KR20050012714A - 반도체 발광소자 - Google Patents

반도체 발광소자

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KR20050012714A
KR20050012714A KR10-2004-7003533A KR20047003533A KR20050012714A KR 20050012714 A KR20050012714 A KR 20050012714A KR 20047003533 A KR20047003533 A KR 20047003533A KR 20050012714 A KR20050012714 A KR 20050012714A
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KR
South Korea
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layer
light
znse
light emitting
substrate
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KR10-2004-7003533A
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나카무라타카오
후지와라신스케
마쯔바라히데키
Original Assignee
스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

출사면으로부터 광을 방출하는 ZnSe발광소자는, 자체활성발광중심(SA)과, n형 ZnSe기판 위에 형성된 활성층과, 출사면의 반대쪽의 면에 배치하여 광을 출사면쪽에 반사하는 Al층을 구비한 n형 ZnSe를 포함한다. 발광을 유효하게 이용하고, 휘도가 높으며, 백색발광소자의 색도를 용이하게 조정할 수 있다.

Description

반도체 발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT―EMITTING DEVICE}
ZnSe 계 백색 발광소자에서는, n형 ZnSe 기판위에 형성된 pn접합을 포함한 활성층에 있어서 청색광을 발광하고, 더욱 ZnSe 기판에 있어서의 자체 활성발광중심(SA(Self-Activated) 중심)이 그 청색광을 받아서 여기되어 황색광을 발광한다. 도 12는, ZnSe 계 백색 발광소자를 표시하는 구성 개략도이다. SA 중심을 가진 n형 ZnSe 기판(101)위에 n형 ZnSe 에피택셜층(103)이 형성되고, 그 위에 적어도 l개의 pn접합을 포함한 발광층인 활성층(104)이 형성되어 있다. 그 위에는 p형 ZnSe 에피택셜층(105)이 형성되어 있다. 활성층(104)에서 발광을 일으키게 하려면, n형 ZnSe 기판(101)의 이면에 형성한 n형전극 (112)과 p형 ZnSe 에피택셜층(105)위에 형성한 p형전극(11O)과의 사이에 전압을 인가한다. 전압은, pn접합에 순 방향전압이 걸리도록, p형전극(110)에 소정의 전압을, 또 n형전극 (112)에 그것보다 낮은 전압을 인가한다. 이 전압인가에 의해, pn접합에 캐리어가 주입되어 활성층(l04)에서 발광이 생긴다. ZnSe 화합물 반도체의 경우, 활성층으로부터 발광되는 광은, 활성층내의 ZnSe 층에 상당하는 파장의 청색이다. 이 청색 발광은 좁은 밴드폭을 가진다.
이 청색광은, 상면측의 P형 ZnSe 에피택셜층을 통과하여 출사면으로 부터 밖으로 출사될 뿐만 아니라, 아래쪽의 n형 ZnSe 기판(lOl)에도 도달한다. n형 ZnSe 기판에는, 미리 , 요드, 알루미늄, 염소, 브롬, 갈륨, 인듐 등을 적어도 1종류 도핑해서 n형 도전성으로 하고 있다. 이 도핑에 의해, znSe 기판에는 SA 발광중심이 형성된다. 상기의 청색광을 포함한 510nm이단(以短)의 단파장영역의 광의 조사에 의해, SA 발광중심으로 부터, 550nm ~ 650nm의 장파장영역의 광이 발광된다. 이 장파장영역의 광은, 황색 또는 오렌지색의 가시광이다.
도면중의 활성층으로부터의 청색 또는 청록색발광 중, ZnSe 기판방향으로 전파하는 것은, ZnSe 기판(1O1)에 흡수되어, 광여기 발광을 일으켜서 황색 또는 오렌지색 혹은 적색의 광을 발한다. 이 양자의 발광을 조합함으로써, 백색광을 얻을 수 있다.
본 발명은, 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 ZnSe 계 발광소자에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 반사율의 측정방법의 원리도
도 1(a)는, 공기와 접하는 면으로 부터의 반사를 포함한 반사율 r1의 측정을 표시하는 도면
도 1(b)는, 도 1(a)의 측정을 보완해서 필요한 반사율 R1을 얻기 위하여 반사율 r0 및 투과광 T0를 측정하는 방법을 표시하는 도면
도 2는, Ti/Au전극의 경우의 투과광 T0의 측정결과를 표시하는 도면
도 3은, Ti/Au전극의 경우의 반사율 r0의 측정결과를 표시하는 도면
도 4는, T0와 r0와의 측정결과로 부터 산출한 흡수계수 a를 표시하는 도면
도 5는, T0와 r0와의 측정결과로부터 산출한 공기/ZnSe 계면에서의 반사율 R0를 표시하는 도면
도 6은, 샘플의 한쪽 면에 Ti/Au박막을 증착했을 경우의 반사율 r1의 측정결과를 표시하는 도면
도 7은, Ti/ZnSe 계면에 있어서의 반사율 R1의 산출결과를 표시하는 도면
도 8은, Al층, In층 및 Ti층을 각각·ZnSe 기판의 이면에 가진 경우의 반사율 r1의 측정결과를 표시하는 도면
도 9는, Al층, In층 및 Ti층의 각각과 ZnSe 층과의 계면의 반사 R1 의 산출 결과를 표시하는 도면
도 l0는, 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 ZnSe 계 발광소자를 표시하는 단면도
도 11은, 본 발명의 실시의 형태 3에 있어서의 ZnSe 계 발광소자를 표시하는 단면도
도 12는, 종래의 ZnSe 계 발광소자를 표시하는 도면
위에서 설명한 바와 같이, ZnSe 계 반도체 발광소자를 발광시키기 위해서는, p형 반도체층 위에 배치된 p형전극과 n형 ZnSe 기판의 이면에 형성되는 n형전극의 사이에 전압을 인가할 필요가 있다.
n형 ZnSe 기판의 이면에 형성되는 n형전극에는, 종래, 융착법에 의한 In이나, 재성장 또는 증착법에 의한 Au/Ti가 사용되고 있었다. 이들의 금속은, 활성층으로 부터의 청색 또는 청록색발광이나 n형 ZnSe 기판에서 발생하는 장파장영역의 광에 대해서 반사율이 낮고, 이들의 광의 대부분을 흡수하고 있었다.
상기와 같이, ZnSe 계 발광소자는, 활성층에서 발생하는 단파장영역의 광에가세해, ZnSe 기판에서 발생하는 장파장영역의 광도 이용한다. 이 때문에, ZnSe 계 기판에 있어서의 발광을 가능한 한 많이 유효하게 인출하는 것은 출력 향상이나 색도제어를 위해서도 중요하다.
본 발명의 주목적은, 반도체소자에서 발생한 광을 유효하게 활용함으로써, 고휘도의 반도체 발광소자를 얻는 것에 있다. 또, 부차적인 목적은, 백색광을 발광하는 반도체 발광소자의 색도의 조정이나 더욱 출력, 색도의 불균일을 억제하는데 있다.
본 발명의 반도체 발광소자는, 출사면으로 부터 광을 외부로 출사하는 반도체 발광소자이다. 이 반도체 발광소자는, 자체 활성발광중심을 포함한 제 1도전형 반도체기판과 제 l도전형 반도체기판 위에 형성된 활성층과 출사면과 반대쪽의 면에 위치해, 광을 출사면쪽으로 반사하는 Al층을 구비한다.
상기와 같이, 출사면과 반대쪽의 실장기판쪽에 Al층을 배치시키므로써,
활성층으로 부터 발광하는 청색광 및 반도체기판중으로 부터의 SA 발광을 Al층에서 반사해, 출사면으로 향하게 함으로써, 출력을 향상, 즉휘도를 향상시킬 수 있다. 또, SA 발광중심으로부터 발광되는 광도 A1층에서 반사되어 유효화 되지만, 그뿐만이 아니라 단파장영역광이 반사되어서 반도체기판중을 전파할 때, 재차 SA 발광중심을 여기하므로, 그 만큼 장파장영역광의 강도는 증대하고, 여기에 기여한 활성층으로부터의 광은 흡수되어 그 강도는 감소한다. 이 때문에, 백색광에 있어서 활성층으로부터의 광의 성분에 대해서, SA 발광중심으로부터의 광의 성분을 높이는 것이 가능하게 된다.
상기의 발광소자는, 실장될 때, 에피업(기판 다운) 실장이어도, 에피다운(기판 업) 실장이어도 된다. 에피다운등이란, 상기 제 l 및 제 2도 전형반도체층이 기판위에 에피택셜 성장되기 위해서 불리는 실장에 있어서의 발광소자의 방향을 표시하는 용어이다. 에피업(기판 다운)이란, 반도체기판이 실장기판에 고정되어 에피택셜층이 출사면을 구성하는 것을 가리키고, 에피다운(기판 업)이란 에피택셜층의 측이 실장기판에 고정되어 반도체기판이 출사면을 구성하는 것을 가리킨다. 상기의 Al층은, 에피업 실장하는 것을 전제로 하는 반도체 발광소자에게도, 에피다운 실장하는 것을 전제로 하는 반도체 발광소자에게도 이용할 수 있다.
즉, 상기의 출사면은, 활성층 위에 형성된 제 2도전형 반도체층의 측에 위치해, Al층이 제 1도전형 반도체기판에 전기적으로 접속되는 전극을 구성해도 된다.
상기의 구성에 의해, 에피업 실장에 있어서, A1층에 있어서의 반사에 의해 고휘도를 실현할 수 있다. 즉, 활성층으로 부터의 광이 Al층을 향할 때, 및 A1층에서 반사되어 출사면에 향할 때의 합계 2회 반도체기판중의 SA 발광중심을 여기한다. 이 때문에, SA 발광의 강도를 높이고, 또 활성층으로부터의 광 그 자체의 강도도 높게 할 수 있다.
상기의 제 1도전형 반도체기판의 표면(이면)에 제 1도전형 불순물을 제 1도전형 반도체기판보다도 고농도로 포함한 고농도 제 l도전형 반도체층을 형성하여 그 고농도 제 l도전형 반도체층에 접해서, Ai층이 위치하는 구조로 해도 된다.
이 구성에 의해, 에피업 실장의 경우에, 이면전극을 오믹으로 하는 것이 용이하게 된다.
상기의 출사면은, 제 1도전형 반도체기판의 측에 위치하고, Al층이 활성층 위에 형성된 제 2도전형 반도체층의 측에 위치하도록 해도 된다.
이 구성에 의해, 에피다운 실장에 있어서도, 반도체 발광소자중에서 발광한 광의 유효활용을 도모해, 휘도를 높일 수 있다.
또, 상기의 Al층 위에 접해서, 더욱 Au층, 및/또는, 2층으로 이루어진 Ti(하층)/Au(상층)를 가질 수 있다. 이 Au층 또는 Ti/Au층에 의해, 불안정한 A1층을 보호해서 안정화 하는 것이 가능하게 된다.
상기의 제 1도전형 반도체기판이 자체 활성발광중심을 포함한 n형 ZnSe 기판이며, n형 ZnSe 기판 위에 형성된 pn접합을 포함한 활성층을 가진 구성으로 할 수 있다.
상기와 같이, 반도체기판으로서 비교적 제조하기 쉬운 n형 ZnSe를 이용해 예를 들면 에피업 실장하는 경우, 활성층에서 발생한 광이 Al층에 도달한다. 활성층으로부터 ZnSe 기판의 표면(이면)에까지 도달하는 광량은 기판의 흡수계수에 의존하지만, PVT(Physical Vapor Transport) 법에 의해 제작한 ZnSe 기판의 흡수계수는 그다지 크지 않고, 상당량의 광이 활성층으로 부터 ZnSe 기판의 표면(이면)에 도달한다. 이면에 도달한 광은, A1층에서 반사해, 윗쪽으로 되돌려진다. 종래의 이면전극에 이용되고 있던 In전극이나 Ti전극에서는, 이들의 광은 이면전극에서 거의 흡수되고 있었다. 상기와 같이 A1층을 배치함으로써, 광 인출부로 반사되어 ZnSe 기판을 다시 한번 통과한다. 활성층으로 부터의 광이 다시 한번 ZnSe 기판을 윗쪽으로 통과할 때, ZnSe 기판중의 발광중심으로부터 다시 한번 장파장영역의 광을 발광시킨다. 이 때문에, 전체의 휘도를 향상시킬 뿐만 아니라, 상대적으로 SA 발광중심으로부터의 광의 비율을 증가 시킬 수 있다. 이 결과, 예를 들면 찬색깔계통의 백색광을 보다 완전한 백색광에 근접시키거나 더욱 더운색깔계통의 백색광을 얻을 수 있다.
다음에 도면을 이용해, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 설명한다.
(실시의 형태 1)
반도체 발광소자의 ZnSe 계 백색 LED에서는, n형 ZnSe 기판위에 성장시킨 에티팩셜활성층으로 부터의 청색광의 일부가 ZnSe 기판중을 진행할 때 SA 센터의 여기를 실시한다. 이 때, 청색광의 일부는 상기 여기 때문에 흡수된다. SA 센터는 여기되고, 그 완화과정에서 발광되는 SA 발광을 이용함으로써 백색화를 실현하고 있다. 이 백색 LED에서는 ZnSe 기판의 이면에, 금속의 n형전극이 형성되어 있다. ZnSe 기판의 청색광의 흡수가 충분하지 않은 경우, 청색광의 일부는 ZnSe 기판의 이면전극에 도달한다. 한편, SA 발광은, 등방적이며, 출사면쪽에도 실장면쪽에도 동일한 광량의 광이 방사되므로, 상당량의 SA 광이 이면전극에 도달한다.
ZnSe 기판의 이면전극에서의 반사율이 lOO%이면, 이면전극에 광이 도달해도 문제는 생기지 않는다. 그러나, 실제로는 100%의 반사율은 있을 수 없고, 흡수는피할 수 없다. 따라서 znSe 이면전극계면에서의 반사율은 백색 LED의 발광특성을 결정하는데 있어서 중요한 요소이다. 그러나, 지금까지 그 반사율은 측정되어 있지 않고, 반사율에 관한 실제의 식견은 없는 것과 같다. 그래서, ZnSe 기판의 이면전극계면에서의 반사율을 측정했다. 이면전극으로서는 Ti층, In층, 그것에 Al층을 이용해 이하의 결과를 얻었다.
(al) 반사율 측정의 원리
도 1(a)에 표시한 배치로 반사율을 측정하면, 측정되는 반사율(rl)은, 공기/ ZnSe 계면에서의 반사율(R0)과 ZnSe 중에서의 흡수계수(a)와 ZnSe/이면전극계면에서의 반사율(Rl)을 포함한 값이 된다. 따라서 r1를 측정하는것 만으로는 R1를 결정할 수는 없다. r1의 측정에 더하여 도 l(b)의 배치, 즉이면 전극이 없는 상태에서의 반사율(r0)과 투과율(T0)을 측정하고, 이들의 3측정의 결과로부터 R0, R1, r1 및 a를 구하는 것이 가능하게 된다.
측정치인 r1, r0, T0와 R0, R1 및 a와의 사이에는, 다중반사도 고려하면 이하의 관계가 있다.
r0=R0+ [{A2·R0·(1-R0)2}/{1-(A·R0)2}]
T0={A·(1-R0)2}/{1-(A·R0)2}
r1=R0+[{A2·Rl·(1-R0)2}/{1-A2·R0·R1}]
A=exp (-a·d)
여기서, d는 znSe 기판의 두께이다. 이들의 관계식을 사용하면, 측정치 r1,r0, T0로 부터 R0, R1, a를 산출할 수가 있다.
(a2) Ti/Au전극의 경우의 측정
사용한 샘플은 이하의 3개의 샘플이다.
(s1) as-grown PVT 기판(Physical Vapor Transport법)
(s2) Al-doped PVT 기판
(s3) CVT 기판(Chemical Vapor Transport법)
각 웨이퍼를 10mm ×l0mm에 벽개 후, 두께 200㎛가 되도록 양면 미러 연마를 실시했다. 샘플(s2) A1-doped PVT 에 관해서는, Al가 존재하는 영역이 남도록 각면을 연마했다.
전극용착전에 상기 3개의 샘플의 투과율 T0 및 반사율 r0를 측정했다. 측정결과를 도 2 및 도 3에 표시한다.
투과율의 차이는, 도핑의 유무와 도펀트의 차이에 의한 것이다. 도핑하면 흡수단부가 장파장측에 시프트한다. A1보다 요드의 쪽이 그 경향이 현저하다. 반사율은 장파장측에서는 그다지 변함 없지만, 흡수단부 가깝게 되면 크게 다르다. 그러나, 이것만으로는 흡수의 영향이 미쳤는지 계면에서의 반사율 R0가 다른지는 판단할 수 없다. 상기의 측정결과로 부터, 공기/ZnSe 계면에서의 반사율 R0와 흡수계수a를 산출한 결과를 도 4 및 도 5에 표시한다. 이들의 도면에 의하면, R0는 각 샘플에서 크게 다르지 않다.
다음에, 이들 샘플의 한쪽 면에 Ti/Au박막을 증착 했다. Ti의 막두께는 500 Å, Au의 막두께는 1000Å로 했다. 여기서 Ti막은 충분히 두껍고, 입사광은 투과하지 않으므로 Ti의 후에 증착한 Au의 영향은 거의 없다고 생각된다. 반사율r1의 측정결과를 도 6에 표시한다.
이 반사율 r1으로 부터 Ti/ZnSe 계면에서의 반사율 R1을 산출하면, 도 7과 같이 된다. 도 7로부터 알수있는 바와 같이, Ti/ZnSe 계면에서의 반사율 R1은 그다지 높지 않다. 이면전극에 대한 입사광의 대부분은 흡수되어 잃어 버린다. CVT 기판을 사용했을 경우, 청색광에 대한 흡수계수가 크기 때문에(도 4 참조), 청색광은 이면까지 도달하지 않는다. 그러나, 청색광이 변환된 SA 광의 일부는 역시 이면에 도달함으로써, 광의 흡수 손실은 피할 수 없다. PVT 기판을 사용했을 경우, 청색광의 흡수계수가 작으므로, 청색광의 일부는 이면에 도달해서 흡수되어 잃어버린다. 물론 활성층으로부터의 청색광 뿐만이 아니라, SA 광의 일부도 잃어버린다.
(a3) In전극 및 Al전극의 경우의 측정
다음에, as-grown PVT 기판의 한쪽 면에 In 또는 Al를 증착해서 반사율 r1를 측정해, In 및 A1에 대한 반사율 R1를 평가한다. 여기서 as-grown PVT 기판의 흡수계수 a와 반사율 R0로서는(a2)에 있어서 측정한 값을 사용하고, 여기서 새롭게 측정은 하지 않았다.
측정한 반사율 r1과 그로부터 견적한(In 또는 Al/ZnSe 계면)의 반사율 R1을 도 8 및 도 9에 표시한다.
도 8 및 도 9로 부터 알수 있는 바와 같이, In전극을 사용했을 경우, Ti전극보다는 약간 반사율은 오르지만, 크게 향상되는 것은 아니다. 한편, Al전극을 사용하면 반사율이 큰폭으로 향상되는 것을 알 수 있다. 따라서 이면전극에 Al를 사용함으로써, 발광소자(LED)의 휘도를 크게 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(a4) 정리
상기의 측정결과를 정리하면, (Ti, In 또는 Al/ZnSe 계면)에서의 반사율을 측정하고, Ti전극 및/또는 In전극을 사용했을 경우, 반사율은 20% ~ 30%정도로 낮은 것을 확인했다. 이것에 대해서, Al전극에서는, 반사율은 75%정도로 큰폭으로 높아지는 것이 판명되었다. 따라서 백색 LED의 이면전극으로서 Ti층이나 In층을 사용하면, 이면전극에서의 광의 흡수손실이 커지지만, A1층을 사용하면 그 흡수 손실이 큰폭으로 감소하는 것을 알았다. 이 결과, 출사면과 반대쪽의 실장면의 전극에 Al층을 이용함으로써, 실장면에 있어서 광을 반사해 출사면쪽으로 향하게 하므로, 광을 헛데이 하지 않고 휘도를 높이는 것이 가능하게 된다.
(실시의 형태 2)
도 10은, 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 ZnSe 계 발광소자를 표시하는 단면도이다. 도 1O에 있어서, n형 ZnSe 단결정기판(1)위에, 순차적으로, 1㎛두께의 n형 ZnSe 버퍼층(2), 0.5㎛두께의 n형 ZnMgSSe 클래드층(3), ZnSe/ZnCdSe 다중량자 웰 활성층(4), 0.5㎛두께의 p형 ZnMgSS e클래드층(5), 0.2㎛두께의 p형 ZnSe층(6), ZnTe 와 ZnSe의 적층초격자 구조로 p형 컨택트층(7)이 형성되어 있다. 더욱 그 위에, 40nm두께의 p형 ZnTe층(8)이 형성되어 있다. 이러한 에피택셜 구조 위에, Au박막 (10a)과 격자형상 Ti/Au막 (10b)으로 이루어진 p형전극(l0)이 형성되어 있다.
pn접합에서의 발광은 전극으로부터의 전류밀도가 높은 위치 만큼 강하게 발광하므로, 전류가 활성층중의 pn접합 전체에 골고루 미쳐서 흐르도록, p형 ZnSe 에피택셜막의 표면을, 얇은 금(Au) 막이 피복하고 있다. 금막의 두께는 얇으면 얇을수록 좋으나, 너무 얇아지면 균일한 발광을 얻을 수 없게 된다.
n형 ZnSe 기판(1)에는, n형 불순물인 요드, 알루미늄, 염소, 브롬, 갈륨, 인듐등을 1종류 이상 도핑해, 510nm이단의 파장의 광의 조사에 의해 550nm ~ 650nm의 범위에 발광파장의 중심을 가진 SA(Se lf - Activated) 발광중심을 형성하고 있다. 또한 이후, ZnSe 기판에 형성되는 각층은 모두 에피택셜층이지만, 에피택셜층인 것을 일일이 밝이지 않는다.
도 10에서 가장 특징적인 것은, n형 ZnSe 기판의 이면에 Al층 (9a)이 배치되어 있는 것이다. Al층 (9a)과 n형 ZnSe 기판(1)과의 사이에는, n형 불순물을 ZnSe 기판보다도 고농도로 포함한 n+형 ZnSe 층(l9)이 개재하고 있다. n+형 ZnSe 층(19)은 에피택셜막인 것이 바람직하다. 이러한 고농도 n형 ZnSe 층(l9)을 개재시킴으로써, Al층(9a)은 n형 ZnSe 기판(1)과 오믹 접촉을 실현하는 것이 용이해진다. A1층 (9a)위에는 Al층의 불안정성을 보호하기 위해서 Au막(9b)이 피복 된다.
상기와 같이, n형 ZnSe 기판의 이면전극에 Al층이 배치됨으로써, 종래, Ti층이나 In층 등에 의해 흡수되어 손실되고 있던 광의 대부분을 출사면쪽에 반사할 수있다. 이 때문에, ZnSe 계 발광소자의 출력을 향상시켜, 휘도를 높일 수 있다. 또, 종래, SA 발광으로 부터의 장파장영역광은 이면전극으로 향하는 것은 흡수 손실로 되어 있었지만, 그 만큼의 대부분이 반사되어서 출사면쪽으로 향하여 유효화 된다. 더욱 활성층으로부터의 단파장영역광이 Al층에서 반사되어 출사면쪽으로 향할 때 SA발광중심은 재차 여기되어서, 장파장영역의 광을 발광한다. 또, 그 여기에 기여한 단파장영역광은 흡수되어 손실로 된다. 이 때문에, 상대적으로 장파장영역광의 강도가 단파장영역광의 강도에 비해서 높아지고, 찬색깔의 백색광을 보다 완전한 백색광에 가깝게 하는 것이 가능하게 된다. 즉, 휘도를 향상시킬 뿐만 아니라, 백색광의 색도의 조정을 할 수 있다.
(실시예)
실시의 형태 2의 ZnSe계 발광소자를 제작해서, A1층을 형성한 효과를 검증했다. 본 발명예는, 도 1O에 표시한 ZnSe계 발광소자이며, ZnSe 기판(1)의 이면에 Al층(9a)을 배치하고 있다. 또, A1층(9a)과 ZnSe 기판(1)과의 사이에는 n+형 ZnSe 층 (l9)을 개재시켜, Al층(9a)위에는 Au층(9b)을 적층하고 있다. 또, 비교예로서 Al층 대신에 Ti층을 이용한 ZnSe 계 발광소자를 제작했다. 이것들 본 발명예와 비교예에 대해서, 휘도 및 색도를 측정했다. 색도는 바로 위의 색도이다. 결과를 표 1에 표시한다.
사례특성 본 발명예A1/AU 전주 비교예Ti/Au 전극
VF(V) 2.67 2.65
출력(mW) 2.72 1.83
색도(X, Y) (0.208, 0.261) (0.184, 0.261)
표 1에 의하면, 종래와 같이, Ti/Au로 이루어진 전극에서는, 출력은 1.83mW를 얻을 수 있었다. 한편, 본 발명예에서는, 출력 2.72mW가 되어, 약 1.5배의 출력을 얻을 수 있었다. 또, 색도(X, Y)는, Ti층을 이용했을 경우, (0.184, 0.261)이며, 찬색깔계통 백색이었다. 그러나, A1층을 이용함으로써, (0.208, 0.261)로 되어더운색깔 성분을 증대시키는 효과를 얻을 수 있었다. 이와 같이 A1전극을 이용함으로써, 출력향상 및 색도 제어가 가능하게 되어, 고출력의 백색 LED를 얻을 수 있다. 또, 활성층으로부터의 광을 이면에서 반사함으로써, 출력 및 색조의 불균일를 억제할 수 있다.
(실시의 형태 3)
도 l1은, 본 발명의 실시의 형태 3에 있어서의 ZnSe 계 발광소자를 표시하는 단면도이다. 본 실시의 형태에서는, ZnSe 기판 업(p형층 다운) 실장에 특징이 있다. p형층 다운 실장이기 때문에, 활성층의 전체에 걸쳐서 소정 이상의 전류밀도를 공급하기 위해 p형전극은 전체면을 덮을 필요가 있지만, 출사면을 구성하는 n형 ZnSe 기판의 표면 전체에 걸쳐서 Ti/Au막을 형성할 필요는 없다. 이 때문에, 출사면(l6)에는, 격자형상전극(12)이 형성되어 있다. 상기의 구조 때문에, Al층의 반사 작용의 효과에 가세해, p형층 다운 실장에 의해, 출사면을 전체면 피복하는 p형전극 Ti/Au막을 이용하지 않아도 되고, 이 만큼의 휘도상승을 더욱 얻는 것이 가능하게 된다.
도 11에 있어서, n형 ZnSe 기판(1)의 표면에 접해서 기판(1)보다도 고농도로 n형 불순물을 포함한 고농도 ZnSe 에피택셜층(l5)이 형성되어 있다. 이 고농도 ZnSe 에피택셜층(15)에 접해서 Ti/Au로 이루어진 격자형상전극(l2)이 형성되어 있다. 이 고농도 ZnSe 에피택셜층(15)은, Ti/Au격자형상전극(12)이 오믹 전극으로 되는 것이 용이해지도록 형성되어 있다. 이 고농도 ZnSe 에피택셜층(15)은, 또 이 발광장치에 있어서의 출사면(16)을 형성한다.
상기의 ZnSe 기판위에는, 순서대로 아래쪽으로, n형 ZnSe 버퍼층(2)과 n형 ZnMgSSe 클래드층(3)과 ZnSe/ZnCdSe 다중량자웰활성층(4)과 p형 ZnMgSSe 클래드층 (5)과 p형 ZnTe/ZnSe 초격자컨택트층(7) 및 A1층(9a)과 Au층(9b)이 형성되어 있다. p형 ZnTe/ZnSe 초격자컨택트층(7)위에는, 오믹 전극 Au를 주변부에 격자형상으로 배치하고, 더욱 전류를 칩 전체면에 펼치기 위해서 벌집형상의 Au전극을 형성한다. 이 전극에 A1를 전체면에 증착 해, 벌집형상의 개구부로 부터 출사되는 활성층으로 부터의 발광을 반사시킨다. 또한, 바닥쪽의 전극은 오믹 접촉을 하는 금속이, s1 소정의 면적 피복률로 이산적으로 전체면에 배치되거나, 또는 s2연속하고 있어도 소정의 개구율의 개구부를 가지면서 전체면에 배치되고, 나머지의 부분을 A1층이 피복 하면 된다. 상기 실시의 형태에 있어서의 Au막의 격자형상 전극과 벌집형상과의 조합의 배치는, 상기(s2)가 연속하고 있으면서, 소정의 개구율을 가진 경우에 해당한다. 상기의 바닥전극에서는, 오믹접촉하는 금속(Au)이 둘레가장자리부분에 배치되고, 격자형상 전극이 형성되어 있었지만, 바닥전극의 전체면에, 오믹 접촉의 금속이 이산적으로 배치되어 있어도 된다. 즉, s1의 배치라도 된다.
도 11의 구조에 의하면, 에피업 구조와 달라, 출사면의 전체면을 덮는 Au막은 없다. 이 때문에 출사광이 Au전극막으로 흡수되는 일이 없으므로, 이만큼, 고휘도로 할 수 있다. 더욱, 실시의 형태 2에서 상세하게 설명한 바와 같이, 활성층으로부터의 광은 p측 전극에 부분적으로 형성된 Al층에 의한 반사작용을 얻으므로써, 더 한층 휘도를 향상시킬 수 있다. 또, 실시의 형태 2에서 설명한 이유에 의해, 찬색깔계통의 백색광에 있어서의 더운 색깔계통의 광의 강도를 높이고, 보다 완전한백색광에 가깝게 하는 것이 가능하게 된다.
상기에 있어서, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 설명을 했지만, 상기에 개시된 본 발명의 실시의 형태는 어디까지나 예시로써, 본 발명의 범위는 이들 발명의 실시의 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는, 특허 청구의 범위의 기재에 의해서 표시되고 더욱 특허 청구의 범위의 기재와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경을 포함한 것을 의도하는 것이다.
본 발명의 반도체 발광소자를 이용해, Al층을 출사면과 반대쪽의 면의 전극에 이용함으로써, 고휘도로, 또한 SA 발광의 성분을 높여서 색도의 조정을 용이하게 실시하는 것이 가능하게 된다.

Claims (6)

  1. 출사면으로부터 광을 외부에 출사하는 반도체 발광소자로써, 자체 활성발광중심을 포함한 제 1도전형 반도체기판과, 상기 제 1도전형 반도체기판 위에 형성된 활성층과, 싱기 출사면과 반대쪽의 면에 위치해, 광을 전기 출사면쪽에 반사하는 Al층을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 제 1항에 있어서 상기 출사면이, 상기 활성층 위에 형성된 제 2도전형 반도체층의 쪽에 위치하고, 상기 A1층이 상기 제 l도전형 반도체기판에 전기적으로 접속되는 전극을 구성하는, 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1도전형 반도체기판의 표면에 제 1도전형 불순물을 상기 제 1도전형 반도체기판보다도 고농도로 포함한 고농도 제 1도전형 반도체층을 형성하고, 그 고농도 제 1도전형 반도체층에 접해서, 상기 Al층이 위치하고 있는, 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 출사면이, 상기 제 1도전형 반도체기판의 측에 위치하고, 상기 Al층이 상기 활성층 위에 형성된 상기 제 2도전형 반도체층의 측에 위치하는, 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 제 1항 ~ 제 4항의 어느 한 항에 있어서, 전기 A1층 위에 접해서, 더욱 Au층 및/또는 Ti층과 Au층과의 복합층을 가진, 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 제 1항 ~ 제 5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1도전형 반도체기판이 자체 활성발광중심을 포함한 n형 ZnSe 기판이며, 상기 n형 ZnSe 기판 위에 형성된 pn접합을 포함한 활성층을 가지는, 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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