JPH07162036A - Light emitting diode - Google Patents

Light emitting diode

Info

Publication number
JPH07162036A
JPH07162036A JP30823093A JP30823093A JPH07162036A JP H07162036 A JPH07162036 A JP H07162036A JP 30823093 A JP30823093 A JP 30823093A JP 30823093 A JP30823093 A JP 30823093A JP H07162036 A JPH07162036 A JP H07162036A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light emitting
semiconductor
emitting diode
reflecting mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30823093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Tanaka
利幸 田中
Yasuyuki Sakaguchi
泰之 坂口
Hideyuki Kurosawa
秀之 黒澤
Yasuo Hosokawa
泰男 細川
Shigemasa Nakamura
重雅 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP30823093A priority Critical patent/JPH07162036A/en
Publication of JPH07162036A publication Critical patent/JPH07162036A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent arsine from being produced in air and to protect an AlGaAs window layer against unnecessary etching in a manufacturing process by a method where AlGaAs layers and AlGaInP layer which are both larger than an active layer in energy gap are successively. CONSTITUTION:First AlaGa1-aAs semiconductor layer which meet a formula, 0.4<=a<0.95, are alternately laminated to form a multilayered film reflecting mirror. The semiconductor multilayered film reflecting mirror is formed through such a manner that semiconductor layers of two types different from each other in refractive index are alternately laminated, wherein the one semiconductor layers and the other semiconductor layers are so set in thickness respectively as to satisfy a formula, d=lambda/4n (d:thickness of semiconductor layer lambda: wavelength of emission, n:refractive index of semiconductor layer). 15 to 25 cycles of lamination are adequate so as to make a semiconductor multilayered film reflecting mirror enough in reflection properties. By this setup, arsine is prevented from occurring attendant on oxidation in an element forming process, so that an operator can be protected against danger.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、GaAs基板上に作製
した発光ダイオードに関し、特にダブルヘテロ構造部に
AlGaInPを用いた高輝度発光ダイオードに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode formed on a GaAs substrate, and more particularly to a high brightness light emitting diode using AlGaInP for a double hetero structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、AlGaInPを発光部に用い
た、赤〜緑の発光領域における高輝度発光ダイオードの
研究が盛んに行われている。図1および図2にn型Ga
As基板上に作製された高輝度発光ダイオードの基本構
造の例を示す。高輝度を得るための構造面での手段とし
て、反射層とAlGaAs窓層を導入することが行われ
る(特開昭59−171116,特開昭59−1218
30,特開平4−212479,特開平3−16388
2,特開平3−163883等参照)。
2. Description of the Related Art In recent years, high-luminance light emitting diodes using AlGaInP in a light emitting portion in a red to green light emitting region have been actively researched. 1 and 2 show n-type Ga.
An example of the basic structure of a high-brightness light emitting diode manufactured on an As substrate is shown. As a structural means for obtaining high brightness, a reflection layer and an AlGaAs window layer are introduced (Japanese Patent Laid-Open Nos. 59-171116 and 59-1218).
30, JP-A-4-212479, JP-A-3-16388
2, see JP-A-3-163883).

【0003】反射層は半導体多層膜反射鏡とも呼ばれ、
発光面後方へ発光して基板に吸収されてしまう光を、発
光面前方へ反射させることを目的としている。半導体多
層膜反射鏡は、屈折率の異なる二種類の半導体層をそれ
ぞれλ/4n(λ:発光部の発光波長,n:半導体層の
屈折率)の層厚で交互に積層した構造になっており、こ
れを基板とダブルへテロ部の間に設けることによって、
設けない場合と比べて2〜3倍の発光輝度増加が得られ
る。
The reflecting layer is also called a semiconductor multilayer film reflecting mirror,
The purpose is to reflect the light emitted toward the rear of the light emitting surface and absorbed by the substrate toward the front of the light emitting surface. The semiconductor multilayer film reflecting mirror has a structure in which two types of semiconductor layers having different refractive indexes are alternately laminated with a layer thickness of λ / 4n (λ: emission wavelength of light emitting portion, n: refractive index of semiconductor layer). By installing this between the board and the double hetero part,
The emission luminance can be increased by a factor of 2 to 3 as compared with the case where it is not provided.

【0004】半導体多層膜反射鏡の材料としては、Ga
As基板に殆ど格子整合し屈折率差を大きく取れるAl
AsとAlGaAsを用い、この2層を15〜25対交
互に積層することによって反射鏡を作製することが一般
的である(応用物理学会誌、91年秋季号、第1182
〜1183頁、10A−G1、10A−G2、10A−
G5参照)。
As a material for the semiconductor multilayer film reflecting mirror, Ga is used.
Al that is almost lattice-matched to the As substrate and can have a large difference in refractive index
It is common to use As and AlGaAs to fabricate a reflecting mirror by alternately laminating 15 to 25 pairs of these two layers (Journal of Applied Physics, Autumn 991, No. 1182).
~ 1183 pages, 10A-G1, 10A-G2, 10A-
(See G5).

【0005】AlGaAs窓層は、注入電流を電極直下
からチップ全体に広げ、チップ全面でのLED発光を得
ることを目的としている。AlGaInPあるいはAl
InPのp型クラッド層では、高いキャリア濃度を得る
ことが難しく抵抗が高いため、電流の広がりは殆ど起き
ない。しかし、p型クラッド層とGaAsコンタクト層
の間に高いp型キャリア濃度とモビリティを持つことが
容易なAlGaAs窓層を導入することによって、注入
電流をp型クラッド層に達する以前にチップ全面に広げ
ることが可能になる。AlGaAs窓層のない場合に
は、電極のごく周辺の領域でしか発光が認められないの
に対し、AlGaAs窓層を導入することによって発光
領域がチップ全面に広がり、発光輝度も増加する。
The AlGaAs window layer is intended to spread the injection current from directly under the electrode to the entire chip to obtain LED light emission on the entire surface of the chip. AlGaInP or Al
In the InP p-type clad layer, it is difficult to obtain a high carrier concentration and the resistance is high, so that the current hardly spreads. However, by introducing an AlGaAs window layer between the p-type cladding layer and the GaAs contact layer, which is easy to have a high p-type carrier concentration and mobility, the injection current is spread over the entire surface of the chip before reaching the p-type cladding layer. It will be possible. In the case where the AlGaAs window layer is not provided, light emission is observed only in the region around the electrode, whereas by introducing the AlGaAs window layer, the light emitting region is spread over the entire surface of the chip and the light emission brightness is also increased.

【0006】窓層には、AlGaAsを用いるのが一般
的である。これは、p型の高いモビリティによって電流
の拡散が容易に行えること,活性層の発光波長に対して
透明となるような組成に調整することができることの理
由による。
AlGaAs is generally used for the window layer. This is because the high mobility of the p-type allows easy current diffusion, and the composition can be adjusted to be transparent to the emission wavelength of the active layer.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体多層膜
反射鏡,AlGaAs窓層とも問題点を抱えている。反
射鏡の構成層として広く用いられているAlAsは空気
中の酸素および水分によって容易に酸化反応を起こし、
生成物として毒性ガスであるアルシン(AsH3)を発
生する。従って、ダイシング(チップへの切断行程)等
の素子加工行程等においてアルシンが発生し、作業者の
安全を著しく損なうという可能性が大きい。
However, there are problems with both the semiconductor multilayer mirror and the AlGaAs window layer. AlAs, which is widely used as a constituent layer of a reflector, easily oxidizes due to oxygen and moisture in the air,
As a product, a toxic gas arsine (AsH 3 ) is generated. Therefore, there is a high possibility that arsine is generated in the element processing process such as dicing (chip cutting process) and the safety of the operator is significantly impaired.

【0008】一方、AlGaAs窓層についても素子加
工行程中における問題点がある。良好なオーミック電極
を得るためのGaAsコンタクト層は、発光波長に対し
て吸収層となるために電極形成後にエッチング除去する
必要がある。ところが、この際にGaAsコンタクト層
の直下にあるAlGaAs窓層の大部分も、GaAsコ
ンタクト層と共にエッチングされてしまう。このため注
入電流がAlGaAs窓層において十分に広がることが
できなくなり、発光領域がチップ上の電極の周辺部に限
られてしまい、結果として高輝度な発光ダイオードを得
ることを困難にしていた。
On the other hand, the AlGaAs window layer also has a problem during the element processing process. The GaAs contact layer for obtaining a good ohmic electrode needs to be removed by etching after forming the electrode because it serves as an absorption layer for the emission wavelength. However, at this time, most of the AlGaAs window layer immediately below the GaAs contact layer is also etched together with the GaAs contact layer. For this reason, the injected current cannot spread sufficiently in the AlGaAs window layer, and the light emitting region is limited to the periphery of the electrode on the chip, resulting in difficulty in obtaining a light emitting diode with high brightness.

【0009】従って、本発明は反射部としての反射効率
を低下させることなく、空気中でアルシンの発生がない
半導体多層膜反射鏡を設けること、GaAsコンタクト
層のエッチング時にAlGaAs窓層の不要なエッチン
グを防止することの2点によって、安全でかつチップ全
面での発光を可能とした高輝度LEDを提供することを
目的としている。
Therefore, according to the present invention, a semiconductor multi-layered film reflecting mirror that does not generate arsine in the air is provided without reducing the reflection efficiency of the reflecting portion, and unnecessary etching of the AlGaAs window layer is performed when the GaAs contact layer is etched. It is an object of the present invention to provide a high-brightness LED which is safe and capable of emitting light on the entire surface of the chip by the two points of preventing the above.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の発光ダイオードは半導体多層膜反射鏡の構
成半導体層としてAlAsを用いずに、Ala Ga1-a
As(0.4≦a<0.95)とAlb Ga1-b As
(0.95≦b<1)とを採用する。また、電流拡散層
とGaAsコンタクト層との間にAlGaInP層を設
け、AlGaAs窓層へのエッチングの防止層(以下、
「エッチングストップ層」と称す)としての働きを持た
せる。図3に本発明によるLEDの構造を示す。本発明
では、(100)面から[011]方向に0〜4度の範
囲で傾斜したGaAs基板を使用する。AlGaIn
P,AlGaAsともにGaAs基板に格子整合し、良
好な結晶性のものが容易に得られるからである。
In order to achieve the above-mentioned object, the light emitting diode of the present invention does not use AlAs as a constituent semiconductor layer of a semiconductor multilayer film reflector, but uses Al a Ga 1-a.
As (0.4 ≦ a <0.95) and Al b Ga 1-b As
(0.95 ≦ b <1) is adopted. In addition, an AlGaInP layer is provided between the current diffusion layer and the GaAs contact layer to prevent etching of the AlGaAs window layer (hereinafter, referred to as
Function as an "etching stop layer"). FIG. 3 shows the structure of an LED according to the present invention. In the present invention, a GaAs substrate tilted in the range of 0 to 4 degrees from the (100) plane in the [011] direction is used. AlGaIn
This is because both P and AlGaAs are lattice-matched to the GaAs substrate, and those having good crystallinity can be easily obtained.

【0011】多層膜反射鏡としては、0.4≦a<0.
95を満たす第一のAla Ga1-aAs半導体層と、
0.95≦b<1を満たす第二のAlb Ga1-b As半
導体層を交互に積層して形成する。前述のとおり半導体
多層膜反射鏡は、屈折率の異なる二つの半導体層の厚さ
をそれぞれd=λ/4n(d:半導体層の層厚,λ:発
光部の発光波長,n:半導体層の屈折率)で算出される
層厚で交互に積層することによって構成する。十分な反
射特性を得るために、積層サイクルは15〜25回が適
当である。aを0.4≦a<0.95の範囲に収める理
由は目的とする波長の光の吸収層とならない組成を取る
ためであり、bが0.95≦b<1とする理由は空気中
でアルシンを発生しない範囲で、第一のAla Ga1-a
As半導体層となるべく大きな屈折率差となる組成を取
るためである。
For the multilayer film reflecting mirror, 0.4 ≦ a <0.
A first Al a Ga 1-a As semiconductor layer satisfying 95;
Second Al b Ga 1-b As semiconductor layers satisfying 0.95 ≦ b <1 are alternately formed. As described above, in the semiconductor multilayer film reflecting mirror, the thicknesses of the two semiconductor layers having different refractive indexes are respectively d = λ / 4n (d: layer thickness of semiconductor layer, λ: emission wavelength of light emitting portion, n: semiconductor layer). It is configured by alternately stacking layers having a layer thickness calculated by (refractive index). In order to obtain a sufficient reflection characteristic, it is suitable that the lamination cycle is 15 to 25 times. The reason for setting a within the range of 0.4 ≦ a <0.95 is to have a composition that does not serve as an absorption layer of light having a target wavelength, and the reason for setting b to 0.95 ≦ b <1 is in the air. In the range that does not generate arsine, the first Al a Ga 1-a
This is because the As semiconductor layer has a composition having a large difference in refractive index.

【0012】以下に反射鏡のアルシン発生の有無を確認
した実験内容を示す。反射鏡の半導体層として、AlA
sとAl0.4 Ga0.6 Asを用いた反射鏡(以下、「反
射鏡A」と称す)と、Al0.95Ga0.05AsとAl0.4
Ga0.6 Asを用いた反射鏡(以下、「反射鏡B」と称
す)とを、どちらも25対の積層によってGaAs基板
上に作製した。そして、反射鏡Aおよび反射鏡Bともに
素子加工のダイシング行程に似た状況となるように、乳
鉢内で砕き水を加えた後の直上位置のアルシン濃度を測
定した結果、反射鏡Aからはじょ限量とされる0.05
ppmを越えるアルシン濃度を検出しAlAsの酸化反
応が確認されたが、反射鏡Bからはアルシンの検出は確
認されなかった。なお、測定には検出感度が0.001
ppmである定電位式の測定器を用いた。また、反射鏡
Bの反射率を測定した結果90%以上の反射率を持ち、
AlAsを用いた反射鏡Aと比較しても遜色の無い特性
を持つことが確認された。図4に反射鏡Bの反射率測定
結果を示す。
The contents of the experiment for confirming the presence or absence of arsine generation on the reflecting mirror are shown below. As a semiconductor layer of the reflecting mirror, AlA
and a reflecting mirror using Al 0.4 Ga 0.6 As (hereinafter referred to as “reflecting mirror A”), Al 0.95 Ga 0.05 As and Al 0.4
A reflecting mirror using Ga 0.6 As (hereinafter referred to as “reflecting mirror B”) was produced on a GaAs substrate by stacking 25 pairs. Then, as a result of measuring the arsine concentration at the position immediately above after adding the crushing water in the mortar so that the reflection mirror A and the reflection mirror B are in a situation similar to the dicing process of element processing, A limited amount of 0.05
Although the arsine concentration exceeding ppm was detected and the oxidation reaction of AlAs was confirmed, the detection of arsine was not confirmed from the reflecting mirror B. The measurement has a detection sensitivity of 0.001
A potentiostatic meter with ppm was used. Moreover, as a result of measuring the reflectance of the reflecting mirror B, it has a reflectance of 90% or more,
It was confirmed that it has comparable characteristics to the reflecting mirror A using AlAs. FIG. 4 shows the reflectance measurement result of the reflecting mirror B.

【0013】発光部材料にはAlGaInPを採用し、
活性層を上下クラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造
を取る。これは発光波長580〜650nmにおいて高
い発光効率が得られ易いからである。混晶比を(AlX
Ga1-XY In1-Y Pの形式で表記すると、580,
650nmの発光波長に対する活性層の混晶比はそれぞ
れX=0.4または0,Y=0.5であり、この時のク
ラッド層の混晶比は0.7≦X≦1,Y=0.5が適当
である。各層厚は、光閉じ込めの効果が十分に効くため
にクラッド層は0.8μm以上、活性層は0.1〜1μ
mの範囲とするのが望ましい。
AlGaInP is adopted as the light emitting material,
It has a double hetero structure in which the active layer is sandwiched between upper and lower cladding layers. This is because it is easy to obtain high luminous efficiency at the emission wavelength of 580 to 650 nm. The mixed crystal ratio is (Al X
Ga 1-X ) Y In 1-Y P is 580,
The mixed crystal ratio of the active layer with respect to the emission wavelength of 650 nm is X = 0.4 or 0 and Y = 0.5, respectively, and the mixed crystal ratio of the cladding layer at this time is 0.7 ≦ X ≦ 1, Y = 0. 0.5 is suitable. The thickness of each layer is 0.8 μm or more for the clad layer and 0.1 to 1 μm for the active layer so that the effect of light confinement is sufficiently exerted.
It is desirable to set it in the range of m.

【0014】また、各層のキャリア濃度は次の通りとす
る。n型クラッド層は、1×1018cm-3〜2×1018
cm-3とする。活性層はアンドープとする。p型クラッ
ド層は1×1017cm-3〜3×1017cm-3とする。ク
ラッド層のキャリア濃度は、濃度が高すぎた場合に格子
欠陥等による結晶性劣化と発光波長に対する吸収係数の
増加が生じることと、濃度が低すぎた場合に素子抵抗の
増加が生じることの両面を考慮して上記範囲に設定する
ことが最適である。
The carrier concentration of each layer is as follows. The n-type cladding layer is 1 × 10 18 cm −3 to 2 × 10 18
cm -3 . The active layer is undoped. The p-type cladding layer has a thickness of 1 × 10 17 cm −3 to 3 × 10 17 cm −3 . The carrier concentration of the clad layer is both of the fact that when the concentration is too high, the crystallinity is deteriorated due to lattice defects and the absorption coefficient increases with respect to the emission wavelength, and when the concentration is too low, the element resistance increases. Considering the above, it is optimal to set in the above range.

【0015】AlGaAs窓層の組成は活性層の発光波
長に対して吸収が起こらないように、活性層のエネルギ
ーギャップ以上のエネルギーギャップを有する結晶組成
とする。より望ましくは、エネルギーギャップ差が0.
05eV以上取れるのがよい。従って、活性層の混晶比
がX=0.1または0.4、Y=0.5の場合は、Al
Z Ga1-Z Asの表記でそれぞれZ=0.6または0.
95とすれば良い。厚さは、3〜4μmで十分な電流広
がりの効果が得られる。
The composition of the AlGaAs window layer is a crystal composition having an energy gap larger than the energy gap of the active layer so that absorption at the emission wavelength of the active layer does not occur. More preferably, the energy gap difference is 0.
It is better to be able to obtain more than 05eV. Therefore, when the mixed crystal ratio of the active layer is X = 0.1 or 0.4 and Y = 0.5, Al
In the notation Z Ga 1-Z As, Z = 0.6 or 0.
It should be 95. When the thickness is 3 to 4 μm, a sufficient current spreading effect can be obtained.

【0016】AlGaInPによるエッチングストップ
層の役割は、素子化工程におけるエッチャントによるG
aAsコンタクト層のエッチングの際に、AlGaAs
窓層までが除去されるのを防止することである。GaA
sコンタクト層は良好なオーミック電極を得るために不
可欠な層であるが、エネルギーギャップが1.4eVと
小さく発光波長に対して吸収層となるため、電極直下部
を除いた部分のGaAsはエッチング除去する必要があ
る。この際GaAsコンタクト層の下に直接AlGaA
s窓層があると、どちらもAs系の物質であるためエッ
チャントによってエッチングされてしまう。そこで、エ
ッチャントへの耐性がAs系の層よりも十分に大きいP
系の層をエッチングストップ層としてGaAsコンタク
ト層とAlGaAs窓層の間に設けて、エッチングがG
aAsコンタクト層で止まるようにする。この時、エッ
チングストップ層が発光波長に対して吸収層とならない
ように、組成は活性層のエネルギーギャップ以上のエネ
ルギーギャップを有するようにする。層厚はAlGaA
s電流拡散層へのエッチングを抑えるのに有効なだけあ
れば良く、0.01〜0.05μmが適当である。
The role of the etching stop layer formed of AlGaInP is that G formed by the etchant in the device forming process.
When etching the aAs contact layer, AlGaAs
It is to prevent the window layer from being removed. GaA
The s contact layer is an indispensable layer for obtaining a good ohmic electrode, but the energy gap is as small as 1.4 eV and it becomes an absorption layer for the emission wavelength. There is a need to. At this time, directly under the GaAs contact layer, AlGaA
If there is an s window layer, both of them are As-based substances, so that they are etched by the etchant. Therefore, the resistance to the etchant is sufficiently higher than that of the As-based layer P
A system layer is provided as an etching stop layer between the GaAs contact layer and the AlGaAs window layer, and etching is performed
Stop at the aAs contact layer. At this time, the composition has an energy gap larger than the energy gap of the active layer so that the etching stop layer does not become an absorption layer for the emission wavelength. Layer thickness is AlGaA
It suffices that it is effective for suppressing the etching of the s current diffusion layer, and 0.01 to 0.05 μm is appropriate.

【0017】以下にAlGaInPをエッチングストッ
プ層に用いた効果を確認した実験内容を示す。n型Ga
As基板上に、n型GaAsバッファ層0.5μmを介
してp型AlGaAs窓層3μm、p型クラッド層と同
じ組成のp型AlGaInPをエッチングストップ層と
して0.05μm、p型GaAsコンタクト層0.3μ
mを順次積層した試料(以下、「試料C」と称す)と、
試料Cからp型AlGaInPエッチングストップ層を
除いた構造の試料(以下、「試料D」と称す)を作製
し、両者に電極を形成した後、通常のp型GaAsコン
タクト層のエッチング処理をアンモニア過水エッチャン
トによって行った。エッチング処理後の電極下の形状を
電子顕微鏡で観察した結果、試料Dでは電極下のAlG
aAs窓層の大部分がエッチングされているのに対し、
試料CではAlGaAs窓層へのエッチングは観察され
ず、エッチングストップ層でエッチングが抑制されたこ
とを確認した。図5に、それぞれの試料形状を模式的に
示す。
The contents of the experiment for confirming the effect of using AlGaInP for the etching stop layer are shown below. n-type Ga
On the As substrate, p-type AlGaAs window layer 3 μm via n-type GaAs buffer layer 0.5 μm, p-type AlGaInP having the same composition as the p-type clad layer as an etching stop layer 0.05 μm, p-type GaAs contact layer 0. 3μ
a sample (hereinafter referred to as “Sample C”) in which m are sequentially stacked,
A sample (hereinafter referred to as “Sample D”) having a structure in which the p-type AlGaInP etching stop layer was removed from Sample C was prepared, and electrodes were formed on both samples. Went with a water etchant. As a result of observing the shape under the electrode after the etching treatment with an electron microscope, in sample D, AlG under the electrode was observed.
While most of the aAs window layer is etched,
In Sample C, no etching was observed in the AlGaAs window layer, and it was confirmed that etching was suppressed in the etching stop layer. FIG. 5 schematically shows the shape of each sample.

【0018】今回のエピタキシャルウェーハでは、エッ
チングストップ層の材料としてp型クラッド層と同じも
のを採用したが、発光波長に対して吸収の起こらない範
囲内にあればAlの組成を減らしても良い。更に、発光
波長に対して吸収の起こらない組成のGaU In1-U
(0.6<U)を採用することも可能である。吸収の起
こらない組成のGaInPを採用するとGaAs基板へ
の格子不整合が生じるが、層厚が0.01〜0.05μ
mであるので素子特性上問題はない。むしろ、Alが含
まれない材料であることから、素子をAlの酸化から保
護する効果が得られる。
In this epitaxial wafer, the same material as the p-type clad layer was used as the material for the etching stop layer, but the Al composition may be reduced as long as it does not cause absorption at the emission wavelength. Furthermore, Ga U In 1-U P having a composition that does not cause absorption at the emission wavelength
It is also possible to adopt (0.6 <U). When GaInP having a composition that does not cause absorption is used, lattice mismatch with the GaAs substrate occurs, but the layer thickness is 0.01 to 0.05 μm.
Since it is m, there is no problem in device characteristics. Rather, since the material does not contain Al, the effect of protecting the element from oxidation of Al can be obtained.

【0019】[0019]

【作用】本発明によれば、空気中での酸化反応によって
アルシンガスを発生することのない組成の多層膜反射鏡
を作製することで、素子加工中の作業者の安全を確保で
き、また、AlGaInP層をAlGaAs窓層とGa
Asコンタクト層の間に設けることで、AlGaAs窓
層をエッチング行程時に保護し、結果としてチップ全面
を発光領域とする高輝度発光ダイオードを作製すること
が可能となる。
According to the present invention, it is possible to ensure the safety of the operator during the processing of the element by producing a multilayer film reflecting mirror having a composition that does not generate arsine gas due to the oxidation reaction in the air, and also to secure AlGaInP. The layers are AlGaAs window layer and Ga
By providing between the As contact layers, the AlGaAs window layer can be protected during the etching process, and as a result, a high-brightness light emitting diode in which the entire surface of the chip serves as a light emitting region can be manufactured.

【0020】[0020]

【実施例】本発明の実施例を示して具体的に説明する。
図3に示すような構造のエピタキシャルウェーハを作製
した。すなわち、キャリア濃度2×1018cm-3のn型
GaAs基板上にn型GaAsバッファ層(キャリア濃
度1×1018cm-3)を介して、Al0.95Ga0.05As
490オングストロームとAl0.4 Ga0.6 As420
オングストロームの25対からなるn型半導体多層膜反
射鏡(キャリア濃度はいずれも1×1018cm-3)を作
製し、更にn型クラッド層として(Al0.7Ga0.3
0.5 In0.5 P(キャリア濃度1×1018cm-3)、活
性層としてアンドープの(Al0.2 Ga0.80.5 In
0.5 P、p型クラッド層として(Al0.7 Ga0.3
0.5 In0.5 P(キャリア濃度1×1017cm-3)を順
に積層してダブルへテロ構造の発光部を形成し、更にp
型AlGaAs窓層(キャリア濃度7×1017
-3)、p型AlGaInPエッチングストップ層とし
て(Al0.7 Ga0.30.5 In0.5 P(キャリア濃度
1×1017cm-3)、p型GaAsコンタクト層(キャ
リア濃度2×1018cm-3)を積層した。層厚はn型G
aAsバッファ層0.5μm、n型半導体多層膜反射鏡
2.4μm、n型クラッド層1.0μm、アンドープ活
性層0.5μm、p型クラッド層1.0μm、p型Al
GaAs窓層4.0μm、p型AlGaInPエッチン
グストップ層0.05μm、p型GaAsコンタクト層
0.3μmである。このウェーハから作製した発光ダイ
オードでは、発光領域の面積がチップ面から電極部を除
いた部分の90%となり、p型AlGaInPエッチン
グストップ層のないウェーハから作製した発光ダイオー
ドの20%に比較べて増加した。またそれに伴って、素
子輝度も10倍の増加が得られた。また、本発明の発光
ダイオードを作製する工程中において半導体多層膜反射
鏡部分からのアルシンの発生はみとめられなかった。
EXAMPLES The present invention will be specifically described with reference to examples.
An epitaxial wafer having a structure as shown in FIG. 3 was produced. That is, Al 0.95 Ga 0.05 As is formed on an n-type GaAs substrate having a carrier concentration of 2 × 10 18 cm −3 via an n-type GaAs buffer layer (carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 ).
490 Å and Al 0.4 Ga 0.6 As 420
An n-type semiconductor multilayer film reflecting mirror consisting of 25 pairs of angstroms (carrier concentration is 1 × 10 18 cm −3 in each case ) was prepared as an n-type cladding layer (Al 0.7 Ga 0.3 ).
0.5 In 0.5 P (carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 ), undoped (Al 0.2 Ga 0.8 ) 0.5 In as an active layer
0.5 P, as p-type cladding layer (Al 0.7 Ga 0.3 )
0.5 In 0.5 P (carrier concentration 1 × 10 17 cm −3 ) is sequentially stacked to form a light emitting portion having a double hetero structure.
Type AlGaAs window layer (carrier concentration 7 × 10 17 c
m -3 ), as a p-type AlGaInP etching stop layer (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P (carrier concentration 1 × 10 17 cm -3 ), p-type GaAs contact layer (carrier concentration 2 × 10 18 cm -3 ). Were laminated. Layer thickness is n-type G
aAs buffer layer 0.5 μm, n-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 2.4 μm, n-type clad layer 1.0 μm, undoped active layer 0.5 μm, p-type clad layer 1.0 μm, p-type Al
The GaAs window layer is 4.0 μm, the p-type AlGaInP etching stop layer is 0.05 μm, and the p-type GaAs contact layer is 0.3 μm. In the light emitting diode manufactured from this wafer, the area of the light emitting region is 90% of the portion excluding the electrode part from the chip surface, which is increased compared to 20% of the light emitting diode manufactured from the wafer without the p-type AlGaInP etching stop layer. did. Along with this, a 10-fold increase in device brightness was obtained. Further, generation of arsine from the semiconductor multilayer film reflecting mirror portion was not found during the process of manufacturing the light emitting diode of the present invention.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上のように、AlGaInP系材料の
ダブルへテロ構造を用いた発光ダイオードにおいて、半
導体多層膜反射鏡の構成層としてAlAsではなくAl
b Ga1-b As(0.95≦b<1)を用いることによ
って、素子加工プロセス中の酸化反応に伴ったアルシン
発生を防いで作業者の安全を確保できる。また、AlG
aInPエッチングストップ層を導入することによっ
て、AlGaAs窓層への不要なエッチングを防いで、
チップ全面を発光領域とする高輝度発光ダイオードを作
製することが可能となる。
As described above, in the light emitting diode using the double hetero structure of AlGaInP-based material, not AlAs but Al as the constituent layer of the semiconductor multilayer film reflecting mirror.
By using b Ga 1-b As (0.95 ≦ b <1), it is possible to prevent the generation of arsine accompanying the oxidation reaction during the element processing process, and to secure the safety of the operator. Also, AlG
By introducing an aInP etching stop layer, unnecessary etching to the AlGaAs window layer is prevented,
It becomes possible to fabricate a high-brightness light emitting diode having the entire surface of the chip as a light emitting region.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】半導体多層膜反射鏡を備えた高輝度発光ダイオ
ードの構造例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a structural example of a high-brightness light emitting diode including a semiconductor multilayer film reflecting mirror.

【図2】AlGaAs窓層を備えた高輝度発光ダイオー
ドの構造例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a structural example of a high-brightness light emitting diode having an AlGaAs window layer.

【図3】本発明の実施例に係わる発光ダイオードの素子
構造を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a device structure of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

【図4】実施例の反射鏡の反射率特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing reflectance characteristics of a reflecting mirror of an example.

【図5】AlGaInPエッチングストップ層の効果を
説明する模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the effect of an AlGaInP etching stop layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電極 2 p型GaAsコンタクト層 3 p型AlGaAs窓層 4 ダブルヘテロ発光部 5 半導体多層膜反射鏡 6 n型GaAsバッファ層 7 n型GaAs基板 8 電極 9 p型クラッド層 10 活性層 11 n型クラッド層 12 p型AlGaInPエッチングストップ層 13 n型Al0.4 Ga0.6 As層 14 n型Al0.95Ga0.05As層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 electrode 2 p-type GaAs contact layer 3 p-type AlGaAs window layer 4 double hetero light emitting part 5 semiconductor multilayer film reflecting mirror 6 n-type GaAs buffer layer 7 n-type GaAs substrate 8 electrode 9 p-type cladding layer 10 active layer 11 n-type cladding Layer 12 p-type AlGaInP etching stop layer 13 n-type Al 0.4 Ga 0.6 As layer 14 n-type Al 0.95 Ga 0.05 As layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細川 泰男 埼玉県秩父市大字下影森1505番地 昭和電 工株式会社秩父研究所内 (72)発明者 中村 重雅 埼玉県秩父市大字下影森1505番地 昭和電 工株式会社秩父研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuo Hosokawa 1505 Shimokagemori, Chichibu, Saitama Prefecture, Chichibu Research Institute, Showa Denko KK (72) Shigemasa Nakamura 1505 Shimokagemori, Chichibu, Saitama Showaden Chichibu Research Institute Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs基板上にAlGaInP系の材
料で作製したダブルヘテロ構造の発光部を有した発光ダ
イオードにおいて、ダブルヘテロ構造部上に活性層のエ
ネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有するA
lGaAs層およびAlGaInP層を順次具備してい
ることを特徴とする発光ダイオード。
1. A light emitting diode having a light emitting portion of a double hetero structure made of an AlGaInP-based material on a GaAs substrate, wherein an energy gap larger than the energy gap of the active layer is present on the double hetero structure portion A.
A light emitting diode comprising an lGaAs layer and an AlGaInP layer successively.
【請求項2】 GaAs基板上にAlGaInP系の材
料で作製したダブルヘテロ構造の発光部を有した発光ダ
イオードにおいて、ダブルヘテロ構造部と基板との間
に、0.4≦a<0.95≦b<1を満たす第一のAl
a Ga1-a As半導体層と第二のAlb Ga1-b As半
導体層を交互に積層して形成される半導体多層膜反射層
を具備したことを特徴とする発光ダイオード。
2. A light emitting diode having a double heterostructure light emitting part made of an AlGaInP-based material on a GaAs substrate, wherein 0.4 ≦ a <0.95 ≦ between the double heterostructure part and the substrate. First Al satisfying b <1
A light emitting diode comprising a semiconductor multi-layered reflective layer formed by alternately stacking a Ga 1-a As semiconductor layer and a second Al b Ga 1-b As semiconductor layer.
【請求項3】 (100)面から[011]方向に0〜
4度の範囲で傾斜したn型GaAs基板上に、0.4≦
a<0.95≦b<1を満たす第一のAlaGa1-a
s半導体層と第二のAlb Ga1-b As半導体層を交互
に積層して形成される半導体多層膜反射層を積載し、そ
の上にn型クラッド層の結晶組成が(AlX Ga1-X
Y In1-Y P(0.7≦X≦1.0、Y=0.5)で表
され、そのキャリア濃度が1×1018〜2×1018cm
-3の範囲内にあり、活性層の結晶組成が(AlX Ga
1-XY In1-Y P(0.1≦X≦0.4、Y=0.
5)で表され、p型クラッド層の結晶組成が(AlX
1-XY In1-Y P(0.7≦X≦1.0、Y=0.
5)で表され、そのキャリア濃度が1×1017〜3×1
17cm-3の範囲内にあるダブルヘテロ構造を積載し、
更にその上にいずれも活性層のエネルギーギャップ以上
のエネルギーギャップを有する結晶組成のAlGaAs
層およびAlGaInP層をこの順に積載したことを特
徴とする発光ダイオード。
3. A 0 to 0 in the [011] direction from the (100) plane.
On an n-type GaAs substrate tilted in the range of 4 degrees, 0.4 ≦
First Al a Ga 1-a A satisfying a <0.95 ≦ b <1
s semiconductor layers and second Al b Ga 1-b As semiconductor layers are alternately laminated to form a semiconductor multilayer reflective layer, and the n-type clad layer has a crystal composition of (Al x Ga 1 -X )
It is represented by Y In 1 -Y P (0.7 ≦ X ≦ 1.0, Y = 0.5), and its carrier concentration is 1 × 10 18 to 2 × 10 18 cm.
-3 , and the crystal composition of the active layer is (Al x Ga
1-X ) Y In 1-Y P (0.1 ≦ X ≦ 0.4, Y = 0.
5) and the crystal composition of the p-type cladding layer is (Al x G
a 1-X ) Y In 1-Y P (0.7 ≦ X ≦ 1.0, Y = 0.
5) and the carrier concentration is 1 × 10 17 to 3 × 1.
Loading a double heterostructure within the range of 0 17 cm -3 ,
In addition, AlGaAs having a crystal composition having an energy gap larger than that of the active layer
A light emitting diode comprising a layer and an AlGaInP layer stacked in this order.
JP30823093A 1993-12-08 1993-12-08 Light emitting diode Pending JPH07162036A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30823093A JPH07162036A (en) 1993-12-08 1993-12-08 Light emitting diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30823093A JPH07162036A (en) 1993-12-08 1993-12-08 Light emitting diode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07162036A true JPH07162036A (en) 1995-06-23

Family

ID=17978501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30823093A Pending JPH07162036A (en) 1993-12-08 1993-12-08 Light emitting diode

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07162036A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924502B2 (en) 2000-06-21 2005-08-02 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device for stably obtaining peak wave length of emission spectrum

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924502B2 (en) 2000-06-21 2005-08-02 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device for stably obtaining peak wave length of emission spectrum

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5403916A (en) Method for producing a light emitting diode having transparent substrate
JP6940664B2 (en) Deep ultraviolet light emitting device and its manufacturing method
US20060192211A1 (en) Light emitting diode and method for fabricating same
CN106972346A (en) Cut in C directions mistake less than the semi-polarity III nitride optoelectronic sub-devices in+/ 15 degree of m planar substrates
JP2007027260A (en) Semiconductor element and its fabrication process
JPH0936430A (en) Nitride semiconductor light emitting element
WO2004004018A1 (en) Semiconductor light-emitting device
JP2007311808A (en) Passivation capping layer for ohmic contact in ii-vi semiconductor light transducing device
TW518774B (en) Light emitting device
KR20200123820A (en) Manufacturing method of semiconductor optical device and intermediate of semiconductor optical device
WO2009147853A1 (en) Semiconductor light-emitting element
JP2002151734A (en) Light emitting diode
JPH07162036A (en) Light emitting diode
JP2006270073A (en) Light-emitting diode and method of manufacturing it
JPH11186665A (en) Semiconductor light emitting element
JP2011040477A (en) Semiconductor light emitting element
JP2001028457A (en) GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE
JP3433730B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JPH06252444A (en) Light emitting diode
JP2007150075A (en) Nitride semiconductor light emitting element
JPH0974218A (en) Semiconductor light emitting element
US7539225B2 (en) Semiconductor laser
US8278822B2 (en) Light-emitting element
JPH1126879A (en) Compound semiconductor light emitting element
JP3192263B2 (en) Polarized electron beam generator