JP2837580B2 - 発光ダイオード - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表示用などに用いら
れる発光ダイオードに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、黄色ないし緑色の光を発する発光
ダイオード(ＬＥＤ)として、ＧaＡsＰまたはＧaＰ系材
料の他に、ＡlＧaＩnＰ系材料を用いたものが開発され
つつある。

【０００３】従来のＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤは次のように
して作製されている。まず、図７に示すように、n型Ｇa
Ａs基板９０の表面１００にn型ＡlＧaＩnＰクラッド層
９１、アンドープＡlＧaＩnＰ発光層９２、p型ＡlＧaＩ
nＰクラッド層９３、p型ＡlＧaＡs電流拡散層９４、p型
ＧaＡsコンタクト層９５、p側表面電極(例えば、ＡuＺ
n)９６を全面に積層する。次に、図８に示すように、こ
の表面電極９６およびp型ＧaＡs層９５を一部除去して
パターン化する。すなわち、表面電極９６をワイヤボン
ドを行うための円形状のパッド部９８と、このパッド部
９８から四方に直線状に延びる分枝９９a,９９b,９９c,
９９dとで構成する。このように分枝を複数設けること
により、電流をチップ内にできるだけ均一に拡散するよ
うにしている。この後、基板９０の裏面にn側表面電極
９７を形成する。発光層９２より発した光は、基板９０
と表面電極９６とに吸収されるため、チップ表面１００
のうち表面電極９６を除去した領域１００aと側面１０
１とからチップ外へ出射する。

【０００４】なお、このＬＥＤは、発光層９２をこの層
９２よりもバンドギャップが大きい２つのクラッド層９
１,９３で挟んだダブルヘテロ構造となっている。ここ
で、クラッド層９１,９３によって発光層９２に有効に
電子およびホールを閉じ込めるためには、クラッド層９
１,９３の組成(Ａl_yＧa_1-y)_0.5Ｉn_0.5ＰにおいてＡl混
晶比yを０.７〜１と大きくする必要がある。ところが、
このようにＡl混晶比yを大きくすると、層中へのp型あ
るいはn型のドーピングが難しくなり、クラッド層９１,
９３の比抵抗を低くすることが困難となる。そこで、こ
のＬＥＤでは、電流拡散層９４を設けて表面電極９６の
直下に電流が集中することを防ぎ、これにより表面電極
９６で覆われていない領域１００aでの発光量を多くし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
流拡散層９４の働きは十分ではなく、その結果、表面電
極９６直下での無効な発光が表面電極９６で覆われてい
ない領域１００aでの発光に比べて多くなっている。こ
のため、上記従来のＬＥＤは、外部量子効率が悪いとい
う問題がある。

【０００６】また、発光波長が５９０nm(黄色)〜５５０
nm(緑色)であるから、ＡlＧaＡs電流拡散層９４で光吸
収が生じるという問題がある。Ａl_xＧa_1-xＡsは、たと
え最も広いバンドギャップとなる混晶比x＝１に設定し
たとしても、吸収端は５７４nmであり、これより短波長
の光を透過しないからである。なお、ＡlＡs(x＝１に相
当する)は空気中で腐食され易く、表面層として用いる
には適当でない。

【０００７】そこで、この発明の目的は、表面電極直下
の無効発光を相対的に減少させて外部量子効率を改善で
きる上、電流拡散層を省略して短波長の光を効率良く出
射できる発光ダイオードを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発光ダイオードは、半導体チップ
の表面に、発光層を含む半導体層と不透明表面電極とが
順に積層され、上記発光層が発した光を上記半導体層の
うち上記表面電極で覆われていない部分からチップ外へ
光を出射する発光ダイオードにおいて、上記不透明表面
電極は、パッド部と、上記パッド部から線状に延びる第
１次の分枝と、上記第１次の分枝から分岐して線状に延
びる第２次の分枝と、さらに上記第２次の分枝から分岐
して線状に延びる第３次の分枝を少なくとも有し、上記
各次の分枝の線幅は、次数が増えるにつれて一定の比率
で細くなっており、上記不透明表面電極は、その最高次
の分枝の先端領域のみ上記半導体層と接触していること
を特徴としている。

【０００９】また、請求項２に記載の発光ダイオード
は、上記各次の分枝の長さは、次数が増えるにつれて一
定の比率で短くなっていることを特徴としている。

【００１０】また、請求項３に記載の発光ダイオード
は、上記一定の比率は１／２であることを特徴としてい
る。

【００１１】

【作用】請求項１の発光ダイオードでは、チップ表面に
設けられた表面電極が、パッド部から延びる第１次の分
枝と、この第１次の分枝から延びる第２次の分枝と、さ
らにこの第２次の分枝から延びる第３次の分枝とを有し
ているので(さらに高次の分枝を有していても良い)、チ
ップ表面は上記各次の分枝によって樹枝状に覆われ、最
高次の分枝の先端はチップ表面に多数分散して配置され
た状態となる。しかも、上記表面電極のうちパッド部が
直下の半導体層と接触しておらず、最高次の分枝の先端
領域のみで上記表面電極と上記半導体層とが接触してい
るので、チップの隅々にまで電流が拡散され、電流拡散
抵抗が実質的に減少する。この結果、表面電極直下での
無効な発光よりも表面電極で覆われていない領域での発
光が相対的に多くなる。例えば、図６(b),(c)に示すよ
うに、表面電極２,３の分枝の途中(点Ｍ,Ｎ直下)で発せ
られた光q,rは電極に遮られる部分が多いが、同図(a)に
示すように、表面電極１の分枝の先端で発せられた光p
は、電極（分枝）が三方向に途切れているので、電極に
遮られる部分が少ない。しかも、上記各次の分枝の線幅
は、次数が増えるにつれて一定の比率で細くなっている
ので、最高次の分枝の先端の線幅は細くなっている。し
たがって、最高次の分枝の先端で発せられた光は、さら
に電極に遮られる部分が少なくなる。また、チップ表面
における電極全体の占有面積も抑制される。したがっ
て、チップ外へ光が出射しやすくなり、外部量子効率が
改善される。また、上記表面電極の形状によってチップ
内に電流を十分拡散できることから、例えば黄色より短
波長のＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤにおいてＡlＧaＡs電流拡散
層を設ける必要がなくなる。したがって、短波長の光で
あっても吸収のない好適な特性となる。なお、この表面
電極形状は、ＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤだけでなく、一般の
ＡlＧaＡs系、ＧaＰ系、ＺnＳe系、ＧaＮ系、ＳiＣ系Ｌ
ＥＤなどに適用される。特に、低抵抗電流拡散層を得る
ことが困難なＺnＣdＳe系ＬＥＤに有効である。

【００１２】また、請求項２に記載の発光ダイオードで
は、上記各次の分枝の長さは次数が増えるにつれて一定
の比率で短くなっているので、最高次の分枝の先端はチ
ップ表面の特定箇所に偏ることなく、効率的に分散して
配置される。

【００１３】また、請求項３に記載の発光ダイオードで
は、上記一定の比率は１／２であるから、次数が増える
に連れて、各次の分子が互いに重なり合うことがなく、
チップ表面の全域が網羅的に覆われて行く。この結果、
最高次の分枝の先端はチップ表面の全域に、効率的に分
散して配置される。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の発光ダイオードを実施例に
より詳細に説明する。

【００１５】図１は第１実施例のＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤ
のチップ表面を示している。図１に示すように、チップ
表面３０には、発光層を含む半導体層３１と、表面電極
１６が設けられている。表面電極１６は、ワイドボンド
のための略矩形状のパッド部１８を中央に備えている。
このパッド部１８から対角方向に直線状に第１次の分枝
１９a,１９b,１９c,１９dが延びている。第１次の分枝
１９a,１９b,１９c,１９dは、互いに同一線幅、同一長
さとなっている。各第１次の分枝１９a,１９b,１９c,１
９dの先端からそれぞれ三方向に第２次の分枝２０a,２
０b,２０cが分岐して延びている。第１次の分枝と第２
次の分枝とがなす角度は０°または９０°となってい
る。なお、設計上は、各第１次の分枝１９a,１９b,１９
c,１９dと重なる図示しない第２次の分枝がある。第２
次の分枝２０a,２０b,２０cは、互いに同一線幅、同一
長さとなっており、第１次の分枝に対して線幅,長さが
いずれも１／２となっている。また、各第２次の分枝２
０a,２０b,２０cの先端からそれぞれ三方向に直線状に
第３次の分枝２１a,２１b,２１cが分岐して延びてい
る。第２次の分枝と第３次の分枝とがなす角度は０°ま
たは９０°となっている。また、第３次の分枝２１a,２
１b,２１cは、互いに同一線幅,同一長さとなっており、
第２次の分枝に対して線幅,長さがいずれも１／２とな
っている。なお、各第１次の分枝１９a,１９b,１９cの
中ほどからも第３次の分枝が分岐しているが、これは各
第１次の分枝１９a,１９b,１９cに重なって上記図示し
ない第２次の分枝の先端があるためである。第３次の分
枝２１a,２１b,２１cの先端には、直下の半導体層３１
とオーミック接触するためのコンタクト部２２a,２２b,
２２cが設けられている。一方、表面電極１６のうち上
記コンタクト部２１a,２１b,２１c以外の部分は、半導
体層３１と電気的に接触しない状態となっている(後述
するＡl２Ｏ３絶縁層１５による)。

【００１６】このように、この表面電極１６はどの分岐
においても枝別れ数が等しく、低次の分枝と高次の分枝
との関係は'Ｘ'形状の４つの先端に長さが１／２の'Ｘ'
を組み合わせた規則的で相似な自己相似形状、すなわち
フラクタル形状となっている。したがって、パターン設
計を容易に行うことができる。また、高次の分枝同士が
重なることなくチップ表面３０の略全域を樹枝状に覆う
ことができる。さらに、低次の分枝の配線幅を比較的広
くしているので配線抵抗を低く抑えることができる。低
次の分枝ほど電流が多く流れるからである。

【００１７】図２(a)〜(d)はこのチップの作製過程を示
している。同図(a),(c)は、チップ表面３０の一部(具体
的には第２次の分枝２０bの先端付近)を例示し、同図
(b),(d)は、それぞれ同図(a),(c)におけるＢ−Ｂ線,Ｄ
−Ｄ線矢視断面を示している。このチップは、次のよう
にして作製する。

【００１８】まず、同図(a),(b)に示すように、n型Ｇ
aＡs基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法(有機金属化学気相成
長法)により、半導体層３１としてn型ＡlＧaＩnＰクラ
ッド層１１、アンドープＡlＧaＩnＰ発光層１２、p型Ａ
lＧaＩnＰクラッド層１３、p型ＧaＡsコンタクト層１４
を順に全面に堆積し、さらにＡl２Ｏ３絶縁層１５を形
成する。次に、フォトリソグラフィーによって、Ａl２
Ｏ３絶縁層１５のうち所定箇所に開口１５a,１５b,１５
cを形成する。

【００１９】次に、同図(c),(d)に示すように、この
上に全面に表面電極１６を蒸着した後、フォトリソグラ
フィおよびエッチングを行って、表面電極１６,Ａl２Ｏ
３絶縁層１５およびp型ＧaＡsコンタクト層１４を先に
述べたフラクタル形状にパターン加工する。エッチング
は、ウェットエッチングでもＲＩＢＥ(反応性イオンビ
ーム・エッチング)でも良い。これにより、コンタクト
部２２a,２２b,２２cで、開口１５a,１５,b,１５cを通
して表面電極１６とp型コンタクト層１４(したがって半
導体層３１)とがオーミック接触する状態となる。一
方、表面電極１６のうちコンタクト部２２a,２２b,２２
c以外の領域では、Ａl２Ｏ３絶縁層１５によって、表面
電極１６と半導体層３１とが電気的に絶縁される。な
お、p型ＧaＡsコンタクト層１４は、表面電極１６直下
にのみ設けられているので、電流拡散層としては働かな
い。

【００２０】最後に、基板１０の裏面側に、裏面電極
１７を全面に形成する(作製完了)。

【００２１】上述のように、このＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤ
は、チップ表面３０を表面電極１６によって樹枝状に覆
っている。しかも、第３次(最高次)の分枝２１a,２１b,
２１cの先端のコンタクト部２２a,２２b,２２cを通して
表面電極１６と半導体層３１とを電気的に接触させる一
方、表面電極１６のうち上記先端以外の部分で表面電極
２１６と半導体層３１とを電気的絶縁状態にしているの
で、電流拡散層を設けなくても、チップの隅々にまで電
流を拡散でき、実質的に電流拡散抵抗を減少させること
ができる。この結果、表面電極１６直下での無効な発光
よりも表面電極１６で覆われていない領域での発光を相
対的に増大させることができる。したがって、チップ外
へ光を出射しやすくなり、外部量子効率を改善すること
ができる。また、電流拡散層を設けていないので、短波
長の光であっても吸収が生じないようにできる。実際に
特性測定を行ったところ、発光波長は５７０nm(黄緑色)
で、外部量子効率は、２.０％であった。

【００２２】なお、この例では、第３次の分枝２１a,２
１b,２１cの先端にのみコンタクト部２２a,２２b,２２c
を設けたが、これに限られるものではない。例えば、図
１に示した第２次の分枝２０a,２０b,２０cの中点にも
コンタクト部を設けても良い。この場合、電流−光変換
効率自体は若干低下するが、多くの電流を流すことがで
きるので、チップ当たりのトータル発光量を増大させる
ことができる。

【００２３】また、この例では、上記コンタクト部２２
a,２２b,２２cの幅は第３次の分枝２１a,２１b,２１cの
幅よりも狭くしたが(図２(c))、これに限られるもので
はなく、逆に広くしても良い。この場合、コンタクト部
での電気抵抗を減少させることができる。

【００２４】また、パッド部１８の位置はチップ表面３
０の中央に限定されるものではなく、周辺部にあっても
よい。

【００２５】また、表面電極１６のパターン形状は、エ
ッチングによらず、いわゆるマスク蒸着(表面電極１４
と同じ形状の開口部を有するメタルマスクを用いて蒸着
する)により形成しても良い。

【００２６】また、ＬＥＤの材料はＡlＧaＩnＰに限定
されるものでなく、ＡlＧaＡs、ＧaＡsＰ、ＧaＰ、Ａl
ＧaＮ、ＧaＩnＡsＰなどのIII−Ｖ族化合物半導体、Ｚn
Ｓe,ＺnＣdＳＳe、ＺnＣdＳeＴeなどのII−VI族化合物
半導体、ＣuＡlＳＳe、ＣuＧaＳＳeなどのカルコパイラ
イト系半導体であってもよい。

【００２７】また、基板材料はＧaＡsに限定されるもの
ではなく、ＧaＰ、ＩnＰ、サファイアなどでも良く、発
光波長に対して不透明であっても透明であってもよい。
基板の導電型はn型でもp型でもよい。

【００２８】また、この実施例ではチップ表面３０側に
分岐を有する表面電極１６を設けたが、発光波長に対し
透明な基板を用いる場合は、裏面電極１７にも分枝を設
ける。これにより、光出射効率をさらに向上させること
ができる。

【００２９】また、発光層１２界面の接合はダブルヘテ
ロ接合に限定されるものでなく、シングルヘテロ接合、
ホモ接合であってもよい。

【００３０】また、絶縁層１５の材料は、Ａl２Ｏ３に
限られるものではなく、ＳiＯ２またはＳi３Ｎ４などで
も良い。

【００３１】また、各半導体層１１,…,１５をＭＯＣＶ
Ｄ法(有機金属化学気相成長法)で形成したが、ＭＢＥ法
(分子線エピタキシ法)、ＶＰＥ法(気相成長法)、ＬＰＥ
法(液相成長法)などで形成してもよい。pn接合は、結晶
成長時に作り込むほか、結晶成長後にドーパントを拡散
して形成してもよい。

【００３２】また、表面電極(p側電極)１６の材料とし
て、ＡuＺn,ＩnＡu,Ｃr／Ａu,Ｍo／Ａu,Ｔi／Ｐt／Ａu,
Ａu,Ａl,Ｉn,ＩＴＯ(錫添加酸化インジウム),ＩnＯ２,
ＳnＯ２およびこれらの積層膜を採用することができ
る。一方、裏面電極(n側電極)１７の材料として、ＡuＧ
e／Ｎi,ＡuＳn,ＡuＳi,Ｍo／Ａu,Ａu,Ａl,Ｉn,ＩＴＯお
よびこれらの積層膜を採用することができる。

【００３３】図３は第２実施例のＺnＣdＳe系ＬＥＤを
示している。同図(a)はチップ表面の全体を示し、同図
(b)はその一部(電極先端)を例示している。また、同図
(c)は同図(b)におけるＣ−Ｃ線断面を示している。

【００３４】同図(a)に示すように、このＬＥＤは、チ
ップ表面５０に、発光層を含む半導体層５１と、表面電
極４７を備えている。表面電極４７のパターンは、略矩
形状のパッド部５２と、このパッド部５２から直線状に
延びる第１次の分枝５３a,５３b、第２次の分枝５４a,
５４b、第３次の分枝５５a,５５b、第４次の分枝５６a,
５６b、第５次の分枝５７a,５７b、第６次の分枝５８a,
５８bを有している。上記各次の分枝は、'Ｈ'形状の４
つの先端に長さが１／２の'Ｈ'を組み合わせることを繰
り返したフラクタル形状となっている。この例では、各
次の分枝を正方形のチップの四辺に平行な線で形成して
いるので、パターン設計を容易に行うことができる。ま
た、高次の分枝同士が重なることなく、チップ表面５０
の略全域を樹枝状に覆うことができる。なお、設計上、
パッド部５２近傍に配される第６次の分枝は、ここでは
省略している。第６次の分枝５８a,５８bの先端には、
直下の半導体層５１とオーミック接触するためのコンタ
クト部５９a,５９bが設けられている。一方、表面電極
４７のうち上記コンタクト部５９a,５９b以外の部分
は、半導体層５１とショットキーバリアを生ずる状態と
なっている。

【００３５】このチップは次のようにして作製する。

【００３６】まず、同図(c)に示すように、n型ＧaＡs
基板４０上に、ＭＢＥ法により、半導体層５１としてn
型ＩnＧaＡsバッファ層４１、n型ＺnＳeクラッド層４
２、アンドープＺnＣdＳe歪量子井戸発光層４３、p型Ｚ
nＳeクラッド層４４、p型ＡlＧaＡsコンタクト層４５、
p型ＧaＡsコンタクト層４６を順に堆積する。

【００３７】次に、フォトリソグラフィおよびエッチ
ングを行って、このコンタクト層４５,４６のうち上記
コンタクト部５９a,５９bに相当する部分を残す一方、
チップ表面５０にp型ＺnＳeクラッド層４４を露出させ
る。

【００３８】次に、基板の表面に表面電極４７、裏面
に裏面電極４８を全面に形成する。そして、表面電極４
７を図３に示したフラクタル形状となるように一部エッ
チングしてパターン化する(作製完了)。これにより、表
面電極４７のうち第６次(最高次)の分枝５８a,５８bの
先端部分のみが半導体層５１とオーミック接触し、上記
先端以外の部分は半導体層５１(p型ＺnＳeクラッド層４
４)とショットキーバリアを生ずる状態に仕上がる。

【００３９】上述のように、このＺnＣdＳe系ＬＥＤ
は、チップ表面５０を表面電極４７によって樹枝状に覆
っているので、第１実施例と同様に、外部量子効率を改
善することができる。しかも、第６次(最高次)の分枝５
８a,５８bの先端部分と半導体層５１とをコンタクト部
５９a,５９bを通して良好にオーミック接触させる一
方、上記先端以外の部分と半導体層５１とをショットキ
ーバリアによって電流が流れにくい状態(ある程度の高
電圧を印加しないと電流が流れない状態)にしているの
で、表面電極５１の先端部分でのみ電流を注入すること
ができる。したがって、チップ外へ光を出射しやすくな
り、さらに外部量子効率を高めることができる。また、
電流拡散層を設けていないので、短波長の光であっても
吸収が生じないようにできる。

【００４０】なお、基板材料はＧaＡsに限定されるもの
ではなく、ＺnＳeなどでも良く、発光波長に対して不透
明であっても透明であってもよい。基板の導電型はn型
でもp型でもよい。

【００４１】また、ＬＥＤの材料は、ＺnＣdＳeに限定
されるものではなく、ＡlＧaＩnＰ、ＡlＧaＡs、ＧaＡs
Ｐ、ＧaＰ、ＡlＧaＮ、ＧaＩnＡsＰなどのIII−Ｖ族化
合物半導体、ＺnＳe、ＺnＣdＳＳe、ＺnＣdＳeＴeなど
のII−VI族化合物半導体、ＣuＡlＳＳe、ＣuＧaＳＳeな
どのカルコパイライト系半導体であってもよい。

【００４２】また、発光層４３はＺn１−ｘＣdｘＳe(x
＝０.２)としたが、xの値は特に限定されるものではな
く、例えば、x＝０のＺnＳeであっても良い。また、発
光層はn型ＺnＳe／ＺnＣdＳe多重量子井戸構造であって
も良い。

【００４３】また、バッファ層４１はn型ＩnＧaＡsとし
たが、n型ＺnＳＳeであっても良く、n型ＺnＳ／ＺnＳe
歪超格子層であっても良い。

【００４４】また、各半導体層４１,…,４５をＭＢＥ法
で形成したが、ＭＯＣＶＤ法、ＶＰＥ法、ＬＰＥ法など
で形成してもよい。pn接合は、結晶成長時に作り込むほ
か、結晶成長後にドーパントを拡散して形成してもよ
い。

【００４５】図４は、第３実施例のＡlＧaＩnＰ系ＬＥ
Ｄを示している。同図(a)はチップ表面の全体を示し、
同図(b)はその一部(電極先端)を例示している。また、
同図(c)は同図(b)におけるＣ−Ｃ線断面を示している。

【００４６】同図(a)に示すように、このＬＥＤは、チ
ップ表面９０に、発光層を含む半導体層９１と表面電極
７６を備えている。表面電極７６のパターンは、略矩形
状のパッド部８１と、第１次の分枝８２a,８２bと、第
２次の分枝８３a,８３b,８３c,８３d,８３e,８３f,８３
g,８３hと、各第２次の分枝８３a,…,８３hから分岐し
た第３次の分枝８４a,８４b,８４c,８４d,８４e,８４f,
８４g,８４hを有している。詳しくは、パッド部８１を
通るチップ側面に平行な直線上に第１次の分枝８２a,８
２bを有し、この第１次の分枝８２a,８２bに垂直に第２
次の分枝８３a,…,８３eを８本有している。さらに各第
２次の分枝８３a,…,８３hに垂直に第３次の分枝８４a,
…,８４hを８本有している。なお、この第３次の分枝
は、パッド部８１に重なる部分では実際には形成されて
いない。上記各次の分枝の線幅は、電流が多く流れる低
次の分枝ほど太くなっている。この例は、枝分かれの数
が分岐の次数によって異なるため狭義のフラクタルでは
ないが、設計思想はフラクタル的である。第３次の分枝
８４a,…,８４hの先端には、直下の半導体層９１とオー
ミック接触するためのコンタクト部８５a,…,８５hが設
けられている。一方、表面電極７６のうち上記コンタク
ト部８５a,…,８５h以外の部分は、半導体層３１と電気
的に接触しない状態となっている。

【００４７】このチップは次のようにして作製する。

【００４８】まず、同図(c)に示すように、n型ＧaＡs
基板７０上に、ＭＯＣＶＤ法(有機金属化学気相成長法)
により、半導体層９１としてn型ＡlＧaＩnＰクラッド層
７１、アンドープＡlＧaＩnＰ発光層７２、p型ＡlＧaＩ
nＰクラッド層７３、p型ＧaＡsコンタクト層７４、n型
ＧaＡs電流阻止層７５を順に全面に堆積する。

【００４９】次に、フォトリソグラフィおよびエッチ
ングを行って、n型ＧaＡs電流阻止層７５のうち所定箇
所に開口７５aを形成する。

【００５０】次に、この上に全面に表面電極７６を蒸
着した後、この表面電極７６上に図示しないフォトレジ
ストを設け、フォトリソグラフィおよびエッチングを行
って、表面電極７６,n型ＧaＡs電流阻止層７５およびp
型ＧaＡsコンタクト層７４を先に述べたフラクタル形状
にパターン加工する。エッチングは、ウェットエッチン
グでもＲＩＢＥ(反応性イオンビーム・エッチング)でも
良い。これにより、コンタクト部８５で、開口７５aを
通して、表面電極７６とp型コンタクト層７４(したがっ
て半導体層９１)とがオーミック接触する状態となる。
一方、表面電極７６のうち上記コンタクト部８５以外の
領域では、導電型が異なるn型ＧaＡs電流阻止層７５に
よって表面電極７６と半導体層９１との導通が妨げられ
る。なお、p型ＡlＧaＡsコンタクト層７４は、表面電極
７６直下にしかなく、電流拡散層としては働かない。

【００５１】最後に、基板７０の裏面側に、裏面電極
７７を全面に形成する(作製完了)。

【００５２】上述のように、このＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤ
は、第１,第２実施例と同様に、チップ表面９０を表面
電極７６によって樹枝状に覆っているので、電流拡散層
を設けなくても、チップの隅々にまで電流を拡散でき、
実質的に電流拡散抵抗を減少させることができる。しか
も、第３次(最高次)の分枝８４a,…,８４hの先端のコン
タクト部８５a,…,８５hを通して、表面電極７６と半導
体層９１とをオーミック接触させる一方、表面電極７６
のうち上記コンタクト部８５a,…,８５h以外の部分と半
導体層９１とを電流阻止層７５によって導通しない状態
にしているので、表面電極７６直下での無効な発光より
も表面電極７６で覆われていない領域での発光を相対的
に増大させることができる。したがって、チップ外へ光
を出射しやすくなり、外部量子効率を改善することがで
きる。また、電流拡散層を設けていないので、短波長の
光であっても吸収が生じないようにできる。さらに、第
１実施例に比して、絶縁層形成工程を省略できる利点が
ある。

【００５３】図５は第４実施例のＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤ
を示している。同図(a)はチップ表面の一部(電極先端)
を示し、同図(b)は同図(a)におけるＢ−Ｂ線断面を示し
ている。このＬＥＤは、チップ表面２３０に、発光層を
含む半導体層２３１と、第１実施例の表面電極１６と全
く同一パターンの表面電極２１６を備えている(なお、
簡単のため、チップ表面全体の図は省略している。)。
第３次の分枝２０６の先端には、直下の半導体層２３１
とオーミック接触するためのコンタクト部(下部電極)２
０５が設けられている。一方、表面電極２１６のうち上
記コンタクト部２０５以外の部分は、半導体層２３１と
電気的に接触しない状態となっている。

【００５４】このチップは、次のようにして作製する。

【００５５】まず、n型ＧaＡs基板２００上に、ＭＯ
ＣＶＤ法(有機金属化学気相成長法)により、半導体層２
３１としてn型ＡlＧaＩnＰクラッド層２０１、アンドー
プＡlＧaＩnＰ発光層２０２、p型ＡlＧaＩnＰクラッド
層２０３、p型ＧaＡsコンタクト層２０４を順に全面に
堆積する。

【００５６】次に、この上に、コンタクト部２０５の
材料としてＡnＺn層を蒸着し、このＡnＺn層を、表面電
極２１６先端よりも狭い幅を有する矩形状のパターンに
加工する。続いて、加熱処理を行って、p型ＧaＡsコン
タクト層２０４とコンタクト部２０５とをオーミック接
触させる。

【００５７】この上に、表面電極２１６の材料として
Ａl層を蒸着した後、フォトリソグラフィおよびエッチ
ングを行って、上記Ａl層(上部電極)およびp型ＧaＡsコ
ンタクト層２０４を、第１実施例と同様のフラクタル形
状に同時にパターン加工する。これにより、第３次(最
高次)の分枝２０６の先端のコンタクト部２０５を通し
て、表面電極２１６とp型コンタクト層２０４(したがっ
て半導体層２３１)とがオーミック接触する状態とな
る。一方、表面電極２１６のうちコンタクト部２０５以
外の領域では、表面電極１６と半導体層３１とが電気的
に導通しない状態となる。これは、Ａl層とp型ＧaＡsコ
ンタクト層とはオーミック接触しにくい材料だからであ
り、また、工程で既に加熱処理を終えているからであ
る。なお、p型ＧaＡsコンタクト層１４は、表面電極１
６直下にのみ設けられているので、電流拡散層としては
働かない。

【００５８】最後に、基板１０の裏面側に、裏面電極
１７を全面に形成する(作製完了)。

【００５９】上述のように、このＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤ
は、各実施例と同様に、チップ表面２３０を表面電極２
１６によって樹枝状に覆っているので、電流拡散層を設
けなくても、チップの隅々にまで電流を拡散でき、実質
的に電流拡散抵抗を減少させることができる。しかも、
第３次(最高次)の分枝２０６の先端のコンタクト部２０
５を通して表面電極２１６と半導体層２３１とをオーミ
ック接触させる一方、表面電極２１６のうち上記先端以
外の部分で表面電極２１６と半導体層２３１とが電気的
に接触しないようにしているので、表面電極２１６直下
での無効な発光よりも表面電極２１６で覆われていない
領域での発光を相対的に増大させることができる。した
がって、チップ外へ光を出射しやすくなり、外部量子効
率を改善することができる。さらに、第１実施例に比し
て、絶縁層形成工程を省略できる利点がある。

【００６０】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の発
光ダイオードによれば、チップ外へ光を出射し易くな
り、外部量子効率を改善することができる。また、上記
表面電極の形状によってチップ内に電流を十分拡散でき
ることから、例えば黄色より短波長のＡlＧaＩnＰ系Ｌ
ＥＤにおいてＡlＧaＡs電流拡散層を省略でき、したが
って、短波長の光であっても吸収のない好適な特性を実
現することができる。この発明は、ＡlＧaＩnＰ系ＬＥ
Ｄだけでなく、一般のＡlＧaＡs系、ＧaＰ系、ＺnＳe
系、ＧaＮ系、ＳiＣ系ＬＥＤなどに適用でき、特に、低
抵抗電流拡散層を得ることが困難なＺnＣdＳe系ＬＥＤ
に有効である。

【００６１】また、請求項２、３に記載の発光ダイオー
ドによれば、最高次の分枝の先端を、チップ表面の特定
箇所に偏ることなく、効率的に分散して配置できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施例のＡlＧaＩnＰ系ＬＥ
Ｄのチップ表面と断面を示す図である。

【図２】 上記ＬＥＤの作製過程を示す図である。

【図３】 この発明の第２実施例のＺnＣdＳe系ＬＥＤ
のチップ表面と断面を示す図である。

【図４】 この発明の第３実施例のＡlＧaＩnＰ系ＬＥ
Ｄのチップ表面と断面を示す図である。

【図５】 この発明の第４実施例のＡlＧaＩnＰ系ＬＥ
Ｄのチップ表面要部と断面を示す図である。

【図６】 この発明の作用を説明する図である。

【図７】 従来のＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤのチップ断面を
示す図である。

【図８】 上記従来のＡlＧaＩnＰ系ＬＥＤのチップ表
面を示す図である。

【符号の説明】

１,２,３ 表面電極 １０,４０,７０,２００ n型ＧaＡs基板 １１,７１,２０１ n型ＡlＧaＩnＰクラッド層 １２,７２,２０２ アンドーブＡlＧaＩnＰ発光層 １３,７３,２０３ p型ＡlＧaＩnＰクラッド層 １４,４６,７４,２０４ p型ＧaＡsコンタクト層 １５ Ａl２Ｏ３絶縁層 １６,４７,７６,２１６ 表面電極 １７,４８,７７,２０７ 裏面電極 １８,５２,８１ パッド部 １９a,…,１９d,５３a,５３b,８２a,８２b 第１次の分
枝 ２０a,…,２０c,５４a,５４b,８３a,…,８３h 第２次
の分枝 ２１a,…,２１c,５５a,５５b,８４,８４a,…,８４h 第
３次の分枝 ２２a,…,２２c,５９a,５９b,８５,８５a,…,８５h コ
ンタクト部 ３０,５０,９０,２３０ チップ表面 ３１,５１,９１ 半導体層 ４１ n型ＩnＧaＡsバッファ層 ４２ n型ＺnＳeクラッド層 ４３ アンドープＺnＣdＳe歪量子井戸型発光層 ４４ p型ＺnＳeクラッド層 ４５ p型ＡlＧaＡsコンタクト層 ５５a,５５b 第４次の分枝 ５６a,５６b 第５次の分枝 ５７,５７a,５７b 第６次の分枝 ７５ n型ＧaＡs電流阻止層 ２０５ ＡuＺn層 ２０６ Ａl層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−290270（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−78473（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−89956（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 33/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップの表面に、発光層を含む半
   導体層と不透明表面電極とが順に積層され、上記発光層
   が発した光を上記半導体層のうち上記表面電極で覆われ
   ていない部分からチップ外へ光を出射する発光ダイオー
   ドにおいて、上記不透明表面電極は、パッド部と、上記
   パッド部から線状に延びる第１次の分枝と、上記第１次
   の分枝から分岐して線状に延びる第２次の分枝と、さら
   に上記第２次の分枝から分岐して線状に延びる第３次の
   分枝を少なくとも有し、上記各次の分枝の線幅は、次数
   が増えるにつれて一定の比率で細くなっており、上記不
   透明表面電極は、その最高次の分枝の先端領域のみ上記
   半導体層と接触していることを特徴とする発光ダイオー
   ド。
2. 【請求項２】 上記各次の分枝の線幅は、次数が増える
   につれて一定の比率で短くなっていることを特徴とする
   請求項１に記載の発光ダイオード。
3. 【請求項３】 上記一定の比率は１／２であることを特
   徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。