JPH04273174A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子及びその製造方法Info
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- JPH04273174A JPH04273174A JP3033278A JP3327891A JPH04273174A JP H04273174 A JPH04273174 A JP H04273174A JP 3033278 A JP3033278 A JP 3033278A JP 3327891 A JP3327891 A JP 3327891A JP H04273174 A JPH04273174 A JP H04273174A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子の構造に
関するものである。
関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体発光ダイオード(LED)は、屋
内使用の民生機器、OA機器を始めとして、さらには、
自動車の停止灯、信号機、表示器等、屋外でも使用され
ている。それに従い、LEDの高信頼化並びに、高輝度
化が求められている。
内使用の民生機器、OA機器を始めとして、さらには、
自動車の停止灯、信号機、表示器等、屋外でも使用され
ている。それに従い、LEDの高信頼化並びに、高輝度
化が求められている。
【0003】これまでのLEDの代表的な構造を図6に
示す。p−GaAs基板60上にp−AlGaAsクラ
ッド層61、p−AlGaAs活性層62、n−AlG
aAsクラッド層63を順次成長したダブルヘテロ構造
であり、成長層63側にn型電極64、基板60側にp
型電極65を形成し、LEDチップに分割し、パッケー
ジにマウントする。電極64,65に電圧をかけて通電
すると、活性層62で発光した光がクラッド層61,6
3を通して外部に取り出される。
示す。p−GaAs基板60上にp−AlGaAsクラ
ッド層61、p−AlGaAs活性層62、n−AlG
aAsクラッド層63を順次成長したダブルヘテロ構造
であり、成長層63側にn型電極64、基板60側にp
型電極65を形成し、LEDチップに分割し、パッケー
ジにマウントする。電極64,65に電圧をかけて通電
すると、活性層62で発光した光がクラッド層61,6
3を通して外部に取り出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来構
造で屋外使用時に要求される高温高湿通電試験を行うと
、クラッド層61,63及び活性層62の光出射する発
光面が酸化により劣化する。これは次のように説明でき
る。クラッド層61,63及び活性層62の光出射面は
酸素を吸着しやすいAlを含む材料で構成されており、
そのために大気中で薄層の酸化膜が形成されて、それが
非発光準位を形成する。通電により電極64,65から
注入されたキャリアはクラッド層61,63及び活性層
62の光出射面の非発光順位を介して再結合する。 この再結合による発熱が駆動力となり、光出射面から素
子内部に酸化が促進され、発光効率の低減による素子劣
化が発生する。
造で屋外使用時に要求される高温高湿通電試験を行うと
、クラッド層61,63及び活性層62の光出射する発
光面が酸化により劣化する。これは次のように説明でき
る。クラッド層61,63及び活性層62の光出射面は
酸素を吸着しやすいAlを含む材料で構成されており、
そのために大気中で薄層の酸化膜が形成されて、それが
非発光準位を形成する。通電により電極64,65から
注入されたキャリアはクラッド層61,63及び活性層
62の光出射面の非発光順位を介して再結合する。 この再結合による発熱が駆動力となり、光出射面から素
子内部に酸化が促進され、発光効率の低減による素子劣
化が発生する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上述する問題点
を解決するためになされたもので、Alを含有する半導
体材料で構成された発光面と、該発光面を覆い、発光エ
ネルギーより大きな禁制帯幅を有し、比較的高抵抗な半
導体材料で構成された光出射面と、を具備する半導体発
光素子を提供するものである。
を解決するためになされたもので、Alを含有する半導
体材料で構成された発光面と、該発光面を覆い、発光エ
ネルギーより大きな禁制帯幅を有し、比較的高抵抗な半
導体材料で構成された光出射面と、を具備する半導体発
光素子を提供するものである。
【0006】また、本発明は半導体ウェハ一主面上に、
クラッド層で挟まれた活性層を含み、Alを含有する半
導体材料で構成された積層構造を形成し、前記積層構造
をメサ状にエッチングして発光面を形成した後、少なく
とも前記発光面上に、発光エネルギーより大きな禁制帯
幅を有し、比較的高抵抗な半導体材料を気相成長させて
なる半導体発光素子の製造方法を提供するものである。
クラッド層で挟まれた活性層を含み、Alを含有する半
導体材料で構成された積層構造を形成し、前記積層構造
をメサ状にエッチングして発光面を形成した後、少なく
とも前記発光面上に、発光エネルギーより大きな禁制帯
幅を有し、比較的高抵抗な半導体材料を気相成長させて
なる半導体発光素子の製造方法を提供するものである。
【0007】
【作用】上述の如く、発光面に、発光エネルギーより大
きな禁制帯幅を有する半導体材料層を形成し、これを高
抵抗とすることにより、前記半導体材料層からなる光出
射面へのキャリアの注入を抑制することが可能となる。
きな禁制帯幅を有する半導体材料層を形成し、これを高
抵抗とすることにより、前記半導体材料層からなる光出
射面へのキャリアの注入を抑制することが可能となる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳説す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0009】図1は本発明の1実施例を示す断面図であ
り、図2乃至図10は本発明の1実施例の製造工程を説
明するための断面図である。
り、図2乃至図10は本発明の1実施例の製造工程を説
明するための断面図である。
【0010】先ず、図2の如く、p型GaAsウェハ1
0一主面上に、p型AlyGa1−yAsクラッド層1
1、p型AlGaxGa1−xAs活性層12及びn型
AlyGa1−yAsクラッド層13を積層する。次に
、図3の如く、前記n型AlyGa1−yAsクラッド
層13上にホトリソグラフィ法を用いてレジストパター
ン20を形成する。
0一主面上に、p型AlyGa1−yAsクラッド層1
1、p型AlGaxGa1−xAs活性層12及びn型
AlyGa1−yAsクラッド層13を積層する。次に
、図3の如く、前記n型AlyGa1−yAsクラッド
層13上にホトリソグラフィ法を用いてレジストパター
ン20を形成する。
【0011】次いで、反応性イオンビームエッチング(
RIBE)法により、前記レジストパターン20をマス
クとし、n型クラッド層13からGaAsウェハ10に
到達する溝21を形成し、引き続いて前記レジストパタ
ーン20を除去する。これにより、図4の如く、ウェハ
10表面に複数個のメサ構造22が形成される。続いて
、前記ウェハ10をMOCVD(有機金属気相)成長装
置に導入し、少なくともメサ22の側壁及び上面に、図
5のように、キャリア濃度5×1017/cm2の高抵
抗AlzGa1−zAs半導体膜14を形成させる。こ
の時、半導体膜14のAl混晶比Zは、活性層12のA
l混晶比xより大きく設定される。これにより、半導体
膜14の禁制帯幅を発光エネルギーより大きくされ、半
導体膜14で出射光が吸収されることはなくなる。また
、半導体膜14のAl混晶比Zはクラッド層11,13
のAl混晶比yより低くすることができる。これにより
、従来よりも表面の酸化を抑制することが可能となる。
RIBE)法により、前記レジストパターン20をマス
クとし、n型クラッド層13からGaAsウェハ10に
到達する溝21を形成し、引き続いて前記レジストパタ
ーン20を除去する。これにより、図4の如く、ウェハ
10表面に複数個のメサ構造22が形成される。続いて
、前記ウェハ10をMOCVD(有機金属気相)成長装
置に導入し、少なくともメサ22の側壁及び上面に、図
5のように、キャリア濃度5×1017/cm2の高抵
抗AlzGa1−zAs半導体膜14を形成させる。こ
の時、半導体膜14のAl混晶比Zは、活性層12のA
l混晶比xより大きく設定される。これにより、半導体
膜14の禁制帯幅を発光エネルギーより大きくされ、半
導体膜14で出射光が吸収されることはなくなる。また
、半導体膜14のAl混晶比Zはクラッド層11,13
のAl混晶比yより低くすることができる。これにより
、従来よりも表面の酸化を抑制することが可能となる。
【0012】次に、図6のように前記半導体膜14の表
面にホトレジスト23をコーティングし、メサ上の前記
ホトレジスト23を選択的に除去してレジスト窓24を
形成する(図7参照)。続いて、図8の如くレジスト窓
24を含むホトレジスト23をマスクとして半導体膜1
4を選択的に取り除き、ウェハ10主面上部にn型電極
材料25を蒸着し(図9)た後、図9のようにリフトオ
フを行ってn型電極15を形成する。更に図10の如く
、ウェハ10裏面にp型電極16を形成する。前記ウェ
ハ10を溝21で分割してLEDナップ40(図1)を
得る。
面にホトレジスト23をコーティングし、メサ上の前記
ホトレジスト23を選択的に除去してレジスト窓24を
形成する(図7参照)。続いて、図8の如くレジスト窓
24を含むホトレジスト23をマスクとして半導体膜1
4を選択的に取り除き、ウェハ10主面上部にn型電極
材料25を蒸着し(図9)た後、図9のようにリフトオ
フを行ってn型電極15を形成する。更に図10の如く
、ウェハ10裏面にp型電極16を形成する。前記ウェ
ハ10を溝21で分割してLEDナップ40(図1)を
得る。
【0013】上述のプロセスにより得られたLEDチッ
プ40をリードフレーム41にマウントし、エポキシ樹
脂42でモールドしてLEDランプ(図12)を形成す
る。このLEDランプは波長670nmの赤色で発光し
、活性層12及びクラッド層11,13を通して光を出
射する。前記LEDチップ40は、発光面が発光エネル
ギーより大きな禁制帯幅を有する高抵抗の半導体膜14
で保護されている。従って、半導体膜14へのキャリア
注入は抑制されるため、表面から内部へ酸化が促進しな
い。本LEDランプを高温高湿通電試験に投入すると、
出射光の出力が半減するまでの走行時間は従来素子の約
10倍以上に改善された。
プ40をリードフレーム41にマウントし、エポキシ樹
脂42でモールドしてLEDランプ(図12)を形成す
る。このLEDランプは波長670nmの赤色で発光し
、活性層12及びクラッド層11,13を通して光を出
射する。前記LEDチップ40は、発光面が発光エネル
ギーより大きな禁制帯幅を有する高抵抗の半導体膜14
で保護されている。従って、半導体膜14へのキャリア
注入は抑制されるため、表面から内部へ酸化が促進しな
い。本LEDランプを高温高湿通電試験に投入すると、
出射光の出力が半減するまでの走行時間は従来素子の約
10倍以上に改善された。
【0014】図11は本発明の他の実施例を示す要部断
面図である。p−GaAs基板30上に、p−InGa
AlPクラッド層31、p−InGaAlP活性層32
、n−InGaAlPクラッド層33、AlGaAs電
極拡散層34をMOCVD法により順次成長する。上記
1実施例で示したのと同様の作製手順で高抵抗のInG
aAlP半導体膜35を発光面に形成し、さらに成長層
側にn型電極36を基板30側にp型電極37を形成す
る。半導体膜35の禁制帯幅は活性層32の発光エネル
ギーより大きく設定される。本実施例のLEDチップも
上記1実施例と同様にリードフレーム上にマウントして
、エポキシ樹脂でモールドしてLEDランプを形成する
。本発明の他の実施例によるLEDランプは波長600
nmの黄色で発光する。本装置においても、従来素子以
上の高信頼性が達成できた。
面図である。p−GaAs基板30上に、p−InGa
AlPクラッド層31、p−InGaAlP活性層32
、n−InGaAlPクラッド層33、AlGaAs電
極拡散層34をMOCVD法により順次成長する。上記
1実施例で示したのと同様の作製手順で高抵抗のInG
aAlP半導体膜35を発光面に形成し、さらに成長層
側にn型電極36を基板30側にp型電極37を形成す
る。半導体膜35の禁制帯幅は活性層32の発光エネル
ギーより大きく設定される。本実施例のLEDチップも
上記1実施例と同様にリードフレーム上にマウントして
、エポキシ樹脂でモールドしてLEDランプを形成する
。本発明の他の実施例によるLEDランプは波長600
nmの黄色で発光する。本装置においても、従来素子以
上の高信頼性が達成できた。
【0015】図13は上記1時実施例によるLEDチッ
プ40を基板上に配置した平面表示装置の実施例を示し
ている。組立基板50の電極52上に前記LEDチップ
40のn型電極15を対向させて電気的に接続する。組
立基板50とLSIチップ40のp型電極16をワイヤ
ボンディングし、更にLEDチップ40の周囲に反射枠
53を設け、その上面にガラス54を設ける。本発光装
置は、LEDチップ40の出射光が反射枠53で上方に
反射される。本装置を複数個配置して平面表示装置に用
いる。本平面表示装置に用いたLEDチップ40は上記
他の実施例によるLEDチップでもよい。ここで、平面
表示装置に用いたLEDチップは発光面が発光エネルギ
ーより大きな禁制帯幅を有する高抵抗半導体膜で保護さ
れているため、従来の発光素子に比べて発光面の劣化を
抑えることができる。従って、本素子を用いた発光装置
は従来装置以上に高い信頼性を有する。
プ40を基板上に配置した平面表示装置の実施例を示し
ている。組立基板50の電極52上に前記LEDチップ
40のn型電極15を対向させて電気的に接続する。組
立基板50とLSIチップ40のp型電極16をワイヤ
ボンディングし、更にLEDチップ40の周囲に反射枠
53を設け、その上面にガラス54を設ける。本発光装
置は、LEDチップ40の出射光が反射枠53で上方に
反射される。本装置を複数個配置して平面表示装置に用
いる。本平面表示装置に用いたLEDチップ40は上記
他の実施例によるLEDチップでもよい。ここで、平面
表示装置に用いたLEDチップは発光面が発光エネルギ
ーより大きな禁制帯幅を有する高抵抗半導体膜で保護さ
れているため、従来の発光素子に比べて発光面の劣化を
抑えることができる。従って、本素子を用いた発光装置
は従来装置以上に高い信頼性を有する。
【0016】本実施例で示した以外に、保護用の半導体
膜としてGaP、GaAsP、GaN等のIII−V族
材料、ZnS、ZnSe等のII−VI族材料も用いる
ことができる。さらに、半導体発光素子の材料として、
実施例以外に前記材料を用いた素子においても適用可能
である。また、半導体発光素子の構造として、実施例以
外の構造においても適用可能である。さらに、本発明の
発光素子を用いた発光装置の構造として、実施例以外の
構造においても適用可能である。
膜としてGaP、GaAsP、GaN等のIII−V族
材料、ZnS、ZnSe等のII−VI族材料も用いる
ことができる。さらに、半導体発光素子の材料として、
実施例以外に前記材料を用いた素子においても適用可能
である。また、半導体発光素子の構造として、実施例以
外の構造においても適用可能である。さらに、本発明の
発光素子を用いた発光装置の構造として、実施例以外の
構造においても適用可能である。
【0017】本発明の素子の製造方法として、チップ分
割用の溝は化学エッチング法でも良い。発光面上の半導
体膜の形成方法として、MOCVD法以外の気相成長法
であるMBE法、ALE法、MOMBE法でも良い。
割用の溝は化学エッチング法でも良い。発光面上の半導
体膜の形成方法として、MOCVD法以外の気相成長法
であるMBE法、ALE法、MOMBE法でも良い。
【0018】
【発明の効果】本発明により、発光面に被着される半導
体膜の表面が大気中の酸素で酸化されて、酸化膜が形成
されてもキャリアの非発行再結合がないため、半導体膜
表面から素子内部への酸化は促進せず、素子劣化を抑制
することが可能となる。
体膜の表面が大気中の酸素で酸化されて、酸化膜が形成
されてもキャリアの非発行再結合がないため、半導体膜
表面から素子内部への酸化は促進せず、素子劣化を抑制
することが可能となる。
【図1】本発明の1実施例を示す要部断面図である。
【図2】本発明の1実施例によるプロセスを説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図3】本発明の1実施例によるプロセスを説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図4】本発明の1実施例によるプロセスを説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図5】本発明の1実施例によるプロセスを説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図6】本発明の1実施例によるプロセスを説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図7】本発明の1実施例によるプロセスを説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図8】本発明の1実施例によるプロセスを説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図9】本発明の1実施例によるプロセスを説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図10】本発明の1実施例によるプロセスを説明する
ための断面図である。
ための断面図である。
【図11】本発明の他の実施例を示す要部断面図である
。
。
【図12】本発明の使用例を示す図である。
【図13】本発明の使用例を示す図である。
【図14】従来例を示す図である。
10,30 基板
11,13,31,33 クラッド層12,32
活性層 34 電流拡散層 14,35 高抵抗半導体膜 15,16,36,37 電極 20,23 レジスト 21 溝 22 メサ 40 LEDチップ 42 樹脂モールド 50 組立基板 53 反射枠 54 ガラス
活性層 34 電流拡散層 14,35 高抵抗半導体膜 15,16,36,37 電極 20,23 レジスト 21 溝 22 メサ 40 LEDチップ 42 樹脂モールド 50 組立基板 53 反射枠 54 ガラス
Claims (2)
- 【請求項1】 Alを含有する半導体材料で構成され
た発光面と、該発光面を覆い、発光エネルギーより大き
な禁制帯幅を有し、比較的高抵抗な半導体材料で構成さ
れた光出射面と、を具備してなることを特徴とする半導
体発光素子。 - 【請求項2】 半導体ウエハー主面上に、クラッド層
で挟まれた活性層を含み、Alを含有する半導体材料で
構成された積層構造を形成し、前記積層構造をメサ状に
て発光面を形成した後、少なくとも前記発光面上に、発
光エネルギーより大きな禁制帯幅を有し、比較的高抵抗
な半導体材料を気相成長させてなることを特徴とする半
導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3327891A JP2655943B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04273174A true JPH04273174A (ja) | 1992-09-29 |
JP2655943B2 JP2655943B2 (ja) | 1997-09-24 |
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ID=12382065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3327891A Expired - Fee Related JP2655943B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
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JP (1) | JP2655943B2 (ja) |
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- 1991-02-28 JP JP3327891A patent/JP2655943B2/ja not_active Expired - Fee Related
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