JP3202864B2 - Light emitting diode - Google Patents

Light emitting diode

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JP3202864B2
JP3202864B2 JP5017094A JP5017094A JP3202864B2 JP 3202864 B2 JP3202864 B2 JP 3202864B2 JP 5017094 A JP5017094 A JP 5017094A JP 5017094 A JP5017094 A JP 5017094A JP 3202864 B2 JP3202864 B2 JP 3202864B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、発光ダイオード(L
ED)に関するものである。
The present invention relates to a light emitting diode (L)
ED).

【0002】[0002]

【従来の技術】発光ダイオードは、GaAs、GaAl
As、GaP、GaAsP、InP、InGaAsP、
InGaAlP等の3−5族の化合物半導体、あるいは
SiCなどの4族の化合物半導体が材料として用いられ
ている。また、可視光の発光ダイオードは、赤色から青
色の発光色が実用化されており、パイロットランプ、数
字表示器、屋外情報板、信号灯、ハイマウントストップ
ランプ等、広い用途に用いられている。
2. Description of the Related Art Light emitting diodes are GaAs, GaAl.
As, GaP, GaAsP, InP, InGaAsP,
A Group 3-5 compound semiconductor such as InGaAlP or a Group 4 compound semiconductor such as SiC is used as a material. In addition, visible light emitting diodes that emit red to blue light have been put to practical use, and are used in a wide range of applications, such as pilot lamps, numeric displays, outdoor information boards, signal lights, and high-mount stop lamps.

【0003】一方、赤外線の発光ダイオードは、0.8
μm〜1.5μmの波長が実用化されており、リモコ
ン、オートフォーカス、フォトセンサー、アイソレータ
ー等の制御用、あるいは光ファイバーとの組合せによる
光通信用として広く用いられている。ところで、これら
の発光ダイオードに共通して求められる性能は、高光出
力、高信頼性である。特に高光出力化により、可視光の
発光ダイオードでは屋外用途など応用が拡大し、赤外線
の発光ダイオードでは、制御可能距離の拡大や光通信の
伝送距離の拡大をもたらすなど、機器の性能向上に寄与
し、また低消費電力化にも役立つ。
On the other hand, an infrared light emitting diode has a light emitting diode of 0.8.
Wavelengths of μm to 1.5 μm have been put to practical use, and are widely used for controlling remote controllers, autofocus, photo sensors, isolators, and the like, or for optical communication in combination with optical fibers. Incidentally, performances commonly required for these light emitting diodes are high light output and high reliability. In particular, due to the increase in light output, the application of visible light-emitting diodes to outdoor applications has expanded, and the use of infrared light-emitting diodes has increased the controllable distance and the transmission distance of optical communication. It also helps to reduce power consumption.

【0004】そして、発光ダイオードの発光効率を決め
る要因として、半導体チップ内の発光領域における注入
キャリア数に対する発生フォトン数の割合である内部量
子効率と、発光領域で発生したフォトン数に対して、半
導体チップ外へ取り出せるフォトン数の割合である外部
取り出し効率とがある。この発明は、発光ダイオードの
発光効率を向上させる構造に関するものであり、この発
明に先行する従来技術の概略を説明する。
[0004] Factors that determine the luminous efficiency of the light emitting diode include the internal quantum efficiency, which is the ratio of the number of generated photons to the number of injected carriers in the light emitting region in the semiconductor chip, and the number of photons generated in the light emitting region. There is external takeout efficiency, which is the ratio of the number of photons that can be taken out of the chip. The present invention relates to a structure for improving the luminous efficiency of a light emitting diode, and an outline of a prior art prior to the present invention will be described.

【0005】図6は、第1の従来の技術によるInGa
AlPを用いた発光波長590nmの黄色の発光ダイオ
ードの半導体チップの上面および断面構造を示す。結晶
成長には減圧有機金属気相成長(減圧MOVPE)法を
用いた。なお、3族元素の原料としてトリメチルインジ
ウム(TMI)、トリエチルガリウム(TEG)および
トリメチルアルミニウム(TMA)を用い、5族元素の
原料としてアルシン(AsH3 )およびフォスフィン
(PH3 )を用い、n型不純物であるSeの原料として
セレン化水素(H2 Se)を用い、p型不純物であるZ
nの原料としてジエチルジンク(DEZ)を用いた。
FIG. 6 shows an InGa according to the first prior art.
The upper surface and cross-sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode having a light emission wavelength of 590 nm using AlP are shown. For the crystal growth, a reduced-pressure metal organic vapor phase epitaxy (reduced pressure MOVPE) method was used. It should be noted that trimethylindium (TMI), triethylgallium (TEG) and trimethylaluminum (TMA) are used as group 3 element raw materials, and arsine (AsH 3 ) and phosphine (PH 3 ) are used as group 5 element raw materials. Hydrogen selenide (H 2 Se) was used as a raw material for Se as an impurity, and Z as a p-type impurity was used.
Diethyl zinc (DEZ) was used as a raw material for n.

【0006】半導体基板1上に形成されるエピタキシャ
ル層は、n−GaAsを用いた厚さ350μmの半導体
基板1の(100)面上にまず、n−GaAsバッファ
ー層2を0.5μm成長後、n−In0.5 (Ga0.3
0.7 0.5 Pクラッド層3を1.0μm、アンドープ
In0.5 (Ga0.6 Al0.4 0.5 P活性層4を0.5
μm、p−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 Pクラッ
ド層5を1.0μm、それぞれ成長した。これら各層の
組成は、半導体基板1と格子整合し、かつ、活性層4は
発光波長が590nmとなるように、またクラッド層
3、5は、活性層4よりもバンドギャップが大きくなる
ように設定した。このように、発光層となる活性層4を
活性層4よりバンドギャップの大きなクラッド層3,5
で挟む構造をダブルヘテロ(DH)構造といい、クラッ
ド層3,5から活性層4に注入されたキャリアを閉じ込
める役割を果たす。これにより、活性層4内の注入キャ
リア密度が増し、発光再結合確率が増大する結果、内部
量子効率が大幅に向上する。
The epitaxial layer formed on the semiconductor substrate 1 is formed by first growing a 0.5 μm n-GaAs buffer layer 2 on the (100) plane of a 350 μm thick semiconductor substrate 1 using n-GaAs. n-In 0.5 (Ga 0.3 A
l 0.7 ) 0.5 P clad layer 3 is 1.0 μm, and undoped In 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P active layer 4 is 0.5 μm.
The p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 5 was grown to 1.0 μm. The compositions of these layers are set so that they are lattice-matched to the semiconductor substrate 1, the active layer 4 has an emission wavelength of 590 nm, and the cladding layers 3, 5 have a larger band gap than the active layer 4. did. As described above, the active layer 4 serving as the light emitting layer is formed by the cladding layers 3 and 5 having a larger band gap than the active layer 4.
The structure sandwiched between the layers is called a double hetero (DH) structure, and plays a role of confining carriers injected from the cladding layers 3 and 5 into the active layer 4. As a result, the density of injected carriers in the active layer 4 is increased, and the probability of radiative recombination is increased. As a result, the internal quantum efficiency is greatly improved.

【0007】このDH構造に続いて、p−Ga0.3 Al
0.7 Asの窓層6を7μm成長した。この窓層6は活性
層4内で発生した光を外部に取り出すため、発光波長に
対して概ね透明である。またZnを高濃度にドーピング
して比抵抗を下げ、また厚く成長することにより、p側
電極7から流入する電流を、活性層4に到達するまでに
チップ全体に広げることができる。この窓層6の構造
は、前述の外部取り出し効率に大きく影響する。
Following this DH structure, p-Ga 0.3 Al
A window layer 6 of 0.7 As was grown to a thickness of 7 μm. The window layer 6 is substantially transparent to the emission wavelength because the light generated in the active layer 4 is extracted to the outside. Further, by doping Zn at a high concentration to lower the specific resistance and growing it thickly, the current flowing from the p-side electrode 7 can be spread over the entire chip before reaching the active layer 4. The structure of the window layer 6 has a great effect on the above-described external extraction efficiency.

【0008】さらにその上にp−GaAsコンタクト層
8を0.5μm成長する。その後、p−GaAsコンタ
クト層8上の中央付近に直径100μmの円形のp側電
極7を、また半導体基板1の裏面の全面にn側電極9を
それぞれ真空蒸着法により形成した。p側電極7には、
厚さ0.1μmのAuとZnの合金層と厚さ1μmのA
u層からなる2層構造を用いた。さらに、p−GaAs
コンタクト層8のp側電極7の下以外をウェットエッチ
ングにより選択的に除去した後、一辺が300μmの正
方形のチップに切り出した。
Further, a p-GaAs contact layer 8 is grown thereon by 0.5 μm. Thereafter, a circular p-side electrode 7 having a diameter of 100 μm was formed near the center of the p-GaAs contact layer 8, and an n-side electrode 9 was formed on the entire back surface of the semiconductor substrate 1 by vacuum evaporation. The p-side electrode 7 has
0.1 μm thick Au and Zn alloy layer and 1 μm thick A
A two-layer structure consisting of a u layer was used. Furthermore, p-GaAs
After selectively removing the portion of the contact layer 8 other than under the p-side electrode 7 by wet etching, the chip was cut into a square chip having a side of 300 μm.

【0009】以上の方法により作製した発光ダイオード
のチップを、ステム上にAgペーストにより固定し、A
u線を電極7に接続し、樹脂モールドした後、通電して
光出力を調べた。しかしながら、第1の従来の技術の構
造では、DH構造の採用、窓層の厚膜化およびZnの高
濃度ドーピングにもかかわらず、順方向電流20mAの
時、約0.1mWと満足すべき光出力が得られなかっ
た。この原因として次の2点が考えられた。
The light emitting diode chip manufactured by the above method is fixed on the stem with an Ag paste.
The u-line was connected to the electrode 7, resin-molded, and energized to check the light output. However, in the structure of the first conventional technique, despite the adoption of the DH structure, the thickening of the window layer, and the high concentration doping of Zn, the light which satisfies about 0.1 mW when the forward current is 20 mA. No output was obtained. The following two points were considered as the cause.

【0010】第1点は、光取り出し効率に関するもので
ある。すなわち、p側電極7から流入した電流は、窓層
6中でチップ全体に広がり活性層4に流れ込む。そのう
ちの多くの割合はp側電極7直下の活性層4に流れ込む
が、p側電極7の直下の活性層4で発生した光は、p側
電極7に遮光され、半導体チップの外部に取り出すこと
ができない。このことが外部取り出し効率を低下させる
大きな原因であった。
The first point relates to light extraction efficiency. That is, the current flowing from the p-side electrode 7 spreads throughout the chip in the window layer 6 and flows into the active layer 4. Of these, a large proportion flows into the active layer 4 directly below the p-side electrode 7, but light generated in the active layer 4 immediately below the p-side electrode 7 is blocked by the p-side electrode 7 and taken out of the semiconductor chip. Can not. This was a major cause for lowering the external extraction efficiency.

【0011】第2点は、活性層4の内部量子効率に関す
るものである。一般にInGaAlP系材料はAl組成
が多くなるほど内部量子効率は低下する。これは注入キ
ャリア再結合に対する間接遷移の割合が多くなること、
Alが多く含まれることにより非発光再結合中心の原因
となる酸素の取り込まれ量が増加することが原因であ
る。前述のように活性層4の材料には、比較的Al組成
の多いIn0.5 (Ga0.6 Al0.4 0.5 Pを用いてお
り、これが内部量子効率を低下させる原因となってい
た。
The second point concerns the internal quantum efficiency of the active layer 4. In general, the internal quantum efficiency of an InGaAlP-based material decreases as the Al composition increases. This means that the ratio of indirect transition to injected carrier recombination increases,
This is because the inclusion of a large amount of Al leads to an increase in the amount of oxygen which causes non-radiative recombination centers. As described above, as the material of the active layer 4, In 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P having a relatively large Al composition is used, and this causes a decrease in internal quantum efficiency.

【0012】図7は、第2の従来の技術によるInGa
AlPを用いた発光波長590nmの黄色の発光ダイオ
ードの半導体チップの断面構造を示す。結晶成長には、
第1の従来の技術と同じ減圧MOVPE法を用いた。構
造は概ね第1の従来の技術と同じであるが、n−In
0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P電流ブロック層10
を、p−クラッド層5とp−Ga0.3 Al0.7 As窓層
6の間の一部に形成する点が異なる。電流ブロック層1
0の形状はほぼp側電極11と同じであり、直径100
μmの円形とした。膜厚は0.5μmである。
FIG. 7 shows an InGa according to a second prior art.
5 shows a cross-sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode having a light emission wavelength of 590 nm using AlP. For crystal growth,
The same reduced pressure MOVPE method as in the first conventional technique was used. The structure is almost the same as that of the first prior art, but n-In
0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P current block layer 10
Is formed in a portion between the p-cladding layer 5 and the p-Ga 0.3 Al 0.7 As window layer 6. Current block layer 1
0 is almost the same as the p-side electrode 11 and has a diameter of 100
It was a circle of μm. The film thickness is 0.5 μm.

【0013】この発光ダイオードを製造するに当たり、
結晶成長を2回行った。すなわち、1回目の結晶成長で
n−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P電流ブロック
層10まで成長し、電流ブロック層10のみを前述の円
形形状に選択的にウエットエッチングして残した後、2
回目の結晶成長でp−Ga0.3 Al0.7 As窓層6、お
よびp−GaAsコンタクト層8を成長した。
In manufacturing this light emitting diode,
Crystal growth was performed twice. That is, after growing up to the n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P current block layer 10 in the first crystal growth and leaving only the current block layer 10 selectively wet-etched in the aforementioned circular shape, 2
In the third crystal growth, a p-Ga 0.3 Al 0.7 As window layer 6 and a p-GaAs contact layer 8 were grown.

【0014】第1の従来の技術と同様に、この発光ダイ
オードの光出力を測定したところ、順方向電流20mA
の時、約0.2mWと第1の従来の技術と比較して、約
2倍の光出力が得られた。これは、n−In0.5 (Ga
0.3 Al0.7 0.5 P電流ブロック層10を形成したこ
とにより、p側電極7の直下の活性層4への電流の流入
が抑えられ、光の外部取り出し効率が大幅に向上したた
めである。
When the light output of the light emitting diode was measured in the same manner as in the first prior art, the forward current was 20 mA.
At this time, the optical output was about 0.2 mW, which was about twice that of the first conventional technique. This is because n-In 0.5 (Ga
This is because the formation of the 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P current blocking layer 10 suppresses the current from flowing into the active layer 4 immediately below the p-side electrode 7, thereby greatly improving the light extraction efficiency.

【0015】図8は、第3の従来の技術によるInGa
AlPを用いた発光波長590nmの黄色の発光ダイオ
ードの半導体チップの断面構造を示す。結晶成長には、
第1の従来の技術および第2の従来の技術と同じ減圧M
OVPE法を用いた。構造は概ね第2の従来の技術と同
じであるが、半導体基板15としてn−GaAsの面方
位を(100)面から(011)面の方向に15゜傾斜
させたものを用いたこと、および活性層16をIn0.5
(Ga0.75Al0.250.5 Pとしたことが異なる。
FIG. 8 shows a third prior art InGa.
5 shows a cross-sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode having a light emission wavelength of 590 nm using AlP. For crystal growth,
The same decompression M as in the first prior art and the second prior art.
The OVPE method was used. The structure is substantially the same as that of the second conventional technique, except that a semiconductor substrate 15 in which the plane orientation of n-GaAs is inclined by 15 ° from the (100) plane to the (011) plane is used, and The active layer 16 is made of In 0.5
(Ga 0.75 Al 0.25 ) 0.5 P is different.

【0016】このように第1の従来の技術および第2の
従来の技術と比較して、Al組成を低く設定できたの
は、InGaAlP系材料の特有の現象である、基板面
方位によりその上に成長した結晶のバンドギャップが変
化する効果を考慮したためである。すなわち、(10
0)面上に成長した結晶のバンドギャップは本来の値よ
り約70meV程度小さい。しかし基板面方位が、(1
00)面から(011)面の方向に傾斜するに従い大き
くなり、傾斜角15゜付近で本来の値となり飽和する。
これは、(100)面上に成長した結晶は、(111)
面方向に3族構成元素が1原子層ずつ交互に配列する、
いわゆる自然超格子を構成するためで、それが、成長面
が(100)から(011)面方向に傾くにつれ、本来
の無秩序な配列となるためである。また、このような傾
斜基板を用いることにより、非発光再結合中心が減少す
ることがわかっている。なお、このような現象は、(0
−1−1)面方向に傾斜した場合でも同様に起こる。
As described above, the reason why the Al composition can be set lower as compared with the first conventional technique and the second conventional technique is that the Al composition is a phenomenon peculiar to the InGaAlP-based material because of the substrate plane orientation. This is because the effect of changing the band gap of the crystal grown in the second step is considered. That is, (10
The band gap of the crystal grown on the 0) plane is about 70 meV smaller than the original value. However, if the substrate orientation is (1)
The value increases as the surface tilts from the (00) plane to the (011) plane, and reaches its original value near the inclination angle of 15 ° and saturates.
This means that the crystal grown on the (100) plane is (111)
Group 3 constituent elements are alternately arranged in the plane direction by one atomic layer,
This is because a so-called natural superlattice is formed, because the growth surface becomes the originally disordered arrangement as the growth surface is inclined from the (100) to the (011) plane. It has also been found that the use of such an inclined substrate reduces the number of non-radiative recombination centers. Note that such a phenomenon is caused by (0
-1-1) The same occurs when the surface is inclined in the plane direction.

【0017】第1の従来の技術および第2の従来の技術
と同様に、この発光ダイオードの光出力を測定したとこ
ろ、順方向電流20mAの時、約1.0mWと第2の従
来の技術と比較して約5倍光出力が向上した。これは上
述のように、傾斜基板を用いたことにより活性層16の
Al組成を低く設定できたことと、内部量子効率が大幅
に向上したためである。
When the light output of the light emitting diode was measured in the same manner as in the first prior art and the second prior art, when the forward current was 20 mA, it was about 1.0 mW, which was lower than that of the second prior art. The light output was improved about 5 times as compared with that of the first embodiment. This is because, as described above, the use of the tilted substrate allows the Al composition of the active layer 16 to be set low, and the internal quantum efficiency has been greatly improved.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】このように第1の従来
の技術による発光ダイオードは、光出力が極めて低いと
いう欠点があった。一方、第2および第3の技術を用い
ることにより、光出力は大幅に向上した。しかしなが
ら、第2の従来の技術および第3の従来の技術は、つぎ
のような課題があった。すなわち、第2の従来の技術
は、1回の製造に対し2回の結晶成長が必要であるた
め、大幅なコスト上昇の原因となり、特にMOVPE装
置は他の成長方法に比べ非常に高価であるのでその影響
は大きい。
As described above, the light emitting diode according to the first prior art has a disadvantage that the light output is extremely low. On the other hand, by using the second and third techniques, the light output was greatly improved. However, the second conventional technology and the third conventional technology have the following problems. In other words, the second conventional technique requires two crystal growths for one production, which causes a significant cost increase. In particular, the MOVPE apparatus is much more expensive than other growth methods. So its impact is great.

【0019】また第3の従来の技術は、(100)面か
ら(011)面の方向に15゜傾斜した基板を用いた
が、このような基板は、表面が(100)面の基板や、
表面が(100)面から数度傾いた基板と比べて特殊で
あり、非常に高価であるので、これも大幅なコスト上昇
の原因となる。したがって、この発明の目的は、特殊な
基板を用いることなく高光出力にでき、また1回の結晶
成長で製造することができ、生産性に優れ安価にするこ
とができる発光ダイオードを提供することである。
The third prior art uses a substrate inclined by 15 ° from the (100) plane to the (011) plane, but such a substrate has a (100) plane,
Since the surface is special and extremely expensive as compared with a substrate whose surface is inclined by several degrees from the (100) plane, this also causes a significant increase in cost. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a light emitting diode which can achieve high light output without using a special substrate, can be manufactured by one crystal growth, and has excellent productivity and can be manufactured at low cost. is there.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】請求項1の発光ダイオー
ドは、格子面の(100)面と同一の面ならびに(10
0)面から(011)面の方向および(0−1−1)面
の方向のいずれかに傾斜した面のいずれか一方である第
1の主面を表面に有するとともに、第1の主面に対して
(011)面方向および(0−1−1)面方向の少なく
ともいずれか一方に傾斜しかつ第1の主面に並設した第
2の主面を有し、第1の主面と(100)面のなす角度
を、第2の主面と(100)面のなす角度に比べて小さ
くした半導体基板と、活性層を挾むクラッド層を有する
ダブルヘテロ構造の発光層と、活性層の上側もくしは下
側に形成されたn型およびp型の両不純物の同時ドーピ
ング層と、この発光層の上側に形成されて活性層内に発
生した光を外部に取り出す窓層と、この窓層上の第1の
主面および第2の主面の一方に対向する部位、並びに半
導体基板の裏面に形成された電極とを備え、発光層は、
少なくとも活性層をInGaAlP系材料あるいはGa
AlAs系材料により形成し、同時ドーピング層の第1
の電極の直下の部位が第1の電極から流入する電流に対
するブロック層となるように、第1の主面および第2の
主面の面方位並びに不純物の濃度を設定し、第1の主面
と第2の主面の境界において、窓層の上側に境界に沿っ
て遮光膜を有することを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode having the same lattice plane as the (100) plane and the (10) plane.
A first main surface which is one of a surface inclined from the (0) plane to the direction of the (011) plane and the direction of the (0-1-1) plane; A second main surface that is inclined in at least one of the (011) plane direction and the (0-1-1) plane direction and is arranged side by side with the first main surface; A semiconductor substrate in which the angle between the (100) plane and the second principal plane is smaller than the angle between the (100) plane, a light emitting layer having a double hetero structure having a cladding layer sandwiching the active layer, A co-doping layer of both n-type and p-type impurities formed above or below the layer, a window layer formed above the light-emitting layer and taking out light generated in the active layer to the outside, A portion of the window layer facing one of the first main surface and the second main surface and a back surface of the semiconductor substrate A made electrodes, the light-emitting layer,
At least the active layer is made of an InGaAlP-based material or Ga.
The first of the co-doping layers is formed of an AlAs-based material .
As part immediately below the electrode becomes blocking layer with respect to the current flowing from the first electrode, to set the plane direction and the concentration of the impurity of the first major surface and a second major surface, the first major surface
At the boundary of the second main surface and along the boundary above the window layer
And a light-shielding film .

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【作用】請求項1の発光ダイオードによれば、MOVP
E法および分子線エピタキシー(MBE)法など、多く
の方法による結晶成長では、成長基板の面方位により不
純物ドーピング効率が大きく異なるため、n型およびp
型の両不純物を同時にドーピングするいわゆる同時ドー
ピング層では、両者の不純物原料供給量と成長基板の面
方位を適当に設定することにより、半導体基板上の異な
る面方位で導電型を変えることができる。したがって、
エピタキシャル層中に同時ドーピング層を形成すること
により、たとえば第1の主面上の同時ドーピング層を、
電極から流入する電流に対するブロック層とすることが
できるので、電極直下の活性層への電流の流入を防ぐこ
とができる。その結果、特殊な基板を用いることなく外
部取り出し効率を高めることができるので、高光出力の
発光ダイオードが得られ、また1回の結晶成長により製
造できるので生産性に優れかつ安価にできる。
According to the light emitting diode of the first aspect, the MOVP
In the crystal growth by many methods such as the E method and the molecular beam epitaxy (MBE) method, the impurity doping efficiency greatly differs depending on the plane orientation of the growth substrate.
In a so-called simultaneous doping layer in which both types of impurities are simultaneously doped, the conductivity type can be changed in different plane orientations on the semiconductor substrate by appropriately setting the supply amounts of the impurity raw materials and the plane orientation of the growth substrate. Therefore,
By forming the co-doping layer in the epitaxial layer, for example, the co-doping layer on the first main surface can be
Since it can be a block layer for the current flowing from the electrode, the current can be prevented from flowing into the active layer immediately below the electrode. As a result, the external extraction efficiency can be increased without using a special substrate, so that a light-emitting diode with a high light output can be obtained. Further, since the light-emitting diode can be manufactured by one crystal growth, the productivity is excellent and the cost can be reduced.

【0023】また発光層は、少なくとも活性層をInG
aAlP系材料あるいはGaAlAs系材料により形成
したため、外部取り出し効率だけでなく内部量子効率も
高くすることができるので、さらに高い光出力が得られ
る。また第1の主面と第2の主面の境界において、窓層
の上側に境界に沿って遮光膜を有するため、単色性に優
れる。
[0023] The light-emitting layer, InG at least the active layer
Since formed by aAlP based material or GaAlAs-based material, it is possible to higher internal quantum efficiency as well as external extraction efficiency, higher optical output can be obtained. In addition, the first main surface and the boundary of the second major surface, to have a light shielding film along the boundary on the upper side of the window layer, excellent monochromatic property.

【0024】[0024]

【実施例】この発明の実施例に対する第1の比較例をま
図1および図2を参照しながら説明する。図1は、I
nGaAlPの発光波長590nmの黄色の発光ダイオ
ードの半導体チップの上面および断面構造を示す。この
半導体チップの作製方法は、概ね図6に示す第1の従来
の技術と同じであり、共通部分に同じ符号を付すととも
に、以下第1の従来の技術と異なる点について説明す
る。
EXAMPLE A first comparative example with respect to the example of the present invention will be described.
Referring to FIGS. 1 and 2 will be described without. FIG.
The upper surface and cross-sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode of nGaAlP having a light emission wavelength of 590 nm are shown. The method of manufacturing this semiconductor chip is substantially the same as that of the first conventional technique shown in FIG. 6, and the same reference numerals are given to the common parts, and the differences from the first conventional technique will be described below.

【0025】半導体基板17はn−GaAsの表面が
(100)面の成長基板を用いるが、成長に先立ってま
ずフォトリソグラフィーとHF+H2 O2 系エッチャン
トによるウエットエッチングにより、半導体チップの中
央に幅100μmの(01−1)面の方向に延びた第1
の主面となるストライプ状平坦部18を残し、その両側
に第2の主面としてストライプ状平坦部18に対し(0
11)面の方向および(0−1−1)面の方向に約15
゜の傾きとなる傾斜面19を形成した。このような加工
を施した半導体基板17上にMOVPE法によりエピタ
キシャル成長を行った。
As the semiconductor substrate 17, a growth substrate having a (100) n-GaAs surface is used. Prior to the growth, first, photolithography and wet etching using an HF + H2 O2-based etchant are applied to the center of the semiconductor chip to a width of 100 .mu.m. 01-1) The first extending in the direction of the plane
Is left on both sides of the striped flat portion 18 as the second main surface (0%).
11) about 15 in the direction of the plane and in the direction of the (0-1-1) plane
An inclined surface 19 having an inclination of ゜ was formed. Epitaxial growth was performed by the MOVPE method on the semiconductor substrate 17 thus processed.

【0026】また成長層の構造で第1の従来技術と異な
る点は、発光層として、傾斜面19上の活性層20から
発する光の波長が590nmとなるように、活性層20
の組成をIn0.5 (Ga0.75Al0.250.5 Pとした
点、およびp−クラッド層21中に、In0.5 (Ga
0.3 Al0.7 0.5 Pによるn型およびp型の両不純物
の同時ドーピング層22を0.5μm形成した点であ
る。また直径100μmのp側電極7を第1の主面であ
るストライプ状平坦部18の上方の中央に形成した。
The structure of the growth layer is different from that of the first prior art in that the active layer 20 has a light emitting layer such that the wavelength of light emitted from the active layer 20 on the inclined surface 19 is 590 nm.
The composition of In 0.5 (Ga 0.75 Al 0.25 ) 0.5 P and In 0.5 (Ga
The point is that a simultaneous doping layer 22 of both n-type and p-type impurities of 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P was formed to a thickness of 0.5 μm. A p-side electrode 7 having a diameter of 100 μm was formed at the center above the stripe-shaped flat portion 18 as the first main surface.

【0027】ここで、同時ドーピング層22について以
下に説明する。3−5族化合物半導体をMOVPE法で
成長したとき、用いる成長基板の面方位により不純物の
ドーピング効率は大きく変化する。今成長基板の面方位
が(100)面から(011)面または(0−1−1)
面の方向に傾斜する場合を考えると、p型不純物のZn
のドーピング効率はその傾斜角とともに急激に高くな
り、一方逆にn型不純物のSeのドーピング効率は急激
に低くなる。その原因として、Znは3族格子位置を置
換し、Seは5族格子位置を置換するが、上記の傾斜角
が大きくなるに従い3族空孔の濃度が増加し、5族空孔
の濃度が減少するためであると言われている。
Here, the simultaneous doping layer 22 will be described below. When a Group III-V compound semiconductor is grown by MOVPE, the doping efficiency of impurities greatly changes depending on the plane orientation of the growth substrate used. Now the plane orientation of the growth substrate is from (100) plane to (011) plane or (0-1-1) plane.
Considering the case of tilting in the direction of the plane, the p-type impurity Zn
Doping efficiency rapidly increases with the inclination angle, while the doping efficiency of the n-type impurity Se rapidly decreases. The reason is that Zn substitutes for the group III lattice position, and Se substitutes for the group V lattice position. As the inclination angle increases, the concentration of group III vacancies increases and the concentration of group V vacancies decreases. It is said that it is to decrease.

【0028】第1の比較例の同時ドーピング層22はこ
の現象を利用したものであり、p型不純物原料であるD
EZと、n型不純物原料であるH2 Seを同時に供給す
ることでZnによるアクセプターとSeによるドナーが
互いに補償しあい、傾斜角により導電型が変化するもの
である。同時ドーピング層22においてこの比較例で採
用した不純物原料供給量における、成長基板の(10
0)面から(011)面および(0−1−1)面の方向
への傾斜角と、キャリア濃度の関係を図2に示す。な
お、図2には各不純物原料を単独で供給したときのキャ
リア濃度の変化も示した。このように不純物原料供給量
を最適化することにより、(100)面では電子濃度が
1×1018cm-3のn型、(100)面から(011)
面および(0−1−1)面の方向に15゜傾斜した面で
は正孔濃度が5×1017cm-3のp型とすることができ
た。
The co-doping layer 22 of the first comparative example utilizes this phenomenon, and the p-type impurity material D
By simultaneously supplying EZ and H 2 Se, which is an n-type impurity material, the acceptor made of Zn and the donor made of Se mutually compensate, and the conductivity type changes depending on the tilt angle. (10) of the growth substrate in the simultaneous doping layer 22 at the impurity material supply amount employed in this comparative example.
FIG. 2 shows the relationship between the inclination angle from the (0) plane to the (011) plane and the (0-1-1) plane, and the carrier concentration. FIG. 2 also shows a change in carrier concentration when each impurity raw material is supplied alone. By optimizing the supply amount of the impurity material in this way, the (100) plane has an n-type electron concentration of 1 × 10 18 cm −3 ,
On the plane inclined by 15 ° in the direction of the plane and the (0-1-1) plane, a p-type having a hole concentration of 5 × 10 17 cm −3 could be obtained.

【0029】また図2から明らかなように、面方位の組
合せと不純物原料供給量を適当に設定することにより、
他の組合せにおいても導電型を変えることができる。以
上より、この比較例の同時ドーピング層22は、第1の
主面であるストライプ状平坦部18の上方ではn型とな
り、傾斜面19ではp型となる。p側電極7から流入し
た電流は、ストライプ状平坦部18の上方では、同時ド
ーピング層22とその下のp−クラッド層21間が逆バ
イアスとなるのでブロックされ、傾斜面19上方の活性
層20のみに電流が流入し、発光することになる。p側
電極7はストライプ状平坦部18の上方のこれに対応す
る部位の一部に形成しているので、傾斜面19上の活性
層20で発生した光はp側電極7に妨げられることなく
外部に取り出されることになる。従って外部取り出し効
率の向上が期待できる。
As is apparent from FIG. 2, by appropriately setting the combination of the plane orientations and the supply amount of the impurity raw material,
The conductivity type can be changed in other combinations. As described above, the simultaneous doping layer 22 of this comparative example is n-type above the stripe-shaped flat portion 18 as the first main surface, and is p-type on the inclined surface 19. The current flowing from the p-side electrode 7 is blocked above the stripe-shaped flat portion 18 because a reverse bias is applied between the simultaneous doping layer 22 and the p-cladding layer 21 therebelow, and the active layer 20 above the inclined surface 19 is blocked. The current flows into only this, and light is emitted. Since the p-side electrode 7 is formed at a part of the corresponding portion above the stripe-shaped flat portion 18, light generated in the active layer 20 on the inclined surface 19 is not hindered by the p-side electrode 7. It will be taken out. Therefore, an improvement in the external takeout efficiency can be expected.

【0030】またこの第1の比較例の発光領域は、(1
00)面から(011)面および(0−1−1)面の方
向へ15゜傾斜した傾斜面19上に成長したInGaA
lP系材料の活性層20であるため、第2の比較例と同
様に内部量子効率の大幅な向上が期待できる。そこで、
従来の技術と同様にこの発光ダイオードの光出力を測定
したところ、順方向電流20mAの時、約1.0mWと
第3の従来の技術と同様の光出力が得られた。このよう
に、第1の比較例により、比較的安価な(100)面の
GaAs基板の半導体基板17を用い、かつ1回のみの
結晶成長で、高光出力の発光ダイオードを実現できた。
The light emitting region of the first comparative example is (1
InGaAs grown on the inclined surface 19 inclined by 15 ° from the (00) plane to the (011) plane and the (0-1-1) plane.
Since the active layer 20 is made of an IP-based material, a significant improvement in internal quantum efficiency can be expected as in the second comparative example . Therefore,
When the light output of this light emitting diode was measured in the same manner as in the prior art, when the forward current was 20 mA, about 1.0 mW, which was the same as the third prior art, was obtained. As described above, according to the first comparative example , a light emitting diode with high light output was realized by using the relatively inexpensive (100) GaAs semiconductor substrate 17 and performing crystal growth only once.

【0031】この発明の実施例に対する第2の比較例
図3に基づいて説明する。図3は、InGaAlPを用
いた発光波長590nmの黄色の発光ダイオードの半導
体チップの断面構造を示す。第2の比較例の半導体チッ
プの構造は概ね第1の比較例と同じであるが、同時ドー
ピング層24がp−クラッド層25と活性層26の間に
形成される点が異なる。
A second comparative example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode having a light emission wavelength of 590 nm using InGaAlP. The structure of the semiconductor chip of the second comparative example is substantially the same as that of the first comparative example , except that the simultaneous doping layer 24 is formed between the p-cladding layer 25 and the active layer 26.

【0032】この第2の比較例においても第1の比較例
と同様に、第1の主面のストライプ状平坦部18の上方
の同時ドーピング層24は電流ブロック層として働く。
しかしその機構は第1の比較例と異なる。つまり、スト
ライプ状平坦部18上ではpn接合はn型の同時ドーピ
ング層24とp−クラッド層25の界面に形成され、傾
斜面19上ではアンドープ活性層26(通常n型とな
る)と同時ドーピング層24の界面に形成される。第2
比較例におけるp−クラッド層25および同時ドーピ
ング層24はIn0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 Pであ
り、バンドギャップは約2.32eVである。また活性
層26はIn0.5 (Ga0.75Al0.250.5 Pであり、
バンドギャップは約2.06eVである。一般にPN接
合の少なくとも一方のバンドギャップが低いほど、同じ
電圧印加時に流れる電流は多くなることから、この第2
の実施例の場合、ストライプ状平坦部18上方のpn接
合は、実質的に電流ブロック層として働く。
In the second comparative example , as in the first comparative example , the simultaneous doping layer 24 above the stripe-shaped flat portion 18 on the first main surface functions as a current blocking layer.
However, the mechanism is different from the first comparative example . That is, the pn junction is formed at the interface between the n-type co-doping layer 24 and the p-cladding layer 25 on the stripe-shaped flat portion 18, and is co-doped with the undoped active layer 26 (usually n-type) on the inclined surface 19. Formed at the interface of layer 24. Second
In the comparative example, the p-cladding layer 25 and the co-doping layer 24 are In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P and have a band gap of about 2.32 eV. The active layer 26 is In 0.5 (Ga 0.75 Al 0.25 ) 0.5 P,
The band gap is about 2.06 eV. Generally, the lower the band gap of at least one of the PN junctions is, the more current flows when the same voltage is applied.
In the embodiment, the pn junction above the stripe-shaped flat portion 18 substantially functions as a current blocking layer.

【0033】そこで第1の比較例と同様にこの発光ダイ
オードの光出力を測定したところ、順方向電流20mA
の時、約1.0mWと第1の比較例と同様の光出力が得
られた。以上、第1の比較例および第2の比較例に示す
ように、これらの比較例をInGaAlP系材料による
発光ダイオードに適用した場合、第1の従来の技術と比
較して光出力が約10倍向上し、顕著な効果が認められ
た。
The light output of the light emitting diode was measured in the same manner as in the first comparative example.
In this case, about 1.0 mW, an optical output similar to that of the first comparative example was obtained. As described above, as shown in the first comparative example and the second comparative example , when these comparative examples are applied to a light emitting diode using an InGaAlP-based material, the light output is about 10 times as compared with the first conventional technique. Improved and significant effects were observed.

【0034】この比較例の変形例として、GaAlAs
系材料による発光ダイオードに対して同様の比較を行な
った。その結果、この変形例による発光ダイオードの光
出力は、第1の従来の技術と同様の構造に比べ約2倍と
なる結果を得た。したがってInGaAlP系材料に比
べてその効果は低いものの、GaAlAs系材料につい
ても第1の比較例と同様な作用効果が確認された。
As a modification of this comparative example , GaAlAs
A similar comparison was made for a light emitting diode using a system material. As a result, the light output of the light emitting diode according to this modified example was about twice as large as that of the structure similar to the first conventional technique. Therefore, although the effect is lower than that of the InGaAlP-based material, the same effect as that of the first comparative example was also confirmed for the GaAlAs-based material.

【0035】このようにInGaAlP系材料による発
光ダイオードに対して適用した場合に顕著な効果がある
のは、第3の従来の技術で述べたように、傾斜面上にエ
ピタキシャル層を形成することにより活性層の内部量子
効率が大幅に向上するためである。しかしながら、第1
比較例と第2の比較例によるInGaAlP系材料の
発光ダイオードの発光スペクトルを測定したところ、図
4に示すように、590nmにピークを持つ強い発光帯
以外に、610nmにピークを持つ弱い発光帯が存在す
ることが判明した。目視による発光色もやや赤みがかっ
ていた。
A remarkable effect when applied to a light emitting diode made of an InGaAlP-based material is as described in the third related art, by forming an epitaxial layer on an inclined surface. This is because the internal quantum efficiency of the active layer is significantly improved. However, the first
When comparative example and was measured emission spectrum of the light emitting diodes of InGaAlP-based material by the second comparative example, as shown in FIG. 4, in addition to strong emission band having a peak at 590 nm, weak emission band having a peak at 610nm Was found to exist. The color of the emitted light was slightly reddish.

【0036】この原因について検討した結果、610n
mの波長は、活性層20,26のIn0.5 (Ga0.75
0.250.5 Pを(100)面上に形成したときのバン
ドギャップに対応することから、電流の一部が(10
0)面であるストライプ状平坦部18上の活性層20,
26に流れ込み発光していることが考えられた。実際に
半導体チップの発光パターンを顕微鏡で観察したとこ
ろ、ストライプ状平坦部18の周辺がやや赤く光ってい
ることがわかった。この原因として、傾斜面19上のp
−クラッド層21,25の電流の一部が、ストライプ状
平坦部18上のp−クラッド層21,25内に流入する
こと、また傾斜面19上の活性層20,26に注入され
たキャリアの一部がストライプ状平坦部18上の活性層
20,26内に拡散した後、再結合することが考えられ
る。
As a result of studying the cause, 610n
The wavelength of m is In 0.5 (Ga 0.75 A) of the active layers 20 and 26.
l 0.25 ) 0.5 P corresponds to the band gap when the P is formed on the (100) plane.
0) The active layer 20 on the stripe-shaped flat portion 18 which is the plane,
It was considered that light flowed into 26 and emitted light. When the light emission pattern of the semiconductor chip was actually observed with a microscope, it was found that the periphery of the stripe-shaped flat portion 18 glowed slightly red. This is because p on the inclined surface 19
A part of the current of the cladding layers 21 and 25 flows into the p-cladding layers 21 and 25 on the stripe-shaped flat portion 18 and the carrier injected into the active layers 20 and 26 on the inclined surface 19; It is conceivable that a part of the diffusion diffuses into the active layers 20 and 26 on the stripe-shaped flat portion 18 and then recombines.

【0037】そこで、この発明の一実施例を図5に基づ
いて説明する。すなわち、図5は、InGaAlPを用
いた発光波長590nmの黄色の発光ダイオードの半導
体チップの上面および断面構造を示す。その構造は概ね
第1の比較例と同じであるが、ストライプ状平坦部18
と傾斜面19の境界の上方のエピタキシャル層表面に、
境界に沿って幅10μmの遮光膜31をp側電極と同一
材料にて形成した点が異なる。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. That is, FIG. 5 shows a top surface and a sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode having a light emission wavelength of 590 nm using InGaAlP. Its structure is almost the same as that of the first comparative example , except that the striped flat portion 18 is formed.
On the surface of the epitaxial layer above the boundary between
The difference is that the light shielding film 31 having a width of 10 μm is formed of the same material as the p-side electrode along the boundary.

【0038】第1の比較例および第2の比較例と同様に
この実施例の発光ダイオードの光出力を測定したとこ
ろ、順方向電流20mAの時、約1.0mWと第1の
較例および第2の比較例と同様の光出力が得られた。ま
た発光スペクトルを測定したところ、第1の比較例およ
び第2の比較例で見られた610nmにピークを持つ発
光帯は観測されなかった。肉眼で観察した場合も、純粋
な黄色発光であった。
As in the first comparative example and the second comparative example ,
When the light output of the light emitting diode of this embodiment was measured, it was found that when the forward current was 20 mA, it was about 1.0 mW, which was the first ratio.
Similar light output and Comparative Examples and a second comparative example was obtained. When the emission spectrum was measured, no emission band having a peak at 610 nm, which was observed in the first comparative example and the second comparative example , was observed. Pure yellow emission was also observed when observed with the naked eye.

【0039】このように、ストライプ状平坦部18と傾
斜面19の境界の全部または一部を含む領域の上方のエ
ピタキシャル層の表面すなわち窓層6ないしコンタクト
層8に遮光膜31を形成することにより、InGaAl
P系材料による発光ダイオードが単色性に優れることと
なり、しかも高光出力が実現できた。なお、以上の実施
例では、GaAsの半導体基板1上にInGaAlPま
たはGaAlAs系材料の活性層20等を形成し、また
同時ドーピング層22のn型不純物にSe、p型不純物
にZnを用いた場合について述べたが、InPの半導体
基板1上にInGaAsPの活性層20を形成する場合
等の他の基板や材料、並びに、S,Mg,Be等、基板
の面方位によりドーピング効率が変化する他の不純物を
用いても同様の効果が得られる。
As described above, by forming the light-shielding film 31 on the surface of the epitaxial layer above the region including all or a part of the boundary between the stripe-shaped flat portion 18 and the inclined surface 19, that is, on the window layer 6 or the contact layer 8. , InGaAl
The light emitting diode made of a P-based material was excellent in monochromaticity, and a high light output was realized. In the above embodiment, the active layer 20 or the like of InGaAlP or GaAlAs-based material is formed on the GaAs semiconductor substrate 1, and the simultaneous doping layer 22 uses Se as the n-type impurity and Zn as the p-type impurity. However, other substrates and materials, such as when the InGaAsP active layer 20 is formed on the InP semiconductor substrate 1, and other materials whose doping efficiency changes depending on the plane orientation of the substrate, such as S, Mg, Be, etc. Similar effects can be obtained by using impurities.

【0040】また、第1の主面として(100)面、第
2の主面として(100)面から(011)面および
(0−1−1)面の方向に15゜傾斜した面を用いた
が、例えば第1の主面として、(100)面から(01
1)面方向に3゜傾斜した面、第2の主面として(10
0)面から(011)面および(0−1−1)面の方向
に20゜傾斜した面を用いるなど他の面を用いてもよ
く、第1の主面と(100)面のなす角度が第2の主面
と(100)面のなす角度に比べて小さくなっていれば
よい。
A (100) plane is used as the first principal plane, and a plane inclined by 15 ° from the (100) plane to the (011) plane and the (0-1-1) plane is used as the second principal plane. However, for example, as the first main surface, from the (100) plane to (01)
1) A plane inclined by 3 ° in the plane direction, and (10
Another surface may be used, such as a surface inclined by 20 ° from the (0) plane to the (011) plane and the (0-1-1) plane, and the angle formed by the first main surface and the (100) plane. Should be smaller than the angle between the second main surface and the (100) plane.

【0041】各主面に対するこのような制約の上で、前
記した実施例で述べたように、活性層に対してP側に同
時ドーピング層を設ける場合は、第1の主面上の同時ド
ーピング層が電流ブロック層となるので、その上方に電
極7を形成すればよく、一方活性層に対してn側に同時
ドーピング層を設ける場合は第2の主面上の同時ドーピ
ング層が電流ブロック層となるので、その上方に電極7
を形成すればよい。
Under such restrictions on each main surface, as described in the above embodiment, when the simultaneous doping layer is provided on the P side with respect to the active layer, the simultaneous doping on the first main surface is performed. Since the layer becomes a current blocking layer, the electrode 7 may be formed above the current blocking layer. On the other hand, when a simultaneous doping layer is provided on the n-side of the active layer, the simultaneous doping layer on the second main surface is a current blocking layer. So that the electrode 7
May be formed.

【0042】また前記した実施例では第1の主面の両側
に第2の主面を設けたが、一方のみすなわち第1の主面
の片側のみに設けた場合でもよい。さらに結晶成長法と
してMOVPE法を用いたが、他の成長方法でもよい。
さらに遮光層31としてp側電極7以外の他の材料を用
いてもよいのは言うまでもない。その他この発明の要旨
を逸脱しない限り、種々変形して実施することができ
る。
In the above-described embodiment, the second main surface is provided on both sides of the first main surface, but it may be provided only on one side, that is, only on one side of the first main surface. Further, the MOVPE method is used as the crystal growth method, but another growth method may be used.
Needless to say, a material other than the p-side electrode 7 may be used for the light-shielding layer 31. In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0043】[0043]

【発明の効果】請求項1の発光ダイオードによれば、M
OVPE法および分子線エピタキシー(MBE)法な
ど、多くの方法による結晶成長では、成長基板の面方位
により不純物ドーピング効率が大きく異なるため、n型
およびp型の両不純物を同時にドーピングするいわゆる
同時ドーピング層では、両者の不純物原料供給量と成長
基板の面方位を適当に設定することにより、半導体基板
上の異なる面方位で導電型を変えることができる。した
がって、エピタキシャル層中に同時ドーピング層を形成
することにより、たとえば第1の主面上の同時ドーピン
グ層を、電極から流入する電流に対するブロック層とす
ることができるので、電極直下の活性層への電流の流入
を防ぐことができる。
According to the light emitting diode of the first aspect, M
In the crystal growth by many methods such as the OVPE method and the molecular beam epitaxy (MBE) method, the impurity doping efficiency greatly differs depending on the plane orientation of the growth substrate. Therefore, a so-called simultaneous doping layer in which both n-type and p-type impurities are simultaneously doped. By appropriately setting the supply amounts of the impurity materials and the plane orientation of the growth substrate, the conductivity type can be changed in different plane orientations on the semiconductor substrate. Therefore, by forming the co-doping layer in the epitaxial layer, for example, the co-doping layer on the first main surface can be used as a blocking layer for a current flowing from the electrode, and the Current can be prevented from flowing.

【0044】その結果、特殊な基板を用いることなく外
部取り出し効率を高めることができるので、高光出力の
発光ダイオードが得られ、また1回の結晶成長により製
造できるので生産性に優れかつ安価にできるという効果
がある。また発光層は、少なくとも活性層をInGaA
lP系材料あるいはGaAlAs系材料により形成した
ため、外部取り出し効率だけでなく内部量子効率も高く
することができるので、さらに高い光出力が得られる。
As a result, the external extraction efficiency can be increased without using a special substrate, so that a light-emitting diode with a high light output can be obtained. Further, since the light-emitting diode can be manufactured by a single crystal growth, the productivity is excellent and the cost can be reduced. This has the effect. In the light emitting layer, at least the active layer is made of InGaAs.
Since formed by lP based material or GaAlAs-based material, it is possible to higher internal quantum efficiency as well as external extraction efficiency, higher optical output can be obtained.

【0045】さらに第1の主面と第2の主面の境界にお
いて、窓層の上側に境界に沿って遮光膜を有するため
色性に優れる。
Further, at the boundary between the first main surface and the second main surface, a light shielding film is provided along the boundary above the window layer .
Excellent single color resistance.

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

【図1】第1の比較例におけるInGaAlPの黄色の
発光ダイオードの半導体チップの上面図および断面図で
ある。
FIG. 1 is a top view and a cross-sectional view of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode of InGaAlP in a first comparative example .

【図2】第1の比較例で採用した不純物原料の供給量に
おける、成長基板の(100)面から(011)面およ
び(0−1−1)面の方向への傾斜角とキャリア濃度の
関係を示すグラフである。
FIG. 2 shows the relationship between the inclination angle and the carrier concentration of the growth substrate from the (100) plane to the (011) plane and the (0-1-1) plane in the supply amount of the impurity material used in the first comparative example . It is a graph which shows a relationship.

【図3】第2の比較例におけるInGaAlPの黄色の
発光ダイオードの半導体チップの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode of InGaAlP in a second comparative example .

【図4】InGaAlPの黄色の発光ダイオードの発光
スペクトルである。
FIG. 4 is an emission spectrum of a yellow light emitting diode of InGaAlP.

【図5】この発明の一実施例におけるInGaAlPの
黄色の発光ダイオードの半導体チップの上面図および断
面図である。
FIG. 5 is a top view and a cross-sectional view of a semiconductor chip of an InGaAlP yellow light emitting diode according to an embodiment of the present invention .

【図6】第1の従来の技術における発光波長590nm
のInGaAlPの黄色の発光ダイオードの半導体チッ
プの上面図および断面図である。
FIG. 6 shows an emission wavelength of 590 nm in the first conventional technique.
3A and 3B are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode of InGaAlP.

【図7】第2の従来の技術による発光波長590nmの
InGaAlPの黄色の発光ダイオードの半導体チップ
の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor chip of an InGaAlP yellow light emitting diode having a light emission wavelength of 590 nm according to a second conventional technique.

【図8】第3の従来の技術による発光波長590nmの
InGaAlPの黄色の発光ダイオードの半導体チップ
の断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor chip of an InGaAlP yellow light emitting diode having a light emission wavelength of 590 nm according to a third conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

17 半導体基板 3 クラッド層 6 窓層 7,9 電極 18 第1の主面であるストライプ状平坦部 19 第2の主面である傾斜面 20,26 活性層 21,25 クラッド層 22,24 同時ドーピング層 Reference Signs List 17 semiconductor substrate 3 clad layer 6 window layer 7, 9 electrode 18 striped flat portion as first main surface 19 inclined surface as second main surface 20, 26 active layer 21, 25 clad layer 22, 24 simultaneous doping layer

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−229665(JP,A) 特開 平1−295469(JP,A) 特開 平5−259566(JP,A) 特開 平5−63304(JP,A) 特表 平5−502331(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50 H01L 21/20 Continuation of front page (56) References JP-A-4-229665 (JP, A) JP-A-1-295469 (JP, A) JP-A-5-259566 (JP, A) JP-A-5-63304 (JP) (A) Special table Hei 5-502331 (JP, A) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 33/00 H01S 5/00-5/50 H01L 21/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 格子面の(100)面と同一の面ならび
に(100)面から(011)面の方向および(0−1
−1)面の方向のいずれかに傾斜した面のいずれか一方
である第1の主面を表面に有するとともに、前記第1の
主面に対して(011)面方向および(0−1−1)面
方向の少なくともいずれか一方に傾斜しかつ前記第1の
主面に並設した第2の主面を有し、前記第1の主面と
(100)面のなす角度を、前記第2の主面と(10
0)面のなす角度に比べて小さくした半導体基板と、 活性層を挾むクラッド層を有するダブルヘテロ構造の発
光層と、 前記活性層の上側もしくは下側に形成されたn型および
p型の両不純物の同時ドーピング層と、 この発光層の上側に形成されて前記活性層内に発生した
光を外部に取り出す窓層と、 この窓層上の前記第1の主面および第2の主面の一方に
対向する部位、並びに前記半導体基板の裏面に形成され
た電極とを備え、前記発光層は、少なくとも活性層をInGaAlP系材
料あるいはGaAlAs系材料により形成し、 前記同時ドーピング層の前記第1の電極の直下の部位が
前記第1の電極から流入する電流に対するブロック層と
なるように、前記第1の主面および第2の主面の面方位
並びに前記不純物の濃度を設定し、前記第1の主面と前記第2の主面の境界において、前記
窓層の上側に境界に沿って遮光膜を有することを特徴と
する 発光ダイオード。
1. The same plane as the (100) plane of the lattice plane, the direction from the (100) plane to the (011) plane, and (0-1)
-1) The surface has a first main surface which is one of surfaces inclined in any of the directions of the surface, and has a (011) plane direction and a (0-1-) surface with respect to the first main surface. 1) having a second main surface inclined in at least one of the plane directions and juxtaposed to the first main surface, wherein the angle formed by the first main surface and the (100) plane is the 2 main surface and (10
0) a semiconductor substrate smaller than the angle formed by the plane, a light emitting layer of a double hetero structure having a cladding layer sandwiching the active layer, and n-type and p-type light emitting layers formed above or below the active layer. A co-doping layer of both impurities; a window layer formed above the light emitting layer to take out light generated in the active layer to the outside; a first main surface and a second main surface on the window layer And an electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, wherein the light emitting layer has at least an active layer formed of an InGaAlP-based material.
Fee or formed by GaAlAs-based material, wherein as the site immediately below the first electrode of the co-doped layer is blocking layer with respect to the current flowing from the first electrode, the first main surface and a second The plane orientation of the main surface and the concentration of the impurity are set, and at the boundary between the first main surface and the second main surface,
It has a light shielding film along the boundary on the upper side of the window layer.
Light-emitting diode to be.
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