JPH07202264A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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JPH07202264A
JPH07202264A JP35471493A JP35471493A JPH07202264A JP H07202264 A JPH07202264 A JP H07202264A JP 35471493 A JP35471493 A JP 35471493A JP 35471493 A JP35471493 A JP 35471493A JP H07202264 A JPH07202264 A JP H07202264A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導体の電流の拡散を増加して発光効率が高
く、また、GaPとGaAsの良好な界面により、生産
効率が高い発光ダイオードを提供する。 【構成】 第1導電性の半導体を基板とし、AlGaI
nPのダブルヘテロ体と第2導電性の二層からなる半導
体のウインド層構造を有し、上記ダブルヘテロ体は、一
層の第1導電性のAlGaInP、一層の中性のAlG
aInP及び、一層の第1導電性のAlGaInPによ
り共同組成し、各層のAlGaInPは、OMVPEの
技術を用いて、基板上に堆積する。また、ウインド層の
部分は、一層のGaAsと一層のGaPで組成し、まず
第1ウインド層のGaAs層のOMVPE技術でAlG
aInPダブルヘテロ構造上に堆積し、第2ウインド層
のGaP層を、OMVPE或いはVPE技術で、第1ウ
インド層上に堆積する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一種の発光ダイオード
に関し、特に、アルミニウムガリウムインジウムリンの
ダブルヘテロ構造(double heterostr
uctureAlGaInP)を含む、発光ダイオード
に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウムガリウムインジウムリン
(AlGaInP)のダブルヘテロ構造を有する発光ダ
イオードの研究が近年進んでいるが、典型的なアルミニ
ウムガリウムインジウムリン素子は、n型(n−typ
e)のGaAs基板を有し、その基板上に数層の半導体
を堆積、形成させるものである。これは、まず一層の制
限層(confining layer)であるn型の
AlGaInPを基板上に堆積させ、その後、一層の中
性のAlGaInP能動層(active laye
r)を上記制限層上に形成し、さらに一層のp型(p−
type)のAlGaInP能動層を堆積させる。
【0003】このようなダイオードの発光効率は、電流
拡散状況により決定されるが、上層のp型AlGaIn
Pの抵抗が高いため、電流の拡散は一般に小さい。しか
し、上層の制限層の厚さを増し、電流を拡散させるため
には、さらに厚いAlGaInP層を堆積させる必要が
あり、これは技術的に非常に難しかった。
【0004】これまでにAlGaInPのダブルヘテロ
構造の改良方法が研究されているが、その中には、上層
のp型AlGaInP上に一層の高ポテンシャル(hi
ghband gap)と高導電性のガリウムアルミニ
ウムヒ素(GaAlAs)のような材料で、各種形状及
び構造の電流ブロック層(current block
ing layer)を形成し、これにより電流の密度
を増すものがある。この技術は波長の比較的長い赤光及
びオレンジ光に適用し、波長の短い、黄光、及び緑光に
は適用することが難しい。
【0005】さらに、もう一つの技術として、結晶構造
で、相似でないガリウムリン(GaP)を上層のAlG
aInP軽減層上に堆積させるものがある。これは、結
晶体の構造が非相似であるために、GaPとAlGaI
nPの界面に断属および欠陥が発生しやすい。よって、
一定の厚さと高い品質のGaPウインド層(windo
w layer)を堆積させることは簡単ではなく、こ
の技術によるダイオードは、長期の使用における信頼性
と安定性で不安があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】導体の電流の拡散を増
加し、ダイオードの発光効率を高めることができ、ま
た、GaPとGaAsの良好な界面により、生産効率を
高めることができる発光ダイオードを提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は一種の高効率の
発光ダイオードを提供するものである。本発明は、従来
のダブルヘテロ体AlGaInPをn型GaAs基板上
に堆積させ、さらに2層からなるウインド層(doub
le layer window)を堆積させるもので
ある。上記ダブルヘテロ体AlGaInPは、一層のn
型AlGaInP下制限層と、中性の中性のAlGaI
nP能動層と、p型AlGaInP上制限層からなる。
また、上記ウインド層は、一層の非常に薄いGaAs層
と、一層のGaP層からなる。
【0008】
【作用】本発明のウインド層の第1層である上記GaA
s層は、AlGaInPと同じ格子係数を有し、故に容
易に堆積する。よって、ウインド層の第2層であるGa
P層も、第1層上に良好に堆積をし、良い品質を得るこ
とができる。GaAsは、一種の不透明な材料であり、
そのポテンシャルはAlGaInP動作層のポテンシャ
ルより低く、その導電性は極めて高い。また、GaPは
一種の透明な材料であり、AlGaInP動作層のポテ
ンシャルよりも大きなポテンシャルを有する。ウインド
層第1層のGaAs層を設けることで、ウインド層の界
面品質が高まるばかりでなく、ダイオード電流の拡散を
強めることができる。また製品の導電性が高まり、ウイ
ンド層構造の厚さを薄くすることもできる。
【0009】
【実施例】実施例については図を参照して説明する。な
お、本明細書で使用する材料の和訳は、以下の通りであ
る。GaAs(ガリウムヒ素)、GaP(ガリウムリ
ン)、AlGaInP(アルミニウムガリウムインジウ
ムリン)、GaAlAs(ガリウムアルミニウムヒ
素)。図1の断面図に示されるように、本発明の発光ダ
イオードは、n型のGaAs半導体材料を基板(7)と
する。この基板(7)の厚さは、約250〜300μm
とし、このGaAsの基板(7)上にOMVPEの技術
を用いて、n型のAlGaInP下制限層(6)を堆積
する。このAlGaInP下制限層(6)の厚さは、約
0.1〜2μmとする。このAlGaInP下制限層
(6)上に、同じ技術を用いて一層の中性のAlGaI
nP能動層(5)を堆積し、その後、さらに一層のp型
AlGaInP上制限層(4)を堆積する。この中性の
AlGaInP能動層(5)と、p型AlGaInP上
制限層(4)の厚さは、いずれも約0.1〜2μmとす
る。
【0010】本発明中では、ウインド層構造を形成する
に際し、まず、上記AlGaInP能動層(5)の材料
と結晶構造が相似で、かつポテンシャルの小さい、例え
ばGaAs等で、第1ウインド層(3)を、AlGaI
nPダブルヘテロ構造の上層の上記p型AlGaInP
上制限層(4)上に堆積する。この第1ウインド層
(3)は不透明で、比較的薄く堆積し、その厚さは一般
に約0.01〜0.1μmとし、これもOMVPEの技
術を用いて堆積する。
【0011】さらに、第2ウインド層(2)を、VPE
あるいはOMVPEの技術を用いて直接第1ウインド層
(3)上に堆積する。この第2ウインド層(2)は、p
型で、且つ能動層の材料よりポテンシャルの高い材料、
例えばGaPを用いる。また透明材料を用い、その厚さ
は、5〜15μmとする。
【0012】最後に、ダイオードの負電極層(8)を蒸
着方法で、GaAsの基板(7)の背面に蒸着し、正の
電極層(1)を第2ウインド層(2)の上面に蒸着す
る。以上の半導体製作過程を終えると、結晶片を立方体
の結晶粒にカットし、本発明の発光ダイオードとする。
【0013】以上により、完成された本発明は、第1ウ
インド層であるGaAsを介入させることで、導体の電
流の拡散を増加し、ダイオードの発光効率を高めること
ができる。また、GaPとGaAsの良好な界面によ
り、ダイオードの生産効率も高まる。
【0014】
【発明の効果】伝統的なダブルヘテロ構造のAlGaI
nP発光ダイオードは、AlGaInP層上に直接一層
の結晶構造の異なるGaPウインド層を堆積する必要が
あった。但しこれは堆積が難しく、傷が生じやすく、甚
だしく能動層の構造に影響を与えた。本発明では、一層
の薄いGaAs層を堆積し、これを第1ウインド層とす
る。このGaAs層の結晶構造はAlGaInPに類似
しているため、制御成分により密着させることができ
る。その後、本発明では第2ウインド層であるGaP層
をGaAs層上に容易に堆積することができる。かつ良
好な界面を有するため、本発明の製造方法は、生産効率
を大きく高めることができる。また、第1ウインド層の
GaAs層は、低ポテンシャルであり、またAlGaI
nP及びGaPの導電性より高い導電性を有するため
に、ウインド層全体の構造における抵抗は低くなり、ダ
イオードの順方向電圧は低くなり、電流の拡散は増強さ
れる。このために、発光効率を高めることができる。こ
の他、ウインド層構造の抵抗が低くなり、その厚さはそ
れに相対的に薄くなり、生産に有利である。
【0015】以上述べてきたように、本発明の発光ダイ
オードは、産業場の利用価値を有し、かつ新規性を有す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光ダイオードの断面構造図である。
【符号の説明】
(1)正の電極層 (2)第2ウインド層(p型ガリウムリン) (3)第1ウインド層(p型ガリウムヒ素) (4)AlGaInP上制限層(p型アルミニウムガリ
ウムインジウムリン) (5)中性AlGaInP能動層(中性アルミニウムガ
リウムインジウムリン) (6)AlGaInP下制限層(n型アルミニウムガリ
ウムインジウムリン) (7)基板(n型ガリウムヒ素) (8)負の電極層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1層である導電性の半導体基板と、こ
    の基板の一部表面に形成した一つの電極と、基板上に形
    成する第1導電性のAlGaInP下制限層と、この下
    制限層上に形成する一層の中性(undoped)のA
    lGaInP能動層と、この能動層上に形成する第2導
    電性のAlGaInP上制限層と、一つの、第1及び第
    2ウインド層の2層からなるウインド層構造であり、そ
    の第1ウインド層は上制限層の上に形成し、その材料は
    第2導電性を有し、かつそのポテンシャルは能動層より
    小さく、第2ウインド層は、第1ウインド層上に形成
    し、その材料は第2導電性を有し、かつポテンシャルは
    能動層より大きいものと、第2ウインド層上に形成する
    もう一つの電極と、から構成し、第1ウインド層の低ポ
    テンシャル及び高導電性により電流の拡散を増強し、発
    光効率を高めた、発光ダイオード。
  2. 【請求項2】 前記第1ウインド層の材料はGaAsと
    する、請求項1に記載の発光ダイオード。
  3. 【請求項3】 前記第1層の材料は、GaAsとする、
    請求項1に記載の発光ダイオード。
  4. 【請求項4】 前記第2ウインド層の材料はGaPとす
    る、請求項1に記載の発光ダイオード。
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CN105702822B (zh) * 2016-03-30 2017-11-28 扬州乾照光电有限公司 一种砷化镓基高电压黄绿光发光二极管芯片及其制作方法

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