JPH09116190A - 改善された光収量を有する発光ダイオード - Google Patents
改善された光収量を有する発光ダイオードInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の技術による発光ダイオードにおいて、
ダイオード内において発生される放射の出力結合を改善
することによって収量を高めるが、その際、従来の技術
における欠点を回避する。 【解決手段】 半導体基板（１）上に配置されかつ光放
射に適したエピタキシャル層系列（２，３）を有する半
導体基板（１）からなり、この層系列の表面（４）上に
少なくとも部分的に接触層構造（５，６，７）が配置さ
れている、発光ダイオードにおいて、光収量を高めるた
めにエピタキシャル層系列（２，３）の表面（４）が、
完全につや消しにされており、かつ接触層構造（５，
６，７）が、つや消しにされた表面（４）上に配置され
ている。
ダイオード内において発生される放射の出力結合を改善
することによって収量を高めるが、その際、従来の技術
における欠点を回避する。 【解決手段】 半導体基板（１）上に配置されかつ光放
射に適したエピタキシャル層系列（２，３）を有する半
導体基板（１）からなり、この層系列の表面（４）上に
少なくとも部分的に接触層構造（５，６，７）が配置さ
れている、発光ダイオードにおいて、光収量を高めるた
めにエピタキシャル層系列（２，３）の表面（４）が、
完全につや消しにされており、かつ接触層構造（５，
６，７）が、つや消しにされた表面（４）上に配置され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に配
置されかつ光放射に適したエピタキシャル層系列を有す
る半導体基板からなり、この層系列の表面上に少なくと
も部分的に接触層構造が配置されている、発光ダイオー
ドに関する。
置されかつ光放射に適したエピタキシャル層系列を有す
る半導体基板からなり、この層系列の表面上に少なくと
も部分的に接触層構造が配置されている、発光ダイオー
ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】緑を発光する発光ダイオードは、（１１
１）配向されたリン化ガリウムから製造される。リン化
ガリウムは、間接半導体なので、収量は、相応した組成
の際に直接バンド遷移も可能な混合結晶系よりも低い。
内部量子収量の材料特性及び放射の生じた際にダイオー
ドの内部から生じる損失によって決まる外部量子収量
は、ＧａＰダイオードの場合、０．３％より多くはなら
ない。
１）配向されたリン化ガリウムから製造される。リン化
ガリウムは、間接半導体なので、収量は、相応した組成
の際に直接バンド遷移も可能な混合結晶系よりも低い。
内部量子収量の材料特性及び放射の生じた際にダイオー
ドの内部から生じる損失によって決まる外部量子収量
は、ＧａＰダイオードの場合、０．３％より多くはなら
ない。
【０００３】ダイオードの粗悪な収量の原因は、半導体
表面における全反射のため、ダイオード本体から出るこ
とができない放射成分である。このことは、半導体材料
の大きな光学屈折率によって引起こされる。これは、リ
ン化ガリウムについてほぼ３．４にある。それにより、
空気への放射の移行の際に１７．７゜の全反射の臨界角
が生じる。直接経路において、境界面における表面法線
に対してそれより小さな角度をなす放射の成分だけしか
出力結合されない。その他の成分は、ダイオード本体内
に反射返送される。反射返送された放射の大部分は、半
導体部材内及び金属接点における吸収によって消滅す
る。それ故に、放射の出力結合の改善を配慮すれば、収
量はかなり増加することができる。
表面における全反射のため、ダイオード本体から出るこ
とができない放射成分である。このことは、半導体材料
の大きな光学屈折率によって引起こされる。これは、リ
ン化ガリウムについてほぼ３．４にある。それにより、
空気への放射の移行の際に１７．７゜の全反射の臨界角
が生じる。直接経路において、境界面における表面法線
に対してそれより小さな角度をなす放射の成分だけしか
出力結合されない。その他の成分は、ダイオード本体内
に反射返送される。反射返送された放射の大部分は、半
導体部材内及び金属接点における吸収によって消滅す
る。それ故に、放射の出力結合の改善を配慮すれば、収
量はかなり増加することができる。
【０００４】放射出力結合の改善は、基本的に種々の処
置によって達成することができる。ドイツ連邦共和国特
許出願公開第４２１３００７号明細書において、反射を
減少するλ／４の厚さのコーティングを行なうことによ
って全反射の臨界角を増大するため、方法が記載されて
いる。
置によって達成することができる。ドイツ連邦共和国特
許出願公開第４２１３００７号明細書において、反射を
減少するλ／４の厚さのコーティングを行なうことによ
って全反射の臨界角を増大するため、方法が記載されて
いる。
【０００５】ヨーロッパ特許第４０４５６５号明細書に
よれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料、ＧａＡｌＡｓ
からなる放射放出ダイオードが公知であり、このダイオ
ードにおいて外部量子収量を改善するため、半導体チッ
プの表面全体が粗くされている。粗面化又はつや消し
は、ダイオードの個別化の後に行なわれる。つや消しに
よりダイオードチップと回りの材料との間の境界面にお
ける発生された放射の全反射は、大部分回避され、半導
体材料内における光経路は短縮され、かつそれにより再
吸収の確率は減少する。同時に、ダイオードの実効表面
積が増加し、それにより一層多くの放射が、ダイオード
の内部から出ることができる。しかしながらエッチング
された接触層構造に基づいて、ダイオードチップは、組
立の際にきわめて粗悪にしかボンディングできないこと
は、このようにつや消しにされた表面において不利であ
る。接触層構造のためにエッチングに抗する材料を利用
しなければならない。さらに放射放出接合部の範囲にお
ける表面のエッチングは、ダイオードの寿命の短縮を引
起こす。
よれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料、ＧａＡｌＡｓ
からなる放射放出ダイオードが公知であり、このダイオ
ードにおいて外部量子収量を改善するため、半導体チッ
プの表面全体が粗くされている。粗面化又はつや消し
は、ダイオードの個別化の後に行なわれる。つや消しに
よりダイオードチップと回りの材料との間の境界面にお
ける発生された放射の全反射は、大部分回避され、半導
体材料内における光経路は短縮され、かつそれにより再
吸収の確率は減少する。同時に、ダイオードの実効表面
積が増加し、それにより一層多くの放射が、ダイオード
の内部から出ることができる。しかしながらエッチング
された接触層構造に基づいて、ダイオードチップは、組
立の際にきわめて粗悪にしかボンディングできないこと
は、このようにつや消しにされた表面において不利であ
る。接触層構造のためにエッチングに抗する材料を利用
しなければならない。さらに放射放出接合部の範囲にお
ける表面のエッチングは、ダイオードの寿命の短縮を引
起こす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、初め
に述べたような発光ダイオードにおいて、ダイオード内
において発生される放射の出力結合を改善することによ
って収量を高めるが、その際、前記の欠点を回避するこ
とにある。
に述べたような発光ダイオードにおいて、ダイオード内
において発生される放射の出力結合を改善することによ
って収量を高めるが、その際、前記の欠点を回避するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、半導体基板
上に配置されかつ光放射に適したエピタキシャル層系列
を有する半導体基板からなり、この層系列の表面上に少
なくとも部分的に接触層構造が配置されている、発光ダ
イオードにおいて、光収量を高めるためにエピタキシャ
ル層系列の表面が、完全につや消しにされており、かつ
接触層構造が、つや消しにされた表面上に配置されてい
ることによって解決される。本発明の有利な構成は、従
属特許請求の範囲の特徴にしたがって行なわれる。
上に配置されかつ光放射に適したエピタキシャル層系列
を有する半導体基板からなり、この層系列の表面上に少
なくとも部分的に接触層構造が配置されている、発光ダ
イオードにおいて、光収量を高めるためにエピタキシャ
ル層系列の表面が、完全につや消しにされており、かつ
接触層構造が、つや消しにされた表面上に配置されてい
ることによって解決される。本発明の有利な構成は、従
属特許請求の範囲の特徴にしたがって行なわれる。
【０００８】発光ダイオードは、半導体基板（１）上に
配置されかつ光放射に適したエピタキシャル層系列
（２，３）を有する半導体基板（１）からなり、この層
系列の表面（４）上に少なくとも部分的に接触層構造
（５，６，７）が配置されている。光収量を高めるため
にエピタキシャル層系列（２，３）の表面（４）は、完
全につや消しにされている。接触層構造（５，６，７）
は、つや消しにされた表面（４）上に配置されている。
配置されかつ光放射に適したエピタキシャル層系列
（２，３）を有する半導体基板（１）からなり、この層
系列の表面（４）上に少なくとも部分的に接触層構造
（５，６，７）が配置されている。光収量を高めるため
にエピタキシャル層系列（２，３）の表面（４）は、完
全につや消しにされている。接触層構造（５，６，７）
は、つや消しにされた表面（４）上に配置されている。
【０００９】本発明に結び付いた利点は、とくに発光ダ
イオードのすでにつや消しにされた表面上に前側接点が
配置されている点にある。前側接点は、ダイオードの機
能に欠点を伴うことなく、半導体ウエハのつや消し表面
上に製造することができる。したがって接触層構造のた
めに、アルミニウムのようなあまりエッチング耐性のな
い接触金属の利用が可能である。
イオードのすでにつや消しにされた表面上に前側接点が
配置されている点にある。前側接点は、ダイオードの機
能に欠点を伴うことなく、半導体ウエハのつや消し表面
上に製造することができる。したがって接触層構造のた
めに、アルミニウムのようなあまりエッチング耐性のな
い接触金属の利用が可能である。
【００１０】発光ダイオードの半導体基板は、ドーピン
グされたリン化ガリウムからなり、かつ（１１１）結晶
方向に配向されている。
グされたリン化ガリウムからなり、かつ（１１１）結晶
方向に配向されている。
【００１１】エピタキシャル層系列（２，３）は、半導
体基板上に配置されたＧａＰからなるｎ−導電層（２）
と、ｎ−導電層（２）の上に配置されたＧａＰからなる
ｐ−導電層（３）とからなる。発光ダイオードは、なる
べく緑光を放射する。
体基板上に配置されたＧａＰからなるｎ−導電層（２）
と、ｎ−導電層（２）の上に配置されたＧａＰからなる
ｐ−導電層（３）とからなる。発光ダイオードは、なる
べく緑光を放射する。
【００１２】つや消しにされた表面（４）の粗れ深さ
は、１μｍ以下である。それによりつや消しにされた表
面上に配置された接触層は、問題なくハウジング部分に
接続するためにボンディングすることができる。
は、１μｍ以下である。それによりつや消しにされた表
面上に配置された接触層は、問題なくハウジング部分に
接続するためにボンディングすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例を図面により
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１４】図１に示された発光ダイオードは、（１１
１）配向されたリン化ガリウム（ＧａＰ）からなる半導
体基板１からなる。例えばテルル又は硫黄によってドー
ピングされたｎ−導電ＧａＰ基板１上に、第１のエピタ
キシー層２として同様にｎ−導電ＧａＰ層が、エピタキ
シャルに取付けられている。第１のエピタキシー層２
は、基板のようにテルル又は硫黄によってドーピングさ
れている。ドーピング材料の濃度は、基板材料において
有利にはほぼ２−６・１０ｅｘｐ（１７）ｃｍ−３にあ
り、かつ第１のエピタキシー層２において有利にはほぼ
１・１０ｅｘｐ（１６）ｃｍ−３にある。エピタキシー
層を製造するため、気相（ＶＰＥ）及び液相エピタキシ
ー法（ＬＰＥ）が考慮される。しかし現在ほぼもっぱら
液相エピタキシー（ＬＰＥ）が使用される。第１のエピ
タキシー層２上に、ｐ−導電、なるべく亜鉛でドーピン
グされたＧａＰからなる第２のエピタキシー層３が取付
けられており、このエピタキシー層は、本実施例におい
て発光ダイオードのｐ−導電側を形成している。ドーピ
ング材料の濃度は、第２のエピタキシー層３において有
利にはほぼ２・１０ｅｘｐ（１８）ｃｍ−３にある。
１）配向されたリン化ガリウム（ＧａＰ）からなる半導
体基板１からなる。例えばテルル又は硫黄によってドー
ピングされたｎ−導電ＧａＰ基板１上に、第１のエピタ
キシー層２として同様にｎ−導電ＧａＰ層が、エピタキ
シャルに取付けられている。第１のエピタキシー層２
は、基板のようにテルル又は硫黄によってドーピングさ
れている。ドーピング材料の濃度は、基板材料において
有利にはほぼ２−６・１０ｅｘｐ（１７）ｃｍ−３にあ
り、かつ第１のエピタキシー層２において有利にはほぼ
１・１０ｅｘｐ（１６）ｃｍ−３にある。エピタキシー
層を製造するため、気相（ＶＰＥ）及び液相エピタキシ
ー法（ＬＰＥ）が考慮される。しかし現在ほぼもっぱら
液相エピタキシー（ＬＰＥ）が使用される。第１のエピ
タキシー層２上に、ｐ−導電、なるべく亜鉛でドーピン
グされたＧａＰからなる第２のエピタキシー層３が取付
けられており、このエピタキシー層は、本実施例におい
て発光ダイオードのｐ−導電側を形成している。ドーピ
ング材料の濃度は、第２のエピタキシー層３において有
利にはほぼ２・１０ｅｘｐ（１８）ｃｍ−３にある。
【００１５】基板１と第１のエピタキシー層２との間に
配置されたｎ−導電バッファ層２ａを有するダイオード
は、なお一層高い収量を達成する。バッファ層２ａは、
本実施例においてなるべく硫黄によりドーピングされて
おり、その際、ドーピング材料の濃度は、ほぼ５・１０
ｅｘｐ（１６）ｃｍ−３の範囲にある。
配置されたｎ−導電バッファ層２ａを有するダイオード
は、なお一層高い収量を達成する。バッファ層２ａは、
本実施例においてなるべく硫黄によりドーピングされて
おり、その際、ドーピング材料の濃度は、ほぼ５・１０
ｅｘｐ（１６）ｃｍ−３の範囲にある。
【００１６】黄緑に発光する発光ダイオードのため、エ
ピタキシー層２及び３は、ｐｎ−接合部の回りにおいて
追加的に窒素によりドーピングされており、それにより
等電子中心を発生し、かつこのようにして放射再結合に
関する遷移確率を高め、かつ同時に放射波長のシフトを
達成するようにする。窒素の濃度は、ほぼ１・１０ｅｘ
ｐ（１９）ｃｍ−３であるようにする。
ピタキシー層２及び３は、ｐｎ−接合部の回りにおいて
追加的に窒素によりドーピングされており、それにより
等電子中心を発生し、かつこのようにして放射再結合に
関する遷移確率を高め、かつ同時に放射波長のシフトを
達成するようにする。窒素の濃度は、ほぼ１・１０ｅｘ
ｐ（１９）ｃｍ−３であるようにする。
【００１７】ｐ−導電エピタキシー層３の表面４全体
は、光出力結合を改善するために、つや消しにされてい
る。つや消しにされた表面の粗れ深さは、ダイオードが
ボンディング可能であり、かつ組立の際に損傷しないよ
うにするため、１μｍの上側値を越えてはいけない。
は、光出力結合を改善するために、つや消しにされてい
る。つや消しにされた表面の粗れ深さは、ダイオードが
ボンディング可能であり、かつ組立の際に損傷しないよ
うにするため、１μｍの上側値を越えてはいけない。
【００１８】つや消しにした表面上に接触層装置５、
６、７がある。これらは、その下にある半導体とともに
オーム接触を形成している。接触層装置５、６、７は、
複数の接触層からなる。第１の接触層５は、本実施例に
おいて金−亜鉛又は金−ベリリウムからなる。その上に
第２の接触層６が配置されている。これは、拡散障壁と
して使われ、チタン−タングステン−窒化物からなる。
拡散障壁の上にアルミニウムからなる第３の接触層７が
配置されている。アルミニウム層７は、第１の接触層５
を強化し、かつ後で組立る際のダイオードの良好なボン
ディング能力を配慮している。
６、７がある。これらは、その下にある半導体とともに
オーム接触を形成している。接触層装置５、６、７は、
複数の接触層からなる。第１の接触層５は、本実施例に
おいて金−亜鉛又は金−ベリリウムからなる。その上に
第２の接触層６が配置されている。これは、拡散障壁と
して使われ、チタン−タングステン−窒化物からなる。
拡散障壁の上にアルミニウムからなる第３の接触層７が
配置されている。アルミニウム層７は、第１の接触層５
を強化し、かつ後で組立る際のダイオードの良好なボン
ディング能力を配慮している。
【００１９】チタン−タングステン−窒化物からなる第
２の接触層６とアルミニウムからなる第３の接触層７と
からなる組合せの代わりに、第１の接触層５上に金から
なる１つの接触層だけを配置してもよい。
２の接触層６とアルミニウムからなる第３の接触層７と
からなる組合せの代わりに、第１の接触層５上に金から
なる１つの接触層だけを配置してもよい。
【００２０】第３の接触層７は、アルミニウムからなる
代わりに、ＡｌＳｉ合金からなることもできる。ＡｌＳ
ｉ合金は、純粋なアルミニウムより腐食に対して耐性を
有する。
代わりに、ＡｌＳｉ合金からなることもできる。ＡｌＳ
ｉ合金は、純粋なアルミニウムより腐食に対して耐性を
有する。
【００２１】ウエハの裏側のｎ−導電半導体表面におけ
る金属被覆は、なるべく金−ゲルマニウム層８からな
る。その際、目的に合うように、必然的でないとして
も、ダイオードの裏側は、一部だけ金属被覆されてい
る。
る金属被覆は、なるべく金−ゲルマニウム層８からな
る。その際、目的に合うように、必然的でないとして
も、ダイオードの裏側は、一部だけ金属被覆されてい
る。
【００２２】図２ａないし２ｄは、その製造の処理の主
要部分ステップの後の発光ダイオードの横断面を示して
いる。まず（１１１）配向されたリン化ガリウムからな
る基板ウエハ１上に、第１及び第２のエピタキシャルＧ
ａＰ層２、３が形成される。エピタキシー層の製造のた
め、気相及び液相のエピタキシー法が考慮される。しか
し現在ほぼもっぱら液相エピタキシー法が使用される。
両方のエピタキシャル層は、放射を発生するｐｎ−接合
部を含み／形成する。図２ａに、製造のこの段階の後に
両方のエピタキシャル層２、３を有する基板ウエハ１が
示されている。エピタキシー層は、溶融物からの成長の
間にドーピングされる。
要部分ステップの後の発光ダイオードの横断面を示して
いる。まず（１１１）配向されたリン化ガリウムからな
る基板ウエハ１上に、第１及び第２のエピタキシャルＧ
ａＰ層２、３が形成される。エピタキシー層の製造のた
め、気相及び液相のエピタキシー法が考慮される。しか
し現在ほぼもっぱら液相エピタキシー法が使用される。
両方のエピタキシャル層は、放射を発生するｐｎ−接合
部を含み／形成する。図２ａに、製造のこの段階の後に
両方のエピタキシャル層２、３を有する基板ウエハ１が
示されている。エピタキシー層は、溶融物からの成長の
間にドーピングされる。
【００２３】それに続くプロセス段階において接触層を
堆積する前に、すでに表面はつや消しにされる。それ故
に接触層のために、例えばアルミニウムのようなあまり
エッチング耐性のない金属を使用することもできる。
堆積する前に、すでに表面はつや消しにされる。それ故
に接触層のために、例えばアルミニウムのようなあまり
エッチング耐性のない金属を使用することもできる。
【００２４】つや消しプロセスは、特別な予防処置なし
に通常の実験室環境において比較的低い温度で行なうこ
とができるように構成されている。エッチング媒体とし
て、それぞれ同じ容積割合のＨ３ＰＯ４、ＨＣｌ、及び
ＣＨ３ＣＯＯＨからなる混合物が使用される。１μｍ以
下にある粗れ深さを有する細かくつや消しにした表面４
が生じる。図２ｂにこのプロセス段階の後の半導体ウエ
ハが示されている。
に通常の実験室環境において比較的低い温度で行なうこ
とができるように構成されている。エッチング媒体とし
て、それぞれ同じ容積割合のＨ３ＰＯ４、ＨＣｌ、及び
ＣＨ３ＣＯＯＨからなる混合物が使用される。１μｍ以
下にある粗れ深さを有する細かくつや消しにした表面４
が生じる。図２ｂにこのプロセス段階の後の半導体ウエ
ハが示されている。
【００２５】この時、半導体ウエハは、所定の部分範囲
においてＰ−導電ウエハ側のつや消しにされた表面４
に、金−亜鉛からなる第１の接触層５を有する。ダイオ
ードを後で組立る際に、接触層は、金又はアルミニウム
からなる１つ又は複数の細いボンディング線材によるボ
ンディング法により、ハウジングの接続ピンに接続さ
れ、かつ線材ボンディングの間に接触層及び半導体結晶
の破損を防止しなければならないので、第１の接触層５
は、１つ又は複数の別の接触層６、７によって強化され
る。その際、一般に強化層として、良好な取付け能力の
ために金よりもアルミニウムの方が優れている。金−亜
鉛からなる第１の接触層５と強化層として使われるアル
ミニウムからなる第３の接触層７との間に、拡散障壁と
して、なるべくチタン−タングステン−窒化物からなる
第２の接触層６が設けられており、この接触層は、接触
層装置の熱処理の間の金−亜鉛層（第１の接触層５）と
アルミニウム強化部（第３の接触層７）との相互合金化
を防止する。このプロセス段階の後の装置は、図２ｃに
示されている。アルミニウムの代わりに、第３の接触層
７の材料としてＡｌＳｉ合金を使用してもよい。ＡｌＳ
ｉ合金は、純粋なアルミニウムよりも耐腐食性を有す
る。
においてＰ−導電ウエハ側のつや消しにされた表面４
に、金−亜鉛からなる第１の接触層５を有する。ダイオ
ードを後で組立る際に、接触層は、金又はアルミニウム
からなる１つ又は複数の細いボンディング線材によるボ
ンディング法により、ハウジングの接続ピンに接続さ
れ、かつ線材ボンディングの間に接触層及び半導体結晶
の破損を防止しなければならないので、第１の接触層５
は、１つ又は複数の別の接触層６、７によって強化され
る。その際、一般に強化層として、良好な取付け能力の
ために金よりもアルミニウムの方が優れている。金−亜
鉛からなる第１の接触層５と強化層として使われるアル
ミニウムからなる第３の接触層７との間に、拡散障壁と
して、なるべくチタン−タングステン−窒化物からなる
第２の接触層６が設けられており、この接触層は、接触
層装置の熱処理の間の金−亜鉛層（第１の接触層５）と
アルミニウム強化部（第３の接触層７）との相互合金化
を防止する。このプロセス段階の後の装置は、図２ｃに
示されている。アルミニウムの代わりに、第３の接触層
７の材料としてＡｌＳｉ合金を使用してもよい。ＡｌＳ
ｉ合金は、純粋なアルミニウムよりも耐腐食性を有す
る。
【００２６】ウエハプロセスの次の最後のステップにお
いて、ｎ−導電ウエハ裏側は、金属被覆８を有する。こ
の金属被覆は、全面的に行なうこともできるが、なるべ
く部分的に行なわれ、かつ例えば金−ゲルマニウムから
なる。前側及び裏側の接触層の堆積及び構造化の後に、
オーム特性を達成するために、温度プロセスにおいて接
触が熱処理される。このプロセスステップの後の装置
は、図２ｄに示されている。
いて、ｎ−導電ウエハ裏側は、金属被覆８を有する。こ
の金属被覆は、全面的に行なうこともできるが、なるべ
く部分的に行なわれ、かつ例えば金−ゲルマニウムから
なる。前側及び裏側の接触層の堆積及び構造化の後に、
オーム特性を達成するために、温度プロセスにおいて接
触が熱処理される。このプロセスステップの後の装置
は、図２ｄに示されている。
【００２７】続いてダイオードは、半導体ウエハの分割
によって個別化され、かつその指定にしたがって組立ら
れる。
によって個別化され、かつその指定にしたがって組立ら
れる。
【００２８】図３の線図に、リン酸、塩酸及び酢酸の混
合物からなるエッチング溶液に関しかつ（１１１）Ｂ−
ＧａＰ表面に関して、エッチング時間と温度に関する材
料除去の関係が示されている。酸の容積割合は、１：
１：１に相当する。一連の実験によって、リン酸及び塩
酸からなる混合物によれば、すでに室温よりわずかに上
の温度において（１１１）Ｂ−ＧａＰの場合、ほぼ沸騰
した濃縮塩酸又はフッ化水素酸によるものと同様な強力
な表面粗面化が達成できることがわかった。しかしその
際、リン酸の高い粘度及び低いプロセス温度のため、妨
害となる塩酸又はフッ化水素酸の蒸気は発生しない。大
幅に拡大して考察した場合、塩酸又はフッ化水素酸によ
って処理された表面も、リン酸、塩酸−混合物によって
処理されたものも、互いにすき間なく接続された規則的
なピラミッドによって密に覆われており、これらピラミ
ッドは、すべて鋭い先端において終わっていることがわ
かった。リン酸、塩酸−混合物に酢酸を添加することに
よって、この鋭角的なピラミッドの形成が避けられ、か
つその代わりに、１μｍ以下の粗れ深さを有する所望の
細かくつや消しにされた表面が生じる。図３の線図が示
すように、エッチング溶液の除去はわずかである。５０
°Ｃの温度および３０分のエッチング時間の場合でさ
え、平均除去は、ほぼ５００ｎｍにすぎない。低い溶解
速度は、エッチング作用の際の抑制現象の存在の印であ
る。さらにエッチング深さは、エッチング時間の平方根
に比例するので、エッチング反応の少なくとも１つの部
分ステップが拡散管理されていることが推論できる。お
そらく反応生成物の拡散除去が、エッチング速度を制限
する。
合物からなるエッチング溶液に関しかつ（１１１）Ｂ−
ＧａＰ表面に関して、エッチング時間と温度に関する材
料除去の関係が示されている。酸の容積割合は、１：
１：１に相当する。一連の実験によって、リン酸及び塩
酸からなる混合物によれば、すでに室温よりわずかに上
の温度において（１１１）Ｂ−ＧａＰの場合、ほぼ沸騰
した濃縮塩酸又はフッ化水素酸によるものと同様な強力
な表面粗面化が達成できることがわかった。しかしその
際、リン酸の高い粘度及び低いプロセス温度のため、妨
害となる塩酸又はフッ化水素酸の蒸気は発生しない。大
幅に拡大して考察した場合、塩酸又はフッ化水素酸によ
って処理された表面も、リン酸、塩酸−混合物によって
処理されたものも、互いにすき間なく接続された規則的
なピラミッドによって密に覆われており、これらピラミ
ッドは、すべて鋭い先端において終わっていることがわ
かった。リン酸、塩酸−混合物に酢酸を添加することに
よって、この鋭角的なピラミッドの形成が避けられ、か
つその代わりに、１μｍ以下の粗れ深さを有する所望の
細かくつや消しにされた表面が生じる。図３の線図が示
すように、エッチング溶液の除去はわずかである。５０
°Ｃの温度および３０分のエッチング時間の場合でさ
え、平均除去は、ほぼ５００ｎｍにすぎない。低い溶解
速度は、エッチング作用の際の抑制現象の存在の印であ
る。さらにエッチング深さは、エッチング時間の平方根
に比例するので、エッチング反応の少なくとも１つの部
分ステップが拡散管理されていることが推論できる。お
そらく反応生成物の拡散除去が、エッチング速度を制限
する。
【００２９】半導体基板ウエハの前側のつや消しによ
り、外部量子収量はほぼ２５％だけ増加することができ
る。図４に示された線図は、このことを示している。こ
こでは緑スペクトル範囲に対する従来のＧａＰ：Ｎ発光
ダイオードチップの導通電圧と光強度のデータが、つや
消しにされた前面を有するチップのものに対照されてい
る。２０ｍＡの導通電流の際の光強度は、８９５から１
１２９へ（任意の単位）２６％だけ増加することができ
る。同時に導通電圧は、２．２３Ｖから２．１９Ｖへ低
下した。さらにテストは、つや消しにした前面を有する
ダイオードの寿命が、従来のダイオードに対して害され
ていないことを明らかにした。
り、外部量子収量はほぼ２５％だけ増加することができ
る。図４に示された線図は、このことを示している。こ
こでは緑スペクトル範囲に対する従来のＧａＰ：Ｎ発光
ダイオードチップの導通電圧と光強度のデータが、つや
消しにされた前面を有するチップのものに対照されてい
る。２０ｍＡの導通電流の際の光強度は、８９５から１
１２９へ（任意の単位）２６％だけ増加することができ
る。同時に導通電圧は、２．２３Ｖから２．１９Ｖへ低
下した。さらにテストは、つや消しにした前面を有する
ダイオードの寿命が、従来のダイオードに対して害され
ていないことを明らかにした。
【００３０】発光ダイオードの前面をつや消しにする前
記の方法によれば、ダイオードの光収量をほぼ２５％だ
け増加することが可能である。つや消しエッチングは、
前側接触の前に行なわれるので、この方法は、接触材料
としてアルミニウムを使用しようとする場合でも、適用
することができる。さらにつや消しは、ダイオードの前
面に限定されており、かつ側面における電気的に活性な
ｐｎ−接合部は、表面に現われないので、この方法によ
りダイオードの寿命は害されない。
記の方法によれば、ダイオードの光収量をほぼ２５％だ
け増加することが可能である。つや消しエッチングは、
前側接触の前に行なわれるので、この方法は、接触材料
としてアルミニウムを使用しようとする場合でも、適用
することができる。さらにつや消しは、ダイオードの前
面に限定されており、かつ側面における電気的に活性な
ｐｎ−接合部は、表面に現われないので、この方法によ
りダイオードの寿命は害されない。
【図１】本発明による発光ダイオードを示す横断面図で
ある。
ある。
【図２】図１の発光ダイオードをその製造の第１、第
２、第３及び第４の段階において示す図である。
２、第３及び第４の段階において示す図である。
【図３】本発明によるエッチング溶液に対するエッチン
グ時間と温度に関する除去量の関係を示す図である。
グ時間と温度に関する除去量の関係を示す図である。
【図４】従来のダイオードと比較してつや消しにした表
面を有するダイオードに関する黄緑に発光する窒素ドー
ピングしたＧａＰ−チップの導通電圧と光強度を示す図
である。
面を有するダイオードに関する黄緑に発光する窒素ドー
ピングしたＧａＰ−チップの導通電圧と光強度を示す図
である。
１ 半導体基板 ２，３ エピタキシャル層 ４ つや消し表面 ５，６，７ 接触層 ８ 別の接触層
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体基板（１）上に配置されかつ光放
射に適したエピタキシャル層系列（２，３）を有する半
導体基板（１）からなり、この層系列の表面（４）上に
少なくとも部分的に接触層構造（５，６，７）が配置さ
れている、発光ダイオードにおいて、 ・光収量を高めるためにエピタキシャル層系列（２，
３）の表面（４）が、完全につや消しにされており、か
つ・接触層構造（５，６，７）が、つや消しにされた表
面（４）上に配置されていることを特徴とする、発光ダ
イオード。 - 【請求項２】 半導体基板が、ドーピングされたリン化
ガリウムからなることを特徴とする、請求項１記載の発
光ダイオード。 - 【請求項３】 半導体基板のドーピングされたリン化ガ
リウムが、（１１１）結晶方向に配向されていることを
特徴とする、請求項２記載の発光ダイオード。 - 【請求項４】 エピタキシャル層系列（２，３）が、半
導体基板上に配置されたＧａＰからなるｎ−導電層
（２）と、ｎ−導電層（２）の上に配置されたＧａＰか
らなるｐ−導電層（３）とからなることを特徴とする、
請求項３記載の発光ダイオード。 - 【請求項５】 つや消しにされた表面（４）の粗れ深さ
が、１μｍ以下であることを特徴とする、請求項１−４
の１つに記載の発光ダイオード。 - 【請求項６】 つや消しにされた表面（４）上に配置さ
れた接触層構造（５，６，７）が、示された順序で、金
−亜鉛からなる第１の接触層（５）、チタン−タングス
テン−窒化物からなる第２の接触層（６）、及びアルミ
ニウムからなる第３の接触層（７）からなることを特徴
とする、請求項１−５の１つに記載の発光ダイオード。 - 【請求項７】 つや消しにされた表面（４）上に配置さ
れた接触層構造（５，６，７）が、示された順序で、金
−亜鉛からなる第１の接触層（５）、チタン−タングス
テン−窒化物からなる第２の接触層（６）、及びアルミ
ニウム−シリコンからなる第３の接触層（７）からなる
ことを特徴とする、請求項１−５の１つに記載の発光ダ
イオード。 - 【請求項８】 つや消しにされた表面（４）に対向する
表面が、金−ゲルマニウム合金からなる別の接触層
（８）を有することを特徴とする、請求項１−７の１つ
に記載の発光ダイオード。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19537544A DE19537544A1 (de) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | Lumineszenzdiode mit verbesserter Lichtausbeute |
| DE19537544.0 | 1995-10-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09116190A true JPH09116190A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=7774381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29306796A Pending JPH09116190A (ja) | 1995-10-09 | 1996-10-01 | 改善された光収量を有する発光ダイオード |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5898192A (ja) |
| JP (1) | JPH09116190A (ja) |
| KR (1) | KR970024329A (ja) |
| DE (1) | DE19537544A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6791117B2 (en) | 2002-01-15 | 2004-09-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emission device and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000312026A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-07 | Showa Denko Kk | 赤外発光素子用エピタキシャル基板およびこれを用いた発光素子 |
| US6348703B1 (en) * | 1999-04-27 | 2002-02-19 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Epitaxial wafer for infrared light-emitting device and light-emitting device using the same |
| DE19943406C2 (de) * | 1999-09-10 | 2001-07-19 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Lichtemissionsdiode mit Oberflächenstrukturierung |
| US6277665B1 (en) * | 2000-01-10 | 2001-08-21 | United Epitaxy Company, Ltd. | Fabrication process of semiconductor light-emitting device with enhanced external quantum efficiency |
| US20040120371A1 (en) * | 2000-02-18 | 2004-06-24 | Jds Uniphase Corporation | Contact structure for a semiconductor component |
| TW564584B (en) * | 2001-06-25 | 2003-12-01 | Toshiba Corp | Semiconductor light emitting device |
| DE10148227B4 (de) | 2001-09-28 | 2015-03-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierender Halbleiterchip, Verfahren zu dessen Herstellung und strahlungsemittierendes Bauelement |
| US7538361B2 (en) * | 2003-03-24 | 2009-05-26 | Showa Denko K.K. | Ohmic electrode structure, compound semiconductor light emitting device having the same, and LED lamp |
| JP2005191099A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオード装置 |
| JP4092658B2 (ja) * | 2004-04-27 | 2008-05-28 | 信越半導体株式会社 | 発光素子の製造方法 |
| KR101154744B1 (ko) * | 2005-08-01 | 2012-06-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 질화물 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| JP5346443B2 (ja) * | 2007-04-16 | 2013-11-20 | ローム株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| CN100583475C (zh) * | 2007-07-19 | 2010-01-20 | 富士迈半导体精密工业（上海）有限公司 | 氮化物半导体发光元件及其制作方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3537028A (en) * | 1967-10-23 | 1970-10-27 | Rca Corp | Confocal semiconductor diode injection laser |
| US3739217A (en) * | 1969-06-23 | 1973-06-12 | Bell Telephone Labor Inc | Surface roughening of electroluminescent diodes |
| US3877052A (en) * | 1973-12-26 | 1975-04-08 | Bell Telephone Labor Inc | Light-emitting semiconductor apparatus for optical fibers |
| CA1058732A (en) * | 1976-06-11 | 1979-07-17 | Northern Telecom Limited | Light emitting diodes with increased light emission efficiency |
| JPS5543883A (en) * | 1978-09-22 | 1980-03-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | High-output photodiode |
| EP0035118B1 (en) * | 1980-02-28 | 1985-11-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Iii - v group compound semiconductor light-emitting element and method of producing the same |
| NL186354C (nl) * | 1981-01-13 | 1990-11-01 | Sharp Kk | Halfgeleiderinrichting die uit iii-v verbindingen bestaat, met een samengestelde elektrode. |
| JPS6254485A (ja) * | 1985-09-03 | 1987-03-10 | Toshiba Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2953468B2 (ja) * | 1989-06-21 | 1999-09-27 | 三菱化学株式会社 | 化合物半導体装置及びその表面処理加工方法 |
| JPH0442582A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-13 | Eastman Kodak Japan Kk | 発光ダイオードアレイ |
| JPH04264781A (ja) * | 1991-02-20 | 1992-09-21 | Eastman Kodak Japan Kk | 発光ダイオードアレイ |
| DE4231007C2 (de) * | 1992-09-16 | 1998-08-20 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen von Lumineszenzdioden |
-
1995
- 1995-10-09 DE DE19537544A patent/DE19537544A1/de not_active Ceased
-
1996
- 1996-08-27 US US08/703,853 patent/US5898192A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-01 JP JP29306796A patent/JPH09116190A/ja active Pending
- 1996-10-07 KR KR1019960044218A patent/KR970024329A/ko not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6791117B2 (en) | 2002-01-15 | 2004-09-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emission device and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19537544A1 (de) | 1997-04-10 |
| US5898192A (en) | 1999-04-27 |
| KR970024329A (ko) | 1997-05-30 |
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