JPH0287685A - 化合物半導体発光素子 - Google Patents
化合物半導体発光素子Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
この発明は、化合物半導体発光素子に関し、ことに青色
発光を含む多色の高輝度発光素子、モノリシック表示装
置及び大面積発光表示装置に用いられろ。
発光を含む多色の高輝度発光素子、モノリシック表示装
置及び大面積発光表示装置に用いられろ。
(ロ)従来の技術
従来、化合物半導体発光素子は、例えば第6図に示すよ
うに、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(抵抗率的10”〜+o15Ω・am
)を1000°C程度の高温に保ったZn90%−A’
210%の融液中で約100時間にわたる熱処理を行っ
て抵抗率を10〜lΩ・cmまで低下させ、厚さを30
0〜1f)00μmに加工して低抵抗n型ZnS基板5
3を作製し、この基板53の上に、例えば、分子線エピ
タキシャル成長法(M B E法)を用いてZnSにA
QあるいはCf2等を添加してエピタキシャル成長を行
い抵抗率10−”−10°3Ω・cfflの低抵抗n型
ZnS導電層54を形成し、さらにこの上に、例えばM
BE法によって低抵抗n型ZnS発光層及びZnS高抵
抗層56を順次成長させ、基板53の裏面にインジウム
を蒸着し、これを高純、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ってオーミック電極
52を、高抵抗ZnSnS層上6上を蒸着し電極57を
形成し、リード線51及び58を適宜配設して製造して
いた。
うに、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(抵抗率的10”〜+o15Ω・am
)を1000°C程度の高温に保ったZn90%−A’
210%の融液中で約100時間にわたる熱処理を行っ
て抵抗率を10〜lΩ・cmまで低下させ、厚さを30
0〜1f)00μmに加工して低抵抗n型ZnS基板5
3を作製し、この基板53の上に、例えば、分子線エピ
タキシャル成長法(M B E法)を用いてZnSにA
QあるいはCf2等を添加してエピタキシャル成長を行
い抵抗率10−”−10°3Ω・cfflの低抵抗n型
ZnS導電層54を形成し、さらにこの上に、例えばM
BE法によって低抵抗n型ZnS発光層及びZnS高抵
抗層56を順次成長させ、基板53の裏面にインジウム
を蒸着し、これを高純、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ってオーミック電極
52を、高抵抗ZnSnS層上6上を蒸着し電極57を
形成し、リード線51及び58を適宜配設して製造して
いた。
(ハ)発明が解決しようとする課題
しかし、上記のようにして製造1.た従来の化合物半導
体発光素子は、例えば基板側に微細な分離パターンを形
成し100μm単位の微小発光素子チップを多数配設し
たモノリンツク表示素子を作製し、これに電流を流した
際、その損失の大部分が基板中で生じ、チップの直列抵
抗が高くなり、能力チップ間の絶縁性が低いという極め
て大きな問題があった。
体発光素子は、例えば基板側に微細な分離パターンを形
成し100μm単位の微小発光素子チップを多数配設し
たモノリンツク表示素子を作製し、これに電流を流した
際、その損失の大部分が基板中で生じ、チップの直列抵
抗が高くなり、能力チップ間の絶縁性が低いという極め
て大きな問題があった。
そしてかかる問題は、GaAs等の■−■族半導体基板
を用いた発光素子においてら同様に生じるものであった
。
を用いた発光素子においてら同様に生じるものであった
。
この発明は、このような上記問題を解決するためになさ
れたものであり、簡便な製法によって発光素子間の絶縁
性を向上し発光素子電極間の抵抗を下げ、損失を防止し
て輝度の高い化合物半導体発光素子を礎供しようとする
しのである。
れたものであり、簡便な製法によって発光素子間の絶縁
性を向上し発光素子電極間の抵抗を下げ、損失を防止し
て輝度の高い化合物半導体発光素子を礎供しようとする
しのである。
(ニ)課題を解決するための手段
この発明は、上記課題を解決すべく、化合物半導体基板
上にエピタキノヤル化合物半導体層を順次積層して発光
素子層を形成すると共に、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it極を設けてなり
、上記(ヒ合物半導体基板が高抵抗性半導体であり、か
つ上記発光素子層を構成する半導体層のうち最下層!;
′)−、iに対し電極形成用のスペースを残してこの上
1こ半導体層を積層し、この最下層の上記スペース支び
最上層に電極を配設した構造とする手段を講こf二乙の
てうる。
上にエピタキノヤル化合物半導体層を順次積層して発光
素子層を形成すると共に、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it極を設けてなり
、上記(ヒ合物半導体基板が高抵抗性半導体であり、か
つ上記発光素子層を構成する半導体層のうち最下層!;
′)−、iに対し電極形成用のスペースを残してこの上
1こ半導体層を積層し、この最下層の上記スペース支び
最上層に電極を配設した構造とする手段を講こf二乙の
てうる。
このような化合物半導体発光素子:ま、例えば抵抗率1
06〜ro15Ω・cmの高抵抗性化合物半導体基板の
上に、所定矩形状孔を有するマスクを設置し、例えば分
子線エピタキシャル成長法(’、、I B E法)を用
いて、まず最下層として販低抗半導体導電層を形成し、
この導電膜上に、電極形成部位を残して化合物半導体発
光層、化合物半導体高抵抗層又は化合物半導体導電層を
適宜積層して製造されろ。
06〜ro15Ω・cmの高抵抗性化合物半導体基板の
上に、所定矩形状孔を有するマスクを設置し、例えば分
子線エピタキシャル成長法(’、、I B E法)を用
いて、まず最下層として販低抗半導体導電層を形成し、
この導電膜上に、電極形成部位を残して化合物半導体発
光層、化合物半導体高抵抗層又は化合物半導体導電層を
適宜積層して製造されろ。
ここでマスクの取扱いによって、次の2つのg61があ
る。
る。
第1の製法は、上記化合物半導体基板の上に、l又は複
数の所定矩形状孔を有する金属薄膜からなるマスクを設
置し、まず最下層に化合物半導体導電層をエピタキシャ
ル成長させた後、この導電層上のN極形成部位をマスク
で覆うように上記マスクを移動させ、上記導電層上に化
合物半導体発光層を形成し、さらに化合物半導体高抵抗
層又は化合物半導体導電層をエピタキシャル成長させて
発光素子層を形成し、上記マスクを除去後、上記発光素
子層の、最下層を形成する上記導電層上の電極形成部位
と、最上層の化合物半導体高抵抗層又は化合物半導体導
電層の表面に電極を配設して行うことができる。
数の所定矩形状孔を有する金属薄膜からなるマスクを設
置し、まず最下層に化合物半導体導電層をエピタキシャ
ル成長させた後、この導電層上のN極形成部位をマスク
で覆うように上記マスクを移動させ、上記導電層上に化
合物半導体発光層を形成し、さらに化合物半導体高抵抗
層又は化合物半導体導電層をエピタキシャル成長させて
発光素子層を形成し、上記マスクを除去後、上記発光素
子層の、最下層を形成する上記導電層上の電極形成部位
と、最上層の化合物半導体高抵抗層又は化合物半導体導
電層の表面に電極を配設して行うことができる。
第2の製法は、上記化合物半導体基板上に、I又は複数
の所定矩形状孔を有する金属薄膜からなるマスクを上記
基板から所定間隔(通常lO〜500μmが適している
)だけ離して設置し、まず化合物半導体導電層をエピタ
キシャル成長させた後、上記マスクを設置した基板の分
子線照射方向に対する傾斜角を変化(通常5〜45°が
適している)さけて上記導電層上の電極形成部位をマス
クし、上記導電層上に化合物半導体発光層を形成し、さ
らに化合物半導体高抵抗層又は化合物半導体導電7をエ
ピタキシャル成長させて発光素子層を形成し、上記マス
クを除去して上記発光素子層の最下層を形成する上記導
電層上の電極形成部位と最上層の化合物半導体抵抗層又
は化合物半導体導電層の表面に電極を配設して行うこと
かできろ。
の所定矩形状孔を有する金属薄膜からなるマスクを上記
基板から所定間隔(通常lO〜500μmが適している
)だけ離して設置し、まず化合物半導体導電層をエピタ
キシャル成長させた後、上記マスクを設置した基板の分
子線照射方向に対する傾斜角を変化(通常5〜45°が
適している)さけて上記導電層上の電極形成部位をマス
クし、上記導電層上に化合物半導体発光層を形成し、さ
らに化合物半導体高抵抗層又は化合物半導体導電7をエ
ピタキシャル成長させて発光素子層を形成し、上記マス
クを除去して上記発光素子層の最下層を形成する上記導
電層上の電極形成部位と最上層の化合物半導体抵抗層又
は化合物半導体導電層の表面に電極を配設して行うこと
かできろ。
このようにして得られ几発光素子層は、全て同一の平面
形状を有するエビタキノヤル化合物半導体層から構成さ
れることになり、上記最下層の電極形成部位は、通常最
下層表面5〜80%か適している。
形状を有するエビタキノヤル化合物半導体層から構成さ
れることになり、上記最下層の電極形成部位は、通常最
下層表面5〜80%か適している。
この発明における化合物半導体基板としては、ZnSや
Zn5e等のff−177族化合物半導体を、例えば沃
素輸送法、昇華法、あるいは高圧融解法により成長させ
たバルク単結晶より作成した基板やGaAs、 G2L
P T nP等の[]T−V族化合物半導体が用いら
れ、沃素輸送法あるいは高圧溶融法により成長させたZ
n5o 、 5seo 、 s結晶を用いた場合には基
板は黄色あるいは橙色に着色しており発光波長に対する
透明度が低く、例えば青色発光は半導体層側から取り出
す必要があるが、昇華法により成長させたZn5o 、
seo 、 s結晶を用いた場合、基板はほとんど無色
透明であり、基板側からも青色発光を取り出すことがで
きるので好ましい。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:10’〜1015Ω・cm)のまま使用するこ
とができろ。
Zn5e等のff−177族化合物半導体を、例えば沃
素輸送法、昇華法、あるいは高圧融解法により成長させ
たバルク単結晶より作成した基板やGaAs、 G2L
P T nP等の[]T−V族化合物半導体が用いら
れ、沃素輸送法あるいは高圧溶融法により成長させたZ
n5o 、 5seo 、 s結晶を用いた場合には基
板は黄色あるいは橙色に着色しており発光波長に対する
透明度が低く、例えば青色発光は半導体層側から取り出
す必要があるが、昇華法により成長させたZn5o 、
seo 、 s結晶を用いた場合、基板はほとんど無色
透明であり、基板側からも青色発光を取り出すことがで
きるので好ましい。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:10’〜1015Ω・cm)のまま使用するこ
とができろ。
この発明においては、上記化合物半導体基板上に、エピ
タキシャル化合物半導体層を順次積層して発光素子層を
形成する。この発光素子層は、通常縦50〜500μm
1横80〜800μmの大きさで厚さ2〜15μmの外
形を有するのが適し、上記基板上に1個でらよいが、島
状に多数配設してモノリシック表示装置又は大面積発光
表示装置を構成することができる。この発光素子層は、
導電層、発光層、高抵抗層を適宜エピタキシャル成長さ
せて積層することかでき、例えばMIS型発光素子層の
場合には、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
層をこの順にエピタキシャル成長させろことにより構成
できる。
タキシャル化合物半導体層を順次積層して発光素子層を
形成する。この発光素子層は、通常縦50〜500μm
1横80〜800μmの大きさで厚さ2〜15μmの外
形を有するのが適し、上記基板上に1個でらよいが、島
状に多数配設してモノリシック表示装置又は大面積発光
表示装置を構成することができる。この発光素子層は、
導電層、発光層、高抵抗層を適宜エピタキシャル成長さ
せて積層することかでき、例えばMIS型発光素子層の
場合には、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
層をこの順にエピタキシャル成長させろことにより構成
できる。
上記発光素子層がpn接合型発光素子の場合、Zn5e
pn接合型発光素子に限定されるものではなく、例え
ばZnS pn接合、Zn5zSe+−z pn接合、
Zn5yTe+−y pn接合あるいはこれらの材料に
よる異種pn接合等の各種接合素子を用いることができ
る。
pn接合型発光素子に限定されるものではなく、例え
ばZnS pn接合、Zn5zSe+−z pn接合、
Zn5yTe+−y pn接合あるいはこれらの材料に
よる異種pn接合等の各種接合素子を用いることができ
る。
上記発光素子を構成する各層の膜厚及びキャリア濃度は
発光素子の動作電圧及び動作電流に大きく影響するので
通常、導電層は膜厚l〜10μmで、キャリア濃度10
′7〜to”am−’、発光層は膜厚0.5〜5 μm
、キャリア濃度1O15〜5X10I7cm″3、高抵
抗層の厚さは2〜50nI11の範囲が適している。導
電層および発光層に対するn型不純物としては、■族元
素のアルミニウム(Af2)、同じく■族元素のインジ
ウム(In)、ガリウム(Ga)、タリウム(1)ある
いは■族元素の沃素(1)、臭素(Sr)、塩素(Ci
2)、弗素(F)、IV族元素の硅素(Si)、ゲルマ
ニウム(Ge)等を用い、p型形成用不純物としては、
I族のリチウム(L i ) 、ナトリウム(Na)、
カリウム(K)、ルヒジウム(Rb)、銅(Cu)、銀
(Ag)、金(、A u )、■族元素のタリウム(T
I2)、■族元素の硅素(Si)、ゲルマニウム(Ge
)、V族元素の窒素(N)、燐(P)、砒素(As)、
アンチモン(Sb)より適宜選択して用いてキャリア濃
度を良好に制御することができる。キャリア濃度として
は、101?〜LO”cm−”の範囲の高い値を得るこ
とができ、これらの不純物は、補償度の小さい高品質の
エピタキシャル膜を得るのに好適である。高抵抗層とし
ては、不純物を添加けずに成長させたZnS膜、あるい
は欠陥、残留不純物を補償するためにSi、Ge等ない
し、一般に不純物として用いられる■族あるいは■族の
元素とl族あるいは■族の元素とを組み合わせて添加し
たZnS膜を用いることができる。
発光素子の動作電圧及び動作電流に大きく影響するので
通常、導電層は膜厚l〜10μmで、キャリア濃度10
′7〜to”am−’、発光層は膜厚0.5〜5 μm
、キャリア濃度1O15〜5X10I7cm″3、高抵
抗層の厚さは2〜50nI11の範囲が適している。導
電層および発光層に対するn型不純物としては、■族元
素のアルミニウム(Af2)、同じく■族元素のインジ
ウム(In)、ガリウム(Ga)、タリウム(1)ある
いは■族元素の沃素(1)、臭素(Sr)、塩素(Ci
2)、弗素(F)、IV族元素の硅素(Si)、ゲルマ
ニウム(Ge)等を用い、p型形成用不純物としては、
I族のリチウム(L i ) 、ナトリウム(Na)、
カリウム(K)、ルヒジウム(Rb)、銅(Cu)、銀
(Ag)、金(、A u )、■族元素のタリウム(T
I2)、■族元素の硅素(Si)、ゲルマニウム(Ge
)、V族元素の窒素(N)、燐(P)、砒素(As)、
アンチモン(Sb)より適宜選択して用いてキャリア濃
度を良好に制御することができる。キャリア濃度として
は、101?〜LO”cm−”の範囲の高い値を得るこ
とができ、これらの不純物は、補償度の小さい高品質の
エピタキシャル膜を得るのに好適である。高抵抗層とし
ては、不純物を添加けずに成長させたZnS膜、あるい
は欠陥、残留不純物を補償するためにSi、Ge等ない
し、一般に不純物として用いられる■族あるいは■族の
元素とl族あるいは■族の元素とを組み合わせて添加し
たZnS膜を用いることができる。
上記導電層上のti形成用のスペースと発光素子層の最
上暦表面に発光素子層への電圧印加用の少なくとも一対
の電極を配設し化合物半導体発光素子が形成される。
上暦表面に発光素子層への電圧印加用の少なくとも一対
の電極を配設し化合物半導体発光素子が形成される。
上記n型導電層に配設される電極として(ま、例えばI
nを10−’Torr以下の超高真空中で蒸着すること
により極めて高品質のオーミック電極を得ることができ
、高抵抗層ならびにn型導電層に配設される電極として
は同様に金(Au)を超高真空中で蒸着して形成するこ
とができる。
nを10−’Torr以下の超高真空中で蒸着すること
により極めて高品質のオーミック電極を得ることができ
、高抵抗層ならびにn型導電層に配設される電極として
は同様に金(Au)を超高真空中で蒸着して形成するこ
とができる。
(ホ)作用
この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か、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
圧か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、高輝度化が可能とな
り、さらに表水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。しから、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。
発光素子層がエピタキシャル成長されているか、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
圧か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、高輝度化が可能とな
り、さらに表水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。しから、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
、高抵抗の化合物半導体、ことにバルク単結晶を、その
まま用いろことができろ。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ら簡便化、容易化さ
れろこととなる。
、高抵抗の化合物半導体、ことにバルク単結晶を、その
まま用いろことができろ。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ら簡便化、容易化さ
れろこととなる。
(へ)実施例
以下、この発明を実施例により図を用いて詳細に説明す
る。
る。
実施例1
第1図において、半絶縁性(高抵抗)ZnS基板1、低
抵抗n型エピタキシャルZnS導電層2、低抵抗n型エ
ピタキシャルZnS発光層3、正孔注入用のエピタキシ
ャルZnS高抵抗層4、導電層2に形成されたオーミッ
ク金属電極(I n )、 5、高抵抗層・4上に形成
された金属電極(Au)6、金属リード線7,8から構
成される発光素子の製造に際し、基板1上に、矩形状孔
を有する金属薄板からなるマスクを設置し、導電層2を
分子線エビクキンヤル法(MBE法)によって成長さけ
た後、上記マスクの設置位置をずらせた後、MBE法に
よって発光層3を導電層2と部分的に重なるように成長
位置をずらして彩成し、さらにこの上に高抵抗層4をM
BE法によって形成しLoこのようにして得られた積層
物の大きさは縦100μm、横150μm、厚さ約8μ
mであり、部分的に重なり合う部分を全体の70%とし
、上記各層を5μm以上の位置精度で制御性良く成長さ
せた。ただし、導N層2は膜厚5μmで、キャリア濃度
5x 10”cm−’発光層3は膜厚2μm、キャリア
濃度5×1O18〜5×10110l8’、高抵抗層4
の厚さは35nmとした。導電層2および発光層3に対
するn型不純物はアルミニウムを用い高抵抗層4は、不
純物を添加せずに成長させたZnS膜を用いた。
抵抗n型エピタキシャルZnS導電層2、低抵抗n型エ
ピタキシャルZnS発光層3、正孔注入用のエピタキシ
ャルZnS高抵抗層4、導電層2に形成されたオーミッ
ク金属電極(I n )、 5、高抵抗層・4上に形成
された金属電極(Au)6、金属リード線7,8から構
成される発光素子の製造に際し、基板1上に、矩形状孔
を有する金属薄板からなるマスクを設置し、導電層2を
分子線エビクキンヤル法(MBE法)によって成長さけ
た後、上記マスクの設置位置をずらせた後、MBE法に
よって発光層3を導電層2と部分的に重なるように成長
位置をずらして彩成し、さらにこの上に高抵抗層4をM
BE法によって形成しLoこのようにして得られた積層
物の大きさは縦100μm、横150μm、厚さ約8μ
mであり、部分的に重なり合う部分を全体の70%とし
、上記各層を5μm以上の位置精度で制御性良く成長さ
せた。ただし、導N層2は膜厚5μmで、キャリア濃度
5x 10”cm−’発光層3は膜厚2μm、キャリア
濃度5×1O18〜5×10110l8’、高抵抗層4
の厚さは35nmとした。導電層2および発光層3に対
するn型不純物はアルミニウムを用い高抵抗層4は、不
純物を添加せずに成長させたZnS膜を用いた。
次に、導電層2の上にInを10−’Torr以下の超
高真空中で蒸着することにより極めて高品質のオーミッ
ク電極、電極5を得た。次に、高抵抗層4の上に同様に
金を超高真空中で蒸着して電極6を形成した。
高真空中で蒸着することにより極めて高品質のオーミッ
ク電極、電極5を得た。次に、高抵抗層4の上に同様に
金を超高真空中で蒸着して電極6を形成した。
このようにして得られた発光素子は、電圧値lOV、電
流値50mA/mス2て、発光層3中に添加された不純
物(AQ)が関与した発光中心により460nm附近に
ピークをらつブロードな輝度の高い青色発色が得られ、
抵抗損失の著しく改善された高効率のM I S型Zn
S発先素子であつfこ。しかし上記発光素子の製造プロ
セスは従来よりも著しく簡素化されたものであった。
流値50mA/mス2て、発光層3中に添加された不純
物(AQ)が関与した発光中心により460nm附近に
ピークをらつブロードな輝度の高い青色発色が得られ、
抵抗損失の著しく改善された高効率のM I S型Zn
S発先素子であつfこ。しかし上記発光素子の製造プロ
セスは従来よりも著しく簡素化されたものであった。
実施例2
第2図において、半絶縁性(高抵抗) Zn5e基板2
1、低抵抗n型エピタキシャルZn5e導電層22、低
抵抗n型エピタキシャルZn5e発光層23、低抵抗p
型エピタキシャルZn5e発光層24、低tffiti
’i、p型Zn5eエピタキシャル導電暦25、n型Z
n5e導電層22に形成された金属電極(In)26、
p型Zn5e導電層°25に形成された金属電極(Au
)27、金属リード線28.29から構成されるZn5
e pn接合型発光素子の製造に際し、まず昇華法によ
り成長さけた無色透明のバルク単結晶より作成した半絶
縁性Zn5e基11i21の上に矩形状孔を有する金属
薄板からなるマスクを基板と平行な位置に基板から10
0μm1llltLで設置し、基板の法線方向をM B
E法におけろ分子線束の照射方向に対して傾斜させる
ことのできるマニピュレータを用いて、分子線束の照射
方向に対する基板の法線方向の傾斜角13°として矩形
状のn型Zn5e導電層22を成長させ、次に基板の傾
斜角を反対方向に[3゛とすることにより成長位置をず
らして部分的に導電層22に重なり合うようにn型発光
層23を成長さけ、さらにこの上にn型発光層24、導
電層25を順次MBE法によって形成した。
1、低抵抗n型エピタキシャルZn5e導電層22、低
抵抗n型エピタキシャルZn5e発光層23、低抵抗p
型エピタキシャルZn5e発光層24、低tffiti
’i、p型Zn5eエピタキシャル導電暦25、n型Z
n5e導電層22に形成された金属電極(In)26、
p型Zn5e導電層°25に形成された金属電極(Au
)27、金属リード線28.29から構成されるZn5
e pn接合型発光素子の製造に際し、まず昇華法によ
り成長さけた無色透明のバルク単結晶より作成した半絶
縁性Zn5e基11i21の上に矩形状孔を有する金属
薄板からなるマスクを基板と平行な位置に基板から10
0μm1llltLで設置し、基板の法線方向をM B
E法におけろ分子線束の照射方向に対して傾斜させる
ことのできるマニピュレータを用いて、分子線束の照射
方向に対する基板の法線方向の傾斜角13°として矩形
状のn型Zn5e導電層22を成長させ、次に基板の傾
斜角を反対方向に[3゛とすることにより成長位置をず
らして部分的に導電層22に重なり合うようにn型発光
層23を成長さけ、さらにこの上にn型発光層24、導
電層25を順次MBE法によって形成した。
このようにして得られた積層物の大きさは縦150μm
、横200μlであり、部分的に重なり合う部分を導電
層22の表面全体に対し67%とした。ただし、p型Z
n5e発光層24の形成には不純物としてリチウムを用
い、p型Zn5e導電層25の膜厚は2μm、キャリア
濃度は5X 10”cm−’、p型Zn5e発光層24
の膜厚は2μm1キヤリア濃度は5x to”cm−’
とした。金@N極26,27は実施例Iと同様の手法で
形成した。
、横200μlであり、部分的に重なり合う部分を導電
層22の表面全体に対し67%とした。ただし、p型Z
n5e発光層24の形成には不純物としてリチウムを用
い、p型Zn5e導電層25の膜厚は2μm、キャリア
濃度は5X 10”cm−’、p型Zn5e発光層24
の膜厚は2μm1キヤリア濃度は5x to”cm−’
とした。金@N極26,27は実施例Iと同様の手法で
形成した。
このZn5e pn接合型発光素子は、動作電圧3〜5
Vの低い印加電圧で、1〜200mAの電流が安定に注
入され、460nmにピークをらつ単色性の高輝度の青
色発光が得られ、輝度、効率の点て素子特性が著しく改
善された青色発光素子であった。
Vの低い印加電圧で、1〜200mAの電流が安定に注
入され、460nmにピークをらつ単色性の高輝度の青
色発光が得られ、輝度、効率の点て素子特性が著しく改
善された青色発光素子であった。
実施例3
実施例2において、pn接合型発光素子のp層、n層の
順を逆にし、この他は実施例2と同様にして発光素子を
作製したところ、実施例2とほぼ同様の特性を得ること
が出来たが、青色発光の取り出しは、n型半導体層側か
らの方が効率的であった。
順を逆にし、この他は実施例2と同様にして発光素子を
作製したところ、実施例2とほぼ同様の特性を得ること
が出来たが、青色発光の取り出しは、n型半導体層側か
らの方が効率的であった。
実施例4
第3図及び第4図において、半@縁性(高抵抗)ZnS
基板31、低抵抗n型エピタキシャルZnS導電層32
、低抵抗n型エピタキシャルZnS発光層33a、33
b、33c、正孔注入用のエビタキンヤルZnS高抵抗
層34a、34b。
基板31、低抵抗n型エピタキシャルZnS導電層32
、低抵抗n型エピタキシャルZnS発光層33a、33
b、33c、正孔注入用のエビタキンヤルZnS高抵抗
層34a、34b。
34c、導電層32に形成されfニオ−ミック金属i[
itM(In)35、高抵抗層34a、34b。
itM(In)35、高抵抗層34a、34b。
34cに形成された金属電極(Au)、36a。
36b、36c、金属リード線37.38a。
38b、38cから構成されろxr r s型ZnS多
色発光素子の製造に際し、まず、半絶縁性(高抵抗)Z
nS基板31の上に、矩形状孔を有する金属薄板からな
るマスクを設置して、導電層32を>/l B E法に
よって成長させた後、上記マスクの位置をずらしてMB
E法により発光層33a、高抵抗層34+Lを成長させ
導電層32と部分的に重なり合うように積層し発光部A
を形成し、さらに上記マスクの位置をずらして同様に発
光部B、Cを順次形成しさらに電極35.36a、36
b。
色発光素子の製造に際し、まず、半絶縁性(高抵抗)Z
nS基板31の上に、矩形状孔を有する金属薄板からな
るマスクを設置して、導電層32を>/l B E法に
よって成長させた後、上記マスクの位置をずらしてMB
E法により発光層33a、高抵抗層34+Lを成長させ
導電層32と部分的に重なり合うように積層し発光部A
を形成し、さらに上記マスクの位置をずらして同様に発
光部B、Cを順次形成しさらに電極35.36a、36
b。
36cを設けて導電層32を共有した3つの発光部A、
B、Cを持った発光素子としfこ。ただし各発光部の発
光層33a、33b、33cは不純物としてへジとA&
の約10分のIn変のAg1AりとAl1の約10分の
1の濃度のCu、A(!とAl1の2分のlのIfのカ
ドミウム(Cd)をそれぞれ添カロしf二。
B、Cを持った発光素子としfこ。ただし各発光部の発
光層33a、33b、33cは不純物としてへジとA&
の約10分のIn変のAg1AりとAl1の約10分の
1の濃度のCu、A(!とAl1の2分のlのIfのカ
ドミウム(Cd)をそれぞれ添カロしf二。
次に得られf二発光素子の各発光部に電圧を印加したと
ころそれぞれ青色、緑色、赤色の発光が輝変高く観察さ
れ、これら3つの発光部に印加する電圧を調節すること
により、多色の発光か得みれた。
ころそれぞれ青色、緑色、赤色の発光が輝変高く観察さ
れ、これら3つの発光部に印加する電圧を調節すること
により、多色の発光か得みれた。
実施例5
第5図において、絶縁性Zn5e基板41、単位発光素
子・12、低抵抗p型エピタキシャルZn5e導電層4
3、低抵抗p型エピタキシャルZn5e発光層44、低
抵抗n型エピタキシャルZn5e発光層45、低抵抗n
型エピタキシャルZn5e導74ff146、金属電極
(Au)47、金属環[1(In)48、金属リード線
49.50から構成される24X2411uの発光素子
からなる発光装置の製造に際し、まず基板41の上に、
マトリックス状に縦450μm、 [600μmの矩形
孔が24x24@形成されたマスクを設置し、MBE法
によって24x24ftMの導電層43を成長させた後
、M B E法によってp撃発光層44を導電層43と
6分的に重なるように成長位置をずらして成長ざ亡、こ
の上にn型発光層45、さらに導電層46を二〜IBE
法によって成長させ、絶縁性基板41上に縦45hm、
溝750μmの寸法を有する単位発光素子42が互いに
分離して24x24111マトリツクス状に形成ざイー
几発光表示装置を得几。この発光表示装置を複数配置す
ることにより大面積の発光表示装置f−構成することか
できた。
子・12、低抵抗p型エピタキシャルZn5e導電層4
3、低抵抗p型エピタキシャルZn5e発光層44、低
抵抗n型エピタキシャルZn5e発光層45、低抵抗n
型エピタキシャルZn5e導74ff146、金属電極
(Au)47、金属環[1(In)48、金属リード線
49.50から構成される24X2411uの発光素子
からなる発光装置の製造に際し、まず基板41の上に、
マトリックス状に縦450μm、 [600μmの矩形
孔が24x24@形成されたマスクを設置し、MBE法
によって24x24ftMの導電層43を成長させた後
、M B E法によってp撃発光層44を導電層43と
6分的に重なるように成長位置をずらして成長ざ亡、こ
の上にn型発光層45、さらに導電層46を二〜IBE
法によって成長させ、絶縁性基板41上に縦45hm、
溝750μmの寸法を有する単位発光素子42が互いに
分離して24x24111マトリツクス状に形成ざイー
几発光表示装置を得几。この発光表示装置を複数配置す
ることにより大面積の発光表示装置f−構成することか
できた。
この実施例において示した発光素子のマトリックス配ク
リによる複数化は、この発明の素子構造と素子形成法に
よって最も容易に成し得るらのであり、既に示した実施
例1〜4におけろ素子の表示装置化:よ、二の実施例と
同様にして行うことができろ。
リによる複数化は、この発明の素子構造と素子形成法に
よって最も容易に成し得るらのであり、既に示した実施
例1〜4におけろ素子の表示装置化:よ、二の実施例と
同様にして行うことができろ。
この発光表示装置において各々の単位発光素子42は第
29実施例で示した様に良好な発光特性を示し、発光素
子間の絶縁性らよく極めて鮮明な画像表示を実行できた
。
29実施例で示した様に良好な発光特性を示し、発光素
子間の絶縁性らよく極めて鮮明な画像表示を実行できた
。
(ト)発明7〕効果
この発明によれば、
(1)発光素子チップの抵抗を下げて、損失を防止した
輝度の高い化合物半導体発光素子を提供することができ
、 (2)同一基板上に微小な発光素子チップを多数、チッ
プ間絶縁性が良好でかつ直列抵抗を低く、配設した青色
発光を含む多色発光のモノリンツク表示装置及び大面積
発光表示装置を提供することかできる。
輝度の高い化合物半導体発光素子を提供することができ
、 (2)同一基板上に微小な発光素子チップを多数、チッ
プ間絶縁性が良好でかつ直列抵抗を低く、配設した青色
発光を含む多色発光のモノリンツク表示装置及び大面積
発光表示装置を提供することかできる。
また、上記発光素子及び発光表示装置は簡匣に製造する
ことができろ。
ことができろ。
第1図から第5図は、この発明の実施例において製造し
た発光素子の構造を示す説明図、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。 1・・・・・・半絶縁性(高抵抗)ZnS基板、2・・
・・・低抵抗n型エピタキシャルZnS導電層、3・・
・・・低抵抗n型エピタキシャルZnS発光層、4・・
・・・・エピタキシャルZnS高抵抗層、5・・・・・
金属電極(in)、 6・・・・・・金属電極(Au)、 7.8・・・・・・金属リード線、 21・・・・・・半絶縁性(高抵抗) 2nSe基板、
22・・・・・・低抵抗n型エビタキンヤルZ nSe
導電層、23・・・・・・低抵抗n型エビタキャヤルZ
n5e発光層、24・・・・・低抵抗p型エピタキシャ
ルZn5e発光層、25・・・・・低抵抗p型エピタキ
シャル2nSe導電層、26・・・・・・金属電極(I
n)、 27 ・・・金属電極(Au)、 28.29・・・・・・金属リート線、31・・・・・
・半絶縁性(高抵抗)ZnS基板、32・・・・・・低
抵抗n型エビタキノヤルZnS導電層、33a 33
b 33c ・・・・・低抵抗n型エピタキシャルZnS発光屡、3
4a、34b 34c ・・・・・エピタキシャルZnS高抵抗層、35・・・
金属電極(In)、 36 a、 36 b、 36 c−金属電極(Au
)、37.38a、38b、38c ・・金属リード線、 l・・・・・絶縁性Zn5e基板、 2・・・・・単位発光素子、 3・・・・・・低抵抗p型エピタキシャルZn5e導電
層、4・・・・・・低抵抗p型エピタキシャルZn5e
発光層、5・・・・・低抵抗n型エピタキシャル2nS
e発光層、6・・・・低抵抗n型エピタキシャルZn5
e導電層、7・・・・・・金属電極(Au)、 8・・・・・金属電照(In)、 9.50・・・・・・金属リード線、 l、58・・・・・・金属リード線、 2・・・・・・オーミック電極(In)、3・・・・・
・低抵抗n型ZnS基板、4・・・・・・低抵抗n型Z
nS導電層、5・・・・エビタキソヤル成長低抵抗n型
発光層、6・・・・・・高抵抗ZnS層、 7・・・・・・電極(Au)。 筒 1 図 笥 21!F
た発光素子の構造を示す説明図、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。 1・・・・・・半絶縁性(高抵抗)ZnS基板、2・・
・・・低抵抗n型エピタキシャルZnS導電層、3・・
・・・低抵抗n型エピタキシャルZnS発光層、4・・
・・・・エピタキシャルZnS高抵抗層、5・・・・・
金属電極(in)、 6・・・・・・金属電極(Au)、 7.8・・・・・・金属リード線、 21・・・・・・半絶縁性(高抵抗) 2nSe基板、
22・・・・・・低抵抗n型エビタキンヤルZ nSe
導電層、23・・・・・・低抵抗n型エビタキャヤルZ
n5e発光層、24・・・・・低抵抗p型エピタキシャ
ルZn5e発光層、25・・・・・低抵抗p型エピタキ
シャル2nSe導電層、26・・・・・・金属電極(I
n)、 27 ・・・金属電極(Au)、 28.29・・・・・・金属リート線、31・・・・・
・半絶縁性(高抵抗)ZnS基板、32・・・・・・低
抵抗n型エビタキノヤルZnS導電層、33a 33
b 33c ・・・・・低抵抗n型エピタキシャルZnS発光屡、3
4a、34b 34c ・・・・・エピタキシャルZnS高抵抗層、35・・・
金属電極(In)、 36 a、 36 b、 36 c−金属電極(Au
)、37.38a、38b、38c ・・金属リード線、 l・・・・・絶縁性Zn5e基板、 2・・・・・単位発光素子、 3・・・・・・低抵抗p型エピタキシャルZn5e導電
層、4・・・・・・低抵抗p型エピタキシャルZn5e
発光層、5・・・・・低抵抗n型エピタキシャル2nS
e発光層、6・・・・低抵抗n型エピタキシャルZn5
e導電層、7・・・・・・金属電極(Au)、 8・・・・・金属電照(In)、 9.50・・・・・・金属リード線、 l、58・・・・・・金属リード線、 2・・・・・・オーミック電極(In)、3・・・・・
・低抵抗n型ZnS基板、4・・・・・・低抵抗n型Z
nS導電層、5・・・・エビタキソヤル成長低抵抗n型
発光層、6・・・・・・高抵抗ZnS層、 7・・・・・・電極(Au)。 筒 1 図 笥 21!F
Claims (1)
- 1、化合物半導体基板上にエピタキシャル化合物半導体
層を順次積層して発光素子層を形成すると共に、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、上記化合物半導体基板が高抵抗性
半導体であり、かつ上記発光素子層を構成する半導体層
のうち最下層の一層に対し電極形成用のスペースを残し
てこの上に半導体層を積層し、この最下層の上記スペー
ス及び最上層に電極を配設してなる化合物半導体発光素
子。
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US07/382,238 US5037709A (en) | 1988-07-21 | 1989-07-19 | Electroluminescent device of compound semiconductor |
US07/382,239 US5055363A (en) | 1988-07-21 | 1989-07-19 | Electroluminescent device of compound semiconductor |
DE68918361T DE68918361T2 (de) | 1988-07-21 | 1989-07-21 | Elektrolumineszierende Anordnung von Verbindungshalbleitern. |
EP89113442A EP0351868B1 (en) | 1988-07-21 | 1989-07-21 | Electroluminescent device of compound semiconductor |
DE68918362T DE68918362T2 (de) | 1988-07-21 | 1989-07-21 | Elektrolumineszierende Anordnung von Verbindungshalbleitern. |
DE68919291T DE68919291T2 (de) | 1988-07-21 | 1989-07-21 | Elektrolumineszierende Anordnung von Verbindungshalbleitern. |
EP89113441A EP0351867B1 (en) | 1988-07-21 | 1989-07-21 | Electroluminescent device of compound semiconductor |
EP89113443A EP0351869B1 (en) | 1988-07-21 | 1989-07-21 | Electroluminescent device of compound semiconductor |
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EP (3) | EP0351868B1 (ja) |
JP (5) | JP2708183B2 (ja) |
DE (3) | DE68919291T2 (ja) |
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