JP2792781B2 - Light emitting diode and method of manufacturing the same - Google Patents

Light emitting diode and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP2792781B2
JP2792781B2 JP4580792A JP4580792A JP2792781B2 JP 2792781 B2 JP2792781 B2 JP 2792781B2 JP 4580792 A JP4580792 A JP 4580792A JP 4580792 A JP4580792 A JP 4580792A JP 2792781 B2 JP2792781 B2 JP 2792781B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
active layer
light
led
upper electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4580792A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05243612A (en
Inventor
和明 佐々木
弘志 中津
修 山本
三郎 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Original Assignee
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC filed Critical Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority to JP4580792A priority Critical patent/JP2792781B2/en
Publication of JPH05243612A publication Critical patent/JPH05243612A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2792781B2 publication Critical patent/JP2792781B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子、特に橙
から緑色帯の短波長高輝度LEDにおいて、発光を有効
に外部へ取り出しうる発光ダイオードの構造並びにその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a structure of a light emitting diode capable of extracting light efficiently to the outside in a short-wavelength high-brightness LED in an orange to green band, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】発光ダイオード(以下ではLEDと記
す)は高信頼性を有するため、タングステンランプに代
わる光源として各種の表示装置に用いられ、屋内外の表
示デバイスとして脚光を浴びている。LEDは特にその
高輝度化に伴い、今後数年の間に屋外ディスプレイ市場
が急進するものと思われ、将来的にネオンサインに変わ
る媒体に成長するものと期待されている。高輝度のLE
Dは数年前からGaAlAs系のDH(ダブルヘテロ)
構造をもつ赤色のLEDでまず実現されている。
2. Description of the Related Art Light emitting diodes (hereinafter, referred to as LEDs) have high reliability and are therefore used in various display devices as a light source instead of a tungsten lamp, and have been spotlighted as indoor and outdoor display devices. With the increase in brightness of LEDs, in particular, the outdoor display market is expected to accelerate in the next few years, and is expected to grow into a medium that will become a neon sign in the future. High brightness LE
D is GaAlAs-based DH (double hetero) for several years
It is first realized with a red LED with a structure.

【0003】最近ではInGaAlP系DH型LEDで
橙〜緑色帯においても高輝度LEDが試作されている。
これらLEDの発光効率を高めるには、LEDの内部の
発光効率を高めると同時に、外部にいかに効率良く光を
取り出すかが重要である。
Recently, high-brightness InGaAlP-based DH type LEDs have been manufactured in the orange to green band.
In order to increase the luminous efficiency of these LEDs, it is important not only to increase the luminous efficiency inside the LED but also to extract light efficiently to the outside.

【0004】図8は、従来のLEDの一例として緑色帯
InGaAlP系LEDの素子構造を示す。(a)は素
子構造の横断面図であって破線で電流の流れを示し、
(b)は素子構造の横断面図であって実線で発光の仕方
を示す。本構造のLED100はn−GaAs基板10
1上に、n−GaAsバッファ層109(厚さ0.1μ
m)、n−In0.5(Ga0.3Al0.70.5Pキャリア閉
じ込め層(クラッド層)102(厚さ1.5μm)、ノ
ンドープIn0.5(Ga0.62Al0.380.5P活性層10
3(0.7μm)、p−In0.5(Ga0.3Al0.70.5
P窓層(クラッド層)104(1.5μm)、p−Ga
0.3Al0.7As電流拡散層105(5μm)、p−Ga
Asオーミックコンタクト層106をMOCVD法によ
りこの順に成長している。
FIG. 8 shows an element structure of a green band InGaAlP LED as an example of a conventional LED. (A) is a cross-sectional view of the element structure, showing the flow of current by broken lines,
(B) is a cross-sectional view of the element structure, and a solid line shows a light emission method. The LED 100 of this structure is an n-GaAs substrate 10
1 on the n-GaAs buffer layer 109 (thickness 0.1 μm).
m), n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P carrier confinement layer (cladding layer) 102 (1.5 μm thick), non-doped In 0.5 (Ga 0.62 Al 0.38 ) 0.5 P active layer 10
3 (0.7 μm), p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5
P window layer (cladding layer) 104 (1.5 μm), p-Ga
0.3 Al 0.7 As current diffusion layer 105 (5 μm), p-Ga
As ohmic contact layers 106 are grown in this order by MOCVD.

【0005】上部電極107はp−GaAsオーミック
コンタクト層106の上に形成され、下部電極108は
n−GaAs基板101の上に形成されている。上部電
極107とその下のオーミックコンタクト層106と
は、リードボンドができるサイズ(約70μm)を残し
て周辺をエッチングで除去して形成されている。上部電
極107より注入された電流は、図8(a)に示す破線
で示すように電流拡散層105に広がり、ノンドープI
0.5(Ga0.62Al0.380.5P活性層103の全域に
注入され発光が生じる。
The upper electrode 107 is formed on the p-GaAs ohmic contact layer 106, and the lower electrode 108 is formed on the n-GaAs substrate 101. The upper electrode 107 and the underlying ohmic contact layer 106 are formed by removing the periphery by etching, leaving a size (about 70 μm) where lead bonding can be performed. The current injected from the upper electrode 107 spreads to the current diffusion layer 105 as shown by the broken line in FIG.
n 0.5 (Ga 0.62 Al 0.38 ) 0.5 P is injected into the entire area of the active layer 103 to emit light.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、電流
はノンドープIn0.5(Ga0.62Al0.380.5P活性層
103の全域に注入されるものの、かなりの部分は上部
電極107の直下部分103aに集中してしまう。従っ
て、当然のことながらこの部分の発光量が多くなる。
In the above conventional example, a current is injected into the entire region of the non-doped In 0.5 (Ga 0.62 Al 0.38 ) 0.5 P active layer 103, but a considerable portion is located in the portion 103 a directly below the upper electrode 107. Concentrate. Therefore, naturally, the light emission amount in this portion increases.

【0007】一方、図8(b)に表されているように、
上部電極107の直下部分103aで発し上部にむかう
LED光(イ〜ハ)は、上部電極107で反射され外部
には出射されない。また、直下部分103aで発し上部
電極107の外方に向かう発光(ニ)の中、上面105
aに臨界角以上で入射したものは、やはり外部に出な
い。従って、活性層103に注入された電流の中、かな
りの部分は取り出せない光のために費やされてしまう。
On the other hand, as shown in FIG.
The LED light (I to C) emitted from the portion 103a immediately below the upper electrode 107 and directed to the upper portion is reflected by the upper electrode 107 and is not emitted to the outside. Also, in the light emission (d) emitted from the immediately lower portion 103a and directed outward of the upper electrode 107, the upper surface 105
Those incident on a at a critical angle or more do not go outside. Therefore, a significant portion of the current injected into the active layer 103 is wasted for light that cannot be extracted.

【0008】図9は、このような課題を解決するために
改良された従来例を示す。ここでは図8に示した従来例
と同じ層について、各々同一の番号で示している。この
従来例のLED100の特徴は、n−GaAsバッファ
層109とn−InGaAlPキャリア閉じ込め層(ク
ラッド層)102との間に光反射層110が形成されて
いることである。また、この従来例の他の特徴は、p−
InGaAlP(クラッド層)104に接しその上方
で、かつ上部電極107の直下部分にn−InGaAl
P電流防止層122が形成されている。
FIG. 9 shows a conventional example improved to solve such a problem. Here, the same layers as those in the conventional example shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals. A feature of this conventional LED 100 is that a light reflection layer 110 is formed between an n-GaAs buffer layer 109 and an n-InGaAlP carrier confinement layer (cladding layer) 102. Another feature of this conventional example is that p-
The n-InGaAlP (cladding layer) 104 is in contact with and above and above the upper electrode 107.
A P current prevention layer 122 is formed.

【0009】光反射層110は例えばInAlPとIn
0.5(Ga0.5Al0.50.5Pを交互に30層程積層して
形成したものであり、下方に発したLED光(ト、チ)
を上部に反射する。また、n−InGaAlP電流防止
層122は上部電極107の直下部分103aへの電流
の注入を防ぐものである。
The light reflecting layer 110 is made of, for example, InAlP and In.
0.5 (Ga 0.5 Al 0.5 ) 0.5 P is formed by alternately laminating about 30 layers, and the LED light emitted downward (g, h)
Is reflected at the top. The n-InGaAlP current prevention layer 122 prevents current from being injected into the portion 103a immediately below the upper electrode 107.

【0010】この従来例のLED100は、電流の注入
のされ方が図9(a)のようになり、上部電極107の
直下部分103a以外でのLED100の発光が支配的
になるため、第一の実施例に比べて外部効率が上昇す
る。しかし、この従来例のLED100は図9(a)
中、波線で示すように電流が注入されない活性領域であ
る直下部分103aへも電流が注入された活性領域10
3bからキャリアが拡散する。また、LED100の発
光の一部(ホ、ヘ)が発光しない活性領域である直下部
分103aで吸収されたりするため、内部での光の損失
が発生し発光効率の低下につながってしまう。
In the conventional LED 100, the current is injected as shown in FIG. 9A, and the light emission of the LED 100 other than the portion 103a immediately below the upper electrode 107 becomes dominant. The external efficiency increases as compared with the embodiment. However, the LED 100 of this conventional example is shown in FIG.
In the middle, as shown by the dashed line, the active region 10 in which the current is injected also to the portion 103a directly below the active region where the current is not injected.
Carriers diffuse from 3b. In addition, a part (e, f) of the light emitted from the LED 100 is absorbed by the portion 103a immediately below, which is the active region where no light is emitted, so that light is lost inside and the light emission efficiency is reduced.

【0011】本実施例の作成方法としては、MOCVD
法でn−InGaAlP電流防止層122までを積層後
エッチングで余分な部分を除去し、その後MOCVD法
でp−GaAlAs電流拡散層105を再成長するとい
った手段がとられる。この場合、再成長界面121〜1
23が存在することになり、特にこの場合は下地のAl
混晶比も大きいので界面の結晶性が悪くなり、高抵抗層
ができるといった問題もある。
[0011] As a method of producing this embodiment, MOCVD
After stacking up to the n-InGaAlP current prevention layer 122 by the method, an excess portion is removed by etching, and then the p-GaAlAs current diffusion layer 105 is regrown by the MOCVD method. In this case, the regrowth interfaces 121 to 1
23 are present, and in this case, in particular, the underlying Al
Since the mixed crystal ratio is large, there is also a problem that the crystallinity at the interface is deteriorated and a high-resistance layer is formed.

【0012】本発明は上記した従来の欠点を改良するた
めに成されたものであり、その目的は、LEDの内部に
おける光の損失を少なくし、効率良く光を外部に取り出
すことの出来るLEDを提供すること、及びそのための
製造方法を提供するところにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the conventional disadvantages described above, and has as its object to reduce the loss of light inside the LED and to provide an LED capable of efficiently extracting light to the outside. And a manufacturing method therefor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による発光ダイオ
ードは、ダブルヘテロ構造を含む成長層の上部電極から
活性層に電流を注入して、該活性層から発光を取り出す
表面出射型の発光ダイオードであって、該上部電極の直
下部分を除く領域に該活性層が形成されたものであり、
そのことにより上記目的が達成される。
A light emitting diode according to the present invention is a surface emitting type light emitting diode in which a current is injected into an active layer from an upper electrode of a growth layer including a double hetero structure and light is emitted from the active layer. Wherein the active layer is formed in a region excluding a portion immediately below the upper electrode,
Thereby, the above object is achieved.

【0014】本発明による発光ダイオードの製造方法
は、基板の上にダブルヘテロ構造を含む成長層を積層す
る工程と、該成長層の中にレーザ光を選択的に照射し部
分的な活性層を形成する工程と、該活性層の真上を除く
成長層の表面に上部電極を形成する工程と、を包含する
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
In the method of manufacturing a light emitting diode according to the present invention, a growth layer including a double hetero structure is laminated on a substrate, and a laser beam is selectively irradiated into the growth layer to form a partial active layer. Forming an upper electrode on the surface of the growth layer except directly above the active layer, thereby achieving the above object.

【0015】[0015]

【作用】本発明による発光ダイオードは、活性層が上部
電極の直下部分を除いた領域にのみ形成されており、活
性層を通らない電流通路は活性層を通る電流通路より高
抵抗になっている。上部電極の直下部分を除く領域に選
択的に形成された活性層に有効に電流が注入され、効率
よく外部に光が取り出される。すなわち、上部電極の直
下部分では活性層が形成されていないので、垂直に上方
へ発射される発光の流れは上部電極が形成されていない
部分を通過する。また、このような構造の活性層を成長
するために、活性層の成長時にはその部分に光を選択的
に照射して成長が行われるので、再成長界面がなく望ま
しくない高抵抗層の生成が防がれる。
In the light emitting diode according to the present invention, the active layer is formed only in the region except the portion immediately below the upper electrode, and the current path not passing through the active layer has a higher resistance than the current path passing through the active layer. . A current is effectively injected into an active layer selectively formed in a region except a portion immediately below the upper electrode, and light is efficiently extracted to the outside. That is, since the active layer is not formed immediately below the upper electrode, the flow of light emitted vertically upward passes through the portion where the upper electrode is not formed. Also, in order to grow the active layer having such a structure, the growth is performed by selectively irradiating light to the active layer at the time of growing the active layer. Can be prevented.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明による発光ダイオードの実施例
を図面を用いて説明する。図1は、本発明の発光ダイオ
ードの第1実施例を示す。(a)は横断面図、(b)は
上面図、(c)は電流と発光を表す断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the light emitting diode according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the light emitting diode of the present invention. (A) is a cross-sectional view, (b) is a top view, and (c) is a cross-sectional view showing current and light emission.

【0017】本構造のLED10はnーGaAs基板1
1の上に、nーGaAsバッファ層19、nーInGa
AlPクラッド層12、InGaAlP活性層13、p
ーInGaAlPクラッド層14、pーGaAlAs電
流拡散層15、pーGaAsコンタクト層16、がこの
順に積層されている。
The LED 10 of this structure is an n-GaAs substrate 1
1, an n-GaAs buffer layer 19, n-InGa
AlP cladding layer 12, InGaAlP active layer 13, p
An -InGaAlP cladding layer 14, a p-GaAlAs current diffusion layer 15, and a p-GaAs contact layer 16 are stacked in this order.

【0018】上部電極17はpーGaAsコンタクト層
16の上に積層され、下部電極18はnーGaAs基板
11の上に積層されている。上部電極17は、図のよう
にリードボンドを行う中央に形成された中央電極17a
と、周囲電極17bと、それらをつなぐ連絡部17cと
からなっている。周囲電極17bはInGaAlP活性
層13への電流注入を一層効果的にするために設けられ
ている。周囲電極17bと連絡部17cは必ずしも形成
する必要はない。
The upper electrode 17 is stacked on the p-GaAs contact layer 16, and the lower electrode 18 is stacked on the n-GaAs substrate 11. The upper electrode 17 has a central electrode 17a formed at the center where lead bonding is performed as shown in the figure.
And a peripheral electrode 17b and a connecting portion 17c connecting them. The peripheral electrode 17b is provided to make the current injection into the InGaAlP active layer 13 more effective. It is not always necessary to form the peripheral electrode 17b and the connecting portion 17c.

【0019】本構造のLED10は、InGaAlP活
性層13が上部電極17の直下部分13aを除く領域に
形成されている。このため、InGaAlP活性層13
は、上部電極17a、17bから図1(c)に示すよう
に破線で示す電流注入の流れを受けて、実線で示す発光
が垂直に上方へ向けて発射される。この発光の流れは中
央電極17a、周囲電極17bが形成されていない部分
を通過し、中央電極17a、周囲電極17bによつて妨
げられない。このため、発光はすべて外部へ取り出さ
れ、上部への発光の取り出し効率が上がる。
In the LED 10 of the present structure, the InGaAlP active layer 13 is formed in a region excluding the portion 13a immediately below the upper electrode 17. Therefore, the InGaAlP active layer 13
As shown in FIG. 1C, the light emission shown by the broken line is emitted vertically upward from the upper electrodes 17a and 17b. This flow of light emission passes through the portion where the central electrode 17a and the peripheral electrode 17b are not formed and is not hindered by the central electrode 17a and the peripheral electrode 17b. For this reason, all the emitted light is extracted to the outside, and the efficiency of extracting the emitted light to the upper part is increased.

【0020】本構造のLED10は、InGaAlP活
性層13を通らない電流通路では、pn接合が大きいバ
ンドギャップを有するn−In0.5(Ga0.3Al0.7
0.5Pとp−In0.5(Ga0.3Al0.70.5Pとによっ
て構成されており、必然的にビルトイン電圧が大きくな
っている。
In the LED 10 of this structure, in the current path not passing through the InGaAlP active layer 13, the pn junction has a large band gap of n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ).
It is composed of 0.5 P and p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P, and the built-in voltage is inevitably high.

【0021】一方、InGaAlP活性層13を通る電
流通路では比較的にバンドギャップの小さいIn
0.5(Ga0.62Al0.380.5P活性層13が存在してい
る。このため、ビルトイン電圧も相対的に小さくなって
おり、InGaAlP活性層13を通る電流通路の方が
通らない通路より抵抗が低くなる。従って、電流をIn
GaAlP活性層13に集中して注入することが可能に
なる。
On the other hand, in the current path passing through the InGaAlP active layer 13, In has a relatively small band gap.
A 0.5 (Ga 0.62 Al 0.38 ) 0.5 P active layer 13 is present. For this reason, the built-in voltage is also relatively small, and the resistance of the current path passing through the InGaAlP active layer 13 is lower than that of the current path that does not pass. Therefore, the current is changed to In
Injection can be concentrated in the GaAlP active layer 13.

【0022】さらに、InGaAlP活性層13は全周
囲がバンドギャップの大きい結晶で埋め込まれている。
このため、キャリアの拡散や光がInGaAlP活性層
13の外に導波して吸収を受けることもなくなり、内部
効率の上昇をもたらしている。本実施例では平面的なI
nGaAlP活性層13の形状は矩形状に形成されてい
る。
Further, the entire periphery of the InGaAlP active layer 13 is embedded with a crystal having a large band gap.
For this reason, diffusion of carriers and light are not guided out of the InGaAlP active layer 13 and absorbed, thereby increasing the internal efficiency. In this embodiment, the planar I
The shape of the nGaAlP active layer 13 is rectangular.

【0023】図2は、本発明の発光ダイオードの第2実
施例を示す。この実施例のLED10は、上部電極17
が簡単化された断面構造を示す。即ち、上部電極17は
中央電極17aにのみ形成され、周囲電極17b、連絡
部17cに相当するものは形成されていない。そして、
InGaAlP活性層13は、中央電極17aを除く領
域に形成されるのでその形状も異なり、両側縁に至るま
で形成され、中央部にのみ形成されていない。その他の
構造は第1実施例のものと同じであるので、ここでは構
造についての説明は省略する。
FIG. 2 shows a light emitting diode according to a second embodiment of the present invention. The LED 10 of this embodiment has an upper electrode 17
Shows a simplified cross-sectional structure. That is, the upper electrode 17 is formed only on the center electrode 17a, and the ones corresponding to the peripheral electrode 17b and the connecting portion 17c are not formed. And
Since the InGaAlP active layer 13 is formed in a region other than the center electrode 17a, its shape is also different. The InGaAlP active layer 13 is formed up to both side edges, and is not formed only in the center. Since other structures are the same as those of the first embodiment, the description of the structure is omitted here.

【0024】図1に示した第1の実施例のLED10
は、素子を5mmφのランプにモールド実装したところ
20mA通電時に波長555nmで3カンデラの高輝度
が得られた。このLED10は、InGaAlP活性層
13までを成長後、必要な部分を残してInGaAlP
活性層13をエッチングで除去し、MOCVD法でp−
InGaAlP窓層(クラッド層)以降を再成長するこ
とによっても形成されるが、図9に示した従来のLED
100の製作方法でも述べたように、再成長界面があれ
ばそこが高抵抗化し、素子特性に悪影響を及ぼす可能性
があるので好ましくない。
The LED 10 of the first embodiment shown in FIG.
When the device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, high luminance of 3 candela was obtained at a wavelength of 555 nm when a current of 20 mA was applied. This LED 10 is formed by growing the InGaAlP active layer 13 and then leaving the necessary portions.
The active layer 13 is removed by etching, and p-
Although it is also formed by regrowing the InGaAlP window layer (cladding layer) and thereafter, the conventional LED shown in FIG.
As described in the manufacturing method of No. 100, if there is a regrowth interface, the regrowth interface becomes high in resistance and may adversely affect device characteristics, which is not preferable.

【0025】本実施例のLED10は、光励起型のMO
CVD装置を用いて以下のような工程で作製するのが望
ましい。図3は、本実施例のLED10の作製に用いる
典型的なMOCVD装置40の主要部分を示す。このM
OCVD装置40は、石英で形成されたリアクター31
と、リアクター31の内部に装備されたフローチャネル
35と、リアクター31の内部に横から突設されたサセ
プター32とを有する。リアクター31の外周壁には冷
却水37が流れており、外周壁の外周には高周波コイル
36が巻装されている。外周壁の上部には、レーザ導入
孔46が形成され、リアクター内部へはガス導入孔3
4、34’、34”が導入されている。
The LED 10 of this embodiment is a photo-excitation type MO.
It is desirable to manufacture it by the following steps using a CVD apparatus. FIG. 3 shows a main part of a typical MOCVD apparatus 40 used for manufacturing the LED 10 of the present embodiment. This M
The OCVD apparatus 40 includes a reactor 31 made of quartz.
And a flow channel 35 provided inside the reactor 31, and a susceptor 32 projecting from the side inside the reactor 31. Cooling water 37 flows on the outer peripheral wall of the reactor 31, and a high-frequency coil 36 is wound around the outer peripheral wall. A laser introduction hole 46 is formed in the upper part of the outer peripheral wall, and a gas introduction hole 3 is formed inside the reactor.
4, 34 ', 34 "have been introduced.

【0026】基板10は支持棒33で突設されたカーボ
ン製のサセプター32の上に置かれ、高周波コイル36
によって加熱される。材料ガスはガス導入管34、3
4’からフローチャネル35の中に供給される。ガス導
入管34”からはH2がレーザ導入孔46の近傍に噴射
されて、この部分が汚れないように工夫されている。
The substrate 10 is placed on a carbon susceptor 32 projecting from a support rod 33, and a high-frequency coil 36
Heated by Material gas is supplied to the gas introduction pipes 34, 3
4 'feeds into the flow channel 35. H 2 is injected from the gas introduction pipe 34 ″ to the vicinity of the laser introduction hole 46 so that this portion is not stained.

【0027】レーザ光は、例えばエキシマレーザ42の
246nm光41(KrF)をミラー43で直角に反射
させて、基板10の上に照射される。この時選択成長用
のマスク44と光学系45を通過させることによって、
所望の領域にのみ光を当てることができる。このように
選択的に、レーザ光を照射することによって、上記のI
nGaAlP活性層13等が成長され形成される。
The laser beam is irradiated onto the substrate 10 by, for example, reflecting the 246 nm light 41 (KrF) of the excimer laser 42 at a right angle on the mirror 43. At this time, by passing through the mask 44 for selective growth and the optical system 45,
Light can be applied only to a desired area. By selectively irradiating a laser beam as described above, the above I
The nGaAlP active layer 13 and the like are grown and formed.

【0028】図4(a)〜(c)は、第1の実施例のL
ED10を作製する製作工程を示す。図1に示す第1の
実施例のLED10を作製するには、n−GaAs基板
11の温度を700℃にしてTEG(トリエチルガリウ
ム)、TEA(トリエチルアルミニウム)、TMI(ト
リメチルインヂウム)、PH3(フォスフィン)等の材
料ガスを供給する。
FIGS. 4A to 4C show L of the first embodiment.
A manufacturing process for manufacturing the ED 10 will be described. In order to manufacture the LED 10 of the first embodiment shown in FIG. 1, the temperature of the n-GaAs substrate 11 is set to 700 ° C., and TEG (triethylgallium), TEA (triethylaluminum), TMI (trimethylindium), PH3 (Phosphine) or other material gas is supplied.

【0029】次に、n−InGaAlPキャリア閉じ込
め層(クラッド層)12までを成長した後、図4(a)
のn−GaAs基板11の温度を500℃まで下げる。
そして、図4(b)に示すようにレーザ光を選択的に照
射して、InGaAIP活性層13を成長する。光が当
たった部分だけがPH3の分解温度である600℃以上
になるため、部分的なInGaAIP活性層13が成長
される。
Next, after growing up to the n-InGaAlP carrier confinement layer (cladding layer) 12, FIG.
The temperature of the n-GaAs substrate 11 is lowered to 500 ° C.
Then, as shown in FIG. 4B, laser light is selectively irradiated to grow the InGaAIP active layer 13. Since only the portion irradiated with light has a temperature of 600 ° C. or more, which is the decomposition temperature of PH 3 , a partial InGaAIP active layer 13 is grown.

【0030】その後、再び図4(c)に示すように基板
11の温度を700℃に昇温し、光を照射させずにp−
InGaAlPクラッド層14、p−GaAlAs電流
拡散層15、p−GaAsコンタクト層16を表面に成
長する。このLED10は、上部電極17及び下部電極
18を成長後、図1に示すようなパターンをエッチング
で作製する。このような作製方法を用いれば、InGa
AIP活性層13の周囲に再成長界面が存在しないた
め、非常に良好な結晶を作製でき、素子の抵抗も小さく
なる。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the temperature of the substrate 11 is raised to 700 ° C. again, and p-
An InGaAlP cladding layer 14, a p-GaAlAs current diffusion layer 15, and a p-GaAs contact layer 16 are grown on the surface. In the LED 10, after the upper electrode 17 and the lower electrode 18 are grown, a pattern as shown in FIG. 1 is formed by etching. If such a manufacturing method is used, InGa
Since there is no regrowth interface around the AIP active layer 13, a very good crystal can be produced and the resistance of the device becomes small.

【0031】図5は、本発明発光ダイオードの第3の実
施例を示す。この実施例はAlGaAs系へ適用したも
のである。この実施例のLED20は、n−GaAs基
板21の上にn−GaAsバッファ層29、n型のGa
0.5Al0.5As/AlAs(10層)で構成される光反
射層29a、n−Ga0.3Al0.7Asキャリア閉じ込め
層(クラッド層)22、ノンドープGa0.62Al0.38
s活性層23、pーGa0.3Al0.7As窓層(クラッド
層)24、p−GaAsオーミックコンタクト層26が
積層される。そして、上部電極27はp−GaAsオー
ミックコンタクト層26の上に形成され、下部電極28
はn−GaAs基板21の上に形成される。 このLE
D20においても、発光は素子の上部から取り出すが、
GaAIAs活性層23の形状を略円形に形成したとこ
ろに特徴がある。また、成長方法は第1の実施例の場合
と同様に、GaAIAs活性層23以外の層の成長は通
常のMOCVD法(成長温度760℃)で行い、GaA
IAs活性層23の成長のみn−GaAs基板21の温
度を500℃程度に下げる。そして、InGaIP活性
層23を選択的に成長させたい部分だけに光を照射し、
温度をAsH3の分解温度以上に上げて成長した。
FIG. 5 shows a third embodiment of the light emitting diode of the present invention. This embodiment is applied to an AlGaAs system. The LED 20 of this embodiment has an n-GaAs buffer layer 29 and an n-type Ga
A light reflection layer 29a composed of 0.5 Al 0.5 As / AlAs (10 layers), an n-Ga 0.3 Al 0.7 As carrier confinement layer (cladding layer) 22, and a non-doped Ga 0.62 Al 0.38 A
An s active layer 23, a p-Ga 0.3 Al 0.7 As window layer (cladding layer) 24, and a p-GaAs ohmic contact layer 26 are laminated. The upper electrode 27 is formed on the p-GaAs ohmic contact layer 26 and the lower electrode 28
Is formed on the n-GaAs substrate 21. This LE
Also in D20, light emission is taken out from the upper part of the element.
The feature is that the GaAIAs active layer 23 is formed in a substantially circular shape. As in the case of the first embodiment, the layers other than the GaAs active layer 23 are grown by a normal MOCVD method (at a growth temperature of 760 ° C.).
The temperature of the n-GaAs substrate 21 is reduced to about 500 ° C. only for the growth of the IAS active layer 23. Then, light is irradiated only to a portion where the InGaIP active layer 23 is to be selectively grown, and
The growth was carried out at a temperature higher than the decomposition temperature of AsH 3 .

【0032】本構成のLED20においても、電流はG
aAIAs活性層23に集中して注入される。なぜなら
ば、GaAIAs活性層23を通らない電流通路におけ
るpn接合が、高Al混晶比のn−Ga0.3Al0.7As
とp−Ga0.3Al0.7Asで形成されているため、その
部分でのビルトイン電圧が高くなっているからである。
測定結果によると、このLED20の特性は5mmφ実
装時、20mA通電下で波長655nm(赤色)で輝度
10カンデラであった。
In the LED 20 of this configuration, the current is G
It is implanted intensively in the aAIAs active layer 23. This is because the pn junction in the current path that does not pass through the GaAlAs active layer 23 has a high Al mixed crystal ratio of n-Ga 0.3 Al 0.7 As.
The reason for this is that the built-in voltage is high in that part because it is made of p-Ga 0.3 Al 0.7 As.
According to the measurement results, the characteristics of this LED 20 were such that when 5 mmφ was mounted, the luminance was 10 candelas at a wavelength of 655 nm (red) under a current of 20 mA.

【0033】図6は、本発明発光ダイオードの第4の実
施例の構造を示す。このLED50は材料はInGaA
lP系とし、中央部に選択的にノンドープIn0.5(G
0.6Al0.40.5P活性層53を形成している。この
LED50においても波長555nmで3.2カンデラ
の輝度が得られた(5mmφ、20mA)。
FIG. 6 shows the structure of a light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention. This LED 50 is made of InGaAs
1P-based, and selectively non-doped In 0.5 (G
a 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P active layer 53 is formed. In this LED 50, a luminance of 3.2 candela was obtained at a wavelength of 555 nm (5 mmφ, 20 mA).

【0034】本発明における材料系は、上記のInGa
AlP系やGaAlAs系に限られるものではなく、Z
nSSe、CdZnS系等が採用されても良い。また光
励起に用いられる光源もエキシマレーザ光に限られるも
のではなく、Arレーザ、He−Cdレーザ、ハロゲン
ランプ、水銀ランプ等が用いられても良い。
The material system in the present invention is the above-mentioned InGa
It is not limited to AlP or GaAlAs,
nSSe, CdZnS-based or the like may be adopted. The light source used for the light excitation is not limited to the excimer laser light, and an Ar laser, a He-Cd laser, a halogen lamp, a mercury lamp, or the like may be used.

【0035】図7は、本発明発光ダイオードの第5の実
施例の構造を示す。このLED60では上部電極67で
ある中央電極67a、四角環状電極67b、67cがp
ーGaAsコンタクト層66の上に形成され、下部電極
68はnーGaAs基板61の上に形成されている。中
央電極67a、四角環状電極67b、67cは、連絡部
67dによって連結されている。InGaAIP活性層
63は、中央電極67a、四角環状電極67b、67c
の直下部分63aを除く領域に図7(a)のように形成
される。
FIG. 7 shows the structure of a light emitting diode according to a fifth embodiment of the present invention. In this LED 60, the center electrode 67a, which is the upper electrode 67, and the square annular electrodes 67b and 67c are p
The lower electrode 68 is formed on the n-GaAs substrate 61. The center electrode 67a and the rectangular annular electrodes 67b and 67c are connected by a connecting portion 67d. The InGaAIP active layer 63 includes a central electrode 67a, square annular electrodes 67b and 67c.
7A is formed in a region excluding the portion 63a immediately below.

【0036】InGaAIP活性層63の形状は、特別
の形状に限られるものではなく、多数個形成されていて
も良いことを示す。
It is shown that the shape of the InGaAIP active layer 63 is not limited to a special shape, but may be formed in a large number.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明発光ダイオードは、活性層が上部
電極の直下部分を除いた領域にのみ形成されており、活
性層を通らない電流通路は活性層を通る電流通路より高
抵抗になっている。上部電極の直下部分を除く領域に選
択的に形成された活性層に有効に電流が注入され、発光
の流れは上部電極が形成されていない部分を通過し、上
部電極によつて妨げられない。このため、光を取り出す
損失は少なくなり、効率良く素子の外部に光を取り出せ
る。このような構造の活性層を成長するために、活性層
の成長時にはその部分に光を選択的に照射して成長を行
い、再成長界面がなく望ましくない高抵抗層の生成を防
ぐことができる。
According to the light emitting diode of the present invention, the active layer is formed only in the region except the portion immediately below the upper electrode, and the current path not passing through the active layer has a higher resistance than the current path passing through the active layer. I have. A current is effectively injected into an active layer selectively formed in a region except a portion immediately below the upper electrode, and the flow of light emission passes through a portion where the upper electrode is not formed and is not hindered by the upper electrode. For this reason, the loss of extracting light is reduced, and light can be efficiently extracted to the outside of the element. In order to grow an active layer having such a structure, the active layer is grown by selectively irradiating light to the active layer at the time of growing the active layer, thereby preventing generation of an undesirable high-resistance layer without a regrowth interface. .

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

【図1】本発明発光ダイオードの構造の一実施例を示す
概略図で、(a)はLEDの断面図、(b)はLEDの
平面図、(C)は電流の流れ方と光の発し方を示す。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the structure of the light emitting diode of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view of the LED, (b) is a plan view of the LED, and (C) is a current flow and light emission. Indicate the direction.

【図2】本発明発光ダイオードの構造の他の実施例を示
す概略図。
FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the structure of the light emitting diode of the present invention.

【図3】従来の発光ダイオードの製造装置を示す断面
図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional light emitting diode manufacturing apparatus.

【図4】第1の実施例の発光ダイオードの製造工程を示
す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing the manufacturing process of the light emitting diode of the first embodiment.

【図5】本発明発光ダイオードの構造の実施例を示す概
略図で、(a)はLEDの断面図、(b)はLEDの平
面図を示す。
5A and 5B are schematic views showing an embodiment of the structure of the light emitting diode of the present invention, wherein FIG. 5A is a sectional view of the LED, and FIG. 5B is a plan view of the LED.

【図6】本発明発光ダイオードの構造の実施例を示す概
略図で、(a)はLEDの断面図、(b)はLEDの平
面図を示す。
FIG. 6 is a schematic view showing an embodiment of the structure of the light emitting diode of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view of the LED, and (b) is a plan view of the LED.

【図7】本発明発光ダイオードの構造の実施例を示す概
略図で、(a)はLEDの断面図、(b)はLEDの平
面図を示す。
FIGS. 7A and 7B are schematic views showing an embodiment of the structure of the light emitting diode of the present invention, wherein FIG. 7A is a cross-sectional view of the LED, and FIG.

【図8】従来の発光ダイオードの構造を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional light emitting diode.

【図9】従来の発光ダイオードの他の構造を示す断面
図。
FIG. 9 is a sectional view showing another structure of a conventional light emitting diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20、50、60 LED 11、21、51、61 n−GaAs基板 12、22、52、62 n−InGaAlPクラッ
ド層 13、23、53、63 InGaAlP活性層 14、24、54、64 p−InGaAlPクラッ
ド層(窓) 15、55 p−GaAlAs電流拡散
層 16、26、56 p−GaAsコンタクト層 19、29、59 n−GaAsバッファ層 17、27、57、67 上部電極 18、28、58、68 下部電極 22 n−GaAlAsクラッド
層 23 GaAlAs活性層 24 p−GaAlAsクラッド
層(窓) 29a、59a 光反射層
10, 20, 50, 60 LED 11, 21, 51, 61 n-GaAs substrate 12, 22, 52, 62 n-InGaAlP cladding layer 13, 23, 53, 63 InGaAlP active layer 14, 24, 54, 64 p- InGaAlP cladding layer (window) 15, 55 p-GaAlAs current diffusion layer 16, 26, 56 p-GaAs contact layer 19, 29, 59 n-GaAs buffer layer 17, 27, 57, 67 upper electrode 18, 28, 58, 68 Lower electrode 22 n-GaAlAs cladding layer 23 GaAlAs active layer 24 p-GaAlAs cladding layer (window) 29a, 59a Light reflection layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 三郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−282875(JP,A) 特開 平3−3373(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Saburo Yamamoto 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-4-282875 (JP, A) JP-A-3-3 3373 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 33/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ダブルヘテロ構造を含む成長層の上部電
極から活性層に電流を注入して、該活性層から発光を取
り出す表面出射型の発光ダイオードであって、該上部電
極の直下部分を除く領域に該活性層が形成され、該活性
層の上面及び両側面は単一の半導体層によって覆われて
いる発光ダイオード。
1. A surface-emitting type light-emitting diode in which a current is injected from an upper electrode of a growth layer including a double heterostructure to an active layer to emit light from the active layer, except for a portion directly below the upper electrode. active layer is formed in a region, the active
The top and both sides of the layer are covered by a single semiconductor layer
Light-emitting diodes are.
【請求項2】基板の上にダブルヘテロ構造を含む成長層
を積層する工程と、 該成長層の中にレーザ光を選択的に照射し部分的な活性
層を形成する工程と、 該活性層の真上を除く成長層の表面に上部電極を形成す
る工程と、 を包含する発光ダイオードの製造方法。
2. A step of laminating a growth layer including a double heterostructure on a substrate; a step of selectively irradiating a laser beam into the growth layer to form a partial active layer; Forming an upper electrode on the surface of the growth layer except directly above the light emitting diode.
JP4580792A 1992-03-03 1992-03-03 Light emitting diode and method of manufacturing the same Expired - Lifetime JP2792781B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4580792A JP2792781B2 (en) 1992-03-03 1992-03-03 Light emitting diode and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4580792A JP2792781B2 (en) 1992-03-03 1992-03-03 Light emitting diode and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05243612A JPH05243612A (en) 1993-09-21
JP2792781B2 true JP2792781B2 (en) 1998-09-03

Family

ID=12729534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4580792A Expired - Lifetime JP2792781B2 (en) 1992-03-03 1992-03-03 Light emitting diode and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2792781B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3482709B2 (en) * 1994-10-19 2004-01-06 株式会社デンソー Semiconductor device
DE10162914B4 (en) * 2001-12-20 2010-06-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Light emitting semiconductor device
CN100388515C (en) * 2005-09-30 2008-05-14 晶能光电(江西)有限公司 Semiconductor light emitting device and manufacturing method for the same
JP5236924B2 (en) * 2007-10-11 2013-07-17 ローム株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP5607202B2 (en) * 2013-03-28 2014-10-15 ローム株式会社 Semiconductor light emitting device
JP2014220536A (en) * 2014-08-27 2014-11-20 ローム株式会社 Semiconductor light-emitting element
JP6162851B2 (en) * 2016-05-02 2017-07-12 ローム株式会社 Semiconductor light emitting device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04282875A (en) * 1991-03-11 1992-10-07 Sumitomo Electric Ind Ltd Light emitting diode

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05243612A (en) 1993-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5414281A (en) Semiconductor light emitting element with reflecting layers
JP3240097B2 (en) Semiconductor light emitting device
JPH0936431A (en) Semiconductor light emitting element
JP2798545B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
US5565694A (en) Light emitting diode with current blocking layer
JP5032033B2 (en) Light emitting diode
JP2011129764A (en) Flip-chip light-emitting diode and method of manufacturing the same
JP3787321B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP2792781B2 (en) Light emitting diode and method of manufacturing the same
JP2937692B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JP3685977B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JPH07176788A (en) Light emitting diode
JP2856374B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JP3625088B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP4341623B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
JP3240099B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JPH0955538A (en) Multi-wavelength light emitting diode
JP2005129682A (en) Semiconductor light emitting device
JPH0715035A (en) Semiconductor light emitting device
JP2874948B2 (en) Method for manufacturing semiconductor light emitting device
JP3662832B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
JP3606545B2 (en) Semiconductor light emitting device
JPH07169992A (en) Semiconductor light emitter
JP2002151733A (en) Light emitting diode and method of manufacturing the same
JPH0682862B2 (en) Light emitting diode

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19980608

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090619

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100619

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100619

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110619

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619

Year of fee payment: 14