JPS58184772A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPS58184772A JPS58184772A JP57068296A JP6829682A JPS58184772A JP S58184772 A JPS58184772 A JP S58184772A JP 57068296 A JP57068296 A JP 57068296A JP 6829682 A JP6829682 A JP 6829682A JP S58184772 A JPS58184772 A JP S58184772A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
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- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/0037—Devices characterised by their operation having a MIS barrier layer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、金属−絶縁物一半導体からなるＶ工８型半導
体発光素子およびその製造方法に関する。
体発光素子およびその製造方法に関する。
近年、化合物半導体材料を用い、司視塀域から赤外領域
にかけて発光する各種の半導体発光素子が実用化され、
これらの高ｊ１１度化が行われている。その中でも特に
肯色領械の発光ダイオードは、未だ満足できる性能には
桿遠く、またコストも高くその製造方法の改良が必要と
ケれている。
にかけて発光する各種の半導体発光素子が実用化され、
これらの高ｊ１１度化が行われている。その中でも特に
肯色領械の発光ダイオードは、未だ満足できる性能には
桿遠く、またコストも高くその製造方法の改良が必要と
ケれている。
宵色発光ダイオード材料の禁制帯幅に２．６（ｅＶ）以
上必要であシ、境仕実用化畑れている材料としては８ｉ
Ｃｍ ＧａＮ 、 Ｚｎ５ｅおよびＺｎ８寺があげられ
る。これらの１料のうち、高輝匿発光が期待される直接
遷移型の半導体でめるＧａＮｅ Ｚｎ５ｅおよびＺ’
ｎＳ？″ｉ、七のｔ成長温度が＾いので、良質で大型の
４恨結晶を１辱るのが困難である。このため、格子定数
および熱１膨張係数の近い゛基板結晶を用い、この４仮
結晶上に形成しなければならな菫。また、ＧａＮ 、
Ｚｎ５ｅおよびＺｎＳは、Ｐ型とＮ型とを同時に作るこ
とが困捲であるため、エレクトロルミネッセンスを効率
良く優る発光素子ｉ、大るにはＭＩＳ型構造とすること
が不可決である。
上必要であシ、境仕実用化畑れている材料としては８ｉ
Ｃｍ ＧａＮ 、 Ｚｎ５ｅおよびＺｎ８寺があげられ
る。これらの１料のうち、高輝匿発光が期待される直接
遷移型の半導体でめるＧａＮｅ Ｚｎ５ｅおよびＺ’
ｎＳ？″ｉ、七のｔ成長温度が＾いので、良質で大型の
４恨結晶を１辱るのが困難である。このため、格子定数
および熱１膨張係数の近い゛基板結晶を用い、この４仮
結晶上に形成しなければならな菫。また、ＧａＮ 、
Ｚｎ５ｅおよびＺｎＳは、Ｐ型とＮ型とを同時に作るこ
とが困捲であるため、エレクトロルミネッセンスを効率
良く優る発光素子ｉ、大るにはＭＩＳ型構造とすること
が不可決である。
このような理由によりｌ！Ｉ邑発光発光水子て、ＧａＰ
４板上にｚｎＳｔｌ−１ＧａＡｓ４板上にＺｎ５ｅを、
或いはサファイア基板上にＧａＮを形成するＭＩＩ３型
半導体発光素子が考えられている。しかし、サファイア
基板上のＧａＮは、サファイアとの格子定数および熱膨
張係数の違いにょシ良質な結晶を望むことができない。
４板上にｚｎＳｔｌ−１ＧａＡｓ４板上にＺｎ５ｅを、
或いはサファイア基板上にＧａＮを形成するＭＩＩ３型
半導体発光素子が考えられている。しかし、サファイア
基板上のＧａＮは、サファイアとの格子定数および熱膨
張係数の違いにょシ良質な結晶を望むことができない。
第１図はＧａＰ結晶を基板とした従来のＭＩＳ型半導体
発光素子の概略構造を示す断囲図でるる。図中１はＮ型
Ｃ）ａＰ４板、２はＮ型Ｚｎ８エピタキシャル１−１３
は絶縁膜、４は金属膜、５はオーミック電極、６はエレ
クトロルミネッセンスの発光領域を示している。このよ
うな構造は、最も安価でかつ容易なプロセスで形成され
るため、表示用の発光素子等に広く用いられている。
発光素子の概略構造を示す断囲図でるる。図中１はＮ型
Ｃ）ａＰ４板、２はＮ型Ｚｎ８エピタキシャル１−１３
は絶縁膜、４は金属膜、５はオーミック電極、６はエレ
クトロルミネッセンスの発光領域を示している。このよ
うな構造は、最も安価でかつ容易なプロセスで形成され
るため、表示用の発光素子等に広く用いられている。
しかしながら、この種の素子にあっては次のような間−
があった。すなわち、素子中央に配置された金ｌ！４膜
４のために発光領域６がらの光が吸収され、１ｚｒｓｄ
造にょるエレクトロルミネッセンスを有効に外部に取シ
出すことができない。さらに、上記光を基板１の下方に
取シ出そうとしてもＸＧ１１Ｐｉ板ＩＯ禁制帝幅が発光
部（Ｚｎ３−２）Ｏそれよシも不埒いために、基板ｌで
光が吸収されてしまう。なお、このような間層は、Ｇａ
Ａｓ ｌ板を用いたＺｎＢｅのＭＩＳ型牛導半導党票子
についても、同様に云えることである。
があった。すなわち、素子中央に配置された金ｌ！４膜
４のために発光領域６がらの光が吸収され、１ｚｒｓｄ
造にょるエレクトロルミネッセンスを有効に外部に取シ
出すことができない。さらに、上記光を基板１の下方に
取シ出そうとしてもＸＧ１１Ｐｉ板ＩＯ禁制帝幅が発光
部（Ｚｎ３−２）Ｏそれよシも不埒いために、基板ｌで
光が吸収されてしまう。なお、このような間層は、Ｇａ
Ａｓ ｌ板を用いたＺｎＢｅのＭＩＳ型牛導半導党票子
についても、同様に云えることである。
本発明の目的は、エレクトロルミネッセンスを有効に外
部に填シ出すことができる発光効率の高い鉦工８型半導
体発元累子を提供することにある。さらに、本発明の他
の目的は上記特長を有する半導体発光素子を提供する方
法を提供することＫある。
部に填シ出すことができる発光効率の高い鉦工８型半導
体発元累子を提供することにある。さらに、本発明の他
の目的は上記特長を有する半導体発光素子を提供する方
法を提供することＫある。
〔発明の’ａ’ｌ）
本発明の骨子は、発光部からの光を吸収する半導体基板
の一部を除去することによシ、半導体基板側から光を吸
収なく外部に取シ出すようにしたものである。
の一部を除去することによシ、半導体基板側から光を吸
収なく外部に取シ出すようにしたものである。
すなわち本発明は、牛４体基板、この半導体基板上に成
長形成された該基板と同一導電型の半導体結晶層、この
半導体結晶１−上に形成された絶縁属およびこの絶縁膜
上に選択形成された金属膜からなるは工８型の半導体発
光素子において、上記半導体基板の一部を選択エツチン
グし、上記半導体結晶層の発光部の発光を上記半導体基
板側から取シ出すようＫしたものである。
長形成された該基板と同一導電型の半導体結晶層、この
半導体結晶１−上に形成された絶縁属およびこの絶縁膜
上に選択形成された金属膜からなるは工８型の半導体発
光素子において、上記半導体基板の一部を選択エツチン
グし、上記半導体結晶層の発光部の発光を上記半導体基
板側から取シ出すようＫしたものである。
また、本発明は上記構造の半導体発光素子を製造するに
際し、半導体基板の表面に該基板と同一導電型の半導俸
給１１１１層をエピタキシャル成長さセ九のち、半導体
結晶層上に絶＃Ｉ１．ｌ！４を形成し、この絶縁膜上の
一部に金属膜を形成し、さらに上記半導体基板の長面の
一部にオーム性電極を選択形成したのち、このオーム性
電極をマスクとして上記半導体着板をその裏圃から選択
エツチングするようにした方法である。
際し、半導体基板の表面に該基板と同一導電型の半導俸
給１１１１層をエピタキシャル成長さセ九のち、半導体
結晶層上に絶＃Ｉ１．ｌ！４を形成し、この絶縁膜上の
一部に金属膜を形成し、さらに上記半導体基板の長面の
一部にオーム性電極を選択形成したのち、このオーム性
電極をマスクとして上記半導体着板をその裏圃から選択
エツチングするようにした方法である。
本発明によれば、半導体着板によ＃）党の吸収を受ける
ことなく発光部からの光を半導体基板側に取シ出すこと
ができるので、発光輝度を大幅に高めることができる。
ことなく発光部からの光を半導体基板側に取シ出すこと
ができるので、発光輝度を大幅に高めることができる。
また、サファイア基板等の高価な材料を用ｉる必要なく
、さらに肴殊な１楊も必要とせず、その製造コストの低
減化をはかり得る。
、さらに肴殊な１楊も必要とせず、その製造コストの低
減化をはかり得る。
第２図は本発明の一実施り１］に係わるＭＩＢ型半導体
発光素子の概略構造を示す断面図である。
発光素子の概略構造を示す断面図である。
図中１１はＮ型ＧａＰ単結晶巷板（半導体基板）でＴｏ
＃）、この基板ｌｌ上にはＮ型ＺｎＳエビタ中シャル・
−（半導体結晶＋ｆｉ ） １２が成長形成されている
。ＺｎＳ＠ｚｊ上ＶＣは絶縁膜１３が形成され、この絶
縁７７７４１ｓ上の中央部にはＡｕ薄膜（金属１１Ａ＞
１４が選択形ｉ−ｑれている。つまシ、金属膜−絶縁膜
一半導体からなるＭＩＳ構造が形成されている。また、
前記ＧａＰ単結晶基板１１はその中央部が下方Ｖこ広が
ったテーパ状にエツチングされており、この基板１１の
下面には円環状のオーイックｍ悌１５が形成されている
。そして、金Ｊ４膜１４去ｊオーミック電極１５との間
に電圧を印加することによ多発光する発光部１６からの
光が基板ｚ Ｚ［（下方向）に取り出されるものとなっ
ている。
＃）、この基板ｌｌ上にはＮ型ＺｎＳエビタ中シャル・
−（半導体結晶＋ｆｉ ） １２が成長形成されている
。ＺｎＳ＠ｚｊ上ＶＣは絶縁膜１３が形成され、この絶
縁７７７４１ｓ上の中央部にはＡｕ薄膜（金属１１Ａ＞
１４が選択形ｉ−ｑれている。つまシ、金属膜−絶縁膜
一半導体からなるＭＩＳ構造が形成されている。また、
前記ＧａＰ単結晶基板１１はその中央部が下方Ｖこ広が
ったテーパ状にエツチングされており、この基板１１の
下面には円環状のオーイックｍ悌１５が形成されている
。そして、金Ｊ４膜１４去ｊオーミック電極１５との間
に電圧を印加することによ多発光する発光部１６からの
光が基板ｚ Ｚ［（下方向）に取り出されるものとなっ
ている。
このような構成であれば、前記ＭＩ８構造の発光部１６
からの光をＡｕ１ｌ績１４で吸収きれること表く、かっ
ＧａＰ単結晶基板１１で吸収を受けることなく外部に効
率良く取シ出すことができる。
からの光をＡｕ１ｌ績１４で吸収きれること表く、かっ
ＧａＰ単結晶基板１１で吸収を受けることなく外部に効
率良く取シ出すことができる。
次に、上記ＭＩ８ｇ牛導体発光素子の製造方法について
説明する。まず、第３図（ａ）に示す如くＮ型ＧａＰ串
結晶基板１１上にＮ型Ｚｎ８１１２をエピタキシャル成
長させ、このＺｎＳ Ｉ＠１２上に同図（ｂ）に示す如
く絶縁膜１３を成長させる。次いで、第３図（Ｃ）に示
すタロ＜杷嫌膜ＩＳ上の中央部に金属＠１４を被着する
と共に、基板１１の下面に円環状のオーミック１億１６
を被着する。しかるのち、オー建ツク電離Ｉ５をマスク
として基板１１をその裏面から選択エツチングすること
によって、前記第２区に示す累□・・：１′・ 子構造を形成した。
説明する。まず、第３図（ａ）に示す如くＮ型ＧａＰ串
結晶基板１１上にＮ型Ｚｎ８１１２をエピタキシャル成
長させ、このＺｎＳ Ｉ＠１２上に同図（ｂ）に示す如
く絶縁膜１３を成長させる。次いで、第３図（Ｃ）に示
すタロ＜杷嫌膜ＩＳ上の中央部に金属＠１４を被着する
と共に、基板１１の下面に円環状のオーミック１億１６
を被着する。しかるのち、オー建ツク電離Ｉ５をマスク
として基板１１をその裏面から選択エツチングすること
によって、前記第２区に示す累□・・：１′・ 子構造を形成した。
かくして形成された素子構造は、前述したように発光部
１６からの光を効率良く外部に取シ出すことができる。
１６からの光を効率良く外部に取シ出すことができる。
そしてこの場合、発光部ｌ＃より禁制帯幅の広い高価な
基板結轟、飼えばサファイア基板を使う必要がな（、ｚ
ｎｓ＋１１２との格子定数および熱膨張保数の違いに起
因する間−を避けることができる。したがって、艮簀な
ｚｎｓ４Ｉｌｚを形成することができ発光９ＩＪ本の同
上をはかることができ、かつその装造コストの低減化を
はか夛擾る。
基板結轟、飼えばサファイア基板を使う必要がな（、ｚ
ｎｓ＋１１２との格子定数および熱膨張保数の違いに起
因する間−を避けることができる。したがって、艮簀な
ｚｎｓ４Ｉｌｚを形成することができ発光９ＩＪ本の同
上をはかることができ、かつその装造コストの低減化を
はか夛擾る。
第４１１！１は他の実施列に係わるＭＩＢ型半導体発光
素子の概略構造を示す断面図である。なお、第２図と同
一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。この実施例が先に説明した実Ｓ列と異なる点は、Ｎ
型ＧａＰ申結晶基板１１の上面を半球状に選択エツチン
グし、この上にＮｇｚｎｓ讐１ｚ、絶１＠ｌｌｌ１１３
および金属ＪｉｇＪ４を形成するようにしたものである
。すなわち、Ｎ型ｏａｐ ＄ｇａ１４板ｚ Ｚ （Ｄ上
ｒｋｉ’ｋ”！ず第５図（ト）に示す如く半球状に選択
エツチングし、続いて４９１１上に同図（ｂ）に小す如
くＮ型ｚｎ噛１２をエピタキシャル成長し、次いで、Ｚ
ｎ５ｊｌＪＺ上に同図（Ｃ）に示す如く絶縁膜１３およ
び金属Ｉｉ１［１４を形成すると共に基板１１の下面に
オー（ツク電極１５を形成し、しかるのちオー建ツク電
極１６をマスクとして基板１１を選択エツチングするこ
とによって、第３図に示す如！！素子構造が形成されて
いる。
素子の概略構造を示す断面図である。なお、第２図と同
一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略す
る。この実施例が先に説明した実Ｓ列と異なる点は、Ｎ
型ＧａＰ申結晶基板１１の上面を半球状に選択エツチン
グし、この上にＮｇｚｎｓ讐１ｚ、絶１＠ｌｌｌ１１３
および金属ＪｉｇＪ４を形成するようにしたものである
。すなわち、Ｎ型ｏａｐ ＄ｇａ１４板ｚ Ｚ （Ｄ上
ｒｋｉ’ｋ”！ず第５図（ト）に示す如く半球状に選択
エツチングし、続いて４９１１上に同図（ｂ）に小す如
くＮ型ｚｎ噛１２をエピタキシャル成長し、次いで、Ｚ
ｎ５ｊｌＪＺ上に同図（Ｃ）に示す如く絶縁膜１３およ
び金属Ｉｉ１［１４を形成すると共に基板１１の下面に
オー（ツク電極１５を形成し、しかるのちオー建ツク電
極１６をマスクとして基板１１を選択エツチングするこ
とによって、第３図に示す如！！素子構造が形成されて
いる。
このような構成であれば、先の実施例と同様の効果を奏
するのは勿論、大きな発光部１６を優ることができ発光
効率の一層の向上をはか夛優る等の効果を奏する。
するのは勿論、大きな発光部１６を優ることができ発光
効率の一層の向上をはか夛優る等の効果を奏する。
なお、本発明は上述した６実ＩＭ例に限定されるもので
はない。飼えば、前記第４図で示した素子の下面に第６
図に示す如く青色領域で透明な樹Ｍ１７を凸レンズのよ
うに被着するようにしてもよい。また、用いる半導体材
料はＧａＰ＋Ｚｎ８に限るものではなく、半導体基板と
してＧａＡａ、半導体結晶１としてＺ ｎｓｓでもよく
、その他各種の半導体を用いることが可能である。
はない。飼えば、前記第４図で示した素子の下面に第６
図に示す如く青色領域で透明な樹Ｍ１７を凸レンズのよ
うに被着するようにしてもよい。また、用いる半導体材
料はＧａＰ＋Ｚｎ８に限るものではなく、半導体基板と
してＧａＡａ、半導体結晶１としてＺ ｎｓｓでもよく
、その他各種の半導体を用いることが可能である。
さらに、半導体結晶層の厚さおよび絶縁膜の厚さや材料
等は、仕様に応じて適宜定めればよい。
等は、仕様に応じて適宜定めればよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、槽種変形し
て実施することかでさる。
て実施することかでさる。
（！
ｔｉｃ １ ？ｉ来素子の概略構造を示す断面図、第２
図は不発明の一実施飼に係わるＶ工８型半導体発光素子
Ｏａ略構造を示す断面図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は上記
寮庸列素子の製造工程を示す断面図、第４図は他の＊ｍ
ガに係わるｈｌＩＢ型半導体発元素発光概略構造を示す
断面図、第５図（ａ）〜（Ｃ）は上記他の実、５１ｉｐ
Ｉｌ素子の製造工俣を示す１ｔｉＦｉｌｌＯ図、＃ｇ６
区は変形列を示す断面図である。 Ｊ １−Ｎ型（）ａＰ単単結１１屯 １２・・・ＮｆｊＩＺｎ８エピタキシャルｌ−文半導体
結晶／ＩＩ）、Ｉ３−絶ｆＩｋＩｌ＆、１４・・・蚤属
膜、Ｉ５・−・オーミック電曳、２６−発光部、１７・
・・園脂。 出願人代理人 弁理±１．鈴．５．江 武 彦第１Ｗ
！Ｊ １２■゛ 第３図 （ａ） 甑４９１ １ｉＲ６１１ 第５図 （ａ）
図は不発明の一実施飼に係わるＶ工８型半導体発光素子
Ｏａ略構造を示す断面図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は上記
寮庸列素子の製造工程を示す断面図、第４図は他の＊ｍ
ガに係わるｈｌＩＢ型半導体発元素発光概略構造を示す
断面図、第５図（ａ）〜（Ｃ）は上記他の実、５１ｉｐ
Ｉｌ素子の製造工俣を示す１ｔｉＦｉｌｌＯ図、＃ｇ６
区は変形列を示す断面図である。 Ｊ １−Ｎ型（）ａＰ単単結１１屯 １２・・・ＮｆｊＩＺｎ８エピタキシャルｌ−文半導体
結晶／ＩＩ）、Ｉ３−絶ｆＩｋＩｌ＆、１４・・・蚤属
膜、Ｉ５・−・オーミック電曳、２６−発光部、１７・
・・園脂。 出願人代理人 弁理±１．鈴．５．江 武 彦第１Ｗ
！Ｊ １２■゛ 第３図 （ａ） 甑４９１ １ｉＲ６１１ 第５図 （ａ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＋１） ＃Ｐ導体基板と、この半導体基板上に成長形成
された該基板と同一導電型の半導体結鵡１−と、この半
導俸給一層上に形成ぜれた絶縁膜と、この絶縁膜上に選
択形成された金属膜とを具備してなるＭＩＳ型半導体発
光票子において、前記半導体着板の一部を選択エツチン
グし、前記半導体結晶−の発光部の発光を上記半導体基
板−から取シ出すことを特徴とする半導体発光素子。 １２Ｊ前記半導体４１１ｔｉｓ型ＧａＰ或いはＮ型Ｇａ
Ａａからなるものであり、咄記半導体結晶層は上記半導
体基板よシその禁制帯幅が大なるものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体発光素子。 ＋３１前記半導体結晶層は、Ｎ型ＺｎＳ或いはＮ型Ｚｎ
８ｅからなるものであることを特徴とする特＠ｔｆｌｌ
Ｉ求Ｏ範囲第２項記載の半導体発光素子。 （４）半導体基板の表面に該基板と同一導電型の半導体
結晶層をエピタキシャル成長させる１悔と、上記半導体
結晶層上に絶縁膜を形成する１柑と、上記絶＃＃！膜上
の一部に金属膜を選択形成する１椙と、前記半導体基板
の墓面の一部にオーム性ＶＬ極を選択形成する１橿と、
上記オーム性電極をマスクとして前記半導体基板をその
裏面から選択エツチングする１楊とを具備したことを特
徴とする半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57068296A JPS58184772A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57068296A JPS58184772A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184772A true JPS58184772A (ja) | 1983-10-28 |
Family
ID=13369674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57068296A Pending JPS58184772A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184772A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2592227A1 (fr) * | 1985-12-24 | 1987-06-26 | Fumio Inaba | Dispositif photoemissif a semi-conducteur de type directionnel |
| JPH0340472A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
-
1982
- 1982-04-23 JP JP57068296A patent/JPS58184772A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2592227A1 (fr) * | 1985-12-24 | 1987-06-26 | Fumio Inaba | Dispositif photoemissif a semi-conducteur de type directionnel |
| JPH0340472A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
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