JP3323324B2 - 発光ダイオードおよび発光ダイオードアレイ - Google Patents
発光ダイオードおよび発光ダイオードアレイInfo
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- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
- H01L33/145—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は発光ダイオードおよび
発光ダイオードアレイに関する。この発明の発光ダイオ
ードや発光ダイオードアレイは、光信号伝送における信
号発生源や光プリンターの光源として利用でき、特に、
この発明の発光ダイオードアレイは、固体走査方式（発
光ダイオードアレイの発光像を感光体上に等倍結像させ
る方式）の光プリンターの光源として好適に利用でき
る。
発光ダイオードアレイに関する。この発明の発光ダイオ
ードや発光ダイオードアレイは、光信号伝送における信
号発生源や光プリンターの光源として利用でき、特に、
この発明の発光ダイオードアレイは、固体走査方式（発
光ダイオードアレイの発光像を感光体上に等倍結像させ
る方式）の光プリンターの光源として好適に利用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】光プリンターや光信号伝送用の光源とし
て、「面発光型」の発光ダイオードの使用が意図されて
いる。面発光型の発光ダイオードは、発光部を構成する
半導体積層膜の最上層に形成されたキャップ層上の一部
に膜状の電極が形成され、電極の形成されていないキャ
ップ層表面に形成された絶縁膜表面が「光射出窓」とな
る構成となっている。
て、「面発光型」の発光ダイオードの使用が意図されて
いる。面発光型の発光ダイオードは、発光部を構成する
半導体積層膜の最上層に形成されたキャップ層上の一部
に膜状の電極が形成され、電極の形成されていないキャ
ップ層表面に形成された絶縁膜表面が「光射出窓」とな
る構成となっている。
【０００３】このような、従来の面発光型の発光ダイオ
ードには以下の如き問題があった。即ち、面発光型の発
光ダイオードに発光のための駆動電流を通じると、キャ
ップ層上に形成された電極直下の半導体積層膜部分で駆
動電流密度が最も大きく、発光量はこの部分で最大であ
る。
ードには以下の如き問題があった。即ち、面発光型の発
光ダイオードに発光のための駆動電流を通じると、キャ
ップ層上に形成された電極直下の半導体積層膜部分で駆
動電流密度が最も大きく、発光量はこの部分で最大であ
る。
【０００４】しかし、この「電極直下の半導体積層膜部
分」で発光した光の大部分は膜状の電極に反射されるた
め、光射出窓から「光出力」として有効に取り出すこと
ができず、「光取り出し効率」が低い。
分」で発光した光の大部分は膜状の電極に反射されるた
め、光射出窓から「光出力」として有効に取り出すこと
ができず、「光取り出し効率」が低い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、光取り出し効率に優
れた新規な発光ダイオードおよび発光ダイオードアレイ
の提供を目的とする。
情に鑑みてなされたものであって、光取り出し効率に優
れた新規な発光ダイオードおよび発光ダイオードアレイ
の提供を目的とする。
【０００６】この発明の別の目的は、光取り出し効率に
優れ、且つ発光効率の劣化が有効に防止された新規な発
光ダイオードおよび発光ダイオードアレイの提供にあ
る。
優れ、且つ発光効率の劣化が有効に防止された新規な発
光ダイオードおよび発光ダイオードアレイの提供にあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発光ダイ
オードは「ｎ型の半導体基板上に、電気伝導型が半導体
基板側から順次ｎｐ(−)ｐ(＋)となるように半導体膜を
積層形成したのち、ｐ(−)型の半導体膜を電流ブロック
層として、光射出窓直下の部分の電流ブロック層に、ｐ
型不純物をイオン注入法によりドーピングしてキャリヤ
濃度を高めることにより、光射出窓に連設された膜状の
電極の、直下の部分のみに電流ブロック領域を形成する
ことにより、駆動電流が光射出窓直下の発光部に集中す
るように構成した」ことを特徴とする。上記ｐ(−)は、
比較的キャリヤ濃度の低いｐ型伝導型、ｐ(＋)は、比較
的キャリヤ濃度の高いｐ型伝導型を意味する。
オードは「ｎ型の半導体基板上に、電気伝導型が半導体
基板側から順次ｎｐ(−)ｐ(＋)となるように半導体膜を
積層形成したのち、ｐ(−)型の半導体膜を電流ブロック
層として、光射出窓直下の部分の電流ブロック層に、ｐ
型不純物をイオン注入法によりドーピングしてキャリヤ
濃度を高めることにより、光射出窓に連設された膜状の
電極の、直下の部分のみに電流ブロック領域を形成する
ことにより、駆動電流が光射出窓直下の発光部に集中す
るように構成した」ことを特徴とする。上記ｐ(−)は、
比較的キャリヤ濃度の低いｐ型伝導型、ｐ(＋)は、比較
的キャリヤ濃度の高いｐ型伝導型を意味する。
【０００８】請求項２記載の発光ダイオードは「ｐ型の
半導体基板上に、電気伝導型が半導体基板側から順次ｐ
ｎ(−)ｎ(＋)となるように半導体膜を積層形成し、ｎ
(−)型の半導体膜を電流ブロック層として、光射出窓直
下の部分の電流ブロック層に、ｎ型不純物をイオン注入
法によりドーピングしてキャリヤ濃度を高めることによ
り、光射出窓に連設された膜状の電極の、直下の部分の
みに電流ブロック領域を形成することにより、駆動電流
が光射出窓直下の発光部に集中するように構成した」こ
とを特徴とする。上記ｎ(−)は、比較的キャリヤ濃度の
低いｎ型伝導型、ｎ(＋)は、比較的キャリヤ濃度の高い
ｎ型伝導型を意味する。
半導体基板上に、電気伝導型が半導体基板側から順次ｐ
ｎ(−)ｎ(＋)となるように半導体膜を積層形成し、ｎ
(−)型の半導体膜を電流ブロック層として、光射出窓直
下の部分の電流ブロック層に、ｎ型不純物をイオン注入
法によりドーピングしてキャリヤ濃度を高めることによ
り、光射出窓に連設された膜状の電極の、直下の部分の
みに電流ブロック領域を形成することにより、駆動電流
が光射出窓直下の発光部に集中するように構成した」こ
とを特徴とする。上記ｎ(−)は、比較的キャリヤ濃度の
低いｎ型伝導型、ｎ(＋)は、比較的キャリヤ濃度の高い
ｎ型伝導型を意味する。
【０００９】上記請求項１、２記載の発明では、電流ブ
ロック層の一部にドーピングさせた不純物により、電流
ブロック機能を解除し、電流路を形成するのである。
ロック層の一部にドーピングさせた不純物により、電流
ブロック機能を解除し、電流路を形成するのである。
【００１０】請求項３記載の発光ダイオードアレイは
「請求項１または２記載の発光ダイオードを複数個、同
一の半導体基板上にモノリシック且つ直線状にアレイ配
列して」構成される。
「請求項１または２記載の発光ダイオードを複数個、同
一の半導体基板上にモノリシック且つ直線状にアレイ配
列して」構成される。
【００１１】
【作用】この発明の発光ダイオードは、上述のように
「光射出窓に連設された膜状の電極の直下の部分に電流
ブロック領域を形成することにより、駆動電流が光射出
窓直下の発光部分に集中する」ように構成されているか
ら、駆動電流を通じると、駆動電流は電流ブロック領域
を避けて「光射出窓直下の発光部」に集中し、光射出窓
直下の部分で発光量が最大となる。
「光射出窓に連設された膜状の電極の直下の部分に電流
ブロック領域を形成することにより、駆動電流が光射出
窓直下の発光部分に集中する」ように構成されているか
ら、駆動電流を通じると、駆動電流は電流ブロック領域
を避けて「光射出窓直下の発光部」に集中し、光射出窓
直下の部分で発光量が最大となる。
【００１２】請求項１，２記載の発明においては、予め
形成された電流ブロック層に欠乏しているキャリアをド
ーピングして、キャリヤ濃度を増加させることにより電
流ブロック層の抵抗率を減少させて電流路を形成する。
形成された電流ブロック層に欠乏しているキャリアをド
ーピングして、キャリヤ濃度を増加させることにより電
流ブロック層の抵抗率を減少させて電流路を形成する。
【００１３】電流ブロック層の「電流ブロック機能を解
除する」ため、あるいは「電流ブロック領域を形成す
る」ための不純物をドーピングを「イオン注入法」で行
うと、「熱拡散」により行う場合に比して、材料に加え
られる熱量が少なく、ドーピング後の発光部の「不純物
プロファイル」が大きく変化することがない。
除する」ため、あるいは「電流ブロック領域を形成す
る」ための不純物をドーピングを「イオン注入法」で行
うと、「熱拡散」により行う場合に比して、材料に加え
られる熱量が少なく、ドーピング後の発光部の「不純物
プロファイル」が大きく変化することがない。
【００１４】
【実施例】以下、具体的な実施例に即して説明する。
【００１５】図１は、発光ダイオードアレイの１例を示
している。
している。
【００１６】図１は、発光ダイオードアレイを、その配
列端部から２番目の発光ダイオードの部分において、発
光ダイオード配列方向に直交する面で切断した状態を示
している。符号Ｄ1，Ｄ2は、発光ダイオードアレイを構
成するアレイ端部の２つの発光ダイオードを示してい
る。
列端部から２番目の発光ダイオードの部分において、発
光ダイオード配列方向に直交する面で切断した状態を示
している。符号Ｄ1，Ｄ2は、発光ダイオードアレイを構
成するアレイ端部の２つの発光ダイオードを示してい
る。
【００１７】発光ダイオードアレイを構成する個々の発
光ダイオードＤ1，Ｄ2等は同一の構造を有しているの
で、この構造を、発光ダイオードＤ2を例に取って説明
すると、図１において符号１３で示す部分が光射出窓で
ある。光射出窓１３に連接するようにして、膜状の電極
９が「配線電極」として形成されている。即ち、光射出
窓１３には配線電極９が連設されている。
光ダイオードＤ1，Ｄ2等は同一の構造を有しているの
で、この構造を、発光ダイオードＤ2を例に取って説明
すると、図１において符号１３で示す部分が光射出窓で
ある。光射出窓１３に連接するようにして、膜状の電極
９が「配線電極」として形成されている。即ち、光射出
窓１３には配線電極９が連設されている。
【００１８】なお、この明細書において、「キャリヤ濃
度」を表す数値は、「単位立方センチメートル（ｃ
ｍ３）あたりのキャリヤ数」であることを付記してお
く。
度」を表す数値は、「単位立方センチメートル（ｃ
ｍ３）あたりのキャリヤ数」であることを付記してお
く。
【００１９】図２に請求項１記載の発光ダイオードの１
実施例を示している。即ち、図１と同様に、同一の発光
ダイオードをモノリシック且つ直線状にアレイ配列した
発光ダイオードアレイ（請求項３）のうちの、任意の１
つを示したものである。
実施例を示している。即ち、図１と同様に、同一の発光
ダイオードをモノリシック且つ直線状にアレイ配列した
発光ダイオードアレイ（請求項３）のうちの、任意の１
つを示したものである。
【００２０】符号７０１で示すｎ−ＧａＡｓの半導体基
板の表面側に、半導体膜として、ｎ−Ａｌ０．４Ｇａ
０．６Ａｓ（キャリヤ濃度：３×１０１７，膜厚：１μ
ｍ）のクラッド層７０２、ｎ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａ
ｓ（キャリヤ濃度：５×１０１５，膜厚：０．１５μ
ｍ）の発光層７０３、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ
（キャリヤ濃度：１×１０１６，膜厚：０．２μｍ）の
電流ブロック層７０５、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ
（キャリヤ濃度：２×１０１８，膜厚：０．３μｍ）の
電流注入層７０６、ｐ−ＧａＡｓ（キヤリヤ濃度：１×
１０２０，膜厚：０．０５μｍ）のキャップ層７０７
が、半導体基板７０１側から上記順序に積層形成されて
いる。
板の表面側に、半導体膜として、ｎ−Ａｌ０．４Ｇａ
０．６Ａｓ（キャリヤ濃度：３×１０１７，膜厚：１μ
ｍ）のクラッド層７０２、ｎ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａ
ｓ（キャリヤ濃度：５×１０１５，膜厚：０．１５μ
ｍ）の発光層７０３、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ
（キャリヤ濃度：１×１０１６，膜厚：０．２μｍ）の
電流ブロック層７０５、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ
（キャリヤ濃度：２×１０１８，膜厚：０．３μｍ）の
電流注入層７０６、ｐ−ＧａＡｓ（キヤリヤ濃度：１×
１０２０，膜厚：０．０５μｍ）のキャップ層７０７
が、半導体基板７０１側から上記順序に積層形成されて
いる。
【００２１】クラッド層７０２と発光層７０３と電流ブ
ロック層７０５と電流注入層７０６の部分が、ダブルヘ
テロ構造の発光部を構成し、電流ブロック層７０５は、
キャリヤ濃度が低く高抵抗であるｐ(−)型伝導層であ
る。
ロック層７０５と電流注入層７０６の部分が、ダブルヘ
テロ構造の発光部を構成し、電流ブロック層７０５は、
キャリヤ濃度が低く高抵抗であるｐ(−)型伝導層であ
る。
【００２２】半導体膜７０２〜７０７が積層形成された
側は絶縁層７０８により被覆され、絶縁層７０８上に形
成されたＡｌ膜による配線電極７０９は、絶縁層７０８
に穿設されたコンタクトホール７１２によりキャップ層
７０７に接している。
側は絶縁層７０８により被覆され、絶縁層７０８上に形
成されたＡｌ膜による配線電極７０９は、絶縁層７０８
に穿設されたコンタクトホール７１２によりキャップ層
７０７に接している。
【００２３】光射出窓７１１の直下の部分には、電流ブ
ロック層７０５を中心として、ｐ型不純物である９Ｂｅ
(＋)が、電流ブロック層７０５におけるキャリヤ濃度を
増加させるようにイオン注入法により注入され、ｐ型不
純物注入領域７１３をなしている。
ロック層７０５を中心として、ｐ型不純物である９Ｂｅ
(＋)が、電流ブロック層７０５におけるキャリヤ濃度を
増加させるようにイオン注入法により注入され、ｐ型不
純物注入領域７１３をなしている。
【００２４】このため、領域７１３では、キャリヤ濃度
が増加して抵抗率が低下し、電流ブロック層７０５の高
抵抗による電流ブロック機能が解除され、配線電極７０
９の直下の部分に電流ブロック機能を持った領域が残さ
れることになる。
が増加して抵抗率が低下し、電流ブロック層７０５の高
抵抗による電流ブロック機能が解除され、配線電極７０
９の直下の部分に電流ブロック機能を持った領域が残さ
れることになる。
【００２５】電流ブロック層７０５は、キャリヤ濃度を
下げ、抵抗率を高めることにより電流ブロック機能を持
たせており、電流ブロック層７０５は、電流ブロック機
能を高めるため、上記の如く、膜厚を０．２μｍと厚く
しており、これにともない、不純物イオンの注入深さも
大きくなるが、ｐ型不純物として、低質量数の９Ｂｅ
(＋)を用いることにより、良好な注入を実現している。
９Ｂｅ(＋)は、比較的低い熱処理温度で高い活性化率が
得られるため、活性化の際に、結晶成長層におけるキャ
リヤ濃度プロファイルに与える影響が、他の注入材料に
比して少ない。
下げ、抵抗率を高めることにより電流ブロック機能を持
たせており、電流ブロック層７０５は、電流ブロック機
能を高めるため、上記の如く、膜厚を０．２μｍと厚く
しており、これにともない、不純物イオンの注入深さも
大きくなるが、ｐ型不純物として、低質量数の９Ｂｅ
(＋)を用いることにより、良好な注入を実現している。
９Ｂｅ(＋)は、比較的低い熱処理温度で高い活性化率が
得られるため、活性化の際に、結晶成長層におけるキャ
リヤ濃度プロファイルに与える影響が、他の注入材料に
比して少ない。
【００２６】半導体基板７０１の裏面側には一面に電極
膜７１０がＡｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅにより形成され、各
発光ダイオードに共通の電極となっている。
膜７１０がＡｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅにより形成され、各
発光ダイオードに共通の電極となっている。
【００２７】配線電極７０９と電極膜７１０との間に電
圧を印加すると、駆動電流は配線電極７０９の側から電
極膜７１０側へ流れるが、配線電極７０９の直下の部分
では、電流ブロック領域７０５による電流ブロック作用
が働くので、電流は光射出窓７１１の直下のｐ型不純物
注入領域７１３に集中して流れることになり、この領域
の直下で明るい発光が得られ、発光した光は配線電極７
０９に反射されることなく、光射出部１３から「光出
力」として有効に射出する。従って、高い「光取り出し
効率」が実現される。
圧を印加すると、駆動電流は配線電極７０９の側から電
極膜７１０側へ流れるが、配線電極７０９の直下の部分
では、電流ブロック領域７０５による電流ブロック作用
が働くので、電流は光射出窓７１１の直下のｐ型不純物
注入領域７１３に集中して流れることになり、この領域
の直下で明るい発光が得られ、発光した光は配線電極７
０９に反射されることなく、光射出部１３から「光出
力」として有効に射出する。従って、高い「光取り出し
効率」が実現される。
【００２８】以下に、上記実施例の発光ダイオードアレ
イの製造工程の１例を略説する。まず、半導体基板７０
１上に、半導体膜７０２〜７０７を有機金属気層成長法
もしくは分子線エピタキシー法を用いたエピタキシャル
成長により順次積層形成し、通常のフォトリソグラフィ
技術とイオン注入法とを用いて、光射出窓の直下の部分
に、電流ブロック層７０５を中心として、ｐ型不純物で
ある９Ｂｅ(＋)を注入してｐ型不純物注入領域７１３を
形成し、注入したイオンをＲＴＡにより活性化する。次
に、ＥＣＲ−ＲＩＢＥによるドライエッチングを半導体
基板７０１に達するまで行い、半導体膜の積層部を個々
の発光ダイオード用に素子分離し、その後、プラズマＣ
ＶＤ法により絶縁層７０８を形成し、通常のフォトリソ
グラフィ技術とウエットエッチングにより、キャップ層
７０７の上部の絶縁層７０８にコンタクトホール７１２
を穿設する。さらにＤＣスパッタリング法と反応性イオ
ンエッチング法を用いてＡｌ膜による配線電極７０９を
形成し、最後に半導体基板７０１裏面に抵抗加熱蒸着法
を用いて電極膜７１０を形成する。
イの製造工程の１例を略説する。まず、半導体基板７０
１上に、半導体膜７０２〜７０７を有機金属気層成長法
もしくは分子線エピタキシー法を用いたエピタキシャル
成長により順次積層形成し、通常のフォトリソグラフィ
技術とイオン注入法とを用いて、光射出窓の直下の部分
に、電流ブロック層７０５を中心として、ｐ型不純物で
ある９Ｂｅ(＋)を注入してｐ型不純物注入領域７１３を
形成し、注入したイオンをＲＴＡにより活性化する。次
に、ＥＣＲ−ＲＩＢＥによるドライエッチングを半導体
基板７０１に達するまで行い、半導体膜の積層部を個々
の発光ダイオード用に素子分離し、その後、プラズマＣ
ＶＤ法により絶縁層７０８を形成し、通常のフォトリソ
グラフィ技術とウエットエッチングにより、キャップ層
７０７の上部の絶縁層７０８にコンタクトホール７１２
を穿設する。さらにＤＣスパッタリング法と反応性イオ
ンエッチング法を用いてＡｌ膜による配線電極７０９を
形成し、最後に半導体基板７０１裏面に抵抗加熱蒸着法
を用いて電極膜７１０を形成する。
【００２９】図３に請求項２記載の発光ダイオードの１
実施例を示している。即ち、図１と同様に、同一の発光
ダイオードをモノリシック且つ直線状にアレイ配列した
発光ダイオードアレイ（請求項３）のうちの、任意の１
つを示したものである。
実施例を示している。即ち、図１と同様に、同一の発光
ダイオードをモノリシック且つ直線状にアレイ配列した
発光ダイオードアレイ（請求項３）のうちの、任意の１
つを示したものである。
【００３０】符号８０１で示すｐ−ＧａＡｓの半導体基
板の表面側に、半導体膜として、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ
０．６Ａｓ（キャリヤ濃度：５×１０１７，膜厚：１μ
ｍ）のクラッド層８０２、ｎ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａ
ｓ（キャリヤ濃度：５×１０１５，膜厚：０．１５μ
ｍ）の発光層８０３、ｎ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ
（キャリヤ濃度：１×１０１６，膜厚：０．１μｍ）の
電流ブロック層８０５、ｎ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ
（キャリヤ濃度：３×１０１７，膜厚：０．２μｍ）の
電流注入層８０６、ｐ−ＧａＡｓ（キヤリヤ濃度：３×
１０１８，膜厚：０．０５μｍ）のキャップ層８０７
が、半導体基板８０１側から上記順序に積層形成されて
いる。
板の表面側に、半導体膜として、ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ
０．６Ａｓ（キャリヤ濃度：５×１０１７，膜厚：１μ
ｍ）のクラッド層８０２、ｎ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａ
ｓ（キャリヤ濃度：５×１０１５，膜厚：０．１５μ
ｍ）の発光層８０３、ｎ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ
（キャリヤ濃度：１×１０１６，膜厚：０．１μｍ）の
電流ブロック層８０５、ｎ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ
（キャリヤ濃度：３×１０１７，膜厚：０．２μｍ）の
電流注入層８０６、ｐ−ＧａＡｓ（キヤリヤ濃度：３×
１０１８，膜厚：０．０５μｍ）のキャップ層８０７
が、半導体基板８０１側から上記順序に積層形成されて
いる。
【００３１】クラッド層８０２と発光層８０３と電流ブ
ロック層８０５と電流注入層８０６の部分が、ダブルヘ
テロ構造の発光部を構成し、電流ブロック層８０５は、
キャリヤ濃度が低く高抵抗であるｎ(−)型伝導層であ
る。
ロック層８０５と電流注入層８０６の部分が、ダブルヘ
テロ構造の発光部を構成し、電流ブロック層８０５は、
キャリヤ濃度が低く高抵抗であるｎ(−)型伝導層であ
る。
【００３２】半導体膜８０２〜８０７が積層形成された
側は絶縁層８０８により被覆され、絶縁層８０８上に形
成されたＡｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ／Ｃｒ膜による配線電
極８０９は、絶縁層８０８に穿設されたコンタクトホー
ル８１２によりキャップ層８０７に接している。
側は絶縁層８０８により被覆され、絶縁層８０８上に形
成されたＡｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ／Ｃｒ膜による配線電
極８０９は、絶縁層８０８に穿設されたコンタクトホー
ル８１２によりキャップ層８０７に接している。
【００３３】光射出窓８１１の直下の部分には、電流ブ
ロック層８０５を中心として、ｎ型不純物である２８Ｓ
ｉ(＋)が、電流ブロック層７０５におけるキャリヤ濃度
を増加させるように、イオン注入法により注入され、ｎ
型不純物注入領域８１３をなしている。
ロック層８０５を中心として、ｎ型不純物である２８Ｓ
ｉ(＋)が、電流ブロック層７０５におけるキャリヤ濃度
を増加させるように、イオン注入法により注入され、ｎ
型不純物注入領域８１３をなしている。
【００３４】このため、領域８１３では、キャリヤ濃度
が増加して抵抗率が低下し、電流ブロック層８０５の高
抵抗による電流ブロック機能が解除され、配線電極８０
９の直下の部分に電流ブロック機能を持った領域が残さ
れることになる。
が増加して抵抗率が低下し、電流ブロック層８０５の高
抵抗による電流ブロック機能が解除され、配線電極８０
９の直下の部分に電流ブロック機能を持った領域が残さ
れることになる。
【００３５】電流ブロック層８０５は、キャリヤ濃度を
下げ、抵抗率を高めることにより電流ブロック機能を持
たせており、電流ブロック層７０５は、電流ブロック機
能を高めるため、上記の如く、膜厚を０．１μｍと厚く
しており、これにともない、不純物イオンの注入深さも
大きくなるが、ｎ型不純物として比較的低質量数の２８
Ｓｉ(＋)を用いることにより良好な注入を実現してい
る。２８Ｓｉ(＋)は、比較的低い熱処理温度で高い活性
化率が得られるため、活性化の際に結晶成長層における
キャリヤ濃度プロファイルに与える影響が、他の注入材
料に比して少ない。
下げ、抵抗率を高めることにより電流ブロック機能を持
たせており、電流ブロック層７０５は、電流ブロック機
能を高めるため、上記の如く、膜厚を０．１μｍと厚く
しており、これにともない、不純物イオンの注入深さも
大きくなるが、ｎ型不純物として比較的低質量数の２８
Ｓｉ(＋)を用いることにより良好な注入を実現してい
る。２８Ｓｉ(＋)は、比較的低い熱処理温度で高い活性
化率が得られるため、活性化の際に結晶成長層における
キャリヤ濃度プロファイルに与える影響が、他の注入材
料に比して少ない。
【００３６】半導体基板８０１の裏面側には一面に電極
膜８１０がＡｕ／Ａｕ−Ｚｎにより形成され、各発光ダ
イオードに共通の電極となっている。
膜８１０がＡｕ／Ａｕ−Ｚｎにより形成され、各発光ダ
イオードに共通の電極となっている。
【００３７】配線電極８０９と電極膜８１０との間に電
圧を印加すると、駆動電流は配線電極８０９の側から電
極膜８１０側へ流れるが、配線電極８０９の直下の部分
では、電流ブロック領域８０５による電流ブロック作用
が働くので、電流は光射出窓８１１の直下のｐ型不純物
注入領域８１３に集中して流れることになり、この領域
の直下で明るい発光が得られ、発光した光は配線電極８
０９に反射されることなく、光射出部８１１から「光出
力」として有効に射出する。従って、高い「光取り出し
効率」が実現される。
圧を印加すると、駆動電流は配線電極８０９の側から電
極膜８１０側へ流れるが、配線電極８０９の直下の部分
では、電流ブロック領域８０５による電流ブロック作用
が働くので、電流は光射出窓８１１の直下のｐ型不純物
注入領域８１３に集中して流れることになり、この領域
の直下で明るい発光が得られ、発光した光は配線電極８
０９に反射されることなく、光射出部８１１から「光出
力」として有効に射出する。従って、高い「光取り出し
効率」が実現される。
【００３８】以下に、上記実施例の発光ダイオードアレ
イの製造工程の１例を略説する。まず、半導体基板８０
１上に、半導体膜８０２〜８０７を有機金属気層成長法
もしくは分子線エピタキシー法を用いたエピタキシャル
成長により順次積層形成し、通常のフォトリソグラフィ
技術とイオン注入法とを用いて、光射出窓の直下の部分
に、電流ブロック層８０５を中心として、ｎ型不純物で
ある２８Ｓｉ(＋)を注入してｎ型不純物注入領域８１３
を形成し、注入したイオンをＲＴＡにより活性化する。
次に、ＥＣＲ−ＲＩＢＥによるドライエッチングを半導
体基板８０１に達するまで行い、半導体膜の積層部を個
々の発光ダイオード用に素子分離し、その後、プラズマ
ＣＶＤ法により絶縁層８０８を形成し、通常のフォトリ
ソグラフィ技術とウエットエッチングにより、キャップ
層８０７の上部の絶縁層８０８にコンタクトホール８１
２を穿設する。さらにＤＣスパッタリング法と反応性イ
オンエッチング法を用いてＡｌ膜による配線電極８０９
を形成し、最後に半導体基板７０１裏面に抵抗加熱蒸着
法を用いて電極膜８１０を形成する。
イの製造工程の１例を略説する。まず、半導体基板８０
１上に、半導体膜８０２〜８０７を有機金属気層成長法
もしくは分子線エピタキシー法を用いたエピタキシャル
成長により順次積層形成し、通常のフォトリソグラフィ
技術とイオン注入法とを用いて、光射出窓の直下の部分
に、電流ブロック層８０５を中心として、ｎ型不純物で
ある２８Ｓｉ(＋)を注入してｎ型不純物注入領域８１３
を形成し、注入したイオンをＲＴＡにより活性化する。
次に、ＥＣＲ−ＲＩＢＥによるドライエッチングを半導
体基板８０１に達するまで行い、半導体膜の積層部を個
々の発光ダイオード用に素子分離し、その後、プラズマ
ＣＶＤ法により絶縁層８０８を形成し、通常のフォトリ
ソグラフィ技術とウエットエッチングにより、キャップ
層８０７の上部の絶縁層８０８にコンタクトホール８１
２を穿設する。さらにＤＣスパッタリング法と反応性イ
オンエッチング法を用いてＡｌ膜による配線電極８０９
を形成し、最後に半導体基板７０１裏面に抵抗加熱蒸着
法を用いて電極膜８１０を形成する。
【００３９】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な発光ダイオードおよび発光ダイオードアレイを
提供できる。この発明の発光ダイオードおよび発光ダイ
オードアレイは上記の如き構成となっているから、面発
光型でありながら光出力を極めて高い光取り出し効率で
有効に取り出すことができる（請求項１〜２）。
ば新規な発光ダイオードおよび発光ダイオードアレイを
提供できる。この発明の発光ダイオードおよび発光ダイ
オードアレイは上記の如き構成となっているから、面発
光型でありながら光出力を極めて高い光取り出し効率で
有効に取り出すことができる（請求項１〜２）。
【００４０】また、請求項１、２記載の発明では、不純
物の注入をイオン注入により行うので、注入にともなう
半導体膜への熱の影響が少なく、ドーピング後の不純物
プロファイルの変化を小さく抑えることができ、発光部
における発光効率の経時的な低下を有効に軽減すること
ができる。
物の注入をイオン注入により行うので、注入にともなう
半導体膜への熱の影響が少なく、ドーピング後の不純物
プロファイルの変化を小さく抑えることができ、発光部
における発光効率の経時的な低下を有効に軽減すること
ができる。
【図１】発光ダイオードアレイの１例を説明するための
図である。
図である。
【図２】請求項１，３記載の発明の１実施例を説明する
ための図である。
ための図である。
【図３】請求項２，３記載の発明の１実施例を説明する
ための図である。
ための図である。
１ 半導体基板 ２ クラッド層 ３ 発光層 ４ クラッド層 ７ キャップ層 ８ 絶縁層 ９ 配線電極 １３ 光射出窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】発光部がダブルヘテロ構造を有する面発光
型の発光ダイオードであって、 ｎ型の半導体基板上に、電気伝導型が上記半導体基板側
から順次、ｎｐ(−)ｐ(＋)となるように半導体膜を積層
形成したのち、 上記ｐ(−)型の半導体膜を電流ブロック層として、光射
出窓直下の部分の、上記ｐ(−)型の電流ブロック層に、
ｐ型不純物をイオン注入法によりドーピングし、キャリ
ヤ濃度を増加させることにより電流ブロック層の抵抗率
を減少させて、上記光射出窓に連設された膜状の電極
の、直下の部分のみに電流ブロック領域を形成すること
により、駆動電流が光射出窓直下の発光部に集中するよ
うに構成したことを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項２】発光部がダブルヘテロ構造を有する面発光
型の発光ダイオードであって、 ｐ型の半導体基板上に、電気伝導型が上記半導体基板側
から順次、ｐｎ(−)ｎ(＋)となるように半導体膜を積層
形成したのち、 上記ｎ(−)型の半導体膜を電流ブロック層として、光射
出窓直下の部分の、上記ｎ(−)型の電流ブロック層に、
ｎ型不純物をイオン注入法によりドーピングし、キャリ
ヤ濃度を増加させることにより電流ブロック層の抵抗率
を減少させて、上記光射出窓に連設された膜状の電極
の、直下の部分のみに電流ブロック領域を形成すること
により、駆動電流が光射出窓直下の発光部に集中するよ
うに構成したことを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項３】請求項１または２記載の発光ダイオードを
複数個、同一の半導体基板上にモノリシック且つ直線状
にアレイ配列して成る発光ダイオードアレイ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11482894A JP3323324B2 (ja) | 1993-06-18 | 1994-05-27 | 発光ダイオードおよび発光ダイオードアレイ |
| US08/259,547 US5550391A (en) | 1993-06-18 | 1994-06-14 | Light-emitting diode and light-emitting diode array |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14810693 | 1993-06-18 | ||
| JP5-148106 | 1993-09-07 | ||
| JP22254493 | 1993-09-07 | ||
| JP5-222544 | 1993-09-07 | ||
| JP11482894A JP3323324B2 (ja) | 1993-06-18 | 1994-05-27 | 発光ダイオードおよび発光ダイオードアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07147428A JPH07147428A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3323324B2 true JP3323324B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=27312835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11482894A Expired - Lifetime JP3323324B2 (ja) | 1993-06-18 | 1994-05-27 | 発光ダイオードおよび発光ダイオードアレイ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5550391A (ja) |
| JP (1) | JP3323324B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPH08250768A (ja) * | 1995-03-13 | 1996-09-27 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体光素子 |
| DE19741609C2 (de) * | 1997-09-20 | 2003-02-27 | Vishay Semiconductor Gmbh | Verwendung einer Übergitterstruktur aus einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Heterogrenzflächenschichtfolgen zur Verbesserung der lateralen Stromausbreitung in einer lichtemittierenden Halbleiterdiode |
| DE19745723A1 (de) * | 1997-10-16 | 1998-12-10 | Telefunken Microelectron | Lichtemittierendes Halbleiterbauelement sowie Verfahren zur Herstellung |
| US6628333B1 (en) | 1997-11-12 | 2003-09-30 | International Business Machines Corporation | Digital instant camera having a printer |
| US20060002442A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-05 | Kevin Haberern | Light emitting devices having current blocking structures and methods of fabricating light emitting devices having current blocking structures |
| US7335920B2 (en) | 2005-01-24 | 2008-02-26 | Cree, Inc. | LED with current confinement structure and surface roughening |
| JP2008545266A (ja) * | 2005-07-06 | 2008-12-11 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 窒化物半導体ｌｅｄ及びその製造方法 |
| US8399273B2 (en) * | 2008-08-18 | 2013-03-19 | Tsmc Solid State Lighting Ltd. | Light-emitting diode with current-spreading region |
| US8507940B2 (en) | 2010-04-05 | 2013-08-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Heat dissipation by through silicon plugs |
| US8502244B2 (en) | 2010-08-31 | 2013-08-06 | Micron Technology, Inc. | Solid state lighting devices with current routing and associated methods of manufacturing |
| US9312432B2 (en) | 2012-03-13 | 2016-04-12 | Tsmc Solid State Lighting Ltd. | Growing an improved P-GaN layer of an LED through pressure ramping |
| EP2850627B1 (en) | 2012-05-18 | 2016-04-06 | Isis Innovation Limited | Optoelectronic device comprising porous scaffold material and perovskites |
| PL2850669T3 (pl) | 2012-05-18 | 2016-08-31 | Isis Innovation | Urządzenie fotowoltaiczne zawierające Perowskity |
| GB201208793D0 (en) | 2012-05-18 | 2012-07-04 | Isis Innovation | Optoelectronic device |
| EP2898553B1 (en) | 2012-09-18 | 2018-11-14 | Oxford University Innovation Limited | Optoelectronic device |
| DE102013103601A1 (de) * | 2013-04-10 | 2014-10-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements |
| JP6597037B2 (ja) * | 2015-08-06 | 2019-10-30 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケードレーザデバイス |
| JP6720506B2 (ja) | 2015-11-16 | 2020-07-08 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケードレーザデバイス |
| JP7268972B2 (ja) * | 2017-09-07 | 2023-05-08 | キヤノン株式会社 | 発光サイリスタ、発光サイリスタアレイ、露光ヘッド、および画像形成装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2562328B1 (fr) * | 1984-03-30 | 1987-11-27 | Menigaux Louis | Procede de fabrication d'un dispositif optique integre monolithique comprenant un laser a semi-conducteur et dispositif obtenu par ce procede |
| JPS6215878A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| US4897672A (en) * | 1987-07-02 | 1990-01-30 | Fujitsu Limited | Method and apparatus for detecting and compensating light emission from an LED array |
| GB8722944D0 (en) * | 1987-09-30 | 1987-11-04 | Plessey Co Plc | Calibration system for led array |
| KR910006706B1 (ko) * | 1988-12-12 | 1991-08-31 | 삼성전자 주식회사 | 발광다이오드 어레이 헤드의 제조방법 |
| JPH02174272A (ja) * | 1988-12-17 | 1990-07-05 | Samsung Electron Co Ltd | 発光ダイオードアレイの製造方法 |
| JPH0394481A (ja) * | 1989-09-07 | 1991-04-19 | Ricoh Co Ltd | アレイ状半導体発光装置 |
| US4952949A (en) * | 1989-11-28 | 1990-08-28 | Hewlett-Packard Company | LED printhead temperature compensation |
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| JPH03237784A (ja) * | 1990-02-15 | 1991-10-23 | Omron Corp | 半導体素子およびその製造方法 |
| US5115442A (en) * | 1990-04-13 | 1992-05-19 | At&T Bell Laboratories | Top-emitting surface emitting laser structures |
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| JP3232152B2 (ja) * | 1992-05-14 | 2001-11-26 | 株式会社リコー | 発光ダイオードアレイ |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP11482894A patent/JP3323324B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-14 US US08/259,547 patent/US5550391A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5550391A (en) | 1996-08-27 |
| JPH07147428A (ja) | 1995-06-06 |
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