JPH0936418A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH0936418A JPH0936418A JP18580595A JP18580595A JPH0936418A JP H0936418 A JPH0936418 A JP H0936418A JP 18580595 A JP18580595 A JP 18580595A JP 18580595 A JP18580595 A JP 18580595A JP H0936418 A JPH0936418 A JP H0936418A
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- Japan
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- light emitting
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- current diffusion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 上部電極真下に電流が集中せず、発光効率の
高い半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 半導体基板１上に発光層６および電流拡
散層５が少なくとも設けられ、該電流拡散層側の表面に
上部電極９が部分的に設けられ、前記半導体基板の裏面
の少なくとも主要部に下部電極１０が設けられてなる半
導体発光素子であって、前記電流拡散層内の前記上部電
極の真下の部分の外周に該電流拡散層より低抵抗の低抵
抗領域７が設けられている。
高い半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 半導体基板１上に発光層６および電流拡
散層５が少なくとも設けられ、該電流拡散層側の表面に
上部電極９が部分的に設けられ、前記半導体基板の裏面
の少なくとも主要部に下部電極１０が設けられてなる半
導体発光素子であって、前記電流拡散層内の前記上部電
極の真下の部分の外周に該電流拡散層より低抵抗の低抵
抗領域７が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子に関
する。さらに詳しくは、発光素子内の電流経路を効率よ
くすることにより発光効率を向上させた半導体発光素子
に関する。
する。さらに詳しくは、発光素子内の電流経路を効率よ
くすることにより発光効率を向上させた半導体発光素子
に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）
の中でも活性層がｎ型クラッド層とｐ型クラッド層とで
挟持され、活性層のバンドギャップエネルギーが両側の
クラッド層のバンドギャップエネルギーより小さくなる
ように材料が選ばれたダブルヘテロ接合の化合物半導体
を用いたものは高輝度であり、信号機や自動車のテール
ランプに用いられるなどその需要も拡大している。
の中でも活性層がｎ型クラッド層とｐ型クラッド層とで
挟持され、活性層のバンドギャップエネルギーが両側の
クラッド層のバンドギャップエネルギーより小さくなる
ように材料が選ばれたダブルヘテロ接合の化合物半導体
を用いたものは高輝度であり、信号機や自動車のテール
ランプに用いられるなどその需要も拡大している。
【０００３】このようなＬＥＤにおいては、ＬＥＤチッ
プの表面側に放射された光を利用するため、表面側に設
けられる電極は小さく形成されるが、それでも電極の真
下で発光し電極側に進んだ光は電極で反射されて有効に
利用することができない。そのため、このようなムダな
発光をなくしてさらに発光効率を高めるために、素子内
部において、発光部と電極との相対的位置関係を調整し
て、外部への有効な光取出しを行う例が、たとえば、特
開平４−２２９６６５号公報に記載されている。
プの表面側に放射された光を利用するため、表面側に設
けられる電極は小さく形成されるが、それでも電極の真
下で発光し電極側に進んだ光は電極で反射されて有効に
利用することができない。そのため、このようなムダな
発光をなくしてさらに発光効率を高めるために、素子内
部において、発光部と電極との相対的位置関係を調整し
て、外部への有効な光取出しを行う例が、たとえば、特
開平４−２２９６６５号公報に記載されている。
【０００４】このＬＥＤは図２にその断面構造が示され
るように、発光表面側の電極２９と上部クラッド層２４
とのあいだの該電極２９の真下に、上部クラッド層２４
と異なる導電型の半導体層などからなる電流阻止層２６
が設けられている。この電流阻止層２６は全面に成膜後
エッチングにより上部電極２９の下側のみに残存するよ
うに、パターニングされる。そのため、半導体層のエピ
タキシャル成長工程を中断しエッチング処理をして、そ
ののち再度電流拡散層２７などをエピタキシャル成長す
る。この構造により、電極２９と３０とのあいだに形成
される電流路は、電極２９を出て下方に向かいながら電
流拡散層２７中を横に広がって電流阻止層２６を避けて
活性層２３に至る。すなわち、この構造においては、上
下クラッド層２２、２４およびこれらに挟まれる活性層
２３からなる発光層のうち電流が通過する部分で発生す
る光が上方に向かっても、その真上に金属膜で形成され
る電極２９が位置していないため、これによって光が遮
られるというムダが起こらない。そのため、前記発光層
で発生する光は取出し効率が高く、輝度の向上をはかる
ことができる。
るように、発光表面側の電極２９と上部クラッド層２４
とのあいだの該電極２９の真下に、上部クラッド層２４
と異なる導電型の半導体層などからなる電流阻止層２６
が設けられている。この電流阻止層２６は全面に成膜後
エッチングにより上部電極２９の下側のみに残存するよ
うに、パターニングされる。そのため、半導体層のエピ
タキシャル成長工程を中断しエッチング処理をして、そ
ののち再度電流拡散層２７などをエピタキシャル成長す
る。この構造により、電極２９と３０とのあいだに形成
される電流路は、電極２９を出て下方に向かいながら電
流拡散層２７中を横に広がって電流阻止層２６を避けて
活性層２３に至る。すなわち、この構造においては、上
下クラッド層２２、２４およびこれらに挟まれる活性層
２３からなる発光層のうち電流が通過する部分で発生す
る光が上方に向かっても、その真上に金属膜で形成され
る電極２９が位置していないため、これによって光が遮
られるというムダが起こらない。そのため、前記発光層
で発生する光は取出し効率が高く、輝度の向上をはかる
ことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のＬＥ
Ｄにおいては、電流分布の広がりを確保するために、電
極２９の大きさに比してある一定値以上に電流拡散層２
７を厚くする必要があり、量産化、コストの低下、およ
び製造時間の短縮を妨げる要因となる。
Ｄにおいては、電流分布の広がりを確保するために、電
極２９の大きさに比してある一定値以上に電流拡散層２
７を厚くする必要があり、量産化、コストの低下、およ
び製造時間の短縮を妨げる要因となる。
【０００６】本発明はこのような問題を解決し、外部に
光を取り出すことができない場所で発光させるムダをな
くして、発光した光を外部に効率よく取り出し、発光効
率を向上させた半導体発光素子を提供することを目的と
する。
光を取り出すことができない場所で発光させるムダをな
くして、発光した光を外部に効率よく取り出し、発光効
率を向上させた半導体発光素子を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、半導体基板上に発光層および電流拡散層が少な
くとも設けられ、該電流拡散層側の表面に上部電極が部
分的に設けられ、前記半導体基板の裏面の少なくとも主
要部に下部電極が設けられてなる半導体発光素子であっ
て、前記電流拡散層内の前記上部電極の真下の部分の外
周に該電流拡散層より低抵抗の低抵抗領域が設けられて
いる。
素子は、半導体基板上に発光層および電流拡散層が少な
くとも設けられ、該電流拡散層側の表面に上部電極が部
分的に設けられ、前記半導体基板の裏面の少なくとも主
要部に下部電極が設けられてなる半導体発光素子であっ
て、前記電流拡散層内の前記上部電極の真下の部分の外
周に該電流拡散層より低抵抗の低抵抗領域が設けられて
いる。
【０００８】前記低抵抗領域は前記電流拡散層よりキャ
リア濃度の高いＡｌＧａＡｓ材料が用いられていること
が、簡単に低抵抗領域を形成することができるため好ま
しい。
リア濃度の高いＡｌＧａＡｓ材料が用いられていること
が、簡単に低抵抗領域を形成することができるため好ま
しい。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぎに図面を参照しながら本発明
の半導体発光素子について説明する。
の半導体発光素子について説明する。
【００１０】図１は本発明の半導体発光素子の一実施例
であるＬＥＤの製造工程を示す断面説明図である。
であるＬＥＤの製造工程を示す断面説明図である。
【００１１】本実施例のＬＥＤは図１（ｄ）に示される
ように、たとえば２００〜３６０μｍ程度の厚さのｎ型
のＧａＡｓからなる半導体基板１上にセレン（以下Ｓｅ
という）などがドープされた（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉ
ｎ0.49Ｐ（０．５≦ｘ≦１．０、たとえばｘ＝０．７）
からなるｎ型クラッド層２が０．５〜１．０μｍ程度、
ノンドープの（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（０≦
ｙ≦０．４、ｙ＜ｘ、たとえばｙ＝０．３）からなる活
性層３が０．４〜０．６μｍ程度、亜鉛（以下、Ｚｎと
いう）などがドープされた（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉｎ
0.49Ｐからなるｐ型クラッド層４が０．５〜１．５μｍ
程度、のちに設けられる上部電極の周囲を取り囲むよう
に設けられた低抵抗領域７が０．５〜１μｍ程度、ノン
ドープのＡｌＧａＡｓからなる電流拡散層５が３〜８μ
ｍ程度、ｐ型ＧａＡｓなどからなるコンタクト層８が
０．５μｍ程度、その表面にＴｉ−Ａｕ合金などからな
る上部（ｐ側）電極９が設けられ、半導体基板１の裏面
側にはＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金などからなる下部（ｎ側）
電極１０が設けられることによりＬＥＤのチップが形成
される。
ように、たとえば２００〜３６０μｍ程度の厚さのｎ型
のＧａＡｓからなる半導体基板１上にセレン（以下Ｓｅ
という）などがドープされた（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉ
ｎ0.49Ｐ（０．５≦ｘ≦１．０、たとえばｘ＝０．７）
からなるｎ型クラッド層２が０．５〜１．０μｍ程度、
ノンドープの（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（０≦
ｙ≦０．４、ｙ＜ｘ、たとえばｙ＝０．３）からなる活
性層３が０．４〜０．６μｍ程度、亜鉛（以下、Ｚｎと
いう）などがドープされた（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉｎ
0.49Ｐからなるｐ型クラッド層４が０．５〜１．５μｍ
程度、のちに設けられる上部電極の周囲を取り囲むよう
に設けられた低抵抗領域７が０．５〜１μｍ程度、ノン
ドープのＡｌＧａＡｓからなる電流拡散層５が３〜８μ
ｍ程度、ｐ型ＧａＡｓなどからなるコンタクト層８が
０．５μｍ程度、その表面にＴｉ−Ａｕ合金などからな
る上部（ｐ側）電極９が設けられ、半導体基板１の裏面
側にはＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金などからなる下部（ｎ側）
電極１０が設けられることによりＬＥＤのチップが形成
される。
【００１２】本実施例のＬＥＤは、上部電極９の真下周
囲のｐ型クラッド層４の表面に低抵抗領域７が形成され
ていることに特徴がある。その結果、上部電極９から下
部電極１０に向かう電流は電流拡散層５よりも低抵抗領
域７を流れやすく、電流拡散層５で電流が広げられて低
抵抗領域７に電流が集中する。そのため、ｎ型クラッド
層２、活性層３およびｐ型クラッド層４からなる発光層
６の部分を流れる電流も上部電極８の真下ではなくその
周辺になる。したがって発光層６を電流が流れて光が上
方に発せられたばあい、電極などの障害がなく、効率よ
く光が取り出される。
囲のｐ型クラッド層４の表面に低抵抗領域７が形成され
ていることに特徴がある。その結果、上部電極９から下
部電極１０に向かう電流は電流拡散層５よりも低抵抗領
域７を流れやすく、電流拡散層５で電流が広げられて低
抵抗領域７に電流が集中する。そのため、ｎ型クラッド
層２、活性層３およびｐ型クラッド層４からなる発光層
６の部分を流れる電流も上部電極８の真下ではなくその
周辺になる。したがって発光層６を電流が流れて光が上
方に発せられたばあい、電極などの障害がなく、効率よ
く光が取り出される。
【００１３】低抵抗領域７としては、ＡｌＧａＡｓ以外
にも、たとえばＡｌＧａＩｎＰなどからなるキャリアの
易動度の大きい半導体層または不純物濃度を１×１０9
／ｃｍ3程度以上にしたものであれば、低抵抗領域とす
ることができる。
にも、たとえばＡｌＧａＩｎＰなどからなるキャリアの
易動度の大きい半導体層または不純物濃度を１×１０9
／ｃｍ3程度以上にしたものであれば、低抵抗領域とす
ることができる。
【００１４】本発明の半導体発光素子は、上部電極の下
部以外の部分に低抵抗領域が設けられているので、上部
電極から供給されるホール（電流）は低抵抗領域を流れ
易く、低抵抗領域に集中して下部電極へ流れる。したが
って、電流は上部電極の真下の発光層には余り流れない
で、その周囲で低抵抗領域の下側の発光層の部分を流れ
る割合が多くなる。それにより発光層で発生する光は、
その上部で電極に遮られることなく、表面から有効に取
り出される。
部以外の部分に低抵抗領域が設けられているので、上部
電極から供給されるホール（電流）は低抵抗領域を流れ
易く、低抵抗領域に集中して下部電極へ流れる。したが
って、電流は上部電極の真下の発光層には余り流れない
で、その周囲で低抵抗領域の下側の発光層の部分を流れ
る割合が多くなる。それにより発光層で発生する光は、
その上部で電極に遮られることなく、表面から有効に取
り出される。
【００１５】つぎに、本実施例のＬＥＤの製法について
説明する。
説明する。
【００１６】まず、図１（ａ）に示されるように、ｎ型
ＧａＡｓからなる半導体基板１上にＭＯＣＶＤ法により
Ｓｅを３×１０17／ｃｍ3程度にドープした（ＡｌxＧａ
1-x）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（ｘの組成は前述と同様）からな
るｎ型クラッド層２を１μｍ程度、（Ａｌy Ｇａ1-y）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ（ｙの組成は前述と同様）からなるノン
ドープの活性層３を０．５μｍ程度、（Ａｌx Ｇ
ａ1-x ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（ｘの組成は前述と同様）から
なるｐ型クラッド層４を３μｍ程度、ＡｌＧａＡｓから
なる低抵抗層７ａを１〜２μｍ程度それぞれ積層する。
ＧａＡｓからなる半導体基板１上にＭＯＣＶＤ法により
Ｓｅを３×１０17／ｃｍ3程度にドープした（ＡｌxＧａ
1-x）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（ｘの組成は前述と同様）からな
るｎ型クラッド層２を１μｍ程度、（Ａｌy Ｇａ1-y）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ（ｙの組成は前述と同様）からなるノン
ドープの活性層３を０．５μｍ程度、（Ａｌx Ｇ
ａ1-x ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ（ｘの組成は前述と同様）から
なるｐ型クラッド層４を３μｍ程度、ＡｌＧａＡｓから
なる低抵抗層７ａを１〜２μｍ程度それぞれ積層する。
【００１７】つぎに図１（ｂ）に示されるように、表面
にレジスト膜１５を塗布し、露光、現像などのフォトリ
ソグラフィ工程によりのちに設けられる上部電極９の周
囲となる部分の一定領域を残して低抵抗層を除去し、低
抵抗領域７とする。低抵抗層の除去にはレジスト膜１５
をマスクとして硫酸と過酸化水素水などのエッチング液
によりエッチングすることにより、ｐ型クラッド層４は
エッチングされないで、低抵抗層のみがエッチングされ
る。そののち、レジスト膜１５を除去する。ただし、Ａ
ｌＧａＩｎＰのばあい（とくにＡｌの液晶比が高いばあ
い）には、硫酸でエッチングされるため、エッチング速
度を考慮して時間で制御する必要がある。
にレジスト膜１５を塗布し、露光、現像などのフォトリ
ソグラフィ工程によりのちに設けられる上部電極９の周
囲となる部分の一定領域を残して低抵抗層を除去し、低
抵抗領域７とする。低抵抗層の除去にはレジスト膜１５
をマスクとして硫酸と過酸化水素水などのエッチング液
によりエッチングすることにより、ｐ型クラッド層４は
エッチングされないで、低抵抗層のみがエッチングされ
る。そののち、レジスト膜１５を除去する。ただし、Ａ
ｌＧａＩｎＰのばあい（とくにＡｌの液晶比が高いばあ
い）には、硫酸でエッチングされるため、エッチング速
度を考慮して時間で制御する必要がある。
【００１８】つぎに、図１（ｃ）に示されるように、エ
ッチングにより露出したｐ型クラッド層４、および低抵
抗領域７の表面に電流拡散層５を成長させる。コンタク
ト層８を設けるばあいはさらにこの上に続けてｐ型Ｇａ
Ａｓからなるコンタクト層８を０．５μｍ程度設ける。
ついで上部電極９および下部電極１０を設けることによ
り、図１（ｄ）に示されるような低抵抗領域７が上部電
極９の真下の周囲に設けられた本実施例のＬＥＤのチッ
プがえられる。
ッチングにより露出したｐ型クラッド層４、および低抵
抗領域７の表面に電流拡散層５を成長させる。コンタク
ト層８を設けるばあいはさらにこの上に続けてｐ型Ｇａ
Ａｓからなるコンタクト層８を０．５μｍ程度設ける。
ついで上部電極９および下部電極１０を設けることによ
り、図１（ｄ）に示されるような低抵抗領域７が上部電
極９の真下の周囲に設けられた本実施例のＬＥＤのチッ
プがえられる。
【００１９】以上の実施例では発光層の材料としてＡｌ
ＧａＩｎＰ系の化合物半導体を用いたが、ＡｌＧａＡｓ
系、その他の化合物半導体でも、またダブルヘテロ接合
構造に限らずシングルヘテロ接合構造、ホモ接合構造な
どのＬＥＤについても同様に本発明を適用できることは
いうまでもない。
ＧａＩｎＰ系の化合物半導体を用いたが、ＡｌＧａＡｓ
系、その他の化合物半導体でも、またダブルヘテロ接合
構造に限らずシングルヘテロ接合構造、ホモ接合構造な
どのＬＥＤについても同様に本発明を適用できることは
いうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、光取り出し面側の上部
電極の下側部分の周囲に低抵抗領域が形成されているた
め、上部電極から下部電極への電流の流れは低抵抗領域
部分に集中し、上部電極の下側を避けた経路となる。そ
の結果、上部電極の真下での発光は抑制され、発光部か
ら上方に向かった光は上部電極に遮られることなく効率
よく取り出され、発光効率が大幅に向上する。
電極の下側部分の周囲に低抵抗領域が形成されているた
め、上部電極から下部電極への電流の流れは低抵抗領域
部分に集中し、上部電極の下側を避けた経路となる。そ
の結果、上部電極の真下での発光は抑制され、発光部か
ら上方に向かった光は上部電極に遮られることなく効率
よく取り出され、発光効率が大幅に向上する。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施例であるＬＥ
Ｄの製造工程を示す断面説明図である。
Ｄの製造工程を示す断面説明図である。
【図２】従来の発光ダイオードの一例の構造を示す断面
説明図である。
説明図である。
１ 半導体基板 ２ ｎ型クラッド層 ３ 活性層 ４ ｐ型クラッド層 ７ 低抵抗領域 ７ａ 低抵抗層 ９ 上部電極 １０ 下部電極
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に発光層および電流拡散層
が少なくとも設けられ、該電流拡散層側の表面に上部電
極が部分的に設けられ、前記半導体基板の裏面の少なく
とも主要部に下部電極が設けられてなる半導体発光素子
であって、前記電流拡散層内の前記上部電極の真下の部
分の外周に該電流拡散層より低抵抗の低抵抗領域が設け
られてなる半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記低抵抗領域は前記電流拡散層よりキ
ャリア濃度の高いＡｌＧａＡｓ材料が用いられてなる請
求項１記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18580595A JPH0936418A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18580595A JPH0936418A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936418A true JPH0936418A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16177205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18580595A Pending JPH0936418A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0936418A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12458036B2 (en) | 2011-11-01 | 2025-11-04 | Dsm Ip Assets B.V. | Oxidatively stable polyunsaturated fatty acid containing oil |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP18580595A patent/JPH0936418A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12458036B2 (en) | 2011-11-01 | 2025-11-04 | Dsm Ip Assets B.V. | Oxidatively stable polyunsaturated fatty acid containing oil |
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