JP2940138B2 - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JP2940138B2 JP2940138B2 JP29159990A JP29159990A JP2940138B2 JP 2940138 B2 JP2940138 B2 JP 2940138B2 JP 29159990 A JP29159990 A JP 29159990A JP 29159990 A JP29159990 A JP 29159990A JP 2940138 B2 JP2940138 B2 JP 2940138B2
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- light emitting
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- emitting diode
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
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- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229910002711 AuNi Inorganic materials 0.000 description 2
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- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
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- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発光ダイオードの構造に関する。
従来の発光ダイオードの斜視図を第３図（ａ）に、第
３図（ａ）のＡ−Ａ′に線に相当する断面図を第３図
（ｂ）に示す。Ｐ型GaAs基板１上にＰ型Ga0.65Al0.35As
の活性層２、Ｎ型Ga0.35Al0.65Asのクラッド層３を順次
形成したエピタキシが成長済の基板に表面のオーミック
電極４として円形のドット電極を形成する。その後裏面
電極５をGaAs基板１に形成し、400×400μｍの大きさに
チップ化して発光ダイオードとしている。活性層２の発
光波長に対してクラッド層３は、活性層２よりもAlの混
晶比を高くしてエネルギーギャップを大きくしているた
め、光の吸収はないが、GaAs基板１では光が吸収され
る。このため活性層２で発光した光は、クラッド層３を
通して表面方向のみに取り出される事となる。
３図（ａ）のＡ−Ａ′に線に相当する断面図を第３図
（ｂ）に示す。Ｐ型GaAs基板１上にＰ型Ga0.65Al0.35As
の活性層２、Ｎ型Ga0.35Al0.65Asのクラッド層３を順次
形成したエピタキシが成長済の基板に表面のオーミック
電極４として円形のドット電極を形成する。その後裏面
電極５をGaAs基板１に形成し、400×400μｍの大きさに
チップ化して発光ダイオードとしている。活性層２の発
光波長に対してクラッド層３は、活性層２よりもAlの混
晶比を高くしてエネルギーギャップを大きくしているた
め、光の吸収はないが、GaAs基板１では光が吸収され
る。このため活性層２で発光した光は、クラッド層３を
通して表面方向のみに取り出される事となる。
上述した従来の発光ダイオードでは、円形のＰ型オー
ミック電極４よりキャリアが活性層２に注入されるた
め、Ｐ型オーミック電極４の真下の活性層部分が最もキ
ャリア密度が高くなり、発光強度が強いが、この部分で
発光した光の多くはＰ側オーミック電極によりさえぎら
れてしまい外部に取り出す事ができない。このため著し
く外部取り出し効率を悪くしているという欠点がある。
ミック電極４よりキャリアが活性層２に注入されるた
め、Ｐ型オーミック電極４の真下の活性層部分が最もキ
ャリア密度が高くなり、発光強度が強いが、この部分で
発光した光の多くはＰ側オーミック電極によりさえぎら
れてしまい外部に取り出す事ができない。このため著し
く外部取り出し効率を悪くしているという欠点がある。
発光ダイオードをデータリンク等の光源として使用す
る場合、高速の応答速度が要求されるが、上述した従来
の発光ダイオードでは、外部に取り出される光は、オー
ミック電極から、横方向に拡がったキャリア密度の低い
領域で発光した光が主となる。応答速度は、キャリア密
度が低い部分で発光した光ほど遅くなるため、従来の発
光ダイオードでは高速応答が得られないという欠点があ
る。
る場合、高速の応答速度が要求されるが、上述した従来
の発光ダイオードでは、外部に取り出される光は、オー
ミック電極から、横方向に拡がったキャリア密度の低い
領域で発光した光が主となる。応答速度は、キャリア密
度が低い部分で発光した光ほど遅くなるため、従来の発
光ダイオードでは高速応答が得られないという欠点があ
る。
本発明の発光ダイオードは、第１の導電型の半導体基
板上に活性層及び第２の導電型の層を少なくとも含む発
光ダイオードにおいて、発光領域周辺に、発光領域より
も深く、上部開口部が狭く底面が広いテーパ形状のメサ
溝を形成し、少なくともメサ溝に挟まれた、または囲ま
れた発光領域上方以外の表面領域を含む、第２の導電層
表面にオーミック電極を形成した構造を有している。
板上に活性層及び第２の導電型の層を少なくとも含む発
光ダイオードにおいて、発光領域周辺に、発光領域より
も深く、上部開口部が狭く底面が広いテーパ形状のメサ
溝を形成し、少なくともメサ溝に挟まれた、または囲ま
れた発光領域上方以外の表面領域を含む、第２の導電層
表面にオーミック電極を形成した構造を有している。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例の斜視図、第１
図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ′の線に相当する断面
図である。Ｐ型のGaAs基板１上に20μｍの厚さのＰ型Ga
0.65Al0.35Asの活性層２、20μｍの厚さのＮ型Ga0.35Al
0.65Asのクラッド層３を順次形成したエピタキル成長済
の基板に、活性層２よりも深くなる様に深さ50μｍメサ
表面平坦部350μｍ、メサ底部の残り幅250μｍの上面が
広く底部が狭いテーパ形状のメサ領域をストライプ状に
形成した。メサ領域はフォトレジストをマスクとしてブ
ロム系のエッチング液にて結晶をエッチングする事によ
り形成した。その後パッシベーション膜としてSiNX膜６
をメサ領域表面に形成した後、メサ表面平坦部のうち活
性層上方に位置しない部分、すなわち、メサ領域周辺部
（周辺部より20μｍに相当する）のSiNX膜６を選択的に
除去した後、この部分に表面オーミック電極４としてAu
Ge−AuNiメタルを形成した。なお、表面オーミック電極
４はボンディング（Bd）領域確保のために、左右のSiNX
膜を選択的に除去した領域に形成したストライプ電極を
結ぶ形状でSiNX膜上にも形成した。裏面オーミック電極
５としてAuZnを形成後、400μｍ×400μｍのチップ状に
加工して発光ダイオードとした。
図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ′の線に相当する断面
図である。Ｐ型のGaAs基板１上に20μｍの厚さのＰ型Ga
0.65Al0.35Asの活性層２、20μｍの厚さのＮ型Ga0.35Al
0.65Asのクラッド層３を順次形成したエピタキル成長済
の基板に、活性層２よりも深くなる様に深さ50μｍメサ
表面平坦部350μｍ、メサ底部の残り幅250μｍの上面が
広く底部が狭いテーパ形状のメサ領域をストライプ状に
形成した。メサ領域はフォトレジストをマスクとしてブ
ロム系のエッチング液にて結晶をエッチングする事によ
り形成した。その後パッシベーション膜としてSiNX膜６
をメサ領域表面に形成した後、メサ表面平坦部のうち活
性層上方に位置しない部分、すなわち、メサ領域周辺部
（周辺部より20μｍに相当する）のSiNX膜６を選択的に
除去した後、この部分に表面オーミック電極４としてAu
Ge−AuNiメタルを形成した。なお、表面オーミック電極
４はボンディング（Bd）領域確保のために、左右のSiNX
膜を選択的に除去した領域に形成したストライプ電極を
結ぶ形状でSiNX膜上にも形成した。裏面オーミック電極
５としてAuZnを形成後、400μｍ×400μｍのチップ状に
加工して発光ダイオードとした。
本実施例では表面オーミック電極４から注入されたキ
ャリアはメサ領域両側のメサ溝により強制的にオーミッ
ク電極４よりも内側に注入される。Bd領域として発光領
域上方の表面領域に電極を形成している部分では発光し
た光は、この電極によりさえぎられるが、Bdメタルを形
成していない領域では発光した光はオーミック電極４に
よりさえぎられる事なく外部に取り出す事ができるため
大幅に光の外部取り出し効率を改善する事ができた。
ャリアはメサ領域両側のメサ溝により強制的にオーミッ
ク電極４よりも内側に注入される。Bd領域として発光領
域上方の表面領域に電極を形成している部分では発光し
た光は、この電極によりさえぎられるが、Bdメタルを形
成していない領域では発光した光はオーミック電極４に
よりさえぎられる事なく外部に取り出す事ができるため
大幅に光の外部取り出し効率を改善する事ができた。
第２図（ａ）は本発明の第２の実施例を斜視図、第２
図（ｂ）は第２図（ａ）のＡ−Ａ′の線に相当する断面
図である。実施例１と同様にGaAs基板１上に厚さ20μｍ
のＰ型Ga0.65Al0.35Asの活性層２、厚さ20μｍのＮ型Ga
0.35Al0.65Asのクラッド層３を順次形成したエピタキシ
ャル成長済の基板に上面が広く底部が狭いテーパ形状の
メサ領域を形成している。テーパ状のメサ領域は深さ50
μｍ、メサ表面平坦部150μｍ、メサ底部の残り幅50μ
ｍとして、メサの長さを200μｍとして、チップサイズ
と同様にメサ溝と平行方向に500μｍ、垂直方向には400
μｍのピッチで形成した。その後パッシベーション膜と
してSiNX膜６を形成し、実施例１と同様にメサ平坦部の
うち、周辺部の20μｍの部分のSiNX膜６を選択的に除去
した後、この部分に表面オーミック電極４としてAuGe−
AuNiメタルを形成した。表面オーミック電極４は、第２
図に示すように、メサ領域周辺部以外の領域のSiNX膜６
上の一部にもBd領域確保のために形成した。その後裏面
オーミック電極５としてAuZnを形成後メサ溝のピットと
合わせて400×500μｍのチップ状に加工して発光ダイオ
ードとした。
図（ｂ）は第２図（ａ）のＡ−Ａ′の線に相当する断面
図である。実施例１と同様にGaAs基板１上に厚さ20μｍ
のＰ型Ga0.65Al0.35Asの活性層２、厚さ20μｍのＮ型Ga
0.35Al0.65Asのクラッド層３を順次形成したエピタキシ
ャル成長済の基板に上面が広く底部が狭いテーパ形状の
メサ領域を形成している。テーパ状のメサ領域は深さ50
μｍ、メサ表面平坦部150μｍ、メサ底部の残り幅50μ
ｍとして、メサの長さを200μｍとして、チップサイズ
と同様にメサ溝と平行方向に500μｍ、垂直方向には400
μｍのピッチで形成した。その後パッシベーション膜と
してSiNX膜６を形成し、実施例１と同様にメサ平坦部の
うち、周辺部の20μｍの部分のSiNX膜６を選択的に除去
した後、この部分に表面オーミック電極４としてAuGe−
AuNiメタルを形成した。表面オーミック電極４は、第２
図に示すように、メサ領域周辺部以外の領域のSiNX膜６
上の一部にもBd領域確保のために形成した。その後裏面
オーミック電極５としてAuZnを形成後メサ溝のピットと
合わせて400×500μｍのチップ状に加工して発光ダイオ
ードとした。
本実施例では、Bd領域を発光領域外に形成しているた
めに第１の実施例よりさらに光の外部取り出し効率を向
上する事ができた。又、メサ領域両側のメサ溝により発
光領域を、狭い領域に限定し、しかもメサ溝によりキャ
リアを強制的に内側に注入させるため、キャリアの拡が
りをなくし、発光領域のキャリア密度を均一に高くする
事が可能となった。このため外部に取り出される光は、
キャリア密度の高い領域で発光した光のみとなるため、
従来の発光ダイオードに比べ、高速応答が可能となっ
た。
めに第１の実施例よりさらに光の外部取り出し効率を向
上する事ができた。又、メサ領域両側のメサ溝により発
光領域を、狭い領域に限定し、しかもメサ溝によりキャ
リアを強制的に内側に注入させるため、キャリアの拡が
りをなくし、発光領域のキャリア密度を均一に高くする
事が可能となった。このため外部に取り出される光は、
キャリア密度の高い領域で発光した光のみとなるため、
従来の発光ダイオードに比べ、高速応答が可能となっ
た。
以上説明したように本発明は発光領域よりも深く逆テ
ーパ形状のメサ溝を形成し、逆テーパ形状のメザ溝に挟
まれたメサ領域の平坦部のうち、発光領域の上方以外の
表面領域を含む領域にオーミック電極を形成したので、
活性層で発光した光を表面オーミック電極でさえぎる事
なく外部に取り出す事ができ、外部取り出し効率を大幅
に改善できる効果がある。またメサ領域両側の逆テーパ
形状のメサ溝により、発光領域上方以外の表面オーミッ
ク電極よりキャリアを注入するため発光領域のうち高キ
ャリア密度の領域で発光した光も表面オーミック電極で
さえぎる事なく取り出す事ができ、応答速度を大幅に改
善する事ができる効果がある。
ーパ形状のメサ溝を形成し、逆テーパ形状のメザ溝に挟
まれたメサ領域の平坦部のうち、発光領域の上方以外の
表面領域を含む領域にオーミック電極を形成したので、
活性層で発光した光を表面オーミック電極でさえぎる事
なく外部に取り出す事ができ、外部取り出し効率を大幅
に改善できる効果がある。またメサ領域両側の逆テーパ
形状のメサ溝により、発光領域上方以外の表面オーミッ
ク電極よりキャリアを注入するため発光領域のうち高キ
ャリア密度の領域で発光した光も表面オーミック電極で
さえぎる事なく取り出す事ができ、応答速度を大幅に改
善する事ができる効果がある。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例の斜視図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ′線に相当する断面図、
第２図（ａ）は本発明の第２の実施例の斜視図、第２図
（ｂ）は第２図（ａ）のＡ−Ａ′線に相当する断面図、
第３図（ａ）は従来の発光ダイオードの一例の斜視図、
第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ′線に相当する断
面図である。 １……GaAs基板、２……活性層、３……クラッド層、４
……表面オーミック電極、５……裏面オーミック電極、
６……SiNX膜。
（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ′線に相当する断面図、
第２図（ａ）は本発明の第２の実施例の斜視図、第２図
（ｂ）は第２図（ａ）のＡ−Ａ′線に相当する断面図、
第３図（ａ）は従来の発光ダイオードの一例の斜視図、
第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ′線に相当する断
面図である。 １……GaAs基板、２……活性層、３……クラッド層、４
……表面オーミック電極、５……裏面オーミック電極、
６……SiNX膜。
Claims (1)
- 【請求項１】第１の導電型の半導体基板上に活性層及び
第２の導電型の層を少なくとも備えた発光ダイオードに
おいて、上面が広く底面が狭く、かつ底部が半導体基板
に達するメサ領域を備え、少なくとも、メサ領域周辺部
の表面領域の第２の導電型の表面にオーミック電極を形
成した事を特徴とする発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29159990A JP2940138B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29159990A JP2940138B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04164376A JPH04164376A (ja) | 1992-06-10 |
| JP2940138B2 true JP2940138B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=17771030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29159990A Expired - Lifetime JP2940138B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2940138B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5545291A (en) * | 1993-12-17 | 1996-08-13 | The Regents Of The University Of California | Method for fabricating self-assembling microstructures |
| JP5231701B2 (ja) | 2000-02-15 | 2013-07-10 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 放射線を発する半導体デバイス及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP29159990A patent/JP2940138B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04164376A (ja) | 1992-06-10 |
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