. 5C, when the electrode 4 is formed at the end of the upper main surface of the current diffusion layer 3 and the central portion is the light extraction surface PF, the current blocking layer 5 is A form exposed on the side surface of the current spreading layer 3 is also included.

電流阻止層5は、発光層部2からの発光光束に対する吸収能が電流拡散層3よりも大きい材質にて構成されており、発光層部2から直接または反射を経て電流拡散層3の側面33に向かう発光光束ILの一部は電流阻止層5に吸収される。具体的には、電流阻止層5は、発光層部2からの発光光束を吸収可能なように、該発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの小さい化合物半導体にて構成される。本実施形態では、電流阻止層5は、AlGaInP混晶からなる発光層部2からの発光光束を吸収可能なGaAsによって構成されている。   The current blocking layer 5 is made of a material that has a higher absorption capacity for the luminous flux from the light emitting layer portion 2 than the current diffusion layer 3, and the side surface 33 of the current diffusion layer 3 directly or through reflection from the light emitting layer portion 2. A part of the emitted light beam IL directed to is absorbed by the current blocking layer 5. Specifically, the current blocking layer 5 is composed of a compound semiconductor having a band gap energy smaller than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the emitted light beam so that the emitted light beam from the light emitting layer portion 2 can be absorbed. Is done. In the present embodiment, the current blocking layer 5 is made of GaAs capable of absorbing the luminous flux from the light emitting layer portion 2 made of AlGaInP mixed crystal.

なお、電流阻止層5は、電極4の直下領域に包含されるよう形成されている。本実施形態では、電流阻止層5と電極4とは同形状に構成され、図2のように発光素子1を光取出面PF側から見たときに、両者が重なるように配置されている。このように構成された場合に、発光層部2から略軸方向に向かって放出される発光光束DLを、光取出面PFから最大限取り出すことが可能となる。また、電流阻止層5が電極4の直下領域に包含されていても、その形成面積(光取出面PFと平行な面における)が極端に小さい場合は、電流拡散層3の側面33に向かう発光光束ILの一部を吸収させる効果が十分に得られない場合があるので、電流阻止層5の形成面積を電極4の形成面積に対して70%以上に設定することが好ましい。   The current blocking layer 5 is formed so as to be included in a region immediately below the electrode 4. In the present embodiment, the current blocking layer 5 and the electrode 4 are configured in the same shape, and are disposed so that they overlap when the light emitting element 1 is viewed from the light extraction surface PF side as shown in FIG. When configured in this manner, it is possible to extract the light-emitting light beam DL emitted from the light-emitting layer portion 2 in the substantially axial direction from the light extraction surface PF to the maximum extent. Further, even if the current blocking layer 5 is included in the region immediately below the electrode 4, if the formation area (in a plane parallel to the light extraction surface PF) is extremely small, light emission toward the side surface 33 of the current diffusion layer 3 Since the effect of absorbing a part of the light beam IL may not be sufficiently obtained, it is preferable to set the formation area of the current blocking layer 5 to 70% or more with respect to the formation area of the electrode 4.

電流拡散層3は、発光層部2からの発光光束を透過可能なように、該発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きい化合物半導体にて構成される。また、電流阻止層5は、該電流拡散層3とは導電型が異なる化合物半導体にて構成されることによって、図3に示すように電極4の直下への通電経路をブロックし、周囲へ迂回させることが可能となっている。具体的には、電流拡散層3は、p型クラッド層23及びn型クラッド層22のうち電極4側に位置するものと導電型が同一で、且つ、発光層部2からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きいGaP、AlGaAs、AlInPのうちの少なくともいずれか1種によって構成される。これらは、AlGaInP混晶からなる発光層部2からの発光光束に対して良好な透光性を有する。   The current spreading layer 3 is composed of a compound semiconductor having a larger band gap energy than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the emitted light beam so that the emitted light beam from the light emitting layer portion 2 can be transmitted. Further, the current blocking layer 5 is made of a compound semiconductor having a conductivity type different from that of the current diffusion layer 3, thereby blocking a current-carrying path directly under the electrode 4 as shown in FIG. It is possible to make it. Specifically, the current spreading layer 3 has the same conductivity type as that of the p-type cladding layer 23 and the n-type cladding layer 22 located on the electrode 4 side, and the peak of the emitted light flux from the light emitting layer portion 2. It is composed of at least one of GaP, AlGaAs, and AlInP having a band gap energy larger than the light energy corresponding to the emission wavelength. These have good translucency with respect to the luminous flux from the light emitting layer portion 2 made of an AlGaInP mixed crystal.

本実施形態では、電流拡散層3はGaPにて構成されている。また、発光層部2において電極4側にp型クラッド層23が構成されているので、電流拡散層3のGaPはp型、電流阻止層5のGaAsはn型とされている。なお、電流拡散層3にAlGaAs(Al1−aGaAs)もしくはAlInP(Al1−bInP)を用いる場合は、発光層部2からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きくなるような混晶比とする。 In the present embodiment, the current diffusion layer 3 is made of GaP. Further, since the p-type cladding layer 23 is formed on the side of the electrode 4 in the light emitting layer portion 2, GaP of the current diffusion layer 3 is p-type and GaAs of the current blocking layer 5 is n-type. When AlGaAs (Al 1 -a Ga a As) or AlInP (Al 1 -b In b P) is used for the current diffusion layer 3, the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the luminous flux from the light emitting layer portion 2 The mixed crystal ratio is such that the band gap energy becomes larger than that.

電流拡散層3は、ドーパントをZnまたはMgとしたp型GaP層として形成されている。また、電流拡散層3中のH及びZn含有濃度は、それぞれ、p型クラッド層23のH及びZn含有濃度よりも小さくされてなる。電流拡散層3の形成厚さt1は、例えば5μm以上20μm以下(一例として、10μm)である。また、電流阻止層5の厚さは0.05μm以上1μm以下(例えば0.1μm)である。   The current spreading layer 3 is formed as a p-type GaP layer with Zn or Mg as a dopant. Further, the H and Zn content concentrations in the current diffusion layer 3 are made smaller than the H and Zn content concentrations in the p-type cladding layer 23, respectively. The formation thickness t1 of the current diffusion layer 3 is, for example, 5 μm or more and 20 μm or less (for example, 10 μm). The thickness of the current blocking layer 5 is 0.05 μm or more and 1 μm or less (for example, 0.1 μm).

電流拡散層3の第一電極4を形成する側の主表面を含む表層部には、Zn含有濃度が電流拡散層3内の残余の部分よりも高くされた、高濃度ドーピング層37が形成されている。電流拡散層3のZnのキャリア濃度は、高濃度ドーピング層37において2×1018/cm以上5×1019/cm以下(例えば、1×1019/cm)であり、高濃度ドーピング層37以外の部分において1×1017/cm以上2×1018/cm以下(例えば、8×1017/cm)とされている。 In the surface layer portion including the main surface on the side where the first electrode 4 of the current diffusion layer 3 is formed, a high-concentration doping layer 37 having a Zn content concentration higher than that of the remaining portion in the current diffusion layer 3 is formed. ing. The Zn carrier concentration of the current diffusion layer 3 is 2 × 10 18 / cm 3 or more and 5 × 10 19 / cm 3 or less (for example, 1 × 10 19 / cm 3 ) in the high-concentration doping layer 37, and the high-concentration doping is performed. It is set to 1 × 10 17 / cm 3 or more and 2 × 10 18 / cm 3 or less (for example, 8 × 10 17 / cm 3 ) in a portion other than the layer 37.

高濃度ドーピング層37の厚さt2は1μm以上4μm以下(例えば3μm)である。高濃度ドーピング層37の厚さt2は、ドーパントが最も高濃度となる電流拡散層3表層部のp型ドーパント含有濃度(本実施形態ではZn含有濃度)をNmaxとし、他方、電流拡散層3の拡散の影響を受けていない部分でのp型ドーパント含有濃度をNminとしたとき、層厚方向において略(Nmax+Nmin)/2となる位置を、高濃度ドーピング層37と残余の部分との境界位置として定めることにより特定される。なお、各層中のドーパント含有濃度及びH濃度は、二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass Spectrometry:SIMS)により測定されたものをいう。また、キャリア濃度は周知の導電率測定により特定可能である。   The thickness t2 of the high-concentration doping layer 37 is 1 μm or more and 4 μm or less (for example, 3 μm). The thickness t2 of the high-concentration doping layer 37 is such that the p-type dopant-containing concentration (Zn-containing concentration in this embodiment) in the surface layer portion of the current diffusion layer 3 where the dopant is the highest concentration is Nmax. When the concentration of the p-type dopant in the portion not affected by diffusion is Nmin, the position where it is approximately (Nmax + Nmin) / 2 in the layer thickness direction is the boundary position between the high-concentration doping layer 37 and the remaining portion. It is specified by defining. Note that the dopant-containing concentration and H concentration in each layer are those measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The carrier concentration can be specified by well-known conductivity measurement.

電流拡散層3のうち、p型クラッド層23と電流阻止層5との間に位置する部分は、MOVPE法により形成された第一層35である。また、電流阻止層5に関して第一層35の反対側には、該第一層35とともに電流阻止層5をくるむように覆う形で、電流拡散層3の要部をなす第二層36が形成されている。この第二層36は、後述するHVPE法により形成されたものであり、第一電極4側の表層部がZnの追加拡散により前述の高濃度ドーピング層37とされている。   A portion of the current spreading layer 3 located between the p-type cladding layer 23 and the current blocking layer 5 is a first layer 35 formed by the MOVPE method. Further, on the opposite side of the first layer 35 with respect to the current blocking layer 5, a second layer 36 that forms the main part of the current spreading layer 3 is formed so as to cover the current blocking layer 5 together with the first layer 35. ing. The second layer 36 is formed by the HVPE method to be described later, and the surface layer portion on the first electrode 4 side is made the above-described high-concentration doped layer 37 by the additional diffusion of Zn.

電流拡散層3中のH濃度は、HVPE法の採用により、MOVPE法によるp型クラッド層23のH濃度(通常、15×1017/cm程度)よりも小さく設定できる。本実施形態では、電流拡散層3のうち第一層35だけはMOVPE法により形成され、この部分のH濃度は多少高くなる。しかし、第二層36のH濃度は7×1017/cm以下であり、通常、2×1017/cm以下である。第一層35の厚さは第二層36の厚さよりもはるかに小さいので、いずれにしても、電流拡散層3中のH濃度はp型クラッド層23のH濃度よりも十分に低い値となる。そして、電流拡散層3の要部をなす第二層36のうち、高濃度ドーピング層37を除いた部分は、Zn含有濃度をp型クラッド層のZn含有濃度より低く設定しても、Hとの結合により不活性化するZnの量が少ないので、十分な導電性を確保することができる。その結果、素子ライフの向上を図ることができる。 By adopting the HVPE method, the H concentration in the current diffusion layer 3 can be set smaller than the H concentration of the p-type cladding layer 23 (usually about 15 × 10 17 / cm 3 ) by the MOVPE method. In the present embodiment, only the first layer 35 of the current spreading layer 3 is formed by the MOVPE method, and the H concentration in this portion is somewhat higher. However, the H concentration of the second layer 36 is 7 × 10 17 / cm 3 or less, and usually 2 × 10 17 / cm 3 or less. Since the thickness of the first layer 35 is much smaller than the thickness of the second layer 36, in any case, the H concentration in the current diffusion layer 3 is sufficiently lower than the H concentration of the p-type cladding layer 23. Become. Of the second layer 36 constituting the main part of the current spreading layer 3, the portion excluding the high-concentration doping layer 37 is H and the Zn content concentration is set lower than the Zn content concentration of the p-type cladding layer. Since the amount of Zn to be inactivated by the bonding is small, sufficient conductivity can be ensured. As a result, the device life can be improved.

また、電流拡散層3は、面内方向の電流拡散が主に高濃度ドーピング層37にて進む。そして、電流拡散層3における高濃度ドーピング層37以外の内層部分は、ドーパントによるキャリア濃度が低く面内方向の抵抗率が高いので、電流は該内層部分に入ると面内方向への再拡散が生じにくく、電極4の外側領域に迂回しつつ流れやすくなる。その結果、光取出し効率が向上する。   Further, in the current diffusion layer 3, current diffusion in the in-plane direction proceeds mainly in the high concentration doping layer 37. Since the inner layer portion of the current diffusion layer 3 other than the high-concentration doping layer 37 has a low carrier concentration due to the dopant and a high resistivity in the in-plane direction, when the current enters the inner layer portion, re-diffusion in the in-plane direction occurs. It is difficult to occur and easily flows while detouring to the outer region of the electrode 4. As a result, the light extraction efficiency is improved.

なお、本実施形態では、第一層35と第二層36とを同じ化合物半導体(具体的にはGaP)により形成しているが、互いに異なる化合物半導体にて形成することもできる。例えば、図4に示すように、第一層35をAlGaAs(ただし、発光層部のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きい混晶比範囲)とし、第二層36をGaPとする。この場合、p型クラッド層23をなすAlGaInPと第一層35をなすAlGaAs、また該第一層35をなすAlGaAsと電流阻止層5をなすGaAsが格子整合するため、p型クラッド層23上に良質の第一層35及び電流阻止層5を形成することができる。また、第一層35と第二層36とはいずれもp型ドーパントが添加される。p型ドーパントとして、本実施形態のように両層35、36ともZnを採用することもできるが、MOVPEにて形成される第一層35のドーパントは、p型クラッド層23側への拡散を生じにくいMg及び/又はCとし、HVPEにて形成される第二層36のドーパントをZnとしてもよい。   In the present embodiment, the first layer 35 and the second layer 36 are formed of the same compound semiconductor (specifically GaP), but may be formed of different compound semiconductors. For example, as shown in FIG. 4, the first layer 35 is made of AlGaAs (however, the mixed crystal ratio range in which the band gap energy is larger than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the light emitting layer), and the second layer 36 is made of GaP. And In this case, AlGaInP forming the p-type cladding layer 23, AlGaAs forming the first layer 35, and AlGaAs forming the first layer 35 and GaAs forming the current blocking layer 5 are lattice-matched. A good quality first layer 35 and current blocking layer 5 can be formed. Further, a p-type dopant is added to both the first layer 35 and the second layer 36. As the p-type dopant, both layers 35 and 36 can adopt Zn as in this embodiment, but the dopant of the first layer 35 formed by MOVPE diffuses to the p-type cladding layer 23 side. Mg and / or C, which are difficult to generate, may be used, and the dopant of the second layer 36 formed by HVPE may be Zn.

以下、図1の発光素子1の製造方法について説明する。
まず、図6の工程(1)に示すように、GaAs単結晶基板6を用意する。そして、工程(2)に示すように、その基板6の第一主表面MP1に、n型GaAsバッファ層61を例えば0.5μm、次いで、発光層部2として、各々(AlGa1−xIn1−yPよりなる、1μmのn型クラッド層22(n型ドーパントはSi)、0.6μmの活性層(ノンドープ)21、及び1μmのp型クラッド層23(p型ドーパントはMg:有機金属分子からのCもp型ドーパントとして寄与しうる)を、この順序にてエピタキシャル成長させる(第一の気相成長工程)。これら各層のエピタキシャル成長は、公知のMOVPE法により行なわれる。Al、Ga、In(インジウム)、P(リン)の各成分源となる原料ガスとしては以下のようなものを使用できる;
・Al源ガス;トリメチルアルミニウム(TMAl)、トリエチルアルミニウム(TEAl)など;
・Ga源ガス;トリメチルガリウム(TMGa)、トリエチルガリウム(TEGa)など;
・In源ガス;トリメチルインジウム(TMIn)、トリエチルインジウム(TEIn)など。
・P源ガス:トリメチルリン(TMP)、トリエチルリン(TEP)、ホスフィン(PH3)など。
Hereinafter, a method for manufacturing the light-emitting element 1 of FIG. 1 will be described.
First, as shown in step (1) of FIG. 6, a GaAs single crystal substrate 6 is prepared. Then, as shown in the step (2), the n-type GaAs buffer layer 61 is, for example, 0.5 μm on the first main surface MP1 of the substrate 6, and then the light emitting layer portion 2 is formed as (Al x Ga 1-x ) y an in consisting 1-y P, 1 [mu] m of the n-type cladding layer 22 (n-type dopant is Si), 0.6 .mu.m active layer (non-doped) 21 and 1 [mu] m p-type cladding layer 23 (p-type dopant, the Mg : C from organometallic molecules can also contribute as a p-type dopant) in this order (first vapor phase growth step). Epitaxial growth of each of these layers is performed by a known MOVPE method. The following materials can be used as source gases for the source components of Al, Ga, In (indium), and P (phosphorus);
Al source gas; trimethylaluminum (TMAl), triethylaluminum (TEAl), etc .;
Ga source gas; trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa), etc .;
In source gas; trimethylindium (TMIn), triethylindium (TEIn), etc.
P source gas: trimethyl phosphorus (TMP), triethyl phosphorus (TEP), phosphine (PH3), etc.

次に、図7の工程(3)では、上記第一の気相成長工程の反応容器内にて引き続き、すでに形成された発光層部2の上に、p型GaPからなる第一層35(MO層部である)と、発光層部2からの発光光束に対して吸収能を有するn型GaAsからなり、後に電流阻止層5(図1参照)となるべき部分を有する電流阻止層含有層5´とをMOVPE法により順次形成する。次に、電流阻止層含有層5´の、電流阻止層5として残す部分の表面を、フォトレジスト層30にて覆う。そして、工程(4)に進み、塩酸からなる第一のエッチング液によりエッチングすると、電流阻止層含有層5´の、フォトレジスト層30にて覆われなかった部分が選択的にエッチングされる。エッチングが終了したら、洗浄後、フォトレジスト層30を除去する。   Next, in the step (3) of FIG. 7, the first layer 35 made of p-type GaP (on the light emitting layer portion 2 already formed in the reaction vessel of the first vapor phase growth step ( A current blocking layer containing layer having a portion to be the current blocking layer 5 (see FIG. 1) later, which is made of n-type GaAs having an ability to absorb the luminous flux from the light emitting layer 2 5 ′ are sequentially formed by the MOVPE method. Next, the surface of the portion of the current blocking layer containing layer 5 ′ that remains as the current blocking layer 5 is covered with the photoresist layer 30. Then, when the process proceeds to step (4) and etching is performed with the first etching solution made of hydrochloric acid, the portion of the current blocking layer-containing layer 5 ′ that is not covered with the photoresist layer 30 is selectively etched. When the etching is completed, the photoresist layer 30 is removed after cleaning.

図8の工程(5)に進み、p型GaPよりなる第二層36(HVPE層部である)を、HVPE法により、電流阻止層5をくるむように成長させる(第二の気相成長工程)。HVPE法は、具体的には、容器内にてIII族元素であるGaを所定の温度に加熱保持しながら、そのGa上に塩化水素を導入することにより、下記(1)式の反応によりGaClを生成させ、キャリアガスであるHガスとともに基板上に供給する。
Ga(液体)+HCl(気体) → GaCl(気体)+1/2H‥‥(1)
GaPの場合、成長温度は例えば800〜860℃程度に設定する。また、V族元素であるPは、PH3をキャリアガスであるHとともに基板上に供給する。さらに、p型ドーパントであるZnは、DMZn(ジメチル亜鉛)の形で供給する。GaClはPH3との反応性に優れ、下記(2)式の反応により、Gaとの間で効率よく、電流拡散層3の要部をなす第二層36を成長させることができる:
GaCl(気体)+PH(気体)
→GaP(固体)+HCl(気体)+H(気体)‥‥(2)
Proceeding to step (5) in FIG. 8, a second layer 36 (which is an HVPE layer portion) made of p-type GaP is grown by HVPE so as to enclose the current blocking layer 5 (second vapor phase growth step). . Specifically, in the HVPE method, GaCl, which is a group III element, is heated and held at a predetermined temperature in a container, and hydrogen chloride is introduced onto the Ga, thereby causing GaCl by the reaction of the following formula (1). And is supplied onto the substrate together with the H 2 gas that is a carrier gas.
Ga (liquid) + HCl (gas) → GaCl (gas) + 1 / 2H 2 (1)
In the case of GaP, the growth temperature is set to about 800 to 860 ° C., for example. Moreover, P is a Group V element is supplied to the substrate PH3 with H 2 as a carrier gas. Further, Zn which is a p-type dopant is supplied in the form of DMZn (dimethylzinc). GaCl is excellent in reactivity with PH3, and the second layer 36 that forms the main part of the current diffusion layer 3 can be efficiently grown with Ga by the reaction of the following formula (2):
GaCl (gas) + PH 3 (gas)
→ GaP (solid) + HCl (gas) + H 2 (gas) (2)

第二層36の成長が終了したら工程(6)に進み、別の容器に移し替えて、例えば650〜750℃(例えば700℃)で加熱しながらV族元素化合物(ZnAs、Znなど)の蒸気を流通させ、真空拡散を行なう。すると、Zn成分が第二層36の電極形成側部分に追加拡散され、高濃度ドーピング層37が形成される。拡散時間は、高濃度ドーピング層37の形成厚さt2をどの程度にするかに応じて調整される。なお、p型クラッド層23に使用するp型ドーパントは、拡散係数が比較的小さいMg及び/又はCを使用することにより、HVPE法により電流拡散層3を形成する際に、その成長温度への加熱によるp型クラッド層23から活性層21へのp型ドーパントの拡散を抑制することができ、発光強度の向上に寄与する。 When the growth of the second layer 36 is completed, the process proceeds to step (6), transferred to another container, and heated at, for example, 650 to 750 ° C. (for example, 700 ° C.) while being group V element compound (Zn 3 As 2 , Zn 3). It was circulated vapor P 2, etc.), and vacuum diffusion. Then, the Zn component is additionally diffused in the electrode formation side portion of the second layer 36, and the high concentration doping layer 37 is formed. The diffusion time is adjusted according to how much the formation thickness t2 of the high-concentration doping layer 37 is set. Note that the p-type dopant used for the p-type cladding layer 23 uses Mg and / or C having a relatively small diffusion coefficient, so that when the current diffusion layer 3 is formed by the HVPE method, The diffusion of the p-type dopant from the p-type cladding layer 23 to the active layer 21 due to heating can be suppressed, which contributes to the improvement of the emission intensity.

以上の工程が終了すれば、真空蒸着法により第一電極4及び第二電極42を形成し、さらに第一電極4上にボンディングパッド45を配置して、適当な温度で電極定着用のベーキングを施す。そして、第二電極42をAgペースト等の導電性ペーストを用いて支持体を兼ねた図示しない端子電極に固着する一方、ボンディングパッド45と別の端子電極とにまたがる形態でAu製のワイヤ46をボンディングし、さらに樹脂モールドを形成することにより、発光素子1が得られる。なお、ワイヤ46のボンディングは、カメラにより素子の第一表面を画像撮影し、周知の画像処理方法によりボンディングパッド45領域を識別して、自動ボンディング装置にて行なう。   When the above steps are completed, the first electrode 4 and the second electrode 42 are formed by a vacuum deposition method, and the bonding pad 45 is disposed on the first electrode 4, and baking for electrode fixing is performed at an appropriate temperature. Apply. Then, the second electrode 42 is fixed to a terminal electrode (not shown) that also serves as a support using a conductive paste such as an Ag paste, while an Au wire 46 is formed so as to straddle the bonding pad 45 and another terminal electrode. The light emitting element 1 is obtained by bonding and further forming a resin mold. Note that the bonding of the wire 46 is performed by an automatic bonding apparatus by photographing an image of the first surface of the element with a camera, identifying the bonding pad 45 region by a known image processing method.

また、図9は、電流拡散層3の要部をGaPにより形成し、電流拡散層3の電極形成側部分のみGaAsP層38として形成するとともに、そのGaAsP層38内にZnをドーパントとする高濃度ドーピング層37を、前述の追加拡散により形成した例である。GaAsP内のZnの拡散速度はGaP内よりも大きいので、高濃度ドーピング層37をより短時間にて形成できる。また、HVPE法によると、電流拡散層3の成長途中で組成を変更すること(この場合、GaP→GaAsP)が、V族元素ガス(AsH及びPH)の配合比率の変更により、容易に行なうことができる(特にLPE法よりも)。 FIG. 9 shows that the main part of the current diffusion layer 3 is formed of GaP, and only the electrode forming side portion of the current diffusion layer 3 is formed as the GaAsP layer 38, and the high concentration of Zn in the GaAsP layer 38 as a dopant. In this example, the doping layer 37 is formed by the above-described additional diffusion. Since the diffusion rate of Zn in GaAsP is larger than that in GaP, the high-concentration doping layer 37 can be formed in a shorter time. Further, according to the HVPE method, changing the composition during the growth of the current diffusion layer 3 (in this case, GaP → GaAsP) can be easily performed by changing the mixing ratio of the group V element gas (AsH 3 and PH 3 ). (Especially than the LPE method).

以上の実施形態においては、基板6の上に発光層部2をバッファ層61を介して直接形成していたが、基板6と発光層部2との間に、光取出し効率を向上させるために反射層を介挿してもよい。反射層としては、例えば、特開平7−66455号公報に開示されているような、屈折率の相違する化合物半導体層を複数積層したものを利用することができる。すなわち、図13に示すように、発光層部2の光取出面PF側とは反対側の主表面2bにおいて、屈折率の相違する化合物半導体層9a、9bが交互に積層されてなり、発光層部2からの発光光束RLをブラッグ反射により光取出面PF方向への指向性を付与させて反射させる反射層9を形成する。なお、該反射層9を以下、DBR(Distributed Bragg Reflector)層9という。   In the above embodiment, the light emitting layer portion 2 is formed directly on the substrate 6 via the buffer layer 61. However, in order to improve the light extraction efficiency between the substrate 6 and the light emitting layer portion 2. A reflective layer may be interposed. As the reflective layer, for example, a layer in which a plurality of compound semiconductor layers having different refractive indexes as disclosed in JP-A-7-66455 is stacked can be used. That is, as shown in FIG. 13, compound semiconductor layers 9 a and 9 b having different refractive indexes are alternately stacked on the main surface 2 b opposite to the light extraction surface PF side of the light emitting layer portion 2. A reflection layer 9 is formed that reflects the emitted light beam RL from the portion 2 by giving a directivity in the direction of the light extraction surface PF by Bragg reflection. The reflective layer 9 is hereinafter referred to as a DBR (Distributed Bragg Reflector) layer 9.

図13の発光素子1において、DBR層9は、屈折率の相違する化合物半導体層9a、9bが交互に積層された多層膜(本実施形態では、AlGaN/GaN多層膜)にて構成されており、GaAs基板6上にGaAsバッファ層6を介して形成され、さらにその上に発光層部2が形成されている。この構造によると、発光層部2からの発光光束はDBR層9にて反射され、発光層部2から光取出面PF側へ直接向かう発光光束DLに、反射された発光光束RLが重畳されて光取出面PFより取り出されるため、光取出効率が向上する。また、DBR層9、発光層部2とともに基板上に一貫してエピタキシャル成長することにより形成できるので、製造工程が簡略化される利点がある。   In the light emitting device 1 of FIG. 13, the DBR layer 9 is composed of a multilayer film (AlGaN / GaN multilayer film in this embodiment) in which compound semiconductor layers 9a and 9b having different refractive indexes are alternately stacked. The light emitting layer portion 2 is formed on the GaAs substrate 6 with the GaAs buffer layer 6 interposed therebetween. According to this structure, the emitted light beam from the light emitting layer part 2 is reflected by the DBR layer 9, and the reflected emitted light beam RL is superimposed on the emitted light beam DL directly going from the light emitting layer part 2 to the light extraction surface PF side. Since the light is extracted from the light extraction surface PF, the light extraction efficiency is improved. Moreover, since it can form by consistently growing epitaxially on a board | substrate with the DBR layer 9 and the light emitting layer part 2, there exists an advantage by which a manufacturing process is simplified.

また、DBR層9はブラッグ反射を利用するため、反射可能な発光光束の入射角度(反射面の法線に対する角度により規定する)は限られる。そのうち、入射角度がおおよそ0°の発光光束は全反射されるため、図13に示すようなDBR層9に垂直に入射する発光光束RL、すなわち発光層部2からDBR層9側に垂直方向(図中の軸aとは逆方向)に放出される発光光束RLは、DBR層9によって全反射される。それに対し、DBR層9に垂直でない方向から入射する発光光束(図示せず)は反射されない(入射角がブラック角に相当する一部を除いて)。このようにして、DBR層9により反射された発行光束RLは、光取出面PF方向(軸a方向)に指向性を有することとなる。   In addition, since the DBR layer 9 uses Bragg reflection, the incident angle of the reflected luminous flux (defined by the angle with respect to the normal of the reflecting surface) is limited. Among them, since the emitted light beam having an incident angle of approximately 0 ° is totally reflected, the emitted light beam RL that is perpendicularly incident on the DBR layer 9 as shown in FIG. 13, that is, the vertical direction from the light emitting layer portion 2 to the DBR layer 9 side ( The emitted light beam RL emitted in the direction opposite to the axis a in the figure is totally reflected by the DBR layer 9. On the other hand, a luminous flux (not shown) that is incident from a direction that is not perpendicular to the DBR layer 9 is not reflected (except for a part where the incident angle corresponds to the black angle). In this way, the emitted light beam RL reflected by the DBR layer 9 has directivity in the light extraction surface PF direction (axis a direction).

以下、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。
実施例として、上述の図1の実施形態の発光素子1を作製した。一方、比較例として、図11に示すように、電流阻止層が形成されていない発光素子1´を作製した(他の部分については実施例と同様である)。そして、両者をそれぞれ図10に示すように、2つの電極101、102を用意し、一方の電極101上に光取出面PFが上側となるよう実装し、電極ワイヤ46をもう一方の電極102に接続した。通電特性は、電極101側が負、電極102側が正である。なお、図中の矢印方向、つまり光取出面PF(発光層部2)に対して垂直方向に延びる方向を軸方向aとした。
Hereinafter, experiments conducted for confirming the effects of the present invention will be described.
As an example, the light emitting device 1 of the above-described embodiment of FIG. 1 was produced. On the other hand, as a comparative example, as shown in FIG. 11, a light emitting element 1 ′ in which a current blocking layer was not formed was manufactured (the other parts are the same as in the example). Then, as shown in FIG. 10, two electrodes 101 and 102 are prepared, mounted on one electrode 101 so that the light extraction surface PF is on the upper side, and the electrode wire 46 is attached to the other electrode 102. Connected. The current-carrying characteristics are negative on the electrode 101 side and positive on the electrode 102 side. In addition, the direction of the arrow in the figure, that is, the direction extending in the direction perpendicular to the light extraction surface PF (light emitting layer portion 2) was defined as the axial direction a.

その後、実施例及び比較例について、それぞれから得られる発光光束の直上光度及び積分球光度を光度計を用いて測定した。軸上光度とは、軸方向a上において得られる光度のことであり、積分球光度とは、積分球を用いた全光度測定により得られるものである。   Then, about the Example and the comparative example, the directly above luminous intensity and integrating sphere luminous intensity of the emitted light beam obtained from each were measured using the photometer. The on-axis luminous intensity is the luminous intensity obtained in the axial direction a, and the integrating sphere luminous intensity is obtained by total luminous intensity measurement using an integrating sphere.

実施例では、積分球光度が比較例と比べて約0.8倍と減少しているのにも関らず、軸上光度が比較例と比べて約2倍となっている。つまり、実施例は、側面から漏れ出る発光光束の量が抑えられ、発光光束が主に光取出面PEから取り出される指向性の高い発光素子であることがわかる。なお、比較例と比べて積分球光度が減少したのは、電流阻止層による発光光束の吸収効果によるものであり、また軸上光度が増加したのは、電流阻止層による通電経路を迂回させる効果によるものであると推測される。   In the example, although the integrating sphere luminous intensity is reduced to about 0.8 times that of the comparative example, the axial luminous intensity is about twice that of the comparative example. That is, it can be seen that the embodiment is a light emitting element with high directivity in which the amount of the emitted light beam leaking from the side surface is suppressed and the emitted light beam is mainly extracted from the light extraction surface PE. In addition, the integrating sphere luminous intensity decreased compared to the comparative example is due to the absorption effect of the luminous flux by the current blocking layer, and the axial luminous intensity increased due to the effect of bypassing the energization path by the current blocking layer. It is estimated that

以上により、発光光束の指向性が高く、且つ、構造が簡明で安価な発光素子を提供することが可能となった。   As described above, it is possible to provide a light-emitting element with high directivity of emitted light flux, simple structure, and low cost.

本発明の発光素子の一例を積層構造にて示す模式図Schematic diagram showing an example of a light-emitting element of the present invention in a laminated structure 図1の発光素子を光取出面側から見た模式図Schematic view of the light-emitting element of FIG. 1 viewed from the light extraction surface side 電流拡散層内の通電経路を表す模式図Schematic diagram showing the current path in the current spreading layer 図1の発光素子の第一変形例を示す図The figure which shows the 1st modification of the light emitting element of FIG. 電流阻止層の埋設形態の変形例を表す図The figure showing the modification of the embedding form of a current blocking layer 図1の発光素子の製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the light emitting element of FIG. 図6に続く図Figure following Figure 6 図7に続く図Figure following Figure 7 図1の発光素子の第二変形例を示す図The figure which shows the 2nd modification of the light emitting element of FIG. 実施例または比較例の発光素子の実装状態を表す図The figure showing the mounting state of the light emitting element of an Example or a comparative example 比較例の発光素子の積層構造を表す図The figure showing the laminated structure of the light emitting element of a comparative example 発光層部からの発光光束が素子外に取り出される様子を表す図The figure showing a mode that the emitted light beam from a light emitting layer part is taken out of an element. 図1の発光素子の第三変形例を示す図The figure which shows the 3rd modification of the light emitting element of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 発光素子
2 発光層部
3 電流拡散層
35 電流拡散層3の第一層
36 電流拡散層3の第二層
37 高濃度ドープ層
4 第一電極
5 電流阻止層
PF 光取出面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting element 2 Light emitting layer part 3 Current diffusion layer 35 First layer of current diffusion layer 36 Second layer of current diffusion layer 3 37 Highly doped layer 4 First electrode 5 Current blocking layer PF Light extraction surface

Claims (7)

化合物半導体からなる発光層部と、電流拡散層と、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するための電極と、がこの順にて積層され、前記電流拡散層の主表面のうち前記電極が形成されてない領域が光取出面とされてなり、
前記電流拡散層内において、前記電極の直下に、該電極と前記発光層部との間の通電経路を迂回させる電流阻止層が埋設されてなり、前記発光層部からの発光光束が前記電流拡散層の前記電流阻止層の外側に位置する領域を経て前記光取出面から取り出されるようになっており、
且つ、前記電流阻止層を、前記発光層部からの発光光束に対する吸収能が前記電流拡散層よりも大きい材質にて構成し、前記発光層部から直接または反射を経て前記電流拡散層の側面に向かう発光光束の一部を前記電流阻止層に吸収させるようにしたことを特徴とする発光素子。
A light emitting layer portion made of a compound semiconductor, a current diffusion layer, and an electrode for applying a light emission driving voltage to the light emitting layer portion are laminated in this order, and the electrode is formed on the main surface of the current diffusion layer. The unexposed area becomes the light extraction surface,
In the current diffusion layer, a current blocking layer that bypasses a current-carrying path between the electrode and the light-emitting layer portion is embedded immediately below the electrode, and a light flux from the light-emitting layer portion is diffused in the current diffusion layer. A layer is extracted from the light extraction surface through a region located outside the current blocking layer;
In addition, the current blocking layer is made of a material that has a larger absorption capacity for the luminous flux from the light emitting layer portion than the current diffusion layer, and is directly or reflected from the light emitting layer portion on the side surface of the current diffusion layer. A light emitting element characterized in that a part of the emitted luminous flux is directed to be absorbed by the current blocking layer.
前記電流阻止層は、前記電極の直下領域に包含されるよう形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein the current blocking layer is formed so as to be included in a region immediately below the electrode. 前記電流阻止層は、前記発光層部からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの小さい化合物半導体にて構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の発光素子。   The said current blocking layer is comprised with the compound semiconductor whose band gap energy is smaller than the light energy corresponding to the peak light emission wavelength of the emitted light beam from the said light emitting layer part, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Light emitting element. 前記電流拡散層は、前記発光層部からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きい化合物半導体にて構成されるとともに、
前記電流阻止層は、該電流拡散層とは導電型が異なる化合物半導体にて構成されることを特徴とする請求項3に記載の発光素子。
The current spreading layer is composed of a compound semiconductor having a band gap energy larger than the light energy corresponding to the peak emission wavelength of the luminous flux from the light emitting layer portion,
4. The light emitting device according to claim 3, wherein the current blocking layer is made of a compound semiconductor having a conductivity type different from that of the current diffusion layer.
前記発光層部は、AlGaInP混晶にて構成されるp型クラッド層、活性層、n型クラッド層がこの順にて積層されたダブルへテロ構造を有し、前記電流阻止層はGaAsにて構成されることを特徴とする請求項3または4に記載の発光素子。   The light emitting layer portion has a double hetero structure in which a p-type cladding layer composed of AlGaInP mixed crystal, an active layer, and an n-type cladding layer are laminated in this order, and the current blocking layer is composed of GaAs. The light emitting device according to claim 3, wherein the light emitting device is a light emitting device. 前記電流拡散層は、前記p型クラッド層及び前記n型クラッド層のうち前記電極側に位置するものと導電型が同一で、且つ、前記発光層部からの発光光束のピーク発光波長に対応した光エネルギーよりもバンドギャップエネルギーの大きいGaP、AlGaAs、AlInPのうちの少なくともいずれか1種により構成されることを特徴とする請求項5に記載の発光素子。   The current spreading layer has the same conductivity type as that of the p-type cladding layer and the n-type cladding layer located on the electrode side, and corresponds to the peak emission wavelength of the luminous flux from the light emitting layer portion. The light emitting device according to claim 5, wherein the light emitting device is configured by at least one of GaP, AlGaAs, and AlInP having a band gap energy larger than the light energy. 前記発光層部の前記光取出面側とは反対側の主表面において、屈折率の相違する化合物半導体層が交互に積層されてなり、前記発光層部からの発光光束をブラッグ反射により前記光取出面方向への指向性を付与させて反射させる反射層が形成されてなることを特徴とする請求項1ないし6に記載の発光素子。   Compound semiconductor layers having different refractive indexes are alternately stacked on the main surface opposite to the light extraction surface side of the light emitting layer portion, and the light extraction light beam from the light emitting layer portion is extracted by Bragg reflection. The light emitting device according to claim 1, further comprising a reflective layer that reflects the light with directivity in the surface direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012059969A (en) * 2010-09-09 2012-03-22 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element
KR101300781B1 (en) * 2011-01-04 2013-08-29 갤럭시아포토닉스 주식회사 Light emitting diode having current spreading layer with an opening and light emitting diode package
KR101312404B1 (en) * 2011-01-20 2013-09-27 갤럭시아포토닉스 주식회사 Light Emitting Diode having current blocking pattern and light Emitting Diode package

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012059969A (en) * 2010-09-09 2012-03-22 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element
KR101300781B1 (en) * 2011-01-04 2013-08-29 갤럭시아포토닉스 주식회사 Light emitting diode having current spreading layer with an opening and light emitting diode package
KR101312404B1 (en) * 2011-01-20 2013-09-27 갤럭시아포토닉스 주식회사 Light Emitting Diode having current blocking pattern and light Emitting Diode package

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