JP3533995B2 - 発光ダイオードおよびその製造方法 - Google Patents
発光ダイオードおよびその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、発光ダイオード
およびその製造方法に関し、より特定的には、ＺｎＳｅ
単結晶基板と、ＺｎＳｅあるいはＺｎＳｅを主体とする
混晶化合物半導体を含む発光構造とを有するホモエピタ
キシャルＺｎＳｅ系発光ダイオード（以下単に「ＬＥ
Ｄ」と称する）およびその製造方法に関する。
およびその製造方法に関し、より特定的には、ＺｎＳｅ
単結晶基板と、ＺｎＳｅあるいはＺｎＳｅを主体とする
混晶化合物半導体を含む発光構造とを有するホモエピタ
キシャルＺｎＳｅ系発光ダイオード（以下単に「ＬＥ
Ｄ」と称する）およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、緑色光を発するＺｎＳｅ系Ｌ
ＥＤは知られている。このＬＥＤは、ＺｎＳｅ基板上に
形成された発光構造と、その上に形成された電極とを有
する。
ＥＤは知られている。このＬＥＤは、ＺｎＳｅ基板上に
形成された発光構造と、その上に形成された電極とを有
する。
【０００３】ＬＥＤは、たとえばエピタキシャル成長法
によりＺｎＳｅ基板上に種々の半導体層を堆積し、その
上に電極を形成し、所定の大きさのチップに切出した
後、リードフレームに固定して形成される。
によりＺｎＳｅ基板上に種々の半導体層を堆積し、その
上に電極を形成し、所定の大きさのチップに切出した
後、リードフレームに固定して形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
ば切出された後のＬＥＤの劈開面近傍には、劈開の際に
転位やクラック等の欠陥が高密度で存在する。このよう
に欠陥が多数存在する領域に電流が流れると、発光効率
が低下するのみならず、通電に伴う欠陥増殖により素子
寿命が著しく短縮されるという問題があった。
ば切出された後のＬＥＤの劈開面近傍には、劈開の際に
転位やクラック等の欠陥が高密度で存在する。このよう
に欠陥が多数存在する領域に電流が流れると、発光効率
が低下するのみならず、通電に伴う欠陥増殖により素子
寿命が著しく短縮されるという問題があった。
【０００５】劈開面近傍の欠陥については、劈開面近傍
をエッチング除去して対応することが考えられるが、こ
の場合には各半導体層のエッチングレートの差に起因す
るサイドエッチング現象の対策が必要となる。
をエッチング除去して対応することが考えられるが、こ
の場合には各半導体層のエッチングレートの差に起因す
るサイドエッチング現象の対策が必要となる。
【０００６】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものである。この発明の目的は、複雑な
プロセスを用いることなくＬＥＤの高輝度化および長寿
命化を図ることにある。
ためになされたものである。この発明の目的は、複雑な
プロセスを用いることなくＬＥＤの高輝度化および長寿
命化を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る発光ダイオ
ードは、ＺｎＳｅ基板と、該基板上に形成された発光構
造とを備える。ここで、発光構造とは、本願明細書で
は、発光層を含む半導体層の積層構造のことを称する。
ードは、ＺｎＳｅ基板と、該基板上に形成された発光構
造とを備える。ここで、発光構造とは、本願明細書で
は、発光層を含む半導体層の積層構造のことを称する。
【０００８】
【０００９】上記発光ダイオードは、好ましくは、ホモ
エピタキシャルＺｎＳｅ系発光ダイオードである。Ｚｎ
Ｓｅ基板は、好ましくは、導電性ＺｎＳｅ単結晶基板で
あり、発光構造は、好ましくはＺｎＳｅあるいはＺｎＳ
ｅを主体とする混晶化合物半導体を含む。
エピタキシャルＺｎＳｅ系発光ダイオードである。Ｚｎ
Ｓｅ基板は、好ましくは、導電性ＺｎＳｅ単結晶基板で
あり、発光構造は、好ましくはＺｎＳｅあるいはＺｎＳ
ｅを主体とする混晶化合物半導体を含む。
【００１０】本発明は、上記のようなホモエピタキシャ
ルＺｎＳｅ系発光ダイオードに対し特に有効である。
ルＺｎＳｅ系発光ダイオードに対し特に有効である。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】上記の第２電極は、好ましくは、透光性電
極であり、Ａｕ，Ｐｄ，Ｎｉ，ＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）からなる群から選ばれる少なくとも１種の材料を含
む。
極であり、Ａｕ，Ｐｄ，Ｎｉ，ＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）からなる群から選ばれる少なくとも１種の材料を含
む。
【００１８】本発明に係る発光ダイオードは、発光構造
上に、発光構造とオーミック接触が得られない材料から
なる下層部を有し注入電流を制限するための第１電極
と、発光構造とオーミック接触が得られる材料からなり
注入電流を拡散させるための第２電極とを有する。
上に、発光構造とオーミック接触が得られない材料から
なる下層部を有し注入電流を制限するための第１電極
と、発光構造とオーミック接触が得られる材料からなり
注入電流を拡散させるための第２電極とを有する。
【００１９】第１電極は発光構造とオーミック接触が得
られないので、第１電極から発光構造内部へ電流が流れ
るのを抑制することができる。つまり、第１電極下に位
置する領域に電流が流れるのを抑制することができる。
それにより、第１電極下の領域で欠陥が増殖するのを抑
制することができる。この第１電極をたとえば劈開面近
傍の領域上に配置することにより、劈開面近傍の領域に
電流が流れるのを阻止することができ、該領域内での欠
陥の増殖を抑制することができる。他方、第２電極から
は発光構造中に電流を流すことができ、ＬＥＤを発光さ
せることができる。
られないので、第１電極から発光構造内部へ電流が流れ
るのを抑制することができる。つまり、第１電極下に位
置する領域に電流が流れるのを抑制することができる。
それにより、第１電極下の領域で欠陥が増殖するのを抑
制することができる。この第１電極をたとえば劈開面近
傍の領域上に配置することにより、劈開面近傍の領域に
電流が流れるのを阻止することができ、該領域内での欠
陥の増殖を抑制することができる。他方、第２電極から
は発光構造中に電流を流すことができ、ＬＥＤを発光さ
せることができる。
【００２０】発光ダイオードは、発光構造の内部に選択
的に設けられ第１電極とオーミック接触が得られない半
導体層と、発光構造の上面周縁部に設けられ劈開面およ
び半導体層に達する溝部とを有する。この場合、下層部
が半導体層と接するように溝部上に上記の第１電極を形
成する。
的に設けられ第１電極とオーミック接触が得られない半
導体層と、発光構造の上面周縁部に設けられ劈開面およ
び半導体層に達する溝部とを有する。この場合、下層部
が半導体層と接するように溝部上に上記の第１電極を形
成する。
【００２１】この場合にも、第１電極下の領域に電流が
流れるのを抑制することができ、第１電極下の領域で欠
陥が増殖するのを抑制することができる。なお、該溝は
エッチングにより形成されることが好ましい。より詳し
くは、イオンミリングや反応性イオンエッチングのよう
に溝表面の凹凸を強調する性質のエッチングにより上記
溝が形成されることが好ましい。
流れるのを抑制することができ、第１電極下の領域で欠
陥が増殖するのを抑制することができる。なお、該溝は
エッチングにより形成されることが好ましい。より詳し
くは、イオンミリングや反応性イオンエッチングのよう
に溝表面の凹凸を強調する性質のエッチングにより上記
溝が形成されることが好ましい。
【００２２】上記の第１電極は、好ましくは、劈開面か
ら５μｍ以内の領域上に少なくとも形成され、Ｔｉ，Ａ
ｌ，ＺｎＳ，Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＮからなる群か
ら選ばれる少なくとも１種の材料を含む。
ら５μｍ以内の領域上に少なくとも形成され、Ｔｉ，Ａ
ｌ，ＺｎＳ，Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＮからなる群か
ら選ばれる少なくとも１種の材料を含む。
【００２３】第１電極を上記のような領域上に形成する
ことにより、劈開面から５μｍ以内の領域内に電流が流
れるのを阻止することができる。
ことにより、劈開面から５μｍ以内の領域内に電流が流
れるのを阻止することができる。
【００２４】また、劈開面近傍に位置する発光構造の内
部に、電流が流れるのを抑制する電流抑制層を設けても
よい。
部に、電流が流れるのを抑制する電流抑制層を設けても
よい。
【００２５】このように発光構造の内部に電流抑制層を
設けることにより、電流抑制層下の領域に電流が流れる
のを抑制することができる。それにより、その領域内で
の欠陥の増殖を抑制することができる。
設けることにより、電流抑制層下の領域に電流が流れる
のを抑制することができる。それにより、その領域内で
の欠陥の増殖を抑制することができる。
【００２６】発光ダイオードは、上記の電流抑制層上に
位置する発光構造の表面上に電流抑制層とオーミック接
触しない材料からなり注入電流を制限するための第１電
極と、電流抑制層が形成されていない領域上に位置する
発光構造の表面上に発光構造とオーミック接触する材料
からなり注入電流を拡散させるための第２電極とを備え
てもよい。
位置する発光構造の表面上に電流抑制層とオーミック接
触しない材料からなり注入電流を制限するための第１電
極と、電流抑制層が形成されていない領域上に位置する
発光構造の表面上に発光構造とオーミック接触する材料
からなり注入電流を拡散させるための第２電極とを備え
てもよい。
【００２７】上記のように電流抑制層とオーミック接触
しない材料で第１電極を構成することにより、第１電極
と電流抑制層との間に何らかの導電層が介在していたと
しても、電流抑制層下の領域に電流が流れるのを抑制す
ることができる。それにより、電流抑制層下の領域で欠
陥が増殖するのを抑制することができる。
しない材料で第１電極を構成することにより、第１電極
と電流抑制層との間に何らかの導電層が介在していたと
しても、電流抑制層下の領域に電流が流れるのを抑制す
ることができる。それにより、電流抑制層下の領域で欠
陥が増殖するのを抑制することができる。
【００２８】この発明に係る発光ダイオードの製造方法
は、下記の各工程を備える。ＺｎＳｅ基板上に、内部に
半導体層を含む発光構造を形成する。発光構造をエッチ
ングすることにより、該発光構造が劈開される部分上
に、半導体層に達する溝部を形成する。溝部内に位置す
る半導体層上に、該半導体層とオーミック接触しない材
料からなる下層部を有し、注入電流を制限するための第
１電極を形成する。発光構造上から第１電極上に延在す
るように発光構造とオーミック接触する材料からなり注
入電流を拡散させるための第２電極を形成する。ＺｎＳ
ｅ基板および発光構造を劈開することにより、劈開面近
傍に欠陥が存在するチップを得る。上記エッチングは、
好ましくは、溝部表面の凹凸を強調する性質のエッチン
グであり、たとえばイオンミリングや反応性イオンエッ
チングを含む。
は、下記の各工程を備える。ＺｎＳｅ基板上に、内部に
半導体層を含む発光構造を形成する。発光構造をエッチ
ングすることにより、該発光構造が劈開される部分上
に、半導体層に達する溝部を形成する。溝部内に位置す
る半導体層上に、該半導体層とオーミック接触しない材
料からなる下層部を有し、注入電流を制限するための第
１電極を形成する。発光構造上から第１電極上に延在す
るように発光構造とオーミック接触する材料からなり注
入電流を拡散させるための第２電極を形成する。ＺｎＳ
ｅ基板および発光構造を劈開することにより、劈開面近
傍に欠陥が存在するチップを得る。上記エッチングは、
好ましくは、溝部表面の凹凸を強調する性質のエッチン
グであり、たとえばイオンミリングや反応性イオンエッ
チングを含む。
【００２９】上記のように発光構造とオーミック接触し
ない材料からなる下層部を有する第１電極を発光構造の
第１の表面領域上に形成することにより、第１の表面領
域直下の領域に電流が流れるのを抑制することができ
る。それにより、その領域内での欠陥の増殖を抑制する
ことができ、ＬＥＤの長寿命化および高輝度化を実現す
ることができる。なお、第１の表面領域とは異なる第２
の表面領域上に発光構造とオーミック接触する材料から
なる第２電極を形成しているので、第２電極から発光構
造内に電流を供給することができ、ＬＥＤを発光させる
ことができる。
ない材料からなる下層部を有する第１電極を発光構造の
第１の表面領域上に形成することにより、第１の表面領
域直下の領域に電流が流れるのを抑制することができ
る。それにより、その領域内での欠陥の増殖を抑制する
ことができ、ＬＥＤの長寿命化および高輝度化を実現す
ることができる。なお、第１の表面領域とは異なる第２
の表面領域上に発光構造とオーミック接触する材料から
なる第２電極を形成しているので、第２電極から発光構
造内に電流を供給することができ、ＬＥＤを発光させる
ことができる。
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図１５を用いて、本
発明の実施の形態について説明する。
発明の実施の形態について説明する。
【００３３】本発明では、後述するように、ＬＥＤの内
部に、発光のための注入電流を制限する注入電流制限領
域を選択的に設けることを重要な特徴としている。この
ように注入電流制限領域を設けることにより、その領域
内での欠陥の増殖を抑制することができ、ＬＥＤの長寿
命化および高輝度化を実現することができる。
部に、発光のための注入電流を制限する注入電流制限領
域を選択的に設けることを重要な特徴としている。この
ように注入電流制限領域を設けることにより、その領域
内での欠陥の増殖を抑制することができ、ＬＥＤの長寿
命化および高輝度化を実現することができる。
【００３４】以下、図を用いて具体的に説明する。
（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
るＬＥＤの断面図である。図１に示すように、ＬＥＤ
は、導電性のＺｎＳｅ単結晶基板１と、その上に形成さ
れた発光構造１２と、発光のための注入電流を拡散させ
るための透光性Ａｕ電極９と、台座電極１０とを備え
る。ＬＥＤは、劈開面１３において劈開され、それによ
り素子同士が分離される。
るＬＥＤの断面図である。図１に示すように、ＬＥＤ
は、導電性のＺｎＳｅ単結晶基板１と、その上に形成さ
れた発光構造１２と、発光のための注入電流を拡散させ
るための透光性Ａｕ電極９と、台座電極１０とを備え
る。ＬＥＤは、劈開面１３において劈開され、それによ
り素子同士が分離される。
【００３５】導電性ＺｎＳｅ単結晶基板１の裏面には、
Ｉｎ電極９ａが形成される。発光構造１２は、導電性Ｚ
ｎＳｅ単結晶基板１の上面上に形成される。
Ｉｎ電極９ａが形成される。発光構造１２は、導電性Ｚ
ｎＳｅ単結晶基板１の上面上に形成される。
【００３６】発光構造１２は、１μｍ程度の厚みのｎ型
ＺｎＳｅバッファ層２と、１μｍ程度の厚みのｎ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅクラッド層３と、ＺｎＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ多
重量子井戸活性層４と、１μｍ程度の厚みのｐ型ＺｎＭ
ｇＳＳｅクラッド層５と、０．２μｍ程度の厚みのｐ型
ＺｎＳｅ層６と、ＺｎＳｅとＺｎＴｅとの積層超格子構
造からなるｐ型コンタクト層７と、最表面に６０ｎｍ程
度の厚みのｐ型ＺｎＴｅ層８とを有する。
ＺｎＳｅバッファ層２と、１μｍ程度の厚みのｎ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅクラッド層３と、ＺｎＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ多
重量子井戸活性層４と、１μｍ程度の厚みのｐ型ＺｎＭ
ｇＳＳｅクラッド層５と、０．２μｍ程度の厚みのｐ型
ＺｎＳｅ層６と、ＺｎＳｅとＺｎＴｅとの積層超格子構
造からなるｐ型コンタクト層７と、最表面に６０ｎｍ程
度の厚みのｐ型ＺｎＴｅ層８とを有する。
【００３７】このように発光構造１２は、複数の半導体
層（エピタキシャル層）の積層構造からなり、発光層１
１を含む。発光層１１は、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド
層３と、ＺｎＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ多重量子井戸活性層４
と、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層５とを有する。
層（エピタキシャル層）の積層構造からなり、発光層１
１を含む。発光層１１は、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド
層３と、ＺｎＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ多重量子井戸活性層４
と、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層５とを有する。
【００３８】発光構造１２の上面上に、透光性Ａｕ電極
９と、台座電極１０とを形成する。台座電極１０は、Ｔ
ｉ層１０ａと、Ａｕ層１０ｂとを有する。透光性Ａｕ電
極９は、２０ｎｍ以下の厚みを有し、劈開面１３から幅
Ｄ１（好ましくは５μｍ以上）だけ離隔して形成され
る。そのため、劈開面１３近傍の領域上には透光性Ａｕ
電極９は形成されないこととなる。それにより、劈開面
１３近傍の領域に電流が流れるのを抑制することがで
き、該領域において欠陥が増殖するのを抑制することが
できる。
９と、台座電極１０とを形成する。台座電極１０は、Ｔ
ｉ層１０ａと、Ａｕ層１０ｂとを有する。透光性Ａｕ電
極９は、２０ｎｍ以下の厚みを有し、劈開面１３から幅
Ｄ１（好ましくは５μｍ以上）だけ離隔して形成され
る。そのため、劈開面１３近傍の領域上には透光性Ａｕ
電極９は形成されないこととなる。それにより、劈開面
１３近傍の領域に電流が流れるのを抑制することがで
き、該領域において欠陥が増殖するのを抑制することが
できる。
【００３９】つまり、本実施の形態１では、劈開面１３
近傍の領域を注入電流制限領域として選択している。劈
開面１３近傍の領域には前述のように他の領域と比べて
多くの欠陥が存在すると考えられるので、この領域内に
電流が流れるのを阻止することにより、ＬＥＤの長寿命
化および高輝度化に効果的に寄与し得るものと考えられ
る。
近傍の領域を注入電流制限領域として選択している。劈
開面１３近傍の領域には前述のように他の領域と比べて
多くの欠陥が存在すると考えられるので、この領域内に
電流が流れるのを阻止することにより、ＬＥＤの長寿命
化および高輝度化に効果的に寄与し得るものと考えられ
る。
【００４０】本願発明者らが実際にＬＥＤを作製し定電
流モードで測定したところ、２０ｍＡ通電時で発光強度
が３ｍＷにも及ぶ高輝度の緑色発光が得られた。また、
電流が劈開面１３近傍にほぼ流れないので、ＬＥＤの寿
命も向上した。
流モードで測定したところ、２０ｍＡ通電時で発光強度
が３ｍＷにも及ぶ高輝度の緑色発光が得られた。また、
電流が劈開面１３近傍にほぼ流れないので、ＬＥＤの寿
命も向上した。
【００４１】台座電極１０は、ワイヤボンディング用に
用いられるが、この台座電極中のＴｉ層１０ａとｐ型Ｚ
ｎＴｅ層８とがショットキー接触するようにｐ型ＺｎＴ
ｅ層８のドーピング濃度は１×１０19ｃｍ-3以下とされ
る。
用いられるが、この台座電極中のＴｉ層１０ａとｐ型Ｚ
ｎＴｅ層８とがショットキー接触するようにｐ型ＺｎＴ
ｅ層８のドーピング濃度は１×１０19ｃｍ-3以下とされ
る。
【００４２】次に、図１に示すＬＥＤの製造方法につい
て簡単に説明する。導電性ＺｎＳｅ単結晶基板１の裏面
に、たとえば蒸着法によりＩｎ電極９ａを形成し、導電
性ＺｎＳｅ単結晶基板１の上面上にエピタキシャル成長
法等を用いて発光構造１２を形成する。その後、蒸着法
等を用いてｐ型ＺｎＴｅ層８上にＴｉ層１０ａとＡｕ層
１０ｂとを順次積層する。これらを所定形状にパターニ
ングした後、再び蒸着法等を用いて、２０ｎｍ以下程度
の厚みにＡｕ層を形成する。このＡｕ層をパターニング
することにより、劈開面１３近傍の部分を選択的に除去
する。
て簡単に説明する。導電性ＺｎＳｅ単結晶基板１の裏面
に、たとえば蒸着法によりＩｎ電極９ａを形成し、導電
性ＺｎＳｅ単結晶基板１の上面上にエピタキシャル成長
法等を用いて発光構造１２を形成する。その後、蒸着法
等を用いてｐ型ＺｎＴｅ層８上にＴｉ層１０ａとＡｕ層
１０ｂとを順次積層する。これらを所定形状にパターニ
ングした後、再び蒸着法等を用いて、２０ｎｍ以下程度
の厚みにＡｕ層を形成する。このＡｕ層をパターニング
することにより、劈開面１３近傍の部分を選択的に除去
する。
【００４３】その後、ウエハ状のＺｎＳｅ単結晶基板１
および発光構造１２を３００μｍ角のチップに切出す。
それにより、劈開面１３が形成される。その後、導電性
ＺｎＳｅ単結晶基板１および発光構造１２をリードフレ
ームに固定する。以上の工程を経て本実施の形態におけ
るＬＥＤが形成される。
および発光構造１２を３００μｍ角のチップに切出す。
それにより、劈開面１３が形成される。その後、導電性
ＺｎＳｅ単結晶基板１および発光構造１２をリードフレ
ームに固定する。以上の工程を経て本実施の形態におけ
るＬＥＤが形成される。
【００４４】（実施の形態２）次に、図２を用いて、本
発明の実施の形態２について説明する。図２は、本発明
の実施の形態２におけるＬＥＤの断面図である。
発明の実施の形態２について説明する。図２は、本発明
の実施の形態２におけるＬＥＤの断面図である。
【００４５】図２に示すように、本実施の形態２では、
劈開面１３近傍の領域上に台座電極１０を配置してい
る。より詳しくは、劈開面（劈開する部位）１３から５
０μｍ程度の範囲の領域上に台座電極１０を格子状に設
けている。そして、台座電極１０に囲まれる領域から台
座電極上に延在するように透光性Ａｕ電極９を形成して
いる。それ以外の構成に関しては実施の形態１の場合と
同様であるので重複説明は省略する。
劈開面１３近傍の領域上に台座電極１０を配置してい
る。より詳しくは、劈開面（劈開する部位）１３から５
０μｍ程度の範囲の領域上に台座電極１０を格子状に設
けている。そして、台座電極１０に囲まれる領域から台
座電極上に延在するように透光性Ａｕ電極９を形成して
いる。それ以外の構成に関しては実施の形態１の場合と
同様であるので重複説明は省略する。
【００４６】本実施の形態２においても、実施の形態１
の場合と同様にｐ型ＺｎＴｅ層８のドーピング濃度を１
×１０19ｃｍ-3以下としているので、台座電極１０中の
Ｔｉ層１０ａとｐ型ＺｎＴｅ層８との間にショットキー
障壁が形成され、オーミック接触が得られない。そのた
め、台座電極１０から発光構造１２内に電流が流れるの
を抑制することができる。その結果、上述の実施の形態
１の場合と同様に、劈開面１３近傍の領域内に電流が流
れるのを抑制することができ、該領域内における結晶欠
陥の増殖を抑制することができる。
の場合と同様にｐ型ＺｎＴｅ層８のドーピング濃度を１
×１０19ｃｍ-3以下としているので、台座電極１０中の
Ｔｉ層１０ａとｐ型ＺｎＴｅ層８との間にショットキー
障壁が形成され、オーミック接触が得られない。そのた
め、台座電極１０から発光構造１２内に電流が流れるの
を抑制することができる。その結果、上述の実施の形態
１の場合と同様に、劈開面１３近傍の領域内に電流が流
れるのを抑制することができ、該領域内における結晶欠
陥の増殖を抑制することができる。
【００４７】本実施の形態におけるＬＥＤは、実施の形
態１の場合と同様の工程を経てｐ型ＺｎＴｅ層８までを
形成した後、劈開面１３近傍の領域上に台座電極１０を
形成し、この台座電極１０を覆うように蒸着法等により
透光性Ａｕ電極９を形成すればよい。その後は実施の形
態１の場合と同様の工程を経てＬＥＤを形成することが
できる。
態１の場合と同様の工程を経てｐ型ＺｎＴｅ層８までを
形成した後、劈開面１３近傍の領域上に台座電極１０を
形成し、この台座電極１０を覆うように蒸着法等により
透光性Ａｕ電極９を形成すればよい。その後は実施の形
態１の場合と同様の工程を経てＬＥＤを形成することが
できる。
【００４８】本実施の形態におけるＬＥＤを定電流モー
ドで測定したところ、２０ｍＡ通電時で発光強度が３ｍ
Ｗにも及ぶ高輝度の緑色発光が得られた。また、電流が
劈開面１３近傍に流れるの抑制することができるので、
長寿命なＬＥＤが得られた。
ドで測定したところ、２０ｍＡ通電時で発光強度が３ｍ
Ｗにも及ぶ高輝度の緑色発光が得られた。また、電流が
劈開面１３近傍に流れるの抑制することができるので、
長寿命なＬＥＤが得られた。
【００４９】（実施の形態３）次に、図３を用いて、本
発明の実施の形態３について説明する。図３は、本発明
の実施の形態３におけるＬＥＤの断面図である。
発明の実施の形態３について説明する。図３は、本発明
の実施の形態３におけるＬＥＤの断面図である。
【００５０】図３に示すように、本実施の形態３では、
ｐ型ＺｎＳｅ層６および劈開面１３に達する環状の溝部
１４を形成し、その溝部１４内に台座電極１０を形成し
ている。劈開面１３からの溝部１４の幅Ｄ２は、たとえ
ば５０μｍ程度である。それ以外の構成に関しては実施
の形態２と同様であるので重複説明は省略する。
ｐ型ＺｎＳｅ層６および劈開面１３に達する環状の溝部
１４を形成し、その溝部１４内に台座電極１０を形成し
ている。劈開面１３からの溝部１４の幅Ｄ２は、たとえ
ば５０μｍ程度である。それ以外の構成に関しては実施
の形態２と同様であるので重複説明は省略する。
【００５１】本実施の形態では、台座電極１０中のＴｉ
層１０ａがｐ型ＺｎＳｅ層６と接するので、オーミック
接触が得られず、実施の形態２の場合よりもさらに台座
電極１０下の領域に電流が流れにくくなる。それによ
り、実施の形態２の場合よりもさらに効果的に、台座電
極１０直下の領域に電流が流れるのを抑制することがで
きる。
層１０ａがｐ型ＺｎＳｅ層６と接するので、オーミック
接触が得られず、実施の形態２の場合よりもさらに台座
電極１０下の領域に電流が流れにくくなる。それによ
り、実施の形態２の場合よりもさらに効果的に、台座電
極１０直下の領域に電流が流れるのを抑制することがで
きる。
【００５２】本実施の形態におけるＬＥＤについても、
前述の各実施の形態の場合と同様に高輝度の緑色発光が
得られた。また、ＬＥＤの寿命を長くすることも可能と
なった。
前述の各実施の形態の場合と同様に高輝度の緑色発光が
得られた。また、ＬＥＤの寿命を長くすることも可能と
なった。
【００５３】図１５に、本実施の形態におけるＬＥＤと
従来のＬＥＤにおける通電試験結果を示す。従来例とし
ては、全面に透光性Ａｕ電極９を形成し、チップ中央部
にワイヤボンド用パッドを形成したものを使用した。通
電条件は、室温で、直流２０ｍＡとした。また、チップ
サイズは、５００μｍ角とした。
従来のＬＥＤにおける通電試験結果を示す。従来例とし
ては、全面に透光性Ａｕ電極９を形成し、チップ中央部
にワイヤボンド用パッドを形成したものを使用した。通
電条件は、室温で、直流２０ｍＡとした。また、チップ
サイズは、５００μｍ角とした。
【００５４】図１５に示すように、従来例よりも格段に
本発明に係るＬＥＤの寿命が向上しているのがわかる。
なお、他の実施の形態についても同様の効果が得られる
ものと推察される。
本発明に係るＬＥＤの寿命が向上しているのがわかる。
なお、他の実施の形態についても同様の効果が得られる
ものと推察される。
【００５５】次に、図４〜図７を用いて、本実施の形態
３におけるＬＥＤの製造方法について説明する。
３におけるＬＥＤの製造方法について説明する。
【００５６】図４に示すように、前述の各実施の形態の
場合と同様の工程を経てｐ型ＺｎＴｅ層８までを形成
し、その上にレジスト１６ａを塗布する。このレジスト
１６ａを所定形状にパターニングした後、図５に示すよ
うに、レジスト１６ａをマスクトとしてエッチングによ
りｐ型ＺｎＳｅ層６に達する溝部１４を形成する。この
場合、ウエットエッチングを用いてもよいが、イオンミ
リングあるいは反応性イオンエッチング等を用いると電
極の密着性が向上し、ワイヤーボンディング不良をなく
すことができる。
場合と同様の工程を経てｐ型ＺｎＴｅ層８までを形成
し、その上にレジスト１６ａを塗布する。このレジスト
１６ａを所定形状にパターニングした後、図５に示すよ
うに、レジスト１６ａをマスクトとしてエッチングによ
りｐ型ＺｎＳｅ層６に達する溝部１４を形成する。この
場合、ウエットエッチングを用いてもよいが、イオンミ
リングあるいは反応性イオンエッチング等を用いると電
極の密着性が向上し、ワイヤーボンディング不良をなく
すことができる。
【００５７】次に、図６に示すように、蒸着法によりＴ
ｉ層１０ａとＡｕ層１０ｂとを順次堆積する。その後、
レジスト１６ａを除去することにより、図７に示すよう
に、ｐ型ＺｎＴｅ層８の表面を露出させる。その後、全
面に蒸着法等により透光性Ａｕ電極９を形成する。以上
の工程を経て図３に示す構造が得られる。その後は、実
施の形態１および２の場合と同様の工程を経てＬＥＤが
形成される。
ｉ層１０ａとＡｕ層１０ｂとを順次堆積する。その後、
レジスト１６ａを除去することにより、図７に示すよう
に、ｐ型ＺｎＴｅ層８の表面を露出させる。その後、全
面に蒸着法等により透光性Ａｕ電極９を形成する。以上
の工程を経て図３に示す構造が得られる。その後は、実
施の形態１および２の場合と同様の工程を経てＬＥＤが
形成される。
【００５８】（実施の形態４）次に、図８〜図１４を用
いて、本発明の実施の形態４について説明する。図８
は、本発明の実施の形態４におけるＬＥＤを示す断面図
である。
いて、本発明の実施の形態４について説明する。図８
は、本発明の実施の形態４におけるＬＥＤを示す断面図
である。
【００５９】図８に示すように、本実施の形態では、電
流抑制層１５を発光構造１２内部に形成している。それ
以外の構造に関しては実施の形態２の場合と同様である
ので重複説明は省略する。
流抑制層１５を発光構造１２内部に形成している。それ
以外の構造に関しては実施の形態２の場合と同様である
ので重複説明は省略する。
【００６０】上記のように電流抑制層１５を発光構造１
２の内部に設けることにより、この電流抑制層１５の直
下の領域に電流が流れるのを抑制することができる。す
なわち、劈開面１３近傍の領域内に電流が流れるのを抑
制することができる。
２の内部に設けることにより、この電流抑制層１５の直
下の領域に電流が流れるのを抑制することができる。す
なわち、劈開面１３近傍の領域内に電流が流れるのを抑
制することができる。
【００６１】電流抑制層１５としては、ｎ型半導体層あ
るいは台座電極１０中のＴｉ層１０ａとオーミック接触
しない半導体層等を挙げることができる。
るいは台座電極１０中のＴｉ層１０ａとオーミック接触
しない半導体層等を挙げることができる。
【００６２】次に、図９〜図１４を用いて、本実施の形
態４におけるＬＥＤの製造方法について説明する。
態４におけるＬＥＤの製造方法について説明する。
【００６３】図９に示すように、各実施の形態の場合と
同様の工程を経てｐ型ＺｎＳｅ層６までを形成し、その
上にレジスト１６ｂを形成する。その後、図１０に示す
ようにｐ型ＺｎＳｅ層６上に、たとえばエピタキシャル
成長法により電流抑制層１５を形成する。
同様の工程を経てｐ型ＺｎＳｅ層６までを形成し、その
上にレジスト１６ｂを形成する。その後、図１０に示す
ようにｐ型ＺｎＳｅ層６上に、たとえばエピタキシャル
成長法により電流抑制層１５を形成する。
【００６４】次に、レジスト１６ｂを除去し、図１１に
示すように、エピタキシャル成長法により、ｐ型ＺｎＳ
ｅ層６上から電流抑制層１５上に延在するようにｐ型コ
ンタクト層７およびｐ型ＺｎＴｅ層８を形成する。
示すように、エピタキシャル成長法により、ｐ型ＺｎＳ
ｅ層６上から電流抑制層１５上に延在するようにｐ型コ
ンタクト層７およびｐ型ＺｎＴｅ層８を形成する。
【００６５】次に、図１２に示すように、ｐ型ＺｎＴｅ
層８上にレジスト１６ｃを塗布し、これを所定形状にパ
ターニングする。Ｔｉ層１０ａとＡｕ層１０ｂとを蒸着
法等により堆積して図１３に示す構造を得た後、図１４
に示すように、レジスト１６ｃを除去する。
層８上にレジスト１６ｃを塗布し、これを所定形状にパ
ターニングする。Ｔｉ層１０ａとＡｕ層１０ｂとを蒸着
法等により堆積して図１３に示す構造を得た後、図１４
に示すように、レジスト１６ｃを除去する。
【００６６】その後は、蒸着法等により透光性Ａｕ電極
９を全面に形成し、図８に示す構造が得られる。それ以
降は実施の形態１の場合と同様の工程を経て、ＬＥＤが
形成されることとなる。
９を全面に形成し、図８に示す構造が得られる。それ以
降は実施の形態１の場合と同様の工程を経て、ＬＥＤが
形成されることとなる。
【００６７】なお、上述の各実施の形態においては、劈
開面１３近傍の領域に注入電流制限領域を設ける場合に
ついて説明を行なったが、それ以外の領域に注入電流制
限領域を設けてもよい。
開面１３近傍の領域に注入電流制限領域を設ける場合に
ついて説明を行なったが、それ以外の領域に注入電流制
限領域を設けてもよい。
【００６８】また、透光性電極は、Ａｕ，Ｐｄ，Ｎｉ，
ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる群から選ばれる少
なくとも１つの材料またはこのうちの少なくとも１つの
材料を含む合金により形成されてもよい。
ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる群から選ばれる少
なくとも１つの材料またはこのうちの少なくとも１つの
材料を含む合金により形成されてもよい。
【００６９】さらに、台座電極１０の下層は、Ｔｉ，Ａ
ｌ，ＺｎＳ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＳｉＮからなる群か
ら選ばれた少なくとも１つの材料またはこれらのうちの
少なくとも１つの材料を含む合金により形成されてもよ
い。
ｌ，ＺｎＳ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＳｉＮからなる群か
ら選ばれた少なくとも１つの材料またはこれらのうちの
少なくとも１つの材料を含む合金により形成されてもよ
い。
【００７０】以上のようにこの発明の実施の形態につい
て説明を行なったが、今回開示した実施の形態はすべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示
され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのす
べての変更が含まれる。
て説明を行なったが、今回開示した実施の形態はすべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示
され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのす
べての変更が含まれる。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、ＬＥＤ内部に注入電流
制限領域を設けているので、ＬＥＤ中の所望の領域に発
光のための電流を流さないようにすることができる。そ
れにより、該領域内での欠陥の増殖を抑制することがで
き、ＬＥＤの長寿命化のみならず高輝度化をも実現する
ことができる。特に、欠陥の多い領域を注入電流制限領
域として選択することにより、ＬＥＤのさらなる長寿命
化および高輝度化が可能となる。
制限領域を設けているので、ＬＥＤ中の所望の領域に発
光のための電流を流さないようにすることができる。そ
れにより、該領域内での欠陥の増殖を抑制することがで
き、ＬＥＤの長寿命化のみならず高輝度化をも実現する
ことができる。特に、欠陥の多い領域を注入電流制限領
域として選択することにより、ＬＥＤのさらなる長寿命
化および高輝度化が可能となる。
【図１】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤの断面図
である。
である。
【図２】本発明の実施の形態２におけるＬＥＤの断面図
である。
である。
【図３】本発明の実施の形態３におけるＬＥＤの断面図
である。
である。
【図４】図３に示すＬＥＤの製造工程の第１工程を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】図３に示すＬＥＤの製造工程の第２工程を示す
断面図である。
断面図である。
【図６】図３に示すＬＥＤの製造工程の第３工程を示す
断面図である。
断面図である。
【図７】図３に示すＬＥＤの製造工程の第４工程を示す
断面図である。
断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４におけるＬＥＤの断面図
である。
である。
【図９】図８に示すＬＥＤの製造工程の第１工程を示す
断面図である。
断面図である。
【図１０】図８に示すＬＥＤの製造工程の第２工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１１】図８に示すＬＥＤの製造工程の第３工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１２】図８に示すＬＥＤの製造工程の第４工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１３】図８に示すＬＥＤの製造工程の第５工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１４】図８に示すＬＥＤの製造工程の第６工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１５】本発明に係るＬＥＤと従来のＬＥＤの通電試
験結果を示す図である。
験結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 導電性ＺｎＳｅ単結晶基板
２ ｎ型ＺｎＳｅバッファ層
３ ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層
４ ＺｎＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ多重量子井戸活性層
５ ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層
６ ｐ型ＺｎＳｅ層
７ ｐ型コンタクト層
８ ｐ型ＺｎＴｅ層
９ 透光性Ａｕ電極
９ａ Ｉｎ電極
１０ 台座電極
１０ａ Ｔｉ層
１０ｂ Ａｕ層
１１ 発光層
１２ 発光構造
１３ 劈開面（劈開する部位）
１４ 溝部
１５ 電流抑制層
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ レジスト
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−4020（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−87382（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−177135（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−4020（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−195815（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−343736（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−145565（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 33/00
Claims (8)
- 【請求項１】 ＺｎＳｅ基板と、前記ＺｎＳｅ 基板上に形成され、劈開面を有し、該劈開
面近傍に欠陥が存在し、内部に半導体層を含む発光構造
と、 前記劈開面および前記半導体層に達するように前記発光
構造の上面周縁部に設けられた溝部と、 前記溝部上に形成され、前記半導体層とオーミック接触
が得られない材料からなり前記半導体層と接する下層部
を有し、注入電流を制限する第１電極と、 前記発光構造上に形成され、前記発光構造とオーミック
接触が得られる材料からなり注入電流を拡散させる第２
電極と、 前記ＺｎＳｅ基板の裏面上に形成された裏面電極とを備
えた、 発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記半導体層はｐ型ＺｎＳｅ層である、
請求項１に記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】 前記発光ダイオードは、ホモエピタキシ
ャルＺｎＳｅ系発光ダイオードであり、 前記ＺｎＳｅ基板は、導電性ＺｎＳｅ単結晶基板であ
り、 前記発光構造は、ＺｎＳｅあるいはＺｎＳｅを主体とす
る混晶化合物半導体を含む、請求項１または２に記載の
発光ダイオード。 - 【請求項４】 前記第２電極は、透光性電極であり、Ａ
ｕ，Ｐｄ，Ｎｉ，ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる
群から選ばれる少なくとも１種の材料を含む、請求項１
から請求項３のいずれかに記載の発光ダイオード。 - 【請求項５】 前記第１電極は、前記劈開面から５μｍ
以内の領域上に少なくとも形成され、Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｎ
Ｓ，Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＮからなる群から選ばれ
る少なくとも１種の材料を含む、請求項１から請求項４
のいずれかに記載の発光ダイオード。 - 【請求項６】 ＺｎＳｅ基板上に、内部に半導体層を含
む発光構造を形成する工程と、 前記発光構造をエッチングすることにより、該発光構造
が劈開される部分上に、前記半導体層に達する溝部を形
成する工程と、 前記溝部内に位置する前記半導体層上に、該半導体層と
オーミック接触しない材料からなる下層部を有し、注入
電流を制限するための第１電極を形成する工程と、 前記発光構造上から前記第１電極上に延在するように前
記発光構造とオーミック接触する材料からなり注入電流
を拡散させるための第２電極を形成する工程と、 前記ＺｎＳｅ基板および前記発光構造を劈開することに
より、劈開面近傍に欠陥が存在するチップを得る工程
と、 を備えた発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項７】 前記エッチングは、前記溝部表面の凹凸
を強調する性質のエッチングである、請求項６に記載の
発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項８】 前記エッチングは、イオンミリングと反
応性イオンエッチングとを含む、請求項７に記載の発光
ダイオードの製造方法。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP18760499A JP3533995B2 (ja) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | 発光ダイオードおよびその製造方法 |
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| TW089112397A TW484240B (en) | 1999-07-01 | 2000-06-23 | Light emitting diode and manufacturing method thereof |
| US09/603,855 US6420731B1 (en) | 1999-07-01 | 2000-06-26 | Light emitting diode and manufacturing method thereof |
| EP00113711A EP1065733A2 (en) | 1999-07-01 | 2000-06-28 | Light emitting diode and manufacturing method thereof |
| CN00119932A CN1290967A (zh) | 1999-07-01 | 2000-07-03 | 发光二极管及其制作方法 |
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|---|---|---|---|
| JP18760499A JP3533995B2 (ja) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | 発光ダイオードおよびその製造方法 |
Publications (2)
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|---|---|
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