JPH0715038A - Semiconductor light emitting element - Google Patents

Semiconductor light emitting element

Info

Publication number
JPH0715038A
JPH0715038A JP14902193A JP14902193A JPH0715038A JP H0715038 A JPH0715038 A JP H0715038A JP 14902193 A JP14902193 A JP 14902193A JP 14902193 A JP14902193 A JP 14902193A JP H0715038 A JPH0715038 A JP H0715038A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light emitting
current
electrode
diffusion layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14902193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Idei
康夫 出井
Katsuhiko Nishitani
克彦 西谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP14902193A priority Critical patent/JPH0715038A/en
Publication of JPH0715038A publication Critical patent/JPH0715038A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 高度の高輝度化を実現した半導体発光素子を
提供することである。 【構成】 半導体基板上にダブルヘテロ接合、シングル
ヘテロ接合またはホモ接合で構成されたInGaAlP
を発光層6とする接合層と、前記接合層上に形成された
電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導体基板の裏
面に形成された第1の電極と、前記電流拡散層上に形成
された第2の電極とを備えた半導体発光素子において、
前記電流拡散層は、前記発光層よりもバンドギャップエ
ネルギーの大きいn型InGaAlPで構成したもので
ある。
(57) [Summary] (Modified) [Objective] To provide a semiconductor light-emitting device that achieves high brightness. [Structure] InGaAlP composed of a double heterojunction, a single heterojunction or a homojunction on a semiconductor substrate
Forming a light emitting layer 6, a current diffusion layer for adjusting current flow formed on the bonding layer, a first electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, and formed on the current diffusion layer. A semiconductor light emitting device having a second electrode formed by:
The current diffusion layer is made of n-type InGaAlP having a bandgap energy larger than that of the light emitting layer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車のストッ
プランプ、道路の情報版、信号機や広告看板等の屋外表
示機器等の表示用光源に使用される半導体発光素子に関
し、特にInGaAlP系材料を使用した半導体発光素
子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device used as a display light source for, for example, a stop lamp of an automobile, an information plate of a road, an outdoor display device such as a traffic signal and an advertising signboard, and particularly, an InGaAlP-based material. The present invention relates to the semiconductor light emitting device used.

【0002】[0002]

【従来の技術】InGaAlP系材料からなる半導体発
光素子は、発光波長が550nm〜690nmの範囲で
直接遷移形の発光を行うため、高い発光効率を得ること
ができる。さらに、素子内部の光吸収をより減らすこと
により、一層発光効率の高い発光素子が得られる。
2. Description of the Related Art A semiconductor light emitting device made of an InGaAlP-based material emits light of a direct transition type in an emission wavelength range of 550 nm to 690 nm, so that high emission efficiency can be obtained. Further, by further reducing the light absorption inside the element, a light emitting element having higher luminous efficiency can be obtained.

【0003】従来、この種に関する半導体発光素子とし
ては、例えば図4に示すものがあった。
Conventionally, as a semiconductor light emitting element relating to this kind, there is one shown in FIG. 4, for example.

【0004】図4は、従来の緑色LEDチップの一構成
例を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of the configuration of a conventional green LED chip.

【0005】このLEDチップの結晶成長は、有機金属
気相成長法(MO−CVD)で行われる。同図におい
て、n−GaAs(100)方位から[011]方向の
15°オフアングル基板101上には、n−GaAsバ
ッファ層102を介してブラッグ反射層103が形成さ
れている。ブラッグ反射層103は、屈折率が異なるn
−GaAs層とn−InAlP層とが交互に20対積層
された多層構造から成る。
Crystal growth of this LED chip is performed by metal organic chemical vapor deposition (MO-CVD). In the figure, the Bragg reflection layer 103 is formed on the 15 ° off-angle substrate 101 in the [011] direction from the n-GaAs (100) orientation via the n-GaAs buffer layer 102. The Bragg reflection layer 103 has a different refractive index n.
It has a multilayer structure in which 20 pairs of -GaAs layers and n-InAlP layers are alternately laminated.

【0006】ブラッグ反射層103上には、クラッド層
104、活性層105及びクラッド層106から成るダ
ブルヘテロ構造のInGaAlP層が形成されている。
活性層105は、発光層としてアンドープのIn
0.5 (Ga0.6 Al0.4 0.5 Pで構成され、両クラッ
ド層104,106は、活性層105の発光波長に対し
て透明なn−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P及び
p−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 Pでそれぞれ構
成されている。
On the Bragg reflection layer 103, an InGaAlP layer having a double hetero structure composed of a cladding layer 104, an active layer 105 and a cladding layer 106 is formed.
The active layer 105 is an undoped In layer as a light emitting layer.
N-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P and p-In 0.5 (which are transparent to the emission wavelength of the active layer 105, and are composed of 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P. Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P, respectively.

【0007】さらに、クラッド層106上には、電流ブ
ロック層107及び電流拡散層108が形成されてい
る。そして、この電流拡散層108上には、p−GaA
sコンタクト層109を介してp型電極110が、ま
た、基板101の裏面全面にはn型電極111が形成さ
れている。
Further, a current block layer 107 and a current diffusion layer 108 are formed on the clad layer 106. Then, p-GaA is formed on the current diffusion layer 108.
A p-type electrode 110 is formed via the s-contact layer 109, and an n-type electrode 111 is formed on the entire back surface of the substrate 101.

【0008】ここで、電流ブロック層107はn−Ga
Asで構成され、図4に示すようにp型電極110の横
幅に対応してその直下に形成されている。すなわち、ク
ラッド層106上にn−GaAs層の形成後、P形電極
110の面積に対応した大きさで該n−GaAs層を選
択エッチングして電流ブロック層107を形成してい
る。また、電流拡散層108は、p−Ga0.2 Al0.8
Asで構成され、p型電極110からの電流フローを改
善し、光取出し効率を高めるために設けられる。このよ
うにInGaAlP系材料を使用した上記の緑色LED
チップは、573nmの緑色領域で0.7%の発光効率
を得ると共に、光度で1.5cd(製品の半値角8°)
となり、GaP系材料を用いる従前の緑色LEDチップ
に対して2倍以上の高輝度化が達成されている。
Here, the current blocking layer 107 is n-Ga.
It is made of As and is formed immediately below the p-type electrode 110 corresponding to the lateral width thereof as shown in FIG. That is, after forming the n-GaAs layer on the cladding layer 106, the current blocking layer 107 is formed by selectively etching the n-GaAs layer in a size corresponding to the area of the P-type electrode 110. The current spreading layer 108 is made of p-Ga 0.2 Al 0.8.
It is made of As and is provided to improve the current flow from the p-type electrode 110 and increase the light extraction efficiency. The above green LED using the InGaAlP-based material in this way
The chip has a luminous efficiency of 0.7% in the green region of 573 nm and a luminous intensity of 1.5 cd (half-value angle of product 8 °).
That is, the brightness is more than doubled as compared with the conventional green LED chip using the GaP-based material.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来のLEDチップでは、次のような問題があっ
た。
However, the conventional LED chip having the above structure has the following problems.

【0010】(1)図5は、InGaAlPの四元混晶
材料を発光層に用いた場合における発光波長に対するG
1-y Aly As電流拡散層の光透過率を示す図であ
る。なお、電流拡散層は、2×1018cm-3で、その膜
厚は7μmとする。
(1) FIG. 5 shows G vs. emission wavelength when a quaternary mixed crystal material of InGaAlP is used for the emission layer.
It is a diagram showing the light transmittance of a 1-y Al y As current spreading layer. The current diffusion layer is 2 × 10 18 cm −3 and its thickness is 7 μm.

【0011】上記従来のLEDチップでは、光取出し効
率を高めるため、p型Ga0.2 Al0.8 As層を電流拡
散層として用いている。電流拡散層のAl混晶比yを例
えば0.7から上記従来例のように0.8に設定した場
合、図5に示すように570nmの発光波長に対し、透
過率は65%から83%に改善される。しかし、この点
についてはまだ20%近いの光吸収があり、さらに改善
の余地があるばかりか、さらに純粋な緑色発光を得るた
め、より短波長化を図ろうとすると、さらに光吸収が大
きくなって光透過率が急激に低下する。そのため、LE
Dチップ外部への光取出し効率が低下するという問題が
あった。
In the conventional LED chip described above, a p-type Ga 0.2 Al 0.8 As layer is used as a current diffusion layer in order to enhance the light extraction efficiency. When the Al mixed crystal ratio y of the current diffusion layer is set to, for example, 0.7 to 0.8 as in the above-mentioned conventional example, the transmittance is 65% to 83% for the emission wavelength of 570 nm as shown in FIG. To be improved. However, about 20% of this point still absorbs light, and there is room for further improvement. In order to obtain a more pure green light emission, the light absorption becomes even greater when trying to shorten the wavelength. The light transmittance drops sharply. Therefore, LE
There is a problem that the light extraction efficiency to the outside of the D chip is reduced.

【0012】また、上記のようにAl混晶比yを上げる
ことにより光透過率自体は改善されるものの、その一方
で比抵抗が急激に増加して電流フローがかえって悪化す
ることになる。従って、上記構成の従来のLEDチップ
のようにp型Ga0.2 Al0. 8 As層を電流拡散層とし
て用いた場合は比抵抗が0.5Ω・cm前後となり、電
極端から30μm程度離れた位置での光強度は1/2に
低下し、LED全面でのより均一な発光ができないとい
う問題があった。
Although the light transmittance itself is improved by increasing the Al mixed crystal ratio y as described above, on the other hand, the resistivity is sharply increased and the current flow is rather deteriorated. Therefore, the position in the case of using a p-type Ga 0.2 Al 0. 8 As layer as a current spreading layer specific resistance becomes 0.5 .OMEGA · cm longitudinal, spaced 30μm order of the electrode end as in the conventional LED chip configured as described above However, there was a problem that the light intensity was reduced to 1/2, and the LED could not emit light more uniformly over the entire surface.

【0013】(2)活性層105で発光した光の一部や
ブラッグ反射層103で反射した光の一部が、電流ブロ
ック層107で吸収され、十分な光取出し効率が得られ
ないという問題もあった。
(2) A part of the light emitted from the active layer 105 and a part of the light reflected by the Bragg reflection layer 103 are absorbed by the current blocking layer 107, so that sufficient light extraction efficiency cannot be obtained. there were.

【0014】以上の点から従来構造のLEDチップで
は、より一層の高輝度化が困難な状況となっていた。
From the above points, it has been difficult to further increase the brightness of the LED chip having the conventional structure.

【0015】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、高度の高輝度
化を実現した半導体発光素子を提供することである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device which realizes a high brightness.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の特徴は、半導体基板上にダブルヘテロ
接合、シングルヘテロ接合またはホモ接合で構成されI
nGaAlPを発光層とする接合層と、前記接合層上に
形成された電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導
体基板の裏面に形成された第1の電極と、前記電流拡散
層上に形成された第2の電極とを備えた半導体発光素子
において、前記電流拡散層は、前記発光層よりもバンド
ギャップエネルギーの大きいn型InGaAlPで構成
したものである。
In order to achieve the above-mentioned object, a feature of the first invention is that it is constituted by a double heterojunction, a single heterojunction or a homojunction on a semiconductor substrate.
A bonding layer having nGaAlP as a light emitting layer, a current diffusion layer for current flow adjustment formed on the bonding layer, a first electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, and formed on the current diffusion layer. In the semiconductor light emitting device including the second electrode, the current diffusion layer is made of n-type InGaAlP having a bandgap energy larger than that of the light emitting layer.

【0017】第2の発明は、半導体基板上にダブルヘテ
ロ接合、シングルヘテロ接合またはホモ接合で構成され
たInGaAlPを発光層とする接合層と、前記接合層
上に形成された電流フロー調整用の電流拡散層と、前記
半導体基板の裏面に形成された第1の電極と、前記電流
拡散層上に形成された第2の電極と、前記第2の電極の
形状に対応して該第2の電極下に形成された電流阻止用
の電流ブロックとを備えた半導体発光素子において、前
記電流ブロック層は、前記活性層で発光する光に対して
反射構造となるように構成したことにある。
According to a second aspect of the present invention, a junction layer having a double heterojunction, a single heterojunction or a homojunction on the semiconductor substrate and having InGaAlP as a light emitting layer, and a current flow adjusting layer formed on the junction layer. The current diffusion layer, the first electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, the second electrode formed on the current diffusion layer, and the second electrode corresponding to the shapes of the second electrode. In the semiconductor light emitting device including a current block for blocking current formed under the electrode, the current blocking layer is configured to have a reflection structure for light emitted from the active layer.

【0018】[0018]

【作用】上述の如き構成によれば、第1の発明は、例え
ば580nm以下の短波長領域において、光吸収が少な
くなり、しかも比抵抗が低下するので、外部への光り取
出し効率が向上すると共に、素子全面でのより均一な発
光が実現される。
According to the above-mentioned structure, the first aspect of the present invention reduces the light absorption and lowers the specific resistance in the short wavelength region of, for example, 580 nm or less, and thus improves the efficiency of extracting light to the outside. Therefore, more uniform light emission is realized on the entire surface of the device.

【0019】第2の発明では、電流ブロック層が活性層
で発光される光を反射する。すなわち、従来の電流ブロ
ック層で吸収されていた光が反射されるようになり、光
取出し効率が向上する。
In the second invention, the current blocking layer reflects the light emitted from the active layer. That is, the light absorbed by the conventional current blocking layer is reflected, and the light extraction efficiency is improved.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の第1実施例に係る半導体発光素
子(緑色LED)のチップ断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device (green LED) according to a first embodiment of the present invention.

【0021】図1において、p−GaAs(100)方
位から15°[011]方向に傾斜した基板1上に、M
O−CVD法により以下の各層が形成されている。
In FIG. 1, M is placed on the substrate 1 tilted in the 15 ° [011] direction from the p-GaAs (100) orientation.
The following layers are formed by the O-CVD method.

【0022】MOCVD法は、気相成長法の1つで有機
金属化合物の熱分解を利用するものであり、III−V
族化合物の場合、III族(Al,Ga,In)の有機
金属とV族(P,As)の水素化合物を高温で反応させ
て、多種類の化合物とその混晶を得るものである。この
MOCVD法によると均一な薄膜を得ることができる。
The MOCVD method is one of vapor phase growth methods and utilizes thermal decomposition of an organometallic compound.
In the case of a group compound, a group III (Al, Ga, In) organic metal and a group V (P, As) hydrogen compound are reacted at a high temperature to obtain many kinds of compounds and mixed crystals thereof. According to this MOCVD method, a uniform thin film can be obtained.

【0023】本実施例では、上記MOCVD法におい
て、ソース源としては、III族元素に関してトリメチ
ルインジウム(TMI)、トリメチルガリウム(TM
G)、及びトリメチルアルミニウム(TMA)を用い、
V族元素に関して、フォスフィン(PH3 )及びアルシ
ン(AsH3 )を用いる。さらに、ドーパント(添加
物)としては、ジメチル亜鉛(DMZ)及びシラン(S
iH4 )をそれぞれp型及びn型に用いる。反応系はH
2 をキャリアガスとして、減圧下の一定温度に加熱され
た基板1上に各層のソース源及びドーパントを供給して
成長させる。即ち、反応室に設置した基板1を減圧(3
0〜100Torr)下で800℃に保持した後、多量
のH2 ガスを上記ソース源及びドーパントを適当な割合
で反応室へ流入させ、化学的に反応させることにより、
基板上へ各層を堆積させる。
In the present embodiment, in the above MOCVD method, as the source source, trimethylindium (TMI) and trimethylgallium (TM) are used for the group III element.
G) and trimethyl aluminum (TMA),
For group V elements, phosphine (PH3) and arsine (AsH3) are used. Furthermore, dimethyl zinc (DMZ) and silane (S) are used as dopants.
iH4) for p-type and n-type, respectively. The reaction system is H
Using 2 as a carrier gas, the source and the dopant of each layer are supplied and grown on the substrate 1 heated to a constant temperature under reduced pressure. That is, the substrate 1 placed in the reaction chamber is depressurized (3
After maintaining at 800 ° C. under 0 to 100 Torr), a large amount of H 2 gas is caused to flow into the reaction chamber at a proper ratio of the above source source and dopant, and chemically reacted,
Deposit each layer on the substrate.

【0024】このMOCVD法により、初めに、p−G
aAs基板1上にp−GaAsバッファ層2(5×10
17cm-3、0.5μm)を堆積した後、次にp−GaA
sとp−In0.5 Al0.5 Pとを交互に計20対積層し
て光反射層3を成長させる。この光反射層3は、光を効
率的に反射させるため発光波長の約1/2(約86n
m)の積層周期で形成される(Znドープ、5×1018
cm-3)。
According to this MOCVD method, first, p-G
On the aAs substrate 1, p-GaAs buffer layer 2 (5 × 10 5
17 cm −3 , 0.5 μm) and then p-GaA
A total of 20 pairs of s and p-In 0.5 Al 0.5 P are alternately laminated to grow the light reflecting layer 3. The light reflection layer 3 has a wavelength of about 1/2 (about 86n) of the emission wavelength in order to reflect light efficiently.
m) with a stacking period (Zn-doped, 5 × 10 18
cm -3 ).

【0025】次に電流ブロック層4となるn−In0.5
Al0.5 P層(Siドープ、5×1017-3、0.2μ
m)を成長させ、その後、反応室より基板1を取り出
し、後に形成されるn側電極10の形状に合わせて(電
極の面積と同じか、それより以上の面積となるようにす
る)、つまりn側電極10直下のみ残すようにして、通
常のフォトレジスト法によるレジスト膜をマスクにして
不要な領域のn−InAlP層をエッチングして除去す
る。
Next, n-In 0.5 which becomes the current block layer 4 is formed.
Al 0.5 P layer (Si-doped, 5 × 10 17 m −3 , 0.2 μ
m), then take out the substrate 1 from the reaction chamber and match the shape of the n-side electrode 10 to be formed later (so that the area is equal to or larger than the area of the electrode), that is, The n-InAlP layer in the unnecessary region is removed by etching using the resist film formed by the usual photoresist method as a mask so as to leave it just below the n-side electrode 10.

【0026】さらに再度、MOCVD法により、ダブル
ヘテロ構造、即ちp−In0.5 (Ga0.3 Al0.7
0.5 Pのクラッド層5(Znドープ、4×1017-3
0.6μm)、アンドープのIn0.5 (Ga0.55Al
0.450.5 Pの活性層6(Znドープ、4×10
17-3、0.6μm)、n−In0.5 (Ga0.3 Al
0.7 0.5Pのクラッド層7(Siドープ、5×1017
-3、0.6μm)を順次成長させる。このダブルへテ
ロ接合構造を成すクラッド層5、活性層6及びクラッド
層7は、その各屈折率が小−大−小となり、中央の活性
層6に光とキャリアを閉じ込める構造となる。上記の組
成により、活性層6と両クラッド層5,7とのバンドギ
ャップエネルギーの差は0.1evとなり、キャリア閉
じ込め効果は十分となる。
Further, again by the MOCVD method, a double hetero structure, that is, p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) is formed.
0.5 P cladding layer 5 (Zn-doped, 4 × 10 17 m −3 ,
0.6 μm), undoped In 0.5 (Ga 0.55 Al)
0.45 ) 0.5 P active layer 6 (Zn-doped, 4 × 10
17 m -3 , 0.6 μm), n-In 0.5 (Ga 0.3 Al
0.7 ) 0.5 P cladding layer 7 (Si-doped, 5 × 10 17
m −3 , 0.6 μm) are successively grown. The cladding layer 5, the active layer 6, and the cladding layer 7 forming the double heterojunction structure have small-large-small refractive indexes, and have a structure in which light and carriers are confined in the central active layer 6. With the above composition, the difference in bandgap energy between the active layer 6 and the cladding layers 5 and 7 is 0.1 ev, and the carrier confinement effect is sufficient.

【0027】次いで、電流フローを改善させるため、n
−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0. 5 Pの電流拡散層8
(Siドープ、1×1018cm-3、5μm)を積層す
る。ここで、この電流拡散層8は、活性層6よりバンド
ギャップエネルギーを大きく設定する。これにより、電
流拡散層8が透明度の大きな膜となる。この電流拡散層
8の膜厚と発光効率の相関では、1μmで0.5%、2
μmで1%であり、厚くなるほど高効率となるが、4μ
m以上では1.5%前後で安定した値が得られる。
Then, in order to improve the current flow, n
-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7) 0. 5 P of the current diffusion layer 8
(Si-doped, 1 × 10 18 cm −3 , 5 μm) is laminated. Here, the current diffusion layer 8 has a bandgap energy larger than that of the active layer 6. As a result, the current diffusion layer 8 becomes a highly transparent film. The correlation between the film thickness of the current diffusion layer 8 and the luminous efficiency is 0.5% at 1 μm, 2
It is 1% in μm, and the higher the thickness, the higher the efficiency.
When it is m or more, a stable value is obtained at around 1.5%.

【0028】その後、オーミック電極の形成を容易にす
るため、n−GaAsのコンタクト層9(Siドープ、
1×1018cm-3、0.1μm)を形成し、n側電極1
0としてAu−Ge合金を、p側電極11としてAu−
Be合金をそれぞれ0.5μm真空蒸着し、480℃の
温度で10分間、Ar雰囲気中で熱処理してオーミック
コンタクトを得る。
After that, in order to facilitate the formation of the ohmic electrode, an n-GaAs contact layer 9 (Si-doped,
1 × 10 18 cm −3 , 0.1 μm), and the n-side electrode 1
0 is Au-Ge alloy, and p-side electrode 11 is Au-
Each Be alloy is vacuum-deposited by 0.5 μm and heat-treated in an Ar atmosphere at a temperature of 480 ° C. for 10 minutes to obtain an ohmic contact.

【0029】さらに、純金電極を約1μm厚さでn側表
面に真空蒸着した後、通常のフォトレジスト法を用いて
n側電極10を形成し、さらにコンタクト層9のn電極
10下部以外の領域について、光吸収の原因となるため
エッチングで除去する。その後、ブレードダイシング法
により素子毎にダイシングすることにより図1に示すよ
うな0.3mm角程度の緑色LEDを得る。
Further, a pure gold electrode having a thickness of about 1 μm is vacuum-deposited on the n-side surface, and then an n-side electrode 10 is formed by using a normal photoresist method. Further, a region of the contact layer 9 other than under the n-electrode 10 is formed. Since it causes light absorption, it is removed by etching. Then, each element is diced by a blade dicing method to obtain a green LED of about 0.3 mm square as shown in FIG.

【0030】上記実施例では、電流拡散層としてIn
0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 Pを用いたので、図2に
示すように、従来のGa0.2 Al0.8 Asを用いるより
も、電流拡散層の光透過率が明らかに向上している。こ
れにより、570nmの発光波長で1.5%の発光効率
(従来では0.7%)が得られると共に、光度で3cd
(製品の半値角8°)が得られ、従来の構造に比べ、2
倍前後の高輝度化がなされる。すなわち、560nm前
後の純緑色発光領域でも光吸収がなく、比抵抗が0.1
Ω・cm程度と従来に比較して約1/5に低下できるの
で、LEDチップの全面でより均一の発光が実現でき
る。
In the above embodiment, In is used as the current spreading layer.
Since 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P is used, as shown in FIG. 2, the light transmittance of the current diffusion layer is clearly improved as compared with the case of using the conventional Ga 0.2 Al 0.8 As. As a result, a luminous efficiency of 1.5% (0.7% in the past) is obtained at an emission wavelength of 570 nm, and the luminous intensity is 3 cd.
(The half-value angle of the product is 8 °), which is 2 compared to the conventional structure.
About double the brightness is achieved. That is, there is no light absorption even in the pure green emission region around 560 nm, and the specific resistance is 0.1
Since it can be reduced to about Ω · cm, which is about 1/5 of that in the conventional case, more uniform light emission can be realized on the entire surface of the LED chip.

【0031】なお、上記実施例では、n−InGaAl
P層として、クラッド7と電流拡散層8の2層構造とし
たが、その膜厚、キャリア濃度、Al組成については光
吸収の無視できる範囲で任意で選ぶことが可能である。
また、ダブルヘテロ接合に限らず、シングルヘテロ接合
やホモ接合であっても本発明の適用は可能である。さら
に、黄色LEDにおいても、上記実施例と同等の構造
で、4.0%(590nm)となり、従来(3.0%)
の1.3倍の高輝度化が達成される。
In the above embodiment, n-InGaAl is used.
Although the P layer has a two-layer structure of the clad 7 and the current diffusion layer 8, the film thickness, carrier concentration, and Al composition can be arbitrarily selected within a range where light absorption can be ignored.
Further, the present invention is applicable not only to the double heterojunction but also to a single heterojunction or a homojunction. Further, even in the case of the yellow LED, the structure equivalent to that of the above-mentioned embodiment is 4.0% (590 nm), which is the conventional value (3.0%).
The brightness is 1.3 times higher.

【0032】図3は、本発明の第2実施例に係る半導体
発光素子(緑色LED)のチップ断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor light emitting device (green LED) according to a second embodiment of the present invention.

【0033】このMOCVD法により、n−GaAs基
板21上に、n−GaAsバッファ層22と、n−In
AlP/n−GaAsの交互積層から成る光反射層23
と、n−In0.5 (Ga1-x Alx 0.5 Pのクラッド
層24と、アンドープのIn0.5 (Ga1-y Aly
0.5 Pの活性層25と、p−In0.5 (Ga1-z
z0.5 Pのクラッド層26と、電流ブロック層27
用のn−InAlP/n−GaAsの交互積層とを順次
積層させる。なお、InGaAlPのダブルヘテロ接合
層を構成する活性層25と両クラッド層24,26のA
l組成x,y,zは、高い組成が得られるように、y≦
x、y≦zとなっている。
By this MOCVD method, the n-GaAs buffer layer 22 and the n-In are formed on the n-GaAs substrate 21.
Light-reflecting layer 23 comprising alternating layers of AlP / n-GaAs
And a cladding layer 24 of n-In 0.5 (Ga 1-x Al x ) 0.5 P and undoped In 0.5 (Ga 1-y Al y ).
0.5 P active layer 25 and p-In 0.5 (Ga 1 -z A
1 z ) 0.5 P cladding layer 26 and current blocking layer 27
And n-InAlP / n-GaAs alternating laminated layers are sequentially laminated. In addition, A of the active layer 25 and the both clad layers 24 and 26 constituting the double heterojunction layer of InGaAlP.
l composition x, y, z is such that y ≦, so that a high composition is obtained.
x and y ≦ z.

【0034】その後、反応室より基板21を取り出し、
後に形成されるp側電極30の形状に合わせて(電極の
面積と同じか、それより以上の面積となるようにす
る)、電流ブロック層27用の交互積層を選択エッチン
グして電流ブロック層27を形成する。
Then, the substrate 21 is taken out from the reaction chamber,
In accordance with the shape of the p-side electrode 30 to be formed later (so as to have an area equal to or larger than the area of the electrode), the alternate stack for the current block layer 27 is selectively etched to selectively remove the current block layer 27. To form.

【0035】そして、再度、MOCVD法により、p−
Ga1-x1Alx1Asの電流拡散層28及びp−GaAs
のコンタクト層29を順次積層する。ここで、GaAl
Asの電流拡散層28のAl組成x1は活性層の発光波
長に対して十分窓効果が得られるように設定されてい
る。続いて、コンタクト層29側にp側電極材を、基板
21の裏面側にn側電極材をそれぞれ蒸着し、写真しょ
く刻法によりp側電極30及びn型電極31を形成す
る。以上により、図3に示す素子構造が得られる。
Then, again by the MOCVD method, p-
Ga 1-x1 Al x1 As current diffusion layer 28 and p-GaAs
The contact layers 29 are sequentially laminated. Where GaAl
The Al composition x1 of the As current diffusion layer 28 is set so that a sufficient window effect can be obtained with respect to the emission wavelength of the active layer. Then, a p-side electrode material is vapor-deposited on the contact layer 29 side and an n-side electrode material is vapor-deposited on the back surface side of the substrate 21, respectively, and a p-side electrode 30 and an n-type electrode 31 are formed by photolithography. From the above, the element structure shown in FIG. 3 is obtained.

【0036】以上のように本実施例では、電流ブロック
層をn−InAlP/n−GaAsの交互積層で構成し
たので、従来の電流ブロック層で吸収されていた光が反
射されるようになり、光取出し効率が向上する。
As described above, in the present embodiment, the current blocking layer is composed of alternating layers of n-InAlP / n-GaAs, so that the light absorbed by the conventional current blocking layer is reflected, The light extraction efficiency is improved.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上に説明したように、第1の発明によ
れば、電流拡散層として、発光層よりもバンドギャップ
エネルギーの大きいn型InGaAlPで構成したの
で、外部への光り取出し効率が向上すると共に、素子全
面でのより均一な発光が可能となり、従来技術に比較
し、より一層の高輝度化が実現される。これにより、G
aAlAs赤色LED(〜3cd)や、InGaAlP
橙・黄色LED(3〜5cd)と同等の高輝度化が実現
でき、緑〜赤色の可視光領域で視認性の改善された表示
用光源を提供できる。
As described above, according to the first invention, the current diffusion layer is made of n-type InGaAlP having a bandgap energy larger than that of the light emitting layer, so that the efficiency of extracting light to the outside is improved. In addition, more uniform light emission is possible on the entire surface of the device, and higher brightness can be realized as compared with the conventional technique. This makes G
aAlAs red LED (~ 3 cd) and InGaAlP
It is possible to provide a display light source that achieves high brightness equivalent to that of an orange / yellow LED (3 to 5 cd) and that has improved visibility in the green to red visible light region.

【0038】第2の発明によれば、電流ブロック層は、
活性層で発光する光に対して反射構造となるように構成
したので、電流ブロック層での光吸収を改善でき、光取
出し効率が向上する。これにより、より高輝度の発光素
子を実現できる。
According to the second invention, the current blocking layer comprises
Since the active layer is structured so as to reflect the light emitted, the light absorption in the current blocking layer can be improved and the light extraction efficiency can be improved. As a result, a light emitting device with higher brightness can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る半導体発光素子のチ
ップ断面図である。
FIG. 1 is a chip cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記第1実施例の効果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an effect of the first embodiment.

【図3】本発明の第2実施例に係る半導体発光素子のチ
ップ断面図である。
FIG. 3 is a chip cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体発光素子のチップ断面図である。FIG. 4 is a chip cross-sectional view of a conventional semiconductor light emitting device.

【図5】従来の課題を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 基板 4,27 電流ブロック層 5,24,26 クラッド層 6,7,25 活性層活性層 8,28 電流拡散層 10,31 n側電極 11,30 p側電極 1, 21 Substrate 4, 27 Current blocking layer 5, 24, 26 Clad layer 6, 7, 25 Active layer Active layer 8, 28 Current diffusion layer 10, 31 n-side electrode 11, 30 p-side electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にダブルヘテロ接合、シン
グルヘテロ接合またはホモ接合で構成されInGaAl
Pを発光層とする接合層と、前記接合層上に形成された
電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導体基板の裏
面に形成された第1の電極と、前記電流拡散層上に形成
された第2の電極とを備えた半導体発光素子において、 前記電流拡散層は、前記発光層よりもバンドギャップエ
ネルギーの大きいn型InGaAlPで構成したことを
特徴とする半導体発光素子。
1. InGaAl formed on a semiconductor substrate by a double heterojunction, a single heterojunction or a homojunction.
A bonding layer having P as a light emitting layer, a current diffusion layer for current flow adjustment formed on the bonding layer, a first electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, and formed on the current diffusion layer. In the semiconductor light emitting device, the current spreading layer is made of n-type InGaAlP having a bandgap energy larger than that of the light emitting layer.
【請求項2】 半導体基板上にダブルヘテロ接合、シン
グルヘテロ接合またはホモ接合で構成されたInGaA
lPを発光層とする接合層と、前記接合層上に形成され
た電流フロー調整用の電流拡散層と、前記半導体基板の
裏面に形成された第1の電極と、前記電流拡散層上に形
成された第2の電極と、前記第2の電極の形状に対応し
て該第2の電極下に形成された電流阻止用の電流ブロッ
クとを備えた半導体発光素子において、 前記電流ブロック層は、前記活性層で発光する光に対し
て反射構造となるように構成したことを特徴とする半導
体発光素子。
2. InGaA composed of a double heterojunction, a single heterojunction or a homojunction on a semiconductor substrate.
A bonding layer having IP as a light emitting layer, a current diffusion layer for current flow adjustment formed on the bonding layer, a first electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, and formed on the current diffusion layer. In the semiconductor light emitting device, the current blocking layer is provided with a current blocking current block formed under the second electrode corresponding to the shape of the second electrode. A semiconductor light emitting device, which is configured to have a reflection structure for light emitted from the active layer.
JP14902193A 1993-06-21 1993-06-21 Semiconductor light emitting element Pending JPH0715038A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14902193A JPH0715038A (en) 1993-06-21 1993-06-21 Semiconductor light emitting element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14902193A JPH0715038A (en) 1993-06-21 1993-06-21 Semiconductor light emitting element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0715038A true JPH0715038A (en) 1995-01-17

Family

ID=15465940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14902193A Pending JPH0715038A (en) 1993-06-21 1993-06-21 Semiconductor light emitting element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0715038A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744829A (en) * 1995-12-28 1998-04-28 Showa Denko K. K. A1GaInP light emitting diode
KR100329054B1 (en) * 1997-02-28 2002-08-17 샤프 가부시키가이샤 Semiconductor light emitting element and method for fabricating the same
US6468818B2 (en) * 1999-01-25 2002-10-22 Sharp Kabushiki Kaisha Method for producing a high-luminance semiconductor light-emitting device capable of operating at a low voltage
US6936858B1 (en) 1998-08-21 2005-08-30 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light-emitting diode
JP2007142483A (en) * 1996-03-22 2007-06-07 Philips Lumileds Lightng Co Llc Light emitting element
JP2008060410A (en) * 2006-08-31 2008-03-13 Hitachi Cable Ltd Semiconductor light emitting device
JP2009534857A (en) * 2006-04-27 2009-09-24 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Optoelectronic semiconductor chip
JP2011066056A (en) * 2009-09-15 2011-03-31 Sony Corp Semiconductor light-emitting element, method of manufacturing the same, image display device, and electronic apparatus
JP2011187872A (en) * 2010-03-11 2011-09-22 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element
KR101361656B1 (en) * 2010-09-03 2014-02-12 한국전자통신연구원 Light-emitting device and method of fabricating the same
JP2014183111A (en) * 2013-03-18 2014-09-29 Stanley Electric Co Ltd Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744829A (en) * 1995-12-28 1998-04-28 Showa Denko K. K. A1GaInP light emitting diode
JP2011029667A (en) * 1996-03-22 2011-02-10 Philips Lumileds Lightng Co Llc Light-emitting device
JP2007142483A (en) * 1996-03-22 2007-06-07 Philips Lumileds Lightng Co Llc Light emitting element
KR100329054B1 (en) * 1997-02-28 2002-08-17 샤프 가부시키가이샤 Semiconductor light emitting element and method for fabricating the same
US6984850B2 (en) 1998-08-21 2006-01-10 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light-emitting diode
US6936858B1 (en) 1998-08-21 2005-08-30 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light-emitting diode
US6468818B2 (en) * 1999-01-25 2002-10-22 Sharp Kabushiki Kaisha Method for producing a high-luminance semiconductor light-emitting device capable of operating at a low voltage
JP2009534857A (en) * 2006-04-27 2009-09-24 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Optoelectronic semiconductor chip
US8378371B2 (en) 2006-04-27 2013-02-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip
JP2008060410A (en) * 2006-08-31 2008-03-13 Hitachi Cable Ltd Semiconductor light emitting device
JP2011066056A (en) * 2009-09-15 2011-03-31 Sony Corp Semiconductor light-emitting element, method of manufacturing the same, image display device, and electronic apparatus
US9368685B2 (en) 2009-09-15 2016-06-14 Sony Corporation Semiconductor light emitting device, method of manufacturing the same, image display device, and electronic apparatus
JP2011187872A (en) * 2010-03-11 2011-09-22 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element
US8421085B2 (en) 2010-03-11 2013-04-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting device
KR101361656B1 (en) * 2010-09-03 2014-02-12 한국전자통신연구원 Light-emitting device and method of fabricating the same
JP2014183111A (en) * 2013-03-18 2014-09-29 Stanley Electric Co Ltd Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5317167A (en) Semiconductor light-emitting device with InGaAlp
TW296489B (en)
US5153889A (en) Semiconductor light emitting device
JP2917742B2 (en) Gallium nitride based compound semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
US20020136932A1 (en) GaN-based light emitting device
JP2002222989A (en) Semiconductor light emitting device
JP5169012B2 (en) Semiconductor light emitting device
CN100502072C (en) Semiconductor light emitting device
JP3152708B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP2001352098A (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JPH05251739A (en) Semiconductor light emitting device
JPH0897468A (en) Semiconductor light emitting device
JPH08222763A (en) Semiconductor light emitting device
CN219917199U (en) Semiconductor light emitting device
JPH0715038A (en) Semiconductor light emitting element
US20070069196A1 (en) Epitaxial wafer for LED and light emitting diode
JP2006040998A (en) Semiconductor light emitting device, epitaxial wafer for semiconductor light emitting device
JP2000261035A (en) GaN-based semiconductor device
JPH11233815A (en) Semiconductor light emitting diode
JP2898847B2 (en) Semiconductor light emitting device
US5235194A (en) Semiconductor light-emitting device with InGaAlP
JPH04361572A (en) Semiconductor light emitting element
JP2003017741A (en) GaN based light emitting device
JP3412433B2 (en) Group III nitride semiconductor light emitting device
KR20050063493A (en) A wafer-bonded semiconductor led and a method for making thereof