JPH08228023A - GaP系半導体発光素子 - Google Patents

GaP系半導体発光素子

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JPH08228023A
JPH08228023A JP3234595A JP3234595A JPH08228023A JP H08228023 A JPH08228023 A JP H08228023A JP 3234595 A JP3234595 A JP 3234595A JP 3234595 A JP3234595 A JP 3234595A JP H08228023 A JPH08228023 A JP H08228023A
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JP
Japan
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gap
substrate
light emitting
epitaxial
semiconductor light
Prior art date
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Pending
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JP3234595A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Kaneko
和昭 金子
Hiroshi Umeda
浩 梅田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板裏面側に向かった光が素子外部へ出射さ
れる率を多くして、トータルの発光輝度を高めることが
できるGaP系半導体発光素子を提供する。 【構成】 N型とP型のうち一方の導電型を持つGaP
基板1上に、GaP基板1と同じ導電型を持つGaPか
らなる第1エピタキシャル層2と、GaP基板1と逆の
導電型を持つGaPからなる第2エピタキシャル層3と
を少なくとも含むエピタキシャル積層部2,3,4を備
える。上記エピタキシャル積層部2,3,4の厚みは、
GaP基板1とエピタキシャル積層部2,3,4との厚
みの総和の40%乃至50%に相当する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はGaP系半導体発光素
子に関する。より詳しくは、N型とP型のうち一方の導
電型を持つGaP基板上に、上記GaP基板と同じ導電
型を持つGaPエピタキシャル層と、上記GaP基板と
逆の導電型を持つGaPエピタキシャル層とを少なくと
も含むエピタキシャル積層部を備えたGaP系半導体発
光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のGaP系半導体発光素子として
は、図6に示すように、N型キャリア濃度1〜5×10
17個/cm-3で厚み170〜250μmのGaP基板1
01上に、N型キャリア濃度0.9〜5×1017個/c
-3で厚み20〜80μmのGaPエピタキシャル層1
02と、P型キャリア濃度5〜10×1015個/cm-3
で厚み2〜10μmのGaPエピタキシャル層103
と、P型キャリア濃度0.8〜2×1018個/cm-3
厚み15〜35μmのGaPエピタキシャル層104と
を備えたものが知られている。
【0003】上記エピタキシャル層102,103およ
び104は、例えば図8に示すように、複数の基板保持
用プレート202を収容した液相エピタキシャル成長室
201内で成長される。各基板保持用プレート202の
両面にGaP基板101を取り付けた状態で、成長室2
01内に成長原料のメルト(融液)が満たされて、各G
aP基板101の表面側に上記エピタキシャル層10
2,103および104が順次形成される。このよう
に、一度に多くのGaP基板101にエピタキシャル成
長を行うことによって、量産性を高めるようになってい
る。ただし、図9の対応関係から分かるように、対向す
る基板101の間に浸入するメルトの厚みDが小さく制
限される結果、エピタキシャル層102,103および
104の厚みが小さく制限されている。実際には、エピ
タキシャル層102,103および104の厚みの和
は、GaP基板101とエピタキシャル層102,10
3および104との厚みの総和(250〜300μm)
の20〜30%となっている。なお、図7に概略示すよ
うに、エピタキシャル層104は、電極材料とオーミッ
ク接触するように最も高濃度に設定されている。
【0004】上記発光素子の完成状態では、図5に示す
ように、エピタキシャル層104の表面にP側電極10
6、基板101の裏面にN側電極105が設けられる。
そして、このP側電極106とN側電極105との間に
通電されて、この発光素子は、エピタキシャル層102
とエピタキシャル層103との界面で黄緑色の光を発生
する。一部の光L1,L2,L3は、この発光界面から素
子の表面側へ向かい、素子の表面からそのまま外部へ出
射される。また、別の一部の光L4は、この発光界面か
ら素子の裏面側へ向かい、素子の側面から外部へ出射さ
れる。また、さらに別の一部の光L5,L6は、この発光
界面から基板101の裏面側へ向かい、基板裏面で反射
されて、素子の表面や側面から外部へ出射される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記GaP
基板101は、発光には直接関与しておらず、エピタキ
シャル層102,103および104に比して一般に結
晶性が悪く、光吸収係数も大きい。
【0006】しかし、上記従来のGaP系半導体発光素
子は、エピタキシャル層102,103および104の
厚みの和は、上記GaP基板101とエピタキシャル層
102,103および104との厚みの総和の20〜3
0%に過ぎず、GaP基板101の厚みが大半を占めて
いる。このため、基板101を通る光、すなわち発光界
面から基板101の裏面側へ向かう光L4,L5,L6
ほとんど基板101に吸収され、素子外部へ出射される
率(外部取出し効率)が少ないという問題がある。この
結果、トータルの発光輝度が低くなっている。
【0007】そこで、この発明の目的は、基板裏面側に
向かった光が素子外部へ出射される率を多くでき、した
がってトータルの発光輝度を高めることができるGaP
系半導体発光素子を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載のGaP系半導体発光素子は、N型
とP型のうち一方の導電型を持つGaP基板上に、上記
GaP基板と同じ導電型を持つGaPからなる第1エピ
タキシャル層と、上記GaP基板と逆の導電型を持つG
aPからなる第2エピタキシャル層とを少なくとも含む
エピタキシャル積層部を備えたGaP系半導体発光素子
において、上記エピタキシャル積層部の厚みは、上記G
aP基板と上記エピタキシャル積層部との厚みの総和の
40%乃至50%に相当することを特徴としている。
【0009】また、請求項2に記載のGaP系半導体発
光素子は、請求項1に記載のGaP系半導体発光素子に
おいて、上記GaP基板と上記エピタキシャル積層部と
の厚みの総和は250μm乃至300μmであることを
特徴としている。
【0010】
【作用】請求項1のGaP系半導体発光素子は、N型と
P型のうち一方の導電型を持つGaP基板上に、上記G
aP基板と同じ導電型を持つ第1エピタキシャル層と、
上記GaP基板と逆の導電型を持つ第2エピタキシャル
層とを少なくとも含むエピタキシャル積層部を備えてい
る。ここで、上記エピタキシャル積層部の厚みは、上記
GaP基板と上記エピタキシャル積層部との厚みの総和
の40〜50%(この率を「エピタキシャル層の占有
率」という。)に相当する。したがって、エピタキシャ
ル層の占有率が20〜30%である従来のGaP系半導
体発光素子に比して、基板を通る光、すなわち発光界面
から基板の裏面側へ向かう光が基板に吸収されにくくな
り、素子外部へ出射される率が多くなる。この結果、従
来に比して、トータルの発光輝度が高まる。
【0011】請求項2のGaP系半導体発光素子は、上
記GaP基板と上記エピタキシャル積層部との厚みの総
和が250〜300μmであり、従来のGaP系半導体
発光素子と同レベルになっている。すなわち、GaP基
板の厚みを薄くするとともにエピタキシャル積層部の厚
みを厚くして、トータル厚みを従来レベルに保ってい
る。したがって、ウエハ状態からチップ状態へ加工する
工程等で、従来のGaP系半導体発光素子と同様の取り
扱いが可能となる。
【0012】なお、上記エピタキシャル積層部の厚み
を、上記GaP基板と上記エピタキシャル積層部との厚
みの総和の40〜50%にするために、単にGaP基板
の厚みを薄くするだけでは、トータル厚みが薄くなるた
めウエハが割れ易くなり、不利となる。
【0013】
【実施例】以下、この発明のGaP系半導体発光素子を
実施例により詳細に説明する。
【0014】図1に示すように、このGaP系半導体発
光素子は、N型キャリア濃度1〜5×1017個/cm-3
で厚み100〜160μmのGaP基板1上に、N型キ
ャリア濃度0.9〜5×1017個/cm-3で厚み60〜
120μmのGaPからなる第1エピタキシャル層2
と、P型キャリア濃度5〜10×1015個/cm-3で厚
み4〜12μmのGaPからなる第2エピタキシャル層
3と、P型キャリア濃度0.8〜2×1018個/cm-3
で厚み25〜45μmのGaPからなる第3エピタキシ
ャル層4とを備えている。上記第1エピタキシャル層
2、第2エピタキシャル層3および第3エピタキシャル
層4はエピタキシャル積層部を構成している。
【0015】上記エピタキシャル層2,3および4の厚
みは、GaP基板1とエピタキシャル層2,3および4
との厚みの総和の40〜50%に設定されるとともに、
GaP基板1とエピタキシャル層2,3および4との厚
みの総和は250〜300μmに設定されている。
【0016】このGaP系半導体発光素子は次のように
して作製する。
【0017】厚み200〜280μm程度のGaP基
板1を用意し、まず、液相エピタキシャル成長により、
このGaP基板1の表面側にエピタキシャル層2,3お
よび4を成長させる。すなわち、図8に示した液相エピ
タキシャル成長室201内で、従来に比して1.5倍程
度広い間隔で配置した各基板保持用プレート202の両
面に上記GaP基板1を取り付ける。この状態で、成長
室201内に成長原料のメルト(融液)を満たして、各
GaP基板1の表面側に上記エピタキシャル層2,3お
よび4を順次形成する。なお、図2に概略示すように、
エピタキシャル層4は、電極材料とオーミック接触する
ように最も高濃度に設定される。
【0018】次に、この基板1にエピタキシャル層
2,3および4を成長させたウエハに裏面研磨を施す。
詳しくは、裏面研磨装置によって、GaP基板1の裏面
側を研磨して、基板1の厚みを100〜160μmまで
減少させる。これにより、GaP基板1とエピタキシャ
ル層2,3および4との厚みの総和を、従来のGaP系
半導体発光素子(図6)のトータル厚みと同レベルの2
50〜300μmに設定する。つまり、GaP基板1の
厚みを薄くするとともにエピタキシャル層2,3および
4の厚みを厚くして、トータル厚みを従来レベルに保
つ。これにより、ウエハ状態からチップ状態へ加工する
工程等で、従来のGaP系半導体発光素子と同様の取り
扱いをすることができる。なお、この裏面研磨は化学エ
ッチングにより行っても良い。
【0019】さらに、図5に示したものと同様に、エ
ピタキシャル層4の表面にP側電極106、基板1の裏
面にN側電極105を設ける。最後に、各発光素子をチ
ップ状態にする。
【0020】この完成状態のGaP系半導体発光素子
は、P側電極106とN側電極105との間に通電する
ことにより、エピタキシャル層2とエピタキシャル層3
との界面で黄緑色の光を発生する。
【0021】図5に示したものと同様に、一部の光
1,L2,L3は、この発光界面から素子の表面側へ向
かい、素子の表面からそのまま外部へ出射される。ま
た、別の一部の光L4は、この発光界面から素子の裏面
側へ向かい、素子の側面から外部へ出射される。また、
さらに別の一部の光L5,L6は、この発光界面から基板
101の裏面側へ向かい、基板裏面で反射されて、素子
の表面や側面から外部へ出射される。
【0022】ここで、上記エピタキシャル層2,3およ
び4の厚みは、GaP基板1とエピタキシャル層2,3
および4との厚みの総和の40〜50%に相当する。し
たがって、エピタキシャル層の占有率が20〜30%で
ある従来のGaP系半導体発光素子(図6)に比して、
基板1を通る光、すなわち発光界面から基板1の裏面側
へ向かう光L4,L5,L6が基板1に吸収されにくくな
り、素子外部へ出射される率が多くなる。この結果、従
来に比して、トータルの発光輝度を高めることができ
る。
【0023】図4は、素子のトータル厚みを250〜3
00μmに維持しながら実際にエピタキシャル層の占有
率を変化させた場合の、GaP系半導体発光素子の光度
のデータを示している。この発明のGaP系半導体発光
素子はエピタキシャル層の占有率が40〜50%である
から、図4から分かるように、エピタキシャル層20〜
30%である従来のGaP系半導体発光素子に比して、
光度を15〜20%だけ高くすることができる。
【0024】図3は、図4と同一のデータを、GaP基
板1の厚みを変数として逆の観点から表したものであ
る。図3から分かるように、素子のトータル厚みを25
0〜300μmに維持しながら基板1の厚みを薄くする
ことにより、光度を高めることができる。
【0025】なお、この実施例ではGaP基板1の導電
型をN型としたが、これに限られるものではない。Ga
P基板の導電型をP型とし、それに応じて各エピタキシ
ャル層2,3および4の導電型をそれぞれP型,N型,
N型にとしても良い。
【0026】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1のG
aP系半導体発光素子では、エピタキシャル積層部の厚
みは、GaP基板と上記エピタキシャル積層部との厚み
の総和の40〜50%に相当するので、エピタキシャル
積層部の占有率が20〜30%である従来のGaP系半
導体発光素子に比して、基板を通る光、すなわち発光界
面から基板の裏面側へ向かう光が基板に吸収にくくな
り、素子外部へ出射される率が多くなる。したがって、
従来に比して、トータルの発光輝度を高めることができ
る。
【0027】請求項2のGaP系半導体発光素子は、上
記GaP基板と上記エピタキシャル積層部との厚みの総
和が250〜300μmであり、従来のGaP系半導体
発光素子と同レベルになっている。すなわち、GaP基
板の厚みを薄くするとともにエピタキシャル積層部の厚
みを厚くして、トータル厚みを従来レベルに保ってい
る。したがって、ウエハ状態からチップ状態へ加工する
工程等で、従来のGaP系半導体発光素子と同様の取り
扱いをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例のGaP系半導体発光素
子の断面構造を示す図である。
【図2】 上記GaP系半導体発光素子のキャリア濃度
プロファイルを示す図である。
【図3】 GaP系半導体発光素子における基板の厚み
と光度との関係を示す図である。
【図4】 GaP系半導体発光素子におけるエピタキシ
ャル層の占有率と光度との関係を示す図である。
【図5】 発光界面で発した光が素子外部に出射される
様子を示す図である。
【図6】 従来のGaP系半導体発光素子の断面構造を
示す図である。
【図7】 上記従来のGaP系半導体発光素子のキャリ
ア濃度プロファイルを示す図である。
【図8】 液相エピタキシャル成長装置を例示する図で
ある。
【図9】 上記液相エピタキシャル成長装置でエピタキ
シャル成長を行う場合の、メルトの厚みとエピタキシャ
ル層の厚みとの関係を示す図である。
【符号の説明】
1 GaP基板 2 GaPからなる第1エピタキシャル層 3 GaPからなる第2エピタキシャル層 4 GaPからなる第3エピタキシャル層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 N型とP型のうち一方の導電型を持つG
    aP基板上に、上記GaP基板と同じ導電型を持つGa
    Pからなる第1エピタキシャル層と、上記GaP基板と
    逆の導電型を持つGaPからなる第2エピタキシャル層
    とを少なくとも含むエピタキシャル積層部を備えたGa
    P系半導体発光素子において、 上記エピタキシャル積層部の厚みは、上記GaP基板と
    上記エピタキシャル積層部との厚みの総和の40%乃至
    50%に相当することを特徴とするGaP系半導体発光
    素子。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のGaP系半導体発光素
    子において、 上記GaP基板と上記エピタキシャル積層部との厚みの
    総和は250μm乃至300μmであることを特徴とす
    るGaP系半導体発光素子。
JP3234595A 1995-02-21 1995-02-21 GaP系半導体発光素子 Pending JPH08228023A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001033642A1 (fr) * 1999-10-29 2001-05-10 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Dispositif luminescent au phosphure de gallium
US6911673B2 (en) 2002-03-01 2005-06-28 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting diode device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001033642A1 (fr) * 1999-10-29 2001-05-10 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Dispositif luminescent au phosphure de gallium
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