JPH07263745A - Light-emitting diode - Google Patents
Light-emitting diodeInfo
- Publication number
- JPH07263745A JPH07263745A JP5017094A JP5017094A JPH07263745A JP H07263745 A JPH07263745 A JP H07263745A JP 5017094 A JP5017094 A JP 5017094A JP 5017094 A JP5017094 A JP 5017094A JP H07263745 A JPH07263745 A JP H07263745A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- plane
- light emitting
- main surface
- active layer
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、発光ダイオード(L
ED)に関するものである。This invention relates to a light emitting diode (L
ED).
【0002】[0002]
【従来の技術】発光ダイオードは、GaAs、GaAl
As、GaP、GaAsP、InP、InGaAsP、
InGaAlP等の3−5族の化合物半導体、あるいは
SiCなどの4族の化合物半導体が材料として用いられ
ている。また、可視光の発光ダイオードは、赤色から青
色の発光色が実用化されており、パイロットランプ、数
字表示器、屋外情報板、信号灯、ハイマウントストップ
ランプ等、広い用途に用いられている。2. Description of the Related Art Light emitting diodes are made of GaAs, GaAl.
As, GaP, GaAsP, InP, InGaAsP,
A 3-5 group compound semiconductor such as InGaAlP or a 4 group compound semiconductor such as SiC is used as a material. Further, the light emitting diode for visible light has been put into practical use in a color range from red to blue, and is used in a wide range of applications such as a pilot lamp, a numerical display, an outdoor information board, a signal light, and a high mount stop lamp.
【0003】一方、赤外線の発光ダイオードは、0.8
μm〜1.5μmの波長が実用化されており、リモコ
ン、オートフォーカス、フォトセンサー、アイソレータ
ー等の制御用、あるいは光ファイバーとの組合せによる
光通信用として広く用いられている。ところで、これら
の発光ダイオードに共通して求められる性能は、高光出
力、高信頼性である。特に高光出力化により、可視光の
発光ダイオードでは屋外用途など応用が拡大し、赤外線
の発光ダイオードでは、制御可能距離の拡大や光通信の
伝送距離の拡大をもたらすなど、機器の性能向上に寄与
し、また低消費電力化にも役立つ。On the other hand, the infrared light emitting diode is 0.8
A wavelength of μm to 1.5 μm has been put to practical use and is widely used for controlling remote controllers, autofocus, photosensors, isolators, etc., or for optical communication in combination with an optical fiber. By the way, the performance commonly required for these light emitting diodes is high light output and high reliability. In particular, due to higher light output, applications such as outdoor applications are expanding for visible light emitting diodes, and infrared light emitting diodes contribute to improving device performance, such as increasing the controllable distance and optical communication transmission distance. It also helps reduce power consumption.
【0004】そして、発光ダイオードの発光効率を決め
る要因として、半導体チップ内の発光領域における注入
キャリア数に対する発生フォトン数の割合である内部量
子効率と、発光領域で発生したフォトン数に対して、半
導体チップ外へ取り出せるフォトン数の割合である外部
取り出し効率とがある。この発明は、発光ダイオードの
発光効率を向上させる構造に関するものであり、この発
明に先行する従来技術の概略を説明する。The factors that determine the light emission efficiency of the light emitting diode are the internal quantum efficiency, which is the ratio of the number of photons generated to the number of injected carriers in the light emitting region in the semiconductor chip, and the number of photons generated in the light emitting region. There is the external extraction efficiency, which is the ratio of the number of photons that can be extracted to the outside of the chip. The present invention relates to a structure for improving the light emission efficiency of a light emitting diode, and the outline of the prior art prior to the present invention will be described.
【0005】図6は、第1の従来の技術によるInGa
AlPを用いた発光波長590nmの黄色の発光ダイオ
ードの半導体チップの上面および断面構造を示す。結晶
成長には減圧有機金属気相成長(減圧MOVPE)法を
用いた。なお、3族元素の原料としてトリメチルインジ
ウム(TMI)、トリエチルガリウム(TEG)および
トリメチルアルミニウム(TMA)を用い、5族元素の
原料としてアルシン(AsH3 )およびフォスフィン
(PH3 )を用い、n型不純物であるSeの原料として
セレン化水素(H2 Se)を用い、p型不純物であるZ
nの原料としてジエチルジンク(DEZ)を用いた。FIG. 6 shows InGa according to the first conventional technique.
The upper surface and sectional structure of the semiconductor chip of the yellow light emitting diode with an emission wavelength of 590 nm using AlP are shown. A reduced pressure metal organic vapor phase epitaxy (reduced pressure MOVPE) method was used for crystal growth. Note that trimethylindium (TMI), triethylgallium (TEG), and trimethylaluminum (TMA) are used as raw materials for the Group 3 element, and arsine (AsH 3 ) and phosphine (PH 3 ) are used as raw materials for the Group 5 element, and n-type is used. Hydrogen selenide (H 2 Se) is used as a source of impurities Se, and is a p-type impurity Z.
Diethyl zinc (DEZ) was used as the raw material of n.
【0006】半導体基板1上に形成されるエピタキシャ
ル層は、n−GaAsを用いた厚さ350μmの半導体
基板1の(100)面上にまず、n−GaAsバッファ
ー層2を0.5μm成長後、n−In0.5 (Ga0.3 A
l0.7 )0.5 Pクラッド層3を1.0μm、アンドープ
In0.5 (Ga0.6 Al0.4 )0.5 P活性層4を0.5
μm、p−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 Pクラッ
ド層5を1.0μm、それぞれ成長した。これら各層の
組成は、半導体基板1と格子整合し、かつ、活性層4は
発光波長が590nmとなるように、またクラッド層
3、5は、活性層4よりもバンドギャップが大きくなる
ように設定した。このように、発光層となる活性層4を
活性層4よりバンドギャップの大きなクラッド層3,5
で挟む構造をダブルヘテロ(DH)構造といい、クラッ
ド層3,5から活性層4に注入されたキャリアを閉じ込
める役割を果たす。これにより、活性層4内の注入キャ
リア密度が増し、発光再結合確率が増大する結果、内部
量子効率が大幅に向上する。The epitaxial layer formed on the semiconductor substrate 1 is composed of n-GaAs and has a thickness of 350 μm. The (100) plane of the semiconductor substrate 1 is first grown on the n-GaAs buffer layer 2 by 0.5 μm. n-In 0.5 (Ga 0.3 A
l 0.7 ) 0.5 P cladding layer 3 is 1.0 μm, and undoped In 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P active layer 4 is 0.5 μm.
μm, p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 5 was grown to 1.0 μm. The composition of each of these layers is set so as to be lattice-matched with the semiconductor substrate 1, the active layer 4 has an emission wavelength of 590 nm, and the cladding layers 3 and 5 have a band gap larger than that of the active layer 4. did. As described above, the active layer 4 serving as the light emitting layer is formed into the cladding layers 3 and 5 having a band gap larger than that of the active layer 4.
The structure sandwiched by is called a double hetero (DH) structure, and plays a role of confining carriers injected from the cladding layers 3 and 5 into the active layer 4. This increases the density of injected carriers in the active layer 4 and increases the probability of radiative recombination, resulting in a significant improvement in internal quantum efficiency.
【0007】このDH構造に続いて、p−Ga0.3 Al
0.7 Asの窓層6を7μm成長した。この窓層6は活性
層4内で発生した光を外部に取り出すため、発光波長に
対して概ね透明である。またZnを高濃度にドーピング
して比抵抗を下げ、また厚く成長することにより、p側
電極7から流入する電流を、活性層4に到達するまでに
チップ全体に広げることができる。この窓層6の構造
は、前述の外部取り出し効率に大きく影響する。Following this DH structure, p-Ga 0.3 Al
The 0.7 As window layer 6 was grown to 7 μm. Since the window layer 6 takes out the light generated in the active layer 4 to the outside, it is substantially transparent to the emission wavelength. Further, by doping Zn at a high concentration to reduce the specific resistance and grow thicker, the current flowing from the p-side electrode 7 can be spread over the entire chip before reaching the active layer 4. The structure of the window layer 6 greatly affects the above-mentioned external extraction efficiency.
【0008】さらにその上にp−GaAsコンタクト層
8を0.5μm成長する。その後、p−GaAsコンタ
クト層8上の中央付近に直径100μmの円形のp側電
極7を、また半導体基板1の裏面の全面にn側電極9を
それぞれ真空蒸着法により形成した。p側電極7には、
厚さ0.1μmのAuとZnの合金層と厚さ1μmのA
u層からなる2層構造を用いた。さらに、p−GaAs
コンタクト層8のp側電極7の下以外をウェットエッチ
ングにより選択的に除去した後、一辺が300μmの正
方形のチップに切り出した。Further, a p-GaAs contact layer 8 is grown thereon to a thickness of 0.5 μm. After that, a circular p-side electrode 7 having a diameter of 100 μm was formed near the center on the p-GaAs contact layer 8, and an n-side electrode 9 was formed on the entire back surface of the semiconductor substrate 1 by a vacuum deposition method. For the p-side electrode 7,
Au / Zn alloy layer with a thickness of 0.1 μm and A with a thickness of 1 μm
A two-layer structure composed of u layers was used. Furthermore, p-GaAs
After selectively removing the contact layer 8 except under the p-side electrode 7 by wet etching, it was cut out into a square chip having a side of 300 μm.
【0009】以上の方法により作製した発光ダイオード
のチップを、ステム上にAgペーストにより固定し、A
u線を電極7に接続し、樹脂モールドした後、通電して
光出力を調べた。しかしながら、第1の従来の技術の構
造では、DH構造の採用、窓層の厚膜化およびZnの高
濃度ドーピングにもかかわらず、順方向電流20mAの
時、約0.1mWと満足すべき光出力が得られなかっ
た。この原因として次の2点が考えられた。The light emitting diode chip manufactured by the above method is fixed on the stem with Ag paste, and
The u-line was connected to the electrode 7, resin-molded, and then energized to examine the light output. However, in the structure of the first prior art, despite the adoption of the DH structure, the thickening of the window layer, and the high concentration doping of Zn, a light with a forward current of 20 mA, which is about 0.1 mW, should be satisfied. No output was obtained. The following two points were considered as the causes of this.
【0010】第1点は、光取り出し効率に関するもので
ある。すなわち、p側電極7から流入した電流は、窓層
6中でチップ全体に広がり活性層4に流れ込む。そのう
ちの多くの割合はp側電極7直下の活性層4に流れ込む
が、p側電極7の直下の活性層4で発生した光は、p側
電極7に遮光され、半導体チップの外部に取り出すこと
ができない。このことが外部取り出し効率を低下させる
大きな原因であった。The first point relates to the light extraction efficiency. That is, the current flowing from the p-side electrode 7 spreads over the entire chip in the window layer 6 and flows into the active layer 4. Most of them flow into the active layer 4 directly below the p-side electrode 7, but the light generated in the active layer 4 directly below the p-side electrode 7 is shielded by the p-side electrode 7 and taken out of the semiconductor chip. I can't. This is a major cause of lowering the external extraction efficiency.
【0011】第2点は、活性層4の内部量子効率に関す
るものである。一般にInGaAlP系材料はAl組成
が多くなるほど内部量子効率は低下する。これは注入キ
ャリア再結合に対する間接遷移の割合が多くなること、
Alが多く含まれることにより非発光再結合中心の原因
となる酸素の取り込まれ量が増加することが原因であ
る。前述のように活性層4の材料には、比較的Al組成
の多いIn0 .5(Ga0. 6 Al0.4 )0.5 Pを用いてお
り、これが内部量子効率を低下させる原因となってい
た。The second point relates to the internal quantum efficiency of the active layer 4. In general, the internal quantum efficiency of InGaAlP-based materials decreases as the Al composition increases. This means that the ratio of indirect transitions to injected carrier recombination increases.
This is because the inclusion of a large amount of Al increases the amount of oxygen taken in, which causes non-radiative recombination centers. The material of the active layer 4 as described above, relatively high Al composition In 0 .5 (Ga 0. 6 Al 0.4) and using 0.5 P, which has been a cause for lowering the internal quantum efficiency.
【0012】図7は、第2の従来の技術によるInGa
AlPを用いた発光波長590nmの黄色の発光ダイオ
ードの半導体チップの断面構造を示す。結晶成長には、
第1の従来の技術と同じ減圧MOVPE法を用いた。構
造は概ね第1の従来の技術と同じであるが、n−In
0.5 (Ga0.3 Al0. 7 )0.5 P電流ブロック層10
を、p−クラッド層5とp−Ga0.3 Al0.7 As窓層
6の間の一部に形成する点が異なる。電流ブロック層1
0の形状はほぼp側電極11と同じであり、直径100
μmの円形とした。膜厚は0.5μmである。FIG. 7 shows InGa according to the second conventional technique.
2 shows a cross-sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode using AlP and having an emission wavelength of 590 nm. For crystal growth,
The same reduced pressure MOVPE method as the first conventional technique was used. The structure is almost the same as that of the first conventional technique, but n-In
0.5 (Ga 0.3 Al 0. 7) 0.5 P current blocking layer 10
Is formed in a part between the p-clad layer 5 and the p-Ga 0.3 Al 0.7 As window layer 6. Current block layer 1
The shape of 0 is almost the same as that of the p-side electrode 11, and the diameter is 100
It was a circle of μm. The film thickness is 0.5 μm.
【0013】この発光ダイオードを製造するに当たり、
結晶成長を2回行った。すなわち、1回目の結晶成長で
n−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 P電流ブロック
層10まで成長し、電流ブロック層10のみを前述の円
形形状に選択的にウエットエッチングして残した後、2
回目の結晶成長でp−Ga0.3 Al0.7 As窓層6、お
よびp−GaAsコンタクト層8を成長した。In manufacturing this light emitting diode,
Crystal growth was performed twice. That is, after the n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P current blocking layer 10 was grown in the first crystal growth, and only the current blocking layer 10 was selectively wet-etched into the circular shape described above and left, Two
Was grown p-Ga 0.3 Al 0.7 As window layer 6 and the p-GaAs contact layer 8, at times eye crystal growth.
【0014】第1の従来の技術と同様に、この発光ダイ
オードの光出力を測定したところ、順方向電流20mA
の時、約0.2mWと第1の従来の技術と比較して、約
2倍の光出力が得られた。これは、n−In0.5 (Ga
0.3 Al0.7 )0.5 P電流ブロック層10を形成したこ
とにより、p側電極7の直下の活性層4への電流の流入
が抑えられ、光の外部取り出し効率が大幅に向上したた
めである。The light output of this light emitting diode was measured in the same manner as in the first prior art, and the forward current was 20 mA.
At that time, about 0.2 mW was obtained, which was about twice the light output of the first conventional technique. This is n-In 0.5 (Ga
This is because the formation of the 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P current blocking layer 10 suppressed the inflow of current into the active layer 4 immediately below the p-side electrode 7, and significantly improved the light extraction efficiency.
【0015】図8は、第3の従来の技術によるInGa
AlPを用いた発光波長590nmの黄色の発光ダイオ
ードの半導体チップの断面構造を示す。結晶成長には、
第1の従来の技術および第2の従来の技術と同じ減圧M
OVPE法を用いた。構造は概ね第2の従来の技術と同
じであるが、半導体基板15としてn−GaAsの面方
位を(100)面から(011)面の方向に15゜傾斜
させたものを用いたこと、および活性層16をIn0.5
(Ga0.75Al0.25)0.5 Pとしたことが異なる。FIG. 8 shows InGa according to the third conventional technique.
2 shows a cross-sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode using AlP and having an emission wavelength of 590 nm. For crystal growth,
The same reduced pressure M as the first conventional technique and the second conventional technique
The OVPE method was used. The structure is almost the same as that of the second conventional technique, but as the semiconductor substrate 15, n-GaAs whose plane orientation is inclined by 15 ° from the (100) plane to the (011) plane is used, and The active layer 16 is made of In 0.5
(Ga 0.75 Al 0.25 ) 0.5 P is different.
【0016】このように第1の従来の技術および第2の
従来の技術と比較して、Al組成を低く設定できたの
は、InGaAlP系材料の特有の現象である、基板面
方位によりその上に成長した結晶のバンドギャップが変
化する効果を考慮したためである。すなわち、(10
0)面上に成長した結晶のバンドギャップは本来の値よ
り約70meV程度小さい。しかし基板面方位が、(1
00)面から(011)面の方向に傾斜するに従い大き
くなり、傾斜角15゜付近で本来の値となり飽和する。
これは、(100)面上に成長した結晶は、(111)
面方向に3族構成元素が1原子層ずつ交互に配列する、
いわゆる自然超格子を構成するためで、それが、成長面
が(100)から(011)面方向に傾くにつれ、本来
の無秩序な配列となるためである。また、このような傾
斜基板を用いることにより、非発光再結合中心が減少す
ることがわかっている。なお、このような現象は、(0
−1−1)面方向に傾斜した場合でも同様に起こる。As described above, the reason why the Al composition can be set lower as compared with the first conventional technique and the second conventional technique is that it is a phenomenon unique to the InGaAlP-based material, which is due to the substrate surface orientation. This is because the effect of changing the band gap of the grown crystal was taken into consideration. That is, (10
The band gap of the crystal grown on the (0) plane is about 70 meV smaller than the original value. However, if the substrate plane orientation is (1
It becomes larger as it inclines from the (00) plane to the (011) plane, and reaches its original value near an inclination angle of 15 ° and saturates.
This means that the crystal grown on the (100) plane is (111)
Group 3 constituent elements are arranged alternately in the plane direction by one atomic layer,
This is because a so-called natural superlattice is formed, and as the growth plane is inclined from the (100) plane to the (011) plane, the original disordered arrangement is formed. Moreover, it is known that the non-radiative recombination centers are reduced by using such a tilted substrate. Note that such a phenomenon is (0
-1-1) The same occurs when tilted in the plane direction.
【0017】第1の従来の技術および第2の従来の技術
と同様に、この発光ダイオードの光出力を測定したとこ
ろ、順方向電流20mAの時、約1.0mWと第2の従
来の技術と比較して約5倍光出力が向上した。これは上
述のように、傾斜基板を用いたことにより活性層16の
Al組成を低く設定できたことと、内部量子効率が大幅
に向上したためである。Similarly to the first and second prior arts, the light output of this light emitting diode was measured and found to be about 1.0mW at a forward current of 20mA, which is the same as the second prior art. The light output was improved by about 5 times compared with the above. This is because the Al composition of the active layer 16 can be set low and the internal quantum efficiency is significantly improved by using the inclined substrate as described above.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】このように第1の従来
の技術による発光ダイオードは、光出力が極めて低いと
いう欠点があった。一方、第2および第3の技術を用い
ることにより、光出力は大幅に向上した。しかしなが
ら、第2の従来の技術および第3の従来の技術は、つぎ
のような課題があった。すなわち、第2の従来の技術
は、1回の製造に対し2回の結晶成長が必要であるた
め、大幅なコスト上昇の原因となり、特にMOVPE装
置は他の成長方法に比べ非常に高価であるのでその影響
は大きい。As described above, the light emitting diode according to the first conventional technique has a drawback that the light output is extremely low. On the other hand, by using the second and third techniques, the light output was significantly improved. However, the second conventional technique and the third conventional technique have the following problems. That is, the second conventional technique requires a crystal growth twice for one production, which causes a large increase in cost. Especially, the MOVPE apparatus is very expensive as compared with other growth methods. So the impact is great.
【0019】また第3の従来の技術は、(100)面か
ら(011)面の方向に15゜傾斜した基板を用いた
が、このような基板は、表面が(100)面の基板や、
表面が(100)面から数度傾いた基板と比べて特殊で
あり、非常に高価であるので、これも大幅なコスト上昇
の原因となる。したがって、この発明の目的は、特殊な
基板を用いることなく高光出力にでき、また1回の結晶
成長で製造することができ、生産性に優れ安価にするこ
とができる発光ダイオードを提供することである。In the third conventional technique, a substrate inclined by 15 ° from the (100) plane to the (011) plane was used. Such a substrate has a (100) plane surface or
Since the surface is special compared to a substrate whose surface is tilted a few degrees from the (100) plane and is very expensive, this also causes a significant cost increase. Therefore, an object of the present invention is to provide a light emitting diode which can be made to have a high light output without using a special substrate, can be manufactured by one-time crystal growth, and is excellent in productivity and can be made inexpensive. is there.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】請求項1の発光ダイオー
ドは、格子面の(100)面と同一の面ならびに(10
0)面から(011)面の方向および(0−1−1)面
の方向のいずれかに傾斜した面のいずれか一方である第
1の主面を表面に有するとともに、第1の主面に対して
(011)面方向および(0−1−1)面方向の少なく
ともいずれか一方に傾斜しかつ第1の主面に並設した第
2の主面を有し、第1の主面と(100)面のなす角度
を、第2の主面と(100)面のなす角度に比べて小さ
くした半導体基板と、活性層を挾むクラッド層を有する
ダブルヘテロ構造の発光層と、活性層の上側もくしは下
側に形成されたn型およびp型の両不純物の同時ドーピ
ング層と、この発光層の上側に形成されて活性層内に発
生した光を外部に取り出す窓層と、この窓層上の第1の
主面および第2の主面の一方に対向する部位、並びに半
導体基板の裏面に形成された電極とを備え、同時ドーピ
ング層の第1の電極の直下の部位が第1の電極から流入
する電流に対するブロック層となるように、第1の主面
および第2の主面の面方位並びに不純物の濃度を設定し
たものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode having the same plane as (100) plane of a lattice plane and (10) plane.
The surface has a first main surface which is one of the surfaces inclined from the (0) plane to either the (011) plane direction or the (0-1-1) plane direction, and the first main plane. With respect to the (011) plane direction and the (0-1-1) plane direction, having a second main surface inclined in at least one of the first main surface and arranged in parallel with the first main surface. And a (100) plane make an angle smaller than that formed by the second main surface and the (100) plane, a light emitting layer having a double hetero structure having a clad layer sandwiching the active layer, and an active layer. An n-type and p-type impurity co-doping layer formed on the lower side of the layer or on the lower side, and a window layer formed on the upper side of the light emitting layer to take out the light generated in the active layer to the outside, On the portion of the window layer facing one of the first main surface and the second main surface and on the back surface of the semiconductor substrate. And a surface of the first main surface and the second main surface of the co-doping layer so that the portion of the co-doping layer immediately below the first electrode serves as a blocking layer for a current flowing from the first electrode. The orientation and the concentration of impurities are set.
【0021】請求項2の発光ダイオードは、請求項1に
おいて、発光層は、少なくとも活性層をInGaAlP
系材料により形成したことを特徴とするものである。請
求項3の発光ダイオードは、請求項2において、第1の
主面と第2の主面の境界において、窓層の上側に境界に
沿って遮光膜を有することを特徴とするものである。A light emitting diode according to a second aspect is the light emitting diode according to the first aspect, wherein the light emitting layer has at least an active layer of InGaAlP.
It is characterized by being formed of a system material. A light emitting diode according to a third aspect of the present invention is the light emitting diode according to the second aspect, characterized in that a light shielding film is provided along the boundary above the window layer at the boundary between the first main surface and the second main surface.
【0022】[0022]
【作用】請求項1の発光ダイオードによれば、MOVP
E法および分子線エピタキシー(MBE)法など、多く
の方法による結晶成長では、成長基板の面方位により不
純物ドーピング効率が大きく異なるため、n型およびp
型の両不純物を同時にドーピングするいわゆる同時ドー
ピング層では、両者の不純物原料供給量と成長基板の面
方位を適当に設定することにより、半導体基板上の異な
る面方位で導電型を変えることができる。したがって、
エピタキシャル層中に同時ドーピング層を形成すること
により、たとえば第1の主面上の同時ドーピング層を、
電極から流入する電流に対するブロック層とすることが
できるので、電極直下の活性層への電流の流入を防ぐこ
とができる。その結果、特殊な基板を用いることなく外
部取り出し効率を高めることができるので、高光出力の
発光ダイオードが得られ、また1回の結晶成長により製
造できるので生産性に優れかつ安価にできる。According to the light emitting diode of claim 1, the MOVP
In crystal growth by many methods such as the E method and the molecular beam epitaxy (MBE) method, the impurity doping efficiency greatly varies depending on the plane orientation of the growth substrate.
In a so-called simultaneous doping layer in which both types of impurities are doped at the same time, the conductivity type can be changed in different plane orientations on the semiconductor substrate by appropriately setting the supply amount of both impurities and the plane orientation of the growth substrate. Therefore,
By forming the co-doping layer in the epitaxial layer, for example, the co-doping layer on the first major surface is
Since it can be a blocking layer against the current flowing from the electrode, it is possible to prevent the current from flowing into the active layer immediately below the electrode. As a result, it is possible to improve the external extraction efficiency without using a special substrate, so that a light emitting diode having a high light output can be obtained, and since the light emitting diode can be manufactured by performing the crystal growth once, the productivity is excellent and the cost can be reduced.
【0023】請求項2の発光ダイオードによれば、請求
項1において、発光層は、少なくとも活性層をInGa
AlP系材料により形成したため、請求項1の作用のほ
か、外部取り出し効率だけでなく内部量子効率も高くす
ることができるので、さらに高い光出力が得られる。請
求項3の発光ダイオードによれば、請求項2において、
第1の主面と第2の主面の境界において、窓層の上側に
境界に沿って遮光膜を有するため、請求項2の作用のほ
か、単色性に優れる。According to the light emitting diode of claim 2, in the light emitting layer according to claim 1, at least the active layer is made of InGa.
Since it is formed of an AlP-based material, in addition to the effect of claim 1, not only the external extraction efficiency but also the internal quantum efficiency can be increased, so that a higher light output can be obtained. According to the light emitting diode of claim 3, according to claim 2,
At the boundary between the first main surface and the second main surface, since the light-shielding film is provided along the boundary above the window layer, the monochromaticity is excellent in addition to the effect of the second aspect.
【0024】[0024]
【実施例】この発明の第1の実施例を図1および図2を
参照しながら説明する。図1は、InGaAlPの発光
波長590nmの黄色の発光ダイオードの半導体チップ
の上面および断面構造を示す。この半導体チップの作製
方法は、概ね図6に示す第1の従来の技術と同じであ
り、共通部分に同じ符号を付すとともに、以下第1の従
来の技術と異なる点について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a top surface and a sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode of InGaAlP having an emission wavelength of 590 nm. The method of manufacturing this semiconductor chip is generally the same as that of the first conventional technique shown in FIG. 6, common parts are denoted by the same reference numerals, and points different from the first conventional technique will be described below.
【0025】半導体基板17はn−GaAsの表面が
(100)面の成長基板を用いるが、成長に先立ってま
ずフォトリソグラフィーとHF+H2 O2 系エッチャン
トによるウエットエッチングにより、半導体チップの中
央に幅100μmの(01−1)面の方向に延びた第1
の主面となるストライプ状平坦部18を残し、その両側
に第2の主面としてストライプ状平坦部18に対し(0
11)面の方向および(0−1−1)面の方向に約15
゜の傾きとなる傾斜面19を形成した。このような加工
を施した半導体基板17上にMOVPE法によりエピタ
キシャル成長を行った。As the semiconductor substrate 17, an n-GaAs surface having a (100) surface is used as a growth substrate. Prior to the growth, photolithography and wet etching with an HF + H 2 O 2 system etchant are performed to a width of 100 μm at the center of the semiconductor chip. First extending in the direction of the (01-1) plane of
The striped flat portions 18 serving as the main surfaces of the striped flat portions 18 are left, and (0
About 15 in the direction of (11) plane and the direction of (0-1-1) plane
An inclined surface 19 having an inclination of ° was formed. Epitaxial growth was performed by the MOVPE method on the semiconductor substrate 17 thus processed.
【0026】また成長層の構造で第1の従来技術と異な
る点は、発光層として、傾斜面19上の活性層20から
発する光の波長が590nmとなるように、活性層20
の組成をIn0.5 (Ga0.75Al0.25)0.5 Pとした
点、およびp−クラッド層21中に、In0.5 (Ga
0.3 Al0.7 )0.5 Pによるn型およびp型の両不純物
の同時ドーピング層22を0.5μm形成した点であ
る。また直径100μmのp側電極7を第1の主面であ
るストライプ状平坦部18の上方の中央に形成した。The structure of the growth layer differs from that of the first prior art in that the active layer 20 is a light emitting layer so that the wavelength of light emitted from the active layer 20 on the inclined surface 19 is 590 nm.
Of In 0.5 (Ga 0.75 Al 0.25 ) 0.5 P and the In 0.5 (Ga
The point is that the simultaneous doping layer 22 of both n-type and p-type impurities of 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P was formed to 0.5 μm. Further, the p-side electrode 7 having a diameter of 100 μm was formed in the center above the striped flat portion 18 which is the first main surface.
【0027】ここで、同時ドーピング層22について以
下に説明する。3−5族化合物半導体をMOVPE法で
成長したとき、用いる成長基板の面方位により不純物の
ドーピング効率は大きく変化する。今成長基板の面方位
が(100)面から(011)面または(0−1−1)
面の方向に傾斜する場合を考えると、p型不純物のZn
のドーピング効率はその傾斜角とともに急激に高くな
り、一方逆にn型不純物のSeのドーピング効率は急激
に低くなる。その原因として、Znは3族格子位置を置
換し、Seは5族格子位置を置換するが、上記の傾斜角
が大きくなるに従い3族空孔の濃度が増加し、5族空孔
の濃度が減少するためであると言われている。The co-doping layer 22 will be described below. When a Group 3-5 compound semiconductor is grown by the MOVPE method, the doping efficiency of impurities largely changes depending on the plane orientation of the growth substrate used. Now, the plane orientation of the growth substrate is from (100) plane to (011) plane or (0-1-1)
Considering the case of tilting in the direction of the plane, Zn which is a p-type impurity
The doping efficiency of n increases sharply with its inclination angle, while the doping efficiency of n-type impurity Se decreases sharply. The reason is that Zn replaces the group 3 lattice position and Se replaces the group 5 lattice position, but the concentration of group 3 vacancies increases as the tilt angle increases, and the concentration of group 5 vacancies increases. It is said that the reason is to decrease.
【0028】第1の実施例の同時ドーピング層22はこ
の現象を利用したものであり、p型不純物原料であるD
EZと、n型不純物原料であるH2 Seを同時に供給す
ることでZnによるアクセプターとSeによるドナーが
互いに補償しあい、傾斜角により導電型が変化するもの
である。同時ドーピング層22においてこの実施例で採
用した不純物原料供給量における、成長基板の(10
0)面から(011)面および(0−1−1)面の方向
への傾斜角と、キャリア濃度の関係を図2に示す。な
お、図2には各不純物原料を単独で供給したときのキャ
リア濃度の変化も示した。このように不純物原料供給量
を最適化することにより、(100)面では電子濃度が
1×1018cm-3のn型、(100)面から(011)
面および(0−1−1)面の方向に15゜傾斜した面で
は正孔濃度が5×1017cm-3のp型とすることができ
た。The co-doping layer 22 of the first embodiment utilizes this phenomenon and is a p-type impurity source D.
By simultaneously supplying EZ and H 2 Se as an n-type impurity material, the Zn acceptor and the Se donor compensate each other, and the conductivity type changes depending on the tilt angle. In the co-doping layer 22, the amount of the impurity source material used in this embodiment is set to (10) of the growth substrate.
FIG. 2 shows the relationship between the inclination angle from the (0) plane to the (011) plane and the (0-1-1) plane and the carrier concentration. Note that FIG. 2 also shows changes in carrier concentration when each of the impurity raw materials is supplied alone. By optimizing the supply amount of the impurity raw material in this way, the electron concentration on the (100) plane is n-type with 1 × 10 18 cm −3 , and from the (100) plane to (011)
In the planes and the plane inclined by 15 ° in the direction of the (0-1-1) plane, the hole concentration could be set to 5 × 10 17 cm −3 and the p-type could be obtained.
【0029】また図2から明らかなように、面方位の組
合せと不純物原料供給量を適当に設定することにより、
他の組合せにおいても導電型を変えることができる。以
上より、この実施例の同時ドーピング層22は、第1の
主面であるストライプ状平坦部18の上方ではn型とな
り、傾斜面19ではp型となる。p側電極7から流入し
た電流は、ストライプ状平坦部18の上方では、同時ド
ーピング層22とその下のp−クラッド層21間が逆バ
イアスとなるのでブロックされ、傾斜面19上方の活性
層20のみに電流が流入し、発光することになる。p側
電極7はストライプ状平坦部18の上方のこれに対応す
る部位の一部に形成しているので、傾斜面19上の活性
層20で発生した光はp側電極7に妨げられることなく
外部に取り出されることになる。従って外部取り出し効
率の向上が期待できる。Further, as is apparent from FIG. 2, by appropriately setting the combination of plane orientations and the amount of impurity raw material supply,
The conductivity type can be changed in other combinations. As described above, the co-doping layer 22 of this embodiment is n-type above the striped flat portion 18 which is the first main surface and p-type on the inclined surface 19. The current flowing from the p-side electrode 7 is blocked above the striped flat portion 18 because a reverse bias is applied between the simultaneous doping layer 22 and the p-cladding layer 21 therebelow, and the active layer 20 above the inclined surface 19 is blocked. Only the current will flow into it and it will emit light. Since the p-side electrode 7 is formed at a part of the upper portion of the striped flat portion 18 corresponding thereto, the light generated in the active layer 20 on the inclined surface 19 is not disturbed by the p-side electrode 7. It will be taken out. Therefore, improvement in external extraction efficiency can be expected.
【0030】またこの第1の実施例の発光領域は、(1
00)面から(011)面および(0−1−1)面の方
向へ15゜傾斜した傾斜面19上に成長したInGaA
lP系材料の活性層20であるため、第2の実施例と同
様に内部量子効率の大幅な向上が期待できる。そこで、
従来の技術と同様にこの発光ダイオードの光出力を測定
したところ、順方向電流20mAの時、約1.0mWと
第3の従来の技術と同様の光出力が得られた。このよう
に、第1の実施例により、比較的安価な(100)面の
GaAs基板の半導体基板17を用い、かつ1回のみの
結晶成長で、高光出力の発光ダイオードを実現できた。The light emitting region of the first embodiment is (1
InGaA grown on the inclined surface 19 inclined by 15 ° from the (00) plane toward the (011) plane and the (0-1-1) plane.
Since it is the active layer 20 made of the 1P-based material, a great improvement in the internal quantum efficiency can be expected as in the second embodiment. Therefore,
When the light output of this light emitting diode was measured in the same manner as the conventional technique, it was about 1.0 mW at a forward current of 20 mA, which was similar to the third conventional technique. As described above, according to the first embodiment, the light emitting diode having a high light output can be realized by using the relatively inexpensive semiconductor substrate 17 of the (100) plane GaAs substrate and performing the crystal growth only once.
【0031】この発明の第2の実施例を図3に基づいて
説明する。図3は、InGaAlPを用いた発光波長5
90nmの黄色の発光ダイオードの半導体チップの断面
構造を示す。第2の実施例の半導体チップの構造は概ね
第1の実施例と同じであるが、同時ドーピング層24が
p−クラッド層25と活性層26の間に形成される点が
異なる。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the emission wavelength 5 using InGaAlP.
The cross-sectional structure of the semiconductor chip of a 90-nm yellow light emitting diode is shown. The structure of the semiconductor chip of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, except that the co-doping layer 24 is formed between the p-clad layer 25 and the active layer 26.
【0032】この第2の実施例においても第1の実施例
と同様に、第1の主面のストライプ状平坦部18の上方
の同時ドーピング層24は電流ブロック層として働く。
しかしその機構は第1の実施例と異なる。つまり、スト
ライプ状平坦部18上ではpn接合はn型の同時ドーピ
ング層24とp−クラッド層25の界面に形成され、傾
斜面19上ではアンドープ活性層26(通常n型とな
る)と同時ドーピング層24の界面に形成される。第2
の実施例におけるp−クラッド層25および同時ドーピ
ング層24はIn0.5 (Ga 0.3 Al0.7 )0.5 Pであ
り、バンドギャップは約2.32eVである。また活性
層26はIn0.5 (Ga0.75Al0.25)0.5 Pであり、
バンドギャップは約2.06eVである。一般にPN接
合の少なくとも一方のバンドギャップが低いほど、同じ
電圧印加時に流れる電流は多くなることから、この第2
の実施例の場合、ストライプ状平坦部18上方のpn接
合は、実質的に電流ブロック層として働く。Also in this second embodiment, the first embodiment
Similarly to above, above the striped flat portion 18 of the first main surface.
The co-doped layer 24 serves as a current blocking layer.
However, the mechanism is different from that of the first embodiment. That is, strike
On the ridge-shaped flat portion 18, the pn junction is an n-type simultaneous dope.
Is formed at the interface between the sealing layer 24 and the p-clad layer 25,
On the slope 19, the undoped active layer 26 (normally n-type) is used.
Is formed at the interface of the co-doping layer 24. Second
P-cladding layer 25 and simultaneous dope in the example of FIG.
The ring layer 24 is In0.5(Ga 0.3Al0.7)0.5At P
The band gap is about 2.32 eV. Also active
Layer 26 is In0.5(Ga0.75Al0.25)0.5P,
The band gap is about 2.06 eV. Generally PN connection
The lower the band gap of at least one of the
Since a large amount of current flows when a voltage is applied, this second
In the case of the above embodiment, the pn junction above the striped flat portion 18 is used.
In that case, it substantially acts as a current blocking layer.
【0033】そこで第1の実施例と同様にこの発光ダイ
オードの光出力を測定したところ、順方向電流20mA
の時、約1.0mWと第1の実施例と同様の光出力が得
られた。以上、第1の実施例および第2の実施例に示す
ように、これらの実施例をInGaAlP系材料による
発光ダイオードに適用した場合、第1の従来の技術と比
較して光出力が約10倍向上し、顕著な効果が認められ
た。Then, when the light output of this light emitting diode was measured in the same manner as in the first embodiment, the forward current was 20 mA.
At that time, about 1.0 mW, the same optical output as that of the first embodiment was obtained. As described above, as shown in the first and second embodiments, when these embodiments are applied to the light emitting diode made of the InGaAlP-based material, the light output is about 10 times that of the first conventional technique. It was improved and a remarkable effect was recognized.
【0034】この実施例の変形例として、GaAlAs
系材料による発光ダイオードに対して同様の比較を行な
った。その結果、この変形例による発光ダイオードの光
出力は、第1の従来の技術と同様の構造に比べ約2倍と
なる結果を得た。したがってInGaAlP系材料に比
べてその効果は低いものの、GaAlAs系材料につい
ても第1の実施例と同様な作用効果が確認された。As a modification of this embodiment, GaAlAs
A similar comparison was made for light emitting diodes based on materials. As a result, the light output of the light emitting diode according to this modification is about twice as high as that of the structure similar to that of the first conventional technique. Therefore, although the effect is lower than that of the InGaAlP-based material, it was confirmed that the GaAlAs-based material has the same operational effect as that of the first embodiment.
【0035】このようにInGaAlP系材料による発
光ダイオードに対して適用した場合に顕著な効果がある
のは、第3の従来の技術で述べたように、傾斜面上にエ
ピタキシャル層を形成することにより活性層の内部量子
効率が大幅に向上するためである。しかしながら、第1
の実施例と第2の実施例によるInGaAlP系材料の
発光ダイオードの発光スペクトルを測定したところ、図
4に示すように、590nmにピークを持つ強い発光帯
以外に、610nmにピークを持つ弱い発光帯が存在す
ることが判明した。目視による発光色もやや赤みがかっ
ていた。As described in the third prior art, the remarkable effect when applied to the light emitting diode made of the InGaAlP material is that the epitaxial layer is formed on the inclined surface. This is because the internal quantum efficiency of the active layer is significantly improved. However, the first
The emission spectra of the light emitting diodes made of the InGaAlP-based material according to Example 1 and Example 2 were measured, and as shown in FIG. 4, in addition to the strong emission band having a peak at 590 nm, a weak emission band having a peak at 610 nm was obtained. Was found to exist. The visual emission color was also slightly reddish.
【0036】この原因について検討した結果、610n
mの波長は、活性層20,26のIn0.5 (Ga0.75A
l0.25)0.5 Pを(100)面上に形成したときのバン
ドギャップに対応することから、電流の一部が(10
0)面であるストライプ状平坦部18上の活性層20,
26に流れ込み発光していることが考えられた。実際に
半導体チップの発光パターンを顕微鏡で観察したとこ
ろ、ストライプ状平坦部18の周辺がやや赤く光ってい
ることがわかった。この原因として、傾斜面19上のp
−クラッド層21,25の電流の一部が、ストライプ状
平坦部18上のp−クラッド層21,25内に流入する
こと、また傾斜面19上の活性層20,26に注入され
たキャリアの一部がストライプ状平坦部18上の活性層
20,26内に拡散した後、再結合することが考えられ
る。As a result of examining the cause, 610n
The wavelength of m is In 0.5 (Ga 0.75 A of the active layers 20 and 26).
Since l 0.25 ) 0.5 P corresponds to the bandgap when (100) plane is formed, a part of the current is (10
The active layer 20 on the stripe-shaped flat portion 18, which is the (0) plane,
It was considered that the light had flowed into No. 26 and emitted light. When the light emission pattern of the semiconductor chip was actually observed with a microscope, it was found that the periphery of the stripe-shaped flat portion 18 shined slightly red. As a cause of this, p on the inclined surface 19
-Part of the current in the clad layers 21 and 25 flows into the p-clad layers 21 and 25 on the striped flat portion 18, and the carriers injected into the active layers 20 and 26 on the inclined surface 19 are absorbed. It is conceivable that some of them diffuse into the active layers 20 and 26 on the striped flat portion 18 and then recombine.
【0037】この発明の第3の実施例を図5に基づいて
説明する。すなわち、図5は、InGaAlPを用いた
発光波長590nmの黄色の発光ダイオードの半導体チ
ップの上面および断面構造を示す。その構造は概ね第1
の実施例と同じであるが、ストライプ状平坦部18と傾
斜面19の境界の上方のエピタキシャル層表面に、境界
に沿って幅10μmの遮光膜31をp側電極と同一材料
にて形成した点が異なる。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. That is, FIG. 5 shows the upper surface and cross-sectional structure of a semiconductor chip of a yellow light emitting diode using InGaAlP and having an emission wavelength of 590 nm. Its structure is almost first
Although the same as the embodiment described above, a light-shielding film 31 having a width of 10 μm is formed on the surface of the epitaxial layer above the boundary between the striped flat portion 18 and the inclined surface 19 using the same material as the p-side electrode. Is different.
【0038】第1の実施例および第2の実施例と同様に
第3の実施例の発光ダイオードの光出力を測定したとこ
ろ、順方向電流20mAの時、約1.0mWと第1の実
施例および第2の実施例と同様の光出力が得られた。ま
た発光スペクトルを測定したところ、第1の実施例およ
び第2の実施例で見られた610nmにピークを持つ発
光帯は観測されなかった。肉眼で観察した場合も、純粋
な黄色発光であった。When the light output of the light emitting diode of the third embodiment was measured in the same manner as in the first and second embodiments, it was about 1.0 mW when the forward current was 20 mA, and the first embodiment was measured. A light output similar to that of the second embodiment was obtained. When the emission spectrum was measured, the emission band having a peak at 610 nm observed in the first and second examples was not observed. Even when observed with the naked eye, pure yellow luminescence was observed.
【0039】このように、ストライプ状平坦部18と傾
斜面19の境界の全部または一部を含む領域の上方のエ
ピタキシャル層の表面すなわち窓層6ないしコンタクト
層8に遮光膜31を形成することにより、InGaAl
P系材料による発光ダイオードが単色性に優れることと
なり、しかも高光出力が実現できた。なお、以上の実施
例では、GaAsの半導体基板1上にInGaAlPま
たはGaAlAs系材料の活性層20等を形成し、また
同時ドーピング層22のn型不純物にSe、p型不純物
にZnを用いた場合について述べたが、InPの半導体
基板1上にInGaAsPの活性層20を形成する場合
等の他の基板や材料、並びに、S,Mg,Be等、基板
の面方位によりドーピング効率が変化する他の不純物を
用いても同様の効果が得られる。As described above, by forming the light shielding film 31 on the surface of the epitaxial layer above the region including all or part of the boundary between the striped flat portion 18 and the inclined surface 19, that is, the window layer 6 or the contact layer 8. , InGaAl
The light emitting diode made of the P-based material has excellent monochromaticity, and high light output can be realized. In the above embodiment, the active layer 20 or the like of InGaAlP or GaAlAs based material is formed on the GaAs semiconductor substrate 1, and Se is used as the n-type impurity of the simultaneous doping layer 22 and Zn is used as the p-type impurity. However, other substrates and materials such as the case where the InGaAsP active layer 20 is formed on the InP semiconductor substrate 1 and other materials such as S, Mg, and Be whose doping efficiency changes depending on the plane orientation of the substrate. The same effect can be obtained by using impurities.
【0040】また、第1の主面として(100)面、第
2の主面として(100)面から(011)面および
(0−1−1)面の方向に15゜傾斜した面を用いた
が、例えば第1の主面として、(100)面から(01
1)面方向に3゜傾斜した面、第2の主面として(10
0)面から(011)面および(0−1−1)面の方向
に20゜傾斜した面を用いるなど他の面を用いてもよ
く、第1の主面と(100)面のなす角度が第2の主面
と(100)面のなす角度に比べて小さくなっていれば
よい。Further, a (100) plane is used as the first main surface, and a plane inclined by 15 ° from the (100) plane to the (011) plane and the (0-1-1) plane is used as the second main plane. However, for example, as the first main surface, from (100) plane to (01
1) A surface inclined by 3 ° in the surface direction, and as a second main surface (10
Other planes may be used, such as planes inclined by 20 ° from the (0) plane to the (011) plane and the (0-1-1) plane, and the angle formed by the first principal plane and the (100) plane. Should be smaller than the angle formed by the second main surface and the (100) surface.
【0041】各主面に対するこのような制約の上で、前
記した実施例で述べたように、活性層に対してP側に同
時ドーピング層を設ける場合は、第1の主面上の同時ド
ーピング層が電流ブロック層となるので、その上方に電
極7を形成すればよく、一方活性層に対してn側に同時
ドーピング層を設ける場合は第2の主面上の同時ドーピ
ング層が電流ブロック層となるので、その上方に電極7
を形成すればよい。Due to such restrictions on each main surface, when the co-doping layer is provided on the P side with respect to the active layer as described in the above embodiment, the co-doping on the first main surface is performed. Since the layer serves as a current blocking layer, the electrode 7 may be formed thereabove. On the other hand, when the co-doping layer is provided on the n side of the active layer, the co-doping layer on the second main surface is the current blocking layer. Therefore, the electrode 7 is placed above it.
Should be formed.
【0042】また前記した実施例では第1の主面の両側
に第2の主面を設けたが、一方のみすなわち第1の主面
の片側のみに設けた場合でもよい。さらに結晶成長法と
してMOVPE法を用いたが、他の成長方法でもよい。
さらに遮光層31としてp側電極7以外の他の材料を用
いてもよいのは言うまでもない。その他この発明の要旨
を逸脱しない限り、種々変形して実施することができ
る。Although the second main surface is provided on both sides of the first main surface in the above embodiment, it may be provided on only one side, that is, on one side of the first main surface. Furthermore, although the MOVPE method was used as the crystal growth method, other growth methods may be used.
Needless to say, a material other than the p-side electrode 7 may be used as the light shielding layer 31. Other various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【0043】[0043]
【発明の効果】請求項1の発光ダイオードによれば、M
OVPE法および分子線エピタキシー(MBE)法な
ど、多くの方法による結晶成長では、成長基板の面方位
により不純物ドーピング効率が大きく異なるため、n型
およびp型の両不純物を同時にドーピングするいわゆる
同時ドーピング層では、両者の不純物原料供給量と成長
基板の面方位を適当に設定することにより、半導体基板
上の異なる面方位で導電型を変えることができる。した
がって、エピタキシャル層中に同時ドーピング層を形成
することにより、たとえば第1の主面上の同時ドーピン
グ層を、電極から流入する電流に対するブロック層とす
ることができるので、電極直下の活性層への電流の流入
を防ぐことができる。According to the light emitting diode of claim 1, M
In crystal growth by many methods such as the OVPE method and the molecular beam epitaxy (MBE) method, the impurity doping efficiency greatly differs depending on the plane orientation of the growth substrate, so that a so-called simultaneous doping layer in which both n-type and p-type impurities are simultaneously doped is formed. Then, the conductivity type can be changed in different plane orientations on the semiconductor substrate by appropriately setting the supply amounts of the impurity raw materials and the plane orientation of the growth substrate. Therefore, by forming the co-doping layer in the epitaxial layer, for example, the co-doping layer on the first main surface can be used as a blocking layer for the current flowing from the electrode, and thus the active layer immediately below the electrode can be formed. Inflow of current can be prevented.
【0044】その結果、特殊な基板を用いることなく外
部取り出し効率を高めることができるので、高光出力の
発光ダイオードが得られ、また1回の結晶成長により製
造できるので生産性に優れかつ安価にできるという効果
がある。請求項2の発光ダイオードによれば、請求項1
において、発光層は、少なくとも活性層をInGaAl
P系材料により形成したため、請求項1の効果のほか、
外部取り出し効率だけでなく内部量子効率も高くするこ
とができるので、さらに高い光出力が得られる。As a result, the external extraction efficiency can be increased without using a special substrate, so that a light emitting diode having a high light output can be obtained, and since it can be manufactured by one crystal growth, it is excellent in productivity and can be made inexpensive. There is an effect. According to the light emitting diode of claim 2, claim 1
In the light emitting layer, at least the active layer is made of InGaAl.
Since it is formed of a P-based material, in addition to the effect of claim 1,
Since not only the external extraction efficiency but also the internal quantum efficiency can be increased, a higher light output can be obtained.
【0045】請求項3の発光ダイオードによれば、請求
項2において、第1の主面と第2の主面の境界におい
て、窓層の上側に境界に沿って遮光膜を有するため、請
求項2の効果のほか、単色性に優れる。According to the third aspect of the present invention, in the light emitting diode according to the second aspect, the light shielding film is provided along the boundary above the window layer at the boundary between the first main surface and the second main surface. In addition to the effect of 2, it has excellent monochromaticity.
【図1】この発明の第1の実施例におけるInGaAl
Pの黄色の発光ダイオードの半導体チップの上面図およ
び断面図である。FIG. 1 shows InGaAl in the first embodiment of the present invention.
It is a top view and sectional drawing of the semiconductor chip of the yellow light emitting diode of P.
【図2】第1の実施例で採用した不純物原料の供給量に
おける、成長基板の(100)面から(011)面およ
び(0−1−1)面の方向への傾斜角とキャリア濃度の
関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the tilt angle from the (100) plane to the (011) plane and the (0-1-1) plane of the growth substrate and the carrier concentration at the supply amount of the impurity raw material adopted in the first embodiment. It is a graph which shows a relationship.
【図3】第2の実施例におけるInGaAlPの黄色の
発光ダイオードの半導体チップの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor chip of an InGaAlP yellow light emitting diode according to a second embodiment.
【図4】InGaAlPの黄色の発光ダイオードの発光
スペクトルである。FIG. 4 is an emission spectrum of a yellow light emitting diode of InGaAlP.
【図5】第3の実施例におけるInGaAlPの黄色の
発光ダイオードの半導体チップの上面図および断面図で
ある。5A and 5B are a top view and a sectional view of a semiconductor chip of an InGaAlP yellow light emitting diode according to a third embodiment.
【図6】第1の従来の技術における発光波長590nm
のInGaAlPの黄色の発光ダイオードの半導体チッ
プの上面図および断面図である。FIG. 6 shows an emission wavelength of 590 nm in the first conventional technique.
FIG. 3 is a top view and a cross-sectional view of a semiconductor chip of an InGaAlP yellow light emitting diode.
【図7】第2の従来の技術による発光波長590nmの
InGaAlPの黄色の発光ダイオードの半導体チップ
の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor chip of an InGaAlP yellow light emitting diode having an emission wavelength of 590 nm according to a second conventional technique.
【図8】第3の従来の技術による発光波長590nmの
InGaAlPの黄色の発光ダイオードの半導体チップ
の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor chip of an InGaAlP yellow light emitting diode having an emission wavelength of 590 nm according to a third conventional technique.
17 半導体基板 3 クラッド層 6 窓層 7,9 電極 18 第1の主面であるストライプ状平坦部 19 第2の主面である傾斜面 20,26 活性層 21,25 クラッド層 22,24 同時ドーピング層 17 semiconductor substrate 3 clad layer 6 window layer 7 and 9 electrode 18 striped flat part which is the first main surface 19 inclined surface which is the second main surface 20 and 26 active layer 21 and 25 clad layer 22 and 24 simultaneous doping layer
Claims (3)
に(100)面から(011)面の方向および(0−1
−1)面の方向のいずれかに傾斜した面のいずれか一方
である第1の主面を表面に有するとともに、前記第1の
主面に対して(011)面方向および(0−1−1)面
方向の少なくともいずれか一方に傾斜しかつ前記第1の
主面に並設した第2の主面を有し、前記第1の主面と
(100)面のなす角度を、前記第2の主面と(10
0)面のなす角度に比べて小さくした半導体基板と、 活性層を挾むクラッド層を有するダブルヘテロ構造の発
光層と、 前記活性層の上側もしくは下側に形成されたn型および
p型の両不純物の同時ドーピング層と、 この発光層の上側に形成されて前記活性層内に発生した
光を外部に取り出す窓層と、 この窓層上の前記第1の主面および第2の主面の一方に
対向する部位、並びに前記半導体基板の裏面に形成され
た電極とを備え、 前記同時ドーピング層の前記第1の電極の直下の部位が
前記第1の電極から流入する電流に対するブロック層と
なるように、前記第1の主面および第2の主面の面方位
並びに前記不純物の濃度を設定した発光ダイオード。1. The same plane as the (100) plane of the lattice plane, the direction from the (100) plane to the (011) plane, and the (0-1) plane.
-1) having a first main surface which is one of the surfaces inclined in any of the directions of the (1) plane on the surface, and has a (011) plane direction and a (0-1-) direction with respect to the first main plane. 1) It has a second main surface that is inclined in at least one of the surface directions and is arranged in parallel with the first main surface, and the angle formed by the first main surface and the (100) surface is 2 main surface and (10
The semiconductor substrate is made smaller than the angle formed by the (0) plane, a light emitting layer having a double hetero structure having a clad layer sandwiching the active layer, and n-type and p-type light emitting layers formed above or below the active layer. A simultaneous doping layer of both impurities, a window layer formed above the light emitting layer to take out the light generated in the active layer to the outside, the first main surface and the second main surface on the window layer A portion opposite to one side and an electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, and a portion of the co-doping layer immediately below the first electrode is a block layer for a current flowing from the first electrode. So that the plane orientations of the first main surface and the second main surface and the concentration of the impurities are set.
AlP系材料により形成したことを特徴とする請求項1
記載の発光ダイオード。2. The light emitting layer comprises at least an active layer of InGa.
It is formed of an AlP-based material.
The light emitting diode described.
て、窓層の上側に境界に沿って遮光膜を有することを特
徴とする請求項2記載の発光ダイオード。3. The light emitting diode according to claim 2, further comprising a light-shielding film on the upper side of the window layer along the boundary at the boundary between the first main surface and the second main surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5017094A JP3202864B2 (en) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | Light emitting diode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5017094A JP3202864B2 (en) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | Light emitting diode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07263745A true JPH07263745A (en) | 1995-10-13 |
JP3202864B2 JP3202864B2 (en) | 2001-08-27 |
Family
ID=12851736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5017094A Expired - Fee Related JP3202864B2 (en) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | Light emitting diode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3202864B2 (en) |
-
1994
- 1994-03-22 JP JP5017094A patent/JP3202864B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3202864B2 (en) | 2001-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6057562A (en) | High efficiency light emitting diode with distributed Bragg reflector | |
US5153889A (en) | Semiconductor light emitting device | |
US6278137B1 (en) | Semiconductor light-emitting devices | |
JP3643665B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP2002222989A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
JP3290672B2 (en) | Semiconductor light emitting diode | |
US7528417B2 (en) | Light-emitting diode device and production method thereof | |
JP3240097B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP2008182275A (en) | Nitride semiconductor light-emitting element | |
JP3152708B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JPH0897468A (en) | Semiconductor light emitting device | |
US7230281B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JPH0614564B2 (en) | Semiconductor light emitting element | |
JP3787321B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JPH0974249A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
JP2002237617A (en) | Semiconductor light-emitting diode | |
JP2007096162A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
JP3237972B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JPH04361572A (en) | Semiconductor light emitting element | |
JP2003008058A (en) | AlGaInP EPITAXIAL WAFER, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING ELEMENT USING THE SAME | |
JP3010412B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
KR100644151B1 (en) | Light-emitting diode device and production method thereof | |
JP3202864B2 (en) | Light emitting diode | |
JP2661576B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
KR19980071848A (en) | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |