【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は面発光型発光ダイオード
に係り、特に、最上部に形成された光取出し面から効率
良く光を取り出すことができる面発光型発光ダイオード
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface emitting type light emitting diode, and more particularly to a surface emitting type light emitting diode capable of efficiently extracting light from a light extraction surface formed at the top.
【０００２】[0002]
【従来の技術】基板上にｐ型半導体およびｎ型半導体が
積層されるとともに最上部に光取出し面が形成され、そ
の光取出し面に取り付けられた上部電極と前記基板の下
面に取り付けられた下部電極との間に動作電流が通電さ
れることにより、その光取出し面から光を放射する面発
光型発光ダイオードが広く知られている。2. Description of the Related Art A p-type semiconductor and an n-type semiconductor are stacked on a substrate and a light extraction surface is formed on the uppermost portion, and an upper electrode attached to the light extraction surface and a lower portion attached to the lower surface of the substrate. 2. Description of the Related Art A surface-emitting light emitting diode that emits light from its light extraction surface when an operating current is applied between the electrode and the electrode is widely known.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに光取出し面に上部電極が取り付けられた面発光型発
光ダイオードにおいては、上部電極の直下部分で発生さ
せられた光がその上部電極によって反射されるため、光
取出し効率が低下して光出力が弱くなるという問題があ
った。However, in the surface emitting light emitting diode having the upper electrode attached to the light extraction surface as described above, the light generated immediately below the upper electrode is reflected by the upper electrode. Therefore, there is a problem that the light extraction efficiency is lowered and the light output is weakened.
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、光取出し効率の高い
面発光型発光ダイオードを提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a surface emitting light emitting diode having a high light extraction efficiency.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するために、第１発明は、基板上にｐ型半導体およびｎ
型半導体が積層されるとともに最上部に光取出し面が形
成され、その光取出し面に取り付けられた上部電極と前
記基板の下面に取り付けられた下部電極との間に動作電
流が通電されることにより、その光取出し面から光を放
射する面発光型発光ダイオードであって、前記光取出し
面と平行な平面内において前記上部電極の直下部分以外
の部分の不純物濃度が高められ、その直下部分以外の部
分を前記動作電流が流れ易くなるようにした電流制御層
を有することを特徴とする。In order to achieve such an object, the first invention provides a p-type semiconductor and an n-type semiconductor on a substrate.
Type semiconductors are stacked and a light extraction surface is formed on the uppermost part, and an operating current is applied between the upper electrode attached to the light extraction surface and the lower electrode attached to the lower surface of the substrate. , A surface-emitting light-emitting diode that emits light from its light extraction surface, wherein the impurity concentration of a portion other than the portion directly below the upper electrode is increased in a plane parallel to the light extraction surface, and It is characterized in that it has a current control layer in which a part of the operating current can easily flow.
【０００６】[0006]
【第１発明の作用および効果】このような面発光型発光
ダイオードにおいては、上部電極の直下部分以外の部分
の不純物濃度が高められることにより、その直下部分以
外の部分を動作電流が流れ易くなるようにした電流制御
層を備えているため、その動作電流が流れ易い上部電極
の直下部分以外の部分で主に光が発せられるようになっ
て光取出し効率が向上する。In the above-described surface-emitting type light emitting diode, since the impurity concentration in the portion other than the portion directly below the upper electrode is increased, the operating current easily flows in the portion other than the portion directly below the upper electrode. Since such a current control layer is provided, light is mainly emitted from a portion other than the portion directly below the upper electrode where the operating current easily flows, and the light extraction efficiency is improved.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための第２の手段】前記目的を達成す
るために、第２発明は、前記第１発明の面発光型発光ダ
イオードにおいて、前記光取出し面の近傍に導電型がｐ
ｎｐまたはｎｐｎとなるサンドイッチ構造部を有すると
ともに、その光取出し面の前記上部電極が取り付けられ
る部分以外の部分から、前記サンドイッチ構造部の中間
層の導電型を反転させるための不純物が拡散またはイオ
ン注入されることにより、その中間層によって前記電流
制御層が構成されていることを特徴とする。In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention is the surface emitting light emitting diode according to the first aspect of the present invention, wherein the conductivity type is p in the vicinity of the light extraction surface.
Impurities for inverting the conductivity type of the intermediate layer of the sandwich structure part are diffused or ion-implanted from a part of the light extraction surface other than the part to which the upper electrode is attached, while having a sandwich structure part of np or npn. As a result, the current control layer is constituted by the intermediate layer.
【０００８】[0008]
【第２発明の作用および効果】すなわち、この第２発明
は前記第１発明の一態様を為すもので、不純物が拡散ま
たはイオン注入されない上部電極の直下部分ではｐｎｐ
またはｎｐｎのままで動作電流は流れないが、上部電極
の直下部分以外の部分は、不純物の拡散またはイオン注
入により同じ導電型とされて動作電流が流れるようにな
るため、その上部電極の直下部分以外の部分で主に光が
発せられるようになって光取出し効率が向上する。この
場合には、発光ダイオードを構成する半導体を結晶成長
させる際にサンドイッチ構造部を形成し、その後光取出
し面から不純物を拡散またはイオン注入してサンドイッ
チ構造部の中間層の導電型を反転させるだけで良いた
め、半導体の結晶成長を中断して電流制御層を設ける場
合に比較して、光取出し効率の高い面発光型発光ダイオ
ードを簡単且つ安価に製造できる。That is, the second aspect of the present invention is one aspect of the first aspect of the present invention. The pnp is provided directly below the upper electrode where impurities are not diffused or ion-implanted.
Or, the operating current does not flow as it is as npn, but the portion other than the portion directly below the upper electrode is made to have the same conductivity type by diffusion of impurities or ion implantation so that the operating current flows. Light is mainly emitted from other portions, and the light extraction efficiency is improved. In this case, a sandwich structure is formed during crystal growth of a semiconductor constituting the light emitting diode, and then impurities are diffused or ion-implanted from the light extraction surface to reverse the conductivity type of the intermediate layer of the sandwich structure. Therefore, it is possible to easily and inexpensively manufacture a surface-emitting light emitting diode having a high light extraction efficiency, as compared with the case where the semiconductor crystal growth is interrupted and the current control layer is provided.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための第３の手段】前記目的を達成す
るために、第３発明は、前記第１発明の面発光型発光ダ
イオードにおいて、前記電流制御層が、前記光取出し面
の前記上部電極が取り付けられる部分以外の部分から電
気を通し易くするための不純物が拡散またはイオン注入
されて、その上部電極の直下部分以外の部分の導電率が
高められたものであることを特徴とする。In order to achieve the above object, a third aspect of the present invention is the surface-emitting light-emitting diode according to the first aspect of the present invention, wherein the current control layer has an upper portion of the light extraction surface. An impurity for facilitating conduction of electricity is diffused or ion-implanted from a portion other than the portion to which the electrode is attached, so that the conductivity of the portion other than the portion directly below the upper electrode is increased.
【００１０】[0010]
【第３発明の作用および効果】すなわち、この第３発明
は前記第１発明の一態様を為すもので、動作電流は、不
純物の拡散またはイオン注入により導電率が高められた
上部電極の直下部分以外の部分を流れるため、その直下
部分以外の部分で主に光が発せられるようになって光取
出し効率が向上する。この場合には、通常の面発光型発
光ダイオードの光取出し面から不純物を拡散またはイオ
ン注入して上部電極の直下部分以外の部分を電気が流れ
易くするだけであるため、上部電極の直下部分における
電流の流れを完全に阻止する上記第２発明の面発光型発
光ダイオードに比較して光取出し効率の向上効果は劣る
ものの、製造が一層簡単になって大幅なコストダウンを
図ることができる。That is, the third aspect of the present invention is one aspect of the first aspect of the present invention. The operating current is a portion directly below the upper electrode whose conductivity is increased by diffusion of impurities or ion implantation. Since the light flows through the portions other than the above, the light is mainly emitted from the portions other than the portion directly below, and the light extraction efficiency is improved. In this case, since impurities are diffused or ion-implanted from the light extraction surface of a normal surface-emitting light-emitting diode to make it easy for electricity to flow in a portion other than the portion directly below the upper electrode, Although the effect of improving the light extraction efficiency is inferior to that of the surface emitting light emitting diode of the second aspect of the invention, which completely blocks the flow of current, the manufacturing is further simplified and the cost can be significantly reduced.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための第４の手段】前記目的を達成す
るために、第４発明は、前記第１発明の面発光型発光ダ
イオードにおいて、前記電流制御層が、前記上部電極の
直下部分のみに設けられた第１半導体と、その上部電極
の直下部分以外の部分も含めてその第１半導体上に設け
られた第１半導体と同じ組成で第１半導体よりも不純物
濃度が高い第２半導体のうち、その第１半導体と同一平
面に位置する部分とによって構成され、光を発する活性
層よりも上部に設けられたものであることを特徴とす
る。In order to achieve the above object, a fourth aspect of the present invention is the surface-emitting light emitting diode according to the first aspect of the present invention, wherein the current control layer has only a portion directly below the upper electrode. Of the second semiconductor having the same composition as the first semiconductor provided on the first semiconductor including the portion other than the portion directly below the upper electrode and having a higher impurity concentration than the first semiconductor. It is characterized in that it is formed of a portion located on the same plane as the first semiconductor, and is provided above the active layer that emits light.
【００１２】[0012]
【第４発明の作用および効果】すなわち、この第４発明
は前記第１発明の一態様を為すもので、動作電流は不純
物濃度が高くて自由キャリアが多い第２半導体を流れ易
いため、第１半導体と同一平面およびそれよりも下部に
位置する活性層においては、上部電極の直下部分以外の
部分を動作電流は流れることになり、その直下部分以外
の部分で主に光が発せられるようになって光取出し効率
が向上する。この場合には、第２半導体の結晶成長の過
程で不純物を高濃度でドーピングすれば良いため、拡散
やイオン注入等の面倒な操作が不要となる。また、不純
物を高濃度ドープした部分では自由キャリアによる光の
吸収が大きくなるため、光取出し効率を高めるためには
その高濃度ドープ部分の厚さを薄くすることが望まれる
が、拡散やイオン注入では不純物の高濃度ドープ部分の
厚さを薄くすることが困難で一般に２μｍ程度以上とな
り、光吸収が比較的大きいとともに、その高濃度ドープ
部分の厚さを制御することが困難で品質にばらつきが生
じ易いのに対し、第２半導体の結晶成長過程で不純物を
ドーピングすれば良い本発明では、第２半導体の膜厚制
御やその膜厚を２μｍ以下にしたりすることが容易に可
能で、光吸収の少ない一定品質の面発光型発光ダイオー
ドを安定して製造できる。That is, the fourth aspect of the present invention is one aspect of the first aspect of the present invention. Since the operating current easily flows through the second semiconductor having a high impurity concentration and a large number of free carriers, In the active layer located on the same plane as the semiconductor and below the semiconductor, the operating current will flow through the portion other than the portion directly under the upper electrode, and the light will be mainly emitted in the portion other than the portion directly under the upper electrode. The light extraction efficiency is improved. In this case, since it is sufficient to dope the impurity at a high concentration in the process of crystal growth of the second semiconductor, troublesome operations such as diffusion and ion implantation are unnecessary. Also, since light absorption by free carriers becomes large in the heavily doped portion, it is desirable to make the heavily doped portion thin in order to increase the light extraction efficiency. However, it is difficult to reduce the thickness of the heavily doped portion of the impurity, and the thickness is generally about 2 μm or more, and the light absorption is relatively large, and it is difficult to control the thickness of the heavily doped portion, resulting in variation in quality. However, in the present invention, it is only necessary to dope the impurity during the crystal growth process of the second semiconductor. In the present invention, it is possible to easily control the film thickness of the second semiconductor and to reduce the film thickness to 2 μm or less. It is possible to stably manufacture a surface-emitting type light emitting diode of a constant quality with a small amount.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための第５の手段】前記目的を達成す
るために、第５発明は、前記第２発明の面発光型発光ダ
イオードを製造する方法であって、（ａ）前記光取出し
面の近傍に導電型がｐｎｐまたはｎｐｎとなるサンドイ
ッチ構造部を形成する工程と、（ｂ）前記光取出し面の
前記上部電極が取り付けられる部分以外の部分から、前
記サンドイッチ構造部の中間層の導電型を反転させるた
めの不純物を拡散またはイオン注入する工程とを有する
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, a fifth invention is a method for manufacturing a surface emitting light emitting diode according to the second invention, comprising: (a) the light extraction surface. Forming a sandwich structure part having a conductivity type of pnp or npn in the vicinity of (b), and (b) a conductivity type of an intermediate layer of the sandwich structure part from a part other than a part of the light extraction surface to which the upper electrode is attached. A step of diffusing or ion-implanting an impurity for inverting.
【００１４】[0014]
【第５発明の作用および効果】かかる第５発明は、発光
ダイオードを構成するための半導体を結晶成長させる際
に導電型がｐｎｐまたはｎｐｎとなるサンドイッチ構造
部を形成し、その後反応炉から半導体ウェハを取り出し
て、サンドイッチ構造部の中間層の導電型を反転させる
不純物を光取出し面の上部電極が取り付けられる部分以
外の部分から拡散またはイオン注入することにより、前
記電流制御層を有する第２発明の面発光型発光ダイオー
ドを製造するのであり、第２発明と同様の効果が得られ
る。According to a fifth aspect of the present invention, a sandwich structure having a conductivity type of pnp or npn is formed when crystal growth of a semiconductor for forming a light emitting diode is performed, and then a semiconductor wafer is removed from a reaction furnace. And diffusing or ion-implanting an impurity for reversing the conductivity type of the intermediate layer of the sandwich structure portion from a portion other than the portion of the light extraction surface to which the upper electrode is attached. Since the surface emitting light emitting diode is manufactured, the same effect as the second invention can be obtained.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための第６の手段】前記目的を達成す
るために、第６発明は、前記第３発明の面発光型発光ダ
イオードを製造する方法であって、前記光取出し面の前
記上部電極が取り付けられる部分以外の部分から電気を
通し易くするための不純物を拡散またはイオン注入する
工程を有することを特徴とする。To achieve the above object, a sixth invention is a method for manufacturing a surface emitting light emitting diode according to the third invention, wherein the upper part of the light extraction surface is the upper part. The method is characterized by including a step of diffusing or ion-implanting impurities for facilitating conduction of electricity from a portion other than the portion to which the electrode is attached.
【００１６】[0016]
【第６発明の作用および効果】かかる第６発明は、基板
上に半導体を結晶成長させて通常の面発光型発光ダイオ
ードを形成した後、最上部の光取出し面の上部電極が取
り付けられる部分以外の部分から電気を流し易くするた
めの不純物を拡散することにより、前記電流制御層を有
する第３発明の面発光型発光ダイオードを製造するので
あり、第３発明と同様の効果が得られる。According to the sixth aspect of the present invention, the semiconductor is crystal-grown on the substrate to form a normal surface-emitting type light emitting diode, and then the uppermost light extraction surface is provided except for the portion to which the upper electrode is attached. The surface emitting light emitting diode of the third invention having the current control layer is manufactured by diffusing the impurities for facilitating the flow of electricity from the portion, and the same effect as the third invention can be obtained.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための第７の手段】前記目的を達成す
るために、第７発明は、第４発明の面発光型発光ダイオ
ードを製造する方法であって、（ａ）前記活性層よりも
上部において前記第１半導体を結晶成長させる工程と、
（ｂ）その第１半導体のうち前記上部電極の直下部分以
外の部分を取り除く工程と、（ｃ）前記第１半導体より
も不純物を高濃度でドーピングしつつ前記第２半導体を
前記上部電極の直下部分以外の部分も含んでその第１半
導体上に結晶成長させる工程とを有することを特徴とす
る。In order to achieve the above-mentioned object, a seventh invention is a method for manufacturing a surface-emitting light emitting diode according to the fourth invention, wherein Growing a crystal of the first semiconductor on the upper portion,
(B) removing a portion of the first semiconductor other than a portion directly below the upper electrode, and (c) doping the second semiconductor directly below the upper electrode while doping an impurity at a higher concentration than the first semiconductor. A step of growing a crystal on the first semiconductor including a portion other than the portion.
【００１８】[0018]
【第７発明の作用および効果】かかる第７発明は、活性
層よりも上部において第１半導体を結晶成長させるとと
もに、その第１半導体のうち上部電極の直下部分以外の
部分を取り除き、その後、第１半導体よりも不純物を高
濃度でドーピングしつつ第２半導体を上部電極の直下部
分以外の部分も含んで第１半導体上に結晶成長させるこ
とにより、前記電流制御層を有する第４発明の面発光型
発光ダイオードを製造するのであり、第４発明と同様の
効果が得られる。According to the seventh aspect of the present invention, the first semiconductor is crystal-grown above the active layer, and a portion of the first semiconductor other than the portion directly below the upper electrode is removed. The surface emission according to the fourth aspect of the present invention, which has the current control layer, by crystallizing the second semiconductor on the first semiconductor including a portion other than the portion directly below the upper electrode while doping the impurity at a higher concentration than that of the first semiconductor. Since the type light emitting diode is manufactured, the same effect as the fourth invention can be obtained.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【００２０】図１は、第２発明の一実施例である面発光
型発光ダイオード１０の構造図で、かかる面発光型発光
ダイオード１０は第５発明に従って製造される。図１に
おいて、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上には、ｎ−ＧａＡｌ
0-0.45Ａｓから成るバッファ層１４，ｎ型の光反射層１
６，ｎ−Ｇａ0.55Ａｌ0.45Ａｓから成る第１クラッド層
１８，ｐ−ＧａＡｓから成る活性層２０，ｐ−Ｇａ0.55
Ａｌ0.45Ａｓから成る第２クラッド層２２，中央部がｎ
型で斜線が付されている周縁部がｐ型のＧａ0.9Ａｌ
0.1Ａｓから成る電流ブロック層２４，ｐ−Ｇａ0.9Ａ
ｌ0.1Ａｓから成るキャップ層２６が順次積層されてい
る。第１クラッド層１８，活性層２０，および第２クラ
ッド層２２によってダブルヘテロ構造が構成され、活性
層２０から光が発せられる。FIG. 1 is a structural view of a surface emitting light emitting diode 10 which is an embodiment of the second invention, and the surface emitting light emitting diode 10 is manufactured according to the fifth invention. In FIG. 1, n-GaAl is formed on the n-GaAs substrate 12.
0-0.45 As buffer layer 14, n-type light reflection layer 1
6, n-Ga0.55 Al0.45 As, first cladding layer 18, p-GaAs active layer 20, p-Ga0.55
The second cladding layer 22 made of Al0.45 As, the central portion of which is n
Type is Ga0.9 Al with p-type perimeter
Current blocking layer 24 made of0.1 As, p-Ga0.9 A
A cap layer 26 made of0.1 As is sequentially laminated. The first clad layer 18, the active layer 20, and the second clad layer 22 form a double hetero structure, and light is emitted from the active layer 20.
【００２１】上記キャップ層２６の上面２８は、活性層
２０で発生させられた光を取り出す光取出し面として機
能し、その中央部には直径が約１００μｍの上部電極３
０が取り付けられている。前記電流ブロック層２４のう
ち中央部のｎ−Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓの範囲は、上記上
部電極３０と略同じ大きさで上部電極３０の真下に位置
している。また、前記基板１２の下面には、その全面に
下部電極３２が取り付けられている。前記光反射層１６
は、屈折率が異なる２種類の半導体を発光波長に応じて
定められた所定の膜厚で繰り返し積層したもので、活性
層２０から基板１２側へ進行した光を光波干渉によって
反射する。The upper surface 28 of the cap layer 26 functions as a light extraction surface for extracting the light generated in the active layer 20, and the upper electrode 3 having a diameter of about 100 μm is formed in the center thereof.
0 is attached. The range of n-Ga0.9 Al0.1 As in the central portion of the current block layer 24 is substantially the same size as the upper electrode 30 and is located directly below the upper electrode 30. A lower electrode 32 is attached to the entire lower surface of the substrate 12. The light reflection layer 16
Is a structure in which two types of semiconductors having different refractive indexes are repeatedly laminated with a predetermined film thickness determined according to the emission wavelength, and reflects the light traveling from the active layer 20 to the substrate 12 side by light wave interference.
【００２２】また、かかる面発光型発光ダイオード１０
は、一辺が約３５０μｍの正四角形状を成しているとと
もに、上記バッファ層１４の膜厚は約０．２μｍで、第
１クラッド層１８の膜厚は約２．０μｍで、活性層２０
の膜厚は約０．１μｍで、第２クラッド層２２の膜厚は
約６．０μｍで、電流ブロック層２４の膜厚は約０．５
μｍで、キャップ層２６の膜厚は約１．０μｍである。
なお、図１は各層の膜厚を正確な割合で表したものでは
ない。Further, such a surface emitting type light emitting diode 10 is provided.
Has a square shape with one side of approximately 350 μm, the thickness of the buffer layer 14 is approximately 0.2 μm, the thickness of the first cladding layer 18 is approximately 2.0 μm, and the active layer 20 is
Has a thickness of about 0.1 μm, the second cladding layer 22 has a thickness of about 6.0 μm, and the current blocking layer 24 has a thickness of about 0.5 μm.
The thickness of the cap layer 26 is about 1.0 μm.
Note that FIG. 1 does not represent the film thickness of each layer in an accurate ratio.
【００２３】このような面発光型発光ダイオード１０
は、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置を
用いて以下のようにして製造される。この製造方法は第
５発明に従うもので、先ず、ＭＯＣＶＤ装置の反応炉内
に基板１２をセットした後、Ｓｅドープによりその基板
１２上にｎ−ＧａＡｓを結晶成長させることによってバ
ッファ層１４を形成し、そのバッファ層１４上に、同じ
くＳｅドープによりｎ型の光反射層１６，およびｎ−Ｇ
ａ0.55Ａｌ0.45Ａｓから成る第１クラッド層１８を順次
積層する。続いて、Ｚｎドープによりｐ−ＧａＡｓから
成る活性層２０，ｐ−Ｇａ0.55Ａｌ0.45Ａｓから成る第
２クラッド層２２を積層し、更に、Ｓｅドープによりｎ
−Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓから成る電流ブロック層２４，
Ｚｎドープによりｐ−Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓから成るキ
ャップ層２６を積層する。図２の（ａ）に示されている
半導体ウェハ３６はこの状態のものであり、反応炉内に
導入する原料ガスの切換えや流量制御によってバッファ
層１４からキャップ層２６まで連続的に積層される。各
層の膜厚は、結晶成長時間や原料ガスの流量を制御する
ことによって調整される。上記ｐ型の第２クラッド層２
２，ｎ型の電流ブロック層２４，およびｐ型のキャップ
層２６を順次積層する工程が、サンドイッチ構造部を形
成する工程で、これ等の第２クラッド層２２，電流ブロ
ック層２４，およびキャップ層２６によりサンドイッチ
構造部が構成されている。Such a surface emitting type light emitting diode 10
Is manufactured, for example, using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) apparatus as follows. This manufacturing method is in accordance with the fifth aspect of the invention. First, the substrate 12 is set in the reaction furnace of the MOCVD apparatus, and then the buffer layer 14 is formed by crystal growth of n-GaAs on the substrate 12 by Se doping. , N-type light reflection layer 16 and n-G on the buffer layer 14 also by Se doping.
The first clad layer 18 made of a0.55 Al0.45 As is sequentially laminated. Subsequently, an active layer 20 made of p-GaAs and a second clad layer 22 made of p-Ga0.55 Al0.45 As are stacked by Zn doping, and further n-doped by Se doping.
A current blocking layer 24 made of Ga0.9 Al0.1 As,
A cap layer 26 made of p-Ga0.9 Al0.1 As is laminated by Zn doping. The semiconductor wafer 36 shown in FIG. 2A is in this state, and the buffer layer 14 to the cap layer 26 are continuously laminated by switching the source gas introduced into the reaction furnace and controlling the flow rate. .. The film thickness of each layer is adjusted by controlling the crystal growth time and the flow rate of the source gas. The p-type second cladding layer 2
The step of sequentially laminating the 2, n-type current blocking layer 24 and the p-type cap layer 26 is a step of forming a sandwich structure portion, and the second cladding layer 22, the current blocking layer 24, and the cap layer are formed. 26 forms a sandwich structure.
【００２４】次に、上記半導体ウェハ３６を反応炉から
取り出し、キャップ層２６の上面２８のうち、図２の
（ｂ）に示されているように前記上部電極３０が取り付
けられる部分２８ａ以外の斜線で示されている部分２８
ｂにＺｎを拡散する。このＺｎの拡散法の一例について
図３を参照しつつ具体的に説明すると、先ず、Ｓｉ3Ｎ
4の拡散防止膜７０をプラズマＣＶＤ法により半導体ウ
ェハ３６の上面全体にコーティングした後、通常のフォ
トリソグラフィ技術により、フォトレジストによるパタ
ーンを作成するとともに反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ：Reactive IonEtching）により部分的に削除し、前
記上部電極３０と略同じ形状の拡散防止膜７０のパター
ンを作成する。図３の（ａ）はこの状態である。次に、
その上からＳＯＧ（Spin-On-Glass)を塗布するととも
に、５００℃で１時間程度かけてＳＯＧ膜を固化するこ
とにより、保護膜７２を形成する。図３の（ｂ）はこの
状態である。そして、このように拡散防止膜７０および
保護膜７２が設けられた半導体ウェハ３６を、図３の
（ｃ）に示されているようにＺｎＡｓ2７４と共に石英
アンプル７６内に真空封入（１０-6ｔｏｒｒ程度）し、
この石英アンプル７６を図３の（ｄ）に示されているよ
うに拡散炉７８内にセットして６５０℃で２０時間程度
加熱することにより、半導体ウェハ３６内にＺｎを拡散
する。ＺｎＡｓ2７４は約１．２ｇで、石英アンプル７
６の容積は約１２００ｃｃであり、１ｃｃ当たり約１ｍ
ｇである。また、Ｚｎは保護膜７２を突き抜けて半導体
ウェハ３６内に拡散する。その後、拡散炉７８から石英
アンプル７６を取り出して、図３の（ｅ）に示されてい
るように一部を水冷し、残留ＺｎＡｓ2蒸気を水冷部に
凝縮させた後、石英アンプル７６から半導体ウェハ３６
を取り出す。図３の（ｆ）はその状態の半導体ウェハ３
６であり、保護膜７２および拡散防止膜７０を除去する
ことにより、前記図２の（ｂ）に示されている半導体ウ
ェハ３６が得られる。Next, the semiconductor wafer 36 is taken out of the reaction furnace, and the upper surface 28 of the cap layer 26 is shaded except for the portion 28a to which the upper electrode 30 is attached as shown in FIG. 2B. The part indicated by 28
Zn is diffused into b. An example of this Zn diffusion method will be specifically described with reference to FIG. 3. First, Si3 N
After the diffusion preventive film 70 of4 is coated on the entire upper surface of the semiconductor wafer 36 by the plasma CVD method, a pattern is formed by the photoresist by the usual photolithography technique and the reactive ion etching (RI) is performed.
E: Reactive Ion Etching) is used to partially remove the pattern, and a pattern of the diffusion prevention film 70 having substantially the same shape as the upper electrode 30 is formed. FIG. 3A shows this state. next,
A protective film 72 is formed by applying SOG (Spin-On-Glass) from above and solidifying the SOG film at 500 ° C. for about 1 hour. FIG. 3B shows this state. Then, the semiconductor wafer 36 thus provided with the diffusion preventing film 70 and the protective film 72 is vacuum sealed (10−6 in a quartz ampoule 76 together with ZnAs2 74 as shown in FIG. 3C). about torr),
As shown in FIG. 3D, this quartz ampoule 76 is set in a diffusion furnace 78 and heated at 650 ° C. for about 20 hours to diffuse Zn into the semiconductor wafer 36. ZnAs2 74 weighs about 1.2 g, and a quartz ampoule 7
The volume of 6 is about 1200 cc, and about 1 m per 1 cc
It is g. Further, Zn penetrates through the protective film 72 and diffuses into the semiconductor wafer 36. Then, remove the quartz ampoule 76 from the diffusion furnace 78, water cooled portions as shown in (e) of FIG. 3, after the residual ZnAs2 vapor was condensed in the water cooling unit, the semiconductor quartz ampule 76 Wafer 36
Take out. FIG. 3F shows the semiconductor wafer 3 in that state.
6, the semiconductor film 36 shown in FIG. 2B is obtained by removing the protection film 72 and the diffusion prevention film 70.
【００２５】このようにしてＺｎが拡散されると、前記
ｎ−Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓから成る電流ブロック層２４
のうち、Ｚｎが拡散された周縁部はｐ型に反転する。す
なわち、このＺｎの拡散工程は、サンドイッチ構造部の
中間層である電流ブロック層２４の導電型を反転させる
ための不純物を拡散する工程であり、上部電極３０が取
り付けられる部分２８ａの直下部分以外の部分である周
縁部がｐ型に反転させられた電流ブロック層２４は電流
制御層に相当する。なお、図１，図２（ｂ），および図
３（ｆ）の斜線部はＺｎの拡散領域を表している。そし
て、前記上部電極３０および下部電極３２をそれぞれキ
ャップ層２６および基板１２に蒸着して取り付け、アニ
ール（熱処理）を行うことにより図１に示す面発光型発
光ダイオード１０が得られる。When Zn is diffused in this way, the current block layer 24 made of n-Ga0.9 Al0.1 As is formed.
Among them, the peripheral portion where Zn is diffused is inverted to p-type. That is, this Zn diffusion step is a step of diffusing impurities for inverting the conductivity type of the current block layer 24, which is the intermediate layer of the sandwich structure portion, and is performed except for the portion directly below the portion 28a to which the upper electrode 30 is attached. The current block layer 24 in which the peripheral portion, which is a portion, is inverted to p-type corresponds to a current control layer. The hatched portions in FIGS. 1, 2 (b) and 3 (f) represent Zn diffusion regions. Then, the upper electrode 30 and the lower electrode 32 are vapor-deposited and attached to the cap layer 26 and the substrate 12, respectively, and annealed (heat-treated) to obtain the surface emitting light emitting diode 10 shown in FIG.
【００２６】このような面発光型発光ダイオード１０
は、上部電極３０と下部電極３２との間に順方向、すな
わち電極３０から電極３２に向って動作電流が流される
ことにより、活性層２０内において光が発生させられ、
その光がキャップ層２６の上面２８から外部に放射され
る。この時、電流ブロック層２４の中央部、すなわち上
部電極３０の直下部分はｎ−Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓであ
り、ｐ−Ｇａ0.55Ａｌ0.45Ａｓから成る第２クラッド層
２２との間では電流の向きが逆バイアスとなるため、動
作電流は電流ブロック層２４のうち周縁部のｐ−Ｇａ
0.9Ａｌ0.1Ａｓの部分を流れる。また、第２クラッド
層２２の膜厚は約６．０μｍと極めて薄いため、その下
に設けられた活性層２０においても、その周縁部すなわ
ち上部電極３０の直下部分以外の部分を動作電流は主と
して流れることとなり、その周縁部で光が発せられる。
すなわち、活性層２０のうち上面２８から光が有効に取
り出される上部電極３０の直下部分以外の部分で主に光
が発せられるのであり、これにより、光取出し効率が向
上して高い光出力が得られるようになるのである。Such a surface emitting light emitting diode 10
Is generated in the active layer 20 by causing an operating current to flow between the upper electrode 30 and the lower electrode 32, that is, from the electrode 30 toward the electrode 32.
The light is emitted to the outside from the upper surface 28 of the cap layer 26. At this time, the central portion of the current blocking layer 24, that is, the portion immediately below the upper electrode 30 is n-Ga0.9 Al0.1 As, and the direction of the current is directed to the second cladding layer 22 made of p-Ga0.55 Al0.45 As. Is reverse-biased, the operating current is p-Ga in the peripheral portion of the current block layer 24.
It flows through the portion of0.9 Al0.1 As. Further, since the thickness of the second cladding layer 22 is extremely thin, about 6.0 μm, the operating current is mainly applied to the peripheral portion of the active layer 20 provided therebelow, that is, the portion other than the portion directly below the upper electrode 30. It will flow and light will be emitted at the peripheral edge.
That is, the light is mainly emitted from a portion of the active layer 20 other than the portion directly below the upper electrode 30 from which the light is effectively extracted from the upper surface 28, whereby the light extraction efficiency is improved and a high light output is obtained. You will be able to.
【００２７】因に、かかる面発光型発光ダイオード１０
を（ａ）として、他に図４に示す（ｂ）〜（ｅ）の４種
類の面発光型発光ダイオード４０，４２，４４，４６を
用意し、動作電流ＩF＝５０ｍＡで発光させた時の光出
力（外部発光出力）ＰOおよび動作電圧ＶFを測定した
ところ、表１に示す結果が得られた。図４の（ｂ）の面
発光型発光ダイオード４０は、前記面発光型発光ダイオ
ード１０に比較してＺｎの非拡散領域、すなわち電流ブ
ロック層２４の電流ブロック領域を上部電極３０よりも
大きくした（直径約１２０μｍ）もので、（ｃ）の面発
光型発光ダイオード４２は、（ｂ）の面発光型発光ダイ
オード４０において上部電極３０を取り付ける前にキャ
ップ層２６の表面全体に浅くＺｎを拡散し、表層部にお
けるｐ型のキャリア濃度を高くして電気抵抗を低くした
ものであり、何れも第２発明の一態様である。これに対
し、図４の（ｄ）の面発光型発光ダイオード４４は、前
記面発光型発光ダイオード１０に比較して電流ブロック
層２４を備えていないとともにＺｎ拡散を行っていない
従来の面発光型発光ダイオードであり、（ｅ）の面発光
型発光ダイオード４６は、（ｄ）の面発光型発光ダイオ
ード４４において上部電極３０を取り付ける前にキャッ
プ層２６の表面全体に浅くＺｎを拡散し、表層部におけ
るｐ型のキャリア濃度を高くして電気抵抗を低くしたも
のである。Incidentally, the surface emitting type light emitting diode 10
As the (a) when, prepared four surface-emitting LED 40, 42, 44 and 46 other shown in FIG. 4 (b) ~ (e) , light was emitted at an operating current IF = 50 mA When the light output (external light emission output) PO and the operating voltage VF of the are measured, the results shown in Table 1 are obtained. In the surface emitting light emitting diode 40 of FIG. 4B, the Zn non-diffusion region, that is, the current blocking region of the current blocking layer 24 is larger than the upper electrode 30 as compared with the surface emitting light emitting diode 10. The surface-emitting light-emitting diode 42 of (c) has a diameter of about 120 μm, and Zn is shallowly diffused over the entire surface of the cap layer 26 before the upper electrode 30 is attached to the surface-emitting light-emitting diode 40 of (b). The electric resistance is lowered by increasing the p-type carrier concentration in the surface layer portion, and both are aspects of the second invention. On the other hand, the surface emitting light emitting diode 44 shown in FIG. 4D does not include the current blocking layer 24 as compared with the surface emitting light emitting diode 10 described above, and does not perform Zn diffusion. The surface-emitting light-emitting diode 46 of (e) is a surface-emitting light-emitting diode 46 of (e). The electric resistance is lowered by increasing the p-type carrier concentration in the above.
【００２８】[0028]
【表１】[Table 1]
【００２９】かかる表１の結果から明らかなように、上
部電極３０の直下部分に電流ブロック領域を有する本発
明品（ａ），（ｂ），（ｃ）においては高い光出力ＰO
を得られることが判る。また、キャップ層２６の表層部
に上部電極３０の直下部分を含めて電気抵抗の低い低抵
抗層を設ければ、動作電圧ＶFを低く維持しつつ光出力
ＰOを更に向上させることができる。As is clear from the results shown in Table 1, in the products (a), (b) and (c) of the present invention having the current block region immediately below the upper electrode 30, a high optical output PO is obtained.
It turns out that Further, if a low resistance layer having a low electric resistance is provided on the surface layer portion of the cap layer 26 including the portion directly below the upper electrode 30, the optical output PO can be further improved while keeping the operating voltage VF low. ..
【００３０】一方、本実施例の面発光型発光ダイオード
１０は、ＭＯＣＶＤ装置により半導体ウェハ３６を形成
する際にｐ型の第２クラッド層２２とキャップ層２６と
の間にｎ型の電流ブロック層２４を設け、その半導体ウ
ェハ３６を反応炉から取り出して上面２８のうち上部電
極３０が取り付けられる部分以外の部分２８ｂからＺｎ
を拡散することにより、電流ブロック層２４の周縁部を
ｐ型に反転させるだけで良いため、半導体の結晶成長を
中断して電流制御層を設ける場合に比較して、光取出し
効率の高い面発光型発光ダイオード１０を簡単且つ安価
に製造できる。図４の（ｂ）および（ｃ）に示す面発光
型発光ダイオード４０，４２についても同様である。On the other hand, in the surface emitting light emitting diode 10 of this embodiment, the n type current blocking layer is provided between the p type second cladding layer 22 and the cap layer 26 when the semiconductor wafer 36 is formed by the MOCVD apparatus. 24, the semiconductor wafer 36 is taken out of the reaction furnace, and Zn is removed from the portion 28b of the upper surface 28 other than the portion to which the upper electrode 30 is attached.
Since it is only necessary to invert the peripheral portion of the current block layer 24 to the p-type by diffusing, the surface emission with higher light extraction efficiency than in the case where the semiconductor crystal growth is interrupted and the current control layer is provided. Type light emitting diode 10 can be manufactured easily and inexpensively. The same applies to the surface-emitting type light emitting diodes 40 and 42 shown in FIGS. 4B and 4C.
【００３１】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の実施例において前記実施例と共通する部分に
は同一の符号を付して詳しい説明を省略する。Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same parts as those in the above embodiment will be designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
【００３２】図５の面発光型発光ダイオード５０は第３
発明の一実施例を為すもので、前記実施例の面発光型発
光ダイオード１０に比較して電流ブロック層２４を備え
ていない点が相違する。かかる面発光型発光ダイオード
５０は第６発明に従って製造され、ＭＯＣＶＤ装置によ
り基板１２上にバッファ層１４，光反射層１６，第１ク
ラッド層１８，活性層２０，第２クラッド層２２，およ
びキャップ層２６を順次積層した後、その半導体ウェハ
を反応炉から取り出し、上面２８のうち上部電極３０が
取り付けられる部分以外の部分にＺｎを拡散またはイオ
ン注入したものである。図５の斜線部はＺｎが拡散また
はイオン注入された領域を表しており、第２クラッド層
２２およびキャップ層２６のうちＺｎが拡散またはイオ
ン注入された深さまでの領域５２が電流制御層に相当す
る。The surface emitting light emitting diode 50 shown in FIG.
This embodiment is an embodiment of the invention and is different from the surface emitting light emitting diode 10 of the above embodiment in that the current blocking layer 24 is not provided. The surface emitting light emitting diode 50 is manufactured according to the sixth aspect of the invention, and the buffer layer 14, the light reflecting layer 16, the first cladding layer 18, the active layer 20, the second cladding layer 22, and the cap layer are formed on the substrate 12 by the MOCVD apparatus. After sequentially stacking 26, the semiconductor wafer is taken out of the reaction furnace, and Zn is diffused or ion-implanted into a portion of the upper surface 28 other than the portion to which the upper electrode 30 is attached. A hatched portion in FIG. 5 represents a region in which Zn is diffused or ion-implanted, and a region 52 of the second cladding layer 22 and the cap layer 26 up to a depth in which Zn is diffused or ion-implanted corresponds to a current control layer. To do.
【００３３】Ｚｎの拡散処理は、前記面発光型発光ダイ
オード１０の場合と同様にして行えば良いため、ここで
はイオン注入する場合について、図６を参照しつつ具体
的に説明する。なお、前記面発光型発光ダイオード１０
や４０，４２についても、拡散法の代わりにイオン注入
法を用いて製造することができる。The Zn diffusion process may be carried out in the same manner as in the case of the surface emitting type light emitting diode 10, and therefore the case of ion implantation will be specifically described with reference to FIG. The surface emitting light emitting diode 10
Also, 40 and 42 can be manufactured by using an ion implantation method instead of the diffusion method.
【００３４】先ず、ＭＯＣＶＤ装置により基板１２上に
バッファ層１４，光反射層１６，第１クラッド層１８，
活性層２０，第２クラッド層２２，およびキャップ層２
６を順次積層し、図６の（ａ）に示されている半導体ウ
ェハ５４を作製する。次に、同図の（ｂ）に示されてい
るように、その半導体ウェハ５４のキャップ層２６の上
面２８のうち、上部電極３０を取り付ける部分に同じパ
ターンのレジスト５６をスピンコートし、その状態で、
例えばドーズ量が１×１０14（イオン／ｃｍ2）程度、
加速電圧が１００（ｋＶ）程度、基板温度が室温または
３５０℃程度の加工条件で、不純物としてのＺｎをイオ
ン注入する。同図の（ｃ）は、Ｚｎをイオン注入した状
態で、斜線はイオンの注入領域を表している。この場合
のＺｎの注入深さ、すなわち電流制御層５２の厚さは２
μｍ程度であり、不純物濃度は１０18（個／ｃｍ3）以
上である。First, the buffer layer 14, the light reflection layer 16, the first cladding layer 18, and the
Active layer 20, second cladding layer 22, and cap layer 2
6 are sequentially laminated to manufacture the semiconductor wafer 54 shown in FIG. Next, as shown in (b) of the same figure, a portion of the upper surface 28 of the cap layer 26 of the semiconductor wafer 54 to which the upper electrode 30 is attached is spin-coated with a resist 56 of the same pattern, and the state so,
For example, the dose amount is about 1 × 1014 (ions / cm2 ),
Zn as an impurity is ion-implanted under processing conditions of an accelerating voltage of about 100 (kV) and a substrate temperature of room temperature or about 350 ° C. (C) of the figure shows a state in which Zn is ion-implanted, and the diagonal line represents the ion-implanted region. In this case, the implantation depth of Zn, that is, the thickness of the current control layer 52 is 2
and the impurity concentration is 1018 (pieces / cm3 ) or more.
【００３５】その後、Ｏ2プラズマにてアッシング処理
を行うことにより、同図の（ｄ）に示されているように
レジスト５６を除去するとともに、プラズマＣＶＤ法に
より同図の（ｅ）に示されているように上面２８の全面
にＳｉ3Ｎ4膜５８をコーティングし、その状態で、注
入されたＺｎを活性化させるために例えば赤外線ランプ
加熱により８５０℃に９０ｓｅｃ程度保持してアニール
する。最後に、ＣＦ4プラズマを用いた反応性イオンエ
ッチングにより、同図の（ｆ）に示されているようにＳ
ｉ3Ｎ4膜５８を除去し、上部電極３０および下部電極
３２をそれぞれキャップ層２６および基板１２に取り付
けることにより、図５に示されている面発光型発光ダイ
オード５０が得られる。上記Ｓｉ3Ｎ4膜５８はＡｓの
蒸発を防止するためのもので、その膜厚は１０００Å程
度であるが、Ａｓ雰囲気中でアニールを行うようにすれ
ば、かかるＳｉ3Ｎ4膜５８は必ずしも必要でない。Thereafter, by performing an ashing process with O2 plasma, the resist 56 is removed as shown in (d) of the same figure, and at the same time, as shown in (e) of the same figure by the plasma CVD method. As described above, the entire surface of the upper surface 28 is coated with the Si3 N4 film 58, and in this state, in order to activate the injected Zn, it is annealed while being kept at 850 ° C. for about 90 seconds by heating with an infrared lamp, for example. Finally, by reactive ion etching using CF4 plasma, as shown in (f) of FIG.
The surface emitting light emitting diode 50 shown in FIG. 5 is obtained by removing the i3 N4 film 58 and attaching the upper electrode 30 and the lower electrode 32 to the cap layer 26 and the substrate 12, respectively. The Si3 N4 film 58 is for preventing evaporation of As, and its film thickness is about 1000 Å. However, if annealing is performed in an As atmosphere, the Si3 N4 film 58 is not necessarily formed. Not necessary.
【００３６】このような面発光型発光ダイオード５０に
おいては、前記第２クラッド層２２およびキャップ層２
６のうち上部電極３０の直下部分以外の周縁部にＺｎが
拡散またはイオン注入されることにより、その周縁部で
は中央部に比較してｐ型のキャリア濃度が高くなり、導
電率が高められるため、動作電流は主にその周縁部を流
れるようになる。したがって、前記面発光型発光ダイオ
ード１０と同様に、活性層２０はその周縁部で主として
発光するようになり、光取出し効率が向上する。In such a surface emitting light emitting diode 50, the second cladding layer 22 and the cap layer 2 are provided.
Since Zn is diffused or ion-implanted into the peripheral portion of 6 other than the portion directly below the upper electrode 30, the p-type carrier concentration in the peripheral portion is higher than that in the central portion, and the conductivity is increased. The operating current mainly flows in the peripheral portion. Therefore, like the surface emitting light emitting diode 10, the active layer 20 mainly emits light at the peripheral portion thereof, and the light extraction efficiency is improved.
【００３７】また、かかる本実施例の面発光型発光ダイ
オード５０は、通常の面発光型発光ダイオードとして用
いられる半導体ウェハ５４の上面２８からＺｎを拡散ま
たはイオン注入することにより、上部電極３０の直下部
分以外の部分を電気が流れ易くするだけであるため、上
部電極３０の直下部分における電流の流れを電流ブロッ
ク層２４によって完全に阻止する前記面発光型発光ダイ
オード１０や４０，４２に比較して光取出し効率の向上
効果は劣るが、製造が一層簡単になって大幅なコストダ
ウンを図ることができる。Further, the surface emitting light emitting diode 50 of the present embodiment is provided immediately below the upper electrode 30 by diffusing or ion-implanting Zn from the upper surface 28 of the semiconductor wafer 54 used as a normal surface emitting light emitting diode. As compared with the surface-emitting light emitting diode 10, 40, or 42 in which the current blocking layer 24 completely blocks the flow of current just under the upper electrode 30, only electricity is allowed to easily flow in a portion other than the portion. Although the effect of improving the light extraction efficiency is inferior, the production is further simplified and the cost can be significantly reduced.
【００３８】図７の面発光型発光ダイオード６０は第４
発明の一実施例を為すもので、活性層２０よりも上の第
２クラッド層２２上には、上部電極３０の直下部分のみ
にｐ−Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓから成る第１半導体６２が
設けられているとともに、その第１半導体６２上には、
第１半導体６２よりもＺｎが高濃度でドープされたｐ−
Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓから成る第２半導体６４が、上部
電極３０の直下部分以外の部分も含めて設けられてい
る。これ等の第１半導体６２，第２半導体６４は、共に
１．０μｍ程度の膜厚で形成されており、第２半導体６
４のうち第２クラッド層２２上に直接位置する部分、お
よびその内側に位置する第１半導体６２により、電流制
御層６６が構成されている。また、第２半導体６４は前
記キャップ層２６に対応し、その上面６７は光取出し面
として機能するとともに、中央部には上部電極３０が設
けられている。The surface emitting light emitting diode 60 shown in FIG.
According to one embodiment of the invention, a first semiconductor 62 made of p-Ga0.9 Al0.1 As is provided only on a portion immediately below the upper electrode 30 on the second cladding layer 22 above the active layer 20. In addition, on the first semiconductor 62,
P− doped with Zn at a higher concentration than the first semiconductor 62
The second semiconductor 64 made of Ga0.9 Al0.1 As is provided including the portion other than the portion directly below the upper electrode 30. These first semiconductor 62 and second semiconductor 64 are both formed with a film thickness of about 1.0 μm.
The current control layer 66 is formed by the portion of the fourth layer directly located on the second cladding layer 22 and the first semiconductor 62 located inside thereof. The second semiconductor 64 corresponds to the cap layer 26, the upper surface 67 thereof functions as a light extraction surface, and the upper electrode 30 is provided in the central portion.
【００３９】かかる面発光型発光ダイオード６０は第７
発明に従って製造され、先ず、ＭＯＣＶＤ装置により基
板１２上にバッファ層１４，光反射層１６，第１クラッ
ド層１８，活性層２０，第２クラッド層２２，および第
１半導体６２を順次積層する。第１半導体６２は前記キ
ャップ層２６と同様にして結晶成長させれば良く、図８
の（ａ）はこの状態である。その後、反応炉から一旦取
り出して、同図の（ｂ）に示されているように、第１半
導体６２の上面のうち上部電極３０の取付位置の直下に
位置する部分に同じパターンのレジスト６８をスピンコ
ートする。そして、過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）と酒石酸
（Ｃ4Ｈ6Ｏ6）の混合液を用いて、表面の第１半導体
６２のみを選択エッチングする。同図の（ｃ）は、この
エッチング後の状態であり、レジスト６８が設けられた
上部電極３０の直下部分のみを残して第１半導体６２が
除去される。The surface emitting light emitting diode 60 is the seventh
The buffer layer 14, the light reflection layer 16, the first cladding layer 18, the active layer 20, the second cladding layer 22, and the first semiconductor 62 are sequentially laminated on the substrate 12 by the MOCVD apparatus. The first semiconductor 62 may be crystal-grown in the same manner as the cap layer 26.
(A) is in this state. After that, the resist 68 having the same pattern is taken out from the reaction furnace and the part of the upper surface of the first semiconductor 62 located immediately below the mounting position of the upper electrode 30 is coated with the resist 68 having the same pattern, as shown in FIG. Spin coat. Then, only the first semiconductor 62 on the surface is selectively etched using a mixed solution of hydrogen peroxide water (H2 O2 ) and tartaric acid (C4 H6 O6 ). FIG. 6C shows a state after this etching, in which the first semiconductor 62 is removed except for the portion immediately below the upper electrode 30 where the resist 68 is provided.
【００４０】その後、Ｏ2プラズマにてアッシング処理
を行うことにより、同図の（ｄ）に示されているように
レジスト６８を除去するとともに、これを再度ＭＯＣＶ
Ｄ装置の反応炉内にセットして、同図の（ｅ）に示され
ているように、第２クラッド層２２および第１半導体６
２上に、その第１半導体６２よりも２桁程度高い濃度で
Ｚｎをドーピングしつつｐ−Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓから
成る第２半導体６４を結晶成長させる。このように第２
半導体６４が設けられた半導体ウェハを反応炉から取り
出して、上部電極３０および下部電極３２をそれぞれ第
２半導体６２および基板１２に取り付けることにより、
図７に示されている面発光型発光ダイオード６０が得ら
れる。Thereafter, by performing an ashing process with O2 plasma, the resist 68 is removed as shown in FIG.
The second cladding layer 22 and the first semiconductor 6 are set in the reaction furnace of the D apparatus as shown in FIG.
A second semiconductor 64 made of p-Ga0.9 Al0.1 As is crystal-grown on the second semiconductor 62 while being doped with Zn at a concentration about two orders of magnitude higher than that of the first semiconductor 62. Like this second
By removing the semiconductor wafer provided with the semiconductor 64 from the reaction furnace and attaching the upper electrode 30 and the lower electrode 32 to the second semiconductor 62 and the substrate 12, respectively,
The surface emitting light emitting diode 60 shown in FIG. 7 is obtained.
【００４１】このような面発光型発光ダイオード６０に
おいては、動作電流は不純物濃度が高くて自由キャリア
が多い第２半導体６４を流れ易いため、第１半導体６２
と同一平面およびそれよりも下部に位置する活性層２０
においては、上部電極３０の直下部分以外の部分を動作
電流は流れることになり、その直下部分以外の部分で主
に光が発せられるようになって光取出し効率が向上す
る。しかも、この実施例では第２半導体６４の結晶成長
の過程で不純物を高濃度でドーピングすれば良いため、
拡散やイオン注入等の面倒な操作が不要であるととも
に、その第２半導体６４上に上部電極３０が設けられる
ため、前記キャップ層２６の表層部に低抵抗層を設けた
面発光型発光ダイオード４２と同様に、動作電流が拡が
り易くなって動作電圧を低く維持しつつ光取出し効率を
一層向上させることができる。In such a surface emitting light emitting diode 60, the operating current easily flows through the second semiconductor 64 having a high impurity concentration and a large number of free carriers.
Active layer 20 located on the same plane as and below
In the above, the operating current flows through the portion other than the portion directly below the upper electrode 30, and the light is mainly emitted from the portion other than the portion directly below the upper electrode 30 to improve the light extraction efficiency. Moreover, in this embodiment, since it is sufficient to dope the impurities at a high concentration during the crystal growth of the second semiconductor 64,
Since a complicated operation such as diffusion and ion implantation is not necessary and the upper electrode 30 is provided on the second semiconductor 64, the surface emitting light emitting diode 42 having the low resistance layer provided on the surface layer portion of the cap layer 26. Similarly, the operating current easily spreads, and the light extraction efficiency can be further improved while keeping the operating voltage low.
【００４２】一方、不純物を高濃度ドープした部分では
自由キャリアによる光の吸収が大きくなるため、光取出
し効率を高めるためにはその高濃度ドープ部分の厚さを
薄くすることが望まれるが、前述した各実施例のように
拡散やイオン注入で不純物をドーピングする場合には、
不純物の高濃度ドープ部分の厚さを薄くすることが困難
で一般に２μｍ程度以上となり、光吸収が比較的大きい
とともに、その高濃度ドープ部分の厚さを制御すること
が困難で品質にばらつきが生じ易い。これに対し、第２
半導体６４の結晶成長過程で不純物を高濃度でドーピン
グすれば良い本実施例においては、第２半導体６４の膜
厚制御やその膜厚を２μｍ以下にしたりすることが容易
に可能で、光吸収の少ない一定品質の面発光型発光ダイ
オード６０を安定して製造できる利点がある。On the other hand, since light absorption by free carriers becomes large in a portion heavily doped with impurities, it is desirable to thin the heavily doped portion in order to improve the light extraction efficiency. When doping impurities by diffusion or ion implantation as in each of the above-described embodiments,
It is difficult to reduce the thickness of the heavily doped portion of impurities, and the thickness is generally about 2 μm or more, and the light absorption is relatively large, and it is difficult to control the thickness of the heavily doped portion, resulting in variation in quality. easy. In contrast, the second
In the present embodiment, it is sufficient to dope impurities with a high concentration during the crystal growth process of the semiconductor 64. In the present embodiment, it is possible to easily control the film thickness of the second semiconductor 64 and to reduce the film thickness to 2 μm or less, and to absorb light. There is an advantage that it is possible to stably manufacture the surface emitting light emitting diode 60 with a small amount of constant quality.
【００４３】以上、本発明の幾つかの実施例を図面に基
づいて詳細に説明したが、本発明は更に別の態様で実施
することもできる。Although some embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be implemented in other modes.
【００４４】例えば、前記実施例では上部電極３０から
下部電極３２に向かって動作電流が流れるようになって
いたが、下部電極３２から上部電極３０に向かって動作
電流が流れる面発光型発光ダイオードにも本発明は適用
され得るのであり、第２発明ではｎｐｎとなるサンドイ
ッチ構造部を設けるとともに、上部電極の直下部分以外
の部分にＳｅ，Ｓｎ等のｎ型不純物を拡散して中間層の
ｐ型をｎ型に反転させれば良く、第３発明では上部電極
の直下部分以外の部分にｎ型不純物を拡散してｎ型のキ
ャリア濃度を高くするようにすれば良く、第４発明では
ｎ型不純物をドーピングしつつ第１半導体および第２半
導体を結晶成長させれば良い。For example, in the above embodiment, the operating current flows from the upper electrode 30 to the lower electrode 32. However, in the surface emitting light emitting diode in which the operating current flows from the lower electrode 32 to the upper electrode 30. The present invention can also be applied to the second aspect of the present invention. In the second aspect, a sandwich structure portion serving as npn is provided, and n-type impurities such as Se and Sn are diffused into a portion other than a portion directly below the upper electrode to form a p-type intermediate layer. Should be inverted to the n-type. In the third invention, the n-type impurity should be diffused into a portion other than the portion directly below the upper electrode to increase the n-type carrier concentration. In the fourth invention, It is sufficient to crystallize the first semiconductor and the second semiconductor while doping the impurities.
【００４５】また、前記実施例では不純物としてＺｎを
用いていたが、Ｃｄ等の他のｐ型不純物を用いることも
可能である。これ等の不純物は、発光ダイオードを構成
する半導体の種類等を考慮して適宜定められる。Although Zn is used as the impurity in the above-mentioned embodiment, other p-type impurities such as Cd can also be used. These impurities are appropriately determined in consideration of the types of semiconductors forming the light emitting diode.
【００４６】また、前記第１実施例ではＺｎＡｓ2７４
と共に半導体ウェハ３６を石英アンプル７６内に真空封
入して加熱することによりＺｎを拡散していたが、Ｚｎ
を混合したＳＯＧを塗布した後高温でＺｎを拡散するな
ど、良く知られた種々の拡散手段を採用することもでき
る。In the first embodiment, ZnAs2 74
At the same time, Zn was diffused by vacuum-sealing the semiconductor wafer 36 in a quartz ampoule 76 and heating it.
Various well-known diffusing means such as diffusing Zn at a high temperature after applying SOG mixed with the above can be adopted.
【００４７】また、上記不純物拡散を行う範囲は上部電
極３０の直下部分以外の部分と厳密に一致させる必要は
なく、部分的に上部電極３０の直下部分を含んでいた
り、上部電極３０の直下部分以外の部分の一部が不純物
拡散されなかったりしても良い。イオン注入を行う場合
も同様であり、第１半導体６２および第２半導体６４に
より電流制御層６６が構成されている面発光型発光ダイ
オード６０については、その第１半導体６２のパターン
を上部電極３０と厳密に一致させる必要はない。Further, the range in which the above-mentioned impurity diffusion is performed does not need to be exactly the same as the portion other than the portion directly below the upper electrode 30, and may partially include the portion directly below the upper electrode 30 or the portion directly below the upper electrode 30. A part of the portion other than the above may not be diffused as impurities. The same applies to the case of performing ion implantation. For the surface emitting light emitting diode 60 in which the current control layer 66 is composed of the first semiconductor 62 and the second semiconductor 64, the pattern of the first semiconductor 62 is used as the upper electrode 30. It does not have to be an exact match.
【００４８】また、前記実施例では有機金属化学気相成
長法を利用した製造法について説明したが、分子線エピ
タキシー法，気相エピタキシー法，液相エピタキシー法
を利用したものなど、他の種々の製造法を採用できる。Further, although the manufacturing method using the metal organic chemical vapor deposition method has been described in the above embodiment, various other methods such as the method using the molecular beam epitaxy method, the vapor phase epitaxy method, the liquid phase epitaxy method, etc. The manufacturing method can be adopted.
【００４９】また、前記実施例ではＧａＡｓ／ＧａＡｌ
Ａｓダブルヘテロ構造の面発光型発光ダイオードについ
て説明したが、そのＧａとＡｌとの組成比率を適宜変更
できることは勿論、ＧａＰ，ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰな
どから成るダブルヘテロ構造の発光ダイオードや、単な
るｐｎ接合から成る発光ダイオードにも本発明は同様に
適用され得る。各層の膜厚についても適宜定められる。In the above embodiment, GaAs / GaAl is used.
The surface emitting light emitting diode having an As double hetero structure has been described. However, it is needless to say that the composition ratio of Ga and Al can be appropriately changed, and a light emitting diode having a double hetero structure made of GaP, InP, InGaAsP or the like or a simple pn junction is used. The present invention can be applied to the light emitting diode composed of the same. The film thickness of each layer is also appropriately determined.
【００５０】また、前記実施例では上部電極３０がキャ
ップ層２６，第２半導体６４の上面２８，６７の中央部
に設けられていたが、上部電極をそれ等の上面２８，６
７の周縁部に設けて中央部から光を取り出すように構成
することも可能である。Further, although the upper electrode 30 is provided in the central portion of the upper surfaces 28 and 67 of the cap layer 26 and the second semiconductor 64 in the above-mentioned embodiment, the upper electrodes are provided to the upper surfaces 28 and 6 of these.
It is also possible to provide in the peripheral portion of 7 and take out the light from the central portion.
【００５１】また、前記面発光型発光ダイオード１０や
５０についても、図４の（ｃ）の面発光型発光ダイオー
ド４２と同様にキャップ層２６の表層部に浅くＺｎ等の
不純物を拡散して電気抵抗の低い低抵抗層を設けること
が可能である。キャップ層２６の上に電気抵抗の低い薄
膜などを設けて低抵抗層を形成することもできる。As for the surface emitting type light emitting diodes 10 and 50, similarly to the surface emitting type light emitting diode 42 of FIG. 4C, the surface layer portion of the cap layer 26 is shallowly diffused with impurities such as Zn to generate electricity. It is possible to provide a low resistance layer with low resistance. A low resistance layer can be formed by providing a thin film having a low electric resistance on the cap layer 26.
【００５２】また、前記面発光型発光ダイオード６０の
第１半導体６２はｐ−Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓにて構成さ
れていたが、例えばｐ−ＧａＡｓの場合には、レジスト
６８の代わりにプラズマＣＶＤ法により酸化膜を形成す
るとともに、選択エッチング液として過酸化水素水とア
ンモニアの混合液を用いれば良く、その酸化膜は反応性
イオンエッチングで除去すれば良い。The first semiconductor 62 of the surface emitting light emitting diode 60 is composed of p-Ga0.9 Al0.1 As, but in the case of p-GaAs, for example, the plasma CVD method is used instead of the resist 68. The oxide film is formed by using the above, and a mixed solution of hydrogen peroxide solution and ammonia may be used as the selective etching solution, and the oxide film may be removed by reactive ion etching.
【００５３】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。Although not illustrated one by one, the present invention can be implemented in various modified and improved modes based on the knowledge of those skilled in the art.
【図１】第２発明の一実施例である面発光型発光ダイオ
ードを説明する構造図である。FIG. 1 is a structural diagram illustrating a surface-emitting light emitting diode that is an embodiment of a second invention.
【図２】図１の面発光型発光ダイオードを第５発明に従
って製造する際の製造工程を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process for manufacturing the surface emitting light emitting diode of FIG. 1 according to a fifth invention.
【図３】図１の面発光型発光ダイオードのＺｎ拡散工程
を説明する図である。3 is a diagram illustrating a Zn diffusion process of the surface-emitting light emitting diode of FIG.
【図４】図１の面発光型発光ダイオードの光出力を測定
した際の比較例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a comparative example when measuring the light output of the surface emitting light emitting diode of FIG. 1.
【図５】第３発明の一実施例である面発光型発光ダイオ
ードを説明する構造図である。FIG. 5 is a structural diagram illustrating a surface-emitting light emitting diode that is an embodiment of the third invention.
【図６】図５の面発光型発光ダイオードを第６発明に従
って製造する際の製造工程を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing process when manufacturing the surface-emitting light emitting diode of FIG. 5 according to the sixth invention.
【図７】第４発明の一実施例である面発光型発光ダイオ
ードを説明する構造図である。FIG. 7 is a structural diagram illustrating a surface-emitting light emitting diode that is an embodiment of the fourth invention.
【図８】図７の面発光型発光ダイオードを第７発明に従
って製造する際の製造工程を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a manufacturing process for manufacturing the surface-emitting light emitting diode of FIG. 7 according to the seventh invention.
１０，４０，４２，５０，６０：面発光型発光ダイオー
ド ２２：第２クラッド層 ２４：電流ブロック層（電流制御層） ２６：キャップ層 ２８，６７：上面（光取出し面） ３０：上部電極 ３２：下部電極 ５２，６６：電流制御層 ６２：第１半導体 ６４：第２半導体10, 40, 42, 50, 60: surface emitting light emitting diode 22: second cladding layer 24: current blocking layer (current control layer) 26: cap layer 28, 67: upper surface (light extraction surface) 30: upper electrode 32 : Lower electrodes 52, 66: Current control layer 62: First semiconductor 64: Second semiconductor
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16412292AJPH05211345A (en) | 1991-12-05 | 1992-05-29 | Surface light emitting type diode and manufacture thereof |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34880091 | 1991-12-05 | ||
| JP3-348800 | 1991-12-05 | ||
| JP16412292AJPH05211345A (en) | 1991-12-05 | 1992-05-29 | Surface light emitting type diode and manufacture thereof |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211345Atrue JPH05211345A (en) | 1993-08-20 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16412292APendingJPH05211345A (en) | 1991-12-05 | 1992-05-29 | Surface light emitting type diode and manufacture thereof |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05211345A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0974219A (en)* | 1995-09-04 | 1997-03-18 | Nec Corp | Surface emitting diode and method of manufacturing the same |
| JP2024504241A (en)* | 2021-01-13 | 2024-01-31 | エイエムエス－オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー | Optoelectronic semiconductor components and methods for manufacturing optoelectronic semiconductor components |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0974219A (en)* | 1995-09-04 | 1997-03-18 | Nec Corp | Surface emitting diode and method of manufacturing the same |
| US5821569A (en)* | 1995-09-04 | 1998-10-13 | Nec Corporation | Surface-emission type light-emitting diode and fabrication process therefor |
| JP2024504241A (en)* | 2021-01-13 | 2024-01-31 | エイエムエス－オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー | Optoelectronic semiconductor components and methods for manufacturing optoelectronic semiconductor components |
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