JPS5958877A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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-
- H—ELECTRICITY
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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〕
この発明は１テツプで２色発光可能な半導体発光装置に
関するもので、特に赤、緑発光可能なＧａＰ ２色発光
ダイオードに関する。
関するもので、特に赤、緑発光可能なＧａＰ ２色発光
ダイオードに関する。
第１図に従来より製造されている赤、緑２色発光可能な
発光ダイオードの構造を示す。
発光ダイオードの構造を示す。
ｐ−ＧａＰ（ｐ型ガリクム・リン）基板ＩＩ上に、Ｚｎ
（亜鉛）、Ｏ（酸素）をドープしたｐ−ＧａＰ層Ｚ２
、さらにｎ−ＧａＰ（ｎ型ガリウム・リン）層ｌ３ｉ１
１１ｉに工ぎタキシャル成長させて赤色発光層Ｌ１と成
し、続いてＮ（窒素）をドープしたｎ−ＧａＰ層１４、
ＮおよびＺｎをドープしたｐ層−ＧａＰ１５を順に成長
させて緑色発光層Ｌ２と成し、ｐ／ｎ／ｎ−／ｐ＋ｐ層
を有するウェハを形成する。そして、このウェハの一部
領域の上記ｎ−ＧａＰ層１３が露出するように、ｎ−Ｇ
ａＰ層１３に達する穴を開孔した後、ｐ−ＧａＰ基板１
ノの裏面に赤色用の一方の電極例えばアノード電極Ａ１
１上記赤色発光面１６領域のｎ−ＧａＰ層１層上３上通
電極例えばカソード電極Ｋ、上記緑色発光層Ｌ２のｐ層
−ＧａＰ層１層上５上色用の一方の電極例えばアノード
電極Ａ２をそれぞれ被着形成し、その後チップに切り出
して２色発光ダイオードとする。
（亜鉛）、Ｏ（酸素）をドープしたｐ−ＧａＰ層Ｚ２
、さらにｎ−ＧａＰ（ｎ型ガリウム・リン）層ｌ３ｉ１
１１ｉに工ぎタキシャル成長させて赤色発光層Ｌ１と成
し、続いてＮ（窒素）をドープしたｎ−ＧａＰ層１４、
ＮおよびＺｎをドープしたｐ層−ＧａＰ１５を順に成長
させて緑色発光層Ｌ２と成し、ｐ／ｎ／ｎ−／ｐ＋ｐ層
を有するウェハを形成する。そして、このウェハの一部
領域の上記ｎ−ＧａＰ層１３が露出するように、ｎ−Ｇ
ａＰ層１３に達する穴を開孔した後、ｐ−ＧａＰ基板１
ノの裏面に赤色用の一方の電極例えばアノード電極Ａ１
１上記赤色発光面１６領域のｎ−ＧａＰ層１層上３上通
電極例えばカソード電極Ｋ、上記緑色発光層Ｌ２のｐ層
−ＧａＰ層１層上５上色用の一方の電極例えばアノード
電極Ａ２をそれぞれ被着形成し、その後チップに切り出
して２色発光ダイオードとする。
第１図に示した構造の発光ダイオードにおける各層のキ
ャリア濃度と厚みの代表値は次のようである。
ャリア濃度と厚みの代表値は次のようである。
これらの濃度および厚みは赤色ＧａＰ−ＬＥＤ （発光
ダイオード）、緑色ＧａＰ −ＬＥＤのそれぞれの光出
力が大きくなりかつ電極のオーミック性が保証できるよ
うに設定する。
ダイオード）、緑色ＧａＰ −ＬＥＤのそれぞれの光出
力が大きくなりかつ電極のオーミック性が保証できるよ
うに設定する。
上記のような装置において、赤色用アノード電極Ａ１か
ら共通カソード電極Ｋに１０ ｍＡ程度の電流を流せば
〜７０００Ｘの赤色発光が得られ、緑色用アノード電極
Ａ２から共通カソード電極Ｋに２０ ｍＡ程度流せば〜
５６５０Ｘの緑色発光が得られる。
ら共通カソード電極Ｋに１０ ｍＡ程度の電流を流せば
〜７０００Ｘの赤色発光が得られ、緑色用アノード電極
Ａ２から共通カソード電極Ｋに２０ ｍＡ程度流せば〜
５６５０Ｘの緑色発光が得られる。
この緑色発光時の順方向電圧は〜３ｖ程度で通常の単色
のＬＥＤが〜２．２Ｖなのに比べ順方向電圧が高いもの
である。とれは、通常のＬＥＤがｐｎ接合の発光面全体
に、はぼ均一に電界がかかるのに対し、第１図に示すも
のでは、れ−ＧａＰ層１４のキャリア濃度が低くかつ層
厚が薄いため、ｎ−ＧａＰ層１４の共通カソード電極に
寄りのごく一部分に電流が集中し、電流の拡がり抵抗が
影響するためである。
のＬＥＤが〜２．２Ｖなのに比べ順方向電圧が高いもの
である。とれは、通常のＬＥＤがｐｎ接合の発光面全体
に、はぼ均一に電界がかかるのに対し、第１図に示すも
のでは、れ−ＧａＰ層１４のキャリア濃度が低くかつ層
厚が薄いため、ｎ−ＧａＰ層１４の共通カソード電極に
寄りのごく一部分に電流が集中し、電流の拡がり抵抗が
影響するためである。
この発明は、上記のような点に鑑みなされたもので、２
色発光ダイオードにおいて、第１色（赤色）発光半導体
層上に形成された第２色（緑色）発光半導体層の順方向
電圧を、信頼性や特に光出力等の緒特性を損ねることな
く低下させた半導体発光装置を提供することを目的とす
る。
色発光ダイオードにおいて、第１色（赤色）発光半導体
層上に形成された第２色（緑色）発光半導体層の順方向
電圧を、信頼性や特に光出力等の緒特性を損ねることな
く低下させた半導体発光装置を提供することを目的とす
る。
すなわち、この発明に係る半導体発光装置は、ｐ型半導
体基板上に順に形成されたｐ層とｎ層との積層エピタキ
シャル層による第１色発光半導体層と、ｎ一層とｐ層層
の積層エピタキシャル層とによる第２色発光半導体層と
の間に高濃度ｎ層層を設け、ｐ／ｎ／ｎ”／ｎ ／ｐ＋
ｐ層とし、上記層層或いはｎ層のいずれかのｎ型層の一
部が露出するよう開孔し、この一層或いはｎ層の露出面
に共通電極、例えばカソード電極を取着し、オた上記ｐ
型半導体基板裏面に第１色用の一方の電極例えばアノー
ド電極を、上記ｐ＋層上面には第２色用の一方の電極、
例えばアノード電極をそれぞれ取着するようにしたもの
である。
体基板上に順に形成されたｐ層とｎ層との積層エピタキ
シャル層による第１色発光半導体層と、ｎ一層とｐ層層
の積層エピタキシャル層とによる第２色発光半導体層と
の間に高濃度ｎ層層を設け、ｐ／ｎ／ｎ”／ｎ ／ｐ＋
ｐ層とし、上記層層或いはｎ層のいずれかのｎ型層の一
部が露出するよう開孔し、この一層或いはｎ層の露出面
に共通電極、例えばカソード電極を取着し、オた上記ｐ
型半導体基板裏面に第１色用の一方の電極例えばアノー
ド電極を、上記ｐ＋層上面には第２色用の一方の電極、
例えばアノード電極をそれぞれ取着するようにしたもの
である。
以下図面を参照しこの発明の一実施例につき説明する。
第２図はその一例を示す断面図て、以下第１図と同一構
成部分には同一符号を付す。
成部分には同一符号を付す。
まず、Ｚｎをドープしたｐ−ＧａＰ基板１１上にＺｎ、
Ｏをドープしたキャリア濃度２〜３Ｘ１０ｃｍのｐ−Ｇ
ａＰ層１２を約５０μｍの層厚で液相エピタキシャル成
長させ、さらにこのｐ−ＧａＰ層１層上２上ャリア濃度
１〜２Ｘ１（ｌＣｍ のｎ−ＧａＰ層を６０μｍの層
厚で液相成長させる。
Ｏをドープしたキャリア濃度２〜３Ｘ１０ｃｍのｐ−Ｇ
ａＰ層１２を約５０μｍの層厚で液相エピタキシャル成
長させ、さらにこのｐ−ＧａＰ層１層上２上ャリア濃度
１〜２Ｘ１（ｌＣｍ のｎ−ＧａＰ層を６０μｍの層
厚で液相成長させる。
次に、上記ｐ／ｎ構造から成る赤色発光半導体層Ｌｉ上
に、テルル（Ｔｅ ）をドープしたｎ −ＧａＰ層２０
を１５μｍ成長させる。
に、テルル（Ｔｅ ）をドープしたｎ −ＧａＰ層２０
を１５μｍ成長させる。
続いて、Ｎ所・ドープした層厚１０μ７ｎのｎ −Ｇａ
Ｐ層１４およびＮ、Ｚｎをドープした層厚２５μｍのｐ
−ＧａＰ層１５を順にエピタキシャル成長すせ、ｎ／ｐ
＋構造の緑色発光半導体層Ｌ２を形成する。
Ｐ層１４およびＮ、Ｚｎをドープした層厚２５μｍのｐ
−ＧａＰ層１５を順にエピタキシャル成長すせ、ｎ／ｐ
＋構造の緑色発光半導体層Ｌ２を形成する。
この後、共通電極例えばカソード電極にの取着面を形成
するため、ウェハの表面よりｎ”−ＧａＰ層２層上０す
る四部を形成する。そして、との凹部の底部に尚だる共
通電極取着面Ｚ６上にＡｕＧｅ−Ｎｉ電極による共通カ
ソード電極Ｋを、ｐ−ＧａＰ基板１１裏面に赤色用の一
方の電極例えばアノード電極Ａｌを、ｐ＋−ＧａＰ層１
５上面に緑色用の一方の電極例えばアノード電極Ａ２を
それぞれ蒸着形成する。
するため、ウェハの表面よりｎ”−ＧａＰ層２層上０す
る四部を形成する。そして、との凹部の底部に尚だる共
通電極取着面Ｚ６上にＡｕＧｅ−Ｎｉ電極による共通カ
ソード電極Ｋを、ｐ−ＧａＰ基板１１裏面に赤色用の一
方の電極例えばアノード電極Ａｌを、ｐ＋−ＧａＰ層１
５上面に緑色用の一方の電極例えばアノード電極Ａ２を
それぞれ蒸着形成する。
この後、このウェハをチップに切り出して、赤緑２色発
光ダイオードチップが完成する。
光ダイオードチップが完成する。
第３図に示す装置は、第２図の実施例の変形例で、共通
カソード電極Ｋを、ｎ”−Ｇａｐ層２層上０上な（ｎ−
ＧａＰ層Ｉ層上３上り着けたものである。上記のｎ−Ｇ
ａＰ層２層上０厚が薄いため、再るのは難しいが、第３
図に示すようにｎ−ＧａＰ層１層上３上通カソード電極
Ｋを取り付けるようにすれば、とのｎ−ＧａＰ層１３は
厚いため、開孔工程において再現性良く共通カソード電
極取着面１６を形成することができる。このようにして
も緑色発光時の順方向電圧には殆んど影響がない。
カソード電極Ｋを、ｎ”−Ｇａｐ層２層上０上な（ｎ−
ＧａＰ層Ｉ層上３上り着けたものである。上記のｎ−Ｇ
ａＰ層２層上０厚が薄いため、再るのは難しいが、第３
図に示すようにｎ−ＧａＰ層１層上３上通カソード電極
Ｋを取り付けるようにすれば、とのｎ−ＧａＰ層１３は
厚いため、開孔工程において再現性良く共通カソード電
極取着面１６を形成することができる。このようにして
も緑色発光時の順方向電圧には殆んど影響がない。
次に第３図に示す構造を有する２色発光ダイオードの順
方向電圧特性について述べる。第３図に示す構造の発光
ダイオードにおいて、層＝ＧａＰ層２０のキャリア濃度
および層厚が大きい程、順方向電圧ｖＦは小さくなるが
、発光出方は発光光の内部吸収量が増加するため低下す
る。
方向電圧特性について述べる。第３図に示す構造の発光
ダイオードにおいて、層＝ＧａＰ層２０のキャリア濃度
および層厚が大きい程、順方向電圧ｖＦは小さくなるが
、発光出方は発光光の内部吸収量が増加するため低下す
る。
第４図は、第３図に示す装置におけるｎ”−ＧａＰ層２
層上０応する位置に濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｎｔ ’がら
５×１０ ｃＷＬ までｎ型不純物をドーグし、このｎ
型不純物によって形成された０層のキャリア濃度と順方
向電圧Ｖ）−との関係を示したものである。この図で示
すように、キャリア濃度を高くすればｈくする程順方電
圧は下がり、実用上の問題が少ないとされるｌｉｔ方向
電圧ＶＦ−２，７Ｖ以下にするためには、層−ＧａＰ層
２ｏのキャリア濃度を８ Ｘ １０”ｃｍ−３以上にす
れば良いことが判明した。なお、図のキャリア濃度ｎ＝
Ｉ Ｘ １ （Ｊ”ｃｍ−５の場合は、ｎ−ＧａＰ層１
３と同一キャリア濃度で、第１図に示した従来のものを
示したものである。
層上０応する位置に濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｎｔ ’がら
５×１０ ｃＷＬ までｎ型不純物をドーグし、このｎ
型不純物によって形成された０層のキャリア濃度と順方
向電圧Ｖ）−との関係を示したものである。この図で示
すように、キャリア濃度を高くすればｈくする程順方電
圧は下がり、実用上の問題が少ないとされるｌｉｔ方向
電圧ＶＦ−２，７Ｖ以下にするためには、層−ＧａＰ層
２ｏのキャリア濃度を８ Ｘ １０”ｃｍ−３以上にす
れば良いことが判明した。なお、図のキャリア濃度ｎ＝
Ｉ Ｘ １ （Ｊ”ｃｍ−５の場合は、ｎ−ＧａＰ層１
３と同一キャリア濃度で、第１図に示した従来のものを
示したものである。
第５図は、ｎ＋−ＧａＰ層２層上０ャリア濃度をｎ
＝ ２ Ｘ １０１８ｃｍ−３一定とし、ＩＦ＝２０ｍ
Ａとしたときのｎ 層の層厚と順方向電圧ＶＦおよび相
対光出力との関係を示したものである。ｎ＋−ＧａＰ層
２層上０Ｘ１０ｃｔｎ 程度の濃度ならば、順方向電
圧ＶＦは、その層厚に殆ど依存しないで一定とみなせる
。
＝ ２ Ｘ １０１８ｃｍ−３一定とし、ＩＦ＝２０ｍ
Ａとしたときのｎ 層の層厚と順方向電圧ＶＦおよび相
対光出力との関係を示したものである。ｎ＋−ＧａＰ層
２層上０Ｘ１０ｃｔｎ 程度の濃度ならば、順方向電
圧ＶＦは、その層厚に殆ど依存しないで一定とみなせる
。
しかし、層厚を厚くすればする程、発光光の内部吸収が
増加し、外部への光出力は減することが示される。実用
的には、赤色発光半導体層 ）Ｌｌ と緑色発光半導
体層Ｌ２との間に挾み込むｎ４− ＧａＰ層２層上０キ
ャリア濃度が８×１０１７ｃＷｔ−３以上で、層厚が１
５μｍ以下ならば、光の内部吸収の影響をほとんど受け
ずに１脳方向電圧ｖＦ−〜２．２ｖを達成することがで
きる。
増加し、外部への光出力は減することが示される。実用
的には、赤色発光半導体層 ）Ｌｌ と緑色発光半導
体層Ｌ２との間に挾み込むｎ４− ＧａＰ層２層上０キ
ャリア濃度が８×１０１７ｃＷｔ−３以上で、層厚が１
５μｍ以下ならば、光の内部吸収の影響をほとんど受け
ずに１脳方向電圧ｖＦ−〜２．２ｖを達成することがで
きる。
尚、上記実施例では結晶材料をＧａＰとした赤色および
緑色発光する２色発光ダイオードにつき述べたが、結晶
材料はＧａＰに限らず発光色も赤色および緑色に限らな
い。
緑色発光する２色発光ダイオードにつき述べたが、結晶
材料はＧａＰに限らず発光色も赤色および緑色に限らな
い。
以上のようにこの発明によれば、第１色発光ｐ／ｎ接合
を有する第１色発光半導体層と、この第１色発光半導体
層の上部に形成され第２色発光ｎ ／ｐ＋接合を有する
第２色発光半導体層との間に高濃度の層層を設けること
により、信頼性や光出力等の諸物件を殆んど劣化させる
ことなく、上記第２色発光半導体層における順方向電圧
の低減された２色発光可能な半導体発光装置を提供する
ことができる。
を有する第１色発光半導体層と、この第１色発光半導体
層の上部に形成され第２色発光ｎ ／ｐ＋接合を有する
第２色発光半導体層との間に高濃度の層層を設けること
により、信頼性や光出力等の諸物件を殆んど劣化させる
ことなく、上記第２色発光半導体層における順方向電圧
の低減された２色発光可能な半導体発光装置を提供する
ことができる。
第１図は従来の半導体発光装置を示す…「面図、第２図
はこの発明の一実施例に係る半導体発光装置を示す断面
図、第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第４
図はｎ層のキャリア濃度と順方向’ｉｊ、 ＵＥとの関
係を示すグラフ、第５図はｎ”−Ｇａｉ’層の層厚と順
方向電圧および相対光出力との関係を示すグラフである
。 １ｌ−ｐ−ＧａＰ基板、１２−ｐ−ＧａＰ層、１３−ｎ
−ＧａＰ層、Ｉ ４− ｎ−ＧａＰ層、１５ ・・−ｐ
−ＧａＰ層、１６・・・共通電似取着面、２０・・・
ｎ−ＧａＰ層、Ａｌ・・赤色用の一方の電極、Ａ２・・
・緑色用の一方の電極、Ｌｌ・・・赤色発光半弓体層、
Ｌ２・・・緑色発光半導体層、Ｉ＜・・共通電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 １ 第２図 第３図
はこの発明の一実施例に係る半導体発光装置を示す断面
図、第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第４
図はｎ層のキャリア濃度と順方向’ｉｊ、 ＵＥとの関
係を示すグラフ、第５図はｎ”−Ｇａｉ’層の層厚と順
方向電圧および相対光出力との関係を示すグラフである
。 １ｌ−ｐ−ＧａＰ基板、１２−ｐ−ＧａＰ層、１３−ｎ
−ＧａＰ層、Ｉ ４− ｎ−ＧａＰ層、１５ ・・−ｐ
−ＧａＰ層、１６・・・共通電似取着面、２０・・・
ｎ−ＧａＰ層、Ａｌ・・赤色用の一方の電極、Ａ２・・
・緑色用の一方の電極、Ｌｌ・・・赤色発光半弓体層、
Ｌ２・・・緑色発光半導体層、Ｉ＜・・共通電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 １ 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体ｐ ｆＪＪ、基板と、上
記基板上に形成され順にｐ層およびｎ層の積層エピタキ
シャル層から成る第１色発光半導体層と、この第１色発
光半導体層上に形成された１層と、共通電極取着面とな
る上記第１層発光半導体層のｎ層まだは上記ｎ層層の露
出面を残すように第１色発光半導体層上を全て覆うこと
なく上記層層上に順に形成されたｎ一層およびｐ層層の
エピタキシャル層から成る第２色発光半導体層と、上記
ｐ型基板裏面に形成された第１色用の一方の電極と、上
記第２色発光半導体層上面に形成された第２色用の一方
の電極と、上記共通電極取着面上に形成された共通電極
とを具備することを特徴とする半導体発光装置。 - （２） 上記１層は、キャリア濃度が８×１０１７ｃ
♂以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体発光装置。 - （３）上記■−■化合化合物半型半導体基板ガリウム・
リンを主成分とし、上記第１色発光半導体層および上記
第２色発光半導体層はそれぞれガリウム・リンを主成分
とした赤色発光半導体層および緑色発光半導体層である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168871A JPS5958877A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168871A JPS5958877A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5958877A true JPS5958877A (ja) | 1984-04-04 |
Family
ID=15876103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168871A Pending JPS5958877A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5958877A (ja) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| US5625201A (en) * | 1994-12-12 | 1997-04-29 | Motorola | Multiwavelength LED devices and methods of fabrication |
| WO1999057788A3 (de) * | 1998-04-30 | 1999-12-29 | Siemens Ag | Lichtemissions-halbleitereinrichtung |
| KR101114782B1 (ko) * | 2009-12-10 | 2012-02-27 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법 |
-
1982
- 1982-09-28 JP JP57168871A patent/JPS5958877A/ja active Pending
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