JP2001352097A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JP2001352097A JP2001352097A JP2000177166A JP2000177166A JP2001352097A JP 2001352097 A JP2001352097 A JP 2001352097A JP 2000177166 A JP2000177166 A JP 2000177166A JP 2000177166 A JP2000177166 A JP 2000177166A JP 2001352097 A JP2001352097 A JP 2001352097A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成が簡単で、発光効率が高く、安価な発光
ダイオードを提供する。 【解決手段】 半導体多層膜からなる電流ブロック層７
を上部電極１１と発光層５との間に挿入することによ
り、上部電極１１側（光取出し側）の上部電極１１下方
部分の発光層５に電流が流れるのを抑制し、かつ発光層
５からの放射光を光取出し側へ反射させることができ
る。
ダイオードを提供する。 【解決手段】 半導体多層膜からなる電流ブロック層７
を上部電極１１と発光層５との間に挿入することによ
り、上部電極１１側（光取出し側）の上部電極１１下方
部分の発光層５に電流が流れるのを抑制し、かつ発光層
５からの放射光を光取出し側へ反射させることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」とい
う。）は、各種表示用光源として広く用いられている。
特に、屋外ディスプレイや交通信号用光源として用いら
れている。この種のＬＥＤは高出力で信頼性が高く、し
かも安価であることが求められている。そのため、Ａｌ
ＧａＩｎＰ系の可視光ＬＥＤにおいては、発光層の上部
に、発光層からの放射光に対し透過率が高く、しかも低
抵抗の厚膜（いわゆるウィンドウ層）を設けて、上部電
極に注入された電流を十分に拡散させて高い出力を得る
ように構成されている。
う。）は、各種表示用光源として広く用いられている。
特に、屋外ディスプレイや交通信号用光源として用いら
れている。この種のＬＥＤは高出力で信頼性が高く、し
かも安価であることが求められている。そのため、Ａｌ
ＧａＩｎＰ系の可視光ＬＥＤにおいては、発光層の上部
に、発光層からの放射光に対し透過率が高く、しかも低
抵抗の厚膜（いわゆるウィンドウ層）を設けて、上部電
極に注入された電流を十分に拡散させて高い出力を得る
ように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ウィンドウ
層を導入することにより、ウィンドウ層が無い場合と比
較して大幅に出力を向上させることができるものの、発
光層からの放射光の一部が上部電極に吸収されてしまう
ので、外部量子効率向上の妨げとなっていた。
層を導入することにより、ウィンドウ層が無い場合と比
較して大幅に出力を向上させることができるものの、発
光層からの放射光の一部が上部電極に吸収されてしまう
ので、外部量子効率向上の妨げとなっていた。
【０００４】そこで、例えば、上部電極の下方部分の発
光層に電流が流れることを抑制する電流ブロック層を挿
入したり、上部電極直下に反射層を設けて上部電極での
吸収の影響を低減させたりする方法（特開平６−９７４
９８号公報参照）により、上部電極での光吸収を低減す
ることが行われているが、製造工程が複雑であるという
問題があった。
光層に電流が流れることを抑制する電流ブロック層を挿
入したり、上部電極直下に反射層を設けて上部電極での
吸収の影響を低減させたりする方法（特開平６−９７４
９８号公報参照）により、上部電極での光吸収を低減す
ることが行われているが、製造工程が複雑であるという
問題があった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、構成が簡単で、発光効率が高く、安価な発光ダイオ
ードを提供することにある。
し、構成が簡単で、発光効率が高く、安価な発光ダイオ
ードを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の発光ダイオードは、下部電極と、下部電極上
に形成された基板と、基板上に形成されＡｌＧａＩｎＰ
の混晶からなる発光層と、発光層上の一部に形成された
上部電極とを備えた発光ダイオードにおいて、基板と発
光層との間に、異なる組成のIII-Ｖ族化合物が交互に積
層されて発光層の放射光を上部電極側へ反射する反射層
が設けられ、発光層と上部電極との間に、隣接する半導
体層と逆導電型を有し、発光層に電流が流れることを抑
制し、かつ発光層の放射光を反射する電流ブロック層が
設けられているものである。
に本発明の発光ダイオードは、下部電極と、下部電極上
に形成された基板と、基板上に形成されＡｌＧａＩｎＰ
の混晶からなる発光層と、発光層上の一部に形成された
上部電極とを備えた発光ダイオードにおいて、基板と発
光層との間に、異なる組成のIII-Ｖ族化合物が交互に積
層されて発光層の放射光を上部電極側へ反射する反射層
が設けられ、発光層と上部電極との間に、隣接する半導
体層と逆導電型を有し、発光層に電流が流れることを抑
制し、かつ発光層の放射光を反射する電流ブロック層が
設けられているものである。
【０００７】上記構成に加え本発明の発光ダイオードの
電流ブロック層の面積は、上部電極と等しいかあるいは
大きいのが好ましい。
電流ブロック層の面積は、上部電極と等しいかあるいは
大きいのが好ましい。
【０００８】上記構成に加え本発明の発光ダイオードの
電流ブロック層は、異なる組成のIII-Ｖ族化合物が交互
に積層されて上記発光層の放射光を反射するのが好まし
い。
電流ブロック層は、異なる組成のIII-Ｖ族化合物が交互
に積層されて上記発光層の放射光を反射するのが好まし
い。
【０００９】上記構成に加え本発明の発光ダイオードの
上部電極は、発光層上の略中央に形成されていてもよ
い。
上部電極は、発光層上の略中央に形成されていてもよ
い。
【００１０】上記構成に加え本発明の発光ダイオードの
上部電極は、発光層上の周辺部に形成されていてもよ
い。
上部電極は、発光層上の周辺部に形成されていてもよ
い。
【００１１】上記構成に加え本発明の発光ダイオードの
反射層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、
ＡｌＩｎＰのうち少なくとも一つを含むのが好ましい。
反射層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、
ＡｌＩｎＰのうち少なくとも一つを含むのが好ましい。
【００１２】上記構成に加え本発明の発光ダイオードの
電流ブロック層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｇ
ａＡｓ、ＡｌＩｎＰのうち少なくとも一つを含むのが好
ましい。
電流ブロック層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｇ
ａＡｓ、ＡｌＩｎＰのうち少なくとも一つを含むのが好
ましい。
【００１３】上記構成に加え本発明の発光ダイオード
は、基板の導電型と電流ブロック層の導電型とが等しい
のが好ましい。
は、基板の導電型と電流ブロック層の導電型とが等しい
のが好ましい。
【００１４】上記構成に加え本発明の発光ダイオード
は、基板の導電型と上記電流ブロック層の導電型とがｎ
型であるのが好ましい。
は、基板の導電型と上記電流ブロック層の導電型とがｎ
型であるのが好ましい。
【００１５】上記構成に加え本発明の発光ダイオード
は、電流ブロック層に、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅのうち
少なくとも一つが添加されているのが好ましい。
は、電流ブロック層に、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅのうち
少なくとも一つが添加されているのが好ましい。
【００１６】本発明によれば、半導体多層膜からなる電
流ブロック層を上部電極と発光層との間に挿入すること
により、上部電極側（光取出し側）の上部電極下方部分
の発光層に電流が流れるのを抑制し、かつ発光層からの
放射光を光取出し側へ反射させることができる。
流ブロック層を上部電極と発光層との間に挿入すること
により、上部電極側（光取出し側）の上部電極下方部分
の発光層に電流が流れるのを抑制し、かつ発光層からの
放射光を光取出し側へ反射させることができる。
【００１７】以下、本発明の発光ダイオードの構成につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１８】まず、基板としては発光領域との電気的接
触が得られ、ＬＥＤを構成する半導体層の結晶品質に悪
影響を与えないＧａＡｓ基板であれば、特に限定されな
い。基板の面方位は、ドーピング効率の見地から基本的
に（１００）面から２°〜２０°程度傾斜させた面方位
を用いるが特に限定されるものではなく、その他の面方
位を有する基板についても使用可能である。
触が得られ、ＬＥＤを構成する半導体層の結晶品質に悪
影響を与えないＧａＡｓ基板であれば、特に限定されな
い。基板の面方位は、ドーピング効率の見地から基本的
に（１００）面から２°〜２０°程度傾斜させた面方位
を用いるが特に限定されるものではなく、その他の面方
位を有する基板についても使用可能である。
【００１９】基板の上には基板からの結晶欠陥の影響を
排除するため、ＧａＡｓのバッファ層を堆積させる。厚
さは、０．１μｍ〜１μｍとすることが一般的であり、
基板と同一の導電性を有するようにドーピングを行う。
さらに発光層からの放射光を反射させるために、基板と
同一の電気導電性を有し、基板と格子整合する結晶材料
を用いた分布ブラッグ反射器を挿入する。
排除するため、ＧａＡｓのバッファ層を堆積させる。厚
さは、０．１μｍ〜１μｍとすることが一般的であり、
基板と同一の導電性を有するようにドーピングを行う。
さらに発光層からの放射光を反射させるために、基板と
同一の電気導電性を有し、基板と格子整合する結晶材料
を用いた分布ブラッグ反射器を挿入する。
【００２０】次に（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐダブ
ルヘテロ構造を形成する。良質の結晶を成長させるため
にｘ、ｙの条件を０≦ｘ≦１、０．４７≦ｙ≦０．５７
とし、ダブルヘテロ構造とＧａＡｓ基板とが格子整合す
るようにｘ、ｙを選択する。発光層の組成は、所望の発
光波長から決定される。発光層の膜厚は、クラッド層と
の界面での非発光再結合がキャリアの再結合の最大支配
要因にならない程度の膜厚とする。発光層の両側のクラ
ッド層の組成は、キャリアの溢れ出しが発光効率の低下
をもたらさないように発光層のバンドギャップよりも大
きい値となるように選択する。クラッド層の膜厚は、発
光層からのキャリアがトンネリングしない程度の厚さを
選択する。ｎ型ＧａＡｓ基板上にＬＥＤを形成する場合
は、発光層の上側のクラッド層（上部クラッド層）には
十分な低抵抗となるように、Ｍｇ若しくはＺｎをドーピ
ングする。但し、発光層と上部クラッド層との界面近傍
では非発光再結合の影響を低減させるためにドーピング
濃度を下げておく。発光層の下側のクラッド層（下部ク
ラッド層）にはＳｅ、Ｓｉ若しくはＴｅ等の不純物を添
加する。ｐ型ＧａＡｓ基板上にＬＥＤを形成する場合に
は、上部クラッド層にＳｅ、Ｓｉ若しくはＴｅなどの不
純物を添加し、下部クラッド層にＭｇ若しくはＺｎを添
加する。上下両クラッド層の組成やドーピング濃度は抵
抗が小さくなるように膜厚方向に変化させてもよい。ま
た、発光層をダブルヘテロ構造とする代りに、量子井戸
構造にしてもよい。
ルヘテロ構造を形成する。良質の結晶を成長させるため
にｘ、ｙの条件を０≦ｘ≦１、０．４７≦ｙ≦０．５７
とし、ダブルヘテロ構造とＧａＡｓ基板とが格子整合す
るようにｘ、ｙを選択する。発光層の組成は、所望の発
光波長から決定される。発光層の膜厚は、クラッド層と
の界面での非発光再結合がキャリアの再結合の最大支配
要因にならない程度の膜厚とする。発光層の両側のクラ
ッド層の組成は、キャリアの溢れ出しが発光効率の低下
をもたらさないように発光層のバンドギャップよりも大
きい値となるように選択する。クラッド層の膜厚は、発
光層からのキャリアがトンネリングしない程度の厚さを
選択する。ｎ型ＧａＡｓ基板上にＬＥＤを形成する場合
は、発光層の上側のクラッド層（上部クラッド層）には
十分な低抵抗となるように、Ｍｇ若しくはＺｎをドーピ
ングする。但し、発光層と上部クラッド層との界面近傍
では非発光再結合の影響を低減させるためにドーピング
濃度を下げておく。発光層の下側のクラッド層（下部ク
ラッド層）にはＳｅ、Ｓｉ若しくはＴｅ等の不純物を添
加する。ｐ型ＧａＡｓ基板上にＬＥＤを形成する場合に
は、上部クラッド層にＳｅ、Ｓｉ若しくはＴｅなどの不
純物を添加し、下部クラッド層にＭｇ若しくはＺｎを添
加する。上下両クラッド層の組成やドーピング濃度は抵
抗が小さくなるように膜厚方向に変化させてもよい。ま
た、発光層をダブルヘテロ構造とする代りに、量子井戸
構造にしてもよい。
【００２１】次に、上部クラッド層上に電流ブロック層
を形成する。光取出し側の電極下方部分の発光層に電流
が流れるのを抑制する特性を実現するために、電流ブロ
ック層には上部クラッド層と逆の電気伝導性を持たせ
る。さらに発光層の放射光を反射する特性を持たせるた
め、異なる組成のIII-Ｖ族化合物層が交互に積層されて
発光層の放射光を反射する反射層によって、電流ブロッ
ク層を形成する。発光層の下側にある分布ブラッグ反射
器と、発光層の放射光を反射する電流ブロック層とによ
って、発光層から放射された光は、基板や電極に吸収さ
れることなく、効率的に外部に放出される。
を形成する。光取出し側の電極下方部分の発光層に電流
が流れるのを抑制する特性を実現するために、電流ブロ
ック層には上部クラッド層と逆の電気伝導性を持たせ
る。さらに発光層の放射光を反射する特性を持たせるた
め、異なる組成のIII-Ｖ族化合物層が交互に積層されて
発光層の放射光を反射する反射層によって、電流ブロッ
ク層を形成する。発光層の下側にある分布ブラッグ反射
器と、発光層の放射光を反射する電流ブロック層とによ
って、発光層から放射された光は、基板や電極に吸収さ
れることなく、効率的に外部に放出される。
【００２２】電流ブロック層までを１回の結晶成長によ
り形成した後、エッチングにより電流ブロック層の一部
以外を除去し、ウィンドウ層を形成する。ウィンドウ層
上には必要に応じてコンタクト層を形成する。
り形成した後、エッチングにより電流ブロック層の一部
以外を除去し、ウィンドウ層を形成する。ウィンドウ層
上には必要に応じてコンタクト層を形成する。
【００２３】このようにして形成されたＬＥＤエピタキ
シャルウェハの基板側と上部クラッド層側とにそれぞれ
電極を形成し、ダイシングを経てＬＥＤチップを作製、
実装する。
シャルウェハの基板側と上部クラッド層側とにそれぞれ
電極を形成し、ダイシングを経てＬＥＤチップを作製、
実装する。
【００２４】以上のように、２回の結晶成長と通常の製
造工程という簡単な構成で、発光効率が高く、安価なＬ
ＥＤが得られる。
造工程という簡単な構成で、発光効率が高く、安価なＬ
ＥＤが得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００２６】図１は本発明の発光ダイオードの一実施の
形態を示す構造図である。
形態を示す構造図である。
【００２７】本発光ダイオードは、基板１の上に、バッ
ファ層２、反射層３、下部クラッド層４、発光層５、上
部クラッド層６、電流ブロック層７、ウィンドウ層８及
びコンタクト層９を順次積層し、基板１の下面に下部電
極１０を形成し、コンタクト層９の上に上部電極１１を
形成したものである。
ファ層２、反射層３、下部クラッド層４、発光層５、上
部クラッド層６、電流ブロック層７、ウィンドウ層８及
びコンタクト層９を順次積層し、基板１の下面に下部電
極１０を形成し、コンタクト層９の上に上部電極１１を
形成したものである。
【００２８】半導体多層膜からなる電流ブロック層７を
上部電極１１と発光層５との間に挿入することにより、
上部電極１１の下方部分の発光層５に電流が流れるのを
抑制し、かつ発光層５からの放射光を光取出し側（上部
電極１１側）へ反射させることができる。従って、構成
が簡単で、発光効率が高く、安価な発光ダイオードを提
供することができる。
上部電極１１と発光層５との間に挿入することにより、
上部電極１１の下方部分の発光層５に電流が流れるのを
抑制し、かつ発光層５からの放射光を光取出し側（上部
電極１１側）へ反射させることができる。従って、構成
が簡単で、発光効率が高く、安価な発光ダイオードを提
供することができる。
【００２９】
【実施例】次に具体的な数値を挙げて説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
明はこれに限定されるものではない。
【００３０】（実施例１）ｎ型ＧａＡｓ基板上に（Ａｌ
0.1 Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる発光層を有する
ＤＨ（ダブルヘテロ）構造のＬＥＤを作製した。
0.1 Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる発光層を有する
ＤＨ（ダブルヘテロ）構造のＬＥＤを作製した。
【００３１】図２は本発明の発光ダイオードに用いられ
るエピタキシャルウェハの一実施例の説明図であり、図
２（ａ）は電流ブロック膜のエッチング前の状態を示
し、図２（ｂ）は完成後のエピタキシャルウェハの状態
を示す。
るエピタキシャルウェハの一実施例の説明図であり、図
２（ａ）は電流ブロック膜のエッチング前の状態を示
し、図２（ｂ）は完成後のエピタキシャルウェハの状態
を示す。
【００３２】図２（ａ）に示す基板１としては、Ｓｉド
ープのｎ型単結晶を用いた。基板１のキャリア濃度は２
×１０18ｃｍ-3であり、面方位は（１００）１５度オフ
とした。この基板１上に、ＭＯＶＰＥ法によりエピタキ
シャル層を堆積させた。エピタキシャル層の原料とし
て、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＧａ
（トリエチルガリウム）、ＴＭＩｎ（トリメチルインジ
ウム）、ＤＥＺｎ（ディエチル亜鉛）、アルシン、ホス
フィン、モノシランを使用し、ガスの混合比及び流速、
成長温度を変えることにより、結晶の組成を変化させ
た。
ープのｎ型単結晶を用いた。基板１のキャリア濃度は２
×１０18ｃｍ-3であり、面方位は（１００）１５度オフ
とした。この基板１上に、ＭＯＶＰＥ法によりエピタキ
シャル層を堆積させた。エピタキシャル層の原料とし
て、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＧａ
（トリエチルガリウム）、ＴＭＩｎ（トリメチルインジ
ウム）、ＤＥＺｎ（ディエチル亜鉛）、アルシン、ホス
フィン、モノシランを使用し、ガスの混合比及び流速、
成長温度を変えることにより、結晶の組成を変化させ
た。
【００３３】まず、基板１上にｎ−ＧａＡｓからなるバ
ッファ層２を成長させた。
ッファ層２を成長させた。
【００３４】バッファ層２にはＳｉをドープし、キャリ
ア濃度を１×１０18ｃｍ-3とし、厚さを約０．５μｍと
した。バッファ層２上にはＳｉドープでｎ型の導電性を
有し、発光層５からの放射光を反射させるための分布ブ
ラッグ反射器（ＤＢＲ）からなる反射層３を形成した。
分布ブラッグ反射器は厚さ約４４ｎｍのＡｌ0.85Ｇａ
0.15Ａｓと、厚さ約３９ｎｍのＧａＡｓの１２対で構成
したものである。
ア濃度を１×１０18ｃｍ-3とし、厚さを約０．５μｍと
した。バッファ層２上にはＳｉドープでｎ型の導電性を
有し、発光層５からの放射光を反射させるための分布ブ
ラッグ反射器（ＤＢＲ）からなる反射層３を形成した。
分布ブラッグ反射器は厚さ約４４ｎｍのＡｌ0.85Ｇａ
0.15Ａｓと、厚さ約３９ｎｍのＧａＡｓの１２対で構成
したものである。
【００３５】次に、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐダ
ブルヘテロ構造を形成した。下部クラッド層４は、混晶
比をｘ＝０．７、ｙ＝０．５としてＳｉドープのｎ型
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとした。下部クラ
ッド層４のキャリア濃度は８×１０17ｃｍ-3、厚さは
０．５μｍとした。
ブルヘテロ構造を形成した。下部クラッド層４は、混晶
比をｘ＝０．７、ｙ＝０．５としてＳｉドープのｎ型
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとした。下部クラ
ッド層４のキャリア濃度は８×１０17ｃｍ-3、厚さは
０．５μｍとした。
【００３６】発光層５は、混晶比をｘ＝０．１、ｙ＝
０．５とし、アンドープの（Ａｌ0.1Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐとした。発光層５のキャリア濃度を１×１０16
ｃｍ-3とし、厚さを約０．６μｍとした。
０．５とし、アンドープの（Ａｌ0.1Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐとした。発光層５のキャリア濃度を１×１０16
ｃｍ-3とし、厚さを約０．６μｍとした。
【００３７】上部クラッド層６の混晶比をｘ＝０．７、
ｙ＝０．５とし、Ｚｎドープのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとした。上部クラッド層６のキ
ャリア濃度を５×１０17ｃｍ-3とし、厚さを約１μｍと
した。
ｙ＝０．５とし、Ｚｎドープのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとした。上部クラッド層６のキ
ャリア濃度を５×１０17ｃｍ-3とし、厚さを約１μｍと
した。
【００３８】上部クラッド層６上に電流ブロック膜７ａ
を形成した。電流ブロック膜７ａはＳｉドープのｎ型と
し、厚さ約４４ｎｍのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓと、厚さ約
３９ｎｍのＧａＡｓとの６対で構成した。電流ブロック
膜７ａのキャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3とした。
を形成した。電流ブロック膜７ａはＳｉドープのｎ型と
し、厚さ約４４ｎｍのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓと、厚さ約
３９ｎｍのＧａＡｓとの６対で構成した。電流ブロック
膜７ａのキャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3とした。
【００３９】このようにして基板１上にバッファ層２か
ら電流ブロック膜７ａまでを一度の結晶成長により形成
し、選択エッチングにより電流ブロック膜７ａの一部が
残るように除去した。硫酸と過酸化水素水と水との混合
溶液は電流ブロック膜７ａを１μｍ／ｍｉｎ程度のエッ
チング速度で溶解させ、上部クラッド層６をほとんど溶
解させないため、容易に選択エッチングすることができ
る。
ら電流ブロック膜７ａまでを一度の結晶成長により形成
し、選択エッチングにより電流ブロック膜７ａの一部が
残るように除去した。硫酸と過酸化水素水と水との混合
溶液は電流ブロック膜７ａを１μｍ／ｍｉｎ程度のエッ
チング速度で溶解させ、上部クラッド層６をほとんど溶
解させないため、容易に選択エッチングすることができ
る。
【００４０】電流ブロック膜７ａを選択エッチングによ
り一部を残して除去して電流ブロック層７を形成した
後、上部クラッド層６及び電流ブロック層７を覆うよう
にウィンドウ層８を形成した。結晶材料はＡｌ0.85Ｇａ
0.15Ａｓとし、Ｚｎをドープしてキャリア濃度を（１〜
２０）×１０18ｃｍ-3とした。ウィンドウ層８上にはコ
ンタクト層９ａとしてＺｎ−ＧａＡｓを約０．０３μｍ
の厚さに堆積させることにより図２（ｂ）に示すＬＥＤ
エピタキシャルウェハが得られた。
り一部を残して除去して電流ブロック層７を形成した
後、上部クラッド層６及び電流ブロック層７を覆うよう
にウィンドウ層８を形成した。結晶材料はＡｌ0.85Ｇａ
0.15Ａｓとし、Ｚｎをドープしてキャリア濃度を（１〜
２０）×１０18ｃｍ-3とした。ウィンドウ層８上にはコ
ンタクト層９ａとしてＺｎ−ＧａＡｓを約０．０３μｍ
の厚さに堆積させることにより図２（ｂ）に示すＬＥＤ
エピタキシャルウェハが得られた。
【００４１】このようにして得られたＬＥＤエピタキシ
ャルウェハから図１に示すようなＬＥＤチップを作製し
た。
ャルウェハから図１に示すようなＬＥＤチップを作製し
た。
【００４２】ＬＥＤチップは、下部電極１０の上に、ｎ
−ＧａＡｓからなる基板１、ｎ−ＧａＡｓからなるバッ
ファ層２、ＤＢＲからなる反射層３、ｎ−（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる下部クラッド層４、
（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる発光層
５、ｐ−（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる
上部クラッド層６、電流ブロック層７、ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓからなるウィンドウ層８、ｐ−ＧａＡｓからなるコン
タクト層９及び上部電極１１が順次積層されたものであ
る。
−ＧａＡｓからなる基板１、ｎ−ＧａＡｓからなるバッ
ファ層２、ＤＢＲからなる反射層３、ｎ−（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる下部クラッド層４、
（Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる発光層
５、ｐ−（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる
上部クラッド層６、電流ブロック層７、ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓからなるウィンドウ層８、ｐ−ＧａＡｓからなるコン
タクト層９及び上部電極１１が順次積層されたものであ
る。
【００４３】このＬＥＤチップの大きさは３００μｍ角
で、エピタキシャルウェハで基板１側にあたるチップ下
面全体にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金からなる下部電極１０が
形成され、コンタクト層９側にはＡｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金
からなる直径１５０μｍの円形の上部電極１１が形成さ
れている。このＬＥＤチップをステム上に配置し、積分
球光度計と直流電源とでＬＥＤの発光特性を測定した結
果、２０ｍＡ通電時の発光出力は５０ａ．ｕ．であり、
発光層５の放射光を反射させる特性を有する電流ブロッ
ク層７が無い構造のＬＥＤの発光出力の３０ａ．ｕ．と
比較して出力が６７％増加した。
で、エピタキシャルウェハで基板１側にあたるチップ下
面全体にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金からなる下部電極１０が
形成され、コンタクト層９側にはＡｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金
からなる直径１５０μｍの円形の上部電極１１が形成さ
れている。このＬＥＤチップをステム上に配置し、積分
球光度計と直流電源とでＬＥＤの発光特性を測定した結
果、２０ｍＡ通電時の発光出力は５０ａ．ｕ．であり、
発光層５の放射光を反射させる特性を有する電流ブロッ
ク層７が無い構造のＬＥＤの発光出力の３０ａ．ｕ．と
比較して出力が６７％増加した。
【００４４】（実施例２）ｎ型ＧａＡｓ基板上に量子井
戸発光層を有するＬＥＤを作製した。
戸発光層を有するＬＥＤを作製した。
【００４５】図３は本発明の発光ダイオードに用いられ
るエピタキシャルウェハの他の実施例の説明図であり、
（ａ）は電流ブロック膜のエッチング前の状態を示し、
（ｂ）は完成後のエピタキシャルウェハの状態を示す。
るエピタキシャルウェハの他の実施例の説明図であり、
（ａ）は電流ブロック膜のエッチング前の状態を示し、
（ｂ）は完成後のエピタキシャルウェハの状態を示す。
【００４６】図３（ａ）に示す基板２０としてはＳｉド
ープのｎ型ＧａＡｓ単結晶を用いた。基板２０のキャリ
ア濃度は２×１０18ｃｍ-3をとし、面方位を（１００）
１５度オフとした。この基板２０上にＭＯＶＰＥ法によ
りエピタキシャル層を堆積させた。原料として、ＴＭＡ
Ｉ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ＤＥＺｎ、アルシン、ホスフ
ィン、モノシランを用い、ガスの混合比及び流速、成長
温度を変えることにより成長させる結晶の組成を変化さ
せた。
ープのｎ型ＧａＡｓ単結晶を用いた。基板２０のキャリ
ア濃度は２×１０18ｃｍ-3をとし、面方位を（１００）
１５度オフとした。この基板２０上にＭＯＶＰＥ法によ
りエピタキシャル層を堆積させた。原料として、ＴＭＡ
Ｉ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ＤＥＺｎ、アルシン、ホスフ
ィン、モノシランを用い、ガスの混合比及び流速、成長
温度を変えることにより成長させる結晶の組成を変化さ
せた。
【００４７】まず、基板２０上にｎ−ＧａＡｓからなる
バッファ層２１を成長させた。
バッファ層２１を成長させた。
【００４８】バッファ層２１は、Ｓｉドープでキャリア
濃度を１×１０18ｃｍ-3とし、厚さを約０．５μｍとし
た。バッファ層２１上にはＳｉドープでｎ型の導電性を
有し、発光層２４からの放射光を反射させるためのＤＢ
Ｒからなる反射層２２を形成した。分布ブラッグ反射器
は厚さ４４ｎｍのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓと、厚さ３９ｎ
ｍのＧａＡｓとの１２対で構成したものである。
濃度を１×１０18ｃｍ-3とし、厚さを約０．５μｍとし
た。バッファ層２１上にはＳｉドープでｎ型の導電性を
有し、発光層２４からの放射光を反射させるためのＤＢ
Ｒからなる反射層２２を形成した。分布ブラッグ反射器
は厚さ４４ｎｍのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓと、厚さ３９ｎ
ｍのＧａＡｓとの１２対で構成したものである。
【００４９】次に、下部クラッド層２３及び発光層２４
を形成した。下部クラッド層２３は、混晶比をｘ＝０．
７、ｙ＝０．５とし、Ｓｉドープのｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとした。下部クラッド層２３のキ
ャリア濃度を８×１０17ｃｍ-3とし、厚さを約０．５μ
ｍとした。
を形成した。下部クラッド層２３は、混晶比をｘ＝０．
７、ｙ＝０．５とし、Ｓｉドープのｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとした。下部クラッド層２３のキ
ャリア濃度を８×１０17ｃｍ-3とし、厚さを約０．５μ
ｍとした。
【００５０】発光層２４は、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5
Ｉｎ0.5 Ｐと、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとからなるアンドー
プの多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とした。
Ｉｎ0.5 Ｐと、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとからなるアンドー
プの多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とした。
【００５１】上部クラッド層２５は、混晶比をｘ＝０．
７、ｙ＝０．５としてＺｎドープのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとした。上部クラッド層２５のキ
ャリア濃度を５×１０17ｃｍ-3とし、厚さを約１μｍと
した。
７、ｙ＝０．５としてＺｎドープのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとした。上部クラッド層２５のキ
ャリア濃度を５×１０17ｃｍ-3とし、厚さを約１μｍと
した。
【００５２】上部クラッド層２５上に電流ブロック膜２
６ａを形成した。
６ａを形成した。
【００５３】電流ブロック膜２６ａは、Ｓｉドープのｎ
型とし、厚さ約４３ｎｍのＡｌ0.5Ｉｎ0.5 Ｐと、厚さ
約４９ｎｍの（Ａｌ0.35Ｇａ0.65）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとの
８対で構成したものである。電流ブロック膜２６ａのキ
ャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3とした。
型とし、厚さ約４３ｎｍのＡｌ0.5Ｉｎ0.5 Ｐと、厚さ
約４９ｎｍの（Ａｌ0.35Ｇａ0.65）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとの
８対で構成したものである。電流ブロック膜２６ａのキ
ャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3とした。
【００５４】このようにして基板２０上にバッファ層２
１から電流ブロック層２６ａまでを一度の結晶成長によ
り形成し、塩酸系エッチング液により電流ブロック膜２
６ａの一部を残して除去して電流ブロック層２６を形成
した。この電流ブロック層２６及び上部クラッド層２５
を覆うようにウィンドウ層２７を形成することにより図
３（ｂ）に示すようなＬＥＤエピタキシャルウェハが得
られた。なお、ウィンドウ層２７の結晶材料をＧａＰと
し、Ｚｎをドープし、キャリア濃度を（１〜２０）×１
０18ｃｍ-3とした。
１から電流ブロック層２６ａまでを一度の結晶成長によ
り形成し、塩酸系エッチング液により電流ブロック膜２
６ａの一部を残して除去して電流ブロック層２６を形成
した。この電流ブロック層２６及び上部クラッド層２５
を覆うようにウィンドウ層２７を形成することにより図
３（ｂ）に示すようなＬＥＤエピタキシャルウェハが得
られた。なお、ウィンドウ層２７の結晶材料をＧａＰと
し、Ｚｎをドープし、キャリア濃度を（１〜２０）×１
０18ｃｍ-3とした。
【００５５】このようにして得られたＬＥＤエピタキシ
ャルウェハからＬＥＤチップを作製した。
ャルウェハからＬＥＤチップを作製した。
【００５６】図４は図３（ａ）、（ｂ）に示したエピタ
キシャルウェハを用いた発光ダイオードの断面図であ
る。
キシャルウェハを用いた発光ダイオードの断面図であ
る。
【００５７】ＬＥＤチップは、下部電極２８の上に、ｎ
−ＧａＡｓからなる基板２０、ｎ−ＧａＡｓからなるバ
ッファ層２１、ＤＢＲからなる反射層２２、ｎ−（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる下部クラッド層
２３、ＭＱＷ構造の発光層２４、ｐ−（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる上部クラッド層２５、電
流ブロック層２６、ｐ−ＧａＰからなるウィンドウ層及
び上部電極２９を順次積層したものである。
−ＧａＡｓからなる基板２０、ｎ−ＧａＡｓからなるバ
ッファ層２１、ＤＢＲからなる反射層２２、ｎ−（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる下部クラッド層
２３、ＭＱＷ構造の発光層２４、ｐ−（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる上部クラッド層２５、電
流ブロック層２６、ｐ−ＧａＰからなるウィンドウ層及
び上部電極２９を順次積層したものである。
【００５８】ＬＥＤチップの大きさは３００μｍ角であ
り、エピタキシャルウェハで基板２０側にあたるチップ
下面全体にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金からなる下部電極２８
が形成され、ウィンドウ層２７側にはＡｕ−Ｚｎ−Ｎｉ
合金からなる直径１５０μｍの円形の上部電極２９が形
成されている。このＬＥＤチップをステム上に配置し、
積分球光度計と直流電源とでＬＥＤの発光特性を測定し
た結果、２０ｍＡ通電時の発光出力は５５ａ．ｕ．であ
り、発光層２４の放射光を反射させる特性を有する電流
ブロック層２６が無い構造のＬＥＤの発光出力の３０
ａ．ｕ．と比較して発光出力が８３％増加した。
り、エピタキシャルウェハで基板２０側にあたるチップ
下面全体にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金からなる下部電極２８
が形成され、ウィンドウ層２７側にはＡｕ−Ｚｎ−Ｎｉ
合金からなる直径１５０μｍの円形の上部電極２９が形
成されている。このＬＥＤチップをステム上に配置し、
積分球光度計と直流電源とでＬＥＤの発光特性を測定し
た結果、２０ｍＡ通電時の発光出力は５５ａ．ｕ．であ
り、発光層２４の放射光を反射させる特性を有する電流
ブロック層２６が無い構造のＬＥＤの発光出力の３０
ａ．ｕ．と比較して発光出力が８３％増加した。
【００５９】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００６０】構成が簡単で、発光効率が高く、安価な発
光ダイオードの提供を実現できる。
光ダイオードの提供を実現できる。
【図１】本発明の発光ダイオードの一実施の形態を示す
構造図である。
構造図である。
【図２】本発明の発光ダイオードに用いられるエピタキ
シャルウェハの一実施例の説明図であり、（ａ）は電流
ブロック膜のエッチング前の状態を示し、（ｂ）は完成
後のエピタキシャルウェハの状態を示す。
シャルウェハの一実施例の説明図であり、（ａ）は電流
ブロック膜のエッチング前の状態を示し、（ｂ）は完成
後のエピタキシャルウェハの状態を示す。
【図３】本発明の発光ダイオードに用いられるエピタキ
シャルウェハの他の実施例の説明図であり、（ａ）は電
流ブロック膜のエッチング前の状態を示し、（ｂ）は完
成後のエピタキシャルウェハの状態を示す。
シャルウェハの他の実施例の説明図であり、（ａ）は電
流ブロック膜のエッチング前の状態を示し、（ｂ）は完
成後のエピタキシャルウェハの状態を示す。
【図４】図３（ａ）、（ｂ）に示したエピタキシャルウ
ェハを用いた発光ダイオードの断面図である。
ェハを用いた発光ダイオードの断面図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 反射層 ４ 下部クラッド層 ５ 発光層 ６ 上部クラッド層 ７ 電流ブロック層 ８ ウィンドウ層 ９ コンタクト層 １０ 下部電極 １１ 上部電極
Claims (10)
- 【請求項１】 下部電極と、該下部電極上に形成された
基板と、該基板上に形成されＡｌＧａＩｎＰの混晶から
なる発光層と、上記発光層上の一部に形成された上部電
極とを備えた発光ダイオードにおいて、上記基板と上記
発光層との間に、異なる組成のIII-Ｖ族化合物が交互に
積層されて上記発光層の放射光を上記上部電極側へ反射
する反射層が設けられ、上記発光層と上記上部電極との
間に、隣接する半導体層と逆導電型を有し、上記発光層
に電流が流れることを抑制し、かつ上記発光層の放射光
を反射する電流ブロック層が設けられていることを特徴
とする発光ダイオード。 - 【請求項２】 上記電流ブロック層の面積は、上記上部
電極と等しいかあるいは大きい請求項１に記載の発光ダ
イオード。 - 【請求項３】 上記電流ブロック層は、異なる組成のII
I-Ｖ族化合物が交互に積層されて上記発光層の放射光を
反射する請求項１または２に記載の発光ダイオード。 - 【請求項４】 上記上部電極は、上記発光層上の略中央
に形成されている請求項１から３のいずれかに記載の発
光ダイオード。 - 【請求項５】 上記上部電極は、上記発光層上の周辺部
に形成されている請求項１から３のいずれかに記載の発
光ダイオード。 - 【請求項６】 上記反射層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧ
ａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰのうち少なくとも一つを
含む請求項１から３のいずれかに記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項７】 上記電流ブロック層は、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰのうち少なく
とも一つを含む請求項１から３のいずれかに記載の発光
ダイオード。 - 【請求項８】 上記基板の導電型と上記電流ブロック層
の導電型とが等しい請求項１から３のいずれかに記載の
発光ダイオード。 - 【請求項９】 上記基板の導電型と上記電流ブロック層
の導電型とがｎ型である請求項８に記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項１０】 上記電流ブロック層に、Ｓｉ、Ｓｅ、
Ｔｅ、Ｇｅのうち少なくとも一つが添加されている請求
項８に記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000177166A JP2001352097A (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000177166A JP2001352097A (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001352097A true JP2001352097A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=18678799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000177166A Pending JP2001352097A (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001352097A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7488989B2 (en) | 2003-06-10 | 2009-02-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element, its manufacturing method and semiconductor light emitting device |
| US8395172B2 (en) | 2010-05-26 | 2013-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting device |
-
2000
- 2000-06-08 JP JP2000177166A patent/JP2001352097A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7488989B2 (en) | 2003-06-10 | 2009-02-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element, its manufacturing method and semiconductor light emitting device |
| US8395172B2 (en) | 2010-05-26 | 2013-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting device |
| TWI452729B (zh) * | 2010-05-26 | 2014-09-11 | Toshiba Kk | 發光裝置 |
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