JP2937692B2 - Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、橙〜緑色帯の短波長ま
たは赤外から赤色帯の発光波長のLED(発光ダイオー
ド)から発光する光を、有効に外部に取り出し得る半導
体発光素子およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device capable of effectively extracting light emitted from an LED (light emitting diode) having a short wavelength in an orange to green band or an emission wavelength in an infrared to red band, and a semiconductor light emitting device therefor. It relates to a manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、屋内外に設置される表示デバイス
としてLEDが脚光を浴びている。特に、その高輝度化
に伴って、今後数年の間に屋外ディスプレイ市場で急伸
すると考えられ、将来的にはネオンサインに代わる表示
媒体に成長するものの期待されている。このような高輝
度LEDとしては、数年前からAlGaAs系DH(ダ
ブルヘテロ)型の高輝度赤色LEDが実現されており、
最近では橙〜緑色帯でもAlGaInP系DH型の高輝
度LEDが検討されている。2. Description of the Related Art In recent years, LEDs have been spotlighted as display devices installed indoors and outdoors. In particular, with the increase in brightness, it is expected that the outdoor display market will rapidly increase in the coming years, and it is expected to grow in the future as a display medium replacing neon signs. As such a high-brightness LED, an AlGaAs DH (double hetero) type high-brightness red LED has been realized for several years,
Recently, AlGaInP-based DH type high-brightness LEDs have been studied even in the orange to green band.
【0003】図16(a)に、高輝度LEDの一例とし
ての緑色帯AlGaInP系LEDを示す。この図にお
いて、破線は電流の流れを示す。このLEDは、n−G
aAs基板31上に、MOCVD法(有機金属気相成長
法)により、厚さ0.1μmのn−GaAsバッファ層
39、厚さ1.5μmのn−(Al0.7Ga0.3)0.5I
n0.5Pキャリア閉じ込め層(クラッド層)33、厚さ
0.7μmのノンドープ(Al0.45Ga0.55)0.5In
0.5P活性層34、厚さ1.5μmのp−(Al0.7Ga
0.3)0.5In0.5P窓層(クラッド層)35、厚さ5μ
mのp−Al0.7Ga0. 3As電流拡散層40およびp−
GaAsオーミックコンタクト層38が形成されてい
る。さらに、下部電極10が基板側に、上部電極11が
半導体層成長側に各々形成されている。オーミックコン
タクト層38と電極11とはリードボンドができるサイ
ズ(約100μm)を残して周辺をエッチングにより除
去されている。FIG. 16A shows a green band AlGaInP LED as an example of a high-brightness LED. In this figure, the broken lines indicate the flow of current. This LED is nG
An n-GaAs buffer layer 39 having a thickness of 0.1 μm and n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 I having a thickness of 1.5 μm are formed on the aAs substrate 31 by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).
n 0.5 P carrier confinement layer (cladding layer) 33, 0.7 μm thick non-doped (Al 0.45 Ga 0.55 ) 0.5 In
0.5 P active layer 34, 1.5 μm thick p- (Al 0.7 Ga
0.3 ) 0.5 In 0.5 P window layer (cladding layer) 35, thickness 5μ
m p-Al 0.7 Ga 0. 3 As current spreading layer 40 and the p-
A GaAs ohmic contact layer 38 is formed. Further, a lower electrode 10 is formed on the substrate side, and an upper electrode 11 is formed on the semiconductor layer growth side. The periphery of the ohmic contact layer 38 and the electrode 11 is removed by etching except for a size (about 100 μm) where a lead bond can be formed.
【0004】このLEDは、図16(a)に示すよう
に、上部電極11から注入された電流が電流拡散層40
で広がり、活性層34全域に注入されて発光が生じる。[0006] In this LED, as shown in FIG. 16 (a), a current injected from the upper electrode 11 is applied to the current diffusion layer 40.
And is injected into the entire active layer 34 to emit light.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のLEDにお
いて、電流は活性層34全域に注入されるが、その内の
かなりの部分が上部電極11の直下部分に集中するの
で、この部分での発光量が多くなる。しかし、このLE
Dでは、図16(b)に示すように、上部電極11直下
で発して上方に向かう光(イ〜ハ)は、上部電極11で
反射されて外部に出られず、また、上部電極11が形成
されていない部分に向かう光(ニ)は、素子表面への入
射角が臨界角以上であると、そこで反射して素子外部に
出られない。このため、光の外部への取り出し効率が悪
くなり、注入された電流の内、相当の部分が外部に取り
出せない光の発生に費やされることになる。In the above-mentioned conventional LED, current is injected into the entire active layer 34, but a considerable portion of the current is concentrated immediately below the upper electrode 11, so that light emission in this portion is caused. The amount increases. However, this LE
In FIG. 16D, as shown in FIG. 16B, light (I to C) emitted immediately below the upper electrode 11 and reflected upward is reflected by the upper electrode 11 and does not go outside, and the upper electrode 11 If the incident angle on the element surface is greater than or equal to the critical angle, the light (d) directed toward the unformed portion is reflected there and cannot exit the element. For this reason, the efficiency of extracting light to the outside deteriorates, and a considerable portion of the injected current is used for generating light that cannot be extracted to the outside.
【0006】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、素子内部の発光効率を高め、素子外
部への光取り出しを効率よく行うことができる半導体発
光素子およびその製造方法を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, which can enhance the luminous efficiency inside the device and efficiently extract light to the outside of the device. The purpose is to provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、(111)B面を主面とする第1導電型のGaAs
基板の該表面に、上面と側面とを有する突出部が、上面
を(111)B面として形成され、該突出部の上面を除
いた基板上に、第1導電型と反対導電型である第2導電
型のGaAs層または第2導電型のAlGaAs層が形
成され、該第2導電型のGaAs層または第2導電型の
AlGaAs層と、該突出部の上面との上に渡って、G
aInPまたはAlGaInP層からなる活性層が、第
1導電型のAlGaInP層と第2導電型のAlGaI
nP層とに挟まれてなる発光用積層部が形成されてお
り、そのことにより上記目的が達成される。According to the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device of the first conductivity type having a (111) B plane as a main surface.
On the surface of the substrate, a protrusion having an upper surface and side surfaces is formed with the upper surface being a (111) B surface, and a second conductive type opposite to the first conductivity type is formed on the substrate excluding the upper surface of the protrusion. A two-conductivity-type GaAs layer or a second-conductivity-type AlGaAs layer is formed, and G is formed over the second-conductivity-type GaAs layer or the second-conductivity-type AlGaAs layer and the upper surface of the protrusion.
An active layer made of an aInP or AlGaInP layer includes an AlGaInP layer of a first conductivity type and an AlGaIP layer of a second conductivity type.
The light emitting laminated portion sandwiched between the nP layer and the nP layer is formed, thereby achieving the above object.
【0008】前記基板の発光用積層部形成側および発光
用積層部形成側と反対側に各々電極が形成されて前記活
性層の突出部上部分が発光部とされ、基板の発光用積層
部側に形成される電極が、主として該発光部の上を除い
て形成されているのが望ましい。Electrodes are respectively formed on the light emitting laminated portion forming side of the substrate and on the side opposite to the light emitting laminated portion forming side, and a portion above the protruding portion of the active layer is a light emitting portion. It is preferable that the electrodes formed on the light emitting portion are formed mainly except on the light emitting portion.
【0009】前記発光用積層部が、前記突出部上を含む
部分で凸状に形成されているのが望ましい。[0009] It is preferable that the light emitting laminated portion is formed in a convex shape at a portion including a portion above the projecting portion.
【0010】本発明の半導体発光素子の製造方法は、
(111)B面を主面とする第1導電型のGaAs基板
の該表面に、上面と側面とを有する突出部を、上面を
(111)B面として形成する工程と、該突出部の上面
を除いた基板上に、第1導電型と反対導電型である第2
導電型のGaAs層または第2導電型のAlGaAs層
を形成する工程と、該第2導電型のGaAs層または第
2導電型のAlGaAs層と、該突出部の上面との上に
渡って、GaInPまたはAlGaInP層からなる活
性層が、第1導電型のAlGaInP層と第2導電型の
AlGaInP層とに挟まれてなる発光用積層部を形成
する工程とを含み、そのことにより上記目的が達成され
る。[0010] The method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention comprises:
Forming a protrusion having an upper surface and a side surface on the surface of the first conductivity type GaAs substrate having the (111) B surface as a main surface, the upper surface being a (111) B surface; and an upper surface of the protrusion. On the substrate except for the second conductive type, which is opposite to the first conductive type.
Forming a conductive type GaAs layer or a second conductive type AlGaAs layer; and forming a GaInP layer over the second conductive type GaAs layer or the second conductive type AlGaAs layer and the upper surface of the protrusion. Or a step of forming a light-emitting laminated portion in which an active layer made of an AlGaInP layer is sandwiched between an AlGaInP layer of a first conductivity type and an AlGaInP layer of a second conductivity type, whereby the object is achieved. You.
【0011】[0011]
【作用】本発明の半導体発光素子においては、(11
1)B面を主面とする第1導電型のGaAs基板の表面
に、(111)B面を上面とする突出部が形成されてい
る。突出部の上面を除いた基板上には、第2導電型のG
aAs層または第2導電型のAlGaAs層が形成さ
れ、その状態の基板全面上に、GaInPまたはAlG
aInP層からなる発光層の上下面を、第1導電型のA
lGaInP層と第2導電型のAlGaInP層とで挟
んでなる発光用積層部が形成されている。よって、電流
は突出部上の活性層部分に効率よく注入される。According to the semiconductor light emitting device of the present invention, (11)
1) On the surface of the GaAs substrate of the first conductivity type having the B surface as the main surface, a protrusion having the (111) B surface as the upper surface is formed. Except for the upper surface of the protruding portion, the second conductive type G
An aAs layer or an AlGaAs layer of the second conductivity type is formed, and GaInP or AlG
The upper and lower surfaces of the light emitting layer composed of the aInP layer are
A light emitting laminated portion sandwiched between the lGaInP layer and the second conductivity type AlGaInP layer is formed. Therefore, the current is efficiently injected into the active layer on the protrusion.
【0012】発光用積層部側に形成される上部電極を、
主として発光部(活性層の突出部上部分)を除いて形成
すると、発光部からの光が素子外部に取り出される際に
上部電極に邪魔されない。よって、素子外部への光の取
り出し効率を高くすることができる。尚、上部電極は、
リードボンドを行う大面積の部分(約100μm径の領
域)が、発光部上を除いて形成されていればよい。ま
た、発光部上に補助電極などを形成して、発光部への電
流注入効率を向上させてもよい。The upper electrode formed on the light emitting laminated portion side is
When the light-emitting portion is mainly formed except for the light-emitting portion (the portion above the protruding portion of the active layer), the light from the light-emitting portion is not disturbed by the upper electrode when the light is extracted outside the element. Therefore, the efficiency of extracting light to the outside of the device can be increased. The upper electrode is
It is only necessary that a large-area portion (a region having a diameter of about 100 μm) to be subjected to lead bonding be formed except on the light emitting portion. In addition, an auxiliary electrode or the like may be formed on the light emitting unit to improve the efficiency of current injection into the light emitting unit.
【0013】発光用積層部を、突出部上を含む部分で凸
状にすると、素子表面に臨界角以上で入射する光の割合
を減少させることができるので、素子外部への光の取り
出し効率をさらに高くすることができる。When the light emitting laminated portion is formed to be convex at a portion including a portion above the projecting portion, the ratio of light incident on the device surface at a critical angle or more can be reduced. It can be even higher.
【0014】(111)B面を主面とする第1導電型の
GaAs基板の主面に、上面が(111)B面である突
出部を形成して、第2導電型のGaAs層または第2導
電型のAlGaAs層を成長させると、(111)B面
を除く部分に選択的に成長が行われるので、突出部上を
除く部分に成長を行うことができる。よって、所望の電
流狭窄構造を容易に形成することができる。On the main surface of the GaAs substrate of the first conductivity type having the (111) B surface as the main surface, a projection having the upper surface of the (111) B surface is formed to form a GaAs layer of the second conductivity type or the second conductivity type. When a two-conductivity type AlGaAs layer is grown, the growth is selectively performed on the portion except for the (111) B plane, so that the growth can be performed on the portion except on the protrusion. Therefore, a desired current confinement structure can be easily formed.
【0015】[0015]
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0016】(実施例1)図1(a)および(b)は、
実施例1の半導体発光素子を示す断面図および平面図で
ある。図1(a)においては、電流の流れを破線で示
し、発光の様子を実線で示している。また、図1(b)
においては、上部電極11形成部を斜線で示している。
以下の説明に於いて、ミラー指数(「1」10)等にお
ける記号「」は、例えば要素1の正負の符号の反転を表
す。(Embodiment 1) FIGS. 1 (a) and 1 (b)
3A and 3B are a cross-sectional view and a plan view illustrating the semiconductor light emitting device of Example 1. In FIG. 1A, the flow of current is indicated by a broken line, and the state of light emission is indicated by a solid line. FIG. 1 (b)
In FIG. 7, the formation portion of the upper electrode 11 is indicated by oblique lines.
In the following description, the symbol “” in the Miller index (“1” 10) or the like indicates, for example, the inversion of the sign of the element 1.
【0017】この半導体発光素子は、(111)B面を
主面とするp型GaAs基板1に、高低差0.5μm程
度の突出部20が[「1」10]方向に形成されてい
る。突出部20の上面21は(111)B面となってお
り、突出部上部21を除いた基板1上に、突出部20の
下部22と側面23とを埋め込んで、n−GaAs電流
狭窄層2が形成され、表面が平坦化されている。その状
態の基板1の全面に、p型(AlXGa1-X)YIn1-YP
キャリア閉じ込め層(クラッド層、例えばX=0.7、
Y=0.5)3、(AlZGa1-Z)WIn1-WP活性層
(例えばZ=0.45、W=0.5)4、n型(AlU
Ga1-U)VIn1-VP窓層(クラッド層、例えばU=
0.7、V=0.5)5が積層形成されている。n型ク
ラッド層5の上には、上部電極11が、主として突出部
20の上方に当たる発光部24上を除いて形成され、基
板1側には下部電極10が形成されている。In this semiconductor light emitting device, a protrusion 20 having a height difference of about 0.5 μm is formed in the [1] 10 direction on a p-type GaAs substrate 1 having a (111) B plane as a main surface. The upper surface 21 of the projecting portion 20 is a (111) B surface, and the lower portion 22 and the side surface 23 of the projecting portion 20 are buried on the substrate 1 excluding the projecting portion upper portion 21 to form the n-GaAs current confinement layer 2. Are formed, and the surface is flattened. In this state, p-type (Al X Ga 1 -x ) Y In 1 -Y P
Carrier confinement layer (cladding layer, for example, X = 0.7,
Y = 0.5) 3, (Al Z Ga 1-Z) W In 1-W P active layer (e.g., Z = 0.45, W = 0.5) 4, n -type (Al U
Ga 1-U ) V In 1-V P window layer (cladding layer, for example, U =
0.7, V = 0.5) 5 are laminated. The upper electrode 11 is formed on the n-type cladding layer 5 except for the light emitting portion 24 mainly above the protrusion 20, and the lower electrode 10 is formed on the substrate 1 side.
【0018】クラッド層3および5は、活性層4よりも
禁制帯幅の大きな材料から形成されて、クラッド層3、
活性層4およびクラッド層5からなる光発光用積層部と
なっている。The cladding layers 3 and 5 are formed of a material having a larger forbidden band width than the active layer 4.
This is a light emitting laminated portion including the active layer 4 and the cladding layer 5.
【0019】この半導体発光素子は、以下のようにし
て、1回の成長工程で作製することができる。This semiconductor light emitting device can be manufactured in one growth step as follows.
【0020】まず、図2(a)に示すように、(11
1)B面を有するp型GaAs基板1に、ドライエッチ
ングまたはウェットエッチング等の方法により、高低差
0.5μm程度の突出部20を[「1」10]方向に形
成する。突出部の上面は(111)B面となる。First, as shown in FIG.
1) A protrusion 20 having a height difference of about 0.5 μm is formed in the [“1” 10] direction on the p-type GaAs substrate 1 having the B surface by a method such as dry etching or wet etching. The upper surface of the protrusion is the (111) B surface.
【0021】次に、MOCVD法によりn−GaAs電
流狭窄層2を形成する。ここで、成長条件は、成長温度
700℃、V族/III族比100とした。この成長条件で
は、GaAs層またはAlGaAs層の(111)B面
上の成長速度は、ほぼゼロになる。このため、突出部2
0の上面21と下部22とには、n−GaAs層が成長
しにくい。よって、成長は、図2(b)に示すように、
突出部20の側面23から横方向に起こる。さらに、2
方向から成長してきた成長層のフロントが交わって、突
出部20の側面23および下部22が埋まるので、図2
(c)に示すような電流狭窄層2が形成される。Next, an n-GaAs current confinement layer 2 is formed by MOCVD. Here, the growth conditions were a growth temperature of 700 ° C. and a group V / group III ratio of 100. Under these growth conditions, the growth rate of the GaAs layer or the AlGaAs layer on the (111) B plane is almost zero. For this reason, the protrusion 2
It is difficult for the n-GaAs layer to grow on the upper surface 21 and the lower portion 22 of 0. Therefore, the growth is as shown in FIG.
It occurs laterally from the side surface 23 of the protrusion 20. In addition, 2
Since the front surfaces of the growth layers grown from the directions intersect, the side surfaces 23 and the lower portions 22 of the protrusions 20 are buried.
The current confinement layer 2 as shown in FIG.
【0022】引き続いて、p型クラッド層3、活性層
4、n型クラッド層5を順次積層形成する。この際、A
lGaAs層およびGaAs層を成長する場合とは異な
り、AlGaInP層およびGaInP層は、(11
1)B面上にも適度な成長速度(例えば1μm/hou
r程度)で成長する。よって、発光用積層部は、図2
(d)に示すように基板全面に形成される。Subsequently, a p-type cladding layer 3, an active layer 4, and an n-type cladding layer 5 are sequentially formed. At this time, A
Unlike the growth of the lGaAs and GaAs layers, the AlGaInP and GaInP layers are (11
1) An appropriate growth rate (for example, 1 μm / hou) on the B side
r). Therefore, the light-emitting lamination portion is formed as shown in FIG.
As shown in (d), it is formed on the entire surface of the substrate.
【0023】その後、図2(e)に示すように、n型ク
ラッド層5の上に、突出部20の上方を開口させて上部
電極11を形成し、基板1側には全面に下部電極10を
形成する。ここで、上部電極11は発光部24の上を避
けて電流狭窄層2の上部に形成し、この部分にリードボ
ンドを行うようにした。Thereafter, as shown in FIG. 2E, an upper electrode 11 is formed on the n-type cladding layer 5 by opening an upper portion of the protrusion 20, and the lower electrode 10 is formed on the entire surface of the substrate 1 side. To form Here, the upper electrode 11 was formed on the current confinement layer 2 avoiding the light-emitting portion 24, and a lead bond was performed on this portion.
【0024】最後に一点鎖線25に沿ってチップに分割
し、LED素子を得た。Finally, the chip was divided into chips along the alternate long and short dash line 25 to obtain an LED element.
【0025】この半導体発光素子は、活性層4の突出部
20上部分24が発光部となる。図1(a)に示すよう
に、電流が突出部20の上面21から注入されるので、
その上の部分が発光部24となって、効率よく発光する
ことができる。また、上部電極11が、主として発光部
24の上を除いて形成されているので、発光が上部電極
11に邪魔されることがなく、素子表面から外部に取り
出しやすい。この半導体発光素子を5mmφのランプに
モールド実装したところ、20mA通電時、波長555
nmで3カンデラの光度の緑色帯LEDが得られた。In this semiconductor light emitting device, a portion 24 above the protruding portion 20 of the active layer 4 becomes a light emitting portion. As shown in FIG. 1A, the current is injected from the upper surface 21 of the protrusion 20,
The light-emitting portion 24 above the light-emitting portion 24 can emit light efficiently. In addition, since the upper electrode 11 is formed mainly except on the light emitting portion 24, light emission is not obstructed by the upper electrode 11, and it is easy to take out light from the element surface. When this semiconductor light emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, the wavelength was 555 when 20 mA was supplied.
A green band LED with a luminosity of 3 candela in nm was obtained.
【0026】(実施例2)図3(a)および(b)は、
実施例2の半導体発光素子を示す断面図および平面図で
ある。(Embodiment 2) FIGS. 3 (a) and 3 (b)
FIG. 9 is a cross-sectional view and a plan view illustrating a semiconductor light emitting device of Example 2.
【0027】本実施例の半導体発光素子は、[「1」0
0]方向に2°オフした(111)B面を表面とするp
型GaAs基板1を用いている。突出部20の側面23
には、基板1と同じ導電型のp−GaAsバッファ層6
が形成され、その側面にn−AlPGa1-PAs電流狭窄
層2(例えばP=0.1)が形成されている。また、p
型キャリア閉じ込め層(クラッド層)3の下には、Al
QIn1-QP(例として、Q=0.5)と(AlRG
a1-R)SIn1-SP(例えばR=0.5、S=0.5)
とを交互に20層積層した光反射層7が形成され、n型
窓層(クラッド層)5と上部電極11との間には、n−
GaAsコンタクト層8が形成されている。また、主と
して突出部20の上方を除いて形成された上部電極11
の他に、小面積の補助電極11’が形成されて、発光部
24への電流拡散を容易にしている。The semiconductor light emitting device according to the present embodiment has the structure [[1] 0
P] with the (111) B plane turned off by 2 ° in the [0] direction
GaAs substrate 1 is used. Side surface 23 of protrusion 20
A p-GaAs buffer layer 6 of the same conductivity type as the substrate 1
There is formed, n-Al P Ga 1- P As current confinement layer 2 (e.g. P = 0.1) is formed on its side surface. Also, p
Al under the type carrier confinement layer (cladding layer) 3
Q In 1-Q P (for example, Q = 0.5) and (Al R G
a 1-R ) S In 1-S P (for example, R = 0.5, S = 0.5)
The light reflection layer 7 is formed by alternately laminating 20 layers, and an n-type window layer (cladding layer) 5 and an upper electrode
A GaAs contact layer 8 is formed. In addition, the upper electrode 11 formed mainly except for above the protrusion 20
In addition, a small area auxiliary electrode 11 ′ is formed to facilitate current diffusion to the light emitting section 24.
【0028】この半導体発光素子の製造において、コン
タクト層8の成長は、成長温度を750℃まで昇温し、
わずかながら(111)B面上にもGaAs層の成長を
可能にして行った。また、成長したGaAs層は、発光
部24からの発光を邪魔しないように、一部エッチング
により除去した。In the manufacture of this semiconductor light emitting device, the growth of the contact layer 8 is performed by raising the growth temperature to 750 ° C.
The GaAs layer was grown on the (111) B plane slightly. Further, the grown GaAs layer was partially removed by etching so as not to disturb the light emission from the light emitting section 24.
【0029】この実施例では、発光した光の内、素子下
部に向かうものを光反射層7により上部に反射して外部
に取り出すことができる。また、p型(Al0.5G
a0.5)0. 5In0.5Pクラッド層3、ノンドープGa0.5
In0.5P活性層4、n型(Al0. 5Ga0.5)0.5In
0.5Pクラッド層5とすることにより、赤色帯のLED
が得られる。この半導体発光素子を5mmφのランプに
モールド実装したところ、20mA通電時、波長650
nmで15カンデラの光度が得られた。In this embodiment, of the emitted light, the light directed toward the lower part of the element can be reflected upward by the light reflecting layer 7 and extracted to the outside. In addition, p-type (Al 0.5 G
a 0.5) 0. 5 In 0.5 P cladding layer 3, an undoped Ga 0.5
In 0.5 P active layer 4, n-type (Al 0. 5 Ga 0.5) 0.5 In
By using 0.5 P clad layer 5, LED of red band
Is obtained. When this semiconductor light emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, the wavelength was 650 when 20 mA was supplied.
A luminosity of 15 candela in nm was obtained.
【0030】(実施例3)図4(a)および(b)は、
実施例3の半導体発光素子を示す断面図および平面図で
ある。(Embodiment 3) FIGS. 4 (a) and 4 (b)
3A and 3B are a cross-sectional view and a plan view illustrating a semiconductor light emitting device of Example 3.
【0031】この実施例の半導体発光素子は、(11
1)B面を主面とするn型GaAs基板31を用いてい
る。突出部20は表面形状が円形に形成されており、電
流狭窄層32、クラッド層33、活性層34およびクラ
ッド層35は、導電型を逆にした以外は、実施例1の電
流狭窄層2、クラッド層3、活性層4およびクラッド層
5と同様の構成とすることができる。The semiconductor light emitting device of this embodiment has the structure (11
1) The n-type GaAs substrate 31 having the B surface as a main surface is used. The protrusion 20 has a circular surface shape, and the current confinement layer 32, the cladding layer 33, the active layer 34, and the cladding layer 35 have the same structure as the current confinement layer 2, except that the conductivity type is reversed. The structure can be the same as that of the clad layer 3, the active layer 4, and the clad layer 5.
【0032】この実施例の半導体発光素子においても、
実施例1と同様に、突出部20上の発光部24に効率よ
く電流を注入することができる。また、上部電極11
は、主として発光部24の上方を除いて形成されている
ので、発光を効率よく外部へ取り出すことができる。こ
の半導体発光素子を5mmφのランプにモールド実装し
たところ、20mA通電時、波長563nmで3.2カ
ンデラの光度が得られた。In the semiconductor light emitting device of this embodiment,
As in the first embodiment, the current can be efficiently injected into the light emitting unit 24 on the protrusion 20. Also, the upper electrode 11
Is formed mainly excluding the upper part of the light emitting portion 24, so that light can be efficiently extracted to the outside. When this semiconductor light-emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, a luminous intensity of 3.2 candela at a wavelength of 563 nm was obtained at a current of 20 mA.
【0033】(実施例4)図5(a)および(b)は、
実施例4の半導体発光素子を示す断面図および平面図で
ある。(Embodiment 4) FIGS. 5 (a) and 5 (b)
It is a sectional view and a plan view showing a semiconductor light emitting device of Example 4.
【0034】この実施例の半導体発光素子は、突出部2
0を多数設けて電流の注入領域を複数にし、発光部をマ
ルチ化している。その他の構成は、実施例1と同様にす
ることができる。The semiconductor light emitting device of this embodiment has
A number of 0s are provided to make a plurality of current injection regions, and the light emitting unit is multiplied. Other configurations can be the same as in the first embodiment.
【0035】この半導体発光素子を5mmφのランプに
モールド実装したところ、20mA通電時、波長555
nmで4カンデラの光度が得られた。When this semiconductor light emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, the current was 555 at a current of 20 mA.
A luminosity of 4 candela in nm was obtained.
【0036】(実施例5)図6は、実施例5の半導体発
光素子を示す平面図である。Embodiment 5 FIG. 6 is a plan view showing a semiconductor light emitting device of Embodiment 5.
【0037】この実施例の半導体発光素子は、突出部2
0の形状を三角形にしている。この突出部20上の活性
層が発光部となるのは他の実施例と同様である。The semiconductor light emitting device of this embodiment has
The shape of 0 is a triangle. The active layer on the protruding portion 20 becomes a light emitting portion as in the other embodiments.
【0038】(実施例6)図7は、実施例6の半導体発
光素子を示す平面図である。Embodiment 6 FIG. 7 is a plan view showing a semiconductor light emitting device of Embodiment 6.
【0039】この実施例の半導体発光素子は、突出部2
0の形状を円形にし、多数設けている。この突出部20
上の活性層が発光部となるのは他の実施例と同様であ
る。The semiconductor light emitting device of this embodiment has
The shape of 0 is circular and many are provided. This protrusion 20
The upper active layer serves as a light emitting section as in the other embodiments.
【0040】(実施例7)図8(a)および(b)は、
実施例7の半導体発光素子を示す断面図および平面図で
ある。図8(a)においては、電流の流れを破線で示
し、発光を実線で示している。また、図8(b)におい
ては、上部電極11形成部を斜線で示している。(Embodiment 7) FIGS. 8A and 8B show
It is a sectional view and a plan view showing a semiconductor light emitting device of Example 7. In FIG. 8A, the flow of current is indicated by a broken line, and light emission is indicated by a solid line. Further, in FIG. 8B, the formation portion of the upper electrode 11 is indicated by oblique lines.
【0041】この半導体発光素子は、実施例1と同様
に、(111)B面を主面とするp型GaAs基板1
に、高低差0.5μm程度の突出部20が[「1」1
0]方向に形成されている。突出部20の上面21は
(111)B面となっており、突出部20の上面21を
除いた部分には、突出部20の下部22と側面23とを
埋め込んでn−GaAs電流狭窄層2が形成され、表面
が平坦化されている。その状態の基板1の全面に、p型
(AlXGa1-X)YIn1-YPキャリア閉じ込め層(クラ
ッド層、例えばX=0.7、Y=0.5)3、(AlZ
Ga1-Z)WIn1-WP活性層(例えばZ=0.45、W
=0.5)4、n型(AlUGa1-U)VIn1-VP窓層
(クラッド層、例えばU=0.7、V=0.5)5が積
層形成されている。n型クラッド層5において、光出射
領域となる突出部20上方の部分は、断面形状が台形の
凸状であり、台形部分の周囲に上部電極11が形成され
ている。また、基板1側には下部電極10が形成されて
いる。This semiconductor light emitting device is, like the first embodiment, a p-type GaAs substrate 1 having a (111) B plane as a main surface.
In addition, the protrusion 20 having a height difference of about 0.5 μm is [[1] 1
0] direction. The upper surface 21 of the protruding portion 20 is a (111) B surface, and the lower portion 22 and the side surface 23 of the protruding portion 20 are buried in portions other than the upper surface 21 of the protruding portion 20 so that the n-GaAs current confinement layer 2 Are formed, and the surface is flattened. A p-type (Al X Ga 1 -x ) Y In 1 -Y P carrier confinement layer (cladding layer, for example, X = 0.7, Y = 0.5) 3, (Al Z
Ga 1 -Z ) W In 1 -W P active layer (for example, Z = 0.45, W
= 0.5) 4, n-type (Al U Ga 1-U) V In 1-V P window layer (cladding layer, for example, U = 0.7, V = 0.5) 5 are stacked. In the n-type cladding layer 5, a portion above the protrusion 20 serving as a light emitting region has a trapezoidal cross section, and an upper electrode 11 is formed around the trapezoidal portion. A lower electrode 10 is formed on the substrate 1 side.
【0042】クラッド層3および5は、活性層4よりも
禁制帯幅の大きな材料から形成されて、クラッド層3、
活性層4およびクラッド層5からなる光発光用積層部と
なっている。The cladding layers 3 and 5 are formed of a material having a larger band gap than the active layer 4.
This is a light emitting laminated portion including the active layer 4 and the cladding layer 5.
【0043】この半導体発光素子は、以下のようにし
て、1回の成長工程で作製することができる。This semiconductor light emitting device can be manufactured in one growth step as follows.
【0044】まず、実施例1と同様にして、(111)
B面を有するp型GaAs基板1に、図9(a)に示す
ような高低差0.5μm程度の突出部20を[「1」1
0]方向に形成する。First, as in the first embodiment, (111)
On the p-type GaAs substrate 1 having the B surface, a protrusion 20 having a height difference of about 0.5 μm as shown in FIG.
0] direction.
【0045】次に、実施例1と同様にして、n−GaA
s電流狭窄層2を形成する。ここでも、成長は、図9
(b)に示すように、突出部20の側面23から横方向
に起こり、2方向から成長してきた成長層のフロントが
交わって、突出部20の側面23および下部22が埋ま
るので、図9(c)に示すような電流狭窄層2が形成さ
れる。Next, in the same manner as in the first embodiment, n-GaAs
An s current confinement layer 2 is formed. Again, the growth is shown in FIG.
As shown in FIG. 9B, the front surface of the growth layer, which occurs in the lateral direction from the side surface 23 of the protrusion 20 and grows in two directions, intersects, and the side surface 23 and the lower portion 22 of the protrusion 20 are buried. The current confinement layer 2 as shown in c) is formed.
【0046】引き続いて、実施例1と同様にして、p型
クラッド層3、活性層4、n型クラッド層5を順次積層
形成する。ここでも、AlGaInP層およびGaIn
P層は、(111)B面上にも適度な成長速度で成長す
る。よって、発光用積層部は、図9(d)に示すように
基板全面に形成される。Subsequently, the p-type cladding layer 3, the active layer 4, and the n-type cladding layer 5 are sequentially formed in the same manner as in the first embodiment. Again, the AlGaInP layer and the GaIn
The P layer grows on the (111) B plane at an appropriate growth rate. Therefore, the light emitting laminated portion is formed on the entire surface of the substrate as shown in FIG.
【0047】その後、図9(e)に示すように、例えば
イオンミリング法により、n型クラッド層5を断面形状
が台形となるようにエッチングして、台形状部分の周囲
に上部電極11を形成し、基板1側には全面に下部電極
10を形成する。このようにすると、上部電極11は、
主として発光部24の上を除いて形成される。Thereafter, as shown in FIG. 9E, the n-type cladding layer 5 is etched by, for example, an ion milling method so that the cross-sectional shape becomes a trapezoid, and the upper electrode 11 is formed around the trapezoidal portion. Then, the lower electrode 10 is formed on the entire surface of the substrate 1. In this case, the upper electrode 11
It is mainly formed except on the light emitting section 24.
【0048】最後に一点鎖線25に沿ってチップに分割
し、LED素子を得た。Finally, the chip was divided along the chain line 25 to obtain an LED element.
【0049】この半導体発光素子は、活性層4の突出部
20上部分24が発光部となる。図8(a)に示すよう
に、電流が突出部20の上面21から注入されるので、
その上の活性層が発光部24となって、効率よく発光す
ることができる。また、上部電極11が主として発光部
24の上を除いて形成されているので、発光が上部電極
11に邪魔されることがなく、素子表面から外部に取り
出しやすい。さらに、発光の大部分が台形状の素子表面
に臨界角以下で入射するので、発光が外部に取り出され
やすく、LEDの外部への光取り出し効率を高めること
ができる。この半導体発光素子を5mmφのランプにモ
ールド実装したところ、20mA通電時、波長555n
mで5カンデラの光度の緑色帯LEDが得られた。In this semiconductor light emitting device, a portion 24 above the protruding portion 20 of the active layer 4 becomes a light emitting portion. As shown in FIG. 8A, since the current is injected from the upper surface 21 of the protrusion 20,
The active layer thereon serves as the light emitting section 24, so that light can be emitted efficiently. Further, since the upper electrode 11 is formed mainly except on the light emitting portion 24, light emission is not disturbed by the upper electrode 11, and it is easy to take out light from the element surface. Further, most of the light emission is incident on the trapezoidal element surface at a critical angle or less, so that the light emission is easily extracted to the outside, and the light extraction efficiency of the LED to the outside can be increased. When this semiconductor light emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, the current was 555 n
A green band LED having a luminosity of 5 candela at m was obtained.
【0050】(実施例8)図10(a)および(b)
は、実施例8の半導体発光素子を示す断面図および平面
図である。(Embodiment 8) FIGS. 10A and 10B
9A and 9B are a cross-sectional view and a plan view illustrating a semiconductor light emitting device of Example 8.
【0051】本実施例の半導体発光素子は、[「1」0
0]方向に2°オフした(111)B面を表面とするp
型GaAs基板1を用いている。突出部20の側面23
には、基板1と同じ導電型のp−GaAsバッファ層6
が形成され、その側面にn−AlPGa1-PAs電流狭窄
層2(例えばP=0.1)が形成されている。また、p
型キャリア閉じ込め層(クラッド層)3の下には、Al
QIn1-QP(例として、Q=0.5)と(AlRG
a1-R)SIn1-SP(例えばR=0.5、S=0.5)
とを交互に20層積層した光反射層7が形成されてい
る。また、n型クラッド層5の断面形状は台形ではなく
半円状とされており、半円状部分の周辺に形成された上
部電極11の他に小面積の補助電極11’が形成され
て、発光部24への電流拡散を容易にしている。The semiconductor light emitting device according to the present embodiment has [[1] 0
P] with the (111) B plane turned off by 2 ° in the [0] direction
GaAs substrate 1 is used. Side surface 23 of protrusion 20
A p-GaAs buffer layer 6 of the same conductivity type as the substrate 1
There is formed, n-Al P Ga 1- P As current confinement layer 2 (e.g. P = 0.1) is formed on its side surface. Also, p
Al under the type carrier confinement layer (cladding layer) 3
Q In 1-Q P (for example, Q = 0.5) and (Al R G
a 1-R ) S In 1-S P (for example, R = 0.5, S = 0.5)
Are alternately laminated to form a light reflection layer 7. The cross-sectional shape of the n-type cladding layer 5 is not a trapezoid but a semicircle, and an auxiliary electrode 11 ′ having a small area is formed in addition to the upper electrode 11 formed around the semicircular portion. Current diffusion to the light emitting unit 24 is facilitated.
【0052】この半導体発光素子の製造においては、素
子表面を半円状にするために、基板のあおり角を変えな
がらイオンミリング法を行って、n型クラッド層5を加
工した。In manufacturing the semiconductor light emitting device, the n-type cladding layer 5 was processed by ion milling while changing the tilt angle of the substrate in order to make the device surface semicircular.
【0053】この実施例では、発光した光の内、素子下
部に向かうものを光反射層7により上部に反射して外部
に取り出すことができる。この実施例では、p型(Al
0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層3、ノンドープG
a0.5In0.5P活性層4、n型(Al0.5Ga0.5)0.5
In0.5Pクラッド層5とすることにより赤色帯のLE
Dが得られた。この半導体発光素子を5mmφのランプ
にモールド実装したところ、20mA通電時、波長65
0nmで22カンデラの光度が得られた。In this embodiment, of the emitted light, the light directed toward the lower part of the element can be reflected upward by the light reflecting layer 7 and extracted to the outside. In this embodiment, the p-type (Al
0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P clad layer 3, non-doped G
a 0.5 In 0.5 P active layer 4, n-type (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5
By forming the In 0.5 P clad layer 5, the LE of the red band
D was obtained. When this semiconductor light emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, when a current of 20 mA was supplied, a wavelength of 65 mm was obtained.
A luminous intensity of 22 candela at 0 nm was obtained.
【0054】(実施例9)図11(a)および(b)
は、実施例9の半導体発光素子を示す断面図および平面
図である。(Embodiment 9) FIGS. 11A and 11B
9A and 9B are a cross-sectional view and a plan view showing a semiconductor light emitting device of Example 9.
【0055】この実施例の半導体発光素子は、(11
1)B面を主面とするn型GaAs基板31を用いてい
る。突出部20は表面形状が円形に形成されており、電
流狭窄層32、クラッド層33、活性層34およびクラ
ッド層35は、導電型を逆にした以外は、実施例1の電
流狭窄層2、クラッド層3、活性層4およびクラッド層
5と同様の構成とすることができる。また、上部電極1
1は光出射領域である円形ドーム状部分の周辺に形成さ
れ、p型クラッド層35と上部電極11との間には、p
型GaAsコンタクト層38が形成されている。The semiconductor light emitting device of this embodiment has the structure (11
1) The n-type GaAs substrate 31 having the B surface as a main surface is used. The protrusion 20 has a circular surface shape, and the current confinement layer 32, the cladding layer 33, the active layer 34, and the cladding layer 35 have the same structure as the current confinement layer 2, except that the conductivity type is reversed. The structure can be the same as that of the clad layer 3, the active layer 4, and the clad layer 5. Also, the upper electrode 1
Numeral 1 is formed around a circular dome-shaped portion which is a light emitting region, and a p-type
A type GaAs contact layer 38 is formed.
【0056】この半導体発光素子の製造は、以下のよう
にして行うことができる。The manufacture of the semiconductor light emitting device can be performed as follows.
【0057】まず、図12(a)に示すように、(11
1)B面を有するn型GaAs基板31に、ドライエッ
チングまたはウェットエッチング等の方法により、高低
差0.7μm程度の円形突出部20を形成する。First, as shown in FIG.
1) A circular protrusion 20 having a height difference of about 0.7 μm is formed on an n-type GaAs substrate 31 having a surface B by a method such as dry etching or wet etching.
【0058】次に、MOCVD法によりp−GaAs電
流狭窄層32を形成する。ここで、成長条件は、成長温
度680℃、V族/III族比150とした。この成長条件
では、実施例1と同様に、突出部20の上面21と下部
22とには、p−GaAs層が成長しにくい。よって、
成長は、突出部20の側面23から横方向に起こり、2
方向から成長してきた成長層のフロントが交わって、突
出部20の側面23および下部22が埋まるので、図2
(b)に示すような電流狭窄層2が形成される。Next, a p-GaAs current confinement layer 32 is formed by MOCVD. Here, the growth conditions were a growth temperature of 680 ° C. and a group V / III ratio of 150. Under this growth condition, the p-GaAs layer is unlikely to grow on the upper surface 21 and the lower portion 22 of the protruding portion 20 as in the first embodiment. Therefore,
The growth occurs laterally from the side surface 23 of the protrusion 20 and 2
Since the front surfaces of the growth layers grown from the directions intersect, the side surfaces 23 and the lower portions 22 of the protrusions 20 are buried.
The current confinement layer 2 as shown in FIG.
【0059】引き続いて、n型クラッド層33、活性層
34を順次積層形成する。この時の成長条件は、成長温
度680℃、V族/III族比400とした。その後、成長
温度を550℃に下げ、突出部20上の成長部に、選択
的にKrFエキシマレーザ光(248nm)を照射し
て、p型クラッド層35を形成する。ここで、照射光の
強度分布を被照射部の中心部で強く、周辺部で弱くして
おくと、図12(c)に示すような円形ドーム状のp型
クラッド層35を形成することができる。このような成
長が可能となるのは、光が照射された部分の温度が光強
度分布に応じて増大し、それに対応してAlGaInP
層の結晶成長速度が上昇するからである。Subsequently, an n-type cladding layer 33 and an active layer 34 are sequentially formed. The growth conditions at this time were a growth temperature of 680 ° C. and a group V / III ratio of 400. Thereafter, the growth temperature is lowered to 550 ° C., and the growth portion on the protrusion 20 is selectively irradiated with KrF excimer laser light (248 nm) to form the p-type cladding layer 35. Here, if the intensity distribution of the irradiation light is made strong at the central portion of the irradiated portion and weakened at the peripheral portion, a circular dome-shaped p-type clad layer 35 as shown in FIG. it can. Such growth is possible because the temperature of the light-irradiated portion increases according to the light intensity distribution, and the AlGaInP
This is because the crystal growth rate of the layer increases.
【0060】その後、図12(d)に示すように、電流
狭窄層32上の成長部に、選択的にKrFエキシマレー
ザ光を照射して、p型GaAsコンタクト層38を形成
する。この照射を行うことにより、成長速度は遅いもの
の、(111)B面上にもGaAs層を形成することが
できる。p型GaAsコンタクト層38は、p型クラッ
ド層35のドーム状部分周辺に形成する。Thereafter, as shown in FIG. 12D, a KrF excimer laser beam is selectively irradiated to the growth portion on the current confinement layer 32 to form a p-type GaAs contact layer 38. By performing this irradiation, a GaAs layer can be formed also on the (111) B plane, although the growth rate is low. The p-type GaAs contact layer 38 is formed around the dome-shaped portion of the p-type cladding layer 35.
【0061】さらに、p型コンタクト層38の上に上部
電極11を形成し、基板1側には全面に下部電極10を
形成する。このことにより、上部電極11はp型クラッ
ド層35のドーム状部分の周辺に、発光部の上を除いた
状態で形成される。Further, the upper electrode 11 is formed on the p-type contact layer 38, and the lower electrode 10 is formed on the entire surface of the substrate 1 side. As a result, the upper electrode 11 is formed around the dome-shaped portion of the p-type cladding layer 35 in a state excluding the light-emitting portion.
【0062】最後に一点鎖線25に沿ってチップに分割
し、LED素子を得た。Finally, the chip was divided into chips along the alternate long and short dash line 25 to obtain an LED element.
【0063】この実施例の半導体発光素子においても、
実施例7と同様に、突出部20上の活性層が発光部24
となって、効率よく電流を注入することができる。ま
た、上部電極11は、主として発光部24の上方を除い
て形成されているので、発光を効率よく外部へ取り出す
ことができる。さらに、光出射領域がドーム状に形成さ
れているので、発光の大部分が素子表面に臨界角以下で
入射して、発光が外部に取り出されやすい。この半導体
発光素子を5mmφのランプにモールド実装したとこ
ろ、20mA通電時、波長563nmで6カンデラの光
度が得られた。In the semiconductor light emitting device of this embodiment,
As in the seventh embodiment, the active layer on the protrusion 20 is
Thus, current can be injected efficiently. In addition, since the upper electrode 11 is mainly formed except for a portion above the light emitting portion 24, light can be efficiently extracted to the outside. Further, since the light emitting region is formed in a dome shape, most of the light emission enters the element surface at a critical angle or less, and the light emission is easily extracted to the outside. When this semiconductor light emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, a luminous intensity of 6 candela at a wavelength of 563 nm was obtained at a current of 20 mA.
【0064】(実施例10)図13(a)および(b)
は、実施例10の半導体発光素子を示す断面図および平
面図である。(Embodiment 10) FIGS. 13A and 13B
14A and 14B are a cross-sectional view and a plan view illustrating a semiconductor light emitting device of Example 10.
【0065】この実施例の半導体発光素子は、n型クラ
ッド層5の上にn−GaAsコンタクト層8が形成され
ており、光出射領域の加工形状が円錐台状となってい
る。また、光出射領域を凸状に加工する際に、n型クラ
ッド層5のみを加工するのではなく、加工のフロントを
p型クラッド層3にまで及ぼしている。また、上部電極
11は、凸状の周辺ではなく、円錐台の上に形成してい
る。In the semiconductor light emitting device of this embodiment, the n-GaAs contact layer 8 is formed on the n-type cladding layer 5, and the light emitting region has a truncated cone shape. Further, when processing the light emitting region into a convex shape, not only the n-type cladding layer 5 is processed but also the front of the processing extends to the p-type cladding layer 3. In addition, the upper electrode 11 is formed on a truncated cone, not on a convex periphery.
【0066】この半導体発光素子の製造においては、成
長温度を760℃と高くすることにより、わずかながら
(111)B面上にもGaAs層を成長可能にして、n
−GaAsコンタクト層8を形成している。また、光出
射領域となる円錐台の形成は、光発光用積層部をイオン
ミリング法等によりエッチングすることにより行うこと
ができる。In the manufacture of this semiconductor light emitting device, the GaAs layer can be grown slightly on the (111) B plane by increasing the growth temperature to 760 ° C.
A GaAs contact layer 8 is formed. Further, the formation of the truncated cone serving as the light emitting region can be performed by etching the light emitting laminated portion by an ion milling method or the like.
【0067】この半導体発光素子を5mmφのランプに
モールド実装したところ、20mA通電時、波長555
nmで7カンデラの光度が得られた。When this semiconductor light emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, the current was 555 at a current of 20 mA.
A luminosity of 7 candela in nm was obtained.
【0068】(実施例11)図14(a)および(b)
は、実施例11の半導体発光素子を示す断面図および平
面図である。(Embodiment 11) FIGS. 14A and 14B
14A and 14B are a cross-sectional view and a plan view illustrating a semiconductor light emitting device of Example 11.
【0069】この実施例の半導体発光素子は、光出射領
域の加工形状が円形ドーム状にされており、さらに発光
部が多数設けられている。その他の構成は、実施例1と
同様にすることができる。In the semiconductor light emitting device of this embodiment, the light emitting region is formed in a circular dome shape, and a plurality of light emitting portions are provided. Other configurations can be the same as in the first embodiment.
【0070】この半導体発光素子を5mmφのランプに
モールド実装したところ、20mA通電時、波長557
nmで8カンデラの光度が得られた。When this semiconductor light emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, the current was 557 at a current of 20 mA.
A luminosity of 8 candela in nm was obtained.
【0071】(実施例12)図15(a)および(b)
は、実施例5の半導体発光素子を示す断面図および平面
図である。(Embodiment 12) FIGS. 15A and 15B
9A is a sectional view and a plan view showing a semiconductor light emitting device of Example 5. FIG.
【0072】この実施例の半導体発光素子は、p型クラ
ッド層5にV溝が同心円状に形成され、光出射領域の形
状が円錐台状になっている。V溝の周囲のp型クラッド
層5上には、n−GaAsコンタクト層8および上部電
極11が形成されている。In the semiconductor light emitting device of this embodiment, the V-groove is formed concentrically in the p-type cladding layer 5, and the light emitting region has a truncated cone shape. On the p-type cladding layer 5 around the V groove, an n-GaAs contact layer 8 and an upper electrode 11 are formed.
【0073】この半導体発光素子を5mmφのランプに
モールド実装したところ、20mA通電時、波長559
nmで8カンデラの光度が得られた。When this semiconductor light emitting device was mounted on a 5 mmφ lamp by molding, the current was 559
A luminosity of 8 candela in nm was obtained.
【0074】本発明の半導体発光素子において、基板の
導電型はp、n型のいずれを用いてもよく、成長層の導
電型も基板に応じてp、n型を決めることができる。発
光波長は、AlGaInPまたはGaInP活性層の組
成を適宜選択して、赤色から緑色のどの波長帯にもでき
る。活性層は必ずしもノンドープである必要はなく、p
型またはn型にしてもよい。成長層の混晶比は、適宜選
択することができる。電流狭窄層は、GaAs層または
AlGaAs層のいずれでもよい。GaAs基板は(1
11)B面を主面とするものであれば、ジャスト方向で
ある必要はなく、[‘1’00]方向または[0‘1’
‘1’]方向に数度オフしていてもよい。上部電極は、
リードボンドを行う大面積の部分が、発光部の上部を除
いて形成されていればよく、小面積の補助電極を発光部
の上部に形成してもよい。発光用積層部の突出形状も上
記の実施例に示したものに限られず、三角錐や四角錐な
ど種々の形状にすることができる。In the semiconductor light emitting device of the present invention, the conductivity type of the substrate may be either p or n type, and the conductivity type of the growth layer may be determined to be p or n type according to the substrate. The emission wavelength can be in any wavelength band from red to green by appropriately selecting the composition of the AlGaInP or GaInP active layer. The active layer does not necessarily have to be undoped;
It may be of type or n-type. The mixed crystal ratio of the growth layer can be appropriately selected. The current confinement layer may be either a GaAs layer or an AlGaAs layer. The GaAs substrate is (1
11) If the main surface is the B surface, it is not necessary to be in the just direction, and the ['1'00] direction or [0'1']
It may be turned off several times in the '1'] direction. The upper electrode is
It is sufficient that a large-area portion where lead bonding is performed is formed except for the upper part of the light-emitting part, and a small-area auxiliary electrode may be formed above the light-emitting part. The protruding shape of the light emitting laminated portion is not limited to the one shown in the above embodiment, but may be various shapes such as a triangular pyramid and a quadrangular pyramid.
【0075】本発明の半導体発光素子の製造において、
突出部を形成する時に用いるレジストマスクまたは絶縁
マスクを残して電流狭窄層の成長を行い、マスクを除去
してから発光用積層部を形成してもよい。成長方法は、
MOCVD法が望ましいが、MBE(分子線エピタキシ
ー)法、ALE(原子層エピタキシー)法、CBE(化
学ビームエピタキシー)法等、他の気相成長法を用いて
もよい。In manufacturing the semiconductor light emitting device of the present invention,
The current confinement layer may be grown while leaving the resist mask or the insulating mask used for forming the protruding portion, and the mask may be removed before forming the light emitting laminated portion. The growth method is
Although MOCVD is preferred, other vapor phase growth methods such as MBE (molecular beam epitaxy), ALE (atomic layer epitaxy), and CBE (chemical beam epitaxy) may be used.
【0076】[0076]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、基板に形成された突出部の状表面を除く部分
に電流狭窄層が形成されているので、突出部上の活性層
部分(発光部)に電流が効率よく注入されて、発光効率
を高めることができる。また、上部電極が、主として発
光部上を除いて形成されているので、上部への発光の取
り出し効率を上昇させることができる。さらに、発光用
積層部が、突出部上(光出射領域)を含む部分で、凸状
に形成されているので、発光した光の内、素子表面に臨
界角以上で入射する光の割合が減少するので、上部への
発光取り出し効率を高めることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, since the current confinement layer is formed in a portion other than the surface of the protrusion formed on the substrate, the active layer on the protrusion is formed. The current is efficiently injected into the portion (light emitting portion), and the luminous efficiency can be increased. Further, since the upper electrode is formed mainly except on the light emitting portion, the efficiency of extracting light to the upper portion can be increased. Further, since the light emitting laminated portion is formed in a convex shape at a portion including the upper part (light emitting region), the ratio of light incident on the element surface at a critical angle or more out of emitted light is reduced. Therefore, the efficiency of taking out light to the upper part can be increased.
【0077】本発明の半導体発光素子の製造方法は、
(111)B面を主面とする第1導電型のGaAs基板
に(111)B面を上面とする突出部を形成し、その側
面に第2導電型のGaAs層またはAlGaAs層を成
長させるので、突出部の上部を除く部分に選択的に成長
を行うことができ、所望の電流狭窄構造を容易に形成す
ることができる。The method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention
Since a projection having a (111) B surface as an upper surface is formed on a first conductivity type GaAs substrate having a (111) B surface as a main surface, and a second conductivity type GaAs layer or an AlGaAs layer is grown on the side surface thereof. In addition, it is possible to selectively grow a portion other than the upper portion of the protrusion, and a desired current confinement structure can be easily formed.
【図1】実施例1の半導体発光素子を示す図であり、
(a)は断面図、(b)は平面図である。FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor light emitting device of Example 1.
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view.
【図2】(a)〜(e)は、実施例1の半導体発光素子
の製造工程を示す図である。2 (a) to 2 (e) are views showing a manufacturing process of the semiconductor light emitting device of Example 1. FIG.
【図3】実施例2の半導体発光素子を示す図であり、
(a)は断面図、(b)は平面図である。FIG. 3 is a view showing a semiconductor light emitting device of Example 2.
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view.
【図4】実施例3の半導体発光素子を示す図であり、
(a)は断面図、(b)は平面図である。FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor light emitting device of Example 3;
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view.
【図5】実施例4の半導体発光素子を示す図であり、
(a)は断面図、(b)は平面図である。FIG. 5 is a view showing a semiconductor light emitting device of Example 4.
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view.
【図6】実施例5の半導体発光素子を示す平面図であ
る。FIG. 6 is a plan view showing a semiconductor light emitting device of Example 5.
【図7】実施例6の半導体発光素子を示す平面図であ
る。FIG. 7 is a plan view showing a semiconductor light emitting device of Example 6.
【図8】実施例7の半導体発光素子を示す図であり、
(a)は断面図、(b)は平面図である。FIG. 8 is a view showing a semiconductor light emitting device of Example 7;
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view.
【図9】(a)〜(e)は、実施例7の半導体発光素子
の製造工程を示す図である。FIGS. 9A to 9E are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor light emitting device of Example 7.
【図10】実施例8の半導体発光素子を示す図であり、
(a)は断面図、(b)は平面図である。FIG. 10 is a view showing a semiconductor light emitting device of Example 8;
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view.
【図11】実施例9の半導体発光素子を示す図であり、
(a)は断面図、(b)は平面図である。FIG. 11 is a view showing a semiconductor light emitting device of Example 9;
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view.
【図12】(a)〜(e)は、実施例9の半導体発光素
子の製造工程を示す図である。FIGS. 12A to 12E are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor light emitting device of Example 9;
【図13】実施例10の半導体発光素子を示す図であ
り、(a)は断面図、(b)は平面図である。FIGS. 13A and 13B are views showing a semiconductor light emitting device of Example 10, wherein FIG. 13A is a cross-sectional view and FIG. 13B is a plan view.
【図14】実施例11の半導体発光素子を示す図であ
り、(a)は断面図、(b)は平面図である。14A and 14B are diagrams showing a semiconductor light emitting device of Example 11, wherein FIG. 14A is a cross-sectional view and FIG. 14B is a plan view.
【図15】実施例12の半導体発光素子を示す図であ
り、(a)は断面図、(b)は平面図である。FIGS. 15A and 15B are diagrams showing a semiconductor light emitting device of Example 12, wherein FIG. 15A is a sectional view and FIG. 15B is a plan view.
【図16】従来の半導体発光素子を示す図であり、
(a)は断面図、(b)は平面図である。FIG. 16 is a view showing a conventional semiconductor light emitting device;
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view.
1 p型GaAs基板 2 n−GaAsまたはn−AlGaAs電流狭窄層 3 p型AlGaInPキャリア閉じ込め層(クラッド
層) 4、34 AlGaInPまたはGaInP活性層 5 n型AlGaInP窓層(クラッド層) 6 p−GaAsバッファ層 7 光反射層 8 n−GaAsコンタクト層 10 下部電極 11 上部電極 11’ 上部電極(補助電極) 20 突出部 21 突出部上部 22 突出部下部 23 突出部側面 24 発光部 31 n型GaAs基板 32 p−GaAs電流狭窄層 33 n型AlGaInPキャリア閉じ込め層(クラッ
ド層) 35 p型AlGaInP窓層(クラッド層) 38 p−GaAsコンタクト層Reference Signs List 1 p-type GaAs substrate 2 n-GaAs or n-AlGaAs current confinement layer 3 p-type AlGaInP carrier confinement layer (cladding layer) 4, 34 AlGaInP or GaInP active layer 5 n-type AlGaInP window layer (cladding layer) 6 p-GaAs buffer Layer 7 Light reflecting layer 8 n-GaAs contact layer 10 Lower electrode 11 Upper electrode 11 'Upper electrode (auxiliary electrode) 20 Projecting portion 21 Projecting upper portion 22 Projecting lower portion 23 Projecting portion side surface 24 Light emitting portion 31 n-type GaAs substrate 32 p -GaAs current confinement layer 33 n-type AlGaInP carrier confinement layer (cladding layer) 35 p-type AlGaInP window layer (cladding layer) 38 p-GaAs contact layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00 H01S 3/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 33/00 H01S 3/18
Claims (4)
のGaAs基板の表面に、上面と側面とを有する突出部
が、上面を(111)B面として形成され、該突出部の
上面を除いた基板上に、第1導電型と反対導電型である
第2導電型のGaAs層または第2導電型のAlGaA
s層が形成され、該第2導電型のGaAs層または第2
導電型のAlGaAs層と、該突出部の上面との上に渡
って、GaInPまたはAlGaInP層からなる活性
層が、第1導電型のAlGaInP層と第2導電型のA
lGaInP層とに挟まれてなる発光用積層部が形成さ
れた半導体発光素子。1. A protrusion having an upper surface and side surfaces is formed on a surface of a first conductivity type GaAs substrate having a (111) B surface as a main surface, and the upper surface is formed as a (111) B surface. A second conductivity type GaAs layer or a second conductivity type AlGaAs which is a conductivity type opposite to the first conductivity type
s layer is formed, and the GaAs layer of the second conductivity type or the second
An active layer made of a GaInP or AlGaInP layer is formed on the AlGaAs layer of the conductivity type and the upper surface of the protruding portion by an AlGaInP layer of the first conductivity type and an AGaInP layer of the second conductivity type.
A semiconductor light emitting device in which a light emitting laminated portion sandwiched between an lGaInP layer is formed.
光用積層部形成側と反対側に各々電極が形成されて前記
活性層の突出部上部分が発光部とされ、該発光用積層部
側に形成される電極が、主として該発光部の上を除いて
形成されている請求項1に記載の半導体発光素子。2. An electrode is formed on a side of the substrate on which the light emitting laminated portion is formed and on a side opposite to the side of the light emitting laminated portion, and a portion above the protruding portion of the active layer is a light emitting portion. 2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the electrode formed on the side is formed mainly except on the light emitting portion.
む部分で凸状に形成されている請求項1に記載の半導体
発光素子。3. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting laminated portion is formed in a convex shape at a portion including on the protruding portion.
のGaAs基板の該表面に、上面と側面とを有する突出
部を、上面を(111)B面として形成する工程と、 該突出部の上面を除いた基板上に、第1導電型と反対導
電型である第2導電型のGaAs層または第2導電型の
AlGaAs層を形成する工程と、 該第2導電型のGaAs層または第2導電型のAlGa
As層と、該突出部の上面との上に渡って、GaInP
またはAlGaInP層からなる活性層が、第1導電型
のAlGaInP層と第2導電型のAlGaInP層と
に挟まれてなる発光用積層部を形成する工程と、 を含む半導体発光素子の製造方法。4. A step of forming a projection having an upper surface and a side surface on the surface of a GaAs substrate of the first conductivity type having a (111) B surface as a main surface, the upper surface being a (111) B surface; Forming a second conductivity type GaAs layer or a second conductivity type AlGaAs layer having a conductivity type opposite to the first conductivity type on the substrate except for an upper surface of the protrusion; Layer or AlGa of the second conductivity type
GaInP over the As layer and the upper surface of the protrusion.
Or a step of forming a light emitting laminated portion in which an active layer made of an AlGaInP layer is sandwiched between an AlGaInP layer of a first conductivity type and an AlGaInP layer of a second conductivity type.
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1993
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