JPH01280368A - 化合物半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、化合物半導体発光素子に関する。さらに詳し
くは、化合物半導体基板上に化合物半導体からなる発光
素子層を積層配置してなる発光素子に関し、とくに■−
■族化合物半導体発光素子構造の改良に関する。

（ロ）従来の技術 ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である硫化亜鉛（ＺｎＳ）、
セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）等は、青色発光を含む短波長
発光素子用材料である。これらの材料により製作された
従来の発光素子の代表的な基本構造を第６図に示す。第
６図は、ＺｎＳからなる金属−絶縁体一半導体（Ｍｉｓ
）型の発光素子の断面図を示しており、１００．１０７
はリード線（Ａｕ線等）、１０１は金属電極（Ｉｎ、Ａ
（！等）　、１０２は低抵抗ｎ型ＺｎＳ基板、１０３は
エピタキシャル成長低抵抗ｎ型ＺｎＳ導電層、１０４は
エピタキシャル成長低抵抗ｎ型ＺｎＳ発光層、１０５は
キャリア注入のための高抵抗ＺｎＳエピタキシャル層、
１０８は金属電極（Ａｕ等）である。この素子において
は、基板Ｚ　ｎ　Ｓ　１０２を介して上記各層１０３．
１０４．１０５で構成される発光素子層に電圧が印加さ
れる。従って、基板Ｚ　ｎ　Ｓ　１０２としてはバルク
単結晶例えば、沃素輸送法により育成して得た高抵抗Ｚ
ｎＳバルク単結晶をそのまま用いることはできず、これ
を１０００°Ｃ程度の高温に保ッたＺｎ９０％−１！　
１０％の融液中で約１００時間にわたる長時間の熱処理
を行うことによって抵抗率を１０〜１Ω・ｃｆｆｌまで
低抵抗化した上で３００〜１０００μｍの厚さの基板と
して加工したものが通常用いられている。ここで、基板
上の３層からなるエピタキシャル成長層（発光素子層）
は、例えば、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）
によって成長させたもので、エピタキシャル導電層１０
３及びエピタキシャル発光層１０４は、ＡｅあるいはＣ
Ｃ等を添加することにより得られたものでその抵抗率は
１０１〜１０弓Ω・Ｃｍであり、基板１０２と比較する
と２〜４桁程度も低い高品質低抵抗結晶である。

また、ｎ型ＺｎＳ基板１０２へのオーミック電極形成の
ためには高純度ガス雰囲気中で４５０℃において数秒か
ら数分間の加熱処理を行う必要があった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 このように、従来の素子製作プロセスにおいては、基板
用ｎ型ＺｎＳ単結晶を製作するため予め高温下での長時
間にわたる低抵抗化加熱処理加工を必要とし、またこの
ｎ型ＺｎＳ単結晶基板への電極形成のために発光層を含
む成長層の成長温度と同程度あるいはそれより高い温度
での熱処理を必要とする等のプロセス上の問題点があっ
た。また、素子全体の抵抗のうち、発光層と導電層の抵
抗が１０−３〜１０−４Ωであるのに対して基板部分で
の抵抗は１〜１０Ωにも及ぶため、発光素子の半導体部
分での損失の大部分が基板中で生ずるという問題点や基
板ＺｎＳの抵抗率が十分に低くないために、モノリシッ
クの表示素子化する上で、基板側に微細分離パターンを
形成した場合ならびに１００μｍ単位の微小チップ化し
た場合には、単一発光部あるいはチップの直列抵抗が高
いという実用上の極めて大きな問題点があった。

そしてかかる問題点は、ＧａＡｓ等の■−■族化合物半
導体基板を用いた発光素子においても同様に生じうるち
のであった。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、上記課題を解決すべく、化合物半導体基板上
に、複数のエピタキシャル化合物半導体層で構成される
発光素子層を積層配置すると共に、これら発光素子層に
外部から電圧を印加できる少なくとも一対の電極を設け
た化合物半導体発光素子における基板側の電極を、基板
に穿設された貫通孔を介して発光素子層に直接接続した
構造とする手段を講じたものである。

本発明における化合物半導体基板としては、ＺｎＳやＺ
ｎ５ｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体やＧａＡｓ。

ＧａＰ５ＩｎＰ等の■−Ｖ族化合物半導体のバルク単結
晶からの基板が用いられる。ここで用いる基板は、従来
のように低抵抗化処理されている必要はなく、バルク単
結晶からのウェハー、すなわち、高抵抗性（いわゆる絶
縁性〜半絶縁性；１０８〜＋ｏｌＱΩ・ｃｍ）のまま使
用することができる。

本発明における発光素子層は、複数のエピタキシャル化
合物半導体層から構成され、通常上記基板と同種の化合
物半導体のエピタキシーによって形成される。かかるＰ
ｊＪ、数の半導体層は、各々発光方式に応じて必要とさ
れる各種機能を有する半導体層で構成される。例えば、
ＭＩＳ型発光発光素子層合には、低抵抗ｎ型（又はｐ型
）導電層、低抵抗ｎ型（又はｐ型）発光層、キャリア注
入用高抵抗層をこの順にエピタキシャル成長させること
により構成できる。また、ｐｎ接合型発光素子の場合に
は、低抵抗ｐ型（又はｎ型）導電層、低抵抗ｐ型（又は
ｎ型）発光層、低抵抗ｎ型（又はｐ型）発光層、低抵抗
ｎ型（又はｐ型）導電層をこの頭にエピタキシャル成長
させることにより構成できる。もちろんこの他の構造の
発光素子層を適用することも可能であり、その例は後述
の実施例に示される。

本発明において、基板側の電極は、基板に穿設された貫
通孔を介して上記発光素子層、通常、低抵抗の導電層、
に直接接続される。ここで貫通孔は溝状（貫通溝）であ
ってもよく、各種エツチング方法により電極形状に対応
して形設することができ、例えば、反応性イオンビーム
エツチングや化学エツチング等を適宜用いて形設するこ
とができる。かかる貫通孔は、発光素子層の形成前に予
め基板の所定位置に形設しておいてらよく、発光素子層
の形成後に形設してもよい。一方、かかる貫通孔を介し
ての基板側電極の形成は、蒸着法、スパッタリング法、
ＭＢＥ法等によって行うことができ、この金属としては
、従来使用されている種々のものを用いることができ、
例えば、Ｉｎ。

ＡＱ、Ａｕ等が挙げられる。いずれにせよ、萌述のごと
く、発光素子層ごとに低抵抗の導電層に直接形成するこ
とにより、特殊な後処理を行うことなくオーミック電極
を構成することができる。なお、他方の電極は発光素子
層の他面側に同様にして形成することができる。

この発明の発光素子においては、電極の形状や電極対の
数は目的に応じて適宜選択され、従って、後述の実施例
に示されるごとく適宜、セグメント型発光表示素子、マ
トリックス型発光表示素子とすることもできる。この際
、化合物半導体基板として絶縁体に近い高抵抗のものを
用いた場合には、これらが各素子単位の分離領域として
作用するため素子構成上極めて有利であり、好ましい。

（ホ）作用 本発明の発光素子においては、化合物半導体基板上に発
光素子層がエピタキシャル成長されているが、基板側の
電極が直接この発光素子層に接続されているため、電圧
が基板を経由仕ず発光素子層に効率良く印加され、基板
による損失が防止され高出力化、高揮度化が可能となり
、さらに表示素子化した場合の全体の直流抵抗も著しく
低減化されることとなる。しかも、発光素子層に接続さ
れる基板側電極は、容易にオーミック接触性が得られる
ので、従来のごとき高温加熱処理をとくに行うことなく
、発光素子を簡便に形成できる。

さらに加え、本発明によれば、化合物半導体基板として
、従来適用できなかった高抵抗の化合物半導体、ことに
バルク単結晶を、そのまま用いることができる。従って
、複数の発光素子単位をワンチップ化する際の各素子分
離も簡便化、容易化されることとなる。

（へ）実施例 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例である発光素子の構造
を模式的に示した断面図である。同図において、１は基
板ＺｎＳ中の貫通孔、２，９は金属リード線（Ａｕ）、
３は半絶縁性（高抵抗；抵抗率１０”　〜１０”Ω・ｃ
ｍ）ＺｎＳ基板、４はＺｎＳホモエピタキシャル導電層
へ形成したオーミブク金属電極（Ｉｎ）、５が低抵抗ｎ
型ＺｎＳエピタキシャル導電層、６が同じくｎ型発光層
、７が注入側のエピタキシャル高抵抗層、８は正極側の
金属電極（Ａｕ）である。

この素子において、基板３上の半導体層５．６゜７は全
て、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）により順次ホモエピ
タキシャル成長を行って形成されたものである。これら
のホモエピタキシャル成長層は有機金属気相成長法（Ｍ
ＯＣＶＤ法）を用いても同様に形成することが出来る。

基板３の典型的な厚さは３００μｍであるが、１００μ
ｍから１０００μｍの間にすることは容易であった。導
電層５は膜厚ｌ〜ＬｒＪｕｍで、キャリアａ度ＩＱ”　
〜１０１″ｃｍ−’、発光層６は層厚０．５〜５μｍで
キャリア濃度は１０”〜１０”ｃｍ−’程度とした。高
抵抗Ｒ７の厚さは２〜５０ｎｍの範囲とした。高抵抗層
７は不純物無添加のＺｎＳ、欠陥あるいは残留不純物を
補償するためにＳｉ。

Ｇｅ等ないし、一般に用いられる周期律表の■族あるい
は■族ならびにＩ族あるいはＶ族の不純物を組み合わせ
て添加することにより形成したＺｎＳを用いた。高抵抗
層としては、ＺｎＳ以外の高抵抗体（誘電体、半導体等
）も有効であったが平均的にＺｎＳ膜の方が安定であっ
た。ｎ型不純物としては、■族元素のアルミニウム（ｉ
）を用いたが、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）
、タリウム（１）あるいは■族元素の沃素（■）、臭素
（Ｂｒ）、塩素（Ｃり）、弗素（Ｆ）、■族元素の硅素
（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等でも同様の結果が得
られた。ＭＢＥ成長は背圧が１０−９〜１０−”Ｔｏｒ
ｒの超高真空中で行ったため、いずれの不純物を用いて
もキャリア濃度は良好に制御でき、最高値としては１０
′８〜１０”ａｍ＝３の範囲の高い値が得られており、
添加不純物の補償度が低い高品質のエピタキシャル層が
得られている。貫通孔Ｉは、エピタキシャル層５，６゜
７を成長した後にヴイアホールとして形成した場合にも
、あるいは成長府に基板３中のスルーホールとして形成
した場合のいずれにおいても、十分な孔形成が可能であ
り、半径が５０μｍから５００μｍの節回の微小孔が精
度良く形成できた。孔形成には主として反応性イオンビ
ームエツチング（ＲＩＥ）法を用いたが、半径の大きい
場合（約５００μｍ以上）には化学エツチングも使用で
きる。導電層５側のｔｆ＋４　（Ｉ　ｎ　）は、１Ｏ−
９Ｔｏｒｒ以下の超高真空中での蒸着により形成し、極
めて高品質のオーミック電極が得られた。注入側金属電
極８（Ａｕ）も同様に超高真空中で蒸着により形成した
。

このようにして、第１図に示したような素子構造で製作
した発光素子は、発光層中に添加したｎ型不純物（例え
ばＡｉｄ）が関与して導入された発光中心により、４６
０ｎｍ附近にピークを持つ幅の広い青色発光を示した。

この発光は、基板３側のヴイアホールによる貫通孔Ｉ中
に形成した電極に対応する限定した電流経路で高輝度か
つ極めて安定な発光を示した。発光素子の動作電圧、電
流、：′。

ベクトルは、高抵抗層７の膜厚、発光層６の膜厚、キャ
リア濃度、電極寸法等に依存はしたが、電圧値５〜２０
Ｖ、電流値１０μＡ−１０ｍＡ／ｚｘ’で輝度高く観察
された。この発光素子はまた青色発光よりは弱いか、３
３０ｎｍ附近の紫外光を発生していることも検出でき、
紫外光発光素子としても有用であることが明らかとなっ
た。

以上の第１の実施例から明らなように、本発明により、
素子特性が著しく改善されて、しかも発光時の電流経路
が基板中の貫通孔内の電極により十分に制御された発光
輝度の高い安定な高効率発光ＭＩＳ型ＺｎＳ発光素子が
実現できる。

本発明の第２の実施例を第２図に示す。第２図に示すの
は、本発明で開示した素子構造を用いて、Ｚｎ５ｅ単結
晶基板上に製作したＺｎ５ｅ基板接合型の発光ダイオー
ドの例である。第２図において、２１は貫通溝、２２は
リード線、２３は半絶縁性（高抵抗；抵抗率１０８〜ｌ
０１ｌΩ−ｃｍ）　Ｚｎ５ｅ基板、２４は金属（Ｉｎ）
ｉ［ｉ、２５は低抵抗ｐ型エピタキンヤル１ｎｓｅ導電
層、２６は低抵抗ｐ型エピタキシャルＺｎ５ｅ発光層、
２７は低抵抗ｎ型エピタキシャルｆ。

光層、２８は低抵抗ｎ型エピタキシャルＺｎ５ｅ導電層
、２９は金属（Ａｕ）ｉｉ極、３０はリード線である。

半絶縁性Ｚｎ５ｅ基板２３は、沃素輸送法、昇華法ある
いは高圧溶融引き上げ法を用いて成長させたバルク単結
晶より製作した。この例の素子の各半導体層ならびに金
属電極は全てＭＢＥ法により順次形成し、貫通溝はＲＩ
Ｅ法により掘ったものであり、′形成法、寸法、特性等
の主要な点は第１の例に示したＺｎＳの場合とほぼ同様
である。

ｐ型層の形成に関しては、不純物として、■族のリチウ
ム（Ｌｉ）を用いたが、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム
（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）
、金（Ａｕ）、■族のタリウム（１）　、ＩＶ族のシリ
コン（Ｓｔ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、■族、の窒素（
Ｎ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）
より適宜選択して用いても同様であった。低抵抗導電層
２５の膜厚は１〜１０μｍ、キャリア濃度は１０１７〜
５Ｘ　１０１８ｃｍ−３、低抵抗発光層２６の膜厚は０
．５〜５μｍ。

キャリア濃度は１０１８〜ｓｘ　１０”ｃｍ−’の間で
各々変動させた。

このＺｎ５ｅ基板接合型発光素子においては、半絶縁性
基板２３として昇華法により成長させた結晶を用いた場
合には、基板１ｎＳｅ２３はほとんど無色透明であり、
基板側から青色発光を取り出すこともできた。基板結晶
２３として、沃素輸送法あるいは高圧溶融引き上げ法に
より作製した結晶を用いた場合には、基板の着色（黄色
、橙色）の為に、青色発光は上部電極２９の側から取り
出す必要があった。第２図に示したｐｎ接合型素子のｐ
層１．５の順を逆にしてもほぼ同じ特性を得ることが出
来たか、青色発光の取り出しはｎ型層側からの方がより
効率的であった。この発光素子においても、通電時の電
流経路は電極寸法・形状によって支配されるため、微小
な電極面接に対応して電流が流れ、電流１ｍＡにおいて
、５０ｆＬ（フートランバート）以上の輝度が得られ、
従来素子に対して同程度の電流に対して１桁以上の高輝
度化が達成された。

なお、本発明はｐｎ接合型発光素子構成上極めて有効で
あるが、このことはＺｎ５ｅ発光素子に限定されるもの
ではなく、Ｚｎ５ｐｎ接合、Ｚｎ５ｘＳｅｎ−ｘ＋Ｐｎ
接合、さらにＺｎ５ｙＴｅｎ−ｙ＋ｐｎ接合、ＺｎＳ　
−Ｚｎ５ｅｐｎ接合等の各種接合素子製作においても全
く同様に極めて大きな効果を有するものである。

第３図は、本発明の第３の実施例であって、第２の実施
例に基づいて、ワンチップ数表示素子を具体化した例の
構成説明図であり、Ａは断面模式図ならびにＢは基板側
より観た平面図を示す。本実施例ではワンチップ中に必
要な数の画素（セグメント）を設けるためにＲｒＥ法を
用いて基板中に多数のセグメント用貫通孔が掘られてい
る。各セグメント孔に対して、半絶縁性（高抵抗；抵抗
率１０８〜１０’Ω・ｃｍ）基板は相互絶縁部を形成し
ている。この例における各成長層の特性ならびに寸法は
第２の実施例とほぼ同じである。半絶縁性Ｚｎ５ｅ基板
４６中に表示用セグメントとなる電極セグメント４５の
パターンを形成するための電極形成用貫通孔４０ならび
に各セグメントからの金属リード線（セグメントリード
線４３）を取り出すためのセグメントリード用埋設溝４
１とその端部にリード中継用孔４２が掘られており、セ
グメント電極４５とリード中継端子５３はセグメントリ
ード線４３またはセグメントリード金属蒸着線４３によ
り結ばれている。このワンチップ発光表示素子において
は、金属型［ｓ５１は上部での各セグメントに対する共
通電極となっており、そのために、低抵抗ｎ型エピタキ
シャルＺｎ５ｅ導電層５０は層厚が１０μｍ以上、キャ
リア濃度が５Ｘ　１０１ｓ以上（抵抗率１０−３Ω・ｃ
ｍ以下）の低抵抗層としである。共通金属電極５１は、
セグメント電極４５形成の場合と同様にして基板側から
エツチングによりｎ型導電層５０に形成することが出来
るため、セグメントリード中継端子５３と並べて基板側
から設置することは極めて容易であり、全電極が素子の
裏部より取り出される逆プレーナー電極構造が可能であ
る。ワンチップ（５Ｒｉ角）の発光ダイオードを用いて
上記のセグメント型モノリシック発光ダイオード数表示
素子を製作した。

このような構造のワンチップ発光ダイオード表示素子は
、本発明がもたらす主要な効果の１つである電流の拡が
りに対する制限機能により各セグメント間の分離を十分
に高くとることを可能にするので、極めて良好な数表示
を行うことが出来た。

本実施例が示すように、本発明によればモノリシックセ
グメント表示素子が極めて容易な基板除去プロセスによ
って製作できることが明らかであり、この例に示したＺ
ｎ５ｅだけでなく　Ｚ　ｎ　Ｓ、　ＺｎＴｅ等に適用す
ることも容易であることから高効率の可視光全域での発
光を可能にするセグメント表示素子の製作に極めて有用
な素子構造が提供されたことになる。

第４図に本発明の第４図の実施例であるＺｎ５ｅｐｎ接
合型発光素子の斜視図を示す。同図において、６０は金
属リード線、６１は貫通溝、６２は絶縁性（高抵抗；抵
抗率１０８〜１０Ｉ０Ω・ｃｍ）ＺｎＳ単結晶基板、６
３は金属電極、６４は低抵抗ｐ型エピタキシャルＺｎ５
ａＳｅ、１−、、＋　（ａ　＝０．５〜０．８）　緩衝
層、６５は高抵抗ＺｎＳ保護層、６６は低抵抗ｐ型エピ
タキシャルＺｎ５ａＳｅｕ−ａ＋　（β＝０．３〜０．
６）導電層、６７は低抵抗ｐ型Ｚｎ５ｅエピタキシャル
導電層、６８は低抵抗ｐ型Ｚｎ５ｅエピタキシャル発光
層、６９は低抵抗ｎ型Ｚｎ５ｅエピタキシヤル発光層、
７０は低抵抗ｎ型Ｚｎ５ｅエピタキシヤル導電層、７１
は低抵抗ｎ型ＺｎｙＳｅ＋＋−ｙ＋　（７＝０．１〜０
．３）エピタキシャル導電層、７２は金属電極、７３は
金属リード線、７４は臂開面を示す。本実施例の素子製
作にも前例と同様Ｍ　Ｂ　Ｅ法あるいはＭＯＣＶＤ法な
らびにＲＩＥ法を用いた。素子を構成する各エピタキシ
ャル成長層中のキャリア濃度、各層の層厚は、Ｚｎ５ｅ
接合を形成するｐ層、ｎ層ならびに接合に隣接した外側
のｐ層、ｎ層においてそれぞれ正孔濃度５ｘ　１０１５
ｃｍ−’、電子濃度ＬＸ　１０”ｃｍ−’、正孔濃度ｌ
Ｘｌ０Ｉ８ｃ「’、電子濃度５　Ｘ　１０　’　”ｃｍ
−”、ｐ層厚０．５ｔｔｍＳｎ　ＫＪ層厚、５ｕｍ、　
ｐ層厚２４ｍ、ｎ層厚３μｍと設定した。低抵抗ｐ型導
電層Ｚｎ５ａＳｅＬＩ−、ｕ　６４ならびに絶縁性Ｚｎ
Ｓ単結晶基板６２における段差は２段階ＲＩＥ法により
形成したものであり、このエツチングによりｐｎ接合部
の電流経路か狭窄化された。この狭窄構造形成後の高抵
抗ＺｎＳ保護層６５の形成は、イオンビームエツチング
用超高真空室か連結されているＭＢＥ成長室において、
基板回転の中心を分子ビームの飛来する平均的中心方向
より傾斜させることができる基板回転機構付マニピュレ
ータを用いて分子ビームの平均中心に対して基板中心上
の垂線を４５°傾斜させて１分間に２０回転の回転速度
で回転させて行った。

電極用貫通溝６Ｉあるいは金Ｉｌｉ！電極６３（Ａｕ）
、７２（Ｉｎ）は前例と同様に形成し、ＺｎＳ保護層６
５に対して垂直に臂開面７４を出して素子化された。素
子の寸法は面積３００μｍＸ５００μｍ、全エピタキシ
ャル層厚１６μｍであり、素子全体の直列抵抗は、特に
最適化を施していない本実施例の場合でち５Ω程度の極
めて低い値が得られ、電圧１５Ｖを印加することにより
２Ａ程度までの電流（パルス動作）を流すことができた
。このような動作状態の下で、極めて明るい高輝度発光
（ピーク波長４６０ｎｍ、半値幅１’ｎｍ）を観測した
。

本実施例から明らかなように、本発明によって、高品質
エピタキシャル成長層のみから成る素子製作が可能とな
り大電流動作の可能な高出力発光素子に適した素子構造
が提供されることとなった。

なお、前例と同様に、上記発光領域をＺｎＴｅ。

Ｚｎ５ｅＪｅ　ｔ　Ｉ−ｘ　＋あるいはＺｎＳｗＳｅ（
ｌ−ｗ＋　（０，１＜　ｗ　＜０．７）等とした場合に
も高品質発光素子を構成できることは明らかである。

第５図に第５の実施例を示す。第５図は、本発明により
構成したＺｎ５ｅ高輝度青色発光表示装置の斜視図であ
る。第５図において、９１が発光部単−素子、８０が個
々の素子に対となって形成された電極形成用矩形貫通孔
、８１．８９はリード線、８２．８８は金属電極、８３
は絶縁性（抵抗率１０８〜１０’Ω−ｃｍ）　Ｚｎ５ｅ
単結晶基板、８４はｐ型Ｚｎ５ｅ導電層、８５はｐ型Ｚ
ｎ５ｅ発光層、８６はｎ型Ｚｎ５ｅ発光層、８７はｎ型
Ｚｎ５ｅ導電層、９０は素子分Ｍｍである。本発光装置
の多層成長層の形成法は第２の実施例と同様であり、各
発光素子はｐ撃発光層８５の内部まで達するエツチング
により形成された素子分離溝９０により分離されている
。

金属電極８２（Ａｕ）は矩形貫通孔８０の底部のｐ型Ｚ
ｎ５ｅ導電層８４に接して形成されている。従って、基
板８３の内部の電極形成孔８０の形状が発光形状を定め
、本装置例においては個々の素子のほぼ全面から（矩形
に）発光する。第５図の装置作製においてチップ全面を
微小な発光領域（１００μｍＸ１００μｍ）に区分分割
することは容易であり、高い精細度を有する発光表示が
可能となった。

このような表示装置は単位として５■角から２１１ｕｙ
角までの寸法で製作でき、いずれも文字あるいは数字表
示のみならず極めて鮮明な面像表示を実行できた。これ
らの表示装置は単体としてのみならず組み合わせて集積
化することにより大面積表示装置を構成する上で極めて
有用である。本実施例から明らかなように、本発明は高
集積ならびに大面積発光ダイオード装置に好適な基本的
構造を提供するものである。

（ト）発明の効果 本発明により提供されろ化合物半導体発光素子の基本構
造を用いることにより、絶縁性、半絶縁性等の高抵抗化
合物半導体バルク単結晶を基板として使用することがで
きる。従って、従来必要とされたバルク単結晶の高温・
長時間にわたる熱処理による低抵抗化プロセスならびに
その後に得られる低抵抗化結晶への電極形成プロセス等
を排除することが可能となり、素子製作プロセスが大幅
に簡単化され、青色発光、紫外光発光を含む短波長発光
半導体装置製造において技術上ならびに経済上の効果が
極めて大である。

さらにまた、本発明の多くの実施例で示したように、■
従来含まれていた熱処理低抵抗比肩結晶により素子に直
列に挿入されていた抵抗損失を完全に除去できるため素
子の低損失化が可能となる、■絶縁性基板が多数素子間
の絶縁分離体として有効に作用する、■電流経路が極め
て薄いエピタキシャル層中を電極形状・寸法に制限され
て流れる、等の本発明により生ずる利点によって、従来
は実現出来なかった低損失・高効率の高輝度発光素子、
大出力素子、ならびにモノリシック表示素子、あるいは
高精細度、大面積発光表示装置等の構成が極めて容易に
実現される。

従って、本発明は、デバイス技術、表示技術等のかかわ
る高度情報表示ならびに処理装置において極めて大きい
経済上の効果をもたらすものであることは明らかである
。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は、それぞれ本発明の第１から第５の
実施例において説明した発光素子の構造を示す構成説明
図、第６図は、従来の発光素子の構造を示す構成説明図
である。 ！・・・・・・電極形成用貫通孔、２・・・・・・金属
リード線、３・・・・・・半絶縁性ＺｎＳ基板、 ４・・・・・・金属電極（Ｉｎ）、 ５・・・・・・低抵抗ｎ型ＺｎＳエピタキシャル導電層
、６・・・・・低抵抗ｎ型ＺｎＳエピタキシャル発光層
、７・・・・・・高抵抗ＺｎＳエピタキシャル層、訃・
・・・・金属電極（Ａｕ）、９・・・・・・金属リード
線、２Ｉ・・・・・・電極形成用貫通溝、２２・・・・
・・リード線、２３・・・・・・半絶縁性Ｚｎ５ｅ基板
、２４・・・・・・金属電極、 ２５・・・・・・低抵抗ｐ型エピタキシャルＺｎ５ｅ導
電層、２６・・・・・・低抵抗ｐ型エピタキシャルＺｎ
５ｅ発光層、２７・・・・・・低抵抗ｎ型エピタキシャ
ルＺｎ５ｅ発光層、２８・・・・・・低抵抗ｎ型エピタ
キシャルＺｎ５ｅ導電層、２９・・・・・・金属電極、
３０・・・・・・リード線、４０・・・・・・電極形成
用貫通孔、 ４Ｉ・・・・・・セグメントリード用埋設溝、４２・・
・・・・リード中継用孔、 ４３・・・・・・セグメントリード線、４４・・・・・
・リード線、４５・・・・・・セグメント電極、４６・
・・・・・半絶縁性Ｚｎ５ｅ基板、４７・・・・・・低
抵抗ｐ型Ｚｎ５ｅエピタキシャル導電層、４８・・・・
・・低抵抗ｐ型Ｚｎ５ｅエピタキシャル発光層、４９・
・・・・・低抵抗ｎ’ＭＺｎＳｅエビタキンヤル発光層
、５０・・・・・・低抵抗ｎ型Ｚｎ５ｅエピタキシヤル
導電層、５１・・・・・・共通金属ｉＴｔ風、５２・・
・・・・共通リード線、５３・・・・・・リード中継端
子、６０・・・・・・リード線、６１・・・・・電極形
成用貫通溝、 ６２・・・・・・絶縁性ＺｎＳ基板、６３・・・・・・
金属電極、６４・・・・・・低抵抗ｐ型Ｚｎ５ａＳｆ（
Ｉ−ａｔエピタキシャル緩衝層 ６５・・・・・・高抵抗ＺｎＳ保護層、６６・・・・・
・低抵抗ｐ　”ｌＺｎ５ＢＳｅ＋　Ｉ−ｓ＋エピタキシ
ャル導電層、 ６７・・・・・・低抵抗ｐ型Ｚｎ５ｅエピタキシャル導
電層、６８・・・・・・低抵抗ｐ型Ｚｎ５ｅエピタキシ
ャル発光層、６９・・・・・・低抵抗ｎ型Ｚｎ５ｅエピ
タキシヤル発光層、７０・・・・・・低抵抗ｎ型Ｚｎ５
ｅエピタキシヤル導電層、７１・・・・・・低抵抗ｎ型
ＺｎＳ−３ｅ　ｔ　Ｉ−ア、エピタキシャル導電層、 ７２・・・・・・金属電極、７３・・・・・・リード線
、７４・・・・・・襞間面、 ８０・・・・・・電極形成用矩形貫通孔、８Ｉ・・・・
・・リード線、８２・・・・・・金属電極、８３・・・
・・・絶縁性１ｎＳｅ基板、８４・・・・・・低抵抗ｐ
型Ｚｎ５ｅエビ°タキシャル導電層、８５・・・・・・
低抵抗ｐ型Ｚｎ５ｅエピタキシャル発光層、８６・・・
・・低抵抗ｎ型Ｚｎ５ｅエピタキシヤル発光層、８７・
・・・・・低抵抗ｎ型Ｚｎ５ｅエピタキシヤル導電層、
８８・・・・・・金属電極、８９・・・・・・リード線
、９０・・・・・・素子分離溝、９Ｉ・・・・・・発光
単一素子。 Ａ　　　　第３図 第４　図 第５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）化合物半導体基板上に、複数のエピタキシャル化
   合物半導体層で構成される発光素子層を積層配置すると
   共に、これら発光素子層に外部から電圧を印加できる少
   なくとも一対の電極を設けてなり、 上記電極の一方が、上記化合物半導体基板に穿設された
   電極形成用貫通孔を介して上記発光素子層に直接接続さ
   れてなることを特徴とする化合物半導体発光素子。