KR0153552B1 - 반도체 발광 소자 - Google Patents

반도체 발광 소자

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KR0153552B1
KR0153552B1 KR1019940004966A KR19940004966A KR0153552B1 KR 0153552 B1 KR0153552 B1 KR 0153552B1 KR 1019940004966 A KR1019940004966 A KR 1019940004966A KR 19940004966 A KR19940004966 A KR 19940004966A KR 0153552 B1 KR0153552 B1 KR 0153552B1
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가즈미 우노
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사또 후미오
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Abstract

내습성이 뛰어나고, 고출력 특성을 구비한 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
광 취출면 측에 A1을 포함하는 결정층(15)를 구비한 해당 반도체 발광 소자의 발광층이 되는 InGaAlP계 혼정층(12, 13, 14 및 15)와, 결정층(15) 상에 적층된 몰 비율 50% 이하의 Al을 포함 또는 Al을 포함하지 않은 Ⅲ-V족 결정층(16)을 가지고 구성된 발광 소자, 또한 몰 비율 50% 이하의 Al을 포함 또는 Al을 포함하지 않은 Ⅲ-Ⅴ족 결정층(16)은 유기 금속 기상 성장법에 의해 그 밖의 각 층에 연속해서 형성된다.

Description

반도체 발광 소자
제1도는 본 발명의 한 실시예에 관한 반도체 발광 소자의 개략 단면도.
제2도는 고온 고습 조건 하에서의 LED 램프의 상대 광출력의 시간 경과에 따른 변화 특성을 도시한 도면.
제3도는 제1도에 도시한 본 실시예의 반도체 발광 소자의 펠릿 표면의 보호막의 A1몰 비율과 상대 광출력 변동값의 관계를 도시한 도면.
제4도는 제1도에 도시한 본 실시예의 반도체 발광 소자에 있어서의 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막(16)의 막 두께와 상대 광출력 변동값(%)의 관계를 도시한 도면.
제5도는 종래 기술에 의한 등색(橙色) 발광 InGaAIP LED의 개략 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : n형 GaAs 기판
12 : n형 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 피복층
13 : n형 In0.5(Ga0.8Al0.2)0.5P 활성층
14 : P형 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 피복층
15 : P형 Ga0.2Al0.8As 전류 확산층 16 : In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막
17 : AuZn 표면 전극 18 : AuGe 이면 전극
본 발명은 발광층에서 InGaAIP계 혼정층(混晶層)을 이용하는 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 내습성이 뛰어나고 고출력 특성을 구비한 수명이 긴 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 고휘도 LED(Light Emitting Diode ; 발광 다이오드)로서 InGaAIP계 혼정을 발광층으로 하는 LED가 실현되고 있다. 이 LED의 구조적 특징으로서 광 취출면 측에 Al 혼정 비율(이하 XA1을 이용해서 표현한다)이 높은 Ga1-xAlxAs층이 전류 확산층으로 이용되고 있는 점을 들 수 있다(이하, 간략하게 Al의 함유율이 높은 것을 고Al, 낮은 것을 저Al이라는 표현을 이용하는 경우가 있다).
제5도는 종래 기술을 이용해서 형성된 등색 발광 InGaAIP LED의 개략 단면도를 도시한다.
예를 들면, 제5도를 이용해서 황색 발광 InGaAIP LED의 에피택셜 성장예를 나타내면 n형 GaAs 기판(1) 위에 유기 금속 기상 성장법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ; MOCVD법)에 의해 막 두께 1.0 [㎛]의 n형 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5 P 피복층(2)를 형성하고, 다음으로 각각 막 두께 0.5 [㎛]의 n형 In0.5(Ga0.72Al0.28)0.5 P 활성층(3), 막 두께 1.0 [㎛]의 P형 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5 P 피복층(4) 및 막 두께 10 [㎛]의 P형 Ga0.2Al0.8As 전류 확산층(5)를 차례로 성장시킨다. 그리고, 전류확산층 Ga0.2Al0.8As(5) 위쪽 및 n형 GaAs 기판(1) 측에 각각 전극(7,8)을 형성한다. 최후에 다이싱 공정에 의해 소자를 독립시켜 LED 펠릿을 얻는다. 이와 같이 펠릿 광취출면 측의 GaAlAs층(5)의 Al 혼정 비율 XAl은 0.8로 높아진다.
그러나 이와 같은 고Al 혼정 비율의 GaAlAs층(5)는 매우 산화되기 쉽고, 그 때문에 발광 특성의 열화를 초래하며, 소자 수명을 현저하게 단축시키는 원인이 되고 있고, 수지 밀봉한 소자에 있어서도 마찬가지였다.
이에 대한 대책으로 종래에는 별도의 약품 처리 공정으로서의 화학 표면 처리(예를 들면, NH4OH 및 H2O2의 혼합액에 의한 습식 에칭)에 의해 자연 산화막을 형성하는 방법이 행해졌으나, 상기 방법으로 얻은 자연 산화막은 불균일성이 크고 강제적으로 형성된 산화막이므로 밀착성이 약하며 기계적인 강도도 약하기 때문에 수명에 오차가 발생했다.
또한, 상기 약품 처리 공정은 그 성질 상, 상기 각 층(1, 2, 3, 4, 5)의 형성 공정과 연속해서 행할 수 없기 때문에 제조 시간이 걸린다는 문제가 있었다.
또한, Si 소자를 이용한 제조에서 통상 형성되고 있는 SiO2나 SiNx보호막에 관해서도 그 성질 상, 상기 각 층(1, 2, 3, 4, 5)의 형성공정에 연속해서 행할 수 없기 때문에 제조 비용이 높아지는 문제가 있었다.
그런데, 전류 확산층 Ga1-xAlxAs(5)의 Al 혼정 비율 XAl을 0.5 이하로 저하시켜 형성하면 소자의 수명은 개선되지만 반대로 적색부터 녹색까지의 발광 파장에 대한 흡수율이 커지기 때문에 실현시킨다 해도 비실용적이라는 문제가 있었다.
이상과 같이 종래의 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법에서는 광 취출면 측에 Al 혼정 비율이 높은 GaAlAs층이 전류 확산층으로 이용되고 있고, 매우 산화되기 쉽기 때문에 발광 특성의 열화를 초래하며, 소자 수명을 현저하게 단축시키는 문제가 있었다. 또, 이 문제를 해결하기 위해 화학 표면 처리를 이용해서 자연 산화막을 형성하는 방법을 이용해도 여기서 얻은 자연 산화막은 불균일성이 크고, 기계적인 강도로 약하기 때문에 수명에 오차가 생기는 결점이 있었다. 또한, 이 화학 표면 처리는 반도체 발광 소자의 각 층의 형성과 별도의 공정에서 실시되기 때문에 제조 시간이 그 만큼 더 걸린다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 발광층으로서 InGaAlP계 혼정층을 이용하는 반도체 발광 소자에 있어서, 내습성이 뛰어나고, 고출력 특성을 구비한 반도체 발광 소자를 제공하는 것이며, 높은 효율의 반도체 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 반도체 발광 소자는 활성층; 상기 활성층 상에 60% 이상의 고 몰비(mol ratio)의 알루미늄으로 형성된 고 알루미늄 결정층; 및 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면 상에 형성되고 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 도전성 결정층을 포함하되, 상기 도전성 결정층이 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 덮고 있는 것을 특징으로 한다.
몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유하고 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 덮는 상기 도전성 결정층(16)으로는 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P(여기서, 0≤x≤1)을 사용하는 것이 바람직하다.
몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유하고 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 완전히 덮는 상기 도전성 결정층으로서 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P(여기서, 0≤x≤1)를 사용하고, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유하고 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 덮는 상기 도전성 결정층의 막두께는 0.01㎛ 이하로 형성하는 것도 바람직하다.
몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층으로서 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P(여기서, 0≤x≤1)를 사용하고; 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층의 금지 대역폭이 상기 활성층의 금지 대역폭보다 작은 경우 Al을 가진 결정층(16)의 금지 대역폭이 발광층의 금지 대역폭보다 작은 경우, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P의 막 두께가 0.01㎛ 내지 2㎛의 범위 안에 있는 것도 바람직하다.
몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층으로서 Ga1-xAlxAs(여기서, 0≤x≤0.5)를 사용하는 것도 바람직하다.
몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전서 결정층으로서 Ga1-xAlxAs(여기서, 0≤x≤0.5)를 사용하고, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층의 막두께는 0.01㎛ 이상인 것도 바람직하다.
몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층의 금지 대역폭이 상기 활성층의 금지 대역폭보다 작은 경우, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층 Ga1-xAlx As(여기서, 0≤x≤0.5)의 막 두께는 0.01㎛ 내지 2㎛ 범위안에 있는 것도 바람직하다.
또한, 상기 활성층, 상기 고 알루미늄 결정층 및 상기 도전성 결정층은 GaAs 기판 상에 형성된 것도 바람직하다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 반도체 발광 소자는 활성층; 60% 이상의 고몰비의 알루미늄으로부터 형성된 고 알루미늄 결정층; 및 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면 상에 형성되되, 알루미늄을 함유하지 않은 도전성 결정층 포함하되, 상기 도전성 결정층은 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 완전히 덮고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 반도체 발광 소자는 n형 GaAs 기판; 상기 GaAs 기판 상에 형성된 n형 InGaAlP 보호층; 상기 n형 InGaAlP 보호층 상에 형성된, 광 취출면을 구비한 n형 InGaAlP 활성층; 상기 n형 InGaAlP 활성층 상에 형성된 p형 InGaAlP 보호층; 상기 p형 InGaAlP 보호층 상에 형성된 p형 GaAlAs 전류 확산층; 및 상기 p형 GaAlAs 전류 확산층 상에 형성된 p형 InGaP 보호층을 포함하되, 상기 p형 InGaP 보호층은 상기 p형 GaAlAs 전류 확산층을 완전히 덮고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 발광 소자는 제1도에 도시한 바와 같이 광 취출면이 되는 GaAlAs 전류 확산층(15) 상에 몰 비율 50% 이하의 Al을 가지거나 Al을 포함하지 않은 Ⅲ-Ⅴ족 결정층 예를 들면, In0.5(Ga1-xAlx)0.5P(여기서, 0≤x≤1), Ga1-yAlyAs(여기서, 0≤y≤0.5), InP, GaP 또는 GaAs 등에 의한 보호막층(16)을 형성하고 있다. 이 보호막(16)은 내습성 보호막으로서 기능한다.
또, InGaAlP계 혼정층(12, 13, 14 및 15)의 성장 프로세스인 유기 금속 기상 성장법 또는 분자선 기상 성장법을 이용해서 이들의 혼정층(12, 13, 14, 15)의 형성에 연속해서 그 보호막(16)을 얇게 효율적으로 형성한다. 따라서, GaAlAs 전류 확산층(15)와 몰 비율 50% 이하의 Al을 포함하지 않는 Ⅲ-Ⅴ족 결정층(보호막)(16)의 밀착성은 강하고, 몰 비율 50% 이하의 A1을 가지거나 A1을 포함하지 않은 Ⅲ-Ⅴ족 결정층(16)의 막 두께가 얇아도 결함이 적고, 펠릿화 공정에 있어서 다이싱 공정에서의 충격, 제품화 공정에 있어서 와이어 본딩 공정에서의 충격 등에 의해 보호막이 벗겨지지 않는 기계적인 강도가 강한 반도체 발광 소자를 실현할 수 있다.
또, 상기 보호막(16)이 도전성이므로, SiO2, SiNx보호막 또는 캐리어 농도가 낮고 고저항인 Ⅲ-Ⅴ족 결정 보호막과 같이 저항성 전극을 형성하기 위해 또는 와이어 본딩부를 설치하기 위해 보호막에 개구부를 형성할 필요없이 저항성 전극을 형성할 수 있다. 따라서, 보호막을 형성함에 따라 펠릿화 공정이 복잡해지는 것을 피할 수 있고, 저항성 전극 보호막 경계면으로부터 고Al 결정에 악영향을 미치는 OH- 이온의 침입을 방지할 수 있다.
또한, 광 취출면 상에 광 흡수층이 되는 산화막이 매우 형성되기 어렵게 되어 내수성을 향상시킨 반도체 발광 소자를 실현할 수 있다.
이하, 본 발명에 관한 실시예를 도면에 기초해서 설명하겠다.
제1도에 본 발명의 한 실시예에 관한 황색 발광(파장 약 590㎜)의 반도체 발광 소자의 개략 단면도를 도시한다.
우선, (100)n형 GaAs 기판(11) 상에 유기 금속 기상 성장법(MOCVD법) 또는 분자선 에피택셜법(MBE법)에 의해 막 두께 1.0[㎛]의 n형 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 피복층(12)(Si 도프, 캐리어 농도 5×1017㎝-3)을, 다음으로 막 두께 0.5[㎛]의 n형 In0.5(Ga0.72Al0.28)0.5P활성층(13)(도프되지 않은 캐리어 농도 1×1017㎝-3이하)을, 다음으로 막 두께 1.0[㎛]의 P형 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 피복층(14)(Zn 도프, 캐리어 농도 5×1017㎝-3)을, 그리고 막 두께 10[㎛] P형 Ga0.2Al0.8As 전류 확산층(15)(Zn 도프, 캐리어 농도 1∼2×1018㎝-3)을 차례로 결정 성장시킨다. 연속해서 MOCVD법 또는 MBE법에 의해 몰 비율 50% 이하의 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P(여기서, 0≤x≤1) 보호막(16)(Zn 도프, 캐리어 농도 5×1017㎝-3)를 성장시켜 결정 성장을 종료시킨다.
In0.5(Ga1-xAlx)0.5P(여기서, 0≤x≤1) 보호막(16)은 0.01[㎛] 이상이면 습성 보호막으로서 기능하지만, 지나치게 두꺼우면 발광에 대한 광 흡수층으로서 무시할 수 없기 때문에 막 두께를 0.01∼2.0[㎛] 정도의 두께로 설정한다.
다음으로 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막(16) 상에 막 두께 1.0[㎛]의 AuZn[Zn3중량%, 즉 Zn이 중량비(3%)] 표면 전극(17)을, n형 GaAs 기판(1) 측에 막 두께 1.0[㎛]의 AuGe(Ge3중량%)이면 전극(8)을 형성한다. 그후 다이싱 공정으로 소자를 분리하고, 반도체 발광 소자의 펠릿화 프로세스를 종료시킨다.
이와 같이 본 실시예에서는 광 취출면이 되는 GaAlAs 전류 확산층(15) 상에 몰 비율 50% 이하의 Al을 가지거나 Al을 함유하지 않은 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막(16)을 InGaAlP계 혼정층(12, 13, 14 및 15)의 성장 프로세스인 유기 금속 기상 성장법을 이용해서 상기 각 층(12, 13, 14, 15)의 형성에 연속해서 행함에 따라 얇게 효율적으로 성장시키므로, GaAlAs 전류 확산층(15)와 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막(16)의 밀착성이 강하고, In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막(16)의 막 두께가 얇아도 결함이 적으며, 기계적인 강도가 강하다는 이점을 구비한 반도체 발광 소자를 실현할 수 있다.
또, In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막(16) 대신에 Ga1-yAlyAs(여기서, 0≤y≤1) 보호막을 형성해도 같은 효과를 얻을 수 있다.
제2도에 고온 고습 조건 하에서의 LED 램프의 상대 광출력의 시간 경과에 따른 변화를 나타낸다. 제2도를 이용해서 본 실시예의 반도체 발광 소자의 유효성을 증명한다.
환경 온도가 60[℃], 습도 90[%], 통전 전류(IF) 20[mA]의 경우에 있어서 상대 광출력(%)과 통전 시간의 관계를 제2도에 나타내고 있다.
제2도에서 점선 A는 종래의 반도체 발광 소자, 즉 InGaAlP계 LED에 특별한 처리를 하지 않은 경우이고, 점선 B는 종래의 반도체 발광 소자에 InGaAlP계 LED에 NH4OH 및 H2O2의 혼합액에 의한 산화막 처리를 한 경우이고, 일점쇄선 C는 제1도에 도시한 본 실시예의 막 두께 0.1[㎛]의 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막(16)을 형성한 반도체 발광 소자 InGaAlP계 LED의 경우에 관하여 각각 도시하고 있다. 또한, 모든 곡선은 로트 평균값을 이은 것으로 종선의 범위는 그 통전 시간에 따른 오차를 나타낸다.
제2도에서 특별한 처리를 하지 않은 경우(A)에서는 시간 경과에 따라 크게 열화하는 점, 산화막 처리를 한 경우(B)에서는 처리를 하지 않은 경우(A)보다는 개선되었으나 오차가 커서 충분하다고는 할 수 없는 점, 또한 본 실시예에 따른 경우(C)에서는 1,000시간 경과 후에도 거의 열화하지 않아 오차도 작다는 점을 알 수 있다.
제3도는 반도체 발광 소자의 펠릿 표면의 보호막의 Al 몰 비율과 상대 광 출력 변동값(수명)의 관계를 도시한 도면이다.
측정 환경 조건은 온도 60℃, 습도 90%, 통전 전류(IF) 20[Am]으로, 반도체 발광 소자의 LED 램프제품으로 연속 통전 1000시간 후에 측정한 값이다. 종축은 상대 광 출력 변동값(%)이고, 횡축은 펠렛 표면의 Al 몰 비율이다.
실선은 Ga1-yAlyAs의 경우이고, 점선은 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막의 경우를 도시한다.
제3도에서, 보호막층(16)의 Al 몰 비율이 50% 이하이면 통전 시간 1000시간 후에도 상대 광 출력 변동값이 50% 이상을 유지하는 것을 알 수 있다.
제4도는 본 실시예의 반도체 발광 소자에 있어서의 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P 보호막층(16)의 막 두께와 상대 광 출력 변동값(%)의 관계를 도시한 도면이다.
측정 환경 조건은 온도 60%, 습도 90%, 통전 전류(IF) 20[mA]으로, 반도체 발광 소자의 LED 램프 제품에서 연속 통전 1000시간 후에 측정한 값이다. 종축은 상대 광 출력 변동값(%), 횡축은 내습 보호막의 막 두께[㎛]이다.
제4도에 의하면, 보호막층(16)은 막 두께가 0.01[㎛] 이상으로 내습성 보호막으로서 가능하는 것을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시예에서는 보호막층(16)으로부터 InGaAlP 및 GaAlAs를 사용했으나 그밖에 InP, GaAs, GaP, GaAlP. GaAsP 등을 보호막층(16)으로 사용할 수 있다.
또, 발광층 및 보호막층 등의 결정 성장 방법으로서 MOCVD법, MBE법을 사용했으나 그 밖에 예를 들면, MOMBE법, 하이드라이드 VPE법, 클로라이드 VPE법 등을 사용할 수 있다.
표1은 막 두께[t]와 흡수 계수[α]를 피라메타로서 사용한 경우의 반도체 발광소자의 발광 파장[λp]에 대한 Ga1-yAlyAs(여기서, y=0, y=0.5인 경우) 보호막의 광 투과성(P/P0)의 계산값의 한 예를 나타낸다.
표2는 막 두께[t]와 흡수 계수[α]를 피라메타로서 사용한 경우의 반도체 발광 소자의 발광 파장[λp]에 대한 In(GaAl)P(여기서, x=0 및 x=0.7의 경우) 보호막의 광 투과율(P/P)의 계산값의 한 예를 각각 나타낸다. 표1 및 표2의 P/P=exp(-αt)에서 P/P는 광 투과율, α는 흡수 계수, t는 막 두께이다.
광 투과율을 0.8 정도(80% 정도)로 유지하기 위해서는 보호막의 Al 혼정 비율 X의 값에 따라 다르지만 560㎜ 대에서는 거의 0.02 내지 0.05[㎛ ] 이하가 된다. 또, 650nm대에서는 보호막의 Al 혼정 비율 X의 값에 따라 크게 다르지만 X이 0.7에 가까운 경우는 10[㎛] 이상의 두께에서도 발광을 거의 흡수하지 않고 투과시켜 버린다. 그러나, 필요 이상으로 보호막을 두껍게 하면 펠릿 비용이 높아지므로 최적값으로서 2[㎛] 이하 정도로 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 몰 비율 50% 이하의 Al을 포함 또는 Al을 포함하지 않는 Ⅲ-Ⅴ족 결정을 성장시켜 내습성이 뛰어난 LED를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 내습성 보호막(16)으로서 In(GaAlx)P(여기서, 0≤x≤1) 보호막(16)을 사용해서 설명했으나 GaAlAs(여기서, 0≤x≤0.5) 또는 그밖의 Al을 포함하지 않은 GaAs, 또는 InP 등의 Ⅲ-V족 결정을 사용해도 같은 특성을 가진 LED를 실현할 수 있다.
또, 상기 실시예에서는 황색 발광의 반도체 발광 소자에 관해서 설명했으나 활성층의 Al 조성비를 바꿔 얻은 등색[In(GaAl)], 녹색[In(Ga0.6Al0.4)]P에 대해서도 같은 효과를 갖는다. 또, 펠릿 구조로서 n형 피복층, n형 GaAs 기판 간에 Ⅲ-V족 결정의 적층 구조로 형성된 광 반사층이 설치되어 있는 펠릿, 전류 수용 구조를 가진 펠릿, 또는 그 구조들을 겸비한 구조의 펠릿에 대해서도 같은 특성을 갖는다. 또한, GaAs 기판으로서 면방위(100)면으로부터 어긋난 면방위를 가진 것이나 면방위(111)면, 면방위(110)면을 이용한 것도 같은 특성을 가진다.
또, GaAs 기판으로서 n형 외에 P형을 사용하고, 각 층의 도전형을 상기 실시예의 경우와 반대로 도전형으로 형성한 광 반도체 발광 소자에 관해서도 같은 효과를 가진다. 또한, 본원 청구 범위의 각 구성 요건에 병기한 도면 참조 부호는 본원 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본원 발명의 기술적 범위를 도면에 도시한 실시예에 한정하는 의도로 병기한 것은 아니다.
이상과 같이 본 발명에 의하며, 광 취출면이 되는 Al을 포함하는 결정층(GaAlAs 전류 확산층)상에 몰 비율 50% 이하의 Al을 포함하거나 Al을 포함하지 않은 Ⅲ-V족 결정층 예를 들면, In(GaAl)P, GaAl) As(여기서는 0≤y≤0.5), InP, 또는 GaAs 등에 의한 보호막층을 InGaAlP계 혼정층의 성장 프로세스이다. 예를 들면, 유기 금속 기상 성장법을 이용해서 InGaAlP계 혼정층과 연속해서 형성함에 따라 얇고 효율적으로 성장시킬 수 있다.
그리고, 상기 보호막층을 내습성 보호막으로서 기능하게 했으므로 Al을 포함하는 결정층과 몰 비율 50% 이하의 Al을 포함 또는 포함하지 않는 Ⅲ-Ⅴ족 결정층의 밀착성이 강해진다.
또, 몰 비율 50% 이하의 Al을 포함 또는 Al을 포함하지 않는 Ⅲ-Ⅴ족 결정층의 막 두께가 얇아도 결함이 적고, 펠릿화 공정에 있어서의 다이싱 공정에서의 충격, 제품화 공정에 있어서의 와이어 본딩 공정에서의 충격 등에 의해 보호막이 벗겨지지 않는 기계적인 강도가 강한 반도체 발광 소자를 실현할 수 있다.
또, 형성되는 보호막이 도전성 성질을 가짐에 따라 SiO, SiN보호막 또는 캐리어 농도가 낮고 고저항인 Ⅲ-Ⅴ족 결정 보호막과 같이 저항성 전극을 형성하기 위해 또는 와이어 본딩부를 설치하기 위해서 보호막에 개구부를 형성하지 않고 저항성 전극을 형성할 수 있다. 따라서, 보호막을 형성함에 따라 펠릿화 공정이 복잡해지는 것을 피할 수 있고, 저항성 전극-보호막 경계면으로부터 고Al 결정으로 악영향을 미치는 OH- 이온의 침입을 방지할 수 있다. 따라서, 효율적인 반도체 발광 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 광 취출면 상에 광 흡수층이 되는 산화막이 매우 형성되기 어렵게 되고, 내습성을 향상시킨 반도체 발광 소자를 실현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 반도체 발광 소자에 있어서, 활성층; 상기 활성층 상에 60% 이상의 고 몰비(mol ratio)의 알루미늄으로 형성된 고 알루미늄 결정층; 및 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면 상에 형성되고 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 도전성 결정층을 포함하되, 상기 도전성 결정층이 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 완전히 덮고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유하고 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 완전히 덮는 상기 도전성 결정층으로서 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P(여기서, 0≤x≤1)를 사용한 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유하고 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 완전히 덮는 상기 도전성 결정층으로서 In0.5(Ga1-xAl)0.5P(여기서, 0≤x≤1)을 사용하고, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유하고 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 완전히 덮는 상기 도전성 결정층의 막 두께는 0.01㎛이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층으로서 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P(여기서, 0≤x≤1)를 사용하고; 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층의 금지 대역폭이 상기 활성층의 금지 대역폭보다 작은 경우, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층 In0.5(Ga1-xAlx)0.5P의 막 두께가 0.01㎛ 내지 2㎛의 범위 안에 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층으로서 Ga1-xAlxAs(여기서, 0≤x≤0.5)를 사용한 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층으로서 Ga1-xAlxAs(여기서, 0≤x≤0.5)를 사용하고, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층의 막 두께는 0.01㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  7. 제5항에 있어서, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층의 금지 대역폭이 상기 활성층의 금지 대역폭보다 작은 경우, 몰비 50% 이하로 알루미늄을 함유한 상기 도전성 결정층 Ga1-xAlxAs(여기서, 0≤x≤0.5)의 막 두께는 0.01㎛ 내지 2㎛ 범위 안에 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 활성층, 상기 고 알루미늄 결정층 및 상기 도전성 결정층은 GaAs 기판상에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  9. 반도체 발광 소자에 있어서, 활성층; 60% 이상의 고 몰비의 알루미늄으로부터 형성된 고 알루미늄 결정층; 및 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면 상에 형성되되, 알루미늄을 함유하지 않은 도전성 결정층을 포함하되, 상기 도전성 결정층은 상기 고 알루미늄 결정층의 광 취출면을 완전히 덮고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  10. 반도체 발광 소자에 있어서, n형 GaAs 기판; 상기 GaAs 기판 상에 형성된 n형 InGaAlP 피복층; 상기 n형 InGaAlP 피복층 상에 형성된, 광 취출면을 구비한 n형 InGaAlP 활성층; 상기 n형 InGaAlP 활성층 상에 형성된 p형 InGaAlP 보호층; 상기 p형 InGaAlP 보호층 상에 형성된 p형 GaAlAs 전류 확산층; 및 상기 p형 GaAlAs 전류 확산층 상에 형성된 p형 InGaAlP 보호층을 포함하되, 상기 p형 InGaAlP 보호층은 상기 p형 GaAlAs 전류 확산층을 완전히 덮고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
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