TWI406434B - 發光二極體用磊晶晶圓 - Google Patents

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Description

發光二極體用磊晶晶圓
本發明係關於發光二極體用磊晶晶圓者，尤其是關於高輸出發光二極體用磊晶晶圓。
本申請案係基於2009年3月10日在日本申請之特願2009-056797號並主張優先權，在此引用其內容。
近年來，硏究以人工光源來培育植物。尤其是，使用由單色性優良、節能、長壽命、及可小型化的發光二極體(LED)所產生的照明的栽培方法正受到注目。又，從迄今的硏究結果，確認了波長600~700nm區域的紅色光的效果適合作為培育植物(光合成)用光源的發光波長之一。尤其是對光合成而言，波長660~670nm附近的光，反應效率高而為較佳的光源。針對此波長，檢討由AlGaAs及InGaNP等所構成的發光層於過去紅色發光二極體的應用。(例如專利文獻1~4)
另一方面，已知具備由磷化鋁鎵銦(組成式(AlX Ga1-X )Y In1-Y P；0≦X≦1，0＜Y≦1)所構成的發光層之化合物半導體LED。在該LED中，具有Ga0.5 In0.5 P組成的發光層波長最長，以該發光層所獲得的峰波長在650nm左右。因此，在波長比655nm還長的區域，化合物半導體LED難以實用化及高輝度化。
具備由(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦1，0＜Y≦1)所構成的發光層的發光部係形成在砷化鎵(GaAs)單結晶基板上。此時，上述發光部的組成係以與GaAs單結晶基板的晶格常數匹配的方式來選擇。另一方面，雖然在發光機制不同的雷射元件上，正針對存在應變的發光層加以檢討，但是在發光二極體上，現狀卻是無法將存在應變的發光層予以實用化。(例如，參照專利文獻5)
又，正在檢討應用量子井構造的發光二極體的發光部。然而，由於藉由應用量子井構造所獲得的量子效果，會使發光波長短波長化，所以有無法應用於長波長化的技術的問題(例如，參照專利文獻6)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開平9-37648號公報
[專利文獻2]特開2002-27831號公報
[專利文獻3]特開2004-221042號公報
[專利文獻4]特開2001-274454號公報
[專利文獻5]特開2000-151024號公報
[專利文獻6]專利第3373561號公報
但是，為了將作為培育植物用的照明光源實用化，從節能、及成本面來看，必須使用發光效率高的LED削減使用電力及LED的使用數量。又，LED量產技術的確立及降低成本也是重要的課題。
尤其是，對於適合培育植物用的照明之660nm波長帶的LED，由於過去具備由AlGaAs所構成之發光層的LED發光輸出不足，所以期待開發出可實現高輸出化及/或高效率化的LED。
另一方面，在發光效率高之由(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(0≦X≦1，0＜Y≦1)所構成的發光層中，對於650nm以上的長波長化，由於LED用的應變發光層存在著特有的技術問題，所以無法實用化、高效率化及/或量產化。尤其是，於655nm以上的長波長化方面，在控制發光層的應變、發光波長均勻性良好的磊晶晶圓之量產技術上仍有問題。
本發明係有鑑於上述情事所作成者，目的在於提供一種磊晶晶圓，其可量產發光波長655nm以上、高輸出、及/或高效率的LED。
即，本發明係關於以下者。
(1)一種發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，具備：GaAs基板；pn接合型的發光部，係設置在前述GaAs基板上；及應變調整層，係設置在前述發光部上；前述發光部具有組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦0.1，及0.39≦Y≦0.45的數值)的應變發光層；前述應變調整層對發光波長是透明的同時具有比前述GaAs基板的晶格常數還小的晶格常數。
(2)如前項1所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述應變發光層的組成式為GaY In1-Y P(其中，Y為滿足0.39≦Y≦0.45的數值)。
(3)如前項1或2所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述應變發光層的厚度為8~30nm的範圍。
(4)如前項1至3中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述應變調整層的組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦1，及0.6≦Y≦1的數值)。
(5)如前項1至3中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述應變調整層的組成式為AlX Ga1-X As1-Y PY (其中，X及Y為分別滿足0≦X≦1，及0.6≦Y≦1的數值)。
(6)如前項1至3中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述應變調整層的材質為GaP。
(7)如前項1至6中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述應變調整層的厚度為0.5~20μm的範圍。
(8)如前項1至7中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述發光部具有前述應變發光層及阻障層的積層構造；含有8~40層應變發光層。
(9)如前項1至8中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述阻障層的組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0.3≦X≦0.7，及0.49≦Y≦0.52的數值)。
(10)如前項1至9中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，在前述發光部的上面及下面之一方或雙方具備包覆層，前述包覆層的組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0.5≦X≦1，及0.48≦Y≦0.52的數值)。
(11)如前項1至10中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述GaAs基板的面方位(face orientation)的範圍為從(100)方向朝(0-1-1)方向偏差15°±5°。
(12)如前項1至11中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述GaAs基板的直徑為75 mm以上。
(13)如前項12所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，翹曲量為200μm以下。
(14)如前項1至13中任一項所記載之發光二極體用磊晶晶圓係用於促進培育植物之光合成的發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述應變發光層的峰發光波長為655~675nm的範圍。
(15)如前項14所記載之發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，前述應變發光層之在發光波長700nm的發光強度低於在前述峰發光波長的發光強度的10%。
本發明的發光二極體用磊晶晶圓係在GaAs基板上，設置具有組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦0.1，及0.39≦Y≦0.45的數值)之應變發光層的發光部。藉由採用AlGaInP作為應變發光層的材質，能提高在應變發光層的發光效率。又，能藉由將應變發光層的組成規定在上述範圍，而將來自應變發光層的發光波長定為655nm以上。
又，本發明之發光二極體用磊晶晶圓係在發光部上設置應變發光層。由於該應變發光層對發光波長為透明的，所以在使用該磊晶晶圓製作LED之際，不會吸收來自發光部的發光。進一步地，由於該應變調整層具有比GaAs基板的晶格常數還小的晶格常數，所以能降低該磊晶晶圓整體翹曲的發生。藉此，能抑制缺陷發生在應變發光層。
因此，依照本發明之發光二極體用磊晶晶圓，便能提供一種磊晶晶圓，其可供量產發光波長655nm以上、高輸出、及/或高效率的LED。又，相較於採用過去的AlGaAs系發光層的發光二極體(LED)，在使用本發明的磊晶晶圓來製作發光二極體之際，能提供具有3倍以上發光效率的高輸出發光二極體。
 [用以實施發明的形態]
以下，就應用本發明之一實施形態的發光二極體用磊晶晶圓，連同使用它的發光二極體晶片，使用圖式加以詳細說明。本實施形態，係作成在上下流通電流的一般元件構造。以下說明所用的圖式，為了容易瞭解特徵，有時候為方便起見，放大顯示作為特徵的部分，各構成要素的尺寸比率等並不限於與實際相同。
<發光二極體用磊晶晶圓>
第1圖係用於說明應用本發明之一實施形態的發光二極體用磊晶晶圓的構造之剖面示意圖。如第1圖所示，本實施形態之發光二極體用磊晶晶圓10(Epitaxial wafer，可簡寫為Epi-wafer)係概略構成為至少具備：GaAs基板1；pn接合型發光部2，係設置在GaAs基板1上；及應變調整層3，係設置在發光部2上。具體而言，磊晶晶圓10具有如下的元件構造：在GaAs基板1的表面上，依序積層：由GaAs所構成的緩衝層4、下部包覆層5、發光部2、上部包覆層6及應變調整層3。又，在本實施形態中，有將緩衝層4、下部包覆層5、發光部2、上部包覆層6、及應變調整層3合稱為磊晶成長層的情況。
在該元件構造中，能適宜地添加周知的功能層。例如，能設置：用於降低歐姆(Ohmic)電極的接觸電阻的接觸層、用於使元件驅動電流平面地擴散至全部發光部的電流擴散層、相反地用於限制元件驅動電流的流通區域的電流阻止層及電流狹窄層等周知的層構造。又，能在GaAs基板1的上方設置反射層(DBR層)等周知的層構造。
GaAs基板1能使用以周知製法所製作的市售品的單結晶基板。GaAs基板1之使磊晶成長的表面較佳為平滑的。從品質穩定性的觀點來看，GaAs基板1的表面的面方位較佳為容易磊晶成長、可量產的(100)面及從(100)偏差±20°以內。進一步地，GaAs基板1的面方位的範圍更佳為從(100)方向朝(0-1-1)偏差15°±5°。
為了改良磊晶成長層的結晶性，GaAs基板1的差排密度(dislocation density)為低者較佳。具體而言，例如，10,000個cm-2 以下，較佳為1,000個cm-2 以下是合適的。
GaAs基板1可為N型亦可為P型。GaAs基板1的載子濃度能依所須的電性傳導度及元件構造來適宜選擇。例如，在GaAs基板1為掺雜矽之n型的情況下，載子濃度較佳為在1×1017 ~5×1018 cm-3 的範圍。對此，在GaAs基板1掺雜鋅之P型的情況下，載子濃度較佳為在2×1018 ~5×1019 cm-3 的範圍。
GaAs基板1的厚度依基板尺寸而有適當的範圍。一旦GaAs基板1的厚度比適當範圍還薄，則有在磊晶晶圓10的製造製程中破裂、良率低落之虞。另一方面，一旦GaAs基板1的厚度比適當範圍還厚，則材料成本增加。因此，在GaAs基板1的基板尺寸大情況下，例如，在直徑75 mm的情況下，為了防止處理(handling)時破裂，較佳為250~500μm的厚度。同樣地，在直徑50 mm的情況下，較佳為200~400μm的厚度，在直徑100 mm的情況下，較佳為350~600μm的厚度。又，在本實施形態，GaAs基板1的直徑，從生產性的觀點來看，較佳為75 mm以上。
如此一來，能藉由依GaAs基板1的基板尺寸增厚基板厚度，來降低源自於後述應變發光層7的磊晶晶圓10的翹曲。藉此，由於使磊晶成長中的溫度分布變得均勻，所以能將磊晶晶圓10面內的波長分布減小。又，GaAs基板1的形狀並不特別限定於圓形，亦可為矩形等。
如第1圖所示，將發光部2構成為連同下部包覆層5及上部包覆層6的雙重異質構造。又，由於發光部2在使用磊晶晶圓10來製作發光二極體(LED)之際控制發光波長，所以較佳為構成井構造。即，如第2圖所示，發光部2較佳為在兩端具有應變發光層(井層，亦稱Well層)7之應變發光層7及障壁層(barrier layer)8的多層構造。
發光層2的層厚較佳為0.02~2μm的範圍。又，發光部2的導電型並無特別的限定，能選擇未掺雜(undope)、p型及n型之任一者。為了提高發光效率，較佳地定為結晶性良好的未掺雜或低於3×1017 cm-3 的載子濃度。
應變發光層7具有(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦0.1，及0＜Y≦1的數值)的組成。上述X較佳為0.1以下，更佳為0。又，Y較佳為0.37~0.46的範圍，更佳為0.39~0.45的範圍。
應變發光層7的層厚在8~30nm的範圍是合適的。在此，於應變發光層7的層厚為低於約6nm的薄膜的情況下，因井構造的量子效果而使發光波長變短，變得無法獲得所須的655nm以上。因此，應變發光層7的層厚較佳為加上層厚的變動且不會顯現量子效果的8nm以上。又，若考慮控制層厚的容易性的話，則10nm以上是合適的。另一方面，一旦應變發光層7的層厚超過30nm，由於應變量變得過大，所以變得容易發生結晶缺陷及表面異常而不佳。
阻障層8具有(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦1，及0＜Y≦1的數值)的組成。上述X較佳為在0.3~0.7的範圍，更佳為在0.4~0.6的範圍。又，上述Y較佳為在0.48~0.52的範圍，更佳為在0.49~0.52的範圍，特佳為在0.49~0.51的範圍。
阻障層8的層厚，較佳為比應變發光層7的層厚還厚。藉此，能提高應變發光層7的發光效率。又，須藉阻障層8將發光效率最適化同時緩和在應變發光層7所發生的應變。因此，阻障層8，較佳為至少15nm以上，更佳為20nm以上。另一方面，阻障層8的層厚一旦超過50nm則會變得接近發光波長的波長，而出現光的干涉、黑反射等光學性影響。因此，阻障層8較佳地定為50nm以下的層厚，更佳地定為40nm以下的層厚。如上述，應變發光層7的層厚為薄、阻障層8的層厚為厚者，藉由阻障層8來吸收應變發光層7的應變，同時結晶缺陷難以發生在應變發光層7。
在應變發光層7及阻障層8的多層構造中，將應變發光層7及阻障層8交替積層之對的數量並無特別的限定，但較佳為8對以上、40對以下。即，較佳為在發光部2中含有8~40層應變發光層7。在此，使發光部2發光效率在合適的範圍，發光層7為8層以上。另一方面，應變發光層7及阻障層8，由於載子溫度低，所以一旦作成許多對，則順向電流(VF)會增大。因此，較佳為40對以下，更佳為30對以下。又，由於磊晶成長基板與發光部2的晶格常數不同，所以應變發光層7所具有的應變為在發光部2中所發生的應力(stress)。因此，一旦將應變發光層7及阻障層8交替積層之對的數量，即，發光部2所包含的應變發光層7的層數超過前述範圍，則發光部2會無法承受應變而發生結晶缺陷，發生表面狀態惡化及發光效率低落等問題。
應變發光層7在作成如第3圖及第4圖所示之於上下流通電流的元件構造(發光二極體20)的情況下，其峰發光波長較佳為655~675nm的範圍，更佳為660~670nm的範圍。上述範圍的發光波長係適合作為培育植物(光合成)用光源的發光波長之一，由於對光合成的反應效率高所以較佳。
另一方面，一旦利用700nm以上的長波長區域的光，便會引起了抑制培育植物的反應，所以長波長域的光量少者是較佳的。因此，為了有效地培育植物，對光合成反應最適合的655~675nm的波長區域的光是強的、不包含700nm以上的超波長區域的光的紅色光源是最佳的。
又，應變發光層7之在發光波長700nm的發光強度較佳為低於在上述峰發光波長之發光強度的10%。使用具有如此特性的應變發光層7的磊晶晶圓10所製作之發光二極體能適合用於作為促進培育植物之光合成所使用的照明。又，應變發光層7的構成能以充分滿足上述特性的方式來選擇組成、層厚及層數。
如第1圖所示，應變調整層3係隔著上部包覆層6而設置在發光部2上。又，應變調整層3對來自發光部2(應變發光層7)的發光波長是透明的。進一步地，應變調整層3具有比上述GaAs基板1的晶格常數還小的晶格常數。
作為應變調整層3，能適合使用具有(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦1，及0.6≦Y≦1的數值)組成的材料。上述X，雖然是依磊晶晶圓10的元件構造而定，但是從Al濃度低的材料為化學性安定的觀點來看，較佳為0.5以下，更佳為0。又，上述Y的下限，較佳為0.6以上。在此，相較於與發光部2(應變發光層7)所具有的應變相同的情況，上述Y值越小，應變調整層3的應變調整效果越小。因此，造成必須將應變調整層3的層厚增厚，應變調整層3成膜時之成膜時間及成本上升，所以上述Y值較佳為0.6以上，更佳為0.8以上。
又，作為應變調整層3，亦能適合使用對發光波長是透明的，具有AlX Ga1-X As1-Y PY (其中，X及Y為分別滿足0≦X≦1，及0.6≦Y≦1的數值)組成的三五族半導體材料。在具有上述組成的應變調整層3中，晶格常數會隨Y值變化。上述Y值越大則晶格常數越小。又，對發光波長的透明度，由於與上述X及Y值都有關連，所以可以成為透明材料的方式來選擇X及Y值。
進一步地，作為應變調整層3，能使用GaP。由於該GaP不須調整組成同時應變調整效果大，所以從生產性及安定性的觀點來看亦最適合作為應變調整層3的材料。
應變調整層3，由於具有比磊晶成長基板的GaAs基板1的晶格常數還小的晶格常數，所以具備了緩和應變發光層7所包含之應變量的變異之功能。因此，藉由設置應變調整層3，而有將發光波長等特性均勻化、防止發生裂紋(crack)發生等結晶缺陷的效果。在此，應變調整層3的層厚較佳為0.5~20μm的範圍，更佳為3~15μm的範圍。
一旦層厚低於0.5μm，便無法充分緩和應變發光層7的變異，一旦層厚超過20μm，會由於成長時間長而成本增加而不佳。
又，由於藉由控制應變調整層3的組成，而在即使使用薄GaAs基板1的情況下亦能降低磊晶晶圓10的翹曲，所以可製作面內波長分布小的磊晶晶圓10。又，就相同厚度的基板，GaAs基板1尺寸越大則磊晶晶圓10的翹曲越大。然而，藉由控制應變調整層3的組成，例如，即使是在使用直徑75 mm以上的大口徑GaAs基板1的情況下，亦能使磊晶晶圓10的翹曲減低。進一步地，例如，亦在為了實現高輝度化而將功能性基板與磊晶晶圓10接合的情況下，由於當磊晶晶圓10的翹曲大時會發生破裂等問題，所以較佳為減小磊晶晶圓10的翹曲。磊晶晶圓10的翹曲量，例如，在使用直徑75 mm以上的GaAs基板1的情況中，較佳為200μm以下，更佳為150μm以下。又，有基板尺寸越大，翹曲越大的傾向。例如，基板尺寸為75 mm的情況，會隨應變調整層及應變發光層的組成及基板厚度而變動，翹曲成為約50~150μm的範圍。又，基板尺寸為100 mm的情況，會隨應變調整層及應變發光層的組成及基板厚度而變動，翹曲成為約80~200μm的範圍。即，作為基板尺寸，較佳為75 mm以上、100 mm以下。
在此，針對在本實施形態之磊晶晶圓10的翹曲的測定方法，一邊參照第5A及5B圖一邊說明。首先，如第5A圖所示，以使GaAs基板1成為下側的方式、即以使磊晶成長層成為上側的方式，將磊晶晶圓10載置於平坦面。此時，磊晶晶圓10變成向上凸起。然後，測定該磊晶晶圓10中央部分的距平坦面的高度A。
接著，如第5B圖所示，以使GaAs基板1成為上側的方式、即以使磊晶成長層成為下側的方式，將磊晶晶圓10載置於平坦面。此時，磊晶晶圓10變成向下凸起。然後，測定該磊晶晶圓10中央部分的與平坦面接觸之部分的高度(即，磊晶晶圓10的厚度)B。
最後，算出高度A的值減去高度B的值之值(A-B之值)。將該值定義本實施形態中之磊晶晶圓10的翹曲量。
接著，針對應變調整層3緩和應變的機制(應變調整層3、與GaAs基板1及發光部2的晶格常數的關係)，一邊參照第6圖一邊說明。
如第6圖所示，應變調整層3的晶格常數係位於比作為基準的GaAs基板1的晶格常數還小之側。將該狀態定為－(負)應變。對此，在發光部2的應變發光層7的晶格常數係位於比作為基準的GaAs基板1的晶格常數還大之側。將其定為+(正)應變。本發明發現，起因於應變調整層3的－應變的存在有如下的效果：把為了將發光波長長波長化而必須導入應變發光層7之+應變的變異減小。如上述，應變發光層7的發光波長係由應變發光層7的層厚、組成及應變量來決定。如此一來，有由於影響應變發光層7的發光波長的要素多，所以因各要素之變異的相乘效果而容易使波長的變異變大的傾向。
例如，應變發光層7的層厚較佳為30nm以下，但因為是薄的膜所以均勻地控制層厚是困難的。然後，層厚與所導入的應變量是相關的，所以隨著應變發光層7層厚發生變異，所導入的應變量也會發生變異，結果造成應變發光層7的發光波長會發生變異。因此發現，藉由將應變調整層3設置在包含具有+應變之應變發光層7的發光部2上，該應變調整層3所具有的-應變，會因應變發光層7層厚的變異而將大量背離+側的應變拉到-側，使應變發光層7的應變量的變異變小。該應變調整層3的效果，即使在應變發光層7的應變量的變異原因是源自應變發光層7組成的變異之情況下，也是相同的。
然而，在無應變調整層3之過去的發光二極體用磊晶晶圓的構造，由於發光波長等特性的變異大，所以良率低且不能滿足品質要求而不能量產。對此，在本實施形態的磊晶晶圓10係作成將應變調整層3設置在發光部2上的元件構造。認為此現象，就應變在+側大幅發生變異的發光層而言，有大幅調整應變的功能。藉此，把為了進行長波長化所須的應變發光層7的應變量在晶圓面內及晶圓間予以均勻化，使發光波長及輸出特性的變異變小。又，也能改善磊晶晶圓10的表面狀態。因此，使例如，直徑75 mm以上的大口徑晶圓及磊晶成長總面積為350 cm2 以上的多數片同時成長成為可能，所以能顯著提高生產性。
如第1圖所示，將緩衝層4設置在GaAs基板1上。緩衝層4具有將用於磊晶成長的基板之結晶缺陷及晶格應變傳遞加以緩和的功能。
因此，只要選擇基板品質及磊晶成長條件的話，則緩衝層4未必是必要的。又，緩衝層4的材質較佳地定為與使成長磊晶的基板相同的材質。因此，在本實施形態中，緩衝層4較佳為與GaAs基板1相同地使用GaAs。又，緩衝層4，為了降低缺陷的傳遞，亦能使用由與GaAs基板1不同的材質所構成的多層膜。緩衝層4的厚度，較佳地定為0.1μm以上，更佳地定為0.2μm以上。
如第1圖所示，將下部包覆層5及上部包覆層6分別設置在發光部2的下面及上面。具體而言，將下部包覆層5設置在發光部2的下面側(GaAs基板1側)，將上部包覆層6設置在發光部2的上面側(應變調整層3側)。然後，作成藉由下部包覆層5及上部包覆層6來從下面及上面而將發光部2包夾進來的構造。
作為下部包覆層5及上部包覆層6的材質較佳為晶格與緩衝層4匹配、且帶隙比應變發光層7還大的材質，更佳為帶隙比阻障層8還大的材質。作為上述材質，可舉出例如，具有AlX Ga1-X As組成的化合物、及具有(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦1，及0＜Y≦1的數值)組成的化合物。在具有AlX Ga1-X As組成的情況下，上述X值之下限值較佳為0.5以上，更佳為0.6以上。又，在具有(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦1，及0＜Y≦1的數值)組成的情況下，上述X值之下限值較佳為0.3以上，更佳為0.5以上。又，上述Y值較佳為0.48~0.52的範圍，更佳為0.49~0.52的範圍，特佳為0.49~0.51的範圍。
下部包覆層5與上部包覆層6的極性不同。又，能將下部包覆層5及上部包覆層6的載子濃度及厚度定為周知合適的範圍，較佳為以使發光部2的發光效率提高的方式來將條件最適化。又，也能藉由控制下部包覆層5及上部包覆層6的組成來降低磊晶晶圓10的翹曲。
具體而言，作為下部包覆層5，較佳為使用例如，具有已掺雜Si的n型(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0.3≦X≦1，及0.48＜Y≦0.52的數值)組成的半導體材料。又，載子濃度較佳為1×1017 ~1×1018 cm-3 的範圍，層厚較佳為0.5~2μm的範圍。又，雖然下部包覆層5的極性與GaAs基板1同極性(n型)，但是在將磊晶晶圓10應用於除去GaAs基板1之構造的LED的情況，不限於此。
另一方面，作為上部包覆層6，較佳為使用例如，具有已掺雜Mg的p型(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0.3≦X≦1，及0.48＜Y≦0.52的數值)組成的半導體材料。又，載子濃度較佳為2×1017 ~2×1018 cm-3 的範圍，層厚較佳為0.5~5μm的範圍。又，上部包覆層6(及應變調整層3)的極性，能考慮元件構造來加以選擇。例如，如第3圖及第4圖所示，在將磊晶晶圓10應用於在上下流通電流的元件構造之發光二極體20的情況下，作成與GaAs基板1不同的極性(p型)。
又，亦可在下部包覆層5與發光部2之間、發光部2與上部包覆層6之間、及上部包覆層6與應變調整層3之間設置中間層，該中間層係用以使在兩層間之帶(band)的不連續性和緩地變化。在該情況下，各中間層較佳為分別由具有上述兩層之中間的禁帶寬度的半導體材料來構成。
<磊晶晶圓之製造方法>
接著，就本實施形態之發光二極體用磊晶晶圓10(Epi-wafer 10)之製造方法加以說明。
本實施形態之磊晶晶圓10係在GaAs基板1上，使由緩衝層4、下部包覆層5、發光部2、上部包覆層6、應變調整層3所構成之磊晶成長層依序磊晶成長而積層。
在本實施形態，能應用分子束磊晶法(MBE)及減壓有機金屬化學氣相堆積法(MOCVD法)等周知的成長方法。其中，較佳為應用量產性優良的MOCVD法。具體而言，用於成長的GaAs基板1較佳為在成長前實施洗淨製程及熱處理的前處理，來除去表面污染及自然氧化膜。構成上述磊晶成長層的各層係將8片以上的直徑50~150 mm的GaAs基板1設置在MOCVD裝置內，能同時磊晶成長而進行積層。又，作為MOCVD裝置，能適合使用自公轉型或高速旋轉型等之市售大型裝置。
在磊晶成長各層上述磊晶成長層之際，作為三族構成元素的原料，能使用例如，三甲基鋁((CH3 )3 Al)、三甲基鎵((CH3 )3 Ga)、及三甲基銦((CH3 )3 ln)等。又，作為Mg的掺雜原料，能使用例如，雙環戊二烯鎂(bis-(C5 H5 )2 Mg)等。又，作為Si的掺雜原料，能使用例如，二矽烷(Si2 H6 )等。又，作為五族構成元素的原料，能使用膦(PH3 )、及胂(AsH3 )等。又，作為各層的成長溫度，在使用p型GaP作為應變調整層3的情況，能適合使用720~770℃，其他的各層能適合使用600~700℃。進一步地，能適宜選擇各層的載子濃度、層厚、及溫度條件等。
如此製造的晶圓表面10具有儘管有應變發光層7，結晶缺陷卻少的良好表面狀態。又，磊晶晶圓10亦可因應元件構造而施加硏磨等之表面處理。又，亦可削除GaAs基板1的背面來調整厚度。
<培育植物用的發光二極體>
就使用本實施形態之發光二極體用磊晶晶圓10(Epi-wafer 10)的情況加以說明。
如第3圖及第4圖所示，發光二極體20使用磊晶晶圓10具有在上下流通電流的元件構造。具體而言，發光二極體20係在應變調整層3的上面及GaAs基板1的下面設置經加工為所須形狀的歐姆電極9A及9B。能使用周知的電極材料來作為該歐姆電極9A及9B。例如，n型電極能使用AuGe等，p型電極能使用AuBe等。
發光二極體20能藉由在磊晶晶圓10的上面及下面形成歐姆電極9A及9B，利用切片(dicing)法裁斷成所須尺寸後，蝕刻除去破碎層來製造。
接著，將使用本實施形態之磊晶晶圓10所製作的發光二極體20的發光光譜顯示於第7圖。如第7圖所示，發光二極體20的發光光譜，峰發光波長為655~675nm的範圍。又，使在發光波長700nm的發光強度成為低於在峰發光波長的發光強度的10%。因此，使用磊晶晶圓10所製作的發光二極體20，能適合用於作為促進培育植物之光合成所使用的照明。
如以上說明，依照本實施形態的磊晶晶圓10，在GaAs基板1上，設置具有組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦0.1，及0.39≦Y≦0.45的數值)之應變發光層7的發光部2。應變發光層7的材質採用AlGaInP，能藉以提高在應變發光層7的發光效率。又，藉由將應變發光層7的組成規定在上述範圍，能將來自應變發光層7的發光波長定為655nm以上。
又，於本實施形態的磊晶晶圓10中，在發光部2上設置應變調整層3。該應變調整層3，由於對發光波長是透明的，所以在使用該磊晶晶圓10來製作發光二極體20之際，不會吸收來自發光部2的發光。進一步地，由於該應變調整層3具有比GaAs基板1的晶格常數還小的晶格常數，所以能降低該磊晶晶圓整體翹曲的發生。藉此，能抑制在應變發光層7發生缺陷。
又，依照本實施形態的磊晶晶圓10，便能提供一種磊晶晶圓，其可量產發光波長655nm以上之高輸出及/或高效率的LED。
[實施例]
以下，使用實施例來具體地說明本發明的效果。又，本發明並不限定於該等實施例。
具體地說明本實施例中使用本發明的發光二極體用磊晶晶圓來製作發光二極體的例。又，以本實施例所製作的發光二極體為具有AlGaInP發光部的紅色發光二極體。在本實施例中，係製作使含有由GaP所構成之應變調整層的磊晶成長層成長在GaAs基板上的磊晶晶圓。然後，製作用於評估特性的發光二極體晶片，評估晶圓面內及晶圓間的變異。
(實施例1)
實施例1的發光二極體首先在由已掺雜Si的n型GaAs單結晶所構成之半導體基板上，依序積層磊晶成長層而製作磊晶晶圓。GaAs基板係以從(100)面朝(0-1-1)方向傾斜15°的面作為成長面，將載子濃度定為2×1018 cm-3 。磊晶成長層係指：由已掺雜Si的n型GaAs所構成的緩衝層、由已掺雜Si的n型(Al0.5 Ga0.5 )0.5 In0.5 P所構成之低電阻層、由已掺雜Si的n型Al0.5 In0.5 P所構成之下部包覆層、由未掺雜之Ga0.44 In0.56 P/(Al0.53 Ga0.47 )0.5 In0.5 P的對所構成之應變發光層/阻障層、由已掺雜Mg的p型Al0.5 In0.5 P所構成之上部包覆層、由(Al0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 P所構成之薄膜的中間層、由已掺雜Mg的p型GaP所構成的應變調整層。
在本實施例中，使用減壓有機金屬化學氣相堆積裝置法(MOCVD裝置)，使18片直徑76 mm、及厚度350μm的GaAs基板同時成長，形成磊晶晶圓。在使磊晶成長層成長之際，作為三族構成元素的原料，使用三甲基鋁((CH3 )3 Al)、三甲基鎵((CH3 )3 Ga)、及三甲基銦((CH3 )3 ln)。又，作為Mg的掺雜原料，使用雙環戊二烯鎂(bis-(C5 H5 )2 Mg)。又，作為Si的掺雜原料，使用二矽烷(Si2 H6 )。又，作為五族構成元素的原料，使用膦(PH3 )、及胂(AsH3 )。又，作為各層的成長溫度，就由p型GaP所構成之應變調整層而言是定為770℃，及就其他的各層而言是定為680℃。
由GaAs所構成的緩衝層係將載子濃度定為約2×1018 cm-3 ，層厚定為約0.5μm。低電阻層係將載子濃度定為約3×1018 cm-3 ，層厚定為約3μm。下部包覆層係將載子濃度定為約2×1018 cm-3 ，層厚定為約0.5μm。應變發光層係定為未掺雜之層厚約17nm之Ga0.44 In0.56 P，阻障層係定為未掺雜之層厚約19nm之(Al0.53 Ga0.47 )0.5 In0.5 P。又，將應變發光層及阻障層交替地積層22對。上部包覆層係將載子濃度定為約8×1017 cm-3 ，層厚定為約0.5μm。中間層係將載子濃度定為約8×1017 cm-3 ，層厚定為約0.05μm。由GaP所構成的應變調整層係將載子濃度定為約3×1018 cm-3 ，層厚定為約9μm。
接著，由於將磊晶晶圓的厚度定為250μm，所以削除GaAs來調整膜厚。
接著，在構成磊晶成長層之由GaP所構成之應變調整層的表面，利用真空蒸著法，以使AuBe成為0.2μm、使Au成為1μm的方式成膜。之後，利用一般的光微影手段實施圖案化，形成直徑100μm圓形的p型歐姆電極。
接著，在GaAs基板的背面，使用真空蒸著法，以使AuGe及Ni合金成為0.5μm、使Au成為1μm的方式形成n型歐姆電極。
之後，以450℃進行10分鐘的熱處理來合金化，形成低電阻的p型及n型歐姆電極。
接著，使用切片鋸(dicing saw)，以350μm間隔切斷GaAs基板，進行晶片化。以硫酸-過氧化氫混合液將由切片所產生的破碎層及污染蝕刻除去，製作實施例1的發光二極體。
將依上述方式所製作之實施例1的發光二極體晶片均等地取樣，將各晶圓17個×18片=306個組裝成安裝在載片基板上之發光二極體燈。
將評估該發光二極體的特性及均勻性的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為660.4nm的紅色光。在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為4mW。在所組裝之全部的發光二極體晶片之峰波長的變異(最大-最小)為2.1nm。
(實施例2)
實施例2之發光二極體為只將實施例1之發光二極體中之應變發光層及阻障層的構成加以變更者。在此，實施例2的發光二極體係將上述實施例1中之應變發光層變更為未掺雜之層厚為約10nm的Ga0.42 In0.58 P，將上述實施例1中之阻障層變更為未掺雜之層厚為約30nm的(Al0.53 Ga0.47 )0.5 In0.5 P，將應變發光層及阻障層交替地積層20對。
將評估已安裝實施例2之發光二極體之發光二極體燈的特性及均勻性的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為660.5nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為3.6mW。在所組裝之全部的發光二極體燈之峰波長的變異為2.3nm。
(實施例3)
實施例3之發光二極體為只將實施例2之發光二極體中之應變發光層的構成加以變更者。在此，實施例3的發光二極體係將上述實施例2中之應變發光層變更為未掺雜之層厚為約15nm的Ga0.41 In0.59 P。
將評估已安裝實施例3之發光二極體之發光二極體燈的特性及均勻性的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為668.0nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為3.7mW。在所組裝之全部的發光二極體燈之峰波長的變異為2.2nm。
(實施例4)
實施例4之發光二極體為只將實施例2之發光二極體中之應變發光層的構成加以變更者。在此，實施例4的發光二極體係將上述實施例2中之井層變更為未掺雜之層厚為約25nm的Ga0.45 In0.55 P。
將評估已安裝實施例4之發光二極體之發光二極體燈的特性及均勻性的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為656.0nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為4.0mW。在所組裝之全部的發光二極體燈中之峰波長的變異為2.1nm。
(實施例5)
實施例5之發光二極體為只將實施例2之發光二極體中之應變發光層的構成加以變更者。在此，實施例5的發光二極體，係將上述實施例2中之應變發光層變更為未掺雜之層厚為約10nm的Ga0.39 In0.61 P。
將評估已安裝實施例5之發光二極體之發光二極體燈的特性及均勻性的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為670.0nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為3.8mW。在所組裝之全部的發光二極體燈之峰波長的變異為2.8nm。
(比較例1)
比較例1之發光二極體係將實施例2之發光二極體中之表面層變更為無應變的層者。在此，比較例1的發光二極體係將上述實施例2中之應變調整層變更為(Al0.7 Ga0.3 )0.5 In0.5 P層。
將評估已安裝比較例1之發光二極體之發光二極體燈的特性及均勻性的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為660nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為2.5mW。在所組裝之全部的發光二極體燈之峰波長的變異為7.3nm。發光波長分布大，變得無法滿足特性。
(比較例2)
比較例2之發光二極體為只將實施例2之發光二極體中之應變發光層的構成加以變更者。在此，比較例2的發光二極體，係將上述實施例1中之應變發光層變更為未掺雜之層厚為約5nm的Ga0.38 In0.62 P。
將評估已安裝比較例2之發光二極體之發光二極體燈的特性及均勻性的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為651.5nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為3.1mW。在所組裝之全部的發光二極體燈之峰波長的變異為4.3nm。因量子效果使發光波長成為低於655nm，變得無法滿足特性。
(比較例3)
比較例3之發光二極體為只將實施例2之發光二極體中之應變發光層的構成加以變更者。在此，比較例3的發光二極體，係將上述實施例2中之應變發光層的組成變更為Ga0.37 In0.63 P。
在以比較例3所製作之磊晶晶圓中，在由p型GaP所構成之應變調整層表面發生了起因於應變發光層組成的結晶缺陷(斜線)。
將評估已安裝比較例3之發光二極體之發光二極體燈的特性及均勻性的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為677.7nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.3伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為1.3mW。在所組裝之全部的發光二極體燈之峰波長的變異為3.9nm。因發生上述應變調整層的缺陷所以發光輸出低，變得無法滿足特性。
(比較例4)
比較例4之發光二極體為只將實施例1之發光二極體中之應變發光層的構成加以變更者。在此，比較例4的發光二極體，係將上述實施例1中之應變發光層變更為Ga0.48 In0.52 P。
將評估已安裝比較例4之發光二極體之發光二極體燈的特性及均勻性的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為647.7nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.0伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為3.3mW。在所組裝之全部的發光二極體燈之峰波長的變異為2.5nm。發光波長成為低於655nm，變得無法滿足特性。
(比較例5)
比較例5之發光二極體為只將實施例2之發光二極體中之應變發光層及阻障層的構成加以變更者。在此，比較例5的發光二極體，係將上述實施例2中之應變發光層變更為未掺雜之層厚為約30nm的Ga0.44 In0.56 P，將上述實施例1中之阻障層變更為未掺雜之層厚為約30nm的(Al0.53 Ga0.47 )0.5 In0.5 P，將應變發光層及阻障層交替地積層12對。
在以比較例5所製作之磊晶晶圓中，在由p型GaP所構成之應變調整層表面發生了起因於應變發光層組成的結晶缺陷(斜線)。
將已安裝比較例5之發光二極體的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為668.5nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約2.3伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為1.1mW。在所組裝之全部的發光二極體燈之峰波長的變異為3.7nm。因發生缺陷而發光輸出低，變得無法滿足特性。
(比較例6)
比較例6之發光二極體，係以過去技術的液相磊晶法形成。變更為具有在GaAs基板作成Al0.35 Ga0.65 As發光層、將上下包覆層作成Al0.7 Ga0.3 As之雙重異質構造之發光部的發光二極體者。
將已安裝比較例6之發光二極體的結果顯示在表1。如表1所示，在n型及p型歐姆電極間流通電流後，會射出峰波長為660.7nm的紅色光。又，在順向流通20毫安培(mA)的電流時之順向電壓(Vf)為約1.9伏特(V)。又，將順向電流定為20mA時之發光輸出為1.2mW。在所組裝之全部的發光二極體燈之峰波長的變異為7.2nm。輸出低、發光波長分布大，變得無法滿足特性。
[產業上的可利用性]
本發明之發光二極體係在由AlGaInP所構成之發光層中，在發光波長655nm以上的長波長達成高效率的發光，均勻性優異、生產性高的發光二極體用磊晶晶圓。本發明能利用在培育植物用途，及顯示、通訊、感測器用光源等過去AlGaAs系LED因輸出不足而無法對應的各種用途。
1．．．GaAs基板
2．．．發光部
3．．．應變調整層
4．．．緩衝層
5．．．下部包覆層
6．．．上部包覆層
7．．．應變發光層
8．．．阻障層
9A、9B．．．歐姆電極
10．．．發光二極體用磊晶晶圓(Epi-wafer)
20．．．發光二極體
第1圖係顯示本發明之一實施形態的發光二極體用磊晶晶圓的剖面示意圖。
第2圖係顯示本發明之一實施形態的發光二極體用磊晶晶圓的發光部的剖面示意圖。
第3圖係顯示本發明之一實施形態的發光二極體的平面圖。
第4圖係本發明之一實施形態的發光二極體，沿著第3圖中所示的A-A’線的剖面示意圖。
第5A圖係用於說明測定本發明之一實施形態的發光二極體用磊晶晶圓翹曲量之方法的圖。
第5B圖係用於說明測定本發明之一實施形態的發光二極體用磊晶晶圓翹曲量之方法的圖。
第6圖係用於說明構成本發明之一實施形態的發光二極體用磊晶晶圓之各層應變狀況的圖。
第7圖係顯示本發明之一實施形態的發光二極體發光光譜的圖。
1．．．GaAs基板
2．．．發光部
3．．．應變調整層
4．．．緩衝層
5．．．下部包覆層
6．．．上部包覆層
10．．．發光二極體用磊晶晶圓(Epi-wafer)

Claims (14)

  1. 一種發光二極體用磊晶晶圓，其特徵為，具備：GaAs基板；pn接合型的發光部，係設置在該GaAs基板上；及應變調整層，係設置在該發光部上；該發光部具有組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦0.1，及0.39≦Y≦0.45的數值)的應變發光層；該應變調整層對發光波長是透明的同時具有比該GaAs基板的晶格常數還小的晶格常數，該發光部具有該應變發光層及阻障層的積層構造，含有8~40層之該應變發光層。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該應變發光層的組成式為GaY In1-Y P(其中，Y為滿足0.39≦Y≦0.45的數值)。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該應變發光層的厚度為8~30nm的範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該應變調整層的組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0≦X≦1，及0.6≦Y≦1的數值)。
  5. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該應變調整層的組成式為AlX Ga1-X As1-Y PY (其中，X及 Y為分別滿足0≦X≦1，及0.6≦Y≦1的數值)。
  6. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該應變調整層的材質為GaP。
  7. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該應變調整層的厚度為0.5~20μm的範圍。
  8. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該阻障層的組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0.3≦X≦0.7，及0.49≦Y≦0.52的數值)。
  9. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，在該發光部的上面及下面之一方或雙方具備包覆層，該包覆層的組成式為(AlX Ga1-X )Y In1-Y P(其中，X及Y為分別滿足0.5≦X≦1，及0.48≦Y≦0.52的數值)。
  10. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該GaAs基板的面方位(face orientation)的範圍為從(100)方向朝(0-1-1)方向偏差15°±5°。
  11. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該GaAs基板的直徑為75 mm以上。
  12. 如申請專利範圍第11項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，翹曲量為200μm以下。
  13. 如申請專利範圍第1項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，係用於促進培育植物之光合成的發光二極體用磊晶晶圓，該應變發光層的峰發光波長為655~675nm的範圍。
  14. 如申請專利範圍第13項之發光二極體用磊晶晶圓，其中，該應變發光層之在發光波長700nm的發光強度低於在該峰發光波長的發光強度的10%。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI562398B (en) * 2009-09-15 2016-12-11 Showa Denko Kk Light-emitting diode, light-emitting diode lamp and lighting apparatus
JP5684501B2 (ja) 2010-07-06 2015-03-11 昭和電工株式会社 発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ
JP5801542B2 (ja) 2010-07-13 2015-10-28 昭和電工株式会社 発光ダイオード及び発光ダイオードランプ
CN104465930B (zh) * 2014-12-17 2017-06-13 厦门市三安光电科技有限公司 氮化物发光二极管
US9865520B2 (en) 2015-08-07 2018-01-09 International Business Machines Corporation Tunable semiconductor band gap reduction by strained sidewall passivation
KR20240005814A (ko) * 2021-06-07 2024-01-12 엘지전자 주식회사 적색 발광 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04273173A (ja) * 1991-02-27 1992-09-29 Toshiba Corp 半導体装置とその製造方法
JP2004165486A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Hitachi Cable Ltd 半導体レーザダイオード
TWI236158B (en) * 2000-10-02 2005-07-11 Sharp Kk Light-emitting semiconductor element
JP2007019262A (ja) * 2005-07-07 2007-01-25 Toshiba Discrete Technology Kk 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6486569A (en) * 1986-07-16 1989-03-31 Tokuzo Sukegawa Light emitting element material
JP3290672B2 (ja) * 1990-08-20 2002-06-10 株式会社東芝 半導体発光ダイオード
US5008718A (en) * 1989-12-18 1991-04-16 Fletcher Robert M Light-emitting diode with an electrically conductive window
JP3373561B2 (ja) 1992-09-30 2003-02-04 株式会社東芝 発光ダイオード
JPH0794781A (ja) * 1993-09-24 1995-04-07 Toshiba Corp 面発光型半導体発光ダイオード
JPH0937648A (ja) 1995-07-28 1997-02-10 Mitsubishi Chem Corp 光半導体を光源とした植物栽培方法
US6107648A (en) * 1997-03-13 2000-08-22 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device having a structure which relieves lattice mismatch
JP3660144B2 (ja) 1998-11-12 2005-06-15 シャープ株式会社 半導体発光素子
JP2000164931A (ja) * 1998-11-27 2000-06-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 白色光源
GB2344458B (en) * 1998-12-02 2000-12-27 Arima Optoelectronics Corp Light-emitting diodes
GB2353899A (en) * 1999-09-01 2001-03-07 Sharp Kk A quantum well semiconductor device with strained barrier layer
JP2001274454A (ja) 2000-03-24 2001-10-05 Dowa Mining Co Ltd 発光ダイオード及びその製造方法
JP2002027831A (ja) 2000-05-11 2002-01-29 Kansai Tlo Kk 植物育成用ｌｅｄ光源
JP4038136B2 (ja) 2003-01-13 2008-01-23 シーシーエス株式会社 パワーｌｅｄを利用したスポット照明装置
JP2005129825A (ja) * 2003-10-27 2005-05-19 Sumitomo Chemical Co Ltd 化合物半導体基板の製造方法
EP1574126A1 (en) * 2004-03-12 2005-09-14 C.R.F. Società Consortile per Azioni Integrated system for the irradiation of photosynthetic organism, in particular plants, with multichromatic light
JP4483615B2 (ja) * 2004-06-03 2010-06-16 日立電線株式会社 半導体発光素子用エピタキシャルウェハ及び半導体発光素子
JP2008192790A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Showa Denko Kk 発光ダイオード
JP2009056779A (ja) 2007-09-03 2009-03-19 Asahi Diamond Industrial Co Ltd 射出成形機用ノズルおよび射出成形機用スプール
US8921826B2 (en) * 2007-11-27 2014-12-30 Technion Research & Development Foundation Limited Light source based on simultaneous two-photon emission
JP5018433B2 (ja) * 2007-11-30 2012-09-05 日立電線株式会社 半導体発光素子用エピタキシャルウェハ及び半導体発光素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04273173A (ja) * 1991-02-27 1992-09-29 Toshiba Corp 半導体装置とその製造方法
TWI236158B (en) * 2000-10-02 2005-07-11 Sharp Kk Light-emitting semiconductor element
JP2004165486A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Hitachi Cable Ltd 半導体レーザダイオード
JP2007019262A (ja) * 2005-07-07 2007-01-25 Toshiba Discrete Technology Kk 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法

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