JP4264600B2 - Light emitting diode - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードに関し、特にII−VI族化合物半導体により構成される発光ダイオードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
発光ダイオードは、pn接合に電界を印加することにより注入された少数キャリアの放射性再結合による発光を利用するダイオードであり、半導体発光素子の一つとして広く用いられている。
【0003】
Zn,Cd,Mg,BeなどのII族元素と、O,S,Se,TeなどのVI族元素からなるII−VI族化合物半導体は、半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光素子を構成する材料として有望である。特に、ZnMgSSe混晶はGaAs基板上への結晶成長が可能であり、例えば青色半導体レーザを構成するガイド層やクラッド層に適していることが知られている。
【0004】
図10は、従来の発光ダイオードの構成例を示す断面図である。
なお、ここではZnMgSSe系の材料により発光ダイオードを構成した場合を示す。
【0005】
図10に示すように、この発光ダイオードは、n型GaAs:Si基板10上に、n型GaAs:Si第1バッファ層11、n型ZnSe:Cl第2バッファ層12、n型ZnSSe:Cl第3バッファ層13、n型ZnMgSSe:Cl第1クラッド層14、n型ZnSSe:Cl第1ガイド層15、ZnCdSe活性層16、p型ZnSSe:N第2ガイド層17、p型ZnMgSSe第2主クラッド層18、p型ZnSSe:N第2副クラッド層19、p型ZnSe:N中間層20、p型(ZnSe:N/ZnTe:N)超格子半導体層(SL)21、p型ZnTe:Nコンタクト層22が順次積層されている。
そして、p型ZnSSe:N第2副クラッド層19の上層部よりも上の層においては、絶縁膜23により仕切られた領域がコンタクト領域となり、Pd/Pt/Au電極などのp型電極24とのコンタクトがとられる。一方、n型GaAs:Si基板10の裏面側にはIn電極などのn型電極26が形成されている。
【0006】
上記の図10に示す発光ダイオードは、p型電極24およびn型電極26に電圧を印加して少数キャリアを注入し、活性層中における放射性再結合により発する光を例えばp型電極24形成面から取り出すことができる。ここで、p型電極24はp型ZnTe:Nコンタクト層22の上層および絶縁膜23の上層を被覆して全面に形成されており、絶縁膜23で仕切られた領域が全面にp型電極26から電流を注入する構造となっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構造の発光ダイオードは、素子の劣化率が大きいという問題を有している。
上記の発光ダイオードにおいて、活性層16を構成するZnCdSeは歪系であるので、歪量を上げるとガイド層とのバンドギャップ差が大きくなるが、歪の影響で特性が悪くなってしまう。そのため、ZnCdSe活性層16の組成としてはCd25%程度とし、膜厚は4nm程度とすることで、発光波長を500nm程度とすることが望ましい。このとき、発光波長を長波長化しようとすると、歪量が大きくなってしまう。
【0008】
図11は、発光温度を60℃、注入電流を100mAとして測定したときの、劣化率を示すτ1/2 (発光量が1/2となるまでの発光ダイオードの発光時間)を発光波長に対してプロットした図である。このように、上記の構造の発光ダイオードの劣化率は、発光波長が長くなるにつれて大きくなっていく。
【0009】
上記の発光ダイオードの劣化の原因として、活性層における積層欠陥などを起点として活性層面内に線状に暗線が発生し、時間とともにこの暗線が延伸するとともに太く拡大していき、このように延伸した暗線がさらに別の暗線の起点となって新たな暗線が発生し、発光領域全体が暗くなって発光量が低下していく現象が明らかになった。図12はこの様子を説明するための模式図である。図12(a)においては、全面に形成されたp型電極24の領域全体が発光領域となっている。ここで、積層欠陥Zaなどを起点として暗線Zが発生している。これらの暗線Zは、図12(b)に示すように、時間とともに延伸および太く拡大していき、延伸した暗線がさらにべつの暗線の起点となって新たな暗線が発生し、発光領域全体が暗くなっていく。
【0010】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、活性層と活性層の両面に接続して形成されたn型およびp型のクラッド層を有し、活性層において生じる放射性再結合により光を放射する発光ダイオードであって、劣化の原因である暗線の延伸を抑制して劣化を軽減した発光ダイオードを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の発光ダイオードは、第1導電型の第1クラッド層と、活性層と、第2導電型の第2クラッド層とを有し、前記第1クラッド層に第1電極が接続され、前記第2クラッド層に第2電極が接続されており、前記第1電極および第2電極に電圧を印加して電流を注入したときに前記活性層において生じる放射性再結合により光を放射する発光ダイオードであって、前記第2電極からの電流注入構造が、電流非注入領域により複数個に分割されている。
【0012】
本発明の発光ダイオードは、第2電極からの電流注入構造が、電流非注入領域により複数個に分割されており、この電流非注入領域により発光ダイオードの劣化の原因である活性層中に発生する暗線の延伸が抑制され、発光ダイオードの劣化を軽減することができる。
【0013】
また、本発明の発光ダイオードは、好適には、前記電流注入構造が、前記電流非注入領域により10μm以上の幅で分割されている。活性層中に発生する暗線の電流非注入領域への延伸は10μm程度であり、電流注入構造を電流非注入領域により10μm以上の幅で分割することにより、効果的に暗線の延伸を抑制することができる。
【0014】
また、本発明の発光ダイオードは、好適には、前記電流注入構造が、絶縁膜により分割されている。あるいは好適には、前記電流注入構造が、キャリアを不活性化する不純物が導入された領域により分割されている。これにより、暗線の延伸を抑制する電流非注入領域をとすることができる。前記第2クラッド層が2層以上の積層体で構成され、少なくとも前記第2電極側の第2クラッド層が絶縁膜により分割されている、あるいは、少なくとも前記第2電極側の第2クラッド層中にキャリアを不活性化する不純物が導入されている構成により、上記の構造とすることができる。
【0015】
また、本発明の発光ダイオードは、好適には、前記第1クラッド層、前記活性層および前記第2クラッド層が、それぞれBe,Zn,Hg,Cd,Mgの内の少なくとも一種類以上の元素とO,S,Se,Teの内の少なくとも一種類以上の元素を含有するII−VI族化合物半導体により形成されている。例えばZnCdSeなどの歪系の半導体層から構成される発光ダイオードにおいても、本発明により劣化の原因となる暗線の延伸を抑制することができる。
【0016】
また、本発明の発光ダイオードは、好適には、前記電流注入構造が、前記電流非注入領域により、3×104 μm2 以下の面積を有する領域毎に分割されており、さらに好適には、1×104 μm2 以下の面積を有する領域毎に分割されている。結晶中の積層欠陥は、約1×103 個/cm-2程度まで抑制することができる。これは、1×105 μm2 につき1個の欠陥を有することになる。従って、3×104 μm2 以下の面積を有する領域毎に分割することにより、各領域内における活性層中に積層欠陥などの暗線の起点を含む確率が1/3以下となり、残りの2/3の領域においては暗線の起点を含まず、全体の1/3に相当する領域内に暗線を閉じ込めることができるため、暗線の延伸を効果的に抑制することができる。1×104 μm2 以下の面積を有する領域毎に分割することにより、各領域内における活性層中に積層欠陥などの暗線の起点を含む確率が1/10以下となり、暗線の延伸をさらに効果的に抑制することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
第1実施形態
図1は本発明に係る発光ダイオードの第1の実施形態を示す平面図、図2は図1のX−X’における断面図である。
なお、本実施形態の発光ダイオードは、ZnMgSSe系の材料により構成されたものである。
【0018】
図2に示すように、この発光ダイオードは、例えば以下の構造を有する。n型GaAs:Siなどからなる基板10上に、n型GaAs:Siなどからなる第1バッファ層11、n型ZnSe:Clなどからなる膜厚10nm程度の第2バッファ層12、n型ZnSSe:Clなどからなる第3バッファ層13(この層は省略することができる)、Zn0.88Mg0.12S0.18Se0.82:Clなどのn型ZnMgSSe:Clなどからなる膜厚1μm程度の第1クラッド層14、ZnS0.06Se0.94:Clなどのn型ZnSSe:Clなどからなる100nm程度の膜厚の第1ガイド層15、ZnCdSeなどからなる膜厚3〜4nm程度の活性層16、ZnS0.06Se0.94:Nなどのp型ZnSSe:Nなどからなる膜厚300nm程度の第2ガイド層17、Zn0.75Mg0.25S0.28Se0.72:Nなどのp型ZnMgSSe:Nなどからなる膜厚1μm程度の第2主クラッド層18、p型ZnSSe:Nなどからなる膜厚2μm程度の第2副クラッド層19、p型ZnSe:Nなどからなる膜厚150nm程度の中間層20、p型のZnSe:NとZnTe:Nが交互に積層された層である超格子半導体層(SL)21、p型ZnTe:Nなどからなるコンタクト層22が順次積層されている。
【0019】
そして、第2副クラッド層19の上層部よりも上の層においては、絶縁膜23により複数個に分割、仕切られた領域がコンタクト領域となり、膜厚10nm程度のAuなどからなる透明なp型電極24とのコンタクトがとられる。さらに、p型電極24と接続して絶縁膜23の上層部に例えばp型電極24と同じ導電性材料を200nm程度に厚膜にして形成されたパッド電極25が形成されている。Auと絶縁膜23の間には、TiやPdなどを形成してもよい。一方、n型GaAs:Si基板10の裏面側にはIn電極などのn型電極26が形成されている。
【0020】
上記の図1および図2に示す発光ダイオードは、p型電極24およびn型電極26に電圧を印加して少数キャリアを注入し、活性層中における放射性再結合により発する光を例えばp型電極24形成面から取り出すことができる。ここで、p型電極24は、例えば図1に示すように、絶縁膜23領域(およびその上層に形成されたパッド電極25領域)により分割されており、これにより絶縁膜23領域が電流非注入領域となって、p型電極24からの電流注入構造が、電流非注入領域により複数個に分割されることになる。図面上、電流注入構造は電流非注入領域により10μm以上の幅(絶縁膜の幅に相当する)をもって、250μm×100μm程度の面積を有する領域毎に分割されている。電流注入構造を電流非注入領域により分割する幅は10μm以上であればよく、好ましくは20μm以上である。
【0021】
暗線の起点となる欠陥はチップの端部の他には発光領域の面積として1mm2 (1mm×1mm)あたり数個の積層欠陥に抑制することができるので、これらの起点の入った領域においては暗線が拡大して暗黒化してしまうが、それ以外にとくに初期欠陥のない領域においては、他領域からの暗線の伝搬がほとんどないために、劣化が極めておこりにくくなる。このように電流注入構造が、電流非注入領域により複数個に分割されることにより、発光ダイオードの劣化の原因である活性層中に発生する暗線の延伸が抑制されるので、発光ダイオードの劣化を軽減することができる。
【0022】
以上のような構造を有する発光ダイオードの製造は、周知の一般的な方法で行われる。以下に、製造方法の概略を簡単に説明する。
【0023】
図3は分子線エピタキシャル結晶成長装置の構成を示す模式図である。真空チャンバー1中に基板ホルダ2が備えられており、その表面に対向するようにrfセル4および分子線源(Kセル)5が配置されている。基板ホルダ2にGaAs:Si基板3を固定し、真空チャンバー1内部を高真空状態に排気して、基板3表面に向けて分子線源5から分子線MBを照射する。これにより、基板3上に上記のような第1バッファ層11からコンタクト層22までを順次成長させる。rfセル4は、窒素を原料として用いる場合に用いる。
次に、図1に示す電極パターンとなるように、コンタクト層22上にレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、ウェットエッチング法あるいはドライエッチング法により、コンタクト層22、超格子半導体層21、中間層20および第2副クラッド層19を、第2副クラッド層19の厚さ方向の所定の深さまでエッチングする。
【0024】
次に、エッチングマスクとして用いたレジストパターンを成長マスクとして用いて、酸化シリコンなどの絶縁体を堆積させ、リフトオフ処理を行うことにより、図1に示す電極パターンの間隙部に相当する領域に絶縁膜23を形成する。
次に、コンタクト層22と接続するように全面にAuなどの電極材料を10nm程度の膜厚で堆積させ、透明なp型電極24を形成する。さらに、絶縁膜23の上層部分に電極材料を200nm程度の厚膜に形成して、パッド電極25を形成する。一方、GaAs:Si基板3の裏面側にもInなどの電極材料を形成して、n型電極26を形成する。以上で、図1および図2に示す発光ダイオードを形成することができる。
【0025】
(実施例1)
本実施形態の発光ダイオードにおいて、p型電極24の形状として、幅WE のp型電極24としたときの、劣化の原因となる暗線がp型電極24端部から絶縁膜23領域に延伸する様子を観察した結果を図4に示す。暗線Zはp型電極24端部から絶縁膜23領域に広がってくるが、その幅WZ は10μm程度であり、それよりも先の領域まで延伸してはいなかった。
【0026】
(実施例2)
本実施形態の発光ダイオードにおいて、p型電極24の形状を図1に示す形状としたときの、劣化の原因となる暗線Zの延伸の様子を観察した結果を図5に示す。暗線Zは図面上左側のp型電極24a領域内に広がっているが、図面上右側のp型電極領域24bにまでは伝搬しておらず、幅WI (ここでは50μm)の絶縁膜23を設けたことにより、暗線Zの延伸を抑制することができた。
【0027】
(実施例3)
1mm×1mmの発光領域を有する発光ダイオードにおいて、発光領域全面に電極を有する発光ダイオード(D1)と、図1に示すパターンで絶縁膜によりp型電極を分割した発光ダイオード(D2)とを作成した。図6は、各ダイオード(D1,D2)を、60℃の温度、100mA(20Acm-2)の注入電流で発光させたときの、相対光出力の時間変化をプロットした図である。このように、図1に示すパターンで絶縁膜によりp型電極を分割することにより、劣化を抑制することができることが確認された。
【0028】
第2実施形態
本実施形態の発光ダイオードは、実質的に第1実施形態の発光ダイオードと同様であるが、p型電極24のパターンとその間隙部に相当する絶縁膜23(およびその上層に形成されるパッド電極25)のパターンを、図7(a)および(b)に示すパターンで形成することのみ異なる。図7に示すパターンは、30μm×80μmの面積の電極領域が、20μmの幅の絶縁膜領域を隔てて繰り返し形成されたパターンである。図7(a)のパターンは図7(b)中の領域Aに相当する部分の拡大図であり、このパターンを繰り返すことで、図7(b)のパターンを得ることができる。
【0029】
上記の発光ダイオードにおいては、絶縁膜により分割されたいずれかの領域に積層欠陥があって、その領域が暗黒化してしまっても、それ以外にとくに初期欠陥のない領域においては、他領域からの暗線の伝搬がほとんどないために、劣化が極めておこりにくくなる。このように電流注入構造が、電流非注入領域により複数個に分割されることにより、発光ダイオードの劣化の原因である活性層中に発生する暗線の延伸が抑制されるので、発光ダイオードの劣化を軽減することができる。特に、第1実施形態よりも小さい30μm×80μmの面積を有する領域ごとに分割されており、各領域に初期欠陥が存在する確率はさらに低減されるので、第1実施形態よりも劣化を軽減することができる。
【0030】
また、上記のp型電極24のパターンとその間隙部に相当する絶縁膜23(およびその上層に形成されるパッド電極25)のパターンとしては、図8(a)に示すような30μm×30μmの面積の電極領域が、20μmの幅の絶縁膜領域を隔てて繰り返し形成されたパターン、図8(b)に示すような60μm×60μmの面積の電極領域が、40μmの幅の絶縁膜領域を隔てて繰り返し形成されたパターン、あるいは、図8(c)に示すような70μm×90μmの面積の電極領域が、10〜30μmの幅の絶縁膜領域を隔てて繰り返し形成されたパターンなどとすることができる。
【0031】
第3実施形態
本実施形態の発光ダイオードは、実質的に第1実施形態の発光ダイオードと同様であるが、電流注入構造を分割する電流非注入領域が、キャリアを不活性化する不純物として例えば酸素イオンがイオン注入された領域23aとなっていることのみ異なる。
【0032】
上記の本実施形態の発光ダイオードは、第1実施形態と同様にしてコンタクト層22まで積層した後、p型電極形成領域にレジスト膜をパターニング形成し、酸素イオンをイオン注入することでキャリア不活性化領域23aを形成し、次に、第1実施形態と同様にp型電極24、パッド電極25およびn型電極26を形成することで製造することができる。
【0033】
上記の本実施形態にかかる発光ダイオードも、第1実施形態と同様に、電流注入構造が、電流非注入領域により複数個に分割されることにより、発光ダイオードの劣化の原因である活性層中に発生する暗線の延伸が抑制されるので、発光ダイオードの劣化を軽減することができる。
【0034】
また、本実施形態にかかる発光ダイオードのp型電極のパターンとしては、第2実施形態と同様のパターンを形成することも好ましく行うことができる。
【0035】
本発明は上記の実施形態に限定されない。例えば、実施形態においてはII−VI族化合物半導体(ZnMgSSe系)の発光ダイオードについて説明しているが、本発明は各種の半導体発光素子に適用することが可能であり、発光領域の劣化がある一部分から連鎖的に起こる場合には本発明を用いることにより大きな効果をあげることができる。また、発光材料としては、ナイトライド系、AlGaAs系、AlInGaP系、AlGaAsP系などのIII−V族化合物半導体、あるいは、有機EL素子など、種々の発光ダイオードに適用することができる。また、p型電極ではなく、n型電極を絶縁膜などにより分割することも可能である。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、活性層と活性層の両面に接続して形成されたn型およびp型のクラッド層を有し、活性層において生じる放射性再結合により光を放射する発光ダイオードであって、劣化の原因である暗線の延伸を抑制して劣化を軽減した発光ダイオードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は第1実施形態にかかる発光ダイオードのp型電極のパターンを示す平面図である。
【図2】図2は第1実施形態にかかる発光ダイオードの図1におけるX−X’における断面図である。
【図3】図3は分子線エピタキシャル結晶成長装置の構成を示す模式図である。
【図4】図4は実施例1にかかる暗線の延伸する様子を観察した結果を示す模式図である。
【図5】図5は実施例2にかかる暗線の延伸する様子を観察した結果を示す模式図である。
【図6】図6は実施例3において本発明と比較例の発光ダイオードの光出力の時間変化を比較した図である。
【図7】図7は第2実施形態にかかる発光ダイオードのp型電極のパターンを示す平面図である。
【図8】図8は第2実施形態にかかる発光ダイオードのp型電極のパターンを示す平面図である。
【図9】図9は第3実施形態にかかる発光ダイオードの図1におけるX−X’における断面図である。
【図10】図10は従来例にかかる発光ダイオードの断面図である。
【図11】図11は従来例にかかる発光ダイオードの劣化率(τ1/2 )を発光波長に対してプロットした図である。
【図12】図12は従来例にかかる発光ダイオードの劣化の様子を観察した結果を示す模式図であり、(a)から(b)へと変化する。
【符号の説明】
1…真空チャンバー、2…基板ホルダ、3…基板、4…rfセル、5…分子線源、10…基板、11…第1バッファ層、12…第2バッファ層、13…第3バッファ層、14…第1クラッド層、15…第1ガイド層、16…活性層、17…第2ガイド層、18…第2主クラッド層、19…第2副クラッド層、20…中間層、21…超格子半導体層(SL)、22…コンタクト層、23…絶縁膜、23a…キャリアを不活性化する不純物が導入された領域、24…p型電極、25…パッド電極、26…n型電極、MB…分子線、Z…暗線、Za…暗線の起点。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly to a light emitting diode composed of a II-VI group compound semiconductor.
[0002]
[Prior art]
A light-emitting diode is a diode that utilizes light emission by radiative recombination of minority carriers injected by applying an electric field to a pn junction, and is widely used as one of semiconductor light-emitting elements.
[0003]
A II-VI group compound semiconductor composed of a Group II element such as Zn, Cd, Mg, Be and a Group VI element such as O, S, Se, Te is a material constituting a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser or a light emitting diode. As promising. In particular, the ZnMgSSe mixed crystal can be grown on a GaAs substrate, and is known to be suitable for, for example, a guide layer or a clad layer constituting a blue semiconductor laser.
[0004]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional light emitting diode.
Here, a case where a light emitting diode is formed of a ZnMgSSe-based material is shown.
[0005]
As shown in FIG. 10, the light-emitting diode includes an n-type GaAs: Si
In the layer above the upper layer portion of the p-type ZnSSe: N
[0006]
The light emitting diode shown in FIG. 10 applies light to the p-
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the light-emitting diode having the above structure has a problem that the deterioration rate of the element is large.
In the above light emitting diode, ZnCdSe constituting the
[0008]
FIG. 11 shows τ 1/2 (light emission time of the light emitting diode until the light emission amount becomes 1/2) indicating the deterioration rate with respect to the light emission wavelength when the light emission temperature is 60 ° C. and the injection current is 100 mA. FIG. Thus, the deterioration rate of the light emitting diode having the above structure increases as the emission wavelength becomes longer.
[0009]
As a cause of the deterioration of the above light emitting diode, a dark line is generated linearly in the active layer surface starting from stacking faults in the active layer, and the dark line extends with time and expands thickly over time. It has been clarified that the dark line becomes a starting point of another dark line, a new dark line is generated, the entire light emitting region becomes dark, and the light emission amount decreases. FIG. 12 is a schematic diagram for explaining this situation. In FIG. 12A, the entire region of the p-
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to have n-type and p-type cladding layers formed on both sides of the active layer and the active layer, and to generate radiation in the active layer. An object of the present invention is to provide a light-emitting diode that emits light by recombination and that reduces the deterioration by suppressing the extension of dark lines, which is a cause of deterioration.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a light emitting diode according to the present invention includes a first conductivity type first cladding layer, an active layer, and a second conductivity type second cladding layer. Radial recombination that occurs in the active layer when a first electrode is connected, a second electrode is connected to the second cladding layer, and current is injected by applying a voltage to the first electrode and the second electrode The current injection structure from the second electrode is divided into a plurality of current non-injection regions.
[0012]
In the light emitting diode of the present invention, the current injection structure from the second electrode is divided into a plurality of current non-injection regions, and the current non-injection regions generate in the active layer which causes the deterioration of the light emitting diode. The extension of the dark line is suppressed, and deterioration of the light emitting diode can be reduced.
[0013]
In the light emitting diode of the present invention, preferably, the current injection structure is divided by a width of 10 μm or more by the current non-injection region. The extension of the dark line generated in the active layer to the current non-injection region is about 10 μm, and the current injection structure is divided by the current non-injection region with a width of 10 μm or more to effectively suppress the extension of the dark line. Can do.
[0014]
In the light emitting diode of the present invention, preferably, the current injection structure is divided by an insulating film. Alternatively, preferably, the current injection structure is divided by a region into which an impurity for inactivating carriers is introduced. Thereby, it can be set as the electric current non-injection area | region which suppresses extending | stretching of a dark line. The second cladding layer is composed of a laminate of two or more layers, and at least the second cladding layer on the second electrode side is divided by an insulating film, or at least in the second cladding layer on the second electrode side The above structure can be obtained by a structure in which impurities for inactivating carriers are introduced.
[0015]
In the light emitting diode of the present invention, it is preferable that the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer each include at least one element selected from Be, Zn, Hg, Cd, and Mg. It is formed of a II-VI group compound semiconductor containing at least one element of O, S, Se, and Te. For example, even in a light-emitting diode composed of a strained semiconductor layer such as ZnCdSe, the present invention can suppress the extension of dark lines that cause deterioration.
[0016]
In the light emitting diode of the present invention, preferably, the current injection structure is divided into regions having an area of 3 × 10 4 μm 2 or less by the current non-injection region, and more preferably, It is divided into regions each having an area of 1 × 10 4 μm 2 or less. Stacking faults in the crystal can be suppressed to about 1 × 10 3 pieces / cm −2 . This will have one defect per 1 × 10 5 μm 2 . Therefore, by dividing each region having an area of 3 × 10 4 μm 2 or less, the probability that the active layer in each region includes the origin of dark lines such as stacking faults becomes 1/3 or less, and the remaining 2 / The
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First Embodiment FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a light emitting diode according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of FIG.
In addition, the light emitting diode of this embodiment is comprised by the material of ZnMgSSe type | system | group.
[0018]
As shown in FIG. 2, this light emitting diode has the following structure, for example. On the
[0019]
In the layer above the upper layer portion of the second
[0020]
The light emitting diode shown in FIG. 1 and FIG. 2 applies light to the p-
[0021]
The defect that becomes the starting point of the dark line can be suppressed to several stacking faults per 1 mm 2 (1 mm × 1 mm) as the area of the light emitting region in addition to the end portion of the chip. In the region including these starting points, The dark line is enlarged and darkened, but in other areas where there is no initial defect, there is almost no propagation of the dark line from other areas, so that deterioration hardly occurs. Since the current injection structure is divided into a plurality of current non-injection regions in this manner, the extension of the dark line generated in the active layer, which causes the deterioration of the light emitting diode, is suppressed. Can be reduced.
[0022]
The light emitting diode having the above structure is manufactured by a well-known general method. Below, the outline of a manufacturing method is demonstrated easily.
[0023]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the molecular beam epitaxial crystal growth apparatus. A
Next, after forming a resist pattern on the
[0024]
Next, an insulating film such as silicon oxide is deposited using the resist pattern used as an etching mask as a growth mask, and lift-off treatment is performed, so that an insulating film is formed in a region corresponding to the gap portion of the electrode pattern shown in FIG. 23 is formed.
Next, an electrode material such as Au is deposited on the entire surface so as to be connected to the
[0025]
(Example 1)
In the light emitting diode of the present embodiment, when the p-
[0026]
(Example 2)
FIG. 5 shows the result of observing the extension of the dark line Z that causes deterioration when the shape of the p-
[0027]
(Example 3)
In a light emitting diode having a light emitting region of 1 mm × 1 mm, a light emitting diode (D1) having electrodes over the entire surface of the light emitting region and a light emitting diode (D2) in which a p-type electrode is divided by an insulating film in the pattern shown in FIG. . FIG. 6 is a graph plotting the change in relative light output over time when each diode (D1, D2) emits light at a temperature of 60 ° C. and an injection current of 100 mA (20 Acm −2 ). As described above, it was confirmed that the degradation can be suppressed by dividing the p-type electrode by the insulating film in the pattern shown in FIG.
[0028]
Second embodiment The light-emitting diode of this embodiment is substantially the same as the light-emitting diode of the first embodiment, except that the pattern of the p-
[0029]
In the above light emitting diode, even if there is a stacking fault in one of the regions divided by the insulating film and the region is darkened, in other regions where there is no initial defect, the other regions are different from other regions. Since there is almost no propagation of dark lines, the deterioration is extremely difficult to occur. Since the current injection structure is divided into a plurality of current non-injection regions in this manner, the extension of the dark line generated in the active layer, which causes the deterioration of the light emitting diode, is suppressed. Can be reduced. In particular, each region having a smaller area of 30 μm × 80 μm than that of the first embodiment is divided, and the probability that an initial defect exists in each region is further reduced. Therefore, the deterioration is reduced as compared with the first embodiment. be able to.
[0030]
The pattern of the p-
[0031]
Third embodiment The light-emitting diode of this embodiment is substantially the same as the light-emitting diode of the first embodiment, but the current non-injection region that divides the current injection structure inactivates carriers. The only difference is that the
[0032]
In the light emitting diode of the present embodiment, the
[0033]
Similarly to the first embodiment, the light emitting diode according to the present embodiment is divided into a plurality of current injection structures by the current non-injection region, so that the active layer that causes the deterioration of the light emitting diode is included in the active layer. Since the extending | stretching of the dark line to generate | occur | produce is suppressed, deterioration of a light emitting diode can be reduced.
[0034]
In addition, as a pattern of the p-type electrode of the light emitting diode according to the present embodiment, it is also preferable to form a pattern similar to that of the second embodiment.
[0035]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the embodiment, a II-VI group compound semiconductor (ZnMgSSe-based) light emitting diode is described. However, the present invention can be applied to various semiconductor light emitting elements, and a part of the light emitting region is deteriorated. In the case of occurrence in a chain, a great effect can be obtained by using the present invention. The light emitting material can be applied to various light emitting diodes such as nitride-based, AlGaAs-based, AlInGaP-based, AlGaAsP-based III-V group compound semiconductors, or organic EL elements. In addition, the n-type electrode can be divided by an insulating film or the like instead of the p-type electrode. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the active layer and the active layer have n-type and p-type cladding layers connected to both surfaces, and emit light by radiative recombination generated in the active layer. There can be provided a light emitting diode which is a light emitting diode and which suppresses the extension of a dark line which is a cause of deterioration and reduces the deterioration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a pattern of a p-type electrode of a light emitting diode according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the light-emitting diode according to the first embodiment taken along the line XX ′ in FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a molecular beam epitaxial crystal growth apparatus.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a result of observing how dark lines are stretched according to Example 1;
FIG. 5 is a schematic diagram showing a result of observing a state in which dark lines according to Example 2 are stretched.
FIG. 6 is a diagram comparing temporal changes in light output of light emitting diodes of the present invention and a comparative example in Example 3.
FIG. 7 is a plan view showing a pattern of a p-type electrode of a light emitting diode according to a second embodiment.
FIG. 8 is a plan view showing a pattern of a p-type electrode of a light emitting diode according to a second embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the light emitting diode according to the third embodiment taken along the line XX ′ in FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a light emitting diode according to a conventional example.
FIG. 11 is a graph plotting the deterioration rate (τ 1/2 ) of the light emitting diode according to the conventional example against the emission wavelength.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a result of observing the deterioration of a light emitting diode according to a conventional example, and changes from (a) to (b).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第2クラッド層が2層以上の積層体で構成され、前記第2電極側の第2クラッド層が途中の深さまで電流非注入領域となる絶縁膜により分割され、前記第2電極からの電流注入構造が複数個に分割されている
発光ダイオード。A first conductivity type first cladding layer; an active layer; and a second conductivity type second cladding layer. A first electrode is connected to the first cladding layer, and a second electrode is connected to the second cladding layer. Electrodes are connected to emit light by radiative recombination that occurs in the active layer when a voltage is applied to the first electrode and the second electrode to inject current,
The second clad layer is formed of a laminate of two or more layers, and the second clad layer on the second electrode side is divided by an insulating film that becomes a current non-injection region up to an intermediate depth, and the current from the second electrode A light-emitting diode in which the injection structure is divided into multiple pieces.
前記第2クラッド層が2層以上の積層体で構成され、前記第2電極側の第2クラッド層中に途中の深さまでキャリアを不活性化する不純物が導入されてなる電流非注入領域により、前記第2電極からの電流注入構造が複数個に分割されている
発光ダイオード。A first conductivity type first cladding layer; an active layer; and a second conductivity type second cladding layer. A first electrode is connected to the first cladding layer, and a second electrode is connected to the second cladding layer. Electrodes are connected to emit light by radiative recombination that occurs in the active layer when a voltage is applied to the first electrode and the second electrode to inject current,
A current non-injection region in which the second clad layer is formed of a laminate of two or more layers, and an impurity that inactivates carriers is introduced into the second clad layer on the second electrode side to a midpoint; A light emitting diode in which a current injection structure from the second electrode is divided into a plurality of parts.
請求項1または2記載の発光ダイオード。The light emitting diode according to claim 1, wherein the current injection structure is divided by the current non-injection region with a width of 10 μm or more.
請求項1または2記載の発光ダイオード。Each of the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer is composed of at least one element selected from Be, Zn, Hg, Cd, and Mg and at least one selected from O, S, Se, and Te. The light emitting diode according to claim 1 or 2, wherein the light emitting diode is formed of a II-VI group compound semiconductor containing the above elements.
請求項1または2記載の発光ダイオード。The light emitting diode according to claim 1, wherein the current injection structure is divided into regions each having an area of 3 × 10 4 μm 2 or less by the current non-injection region.
請求項5記載の発光ダイオード。The light emitting diode according to claim 5 , wherein the current injection structure is divided into regions having an area of 1 × 10 4 μm 2 or less by the current non-injection region.
請求項1または2記載の発光ダイオード。The light emitting diode according to claim 1, wherein the first electrode is an n-side electrode, and the second electrode is a p-side electrode.
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