JP3463040B2 - Compound semiconductor light emitting device - Google Patents
Compound semiconductor light emitting deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は化合物半導体発光素
子に関し、特に青色発光ダイオードをはじめとする紫外
光から可視領域にわたる化合物半導体発光素子に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor light emitting device, and more particularly, to a compound semiconductor light emitting device such as a blue light emitting diode that extends from the ultraviolet light to the visible region.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、II−VI族化合物半導体Zn
S、ZnSe等は青色発光ダイオードをはじめとする紫
外光から可視領域にわたる高効率発光素子用の材料であ
る。2. Description of the Related Art Generally, II-VI compound semiconductor Zn
S, ZnSe, and the like are materials for high-efficiency light-emitting elements such as blue light-emitting diodes, which range from ultraviolet light to visible light.
【0003】このII−VI族化合物半導体を用いた発
光素子において、従来用いられている構造の例を図17
に示す。図中、71はハロゲン化学輸送法により成長さ
せたZnSバルク単結晶を1000℃の溶融亜鉛中で1
00時間熱処理し、低抵抗したn型ZnS単結晶基板で
ある。この低抵抗化n型ZnS基板71上に分子線エピ
タキシー(MBE)法、あるいは有機金属熱分解(MO
CVD)法を用いてn型ZnSからなる発光層74、絶
縁性ZnSからなる絶縁層75を順次エピタキシャル成
長させ、上記絶縁層75上に金(Au)を蒸着して正電
極77とし、低抵抗化n型基板71の裏面にインジウム
(In)を用いたオーミック電極を形成し、これを負電
極78として、MIS型発光素子が製作されている。FIG. 17 shows an example of a structure conventionally used in a light emitting device using this II-VI group compound semiconductor.
Shown in. In the figure, 71 is a ZnS bulk single crystal grown by the halogen chemical transport method in a molten zinc at 1000 ° C.
It is an n-type ZnS single crystal substrate which has been heat-treated for 00 hours and has low resistance. On this low resistance n-type ZnS substrate 71, a molecular beam epitaxy (MBE) method or a metal organic thermal decomposition (MO) method is used.
The light emitting layer 74 made of n-type ZnS and the insulating layer 75 made of insulating ZnS are sequentially epitaxially grown by the CVD method, and gold (Au) is vapor-deposited on the insulating layer 75 to form the positive electrode 77, thereby reducing the resistance. An ohmic electrode using indium (In) is formed on the back surface of the n-type substrate 71, and this is used as a negative electrode 78 to manufacture a MIS-type light emitting device.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の発光素子の構造では、導電性基板を必要とした。
しかし、青色発光素子などのワイドギャップ半導体にお
いては、必ずしも導電性基板を得ることが容易でなかっ
た。例えば、上述の従来の化合物発光素子では、基板の
低抵抗化のために、溶融亜鉛中での熱処理工程が必要で
あった。高抵抗もしくは絶縁性の基板を用いる場合、発
光素子の上面に正、負の両方の電極を形成することが考
えられるが、この場合には発光を有効に取り出せないと
いう問題が生じた。すなわち、電極や発光素子外部より
電流を供給するために、電極に接続されるリード線によ
り、発光の取り出しが遮られていた。特に、青色発光素
子の場合、発光効率が小さいため、発光の取り出し効率
を高めることは重要であった。However, the structure of the conventional light emitting device described above requires a conductive substrate.
However, it is not always easy to obtain a conductive substrate in a wide-gap semiconductor such as a blue light emitting element. For example, in the above-described conventional compound light emitting device, a heat treatment step in molten zinc is required to reduce the resistance of the substrate. When a high resistance or insulating substrate is used, it is conceivable to form both positive and negative electrodes on the upper surface of the light emitting element, but in this case, there was a problem that light emission could not be effectively extracted. That is, in order to supply a current from the outside of the electrode or the light emitting element, the lead wire connected to the electrode blocks the extraction of the emitted light. In particular, in the case of a blue light emitting element, it is important to improve the extraction efficiency of emitted light because the light emitting efficiency is low.
【0005】また、正、負電極を両方とも発光素子の上
面に形成する場合において、発光層の下層である導電層
を露出させる必要があるが、青色発光素子などのワイド
ギャップ半導体において、ドライエッチングにより露出
したp型半導体表面に電極を形成すると、電極部分での
抵抗が高くなるという問題が判明した。これは、青色発
光素子などのワイドギャップ半導体においては、良好な
正電極の形成が難しく、正電極を接続する半導体表面は
適切に形成される必要があるためである。Further, when both the positive and negative electrodes are formed on the upper surface of the light emitting element, it is necessary to expose the conductive layer below the light emitting layer. However, in a wide gap semiconductor such as a blue light emitting element, dry etching is performed. It was found that when an electrode is formed on the exposed p-type semiconductor surface, the resistance at the electrode portion becomes high. This is because it is difficult to form a good positive electrode in a wide-gap semiconductor such as a blue light emitting element, and the semiconductor surface for connecting the positive electrode needs to be formed appropriately.
【0006】本発明は係る点に鑑みてなされたもので、
発光の取り出し効率の高い化合物半導体発光素子と、そ
の化合物半導体発光素子の電極における抵抗を小さくし
た製造方法を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide a compound semiconductor light emitting device having high emission efficiency of light emission and a manufacturing method in which resistance of electrodes of the compound semiconductor light emitting device is reduced.
【0007】さらに、上述の従来の発光素子の構造で
は、発光層を含む主要部、つまり発光素子本体に電流が
必ずしも狭窄されないという問題があった。これは発光
素子本体側面を電流がリークするからである。本発明は
係る点に鑑みてなされたもので、発光素子本体に電流を
狭窄し、発光層に高密度の電流を注入することを特徴と
する。Further, the above-described conventional structure of the light emitting device has a problem that the current is not necessarily confined in the main part including the light emitting layer, that is, the light emitting device body. This is because current leaks to the side surface of the light emitting element body. The present invention has been made in view of the above point, and is characterized in that a current is confined in the light emitting element body and a high density current is injected into the light emitting layer.
【0008】本発明による化合物半導体発光素子は、絶
縁性基板上に、少なくとも、第1導電型の導電層と、発
光層と、第2導電型の導電層とをこの順に有し、前記第
1導電型の導電層の露出部分に第1の電極を有し、前記
第2導電型の導電層の上方に第2の電極を有するプレー
ナ構造の化合物半導体発光素子であって、前記第2導電
型の導電層が、高屈折率領域を備え、該高屈折率領域
が、より屈折率の小さい領域の中に形成された構造を有
しており、前記発光層からの発光を発光素子上部より取
り出すことのできる構成としたことを特徴とし、紫外光
から青色光の範囲の発光を生じる。A compound semiconductor light emitting device according to the present invention has at least a first conductive type conductive layer, a light emitting layer, and a second conductive type conductive layer in this order on an insulating substrate. A compound semiconductor light emitting device having a planar structure, which has a first electrode on an exposed portion of a conductive type conductive layer and has a second electrode above the second conductive type conductive layer, wherein
The conductive layer of the mold has a high refractive index region, and the high refractive index region
Has a structure formed in a region with a smaller refractive index.
And is characterized in that it has a structure capable of taking out light emission from the light emitting layer from the light-emitting element upper ultraviolet light
Emits light in the range from to blue light .
【0009】この発明における基板としては、低抵抗n
型ZnS、低抵抗n型ZnSeあるいは低抵抗n型Zn
SexSe1-x等からなるものや、絶縁性ZnS、絶縁性
ZnSeあるいは絶縁性ZnSxSe1-x等からなるもの
が好ましいものとして挙げられる。また、GaAsやG
aPあるいはSi等の材料も適用可能である。The substrate according to the present invention has a low resistance n.
Type ZnS, low resistance n-type ZnSe or low resistance n-type Zn
Preferred examples include those made of Se x Se 1-x and the like, and those made of insulating ZnS, insulating ZnSe, insulating ZnS x Se 1-x and the like. Also, GaAs and G
A material such as aP or Si is also applicable.
【0010】そして、例えば、低抵抗n型ZnS基板
(や低抵抗n型ZnSe基板あるいは低抵抗n型ZnS
xSe1-x基板)としては、ハロゲン化学輸送法により成
長させたZnSバルク単結晶(やZnSeバルク単結晶
あるいはZnSxSe1-xバルク単結晶)を1000℃の
溶融亜鉛中で約100時間熱処理することにより、それ
ぞれ以下に示す抵抗率を有する低抵抗化した基板を用い
るのが好ましい。
ZnS:抵抗率(Ω・cm)として1〜10が好まし
く、1程度がより好ましい。
ZnSe:10-2〜10が好ましく、1程度がより好ま
しい。
ZnSxSe1-x:1〜10が好ましく、1程度がより好
ましい。
この際、上記各基板を作成する上でn型不純物として
は、Al,Ga等やCl,Brが用いられ、InやI等
も適用可能である。Then, for example, a low resistance n-type ZnS substrate (or a low resistance n-type ZnSe substrate or a low resistance n-type ZnS substrate) is used.
x Se 1-x substrate) is a ZnS bulk single crystal (or ZnSe bulk single crystal or ZnS x Se 1-x bulk single crystal) grown by the halogen chemical transport method in molten zinc at 1000 ° C. for about 100 hours. It is preferable to use a substrate whose resistance has been reduced by heat treatment as shown below. ZnS: The resistivity (Ω · cm) is preferably 1 to 10, more preferably about 1. ZnSe: 10 −2 to 10 is preferable, and about 1 is more preferable. ZnS x Se 1-x : 1 to 10 is preferable, and about 1 is more preferable. At this time, Al, Ga, etc., Cl, Br, etc. are used as n-type impurities in making each of the above-mentioned substrates, and In, I, etc. are also applicable.
【0011】また、絶縁性ZnS[絶縁性ZnSe(あ
るいは絶縁性ZnSxSe1-x)]は、ハロゲン輸送法、
昇華法あるいは高圧溶融法により成長させたZnSバル
ク単結晶(やZnSeバルク単結晶あるいはZnSxS
e1-xバルク単結晶)をそれぞれ低抵抗化処理せずに用
いるのが好ましい。Insulating ZnS [insulating ZnSe (or insulating ZnS x Se 1-x )] is a halogen transport method,
ZnS bulk single crystal grown by sublimation method or high-pressure melting method (or ZnSe bulk single crystal or ZnS x S
e 1-x bulk single crystal) is preferably used without being subjected to the resistance lowering treatment.
【0012】この発明における発光部としては、n型Z
nSあるいはn型ZnSe等からなる。いわゆるZnS
MIS型あるいはZnSe MIS型の発光素子を構
成する発光層や、一対のn型ZnSeおよびp型ZnS
e等からなる、いわゆるプレーナ構造を含むモノリシッ
ク素子構造のpn接合発光素子を構成する発光層が好ま
しいものとして挙げられる。The light emitting portion in the present invention is an n-type Z
It is made of nS or n-type ZnSe. So-called ZnS
MIS type or ZnSe light emitting layer constituting a MIS type light emitting element, and a pair of n-type ZnSe and p-type ZnS
A light-emitting layer that constitutes a pn-junction light-emitting device having a monolithic device structure including a so-called planar structure, which is made of e or the like, is preferable.
【0013】導電層ならびに発光層を作成する上でn型
不純物としては、III族元素のホウ素(B)、アルミ
ニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(I
n)、タリウム(Tl)等を、あるいはVII族元素の
塩素(Cl)、臭素(Br)、フッ素(F)、ヨウ素
(I)等のうち少なくとも一つ、あるいは上記のIII
族元素とVII族元素とを少なくとも一つずつ組み合わ
せたものが用いられる。一方、p型不純物としては、I
a族元素のリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カ
リウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)
等や、Ib族元素の銅(Cu)、銀(Ag)、金(A
u)を、あるいはIII族元素のタリウム(Tl)やV
族元素の窒素(N)、リン(P)、砒素(As)、アン
チモン(Sb)、ビスマス(Bi)等のうち少なくとも
一つ、あるいは上記のIa族、Ib族ならびにV族の元
素と、III族ならびにVII族とを少なくとも一つず
つ組み合わせたものが用いられる。In forming the conductive layer and the light emitting layer, n-type impurities include boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) and indium (I) which are group III elements.
n), thallium (Tl) or the like, or at least one of the Group VII elements chlorine (Cl), bromine (Br), fluorine (F), iodine (I), or the above III
A combination of at least one group element and one group VII element is used. On the other hand, as the p-type impurity, I
Group a elements lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs)
Etc., copper (Cu), silver (Ag), gold (A
u), or group III element thallium (Tl) or V
At least one of the group element nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), or the above group Ia group, Ib group, and V group elements, and III A combination of at least one group and one group VII is used.
【0014】次に、本発明において、発光素子本体が実
質的に基板の一部領域上に立設されるとは、基板が、発
光素子本体を配設しうる第1領域と少なくとも発光素子
本体の側面を包囲する絶縁部を配設しうる第2領域とを
有することを意味するものであり、発光素子本体が基板
の上面全体に渡って配設されていないことを意味する。Next, in the present invention, the fact that the light emitting element body is substantially erected on a partial area of the substrate means that the substrate has at least the first area where the light emitting element body can be arranged and at least the light emitting element body. And a second region in which an insulating part surrounding the side surface of the substrate can be provided, which means that the light emitting element body is not provided over the entire upper surface of the substrate.
【0015】すなわち、発光素子本体は、例えば、30
0μm×300μmの素子(チップ)寸法に対して、図
13、図14に示すように、直径D1が30〜100μ
m程度(より好ましくは50μm)の円柱構造を有する
ものが好ましいものとして挙げられる。That is, the light emitting element body is, for example, 30
As shown in FIGS. 13 and 14, the diameter D1 is 30 to 100 μm with respect to the element (chip) size of 0 μm × 300 μm.
Those having a columnar structure of about m (more preferably 50 μm) are preferred.
【0016】また、絶縁部としては、材料としてZn
S、ZnSe、ZnSxSe1-x等のII−VI族化合物
半導体からなる絶縁層が挙げられる。CaSやCaS
e、SrSあるいはSrSeも適用可能である。そし
て、抵抗率としては1010〜1015Ω・cmが好まし
く、1015Ω・cmがより好ましく、その絶縁層におけ
る上記発光素子本体の側面を包囲する部分である包囲壁
の肉厚W(図13参照)は2〜10μmが好ましく、5
μmがより好ましい。As the insulating portion, Zn is used as a material.
An insulating layer made of a II-VI group compound semiconductor such as S, ZnSe, and ZnS x Se 1-x can be given. CaS and CaS
e, SrS or SrSe are also applicable. Then, preferably 10 10 ~10 15 Ω · cm as resistivity, 10 15 Ω · cm, more preferably, the wall thickness W of the portion in which the surrounding wall surrounding the side surface of the light-emitting element body in its insulating layer (FIG. 13) is preferably 2 to 10 μm, and 5
μm is more preferable.
【0017】さらに、本発明においては、導電部は、電
子濃度1018cm-3以上(あるいは正孔濃度1017cm
-3以上)の低抵抗(抵抗率として10-1〜10-3Ω・c
mが好ましく、5×10-3Ω・cmがより好ましい)
の、例えば、n型(あるいはp型)ZnSe層やZnS
xSe1-x層から構成される。そして、発光部は、n型発
光層の場合、電子濃度として1015〜1018cm-3が好
ましく、p型発光層の場合では、正孔濃度として1014
〜1017cm-3が好ましい。Further, in the present invention, the conductive portion has an electron concentration of 10 18 cm -3 or more (or a hole concentration of 10 17 cm -3 ).
-3 or more) low resistance (resistivity 10 -1 to 10 -3 Ω · c
m is preferable and 5 × 10 −3 Ω · cm is more preferable)
, For example, n-type (or p-type) ZnSe layer or ZnS
x Se 1-x layer. The light emitting portion preferably has an electron concentration of 10 15 to 10 18 cm −3 in the case of an n-type light emitting layer, and has a hole concentration of 10 14 in the case of a p-type light emitting layer.
-10 17 cm -3 is preferable.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下図に示す実施例にもとづいて
この発明を詳述する。なお、これによってこの発明は限
定を受けるものではない。図1は本発明の第1の実施例
の発光素子を模式的に示した断面図である。同図におい
て、1は抵抗率1Ωcmの低抵抗n型ZnS基板、2は
低抵抗n型ZnSからなる第1導電層、3は第1導電層
2よりも高いキャリア濃度をもつ低抵抗n型ZnSから
なる第2導電層、4はn型ZnS発光層、5は絶縁性Z
nSからなる正孔注入用絶縁層、7は正電極、8は負電
極である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings. The present invention is not limited to this. FIG. 1 is a sectional view schematically showing a light emitting device of the first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a low resistance n-type ZnS substrate having a resistivity of 1 Ωcm, 2 is a first conductive layer made of low resistance n-type ZnS, and 3 is a low resistance n-type ZnS having a carrier concentration higher than that of the first conductive layer 2. Of the second conductive layer, 4 is an n-type ZnS light emitting layer, and 5 is an insulating Z
An insulating layer for hole injection made of nS, 7 is a positive electrode, and 8 is a negative electrode.
【0019】この素子において、第1導電層2、発光層
4、正孔注入用絶縁層5はMBE法を用いて基板1上に
順次エピタキシャル成長させた単結晶半導体層である。In this element, the first conductive layer 2, the light emitting layer 4, and the hole injection insulating layer 5 are single crystal semiconductor layers which are sequentially epitaxially grown on the substrate 1 by the MBE method.
【0020】そして、第1導電層2より高いキャリア濃
度を有する第2導電層3は、第1導電層2の成長時に、
成長層表面の一部に光(例えば波長193nmのArF
エキシマレーザ光)を照射することにより形成される。
すなわち、光を照射しながら成長することにより、光照
射部分に不純物元素が高濃度に添加され、非照射部と比
較して約1桁キャリア濃度の高い領域を形成することが
できた。第1導電層2は厚さ5μm、電子濃度1018c
m-3とし、第2導電層3は第1導電層2のほぼ全層にわ
たって形成し、電子濃度を上記の成長法を用いて第1導
電層1の約10倍の1019cm-3程度とした。この場合
抵抗率は第1導電層2が5×10-2Ωcm、第2導電層
3のそれは5×10-3Ωcmであった。The second conductive layer 3 having a carrier concentration higher than that of the first conductive layer 2 is formed during the growth of the first conductive layer 2.
A part of the surface of the growth layer is exposed to light (for example, ArF of wavelength 193 nm)
It is formed by irradiating an excimer laser beam).
That is, by growing while irradiating light, the impurity element was added to the light-irradiated portion at a high concentration, and a region having a carrier concentration higher by about one digit than that of the non-irradiated portion could be formed. The first conductive layer 2 has a thickness of 5 μm and an electron concentration of 10 18 c
and m -3, and the second conductive layer 3 is formed over substantially full thickness of the first conductive layer 2, about 10 times the 10 19 cm -3 about the first conductive layer 1 electron concentration using deposition of the And In this case, the resistivity of the first conductive layer 2 was 5 × 10 −2 Ωcm, and that of the second conductive layer 3 was 5 × 10 −3 Ωcm.
【0021】この際、第2導電層3は電流が十分に狭窄
されるように、例えば、300μm×300μmの素子
(チップ)寸法に対して、径d1を50μm程度に設定
する。発光層4は厚さ2μm、電子濃度1017cm-3と
し、正孔注入用の絶縁層5は20〜700Åの厚さとし
た。At this time, the diameter d 1 of the second conductive layer 3 is set to about 50 μm for an element (chip) size of, for example, 300 μm × 300 μm so that the current is sufficiently narrowed. The light emitting layer 4 had a thickness of 2 μm and an electron concentration of 10 17 cm −3 , and the hole injection insulating layer 5 had a thickness of 20 to 700 Å.
【0022】そして、正孔注入用の絶縁層5としては、
不純物を添加せずに成長させた絶縁性のZnS、あるい
は上述したn型不純物とV族元素の窒素(N)、リン
(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)等のp型不
純物を同時に添加して成長させた絶縁性ZnSを用いる
ことにより安定した特性が得られた。As the insulating layer 5 for injecting holes,
Insulating ZnS grown without adding impurities, or the above-mentioned n-type impurities and p-type impurities such as nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), etc., of group V elements are used. Stable characteristics were obtained by using insulating ZnS that was added and grown at the same time.
【0023】正電極7は絶縁層5上の第2導電層3の直
上の位置に金(Au)を500〜1000Å蒸着して形
成した。負電極8は、基板1の裏側全面にインジウム−
水銀(In−Hg)を塗布し、高純度水素(H2)中で
約400℃(30sec)加熱することにより形成した
オーミック電極である。The positive electrode 7 was formed by vapor-depositing gold (Au) on the insulating layer 5 directly above the second conductive layer 3 by 500 to 1000 liters. The negative electrode 8 is formed of indium on the entire back surface of the substrate 1.
It is an ohmic electrode formed by applying mercury (In-Hg) and heating it in high-purity hydrogen (H 2 ) at about 400 ° C. (30 sec).
【0024】以上のZnSMIS型発光素子において、
素子内の電流経路は第1および第2導電層2および3中
において、高キャリア濃度で、より低い抵抗率をもつ第
2導電層3中に狭窄され、発光層4へ高密度の電流を注
入することが可能となり、従来のZnS MIS型発光
素子と比較して5〜10倍の輝度を有する青色発光が正
電極7、絶縁層5ならびに素子端面を通して観察され
た。In the above ZnSMIS type light emitting device,
The current path in the device is narrowed in the first and second conductive layers 2 and 3 into the second conductive layer 3 having a high carrier concentration and a lower resistivity, and a high-density current is injected into the light emitting layer 4. The blue light emission having a brightness of 5 to 10 times that of the conventional ZnS MIS type light emitting device was observed through the positive electrode 7, the insulating layer 5 and the end face of the device.
【0025】図2は上記実施例の発光素子において、高
キャリア濃度の第2導電層をリング状に形成した、第2
の実施例であるZnS MIS型発光素子を模式的に示
す断面図である。同図において基板1、第1導電層2、
発光層4、絶縁層5は上記実施例に示す発光素子と同様
のものであり、第2導電層13は、第1導電層2を成長
する際にArFレーザー光をリング状に照射することで
形成した内径d230μm、外径d3100μmのリング
状の高キャリア濃度層である。各層の膜厚ならびにキャ
リア濃度は、上記第1実施例の発光素子と同程度に設定
した。正電極7として、直径30〜100μmのAu蒸
着電極を絶縁層5上の第2導電層13の直上の位置に形
成し、負電極8として、基板1裏面にIn−Hgを用
い、リング状のオーミック電極を形成した。FIG. 2 shows the second embodiment in which the second carrier layer having a high carrier concentration is formed in a ring shape in the light emitting device of the above embodiment.
2 is a cross-sectional view schematically showing a ZnS MIS type light emitting device that is an example of FIG. In the figure, the substrate 1, the first conductive layer 2,
The light emitting layer 4 and the insulating layer 5 are the same as those of the light emitting element shown in the above embodiment, and the second conductive layer 13 is formed by irradiating ArF laser light in a ring shape when growing the first conductive layer 2. It is a ring-shaped high carrier concentration layer having an inner diameter d 2 of 30 μm and an outer diameter d 3 of 100 μm. The film thickness and carrier concentration of each layer were set to the same level as those of the light emitting device of the first embodiment. An Au vapor deposition electrode having a diameter of 30 to 100 μm is formed as the positive electrode 7 on the insulating layer 5 immediately above the second conductive layer 13, and as the negative electrode 8, In—Hg is used on the back surface of the substrate 1 to form a ring shape. An ohmic electrode was formed.
【0026】この場合においても、第2導電層13によ
り発光層4に流れる電流が狭窄され、高輝度の青色発光
が得られた。さらに、高いキャリア濃度をもつ第2導電
層13は第1導電層2に対して低い屈折率をもつため、
発光層4の正電極7と第2導電層13に挟まれた発光部
より生じた光は、リング状の第2導電層13に囲まれ
た、より高い屈折率を持つ第1導電層2中に閉じ込めら
れ、素子端面より漏れることなく基板1の裏面より素子
外部へ効率良く取り出すことができた。本実施例により
高輝度でしかも高い取り出し効率をもつZnS MIS
型発光素子を実現することができた。Also in this case, the current flowing in the light emitting layer 4 was confined by the second conductive layer 13, and blue light emission of high brightness was obtained. Further, since the second conductive layer 13 having a high carrier concentration has a low refractive index with respect to the first conductive layer 2,
The light generated from the light emitting portion sandwiched between the positive electrode 7 of the light emitting layer 4 and the second conductive layer 13 is surrounded by the ring-shaped second conductive layer 13 and is in the first conductive layer 2 having a higher refractive index. It could be efficiently taken out from the back surface of the substrate 1 to the outside of the device without being leaked from the end face of the device. According to the present embodiment, ZnS MIS having high brightness and high extraction efficiency
It was possible to realize a type light emitting device.
【0027】図3は本発明による第3の実施例の発光素
子を模式的に示す断面図である。同図において、21は
絶縁性ZnSe基板、22は低抵抗n型ZnSeからな
る第1導電層、23は第1導電層22より高キャリア濃
度のn型ZnSeからなる第2導電層、24はn型Zn
Se発光層、25はp型ZnSe発光層、26は低抵抗
p型ZnSeからなる導電層、7は正電極、8は負電極
である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a light emitting device of the third embodiment according to the present invention. In the figure, 21 is an insulating ZnSe substrate, 22 is a first conductive layer made of low-resistance n-type ZnSe, 23 is a second conductive layer made of n-type ZnSe having a carrier concentration higher than that of the first conductive layer 22, and 24 is n. Type Zn
Se is a light emitting layer, 25 is a p-type ZnSe light emitting layer, 26 is a conductive layer made of low-resistance p-type ZnSe, 7 is a positive electrode, and 8 is a negative electrode.
【0028】この素子において、絶縁性ZnSe基板2
1としては、ハロゲン輸送法、昇華法、あるいは高圧溶
融法により成長させたZnSeバルク単結晶を低抵抗化
処理せずに用い、この基板21上にMBE法を用いて各
半導体層を順次エピタキシャル成長させる。n型ZnS
eからなる導電層22,23、発光層24は実施例1の
ZnS MIS型発光素子とほぼ同様の形状、寸法、特
性とし、この上にp型ZnSeからなる厚さ2μm、正
孔濃度5×1016cm-3の発光層25、厚さ5μm、正
孔濃度5×1017cm-3の低抵抗p型ZnSe導電層2
6を形成し、p型ZnSe導電層26の端部にAuを蒸
着して正電極7とし、成長層の一部を化学エッチングあ
るいは反応性イオンエッチング(RIE)等を用いて除
去し、露出させたn型ZnSeからなる第1導電層22
上にInを蒸着して負電極8とし、プレーナ構造のZn
Se pn接合発光素子とした。In this device, the insulating ZnSe substrate 2
As No. 1, a ZnSe bulk single crystal grown by a halogen transport method, a sublimation method, or a high-pressure melting method is used without a resistance lowering treatment, and each semiconductor layer is sequentially epitaxially grown on this substrate 21 by the MBE method. . n-type ZnS
The conductive layers 22 and 23 and the light emitting layer 24 made of e have substantially the same shape, size, and characteristics as those of the ZnS MIS type light emitting device of Example 1, and a thickness of 2 μm made of p type ZnSe and a hole concentration of 5 × are formed thereon. Light emitting layer 25 of 10 16 cm -3 , low resistance p-type ZnSe conductive layer 2 having a thickness of 5 μm and hole concentration of 5 × 10 17 cm -3.
6 is formed, Au is vapor-deposited at the end of the p-type ZnSe conductive layer 26 to form the positive electrode 7, and a part of the growth layer is removed by chemical etching or reactive ion etching (RIE) to expose it. First conductive layer 22 made of n-type ZnSe
In is vapor-deposited on the negative electrode 8 to form a planar Zn structure.
The light emitting device was a Se pn junction light emitting device.
【0029】この際、p型ZnSeからなる発光層25
ならびに導電層26に対するp型不純物としては、Ia
族元素のリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリ
ウム(K)、Ib族の銅(Cu)、銀(Ag)、金(A
u)、III族元素のタリウム(Tl)、V族元素の窒
素(N)、リン(P)、砒素(As)、アンチモン(S
b)、ビスマス(Bi)等を用いた。At this time, the light emitting layer 25 made of p-type ZnSe
In addition, as the p-type impurity for the conductive layer 26, Ia
Group elements lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), group Ib copper (Cu), silver (Ag), gold (A)
u), group III element thallium (Tl), group V element nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (S)
b), bismuth (Bi), etc. were used.
【0030】正電極7をp型ZnSe導電層26の端部
に形成することによって、電極が発光を遮ることを最小
限にすることができ、発光を発光素子上部より有効に取
り出すことができた。なお、基板21として昇華法で成
長させた無色透明の絶縁性ZnSSe単結晶基板を用い
ることにより、基板側からも高輝度の発光を取り出すこ
とができた。By forming the positive electrode 7 at the end portion of the p-type ZnSe conductive layer 26, it was possible to minimize the interruption of light emission by the electrode and to effectively take out the light emission from the upper portion of the light emitting element. . By using a colorless and transparent insulating ZnSSe single crystal substrate grown by the sublimation method as the substrate 21, high-luminance light emission could be extracted from the substrate side.
【0031】この青色発光素子のようにワイドギャップ
半導体を用いた場合には、n型半導体を反応性イオンエ
ッチングによって露出させることによって、負電極を形
成しているので、抵抗の低い、電極部での発熱の小さ
く、信頼性の高い化合物半導体発光素子が得られた。When a wide-gap semiconductor is used as in this blue light-emitting device, the negative electrode is formed by exposing the n-type semiconductor by reactive ion etching, so that the electrode portion having low resistance is used. A highly reliable compound semiconductor light emitting device with less heat generation was obtained.
【0032】また、絶縁性基板21を用いたプレーナ構
造とすることにより、基板結晶の低抵抗化処理が不要と
なり、素子作成プロセスが大幅に簡素化されるととも
に、素子抵抗の低減により、素子の低損失化が可能とな
った。本実施例により、高輝度のpn接合型発光素子を
実現することができた。Further, by adopting the planar structure using the insulating substrate 21, it is not necessary to reduce the resistance of the substrate crystal, and the device manufacturing process is greatly simplified, and the device resistance is reduced, so that the device Low loss is possible. According to this example, a high-luminance pn junction type light emitting device could be realized.
【0033】図4は、本発明による第4の実施例である
ZnSe pn接合型発光素子の断面模式図を示す。基
本的な素子構造は上記第3の実施例と同様であるが、低
抵抗n型ZnSeからなる第1導電層22中にこの第1
導電層22より高いキャリア濃度の低抵抗n型ZnSe
からなる第2導電層33が複数形成されている。FIG. 4 shows a schematic sectional view of a ZnSe pn junction type light emitting device which is a fourth embodiment of the present invention. The basic device structure is similar to that of the third embodiment, except that the first conductive layer 22 made of low-resistance n-type ZnSe has the first structure.
Low resistance n-type ZnSe having a carrier concentration higher than that of the conductive layer 22
A plurality of second conductive layers 33 made of is formed.
【0034】この場合、個々の第2導電層33の位置で
電流が狭窄され高輝度の発光が生じる。10μm×10
μm程度以上の微小寸法からなる矩形の第2導電層33
を複数、任意の形状に配列することにより、第2導電層
33の配列に対応した形状の高輝度の発光が得られた。In this case, the current is confined at the position of each second conductive layer 33, and high-luminance light emission occurs. 10 μm x 10
Rectangular second conductive layer 33 having a micro dimension of about μm or more
By arranging a plurality of them in an arbitrary shape, high-luminance light emission having a shape corresponding to the arrangement of the second conductive layer 33 was obtained.
【0035】さらに、本発明の発光素子の第5の実施例
の概略図を図5に示す。図中、1はn型ZnS単結晶基
板である。この低抵抗n型ZnS基板1上に、低抵抗n
型ZnS層ならびに低抵抗n型イオウ・セレン化亜鉛合
金(ZnSxSe1-x)層を連続にエピタキシャル成長さ
せ、その後、化学エッチングあるいは反応性イオンエッ
チング(RIE)等のエッチング法により、上記n型Z
nSxSe1-x層を、発光部の下部に相当する部分を残し
て除去し、低抵抗n型ZnS層を再び成長させ、n型Z
nSからなる第1導電層2と、この第1導電層2中にn
型ZnSxSe1 -xからなる第2導電層131とを形成す
る。ZnSの屈折率は2.4であり、ZnSxSe1-xの
屈折率はイオウ(S)組成(x)に応じてZnSの屈折
率2.7からZnSeの屈折率2.4まで連続的に変化
し、第1導電層2に対し、第2導電層131は高い屈折
率をもつ。さらに、この第1導電層2上にn型ZnSか
らなる発光層4ならびに絶縁性のZnSからなる絶縁層
5を積層し、絶縁層5上にAu電極を蒸着し、正電極7
とし、低抵抗化n型ZnS基板1裏面にInオーミック
電極を形成し、負電極8とし、MIS型発光素子とす
る。Further, FIG. 5 shows a schematic view of a fifth embodiment of the light emitting device of the present invention. In the figure, 1 is an n-type ZnS single crystal substrate. On this low resistance n-type ZnS substrate 1, a low resistance n
-Type ZnS layer and low-resistivity n-type sulfur-zinc selenide alloy (ZnS x Se 1-x ) layer are continuously epitaxially grown, and then the n-type is formed by an etching method such as chemical etching or reactive ion etching (RIE). Z
The nS x Se 1-x layer is removed, leaving a portion corresponding to the lower part of the light emitting portion, and a low resistance n-type ZnS layer is grown again, and an n-type Z
a first conductive layer 2 made of nS and n in the first conductive layer 2;
A second conductive layer 131 of ZnS x Se 1 -x type is formed. The refractive index of ZnS is 2.4, and the refractive index of ZnS x Se 1-x is continuous from the refractive index 2.7 of ZnS to the refractive index 2.4 of ZnSe depending on the sulfur (S) composition (x). The second conductive layer 131 has a higher refractive index than the first conductive layer 2. Further, a light emitting layer 4 made of n-type ZnS and an insulating layer 5 made of insulating ZnS are laminated on the first conductive layer 2, and an Au electrode is vapor-deposited on the insulating layer 5 to form a positive electrode 7.
Then, an In ohmic electrode is formed on the back surface of the n-type ZnS substrate 1 having a low resistance, and the negative electrode 8 is formed to be a MIS type light emitting element.
【0036】各半導体層のエピタキシャル成長には、M
BE法、あるいはMOCVD法を用いる。すなわち、い
ずれの成長法においても、供給する原料の種類、量を変
えることにより各層を制御性良く成長させることができ
た。また、ZnS絶縁層5は不純物を添加しないことで
得られるが、絶縁性の低い高抵抗n型ZnSとなる場合
は、p型ZnS形成用の不純物であるIa族元素のリチ
ウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、
Ib族元素の銅、銀、金、III族元素タリウム、V族
元素リン、砒素、アンチモン、ビスマスうち少なくとも
一つ、あるいは、上記のIa族、Ib族ならびにV族の
元素と、III族の元素とを少なくとも一つずつ組み合
わせたものを添加することにより、高い絶縁性を示すZ
nSを成長させることができた。For epitaxial growth of each semiconductor layer, M
The BE method or the MOCVD method is used. That is, in each growth method, each layer could be grown with good controllability by changing the kind and amount of the raw material supplied. The ZnS insulating layer 5 can be obtained by adding no impurities. However, in the case of high resistance n-type ZnS having low insulating properties, lithium, sodium, potassium of group Ia elements which are impurities for forming p-type ZnS, Rubidium, cesium,
At least one of the group Ib elements copper, silver, gold, group III element thallium, group V element phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth, or the above group Ia, group Ib and group V elements, and group III elements By adding a combination of at least one and
It was possible to grow nS.
【0037】そして、第1導電層2及び第2導電層13
1は素子の電気抵抗を下げるために電子濃度を略約10
18〜1019cm-3として抵抗率を小さく(例えば5×1
0-2〜5×10-3Ωcm)設定する。この場合、第2導
電層131の抵抗率を第1導電層2のそれより小さくす
ることにより電流は第2導電層131中を主に流れ、発
光層4中に高密度の電流注入が生じることにより高輝度
の青色発光を得ることが可能となる。第2導電層131
を形成するZnSxSe1-xは第1導電層1にたいして十
分大きな屈折率となるように、イオウ(S)の組成
(x)を0.5以下とし、発光層から放射された光が効
率良く基板側に導かれるように厚さを10μm程度とす
る。第1導電層2の厚さは、第2導電層131との間に
おいて、界面の歪が緩和されるよう各2μm程度とす
る。Then, the first conductive layer 2 and the second conductive layer 13
1 has an electron concentration of about 10 to reduce the electric resistance of the device.
18 to 10 19 cm -3 to reduce the resistivity (for example, 5 × 1
0 -2 ~5 × 10 -3 Ωcm) set. In this case, by making the resistivity of the second conductive layer 131 smaller than that of the first conductive layer 2, the current mainly flows in the second conductive layer 131, and high-density current injection occurs in the light emitting layer 4. Thus, it is possible to obtain blue light emission with high brightness. Second conductive layer 131
ZnS x Se 1-x that forms a layer has a sulfur (S) composition (x) of 0.5 or less so that the first conductive layer 1 has a sufficiently large refractive index, and the light emitted from the light emitting layer is efficiently emitted. The thickness is set to about 10 μm so that it is well guided to the substrate side. The thickness of the first conductive layer 2 is about 2 μm so that the strain at the interface with the second conductive layer 131 is relaxed.
【0038】発光層4は高い発光効率を得るために、電
子濃度を1017cm-3程度に、導電層より低く抑えた高
い結晶性を有するn型ZnS層で形成し、厚さは約1〜
5μmとする。絶縁層5は電流注入の効率を最大とする
範囲で薄くし、20〜700Åとする。In order to obtain a high luminous efficiency, the light emitting layer 4 is formed of an n-type ZnS layer having a high crystallinity and having an electron concentration of about 10 17 cm −3, which is lower than that of the conductive layer. ~
5 μm. The insulating layer 5 is thin in the range that maximizes the efficiency of current injection, and is set to 20 to 700 Å.
【0039】正電極7は発光層から上方へ放射された光
が基板側へ全反射されるように2000〜3000Åの
厚さとし、これを第2導電層131の直上に形成する。
負電極8は、青色発光が基板裏面より取り出せるように
リング状に形成する。The positive electrode 7 has a thickness of 2000 to 3000 Å so that the light emitted upward from the light emitting layer is totally reflected toward the substrate, and is formed directly on the second conductive layer 131.
The negative electrode 8 is formed in a ring shape so that blue light emission can be extracted from the back surface of the substrate.
【0040】本実施例において、発光層4より放射され
た光は導電層中を透過する際に、屈折率の高い第2導電
層131中に閉じ込められ、基板側に効率良く取り出す
ことが可能となり、従来構造の素子と比較して1桁高い
取り出し効率を有するZnSMIS型青色発光素子を実
現することができた。In the present embodiment, when the light emitted from the light emitting layer 4 is transmitted through the conductive layer, it is confined in the second conductive layer 131 having a high refractive index and can be efficiently extracted to the substrate side. It was possible to realize a ZnSMIS type blue light emitting device having an extraction efficiency that is an order of magnitude higher than that of a device having a conventional structure.
【0041】なお、本実施例において、n型ZnS発光
層4の上に、絶縁層5のかわりに正孔濃度1014〜10
17cm-3p型ZnSからなる発光層を積層することによ
り、上述のMIS型発光素子の場合と同様に、従来のp
n接合型あるいはTln接合型の素子と比較してさらに
約1桁高い取り出し効率を有するZnSpn接合型発光
素子を実現できた。In this embodiment, the hole concentration is 10 14 to 10 on the n-type ZnS light emitting layer 4 instead of the insulating layer 5.
By stacking a light emitting layer made of 17 cm −3 p-type ZnS, as in the case of the above-mentioned MIS type light-emitting element, the conventional p-type
It was possible to realize a ZnSpn junction type light emitting device having an extraction efficiency that is about one digit higher than that of an n junction type or Tln junction type device.
【0042】図6はZnS MIS型発光素子におい
て、第2導電層131を凸レンズ状の形状とした本発明
による発光素子の第6の実施例を示す概略図である。同
図において、各層は、MOCVD法を用い、成長層であ
るZnSあるいはZnSxSe1 -xの禁制帯幅よりも大き
なエネルギーをもつ光、例えば波長193nmのArF
エキシマレーザ光、あるいは、分光出力50mW/nm
/cm2のキセノンランプより分光した単色光等を基板
に照射しながら成長を行う。光照射により、光を照射し
ない通常の場合には、ほとんど成長の生じない(0.0
01μm/h以下)低い成長温度(200〜350℃)
においても十分な成長が得られ、しかも光の強度によ
り、概数0.01μm/h〜10μm/hにわたる広い
範囲で成長速度を制御することができる。FIG. 6 is a schematic view showing a sixth embodiment of the light emitting device according to the present invention in which the second conductive layer 131 has a convex lens shape in the ZnS MIS type light emitting device. In the figure, each layer is formed by MOCVD using light having an energy larger than the band gap of ZnS or ZnS x Se 1 -x , which is a growth layer, such as ArF having a wavelength of 193 nm.
Excimer laser light or spectral output 50 mW / nm
The growth is performed while irradiating the substrate with monochromatic light or the like which is dispersed from a xenon lamp of / cm 2 . In the normal case where light is not irradiated by light irradiation, almost no growth occurs (0.0
Low growth temperature (200-350 ° C)
Also, sufficient growth can be obtained, and the growth rate can be controlled in a wide range of approximately 0.01 μm / h to 10 μm / h by the intensity of light.
【0043】この光照射成長法を用い、まず低抵抗化n
型ZnS基板1上に図7の実線Aで示される強度分布を
もつ光の照射下で低抵抗のn型ZnSを成長させ、中央
部での厚さが約2μm、端部での厚さが約7μmの中央
部にすり鉢状の凹部を有する第1導電層の下部層12a
を形成する。続けて図7の破線Bで示される強度分布を
もつ光の照射下で低抵抗のn型ZnSxSe1-xを成長さ
せ、上記の第1導電層の下部層12aに形成された凹部
上に中央部の厚さが約10μmの凸レンズ状の第2導電
層131を形成し、再び図7の実線Aで示される強度分
布の光照射下で低抵抗n型ZnSを成長させて第1導電
層の上部層12bを形成し、導電層とする。Using this light irradiation growth method, first, the resistance was reduced to n.
Low resistance n-type ZnS is grown on the type ZnS substrate 1 under irradiation with light having an intensity distribution shown by the solid line A in FIG. 7, and the thickness at the central portion is about 2 μm and the thickness at the end portions is about 2 μm. Lower layer 12a of the first conductive layer having a mortar-shaped recess in the center of about 7 μm
To form. Subsequently, a low-resistance n-type ZnS x Se 1-x is grown under irradiation of light having an intensity distribution shown by a broken line B in FIG. 7 to form a recess on the lower layer 12a of the first conductive layer. A second conductive layer 131 in the shape of a convex lens having a central thickness of about 10 μm is formed on the first conductive layer 131, and low resistance n-type ZnS is grown again under irradiation with light having an intensity distribution shown by a solid line A in FIG. The upper layer 12b of the layer is formed to be a conductive layer.
【0044】次にこの導電層上にn型ZnS発光層4、
絶縁性ZnSからなる絶縁層5を成長させ、絶縁層5に
正電極7、低抵抗化n型ZnS基板1の裏面に負電極8
を形成し、ZnS MIS型発光素子とする。Next, on this conductive layer, an n-type ZnS light emitting layer 4,
An insulating layer 5 made of insulating ZnS is grown, a positive electrode 7 is formed on the insulating layer 5, and a negative electrode 8 is formed on the back surface of the low resistance n-type ZnS substrate 1.
To form a ZnS MIS type light emitting device.
【0045】このような構成では、第1導電層12a、
12bより高い屈折率をもつ第2導電層131が凸レン
ズ状の形状を有することから、発光層4から生じた光に
集光性ならびに指向性を持たせることが可能となり、発
光を素子外部の任意の方向にさらに効率良く取り出すこ
とができた。In such a structure, the first conductive layer 12a,
Since the second conductive layer 131 having a refractive index higher than that of 12b has a convex lens shape, the light emitted from the light emitting layer 4 can be made to have a converging property and a directivity, and light emission can be performed outside the element. Could be taken out more efficiently in the direction of.
【0046】次に、本発明による第7の実施例の概略図
を図8に示す。同図において、基板は、ハロゲン化学輸
送法で成長させたZnSxSe1-xバルク単結晶を低抵抗
化処理せずに用いた絶縁性ZnSxSe1-x基板21aで
あり、この基板上に低抵抗n型ZnSySe1-yからなる
第1導電層32と、低抵抗n型ZnSeからなり、第1
導電層32より屈折率の高い第2導電層33とを形成す
る。この場合、第1導電層32に対して第2導電層23
が十分に高い屈折率を持つように第1導電層32を形成
するZnSySe1-yのイオウ(S)組成(y)を0.5
以上とする。Next, FIG. 8 shows a schematic diagram of a seventh embodiment according to the present invention. In the figure, the substrate is an insulating ZnS x Se 1-x substrate 21a using ZnS x Se 1-x bulk single crystal grown by a halogen chemical transport method without being subjected to resistance lowering treatment. A low resistance n-type ZnS y Se 1-y first conductive layer 32 and a low resistance n-type ZnSe
A second conductive layer 33 having a higher refractive index than the conductive layer 32 is formed. In this case, the second conductive layer 23 with respect to the first conductive layer 32
So that it has a sufficiently high refractive index, the sulfur (S) composition (y) of ZnS y Se 1-y forming the first conductive layer 32 is 0.5.
That is all.
【0047】次にこの導電層上にn型ZnSeからなる
発光層24ならびにp型ZnSeからなる発光層25を
形成し、p型ZnSe発光層25にAuを用いたオーミ
ック電極を形成し正電極7とし、発光層の一部をエッチ
ングにより除去し露出させたn型ZnSySe1-yからな
る第1導電層32にInを用いたオーミック電極を形成
し、負電極8とし、pn接合型発光素子とする。この素
子は基板がZnSe発光層よりソイドギャップであり、
基板による再吸収が無く、さらにプレーナ型構造である
ため、基板21a裏面に電極が形成されず、発光を有効
に取り出すことが可能である。Next, a light emitting layer 24 made of n-type ZnSe and a light emitting layer 25 made of p-type ZnSe are formed on this conductive layer, and an ohmic electrode using Au is formed on the p-type ZnSe light-emitting layer 25 to form the positive electrode 7. Then, an ohmic electrode using In was formed on the first conductive layer 32 made of n-type ZnS y Se 1-y exposed by removing a part of the light-emitting layer to form a negative electrode 8 and a pn-junction type light emission. As an element. In this device, the substrate has a void gap more than that of the ZnSe light emitting layer,
Since there is no reabsorption by the substrate and the planar structure is used, no electrodes are formed on the back surface of the substrate 21a, and it is possible to effectively take out light emission.
【0048】本実施例においてさらに高い取り出し効率
を有するZnSe pn接合型発光素子と実現すること
ができた。次に本発明による第8の実施例の概略図を図
9に示す。同図において、基板はハロゲン化学輸送法に
より成長させたZnSeバルク単結晶を低抵抗化せずに
用いた絶縁性のZnSe基板21である。この基板21
上に低抵抗p型ZnSeからなる導電層38、p型Zn
Se発光層25、n型ZnSe発光層24エピタキシャ
ル成長させた後、層厚10μmの低抵抗n型ZnSyS
e1-yからなる第1導電層32ならびに第1導電層32
中に低抵抗n型ZnSkSe1-k(k<y)からなる第2
導電層133とを形成し、第1導電層32上にInを用
いた負電極8を、エッチングにより露出させたP型Zn
Se導電層38にAuを用いた正電極7を、それぞれ形
成し、pn接合型発光素子とする。In this example, a ZnSe pn junction type light emitting device having higher extraction efficiency could be realized. Next, a schematic diagram of an eighth embodiment according to the present invention is shown in FIG. In the figure, the substrate is an insulating ZnSe substrate 21 using ZnSe bulk single crystal grown by the halogen chemical transport method without reducing the resistance. This board 21
A conductive layer 38 made of low-resistance p-type ZnSe, p-type Zn
After the Se light emitting layer 25 and the n-type ZnSe light emitting layer 24 are epitaxially grown, a low resistance n-type ZnS y S layer having a layer thickness of 10 μm is formed.
e 1-y of the first conductive layer 32 and the first conductive layer 32
A second low resistance n-type ZnS k Se 1-k (k <y)
P type Zn in which the conductive layer 133 is formed and the negative electrode 8 using In is exposed on the first conductive layer 32 by etching.
The positive electrode 7 using Au is formed on each of the Se conductive layers 38 to form a pn junction type light emitting element.
【0049】なお、第1導電層32を形成するZnSy
Se1-yのイオウ(S)組成(y)は、ZnSkSe1-k
で形成される第2導電層133の屈折率が第1導電層3
2の屈折率より十分に大きくなるようにy>k+0.5
とする。ZnS y forming the first conductive layer 32
Se 1-y of sulfur (S) Composition (y) is, ZnS k Se 1-k
The refractive index of the second conductive layer 133 formed by
Y> k + 0.5 so that it is sufficiently larger than the refractive index of 2.
And
【0050】本実施例においては、絶縁性のZnSe基
板21を用いたプレーナ構造とすることにより、基板結
晶の低抵抗化処理が不要となり、素子作製プロセスが簡
素化された。また、負電極8を低抵抗n型ZnSySe
1-y層32の端部に形成することによって、負電極8が
発光を遮ることを最小限にすることができ、発光素子上
部より発光を有効に取り出すことができた。更に、発光
素子外部より電流を発光素子に供給する為の各リード線
を電極に形成する場合には、正電極に対して負電極が低
抵抗n型ZnSySe1-y層32上の最も離間した端部位
置に設けられているので、発光素子上部より取り出され
る発光を遮ることなく、リード線を発光素子の外側に向
かって引き出すことができた。In the present embodiment, the planar structure using the insulating ZnSe substrate 21 eliminates the need to reduce the resistance of the substrate crystal and simplifies the device manufacturing process. In addition, the negative electrode 8 is formed of low resistance n-type ZnS y Se.
By forming it at the end of the 1-y layer 32, it is possible to minimize the blocking of the light emission by the negative electrode 8 and to effectively take out the light emission from the upper portion of the light emitting element. Further, in the case where each lead wire for supplying a current to the light emitting element from the outside of the light emitting element is formed in the electrode, the negative electrode is most suitable for the low resistance n-type ZnS y Se 1-y layer 32 with respect to the positive electrode. Since they are provided at the separated end positions, the lead wire could be drawn toward the outside of the light emitting element without blocking the light emitted from the upper portion of the light emitting element.
【0051】また、本実施例の発光素子においては、発
光層上方の負電極が、発光層下部のp型ZnSeからな
る導電層38の露出部に設けられた正電極7とは最も離
間した端部位置に設けられたので、中央付近を含めて発
光層のほぼ全体に電流が流れて発光するので、発光素子
上部より発光を有効に取り出すことができた。In the light emitting device of this embodiment, the negative electrode above the light emitting layer is the end farthest from the positive electrode 7 provided on the exposed portion of the conductive layer 38 made of p-type ZnSe below the light emitting layer. Since it is provided at the part position, a current flows through almost the entire light emitting layer including the vicinity of the center to emit light, so that the light emission can be effectively taken out from the upper part of the light emitting element.
【0052】次に本発明による第9の実施例の概略図を
図10に示す。同図において、基本的な構造は、上述し
たZnS MIS型発光素子と同様であるが、第2導電
層43はイオウ(S)とセレン(Se)の組成比が厚さ
方向(Y方向)に段階的あるいは連続的に変化するn型
ZnSx(l)Se1-x(l)[l:第2導電層43の底
面43aから厚さ方向(Y方向)へ向かう変位量]より
形成されている。Next, a schematic view of the ninth embodiment according to the present invention is shown in FIG. In the figure, the basic structure is the same as that of the ZnS MIS type light emitting device described above, but the second conductive layer 43 has a composition ratio of sulfur (S) and selenium (Se) in the thickness direction (Y direction). N-type ZnS x (l) Se 1 -x (l) [l: displacement amount from the bottom surface 43a of the second conductive layer 43 in the thickness direction (Y direction)] that changes stepwise or continuously There is.
【0053】すなわち、この第2導電層43のS組成
[x(l)]は第1導電層2との界面(l=0,l=
L,L:第2導電層43の厚み)でx(0)=x(L)
=1とし、中央部(l=L/2)で最小となるようにす
る。このときの最小値X(X=x(L/2))は第2導
電層43が第1導電層2に対して十分高い屈折率を持つ
ようにX<0.5とする。That is, the S composition [x (l)] of the second conductive layer 43 is the interface with the first conductive layer 2 (l = 0, l =
L, L: thickness of the second conductive layer 43) and x (0) = x (L)
= 1 and set to be minimum in the central portion (l = L / 2). The minimum value X (X = x (L / 2)) at this time is X <0.5 so that the second conductive layer 43 has a sufficiently high refractive index with respect to the first conductive layer 2.
【0054】このように、第2導電層43の組成が第1
導電層2との界面よりZnSからZnSxSe1-xまで連
続的に変化しているため、界面での各層の格子定数の違
いによる欠陥の発生を完全に抑えることができる。本実
施例においても、高い取り出し効率をもつZnS MI
S型あるいはpn接合型発光素子を実現することができ
た。Thus, the composition of the second conductive layer 43 is the first
Since ZnS changes to ZnS x Se 1-x continuously from the interface with the conductive layer 2, it is possible to completely suppress the occurrence of defects due to the difference in the lattice constant of each layer at the interface. Also in this example, ZnS MI having high extraction efficiency
An S-type or pn-junction type light emitting device could be realized.
【0055】次に、本発明による第10の実施例の概略
図を図11に示す。同図において、基本的な構造は上述
したZnS MIS型発光素子と同様であるが、第2の
導電層131が台形状の断面を有し、幅方向に中央部に
対して両端部の厚みが小さくなっている。Next, a schematic view of the tenth embodiment according to the present invention is shown in FIG. In the figure, the basic structure is similar to that of the above-described ZnS MIS type light emitting device, but the second conductive layer 131 has a trapezoidal cross section, and the thickness of both end portions is wider than the center portion in the width direction. It is getting smaller.
【0056】この場合、低抵抗化n型ZnS基本1上に
低抵抗n型ZnSxSe1-x層の第2導電層131を順次
エピタキシャル成長させた後、低抵抗n型ZnSxSe
1-x層を台形状にエッチングし、その上に再び低抵抗n
型ZnS層をエピタキシャル成長させ、第1導電層2お
よび第2導電層131を形成する。In this case, after the second conductive layer 131 of the low resistance n-type ZnS x Se 1-x layer is sequentially epitaxially grown on the low resistance n-type ZnS base 1, the low resistance n-type ZnS x Se is formed.
The 1-x layer is trapezoidally etched, and the low resistance n is again formed on it.
The type ZnS layer is epitaxially grown to form the first conductive layer 2 and the second conductive layer 131.
【0057】このような構成では、第2導電層131は
第1の導電層2に対して高い屈折率をもち、第2の導電
層131の端部、すなわち、第1の導電層2と第2導電
層131の界面が発光層に対して傾斜した部分におい
て、入射した光は中央部に向かって屈折するため、発光
層より放射される光を基板側へ向かって集光させること
が可能となり、さらに取り出し効率を向上させることが
できる。本実施例においてさらに取り出し効率の高いZ
nS MIS型あるいはpn接合型発光素子を実現する
ことができた。In such a structure, the second conductive layer 131 has a high refractive index with respect to the first conductive layer 2, and the end portion of the second conductive layer 131, that is, the first conductive layer 2 and the second conductive layer 131. In a portion where the interface of the second conductive layer 131 is inclined with respect to the light emitting layer, the incident light is refracted toward the central portion, so that the light emitted from the light emitting layer can be condensed toward the substrate side. Moreover, the extraction efficiency can be further improved. In the present embodiment, Z having higher extraction efficiency
An nS MIS type or pn junction type light emitting device could be realized.
【0058】なお、上記実施例7、8および9の発光素
子においても本実施例と同様に第2導電層を台形状とす
ることで、発光層より放射される光に集光性を持たせる
ことが可能となり、発光を素子外部へ効率良く取り出す
ことができた。In the light emitting elements of Examples 7, 8 and 9 as well, by making the second conductive layer a trapezoidal shape as in this example, the light emitted from the light emitting layer has a condensing property. It was possible to efficiently extract the emitted light to the outside of the device.
【0059】さらに第2導電層131の形状を図12に
示す本発明による第11の実施例のように、フレネルレ
ンズ構造とすることにより、発光層から生じる光に高い
集光性ならびに指向性を与えることが可能となり、発光
を素子外部に任意の方向に高い効率で取り出すことがで
きる発光素子を実現することができる。Further, by forming the second conductive layer 131 into a Fresnel lens structure as in the eleventh embodiment of the present invention shown in FIG. 12, a high converging property and directivity of light emitted from the light emitting layer can be obtained. Thus, it is possible to realize a light-emitting element that can emit light to the outside of the element in any direction with high efficiency.
【0060】このように、上記第5〜第11の実施例に
よれば、発光の集光性、指向性、ならびに取り出効率を
大幅に高めた高効率の化合物半導体発光素子を実現する
ことができ、情報表示処理用高輝度青色発光装置をはじ
めとして、極めて有用なオプトエレクトロニクス用光源
を提供することが可能となった。As described above, according to the fifth to eleventh embodiments, it is possible to realize a highly efficient compound semiconductor light emitting device in which the light emission converging property, the directivity, and the extraction efficiency are significantly improved. Therefore, it is possible to provide an extremely useful light source for optoelectronics including a high-brightness blue light emitting device for information display processing.
【0061】さらに、本発明の発光素子の第12の実施
例の概略図を図13に示す。図中、1aはハロゲン化学
輸送法により成長させたZnSeバルク単結晶を100
0℃の溶融亜鉛中で100時間熱処理し、低抵抗化した
抵抗率約1Ωcmのn型ZnSe基板である。この低抵
抗化n型ZnSe基板1a上に直径30〜100μmの
円形孔をもつマスクを設置し、MBE法により電子濃度
1018cm-3以上の低抵抗n型ZnSeからなる導電層
53、電子濃度が5×1016cm-3程度のn型ZnSe
からなる発光層42、絶縁性のZnSeからなる正孔注
入用絶縁層144を順次エピタキシャル成長させ、続け
て金(Au)からなる正電極7を堆積させる。Further, FIG. 13 shows a schematic view of a twelfth embodiment of the light emitting device of the present invention. In the figure, 1a is a ZnSe bulk single crystal grown by the halogen chemical transport method.
This is an n-type ZnSe substrate having a resistivity of about 1 Ωcm, which has been heat-treated in molten zinc at 0 ° C. for 100 hours. A mask having circular holes with a diameter of 30 to 100 μm was placed on the low resistance n-type ZnSe substrate 1a, and a conductive layer 53 made of low resistance n-type ZnSe having an electron concentration of 10 18 cm −3 or more by the MBE method and an electron concentration N-type ZnSe of about 5 × 10 16 cm -3
Then, the light emitting layer 42 made of ZnSe and the hole injection insulating layer 144 made of insulating ZnSe are sequentially epitaxially grown, and the positive electrode 7 made of gold (Au) is subsequently deposited.
【0062】この際、MBE法では原料分子線が方向性
をもつため、基板を各原料分子線の入射方向に対して垂
直に配置することにより基板上のマスクの円形孔に対応
した位置に直径30〜100μmの円柱状の発光素子主
要部を制御性よく部分成長させることができた。At this time, in the MBE method, since the raw material molecular beams have a directivity, by arranging the substrate perpendicularly to the incident direction of each raw material molecular beam, the diameter can be set at a position corresponding to the circular hole of the mask on the substrate. The main part of the columnar light emitting device having a size of 30 to 100 μm could be partially grown with good controllability.
【0063】次に、マスクを除去し、絶縁性のZnSe
からなる絶縁層115をエピタキシャル成長させる。こ
の際、基板を各分子線の入射方向に対して傾斜させて配
置し、基板を回転させながら成長を行い、円柱構造の側
面に厚く成長させる。Next, the mask is removed and the insulating ZnSe is removed.
The insulating layer 115 made of is epitaxially grown. At this time, the substrate is arranged so as to be inclined with respect to the incident direction of each molecular beam, and growth is performed while rotating the substrate to grow thickly on the side surface of the columnar structure.
【0064】その後、正電極7上に堆積した余剰の絶縁
性ZnSeを化学エッチング等により除去し、低抵抗化
n型ZnSe基板1aの裏面にInを用いたリング状の
オーミック電極を負電極8として形成し、MIS型発光
素子とする。After that, the excess insulating ZnSe deposited on the positive electrode 7 is removed by chemical etching or the like, and a ring-shaped ohmic electrode using In is formed as the negative electrode 8 on the back surface of the low resistance n-type ZnSe substrate 1a. The MIS type light emitting element is formed.
【0065】本実施例においては、素子内の電流は円柱
状の主要部に狭窄され発光層に高密度の電流を注入する
ことが可能となり、高輝度のZnSe MIS型発光素
子を実現することができた。なお、本実施例における発
光素子の基板ならびに発光層をはじめとする各半導体を
ZnSあるいはイオウ・セレン化亜鉛合金(ZnSxS
e1-x)により構成したMIS型発光素子においても高
輝度の発光を得ることができた。In the present embodiment, the current in the device is confined in the columnar main part, and it becomes possible to inject a high density current into the light emitting layer, and a ZnSe MIS type light emitting device with high brightness can be realized. did it. In addition, each semiconductor including the substrate and the light emitting layer of the light emitting device in this example is made of ZnS or a zinc-selenide alloy (ZnS x S).
It was possible to obtain high-luminance light emission also in the MIS type light emitting device constituted by e 1-x ).
【0066】次に本発明の第13の実施例の概略図を図
14に示す。同図において、上記第1実施例と同様の低
抵抗化ZnSe基板1a上にMOCVD法あるいはMB
E法を用いて電子濃度1018cm-3のn型ZnSeから
なる導電層53、電子濃度1017cm-3のn型ZnSe
からなる発光層24、ならびに正孔濃度が1016cm -3
のp型ZnSeからなる発光層25を順次エピタキシャ
ル成長させる。Next, a schematic diagram of a thirteenth embodiment of the present invention is shown.
14 shows. In the figure, the same low value as in the first embodiment is used.
MOCVD or MB on the resistive ZnSe substrate 1a
Electron density of 10 using E method18cm-3From n-type ZnSe
Conductive layer 53 having an electron concentration of 1017cm-3N-type ZnSe
And the hole concentration is 1016cm -3
Of the p-type ZnSe are sequentially deposited on the light emitting layer 25.
Grow.
【0067】次に、化学エッチングあるいは反応性イオ
ンビームエッチング等により、上記成長層を低抵抗化n
型ZnSe基板1の一部とともに直径50μmの円柱状
にエッチングし、発光素子の主要部(発光素子本体)を
形成した後、絶縁性のZnS xSe1-xをエピタキシャル
成長させてこれを絶縁層125とする。この絶縁性Zn
SxSe1-xは、発光層24、25を含む主要部を構成す
るZnSeに対して十分屈折率が低く、かつ格子定数の
差が大きくならないようにイオウ(S)組成(x)を
0.3〜0.7程度とする。Next, chemical etching or reactive ion is performed.
N-beam etching or the like to reduce the resistance of the growth layer.
Columnar with a diameter of 50 μm together with a part of the ZnSe substrate 1
Etching the main part of the light emitting element (light emitting element body)
After forming, insulating ZnS xSe1-xEpitaxial
It is grown to be the insulating layer 125. This insulating Zn
SxSe1-xConstitutes a main part including the light emitting layers 24 and 25.
ZnSe has a sufficiently low refractive index and a lattice constant of
The sulfur (S) composition (x) should be adjusted so that the difference does not become large.
It is set to about 0.3 to 0.7.
【0068】次に、p型ZnSe発光層25上に成長し
た絶縁性ZnSxSe1-xをエッチングにより除去し、露
出したp型ZnSe発光層25上にAuを用いたオーミ
ック電極を形成し正電極7とし、低抵抗化n型ZnSe
基板1aの裏面にInを用いたオーミック電極を形成し
負電極8とし、pn接合型発光素子とする。Next, the insulating ZnS x Se 1-x grown on the p-type ZnSe light emitting layer 25 is removed by etching to form an ohmic electrode using Au on the exposed p-type ZnSe light emitting layer 25. N-type ZnSe with low resistance as electrode 7
An ohmic electrode using In is formed on the back surface of the substrate 1a to form the negative electrode 8 to form a pn junction type light emitting element.
【0069】本実施例においては、上記第12の実施例
と同様に発光層における電流密度を上げることが可能と
なるとともに、絶縁層が発光層を含む主要部より低い屈
折率をもつため、発光層で生じた光が主要部内に閉じ込
められ、発光を基板側から効率良くとり出すことが可能
となり、高輝度でしかも高い取り出し効率を有するZn
Se pn接合型発光素子を実現することができた。In the present embodiment, it is possible to increase the current density in the light emitting layer as in the twelfth embodiment, and since the insulating layer has a lower refractive index than the main part including the light emitting layer, The light generated in the layer is confined in the main part, and the emitted light can be efficiently extracted from the substrate side. Therefore, Zn having high brightness and high extraction efficiency can be obtained.
It was possible to realize a Se pn junction type light emitting device.
【0070】なお、本実施例において、基板ならびに発
光層を含む主要部をZnSySe1-y(0.5>y>0)
で、絶縁層を上記ZnSySe1-yよりS組成(z)が
0.5程度大きいZnSzSe1-zで構成することによ
り、同様に高輝度で高い取り出し効率を有するZnSy
Se1-y pn接合型発光素子を実現することができ
た。In this example, ZnS y Se 1-y (0.5>y> 0) was used for the main part including the substrate and the light emitting layer.
Then, the insulating layer is made of ZnS z Se 1-z having an S composition (z) which is about 0.5 larger than that of ZnS y Se 1- y.
An Se 1-y pn junction type light emitting device could be realized.
【0071】次に、本発明の第14の実施例の概略図を
図15に示す。同図において、基板は、ハロゲン化学輸
送法により成長させたZnSxSe1-xバルク単結晶を1
000℃の溶融亜鉛中で100時間熱処理し、低抵抗化
した抵抗率約1Ωcmのn型ZnSxSe1-x基板121
であり、この基板上にMOCVD法あるいはMBE法を
用いて電子濃度1019cm-3のn型ZnSxSe1-x導電
層63、電子濃度10 17cm-3のn型ZnSeからなる
発光層24、正孔濃度1016cm-3のp型ZnSeから
なる発光層25ならびに5×1017cm-3の正孔濃度を
もつp型ZnS xSe1-xからなる導電層27を順次エピ
タキシャル成長させる。Next, a schematic diagram of the fourteenth embodiment of the present invention will be described.
It shows in FIG. In the figure, the substrate is a halogen chemical
ZnS grown by transfer methodxSe1-xBulk single crystal 1
Heat treatment in molten zinc at 000 ℃ for 100 hours to reduce resistance
NSn with a resistivity of about 1 ΩcmxSe1-xBoard 121
And MOCVD or MBE on this substrate
Use electron density 1019cm-3N-type ZnSxSe1-xConductivity
Layer 63, electron density 10 17cm-3Of n-type ZnSe
Light-emitting layer 24, hole concentration 1016cm-3From p-type ZnSe
Light emitting layer 25 and 5 × 1017cm-3The hole concentration of
P-type ZnS xSe1-xA conductive layer 27 of
Grow taxi.
【0072】次に上記第13の実施例と同様に上記成長
層を円柱状にエッチングし、絶縁性のZnSySe1-yか
らなる絶縁層135、Auを用いた正電極7ならびにI
nを用いた負電極8を形成してpn接合型発光素子とす
る。この際、n型およびp型導電層63、27を形成す
るZnSxSe1-xのS組成(x)を発光層24、25を
形成するZnSeに対して禁制帯幅が0.1eV程度大
きくなるようにx=0.1程度とし、絶縁層135を形
成するZnSySe1-yのS組成(y)は主要部に対して
十分に低い屈折率が得られ、かつ格子定数の差が大きく
ならないようにy=0.3〜0.7程度とする。Next, as in the thirteenth embodiment, the growth layer is etched into a columnar shape to form an insulating layer 135 made of insulative ZnS y Se 1-y , the positive electrode 7 and I using Au.
A negative electrode 8 using n is formed to obtain a pn junction type light emitting device. At this time, the S composition (x) of ZnS x Se 1 -x forming the n-type and p-type conductive layers 63 and 27 has a band gap larger than that of ZnSe forming the light emitting layers 24 and 25 by about 0.1 eV. So that x = about 0.1, the S composition (y) of ZnS y Se 1 -y forming the insulating layer 135 has a sufficiently low refractive index with respect to the main part, and has a difference in lattice constant. It is set to about y = 0.3 to 0.7 so as not to increase.
【0073】本実施例において上記第13の実施例と同
様に、電流狭窄ならびに発光の閉じ込めが可能となると
ともに、ZnSeからなる発光層がZnSeより禁制帯
幅の大きいZnSxSe1-xからなる導電層で狭まれてお
り、キャリアが発光層中に閉じ込められるため、高い発
光効率を得ることが可能となり、高輝度、高効率のZn
Se pn接合型発光素子を実現することができた。In this embodiment, as in the thirteenth embodiment, current confinement and light emission confinement are possible, and the light emitting layer made of ZnSe is made of ZnS x Se 1-x having a larger forbidden band width than ZnSe. Since the carrier is confined in the conductive layer and the carriers are confined in the light emitting layer, high luminous efficiency can be obtained, and Zn with high brightness and high efficiency can be obtained.
It was possible to realize a Se pn junction type light emitting device.
【0074】なお、本実施例においては、発光層をS組
成(z)が0.5以下のZnSzSe1-zにより形成した
場合においても導電層ならびに絶縁層のS組成をそれぞ
れzだけ増加させることにより、高輝度、高効率のZn
SSe pn接合型発光素子を実現することができた。In this example, even when the light emitting layer was formed of ZnS z Se 1 -z having an S composition (z) of 0.5 or less, the S compositions of the conductive layer and the insulating layer were increased by z. Zn of high brightness and high efficiency by
It was possible to realize an SSe pn junction type light emitting device.
【0075】第12〜第14の実施例においては、発光
素子本体が一部領域に立設され、発光素子本体の側面が
絶縁層で直接覆われているので、発光素子本体側面にダ
メージが生じにくくなり、発光素子本体側面付近のダメ
ージや側面に付着した汚れを通じて、発光に寄与しない
リーク電流が発生することが抑制され、つまり、電流狭
窄が実現され、発光層における電流密度を高めることが
できた。In the twelfth to fourteenth embodiments, since the light emitting element body is erected in a partial area and the side surface of the light emitting element body is directly covered with the insulating layer, the side surface of the light emitting element body is damaged. The leakage current that does not contribute to light emission is suppressed from occurring due to damage near the side surface of the light emitting element body or dirt attached to the side surface, that is, current confinement is realized, and the current density in the light emitting layer can be increased. It was
【0076】次に、本発明の第15の実施例の概略図を
図16に示す。図中、21はハロゲン化学輸送法により
成長させたZnSeバルク単結晶を低抵抗化せずに用い
た絶縁性のZnSe基板である。この絶縁性ZnSe基
板21上に上記第13の実施例と同様の方法でn型Zn
Se導電層53、n型ZnSe発光層24ならびにp型
ZnSe発光層25を順次エピタキシャル成長した後、
成長層をn型ZnSe導電層が露出するまで柱状にエッ
チングする。Next, a schematic view of the fifteenth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the figure, reference numeral 21 denotes an insulating ZnSe substrate which is made of ZnSe bulk single crystal grown by the halogen chemical transport method without lowering the resistance. On this insulating ZnSe substrate 21, n-type Zn was formed by the same method as in the thirteenth embodiment.
After the Se conductive layer 53, the n-type ZnSe light emitting layer 24 and the p-type ZnSe light emitting layer 25 are sequentially epitaxially grown,
The growth layer is pillar-shaped etched until the n-type ZnSe conductive layer is exposed.
【0077】次にn型ZnSe導電層の一部を残してさ
らに成長層を基板の一部とともに柱状にエッチングし、
柱状の主要部と、主要部から舌状に接続したn型ZnS
e導電層53の負電極形成部53aを作成する。Next, the growth layer is further column-shaped etched together with a part of the substrate while leaving a part of the n-type ZnSe conductive layer.
Columnar main part and n-type ZnS connected to the tongue from the main part
The negative electrode forming portion 53a of the e conductive layer 53 is created.
【0078】さらに、この上にS組成(x)が0.3〜
0.7程度の値をもつ、絶縁性のZnSxSe1-xを成長
させてこれを絶縁層125とし、p型ZnSe発光層2
5ならびにn型ZnSe導電層53の舌状部に堆積した
絶縁性ZnSxSe1-xをエッチングにより除去し、露出
したp型ZnSe発光層25上ならびにn型ZnSe導
電層53上に、それぞれ、Auを用いた正電極7、In
を用いた負電極8を形成し、プレーナ型のpn接合型発
光素子とする。Further, the S composition (x) is 0.3 to
An insulative ZnS x Se 1-x having a value of about 0.7 is grown to form an insulating layer 125, and the p-type ZnSe light emitting layer 2 is formed.
5 and the insulating ZnS x Se 1-x deposited on the tongue of the n-type ZnSe conductive layer 53 are removed by etching, and the exposed p-type ZnSe light-emitting layer 25 and the n-type ZnSe conductive layer 53 are respectively exposed. Positive electrode 7 using Au, In
The negative electrode 8 is formed by using to obtain a planar type pn junction type light emitting device.
【0079】発光素子本体が一部領域に立設され、発光
素子本体の側面が絶縁層で直接覆われているので、発光
素子本体側面にダメージが生じにくくなり、発光素子本
体側面付近のダメージや側面に付着した汚れを通じて、
発光に寄与しないリーク電流が発生することが抑制さ
れ、つまり、電流狭窄が実現され、発光層における電流
密度を高めることができた。また、本実施例の発光素子
においては、プレーナ型の発光素子であるにもかからわ
ず、発光素子本体が一部領域に立設され、その側面を含
めて正負電極間の導電層表面が、絶縁膜で覆われている
ので、正負電極間付近のダメージや正、負電極間の導電
層に付着した汚れを通じて、発光に寄与しないリーク電
流が発生することが抑制され、つまり、電流狭窄が実現
され、発光層における電流密度を高めることができた。Since the light emitting element body is erected in a partial region and the side surface of the light emitting element body is directly covered with the insulating layer, the side surface of the light emitting element body is less likely to be damaged, and the damage near the side surface of the light emitting element body is prevented. Through the dirt attached to the side,
Generation of a leak current that does not contribute to light emission was suppressed, that is, current confinement was realized, and the current density in the light emitting layer could be increased. In addition, in the light emitting element of the present embodiment, the light emitting element main body is erected in a partial region even though it is a planar type light emitting element, and the conductive layer surface between the positive and negative electrodes including the side surface thereof is Since it is covered with the insulating film, leakage current that does not contribute to light emission is suppressed through damage near the positive and negative electrodes and dirt attached to the conductive layer between the positive and negative electrodes. It was realized and the current density in the light emitting layer could be increased.
【0080】このように第12〜15の実施例によれ
ば、高輝度で高い外部効率を有する青色発光を含む化合
物半導体発光素子を実現することが可能となり、各種表
示装置あるいはプリンタ、ファクシミリ等の高エネルギ
ーかつ高輝度の光源として極めて有用である。As described above, according to the twelfth to fifteenth embodiments, it is possible to realize a compound semiconductor light emitting device including blue light emission having high brightness and high external efficiency, and can be used in various display devices, printers, facsimiles and the like. It is extremely useful as a light source of high energy and high brightness.
【0081】[0081]
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、化合物半導体発光素子に付着した付着物などを通
じて発光層を通過しない電流、いわゆるリーク電流の発
生が抑えることができる。また、発光素子本体が、基板
上あるいは第1の導電型の導電層上の一部領域に立設さ
れているので、ウエハーから素子に分離するダイシング
の工程などで発光素子本体にダメージを及ぼさないよう
にすることができる。Since the present invention is configured as described above, it is possible to suppress the generation of a current that does not pass through the light emitting layer, that is, a so-called leak current, through an adhered substance or the like attached to the compound semiconductor light emitting device. Further, since the light emitting element body is erected on a part of the substrate or on the conductive layer of the first conductivity type, the light emitting element body is not damaged in a dicing process for separating the wafer from the elements. You can
【図1】発明の実施例1を示す構成説明図である。FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a first embodiment of the invention.
【図2】発明の第2の実施例を示す構成説明図である。FIG. 2 is a structural explanatory view showing a second embodiment of the invention.
【図3】発明の第3の実施例を示す構成説明図である。FIG. 3 is a structural explanatory view showing a third embodiment of the invention.
【図4】発明の第4の実施例を示す構成説明図である。FIG. 4 is a structural explanatory view showing a fourth embodiment of the invention.
【図5】発明の第5の実施例を示す構成説明図である。FIG. 5 is a structural explanatory view showing a fifth embodiment of the invention.
【図6】発明の第6の実施例を示す構成説明図である。FIG. 6 is a structural explanatory view showing a sixth embodiment of the invention.
【図7】上記第6の実施例の発光素子を作成する上で用
いた光照射成長における照射光の強度分布を示す模式図
である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an intensity distribution of irradiation light in light irradiation growth used in manufacturing the light emitting device of the sixth embodiment.
【図8】発明の第7の実施例を示す構成説明図である。FIG. 8 is a structural explanatory view showing a seventh embodiment of the invention.
【図9】発明の第8の実施例を示す構成説明図である。FIG. 9 is a structural explanatory view showing an eighth embodiment of the invention.
【図10】発明の第9の実施例を示す構成説明図であ
る。FIG. 10 is a structural explanatory view showing a ninth embodiment of the invention.
【図11】発明の第10の実施例を示す構成説明図であ
る。FIG. 11 is a structural explanatory view showing a tenth embodiment of the invention.
【図12】発明の第11の実施例を示す構成説明図であ
る。FIG. 12 is a structural explanatory view showing an eleventh embodiment of the invention.
【図13】発明の第12の実施例を示す構成説明図であ
る。FIG. 13 is a structural explanatory view showing a twelfth embodiment of the invention.
【図14】発明の第13の実施例を示す構成説明図であ
る。FIG. 14 is a structural explanatory view showing a thirteenth embodiment of the invention.
【図15】発明の第14の実施例を示す構成説明図であ
る。FIG. 15 is a structural explanatory view showing a fourteenth embodiment of the invention.
【図16】発明の第15の実施例を示す構成説明図であ
る。FIG. 16 is a structural explanatory view showing a fifteenth embodiment of the invention.
【図17】従来例を示す構成説明図である。FIG. 17 is a structural explanatory view showing a conventional example.
1、71 低抵抗n型ZnS基板 1a 低抵抗n型ZnSe基板 2 n型ZnS第1導電層 3、13 n型ZnS第2導電層 4、74 n型ZnS発光層 5、75 ZnS絶縁層 7、77 正電極 8、78 負電極 12a n型ZnS第1導電層の下層部分 12b n型ZnS第1導電層の上層部分 21 絶縁性ZnSe基板 21a 絶縁性ZnSxSe1-x基板 22 n型第ZnSe第1導電層 23 n型ZnSe第2導電層 24 n型ZnSe発光層 25 p型ZnSe発光層 26、38 p型ZnSe導電層 27 p型ZnSxSe1-x導電層 32 n型ZnSySe1-y第1導電層 33 n型ZnSe第2導電層 42 n型ZnSe発光層 43 n型ZnSx(l)Se1-x(l)第2導電層 53 n型ZnSe導電層 63 n型ZnSxSe1-x導電層 115 ZnSe絶縁層 121 低抵抗n型ZnSxSe1-x基板 125 ZnSxSe1-x絶縁層 131 n型ZnSxSe1-x第2導電層 133 n型ZnSkSe1-k第2導電層 135 ZnSySe1-y絶縁層 144 ZnSe正孔活入用絶縁層1, 71 low resistance n-type ZnS substrate 1a low resistance n-type ZnSe substrate 2 n-type ZnS first conductive layer 3, 13 n-type ZnS second conductive layer 4, 74 n-type ZnS light emitting layer 5, 75 ZnS insulating layer 7, 77 Positive electrode 8, 78 Negative electrode 12a Lower layer part 12b of n-type ZnS first conductive layer Upper layer part 21 of n-type ZnS first conductive layer Insulating ZnSe substrate 21a Insulating ZnS x Se 1-x substrate 22 n-type ZnSe First conductive layer 23 n-type ZnSe second conductive layer 24 n-type ZnSe light emitting layer 25 p-type ZnSe light-emitting layer 26, 38 p-type ZnSe conductive layer 27 p-type ZnS x Se 1-x conductive layer 32 n-type ZnS y Se 1 -y first conductive layer 33 n-type ZnSe second conductive layer 42 n-type ZnSe light emitting layer 43 n-type ZnS x (l) Se 1-x (l) second conductive layer 53 n-type ZnSe conductive layer 63 n-type ZnS x Se 1-x conductive layer 115 ZnSe insulation Layer 121 Low-resistance n-type ZnS x Se 1-x substrate 125 ZnS x Se 1-x insulating layer 131 n-type ZnS x Se 1-x second conductive layer 133 n-type ZnS k Se 1-k second conductive layer 135 ZnS y Se 1-y insulating layer 144 ZnSe hole activation insulating layer
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−18680(JP,A) 特開 昭50−153883(JP,A) 特開 昭49−19782(JP,A)Continued front page (56) References JP-A-63-18680 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 50-153883 (JP, A) JP-A-49-19782 (JP, A)
Claims (3)
型の導電層と、発光層と、第2導電型の導電層とをこの
順に有し、前記第1導電型の導電層の露出部分に第1の
電極を有し、前記第2導電型の導電層の上方に第2の電
極を有するプレーナ構造の化合物半導体発光素子であっ
て、前記第2導電型の導電層が、高屈折率領域を備え、該高
屈折率領域が、より屈折率の小さい領域の中に形成され
た構造を有しており 、 前記発光層からの発光を発光素子上部より取り出すこと
のできる構成としたことを特徴とする紫外光から青色光
の範囲の発光を生じる化合物半導体発光素子。1. An insulating substrate having at least a conductive layer of a first conductivity type, a light emitting layer, and a conductive layer of a second conductivity type in this order, and exposing the conductive layer of the first conductivity type. A compound semiconductor light emitting device having a planar structure, which has a first electrode in a portion thereof and a second electrode above the second conductive type conductive layer , wherein the second conductive type conductive layer has a high refractive index. Rate area,
The refractive index region is formed in the region of lower refractive index.
Structure has, blue light from ultraviolet light, characterized in that it has a configuration that can obtain luminescence from the luminescent layer from the light-emitting element upper
A compound semiconductor light emitting device which emits light in the range of .
0-1〜10-3Ω・cmであることを特徴とする請求項1
に記載の化合物半導体発光素子。2. The resistivity of the conductive layer of the first conductivity type is 1
It is 0 −1 to 10 −3 Ω · cm, and
The compound semiconductor light-emitting device according to.
も離間した端部に配置されることを特徴とする請求項1
に記載の化合物半導体発光素子。3. The second electrode is arranged at an end portion most distant from the first electrode.
The compound semiconductor light-emitting device according to.
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