JPS6328510B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6328510B2 JPS6328510B2 JP10555482A JP10555482A JPS6328510B2 JP S6328510 B2 JPS6328510 B2 JP S6328510B2 JP 10555482 A JP10555482 A JP 10555482A JP 10555482 A JP10555482 A JP 10555482A JP S6328510 B2 JPS6328510 B2 JP S6328510B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- region
- growth layer
- conductivity type
- type
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は発光ダイオードに関し、とくに同一基
板内に複数個の発光ダイオードを配列するいわゆ
る発光ダイオードアレイ（array）に係わるもの
である。
板内に複数個の発光ダイオードを配列するいわゆ
る発光ダイオードアレイ（array）に係わるもの
である。
周知の如く、発光ダイオード（以下LEDと略
す）とは半導体結晶内に形成されたpn接合に順
方向電流を流して発光させるダイオードである。
このLEDに要求される特性のうち重要なものは
発光波長特性、発光効率、寿命、価格などであ
り、そのために用途に応じて種々の半導体材料、
製作技術が開発され、各種ランプ、数字表示装
置、オプトエレクトロニクス用光源などに広く用
いられている。LEDは用途によつては単一素子
として用いられることも多いが、特に数字、文字
などの発光表示装置をLEDで製作する場合には、
同一基板内に複数個のLEDを配列するいわゆる
LEDアレイとして製作される方法が通常よく採
られている。LEDをどの分野に利用する場合で
も、すなわち単一素子として利用する場合でも、
またアレイとして利用する場合でも発光効率の高
いことが望ましいことは勿論である。しかしなが
ら従来の方法によつて得られたLEDアレイには
発光効率を低下させている重要な問題点があるこ
とが判明した。
す）とは半導体結晶内に形成されたpn接合に順
方向電流を流して発光させるダイオードである。
このLEDに要求される特性のうち重要なものは
発光波長特性、発光効率、寿命、価格などであ
り、そのために用途に応じて種々の半導体材料、
製作技術が開発され、各種ランプ、数字表示装
置、オプトエレクトロニクス用光源などに広く用
いられている。LEDは用途によつては単一素子
として用いられることも多いが、特に数字、文字
などの発光表示装置をLEDで製作する場合には、
同一基板内に複数個のLEDを配列するいわゆる
LEDアレイとして製作される方法が通常よく採
られている。LEDをどの分野に利用する場合で
も、すなわち単一素子として利用する場合でも、
またアレイとして利用する場合でも発光効率の高
いことが望ましいことは勿論である。しかしなが
ら従来の方法によつて得られたLEDアレイには
発光効率を低下させている重要な問題点があるこ
とが判明した。
この従来のLEDアレイのもつ上記問題点を以
下の具体例によつて説明する。
下の具体例によつて説明する。
従来では、例えば赤色LEDアレイをGaAlAs結
晶を用いて製作しようとすれば次に述べるような
方法が採られる。第１図ａに断面構造を示すよう
に、まずｎ型GaAs基板１上に液相成長法で設計
されたｎ型GaAlAs結晶層２が不純物密度、厚み
をもつて形成され、しかる後再び液相成長法で設
計されたｐ型GaAlAs結晶層３が形成される。こ
のｎ型GaAlAs層２とｐ型GaAlAs層３とで形成
されるpn接合がLEDの主たる発光領域になるの
であるが、このpn接合を液相成長で得るのは拡
散法で得られるPn接合よりも発光効率が高いか
らである。
晶を用いて製作しようとすれば次に述べるような
方法が採られる。第１図ａに断面構造を示すよう
に、まずｎ型GaAs基板１上に液相成長法で設計
されたｎ型GaAlAs結晶層２が不純物密度、厚み
をもつて形成され、しかる後再び液相成長法で設
計されたｐ型GaAlAs結晶層３が形成される。こ
のｎ型GaAlAs層２とｐ型GaAlAs層３とで形成
されるpn接合がLEDの主たる発光領域になるの
であるが、このpn接合を液相成長で得るのは拡
散法で得られるPn接合よりも発光効率が高いか
らである。
さてこの結晶を用いてLEDアレイを製作する
には、発光面側となるｐ型GaAlAs層３を電気的
に分離しなければならない。従来においては、第
１図ｂに分離された後の断面構造を示すように、
SiO2などの絶縁膜５を付着させた後所定の寸法
の窓をあけそこからSe、Teなどのｎ型不純物を
選択的に拡散し、ｎ型成長層２に到達するような
ｎ型拡散領域４を形成するのである。これで個々
のLEDとなる領域が島状に分離されることにな
る。
には、発光面側となるｐ型GaAlAs層３を電気的
に分離しなければならない。従来においては、第
１図ｂに分離された後の断面構造を示すように、
SiO2などの絶縁膜５を付着させた後所定の寸法
の窓をあけそこからSe、Teなどのｎ型不純物を
選択的に拡散し、ｎ型成長層２に到達するような
ｎ型拡散領域４を形成するのである。これで個々
のLEDとなる領域が島状に分離されることにな
る。
第１図から容易に判るように、ｐ型表面からｎ
型不純物が拡散していく時には深さ方向ばかりで
なく横方向にも拡散していくことになるから、後
で光の取り出し窓となる領域の幅Ｂは肝心な発光
面である液相成長によつて形成されたpn接合の
領域の幅Ａに比して必然的に遥かに狭い構造とな
る。従つて発光効率が良く且つ光の取り出し窓の
面に平行で光が取り出し易くなつている液相成長
のpn接合面積は広いにも拘らず、光を外に取り
出す窓は小さくなつてしまうために、結果的に発
光効率が低下していたのである。加えて拡散によ
つて形成されたpn接合はそれ自体発光効率が悪
く且つ光の取り出しにくい状態となつている。
型不純物が拡散していく時には深さ方向ばかりで
なく横方向にも拡散していくことになるから、後
で光の取り出し窓となる領域の幅Ｂは肝心な発光
面である液相成長によつて形成されたpn接合の
領域の幅Ａに比して必然的に遥かに狭い構造とな
る。従つて発光効率が良く且つ光の取り出し窓の
面に平行で光が取り出し易くなつている液相成長
のpn接合面積は広いにも拘らず、光を外に取り
出す窓は小さくなつてしまうために、結果的に発
光効率が低下していたのである。加えて拡散によ
つて形成されたpn接合はそれ自体発光効率が悪
く且つ光の取り出しにくい状態となつている。
この従来のLEDアレイでは個々のLEDの大き
さを小さくし、且つLED間の距離を短くする程、
すなわち高集積度化する程上述した発光効率がよ
り低下していくことになる。
さを小さくし、且つLED間の距離を短くする程、
すなわち高集積度化する程上述した発光効率がよ
り低下していくことになる。
本発明の目的はこの従来のLEDのもつ問題点、
すなわち発光効率を低下させる原因を除去し、発
光効率の高いLEDアレイを提供することにある。
すなわち発光効率を低下させる原因を除去し、発
光効率の高いLEDアレイを提供することにある。
本発明の一実施例についてGaAlAs赤色LEDア
レイを例にとつて詳細に説明する。
レイを例にとつて詳細に説明する。
本発明においても主たる発光領域となるpn接
合領域の形成法は従来法と同様に液相成長法で行
われる。すなわち、第１図ａと全く同じ方法で得
られた第２図ａに断面構造で示すものをLEDア
レイ製作のための結晶板として用いるのである。
LEDアレイをこの基板上に配列構成するために
は、アレイ内の各LEDを電気的に分離しなけれ
ばならないのであるが、本発明のLEDアレイは
次に述べるような製作工程によつて得られる。な
お、本発明を理解しやすくするために、この工程
はLEDアレイを一方向に配列構成する場合を例
としてある。
合領域の形成法は従来法と同様に液相成長法で行
われる。すなわち、第１図ａと全く同じ方法で得
られた第２図ａに断面構造で示すものをLEDア
レイ製作のための結晶板として用いるのである。
LEDアレイをこの基板上に配列構成するために
は、アレイ内の各LEDを電気的に分離しなけれ
ばならないのであるが、本発明のLEDアレイは
次に述べるような製作工程によつて得られる。な
お、本発明を理解しやすくするために、この工程
はLEDアレイを一方向に配列構成する場合を例
としてある。
第２図ａの断面構造をもつ結晶板の表面から、
Se、Teなどのｎ型不純物を選択的に拡散する。
その拡散によつてできるｎ型GaAlAs領域４は液
相成長法によつて得られたｎ型GaAlAs層２に達
するようにされているわけである。基板表面から
見た拡散領域４は、第２図ｂに示すようにLED
を一方向に配列する領域３を残し、ｐ型GaAlAs
層に対するオーミツク接触のための金属電極が配
置される領域（光取り出しの行われない領域）に
形成される。その後表面に露出している拡散によ
つて形成されたpn接合を覆うような形で拡散領
域４の上にSiO2、Si3N4などの絶縁膜を形成す
る。しかる後LEDアレイにおいて各LEDを電気
的に分離するためには、従来のように拡散法によ
るのではなく第２図ｃに表面構造を示したよう
に、ｐ型GaAlAs液相成長層３を選択的にｎ型
GaAlAs液相成長層２に達するように除去し、一
部ｎ型拡散領域４に食い込むような形の切り込み
領域６を設けるのである。ｐ型GaAlAs成長層の
選択的な除去は、通常は化学的エツチングがとら
れるが、他の物理的化学的な方法、例えばスパツ
タリング法などが用いられても良い。このように
することによつて、第２図ｃのＸ―X′方向の断
面図は、第２図ｃ―１に示すように各LEDとな
る領域３が電気的に分離された構造となる。すな
わち、発光効率の高い液相成長法によつて得られ
たpn接合発光面積と光取り出し窓の面積はほぼ
等しくなり、且つ発光効率の良くない拡散法によ
つて得られるpn接合は、第２図ｃのＹ―Y′方向
の断面図である第２図ｃ―２からも判るように、
ｐ型GaAlAs層に対するオーミツク接触のための
金属電極が配置される部分において若干残存して
いるだけとなる。第２図ｃ―３は第２図ｃの―
Ｘ′方向の断面図である。第２図ｄは、第２図ｃ
のLEDアレイのｐ型GaAlAs成長層にオーミツク
接触のための金属電極７を形成して完成させた表
面配置構成図の例である。
Se、Teなどのｎ型不純物を選択的に拡散する。
その拡散によつてできるｎ型GaAlAs領域４は液
相成長法によつて得られたｎ型GaAlAs層２に達
するようにされているわけである。基板表面から
見た拡散領域４は、第２図ｂに示すようにLED
を一方向に配列する領域３を残し、ｐ型GaAlAs
層に対するオーミツク接触のための金属電極が配
置される領域（光取り出しの行われない領域）に
形成される。その後表面に露出している拡散によ
つて形成されたpn接合を覆うような形で拡散領
域４の上にSiO2、Si3N4などの絶縁膜を形成す
る。しかる後LEDアレイにおいて各LEDを電気
的に分離するためには、従来のように拡散法によ
るのではなく第２図ｃに表面構造を示したよう
に、ｐ型GaAlAs液相成長層３を選択的にｎ型
GaAlAs液相成長層２に達するように除去し、一
部ｎ型拡散領域４に食い込むような形の切り込み
領域６を設けるのである。ｐ型GaAlAs成長層の
選択的な除去は、通常は化学的エツチングがとら
れるが、他の物理的化学的な方法、例えばスパツ
タリング法などが用いられても良い。このように
することによつて、第２図ｃのＸ―X′方向の断
面図は、第２図ｃ―１に示すように各LEDとな
る領域３が電気的に分離された構造となる。すな
わち、発光効率の高い液相成長法によつて得られ
たpn接合発光面積と光取り出し窓の面積はほぼ
等しくなり、且つ発光効率の良くない拡散法によ
つて得られるpn接合は、第２図ｃのＹ―Y′方向
の断面図である第２図ｃ―２からも判るように、
ｐ型GaAlAs層に対するオーミツク接触のための
金属電極が配置される部分において若干残存して
いるだけとなる。第２図ｃ―３は第２図ｃの―
Ｘ′方向の断面図である。第２図ｄは、第２図ｃ
のLEDアレイのｐ型GaAlAs成長層にオーミツク
接触のための金属電極７を形成して完成させた表
面配置構成図の例である。
このように本発明によるLEDアレイにおいて
は、実質的な発光面積（すなわち効率の高い液相
成長法によつて得られるpn接合面積）と光取り
出し面積とがほぼ同じとなるので従来のような発
光損失を極めて少なくすることができ、結果的に
LEDアレイの発光効率を高めることができるの
である。しかも拡散法によつて形成されている余
分なpn接合の面積はわずかになるので、各LED
の光取り出し面積を同じにしても接合面積は従来
のLEDよりも小さくなつているから電流密度を
高くすることができ、発光強度も増加するといつ
た利点も合わせもつのである。
は、実質的な発光面積（すなわち効率の高い液相
成長法によつて得られるpn接合面積）と光取り
出し面積とがほぼ同じとなるので従来のような発
光損失を極めて少なくすることができ、結果的に
LEDアレイの発光効率を高めることができるの
である。しかも拡散法によつて形成されている余
分なpn接合の面積はわずかになるので、各LED
の光取り出し面積を同じにしても接合面積は従来
のLEDよりも小さくなつているから電流密度を
高くすることができ、発光強度も増加するといつ
た利点も合わせもつのである。
本発明による第２図に示すLEDアレイは、上
述したように従来のLEDアレイに比し遥かに発
光効率が上昇するのであるが、なお発光効率の低
い拡散法によるpn接合領域が若干残存している。
本発明を更に明確にする目的で、第２図ｄの
LEDアレイの発光効率をより向上させる実施例
を第３図に基づいて説明する。
述したように従来のLEDアレイに比し遥かに発
光効率が上昇するのであるが、なお発光効率の低
い拡散法によるpn接合領域が若干残存している。
本発明を更に明確にする目的で、第２図ｄの
LEDアレイの発光効率をより向上させる実施例
を第３図に基づいて説明する。
第２図ａに示したような基板の表面から第３図
ａに平面図を示したように、ｐ型GaAlAs成長層
３の上からSeやTeなどのｎ型不純物を選択的に
拡散し、ｎ型拡散領域４を複数個形成する。拡散
深さはｎ型GaAlAs成長層２に達するようにす
る。このｎ型拡散領域４の大きさ、形状及び配置
は、最後に発光面となるｐ型GaAlAs成長層３に
オーミツク接触のための金属電極がその上に配置
形成されることになるので、それによつて決めら
れることになる。
ａに平面図を示したように、ｐ型GaAlAs成長層
３の上からSeやTeなどのｎ型不純物を選択的に
拡散し、ｎ型拡散領域４を複数個形成する。拡散
深さはｎ型GaAlAs成長層２に達するようにす
る。このｎ型拡散領域４の大きさ、形状及び配置
は、最後に発光面となるｐ型GaAlAs成長層３に
オーミツク接触のための金属電極がその上に配置
形成されることになるので、それによつて決めら
れることになる。
このｎ型拡散領域４を覆う形でSiO2、Si3N4な
どの絶縁層５が形成された後前述した切り込み領
域６を設ける。この切り込み領域６は第３図ｂに
LEDアレイの完成後の平面図を示したように発
光面となる領域３と電極７とを残して全面に亘る
ようにし、深さはｎ型GaAlAs層２に達するよう
設けられるのである。
どの絶縁層５が形成された後前述した切り込み領
域６を設ける。この切り込み領域６は第３図ｂに
LEDアレイの完成後の平面図を示したように発
光面となる領域３と電極７とを残して全面に亘る
ようにし、深さはｎ型GaAlAs層２に達するよう
設けられるのである。
従つて、LEDアレイの中の１個のLEDの断面
図（第３図ｂのＹ―Y′方向の断面図）である第
３図ｃからも理解されるように、拡散によつて形
成されるpn接合は、電極７と発光領域３とを接
続する電極下の部分にのみ存在することになるか
ら、第２図の構造のLEDアレイよりも更に発光
効率、発光強度が向上するのである。
図（第３図ｂのＹ―Y′方向の断面図）である第
３図ｃからも理解されるように、拡散によつて形
成されるpn接合は、電極７と発光領域３とを接
続する電極下の部分にのみ存在することになるか
ら、第２図の構造のLEDアレイよりも更に発光
効率、発光強度が向上するのである。
以上、GaAlAs赤色LEDアレイを実施例として
本発明を述べてきたが、他の―族化合物半導
体、或いは―族化合物半導体を用いたLED
アレイにも適用できることは勿論である。また、
第２図と全く逆の伝導型のLEDアレイであつて
も何ら差し支えがない。さらに、切り込み領域の
形成は第２図の例では表面のオーミツク電極形成
前で行つているが後でも良い。さらにまた、この
切り込み領域内に合成樹脂などを流し込む方法を
併用しても良いことは勿論である。
本発明を述べてきたが、他の―族化合物半導
体、或いは―族化合物半導体を用いたLED
アレイにも適用できることは勿論である。また、
第２図と全く逆の伝導型のLEDアレイであつて
も何ら差し支えがない。さらに、切り込み領域の
形成は第２図の例では表面のオーミツク電極形成
前で行つているが後でも良い。さらにまた、この
切り込み領域内に合成樹脂などを流し込む方法を
併用しても良いことは勿論である。
第１図ａはｎ型GaAs結晶基板にｎ型GaAlAs、
ｐ型GaAlAs成長層を液相成長法によつて得た結
晶板の断面構造図。第１図ｂは従来の
GaAlAsLEDアレイの断面構造図。第２図ａは第
１図ａと同様、ｎ型GaAs結晶基板にｎ型
GaAlAs、ｐ型GaAlAs成長層を液相成長法によ
つて得た結晶板の断面図。第２図ｂは本発明によ
る第２図ａに選択的にｎ型不純物を拡散した後の
表面から見た平面図。第２図ｃは本発明による切
り込み領域が形成された後のGaAlAsLEDアレイ
の平面図であり、同ｃ―１は第２図ｃのＸ―
X′方向、同ｃ―２はＹ―Y′方向、同ｃ―３は
―′方向の各断面図。第２図ｄは本発明による
切り込み領域が形成された後金属電極が設けられ
て完成したGaAlAsLEDアレイの平面図。第３図
ａは本発明により第２図ａの表面から選択的にｎ
型不純物を拡散し拡散領域を形成した基板を表面
から見た平面図。第３図ｂは本発明による切り込
み領域が形成され完成されたGaAlAsLEDアレイ
の平面図。第３図ｃは第３図ｂのＹ―Y′方向の
断面図である。 １…ｎ型GaAs基板；２…ｎ型GaAlAs結晶
層；３…ｐ型GaAlAs結晶層；４…ｎ型拡散領
域；５…絶縁膜；６…切り込み領域；７…電極。
ｐ型GaAlAs成長層を液相成長法によつて得た結
晶板の断面構造図。第１図ｂは従来の
GaAlAsLEDアレイの断面構造図。第２図ａは第
１図ａと同様、ｎ型GaAs結晶基板にｎ型
GaAlAs、ｐ型GaAlAs成長層を液相成長法によ
つて得た結晶板の断面図。第２図ｂは本発明によ
る第２図ａに選択的にｎ型不純物を拡散した後の
表面から見た平面図。第２図ｃは本発明による切
り込み領域が形成された後のGaAlAsLEDアレイ
の平面図であり、同ｃ―１は第２図ｃのＸ―
X′方向、同ｃ―２はＹ―Y′方向、同ｃ―３は
―′方向の各断面図。第２図ｄは本発明による
切り込み領域が形成された後金属電極が設けられ
て完成したGaAlAsLEDアレイの平面図。第３図
ａは本発明により第２図ａの表面から選択的にｎ
型不純物を拡散し拡散領域を形成した基板を表面
から見た平面図。第３図ｂは本発明による切り込
み領域が形成され完成されたGaAlAsLEDアレイ
の平面図。第３図ｃは第３図ｂのＹ―Y′方向の
断面図である。 １…ｎ型GaAs基板；２…ｎ型GaAlAs結晶
層；３…ｐ型GaAlAs結晶層；４…ｎ型拡散領
域；５…絶縁膜；６…切り込み領域；７…電極。
Claims (1)
- １ 半導体結晶上に液相成長により第１の伝導型
を有する成長層と、引き続き液相成長により上記
第１とは逆の第２の伝導型を有する成長層とが形
成されることによつて得られたpn接合を有する
半導体基板上に発光ダイオードを複数個配列せし
めた発光ダイオードアレイにおいて、この発光ダ
イオードアレイを構成する各発光ダイオードの発
光面にオーミツク接触を設けるために配置される
金属電極領域にほぼ対応する第２の成長層領域が
選択拡散によつて上記第１の伝導型を有する成長
層と同一の伝導型に変換されており、また各発光
ダイオードの発光面となる第２の成長層領域と実
質的に上記金属電極領域に対応する上記伝導型変
換された第２の成長層領域とを残しその他の部分
の第２の成長層が除去されていることを特徴とす
る発光ダイオードアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57105554A JPS58223380A (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 発光ダイオ−ドアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57105554A JPS58223380A (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 発光ダイオ−ドアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58223380A JPS58223380A (ja) | 1983-12-24 |
| JPS6328510B2 true JPS6328510B2 (ja) | 1988-06-08 |
Family
ID=14410773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57105554A Granted JPS58223380A (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 発光ダイオ−ドアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58223380A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004247435A (ja) | 2003-02-12 | 2004-09-02 | Sharp Corp | 半導体発光素子 |
-
1982
- 1982-06-21 JP JP57105554A patent/JPS58223380A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58223380A (ja) | 1983-12-24 |
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