JPH03192779A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
- Publication number
- JPH03192779A JPH03192779A JP1333135A JP33313589A JPH03192779A JP H03192779 A JPH03192779 A JP H03192779A JP 1333135 A JP1333135 A JP 1333135A JP 33313589 A JP33313589 A JP 33313589A JP H03192779 A JPH03192779 A JP H03192779A
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- JP
- Japan
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- light emitting
- emitting diode
- layer
- light
- electrode
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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
- H10H20/819—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates
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- Led Device Packages (AREA)
- 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、シリコン基板上に形成されたｐｎ接合層を含
んで構成される発光ダイオードに関する。
んで構成される発光ダイオードに関する。
第８図は典型的な従来例の発光ダイオード１の断面図で
あり、第９図はその平面図である。本従来例はシリコン
基板２上にｐｎ接合層３を紙面と垂直方向に長く形成し
、シリコン基板（以下、基板と略す）２に電気絶縁性材
料からなる絶縁層４をパターン形成し、その上にＡ ｕ
−Ｇ ｅ Ｊ？？Ｎ ｉなどの導電性材料からなる電
極５を形成する。電極５は絶縁層４の透孔６を介してｐ
ｎ接合層３と電気的に接続される。この電極５はｐｎ接
合Ｉｒｌ３を部分的に被覆する被覆領域７を有する。こ
のようにして第９図に示されるような寸法ＬＩＸＬ２の
発光ダイオード１が構成される。
あり、第９図はその平面図である。本従来例はシリコン
基板２上にｐｎ接合層３を紙面と垂直方向に長く形成し
、シリコン基板（以下、基板と略す）２に電気絶縁性材
料からなる絶縁層４をパターン形成し、その上にＡ ｕ
−Ｇ ｅ Ｊ？？Ｎ ｉなどの導電性材料からなる電
極５を形成する。電極５は絶縁層４の透孔６を介してｐ
ｎ接合層３と電気的に接続される。この電極５はｐｎ接
合Ｉｒｌ３を部分的に被覆する被覆領域７を有する。こ
のようにして第９図に示されるような寸法ＬＩＸＬ２の
発光ダイオード１が構成される。
上述の従来例では発光ダイオード１上を遮光性の電極５
が部分的に被覆しており、したがって発光ダイオード１
から発生する光のうち第８図の上方に向けて発生する光
の光量が低下してしまうという課題がある。前記発光ダ
イオード１がたとえば前記寸法Ｌｌ、Ｌ２がともに５０
〜６０μｍ程度またはそれより小さく形成される場合、
前記ｐｎ接合層３から発生される光のうち幅Ｗｌ （２
０〜４０μｍ）に形成される電極５の被覆領域７で遮光
される割合が大きくなり、前記光量の低下がはなはだし
くなってしまうという課題がある。
が部分的に被覆しており、したがって発光ダイオード１
から発生する光のうち第８図の上方に向けて発生する光
の光量が低下してしまうという課題がある。前記発光ダ
イオード１がたとえば前記寸法Ｌｌ、Ｌ２がともに５０
〜６０μｍ程度またはそれより小さく形成される場合、
前記ｐｎ接合層３から発生される光のうち幅Ｗｌ （２
０〜４０μｍ）に形成される電極５の被覆領域７で遮光
される割合が大きくなり、前記光量の低下がはなはだし
くなってしまうという課題がある。
本発明の目的は上述の技術的課題を解消し、外部に取出
される発光光量を増大することができる発光ダイオード
を提供することである。
される発光光量を増大することができる発光ダイオード
を提供することである。
本発明は、半導体基板上にｐｎ接合層を形成し、該ｐｎ
接合層上に透明電極を形成したことを特徴とする発光ダ
イオード。
接合層上に透明電極を形成したことを特徴とする発光ダ
イオード。
また本発明は、前記ｐｎ接合層と電極との間にキャリア
密度がＩ Ｘ １０１８ｃｍ−’以上の材料からなる介
在層を形成したことを特徴とする。
密度がＩ Ｘ １０１８ｃｍ−’以上の材料からなる介
在層を形成したことを特徴とする。
本発明に従う発光ダイオードは、半導体基板上に形成さ
れたｐｎ接合層の上に透光性を有する電極が形成されて
なる。したがってｐｎ接合層から発生する光は、前記電
極によって遮光されることなく外部に取出される。これ
により当該電極が金属などの遮光性材料からなる場合と
比較し、外部に取出される光量を格段に増大することが
できる。
れたｐｎ接合層の上に透光性を有する電極が形成されて
なる。したがってｐｎ接合層から発生する光は、前記電
極によって遮光されることなく外部に取出される。これ
により当該電極が金属などの遮光性材料からなる場合と
比較し、外部に取出される光量を格段に増大することが
できる。
さらにまた本発明に従えば、前記ｐｎ接合層と電極との
間にキャリア密度がＩ Ｘ １×１０１■ｃｍ−’以上
の材料からなる介在層が介在する。一般に半導体と金属
などの導電体との界面には、両者の仕事関数の相異に起
因するショットキー障壁が発生する。このように仕事関
数が相異する界面にキャリア密度がＩ Ｘ １×１０１
■ｃｍ−’以上の材料からなる介在層を介在させると、
前記ｐｎ接合層と電極との間で優れたオーミック接合を
実現することができる。これにより発光ダイオードに供
給される駆動電圧のレベルに対して線形に対応する光出
力を得ることができ、発光ダイオードの特性が格段に改
善される。
間にキャリア密度がＩ Ｘ １×１０１■ｃｍ−’以上
の材料からなる介在層が介在する。一般に半導体と金属
などの導電体との界面には、両者の仕事関数の相異に起
因するショットキー障壁が発生する。このように仕事関
数が相異する界面にキャリア密度がＩ Ｘ １×１０１
■ｃｍ−’以上の材料からなる介在層を介在させると、
前記ｐｎ接合層と電極との間で優れたオーミック接合を
実現することができる。これにより発光ダイオードに供
給される駆動電圧のレベルに対して線形に対応する光出
力を得ることができ、発光ダイオードの特性が格段に改
善される。
第１図は本発明の一実施例の発光ダイオード】１が形成
されたシリコン基板１２の平面図であり、第２図は第１
図の切断面線■−■から見た断面図である。基板１２上
には紙面と垂直方向に沿って選択的に複数のｐｎ接合層
１３が形成され、その上には後述する半導体材料からな
る介在層１４が形成される。また基板１２上には前記介
在層１４上に透孔１５を形成して、前記絶縁性材料から
なる絶縁層１６がパターン形成される。絶縁層１６上に
は各発光ダイオード１１と対応して個別的に、たとえば
ＩＴ○（インジウム錫酸化物）などの透光性と導電性と
を有する材料からなる透明電極１７がそれぞれ形成され
、介在層１４とは透孔１５を介して電気的に接続される
。ｐｎ接合層１３以外の残余の領域では、たとえばアル
ミニウムや金などの金属材料からなるワイヤボンディン
グ用の金属電極１８が形成される。
されたシリコン基板１２の平面図であり、第２図は第１
図の切断面線■−■から見た断面図である。基板１２上
には紙面と垂直方向に沿って選択的に複数のｐｎ接合層
１３が形成され、その上には後述する半導体材料からな
る介在層１４が形成される。また基板１２上には前記介
在層１４上に透孔１５を形成して、前記絶縁性材料から
なる絶縁層１６がパターン形成される。絶縁層１６上に
は各発光ダイオード１１と対応して個別的に、たとえば
ＩＴ○（インジウム錫酸化物）などの透光性と導電性と
を有する材料からなる透明電極１７がそれぞれ形成され
、介在層１４とは透孔１５を介して電気的に接続される
。ｐｎ接合層１３以外の残余の領域では、たとえばアル
ミニウムや金などの金属材料からなるワイヤボンディン
グ用の金属電極１８が形成される。
第３図は前記発光ダイオード１１が光源として用いた密
着型イメージセンサ１９の断面図であり、第４図はその
電気的構成を示すブロック図である。
着型イメージセンサ１９の断面図であり、第４図はその
電気的構成を示すブロック図である。
密着型イメージセンサ（以下、イメージセンサと略す）
１つはアルミニウム製のベース２０を備え、このベース
２０には複数の発光ダイオード１１が収納される遮光性
を有するハウジング２１が固定される。ベース２０のハ
ウジング２１と反対側には、光電変換素子２２が形成さ
れたガラス基板２３と、これに隣接し光電変換素子２２
を制御する制御回路２４が拭載された配線基板２５が固
定される。ベース２０およびガラス基板２３には光通過
孔２６が形成され、発光ダイオード１１からの光は、光
通過孔２６を介して原稿２７を照射し、その反射光が前
記光電変換素子２２によって電気信号に変換される。こ
の電気信号は信号処理回路２８によって処理される。
１つはアルミニウム製のベース２０を備え、このベース
２０には複数の発光ダイオード１１が収納される遮光性
を有するハウジング２１が固定される。ベース２０のハ
ウジング２１と反対側には、光電変換素子２２が形成さ
れたガラス基板２３と、これに隣接し光電変換素子２２
を制御する制御回路２４が拭載された配線基板２５が固
定される。ベース２０およびガラス基板２３には光通過
孔２６が形成され、発光ダイオード１１からの光は、光
通過孔２６を介して原稿２７を照射し、その反射光が前
記光電変換素子２２によって電気信号に変換される。こ
の電気信号は信号処理回路２８によって処理される。
第５図は発光ダイオード１１の拡大断面図であり、第６
図は発光ダイオード１１を製造する工程を説明する工程
図である。工程ａ１では、基板１２上にｎ−ＧａＡｓか
らなるバッファ層２９を層厚ｔｌ（例として１〜３μｍ
）に、たとえば有機金属を用いる化学的気相成長法によ
って形成する。
図は発光ダイオード１１を製造する工程を説明する工程
図である。工程ａ１では、基板１２上にｎ−ＧａＡｓか
らなるバッファ層２９を層厚ｔｌ（例として１〜３μｍ
）に、たとえば有機金属を用いる化学的気相成長法によ
って形成する。
そのうえに、ＡｌＧａＡｓにたとえばセレンＳｅや亜鉛
Ｚｎを不純物としてそれぞれドーピングして得られる１
層３０と２層３１とをそれぞれ層厚ｔ２．ｔ３（例とし
て各２μｍ）に形成し、これらを含んで前記ｐｎ接合層
１３が構成される。また１層３０および２層３１のキャ
リア密度はそれぞれ５Ｘ１０”−ＩＸＩＯ”ｃｍ−’程
度に選ばれる。
Ｚｎを不純物としてそれぞれドーピングして得られる１
層３０と２層３１とをそれぞれ層厚ｔ２．ｔ３（例とし
て各２μｍ）に形成し、これらを含んで前記ｐｎ接合層
１３が構成される。また１層３０および２層３１のキャ
リア密度はそれぞれ５Ｘ１０”−ＩＸＩＯ”ｃｍ−’程
度に選ばれる。
第６図工程ａ３では、前記２層３１上にＧａＡＳに亜鉛
Ｚｎなどを高濃度にドーピングして °ｐＧａＡｓから
なる介在層１４を層厚ｔ４（例として０．１〜０．５μ
ｍ、好ましくは０．１〜０゜２μｍ）に形成する。この
ような介在層１４のキャリア密度は５Ｘ１×１０１■ｃ
ｍ−’程度に向上できる。
Ｚｎなどを高濃度にドーピングして °ｐＧａＡｓから
なる介在層１４を層厚ｔ４（例として０．１〜０．５μ
ｍ、好ましくは０．１〜０゜２μｍ）に形成する。この
ような介在層１４のキャリア密度は５Ｘ１×１０１■ｃ
ｍ−’程度に向上できる。
工程ａ４では、基板１２上にポリイミドなどの電気絶縁
性材料からなる絶縁層１６をパターン形成し、工程ａ５
ではたとえばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透光
性と導電性とを有する材料からなる透明電極１７を寸法
Ｌ３ＸＬ４の透孔１５を有してパターン形成する。この
透明電極１７を形成した後、３５０〜５００℃の温度で
アユリングを行う。透明電極１７の端部付近には、たと
えばＡｕやＡＮなとの材料をスパッタリングや蒸着など
によって形成した金属電極１８が形成される。このよう
な金属電極１８は発光ダイオード１１に、たとえば付勢
電力を供給するための図示しない他の回路基板との間で
ワイヤボンディングを行うために設けられる。
性材料からなる絶縁層１６をパターン形成し、工程ａ５
ではたとえばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透光
性と導電性とを有する材料からなる透明電極１７を寸法
Ｌ３ＸＬ４の透孔１５を有してパターン形成する。この
透明電極１７を形成した後、３５０〜５００℃の温度で
アユリングを行う。透明電極１７の端部付近には、たと
えばＡｕやＡＮなとの材料をスパッタリングや蒸着など
によって形成した金属電極１８が形成される。このよう
な金属電極１８は発光ダイオード１１に、たとえば付勢
電力を供給するための図示しない他の回路基板との間で
ワイヤボンディングを行うために設けられる。
こりようにして基板１２上に多数の発光ダイオード１１
が形成され、前記透明電極１７と金属電極１８とからな
る個別電極３３と基板１２のバッファ１１２９と反対側
に形成される共通電極３４との間に通電することにより
、ｐｎ接合層１３は光を発生する。
が形成され、前記透明電極１７と金属電極１８とからな
る個別電極３３と基板１２のバッファ１１２９と反対側
に形成される共通電極３４との間に通電することにより
、ｐｎ接合層１３は光を発生する。
このとき第１図に示すように寸法Ｌ３ＸＬ４ （例とし
て各５０〜６０μｍ程度以下）の発光ダイオード１１を
部分的に被覆するｔｆ！は、前述したように透明電極１
７であり、従来技術の項で説明したように発光ダイオー
ド１１から外部に取出される光量が低下してしまう事態
を防ぐことができる。すなわちこのような構成の発光ダ
イオード１１では、発光強度は発光ダイオード１１の面
ｆ′ＩＬ３×Ｌ４に比例するため、このように発光面積
が増大すると、発光強度も増大することになる。
て各５０〜６０μｍ程度以下）の発光ダイオード１１を
部分的に被覆するｔｆ！は、前述したように透明電極１
７であり、従来技術の項で説明したように発光ダイオー
ド１１から外部に取出される光量が低下してしまう事態
を防ぐことができる。すなわちこのような構成の発光ダ
イオード１１では、発光強度は発光ダイオード１１の面
ｆ′ＩＬ３×Ｌ４に比例するため、このように発光面積
が増大すると、発光強度も増大することになる。
第７図は本実施例の作用を説明するグラフである０通常
、金属と金属、または半導体と半導体となど仕事関数が
等しい物質同士の界面における抵抗はオーミック特性を
有し、その電圧−電流特性が第７図ライン１１に示され
る。一方、半導体と金属となどのように仕事関数が異な
る物質の界面では、両者の仕事関数の相異に基づいてシ
ョットキー障壁が生じ、このため界面に印加される電圧
を上げても電流が増加しない第７図に示されるような不
感帯Ｗ１が生じてしまう。このため発光ダイオード１１
の発光強度の制御がはなはだしく困難になってしまう。
、金属と金属、または半導体と半導体となど仕事関数が
等しい物質同士の界面における抵抗はオーミック特性を
有し、その電圧−電流特性が第７図ライン１１に示され
る。一方、半導体と金属となどのように仕事関数が異な
る物質の界面では、両者の仕事関数の相異に基づいてシ
ョットキー障壁が生じ、このため界面に印加される電圧
を上げても電流が増加しない第７図に示されるような不
感帯Ｗ１が生じてしまう。このため発光ダイオード１１
の発光強度の制御がはなはだしく困難になってしまう。
上記実施例では、９層３０や９層３１に比ベキャリア密
度が格段に大きな介在層３２を個別電極３３との間に介
在するようにしている。これにより９層３１と介在層１
４と透明電極１７との各界面ではトンネル電流成分が主
となり、オーミック抵抗にほぼ近い特性を得ることがで
きる。
度が格段に大きな介在層３２を個別電極３３との間に介
在するようにしている。これにより９層３１と介在層１
４と透明電極１７との各界面ではトンネル電流成分が主
となり、オーミック抵抗にほぼ近い特性を得ることがで
きる。
また本実施例では、介在層１４の層厚ｔ４を０゜１〜０
２μｍとしている。ｐｎ接合層１３から発生される光は
、前記ｐ１３１のバンドギャップに対応する波長であり
、したがって介在層１４に吸収される事態が考えられる
が、介在層１４の層厚ｔ４を上記実施例のように極めて
薄く形成することにより、このような光量の低下を招く
事態を防ぐことができる。
２μｍとしている。ｐｎ接合層１３から発生される光は
、前記ｐ１３１のバンドギャップに対応する波長であり
、したがって介在層１４に吸収される事態が考えられる
が、介在層１４の層厚ｔ４を上記実施例のように極めて
薄く形成することにより、このような光量の低下を招く
事態を防ぐことができる。
前述の実施例では基板１２をシリコン基板として説明し
たがその他の材料であってもよい。またバッファ層２つ
、９層３０．９層３１および介在層３２を構成する材料
は前述の実施例における材料に限定するものではない。
たがその他の材料であってもよい。またバッファ層２つ
、９層３０．９層３１および介在層３２を構成する材料
は前述の実施例における材料に限定するものではない。
またｐｎ接合層１３を構成する９層３０および９層３１
の積層順序は前述の実施例と逆であってもよい。
の積層順序は前述の実施例と逆であってもよい。
以上のように本発明に従えば、ｐｎ接合層から発生され
る光は、電極によって遮光されることなく外部に取出さ
れる。これにより当該電極が金属などの遮光性材料から
なる場合と比較し、外部に取出される光量を５〜３０％
程度は増大することができる。
る光は、電極によって遮光されることなく外部に取出さ
れる。これにより当該電極が金属などの遮光性材料から
なる場合と比較し、外部に取出される光量を５〜３０％
程度は増大することができる。
さらにまた本発明に従えば、前記ｐｎ接合層と電極との
間にキャリア密度がＩ Ｘ １×１０１■ｃｍ−’以上
の材料からなる介在層が介在されるのでｐｎ接合層と電
極との間でオーミック接合を実現することができる。こ
れにより発光ダイオードに供給される駆動電圧のレベル
に対して線形に対応する光出力を得ることができ、発光
ダイオードの特性が格段に改善される。
間にキャリア密度がＩ Ｘ １×１０１■ｃｍ−’以上
の材料からなる介在層が介在されるのでｐｎ接合層と電
極との間でオーミック接合を実現することができる。こ
れにより発光ダイオードに供給される駆動電圧のレベル
に対して線形に対応する光出力を得ることができ、発光
ダイオードの特性が格段に改善される。
第１図は本発明の一実施例の発光ダイオード１１を備え
る基板１２の平面図、第２図は第１図の切断面線■−■
から見た断面図、第３図は発光ダイオード１１を含む密
着型イメージセンサ１９の断面図、第４図は密着型イメ
ージセンサ１９の電気的構成を示すブロック図、第５図
は発光ダイオード１１の拡大断面図、第６図は発光ダイ
オード１１の製造工程を説明する工程図、第７図は本発
明の詳細な説明するグラフ、第８図は典型的な従来例の
発光ダイオード１の断面図、第９図は発光ダイオード１
の平面図である。
る基板１２の平面図、第２図は第１図の切断面線■−■
から見た断面図、第３図は発光ダイオード１１を含む密
着型イメージセンサ１９の断面図、第４図は密着型イメ
ージセンサ１９の電気的構成を示すブロック図、第５図
は発光ダイオード１１の拡大断面図、第６図は発光ダイ
オード１１の製造工程を説明する工程図、第７図は本発
明の詳細な説明するグラフ、第８図は典型的な従来例の
発光ダイオード１の断面図、第９図は発光ダイオード１
の平面図である。
Claims (2)
- （１）半導体基板上にｐｎ接合層を形成し、該ｐｎ接合
層上に透明電極を形成したことを特徴とする発光ダイオ
ード。 - （２）前記ｐｎ接合層と電極との間にキャリア密度が１
×１０＾１＾■ｃｍ＾−＾３以上の材料からなる介在層
を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1333135A JPH03192779A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1333135A JPH03192779A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03192779A true JPH03192779A (ja) | 1991-08-22 |
Family
ID=18262687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1333135A Pending JPH03192779A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03192779A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0494648U (ja) * | 1990-12-29 | 1992-08-17 | ||
| JP2006261359A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Oki Data Corp | 光半導体装置、ｌｅｄヘッド、及びこれを用いた画像形成装置 |
| JP2008186892A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Rohm Co Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2011077447A (ja) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Oki Data Corp | 発光装置 |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP1333135A patent/JPH03192779A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0494648U (ja) * | 1990-12-29 | 1992-08-17 | ||
| JP2006261359A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Oki Data Corp | 光半導体装置、ｌｅｄヘッド、及びこれを用いた画像形成装置 |
| JP2008186892A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Rohm Co Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2011077447A (ja) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Oki Data Corp | 発光装置 |
| US8866165B2 (en) | 2009-10-01 | 2014-10-21 | Oki Data Corporation | Light emitting apparatus |
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