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JP4232281B2 - AlGaInP light emitting diode - Google Patents

AlGaInP light emitting diode Download PDF

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JP4232281B2
JP4232281B2 JP22083899A JP22083899A JP4232281B2 JP 4232281 B2 JP4232281 B2 JP 4232281B2 JP 22083899 A JP22083899 A JP 22083899A JP 22083899 A JP22083899 A JP 22083899A JP 4232281 B2 JP4232281 B2 JP 4232281B2
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良一 竹内
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高輝度のAlGaInP発光ダイオードの構造に係わり、特に透明で導電性を有する金属酸化物からなる窓層を有するAlGaInP発光ダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】
緑色、黄色乃至赤橙色の発光素子として、pn接合型のダブルヘテロ(DH)構造のリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム(AlGaInP)混晶からなる発光部を有するAlGaInP発光ダイオード(LED)が知られている(Appl.Phys.Lett.,61(15)(1992)、1775〜1777頁参照)。
特に、インジウム組成比を約0.5とするリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム((AlαGa1- α0.5In0.5P:0≦α≦1)は、砒化ガリウム(GaAs)単結晶と良好な格子整合性を果たせる利点もあって(Appl.Phys.Lett.,57(27)(1990)、2937〜2939頁参照)、DH構造の発光部をなすクラッド(clad)層や発光層(活性層)を構成するために利用されている(Appl.Phys.Lett.,58(10)(1991)、1010〜1012頁参照)。
【0003】
基板と反対方向にある発光層からの発光を取り出す側のクラッド層をn形層としたLEDをn−サイドアップ型LED、p形層としたLEDをp−サイドアップ型LEDと称する。
n−サイドアップ型あるいはp−サイドアップ型の何れにしても、従来のAlGaInPLEDでは、上部クラッド層の上に、発光部からの発光を効率的に外部へ取りだすための窓層(ウィンドウ層)が配置されている(SPIE、Vol.3002(1997)、110〜118頁参照)。
窓層は発光に対して透明な禁止帯幅の大きな材料から構成する必要があり、従来のAlGaInPLEDでは、砒化アルミニウム・ガリウム(AlCGa1-CAs:0≦C≦1)結晶から窓層を構成する例がある(上記のAppl.Phys.Lett.,58(1991)参照)。また、リン化ガリウム(GaP)から構成する例も知れている(J.Electron.Mater.,20(1991)、1125〜1130頁参照)。また、リン化砒化ガリウム(GaAsP)、リン化ガリウム・インジウム(GaInP)またはリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム(AlGaInP)から窓層を構成する技術が開示されている(特開平11−17220号公報明細書参照)
【0004】
AlGaInPLEDの窓層の材料としては、上記のようなIII−V族化合物半導体材料に加え、例えばアメリカ合衆国特許第5,481,122号には、酸化インジウム・錫(indium−tin oxide:略称ITO)からなる透光性の金属酸化物の窓層が記載されている。さらに、特開平11−17220号によれば、酸化インジウム・錫、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛や酸化マグネシウムからなる導電性を有し透光性の金属酸化物層を、リン化ガリウム(GaP)、リン化砒化ガリウム(GaAsP)、リン化ガリウム・インジウム(GaInP)または砒化ガリウム(GaAs)からなるコンタクト層上に設ける手段が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特に緑色の発光を出射する(AlαGa1- α0.5In0.5P(0≦α≦1)発光層を有するAlGaInPLEDでは、上記のIII−V族化合物半導体を窓層に用いた場合、禁止帯幅が小であるため発光層からの発光が窓層に吸収されてしまう問題があった。
【0006】
また、III−V族化合物半導体層上にITO等の金属酸化物層を積層させた構造の窓層では、化合物半導体層と金属酸化物層との間に低いオーミック(Ohmic)接触抵抗が安定して得られないことが実用上の問題となっていた。
このため、金属酸化物層を積層するIII−V族化合物半導体層には、約1×1019cm-3を越える高いキャリア濃度を有する半導体層を用いることが必要とされていた(特開平11−17220号参照)。しかし、上記のような高いキャリア濃度のIII−V族化合物半導体層を得るために高濃度の不純物をIII−V族化合物半導体層にドーピングすると、III−V族化合物半導体層の結晶性は悪化するのが通例である。このため、高キャリア濃度でかつ結晶欠陥密度が小さく、比抵抗や移動度に優れるIII−V族化合物半導体層を得るのは容易ではなかった。
【0007】
また、一般に酸化亜鉛等の金属酸化物では、キャリア濃度が高い程、即ち通常は比抵抗が低くなる程、透光性が低下する。従って、半導体層とのオーミック接触を得るために金属酸化物層を高キャリア濃度とすると、金属酸化物層からなる窓層の透光性が低下する。
このため、金属酸化物からなる窓層の電極特性及び発光の外部への取り出し効率の双方の特性を満足なものとするには、金属酸化物からなる窓層のキャリア濃度や比抵抗について規定を設ける必要があった。
【0008】
さらに、透光性の金属酸化物の種類如何によっては、電極の形成に支障を生じる場合がある。例えば、透光性の金属酸化物のひとつである酸化亜鉛(ZnO)は両性酸化物であり、酸及びアルカリの双方に容易に溶解する(「岩波理化学辞典第3版」(岩波書店、1976年4月5日発行 第3版第7刷)、508頁参照)。このため、酸化亜鉛からなる金属酸化物層を窓層の最表層として露出すると、一般的なフォトリソグラフィー工程等に伴う酸性或いはアルカリ性エッチング剤により酸化亜鉛層が溶解、消失する問題が発生していた。
【0009】
以上、従来技術の問題点を総括すれば、
(イ)III−V族化合物半導体からなる窓層では、禁止帯幅が十分大きくないため、AlGaInP発光層からの緑色の発光を充分効率良く外部へ透過するに至らないこと、
(ロ)III−V族化合物半導体層上に透明な金属酸化物からなる窓層を設ける構造においては、金属酸化物からなる窓層との低抵抗の接触をもたらす高キャリア濃度で且つ低比抵抗の結晶性に優れるIII−V族化合物半導体層を形成することが困難であること、
(ハ)金属酸化物層を高キャリア濃度とすれば、金属酸化物層の透光性が低下してしまい、オーミック特性及び発光に対する透光性の双方を満足する窓層として備えるべき金属酸化物層のキャリア濃度等の好適な範囲が不明であること、
及び
(ニ)金属酸化物層の種類に依っては、オーミック電極の形成に伴う加工に難を伴うこと、特に酸化亜鉛からなる金属酸化物層を窓層の最表層として露出させる構造の窓層では、酸化亜鉛の消失が電極形成工程上で容易には回避できないことが挙げられる。
【0010】
本発明は、上記の従来技術の問題点を克服するためになされたもので、その目的は透明で導電性を有する金属酸化物からなる窓層を備えたn−サイドアップ型のAlGaInPLEDにおいて、
(1)発光を外部に効率良く取り出すことが可能で、
(2)III−V族化合物半導体層と低抵抗で良好なオーミック接触を得ることができ、
(3)緑色から赤色の光に対して透光性に優れ、
(4)通常の加工技術をもって電極を形成することができる
金属酸化物からなる窓層の構造を提示することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の(1)の目的については、屈折率の大小に鑑みて発明された金属酸化物層の積層構成をもって解決する。また、(2)及び(3)の目的については、窓層構成材料の電気的特性と透過率とを規定することをもって解決する。
すなわち本願の請求項1の発明は、p形砒化ガリウム(GaAs)単結晶からなる基板と、該基板上に順次積層されたリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム(AlGaInP)混晶からなるp形下部クラッド層、発光層およびn形上部クラッド層から構成された発光部と、該発光部上に設けられた透明で導電性を有する金属酸化物層からなる窓層とを備えたAlGaInP発光ダイオードに於いて、前記窓層が、前記発光部側に設けられた第1の屈折率n1を有する第1の金属酸化物層と、該第1の金属酸化物層の発光部と反対側に設けられた第1の屈折率より小さい第2の屈折率n2(n1>n2)を有する第2の金属酸化物層とを有することを特徴とする。
【0012】
また請求項2の発明は、請求項1に記載のAlGaInP発光ダイオードにあって、前記第1の金属酸化物層が、前記発光部または発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層に接して形成され、該第1の金属酸化物層が酸化亜鉛(ZnO)からなり、前記第2の金属酸化物層がインジウム(In)酸化物と錫(Sn)酸化物の複合酸化物からなることを特徴とする。
【0013】
また請求項3の発明は、請求項2に記載のAlGaInP発光ダイオードにあって、前記第1の金属酸化物層を構成する酸化亜鉛層のキャリア濃度が、5×1019cm-3以上7×1020cm-3以下であることを特徴とする。
【0014】
また請求項4の発明は、請求項2に記載のAlGaInP発光ダイオードにあって、前記第1の金属酸化物層を構成する酸化亜鉛層の比抵抗が、1×10-4Ω・cm以上3×10-3Ω・cm以下であることを特徴する。
【0015】
また請求項5の発明は、半導体単結晶からなる基板と、該基板上に順次積層されたリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム(AlGaInP)混晶からなる発光部と、該発光部上に設けられた透明で導電性を有する金属酸化物層からなる窓層とを備えたAlGaInP発光ダイオードに於いて、前記窓層が複数の金属酸化物層からなり、該複数の金属酸化物層は、発光層より発光の取り出し方向に距離を隔てるに従い、順次屈折率が小さくなるように配置されていることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明では、窓層を、屈折率を相違する少なくとも2層の透明で導電性を有する金属酸化物層を重層させて構成する。そして、窓層を2層の金属酸化物層から構成する場合、AlGaInP発光ダイオードの発光部により近接する側の第1の金属酸化物層を、屈折率n1とする第1の金属酸化物層から構成し、第1の金属酸化物層の発光部と反対側に設けられた第2の酸化物層を、n1より小さな屈折率n2(n1>n2)を有する金属酸化物層から構成する。
本発明では、窓層を3層以上の金属酸化物層から構成しても良い。例えば窓層を3層の金属酸化物層から構成する場合は、上記の第2の金属酸化物層の第1の酸化物層と反対側に設ける第3の酸化物層は、第2の金属酸化物層の屈折率n2より小さい屈折率を有する金属酸化物層から構成する。すなわち本発明では、窓層を複数の透明で導電性を有する金属酸化物層から構成し、該複数の金属酸化物層は、発光層より発光の取り出し方向に距離を隔てるに従い、順次屈折率が小さくなるように金属酸化物の材料を選択する。このように光の取り出し方向に順次屈折率が小さくなるような屈折率の分布を有する窓層は、発光層から出射される発光を外部へ効率良く取り出す作用を有する。
【0017】
また、窓を構成する金属酸化物層のうち、リン化アルミニウム・ガリウム・インジウム(AlGaInP)混晶からなる発光部に最も近接して設けられる金属酸化物層は、AlGaInPよりも小さな屈折率を有する金属酸化物から構成するのが好ましい。
【0018】
また、n−サイドアップ型のAlGaInPLEDの光の取り出し方向の表面となるn形のIII−V族化合物半導体層上に窓層を形成する場合、窓層はn形の導電性を呈する金属酸化物から構成するのが好ましい。
特に第1の金属酸化物層が、前記発光部または発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層に接して形成される場合、発光部側の第1の金属酸化物層は、屈折率を約2.0とするn形の酸化亜鉛(ZnO)から構成するのが望ましい。酸化亜鉛はIII族元素が数重量パーセント(wt.%)の濃度でドーピングされると低抵抗となるため、光の取り出し方向の表面となるn形の発光部または発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層との良好なオーミック接触が達成される。
なお、上記の酸化亜鉛からなる金属酸化物層は、重量百分率にして、50wt.%以上の酸化亜鉛を成分として含めば良い。例えば、酸化亜鉛を50wt.%以上含み残部を酸化インジウムとする酸化インジウム・亜鉛(indium zinc oxide)複合酸化物から第1の金属酸化物層を構成しても良い。
【0019】
また、第1の金属酸化物層の発光部と反対側に設けられる第2の金属酸化物層は、インジウム(In)酸化物と錫(Sn)酸化物の複合酸化物(インジウム・錫酸化物:ITO)から構成するのが好ましい。
ITOは屈折率が約1.9である。このため、第1の金属酸化物層を酸化亜鉛から構成し、第2の金属酸化物層をITOから構成してなる窓層は、発光を外部に取り出すに特に優位に作用する。
また、ITOからなる第2の金属酸化物層が第1の金属酸化物層である酸化亜鉛層を覆うことにより、化学的耐性が比較的弱い酸化亜鉛層が表面に露出するのを防止できる。このようにITO層が酸化亜鉛層の保護層として働くことにより、素子化プロセスに於いて酸化亜鉛層がエッチング等により溶解、消失することが回避され安定してLEDを製造できる。
【0020】
第1の酸化物層をなすn形酸化亜鉛層は、AlGaInP混晶からなる発光部または該発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層とのオーミック接触をなす役目を担う層であるから、キャリア濃度を高くするのが好ましいのは勿論である。しかし、n形の伝導を呈し、しかもAlGaInP混晶からなる発光部または該発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層との好適なオーミック接触をなす酸化亜鉛層の電気的仕様は従来知られていなかった。
本発明では、前記発光部または発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層に接して形成される酸化亜鉛層の好適なキャリア濃度の範囲は約5×1019cm-3以上7×1020cm-3以下であることを見出した。さらに好適なキャリア濃度の範囲は、8×1019cm-3以上5×1020cm-3以下である。酸化亜鉛層のキャリア濃度は通常のホール(Hall)効果測定法により求められる。
【0021】
上記の酸化亜鉛層は、一般的な高周波スパッタリング法や有機金属化学気相堆積法(MOCVD法)またはレーザーアブレーション法により成膜できる。
しかし上記の成長手段により、単結晶を主体とする酸化亜鉛層を形成しようとすると、基板の温度を500℃を越える高温とすることが余儀なくされる。この様な高温では、導電性に優れる酸化亜鉛層を安定して成膜することはできない。
本発明では、導電性の良い酸化亜鉛層を得るために、多結晶或いは非晶質を主体とする酸化亜鉛層から第1の金属酸化物層を構成するのが好ましい。多結晶とは、単結晶と非晶質の混合体や配向方位を相違する単結晶の集合体を指す。特に、六方晶ウルツ鉱結晶型の酸化亜鉛にあって、C軸方向に優勢に成長した単結晶の集合体からなる多結晶の酸化亜鉛層では、横(水平)方向にLEDの駆動電流を拡散する働きが顕著であり、電流拡散作用を備えた窓層の構成材料として好ましく利用できる。
【0022】
高いキャリア濃度のn形の酸化亜鉛層を得るためには、例えば、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)やインジウム(In)等のIII族元素を不純物として酸化亜鉛に高濃度に添加する必要がある。
しかし、高濃度に上記の不純物を添加すると酸化亜鉛層の結晶性は悪化し、それに伴い可視光帯域に於ける光の透過率も低下する。結晶性の程度は電子移動度や、それに関係する比抵抗の大小として計測される。従って、本発明では、可視光帯域、特にAlGaInP混晶から出射され得る、波長を約510nmから約650nmとする緑色から赤色に及ぶ可視光帯域に於ける高い光の透過率を確保するため、酸化亜鉛層の比抵抗は、1×10-4Ω・cm以上3×10-3Ω・cm以下の範囲とするのを好適とする。3×10-3Ω・cmを越えて比抵抗を大とする酸化亜鉛層は、上記の可視光帯域に於いて平均して80%以上の光の透過率を与えるが、前記発光部または発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層とのオーミック接触が悪化するため好ましくはない。
【0023】
上記の如くキャリア濃度と比抵抗が規定されたn形酸化亜鉛層からは、波長を約510nmから約650nmとする緑色から赤色の可視光帯域で平均して80%以上の高い光の透過率を有する第1の金属酸化物層が構成できる。
第1の金属酸化物層の層厚が大となれば透過率は低下するため、第1の酸化物層の層厚は約1μm以内とするのが望ましい。また、第1の金属酸化物層の厚さを極端に薄くすると発光部または発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層の表面の全面を充分に被覆するに至らず、オーミック接触性の不均一性が増長され、均一な順方向電圧のLEDを得るに支障となる。そのため第1の金属酸化物層の層厚は最低でも約2nmは必要である。
また第2の金属酸化物層を構成するITO層のキャリア濃度、比抵抗並びに層厚の好ましい範囲は、第1の金属酸化物層をなす酸化亜鉛の場合と略同様である。上記のような好ましい範囲の仕様を有する酸化亜鉛層及びITO層の重層構造からなる窓層からは、上記の波長範囲に於いて平均して80%以上の光の透過率を発揮する窓層がもたらされる。
【0024】
【作用】
発光の取り出し方向に屈折率が順次小さくなる屈折率の分布を有する構成からなる窓層は、発光を外部に効率的に取り出す作用を促進する。
【0025】
酸化亜鉛からなる第1の金属酸化物層は、AlGaInPからなる発光部または発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層とのオーミック接触において、低抵抗の接触をもたらす作用を有する。
【0026】
ITOからなる第2の金属酸化物層は、第1の金属酸化物層と共に透明で導電性を有する窓層を構成し、また第1の金属酸化物層に対する透明保護層として作用する。
【0027】
【実施例】
以下、本発明をAlGaInPLEDを作製した実施例を基に詳細に説明する。図1は本実施例に係わるLEDの断面構造を示す模式図である。
【0028】
[110]方向に4゜傾斜した(001)面を有する亜鉛ドープのp形GaAs単結晶基板101上に、Znドープのp形GaAs緩衝層102、Znドープのp形(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pからなる下部クラッド層103、アンドープのn形(Al0.2Ga0.80.5In0.5P混晶からなる発光層104を順次、積層した。
p形下部クラッド層103の正孔濃度は約1×1018cm-3とし、また層厚は約1μmとした。また、発光層の104の層厚は約150nmとし、電子濃度は約5×1016cm-3 とした。
【0029】
発光層104上には、n形の上部クラッド層105を積層させた。上部クラッド層105は、電子濃度を相違する第1乃至第3のn形層105a、105b、105cを重層させて構成した。
第1のn形層105aは、珪素(Si)をドーピングした層厚を約1μmとし、電子濃度を7×1017cm-3とするn形(Al0.7Ga0.30.5In0.5P層から構成した。また第2のn形層105bは、Siをドーピングした層厚を100nmとし、電子濃度を9×1016cm-3とするn形(Al0.7Ga0.30.5In0.5P層から構成した。また第3のn形層105cは、セレン(Se)をドーピングした層厚を50nmとし、電子濃度を2×1019cm-3とするn形(Al0.7Ga0.30.5In0.5P層から構成した。
上記の緩衝層102、p形下部クラッド層103、発光層104、n形上部クラッド層105は、トリメチルアルミニウム((CH33Al)、トリメチルガリウム((CH33Ga)及びトリメチルインジウム((CH33In)をIII族元素の原料とし、ホスフィン(PH3)をV族元素の原料とする減圧のMOCDV法により、720℃で積層した。亜鉛、珪素、セレンのドーピング原料には、ジエチル亜鉛((C252Zn)、ジシラン(Si26)、セレン化水素(H2Se)を使用した。
【0030】
n形上部クラッド層105の表面をなす第3のn形層105c上には、一般的な高周波スパッタリング法によりアルミニウム(Al)ドープのn形酸化亜鉛(ZnO)からなる第1の金属酸化物層106aを被着させた。第1の金属酸化物層106aの室温でのキャリア濃度は約3×1020cm-3とし、比抵抗は約3×10-3Ω・cmとし、層厚は約250nmとした。第1の金属酸化物層106aのキャリアの移動度は約12cm2/V・sであった。シート(sheet)抵抗は約56Ω/□であった。一般的なX線回折分析法により、第1の金属酸化物層をなす酸化亜鉛層は、<0001>方向(C軸)に成長した単結晶の集合体からなる多結晶であるのが示された。
【0031】
第1の金属酸化物層106a上には、ITOからなる第2の金属酸化物層106bを重層させた。第2の金属酸化物層106bのキャリア濃度は約1×1020cm-2とし、比抵抗は約4×10-4Ω・cmとした。また、層厚は約200nmとした。窓層106は第1及び第2の2層の金属酸化物層106a、106bから構成した。
【0032】
窓層106上には、直径を約110μmとするアルミニウム(Al)からなる円形のn形電極107を一般的なフォトリソグラフィー技術を利用して設けた。窓層106を酸化亜鉛層をITO層で被覆する構造としたため、n形電極107を塩酸(HCl)によりエッチングして形成した際にも、酸化亜鉛層が消失することはなかった。
またGaAs基板101の裏面の全面には、金・亜鉛合金(Au98重量%−Zn2重量%合金)を真空蒸着した後、420℃で2分間合金化(アロイ)処理を施して、p形電極108を設けた。その後、一辺を約350μmとする正方形のチップに裁断しLEDを作製した。
【0033】
n形電極107とp形電極108との間に順方向に20mAの電流を流したところ、LEDの窓層106のほぼ全面から赤橙色の発光が得られた。分光器により測定された上記発光のピーク波長は約620nmであった。また、発光スペクトルの半値幅は約18nmであり、単色性に優れる発光が得られた。
また20mAの順方向電流を流す際の順方向電圧は約1.95Vとなった。また、LED間での順方向電圧の変化幅は1.95V±0.04V程度であり、順方向電圧の均一化が達成された。LEDの発光強度は約48ミリカンデラ(mcd)に到達した。
【0034】
【発明の効果】
金属酸化物層からなる窓層を備えたAlGaInP発光ダイオードにおいて、窓層を上述したような屈折率に分布を有する構造とすれば、発光の取出し効率の高い、即ち高輝度で、且つ発光の単色性に優れ、順方向電圧が均一である高性能のAlGaInP発光ダイオードが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係わるLEDの断面構造を示す模式図である。
【符号の説明】
101 p形GaAs単結晶基板
102 p形GaAs緩衝層
103 p形下部クラッド層
104 発光層
105 上部クラッド層
105a 第1のn形層
105b 第2のn形層
105c 第3のn形層
106 窓層
106a 第1の金属酸化物層
106b 第2の金属酸化物層
107 n形電極
108 p形電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a high-brightness AlGaInP light-emitting diode, and more particularly to an AlGaInP light-emitting diode having a window layer made of a transparent and conductive metal oxide.
[0002]
[Prior art]
As a green, yellow to red-orange light emitting element, an AlGaInP light emitting diode (LED) having a pn junction type double hetero (DH) structure light emitting portion made of an aluminum phosphide / gallium / indium (AlGaInP) mixed crystal is known. (See Appl. Phys. Lett., 61 (15) (1992), pages 1775-1777).
In particular, aluminum phosphide, gallium indium to about 0.5 indium composition ratio ((Al α Ga 1- α) 0.5 In 0.5 P: 0 ≦ α ≦ 1) is good and gallium arsenide (GaAs) single crystal (See Appl. Phys. Lett., 57 (27) (1990), pages 2937 to 2939), and a clad layer or a light emitting layer (active layer) forming a light emitting portion of a DH structure. (See Appl. Phys. Lett., 58 (10) (1991), pages 1010 to 1012).
[0003]
An LED having an n-type layer as a cladding layer on the side where light emitted from the light emitting layer in the opposite direction to the substrate is referred to as an n-side-up type LED, and an LED having a p-type layer as a p-side-up type LED.
In either the n-side-up type or the p-side-up type, in the conventional AlGaInPLED, a window layer (window layer) for efficiently extracting light emitted from the light emitting portion to the outside is formed on the upper cladding layer. (See SPIE, Vol . 3002 (1997), pages 110-118).
The window layer must be made of a material having a large forbidden band width that is transparent to light emission. In the conventional AlGaInPLED, the window layer is made of an aluminum gallium arsenide (Al C Ga 1 -C As: 0 ≦ C ≦ 1) crystal. (See Appl. Phys. Lett., 58 (1991) above). In addition, an example composed of gallium phosphide (GaP) is also known (see J. Electron. Mater., 20 (1991), pages 1125 to 1130). Also disclosed is a technique for forming a window layer from gallium arsenide phosphide (GaAsP), gallium phosphide indium (GaInP) or aluminum gallium gallium indium (AlGaInP) (Japanese Patent Laid-Open No. 11-17220). Refer to the book)
[0004]
As a material for the window layer of AlGaInPLED, in addition to the III-V group compound semiconductor material as described above, for example, US Pat. No. 5,481,122 discloses indium-tin oxide (abbreviated as ITO). A translucent metal oxide window layer is described. Furthermore, according to JP-A-11-17220, a conductive and translucent metal oxide layer made of indium oxide / tin oxide, indium oxide, tin oxide, zinc oxide or magnesium oxide is formed by gallium phosphide (GaP ), Gallium arsenide phosphide (GaAsP), gallium arsenide phosphide (GaInP), or means for providing on a contact layer made of gallium arsenide (GaAs).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in particular for emitting a green light (Al α Ga 1- α) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ α ≦ 1) In AlGaInPLED having a light emitting layer, the group III-V compound semiconductor when used in window layer In addition, since the forbidden band width is small, there is a problem that light emitted from the light emitting layer is absorbed by the window layer.
[0006]
In addition, in a window layer having a structure in which a metal oxide layer such as ITO is laminated on a III-V compound semiconductor layer, a low ohmic contact resistance is stable between the compound semiconductor layer and the metal oxide layer. It has been a practical problem that it cannot be obtained.
For this reason, it is necessary to use a semiconductor layer having a high carrier concentration exceeding about 1 × 10 19 cm −3 for the III-V compound semiconductor layer on which the metal oxide layer is laminated (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 11). -17220). However, when a high concentration impurity is doped in the III-V compound semiconductor layer in order to obtain the III-V compound semiconductor layer having a high carrier concentration as described above, the crystallinity of the III-V compound semiconductor layer is deteriorated. It is customary. For this reason, it is not easy to obtain a III-V group compound semiconductor layer having a high carrier concentration, a low crystal defect density, and an excellent specific resistance and mobility.
[0007]
In general, in a metal oxide such as zinc oxide, the higher the carrier concentration, that is, the lower the specific resistance, the lower the translucency. Therefore, when the metal oxide layer has a high carrier concentration in order to obtain ohmic contact with the semiconductor layer, the translucency of the window layer made of the metal oxide layer is lowered.
For this reason, in order to satisfy both the electrode characteristics of the window layer made of metal oxide and the extraction efficiency of light emission to the outside, the carrier concentration and specific resistance of the window layer made of metal oxide are specified. It was necessary to install.
[0008]
In addition, depending on the type of the light-transmitting metal oxide, the formation of the electrode may be hindered. For example, zinc oxide (ZnO), which is one of translucent metal oxides, is an amphoteric oxide and easily dissolves in both acids and alkalis ("Iwanami Physical and Chemical Dictionary 3rd Edition" (Iwanami Shoten, 1976). Issued April 5th, 7th edition, 3rd edition), page 508). For this reason, when the metal oxide layer made of zinc oxide is exposed as the outermost layer of the window layer, there is a problem that the zinc oxide layer is dissolved and disappears by an acidic or alkaline etching agent accompanying a general photolithography process or the like. .
[0009]
The above summarizes the problems of the prior art.
(A) In a window layer made of a III-V group compound semiconductor, the forbidden band width is not sufficiently large, so that the green light emission from the AlGaInP light emitting layer cannot be transmitted to the outside sufficiently efficiently,
(B) In a structure in which a window layer made of a transparent metal oxide is provided on the III-V group compound semiconductor layer, a high carrier concentration and a low specific resistance are brought into contact with the window layer made of a metal oxide. It is difficult to form a III-V compound semiconductor layer having excellent crystallinity of
(C) If the metal oxide layer has a high carrier concentration, the translucency of the metal oxide layer decreases, and the metal oxide should be provided as a window layer that satisfies both ohmic characteristics and translucency for light emission. The preferred range such as the carrier concentration of the layer is unknown,
(D) Depending on the type of the metal oxide layer, there is difficulty in processing associated with the formation of the ohmic electrode, and in particular, the window layer having a structure in which the metal oxide layer made of zinc oxide is exposed as the outermost layer of the window layer. Then, it is mentioned that the loss | disappearance of zinc oxide cannot be avoided easily on an electrode formation process.
[0010]
The present invention has been made to overcome the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an n-side-up type AlGaInPLED having a window layer made of a transparent and conductive metal oxide.
(1) It is possible to efficiently extract emitted light to the outside,
(2) A good ohmic contact can be obtained with a low resistance and a III-V compound semiconductor layer,
(3) Excellent translucency for green to red light,
(4) To present a structure of a window layer made of a metal oxide capable of forming an electrode with a normal processing technique.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the object of (1) is solved by a laminated structure of metal oxide layers invented in view of the refractive index. Further, the objects (2) and (3) are solved by defining the electrical characteristics and transmittance of the window layer constituent material.
That is, the invention of claim 1 of the present application is a substrate made of a p-type gallium arsenide (GaAs) single crystal and a p-type lower clad made of an aluminum gallium phosphide / indium (AlGaInP) mixed crystal sequentially laminated on the substrate. In an AlGaInP light emitting diode comprising: a light emitting portion composed of a layer, a light emitting layer, and an n-type upper cladding layer; and a window layer made of a transparent and conductive metal oxide layer provided on the light emitting portion The window layer is provided on a side opposite to the light emitting portion of the first metal oxide layer having a first refractive index n 1 provided on the light emitting portion side and the first metal oxide layer. And a second metal oxide layer having a second refractive index n 2 (n 1 > n 2 ) smaller than the first refractive index.
[0012]
The invention according to claim 2 is the AlGaInP light emitting diode according to claim 1, wherein the first metal oxide layer is separately formed on the light emitting part or the light emitting part. The first metal oxide layer is made of zinc oxide (ZnO), and the second metal oxide layer is made of a composite oxide of indium (In) oxide and tin (Sn) oxide. It is characterized by becoming.
[0013]
The invention according to claim 3 is the AlGaInP light emitting diode according to claim 2, wherein the carrier concentration of the zinc oxide layer constituting the first metal oxide layer is 5 × 10 19 cm −3 or more and 7 ×. It is characterized by being 10 20 cm −3 or less.
[0014]
The invention of claim 4 is the AlGaInP light emitting diode according to claim 2, wherein the zinc oxide layer constituting the first metal oxide layer has a specific resistance of 1 × 10 −4 Ω · cm 3 or more. × 10 −3 Ω · cm or less.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a substrate made of a semiconductor single crystal, a light emitting portion made of an aluminum phosphide / gallium / indium (AlGaInP) mixed crystal sequentially stacked on the substrate, and the light emitting portion. In an AlGaInP light emitting diode comprising a transparent and conductive metal oxide layer, the window layer is composed of a plurality of metal oxide layers, and the plurality of metal oxide layers are formed from a light emitting layer. The refractive index is arranged so that the refractive index gradually decreases as the distance is increased in the light emission extraction direction.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the window layer is formed by stacking at least two transparent and conductive metal oxide layers having different refractive indexes. When the window layer is composed of two metal oxide layers, the first metal oxide layer on the side closer to the light emitting portion of the AlGaInP light emitting diode has a refractive index n 1. A metal oxide layer having a refractive index n 2 (n 1 > n 2 ) smaller than n 1 , wherein the second oxide layer provided on the side opposite to the light emitting portion of the first metal oxide layer Consists of.
In the present invention, the window layer may be composed of three or more metal oxide layers. For example, when the window layer is composed of three metal oxide layers, the third oxide layer provided on the opposite side of the second metal oxide layer from the first oxide layer is the second metal oxide layer. It is composed of a metal oxide layer having a refractive index smaller than the refractive index n 2 of the oxide layer. That is, in the present invention, the window layer is composed of a plurality of transparent and conductive metal oxide layers, and the plurality of metal oxide layers have a refractive index sequentially as the distance from the light emitting layer is increased in the light emission extraction direction. A metal oxide material is selected so as to be small. As described above, the window layer having a refractive index distribution such that the refractive index gradually decreases in the light extraction direction has an effect of efficiently extracting light emitted from the light emitting layer to the outside.
[0017]
Of the metal oxide layers constituting the window, the metal oxide layer provided closest to the light emitting portion made of an aluminum phosphide / gallium / indium (AlGaInP) mixed crystal has a refractive index smaller than that of AlGaInP. It is preferably composed of a metal oxide.
[0018]
Further, when a window layer is formed on an n-type III-V group compound semiconductor layer serving as a surface in the light extraction direction of an n-side-up type AlGaInPLED, the window layer is a metal oxide exhibiting n-type conductivity. It is preferable to comprise.
In particular, when the first metal oxide layer is formed in contact with the light emitting part or the III-V group compound semiconductor layer separately formed on the light emitting part, the first metal oxide layer on the light emitting part side is: It is desirable to make it from n-type zinc oxide (ZnO) having a refractive index of about 2.0. Since zinc oxide has a low resistance when doped with a group III element at a concentration of several weight percent (wt.%), It is separately formed on the n-type light emitting portion or the light emitting portion that becomes the surface in the light extraction direction. Good ohmic contact with the III-V compound semiconductor layer is achieved.
Note that the metal oxide layer made of zinc oxide is 50 wt. % Or more zinc oxide may be included as a component. For example, 50 wt. The first metal oxide layer may be formed of an indium zinc oxide composite oxide containing at least% and containing the remainder as indium oxide.
[0019]
The second metal oxide layer provided on the side opposite to the light emitting portion of the first metal oxide layer is a composite oxide of indium (In) oxide and tin (Sn) oxide (indium / tin oxide). : ITO).
ITO has a refractive index of about 1.9. For this reason, the window layer in which the first metal oxide layer is made of zinc oxide and the second metal oxide layer is made of ITO is particularly advantageous for taking out light emission to the outside.
Further, the second metal oxide layer made of ITO covers the zinc oxide layer, which is the first metal oxide layer, so that it is possible to prevent the zinc oxide layer having relatively weak chemical resistance from being exposed to the surface. As described above, when the ITO layer functions as a protective layer for the zinc oxide layer, it is possible to avoid the zinc oxide layer from being dissolved or disappeared by etching or the like in the element fabrication process, and to stably manufacture the LED.
[0020]
The n-type zinc oxide layer that forms the first oxide layer is a layer that plays a role of making ohmic contact with a light emitting portion made of AlGaInP mixed crystal or a III-V group compound semiconductor layer separately formed on the light emitting portion. Of course, it is preferable to increase the carrier concentration. However, the electrical specifications of the zinc oxide layer exhibiting n-type conduction and having a suitable ohmic contact with the light emitting part made of AlGaInP mixed crystal or the III-V group compound semiconductor layer separately formed on the light emitting part are as follows: It was not known before.
In the present invention, the preferred carrier concentration range of the zinc oxide layer formed in contact with the light emitting part or the III-V group compound semiconductor layer separately formed on the light emitting part is about 5 × 10 19 cm −3 or more and 7 × found that is 10 20 cm -3 or less. A more preferable carrier concentration range is 8 × 10 19 cm −3 or more and 5 × 10 20 cm −3 or less. The carrier concentration of the zinc oxide layer is obtained by a usual Hall effect measurement method.
[0021]
The zinc oxide layer can be formed by a general high-frequency sputtering method, a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method), or a laser ablation method.
However, if a zinc oxide layer mainly composed of a single crystal is to be formed by the above growth means, the temperature of the substrate is forced to be higher than 500 ° C. At such a high temperature, a zinc oxide layer having excellent conductivity cannot be stably formed.
In the present invention, in order to obtain a zinc oxide layer having good conductivity, the first metal oxide layer is preferably composed of a polycrystalline or amorphous zinc oxide layer. The term “polycrystal” refers to a single crystal and an amorphous mixture or a single crystal aggregate having different orientations. In particular, in a hexagonal wurtzite crystal type zinc oxide, a polycrystalline zinc oxide layer consisting of an aggregate of single crystals grown predominantly in the C-axis direction diffuses the LED drive current in the horizontal (horizontal) direction. This function is remarkable and can be preferably used as a constituent material of a window layer having a current spreading action.
[0022]
In order to obtain an n-type zinc oxide layer having a high carrier concentration, for example, it is necessary to add a group III element such as aluminum (Al), gallium (Ga), or indium (In) as impurities to zinc oxide at a high concentration. is there.
However, when the above impurities are added at a high concentration, the crystallinity of the zinc oxide layer is deteriorated, and accordingly, the light transmittance in the visible light band is also lowered. The degree of crystallinity is measured as the degree of electron mobility and the related specific resistance. Therefore, in the present invention, in order to ensure a high light transmittance in the visible light band, particularly in the visible light band from green to red with a wavelength of about 510 nm to about 650 nm, which can be emitted from the AlGaInP mixed crystal, oxidation is performed. The specific resistance of the zinc layer is preferably in the range of 1 × 10 −4 Ω · cm to 3 × 10 −3 Ω · cm. A zinc oxide layer having a specific resistance exceeding 3 × 10 −3 Ω · cm gives an average light transmittance of 80% or more in the above visible light band. Since ohmic contact with the III-V group compound semiconductor layer separately formed on the part deteriorates, it is not preferable.
[0023]
From the n-type zinc oxide layer having the carrier concentration and specific resistance defined as described above, the light transmittance of 80% or more on average in the visible light band from green to red having a wavelength of about 510 nm to about 650 nm is obtained. The 1st metal oxide layer which has can be comprised.
Since the transmittance decreases when the thickness of the first metal oxide layer is increased, the thickness of the first oxide layer is preferably within about 1 μm. Further, if the thickness of the first metal oxide layer is extremely reduced, the light emitting portion or the entire surface of the III-V group compound semiconductor layer separately formed on the light emitting portion is not sufficiently covered, and ohmic contact is not achieved. Non-uniformity is increased, which hinders obtaining an LED having a uniform forward voltage. For this reason, the thickness of the first metal oxide layer needs to be at least about 2 nm.
Further, the preferred range of the carrier concentration, specific resistance and layer thickness of the ITO layer constituting the second metal oxide layer is substantially the same as that of the zinc oxide constituting the first metal oxide layer. From the window layer composed of the multilayer structure of the zinc oxide layer and the ITO layer having the specifications in the preferable range as described above, a window layer exhibiting an average light transmittance of 80% or more in the above wavelength range is provided. Brought about.
[0024]
[Action]
A window layer having a refractive index distribution in which the refractive index is gradually reduced in the direction of taking out light emission facilitates the action of efficiently taking out light emission to the outside.
[0025]
The first metal oxide layer made of zinc oxide has a function of bringing about a low resistance contact in the ohmic contact with the light emitting portion made of AlGaInP or the III-V group compound semiconductor layer separately formed on the light emitting portion.
[0026]
The second metal oxide layer made of ITO constitutes a transparent and conductive window layer together with the first metal oxide layer, and acts as a transparent protective layer for the first metal oxide layer.
[0027]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example in which an AlGaInPLED is fabricated. FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an LED according to this example.
[0028]
On a zinc-doped p-type GaAs single crystal substrate 101 having a (001) plane inclined by 4 ° in the [110] direction, a Zn-doped p-type GaAs buffer layer 102 and a Zn-doped p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 lower clad layer 103 composed of an in 0.5 P, undoped n-type a (Al 0.2 Ga 0.8) 0.5 in 0.5 emitting layer 104 composed of P mixed crystal were sequentially laminated.
The hole concentration of the p-type lower cladding layer 103 was about 1 × 10 18 cm −3 and the layer thickness was about 1 μm. The layer thickness of the light emitting layer 104 was about 150 nm, and the electron concentration was about 5 × 10 16 cm −3 .
[0029]
On the light emitting layer 104, an n-type upper clad layer 105 was laminated. The upper clad layer 105 is formed by stacking first to third n-type layers 105a, 105b, and 105c having different electron concentrations.
The first n-type layer 105a is composed of an n-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P layer having a thickness of about 1 μm doped with silicon (Si) and an electron concentration of 7 × 10 17 cm −3. did. The second n-type layer 105b was composed of an n-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P layer having a Si-doped layer thickness of 100 nm and an electron concentration of 9 × 10 16 cm −3 . The third n-type layer 105c is composed of an n-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P layer having a layer thickness of 50 nm doped with selenium (Se) and an electron concentration of 2 × 10 19 cm −3. did.
The buffer layer 102, the p-type lower cladding layer 103, the light emitting layer 104, and the n-type upper cladding layer 105 are made of trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al), trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga), and trimethylindium ( Lamination was performed at 720 ° C. by a reduced MOCDV method using (CH 3 ) 3 In) as a Group III element material and phosphine (PH 3 ) as a Group V element material. Diethyl zinc ((C 2 H 5 ) 2 Zn), disilane (Si 2 H 6 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) were used as the doping materials for zinc, silicon, and selenium.
[0030]
On the third n-type layer 105c forming the surface of the n-type upper cladding layer 105, a first metal oxide layer made of aluminum (Al) -doped n-type zinc oxide (ZnO) is formed by a general high-frequency sputtering method. 106a was deposited. The carrier concentration of the first metal oxide layer 106a at room temperature was about 3 × 10 20 cm −3 , the specific resistance was about 3 × 10 −3 Ω · cm, and the layer thickness was about 250 nm. The carrier mobility of the first metal oxide layer 106a was about 12 cm 2 / V · s. The sheet resistance was about 56Ω / □. A general X-ray diffraction analysis method shows that the zinc oxide layer forming the first metal oxide layer is a polycrystal composed of an aggregate of single crystals grown in the <0001> direction (C axis). It was.
[0031]
A second metal oxide layer 106b made of ITO was stacked on the first metal oxide layer 106a. The carrier concentration of the second metal oxide layer 106b was about 1 × 10 20 cm −2 and the specific resistance was about 4 × 10 −4 Ω · cm. The layer thickness was about 200 nm. The window layer 106 is composed of first and second metal oxide layers 106a and 106b.
[0032]
On the window layer 106, a circular n-type electrode 107 made of aluminum (Al) having a diameter of about 110 μm was provided by using a general photolithography technique. Since the window layer 106 has a structure in which the zinc oxide layer is covered with the ITO layer, the zinc oxide layer did not disappear even when the n-type electrode 107 was formed by etching with hydrochloric acid (HCl).
Further, a gold / zinc alloy (Au 98 wt% -Zn 2 wt% alloy) is vacuum-deposited on the entire back surface of the GaAs substrate 101 and then alloyed (alloyed) at 420 ° C. for 2 minutes to form the p-type electrode 108. Was established. Then, it cut | judged into the square chip | tip which makes one side about 350 micrometers, and produced LED.
[0033]
When a current of 20 mA was passed between the n-type electrode 107 and the p-type electrode 108 in the forward direction, red-orange light emission was obtained from almost the entire surface of the LED window layer 106. The peak wavelength of the emission measured by a spectroscope was about 620 nm. Further, the half width of the emission spectrum was about 18 nm, and light emission excellent in monochromaticity was obtained.
Further, the forward voltage when a forward current of 20 mA was passed was about 1.95V. Further, the change width of the forward voltage between the LEDs is about 1.95 V ± 0.04 V, and the forward voltage is made uniform. The emission intensity of the LED reached about 48 milli candela (mcd).
[0034]
【The invention's effect】
In an AlGaInP light emitting diode having a window layer made of a metal oxide layer, if the window layer has a structure having a distribution in the refractive index as described above, the emission extraction efficiency is high, that is, the luminance is high and the emission is monochromatic. A high-performance AlGaInP light-emitting diode having excellent performance and a uniform forward voltage is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an LED according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 p-type GaAs single crystal substrate 102 p-type GaAs buffer layer 103 p-type lower cladding layer 104 light-emitting layer 105 upper cladding layer 105a first n-type layer 105b second n-type layer 105c third n-type layer 106 window layer 106a First metal oxide layer 106b Second metal oxide layer 107 n-type electrode 108 p-type electrode

Claims (5)

p形砒化ガリウム(GaAs)単結晶からなる基板と、該基板上に順次積層されたリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム(AlGaInP)混晶からなるp形下部クラッド層、発光層およびn形上部クラッド層から構成された発光部と、該発光部上に設けられた透明で導電性を有する金属酸化物層からなる窓層とを備えたAlGaInP発光ダイオードに於いて、前記窓層が、前記発光部側に設けられた第1の屈折率n1を有する第1の金属酸化物層と、該第1の金属酸化物層の発光部と反対側に設けられた第1の屈折率より小さい第2の屈折率n2(n1>n2)を有する第2の金属酸化物層とを有することを特徴とするAlGaInP発光ダイオード。A substrate made of p-type gallium arsenide (GaAs) single crystal, and a p-type lower clad layer, a light emitting layer, and an n-type upper clad layer made of an aluminum phosphide / gallium / indium (AlGaInP) mixed crystal sequentially stacked on the substrate In an AlGaInP light emitting diode comprising a light emitting part composed of a window layer made of a transparent and conductive metal oxide layer provided on the light emitting part, the window layer is on the light emitting part side A first metal oxide layer having a first refractive index n 1 and a second refractive index smaller than the first refractive index provided on the opposite side of the light emitting portion of the first metal oxide layer. An AlGaInP light emitting diode comprising a second metal oxide layer having a refractive index n 2 (n 1 > n 2 ). 前記第1の金属酸化物層が、前記発光部または発光部上に別に形成されたIII−V族化合物半導体層に接して形成され、該第1の金属酸化物層が酸化亜鉛(ZnO)からなり、前記第2の金属酸化物層がインジウム(In)酸化物と錫(Sn)酸化物の複合酸化物からなることを特徴とする請求項1に記載のAlGaInP発光ダイオード。The first metal oxide layer is formed in contact with the light emitting portion or a group III-V compound semiconductor layer separately formed on the light emitting portion, and the first metal oxide layer is made of zinc oxide (ZnO). The AlGaInP light emitting diode according to claim 1, wherein the second metal oxide layer is made of a composite oxide of indium (In) oxide and tin (Sn) oxide. 前記第1の金属酸化物層を構成する酸化亜鉛層のキャリア濃度が、5×1019cm-3以上7×1020cm-3以下であることを特徴とする請求項2に記載のAlGaInP発光ダイオード。3. The AlGaInP emission according to claim 2, wherein a carrier concentration of the zinc oxide layer constituting the first metal oxide layer is 5 × 10 19 cm −3 or more and 7 × 10 20 cm −3 or less. diode. 前記第1の金属酸化物層を構成する酸化亜鉛層の比抵抗が、1×10-4Ω・cm以上3×10-3Ω・cm以下であることを特徴する請求項2に記載のAlGaInP発光ダイオード。3. The AlGaInP according to claim 2, wherein the zinc oxide layer constituting the first metal oxide layer has a specific resistance of 1 × 10 −4 Ω · cm to 3 × 10 −3 Ω · cm. Light emitting diode. 半導体単結晶からなる基板と、該基板上に順次積層されたリン化アルミニウム・ガリウム・インジウム(AlGaInP)混晶からなる発光部と、該発光部上に設けられた透明で導電性を有する金属酸化物層からなる窓層とを備えたAlGaInP発光ダイオードに於いて、前記窓層が複数の金属酸化物層からなり、該複数の金属酸化物層は、発光層より発光の取り出し方向に距離を隔てるに従い、順次屈折率が小さくなるように配置されていることを特徴とするAlGaInP発光ダイオード。A substrate made of a semiconductor single crystal, a light emitting portion made of an aluminum phosphide / gallium / indium (AlGaInP) mixed crystal sequentially stacked on the substrate, and a transparent and conductive metal oxide provided on the light emitting portion In an AlGaInP light emitting diode having a window layer made of a material layer, the window layer is made of a plurality of metal oxide layers, and the plurality of metal oxide layers are spaced apart from the light emitting layer in the direction of light emission extraction. The AlGaInP light-emitting diodes are arranged so that the refractive index becomes smaller sequentially.
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