JPH01295469A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH01295469A JPH01295469A JP63192048A JP19204888A JPH01295469A JP H01295469 A JPH01295469 A JP H01295469A JP 63192048 A JP63192048 A JP 63192048A JP 19204888 A JP19204888 A JP 19204888A JP H01295469 A JPH01295469 A JP H01295469A
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- Japan
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- electrode
- layer
- emitting diode
- current
- semiconductor substrate
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- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/816—Bodies having carrier transport control structures, e.g. highly-doped semiconductor layers or current-blocking structures
- H10H20/8162—Current-blocking structures
Landscapes
- Led Devices (AREA)
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】
［産業上の利用分野］
本発明は、発光ダイオードに係り、特に表示用として有
用な高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）に関するもので
ある。
用な高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）に関するもので
ある。
［従来の技術］
一般に、表示用ＬＥＤあるいはプラスチックファイバ通
信用ＬＥＤとして、価格の安い高輝度の可視光発光ダイ
オードが求められていて、従来ＧａＰ （ガリウム・燐
） 、ＧａＡｓ （ガリウム・砒素）系が注目されてい
たが、高輝度という点で発光波長６６０ｒ＋ｌのＧａＡ
ｆｌＡｓ（ガリウム・アルミニウム・砒素）系の赤色発
光ダイオードが注目されている。
信用ＬＥＤとして、価格の安い高輝度の可視光発光ダイ
オードが求められていて、従来ＧａＰ （ガリウム・燐
） 、ＧａＡｓ （ガリウム・砒素）系が注目されてい
たが、高輝度という点で発光波長６６０ｒ＋ｌのＧａＡ
ｆｌＡｓ（ガリウム・アルミニウム・砒素）系の赤色発
光ダイオードが注目されている。
ＧａＭＡＳ系のＬＥＤでは、ｐ型のＧａＡｓ板上に発光
層となるｐ型のＧａＡｓ板上層と電子の逆流を防止する
ｎ型のＧａＡ犯Ａｓ層を成長させたシングルへテロ（Ｓ
Ｈ）構造のものがよく知られている。
層となるｐ型のＧａＡｓ板上層と電子の逆流を防止する
ｎ型のＧａＡ犯Ａｓ層を成長させたシングルへテロ（Ｓ
Ｈ）構造のものがよく知られている。
更に高輝度のＬＥＤを製作するためには、第５図に示す
ように、ｎ型ＧａＡｓ基板５上にｎ型のＧａＡｌＡｓ層
（クラッド層）４を成長させ、その上に活性層となるＧ
ａＡｌＡｓ層３を、その上にクラッド層としてｎ型のＧ
ａＭＡｓ層２を成長させたダブルへテロ（ＤＨ）ｍ遣が
用いられている。このＧａＡｌ２ＡＳ系ダブルへテロ構
造のＬＥＤでは、キャリアの閉じ込め効果を生かし、シ
ングルへテロ構造のＬＥＤの２倍の輝度が得られている
。
ように、ｎ型ＧａＡｓ基板５上にｎ型のＧａＡｌＡｓ層
（クラッド層）４を成長させ、その上に活性層となるＧ
ａＡｌＡｓ層３を、その上にクラッド層としてｎ型のＧ
ａＭＡｓ層２を成長させたダブルへテロ（ＤＨ）ｍ遣が
用いられている。このＧａＡｌ２ＡＳ系ダブルへテロ構
造のＬＥＤでは、キャリアの閉じ込め効果を生かし、シ
ングルへテロ構造のＬＥＤの２倍の輝度が得られている
。
更に、ダブルへテロ構造のＬＥＤより高輝度を達成する
ため、ＧａＡＳ基板の代りにＧａＡｌ２Ａｓ基板を使っ
たＬＥＤが開発されている。これは、第４図に示すよう
に、ｎ型のＧａＡＪ２Ａｓ厚膜基板１３上に発光用とし
てρ型ＧａＡｆｌＡｓクラッド層４、ｐ型ＧａＡＲＡｓ
活性層３、ｎ型ＧａＡｕＡｓクラッドＮ２の３層を成長
させたものである。ＧａＡｆｆｉＡＳ基板を使うことに
より、従来ＧａＡＳ基板に吸収されていた光を裏面で反
射させ、表に取り出すものである。
ため、ＧａＡＳ基板の代りにＧａＡｌ２Ａｓ基板を使っ
たＬＥＤが開発されている。これは、第４図に示すよう
に、ｎ型のＧａＡＪ２Ａｓ厚膜基板１３上に発光用とし
てρ型ＧａＡｆｌＡｓクラッド層４、ｐ型ＧａＡＲＡｓ
活性層３、ｎ型ＧａＡｕＡｓクラッドＮ２の３層を成長
させたものである。ＧａＡｆｆｉＡＳ基板を使うことに
より、従来ＧａＡＳ基板に吸収されていた光を裏面で反
射させ、表に取り出すものである。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、このＧａＡ２ Ａｓ基板を使ったＬＥＤを製作
するためには、Ａｌ２Ａｓ混晶比が０．４以上のＧａＡ
ＩＡＳ基板が必要となる。また、ＡｉＡＳ混晶比の大き
なＧａＡｌ１！Ａｓ基板を成長させるのは難しく、しか
もこのＧａＡｌ２Ａｓ基板表面は酸化しやすいので、そ
の基板上にエピタキシャル層を成長させるのは誼しい高
度な技術となる。
するためには、Ａｌ２Ａｓ混晶比が０．４以上のＧａＡ
ＩＡＳ基板が必要となる。また、ＡｉＡＳ混晶比の大き
なＧａＡｌ１！Ａｓ基板を成長させるのは難しく、しか
もこのＧａＡｌ２Ａｓ基板表面は酸化しやすいので、そ
の基板上にエピタキシャル層を成長させるのは誼しい高
度な技術となる。
更に、ＧａＭｆ４Ｓ厚膜基板を得るためには、ＧａＡＳ
基板上にＧａＡｆｌ＾Ｓ厚ＭＮＩを成長させた後に、Ｇ
ａＡｓ基板を除去する必要がある。ＧａＡｌ２ Ａｓ厚
膜基板は、大きな反りが生じており、割れ易く、大型基
板の入手困難であり、従って小さなエピタキシャルウェ
ハしか入手できないのでその後のチップ化までの後工程
の自動化が困難といった諸問題を有していた。
基板上にＧａＡｆｌ＾Ｓ厚ＭＮＩを成長させた後に、Ｇ
ａＡｓ基板を除去する必要がある。ＧａＡｌ２ Ａｓ厚
膜基板は、大きな反りが生じており、割れ易く、大型基
板の入手困難であり、従って小さなエピタキシャルウェ
ハしか入手できないのでその後のチップ化までの後工程
の自動化が困難といった諸問題を有していた。
従って、製作が比較的容易であるＧａＡｓ基板上にＤＨ
構造のエピタキシャル層を成長させた発光ダイオードに
おいて、更に高輝度が得られる構造の開発が待たれてい
る。
構造のエピタキシャル層を成長させた発光ダイオードに
おいて、更に高輝度が得られる構造の開発が待たれてい
る。
一方、ＰＮ接合に順電流を流すための電極は、接合部全
面にわたって均一な電流密度を与えるよう適度な拡がり
をもつことが必要である反面、電子は再結合で生じた光
子が外部へ放出される際の遮蔽にもなるという問題があ
る。従って、接合深度が浅いＧａＡｓＰやＧａＡｌ２
ＡＳ発光ダイオードでは薄い活性層による横方向の拡が
り抵抗のため、点状電極ではその近傍にだけ電流が集中
し、チップ周辺部の接合では充分な注入が起らず、発光
を生じない場合がある。これを防ぎ、しかも光子の放出
に対してできる限り影を作らないようにするため、これ
ら発光ダイオードの主発光面に設けられる電極の形状を
、格子状等に工夫することが行われている。
面にわたって均一な電流密度を与えるよう適度な拡がり
をもつことが必要である反面、電子は再結合で生じた光
子が外部へ放出される際の遮蔽にもなるという問題があ
る。従って、接合深度が浅いＧａＡｓＰやＧａＡｌ２
ＡＳ発光ダイオードでは薄い活性層による横方向の拡が
り抵抗のため、点状電極ではその近傍にだけ電流が集中
し、チップ周辺部の接合では充分な注入が起らず、発光
を生じない場合がある。これを防ぎ、しかも光子の放出
に対してできる限り影を作らないようにするため、これ
ら発光ダイオードの主発光面に設けられる電極の形状を
、格子状等に工夫することが行われている。
しかし、表示用ＬＥＤは安価であることが要求されるた
め、ボンディングなどの後工程が容易であることが必要
とされる。このため、発光ダイオードチップの表面中央
に直径１００μｌ〜１５０μｍ程度のｎ電極がある第５
図および第６図の構造をとるのが一般的である。ところ
が、この構造では、第６図に示すように、上に述べたよ
うに、電子流１５が表面電極ｌから電極６に向かって末
広がり状に流れるので、発光した光１６、特に電極の直
下で発光した光１６ｂが電＠１にじゃまされ、これを取
り出すことが誼しい６点状電極といえどもそのｔ ’ｆ
＆面積はチップの表面積に比べ無視できない大きさであ
り、しかも電極直下は電流密度が高いので、電極１にじ
ゃまされて取り出せない光１６ｂの量は相当大きな値と
なる。従って、光を最大限に取り出す為には、光１６ｂ
が電極１にじゃまされないことが必要となる。その為に
は、表面型＠１から電極６に向かって流れる電子の密度
、つまり電流密度が表面電極１の外側に集中して高くな
ることが必要である。
め、ボンディングなどの後工程が容易であることが必要
とされる。このため、発光ダイオードチップの表面中央
に直径１００μｌ〜１５０μｍ程度のｎ電極がある第５
図および第６図の構造をとるのが一般的である。ところ
が、この構造では、第６図に示すように、上に述べたよ
うに、電子流１５が表面電極ｌから電極６に向かって末
広がり状に流れるので、発光した光１６、特に電極の直
下で発光した光１６ｂが電＠１にじゃまされ、これを取
り出すことが誼しい６点状電極といえどもそのｔ ’ｆ
＆面積はチップの表面積に比べ無視できない大きさであ
り、しかも電極直下は電流密度が高いので、電極１にじ
ゃまされて取り出せない光１６ｂの量は相当大きな値と
なる。従って、光を最大限に取り出す為には、光１６ｂ
が電極１にじゃまされないことが必要となる。その為に
は、表面型＠１から電極６に向かって流れる電子の密度
、つまり電流密度が表面電極１の外側に集中して高くな
ることが必要である。
本発明の目的は、電極直下での発光を防ぎ、活性層で発
光した光を有効に取り出す構造の発光ダイオードを提供
することにある。
光した光を有効に取り出す構造の発光ダイオードを提供
することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明による発光ダイオードは、上記目的を達成するた
め、活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有
する発光ダイオードチップ表面中央に電極を形成し、そ
の周囲又は側面がら光を取り出す発光ダイオードにおい
て、一導電形の半導体基板とその上に成長させるクラッ
ド層の間で、電極の真下に前記半導体基板とは反対の導
電形の半導体からなる電流阻止層を設けたものである。
め、活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有
する発光ダイオードチップ表面中央に電極を形成し、そ
の周囲又は側面がら光を取り出す発光ダイオードにおい
て、一導電形の半導体基板とその上に成長させるクラッ
ド層の間で、電極の真下に前記半導体基板とは反対の導
電形の半導体からなる電流阻止層を設けたものである。
また同様の目的を達成するために、活性層をクラッド層
で挟んだダブルヘテロ構造を有する発光ダイオードチッ
プ表面中央に電極を形成し、その周囲又は側面から光を
取り出す発光ダイオードにおいて、一導電形の半導体基
板とその上に成長させるクラッド層との間に、上記電極
と略中心が−致し且つ上記電極の径より大きな径のリン
グ状の溝部を有すと共に上記半導体基板とは反対の導電
形の半導体からなる電流狭窄層を設けてもよい。
で挟んだダブルヘテロ構造を有する発光ダイオードチッ
プ表面中央に電極を形成し、その周囲又は側面から光を
取り出す発光ダイオードにおいて、一導電形の半導体基
板とその上に成長させるクラッド層との間に、上記電極
と略中心が−致し且つ上記電極の径より大きな径のリン
グ状の溝部を有すと共に上記半導体基板とは反対の導電
形の半導体からなる電流狭窄層を設けてもよい。
［作 用］
半導体基板とその上のクラッド層間には、電極の真下に
、半導体基板と反対導電形の電流阻止層を設けているた
め、発光ダイオードチップの主発光面に存在する電極と
他側の半導体基板との間を流れる電流は、この電流阻止
層を避けてその両側を流れるように分布することになる
。このため、クラッド層で挾まれている活性層について
みると、その領域のうち電極下にある中央領域について
は電流が阻止され、その電流密度が小さくなるが、両側
領域については電流が狭窄されてその電流密度が著しく
高くなる。この意味で電流阻止層は電流狭窄層の機能を
も果す、従って、活性層においては電極で覆われていな
い両側領域において特に良好に再結合による光子の発生
が起り、その光子のほとんどが電極で遮蔽されることな
く外部に出て行く。
、半導体基板と反対導電形の電流阻止層を設けているた
め、発光ダイオードチップの主発光面に存在する電極と
他側の半導体基板との間を流れる電流は、この電流阻止
層を避けてその両側を流れるように分布することになる
。このため、クラッド層で挾まれている活性層について
みると、その領域のうち電極下にある中央領域について
は電流が阻止され、その電流密度が小さくなるが、両側
領域については電流が狭窄されてその電流密度が著しく
高くなる。この意味で電流阻止層は電流狭窄層の機能を
も果す、従って、活性層においては電極で覆われていな
い両側領域において特に良好に再結合による光子の発生
が起り、その光子のほとんどが電極で遮蔽されることな
く外部に出て行く。
かかる作用に基づき、発光ダイオードの輝度は著しく大
きくなる。
きくなる。
電流阻止層は、半導体基板がｐ型である場合にはＮ型で
あり、そのキャリア濃度はｌＸｌ０”ＣＩ−’以上、膜
厚は、０．５μｍから５μｌの間である。形状は、ｎ電
極とほぼ同じ形であり、多少は大きくても小さくても同
じように光取出効率の向上が図れる。
あり、そのキャリア濃度はｌＸｌ０”ＣＩ−’以上、膜
厚は、０．５μｍから５μｌの間である。形状は、ｎ電
極とほぼ同じ形であり、多少は大きくても小さくても同
じように光取出効率の向上が図れる。
また、半導体基板とその上のクラッド層間に、設けた電
流狭窄層にリング状の溝部が形成されていて、しかも溝
部のリング中心が発光ダイオードチップ表面中央に形成
されている円盤状の電極の中心と略一致しており、且つ
溝部のリング径が上記電極の径よりも大きく構成されて
いる。この為、発光ダイオードチップの主発光面に存在
する電極と（ｌ！！側の半導体基板との間を流れる電流
は、電極真下において阻止されるが、その電流狭窄層に
形成された溝部に集中して流れるように分布することに
なる。つまり、電極真下では上記電流阻止層としての働
きをなすものである。
流狭窄層にリング状の溝部が形成されていて、しかも溝
部のリング中心が発光ダイオードチップ表面中央に形成
されている円盤状の電極の中心と略一致しており、且つ
溝部のリング径が上記電極の径よりも大きく構成されて
いる。この為、発光ダイオードチップの主発光面に存在
する電極と（ｌ！！側の半導体基板との間を流れる電流
は、電極真下において阻止されるが、その電流狭窄層に
形成された溝部に集中して流れるように分布することに
なる。つまり、電極真下では上記電流阻止層としての働
きをなすものである。
従って、溝部直上における活性層の電流密度がより増加
するため発光出力がより高くなる。
するため発光出力がより高くなる。
［実施例］
以下本発明の実施例について述べる。
第１図は本発明のＧａＡｌ２＾Ｓダブルへテロ構造の発
光ダイオードの断面構造を示す、このＬＥＤチップの寸
法は、３００μｒｅ Ｘ ３００μＩＩで厚さは３５０
μｍであり、次のようにして作成する。
光ダイオードの断面構造を示す、このＬＥＤチップの寸
法は、３００μｒｅ Ｘ ３００μＩＩで厚さは３５０
μｍであり、次のようにして作成する。
まず、Ｚｎ（亜鉛）ドープによるキャリア濃度２Ｘ １
０１９ｃｌＮ−’のＰ型ＧａＡｓ基板５上に、Ｔｅ（テ
ルル）をドープしてキャリア濃度が３ Ｘ １０ ”ｃ
ＩＩｌ−’のｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層を２μｌの
厚さで、液相エピタキシャル法により成長させる。この
エピタキシャルウェハを、ホトリソグラフ工程を用いて
、直径１５０μｌの電流阻止Ｎ７を残すようにエツチン
グする。かくしてＧａＡｓ基板５上に直径１５０μｍの
電流阻止層７が３００μｍ間隔でます目状に並んでいる
ウェハを得る。
０１９ｃｌＮ−’のＰ型ＧａＡｓ基板５上に、Ｔｅ（テ
ルル）をドープしてキャリア濃度が３ Ｘ １０ ”ｃ
ＩＩｌ−’のｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層を２μｌの
厚さで、液相エピタキシャル法により成長させる。この
エピタキシャルウェハを、ホトリソグラフ工程を用いて
、直径１５０μｌの電流阻止Ｎ７を残すようにエツチン
グする。かくしてＧａＡｓ基板５上に直径１５０μｍの
電流阻止層７が３００μｍ間隔でます目状に並んでいる
ウェハを得る。
次に、このエピタキシャルウェハの上に、液相エピタキ
シャル層を、ＧａＡｆｌＡｓのダブルへテロ構造のエピ
タキシャルウェハになるように３層成長させる。第１層
目は、Ａｌ２Ａｓ混晶比が０，６５で厚さが２５μｌの
Ｐ型Ｇａ／ｕ２ Ａｓ層４である。第２層目は、ＡＱＡ
ｓ混晶比が０．３５で厚さが１μｍのｐ型ＧａＡＱＡｓ
層３である。第３層目は、Ａｌ２ＡＳ混晶比が０．６５
で厚さが３５μｍのｎ型ＧａＭ八Ｓ層２である。
シャル層を、ＧａＡｆｌＡｓのダブルへテロ構造のエピ
タキシャルウェハになるように３層成長させる。第１層
目は、Ａｌ２Ａｓ混晶比が０，６５で厚さが２５μｌの
Ｐ型Ｇａ／ｕ２ Ａｓ層４である。第２層目は、ＡＱＡ
ｓ混晶比が０．３５で厚さが１μｍのｐ型ＧａＡＱＡｓ
層３である。第３層目は、Ａｌ２ＡＳ混晶比が０．６５
で厚さが３５μｍのｎ型ＧａＭ八Ｓ層２である。
次いで、このエピタキシャルウェハに、ｎ ｒｙｊｌ
’に極１とｐ側電極６を形成する。Ｐ型ＧａＡｓ基板５
側のｐ型電極６は、全面電極である。それに対してｎ型
のＧａＡｆｆｉＡｓ層２の上に形成するｎ型電極１は、
基板５とｐ型クラッド層４との界面にある円形の電流阻
止層７に合わせて、その真上に直径１５０μｌになるよ
うに加工する。
’に極１とｐ側電極６を形成する。Ｐ型ＧａＡｓ基板５
側のｐ型電極６は、全面電極である。それに対してｎ型
のＧａＡｆｆｉＡｓ層２の上に形成するｎ型電極１は、
基板５とｐ型クラッド層４との界面にある円形の電流阻
止層７に合わせて、その真上に直径１５０μｌになるよ
うに加工する。
このエピタキシャルウェハを用いて製作した発光ダイオ
ードの輝度は、従来の基板上に単に３層成長させたＤＨ
ｍ造ＬＥＤに比べ、およそ１．５〜２．０倍の値を得る
ことができた。
ードの輝度は、従来の基板上に単に３層成長させたＤＨ
ｍ造ＬＥＤに比べ、およそ１．５〜２．０倍の値を得る
ことができた。
上記実施例で述べた電流阻止層は、ｎ型電極に合わせ円
形であった。しかしｎ型電極が角形及び他の形であった
場合には、その形状に合わせることができる。また、そ
の寸法も同じであったが、電極の真下に流れないように
するのが目的であるから電流阻止層は、ｎ型電極に比べ
５０μｌ径度大きくてもよく、また、５０μｌ径小さく
ても輝度を向上させる効果を生じさせることができる。
形であった。しかしｎ型電極が角形及び他の形であった
場合には、その形状に合わせることができる。また、そ
の寸法も同じであったが、電極の真下に流れないように
するのが目的であるから電流阻止層は、ｎ型電極に比べ
５０μｌ径度大きくてもよく、また、５０μｌ径小さく
ても輝度を向上させる効果を生じさせることができる。
第２図は本発明の他の実施例におけるＧａＡｊ！Ａｓダ
ブルへテロ構造の発光ダイオードの断面構造を示す、こ
のＬＥＤチップの寸法は、３５０μｒｅ ｘ ３５０μ
を角のチップであり、次のようにして作成する。
ブルへテロ構造の発光ダイオードの断面構造を示す、こ
のＬＥＤチップの寸法は、３５０μｒｅ ｘ ３５０μ
を角のチップであり、次のようにして作成する。
まず、Ｚｎ（亜鉛）ドーグによる厚さ ３５０μ頂、キ
ャリア濃度２ Ｘ １０ ”ｃ「’のｐ型ＧａＡｓ基板
５上に、Ｔｅ（テルル）をドープしてキャリア濃度３Ｘ
１０ ｌ１１ｃｍづのｎ型ＧａＡＳエピタキシャル層
１ｏを２μｍの厚さで、液相エピタキシャル法により１
層成長させる。このエピタキシャルウェハを、ホトリソ
グラフ工程を用いて、エピタキシャル層１゜に消９を形
成するようにエツチングする。消９の形状は、外径２６
０μ曙、内径２５０μｍのリング状で深さ３μｔである
。がくしてＧａＡｓ基板５上に縦と横に３５０μを間隔
で溝９の形成されたエピタキシャルウェハが得られる。
ャリア濃度２ Ｘ １０ ”ｃ「’のｐ型ＧａＡｓ基板
５上に、Ｔｅ（テルル）をドープしてキャリア濃度３Ｘ
１０ ｌ１１ｃｍづのｎ型ＧａＡＳエピタキシャル層
１ｏを２μｍの厚さで、液相エピタキシャル法により１
層成長させる。このエピタキシャルウェハを、ホトリソ
グラフ工程を用いて、エピタキシャル層１゜に消９を形
成するようにエツチングする。消９の形状は、外径２６
０μ曙、内径２５０μｍのリング状で深さ３μｔである
。がくしてＧａＡｓ基板５上に縦と横に３５０μを間隔
で溝９の形成されたエピタキシャルウェハが得られる。
次に、このエピタキシャルウェハの上に、液相エピタキ
シャル層を、ＧａＡｆｌＡｓのダブルへテロ構造のエピ
タキシャルウェハになるように３層成長させる。第１層
目は、Ａｌ２ＡＳ混晶比が０．７５．膜厚カ２０μｍ、
キャリア濃度が１．５ Ｘ １０１１Ｉｃ１１−’のｐ
型ＧａＭＡＳクラッド層４である。第２層目は、ＭＡｓ
混晶比が０．３５、膜厚が１μ■、キャリア濃度が１．
０ｘ １０ ”ｃ「’のｐ型ＧａＡｆｌＡｓ活性層３で
ある。第３層目は、ＭＡＳ混晶比が０゜６５、厚さが５
０μ１１表面キャリア濃度が１．２ ｘ １０ ”ｃｎ
＋−’のｎ型ＧａＮｌＡｓクラッド層２である。
シャル層を、ＧａＡｆｌＡｓのダブルへテロ構造のエピ
タキシャルウェハになるように３層成長させる。第１層
目は、Ａｌ２ＡＳ混晶比が０．７５．膜厚カ２０μｍ、
キャリア濃度が１．５ Ｘ １０１１Ｉｃ１１−’のｐ
型ＧａＭＡＳクラッド層４である。第２層目は、ＭＡｓ
混晶比が０．３５、膜厚が１μ■、キャリア濃度が１．
０ｘ １０ ”ｃ「’のｐ型ＧａＡｆｌＡｓ活性層３で
ある。第３層目は、ＭＡＳ混晶比が０゜６５、厚さが５
０μ１１表面キャリア濃度が１．２ ｘ １０ ”ｃｎ
＋−’のｎ型ＧａＮｌＡｓクラッド層２である。
次いで、このようにして成長させたエピタキシャルウェ
ハの表裏面にオーミックｔｉとしてｎ１ｌｌ電極１及び
ｐｒｐＪ電極６を形成する。ｐ型ＧａＡＳ基板５１ＦＩ
のｐｌＰ！Ｉ電極６は、全面電極である。それに対して
ｎ型ＧａＡＲＡｓクラッドＮＪ２の上に形成するｎ型電
極１は、直径１５０μｍの円形電極であり、基板５とＰ
型クラッド層４との界面にある円形の電流狭窄層８のリ
ング状の消９の中心と電極１の中心とが略一致するよう
に形成されなければならない。
ハの表裏面にオーミックｔｉとしてｎ１ｌｌ電極１及び
ｐｒｐＪ電極６を形成する。ｐ型ＧａＡＳ基板５１ＦＩ
のｐｌＰ！Ｉ電極６は、全面電極である。それに対して
ｎ型ＧａＡＲＡｓクラッドＮＪ２の上に形成するｎ型電
極１は、直径１５０μｍの円形電極であり、基板５とＰ
型クラッド層４との界面にある円形の電流狭窄層８のリ
ング状の消９の中心と電極１の中心とが略一致するよう
に形成されなければならない。
このようにして電極を形成したエピタキシャルウェハよ
り３５０ ｘ ３５０μを角のチップを製作する。
り３５０ ｘ ３５０μを角のチップを製作する。
このエピタキシャルウェハを用いて製作した発光ダイオ
ードの輝度は、従来の基板上に単に３層成長させたＤＨ
構造ＬＥＤに比べ、およそ１．５〜１．８倍の値を得る
ことができた。
ードの輝度は、従来の基板上に単に３層成長させたＤＨ
構造ＬＥＤに比べ、およそ１．５〜１．８倍の値を得る
ことができた。
従来の発光ダイオード構造では電極直下でも発光してい
たが、本発明による発光ダイオードにあっては、第３図
に示すように、電流狭窄層８に形成された溝部９に電流
１１が集中して流れるので、光１２を有効に取り出せる
。さらに、電流１１が溝部９に集中するために、溝部９
の真上における活性層３の電流密度が増加するために発
光出力が高くなると考えられる。
たが、本発明による発光ダイオードにあっては、第３図
に示すように、電流狭窄層８に形成された溝部９に電流
１１が集中して流れるので、光１２を有効に取り出せる
。さらに、電流１１が溝部９に集中するために、溝部９
の真上における活性層３の電流密度が増加するために発
光出力が高くなると考えられる。
なお、電流狭窄層８に形成された溝９は、完全なリング
状でなくてもよく、表面＄極端がら略等距離であり、且
つ表面電極中心に対して点対称であればよい６例えば、
直径が１０μｌ径の穴が、径φ２５０μｍ上に並んでい
るような場合であっても同じ特性を発揮することができ
る。
状でなくてもよく、表面＄極端がら略等距離であり、且
つ表面電極中心に対して点対称であればよい６例えば、
直径が１０μｌ径の穴が、径φ２５０μｍ上に並んでい
るような場合であっても同じ特性を発揮することができ
る。
電流狭窄層を設けることにより発光ダイオードの出力を
高められる。更に、この構造のエピタキシャルウェハを
成長させれば、表面電極の位置合わせを除いて、今まで
の発光ダイオードの製造工程を変更しなくても済む、電
流狭窄層を設ける発光ダイオードは、これまでにも存在
していたが、チップサイズが大きくなり、チップ表面の
端部でボンディングする構造となっていた。
高められる。更に、この構造のエピタキシャルウェハを
成長させれば、表面電極の位置合わせを除いて、今まで
の発光ダイオードの製造工程を変更しなくても済む、電
流狭窄層を設ける発光ダイオードは、これまでにも存在
していたが、チップサイズが大きくなり、チップ表面の
端部でボンディングする構造となっていた。
また、ＧａＡＪ２Ａｓ厚膜等を使わずに高出力の発光ダ
イオードを製作できるために、安価な製品となる。
イオードを製作できるために、安価な製品となる。
［発明の効果］
以上述べたように、本発明によれば、半導体基板とその
上のクラッド層との間において電極真下にほぼ同形の電
流阻止層を設けるだけで、従来のダブルへテロ構造より
約１．７倍の輝度を得ることがでる。電流阻止層を形成
する技術は、ＧａＡｆｌ＾Ｓの基板を成長させる技術に
比べ非常に容易な技術である。従って、本発明によれば
、低価格で歩留りの高い高輝度のダブルへテロ構造ＬＥ
Ｄを得ることができる。
上のクラッド層との間において電極真下にほぼ同形の電
流阻止層を設けるだけで、従来のダブルへテロ構造より
約１．７倍の輝度を得ることがでる。電流阻止層を形成
する技術は、ＧａＡｆｌ＾Ｓの基板を成長させる技術に
比べ非常に容易な技術である。従って、本発明によれば
、低価格で歩留りの高い高輝度のダブルへテロ構造ＬＥ
Ｄを得ることができる。
従来、電流狭窄層を用いた発光ダイオードは、通信用Ｌ
ＥＤなどとして多く見られるところであるから、本発明
の発光ダイオードは、その製造に必要となるボンディン
グなどの作業内容及び装置として、従来の表示用発光ダ
イオードのものをそのまま使用できるという長所がある
。
ＥＤなどとして多く見られるところであるから、本発明
の発光ダイオードは、その製造に必要となるボンディン
グなどの作業内容及び装置として、従来の表示用発光ダ
イオードのものをそのまま使用できるという長所がある
。
また、半導体基板とその上のクラッド層との間において
溝部を有する電流狭窄層を設け、この電流狭窄層の溝部
に電流を集中させる構成の下では、溝部直上における活
性層の電流密度がより大きく増加し、この部分にて強力
に発光し外部に有効に取り出されることから、発光出力
がより高くなる、といった効果を奏する。
溝部を有する電流狭窄層を設け、この電流狭窄層の溝部
に電流を集中させる構成の下では、溝部直上における活
性層の電流密度がより大きく増加し、この部分にて強力
に発光し外部に有効に取り出されることから、発光出力
がより高くなる、といった効果を奏する。
第１図は本発明による電流阻止層付ダブルへテロ４１Ｉ
造の発光ダイオードの実施例を示す図、第２図は本発明
の請求項２による電流狭窄層付ダブルへテロ構造の発光
ダイオードの実施例を示す図、第３図は第２図で示した
実施例での電子の流れと光りの放出方向を示す説明図、
第４図は従来のＧａＡｊ２Ａｓ厚膜基板使用の高出力発
光タイオード２を示す図、第５図は従来のダブルへテロ
構造の発光ダイオードを示す図、第６図は従来のダブル
へテロ構造の発光ダイオードでの電子の流れと光りの放
出方向を示す説明図である。 図中、１はｎ １１１１ 電極、２はｎ型ＧａＡ１Ａｓ
クラッド層、３はｐＷＧａＡＲＡｓ活性層、４はｐ型Ｇ
ａＡ２＾Ｓクラッド層、５はｐ型ＧａＡｓ基板、７はｎ
型電流阻止層、８は電流狭窄層、９はリング状の溝部を
示す。
造の発光ダイオードの実施例を示す図、第２図は本発明
の請求項２による電流狭窄層付ダブルへテロ構造の発光
ダイオードの実施例を示す図、第３図は第２図で示した
実施例での電子の流れと光りの放出方向を示す説明図、
第４図は従来のＧａＡｊ２Ａｓ厚膜基板使用の高出力発
光タイオード２を示す図、第５図は従来のダブルへテロ
構造の発光ダイオードを示す図、第６図は従来のダブル
へテロ構造の発光ダイオードでの電子の流れと光りの放
出方向を示す説明図である。 図中、１はｎ １１１１ 電極、２はｎ型ＧａＡ１Ａｓ
クラッド層、３はｐＷＧａＡＲＡｓ活性層、４はｐ型Ｇ
ａＡ２＾Ｓクラッド層、５はｐ型ＧａＡｓ基板、７はｎ
型電流阻止層、８は電流狭窄層、９はリング状の溝部を
示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有
する発光ダイオードチップ表面中央に電極を形成し、そ
の周囲又は側面から光を取り出す発光ダイオードにおい
て、一導電形の半導体基板とその上に成長させるクラッ
ド層の間で、電極の真下に前記半導体基板とは反対の導
電形の半導体からなる電流阻止層を設けたことを特徴と
する発光ダイオード。 ２、活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有
する発光ダイオードチップ表面中央に電極を形成し、そ
の周囲又は側面から光を取り出す発光ダイオードにおい
て、一導電形の半導体基板とその上に成長させるクラッ
ド層との間に、上記電極と中心が略一致し且つ上記電極
の径より大きな径のリング状の溝部を有すと共に上記半
導体基板とは反対の導電形の半導体からなる電流狭窄層
を設けたことを特徴とする請求項１の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19204888A JPH0682862B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-08-02 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-19474 | 1988-01-29 | ||
| JP1947488 | 1988-01-29 | ||
| JP19204888A JPH0682862B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-08-02 | 発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01295469A true JPH01295469A (ja) | 1989-11-29 |
| JPH0682862B2 JPH0682862B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=26356305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19204888A Expired - Lifetime JPH0682862B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-08-02 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682862B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080958A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Cree, Inc. | Led with curent confinement structure and surface roughening |
| KR100986461B1 (ko) | 2008-05-08 | 2010-10-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 그 제조방법 |
| US7989834B2 (en) | 2008-04-30 | 2011-08-02 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and method for manufacturing the same |
| CN105098012A (zh) * | 2007-03-08 | 2015-11-25 | 克利公司 | 发光器件及其制造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5174067B2 (ja) * | 2010-03-11 | 2013-04-03 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
-
1988
- 1988-08-02 JP JP19204888A patent/JPH0682862B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080958A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Cree, Inc. | Led with curent confinement structure and surface roughening |
| US7335920B2 (en) | 2005-01-24 | 2008-02-26 | Cree, Inc. | LED with current confinement structure and surface roughening |
| EP2267803A3 (en) * | 2005-01-24 | 2011-02-23 | Cree, Inc. | LED with current confinement structure and surface roughening |
| JP2011160007A (ja) * | 2005-01-24 | 2011-08-18 | Cree Inc | 電流閉じ込め構造および粗面処理を有するｌｅｄ |
| JP2011160006A (ja) * | 2005-01-24 | 2011-08-18 | Cree Inc | 電流閉じ込め構造および粗面処理を有するｌｅｄ |
| US8772792B2 (en) | 2005-01-24 | 2014-07-08 | Cree, Inc. | LED with surface roughening |
| CN105098012A (zh) * | 2007-03-08 | 2015-11-25 | 克利公司 | 发光器件及其制造方法 |
| US7989834B2 (en) | 2008-04-30 | 2011-08-02 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and method for manufacturing the same |
| US8624278B2 (en) | 2008-04-30 | 2014-01-07 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device with current blocking layer |
| KR100986461B1 (ko) | 2008-05-08 | 2010-10-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0682862B2 (ja) | 1994-10-19 |
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Legal Events
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