JP2798545B2 - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子の構造及
びその製造方法に関し、さらに詳しくは橙から緑色帯の
短波長高輝度LEDにおいて、発光を有効に外部に取り
出し得、かつ、赤外から赤色帯のLEDに適用できる半
導体発光素子の構造及びその製造方法に関する。
びその製造方法に関し、さらに詳しくは橙から緑色帯の
短波長高輝度LEDにおいて、発光を有効に外部に取り
出し得、かつ、赤外から赤色帯のLEDに適用できる半
導体発光素子の構造及びその製造方法に関する。
【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LEDは
数年前からGaAlAs系のDH(ダブルヘテロ)構造
をもつ赤色LEDでまず実現されている。
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LEDは
数年前からGaAlAs系のDH(ダブルヘテロ)構造
をもつ赤色LEDでまず実現されている。
【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。
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。
【0004】図10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L
EDの横断面図であって破線で電流の流れを示し、
(b)はLEDの横断面図であって実線(イ〜ニ)で発
光の仕方を示す。
InGaAlP系LEDの素子構造を示す。(a)はL
EDの横断面図であって破線で電流の流れを示し、
(b)はLEDの横断面図であって実線(イ〜ニ)で発
光の仕方を示す。
【0005】この従来例のLED100は、n−GaA
s基板101上にMOCVD法によりn−GaAsバッ
ファ層109(厚さ0.1μm)、n−In0.5(Ga
0.3Al0.7)0.5P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(Ga
0.62Al0.38)0.5P活性層103(0.7μm)、p
−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P窓層(クラッド層)
104(1.5μm)、p−Ga0.3Al0.7As電流拡
散層105(5μm)、p−GaAsオーミックコンタ
クト層106をこの順に成長している。
s基板101上にMOCVD法によりn−GaAsバッ
ファ層109(厚さ0.1μm)、n−In0.5(Ga
0.3Al0.7)0.5P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(Ga
0.62Al0.38)0.5P活性層103(0.7μm)、p
−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P窓層(クラッド層)
104(1.5μm)、p−Ga0.3Al0.7As電流拡
散層105(5μm)、p−GaAsオーミックコンタ
クト層106をこの順に成長している。
【0006】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の下面に形成されている。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10(a)の破線で
示すように電流拡散層105に広がり、ノンドープIn
0.5(Ga0.62Al0.38)0.5P活性層103の全域に注
入され発光が生じる。
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の下面に形成されている。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10(a)の破線で
示すように電流拡散層105に広がり、ノンドープIn
0.5(Ga0.62Al0.38)0.5P活性層103の全域に注
入され発光が生じる。
【0007】
【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(Ga0.62Al0.38)0.5P活性層1
03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に集中してしまい、当然の
ことながらこの直下部分103aの発光量が多くなる。
一方、図10(b)に表されているように、上部電極1
07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10
7の外方に向かう光(ニ)の上面105a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。
ノンドープIn0.5(Ga0.62Al0.38)0.5P活性層1
03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に集中してしまい、当然の
ことながらこの直下部分103aの発光量が多くなる。
一方、図10(b)に表されているように、上部電極1
07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10
7の外方に向かう光(ニ)の上面105a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。
【0008】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、活性層の発光領
域を上部電極の直下を除く部分とし、上部から発光を取
り出し易くして発光の外部効率を上昇し、輝度の優れた
発光ダイオードを提供するところにある。
めに成されたものであり、その目的は、活性層の発光領
域を上部電極の直下を除く部分とし、上部から発光を取
り出し易くして発光の外部効率を上昇し、輝度の優れた
発光ダイオードを提供するところにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の発光素子は、上部平坦部と、斜面を持つ段
差部と、下部平坦部と、を含む表面を有する第一の導電
型の基板と、該上部平坦部と該下部平坦部とを覆ってお
り、該段差部の該斜面の一部を覆っていない状態で、非
連続的に形成されている第二の導電型の電流狭窄層と、
を備えたことを特徴とする。また、第一の導電型の基板
上に少なくともクラッド層によって上下を挟まれた活性
層が積層され、該積層体の上方に上部電極が、また前記
基板の下面に下部電極が形成されてなる半導体発光素子
において、前記基板の前記上部電極より外側に相当する
位置に、素子の内側が凹状となるような段差が設けら
れ、且つ前記基板上に前記段差の段差面で途切れるよう
に形成され上部電極の直下部分が連続して形成された第
2の導電型の電流狭窄層が形成されてなることを特徴と
する。本発明による半導体発光素子の製造方法として
は、第一の導電型の基板上に少なくともクラッド層によ
って上下を挟まれた活性層が積層され、該積層体の上方
に上部電極が、また前記基板の下面に下部電極が形成さ
れてなる半導体発光素子の製造方法において、前記基板
に該基板の上面内側が凹状となるような段差を形成する
工程と、該段差を形成した基板上に、前記段差の段差面
で途切れるように第2の導電型の電流狭窄層を積層する
工程とを、少なくとも有することを特徴とする。
に、本発明の発光素子は、上部平坦部と、斜面を持つ段
差部と、下部平坦部と、を含む表面を有する第一の導電
型の基板と、該上部平坦部と該下部平坦部とを覆ってお
り、該段差部の該斜面の一部を覆っていない状態で、非
連続的に形成されている第二の導電型の電流狭窄層と、
を備えたことを特徴とする。また、第一の導電型の基板
上に少なくともクラッド層によって上下を挟まれた活性
層が積層され、該積層体の上方に上部電極が、また前記
基板の下面に下部電極が形成されてなる半導体発光素子
において、前記基板の前記上部電極より外側に相当する
位置に、素子の内側が凹状となるような段差が設けら
れ、且つ前記基板上に前記段差の段差面で途切れるよう
に形成され上部電極の直下部分が連続して形成された第
2の導電型の電流狭窄層が形成されてなることを特徴と
する。本発明による半導体発光素子の製造方法として
は、第一の導電型の基板上に少なくともクラッド層によ
って上下を挟まれた活性層が積層され、該積層体の上方
に上部電極が、また前記基板の下面に下部電極が形成さ
れてなる半導体発光素子の製造方法において、前記基板
に該基板の上面内側が凹状となるような段差を形成する
工程と、該段差を形成した基板上に、前記段差の段差面
で途切れるように第2の導電型の電流狭窄層を積層する
工程とを、少なくとも有することを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の半導体発光素子は、段差を有する第一
の導電型の基板上に第二の導電型の電流狭窄層が段差の
部分で途切れるように形成されている。さらに、その上
に第一の導電型のキャリア閉じ込め層(クラッド層)、
活性層、第二の導電型の窓層(クラッド層)が形成さ
れ、上部電極の直下部分では第二の導電型の電流狭窄層
が連続して形成されている。このため、上部電極の直下
部分を除く領域の活性層に、基板上に形成された第二の
導電型の電流狭窄層の途切れた部分を通して電流が注入
される。従って、活性層の発光領域も上部電極の直下部
分を除く部分となるため、上部から発光を取り出し易く
なる。従って、発光の外部効率が上昇し、輝度の優れた
発光ダイオードを提供できる。
の導電型の基板上に第二の導電型の電流狭窄層が段差の
部分で途切れるように形成されている。さらに、その上
に第一の導電型のキャリア閉じ込め層(クラッド層)、
活性層、第二の導電型の窓層(クラッド層)が形成さ
れ、上部電極の直下部分では第二の導電型の電流狭窄層
が連続して形成されている。このため、上部電極の直下
部分を除く領域の活性層に、基板上に形成された第二の
導電型の電流狭窄層の途切れた部分を通して電流が注入
される。従って、活性層の発光領域も上部電極の直下部
分を除く部分となるため、上部から発光を取り出し易く
なる。従って、発光の外部効率が上昇し、輝度の優れた
発光ダイオードを提供できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明半導体発光素子の実施例を図面
を用いて説明する。図1は本発明半導体発光素子の第1
実施例を示す。(a)は横断面図、(b)は電流と発光
の様子を表す断面図である。
を用いて説明する。図1は本発明半導体発光素子の第1
実施例を示す。(a)は横断面図、(b)は電流と発光
の様子を表す断面図である。
【0012】本構造のLED10はn−GaAs基板1
1の上に、n−GaAsバッファ層19、p−GaAs
電流狭窄層20、n−InGaAlPキャリア閉じ込め
層(クラッド層)12、InGaAlP活性層13、p
−InGaAlP窓層(クラッド層)14、p−GaA
lAs電流拡散層15、p−GaAsコンタクト層16
がこの順に積層されている。
1の上に、n−GaAsバッファ層19、p−GaAs
電流狭窄層20、n−InGaAlPキャリア閉じ込め
層(クラッド層)12、InGaAlP活性層13、p
−InGaAlP窓層(クラッド層)14、p−GaA
lAs電流拡散層15、p−GaAsコンタクト層16
がこの順に積層されている。
【0013】上部電極17はp−GaAsコンタクト層
16の上面に積層され、下部電極18はn−GaAs基
板11の下面に積層されている。上部電極17は図のよ
うに中央に形成されている。
16の上面に積層され、下部電極18はn−GaAs基
板11の下面に積層されている。上部電極17は図のよ
うに中央に形成されている。
【0014】本構造のLED10は、 n−GaAs基
板11の上面に段差11aを形成している。段差11a
は外側へ広がる斜面に形成され、外周縁に高部11bを
形成し、中央部は低部11cを形成している。これら高
部11b、低部11cの上にn−GaAsバッファ層1
9、p−GaAs電流狭窄層20が積層されている。即
ち、n−GaAsバッファ層19、p−GaAs電流狭
窄層20は、この段差11aの部分で途切れるように形
成されている。
板11の上面に段差11aを形成している。段差11a
は外側へ広がる斜面に形成され、外周縁に高部11bを
形成し、中央部は低部11cを形成している。これら高
部11b、低部11cの上にn−GaAsバッファ層1
9、p−GaAs電流狭窄層20が積層されている。即
ち、n−GaAsバッファ層19、p−GaAs電流狭
窄層20は、この段差11aの部分で途切れるように形
成されている。
【0015】そして、p−GaAs電流狭窄層20の上
に順にn−InGaAlPキャリア閉じ込め層(クラッ
ド層)12、InGaAlP活性層13、p−InGa
AlP窓層(クラッド層)14、p−GaAlAs電流
拡散層15が形成されている。 段差11aによって形
成される低部11cは、上部電極17と同様に四角形状
であるが、低部11cは上部電極17より十分大きい四
角形状をなしている。従って、上部電極17の直下部分
20aに相当する第二導電型の電流狭窄層20は上記底
部11の範囲にあり、その中央の低部11cでは途切れ
ることなく連続して形成されている。
に順にn−InGaAlPキャリア閉じ込め層(クラッ
ド層)12、InGaAlP活性層13、p−InGa
AlP窓層(クラッド層)14、p−GaAlAs電流
拡散層15が形成されている。 段差11aによって形
成される低部11cは、上部電極17と同様に四角形状
であるが、低部11cは上部電極17より十分大きい四
角形状をなしている。従って、上部電極17の直下部分
20aに相当する第二導電型の電流狭窄層20は上記底
部11の範囲にあり、その中央の低部11cでは途切れ
ることなく連続して形成されている。
【0016】本発明半導体発光素子について、その製造
工程を図2に基づいて説明する。まず、図2(a)に示
すようにn−GaAs基板11に高低差2μmの段差を
形成する。次に、図2(b)に示すようにn−GaAs
バッファ層19とp−GaAs電流狭窄層20を段差1
1aの部分で途切れるように成長する。
工程を図2に基づいて説明する。まず、図2(a)に示
すようにn−GaAs基板11に高低差2μmの段差を
形成する。次に、図2(b)に示すようにn−GaAs
バッファ層19とp−GaAs電流狭窄層20を段差1
1aの部分で途切れるように成長する。
【0017】n−GaAsバッファ層19、p−GaA
s電流狭窄層20の形成方法としては、MOCVD法が
採用される。この場合成長条件を工夫して、n−GaA
s基板11の上の高部11b、低部11cのどちらにお
いても、n−GaAsバッファ層19及びp−GaAs
電流狭窄層20の厚さは、それぞれ0.1μm、1μm
となるようにした。次に、n−InGaAlPキャリア
閉じ込め層(クラッド層)12を段差11aでも途切れ
ないように、低部11cで層厚が厚くなるように形成し
た。この場合、図2(c)に示すように高部11aの層
厚は1.5μmであり、低部11cの層厚は3.0μm
である。
s電流狭窄層20の形成方法としては、MOCVD法が
採用される。この場合成長条件を工夫して、n−GaA
s基板11の上の高部11b、低部11cのどちらにお
いても、n−GaAsバッファ層19及びp−GaAs
電流狭窄層20の厚さは、それぞれ0.1μm、1μm
となるようにした。次に、n−InGaAlPキャリア
閉じ込め層(クラッド層)12を段差11aでも途切れ
ないように、低部11cで層厚が厚くなるように形成し
た。この場合、図2(c)に示すように高部11aの層
厚は1.5μmであり、低部11cの層厚は3.0μm
である。
【0018】InGaAlP活性層13は、底部13a
で1μm、高部13bで0.8μmに形成されている。
p−InGaAlP窓層(クラッド層)14は、底部1
4aで1.5μm、高部14bで1.3μmに形成され
ている。p−GaAlAs電流拡散層15は図2(d)
に示すように、底部15aで5μm、高部14bで4.
9μmに形成されている。p−GaAsコンタクト層1
6は0.2μmに形成されている。上部電極17とp−
GaAsコンタクト層16とは、リードボンドできるだ
けの領域を約70μm程中央に残してエッチングで形成
される。
で1μm、高部13bで0.8μmに形成されている。
p−InGaAlP窓層(クラッド層)14は、底部1
4aで1.5μm、高部14bで1.3μmに形成され
ている。p−GaAlAs電流拡散層15は図2(d)
に示すように、底部15aで5μm、高部14bで4.
9μmに形成されている。p−GaAsコンタクト層1
6は0.2μmに形成されている。上部電極17とp−
GaAsコンタクト層16とは、リードボンドできるだ
けの領域を約70μm程中央に残してエッチングで形成
される。
【0019】本構造のLED10では、n−GaAs基
板11側からの電流はp−GaAs電流狭窄層20の切
れ目である段差11aから図1(b)の破線で示すよう
に注入される。上部電極17はLED10の中央に形成
されているため、図で示すように電流の大部分は上部電
極17の直下部分13aを除いた直下外領域13bの活
性層に注入される。発光は図(b)の直線で示すよう
に、直下外領域13bから効率よく発光し、上部電極1
7に邪魔されることなく、LED10の表面から上部に
取り出せるために、外部効率の優れた発光ダイオードと
なる。
板11側からの電流はp−GaAs電流狭窄層20の切
れ目である段差11aから図1(b)の破線で示すよう
に注入される。上部電極17はLED10の中央に形成
されているため、図で示すように電流の大部分は上部電
極17の直下部分13aを除いた直下外領域13bの活
性層に注入される。発光は図(b)の直線で示すよう
に、直下外領域13bから効率よく発光し、上部電極1
7に邪魔されることなく、LED10の表面から上部に
取り出せるために、外部効率の優れた発光ダイオードと
なる。
【0020】本実施例における上部電極17や段差11
a、及び活性層13の発光部分13bの表面形状は、図
3(a)に示したように矩形状であってもよく、図3
(b)に示したように円形状であっても良い。図に示し
たLED10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。
a、及び活性層13の発光部分13bの表面形状は、図
3(a)に示したように矩形状であってもよく、図3
(b)に示したように円形状であっても良い。図に示し
たLED10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。
【0021】図4は本発明半導体発光素子の第2の実施
例を示す。(a)は横断面図、(b)は電流と発光の様
子を表す断面図である。本実施例のLED30はn−G
aAs基板をp−GaAs31とし、その他の全ての層
の導電型を第一の実施例の場合と逆にしている。p−G
aAs基板31の断差31aの加工形状は、LED30
の端部に形成した高部31bに加えて、上部電極37の
直下の中央にも高部31bを形成している。
例を示す。(a)は横断面図、(b)は電流と発光の様
子を表す断面図である。本実施例のLED30はn−G
aAs基板をp−GaAs31とし、その他の全ての層
の導電型を第一の実施例の場合と逆にしている。p−G
aAs基板31の断差31aの加工形状は、LED30
の端部に形成した高部31bに加えて、上部電極37の
直下の中央にも高部31bを形成している。
【0022】本実施例のLED30は、中央の段差31
a上にもp−GaAs電流狭窄層40の途切れる部分が
形成されており、この途切れる部分を通して図4(b)
の破線で示すように電流が注入される。この場合も上部
電極37の直下部分31bを除く領域にかなりの電流が
効率よく注入されるため、第一の実施例の場合と同様に
外部効率が良く、発光を取り出すことができる。
a上にもp−GaAs電流狭窄層40の途切れる部分が
形成されており、この途切れる部分を通して図4(b)
の破線で示すように電流が注入される。この場合も上部
電極37の直下部分31bを除く領域にかなりの電流が
効率よく注入されるため、第一の実施例の場合と同様に
外部効率が良く、発光を取り出すことができる。
【0023】本実施例のLED30の特性は、波長56
7nmで輝度3.2カンデラであった(5mm、20m
A)。なお本構造の場合、図5の実施例3に示すよう
に、LED30の上部電極37の端部の周辺にもわずか
に電極を形成していても良い。図6は本発明半導体発光
素子の第4の実施例を示す。(a)は横断面図、(b)
は電流と発光の様子を表す断面図である。
7nmで輝度3.2カンデラであった(5mm、20m
A)。なお本構造の場合、図5の実施例3に示すよう
に、LED30の上部電極37の端部の周辺にもわずか
に電極を形成していても良い。図6は本発明半導体発光
素子の第4の実施例を示す。(a)は横断面図、(b)
は電流と発光の様子を表す断面図である。
【0024】本実施例のLED30は、第2の実施例と
構成はほぼ同様であるが、p−GaAlAs電流拡散層
を形成していないところが異なる。本実施例の構造では
表面にp−InGaAlP窓層(クラッド層)34の段
差34aが形成されており、図6(b)に示したよう
に、この段差34aを通して活性層33からの発光を効
率よく取り出すことができる。
構成はほぼ同様であるが、p−GaAlAs電流拡散層
を形成していないところが異なる。本実施例の構造では
表面にp−InGaAlP窓層(クラッド層)34の段
差34aが形成されており、図6(b)に示したよう
に、この段差34aを通して活性層33からの発光を効
率よく取り出すことができる。
【0025】図7は本発明半導体発光素子の第5の実施
例を示す。本実施例のLED30は第2の実施例と構成
はほぼ同様である。異なるところは、電流狭窄層40の
上に光反射層と呼ばれる層41’が形成されているこ
と、及び電流拡散層を形成していないところである。本
実施例をAlGaAs系発光ダイオードに適用したもの
について説明する。
例を示す。本実施例のLED30は第2の実施例と構成
はほぼ同様である。異なるところは、電流狭窄層40の
上に光反射層と呼ばれる層41’が形成されているこ
と、及び電流拡散層を形成していないところである。本
実施例をAlGaAs系発光ダイオードに適用したもの
について説明する。
【0026】このLED30では、p−GaAs基板3
1上に、p−GaAsバッファ層39、n−GaAs電
流狭窄層40、p型又はn型のGa0.5Al0.5As/A
lAs(10層)で構成される光反射層41’、p−G
a0.3Al0.7Asキャリア閉じ込め層(クラッド層)3
2’、ノンドープGa0.6Al0.38As活性層33’、
n−Ga0.3Al0.7As窓層(クラッド層)34’、n
−GaAsオーミックコンタクト層36、がこの順に積
層されている。上部電極37はn−GaAsコンタクト
層36の上面に積層され、下部電極38はp−GaAs
基板31の下面に積層されている。
1上に、p−GaAsバッファ層39、n−GaAs電
流狭窄層40、p型又はn型のGa0.5Al0.5As/A
lAs(10層)で構成される光反射層41’、p−G
a0.3Al0.7Asキャリア閉じ込め層(クラッド層)3
2’、ノンドープGa0.6Al0.38As活性層33’、
n−Ga0.3Al0.7As窓層(クラッド層)34’、n
−GaAsオーミックコンタクト層36、がこの順に積
層されている。上部電極37はn−GaAsコンタクト
層36の上面に積層され、下部電極38はp−GaAs
基板31の下面に積層されている。
【0027】本実施例のLED30の場合、電流の注入
のされかたは第2の実施例の場合と同様であるが、図に
示したように発光した光でLED30の下部へ向かうも
のを光反射層41’で上部に反射し、外部に取り出すこ
とができる。このLED30の特性は、5mmφ実装
時、20mA通電下で波長655nm(赤色)で輝度1
0カンデラであった。In0.5(Ga0.5Al0.5)0.5P
を交互に20層積層して形成すれば、第1及び第2の実
施例で説明したInGaAlP系の発光ダイオードにも
適用できる。
のされかたは第2の実施例の場合と同様であるが、図に
示したように発光した光でLED30の下部へ向かうも
のを光反射層41’で上部に反射し、外部に取り出すこ
とができる。このLED30の特性は、5mmφ実装
時、20mA通電下で波長655nm(赤色)で輝度1
0カンデラであった。In0.5(Ga0.5Al0.5)0.5P
を交互に20層積層して形成すれば、第1及び第2の実
施例で説明したInGaAlP系の発光ダイオードにも
適用できる。
【0028】図8は本発明半導体発光素子の第6の実施
例を示す。図では破線で電流の注入のされ方を示し、実
線で発光の様子を示している。このLED30では、成
長する層の構成は第1の実施例及び第2の実施例とほぼ
同様であるが、第5の実施例の場合のように光反射層4
1を形成しているところと、段差31aを多数形成して
電流の注入領域を複数化し、発光領域をマルチ化してい
るところに特徴がある。また、上部電極37の表面形状
は図9に示すように複数本の筋状に形成され、中心に中
央電極37aを形成している。このLED30では、波
長555nmで5カンデラの輝度が得られた。(5m
m、20mA)。
例を示す。図では破線で電流の注入のされ方を示し、実
線で発光の様子を示している。このLED30では、成
長する層の構成は第1の実施例及び第2の実施例とほぼ
同様であるが、第5の実施例の場合のように光反射層4
1を形成しているところと、段差31aを多数形成して
電流の注入領域を複数化し、発光領域をマルチ化してい
るところに特徴がある。また、上部電極37の表面形状
は図9に示すように複数本の筋状に形成され、中心に中
央電極37aを形成している。このLED30では、波
長555nmで5カンデラの輝度が得られた。(5m
m、20mA)。
【0029】本発明における材料系は上記のInGaA
lP系や、GaAlAs系に限られるものではない。Z
nSSe、CdZnS系等であっても良い。基板の導電
型はp、nどちらであっても良く、成長層の導電型も基
板に応じてp、nを決めればよい。成長方法はMOCV
D法の他、LPE法、MBE法、ALE法、CBE法等
であっても良い。また、電流拡散層やオーミックコンタ
クト層は必ずしも必要ではなく、抵抗が高くならない限
り作製しなくてもよい。
lP系や、GaAlAs系に限られるものではない。Z
nSSe、CdZnS系等であっても良い。基板の導電
型はp、nどちらであっても良く、成長層の導電型も基
板に応じてp、nを決めればよい。成長方法はMOCV
D法の他、LPE法、MBE法、ALE法、CBE法等
であっても良い。また、電流拡散層やオーミックコンタ
クト層は必ずしも必要ではなく、抵抗が高くならない限
り作製しなくてもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明半導体発光素子によるLEDは、
段差を有する第一の導電型の基板上に、第二の導電型の
電流狭窄層が段差の部分で途切れるように形成され、そ
の上にた第一の導電型のキャリア閉じ込め層(クラッド
層)、活性層、第二の導電型の窓層(クラッド層)が形
成され、上部電極の直下部分には、第二の導電型の電流
狭窄層が連続して形成されている。このため、上部電極
の直下部分を除く領域の活性層に、基板上に形成された
第二の導電型の電流狭窄層の途切れた部分を通して電流
が注入される。従って、活性層の発光領域は上部電極の
直下部分を除く領域になるため、上部から発光を取り出
し易くなる。従って、発光の外部効率が上昇し、輝度の
優れた発光ダイオードを提供できる。
段差を有する第一の導電型の基板上に、第二の導電型の
電流狭窄層が段差の部分で途切れるように形成され、そ
の上にた第一の導電型のキャリア閉じ込め層(クラッド
層)、活性層、第二の導電型の窓層(クラッド層)が形
成され、上部電極の直下部分には、第二の導電型の電流
狭窄層が連続して形成されている。このため、上部電極
の直下部分を除く領域の活性層に、基板上に形成された
第二の導電型の電流狭窄層の途切れた部分を通して電流
が注入される。従って、活性層の発光領域は上部電極の
直下部分を除く領域になるため、上部から発光を取り出
し易くなる。従って、発光の外部効率が上昇し、輝度の
優れた発光ダイオードを提供できる。
【図1】本発明半導体発光素子の構造の実施例を示す概
略図で、(a)はLEDの断面図、(b)は電流の流れ
方と光の発し方を示す図。
略図で、(a)はLEDの断面図、(b)は電流の流れ
方と光の発し方を示す図。
【図2】本発明半導体発光素子の製造工程を示す概略
図。
図。
【図3】図1の発光ダイオードの表面形状を示す平面
図。
図。
【図4】本発明半導体発光素子の構造の実施例を示す概
略図で、(a)はLEDの断面図、(b)は電流の流れ
方と光の発し方を示す図。
略図で、(a)はLEDの断面図、(b)は電流の流れ
方と光の発し方を示す図。
【図5】本発明半導体発光素子の他の実施例を示す断面
図。
図。
【図6】本発明半導体発光素子の他の実施例を示す概略
図で、(a)はLEDの断面図、(b)は電流の流れ方
と光の発し方を示す図。
図で、(a)はLEDの断面図、(b)は電流の流れ方
と光の発し方を示す図。
【図7】本発明半導体発光素子の他の実施例を示す断面
図。
図。
【図8】本発明半導体発光素子の他の実施例を示す断面
図。
図。
【図9】図8の上部電極を示す平面図。
【図10】従来の発光ダイオードの構造を示す概略図
で、(a)はLEDの電流の流れ方を示す断面図、
(b)は光の発し方を示す断面図。
で、(a)はLEDの電流の流れ方を示す断面図、
(b)は光の発し方を示す断面図。
10、30 LED 11、 n−GaAs基板 11a、31a 段差 12、 n−InGaAlPクラッド層 13、 InGaAlP活性層 14、 p−InGaAlP窓層(クラッド
層) 15、 p−GaAlAs電流拡散層 16、 p−GaAsコンタクト層 17、37 上部電極 18、38 下部電極 19、 n−GaAsバッファ層 20、 p−GaAs電流狭窄層 31、 P−GaAs基板 32、 P−InGaAlPクラッド層 32’、 P−GaAlAsクラッド層 33、 GaAlAs活性層 34、 n−InGaAlP窓層(クラッド
層) 34’、 n−GaAlAs窓層(クラッド
層) 35、 n−GaAlAs電流拡散層 36、 n−GaAsコンタクト層 39、 P−GaAsバッファ層 40、 n−GaAs電流狭窄層 41、41’ 光反射層
層) 15、 p−GaAlAs電流拡散層 16、 p−GaAsコンタクト層 17、37 上部電極 18、38 下部電極 19、 n−GaAsバッファ層 20、 p−GaAs電流狭窄層 31、 P−GaAs基板 32、 P−InGaAlPクラッド層 32’、 P−GaAlAsクラッド層 33、 GaAlAs活性層 34、 n−InGaAlP窓層(クラッド
層) 34’、 n−GaAlAs窓層(クラッド
層) 35、 n−GaAlAs電流拡散層 36、 n−GaAsコンタクト層 39、 P−GaAsバッファ層 40、 n−GaAs電流狭窄層 41、41’ 光反射層
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 昌規 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 (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 昭61−281562(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00
Claims (3)
- 【請求項1】 上部平坦部と、斜面を持つ段差部と、下
部平坦部と、を含む表面を有する第一の導電型の基板
と、該上部平坦部と該下部平坦部とを覆っており、 該段差部
の該斜面の一部を覆っていない状態で、非連続的に形成
されている第二の導電型の電流狭窄層と、 を備えた半導体発光素子。 - 【請求項2】 第一の導電型の基板上に少なくともクラ
ッド層によって上下を挟まれた活性層が積層され、該積
層体の上方に上部電極が、また前記基板の下面に下部電
極が形成されてなる半導体発光素子において、 前記基板の前記上部電極より外側に相当する位置に、素
子の内側が凹状となるような段差が設けられ、且つ前記
基板上に前記段差の段差面で途切れるように形 成され上
部電極の直下部分が連続して形成された第2の導電型の
電流狭窄層が形成されてなることを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項3】 第一の導電型の基板上に少なくともクラ
ッド層によって上下を挟まれた活性層が積層され、該積
層体の上方に上部電極が、また前記基板の下面に下部電
極が形成されてなる半導体発光素子の製造方法におい
て、 前記基板に該基板の上面内側が凹状となるような段差を
形成する工程と、 該段差を形成した基板上に、前記段差の段差面で途切れ
るように第2の導電型の電流狭窄層を積層する工程と
を、少なくとも有することを特徴とする半導体発光素子
の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4580892A JP2798545B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
EP93301623A EP0559455B1 (en) | 1992-03-03 | 1993-03-03 | A semiconductor light emitting device |
DE69308045T DE69308045T2 (de) | 1992-03-03 | 1993-03-03 | Lichtemittierende Halbleitervorrichtung |
US08/270,115 US5404031A (en) | 1992-03-03 | 1994-07-01 | Semiconductor light emitting device with current confining layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4580892A JP2798545B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05243606A JPH05243606A (ja) | 1993-09-21 |
JP2798545B2 true JP2798545B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=12729562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4580892A Expired - Fee Related JP2798545B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5404031A (ja) |
EP (1) | EP0559455B1 (ja) |
JP (1) | JP2798545B2 (ja) |
DE (1) | DE69308045T2 (ja) |
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WO1997001190A1 (fr) * | 1995-06-21 | 1997-01-09 | Rohm Co., Ltd. | Puce a diode electroluminescente et diode electroluminescente l'utilisant |
JPH0945993A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-14 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
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GB2331625B (en) | 1997-11-19 | 2003-02-26 | Hassan Paddy Abdel Salam | led Lamp |
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JP4670183B2 (ja) * | 2000-09-18 | 2011-04-13 | 株式会社デンソー | 発光素子の駆動方法 |
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DE102007046519A1 (de) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Dünnfilm-LED mit einer Spiegelschicht und Verfahren zu deren Herstellung |
US9472719B2 (en) * | 2015-02-18 | 2016-10-18 | Epistar Corporation | Light-emitting diode |
CN107546303B (zh) * | 2017-08-25 | 2019-06-21 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种AlGaInP基发光二极管及其制造方法 |
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---|---|---|---|---|
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JPS57162382A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor laser |
US4831630A (en) * | 1983-04-14 | 1989-05-16 | Xerox Corporation | Phased-locked window lasers |
JPS59219976A (ja) * | 1983-05-30 | 1984-12-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
JPS60235486A (ja) * | 1984-05-08 | 1985-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
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