JP3210071B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

Info

Publication number
JP3210071B2
JP3210071B2 JP13029692A JP13029692A JP3210071B2 JP 3210071 B2 JP3210071 B2 JP 3210071B2 JP 13029692 A JP13029692 A JP 13029692A JP 13029692 A JP13029692 A JP 13029692A JP 3210071 B2 JP3210071 B2 JP 3210071B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
active layer
semiconductor
light
emitting device
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
JP13029692A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05327011A (ja
Inventor
聡 河本
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP13029692A priority Critical patent/JP3210071B2/ja
Publication of JPH05327011A publication Critical patent/JPH05327011A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3210071B2 publication Critical patent/JP3210071B2/ja
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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子(以下
LEDと称す)に係わり、特に、InGaAlP系半導
体材料を用いたLEDに関する。
【0002】
【従来の技術】InGaAlP系材料は、窒化物を除く
3−5族化合物半導体混晶中で最大の直接遷移型バンド
ギャップを有し、0.5〜0.6ミクロン帯の発光素子
材料として注目されている。特に、GaAsを基板と
し、これに格子整合するInGaAlPによる発光部を
持つpn接合型LEDは、従来のGaPやGaAsP等
の間接遷移型の材料を用いたものに比べ、赤色から緑色
の高輝度の発光が可能である。高輝度のLEDを形成す
るには、発光効率を高めることはもとより、素子内部で
の光吸収や、活性部と電極の相対的位置関係等により、
外部への有効な光取り出しを実現することが重要であ
る。図3は、従来のn型InGaAlPLEDについて
説明する。
【0003】図3は、LEDの断面図で、n型GaAs
基板201の一主面上にn型InGaAlPクラッド層
202、n型InGaAlP活性層203、p型InG
aAlPクラッド層204、p型GaAlAs電流拡散
層205が順次積層形成され、このp型GaAlAs電
流拡散層205にはp側電極206、またn型GaAs
基板201の他方の主面にはn側電極207が形成され
た構造になっている。
【0004】そして、各層のAl組成は高い発光効率が
得られるように設定され、発光部となる活性層23のバ
ンドギャップは二つのクラッド層202、204より小
さいダブルヘテロ接合が形成されている。
【0005】なお、以下ではこのようなダブルヘテロ接
合構造を持つLEDについて記すが、以下で問題とする
光の取り出し効率を考える上では、活性層部の層構造
は、本質ではなく、シングルヘテロ接合構造やホモ接合
構造でも同様に考えることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなLEDにお
いて、活性層で生じた光の内、側面に向かった光は、活
性層中で吸収をうけ長波長化する。活性層中央部近傍で
発生し、側面方向に発した光は活性層中を進むうちにほ
とんど吸収されるのでここでは問題にならないが、側面
近傍で発生しすぐ近くの側面方向に進む光は、LEDの
側面から出ることになり、上面からでる光よりも波長の
長い光が観測される。また、側面近傍ではダイシング工
程のため結晶性が大きく損なわれておりこの結晶性の悪
さも光が長波長化する一因であると考えられる。このた
め、LED側面から放射される光とLED上面から放射
される光とでは、波長が異なり、このLEDに外囲器を
形成し製品化した際、光の単色性を著しく損なう等の弊
害を及ぼしていた。特に、赤色等の長波長LEDにおい
ては、長波長化した光はヒトの目に認識されることがあ
まりないので問題とされなかったが、黄色から緑色等の
短波長LEDにおいては、長波長化した光は可視の領域
になってしまい、色を誤認してしまう等の大きな問題と
なっていた。そこで本発明は、上記欠点を除去し活性層
側面からの光の放射を抑制することによって、光の単色
性の向上を図り得るLEDを提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明では、キャリアが再結合して発光する活性
層と、前記活性層の上面に形成された一導電型の第一の
半導体層と、前記活性層の下面に形成され、前記第一の
半導体層と逆導電型の第二の半導体層と、少なくとも前
記活性層の側面近傍に形成され、前記活性層のバンドギ
ャップよりも小さなバンドギャップを有する結晶材料
と、前記第一の半導体層表面上に電気的に接続された第
一の電極と、前記第二の半導体層表面に電気的に接続さ
れた第二の電極とを具備することを特徴としている。ま
た、少なくとも前記結晶材料上に形成され、且つ、この
結晶材料と接し、前記活性層と逆導電型の電流ブロック
層を含むことを特徴としている。また、前記結晶材料の
バンドギャップが1.75eV以下であることを特徴と
している。また、前記活性層がIn0.5 (Ga1-x Al
x 0.5 Pでかつ、前記結晶材料がGaAsであること
を特徴としている。
【0008】
【作用】本発明によると、活性層の側面近傍に活性層の
バンドギャップよりも小さなバンドギャップを有する結
晶材料を形成することによって、側面方向に放射される
光を吸収し外部へ取り出さないようにする。したがっ
て、側面から取り出される光、即ち長波長化される光が
低減し、LEDから取り出される光の波長の単色化を格
段に向上させることができる。
【0009】
【実施例】
(実施例1)この発明の第一の実施例を図1を参照し、
詳細に説明する。図1は、本発明のn型InGaAlP
LEDの概略構成を示す断面図である。
【0010】中央に厚さ0.3ミクロンのアンド−プの
In0.5 (Ga1-x Alx 0.5 P活性層103(キャ
リア濃度1017≦1)を形成し、この活性層103の表
面に厚さ0.6ミクロンのp型In0.5 (Ga1-y Al
y 0.5 Pクラッド層104(キャリア濃度3×1
17)を形成する。更に、このp型クラッド層104上
に厚さ7ミクロンのp型Ga1-p Alp As電流拡散層
105(キャリア濃度2.5×1018)を積層形成し、
第一の半導体層109とする。また、この活性層103
の裏面に厚さ0.6ミクロンのn型In0.5 (Ga1-z
Alz 0.5 Pクラッド層102(キャリア濃度3×1
17)を形成する。更に、このn型クラッド層102裏
面上に厚さ240ミクロンのn型GaAs基板101
(キャリア濃度2×1018)を積層形成し、第二の半導
体層110とする。そして、少なくとも、活性層103
の側面近傍に活性層103のバンドギャップよりも小さ
な例えば1.75eV以下バンドギャップを有する結晶
材料108を形成する。更に、第一の半導体層109の
表面の中央部近傍上に厚さ1.5ミクロンの第一の電極
例えばp型AuBe電極106を形成する。また、厚さ
1.5ミクロンの第二の半導体層110の裏面に第二の
電極例えばn型AuGe電極107を形成する。InG
aAlP各層のAl組成x、y、zは高い発光効率が得
られるように、x≦z、x≦yで満たす。例えば、y=
z=0.7、y=0.3とする。即ち、発光部となる活
性層103のバンドギャップは、p、nの隣接する二つ
のクラッド層104、102よりも小さいダブルヘテロ
接合が形成されている。
【0011】前記活性層及び前記結晶材料は、周知のリ
ソグラフィ−技術により形成する。前記第一の電極10
6は、通常レジスト等を用いたリフトオフ法またはリソ
グラフィ−技術により、第一の半導体層109の表面の
中央部近傍上に選択的に形成する。また、各層の成長に
は、有機金属気相成長(MOCVD)法や分子線エピタ
キシ(MBE)法等の気相成長法によって成長してい
る。
【0012】なお、上記ではこのようなダブルヘテロ接
合構造を持つLEDについて記すが、上記で問題とする
光の取り出し効率を考える上では、活性層部の層構造
は、本質ではなく、シングルヘテロ接合構造やホモ接合
構造でも同様に考えることができる。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することがで
きる。 (実施例2)この発明の第二の実施例を図2を参照し、
詳細に説明する。図2は、本発明のn型InGaAlP
LEDの概略構成を示す断面図である。
【0013】中央に厚さ0.3ミクロンのアンド−プの
In0.5 (Ga1-x Alx 0.5 P活性層103(キャ
リア濃度1017≦1)を形成し、この活性層103の表
面に厚さ0.6ミクロンのp型In0.5 (Ga1-y Al
y 0.5 Pクラッド層104(キャリア濃度3×1
17)を形成する。更に、このp型クラッド層104上
に厚さ7ミクロンのp型Ga1-p Alp As電流拡散層
105(キャリア濃度2.5×1018)を積層形成し、
第一の半導体層109とする。また、この活性層103
の裏面に厚さ0.6ミクロンのn型In0.5 (Ga1-z
Alz 0.5 Pクラッド層102(キャリア濃度3×1
17)を形成する。更に、このn型クラッド層102裏
面上に厚さ240ミクロンのn型GaAs基板101
(キャリア濃度2×1018)を積層形成し、第二の半導
体層110とする。そして、少なくとも、活性層103
の側面近傍に活性層103のバンドギャップよりも小さ
な例えば1.75eV以下バンドギャップを有する結晶
材料108を形成する。更に、少なくとも結晶材料10
8上にこの結晶材料108と接し、活性層103と逆導
電型の電流ブロック層111を形成する。更に、第一の
半導体層109の表面近傍上に厚さ1.5ミクロンの第
一の電極例えばp型AuBe電極107を形成する。す
なわち、第一の電極107直下部に間接的に電流ブロッ
ク層111を設けた構造になる。電流をp型Ga1-p
p As電流拡散層105内で広く拡散させるために
は、電極を直下に設けることが必要である。また、活性
層中央部近傍で発生し活性層側面に向かった光は長波長
化してしまう。そのため、第一の半導体層109の表面
の側面近傍上に第一の電極107を形成しこの直下部に
間接的に電流ブロック層111を設けている。また、厚
さ1.5ミクロンの第二の半導体層110の裏面に第二
の電極例えばn型AuGe電極107を形成する。ま
た、活性層及び結晶材料と同様に電流ブロック層も周知
のリソグラフィ−技術により形成する。
【0014】この構造にすれば、第一の電極直下と側面
近傍以外の広域に発光領域をとることができるので、高
い光の取り出し効率を保ったまま側面より取り出される
長波長の光を低減することができる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、活
性層の側面近傍に活性層のバンドギャップよりも小さな
バンドギャップを有する結晶材料を形成することによっ
て、側面方向に放射される光を吸収し外部へ取り出さな
いようにする。したがって、活性層側面からの光の放射
を抑制することになり、光の単色性の向上を図り得るL
EDを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例における半導体発光素子
の概略断面図である。
【図2】本発明の第二の実施例における半導体発光素子
の概略断面図である。
【図3】従来における半導体発光素子の概略断面図であ
る。
【符号の説明】
101、201 n型GaAs基板 102、202 n型In0.5 (Ga1-z Alz 0.5
Pクラッド層 103、203 In0.5 (Ga1-x Alx 0.5 P活
性層 104、204 p型In0.5 (Ga1-y Aly 0.5
Pクラッド層 105、205 p型Ga1-p Alp As電流拡散層 106、206 第一の電極 107、207 第二の電極 108、 結晶材料 109、209 第一の半導体層 110、210 第二の半導体層 111 電流ブロック層

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャリアが再結合して発光するIn 0.5
    (Ga1-xAlx) 0.5 Pからなる活性層と、 前記活性層の上面に形成された一導電型の第一の半導体
    層と、 前記活性層の下面に形成され、前記第一の半導体層と逆
    導電型の第二の半導体層と、 前記活性層の側面近傍に形成され、前記活性層から側面
    方向に放射される光を吸収し外部へ取り出さないように
    する、前記活性層のバンドギャップよりも小さなバンド
    ギャップを有する結晶材料と、 前記第一の半導体層表面上に選択的に形成された第一の
    電極と、 前記第二の半導体層表面に電気的に接続された第二の電
    極とを具備することを特徴とする半導体発光素子。
  2. 【請求項2】少なくとも前記結晶材料上に形成され、且
    つ、この結晶材料と接し、前記活性層と逆導電型の電流
    ブロック層を含むことを特徴とする請求項1記載の半導
    体発光素子。
  3. 【請求項3】前記結晶材料のバンドギャップが1.75
    eV以下であることを特徴とする請求項1及び請求項2
    記載の半導体発光素子。
  4. 【請求項4】前記結晶材料がGaAsであることを特徴
    とする請求項1及び請求項2記載の半導体発光素子。
JP13029692A 1992-05-22 1992-05-22 半導体発光素子 Expired - Lifetime JP3210071B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13029692A JP3210071B2 (ja) 1992-05-22 1992-05-22 半導体発光素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13029692A JP3210071B2 (ja) 1992-05-22 1992-05-22 半導体発光素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05327011A JPH05327011A (ja) 1993-12-10
JP3210071B2 true JP3210071B2 (ja) 2001-09-17

Family

ID=15030927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13029692A Expired - Lifetime JP3210071B2 (ja) 1992-05-22 1992-05-22 半導体発光素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3210071B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05327011A (ja) 1993-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5153889A (en) Semiconductor light emitting device
JP3643665B2 (ja) 半導体発光素子
JPH0832112A (ja) 3族窒化物半導体発光素子
US20070045608A1 (en) Window interface layer of a light-emitting diode
US7528417B2 (en) Light-emitting diode device and production method thereof
JPH0823124A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JPH0897468A (ja) 半導体発光素子
JP3251603B2 (ja) 半導体発光装置
JP2000031533A (ja) 半導体発光素子
JP2566207Y2 (ja) 電流注入型窒化ガリウム系発光素子
JP3625088B2 (ja) 半導体発光素子
JP2792781B2 (ja) 発光ダイオード及びその製造方法
JP4225594B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体装置
JP3484997B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP3691202B2 (ja) 半導体発光素子
JP3210071B2 (ja) 半導体発光素子
JP3633018B2 (ja) 半導体発光装置
JPS61144078A (ja) 半導体発光素子
JP2766311B2 (ja) 半導体発光装置
JPH0786637A (ja) 半導体発光装置
JP2000174341A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JPH06103759B2 (ja) 半導体発光装置
JP3700767B2 (ja) 半導体発光素子
JP2931678B2 (ja) 半導体発光素子
JPH0945959A (ja) 発光素子

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080713

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090713

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090713

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100713

Year of fee payment: 9