JPH10200158A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH10200158A JPH10200158A JP160397A JP160397A JPH10200158A JP H10200158 A JPH10200158 A JP H10200158A JP 160397 A JP160397 A JP 160397A JP 160397 A JP160397 A JP 160397A JP H10200158 A JPH10200158 A JP H10200158A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＧａＡｌＡｓ系のダブルヘテロ構造を持った
基板除去型赤色発光ダイオードにおいて、ｎ電極の大き
さを最適化し輝度特性とＶＦ特性とがバランス良く高め
られた発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 活性層とｎ型クラッド層との界面と素子
の中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体角を
０．７ｓｒ以上１．５ｓｒ以下とする。より好ましくは
ｎ型クラッド層全体の厚さを４０μｍ以上２００μｍ以
下とする。
基板除去型赤色発光ダイオードにおいて、ｎ電極の大き
さを最適化し輝度特性とＶＦ特性とがバランス良く高め
られた発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 活性層とｎ型クラッド層との界面と素子
の中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体角を
０．７ｓｒ以上１．５ｓｒ以下とする。より好ましくは
ｎ型クラッド層全体の厚さを４０μｍ以上２００μｍ以
下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＡｌＡｓ系の
ダブルヘテロ構造を持った高輝度な発光ダイオードに係
わり、特に輝度と電気特性を最適化し得る構造の電極を
有する発光ダイオードに関する。
ダブルヘテロ構造を持った高輝度な発光ダイオードに係
わり、特に輝度と電気特性を最適化し得る構造の電極を
有する発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｌＡｓのダブルヘテロ構造を使っ
た赤色発光ダイオード（以下発光ダイオードをＬＥＤと
略す）は、他の材料からなるＬＥＤに比べ比較的高輝度
であり、光吸収層となるＧａＡｓ基板をエッチングやラ
ッピングで除去し、高輝度化した構造が知られている。
ＧａＡｌＡｓダブルヘテロ構造赤色ＬＥＤでは、各層の
不純物濃度とＡｌ組成は、キャリアの活性層への閉じ込
め効果、発光効率、層内の光の吸収、各層の屈折率や結
晶性を考えて適正化されてきている。ＧａＡｌＡｓダブ
ルヘテロ構造赤色ＬＥＤでは、ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ
クラッド層、Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ活性層、ｎ型Ｇａ1-z
Ａｌz Ａｓクラッド層のＡｌ組成は、通常、０＜ｘ＜
１、０．３＜ｙ＜０．４、０＜ｚ＜１、ｘ＞ｙ、ｚ＞ｙ
の関係にある。しかし、市場の要求は年々厳しくなり、
さらに輝度の高いＬＥＤが求められている。
た赤色発光ダイオード（以下発光ダイオードをＬＥＤと
略す）は、他の材料からなるＬＥＤに比べ比較的高輝度
であり、光吸収層となるＧａＡｓ基板をエッチングやラ
ッピングで除去し、高輝度化した構造が知られている。
ＧａＡｌＡｓダブルヘテロ構造赤色ＬＥＤでは、各層の
不純物濃度とＡｌ組成は、キャリアの活性層への閉じ込
め効果、発光効率、層内の光の吸収、各層の屈折率や結
晶性を考えて適正化されてきている。ＧａＡｌＡｓダブ
ルヘテロ構造赤色ＬＥＤでは、ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ
クラッド層、Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓ活性層、ｎ型Ｇａ1-z
Ａｌz Ａｓクラッド層のＡｌ組成は、通常、０＜ｘ＜
１、０．３＜ｙ＜０．４、０＜ｚ＜１、ｘ＞ｙ、ｚ＞ｙ
の関係にある。しかし、市場の要求は年々厳しくなり、
さらに輝度の高いＬＥＤが求められている。
【０００３】また、ＬＥＤの順方向電圧（ＶＦ）は低い
方が好ましい。ＶＦが低ければ、一定の輝度でＬＥＤを
光らせるときに必要な消費電力や電圧が低くなり、小型
の電池が使用できる。ＬＥＤを定電圧で駆動させるなら
ＶＦが高いと流れる電流が少なく輝度は低くなる。
方が好ましい。ＶＦが低ければ、一定の輝度でＬＥＤを
光らせるときに必要な消費電力や電圧が低くなり、小型
の電池が使用できる。ＬＥＤを定電圧で駆動させるなら
ＶＦが高いと流れる電流が少なく輝度は低くなる。
【０００４】ＬＥＤはエレクトロ・ルミネッセンスを利
用する素子でｐ層とｎ層をそれぞれ一つ以上持ち、外部
から電圧を印加するための電極をｐ側とｎ側にそれぞれ
設けている。ＬＥＤは層が一方向に垂直に積まれ、その
両端に電極が形成される構造が一般的である。ＬＥＤの
層はほとんどの場合半導体の単結晶で各層は結晶方位が
揃っており、液相や気相のエピタキシャル成長で作られ
る。
用する素子でｐ層とｎ層をそれぞれ一つ以上持ち、外部
から電圧を印加するための電極をｐ側とｎ側にそれぞれ
設けている。ＬＥＤは層が一方向に垂直に積まれ、その
両端に電極が形成される構造が一般的である。ＬＥＤの
層はほとんどの場合半導体の単結晶で各層は結晶方位が
揃っており、液相や気相のエピタキシャル成長で作られ
る。
【０００５】電極の一般的な形成方法は、エッチングで
ＬＥＤ用ウェハー表面の不純物を取り除き、電極材料と
する金属（ＡｕやＡｌ）を真空蒸着や化学蒸着で付着さ
せる。この場合必要に応じて数種類の金属を混ぜたり、
複数の層を蒸着したりする。
ＬＥＤ用ウェハー表面の不純物を取り除き、電極材料と
する金属（ＡｕやＡｌ）を真空蒸着や化学蒸着で付着さ
せる。この場合必要に応じて数種類の金属を混ぜたり、
複数の層を蒸着したりする。
【０００６】半導体の不純物濃度が充分高ければ、金属
薄膜を蒸着しただけで半導体と金属とはオーミック接触
となる。しかし、結晶中に充分な量のドーパントを入れ
ることが難しかったり、高ドープが可能でも活性化する
ことが難しかったりするため、半導体と金属とはショッ
トキー接触になる場合が多い。その場合、ＬＥＤに順方
向電圧を印加してもｐ型半導体とｐ電極の界面、或いは
ｎ型半導体とｎ電極の界面で電気抵抗は大きい。そこ
で、通常は半導体と金属とが合金化するまでＬＥＤの温
度を上げて、半導体と金属の界面に再結晶層を形成し、
界面をオーミック接触に変える工程が加えられる。
薄膜を蒸着しただけで半導体と金属とはオーミック接触
となる。しかし、結晶中に充分な量のドーパントを入れ
ることが難しかったり、高ドープが可能でも活性化する
ことが難しかったりするため、半導体と金属とはショッ
トキー接触になる場合が多い。その場合、ＬＥＤに順方
向電圧を印加してもｐ型半導体とｐ電極の界面、或いは
ｎ型半導体とｎ電極の界面で電気抵抗は大きい。そこ
で、通常は半導体と金属とが合金化するまでＬＥＤの温
度を上げて、半導体と金属の界面に再結晶層を形成し、
界面をオーミック接触に変える工程が加えられる。
【０００７】ＬＥＤの電極を設計するに当たり、その大
きさは通常輝度やＶＦから決められる。電極が大きけれ
ば半導体と電極との界面の電気抵抗は下がりＶＦは下が
るが、光の外部取り出し効率も下がり輝度が低下する。
電極により輝度が低下する原因には、上面電極の光を覆
い隠す作用の他に、上面電極と下面電極に共通して半導
体と金属との界面の再結晶層で光が吸収される作用も存
在する。ここで上面とはＬＥＤで光を取り出す側の表面
であり、下面とは台座に接着させる側の表面である。Ｖ
Ｆと輝度の特性を良好に両立させるには電極の大きさは
ある範囲に絞る必要がある。
きさは通常輝度やＶＦから決められる。電極が大きけれ
ば半導体と電極との界面の電気抵抗は下がりＶＦは下が
るが、光の外部取り出し効率も下がり輝度が低下する。
電極により輝度が低下する原因には、上面電極の光を覆
い隠す作用の他に、上面電極と下面電極に共通して半導
体と金属との界面の再結晶層で光が吸収される作用も存
在する。ここで上面とはＬＥＤで光を取り出す側の表面
であり、下面とは台座に接着させる側の表面である。Ｖ
Ｆと輝度の特性を良好に両立させるには電極の大きさは
ある範囲に絞る必要がある。
【０００８】上面電極の光を遮る作用は明確なため、従
来から上面電極の大きさはＶＦと輝度とがバランス良く
保てるよう調整されてきた。一方下面電極は、開発初期
のＬＥＤでは下面の全面を覆っていたが、輝度向上の要
求からドット状や格子状のように小さくする方向に移っ
てきていた。しかし輝度特性とＶＦ特性とが同時に最適
化されるように、その大きさは調整されていなかった。
そのため、発光点において張る下面電極の立体角が大き
く光の吸収量が多かったり、立体角が小さくＶＦが高く
なったりしていた。
来から上面電極の大きさはＶＦと輝度とがバランス良く
保てるよう調整されてきた。一方下面電極は、開発初期
のＬＥＤでは下面の全面を覆っていたが、輝度向上の要
求からドット状や格子状のように小さくする方向に移っ
てきていた。しかし輝度特性とＶＦ特性とが同時に最適
化されるように、その大きさは調整されていなかった。
そのため、発光点において張る下面電極の立体角が大き
く光の吸収量が多かったり、立体角が小さくＶＦが高く
なったりしていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】少なくとも、ｐ型Ｇａ
1-x Ａｌx Ａｓクラッド層とＧａ1-y Ａｌy Ａｓ活性層
と少なくとも一つ以上のｎ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓクラッ
ド層（但し、０＜ｘ＜１、０．３＜ｙ＜０．４、０＜ｚ
＜１、ｘ＞ｙ、ｚ＞ｙ）からなり、ｎ型クラッド層の活
性層と反対側表面にｎ電極が設けられ、ｐ型クラッド層
の活性層と反対側表面から光を取り出す構造の従来の発
光ダイオードは、下面電極、すなわちｎ電極の大きさが
最適に調整されていなかったため、輝度特性とＶＦ特性
とがバランス良く高められておらず、市場の要求を充分
満足させていなかった。
1-x Ａｌx Ａｓクラッド層とＧａ1-y Ａｌy Ａｓ活性層
と少なくとも一つ以上のｎ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓクラッ
ド層（但し、０＜ｘ＜１、０．３＜ｙ＜０．４、０＜ｚ
＜１、ｘ＞ｙ、ｚ＞ｙ）からなり、ｎ型クラッド層の活
性層と反対側表面にｎ電極が設けられ、ｐ型クラッド層
の活性層と反対側表面から光を取り出す構造の従来の発
光ダイオードは、下面電極、すなわちｎ電極の大きさが
最適に調整されていなかったため、輝度特性とＶＦ特性
とがバランス良く高められておらず、市場の要求を充分
満足させていなかった。
【００１０】本発明は、上記の発光ダイオードにおいて
ｎ電極の大きさを最適化し、輝度特性とＶＦ特性とがバ
ランス良く高められた発光ダイオードを提供することを
目的とする。
ｎ電極の大きさを最適化し、輝度特性とＶＦ特性とがバ
ランス良く高められた発光ダイオードを提供することを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも、
ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓクラッド層とＧａ1-y ＡｌyＡ
ｓ活性層と少なくとも一つ以上のｎ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａ
ｓクラッド層（但し、０＜ｘ＜１、０．３＜ｙ＜０．
４、０＜ｚ＜１、ｘ＞ｙ、ｚ＞ｙ）からなり、ｎ型クラ
ッド層の活性層と反対側表面にｎ電極が設けられ、ｐ型
クラッド層の活性層と反対側表面から光を取り出す発光
ダイオードにおいて、活性層とｎ型クラッド層との界面
と素子の中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体
角を０．７ｓｒ（ステラジアン）以上１．５ｓｒ以下と
することを特徴とする。ここで素子の中心軸とは、活性
層とｎ型クラッド層との界面の中心を通り界面に垂直な
線であり、界面の中心とは界面の幾何学的な重心を指し
円形の場合は円の中心、矩形の場合は対角線の交点であ
る。また本発明は、より好ましくはｎ型クラッド層全体
の厚さを４０μｍ以上２００μｍ以下とする。
ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓクラッド層とＧａ1-y ＡｌyＡ
ｓ活性層と少なくとも一つ以上のｎ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａ
ｓクラッド層（但し、０＜ｘ＜１、０．３＜ｙ＜０．
４、０＜ｚ＜１、ｘ＞ｙ、ｚ＞ｙ）からなり、ｎ型クラ
ッド層の活性層と反対側表面にｎ電極が設けられ、ｐ型
クラッド層の活性層と反対側表面から光を取り出す発光
ダイオードにおいて、活性層とｎ型クラッド層との界面
と素子の中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体
角を０．７ｓｒ（ステラジアン）以上１．５ｓｒ以下と
することを特徴とする。ここで素子の中心軸とは、活性
層とｎ型クラッド層との界面の中心を通り界面に垂直な
線であり、界面の中心とは界面の幾何学的な重心を指し
円形の場合は円の中心、矩形の場合は対角線の交点であ
る。また本発明は、より好ましくはｎ型クラッド層全体
の厚さを４０μｍ以上２００μｍ以下とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】一般に電極の大きさを考える場合
面積を使うが、発光点において張る電極の立体角を考え
ると輝度の最適化を行うのに都合がよい。ＬＥＤにおい
て発光した光は電極に達すると吸収され、側面や電極以
外の上面と下面では外部に出射するか内部へ反射する。
立体角を使えば発した光のうち吸収される成分とそれ以
外の成分に容易に分けられる。さらに、発光層からＬＥ
Ｄ下面までの距離が変わった場合には、下面電極の面積
が一定なら吸収される光の割合が変わってくるが、発光
点において張る下面電極の立体角が一定なら吸収される
光の割合も一定となる。
面積を使うが、発光点において張る電極の立体角を考え
ると輝度の最適化を行うのに都合がよい。ＬＥＤにおい
て発光した光は電極に達すると吸収され、側面や電極以
外の上面と下面では外部に出射するか内部へ反射する。
立体角を使えば発した光のうち吸収される成分とそれ以
外の成分に容易に分けられる。さらに、発光層からＬＥ
Ｄ下面までの距離が変わった場合には、下面電極の面積
が一定なら吸収される光の割合が変わってくるが、発光
点において張る下面電極の立体角が一定なら吸収される
光の割合も一定となる。
【００１３】通常ＬＥＤの発光点は一点でなく３次元に
広がっている。個々の点において張る下面電極の立体角
はそれぞれ異なり吸収される光の割合も微妙に異なる。
しかし、ＬＥＤの層厚や電極の面積が変化して、ある点
において張る下面電極の立体角が増減すれば、他の発光
点において張る下面電極の立体角も同じように増減し、
その傾向は一致している。本発明では個々の点から発せ
られた光を合わせたＬＥＤ全体の輝度を考えるに当た
り、発光領域内のある一点を代表させその点において張
るｎ電極の立体角を用いてｎ電極の大きさを最適化し
た。その点は活性層とｎ型クラッド層との界面と素子の
中心軸とが交わる点とした。この点を選んだ理由は、本
発明のＬＥＤの発光層が活性層で、ｐｎ接合面が活性層
とｎ型クラッド層の界面だからである。また、本発明に
おける、活性層とｎ型クラッド層との界面と素子の中心
軸とが交わる点において張るｎ電極の立体角とは、ｎ電
極が複数に分割されている場合には、それぞれのｎ電極
が張る立体角の総和をいう。
広がっている。個々の点において張る下面電極の立体角
はそれぞれ異なり吸収される光の割合も微妙に異なる。
しかし、ＬＥＤの層厚や電極の面積が変化して、ある点
において張る下面電極の立体角が増減すれば、他の発光
点において張る下面電極の立体角も同じように増減し、
その傾向は一致している。本発明では個々の点から発せ
られた光を合わせたＬＥＤ全体の輝度を考えるに当た
り、発光領域内のある一点を代表させその点において張
るｎ電極の立体角を用いてｎ電極の大きさを最適化し
た。その点は活性層とｎ型クラッド層との界面と素子の
中心軸とが交わる点とした。この点を選んだ理由は、本
発明のＬＥＤの発光層が活性層で、ｐｎ接合面が活性層
とｎ型クラッド層の界面だからである。また、本発明に
おける、活性層とｎ型クラッド層との界面と素子の中心
軸とが交わる点において張るｎ電極の立体角とは、ｎ電
極が複数に分割されている場合には、それぞれのｎ電極
が張る立体角の総和をいう。
【００１４】本発明者らは、最適なｎ電極の立体角を決
めるに当たり、活性層とｎ型クラッド層との界面と素子
の中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体角を変
えたＬＥＤを実際にいくつも作り、ＶＦと輝度とを評価
した。ｎ電極の立体角についての試験なので、ｐ電極の
形状や大きさ、発光部より光取り出し面側にあるｐ型ク
ラッド層の厚さは固定した。ｎ電極の形状や大きさ、ｎ
クラッド層全体の厚さ、素子下面の大きさを変えた。
めるに当たり、活性層とｎ型クラッド層との界面と素子
の中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体角を変
えたＬＥＤを実際にいくつも作り、ＶＦと輝度とを評価
した。ｎ電極の立体角についての試験なので、ｐ電極の
形状や大きさ、発光部より光取り出し面側にあるｐ型ク
ラッド層の厚さは固定した。ｎ電極の形状や大きさ、ｎ
クラッド層全体の厚さ、素子下面の大きさを変えた。
【００１５】得られた活性層とｎ型クラッド層との界面
と素子の中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体
角と輝度及びＶＦとの関係を、図２（１）（２）にそれ
ぞれ示す。図２（１）（２）より、ｎ電極の立体角が大
きすぎると輝度が低く、立体角が小さすぎるとＶＦが高
くなることがわかる。上記の結果から、輝度特性とＶＦ
特性とをバランス良く高めるには、活性層とｎ型クラッ
ド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において張る
ｎ電極の立体角を０．７ｓｒ以上１．５ｓｒ以下の範囲
に絞ることが必要と判明した。
と素子の中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体
角と輝度及びＶＦとの関係を、図２（１）（２）にそれ
ぞれ示す。図２（１）（２）より、ｎ電極の立体角が大
きすぎると輝度が低く、立体角が小さすぎるとＶＦが高
くなることがわかる。上記の結果から、輝度特性とＶＦ
特性とをバランス良く高めるには、活性層とｎ型クラッ
ド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において張る
ｎ電極の立体角を０．７ｓｒ以上１．５ｓｒ以下の範囲
に絞ることが必要と判明した。
【００１６】活性層とｎ型クラッド層との界面と素子の
中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体角が一定
でも、ｎ電極の分布パターンによりＬＥＤ特性は多少異
なる。分布パターンはある領域に集中せずＬＥＤ下面に
均等に細かく分散した形が好ましい。分布が偏っている
と電流が隅々まで広がらず電流密度の高い部分と低い部
分ができ、温度や電界にムラが生じ、ＬＥＤの劣化を速
める。好ましい分布パターンの例としては、小さな円形
のドットが等間隔で並んだ構造や、細い線が縦横等間隔
で並んだ格子構造が挙げられる。
中心軸とが交わる点において張るｎ電極の立体角が一定
でも、ｎ電極の分布パターンによりＬＥＤ特性は多少異
なる。分布パターンはある領域に集中せずＬＥＤ下面に
均等に細かく分散した形が好ましい。分布が偏っている
と電流が隅々まで広がらず電流密度の高い部分と低い部
分ができ、温度や電界にムラが生じ、ＬＥＤの劣化を速
める。好ましい分布パターンの例としては、小さな円形
のドットが等間隔で並んだ構造や、細い線が縦横等間隔
で並んだ格子構造が挙げられる。
【００１７】ｎ型クラッド層の厚さについても極端に薄
いものや厚いものは素子特性上不適切で、４０μｍ以上
２００μｍ以下であることが好ましい。ｎ型クラッド層
の厚さを４０μｍ以上２００μｍ以下とすることによ
り、立体角が０．７ｓｒ以上１．５ｓｒ以下の適当な大
きさのｎ電極を、ｎ型クラッド層の活性層と反対側表面
に設けることができる。また、ｎ型クラッド層の厚さが
４０μｍより薄いとｎ型クラッド層中で十分電流が広が
らなくなる。２００μｍより厚いとｎ型クラッド層内の
電気抵抗が大きくなりＶＦが高くなる。
いものや厚いものは素子特性上不適切で、４０μｍ以上
２００μｍ以下であることが好ましい。ｎ型クラッド層
の厚さを４０μｍ以上２００μｍ以下とすることによ
り、立体角が０．７ｓｒ以上１．５ｓｒ以下の適当な大
きさのｎ電極を、ｎ型クラッド層の活性層と反対側表面
に設けることができる。また、ｎ型クラッド層の厚さが
４０μｍより薄いとｎ型クラッド層中で十分電流が広が
らなくなる。２００μｍより厚いとｎ型クラッド層内の
電気抵抗が大きくなりＶＦが高くなる。
【００１８】
【作用】ｎ電極は、ｎクラッド層とｎ電極との界面の電
気抵抗を下げるには大きくし、該界面での光吸収を減ら
すには小さくしなければならない。この相反する要求
を、活性層とｎ型クラッド層との界面と素子の中心軸と
が交わる点において張るｎ電極の立体角を０．７ｓｒ以
上１．５ｓｒ以下とすることでバランス良く満たすこと
ができる。
気抵抗を下げるには大きくし、該界面での光吸収を減ら
すには小さくしなければならない。この相反する要求
を、活性層とｎ型クラッド層との界面と素子の中心軸と
が交わる点において張るｎ電極の立体角を０．７ｓｒ以
上１．５ｓｒ以下とすることでバランス良く満たすこと
ができる。
【００１９】
（実施例１）ＬＥＤの製造は液相エピタキシャル徐冷法
で行った。電気炉にｐ型ＧａＡｓ基板と結晶成長の原料
となるＧａ、ＧａＡｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｅを入れた。原
料の量は、ｐ型クラッド層成長用のＧａ溶液では、８８
０℃でＧａＡｓが飽和し、その温度でＡｌ組成ｘ（Ｇａ
1-x Ａｌx Ａｓ）が０．７、ｐ型不純物濃度が２×１０
18／ｃｍ3 のエピタキシャル層が析出するように調整し
た。同様に活性層成長用のＧａ溶液では、８５０℃でＡ
ｌ組成０．３５、ｐ型不純物濃度１×１０18／ｃｍ3 の
エピタキシャル層、第１のｎ型クラッド層成長用のＧａ
溶液では、８４９℃でＡｌ組成０．７、ｎ型不純物濃度
１×１０17／ｃｍ3のエピタキシャル層、第２のｎ型ク
ラッド層成長用のＧａ溶液では、８８０℃でＡｌ組成
０．７、ｎ型不純物濃度１×１０18／ｃｍ3 のエピタキ
シャル層がそれぞれ析出するように調整した。
で行った。電気炉にｐ型ＧａＡｓ基板と結晶成長の原料
となるＧａ、ＧａＡｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｅを入れた。原
料の量は、ｐ型クラッド層成長用のＧａ溶液では、８８
０℃でＧａＡｓが飽和し、その温度でＡｌ組成ｘ（Ｇａ
1-x Ａｌx Ａｓ）が０．７、ｐ型不純物濃度が２×１０
18／ｃｍ3 のエピタキシャル層が析出するように調整し
た。同様に活性層成長用のＧａ溶液では、８５０℃でＡ
ｌ組成０．３５、ｐ型不純物濃度１×１０18／ｃｍ3 の
エピタキシャル層、第１のｎ型クラッド層成長用のＧａ
溶液では、８４９℃でＡｌ組成０．７、ｎ型不純物濃度
１×１０17／ｃｍ3のエピタキシャル層、第２のｎ型ク
ラッド層成長用のＧａ溶液では、８８０℃でＡｌ組成
０．７、ｎ型不純物濃度１×１０18／ｃｍ3 のエピタキ
シャル層がそれぞれ析出するように調整した。
【００２０】水素雰囲気中で炉を９２０℃まで昇温し上
記の原料を完全に溶かした後、８８０℃まで降温してｐ
型クラッド層用の溶液を飽和状態にし、ＧａＡｓ基板と
溶液とを接触させ、８５０℃まで降温し基板上にｐ型ク
ラッド層をエピタキシャル成長させた。その後順次、８
５０℃から８４９℃で活性層を、８４９℃から７００℃
で第１のｎ型クラッド層を成長させた。第２のｎ型クラ
ッド層は再度原料を９２０℃まで昇温した後、８８０℃
から７００℃で成長させた。本実施例で用いた温度プロ
グラムを図３に示す。
記の原料を完全に溶かした後、８８０℃まで降温してｐ
型クラッド層用の溶液を飽和状態にし、ＧａＡｓ基板と
溶液とを接触させ、８５０℃まで降温し基板上にｐ型ク
ラッド層をエピタキシャル成長させた。その後順次、８
５０℃から８４９℃で活性層を、８４９℃から７００℃
で第１のｎ型クラッド層を成長させた。第２のｎ型クラ
ッド層は再度原料を９２０℃まで昇温した後、８８０℃
から７００℃で成長させた。本実施例で用いた温度プロ
グラムを図３に示す。
【００２１】炉が室温まで下がった後エピタキシャルウ
ェハーを炉から取り出し、光吸収層となるＧａＡｓ基板
を適当なエッチャントで除去した。次いでウェハー表面
に電極を形成した。ｐ電極は直径１３０μｍの円形でＬ
ＥＤ上面中央に配置されるようにした。ｎ電極は直径５
０μｍのドットを縦横それぞれ８８μｍ間隔で並べた。
ウェハーを５００℃のアルゴン雰囲気中で３０分間保持
し、電極とＧａＡｌＡｓ層との界面を再結晶化させた。
ェハーを炉から取り出し、光吸収層となるＧａＡｓ基板
を適当なエッチャントで除去した。次いでウェハー表面
に電極を形成した。ｐ電極は直径１３０μｍの円形でＬ
ＥＤ上面中央に配置されるようにした。ｎ電極は直径５
０μｍのドットを縦横それぞれ８８μｍ間隔で並べた。
ウェハーを５００℃のアルゴン雰囲気中で３０分間保持
し、電極とＧａＡｌＡｓ層との界面を再結晶化させた。
【００２２】光の取り出し効率を上げるため、ウェハー
を素子に切った後、素子側面をエッチングし細かな凹凸
を形成した。最終的な素子の下面は正方形で一辺が３３
０μｍとなった。得られたＬＥＤのｎ電極の形状を図４
に示す。また、このようにして作ったＬＥＤの断面を図
１に示す。図１でｐ型クラッド層１の厚さは３０μｍ、
活性層２の厚さは１μｍ、ｎ型クラッド層全体（第１の
ｎ型クラッド層３＋第２のｎ型クラッド層４）の厚さは
１３０μｍであった。図１で５はｐ電極、６はｎ電極で
ある。また図１中の点線は、活性層とｎ型クラッド層と
の界面と素子の中心軸とが交わる点から見たｎ電極の広
がりを表している。
を素子に切った後、素子側面をエッチングし細かな凹凸
を形成した。最終的な素子の下面は正方形で一辺が３３
０μｍとなった。得られたＬＥＤのｎ電極の形状を図４
に示す。また、このようにして作ったＬＥＤの断面を図
１に示す。図１でｐ型クラッド層１の厚さは３０μｍ、
活性層２の厚さは１μｍ、ｎ型クラッド層全体（第１の
ｎ型クラッド層３＋第２のｎ型クラッド層４）の厚さは
１３０μｍであった。図１で５はｐ電極、６はｎ電極で
ある。また図１中の点線は、活性層とｎ型クラッド層と
の界面と素子の中心軸とが交わる点から見たｎ電極の広
がりを表している。
【００２３】ＬＥＤの特性を計測したところ、電流を２
０ｍＡ流したときのＶＦの平均は１．８１Ｖ、電流を２
０ｍＡ流したときの輝度の平均は３８ｍｃｄであった。
活性層とｎ型クラッド層との界面と素子の中心軸とが交
わる点において張るｎ電極の立体角は１．０ｓｒであっ
た。
０ｍＡ流したときのＶＦの平均は１．８１Ｖ、電流を２
０ｍＡ流したときの輝度の平均は３８ｍｃｄであった。
活性層とｎ型クラッド層との界面と素子の中心軸とが交
わる点において張るｎ電極の立体角は１．０ｓｒであっ
た。
【００２４】（実施例２）実施例１と同時にエピタキシ
ャル成長した別のウェハーを用い、ｎ型クラッド層全体
の厚さが１５０μｍとなる、実施例１より厚いＬＥＤを
作った。ｐ型クラッド層の層厚はラッピングで実施例１
の３０μｍに揃えた。その他の発光ダイオードの構造は
実施例１と同様である。
ャル成長した別のウェハーを用い、ｎ型クラッド層全体
の厚さが１５０μｍとなる、実施例１より厚いＬＥＤを
作った。ｐ型クラッド層の層厚はラッピングで実施例１
の３０μｍに揃えた。その他の発光ダイオードの構造は
実施例１と同様である。
【００２５】得られたＬＥＤのＶＦの平均は１．８２
Ｖ、輝度の平均は３７ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は０．８ｓｒであった。
Ｖ、輝度の平均は３７ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は０．８ｓｒであった。
【００２６】（実施例３）実施例１と同時にエピタキシ
ャル成長した別のウェハーを用い、下面の大きさが一辺
２８０μｍの正方形となる、実施例１より小さいＬＥＤ
を作った。ｎ電極は実施例１と同じ直径のドットを縦横
それぞれ７５μｍ間隔と実施例１より詰めて並べた。そ
の他の発光ダイオードの構造は実施例１と同様である。
ャル成長した別のウェハーを用い、下面の大きさが一辺
２８０μｍの正方形となる、実施例１より小さいＬＥＤ
を作った。ｎ電極は実施例１と同じ直径のドットを縦横
それぞれ７５μｍ間隔と実施例１より詰めて並べた。そ
の他の発光ダイオードの構造は実施例１と同様である。
【００２７】得られたＬＥＤのＶＦの平均は１．８１
Ｖ、輝度の平均は４０ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は１．１ｓｒであった。
Ｖ、輝度の平均は４０ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は１．１ｓｒであった。
【００２８】（実施例４）実施例１と同時にエピタキシ
ャル成長した別のウェハーを用い、ｎ電極のパターンが
実施例１と異なるＬＥＤを作った。ｎ電極は格子状で縦
横共に１７５μｍ周期で幅は５０μｍとした。下面の大
きさは実施例１と同じにした。ｎ電極の形状を図５に示
す。なお、その他の発光ダイオードの構造は実施例１と
同様である。
ャル成長した別のウェハーを用い、ｎ電極のパターンが
実施例１と異なるＬＥＤを作った。ｎ電極は格子状で縦
横共に１７５μｍ周期で幅は５０μｍとした。下面の大
きさは実施例１と同じにした。ｎ電極の形状を図５に示
す。なお、その他の発光ダイオードの構造は実施例１と
同様である。
【００２９】得られたＬＥＤのＶＦの平均は１．８０
Ｖ、輝度の平均は３７ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は１．３ｓｒであった。
Ｖ、輝度の平均は３７ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は１．３ｓｒであった。
【００３０】（比較例１）実施例１と同時にエピタキシ
ャル成長した別のウェハーを用い、ｎ電極のドットの直
径が３５μｍとなる、実施例１より小さいＬＥＤを作っ
た。ドットの間隔は実施例１と同じにした。その他の発
光ダイオードの構造は実施例１と同様である。
ャル成長した別のウェハーを用い、ｎ電極のドットの直
径が３５μｍとなる、実施例１より小さいＬＥＤを作っ
た。ドットの間隔は実施例１と同じにした。その他の発
光ダイオードの構造は実施例１と同様である。
【００３１】得られたＬＥＤのＶＦの平均は１．８６
Ｖ、輝度の平均は３８ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は０．５ｓｒであった。立体角が小
さく、ＶＦの高いＬＥＤとなった。
Ｖ、輝度の平均は３８ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は０．５ｓｒであった。立体角が小
さく、ＶＦの高いＬＥＤとなった。
【００３２】（比較例２）実施例１と同時にエピタキシ
ャル成長した別のウェハーを用い、ｎ電極のドットの直
径が６５μｍとなる、実施例１より大きいＬＥＤを作っ
た。ドットの間隔は実施例１と同じにした。その他の発
光ダイオードの構造は実施例１と同様である。
ャル成長した別のウェハーを用い、ｎ電極のドットの直
径が６５μｍとなる、実施例１より大きいＬＥＤを作っ
た。ドットの間隔は実施例１と同じにした。その他の発
光ダイオードの構造は実施例１と同様である。
【００３３】得られたＬＥＤのＶＦの平均は１．７８
Ｖ、輝度の平均は３２ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は１．６ｓｒであった。立体角が大
きく、輝度の低いＬＥＤとなった。
Ｖ、輝度の平均は３２ｍｃｄであった。活性層とｎ型ク
ラッド層との界面と素子の中心軸とが交わる点において
張るｎ電極の立体角は１．６ｓｒであった。立体角が大
きく、輝度の低いＬＥＤとなった。
【００３４】以上の実施例と比較例の結果をまとめて表
１に示す。また、これらの他にも活性層とｎ型クラッド
層との界面と素子の中心軸とが交わる点において張るｎ
電極の立体角を変えたＬＥＤをいくつも製造し、ＶＦと
輝度を計測した。この結果は図２に示した。表１及び図
２から、活性層とｎ型クラッド層の界面と素子の中心軸
とが交わる点において張る前記ｎ電極の立体角を０．７
ｓｒ以上１．５ｓｒ以下とすると、発光ダイオードの輝
度特性とＶＦ特性とがバランス良く高められることがわ
かる。以上のことより本発明の有効性は明らかである。
１に示す。また、これらの他にも活性層とｎ型クラッド
層との界面と素子の中心軸とが交わる点において張るｎ
電極の立体角を変えたＬＥＤをいくつも製造し、ＶＦと
輝度を計測した。この結果は図２に示した。表１及び図
２から、活性層とｎ型クラッド層の界面と素子の中心軸
とが交わる点において張る前記ｎ電極の立体角を０．７
ｓｒ以上１．５ｓｒ以下とすると、発光ダイオードの輝
度特性とＶＦ特性とがバランス良く高められることがわ
かる。以上のことより本発明の有効性は明らかである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【発明の効果】ｐ型クラッド層側を光取り出し面とする
ＧａＡｌＡｓ系のダブルヘテロ構造を持った基板除去型
赤色発光ダイオードにおいて、活性層とｎ型クラッド層
の界面と素子の中心軸とが交わる点において張るｎ電極
の立体角を０．７ｓｒ以上１．５ｓｒ以下とすることに
より、ＶＦ特性と輝度特性とをバランス良く高められ
た。
ＧａＡｌＡｓ系のダブルヘテロ構造を持った基板除去型
赤色発光ダイオードにおいて、活性層とｎ型クラッド層
の界面と素子の中心軸とが交わる点において張るｎ電極
の立体角を０．７ｓｒ以上１．５ｓｒ以下とすることに
より、ＶＦ特性と輝度特性とをバランス良く高められ
た。
【図１】本発明の実施例１に係わるＬＥＤの断面図。
【図２】（１）ｎ電極の立体角と輝度との関係を示す
図。 （２）ｎ電極の立体角とＶＦとの関係を示す図。
図。 （２）ｎ電極の立体角とＶＦとの関係を示す図。
【図３】本発明の実施例１に係わるＬＥＤを製造した温
度プログラムを示す図。
度プログラムを示す図。
【図４】本発明の実施例１のＬＥＤに用いたドット状ｎ
電極を示す図。
電極を示す図。
【図５】本発明の実施例４のＬＥＤに用いた格子状ｎ電
極を示す図。
極を示す図。
１ ｐ型クラッド層 ２ 活性層 ３ 第１のｎ型クラッド層 ４ 第２のｎ型クラッド層 ５ ｐ電極 ６ ｎ電極
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも、ｐ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓク
ラッド層とＧａ1-yＡｌy Ａｓ活性層と少なくとも一つ
以上のｎ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓクラッド層（但し、０＜
ｘ＜１、０．３＜ｙ＜０．４、０＜ｚ＜１、ｘ＞ｙ、ｚ
＞ｙ）からなり、ｎ型クラッド層の活性層と反対側表面
にｎ電極が設けられ、ｐ型クラッド層の活性層と反対側
表面から光を取り出す発光ダイオードにおいて、 前記活性層とｎ型クラッド層の界面と素子の中心軸とが
交わる点において張る前記ｎ電極の立体角が０．７ｓｒ
（ステラジアン）以上１．５ｓｒ以下であることを特徴
とする発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記ｎ型クラッド層の厚さが４０μｍ以
上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載
の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP160397A JPH10200158A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP160397A JPH10200158A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200158A true JPH10200158A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11506086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP160397A Pending JPH10200158A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10200158A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005116615A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Dowa Mining Co Ltd | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2006108259A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Dowa Mining Co Ltd | 発光ダイオード及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-01-08 JP JP160397A patent/JPH10200158A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005116615A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Dowa Mining Co Ltd | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2006108259A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Dowa Mining Co Ltd | 発光ダイオード及びその製造方法 |
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