JP2792781B2 - 発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
発光ダイオード及びその製造方法Info
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- JP2792781B2 JP2792781B2 JP4580792A JP4580792A JP2792781B2 JP 2792781 B2 JP2792781 B2 JP 2792781B2 JP 4580792 A JP4580792 A JP 4580792A JP 4580792 A JP4580792 A JP 4580792A JP 2792781 B2 JP2792781 B2 JP 2792781B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子、特に橙
から緑色帯の短波長高輝度ＬＥＤにおいて、発光を有効
に外部へ取り出しうる発光ダイオードの構造並びにその
製造方法に関する。
から緑色帯の短波長高輝度ＬＥＤにおいて、発光を有効
に外部へ取り出しうる発光ダイオードの構造並びにその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード（以下ではＬＥＤと記
す）は高信頼性を有するため、タングステンランプに代
わる光源として各種の表示装置に用いられ、屋内外の表
示デバイスとして脚光を浴びている。ＬＥＤは特にその
高輝度化に伴い、今後数年の間に屋外ディスプレイ市場
が急進するものと思われ、将来的にネオンサインに変わ
る媒体に成長するものと期待されている。高輝度のＬＥ
Ｄは数年前からＧａＡｌＡｓ系のＤＨ（ダブルヘテロ）
構造をもつ赤色のＬＥＤでまず実現されている。
す）は高信頼性を有するため、タングステンランプに代
わる光源として各種の表示装置に用いられ、屋内外の表
示デバイスとして脚光を浴びている。ＬＥＤは特にその
高輝度化に伴い、今後数年の間に屋外ディスプレイ市場
が急進するものと思われ、将来的にネオンサインに変わ
る媒体に成長するものと期待されている。高輝度のＬＥ
Ｄは数年前からＧａＡｌＡｓ系のＤＨ（ダブルヘテロ）
構造をもつ赤色のＬＥＤでまず実現されている。
【０００３】最近ではＩｎＧａＡｌＰ系ＤＨ型ＬＥＤで
橙〜緑色帯においても高輝度ＬＥＤが試作されている。
これらＬＥＤの発光効率を高めるには、ＬＥＤの内部の
発光効率を高めると同時に、外部にいかに効率良く光を
取り出すかが重要である。
橙〜緑色帯においても高輝度ＬＥＤが試作されている。
これらＬＥＤの発光効率を高めるには、ＬＥＤの内部の
発光効率を高めると同時に、外部にいかに効率良く光を
取り出すかが重要である。
【０００４】図８は、従来のＬＥＤの一例として緑色帯
ＩｎＧａＡｌＰ系ＬＥＤの素子構造を示す。（ａ）は素
子構造の横断面図であって破線で電流の流れを示し、
（ｂ）は素子構造の横断面図であって実線で発光の仕方
を示す。本構造のＬＥＤ１００はｎ−ＧａＡｓ基板１０
１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０９（厚さ０．１μ
ｍ）、ｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）0.5Ｐキャリア閉
じ込め層（クラッド層）１０２（厚さ１．５μｍ）、ノ
ンドープＩｎ0.5（Ｇａ0.62Ａｌ0.38）0.5Ｐ活性層１０
３（０．７μｍ）、ｐ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）0.5
Ｐ窓層（クラッド層）１０４（１．５μｍ）、ｐ−Ｇａ
0.3Ａｌ0.7Ａｓ電流拡散層１０５（５μｍ）、ｐ−Ｇａ
Ａｓオーミックコンタクト層１０６をＭＯＣＶＤ法によ
りこの順に成長している。
ＩｎＧａＡｌＰ系ＬＥＤの素子構造を示す。（ａ）は素
子構造の横断面図であって破線で電流の流れを示し、
（ｂ）は素子構造の横断面図であって実線で発光の仕方
を示す。本構造のＬＥＤ１００はｎ−ＧａＡｓ基板１０
１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０９（厚さ０．１μ
ｍ）、ｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）0.5Ｐキャリア閉
じ込め層（クラッド層）１０２（厚さ１．５μｍ）、ノ
ンドープＩｎ0.5（Ｇａ0.62Ａｌ0.38）0.5Ｐ活性層１０
３（０．７μｍ）、ｐ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）0.5
Ｐ窓層（クラッド層）１０４（１．５μｍ）、ｐ−Ｇａ
0.3Ａｌ0.7Ａｓ電流拡散層１０５（５μｍ）、ｐ−Ｇａ
Ａｓオーミックコンタクト層１０６をＭＯＣＶＤ法によ
りこの順に成長している。
【０００５】上部電極１０７はｐ−ＧａＡｓオーミック
コンタクト層１０６の上に形成され、下部電極１０８は
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の上に形成されている。上部電
極１０７とその下のオーミックコンタクト層１０６と
は、リードボンドができるサイズ（約７０μｍ）を残し
て周辺をエッチングで除去して形成されている。上部電
極１０７より注入された電流は、図８（ａ）に示す破線
で示すように電流拡散層１０５に広がり、ノンドープＩ
ｎ0.5（Ｇａ0.62Ａｌ0.38）0.5Ｐ活性層１０３の全域に
注入され発光が生じる。
コンタクト層１０６の上に形成され、下部電極１０８は
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の上に形成されている。上部電
極１０７とその下のオーミックコンタクト層１０６と
は、リードボンドができるサイズ（約７０μｍ）を残し
て周辺をエッチングで除去して形成されている。上部電
極１０７より注入された電流は、図８（ａ）に示す破線
で示すように電流拡散層１０５に広がり、ノンドープＩ
ｎ0.5（Ｇａ0.62Ａｌ0.38）0.5Ｐ活性層１０３の全域に
注入され発光が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、電流
はノンドープＩｎ0.5（Ｇａ0.62Ａｌ0.38）0.5Ｐ活性層
１０３の全域に注入されるものの、かなりの部分は上部
電極１０７の直下部分１０３ａに集中してしまう。従っ
て、当然のことながらこの部分の発光量が多くなる。
はノンドープＩｎ0.5（Ｇａ0.62Ａｌ0.38）0.5Ｐ活性層
１０３の全域に注入されるものの、かなりの部分は上部
電極１０７の直下部分１０３ａに集中してしまう。従っ
て、当然のことながらこの部分の発光量が多くなる。
【０００７】一方、図８（ｂ）に表されているように、
上部電極１０７の直下部分１０３ａで発し上部にむかう
ＬＥＤ光（イ〜ハ）は、上部電極１０７で反射され外部
には出射されない。また、直下部分１０３ａで発し上部
電極１０７の外方に向かう発光（ニ）の中、上面１０５
ａに臨界角以上で入射したものは、やはり外部に出な
い。従って、活性層１０３に注入された電流の中、かな
りの部分は取り出せない光のために費やされてしまう。
上部電極１０７の直下部分１０３ａで発し上部にむかう
ＬＥＤ光（イ〜ハ）は、上部電極１０７で反射され外部
には出射されない。また、直下部分１０３ａで発し上部
電極１０７の外方に向かう発光（ニ）の中、上面１０５
ａに臨界角以上で入射したものは、やはり外部に出な
い。従って、活性層１０３に注入された電流の中、かな
りの部分は取り出せない光のために費やされてしまう。
【０００８】図９は、このような課題を解決するために
改良された従来例を示す。ここでは図８に示した従来例
と同じ層について、各々同一の番号で示している。この
従来例のＬＥＤ１００の特徴は、ｎ−ＧａＡｓバッファ
層１０９とｎ−ＩｎＧａＡｌＰキャリア閉じ込め層（ク
ラッド層）１０２との間に光反射層１１０が形成されて
いることである。また、この従来例の他の特徴は、ｐ−
ＩｎＧａＡｌＰ（クラッド層）１０４に接しその上方
で、かつ上部電極１０７の直下部分にｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ電流防止層１２２が形成されている。
改良された従来例を示す。ここでは図８に示した従来例
と同じ層について、各々同一の番号で示している。この
従来例のＬＥＤ１００の特徴は、ｎ−ＧａＡｓバッファ
層１０９とｎ−ＩｎＧａＡｌＰキャリア閉じ込め層（ク
ラッド層）１０２との間に光反射層１１０が形成されて
いることである。また、この従来例の他の特徴は、ｐ−
ＩｎＧａＡｌＰ（クラッド層）１０４に接しその上方
で、かつ上部電極１０７の直下部分にｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ電流防止層１２２が形成されている。
【０００９】光反射層１１０は例えばＩｎＡｌＰとＩｎ
0.5（Ｇａ0.5Ａｌ0.5）0.5Ｐを交互に３０層程積層して
形成したものであり、下方に発したＬＥＤ光（ト、チ）
を上部に反射する。また、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流防止
層１２２は上部電極１０７の直下部分１０３ａへの電流
の注入を防ぐものである。
0.5（Ｇａ0.5Ａｌ0.5）0.5Ｐを交互に３０層程積層して
形成したものであり、下方に発したＬＥＤ光（ト、チ）
を上部に反射する。また、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流防止
層１２２は上部電極１０７の直下部分１０３ａへの電流
の注入を防ぐものである。
【００１０】この従来例のＬＥＤ１００は、電流の注入
のされ方が図９（ａ）のようになり、上部電極１０７の
直下部分１０３ａ以外でのＬＥＤ１００の発光が支配的
になるため、第一の実施例に比べて外部効率が上昇す
る。しかし、この従来例のＬＥＤ１００は図９（ａ）
中、波線で示すように電流が注入されない活性領域であ
る直下部分１０３ａへも電流が注入された活性領域１０
３ｂからキャリアが拡散する。また、ＬＥＤ１００の発
光の一部（ホ、ヘ）が発光しない活性領域である直下部
分１０３ａで吸収されたりするため、内部での光の損失
が発生し発光効率の低下につながってしまう。
のされ方が図９（ａ）のようになり、上部電極１０７の
直下部分１０３ａ以外でのＬＥＤ１００の発光が支配的
になるため、第一の実施例に比べて外部効率が上昇す
る。しかし、この従来例のＬＥＤ１００は図９（ａ）
中、波線で示すように電流が注入されない活性領域であ
る直下部分１０３ａへも電流が注入された活性領域１０
３ｂからキャリアが拡散する。また、ＬＥＤ１００の発
光の一部（ホ、ヘ）が発光しない活性領域である直下部
分１０３ａで吸収されたりするため、内部での光の損失
が発生し発光効率の低下につながってしまう。
【００１１】本実施例の作成方法としては、ＭＯＣＶＤ
法でｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流防止層１２２までを積層後
エッチングで余分な部分を除去し、その後ＭＯＣＶＤ法
でｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０５を再成長するとい
った手段がとられる。この場合、再成長界面１２１〜１
２３が存在することになり、特にこの場合は下地のＡｌ
混晶比も大きいので界面の結晶性が悪くなり、高抵抗層
ができるといった問題もある。
法でｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流防止層１２２までを積層後
エッチングで余分な部分を除去し、その後ＭＯＣＶＤ法
でｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０５を再成長するとい
った手段がとられる。この場合、再成長界面１２１〜１
２３が存在することになり、特にこの場合は下地のＡｌ
混晶比も大きいので界面の結晶性が悪くなり、高抵抗層
ができるといった問題もある。
【００１２】本発明は上記した従来の欠点を改良するた
めに成されたものであり、その目的は、ＬＥＤの内部に
おける光の損失を少なくし、効率良く光を外部に取り出
すことの出来るＬＥＤを提供すること、及びそのための
製造方法を提供するところにある。
めに成されたものであり、その目的は、ＬＥＤの内部に
おける光の損失を少なくし、効率良く光を外部に取り出
すことの出来るＬＥＤを提供すること、及びそのための
製造方法を提供するところにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による発光ダイオ
ードは、ダブルヘテロ構造を含む成長層の上部電極から
活性層に電流を注入して、該活性層から発光を取り出す
表面出射型の発光ダイオードであって、該上部電極の直
下部分を除く領域に該活性層が形成されたものであり、
そのことにより上記目的が達成される。
ードは、ダブルヘテロ構造を含む成長層の上部電極から
活性層に電流を注入して、該活性層から発光を取り出す
表面出射型の発光ダイオードであって、該上部電極の直
下部分を除く領域に該活性層が形成されたものであり、
そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】本発明による発光ダイオードの製造方法
は、基板の上にダブルヘテロ構造を含む成長層を積層す
る工程と、該成長層の中にレーザ光を選択的に照射し部
分的な活性層を形成する工程と、該活性層の真上を除く
成長層の表面に上部電極を形成する工程と、を包含する
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
は、基板の上にダブルヘテロ構造を含む成長層を積層す
る工程と、該成長層の中にレーザ光を選択的に照射し部
分的な活性層を形成する工程と、該活性層の真上を除く
成長層の表面に上部電極を形成する工程と、を包含する
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】
【作用】本発明による発光ダイオードは、活性層が上部
電極の直下部分を除いた領域にのみ形成されており、活
性層を通らない電流通路は活性層を通る電流通路より高
抵抗になっている。上部電極の直下部分を除く領域に選
択的に形成された活性層に有効に電流が注入され、効率
よく外部に光が取り出される。すなわち、上部電極の直
下部分では活性層が形成されていないので、垂直に上方
へ発射される発光の流れは上部電極が形成されていない
部分を通過する。また、このような構造の活性層を成長
するために、活性層の成長時にはその部分に光を選択的
に照射して成長が行われるので、再成長界面がなく望ま
しくない高抵抗層の生成が防がれる。
電極の直下部分を除いた領域にのみ形成されており、活
性層を通らない電流通路は活性層を通る電流通路より高
抵抗になっている。上部電極の直下部分を除く領域に選
択的に形成された活性層に有効に電流が注入され、効率
よく外部に光が取り出される。すなわち、上部電極の直
下部分では活性層が形成されていないので、垂直に上方
へ発射される発光の流れは上部電極が形成されていない
部分を通過する。また、このような構造の活性層を成長
するために、活性層の成長時にはその部分に光を選択的
に照射して成長が行われるので、再成長界面がなく望ま
しくない高抵抗層の生成が防がれる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明による発光ダイオードの実施例
を図面を用いて説明する。図１は、本発明の発光ダイオ
ードの第１実施例を示す。（ａ）は横断面図、（ｂ）は
上面図、（ｃ）は電流と発光を表す断面図である。
を図面を用いて説明する。図１は、本発明の発光ダイオ
ードの第１実施例を示す。（ａ）は横断面図、（ｂ）は
上面図、（ｃ）は電流と発光を表す断面図である。
【００１７】本構造のＬＥＤ１０はｎーＧａＡｓ基板１
１の上に、ｎーＧａＡｓバッファ層１９、ｎーＩｎＧａ
ＡｌＰクラッド層１２、ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３、ｐ
ーＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４、ｐーＧａＡｌＡｓ電
流拡散層１５、ｐーＧａＡｓコンタクト層１６、がこの
順に積層されている。
１の上に、ｎーＧａＡｓバッファ層１９、ｎーＩｎＧａ
ＡｌＰクラッド層１２、ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３、ｐ
ーＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４、ｐーＧａＡｌＡｓ電
流拡散層１５、ｐーＧａＡｓコンタクト層１６、がこの
順に積層されている。
【００１８】上部電極１７はｐーＧａＡｓコンタクト層
１６の上に積層され、下部電極１８はｎーＧａＡｓ基板
１１の上に積層されている。上部電極１７は、図のよう
にリードボンドを行う中央に形成された中央電極１７ａ
と、周囲電極１７ｂと、それらをつなぐ連絡部１７ｃと
からなっている。周囲電極１７ｂはＩｎＧａＡｌＰ活性
層１３への電流注入を一層効果的にするために設けられ
ている。周囲電極１７ｂと連絡部１７ｃは必ずしも形成
する必要はない。
１６の上に積層され、下部電極１８はｎーＧａＡｓ基板
１１の上に積層されている。上部電極１７は、図のよう
にリードボンドを行う中央に形成された中央電極１７ａ
と、周囲電極１７ｂと、それらをつなぐ連絡部１７ｃと
からなっている。周囲電極１７ｂはＩｎＧａＡｌＰ活性
層１３への電流注入を一層効果的にするために設けられ
ている。周囲電極１７ｂと連絡部１７ｃは必ずしも形成
する必要はない。
【００１９】本構造のＬＥＤ１０は、ＩｎＧａＡｌＰ活
性層１３が上部電極１７の直下部分１３ａを除く領域に
形成されている。このため、ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３
は、上部電極１７ａ、１７ｂから図１（ｃ）に示すよう
に破線で示す電流注入の流れを受けて、実線で示す発光
が垂直に上方へ向けて発射される。この発光の流れは中
央電極１７ａ、周囲電極１７ｂが形成されていない部分
を通過し、中央電極１７ａ、周囲電極１７ｂによつて妨
げられない。このため、発光はすべて外部へ取り出さ
れ、上部への発光の取り出し効率が上がる。
性層１３が上部電極１７の直下部分１３ａを除く領域に
形成されている。このため、ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３
は、上部電極１７ａ、１７ｂから図１（ｃ）に示すよう
に破線で示す電流注入の流れを受けて、実線で示す発光
が垂直に上方へ向けて発射される。この発光の流れは中
央電極１７ａ、周囲電極１７ｂが形成されていない部分
を通過し、中央電極１７ａ、周囲電極１７ｂによつて妨
げられない。このため、発光はすべて外部へ取り出さ
れ、上部への発光の取り出し効率が上がる。
【００２０】本構造のＬＥＤ１０は、ＩｎＧａＡｌＰ活
性層１３を通らない電流通路では、ｐｎ接合が大きいバ
ンドギャップを有するｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）
0.5Ｐとｐ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）0.5Ｐとによっ
て構成されており、必然的にビルトイン電圧が大きくな
っている。
性層１３を通らない電流通路では、ｐｎ接合が大きいバ
ンドギャップを有するｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）
0.5Ｐとｐ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3Ａｌ0.7）0.5Ｐとによっ
て構成されており、必然的にビルトイン電圧が大きくな
っている。
【００２１】一方、ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３を通る電
流通路では比較的にバンドギャップの小さいＩｎ
0.5（Ｇａ0.62Ａｌ0.38）0.5Ｐ活性層１３が存在してい
る。このため、ビルトイン電圧も相対的に小さくなって
おり、ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３を通る電流通路の方が
通らない通路より抵抗が低くなる。従って、電流をＩｎ
ＧａＡｌＰ活性層１３に集中して注入することが可能に
なる。
流通路では比較的にバンドギャップの小さいＩｎ
0.5（Ｇａ0.62Ａｌ0.38）0.5Ｐ活性層１３が存在してい
る。このため、ビルトイン電圧も相対的に小さくなって
おり、ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３を通る電流通路の方が
通らない通路より抵抗が低くなる。従って、電流をＩｎ
ＧａＡｌＰ活性層１３に集中して注入することが可能に
なる。
【００２２】さらに、ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３は全周
囲がバンドギャップの大きい結晶で埋め込まれている。
このため、キャリアの拡散や光がＩｎＧａＡｌＰ活性層
１３の外に導波して吸収を受けることもなくなり、内部
効率の上昇をもたらしている。本実施例では平面的なＩ
ｎＧａＡｌＰ活性層１３の形状は矩形状に形成されてい
る。
囲がバンドギャップの大きい結晶で埋め込まれている。
このため、キャリアの拡散や光がＩｎＧａＡｌＰ活性層
１３の外に導波して吸収を受けることもなくなり、内部
効率の上昇をもたらしている。本実施例では平面的なＩ
ｎＧａＡｌＰ活性層１３の形状は矩形状に形成されてい
る。
【００２３】図２は、本発明の発光ダイオードの第２実
施例を示す。この実施例のＬＥＤ１０は、上部電極１７
が簡単化された断面構造を示す。即ち、上部電極１７は
中央電極１７ａにのみ形成され、周囲電極１７ｂ、連絡
部１７ｃに相当するものは形成されていない。そして、
ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３は、中央電極１７ａを除く領
域に形成されるのでその形状も異なり、両側縁に至るま
で形成され、中央部にのみ形成されていない。その他の
構造は第１実施例のものと同じであるので、ここでは構
造についての説明は省略する。
施例を示す。この実施例のＬＥＤ１０は、上部電極１７
が簡単化された断面構造を示す。即ち、上部電極１７は
中央電極１７ａにのみ形成され、周囲電極１７ｂ、連絡
部１７ｃに相当するものは形成されていない。そして、
ＩｎＧａＡｌＰ活性層１３は、中央電極１７ａを除く領
域に形成されるのでその形状も異なり、両側縁に至るま
で形成され、中央部にのみ形成されていない。その他の
構造は第１実施例のものと同じであるので、ここでは構
造についての説明は省略する。
【００２４】図１に示した第１の実施例のＬＥＤ１０
は、素子を５ｍｍφのランプにモールド実装したところ
２０ｍＡ通電時に波長５５５ｎｍで３カンデラの高輝度
が得られた。このＬＥＤ１０は、ＩｎＧａＡｌＰ活性層
１３までを成長後、必要な部分を残してＩｎＧａＡｌＰ
活性層１３をエッチングで除去し、ＭＯＣＶＤ法でｐ−
ＩｎＧａＡｌＰ窓層（クラッド層）以降を再成長するこ
とによっても形成されるが、図９に示した従来のＬＥＤ
１００の製作方法でも述べたように、再成長界面があれ
ばそこが高抵抗化し、素子特性に悪影響を及ぼす可能性
があるので好ましくない。
は、素子を５ｍｍφのランプにモールド実装したところ
２０ｍＡ通電時に波長５５５ｎｍで３カンデラの高輝度
が得られた。このＬＥＤ１０は、ＩｎＧａＡｌＰ活性層
１３までを成長後、必要な部分を残してＩｎＧａＡｌＰ
活性層１３をエッチングで除去し、ＭＯＣＶＤ法でｐ−
ＩｎＧａＡｌＰ窓層（クラッド層）以降を再成長するこ
とによっても形成されるが、図９に示した従来のＬＥＤ
１００の製作方法でも述べたように、再成長界面があれ
ばそこが高抵抗化し、素子特性に悪影響を及ぼす可能性
があるので好ましくない。
【００２５】本実施例のＬＥＤ１０は、光励起型のＭＯ
ＣＶＤ装置を用いて以下のような工程で作製するのが望
ましい。図３は、本実施例のＬＥＤ１０の作製に用いる
典型的なＭＯＣＶＤ装置４０の主要部分を示す。このＭ
ＯＣＶＤ装置４０は、石英で形成されたリアクター３１
と、リアクター３１の内部に装備されたフローチャネル
３５と、リアクター３１の内部に横から突設されたサセ
プター３２とを有する。リアクター３１の外周壁には冷
却水３７が流れており、外周壁の外周には高周波コイル
３６が巻装されている。外周壁の上部には、レーザ導入
孔４６が形成され、リアクター内部へはガス導入孔３
４、３４’、３４”が導入されている。
ＣＶＤ装置を用いて以下のような工程で作製するのが望
ましい。図３は、本実施例のＬＥＤ１０の作製に用いる
典型的なＭＯＣＶＤ装置４０の主要部分を示す。このＭ
ＯＣＶＤ装置４０は、石英で形成されたリアクター３１
と、リアクター３１の内部に装備されたフローチャネル
３５と、リアクター３１の内部に横から突設されたサセ
プター３２とを有する。リアクター３１の外周壁には冷
却水３７が流れており、外周壁の外周には高周波コイル
３６が巻装されている。外周壁の上部には、レーザ導入
孔４６が形成され、リアクター内部へはガス導入孔３
４、３４’、３４”が導入されている。
【００２６】基板１０は支持棒３３で突設されたカーボ
ン製のサセプター３２の上に置かれ、高周波コイル３６
によって加熱される。材料ガスはガス導入管３４、３
４’からフローチャネル３５の中に供給される。ガス導
入管３４”からはＨ2がレーザ導入孔４６の近傍に噴射
されて、この部分が汚れないように工夫されている。
ン製のサセプター３２の上に置かれ、高周波コイル３６
によって加熱される。材料ガスはガス導入管３４、３
４’からフローチャネル３５の中に供給される。ガス導
入管３４”からはＨ2がレーザ導入孔４６の近傍に噴射
されて、この部分が汚れないように工夫されている。
【００２７】レーザ光は、例えばエキシマレーザ４２の
２４６ｎｍ光４１（ＫｒＦ）をミラー４３で直角に反射
させて、基板１０の上に照射される。この時選択成長用
のマスク４４と光学系４５を通過させることによって、
所望の領域にのみ光を当てることができる。このように
選択的に、レーザ光を照射することによって、上記のＩ
ｎＧａＡｌＰ活性層１３等が成長され形成される。
２４６ｎｍ光４１（ＫｒＦ）をミラー４３で直角に反射
させて、基板１０の上に照射される。この時選択成長用
のマスク４４と光学系４５を通過させることによって、
所望の領域にのみ光を当てることができる。このように
選択的に、レーザ光を照射することによって、上記のＩ
ｎＧａＡｌＰ活性層１３等が成長され形成される。
【００２８】図４（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施例のＬ
ＥＤ１０を作製する製作工程を示す。図１に示す第１の
実施例のＬＥＤ１０を作製するには、ｎ−ＧａＡｓ基板
１１の温度を７００℃にしてＴＥＧ（トリエチルガリウ
ム）、ＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）、ＴＭＩ（ト
リメチルインヂウム）、ＰＨ３（フォスフィン）等の材
料ガスを供給する。
ＥＤ１０を作製する製作工程を示す。図１に示す第１の
実施例のＬＥＤ１０を作製するには、ｎ−ＧａＡｓ基板
１１の温度を７００℃にしてＴＥＧ（トリエチルガリウ
ム）、ＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）、ＴＭＩ（ト
リメチルインヂウム）、ＰＨ３（フォスフィン）等の材
料ガスを供給する。
【００２９】次に、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰキャリア閉じ込
め層（クラッド層）１２までを成長した後、図４（ａ）
のｎ−ＧａＡｓ基板１１の温度を５００℃まで下げる。
そして、図４（ｂ）に示すようにレーザ光を選択的に照
射して、ＩｎＧａＡＩＰ活性層１３を成長する。光が当
たった部分だけがＰＨ3の分解温度である６００℃以上
になるため、部分的なＩｎＧａＡＩＰ活性層１３が成長
される。
め層（クラッド層）１２までを成長した後、図４（ａ）
のｎ−ＧａＡｓ基板１１の温度を５００℃まで下げる。
そして、図４（ｂ）に示すようにレーザ光を選択的に照
射して、ＩｎＧａＡＩＰ活性層１３を成長する。光が当
たった部分だけがＰＨ3の分解温度である６００℃以上
になるため、部分的なＩｎＧａＡＩＰ活性層１３が成長
される。
【００３０】その後、再び図４（ｃ）に示すように基板
１１の温度を７００℃に昇温し、光を照射させずにｐ−
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流
拡散層１５、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１６を表面に成
長する。このＬＥＤ１０は、上部電極１７及び下部電極
１８を成長後、図１に示すようなパターンをエッチング
で作製する。このような作製方法を用いれば、ＩｎＧａ
ＡＩＰ活性層１３の周囲に再成長界面が存在しないた
め、非常に良好な結晶を作製でき、素子の抵抗も小さく
なる。
１１の温度を７００℃に昇温し、光を照射させずにｐ−
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流
拡散層１５、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１６を表面に成
長する。このＬＥＤ１０は、上部電極１７及び下部電極
１８を成長後、図１に示すようなパターンをエッチング
で作製する。このような作製方法を用いれば、ＩｎＧａ
ＡＩＰ活性層１３の周囲に再成長界面が存在しないた
め、非常に良好な結晶を作製でき、素子の抵抗も小さく
なる。
【００３１】図５は、本発明発光ダイオードの第３の実
施例を示す。この実施例はＡｌＧａＡｓ系へ適用したも
のである。この実施例のＬＥＤ２０は、ｎ−ＧａＡｓ基
板２１の上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２９、ｎ型のＧａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓ／ＡｌＡｓ（１０層）で構成される光反
射層２９ａ、ｎ−Ｇａ0.3Ａｌ0.7Ａｓキャリア閉じ込め
層（クラッド層）２２、ノンドープＧａ0.62Ａｌ0.38Ａ
ｓ活性層２３、ｐーＧａ0.3Ａｌ0.7Ａｓ窓層（クラッド
層）２４、ｐ−ＧａＡｓオーミックコンタクト層２６が
積層される。そして、上部電極２７はｐ−ＧａＡｓオー
ミックコンタクト層２６の上に形成され、下部電極２８
はｎ−ＧａＡｓ基板２１の上に形成される。 このＬＥ
Ｄ２０においても、発光は素子の上部から取り出すが、
ＧａＡＩＡｓ活性層２３の形状を略円形に形成したとこ
ろに特徴がある。また、成長方法は第１の実施例の場合
と同様に、ＧａＡＩＡｓ活性層２３以外の層の成長は通
常のＭＯＣＶＤ法（成長温度７６０℃）で行い、ＧａＡ
ＩＡｓ活性層２３の成長のみｎ−ＧａＡｓ基板２１の温
度を５００℃程度に下げる。そして、ＩｎＧａＩＰ活性
層２３を選択的に成長させたい部分だけに光を照射し、
温度をＡｓＨ3の分解温度以上に上げて成長した。
施例を示す。この実施例はＡｌＧａＡｓ系へ適用したも
のである。この実施例のＬＥＤ２０は、ｎ−ＧａＡｓ基
板２１の上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２９、ｎ型のＧａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓ／ＡｌＡｓ（１０層）で構成される光反
射層２９ａ、ｎ−Ｇａ0.3Ａｌ0.7Ａｓキャリア閉じ込め
層（クラッド層）２２、ノンドープＧａ0.62Ａｌ0.38Ａ
ｓ活性層２３、ｐーＧａ0.3Ａｌ0.7Ａｓ窓層（クラッド
層）２４、ｐ−ＧａＡｓオーミックコンタクト層２６が
積層される。そして、上部電極２７はｐ−ＧａＡｓオー
ミックコンタクト層２６の上に形成され、下部電極２８
はｎ−ＧａＡｓ基板２１の上に形成される。 このＬＥ
Ｄ２０においても、発光は素子の上部から取り出すが、
ＧａＡＩＡｓ活性層２３の形状を略円形に形成したとこ
ろに特徴がある。また、成長方法は第１の実施例の場合
と同様に、ＧａＡＩＡｓ活性層２３以外の層の成長は通
常のＭＯＣＶＤ法（成長温度７６０℃）で行い、ＧａＡ
ＩＡｓ活性層２３の成長のみｎ−ＧａＡｓ基板２１の温
度を５００℃程度に下げる。そして、ＩｎＧａＩＰ活性
層２３を選択的に成長させたい部分だけに光を照射し、
温度をＡｓＨ3の分解温度以上に上げて成長した。
【００３２】本構成のＬＥＤ２０においても、電流はＧ
ａＡＩＡｓ活性層２３に集中して注入される。なぜなら
ば、ＧａＡＩＡｓ活性層２３を通らない電流通路におけ
るｐｎ接合が、高Ａｌ混晶比のｎ−Ｇａ0.3Ａｌ0.7Ａｓ
とｐ−Ｇａ0.3Ａｌ0.7Ａｓで形成されているため、その
部分でのビルトイン電圧が高くなっているからである。
測定結果によると、このＬＥＤ２０の特性は５ｍｍφ実
装時、２０ｍＡ通電下で波長６５５ｎｍ（赤色）で輝度
１０カンデラであった。
ａＡＩＡｓ活性層２３に集中して注入される。なぜなら
ば、ＧａＡＩＡｓ活性層２３を通らない電流通路におけ
るｐｎ接合が、高Ａｌ混晶比のｎ−Ｇａ0.3Ａｌ0.7Ａｓ
とｐ−Ｇａ0.3Ａｌ0.7Ａｓで形成されているため、その
部分でのビルトイン電圧が高くなっているからである。
測定結果によると、このＬＥＤ２０の特性は５ｍｍφ実
装時、２０ｍＡ通電下で波長６５５ｎｍ（赤色）で輝度
１０カンデラであった。
【００３３】図６は、本発明発光ダイオードの第４の実
施例の構造を示す。このＬＥＤ５０は材料はＩｎＧａＡ
ｌＰ系とし、中央部に選択的にノンドープＩｎ0.5（Ｇ
ａ0.6Ａｌ0.4）0.5Ｐ活性層５３を形成している。この
ＬＥＤ５０においても波長５５５ｎｍで３．２カンデラ
の輝度が得られた（５ｍｍφ、２０ｍＡ）。
施例の構造を示す。このＬＥＤ５０は材料はＩｎＧａＡ
ｌＰ系とし、中央部に選択的にノンドープＩｎ0.5（Ｇ
ａ0.6Ａｌ0.4）0.5Ｐ活性層５３を形成している。この
ＬＥＤ５０においても波長５５５ｎｍで３．２カンデラ
の輝度が得られた（５ｍｍφ、２０ｍＡ）。
【００３４】本発明における材料系は、上記のＩｎＧａ
ＡｌＰ系やＧａＡｌＡｓ系に限られるものではなく、Ｚ
ｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳ系等が採用されても良い。また光
励起に用いられる光源もエキシマレーザ光に限られるも
のではなく、Ａｒレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、ハロゲン
ランプ、水銀ランプ等が用いられても良い。
ＡｌＰ系やＧａＡｌＡｓ系に限られるものではなく、Ｚ
ｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳ系等が採用されても良い。また光
励起に用いられる光源もエキシマレーザ光に限られるも
のではなく、Ａｒレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、ハロゲン
ランプ、水銀ランプ等が用いられても良い。
【００３５】図７は、本発明発光ダイオードの第５の実
施例の構造を示す。このＬＥＤ６０では上部電極６７で
ある中央電極６７ａ、四角環状電極６７ｂ、６７ｃがｐ
ーＧａＡｓコンタクト層６６の上に形成され、下部電極
６８はｎーＧａＡｓ基板６１の上に形成されている。中
央電極６７ａ、四角環状電極６７ｂ、６７ｃは、連絡部
６７ｄによって連結されている。ＩｎＧａＡＩＰ活性層
６３は、中央電極６７ａ、四角環状電極６７ｂ、６７ｃ
の直下部分６３ａを除く領域に図７（ａ）のように形成
される。
施例の構造を示す。このＬＥＤ６０では上部電極６７で
ある中央電極６７ａ、四角環状電極６７ｂ、６７ｃがｐ
ーＧａＡｓコンタクト層６６の上に形成され、下部電極
６８はｎーＧａＡｓ基板６１の上に形成されている。中
央電極６７ａ、四角環状電極６７ｂ、６７ｃは、連絡部
６７ｄによって連結されている。ＩｎＧａＡＩＰ活性層
６３は、中央電極６７ａ、四角環状電極６７ｂ、６７ｃ
の直下部分６３ａを除く領域に図７（ａ）のように形成
される。
【００３６】ＩｎＧａＡＩＰ活性層６３の形状は、特別
の形状に限られるものではなく、多数個形成されていて
も良いことを示す。
の形状に限られるものではなく、多数個形成されていて
も良いことを示す。
【００３７】
【発明の効果】本発明発光ダイオードは、活性層が上部
電極の直下部分を除いた領域にのみ形成されており、活
性層を通らない電流通路は活性層を通る電流通路より高
抵抗になっている。上部電極の直下部分を除く領域に選
択的に形成された活性層に有効に電流が注入され、発光
の流れは上部電極が形成されていない部分を通過し、上
部電極によつて妨げられない。このため、光を取り出す
損失は少なくなり、効率良く素子の外部に光を取り出せ
る。このような構造の活性層を成長するために、活性層
の成長時にはその部分に光を選択的に照射して成長を行
い、再成長界面がなく望ましくない高抵抗層の生成を防
ぐことができる。
電極の直下部分を除いた領域にのみ形成されており、活
性層を通らない電流通路は活性層を通る電流通路より高
抵抗になっている。上部電極の直下部分を除く領域に選
択的に形成された活性層に有効に電流が注入され、発光
の流れは上部電極が形成されていない部分を通過し、上
部電極によつて妨げられない。このため、光を取り出す
損失は少なくなり、効率良く素子の外部に光を取り出せ
る。このような構造の活性層を成長するために、活性層
の成長時にはその部分に光を選択的に照射して成長を行
い、再成長界面がなく望ましくない高抵抗層の生成を防
ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明発光ダイオードの構造の一実施例を示す
概略図で、（ａ）はＬＥＤの断面図、（ｂ）はＬＥＤの
平面図、（Ｃ）は電流の流れ方と光の発し方を示す。
概略図で、（ａ）はＬＥＤの断面図、（ｂ）はＬＥＤの
平面図、（Ｃ）は電流の流れ方と光の発し方を示す。
【図２】本発明発光ダイオードの構造の他の実施例を示
す概略図。
す概略図。
【図３】従来の発光ダイオードの製造装置を示す断面
図。
図。
【図４】第１の実施例の発光ダイオードの製造工程を示
す断面図。
す断面図。
【図５】本発明発光ダイオードの構造の実施例を示す概
略図で、（ａ）はＬＥＤの断面図、（ｂ）はＬＥＤの平
面図を示す。
略図で、（ａ）はＬＥＤの断面図、（ｂ）はＬＥＤの平
面図を示す。
【図６】本発明発光ダイオードの構造の実施例を示す概
略図で、（ａ）はＬＥＤの断面図、（ｂ）はＬＥＤの平
面図を示す。
略図で、（ａ）はＬＥＤの断面図、（ｂ）はＬＥＤの平
面図を示す。
【図７】本発明発光ダイオードの構造の実施例を示す概
略図で、（ａ）はＬＥＤの断面図、（ｂ）はＬＥＤの平
面図を示す。
略図で、（ａ）はＬＥＤの断面図、（ｂ）はＬＥＤの平
面図を示す。
【図８】従来の発光ダイオードの構造を示す断面図。
【図９】従来の発光ダイオードの他の構造を示す断面
図。
図。
１０、２０、５０、６０ ＬＥＤ １１、２１、５１、６１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １２、２２、５２、６２ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層 １３、２３、５３、６３ ＩｎＧａＡｌＰ活性層 １４、２４、５４、６４ ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層（窓） １５、５５ ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散
層 １６、２６、５６ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 １９、２９、５９ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １７、２７、５７、６７ 上部電極 １８、２８、５８、６８ 下部電極 ２２ ｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド
層 ２３ ＧａＡｌＡｓ活性層 ２４ ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド
層（窓） ２９ａ、５９ａ 光反射層
ド層 １３、２３、５３、６３ ＩｎＧａＡｌＰ活性層 １４、２４、５４、６４ ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層（窓） １５、５５ ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散
層 １６、２６、５６ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 １９、２９、５９ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １７、２７、５７、６７ 上部電極 １８、２８、５８、６８ 下部電極 ２２ ｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド
層 ２３ ＧａＡｌＡｓ活性層 ２４ ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド
層（窓） ２９ａ、５９ａ 光反射層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 三郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−282875（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−3373（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 33/00
Claims (2)
- 【請求項１】 ダブルヘテロ構造を含む成長層の上部電
極から活性層に電流を注入して、該活性層から発光を取
り出す表面出射型の発光ダイオードであって、該上部電
極の直下部分を除く領域に該活性層が形成され、該活性
層の上面及び両側面は単一の半導体層によって覆われて
いる発光ダイオード。 - 【請求項２】基板の上にダブルヘテロ構造を含む成長層
を積層する工程と、 該成長層の中にレーザ光を選択的に照射し部分的な活性
層を形成する工程と、 該活性層の真上を除く成長層の表面に上部電極を形成す
る工程と、 を包含する発光ダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4580792A JP2792781B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4580792A JP2792781B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243612A JPH05243612A (ja) | 1993-09-21 |
| JP2792781B2 true JP2792781B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=12729534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4580792A Expired - Lifetime JP2792781B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792781B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3482709B2 (ja) * | 1994-10-19 | 2004-01-06 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
| DE10162914B4 (de) * | 2001-12-20 | 2010-06-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Lichtemittierendes Halbleiterbauelement |
| CN100388515C (zh) * | 2005-09-30 | 2008-05-14 | 晶能光电（江西）有限公司 | 半导体发光器件及其制造方法 |
| JP5236924B2 (ja) | 2007-10-11 | 2013-07-17 | ローム株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP5607202B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-15 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2014220536A (ja) * | 2014-08-27 | 2014-11-20 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP6162851B2 (ja) * | 2016-05-02 | 2017-07-12 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04282875A (ja) * | 1991-03-11 | 1992-10-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光ダイオ−ド |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP4580792A patent/JP2792781B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05243612A (ja) | 1993-09-21 |
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