JPH06177420A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH06177420A JPH06177420A JP32782192A JP32782192A JPH06177420A JP H06177420 A JPH06177420 A JP H06177420A JP 32782192 A JP32782192 A JP 32782192A JP 32782192 A JP32782192 A JP 32782192A JP H06177420 A JPH06177420 A JP H06177420A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光ダイオードの光の出射効率を向上させ
る。 【構成】 p型AlGaInP第2クラッド層98の光出
射面を凸型とし、その凸型の中心部に対向する領域が開
口したn型GaAs電流阻止層95を設け、上記凸型の中
心部対向領域においてアンドープAlGaInP発光層9
3を限定的に発光させるようにし、しかも、凸型形状部
102の周囲に、電流注入層が含むp型GaAsコンタク
ト層96の露出部を設け、この露出部に表面電極99を
設けている。このように、凸型形状部102の中心部対
向領域に発光領域を限定しているから、上記光出射面へ
の光の入射を垂直入射に近付けることができる。また、
光を出射する凸型形状部102の上部に電極を配置して
いないから、凸型形状部102の上部から有効に光を取
り出すことができ、外部出射効率を向上できる。
る。 【構成】 p型AlGaInP第2クラッド層98の光出
射面を凸型とし、その凸型の中心部に対向する領域が開
口したn型GaAs電流阻止層95を設け、上記凸型の中
心部対向領域においてアンドープAlGaInP発光層9
3を限定的に発光させるようにし、しかも、凸型形状部
102の周囲に、電流注入層が含むp型GaAsコンタク
ト層96の露出部を設け、この露出部に表面電極99を
設けている。このように、凸型形状部102の中心部対
向領域に発光領域を限定しているから、上記光出射面へ
の光の入射を垂直入射に近付けることができる。また、
光を出射する凸型形状部102の上部に電極を配置して
いないから、凸型形状部102の上部から有効に光を取
り出すことができ、外部出射効率を向上できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表示用・伝送用などに
用いられる発光ダイオードに関する。
用いられる発光ダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】発光ダイオード(LED)において、内部
で発生した光を有効に外部に取り出すこと、すなわち外
部出射効率の向上は非常に重要である。なぜならば、L
EDを構成する半導体の屈折率は極めて高いため、出射
面で全反射となる臨界角が小さくなり、出射面が平面の
場合には、臨界角以内のごく限られた角度の光しか外部
に出射しないからである。
で発生した光を有効に外部に取り出すこと、すなわち外
部出射効率の向上は非常に重要である。なぜならば、L
EDを構成する半導体の屈折率は極めて高いため、出射
面で全反射となる臨界角が小さくなり、出射面が平面の
場合には、臨界角以内のごく限られた角度の光しか外部
に出射しないからである。
【0003】従来、上記外部出射効率の向上を図った発
光ダイオードとしては、図18に示すものがある。この
発光ダイオードは、電流を、電極8から、p+型層4Qと
3Qとp型AlGaAs層2を経由して、p型AlGaAs基
板1に流し、更に、基板1から、p型AlGaAs層2と
n型AlGaAs発光層3とn+型AlGaAsキャップ層4と
を経由して、電極7に電流を流す。そして、上記電流に
よって、上記発光層3を発光させて、上記基板1から外
部に光を取り出すようにしている。なお、図18におい
て、Qは周辺部、Pは中心部、6はSiO2膜、5は溝で
ある。
光ダイオードとしては、図18に示すものがある。この
発光ダイオードは、電流を、電極8から、p+型層4Qと
3Qとp型AlGaAs層2を経由して、p型AlGaAs基
板1に流し、更に、基板1から、p型AlGaAs層2と
n型AlGaAs発光層3とn+型AlGaAsキャップ層4と
を経由して、電極7に電流を流す。そして、上記電流に
よって、上記発光層3を発光させて、上記基板1から外
部に光を取り出すようにしている。なお、図18におい
て、Qは周辺部、Pは中心部、6はSiO2膜、5は溝で
ある。
【0004】この発光ダイオードは、基板1の光出射面
をドーム状にすると共に、発光領域をドーム状の光出射
面の中心部に対向する中心部Pに限定しているので、光
が上記出射面に略垂直に入射し、光を有効に外部に取り
出すことができる。
をドーム状にすると共に、発光領域をドーム状の光出射
面の中心部に対向する中心部Pに限定しているので、光
が上記出射面に略垂直に入射し、光を有効に外部に取り
出すことができる。
【0005】上記発光ダイオードは、以下のようにして
作製される。図18の上下を逆にして参照し、まず、p
型AlGaAs基板1の上に、p型AlGaAs層2、n型A
lGaAs発光層3、n+型GaAsキャップ層4を順に形成
する。続いて周辺部QにZnを拡散することによって、
周辺部Qの発光層3とキャップ層4とを、p+型の導電型
に変化させ、p+型層3Qと4Qとを形成する。さらに、
上記周辺部Qと中心部Pとの間に溝5を形成し、上記溝
5をSiO2膜6で覆う。そして、中心部Pおよび周辺部
Qの表面に電極7および電極8を形成する。この後、図
18に示すようなチップ単位に分割し、各チップ毎に基
板1を研磨して、光出射面をドーム形状にする。
作製される。図18の上下を逆にして参照し、まず、p
型AlGaAs基板1の上に、p型AlGaAs層2、n型A
lGaAs発光層3、n+型GaAsキャップ層4を順に形成
する。続いて周辺部QにZnを拡散することによって、
周辺部Qの発光層3とキャップ層4とを、p+型の導電型
に変化させ、p+型層3Qと4Qとを形成する。さらに、
上記周辺部Qと中心部Pとの間に溝5を形成し、上記溝
5をSiO2膜6で覆う。そして、中心部Pおよび周辺部
Qの表面に電極7および電極8を形成する。この後、図
18に示すようなチップ単位に分割し、各チップ毎に基
板1を研磨して、光出射面をドーム形状にする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
発光ダイオードは、発光層3が発生する光を外部に取り
出すために、上記光を基板1を通過させなければならな
い。したがって、基板1の吸収端よりも波長が短くて、
基板1を透過できない光を、外部に取り出したい場合に
は、図18において基板1の下方側に光出射面と発光層
3の両方を設け、光出射面と発光層3が基板1を挟まな
いようにする必要がある。ところが、この場合には、図
18に示す構造では、溝5によって発光領域を限定する
ので、光出射面を凸型形状にすることと、発光領域を上
記光出射面の中心部に限定することを両立できず、外部
出射効率を向上させることができないという問題があ
る。
発光ダイオードは、発光層3が発生する光を外部に取り
出すために、上記光を基板1を通過させなければならな
い。したがって、基板1の吸収端よりも波長が短くて、
基板1を透過できない光を、外部に取り出したい場合に
は、図18において基板1の下方側に光出射面と発光層
3の両方を設け、光出射面と発光層3が基板1を挟まな
いようにする必要がある。ところが、この場合には、図
18に示す構造では、溝5によって発光領域を限定する
ので、光出射面を凸型形状にすることと、発光領域を上
記光出射面の中心部に限定することを両立できず、外部
出射効率を向上させることができないという問題があ
る。
【0007】そこで、本発明の目的は、基板を通過させ
ることなく外部に光を取り出して、基板の光吸収領域に
関係なく発光波長を設定できる上に、外部への光出射効
率を向上させることができる発光ダイオードを提供する
ことにある。
ることなく外部に光を取り出して、基板の光吸収領域に
関係なく発光波長を設定できる上に、外部への光出射効
率を向上させることができる発光ダイオードを提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明は、第1導電型の半導体基板
上に、少なくとも第1導電型の半導体層と第2導電型の
半導体層が順次積層され、上記第1導電型の半導体層と
第2導電型の半導体層の界面近傍において発生する光を
上記第2導電型の半導体層から外部に出射する発光ダイ
オードであって、上記基板の表面に垂直な平面で第2導
電型の半導体層を切断した断面が凸形状になるように、
上記第2導電型の半導体層を凸形状にし、上記第2導電
型の半導体層と上記第1導電型の半導体基板との間に、
上記凸形状の第2導電型の半導体層の中心部に対向する
領域に開口部を有する電流阻止層を設けていることを特
徴としている。
め、請求項1に記載の発明は、第1導電型の半導体基板
上に、少なくとも第1導電型の半導体層と第2導電型の
半導体層が順次積層され、上記第1導電型の半導体層と
第2導電型の半導体層の界面近傍において発生する光を
上記第2導電型の半導体層から外部に出射する発光ダイ
オードであって、上記基板の表面に垂直な平面で第2導
電型の半導体層を切断した断面が凸形状になるように、
上記第2導電型の半導体層を凸形状にし、上記第2導電
型の半導体層と上記第1導電型の半導体基板との間に、
上記凸形状の第2導電型の半導体層の中心部に対向する
領域に開口部を有する電流阻止層を設けていることを特
徴としている。
【0009】また、上記電流阻止層を、上記第1導電型
の半導体基板と上記発光層との間に設けた第2導電型半
導体層もしくは高抵抗半導体層にすることが望ましい。
の半導体基板と上記発光層との間に設けた第2導電型半
導体層もしくは高抵抗半導体層にすることが望ましい。
【0010】また、上記第2導電型半導体層の下に第2
の第2導電型半導体層が設けられ、上記電流阻止層は、
上記複数の第2導電型半導体層間に設けた第1導電型半
導体層もしくは高抵抗半導体層であることが望ましい。
の第2導電型半導体層が設けられ、上記電流阻止層は、
上記複数の第2導電型半導体層間に設けた第1導電型半
導体層もしくは高抵抗半導体層であることが望ましい。
【0011】また、上記凸形状の第2導電型半導体層
は、上方から見た表面パターンがストライプ状であり、
上記電流阻止層の開口部を、上記ストライプ状のパター
ンの中心軸に沿って設けていることが望ましい。
は、上方から見た表面パターンがストライプ状であり、
上記電流阻止層の開口部を、上記ストライプ状のパター
ンの中心軸に沿って設けていることが望ましい。
【0012】また、上記凸型形状の第2導電型半導体層
は、上方から見た表面パターンが、表面電極のパッド部
から第1次分岐が、上記第1次分岐から第2次分岐が、
上記第2次分岐から第3次分岐が少なくとも分岐した多
段分岐樹枝状であり、上記電流阻止層の開口部を、少な
くとも上記多段樹枝状の表面パターンの分岐先端部の中
心に対向する領域に設けていることが望ましい。
は、上方から見た表面パターンが、表面電極のパッド部
から第1次分岐が、上記第1次分岐から第2次分岐が、
上記第2次分岐から第3次分岐が少なくとも分岐した多
段分岐樹枝状であり、上記電流阻止層の開口部を、少な
くとも上記多段樹枝状の表面パターンの分岐先端部の中
心に対向する領域に設けていることが望ましい。
【0013】また、上記凸型形状の第2導電型半導体層
は、上方から見た表面パターンが、円形・多角形もしく
は略多角形であり、上記電流阻止層の開口部を上記円形
・多角形もしくは略多角形パターンの中心部に設けてい
ることが望ましい。
は、上方から見た表面パターンが、円形・多角形もしく
は略多角形であり、上記電流阻止層の開口部を上記円形
・多角形もしくは略多角形パターンの中心部に設けてい
ることが望ましい。
【0014】また、上記電流阻止層は、上記発光層の発
光波長に対して透光性であることが望ましい。
光波長に対して透光性であることが望ましい。
【0015】また、上記第1導電型半導体層は、第1導
電型半導体で作製した多層反射膜を含んでいることが望
ましい。
電型半導体で作製した多層反射膜を含んでいることが望
ましい。
【0016】また、上記目的を達成するため、請求項9
に記載の発明は、第1導電型の半導体基板上に、少なく
とも第1導電型の半導体層と第2導電型の第1,第2半
導体層が順次積層され、上記第1導電型の半導体層と第
2導電型の第1半導体層の界面近傍において発生する光
を上記第2導電型の第2半導体層から外部に出射する発
光ダイオードであって、上記基板の表面に垂直な平面で
第2導電型の第2半導体層を切断した断面が凸形状にな
るように、上記第2導電型の第2半導体層を凸形状に
し、上記第2導電型の第1半導体層と第2半導体層との
間に、第1導電型半導体層もしくは高抵抗半導体層で作
製され、上記凸形状の第2導電型の第2半導体層の中心
部に対向する領域に開口部を有する電流阻止層を設け、
上記電流阻止層と上記第2半導体層との間に、第2導電
型の半導体で作製され、上記開口部に連通した開口部を
有する電流注入層を設け、上記第2半導体層から露出し
ている電流注入層の上に電極を設けていることを特徴と
している。
に記載の発明は、第1導電型の半導体基板上に、少なく
とも第1導電型の半導体層と第2導電型の第1,第2半
導体層が順次積層され、上記第1導電型の半導体層と第
2導電型の第1半導体層の界面近傍において発生する光
を上記第2導電型の第2半導体層から外部に出射する発
光ダイオードであって、上記基板の表面に垂直な平面で
第2導電型の第2半導体層を切断した断面が凸形状にな
るように、上記第2導電型の第2半導体層を凸形状に
し、上記第2導電型の第1半導体層と第2半導体層との
間に、第1導電型半導体層もしくは高抵抗半導体層で作
製され、上記凸形状の第2導電型の第2半導体層の中心
部に対向する領域に開口部を有する電流阻止層を設け、
上記電流阻止層と上記第2半導体層との間に、第2導電
型の半導体で作製され、上記開口部に連通した開口部を
有する電流注入層を設け、上記第2半導体層から露出し
ている電流注入層の上に電極を設けていることを特徴と
している。
【0017】また、上記電流注入層の開口部と上記電流
阻止層の開口部とは、連続していることが望ましい。
阻止層の開口部とは、連続していることが望ましい。
【0018】また、上記電流注入層は、上記電流阻止層
に接した下層と、この下層の上に形成された上層とを含
み、上記上層のバンドギャップが、上記下層のバンドギ
ャップと上記第2導電型の第2半導体層のバンドギャッ
プとの中間の値であることをが望ましい。
に接した下層と、この下層の上に形成された上層とを含
み、上記上層のバンドギャップが、上記下層のバンドギ
ャップと上記第2導電型の第2半導体層のバンドギャッ
プとの中間の値であることをが望ましい。
【0019】また、上記電流注入層の上層の上に、上記
電極を設けていることが望ましい。
電極を設けていることが望ましい。
【0020】また、上記電流注入層は、上記電流阻止層
に接した第1層と、上記第1層の上に形成された第2層
とを含み、上記第1層は、上記電流阻止層の開口部に連
続した開口部を有し、上記第2層は、上記第1層の開口
部よりも広い範囲にわたって開口した開口部を有してい
ることが望ましい。
に接した第1層と、上記第1層の上に形成された第2層
とを含み、上記第1層は、上記電流阻止層の開口部に連
続した開口部を有し、上記第2層は、上記第1層の開口
部よりも広い範囲にわたって開口した開口部を有してい
ることが望ましい。
【0021】また、上記電流注入層の第1層および上記
電流阻止層は、界面の発光波長に対して透明であること
が望ましい。
電流阻止層は、界面の発光波長に対して透明であること
が望ましい。
【0022】また、上記凸形状の第2導電型の第2半導
体層は、上方から見た表面パターンがストライプ状であ
り、上記電流阻止層の開口部を、上記ストライプ状のパ
ターンの中心軸に沿って設けていることが望ましい。
体層は、上方から見た表面パターンがストライプ状であ
り、上記電流阻止層の開口部を、上記ストライプ状のパ
ターンの中心軸に沿って設けていることが望ましい。
【0023】また、上記凸形状の第2半導体層は、上方
から見た形状が円形もしくは多角形もしくは略多角形で
あり、上記電流注入層の開口部および上記電流阻止層の
開口部は、上記円形もしくは多角形もしくは略多角形の
中心部に対向する領域に形成されていることが望まし
い。
から見た形状が円形もしくは多角形もしくは略多角形で
あり、上記電流注入層の開口部および上記電流阻止層の
開口部は、上記円形もしくは多角形もしくは略多角形の
中心部に対向する領域に形成されていることが望まし
い。
【0024】また、上記凸型形状の第2半導体層は、ド
ーム形状であることが望ましい。
ーム形状であることが望ましい。
【0025】また、上記第1導電型半導体層は、第1導
電型半導体で作製した多層反射膜を含んでいることが望
ましい。
電型半導体で作製した多層反射膜を含んでいることが望
ましい。
【0026】
【作用】請求項1に記載の発明によれば、上記電流阻止
層は、その開口部だけが電流を通過させる。したがっ
て、上記電流阻止層は、上記開口部に対向する領域に、
上記第1導電型半導体層と上記第2導電型半導体層の界
面近傍における発光領域を制限する。つまり、上記電流
阻止層は、上記発光領域を、凸状の光出射面を有する第
2導電型の半導体層の中心部に対向する領域における上
記界面近傍に限定する。したがって、上記発明によれ
ば、上記光を凸状の光出射面に対して垂直入射に近付け
ることができ、外部への光出射効率を向上させることが
できる。
層は、その開口部だけが電流を通過させる。したがっ
て、上記電流阻止層は、上記開口部に対向する領域に、
上記第1導電型半導体層と上記第2導電型半導体層の界
面近傍における発光領域を制限する。つまり、上記電流
阻止層は、上記発光領域を、凸状の光出射面を有する第
2導電型の半導体層の中心部に対向する領域における上
記界面近傍に限定する。したがって、上記発明によれ
ば、上記光を凸状の光出射面に対して垂直入射に近付け
ることができ、外部への光出射効率を向上させることが
できる。
【0027】上記光出射効率の向上について、上記第2
導電型の半導体層の光出射面を、凸形状の一例としての
ドーム形状にした場合について詳しく説明する。図19
(A)はドーム形状の光出射面の中心Oから発した光線a,
b,cの経路を示す。各光線a ,b ,c は光出射面に垂直入
射するので、上方に発した光の大部分が屈折,反射する
ことなく外部に出射する。一方、図19(B)は、中心O
から位置ズレした周辺位置Aから発した光線d,e,fの経
路を示す。光線eは光出射面に斜め入射するため全反射
され外部に出射されない。また、他の光線d,fも表面で
屈折し出射方向が曲げられている。このように、ドーム
形の出射面の中心Oから発した光の方が外部出射効率が
高い。具体的には、ドーム面の内部および外部の屈折率
をそれぞれ3.1および1.5としたとき、外部出射効率
の計算値は、中心Oのみの発光した場合には、42.5
%、全体で均一に発光した場合には16.4%となる。
すなわち、この場合、発光領域を中心に限定することに
より、外部出射効率は2.6倍になる。この傾向は、光
出射面を、ドーム形状ではなく、たとえばメサ形状等の
凸形状にした場合についても成り立つ。
導電型の半導体層の光出射面を、凸形状の一例としての
ドーム形状にした場合について詳しく説明する。図19
(A)はドーム形状の光出射面の中心Oから発した光線a,
b,cの経路を示す。各光線a ,b ,c は光出射面に垂直入
射するので、上方に発した光の大部分が屈折,反射する
ことなく外部に出射する。一方、図19(B)は、中心O
から位置ズレした周辺位置Aから発した光線d,e,fの経
路を示す。光線eは光出射面に斜め入射するため全反射
され外部に出射されない。また、他の光線d,fも表面で
屈折し出射方向が曲げられている。このように、ドーム
形の出射面の中心Oから発した光の方が外部出射効率が
高い。具体的には、ドーム面の内部および外部の屈折率
をそれぞれ3.1および1.5としたとき、外部出射効率
の計算値は、中心Oのみの発光した場合には、42.5
%、全体で均一に発光した場合には16.4%となる。
すなわち、この場合、発光領域を中心に限定することに
より、外部出射効率は2.6倍になる。この傾向は、光
出射面を、ドーム形状ではなく、たとえばメサ形状等の
凸形状にした場合についても成り立つ。
【0028】また、上記発明によれば、基板上の上記界
面から、上記界面上の第2導電型の半導体層を経由し
て、光を外部に取り出すので、上記界面が発生する光を
基板を通過させることなく、外部に取り出すことがで
き、基板の光吸収領域に関係なく発光波長を設定でき
る。
面から、上記界面上の第2導電型の半導体層を経由し
て、光を外部に取り出すので、上記界面が発生する光を
基板を通過させることなく、外部に取り出すことがで
き、基板の光吸収領域に関係なく発光波長を設定でき
る。
【0029】また、請求項2によれば、上記界面の下側
に電流阻止層を設けたので、上記電流阻止層は、上記界
面から上記第2導電型の半導体層に向かう光を遮らな
い。
に電流阻止層を設けたので、上記電流阻止層は、上記界
面から上記第2導電型の半導体層に向かう光を遮らな
い。
【0030】また、請求項3によれば、開口部を有する
電流阻止層を上記界面の上側に設けたので、上記界面お
よび界面の下側の層を平坦な基板上に、平坦に形成でき
る。したがって、上記界面を容易に良質にできる。
電流阻止層を上記界面の上側に設けたので、上記界面お
よび界面の下側の層を平坦な基板上に、平坦に形成でき
る。したがって、上記界面を容易に良質にできる。
【0031】また、請求項4によれば、ストライプ状の
表面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層のス
トライプ形状の左右両側の2つの光出射面から光を出射
させることができる。
表面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層のス
トライプ形状の左右両側の2つの光出射面から光を出射
させることができる。
【0032】また、請求項5によれば、多段樹枝状の表
面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層の多段
樹脂状の表面パターンの各分岐先端部において、分岐方
向に対して左右の側面と前方の側面との3面から光を出
射させることができる。
面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層の多段
樹脂状の表面パターンの各分岐先端部において、分岐方
向に対して左右の側面と前方の側面との3面から光を出
射させることができる。
【0033】また、請求項6によれば、上記円形もしく
は多角形もしくは略多角形の凸形状の第2導電型半導体
層の全周面から光を出射することができる。
は多角形もしくは略多角形の凸形状の第2導電型半導体
層の全周面から光を出射することができる。
【0034】また、請求項7によれば、上記電流阻止層
が、上記界面の発光波長に対して透光性であるので、上
記電流阻止層が、上記界面が発生する光を遮ることがな
い。
が、上記界面の発光波長に対して透光性であるので、上
記電流阻止層が、上記界面が発生する光を遮ることがな
い。
【0035】また、請求項8によれば、上記界面から上
記基板側に向かう光を、上記多層反射膜で反射して、上
記凸形状の第2導電型半導体層に向かわせることができ
る。
記基板側に向かう光を、上記多層反射膜で反射して、上
記凸形状の第2導電型半導体層に向かわせることができ
る。
【0036】また、請求項9に記載の発明によれば、電
流は、上記電流注入層の上の電極から、電流注入層と第
2導電型の第2半導体層および第1半導体層を経由して
界面に達する。上記界面に達する電流は、上記第1半導
体層と第2半導体層の間の電流阻止層の開口部を通過す
る電流に限られる。したがって、上記第2半導体層の中
心部に対向する領域の界面に電流が絞られて、上記領域
の界面だけが発光する。そして、上記界面が発生する光
は上記第2半導体層の凸形状の光出射面から外部に出射
する。
流は、上記電流注入層の上の電極から、電流注入層と第
2導電型の第2半導体層および第1半導体層を経由して
界面に達する。上記界面に達する電流は、上記第1半導
体層と第2半導体層の間の電流阻止層の開口部を通過す
る電流に限られる。したがって、上記第2半導体層の中
心部に対向する領域の界面に電流が絞られて、上記領域
の界面だけが発光する。そして、上記界面が発生する光
は上記第2半導体層の凸形状の光出射面から外部に出射
する。
【0037】このように、界面の発光領域は、上記第2
半導体層の中心部に対向する領域に限定され、かつ、上
記発光領域からの光は、第2半導体層の凸形状の光出射
面に入射する。したがって、上記光出射面への上記光の
入射を垂直入射に近付けることができ、光出射効率を向
上させることができる。
半導体層の中心部に対向する領域に限定され、かつ、上
記発光領域からの光は、第2半導体層の凸形状の光出射
面に入射する。したがって、上記光出射面への上記光の
入射を垂直入射に近付けることができ、光出射効率を向
上させることができる。
【0038】また、上記電極は、第2半導体層から露出
している電流注入層の上に設けられているので、上記電
極が上記第2半導体層を覆わない。したがって、上記電
極を上記第2半導体層の上に形成する場合に比べて、光
損失を減少させることができて、光出射効率を向上させ
ることができる。
している電流注入層の上に設けられているので、上記電
極が上記第2半導体層を覆わない。したがって、上記電
極を上記第2半導体層の上に形成する場合に比べて、光
損失を減少させることができて、光出射効率を向上させ
ることができる。
【0039】また、基板を通過させることなく光を外部
に取り出すので、基板の光吸収領域に関係なく発光波長
を設定できる。
に取り出すので、基板の光吸収領域に関係なく発光波長
を設定できる。
【0040】また、請求項10によれば、上記電流注入
層の開口部と上記電流阻止層の開口部とが連続している
ので、上記電流注入層の開口部と上記電流阻止層の開口
部を同時に形成することができ、製造工程が簡単にな
る。
層の開口部と上記電流阻止層の開口部とが連続している
ので、上記電流注入層の開口部と上記電流阻止層の開口
部を同時に形成することができ、製造工程が簡単にな
る。
【0041】また、請求項11によれば、上記電流注入
層が上層と下層とを含み、上記上層のバンドギャップ
が、上記下層のバンドギャップと上記第2導電型の第2
半導体層のバンドギャップとの中間の値であるので、電
流注入層と上記第2半導体層との間の電気抵抗を低減さ
せることができる。
層が上層と下層とを含み、上記上層のバンドギャップ
が、上記下層のバンドギャップと上記第2導電型の第2
半導体層のバンドギャップとの中間の値であるので、電
流注入層と上記第2半導体層との間の電気抵抗を低減さ
せることができる。
【0042】また、請求項12によれば、上記凸形状の
第2半導体層から露出した上記電流注入層の下層の上
に、上記電極を設けたので、上記電流注入層と上記電極
との間の電気抵抗を低減させることができる。
第2半導体層から露出した上記電流注入層の下層の上
に、上記電極を設けたので、上記電流注入層と上記電極
との間の電気抵抗を低減させることができる。
【0043】また、請求項13によれば、上記電流注入
層の第2層は、第1層の開口部よりも広い開口部を有し
ているので、上記第1層の開口部を通過した光が、上記
第2層で遮られることがない。したがって、光の出射効
率が向上する。
層の第2層は、第1層の開口部よりも広い開口部を有し
ているので、上記第1層の開口部を通過した光が、上記
第2層で遮られることがない。したがって、光の出射効
率が向上する。
【0044】また、請求項14によれば、上記電流注入
層の第1層および上記電流阻止層は、界面の発光波長に
対して透明であるので、上記界面が発生する光を遮らな
い。したがって、光の出射効率が向上する。
層の第1層および上記電流阻止層は、界面の発光波長に
対して透明であるので、上記界面が発生する光を遮らな
い。したがって、光の出射効率が向上する。
【0045】また、請求項15によれば、ストライプ状
の表面パターンを有する凸形状の第2導電型の第2半導
体層のストライプ形状の左右両側の2つの光出射面およ
び上記ストライプ形状の上面から光を出射させることが
できる。
の表面パターンを有する凸形状の第2導電型の第2半導
体層のストライプ形状の左右両側の2つの光出射面およ
び上記ストライプ形状の上面から光を出射させることが
できる。
【0046】また、請求項16によれば、上記円形もし
くは多角形もしくは略多角形の凸形状の第2半導体層の
上面および全周面から光を出射することができる。
くは多角形もしくは略多角形の凸形状の第2半導体層の
上面および全周面から光を出射することができる。
【0047】また、請求項17によれば、上記ドーム形
状の凸形状の第2半導体層の全ドーム面から光を出射す
ることができる。
状の凸形状の第2半導体層の全ドーム面から光を出射す
ることができる。
【0048】また、請求項18によれば、上記界面から
上記基板に向かう光を、上記多層反射膜で反射して、上
記凸形状の第2半導体層に向かわせることができる。し
たがって、光出射効率を向上させることができる。
上記基板に向かう光を、上記多層反射膜で反射して、上
記凸形状の第2半導体層に向かわせることができる。し
たがって、光出射効率を向上させることができる。
【0049】
【実施例】以下、この発明の発光ダイオードを実施例に
より詳細に説明する。
より詳細に説明する。
【0050】図1(A)〜(C)は、第1実施例のAlGaI
nP系LEDの製造工程を説明する断面図であり、図2
(A)は、図1(A)に対応する平面図であり、図2(B)
は、図1(C)に対応する平面図である。なお、以下の説
明において、(AlyGa1-y)0.5In0.5PをAlGaInP、
Al0.5In0.5PをAlInP、Ga0.5In0.5PをGaInP
と略記する。
nP系LEDの製造工程を説明する断面図であり、図2
(A)は、図1(A)に対応する平面図であり、図2(B)
は、図1(C)に対応する平面図である。なお、以下の説
明において、(AlyGa1-y)0.5In0.5PをAlGaInP、
Al0.5In0.5PをAlInP、Ga0.5In0.5PをGaInP
と略記する。
【0051】まず、上記実施例のLEDを製造する製造
工程を説明する。図1(A)に示すように、p型GaAs基
板10上に、n型GaAs電流阻止層11を形成し、この
電流阻止層11を部分的に除去して、開口部12を形成
する。図2(A)に、図1(A)に対応する平面図を示す。
図2のAーA線断面図が、図1(A)である。
工程を説明する。図1(A)に示すように、p型GaAs基
板10上に、n型GaAs電流阻止層11を形成し、この
電流阻止層11を部分的に除去して、開口部12を形成
する。図2(A)に、図1(A)に対応する平面図を示す。
図2のAーA線断面図が、図1(A)である。
【0052】次に、図1(B)に示すように、p型AlGa
InP(y=0.7)クラッド層13とアンドープAlGaI
nP(y=0.5)発光層14とn型AlGaInP(y=0.
7)クラッド層15とn型GaAsコンタクト層16を順
に全面に形成する。その後、上記コンタクト層16上に
表面電極17を形成し、上記基板10の下面に裏面電極
18を形成する。
InP(y=0.7)クラッド層13とアンドープAlGaI
nP(y=0.5)発光層14とn型AlGaInP(y=0.
7)クラッド層15とn型GaAsコンタクト層16を順
に全面に形成する。その後、上記コンタクト層16上に
表面電極17を形成し、上記基板10の下面に裏面電極
18を形成する。
【0053】次に、上記表面電極17上にレジストパタ
ーンをフォトリソグラフィーによって形成し、第1のエ
ッチャントで表面電極17をエッチングし、第2のエッ
チャントでn型GaAsコンタクト層16とn型AlGaI
nPクラッド層15をエッチングすることによって、図
1(C)に示すように、上記n型AlGaInPクラッド層
15をメサ形状にする。図1(C)に示すように、上記電
流阻止層11の開口部12が、上記メサ形状のクラッド
層15の中心部に対向するように、上記クラッド層15
のエッチングを行う。図1(C)に示すLEDの平面図を
図2(B)に示す。図2(B)のBーB線断面図が図1(C)
である。
ーンをフォトリソグラフィーによって形成し、第1のエ
ッチャントで表面電極17をエッチングし、第2のエッ
チャントでn型GaAsコンタクト層16とn型AlGaI
nPクラッド層15をエッチングすることによって、図
1(C)に示すように、上記n型AlGaInPクラッド層
15をメサ形状にする。図1(C)に示すように、上記電
流阻止層11の開口部12が、上記メサ形状のクラッド
層15の中心部に対向するように、上記クラッド層15
のエッチングを行う。図1(C)に示すLEDの平面図を
図2(B)に示す。図2(B)のBーB線断面図が図1(C)
である。
【0054】上述したように、上記実施例は、上記n型
AlGaInPクラッド層15をメサ形状にし、かつ、上
記メサ形状のクラッド層15の中心部に対向する領域に
電流阻止層11の開口部12を形成した。したがって、
上記発光層14の発光領域を、上記メサ形状のクラッド
層15の中心部に対向する領域に限定することができ
る。したがって、上記発光層14が発生する光を上記メ
サ形状のクラッド層15の光出射面15aに対して垂直
入射に近付けることができる。したがって、上記光が上
記光出射面15a で屈折したり反射したりすることを防
止でき、光出射効率を向上させることができる。また、
発光層14が発生する光を、基板10を通過させること
なく外部に取り出すので、基板10の光吸収領域に関係
なく発光波長を設定できる。また、上記実施例の電流阻
止層11は、図2(B)に示す表面電極17の表面電極パ
ッド部17Pの直下での無効発光を抑制する役目を兼ね
ている。
AlGaInPクラッド層15をメサ形状にし、かつ、上
記メサ形状のクラッド層15の中心部に対向する領域に
電流阻止層11の開口部12を形成した。したがって、
上記発光層14の発光領域を、上記メサ形状のクラッド
層15の中心部に対向する領域に限定することができ
る。したがって、上記発光層14が発生する光を上記メ
サ形状のクラッド層15の光出射面15aに対して垂直
入射に近付けることができる。したがって、上記光が上
記光出射面15a で屈折したり反射したりすることを防
止でき、光出射効率を向上させることができる。また、
発光層14が発生する光を、基板10を通過させること
なく外部に取り出すので、基板10の光吸収領域に関係
なく発光波長を設定できる。また、上記実施例の電流阻
止層11は、図2(B)に示す表面電極17の表面電極パ
ッド部17Pの直下での無効発光を抑制する役目を兼ね
ている。
【0055】尚、上記実施例において、電流阻止層1
1、クラッド層15、コンタクト層16のエッチング
は、ウエットエッチングでもRIBE(反応性イオンビ
ームエッチング)でもよい。
1、クラッド層15、コンタクト層16のエッチング
は、ウエットエッチングでもRIBE(反応性イオンビ
ームエッチング)でもよい。
【0056】また、上記実施例では、上記クラッド層1
5のエッチングを上記アンドープAlGaInP発光層1
4の手前で止めたが、発光層14までエッチングしても
よい。また、上記エッチングをp型AlGaInPクラッ
ド層13まで到達させてもよい。
5のエッチングを上記アンドープAlGaInP発光層1
4の手前で止めたが、発光層14までエッチングしても
よい。また、上記エッチングをp型AlGaInPクラッ
ド層13まで到達させてもよい。
【0057】また、上記実施例においては、光が出射す
るクラッド層15だけでなく、光を出射させないn型G
aAsコンタクト層16をもメサ形状にしたが、電気特性
向上のために設けられた不透明層であるコンタクト層1
6をメサ形状にする必要はなく、クラッド層15のみを
メサ形状にすれば、光出射効率を向上させることができ
る。
るクラッド層15だけでなく、光を出射させないn型G
aAsコンタクト層16をもメサ形状にしたが、電気特性
向上のために設けられた不透明層であるコンタクト層1
6をメサ形状にする必要はなく、クラッド層15のみを
メサ形状にすれば、光出射効率を向上させることができ
る。
【0058】また、上記実施例は、LEDの基本的な構
成例であって、上記実施例のn型GaAs電流阻止層11
と上記p型AlGaInPクラッド層13との間にp型Ga
Asバッファ層およびp型GaInP中間バンドギャップ
層を形成して、結晶性や電気的特性を向上させてもよ
い。また、上記n型AlGaInPクラッド層15とn型
GaAsコンタクト層16との間にn型GaInP中間バン
ドギャップ層を形成して電気的特性を向上させてもよ
い。
成例であって、上記実施例のn型GaAs電流阻止層11
と上記p型AlGaInPクラッド層13との間にp型Ga
Asバッファ層およびp型GaInP中間バンドギャップ
層を形成して、結晶性や電気的特性を向上させてもよ
い。また、上記n型AlGaInPクラッド層15とn型
GaAsコンタクト層16との間にn型GaInP中間バン
ドギャップ層を形成して電気的特性を向上させてもよ
い。
【0059】また、上記表面電極17および/または裏
面電極18は、クラッド層15およびコンタクト層16
をメサエッチングした後に、形成してもよい。
面電極18は、クラッド層15およびコンタクト層16
をメサエッチングした後に、形成してもよい。
【0060】また、上記実施例では、表面電極17の材
料として、AuGeを用いたが、その他のn型オーミック
電極を用いてもよい。また、上記裏面電極18の材料と
しては、AuZnを用いたが、その他のp型オーミック
電極を用いてもよい。
料として、AuGeを用いたが、その他のn型オーミック
電極を用いてもよい。また、上記裏面電極18の材料と
しては、AuZnを用いたが、その他のp型オーミック
電極を用いてもよい。
【0061】また、上記基板10の導電型は、n型であ
ってもp型であってもよい。ただし、上記基板10の導
電型をn型にした場合には、電流阻止層11をp型にし
なければならないので、電流阻止層11をn型にした場
合に比べて、電流阻止層11の最適厚さを厚くする必要
がある。
ってもp型であってもよい。ただし、上記基板10の導
電型をn型にした場合には、電流阻止層11をp型にし
なければならないので、電流阻止層11をn型にした場
合に比べて、電流阻止層11の最適厚さを厚くする必要
がある。
【0062】また、上記実施例では、各半導体層11,
13〜16をMOCVD法(有機金属気相成長法)で形成
したが、MBE法(分子線エピタキシ法)やVPE法(気
相成長法)やLPE法(液相成長法)で上記各半導体層を
形成してもよい。
13〜16をMOCVD法(有機金属気相成長法)で形成
したが、MBE法(分子線エピタキシ法)やVPE法(気
相成長法)やLPE法(液相成長法)で上記各半導体層を
形成してもよい。
【0063】また、上記実施例のpn接合は、結晶成長時
に作り込んでもよいし、結晶成長後にドーパントを拡散
して形成してもよい。
に作り込んでもよいし、結晶成長後にドーパントを拡散
して形成してもよい。
【0064】また、上記実施例では、発光層14の界面
の接合をダブルヘテロ接合にしたが、上記接合はシング
ルヘテロ接合であってもよく、ホモ接合であってもよ
い。
の接合をダブルヘテロ接合にしたが、上記接合はシング
ルヘテロ接合であってもよく、ホモ接合であってもよ
い。
【0065】また、上記発光層14およびクラッド層1
3,15の材料は、AlGaInPに限定されるものではな
く、AlGaAsやGaAsPやGaPやAlGaNやInGaA
sP等のIIIーV族化合物半導体であってもよく、Zn
CdSeTe等のIIーVI族化合物半導体であってもよ
く、CuAlSSeやCuGaSSe等のカルコパイライト系
半導体であってもよい。また、上記基板10の材料は、
GaAsに限定されるものではなく、GaPやInPやサフ
ァイア等であってもよい。また、上記基板10は、発光
波長の光に対して不透明であっても透明であってもよ
い。
3,15の材料は、AlGaInPに限定されるものではな
く、AlGaAsやGaAsPやGaPやAlGaNやInGaA
sP等のIIIーV族化合物半導体であってもよく、Zn
CdSeTe等のIIーVI族化合物半導体であってもよ
く、CuAlSSeやCuGaSSe等のカルコパイライト系
半導体であってもよい。また、上記基板10の材料は、
GaAsに限定されるものではなく、GaPやInPやサフ
ァイア等であってもよい。また、上記基板10は、発光
波長の光に対して不透明であっても透明であってもよ
い。
【0066】次に、第2実施例を、図3および図4に示
す。図3は平面図である図4(B)のCーC線断面図であ
る。
す。図3は平面図である図4(B)のCーC線断面図であ
る。
【0067】図3を参照しながら、第2実施例のLED
を製造する製造工程を説明する。まず、p型GaAs基板
30上に、p型AlInPとp型AlGaInP(y=0.6)
を交互に積層した交互多層膜である反射層31と、n型
AlInP電流阻止層32を順に形成する。次に、n型A
lInP電流阻止層32に開口部33を形成する。この開
口部33は、後の工程で作製する多段分岐メサ形状先端
部の中心に対向するようにしている。この製造段階の平
面図を図4(A)に示す。
を製造する製造工程を説明する。まず、p型GaAs基板
30上に、p型AlInPとp型AlGaInP(y=0.6)
を交互に積層した交互多層膜である反射層31と、n型
AlInP電流阻止層32を順に形成する。次に、n型A
lInP電流阻止層32に開口部33を形成する。この開
口部33は、後の工程で作製する多段分岐メサ形状先端
部の中心に対向するようにしている。この製造段階の平
面図を図4(A)に示す。
【0068】次に、p型AlGaInP(y=0.7)クラッ
ド層34とアンドープAlGaInP(y=0.5)発光層3
5とn型AlGaInP(y=0.7)クラッド層36とn型
GaAsコンタクト層37を順に全面に形成する。次に、
上記コンタクト層37上に表面電極38を形成し、基板
30下面に裏面電極39を形成する。
ド層34とアンドープAlGaInP(y=0.5)発光層3
5とn型AlGaInP(y=0.7)クラッド層36とn型
GaAsコンタクト層37を順に全面に形成する。次に、
上記コンタクト層37上に表面電極38を形成し、基板
30下面に裏面電極39を形成する。
【0069】次に、上記表面電極38上にレジストパタ
ーンをフォトリソグラフィーによって形成し、第1のエ
ッチャントで表面電極38をエッチングし、第2のエッ
チャントでn型GaAsコンタクト層37とn型AlGaI
nPクラッド層36をエッチングする。こうして、図3
に示すように、上記クラッド層36を、メサ形状に形成
する。
ーンをフォトリソグラフィーによって形成し、第1のエ
ッチャントで表面電極38をエッチングし、第2のエッ
チャントでn型GaAsコンタクト層37とn型AlGaI
nPクラッド層36をエッチングする。こうして、図3
に示すように、上記クラッド層36を、メサ形状に形成
する。
【0070】平面図である図4(B)に示すように、上記
クラッド層36を含むメサ形凸部40は、表面電極38
のパッド部38aから第1分岐51a,51b,51c,51d
が分岐している。そして、上記各第1分岐51a〜dか
ら、それぞれ3つの第2分岐が分岐している。たとえ
ば、上記第1分岐51aからは第2分岐52a,52b,5
2cが分岐している。さらに、各第2分岐から3つの第
3分岐が分岐している。たとえば、第2分岐52bから
は第3分岐53a,53b,53cが分岐している。このよ
うに、上記実施例は、上記クラッド層36を含むメサ形
凸部40が、多段の分岐を有する樹枝状になっている。
クラッド層36を含むメサ形凸部40は、表面電極38
のパッド部38aから第1分岐51a,51b,51c,51d
が分岐している。そして、上記各第1分岐51a〜dか
ら、それぞれ3つの第2分岐が分岐している。たとえ
ば、上記第1分岐51aからは第2分岐52a,52b,5
2cが分岐している。さらに、各第2分岐から3つの第
3分岐が分岐している。たとえば、第2分岐52bから
は第3分岐53a,53b,53cが分岐している。このよ
うに、上記実施例は、上記クラッド層36を含むメサ形
凸部40が、多段の分岐を有する樹枝状になっている。
【0071】上記実施例によれば、上記第1実施例と同
様に、発光層35が発生する光を、メサ形状のクラッド
層36の光出射面36aに対して垂直入射に近付けるこ
とができ、外部への光出射効率を向上させることができ
る。
様に、発光層35が発生する光を、メサ形状のクラッド
層36の光出射面36aに対して垂直入射に近付けるこ
とができ、外部への光出射効率を向上させることができ
る。
【0072】そのうえ、上記実施例によれば、上記各分
岐の先端部のクラッド層36は、図4(B)のZ部に示す
ように、分岐方向に対して、前方側面と左側面と右側面
の3つの側面から光を出射できる。したがって、上記実
施例によれば、図4(B)のZ部に示す分岐先端部を、容
易に多数個形成できて、光出射効率を特に向上できる。
岐の先端部のクラッド層36は、図4(B)のZ部に示す
ように、分岐方向に対して、前方側面と左側面と右側面
の3つの側面から光を出射できる。したがって、上記実
施例によれば、図4(B)のZ部に示す分岐先端部を、容
易に多数個形成できて、光出射効率を特に向上できる。
【0073】また、上記実施例は、基板30上に多層反
射膜31が形成されているので、発光層35から基板3
0に向かう光を、上記多層反射膜31で反射して、上記
クラッド層36の光出射面36aから出射することがで
きる。
射膜31が形成されているので、発光層35から基板3
0に向かう光を、上記多層反射膜31で反射して、上記
クラッド層36の光出射面36aから出射することがで
きる。
【0074】また、上記電流阻止層32を、AlGaIn
Pよりもバンドギャップが大きなAlInPで作製し、A
lGaInP発光層35の発光波長に対して透明にしてい
るので、発光層55から多層反射膜31へ向かう光が上
記電流阻止層32によって遮られることがない。
Pよりもバンドギャップが大きなAlInPで作製し、A
lGaInP発光層35の発光波長に対して透明にしてい
るので、発光層55から多層反射膜31へ向かう光が上
記電流阻止層32によって遮られることがない。
【0075】尚、上記第2実施例についても、第1実施
例で述べた変更と同様の変更が可能である。
例で述べた変更と同様の変更が可能である。
【0076】次に、第3実施例であるZnCdSe系LE
D を図5に示す。この実施例は、以下のようにして形
成される。まず、n型GaAs基板60上に、MBE法に
より、n型ZnSSeバッファ層61とn型ZnSeクラッ
ド層62とアンドープZn1-xCdxSe(x=0.2)歪み量
子井戸発光層63とp型ZnSe第1クラッド層64とn
型ZnSe電流阻止層65を順に形成する。次に、上記n
型ZnSe電流阻止層65を一部エッチング除去して、開
口部71を形成する。上記開口部71は、後の工程で形
成するメサ形状部70の中心部に対向する領域に形成す
る。
D を図5に示す。この実施例は、以下のようにして形
成される。まず、n型GaAs基板60上に、MBE法に
より、n型ZnSSeバッファ層61とn型ZnSeクラッ
ド層62とアンドープZn1-xCdxSe(x=0.2)歪み量
子井戸発光層63とp型ZnSe第1クラッド層64とn
型ZnSe電流阻止層65を順に形成する。次に、上記n
型ZnSe電流阻止層65を一部エッチング除去して、開
口部71を形成する。上記開口部71は、後の工程で形
成するメサ形状部70の中心部に対向する領域に形成す
る。
【0077】次に、p型ZnSe第2クラッド層66とp
型GaAsコンタクト層67とを順に形成する。そして、
上記コンタクト層67上に表面電極68を形成し、上記
基板60の下面に裏面電極69を形成する。
型GaAsコンタクト層67とを順に形成する。そして、
上記コンタクト層67上に表面電極68を形成し、上記
基板60の下面に裏面電極69を形成する。
【0078】次に、上記表面電極68上にレジストパタ
ーンをフォトリソグラフィーによって形成し、第1のエ
ッチャントで表面電極68をエッチングし、第2のエッ
チャントでp型GaAsコンタクト層67とp型ZnSe第
2クラッド層66をエッチングする。このエッチングに
よって、上記第2クラッド層66をメサ形状にすると共
に、上記第2クラッド層66を含むメサ形状部70を形
成する。
ーンをフォトリソグラフィーによって形成し、第1のエ
ッチャントで表面電極68をエッチングし、第2のエッ
チャントでp型GaAsコンタクト層67とp型ZnSe第
2クラッド層66をエッチングする。このエッチングに
よって、上記第2クラッド層66をメサ形状にすると共
に、上記第2クラッド層66を含むメサ形状部70を形
成する。
【0079】上記実施例によれば、第1実施例と同様の
光出射効率向上効果に加えて、以下の効果を奏すること
ができる。すなわち、上記実施例は、開口部71を有す
る電流阻止層65を発光層63の上に形成しているの
で、発光層63および発光層63の下の半導体層を基板
60上に平坦に連続して成長させることができ、良質な
発光層63を容易に得ることができる。
光出射効率向上効果に加えて、以下の効果を奏すること
ができる。すなわち、上記実施例は、開口部71を有す
る電流阻止層65を発光層63の上に形成しているの
で、発光層63および発光層63の下の半導体層を基板
60上に平坦に連続して成長させることができ、良質な
発光層63を容易に得ることができる。
【0080】尚、上記第3実施例では、電流阻止層を発
光層の上に形成した構造をZnCdSe系LEDに採用し
たが、上記構造をAlGaInP系LEDに適用してもよ
い。また、逆に、電流阻止層を発光層の下に形成した第
1,第2実施例の構造を、ZnCdSe系LEDに採用して
もよい。
光層の上に形成した構造をZnCdSe系LEDに採用し
たが、上記構造をAlGaInP系LEDに適用してもよ
い。また、逆に、電流阻止層を発光層の下に形成した第
1,第2実施例の構造を、ZnCdSe系LEDに採用して
もよい。
【0081】また、上記実施例では、上記メサ形状部7
0の表面パターンを、第1実施例と略同じストライプメ
サ形状にしたが、上記メサ形状部70の表面パターン
を、上記第2実施例と同様の多段分岐メサ形状にしても
よい。
0の表面パターンを、第1実施例と略同じストライプメ
サ形状にしたが、上記メサ形状部70の表面パターン
を、上記第2実施例と同様の多段分岐メサ形状にしても
よい。
【0082】また、上記第3実施例のその他の点につい
ても、第1,第2実施例でのべた変更と同様の変更が可
能である。たとえば、発光層の下に反射膜を形成して外
部出射効率を向上させることができる。
ても、第1,第2実施例でのべた変更と同様の変更が可
能である。たとえば、発光層の下に反射膜を形成して外
部出射効率を向上させることができる。
【0083】また、以下に示す変更も可能である。すな
わち、基板材料はGaAs以外にZnSe等でもよく、発光
波長に対して不透明であっても透明であってもよい。
わち、基板材料はGaAs以外にZnSe等でもよく、発光
波長に対して不透明であっても透明であってもよい。
【0084】また、発光層63はZn1-xCd xSe(x=
0.2)としたが、xの値は特に限定されず、例えばx=
0にして、発光層63をZnSeとしてもよい。また、発
光層は、例えばZnSe/ZnCdSe多重量子井戸構造で
あってもよい。
0.2)としたが、xの値は特に限定されず、例えばx=
0にして、発光層63をZnSeとしてもよい。また、発
光層は、例えばZnSe/ZnCdSe多重量子井戸構造で
あってもよい。
【0085】また、n型ZnSSeバッファ層61に替え
て、n型InGaAsバッファ層としてもよく、また、n
型ZnS/ZnSe歪超格子層であってもよい。
て、n型InGaAsバッファ層としてもよく、また、n
型ZnS/ZnSe歪超格子層であってもよい。
【0086】また、上記各半導体層61〜66をMBE
法(分子線エピタキシ法)で形成したが、MOCVD法
(有機金属気相成長法)またはVPB法(気相成長法)また
はLPE法(液相成長法)等で形成してもよい。また、pn
接合は、結晶成長時に作り込んでもよいし、結晶成長後
にドーパントを拡散して形成してもよい。
法(分子線エピタキシ法)で形成したが、MOCVD法
(有機金属気相成長法)またはVPB法(気相成長法)また
はLPE法(液相成長法)等で形成してもよい。また、pn
接合は、結晶成長時に作り込んでもよいし、結晶成長後
にドーパントを拡散して形成してもよい。
【0087】次に、図6に、第4実施例であるAlGaA
s系LEDの断面を示す。また、上記第4実施例の表面
を図7に示す。
s系LEDの断面を示す。また、上記第4実施例の表面
を図7に示す。
【0088】上記第4実施例の製造過程を以下に説明す
る。まず、p型GaAs基板80上にLPE法(液相成長
法)でn型電流阻止層81を形成し、この電流阻止層8
1の中心部をエッチング除去して電流通路としての開口
部89を設ける。引き続いて、p型AlGaAsクラッド
層82とp型GaAs活性層83とn型AlGaAsクラッ
ド層84とn型GaAsキャップ層85を順にLPE法に
よって形成する。このとき、上記LPE法は、厚膜の成
長が容易である点を生かして、上記n型AlGaAsクラ
ッド層84の膜厚を非常に厚い100μmにした。
る。まず、p型GaAs基板80上にLPE法(液相成長
法)でn型電流阻止層81を形成し、この電流阻止層8
1の中心部をエッチング除去して電流通路としての開口
部89を設ける。引き続いて、p型AlGaAsクラッド
層82とp型GaAs活性層83とn型AlGaAsクラッ
ド層84とn型GaAsキャップ層85を順にLPE法に
よって形成する。このとき、上記LPE法は、厚膜の成
長が容易である点を生かして、上記n型AlGaAsクラ
ッド層84の膜厚を非常に厚い100μmにした。
【0089】次に、上記キャップ層85上に表面電極8
6を形成した後、表面からエッチングして円錐状の凸型
形状部88を形成する。この凸型形状部88は、凸型形
状のn型クラッド層84を含んでいる。次に、上述のよ
うにして形成したウェハを、基板80の裏面からラッピ
ングして、上記ウェハの全体の厚さを200μmにす
る。その後、上記基板80の下面に裏面電極87を形成
する。
6を形成した後、表面からエッチングして円錐状の凸型
形状部88を形成する。この凸型形状部88は、凸型形
状のn型クラッド層84を含んでいる。次に、上述のよ
うにして形成したウェハを、基板80の裏面からラッピ
ングして、上記ウェハの全体の厚さを200μmにす
る。その後、上記基板80の下面に裏面電極87を形成
する。
【0090】次に、上記ウェハを、約200μm角のチ
ップに分割する。こうして、作製したチップの表面を図
7に示す。
ップに分割する。こうして、作製したチップの表面を図
7に示す。
【0091】上記第4実施例によれば、上記第1実施例
と同様の外部光出射効率の向上効果に加えて、以下に述
べる効果がある。つまり、上記実施例は、円錐状の凸型
形状部88を1つだけ有しているので、複数の凸型形状
部を有する場合と異なり、1つの凸型形状部から出射し
た光が別の凸型形状部によって遮られることがない。し
たがって、光のロスが一層少なくて、外部への光の出射
効率を一層向上させることができる。
と同様の外部光出射効率の向上効果に加えて、以下に述
べる効果がある。つまり、上記実施例は、円錐状の凸型
形状部88を1つだけ有しているので、複数の凸型形状
部を有する場合と異なり、1つの凸型形状部から出射し
た光が別の凸型形状部によって遮られることがない。し
たがって、光のロスが一層少なくて、外部への光の出射
効率を一層向上させることができる。
【0092】上記実施例で示した単一の凸型形状部は、
LPE法によって形成してもよいし、MOCVD法また
はMBE法によって形成してもよい。MOCVD法また
はMBE法によって形成する場合、例えばチップのサイ
ズ自体を小さくすれば、クラッド層の膜厚を減少させる
ことができて、チップの作製が容易になる。
LPE法によって形成してもよいし、MOCVD法また
はMBE法によって形成してもよい。MOCVD法また
はMBE法によって形成する場合、例えばチップのサイ
ズ自体を小さくすれば、クラッド層の膜厚を減少させる
ことができて、チップの作製が容易になる。
【0093】また、上記第4実施例においても、上述の
他の実施例に示したような変更が可能である。たとえ
ば、n型とp型を逆にすること、電流阻止層を発光層の
上に配置すること、あるいは発光層の下に半導体多層反
射膜層を設けること等の変更が可能である。また、各半
導体層の作製材料も第1実施例に示した材料にすること
が可能であり、特に、GaAsPまたはGaPまたはInG
aAsP等で作製した半導体層を、GaAsまたはGaPま
たはInP等で作製した基板上に、LPE法等によって
成長させることが好適である。
他の実施例に示したような変更が可能である。たとえ
ば、n型とp型を逆にすること、電流阻止層を発光層の
上に配置すること、あるいは発光層の下に半導体多層反
射膜層を設けること等の変更が可能である。また、各半
導体層の作製材料も第1実施例に示した材料にすること
が可能であり、特に、GaAsPまたはGaPまたはInG
aAsP等で作製した半導体層を、GaAsまたはGaPま
たはInP等で作製した基板上に、LPE法等によって
成長させることが好適である。
【0094】次に、第5実施例を図8に示す。この第5
実施例は、AlGaInP系LEDである。図9(B)は、
上記LEDを上方からみた表面を示す。図8は、図9
(B)のAーA線断面図である。
実施例は、AlGaInP系LEDである。図9(B)は、
上記LEDを上方からみた表面を示す。図8は、図9
(B)のAーA線断面図である。
【0095】まず、この実施例を製造する工程の各段階
を順を追って説明しながら、この実施例を説明する。
を順を追って説明しながら、この実施例を説明する。
【0096】まず、n型GaAs基板90上に、n型Ga
InP中間バンドギャップ層91と、n型AlGaInP(y
=0.7)クラッド層92と、アンドープAlGaInP(y
=0.5)発光層93と、p型AlGaInP(y=0.7)第
1クラッド層94と、n型GaAs電流阻止層95と、p
型GaAsコンタクト層96と、p型GaInP中間バンド
ギャップ層97を順に全面に形成する。電流阻止層95
の上に形成された2つのp型層であるコンタクト層96
と中間バンドギャップ層97が電流注入層を構成してい
る。
InP中間バンドギャップ層91と、n型AlGaInP(y
=0.7)クラッド層92と、アンドープAlGaInP(y
=0.5)発光層93と、p型AlGaInP(y=0.7)第
1クラッド層94と、n型GaAs電流阻止層95と、p
型GaAsコンタクト層96と、p型GaInP中間バンド
ギャップ層97を順に全面に形成する。電流阻止層95
の上に形成された2つのp型層であるコンタクト層96
と中間バンドギャップ層97が電流注入層を構成してい
る。
【0097】次に、p型GaInP中間バンドギャップ層
97上にレジストパターンをフォトリソグラフィーによ
って形成し、p型GaInP中間バンドギャップ層97
と、p型GaAsコンタクト層96と、n型GaAs電流阻
止層95とを順にエッチングして、開口部101を形成
する。この開口部101は、上記中間バンドギャップ層
97と上記コンタクト層96と上記電流阻止層95とを
連通する開口部である。
97上にレジストパターンをフォトリソグラフィーによ
って形成し、p型GaInP中間バンドギャップ層97
と、p型GaAsコンタクト層96と、n型GaAs電流阻
止層95とを順にエッチングして、開口部101を形成
する。この開口部101は、上記中間バンドギャップ層
97と上記コンタクト層96と上記電流阻止層95とを
連通する開口部である。
【0098】この製造段階で、上方から見た表面パター
ンを図9(A)に示す。
ンを図9(A)に示す。
【0099】次に、開口部101が形成された表面上
に、p型AlGaInP(y=0.7)第2クラッド層98を
形成する。
に、p型AlGaInP(y=0.7)第2クラッド層98を
形成する。
【0100】次に、p型AlGaInP第2クラッド層9
8上にレジストパターンをフォトリソグラフィーによっ
て形成し、p型AlGaInP第2クラッド層98と、p
型GaInP中間バンドギャップ層97とをエッチング
し、メサ形状部102を形成する。また、上記エッチン
グによって、上記メサ形状部102の周囲のp型GaAs
コンタクト層96を露出させる。上記メサ形状部102
の中心部は、上記開口部101に対向するように形成さ
れている。
8上にレジストパターンをフォトリソグラフィーによっ
て形成し、p型AlGaInP第2クラッド層98と、p
型GaInP中間バンドギャップ層97とをエッチング
し、メサ形状部102を形成する。また、上記エッチン
グによって、上記メサ形状部102の周囲のp型GaAs
コンタクト層96を露出させる。上記メサ形状部102
の中心部は、上記開口部101に対向するように形成さ
れている。
【0101】その後、上方から全表面に表面電極99を
蒸着し、次に、上記メサ形状部102上に蒸着された表
面電極99をエッチング除去して、p型GaAsコンタク
ト層96の上以外に蒸着された表面電極99を除去す
る。さらに、上記基板90の下面に裏面電極100を蒸
着する。
蒸着し、次に、上記メサ形状部102上に蒸着された表
面電極99をエッチング除去して、p型GaAsコンタク
ト層96の上以外に蒸着された表面電極99を除去す
る。さらに、上記基板90の下面に裏面電極100を蒸
着する。
【0102】上記第5実施例の発光ダイオードの電流経
路について説明する。p型半導体側の電流経路を図8中
に点線で示す。電流は表面電極99からp型GaAsコン
タクト層96へと流れる。その後、上記電流は、n型Ga
As電流阻止層95へは流れずに、p型GaInP中間バン
ドギャップ層97を介してp型AlGaInP第2クラッド
層98へと流れる。電流はここから開口部101を通っ
てp型AlGaInP第1クラッド層94に流れ込み、すぐ
下のアンドープAlGaInP発光層93に達して発光す
る。
路について説明する。p型半導体側の電流経路を図8中
に点線で示す。電流は表面電極99からp型GaAsコン
タクト層96へと流れる。その後、上記電流は、n型Ga
As電流阻止層95へは流れずに、p型GaInP中間バン
ドギャップ層97を介してp型AlGaInP第2クラッド
層98へと流れる。電流はここから開口部101を通っ
てp型AlGaInP第1クラッド層94に流れ込み、すぐ
下のアンドープAlGaInP発光層93に達して発光す
る。
【0103】上述のように、このAlGaInP系LED
は、メサ形状部102を形成するエッチング時に、メサ
形状部102の周囲にp型コンタクト層96を露出さ
せ、コンタクト層96の露出部に表面電極99を形成し
ているので、メサ形状部102の上に電極を形成する必
要がない。したがって、上記第5実施例によれば、メサ
形状部102の上部からも有効に光を出射させることが
できる。
は、メサ形状部102を形成するエッチング時に、メサ
形状部102の周囲にp型コンタクト層96を露出さ
せ、コンタクト層96の露出部に表面電極99を形成し
ているので、メサ形状部102の上に電極を形成する必
要がない。したがって、上記第5実施例によれば、メサ
形状部102の上部からも有効に光を出射させることが
できる。
【0104】また、上記実施例によれば、LED表面を
メサ形状に加工し、上記第2クラッド層98をメサ型凸
形状にしていると共に、上記電流阻止層95を設けて、
発光層93が、上記メサ形状部102の中心部に対向す
る領域においてのみ発光するようにしているので、更
に、光の外部出射効率を向上させることができる。
メサ形状に加工し、上記第2クラッド層98をメサ型凸
形状にしていると共に、上記電流阻止層95を設けて、
発光層93が、上記メサ形状部102の中心部に対向す
る領域においてのみ発光するようにしているので、更
に、光の外部出射効率を向上させることができる。
【0105】また、上記実施例は、電流阻止層95と電
流注入層を構成するコンタクト層96とバンドギャップ
層97とを同時に形成でき、また、開口部101の形成
によって、電流阻止層95と電流注入層の開口を同時に
行うことができるので、製造工程を簡略にできる。
流注入層を構成するコンタクト層96とバンドギャップ
層97とを同時に形成でき、また、開口部101の形成
によって、電流阻止層95と電流注入層の開口を同時に
行うことができるので、製造工程を簡略にできる。
【0106】なお、本実施例は、以下のように変更して
もよい。
もよい。
【0107】半導体層95,96,97,98をエッチン
グする方法は、ウェットエッチングでもRIBE(反応
性イオンビームエッチング)でもよい。
グする方法は、ウェットエッチングでもRIBE(反応
性イオンビームエッチング)でもよい。
【0108】また、n型電流阻止層95の材料は発光波
長を吸収するGaAsとしたが、発光波長に対して吸収性
の弱い間接遷移領域のAlGaAs、あるいは発光波長に
対して透明なAlGaInP(y=0.7)またはAlInPな
どであってもよく、その場合には、光吸収損失を低減で
きる。
長を吸収するGaAsとしたが、発光波長に対して吸収性
の弱い間接遷移領域のAlGaAs、あるいは発光波長に
対して透明なAlGaInP(y=0.7)またはAlInPな
どであってもよく、その場合には、光吸収損失を低減で
きる。
【0109】また、p 型コンタクト層96(電流注入層
下層)は発光波長を吸収するGaAsとしたが、発光波長
に対して吸収性の弱い間接遷移領域のAlGaAs、ある
いは発光波長に対して透明なAlGaInP(y=0.7)ま
たはAlInPなどであってもよく、その方が光吸収損失
を低減できる。ただし、表面電極99に対するコンタク
ト抵抗は、上記材料のうちGaAsが最も低い。
下層)は発光波長を吸収するGaAsとしたが、発光波長
に対して吸収性の弱い間接遷移領域のAlGaAs、ある
いは発光波長に対して透明なAlGaInP(y=0.7)ま
たはAlInPなどであってもよく、その方が光吸収損失
を低減できる。ただし、表面電極99に対するコンタク
ト抵抗は、上記材料のうちGaAsが最も低い。
【0110】また、n型GaAs基板90とn型GaInP中
間バンドギャップ層91の間に、半導体層91〜97の
結晶性を向上させるためn型GaAsバッファ層を形成し
てもよい。
間バンドギャップ層91の間に、半導体層91〜97の
結晶性を向上させるためn型GaAsバッファ層を形成し
てもよい。
【0111】また、p型中間バンドギャップ層97の材
料は、GaInPの他、AlGaAsなどとしてもよく、ま
た、中間バンドギャップ層97を形成しなくてもよい。
なお、一般に中間バンドギャップ層は、2つの半導体
(この実施例の場合GaAs(コンタクト層96)とAlGa
InP(第2クラッド層98))のバンドギャップの差が大
きいときに界面に一種の電気抵抗が生じるため、その電
気抵抗を低減するために挿入されるものである。
料は、GaInPの他、AlGaAsなどとしてもよく、ま
た、中間バンドギャップ層97を形成しなくてもよい。
なお、一般に中間バンドギャップ層は、2つの半導体
(この実施例の場合GaAs(コンタクト層96)とAlGa
InP(第2クラッド層98))のバンドギャップの差が大
きいときに界面に一種の電気抵抗が生じるため、その電
気抵抗を低減するために挿入されるものである。
【0112】また、上記実施例では、表面電極99の材
料として、AuZnを用いたが、その他のp側オーミック
電極を用いてもよい。また、裏面電極100の材料とし
てはAuGeを用いたが、その他のn側オーミック電極を
用いてもよい。
料として、AuZnを用いたが、その他のp側オーミック
電極を用いてもよい。また、裏面電極100の材料とし
てはAuGeを用いたが、その他のn側オーミック電極を
用いてもよい。
【0113】また、表面電極99のパターン化の方法と
しては、全面蒸着後にレジストをパターン形成したのち
エッチングするフォトリソグラフィー法以外に、電極形
成部に対応した開口部を形成したメタルマスクを用いて
蒸着するメタルマスク法でもよい。
しては、全面蒸着後にレジストをパターン形成したのち
エッチングするフォトリソグラフィー法以外に、電極形
成部に対応した開口部を形成したメタルマスクを用いて
蒸着するメタルマスク法でもよい。
【0114】また、表面電極99のパターンとしては、
p型GaAsコンタクト層96の露出領域の全てを覆う必
要はなく、例えば、図9(B)中央の広い露出部(ワイヤ
ボンド用パッド)のみに設けてもよい。
p型GaAsコンタクト層96の露出領域の全てを覆う必
要はなく、例えば、図9(B)中央の広い露出部(ワイヤ
ボンド用パッド)のみに設けてもよい。
【0115】また、基板90の導電型はn型でもp型でも
よい。なお、基板90の導電型をn型にした場合には、
電流阻止層95をp型にすることが必要である。電流阻
止層95をp 型にした場合、n型の場合に比べて、電流
阻止層95の最適厚さは厚くなる。
よい。なお、基板90の導電型をn型にした場合には、
電流阻止層95をp型にすることが必要である。電流阻
止層95をp 型にした場合、n型の場合に比べて、電流
阻止層95の最適厚さは厚くなる。
【0116】また、上記実施例では、各半導体層91〜
98をMOCVD法(有機金属気相成長法)で形成した
が、MBE法(分子線エピタキシ法)またはVPE法(気
相成長法)またはLPE法(液相成長法)などで形成して
もよい。
98をMOCVD法(有機金属気相成長法)で形成した
が、MBE法(分子線エピタキシ法)またはVPE法(気
相成長法)またはLPE法(液相成長法)などで形成して
もよい。
【0117】また、発光層93の界面の接合はダブルヘ
テロ接合に限定されるものでなく、シングルヘテロ接合
またはホモ接合であってもよい。
テロ接合に限定されるものでなく、シングルヘテロ接合
またはホモ接合であってもよい。
【0118】また、LEDのクラッド層の材料はAlGa
InPに限定されるものでなく、AlGaAs,GaAsP,G
aP,AlGaN,InGaAsPなどのIII−V族化合物半
導体であってもよく、また、ZnCdSSe,ZnCdSeTe
などのII−VI族化合物半導体であってもよく、さら
に、CuAlSSe、CuGaSSeなどのカルコパイライト
系半導体などであってもよい。また、基板材料はGaAs
に限定されるものではなく、GaP,InP,サファイアな
どでも良く、発光波長に対して不透明であっても透明で
あってもよい。
InPに限定されるものでなく、AlGaAs,GaAsP,G
aP,AlGaN,InGaAsPなどのIII−V族化合物半
導体であってもよく、また、ZnCdSSe,ZnCdSeTe
などのII−VI族化合物半導体であってもよく、さら
に、CuAlSSe、CuGaSSeなどのカルコパイライト
系半導体などであってもよい。また、基板材料はGaAs
に限定されるものではなく、GaP,InP,サファイアな
どでも良く、発光波長に対して不透明であっても透明で
あってもよい。
【0119】次に、図10に第6実施例を示す。この第
6実施例はAlGaInP系LEDである。図10は、こ
の実施例を上方から見た表面を示す図11(B)の線Bー
Bにおける断面図である。
6実施例はAlGaInP系LEDである。図10は、こ
の実施例を上方から見た表面を示す図11(B)の線Bー
Bにおける断面図である。
【0120】まず、製造工程にしたがって、この実施例
を説明する。
を説明する。
【0121】p型GaAs基板110上に、p型GaInP中
間バンドギャップ層111と、p型AlInPとp型AlGa
InP(y=0.5)の交互多層膜からなる反射層112
と、p型AlGaInP(y=0.7)クラッド層113と、ア
ンドープAlGaInP(y=0.4)発光層114と、n型A
lGaInP(y=0.7)第1クラッド層115と、p型Al
GaInP(y=0.7)電流阻止層116と、n型AlGaIn
P(y=0.7)第3クラッド層117と、n型AlGaAs中
間バンドギャップ層118と、n型GaAsコンタクト層
119を順に全面に形成する。電流阻止層116の上に
形成された3つのn型層(第3クラッド層117と中間バ
ンドギャップ層118とコンタクト層119)が電流注
入層を構成している。
間バンドギャップ層111と、p型AlInPとp型AlGa
InP(y=0.5)の交互多層膜からなる反射層112
と、p型AlGaInP(y=0.7)クラッド層113と、ア
ンドープAlGaInP(y=0.4)発光層114と、n型A
lGaInP(y=0.7)第1クラッド層115と、p型Al
GaInP(y=0.7)電流阻止層116と、n型AlGaIn
P(y=0.7)第3クラッド層117と、n型AlGaAs中
間バンドギャップ層118と、n型GaAsコンタクト層
119を順に全面に形成する。電流阻止層116の上に
形成された3つのn型層(第3クラッド層117と中間バ
ンドギャップ層118とコンタクト層119)が電流注
入層を構成している。
【0122】次に、n型GaAsコンタクト層119上に
第1のレジストパターンをフォトリソグラフィーによっ
て形成し、n型GaAsコンタクト層119と、n型AlGa
As中間バンドギャップ層118を順にエッチングす
る。このエッチングによって開口部124が形成され
る。
第1のレジストパターンをフォトリソグラフィーによっ
て形成し、n型GaAsコンタクト層119と、n型AlGa
As中間バンドギャップ層118を順にエッチングす
る。このエッチングによって開口部124が形成され
る。
【0123】次に、開口部124が形成された表面上に
再び第2のレジストパターンをフォトリソグラフィーに
よって形成し、n型AlGaInP第3クラッド層117
と、p型AlGaInP電流阻止層116をエッチングす
る。このエッチングによって、開口部124よりも小さ
な開口径を有する開口部123を形成する。この開口部
123の表面パターンを図11(A)に示す。
再び第2のレジストパターンをフォトリソグラフィーに
よって形成し、n型AlGaInP第3クラッド層117
と、p型AlGaInP電流阻止層116をエッチングす
る。このエッチングによって、開口部124よりも小さ
な開口径を有する開口部123を形成する。この開口部
123の表面パターンを図11(A)に示す。
【0124】次に、上記開口部123および124が形
成された表面上に、n型AlGaInP(y=0.7)第2クラ
ッド層120を形成する。
成された表面上に、n型AlGaInP(y=0.7)第2クラ
ッド層120を形成する。
【0125】次に、n型AlGaInP第2クラッド層1
20に第3のレジストパターンをフォトリソグラフィー
によって形成し、n型AlGaInP第2クラッド層12
0を、n型GaAsコンタクト層119が露出するまでエ
ッチングする。これによって円錐状の凸型形状部125
を形成する。この円錐状の凸型形状部125の中心部
が、上記開口部123に対向するように、上記凸型形状
部125を形成している。
20に第3のレジストパターンをフォトリソグラフィー
によって形成し、n型AlGaInP第2クラッド層12
0を、n型GaAsコンタクト層119が露出するまでエ
ッチングする。これによって円錐状の凸型形状部125
を形成する。この円錐状の凸型形状部125の中心部
が、上記開口部123に対向するように、上記凸型形状
部125を形成している。
【0126】その後、表面電極121を上記凸型形状部
125の周囲のn型GaAsコンタクト層119の露出部
に形成し、裏面電極122を基板110の裏面全面に形
成する。
125の周囲のn型GaAsコンタクト層119の露出部
に形成し、裏面電極122を基板110の裏面全面に形
成する。
【0127】上記第6実施例の発光ダイオードの電流経
路について説明する。説明の都合上、n型半導体層側に
おける電子経路(電流経路とは逆方向)を図10中に点線
で示す。電子は表面電極121から、n型GaAsコンタ
クト層119とn型AlGaAs中間バンドギャップ層1
18を経て、n型AlGaInP第3クラッド層117へ
と流れる。その後、上記電子は、p型AlGaInP電流
阻止層116へは流れずに、n型AlGaInP第2クラ
ッド層120へと流れる。さらに、上記電子は、電流阻
止層116の開口部123内の第2クラッド層60を通
ってn型AlGaInP第1クラッド層115に流れ込
み、第1クラッド層115の直下のアンドープAlGaI
nP発光層114に達して発光する。こうして、上記L
EDは、円錐状の凸型形状部125の中心部に対向する
発光層114が選択的に発光する。
路について説明する。説明の都合上、n型半導体層側に
おける電子経路(電流経路とは逆方向)を図10中に点線
で示す。電子は表面電極121から、n型GaAsコンタ
クト層119とn型AlGaAs中間バンドギャップ層1
18を経て、n型AlGaInP第3クラッド層117へ
と流れる。その後、上記電子は、p型AlGaInP電流
阻止層116へは流れずに、n型AlGaInP第2クラ
ッド層120へと流れる。さらに、上記電子は、電流阻
止層116の開口部123内の第2クラッド層60を通
ってn型AlGaInP第1クラッド層115に流れ込
み、第1クラッド層115の直下のアンドープAlGaI
nP発光層114に達して発光する。こうして、上記L
EDは、円錐状の凸型形状部125の中心部に対向する
発光層114が選択的に発光する。
【0128】上述のように、この実施例のAlGaInP
系LEDは、表面電極121は円錐状の凸型形状部12
5の上面でなく、凸型形状部125の周囲に配置されて
いるので、円錐状の凸型形状部125の上面から光を有
効に取り出すことができる。
系LEDは、表面電極121は円錐状の凸型形状部12
5の上面でなく、凸型形状部125の周囲に配置されて
いるので、円錐状の凸型形状部125の上面から光を有
効に取り出すことができる。
【0129】また、上記実施例は、電流阻止層116に
よって電流の経路を制御して、円錐状の凸型形状部12
5の中心部に対向する領域の発光層114のみを発光さ
せるようにしているので、発光層114が発生する光
は、上記凸型形状部125が含む第2クラッド層120
の光出射面に対して、垂直入射に近い入射角になる。し
たがって、光の外部出射効率を向上させることができ
る。
よって電流の経路を制御して、円錐状の凸型形状部12
5の中心部に対向する領域の発光層114のみを発光さ
せるようにしているので、発光層114が発生する光
は、上記凸型形状部125が含む第2クラッド層120
の光出射面に対して、垂直入射に近い入射角になる。し
たがって、光の外部出射効率を向上させることができ
る。
【0130】さらに、上記実施例は、電流阻止層116
と、電流注入層を構成するコンタクト層119,中間バ
ンドギャップ層118,第3クラッド層117を同時に
形成できるので、製造工程が簡略である。
と、電流注入層を構成するコンタクト層119,中間バ
ンドギャップ層118,第3クラッド層117を同時に
形成できるので、製造工程が簡略である。
【0131】上記第6実施例においては、電流阻止層1
16およびその上の第3クラッド層117を発光波長に
対して透明なAlGaInP(y=0.7)で構成しているの
で、開口部123直下の発光層114から、上記電流阻
止層116および第3クラッド層117を透過して斜め
上方に向かう光が存在する。そこで、上記第6実施例
は、第5実施例と異なり、開口部を2段階に分けて形成
し、開口部123と、この開口部123よりも開口径が
大きい開口部124とを設け、光を吸収する層であるn
型GaAsコンタクト層119およびn型AlGaAs中間
バンドギャップ層118を開口部123の周辺で除去し
て、上記透過光が中間バンドギャップ層118とコンタ
クト層119によって吸収されることがないようにして
いる。したがって、上記第6実施例は、光の外部出射効
率を、特に向上させることができる。また、上記第6実
施例は、発光層114と基板110との間に多層反射膜
112を形成しているので、上記反射膜112によっ
て、基板110方向へ向かう光を反射して、この反射光
を第2クラッド層120の光出射面から有効に取り出す
ことができる。
16およびその上の第3クラッド層117を発光波長に
対して透明なAlGaInP(y=0.7)で構成しているの
で、開口部123直下の発光層114から、上記電流阻
止層116および第3クラッド層117を透過して斜め
上方に向かう光が存在する。そこで、上記第6実施例
は、第5実施例と異なり、開口部を2段階に分けて形成
し、開口部123と、この開口部123よりも開口径が
大きい開口部124とを設け、光を吸収する層であるn
型GaAsコンタクト層119およびn型AlGaAs中間
バンドギャップ層118を開口部123の周辺で除去し
て、上記透過光が中間バンドギャップ層118とコンタ
クト層119によって吸収されることがないようにして
いる。したがって、上記第6実施例は、光の外部出射効
率を、特に向上させることができる。また、上記第6実
施例は、発光層114と基板110との間に多層反射膜
112を形成しているので、上記反射膜112によっ
て、基板110方向へ向かう光を反射して、この反射光
を第2クラッド層120の光出射面から有効に取り出す
ことができる。
【0132】また、上記第6実施例は、電流阻止層11
6を図11(A)に示すパターンにすることによって、円
錐状の凸型形状部125の中心部分に対向する発光層1
14においてのみ発光するようにし、さらに、円錐状の
凸型形状部125を上方から見た表面パターンを、図1
1(B)に示すように円形として、凸型形状部125を、
頂点の欠けた円錐形状にしている。
6を図11(A)に示すパターンにすることによって、円
錐状の凸型形状部125の中心部分に対向する発光層1
14においてのみ発光するようにし、さらに、円錐状の
凸型形状部125を上方から見た表面パターンを、図1
1(B)に示すように円形として、凸型形状部125を、
頂点の欠けた円錐形状にしている。
【0133】したがって、本実施例に示した円錐状の凸
型形状部125は、その上面および全側面から光が出射
するので、上面および左右の2つの側面から光が出射す
るストライプ状のメサ形状部を有する第5実施例(図9
(A)参照)に比べて、外部出射効率の更なる増大を図る
ことができる。なお、凸型形状部を上方から見た表面パ
ターンとしては、円形の他、三角形,四角形,六角形,八
角形などの多角形であってもよく、また、それらの角が
丸まった略多角形などであってもよい。
型形状部125は、その上面および全側面から光が出射
するので、上面および左右の2つの側面から光が出射す
るストライプ状のメサ形状部を有する第5実施例(図9
(A)参照)に比べて、外部出射効率の更なる増大を図る
ことができる。なお、凸型形状部を上方から見た表面パ
ターンとしては、円形の他、三角形,四角形,六角形,八
角形などの多角形であってもよく、また、それらの角が
丸まった略多角形などであってもよい。
【0134】なお、上記第6実施例は、以下に示す様な
変更が可能である。
変更が可能である。
【0135】n型中間バンドギャップ層118の材料は
AlGaAsの他、GaInPなどであってもよい。また、
中間バンドギャップ層118を省略してもよい。
AlGaAsの他、GaInPなどであってもよい。また、
中間バンドギャップ層118を省略してもよい。
【0136】また、上記第6実施例は、p型電流阻止層
116の材料を、発光波長を透過するAlGaInPとし
たが、AlInPあるいは発光波長に対して吸収性の弱い
間接遷移領域のAlGaAsなどにしてもよい。
116の材料を、発光波長を透過するAlGaInPとし
たが、AlInPあるいは発光波長に対して吸収性の弱い
間接遷移領域のAlGaAsなどにしてもよい。
【0137】また、上記第6実施例は、n型第3クラッ
ド層117(電流注入層下層)の材料を発光波長を透過す
るAlGaInPとしたが、AlInPあるいは発光波長に
対して吸収性の弱い間接遷移領域のAlGaAsなどにし
てもよい。
ド層117(電流注入層下層)の材料を発光波長を透過す
るAlGaInPとしたが、AlInPあるいは発光波長に
対して吸収性の弱い間接遷移領域のAlGaAsなどにし
てもよい。
【0138】また、上記第6実施例は、第5実施例で述
べた変更と同様な変更が可能である。
べた変更と同様な変更が可能である。
【0139】次に、図13に、第7実施例を示す。この
第7実施例は、ZnCdSe系LEDである。
第7実施例は、ZnCdSe系LEDである。
【0140】この第7実施例を、製造工程を順に説明し
ながら説明する。まず、n型GaAs基板130上に、M
BE法により、n型ZnSSeバッファ層131と、n型
ZnSeクラッド層132と、アンドープZn1−xCdxSe
(x=0.2)歪み量子井戸発光層133と、p型ZnSe第
1クラッド層134と、n型ZnSe電流阻止層135
と、p型ZnSe第3クラッド層136を順に形成する。
次に、n型ZnSe電流阻止層135とp型ZnSe第3ク
ラッド層136とを一部エッチング除去して、開口部1
41を形成する。n型電流阻止層135の上に形成され
たp型第3クラッド層136が電流注入層を構成してい
る。
ながら説明する。まず、n型GaAs基板130上に、M
BE法により、n型ZnSSeバッファ層131と、n型
ZnSeクラッド層132と、アンドープZn1−xCdxSe
(x=0.2)歪み量子井戸発光層133と、p型ZnSe第
1クラッド層134と、n型ZnSe電流阻止層135
と、p型ZnSe第3クラッド層136を順に形成する。
次に、n型ZnSe電流阻止層135とp型ZnSe第3ク
ラッド層136とを一部エッチング除去して、開口部1
41を形成する。n型電流阻止層135の上に形成され
たp型第3クラッド層136が電流注入層を構成してい
る。
【0141】次に、MBE法によりp型ZnSe第2クラ
ッド層137を形成する。次に、後述する方法によって
p型ZnSe第2クラッド層137を加工し、第2クラッ
ド層137で構成したドーム形状部140を形成する。
また、このドーム形状部140の形成時に、ドーム形状
部140の周囲の第3クラッド層136を露出させる。
ッド層137を形成する。次に、後述する方法によって
p型ZnSe第2クラッド層137を加工し、第2クラッ
ド層137で構成したドーム形状部140を形成する。
また、このドーム形状部140の形成時に、ドーム形状
部140の周囲の第3クラッド層136を露出させる。
【0142】次に、露出したp型ZnSe第3クラッド層
136上に表面電極138を形成し、基板130の裏面
全面に裏面電極139を形成する。
136上に表面電極138を形成し、基板130の裏面
全面に裏面電極139を形成する。
【0143】ここで、上記ドーム形状部140の作製法
を、図12の断面模式図を参照しながら、詳細に説明す
る。まず、第2クラッド層137のクラッド表面160
上に、ポジレジストを塗布し、円形の遮光パターンが描
かれたフォトマスクを上記ポジレジストから離して露光
する。これにより、上記フォトマスクの円形パターンの
周囲に光が回り込んで、光強度は円の中心に近づくに従
って減少する。したがって、上記ポジレジストを現像す
ると、中央部で厚く周辺部で薄いレジストパターン15
1を形成できる。次に、上記レジストパターン151を
マスクとして、RIBE法(反応性イオンビームエッチ
ング法)によって、第2クラッド層137をエッチング
する。このエッチングのエッチング速度は、上記レジス
トパターン151に対して遅く、上記第2クラッド層1
37に対して速いので、エッチング途中で、レジストパ
ターン151は、レジストパターン152になると共
に、第2クラッド層137の表面形状は凸形状162に
なる。そして、完全にレジストパターン152が除去さ
れた時点で、上記第2クラッド層137の表面形状は、
ドーム状の表面形状163になる。
を、図12の断面模式図を参照しながら、詳細に説明す
る。まず、第2クラッド層137のクラッド表面160
上に、ポジレジストを塗布し、円形の遮光パターンが描
かれたフォトマスクを上記ポジレジストから離して露光
する。これにより、上記フォトマスクの円形パターンの
周囲に光が回り込んで、光強度は円の中心に近づくに従
って減少する。したがって、上記ポジレジストを現像す
ると、中央部で厚く周辺部で薄いレジストパターン15
1を形成できる。次に、上記レジストパターン151を
マスクとして、RIBE法(反応性イオンビームエッチ
ング法)によって、第2クラッド層137をエッチング
する。このエッチングのエッチング速度は、上記レジス
トパターン151に対して遅く、上記第2クラッド層1
37に対して速いので、エッチング途中で、レジストパ
ターン151は、レジストパターン152になると共
に、第2クラッド層137の表面形状は凸形状162に
なる。そして、完全にレジストパターン152が除去さ
れた時点で、上記第2クラッド層137の表面形状は、
ドーム状の表面形状163になる。
【0144】上記ドーム形状163のLED表面での配
置パターンは、図11(B)における円錐状の凸型形状部
125の配置パターンと同じである。
置パターンは、図11(B)における円錐状の凸型形状部
125の配置パターンと同じである。
【0145】上記第7実施例によれば、第2クラッド層
137の光出射面の表面形状をドーム形状にして、光出
射面を略球面状にした。したがって、第7実施例は、光
出射面が円錐状である第5,第6実施例に比べて、光出
射面への光の入射を、より一層、垂直入射に近付けるこ
とができ、光出射効率を一層向上させることができる。
137の光出射面の表面形状をドーム形状にして、光出
射面を略球面状にした。したがって、第7実施例は、光
出射面が円錐状である第5,第6実施例に比べて、光出
射面への光の入射を、より一層、垂直入射に近付けるこ
とができ、光出射効率を一層向上させることができる。
【0146】なお、上記第7実施例は以下の変更が可能
である。
である。
【0147】上記第7実施例では、表面電極138を、
直接にp型ZnSe第3クラッド層136にコンタクトし
ており、中間にp型GaAsコンタクト層を設けていない
が、これは単に製造技術が未熟なためである。したがっ
て、コンタクト抵抗を下げるためには、上記コンタクト
層を設けたほうが望ましい。
直接にp型ZnSe第3クラッド層136にコンタクトし
ており、中間にp型GaAsコンタクト層を設けていない
が、これは単に製造技術が未熟なためである。したがっ
て、コンタクト抵抗を下げるためには、上記コンタクト
層を設けたほうが望ましい。
【0148】また、基板130の材料はGaAs以外にZ
nSeなどでも良く、発光波長に対して不透明であっても
透明であってもよい。また、基板130の導電型はn型
でもp型でもよい。
nSeなどでも良く、発光波長に対して不透明であっても
透明であってもよい。また、基板130の導電型はn型
でもp型でもよい。
【0149】また、発光層133はZn1-xCdxSe(x=
0.2)としたが、xの値は特に限定されず、例えばx=0
のZnSeであってもよい。また、発光層133は、例え
ばZnSe/ZnCdSe多重量子井戸構造であってもよ
い。
0.2)としたが、xの値は特に限定されず、例えばx=0
のZnSeであってもよい。また、発光層133は、例え
ばZnSe/ZnCdSe多重量子井戸構造であってもよ
い。
【0150】また、n型ZnSSeバッファ層131はn
型InGaAsバッファ層であってもよく、n型ZnS/Z
nSe歪超格子層であってもよい。
型InGaAsバッファ層であってもよく、n型ZnS/Z
nSe歪超格子層であってもよい。
【0151】また、各半導体層131〜137をMBE
法(分子線エピタキシ法)で形成したが、MOCVD法
(有機金属気相成長法)またはVPE法(気相成長法)また
はLPE法(液相成長法)などによって形成してもよい。
また、pn接合は、結晶成長時に作り込むほか、結晶成長
後にドーパントを拡散して形成してもよい。
法(分子線エピタキシ法)で形成したが、MOCVD法
(有機金属気相成長法)またはVPE法(気相成長法)また
はLPE法(液相成長法)などによって形成してもよい。
また、pn接合は、結晶成長時に作り込むほか、結晶成長
後にドーパントを拡散して形成してもよい。
【0152】また、上記第7実施例のその他の点につい
ても、第5,第6実施例で示した変更と同じ変更が可能
である。例えば、発光層の下に反射膜を形成して外部出
射効率を向上させることができる。
ても、第5,第6実施例で示した変更と同じ変更が可能
である。例えば、発光層の下に反射膜を形成して外部出
射効率を向上させることができる。
【0153】逆に、本実施例に示したドーム形状のクラ
ッド層を、第5,第6実施例に適用してもよく、更に
は、後述の第8実施例に適用してもよい。
ッド層を、第5,第6実施例に適用してもよく、更に
は、後述の第8実施例に適用してもよい。
【0154】次に、第8実施例を図14に示す。この第
8実施例は、AlGaAs系LEDである。
8実施例は、AlGaAs系LEDである。
【0155】この第8実施例を、製造工程を説明しなが
ら説明する。まず、n型GaAs基板200上に、LPE
法(液相成長法)で、n型AlGaAsクラッド層201
と、p型GaAs発光層202と、p型AlGaAs第1ク
ラッド層203と、n型AlGaAs電流阻止層204
と、p型AlGaAsコンタクト層205を、順に形成す
る。上記n型電流阻止層204の上に形成されたp型層
205が電流注入層を構成している。
ら説明する。まず、n型GaAs基板200上に、LPE
法(液相成長法)で、n型AlGaAsクラッド層201
と、p型GaAs発光層202と、p型AlGaAs第1ク
ラッド層203と、n型AlGaAs電流阻止層204
と、p型AlGaAsコンタクト層205を、順に形成す
る。上記n型電流阻止層204の上に形成されたp型層
205が電流注入層を構成している。
【0156】次に、p型AlGaAsコンタクト層205
およびn型AlGaAs電流阻止層204の一部をエッチ
ング除去して開口部231を形成する。次に、p型Al
GaAs第2クラッド層206をLPE法によって形成す
る。特に、LPE法によって厚膜成長が容易である点を
生かして、p型AlGaAs第2クラッド層206の層厚
を100μmと非常に厚くしている。
およびn型AlGaAs電流阻止層204の一部をエッチ
ング除去して開口部231を形成する。次に、p型Al
GaAs第2クラッド層206をLPE法によって形成す
る。特に、LPE法によって厚膜成長が容易である点を
生かして、p型AlGaAs第2クラッド層206の層厚
を100μmと非常に厚くしている。
【0157】次に、p型AlGaAs第2クラッド層20
6をエッチングして円錐状の凸型形状部232を形成す
る。また、上記エッチングによって、上記凸型形状部2
32の周囲に、p型AlGaAsコンタクト層205が露
出させられ、上記露出したコンタクト層205の上に表
面電極207を形成する。その後、ウエハを基板200
の裏面からラッピングして、全体の厚さを200μmと
し、裏面全体に裏面電極208を形成する。次に、上記
ウエハを分割して約200μm角のチップとする。この
チップを上方から見た表面を図15に示す。
6をエッチングして円錐状の凸型形状部232を形成す
る。また、上記エッチングによって、上記凸型形状部2
32の周囲に、p型AlGaAsコンタクト層205が露
出させられ、上記露出したコンタクト層205の上に表
面電極207を形成する。その後、ウエハを基板200
の裏面からラッピングして、全体の厚さを200μmと
し、裏面全体に裏面電極208を形成する。次に、上記
ウエハを分割して約200μm角のチップとする。この
チップを上方から見た表面を図15に示す。
【0158】上記第8実施例は、第6実施例に述べた光
出射効率の向上効果に加えて、以下に述べる内容の光出
射効率の向上効果がある。すなわち、第5,第6,第7実
施例では複数の凸型形状部を有するので、一つの凸型形
状部の側面から発した光が他の凸型形状部に遮られるこ
とがある。これに対して、上記第8実施例は凸型形状部
232を一つだけ有するので、一つの凸型形状部の側面
から発した光が他の凸型形状部に遮られる光のロスがな
く、外部への光の出射効率を特に向上できる。
出射効率の向上効果に加えて、以下に述べる内容の光出
射効率の向上効果がある。すなわち、第5,第6,第7実
施例では複数の凸型形状部を有するので、一つの凸型形
状部の側面から発した光が他の凸型形状部に遮られるこ
とがある。これに対して、上記第8実施例は凸型形状部
232を一つだけ有するので、一つの凸型形状部の側面
から発した光が他の凸型形状部に遮られる光のロスがな
く、外部への光の出射効率を特に向上できる。
【0159】尚、上記第8実施例に示した単一の凸型形
状部232は、LPE法を用いて形成する他に、MOC
VD法またはMBE法を用いて形成してもよい。その場
合、例えばチップのサイズ自体を小さくすれば、p型第
2クラッド層206の膜厚を減少させることができ、M
OCVD法あるいはMBE法によって、凸型形状部23
2を形成することが容易になる。
状部232は、LPE法を用いて形成する他に、MOC
VD法またはMBE法を用いて形成してもよい。その場
合、例えばチップのサイズ自体を小さくすれば、p型第
2クラッド層206の膜厚を減少させることができ、M
OCVD法あるいはMBE法によって、凸型形状部23
2を形成することが容易になる。
【0160】また、上記第8実施例においても、他の第
5,第6,第7実施例に示したような変更が可能である。
したがって、例えばn型とp型を逆にする変更や、発光
層の下に半導体多層反射層を設ける等の変更が可能であ
る。また、各半導体層の材料も第5実施例に示した材料
と同種の材料を使用することが可能であり、特にGaAs
PまたはGaPまたはInGaAsP等を、それぞれ、Ga
AsまたはGaPまたはInP等の基板上に、LPE法等
で成長させることが適している。
5,第6,第7実施例に示したような変更が可能である。
したがって、例えばn型とp型を逆にする変更や、発光
層の下に半導体多層反射層を設ける等の変更が可能であ
る。また、各半導体層の材料も第5実施例に示した材料
と同種の材料を使用することが可能であり、特にGaAs
PまたはGaPまたはInGaAsP等を、それぞれ、Ga
AsまたはGaPまたはInP等の基板上に、LPE法等
で成長させることが適している。
【0161】次に、第9実施例を図16に示す。この第
9実施例は、AlGaInP系LEDである。図16は、
この実施例を上方から見た表面図である図17の線CC
における断面図である。
9実施例は、AlGaInP系LEDである。図16は、
この実施例を上方から見た表面図である図17の線CC
における断面図である。
【0162】上記第9実施例を構成する各層の組成は、
第5実施例と同一であり、図16における310〜31
9はそれぞれ、図8における90〜99に対応し、33
2は102に対応する。作製工程も、第5実施例と同一
であるので説明は省略する。
第5実施例と同一であり、図16における310〜31
9はそれぞれ、図8における90〜99に対応し、33
2は102に対応する。作製工程も、第5実施例と同一
であるので説明は省略する。
【0163】この第9実施例と第5実施例とは、以下の
点において異なる。
点において異なる。
【0164】第1の相異点は、電流阻止層315がメサ
形状332の周辺部に対向する領域のみにあり、メサ形
状332内部の大部分において除去されていることであ
る。つまり、第5実施例に比べて、電流阻止層の開口部
が大きい。
形状332の周辺部に対向する領域のみにあり、メサ形
状332内部の大部分において除去されていることであ
る。つまり、第5実施例に比べて、電流阻止層の開口部
が大きい。
【0165】このため、上記第9実施例は、本発明の目
的であった発光領域限定による外部出射効率向上の効果
は、第5実施例より悪い。しかし、上記開口部が大きく
なった分だけ、発光層313の発光領域の面積が大きく
なって、同一電流を流したときの電流密度が低減され、
発光素子としての信頼性を向上できる。
的であった発光領域限定による外部出射効率向上の効果
は、第5実施例より悪い。しかし、上記開口部が大きく
なった分だけ、発光層313の発光領域の面積が大きく
なって、同一電流を流したときの電流密度が低減され、
発光素子としての信頼性を向上できる。
【0166】第2の相異点は、メサ形状部332の上部
が平坦で広く、外部出射効率の点で理想的な凸型形状で
あったドーム型との形状差が大きいことである。このた
め、上記第9実施例は、本発明の目的であった外部出射
効率向上の効果は、第5実施例よりも悪い。しかし、図
17に示すように、上記メサ形状部332の表面パター
ンが、第5実施例(図9(B)参照)に比べて、大きくなっ
たので、作製が容易である。
が平坦で広く、外部出射効率の点で理想的な凸型形状で
あったドーム型との形状差が大きいことである。このた
め、上記第9実施例は、本発明の目的であった外部出射
効率向上の効果は、第5実施例よりも悪い。しかし、図
17に示すように、上記メサ形状部332の表面パター
ンが、第5実施例(図9(B)参照)に比べて、大きくなっ
たので、作製が容易である。
【0167】第3の相異点は、図17に示すように、表
面電極319が中央から広がった十字型をしていること
である。第5実施例(図9(B)参照)では、各メサ形状部
102の周囲を表面電極99が取り囲んでいたが、この
第9実施例では、表面電極319がメサ形状部332を
取り囲んでおらず、表面電極319がチップ周辺部には
配置されていない。しかし、p型GaAsコンタクト層3
16が導電性を有するので、電流は、ほぼメサ形状部3
32の周囲全体からp型GaInP中間バンドギャップ層
317を介してp型AlGaInP第2クラッド層318
に注入される。このように、上記第9実施例は、チップ
の周囲において表面電極319を形成していないので、
作製が容易になる。
面電極319が中央から広がった十字型をしていること
である。第5実施例(図9(B)参照)では、各メサ形状部
102の周囲を表面電極99が取り囲んでいたが、この
第9実施例では、表面電極319がメサ形状部332を
取り囲んでおらず、表面電極319がチップ周辺部には
配置されていない。しかし、p型GaAsコンタクト層3
16が導電性を有するので、電流は、ほぼメサ形状部3
32の周囲全体からp型GaInP中間バンドギャップ層
317を介してp型AlGaInP第2クラッド層318
に注入される。このように、上記第9実施例は、チップ
の周囲において表面電極319を形成していないので、
作製が容易になる。
【0168】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1に記載の発明は、LEDの外部出射効率を向上させる
ために、光出射面を凸型とし、その凸型の中心部に対向
する領域が開口した電流阻止層を設け、上記凸型の中心
部対向領域において第1導電型層と第2導電型層の界面
近傍を限定的に発光させるようにしたものである。
1に記載の発明は、LEDの外部出射効率を向上させる
ために、光出射面を凸型とし、その凸型の中心部に対向
する領域が開口した電流阻止層を設け、上記凸型の中心
部対向領域において第1導電型層と第2導電型層の界面
近傍を限定的に発光させるようにしたものである。
【0169】したがって、請求項1に記載の発明によれ
ば、上記界面が発生する光を凸状の光出射面に対して垂
直入射に近付けることができ、外部への光出射効率を向
上させることができる。
ば、上記界面が発生する光を凸状の光出射面に対して垂
直入射に近付けることができ、外部への光出射効率を向
上させることができる。
【0170】また、上記発明によれば、基板上の界面か
ら、上記界面上の第2導電型の半導体層を経由して、光
を外部に取り出すので、上記界面が発生する光を基板を
通過させることなく、外部に取り出すことができ、基板
の光吸収領域に関係なく発光波長を設定できる。
ら、上記界面上の第2導電型の半導体層を経由して、光
を外部に取り出すので、上記界面が発生する光を基板を
通過させることなく、外部に取り出すことができ、基板
の光吸収領域に関係なく発光波長を設定できる。
【0171】また、請求項2によれば、界面の下側に電
流阻止層を設けたので、上記電流阻止層は、上記界面か
ら上記第2導電型の半導体層に向かう光を遮らない。し
たがって、外部への光出射効率の向上を図ることができ
る。
流阻止層を設けたので、上記電流阻止層は、上記界面か
ら上記第2導電型の半導体層に向かう光を遮らない。し
たがって、外部への光出射効率の向上を図ることができ
る。
【0172】また、請求項3によれば、開口部を有する
電流阻止層を界面の上側に設けたので、界面および界面
の下側の層を平坦な基板上に、平坦に形成できる。した
がって、上記界面を容易に良質にできる。
電流阻止層を界面の上側に設けたので、界面および界面
の下側の層を平坦な基板上に、平坦に形成できる。した
がって、上記界面を容易に良質にできる。
【0173】また、請求項4によれば、ストライプ状の
表面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層のス
トライプ形状の左右両側の2つの光出射面から光を出射
させることができる。
表面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層のス
トライプ形状の左右両側の2つの光出射面から光を出射
させることができる。
【0174】また、請求項5によれば、多段樹枝状の表
面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層の多段
樹脂状の表面パターンの各分岐先端部において、分岐方
向に対して左右の側面と前方の側面との3面から光を出
射させることができる。
面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層の多段
樹脂状の表面パターンの各分岐先端部において、分岐方
向に対して左右の側面と前方の側面との3面から光を出
射させることができる。
【0175】また、請求項6によれば、上記円形もしく
は多角形もしくは略多角形の凸形状の第2半導体層の全
周面から光を出射することができる。したがって、外部
への光出射効率の向上を図ることができる。
は多角形もしくは略多角形の凸形状の第2半導体層の全
周面から光を出射することができる。したがって、外部
への光出射効率の向上を図ることができる。
【0176】また、請求項7によれば、上記電流阻止層
が、界面の発光波長に対して透光性であるので、上記電
流阻止層が、上記界面が発生する光を遮ることがない。
したがって、外部への光出射効率の向上を図ることがで
きる。
が、界面の発光波長に対して透光性であるので、上記電
流阻止層が、上記界面が発生する光を遮ることがない。
したがって、外部への光出射効率の向上を図ることがで
きる。
【0177】また、請求項8によれば、上記界面から上
記基板側に向かう光を、上記多層反射膜で反射して、上
記凸形状の第2導電型半導体層に向かわせることができ
る。したがって、外部への光出射効率の向上を図ること
ができる。
記基板側に向かう光を、上記多層反射膜で反射して、上
記凸形状の第2導電型半導体層に向かわせることができ
る。したがって、外部への光出射効率の向上を図ること
ができる。
【0178】また、請求項9に記載の発明は、LEDの
外部出射効率を向上させるために、光出射面を凸型と
し、その凸型の中心部に対向する領域が開口した電流阻
止層を設け、上記凸型の中心部対向領域において界面を
限定的に発光させるようにし、しかも、上記凸型形状の
周囲に電流注入層の露出部を設け、この露出部に電極を
設けている。
外部出射効率を向上させるために、光出射面を凸型と
し、その凸型の中心部に対向する領域が開口した電流阻
止層を設け、上記凸型の中心部対向領域において界面を
限定的に発光させるようにし、しかも、上記凸型形状の
周囲に電流注入層の露出部を設け、この露出部に電極を
設けている。
【0179】したがって、請求項9に記載の発明は、凸
型形状上部に電極を配置する必要がないから、上記凸型
形状上部から有効に光を取り出すことができ、外部出射
効率を向上できる。
型形状上部に電極を配置する必要がないから、上記凸型
形状上部から有効に光を取り出すことができ、外部出射
効率を向上できる。
【0180】また、凸型形状の中心部対向領域に発光領
域を限定しているから、上記光出射面への上記光の入射
を垂直入射に近付けることができる。したがって、出射
面で全反射する無効発光成分を抑制することができ、更
に、外部出射効率を増大させることができる。
域を限定しているから、上記光出射面への上記光の入射
を垂直入射に近付けることができる。したがって、出射
面で全反射する無効発光成分を抑制することができ、更
に、外部出射効率を増大させることができる。
【0181】また、基板を通過させることなく光を外部
に取り出すので、基板の光吸収領域に関係なく発光波長
を設定できる。
に取り出すので、基板の光吸収領域に関係なく発光波長
を設定できる。
【0182】また、請求項10によれば、電流注入層の
開口部と電流阻止層の開口部とが連続しているので、上
記電流注入層の開口部と上記電流阻止層の開口部を同時
に形成することができ、製造工程を簡単にできる。
開口部と電流阻止層の開口部とが連続しているので、上
記電流注入層の開口部と上記電流阻止層の開口部を同時
に形成することができ、製造工程を簡単にできる。
【0183】また、請求項11によれば、電流注入層が
上層と下層とを含み、上記上層のバンドギャップが、上
記下層のバンドギャップと第2導電型の第2半導体層の
バンドギャップとの中間の値であるので、電流注入層と
上記第2半導体層との間の電気抵抗を低減させることが
できる。したがって、電流注入効率が向上して、発光効
率が向上する。
上層と下層とを含み、上記上層のバンドギャップが、上
記下層のバンドギャップと第2導電型の第2半導体層の
バンドギャップとの中間の値であるので、電流注入層と
上記第2半導体層との間の電気抵抗を低減させることが
できる。したがって、電流注入効率が向上して、発光効
率が向上する。
【0184】また、請求項12によれば、凸形状の第2
半導体層から露出した電流注入層の下層の上に、電極を
設けたので、上記電流注入層と上記電極との間の電気抵
抗を低減させることができ、電流注入効率を向上でき
る。
半導体層から露出した電流注入層の下層の上に、電極を
設けたので、上記電流注入層と上記電極との間の電気抵
抗を低減させることができ、電流注入効率を向上でき
る。
【0185】また、請求項13によれば、電流注入層の
第2層は、第1層の開口部よりも広い開口部を有してい
るので、上記第1層の開口部を通過した光が、上記第2
層で遮られることがない。したがって、光の出射効率が
向上する。
第2層は、第1層の開口部よりも広い開口部を有してい
るので、上記第1層の開口部を通過した光が、上記第2
層で遮られることがない。したがって、光の出射効率が
向上する。
【0186】また、請求項14によれば、電流注入層の
第1層および電流阻止層は、界面の発光波長に対して透
明であるので、界面が発生する光を遮らない。したがっ
て、光の出射効率が向上する。
第1層および電流阻止層は、界面の発光波長に対して透
明であるので、界面が発生する光を遮らない。したがっ
て、光の出射効率が向上する。
【0187】また、請求項15によれば、ストライプ状
の表面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層の
ストライプ形状の左右両側の2つの光出射面および上記
ストライプ形状の上面から光を出射させることができ
る。
の表面パターンを有する凸形状の第2導電型半導体層の
ストライプ形状の左右両側の2つの光出射面および上記
ストライプ形状の上面から光を出射させることができ
る。
【0188】また、請求項16によれば、円形もしくは
多角形もしくは略多角形の凸形状の第2半導体層の上面
および全周面から光を出射することができる。
多角形もしくは略多角形の凸形状の第2半導体層の上面
および全周面から光を出射することができる。
【0189】また、請求項17によれば、ドーム形状の
凸型形状の第2半導体層の全ドーム面から光を出射する
ことができる。
凸型形状の第2半導体層の全ドーム面から光を出射する
ことができる。
【0190】また、請求項18によれば、界面から基板
に向かう光を、多層反射膜で反射して、凸形状の第2半
導体層に向かわせることができる。したがって、光出射
効率を向上させることができる。
に向かう光を、多層反射膜で反射して、凸形状の第2半
導体層に向かわせることができる。したがって、光出射
効率を向上させることができる。
【0191】さらに、上記発明は、凸型形状を作製する
プロセスとして通常のフォトリソグラフィーおよびエッ
チングを用いることができるので、生産性に極めて優れ
ている。したがって、上記発明は、各種LED、特に発
光波長を透過しないGaAs基板を用いたAlGaInP系
やZnCdSe系やAlGaAs系のLEDの高輝度化に大い
に役立つ。
プロセスとして通常のフォトリソグラフィーおよびエッ
チングを用いることができるので、生産性に極めて優れ
ている。したがって、上記発明は、各種LED、特に発
光波長を透過しないGaAs基板を用いたAlGaInP系
やZnCdSe系やAlGaAs系のLEDの高輝度化に大い
に役立つ。
【図1】 本発明の発光ダイオードの第1実施例である
AlGaIn系LEDの各製造工程における断面図であ
る。
AlGaIn系LEDの各製造工程における断面図であ
る。
【図2】 上記実施例の各工程における平面図である。
【図3】 本発明の第2実施例のAlGaInP系LED
の断面図である。
の断面図である。
【図4】 上記第2実施例の各工程における平面図であ
る。
る。
【図5】 本発明の第3実施例のZnCdSe 系LEDの
断面図である。
断面図である。
【図6】 本発明の第4実施例のAlGaAs系LEDの
断面図である。
断面図である。
【図7】 上記第4実施例の平面図である。
【図8】 本発明の第5実施例であるAlGaInP系L
EDの断面図である。
EDの断面図である。
【図9】 上記第5実施例の各工程における平面図であ
る。
る。
【図10】 本発明の第6実施例であるAlGaInP系
LEDの断面図である。
LEDの断面図である。
【図11】 上記第6実施例の各工程における平面図で
ある。
ある。
【図12】 本発明の第7実施例であるZnCdSe系L
EDの作製法を説明する説明図である。
EDの作製法を説明する説明図である。
【図13】 上記第7実施例の断面図である。
【図14】 本発明の第8実施例であるAlGaAs系L
EDの断面図である。
EDの断面図である。
【図15】 上記第8実施例の平面図である。
【図16】 本発明の第9実施例であるAlGaInP系
LEDの断面図である。
LEDの断面図である。
【図17】 上記第9実施例の平面図である。
【図18】 従来のLEDの断面図である。
【図19】 光出射面への光の入射角によって異なる光
経路を示す図である。
経路を示す図である。
10 p型GaAs基板 11 n型GaAs電流阻止層、 12 開口部、 13 p型AlGaInクラッド層、 14 アンドープAlGaInP(y=0.5)発光層 15 n型AlGaInPクラッド層 16 n型GaAsコンタクト層 17 表面電極 18 裏面電極 90 n型GaAs基板 91 n型GaInP中間バンドギャップ層 92 n型AlGaInP(y=0.7)クラッド層 93 アンドープAlGaInP(y=0.5)発光層 94 p型AlGaInP(y=0.7)第1クラッド層 95 n型GaAs電流阻止層 96 p型GaAsコンタクト層(電流注入層) 97 p型GaInP中間バンドギャップ層(電流注入層) 98 p型AlGaInP(y=0.7)第2クラッド層 99 表面電極 100 裏面電極 101 開口部 102 凸型(メサ)形状
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】従来、上記外部出射効率の向上を図った発
光ダイオードとしては、図18に示すものがある。この
発光ダイオードは、電流を、電極8から、p+型層4Qと
3Qとp型AlGaAs層2を経由して、p型AlGaAs基
板1に流し、更に、基板1から、p型AlGaAs層2と
n型AlGaAs発光層3とn+型GaAsキャップ層4とを
経由して、電極7に電流を流す。そして、上記電流によ
って、上記発光層3を発光させて、上記基板1から外部
に光を取り出すようにしている。なお、図18におい
て、Qは周辺部、Pは中心部、6はSiO2膜、5は溝で
ある。
光ダイオードとしては、図18に示すものがある。この
発光ダイオードは、電流を、電極8から、p+型層4Qと
3Qとp型AlGaAs層2を経由して、p型AlGaAs基
板1に流し、更に、基板1から、p型AlGaAs層2と
n型AlGaAs発光層3とn+型GaAsキャップ層4とを
経由して、電極7に電流を流す。そして、上記電流によ
って、上記発光層3を発光させて、上記基板1から外部
に光を取り出すようにしている。なお、図18におい
て、Qは周辺部、Pは中心部、6はSiO2膜、5は溝で
ある。
Claims (18)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上に、少なくと
も第1導電型の半導体層と第2導電型の半導体層が順次
積層され、上記第1導電型の半導体層と上記第2導電型
の半導体層の界面近傍において発生する光を上記第2導
電型の半導体層から外部に出射する発光ダイオードであ
って、 上記基板の表面に垂直な平面で第2導電型の半導体層を
切断した断面が凸形状になるように、上記第2導電型の
半導体層を凸形状にし、 上記第2導電型の半導体層と上記第1導電型の半導体基
板との間に、上記凸形状の第2導電型の半導体層の中心
部に対向する領域に開口部を有する電流阻止層を設けた
ことを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項2】 上記電流阻止層を、上記第1導電型の半
導体基板と上記界面との間に設けた第2導電型半導体層
もしくは高抵抗半導体層にしたことを特徴とする請求項
1に記載の発光ダイオード。 - 【請求項3】 上記界面上に、複数の第2導電型半導体
層が設けられ、上記電流阻止層は、上記複数の第2導電
型半導体層間に設けた第1導電型半導体層もしくは高抵
抗半導体層であることを特徴とする請求項1に記載の発
光ダイオード。 - 【請求項4】 上記凸形状の第2導電型半導体層は、上
方から見た表面パターンがストライプ状であり、上記電
流阻止層の開口部を、上記ストライプ状のパターンの中
心軸に沿って設けたことを特徴とする請求項1乃至3の
いずれかに記載の発光ダイオード。 - 【請求項5】 上記凸形状の第2導電型半導体層は、上
方から見た表面パターンが、表面電極のパッド部から第
1次分岐が、上記第1次分岐から第2次分岐が、上記第
2次分岐から第3次分岐が少なくとも分岐した多段分岐
樹枝状であり、上記電流阻止層の開口部を、少なくとも
上記多段樹枝状の表面パターンの分岐先端部の中心に対
向する領域に設けたことを特徴とする請求項1乃至3の
いずれかに記載の発光ダイオード。 - 【請求項6】 上記凸形状の第2導電型半導体層は、
上方から見た形状が円形もしくは多角形もしくは略多角
形であり、上記電流阻止層の開口部を、上記円形もしく
は多角形もしくは略多角形の中心部に対向する領域に設
けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
の発光ダイオード。 - 【請求項7】 上記電流阻止層は、上記界面の発光波長
に対して透光性であることを特徴とする請求項1乃至6
に記載の発光ダイオード。 - 【請求項8】 上記第1導電型半導体層は、第1導電型
半導体で作製した多層反射膜を含んでいることを特徴と
する請求項1乃至7に記載の発光ダイオード。 - 【請求項9】 第1導電型の半導体基板上に、少なくと
も第1導電型の半導体層と第2導電型の第1,第2半導
体層が順次積層され、上記第1導電型半導体層と上記第
2導電型半導体層の界面近傍において発生する光を上記
第2導電型の第2半導体層から外部に出射する発光ダイ
オードであって、 上記基板の表面に垂直な平面で第2導電型の第2半導体
層を切断した断面が凸形状になるように、上記第2導電
型の第2半導体層を凸形状にし、 上記第2導電型の第1半導体層と第2半導体層との間
に、第1導電型半導体層もしくは高抵抗半導体層で作製
され、上記凸形状の第2導電型の第2半導体層の中心部
に対向する領域に開口部を有する電流阻止層を設け、 上記電流阻止層と上記第2半導体層との間に、上記開口
部に連通した開口部を有する電流注入層を設け、 上記第2半導体層から露出している電流注入層の上に電
極を設けたことを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項10】 上記電流注入層の開口部と上記電流阻
止層の開口部とは、連続していることを特徴とする請求
項8に記載の発光ダイオード。 - 【請求項11】 上記電流注入層は、上記電流阻止層に
接した下層と、この下層の上に形成された上層とを含
み、上記上層のバンドギャップが、上記下層のバンドギ
ャップと上記第2導電型の第2半導体層のバンドギャッ
プとの中間の値であることを特徴とする請求項8または
9に記載の発光ダイオード。 - 【請求項12】 上記電流注入層の上層は、上記第2導
電型の第2半導体層の凸形状の周辺部において除去さ
れ、それによって露出した上記電流注入層の下層の上
に、上記電極を設けたことを特徴とする請求項10に記
載の発光ダイオード。 - 【請求項13】 上記電流注入層は、上記電流阻止層に
接した第1層と、上記第1層の上に形成された第2層と
を含み、上記第1層は、上記電流阻止層の開口部に連続
した開口部を有し、上記第2層は、上記第1層の開口部
よりも広い範囲にわたって開口した開口部を有している
ことを特徴とする請求項8に記載の発光ダイオード。 - 【請求項14】 上記電流注入層の第1層および上記電
流阻止層は、界面の発光波長に対して透明であることを
特徴とする請求項12に記載の発光ダイオード。 - 【請求項15】 上記凸形状の第2導電型の第2半導体
層は、上方から見た表面パターンがストライプ状であ
り、上記電流阻止層の開口部を、上記ストライプ状のパ
ターンの中心軸に沿って設けたことを特徴とする請求項
8乃至13に記載の発光ダイオード。 - 【請求項16】 上記凸形状の第2半導体層は、上方か
ら見た形状が円形もしくは多角形もしくは略多角形であ
り、 上記電流注入層の開口部および上記電流阻止層の開口部
は、上記円形もしくは多角形もしくは略多角形の中心部
に対向する領域に形成されていることを特徴とする請求
項8乃至13に記載の発光ダイオード。 - 【請求項17】 上記凸型形状の第2半導体層は、ドー
ム形状であることを特徴とする請求項15に記載の発光
ダイオード。 - 【請求項18】 上記第1導電型半導体層は、第1導電
型半導体で作製した多層反射膜を含んでいることを特徴
とする請求項8乃至16に記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32782192A JP2901823B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32782192A JP2901823B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 発光ダイオード |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06177420A true JPH06177420A (ja) | 1994-06-24 |
JP2901823B2 JP2901823B2 (ja) | 1999-06-07 |
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ID=18203359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32782192A Expired - Fee Related JP2901823B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2901823B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6165809A (en) * | 1998-02-10 | 2000-12-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of fabricating light emitting diodes |
JP2006108187A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Dowa Mining Co Ltd | 発光ダイオード及びその製造方法 |
JP2006253370A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Oki Data Corp | 半導体装置、プリントヘッド、及びそれを用いた画像形成装置 |
JP2008071803A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 化合物混晶半導体発光装置。 |
US7453099B2 (en) | 2005-10-05 | 2008-11-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP32782192A patent/JP2901823B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6165809A (en) * | 1998-02-10 | 2000-12-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of fabricating light emitting diodes |
JP2006108187A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Dowa Mining Co Ltd | 発光ダイオード及びその製造方法 |
JP2006253370A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Oki Data Corp | 半導体装置、プリントヘッド、及びそれを用いた画像形成装置 |
US7453099B2 (en) | 2005-10-05 | 2008-11-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
JP2008071803A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 化合物混晶半導体発光装置。 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2901823B2 (ja) | 1999-06-07 |
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