[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP3139890B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents

Semiconductor light emitting device

Info

Publication number
JP3139890B2
JP3139890B2 JP21052193A JP21052193A JP3139890B2 JP 3139890 B2 JP3139890 B2 JP 3139890B2 JP 21052193 A JP21052193 A JP 21052193A JP 21052193 A JP21052193 A JP 21052193A JP 3139890 B2 JP3139890 B2 JP 3139890B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light emitting
emitting device
light
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP21052193A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06125111A (en
Inventor
信一 渡部
一行 只友
広明 岡川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Cable Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority to JP21052193A priority Critical patent/JP3139890B2/en
Publication of JPH06125111A publication Critical patent/JPH06125111A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3139890B2 publication Critical patent/JP3139890B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子に関
し、詳しくは発光が上部電極に吸収されることが防止さ
れて効果的に発光を取り出せる構成としてなる高輝度を
有する発光ダイオード(LED)等の半導体発光素子に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a high-brightness light emitting diode (LED) having a structure in which light is prevented from being absorbed by an upper electrode and light can be effectively extracted. Semiconductor light-emitting device.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、LED等の表面放射型半導体発光素
子の高輝度化をはかるため、ダブルヘテロ構造とした半
導体発光素子のpn接合部と基板との間に、Bragg
光反射層を設けた構成として、pn接合部で発光した光
のうち基板側へ向かう光を上記Bragg光反射層にて
光取出面方向へ反射させて、光を効率よく取り出せる構
成とした半導体発光素子が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to increase the brightness of a surface emitting semiconductor light emitting device such as an LED, a Bragg is provided between a pn junction of a semiconductor light emitting device having a double hetero structure and a substrate.
A semiconductor light emitting device having a configuration in which a light reflecting layer is provided, in which light directed toward the substrate out of light emitted at the pn junction is reflected toward the light extraction surface by the Bragg light reflecting layer, so that light can be efficiently extracted. Devices are known.

【0003】図7は、上記従来の半導体発光素子の構成
を示す断面図である。同図において、Hは半導体発光素
子を示し、第1導電型の半導体基板1上に、平板状Br
agg光反射層2、第1導電型の半導体クラッド層3、
半導体活性層4および第2導電型の半導体クラッド層5
が、それぞれ0.01乃至数十μmオーダーの厚さに設
けられている。上記半導体発光素子Hにおいては、第1
導電型の半導体クラッド層3と半導体活性層4とで発光
層となるpn接合部Xが形成され、上記第2導電型の半
導体クラッド層5の表面(光取出面)Aに上部電極6
が、一方、上記基板1の裏面に下部電極7がそれぞれ設
けられている。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure of the above-mentioned conventional semiconductor light emitting device. In the figure, H denotes a semiconductor light emitting device, and a flat Br is formed on a semiconductor substrate 1 of the first conductivity type.
agg light reflection layer 2, first conductivity type semiconductor cladding layer 3,
Semiconductor active layer 4 and semiconductor cladding layer 5 of second conductivity type
Are provided with a thickness of the order of 0.01 to several tens μm. In the semiconductor light emitting device H, the first
A pn junction X to be a light emitting layer is formed by the conductive type semiconductor clad layer 3 and the semiconductor active layer 4, and an upper electrode 6 is formed on the surface (light extraction surface) A of the second conductive type semiconductor clad layer 5.
On the other hand, a lower electrode 7 is provided on the back surface of the substrate 1.

【0004】上記構造によれば、上部電極6と下部電極
7との間に駆動電流が流されると、pn接合部Xにて発
光するようになる。上記発光のうち光取出面Aへ向かう
光は、上記光取出面Aから放射される。一方、基板1側
へ向かう光は、平板状光反射層2によって光取出面Aへ
向かって反射されて、この光も光取出面Aから放射され
るようになる。したがって、pn接合部Xにて発光した
光が、基板1に吸収されることなく素子外部に取り出す
ことができて、半導体発光素子Hの輝度を向上できるよ
うになる。
According to the above structure, when a driving current flows between the upper electrode 6 and the lower electrode 7, light is emitted at the pn junction X. Of the light emission, light traveling toward the light extraction surface A is emitted from the light extraction surface A. On the other hand, light traveling toward the substrate 1 is reflected by the flat light reflection layer 2 toward the light extraction surface A, and this light is also emitted from the light extraction surface A. Therefore, light emitted at the pn junction X can be extracted to the outside of the device without being absorbed by the substrate 1, and the brightness of the semiconductor light emitting device H can be improved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記光取出
面Aへ向かう光は光取出面A上に形成された上部電極6
が障害(影部)となり吸収されるので、発光素子外部に
取り出せる光量が低減し半導体発光素子Hの輝度を十分
に向上できない問題がある。このように、基板とpn接
合部との間に光反射層を設けた半導体発光素子の構造に
よっても、半導体発光素子を高輝度化するには限界があ
り、市場ではさらに高輝度の発光素子の開発が強く望ま
れている。そこで上記市場の要望に応じて様々な改良が
提案されているが、そのような高輝度を有する発光素子
は未だ開発されていないのが現状である。
However, the light traveling toward the light extraction surface A is transmitted to the upper electrode 6 formed on the light extraction surface A.
Is absorbed as an obstacle (shadow portion), so that the amount of light that can be extracted outside the light emitting element is reduced, and there is a problem that the luminance of the semiconductor light emitting element H cannot be sufficiently improved. As described above, the structure of the semiconductor light emitting device in which the light reflecting layer is provided between the substrate and the pn junction also has a limit in increasing the brightness of the semiconductor light emitting device. Development is strongly desired. Therefore, various improvements have been proposed in response to the demands of the market, but at present the light emitting element having such high luminance has not been developed yet.

【0006】本発明の目的は、上記課題を解消しpn接
合部にて発光した光を効率よく素子外部に取り出すこと
ができ、高輝度化が可能なLED等の半導体発光素子を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device such as an LED which can solve the above-mentioned problems and efficiently take out light emitted from a pn junction to the outside of the device and can achieve high luminance. is there.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する半導
体発光素子は、半導体基板上にpn接合部を備え、該p
n接合部からみて基板側に第1の光反射層を、上部電極
側に第2の光反射層を設けてなり、前記第1、第2の光
反射層が、再帰反射による光共振現象を軽減し得る形状
とされていることを特徴とするものである。好適にはp
n接合部と第2の光反射層間に、上記pn接合部に形成
される発光層のバンドギャップよりも広いバンドギャッ
プを有する半導体層を設けてなるものである。
A semiconductor light emitting device that achieves the above object has a pn junction on a semiconductor substrate,
a first light reflection layer on the substrate side as viewed from the n-junction, and an upper electrode
A second light-reflecting layer on the side, and the first and second light
Shape that reflective layer can reduce optical resonance phenomenon by retroreflection
It is characterized by that. Preferably p
A semiconductor layer having a band gap wider than the band gap of the light emitting layer formed on the pn junction is provided between the n junction and the second light reflection layer.

【0008】本発明の半導体発光素子は、前記従来のp
n接合部と基板との間に、光反射層を設けた構成の半導
体発光素子において、pn接合部と上部電極との間に、
第2の光反射層を形成したことを特徴とする。図1は、
上記半導体発光素子の構造を示す模式断面図である。な
お、以下の説明においては、前記図7と同一箇所には同
一の符号を付して説明する。同図において、半導体発光
素子H1は、半導体基板1上に、光反射層2、半導体ク
ラッド層3、半導体活性層4および半導体クラッド層5
が順次積層されている。上記半導体発光素子H1におい
ては、クラッド層3と活性層4とで発光層となるpn接
合部Xが形成され、また、上記半導体クラッド層5の光
取出面Aには上部電極6が、一方、上記基板1の裏面に
は下部電極7がそれぞれ設けられている。さらに、本発
明では光取出面Aと上部電極6間の上部電極直下部に
は、第2の光反射層8が形成されている。
[0008] The semiconductor light emitting device of the present invention comprises
In a semiconductor light emitting device having a configuration in which a light reflection layer is provided between an n-junction and a substrate,
A second light reflection layer is formed. FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of the semiconductor light emitting device. In the following description, the same parts as those in FIG. In FIG. 1, a semiconductor light emitting device H1 includes a light reflecting layer 2, a semiconductor cladding layer 3, a semiconductor active layer 4, and a semiconductor cladding layer 5 on a semiconductor substrate 1.
Are sequentially laminated. In the semiconductor light emitting device H1, a pn junction X to be a light emitting layer is formed by the cladding layer 3 and the active layer 4, and the upper electrode 6 is formed on the light extraction surface A of the semiconductor cladding layer 5; A lower electrode 7 is provided on the back surface of the substrate 1. Further, in the present invention, a second light reflection layer 8 is formed immediately below the upper electrode between the light extraction surface A and the upper electrode 6.

【0009】上記構成の半導体発光素子H1によると、
pn接合部Xが発光したとき、光取出面Aへ向かう光
は、上記光取出面Aから放射される。一方、基板1側へ
向かう光は、平板状光反射層2によって光取出面Aへ向
かって反射されて、この光も光取出面Aから放射される
ようになる。これらの光取出面Aへ向かう光の一部は、
光取出面A上の上部電極6に向かう。しかしながら、該
上部電極6の直下部には第2の光反射層が形成されてい
るので、上記上部電極6に向かう光は反射されるように
なる。このように、上部電極6に向かう光が上部電極6
に吸収されることが防止されるようになるので、半導体
発光素子Hは、pn接合部Xにて発光した光を無駄なく
素子外部に取り出せるようになり、半導体発光素子Hの
輝度が向上するようになる。
According to the semiconductor light emitting device H1 having the above structure,
When the pn junction X emits light, light traveling toward the light extraction surface A is emitted from the light extraction surface A. On the other hand, light traveling toward the substrate 1 is reflected by the flat light reflection layer 2 toward the light extraction surface A, and this light is also emitted from the light extraction surface A. Part of the light traveling toward the light extraction surface A is
It goes to the upper electrode 6 on the light extraction surface A. However, since the second light reflecting layer is formed immediately below the upper electrode 6, light traveling toward the upper electrode 6 is reflected. Thus, the light traveling toward the upper electrode 6 is
Is prevented from being absorbed into the semiconductor light emitting device H, the light emitted from the pn junction X can be extracted to the outside of the device without waste, and the brightness of the semiconductor light emitting device H is improved. become.

【0010】本発明の半導体発光素子において、基板を
構成する半導体材料としては、特に制限はなく、通常L
ED等の基板材料として用いられるものがいずれも好適
に使用できる。その具体例としては、InP系,GaA
s系,GaP系,AlGaAs系,GaInP系,Ga
InAs系等の各種p型またはn型半導体が挙げられ
る。
[0010] In the semiconductor light emitting device of the present invention, the semiconductor material constituting the substrate is not particularly limited.
Any material used as a substrate material such as ED can be suitably used. Specific examples thereof include InP-based, GaAs
s system, GaP system, AlGaAs system, GaInP system, Ga
Various p-type or n-type semiconductors such as an InAs type are exemplified.

【0011】上記基板1上に形成される第1の光反射層
2としては、pn接合部Xにて発光する光を反射できる
層であればよいが、自然放出光を利用しているLEDの
発光スペクトルの半値全幅は、30〜80meV程度の範
囲を有していることが多く、すなわち、発光波長に広が
りがあることから、その反射波長帯域はできるだけ広い
ことが望ましい。
The first light reflection layer 2 formed on the substrate 1 may be any layer that can reflect light emitted at the pn junction X. In many cases, the full width at half maximum of the emission spectrum has a range of about 30 to 80 meV, that is, since the emission wavelength is wide, the reflection wavelength band is desirably as wide as possible.

【0012】上記光反射層としては、それぞれ屈折率の
異なる2種類以上の材料からなる多層構造を有するBr
agg反射層、導電性の半導体材料や絶縁膜からなる電
気的導通を保つために多くの穴を有している反射層等が
あるが、MOCVD等のエピタキシャル成長のプロセス
中で形成させることができ、膜厚の制御性も良好である
Bragg反射層とすることが好ましい。
The light reflecting layer is a Br having a multilayer structure made of two or more materials having different refractive indexes.
There is an agg reflective layer, a reflective layer having a large number of holes for maintaining electrical continuity made of a conductive semiconductor material or an insulating film, and the like, but can be formed during an epitaxial growth process such as MOCVD. It is preferable that the Bragg reflection layer has good controllability of the film thickness.

【0013】上記Bragg反射層は、特定の屈折率
n、厚さd(d=λ/4nで定められる;ただし、λは
発光層の中心発光波長)を有する一つの層と、この層と
は屈折率の異なるもう一つの層とのペアで構成される。
反射率を高めるには、上記のペアを複数形成すればよ
い。また、反射帯域幅を広くするには、屈折率が上記の
ペアとは異なるペアを複数形成するか、あるいは厚さの
異なるペアを複数形成すればよい。一般的にBragg
反射層は、上記のペアを2〜200対、通常は4〜60
対程度積層して形成される。この場合、発光部から遠ざ
かる方向に、中心波長λが段階的に長くなるように、反
射層を設けることが好ましい。
The Bragg reflection layer is composed of one layer having a specific refractive index n and a thickness d (d = λ / 4n; λ is the center emission wavelength of the light-emitting layer). It is composed of a pair with another layer having a different refractive index.
In order to increase the reflectance, a plurality of the above pairs may be formed. Further, in order to widen the reflection bandwidth, a plurality of pairs having different refractive indices from the above-mentioned pairs or a plurality of pairs having different thicknesses may be formed. Generally Bragg
The reflective layer is composed of 2 to 200 pairs of the above pairs, usually 4 to 60 pairs.
It is formed by laminating a pair. In this case, it is preferable to provide the reflective layer so that the center wavelength λ gradually increases in the direction away from the light emitting unit.

【0014】上記構成のBragg反射層は、特定波長
の光が最大反射率となる波長選択性、即ち光干渉作用に
よって光を反射するようになる。具体的には、例えば屈
折率が3.65のGaAsと屈折率が3.42のGa0.
5 Al0.5 Asとを、GaAs(厚さ43nm)/Ga
0.5 Al0.5 As(厚さ46nm)を一対または上記のよ
うに複数対形成すれば、630nm帯の光反射層が形成で
きる。
The Bragg reflection layer having the above structure reflects light by wavelength selectivity at which light of a specific wavelength has a maximum reflectance, that is, light interference. Specifically, for example, GaAs having a refractive index of 3.65 and Ga 0.4 having a refractive index of 3.42 .
5 Al 0.5 As and GaAs (thickness 43 nm) / Ga
If a pair of 0.5 Al 0.5 As (having a thickness of 46 nm) or a plurality of pairs is formed as described above, a light reflection layer in the 630 nm band can be formed.

【0015】また、上記第1の光反射層2上に形成する
クラッド層3,5および活性層4としては、具体的に
は、例えばGaAs基板を使用する場合、AlGaIn
P、GaInPおよび/またはAlGaAsが使用で
き、GaP基板を使用する場合は、AlGaPが使用で
きる。また、InP基板を使用する場合、InGaAs
Pが使用できる。さらにGaN基板を使用する場合に
は、AlGaNが使用できる。さらに、GaP基板やG
aAs基板上にZnSeS,ZnCdSe,MgZnS
eSをMBE法等で成長させた構成のものも使用でき
る。上記構成では、クラッド層5の上面が半導体発光素
子の光取り出し面Aとなる。
The cladding layers 3 and 5 and the active layer 4 formed on the first light reflecting layer 2 are specifically made of AlGaIn, for example, when a GaAs substrate is used.
P, GaInP and / or AlGaAs can be used. When a GaP substrate is used, AlGaP can be used. When an InP substrate is used, InGaAs
P can be used. Further, when a GaN substrate is used, AlGaN can be used. In addition, GaP substrates and G
ZnSeS, ZnCdSe, MgZnS on aAs substrate
A structure in which eS is grown by MBE or the like can also be used. In the above configuration, the upper surface of the cladding layer 5 becomes the light extraction surface A of the semiconductor light emitting device.

【0016】第2の光反射層8は、上記光取り出し面A
と上部電極6との間に形成される。上記第2の光反射層
8は、光取出面Aへ向かう光のうち、実質的に上部電極
6へ向かう光を反射しえる形状、大きさであればよく、
上部電極6の底部面積より多少大きくても小さくてもよ
いが、上部電極6と平面的にほぼ同じ大きさにし、上部
電極6の直下に設けるようにすると、上部電極6へ向か
う光を確実に反射できるようになり好ましい。この第2
の光反射層は、前記第1の光反射層と同様にして形成さ
れる。
The second light reflection layer 8 is formed on the light extraction surface A
And the upper electrode 6. The second light reflection layer 8 only needs to have a shape and a size capable of substantially reflecting the light traveling toward the upper electrode 6 out of the light traveling toward the light extraction surface A,
Although it may be slightly larger or smaller than the bottom area of the upper electrode 6, if it is made approximately the same size in plan view as the upper electrode 6 and is provided immediately below the upper electrode 6, light directed to the upper electrode 6 is surely transmitted. It is preferable because it can be reflected. This second
Is formed in the same manner as the first light reflecting layer.

【0017】上記光反射層および半導体層は、半導体基
板上に各材料をエピタキシャル成長させてえられる。こ
のエピタキシャル成長方法としては、例えばMOCVD
法,MBE法,LPE法等の公知の方法を用いることが
できる。
The light reflecting layer and the semiconductor layer are obtained by epitaxially growing each material on a semiconductor substrate. As this epitaxial growth method, for example, MOCVD
A known method such as the MBE method, the LPE method, or the like can be used.

【0018】上部電極6は、上記第2の光反射層上に形
成される。一方、下部電極7は、上記半導体基板1の裏
面に形成される。上記電極材料としては、AuBe,A
uSn,AuGe,AuZn等が使用され、電極は真空
蒸着,スパッタリング等の方法によって形成される。
本発明の半導体発光素子の構造としては、Homo型,
シングルヘテロ(SH)型,ダブルヘテロ(DH)型,
量子井戸構造等が挙げられる。特にDH型は、発光部と
なる活性層上下に成長したクラッド層がその光を吸収せ
ず、注入されたキャリアが効果的に閉じ込められて発光
効率が上がり、発光素子の輝度をより向上できるので好
ましい。
The upper electrode 6 is formed on the second light reflection layer. On the other hand, the lower electrode 7 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1. As the electrode material, AuBe, A
uSn, AuGe, AuZn or the like is used, and the electrodes are formed by a method such as vacuum evaporation or sputtering.
The structure of the semiconductor light emitting device of the present invention is a Homo type,
Single hetero (SH) type, double hetero (DH) type,
And a quantum well structure. In particular, in the DH type, the cladding layers grown above and below the active layer serving as the light emitting portion do not absorb the light, the injected carriers are effectively confined, the luminous efficiency is increased, and the luminance of the light emitting element can be further improved. preferable.

【0019】なお、本発明では、図3の模式断面図に示
すように、クラッド層9と第2の光反射層8との間に、
発光した光を吸収しないように発光層のバンドギャップ
よりも広いバンドギャップを有する化合物半導体層10
を電流拡散層として形成することができる。この化合物
半導体としては、公知のIII −V族(GaAs,Ga
P,InP,GaAlAs,GaAlP等)、IV−IV族
(SiC)、I−III −VI2 族(CuInSe2 ,Cu
GaSe2 ,AgGuS2 等)が使用でき、公知のCV
D法、LPE法、MBE法、ALE法、MOVPE法等
の方法によって上記層10が形成できる。
In the present invention, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 3, between the cladding layer 9 and the second light reflecting layer 8,
Compound semiconductor layer 10 having a band gap wider than that of the light emitting layer so as not to absorb the emitted light
Can be formed as a current spreading layer. As this compound semiconductor, a known III-V group (GaAs, Ga
P, InP, GaAlAs, GaAlP, etc.), IV-IV group (SiC), I-III -VI 2 group (CuInSe 2, Cu
GaSe 2 , AgGuS 2 etc.) can be used.
The layer 10 can be formed by a method such as the D method, the LPE method, the MBE method, the ALE method, and the MOVPE method.

【0020】上記化合物半導体層10を形成する構成に
よれば、上部電極6から注入された電流が効果的にpn
接合部Xに広がり、pn接合部全体で発光が得られ、ク
ラッド層9が薄い場合に電極直下の活性層への部分的な
キャリア注入によって、発光効率が低下するという問題
を解消できる。
According to the structure in which the compound semiconductor layer 10 is formed, the current injected from the upper electrode 6 effectively reduces the pn
Light emission can be obtained at the entire pn junction, extending to the junction X, and the problem that the luminous efficiency is reduced by partial carrier injection into the active layer immediately below the electrode when the cladding layer 9 is thin can be solved.

【0021】なお、上記半導体層10を基板の代用と
し、その上にpn接合部および第1の光反射層を成長さ
せ、反対面に第2の光反射層を成長させ、それぞれ電極
を付加して発光素子を構成することもできる。また、上
記半導体層10としては、エピタキシャル成長が容易で
厚膜の層が得られ易く、かつ、バンドギャップが広いと
いう特性があるGaPが特に好ましい。
The semiconductor layer 10 is used as a substitute for a substrate, a pn junction and a first light reflection layer are grown thereon, and a second light reflection layer is grown on the opposite surface. The light-emitting element can also be configured by using The semiconductor layer 10 is particularly preferably GaP, which has characteristics of easy epitaxial growth, easy formation of a thick layer, and wide band gap.

【0022】本発明においては、第1および第2の光反
射層としては、上記第1または第2の光反射層にて反射
した光が第2または第1の光反射層に再帰反射して光共
振現象が生じることがあるので、該光が再帰反射しない
反射層形状とする。このような光反射層の形状として
は、上記平板状光反射層では、表面に凹凸を形成した
り、光反射層を例えば図4に示す切妻屋根状、図5に示
すピラミッド状、図6に示すドーム状等の斜面部Sが形
成される立体形状に形成すればよい。上記光反射層の構
成によれば、光が再帰反射せず光共振現象が回避できる
ようになり、光を効果的に取り出せるようになり好まし
い。
In the present invention, the first and second light reflecting layer, light reflected by the upper Symbol first or second light reflecting layer is retroreflective to the second or first light reflecting layer because it may occur optical resonance Te, it shall be the reflection layer shape light is not retroreflected. As the shape of such a light reflecting layer, in the flat light reflecting layer, unevenness is formed on the surface, and the light reflecting layer is formed, for example, in a gable roof shape shown in FIG. 4, a pyramid shape shown in FIG. What is necessary is just to form in the three-dimensional shape in which the slope part S, such as a dome shape shown, is formed. According to the configuration of the light reflection layer, light is not retroreflected, so that an optical resonance phenomenon can be avoided, and light can be effectively extracted, which is preferable.

【0023】上記斜面部を有する立体形状の光反射層
は、予め成長用基板にフォトリソグラフィーを用いてパ
ターニングを行い、ウエットまたはドライにより異方性
エッチングを行い基板表面を所望の形状に加工するか、
あるいは、MBE法,MOCVD法を用いた選択成長に
よって、基板表面に基板の結晶面とは異なった結晶面を
有するエピタキシャル層を成長することによって形成す
ることができる。
The light reflecting layer having a three-dimensional shape having the above-mentioned inclined surface is formed by previously patterning the growth substrate by photolithography and performing anisotropic etching by wet or dry to process the substrate surface into a desired shape. ,
Alternatively, it can be formed by growing an epitaxial layer having a crystal plane different from the crystal plane of the substrate on the substrate surface by selective growth using MBE or MOCVD.

【0024】[0024]

【作用】以上説明したように、本発明の半導体発光素子
によれば、上部電極へ向かう光を確実に反射でき光が上
部電極に吸収されることが大幅に抑制されて、効果的に
素子外部へ取り出されるようになる。また、光反射層を
再帰反射しない形状としたので、光が第1と第2の光反
射層にて共振することが防止されるようになり、光を素
子外部に効率的に取り出せるようになる。したがって、
本発明の半導体発光素子は、pn接合部にて発光した光
を無駄なく効果的に素子外部に取り出せるようになり、
従来の発光素子よりも輝度が大幅に向上した高輝度のも
のとなる。さらに、光取り出し面と第2の光反射層との
間に、バンドギャップが広い化合物半導体層を形成する
と、電流が効果的に拡散し発光面積が拡大するようにな
り、輝度が向上するようになる。
As described above, according to the semiconductor light emitting device of the present invention, the light directed toward the upper electrode can be reliably reflected, and the absorption of the light by the upper electrode is greatly suppressed. To be taken out. In addition, since the light reflecting layer has a shape that does not cause retroreflection, light is prevented from resonating in the first and second light reflecting layers, and light can be efficiently extracted outside the element. . Therefore,
In the semiconductor light emitting device of the present invention, light emitted at the pn junction can be effectively extracted outside the device without waste,
The light emitting element has high luminance which is significantly improved in luminance as compared with the conventional light emitting element. Further, when a compound semiconductor layer having a wide band gap is formed between the light extraction surface and the second light reflection layer, the current is effectively diffused, the light emitting area is enlarged, and the luminance is improved. Become.

【0025】[0025]

【実施例】以下、実施例を示し本発明の半導体発光素子
をより具体的に説明する。 実施例1 図1は、一実施例による半導体発光素子の構成を示す模
式断面図である。この半導体発光素子H1は、n型Ga
As基板1上に、GaAs層とAl0.45Ga0. 55As層
との多対積層体からなるn型の第1の光反射層2と、こ
の第1の光反射層2の上にn型AlGaInPクラッド
層3と、このクラッド層3の上にp型GaInP活性層
4と、さらにこの活性層4の上にp型AlGaInPク
ラッド層5とが順次積層され、上記クラッド層5の表面
(光取り出し面)A上には、上記第1の光反射層と同一
構造のp型の第2の光反射層8を介してAuBeよりな
る上部電極6が形成されている。また、n型GaAs基
板1の裏面にはAuSnよりなる下部電極7が形成され
ている。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Example 1 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor light emitting device according to one example. This semiconductor light emitting device H1 has n-type Ga
On As substrate 1, the GaAs layer and the Al 0.45 Ga 0. 55 first light reflecting layer 2 of n-type comprising a many-to-laminate of the As layer, n-type on the first light reflecting layer 2 An AlGaInP cladding layer 3, a p-type GaInP active layer 4 on this cladding layer 3, and a p-type AlGaInP cladding layer 5 on this active layer 4 are sequentially laminated. On the surface A, an upper electrode 6 made of AuBe is formed via a p-type second light reflection layer 8 having the same structure as that of the first light reflection layer. On the back surface of the n-type GaAs substrate 1, a lower electrode 7 made of AuSn is formed.

【0026】上記半導体発光素子H1は、次のようにし
て製造した。即ち、厚さ350μmのn型GaAs基板
1上に、エピタキシャルによって厚さ0.2μmのn型
GaAsバッファー層を成長させた後、GaAsとAl
0.45Ga0.55Asのそれぞれの原料ガスを基板1上へ交
互供給して、GaAs層とAl0.45Ga0.55As層とを
一対として20対交互積層して反射層を形成した。な
お、反射帯域幅を広げるために、GaAs層は44〜4
9nm、Al0.45Ga0.55As層は48〜53nmの範
囲で厚さを変化させた。ついでこの第1の光反射層2上
に厚さ3μmのn型AlGaInPクラッド層3、厚さ
1μmのn型GaInP活性層4、厚さ10μmのp型
AlGaInPクラッド層5を順次成長させた。この組
成は、GaAsと格子整合し650nmに相当するバンド
ギャップを有するように調製されたものである。さらに
上記p型AlGaInPクラッド層5の光取出面A上
に、上記第1の光反射層と同様の構造の厚さ1.9μm
のp型の第2の光反射層を形成し、ついで、上記第2の
光反射層8上にAuBeを真空蒸着した後、パターニン
グ処理を施し、さらに、エッチング処理を施して、該光
取出面Aの略中央部に直径100μmの円形状の第2の
光反射層8および上部電極6を形成した。一方、ウエハ
ー(基板)裏面にAuSnを真空蒸着して下部電極7を
形成した後、該ウエハーをダイシングしてチップ化し、
350μm×350μmの光取出面を有する半導体発光
素子Hを作製した。
The semiconductor light emitting device H1 was manufactured as follows. That is, an n-type GaAs buffer layer having a thickness of 0.2 μm is epitaxially grown on an n-type GaAs substrate 1 having a thickness of 350 μm.
Each source gas of 0.45 Ga 0.55 As was alternately supplied onto the substrate 1, and 20 pairs of GaAs layers and Al 0.45 Ga 0.55 As layers were alternately laminated to form a reflection layer. In order to widen the reflection bandwidth, the GaAs layer should be 44 to 4
The thickness of the 9 nm Al 0.45 Ga 0.55 As layer was changed in the range of 48 to 53 nm. Then, an n-type AlGaInP cladding layer 3 having a thickness of 3 μm, an n-type GaInP active layer 4 having a thickness of 1 μm, and a p-type AlGaInP cladding layer 5 having a thickness of 10 μm were sequentially grown on the first light reflection layer 2. This composition was prepared so as to lattice match with GaAs and to have a band gap corresponding to 650 nm. Further, on the light extraction surface A of the p-type AlGaInP cladding layer 5, a thickness of 1.9 μm having the same structure as that of the first light reflection layer is provided.
Then, after forming a p-type second light reflection layer, AuBe is vacuum-deposited on the second light reflection layer 8, a patterning process is performed, and further, an etching process is performed on the light extraction surface. A circular second light reflection layer 8 having a diameter of 100 μm and an upper electrode 6 were formed substantially at the center of A. On the other hand, after AuSn is vacuum-deposited on the back surface of the wafer (substrate) to form the lower electrode 7, the wafer is diced into chips,
A semiconductor light emitting device H having a light extraction surface of 350 μm × 350 μm was manufactured.

【0027】比較例1 上記実施例1において、第2の光反射層8を設けない以
外は全て同様にして、図7に示す構成の半導体発光素子
Hを作製した。
Comparative Example 1 A semiconductor light emitting device H having the structure shown in FIG. 7 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the second light reflecting layer 8 was not provided.

【0028】実施例2〜4 上記実施例1の半導体発光素子において、第1の光反射
層2の形状を、図4に示す切妻屋根状(実施例2)、図
5に示すピラミッド状(実施例3)、図6に示すドーム
状(実施例4)とし、斜面部Sを有する立体形状にそれ
ぞれ形成した以外は全て同様にして、半導体発光素子を
製造した。なお、上記斜面部Sを有する立体形状の第1
の光反射層2は、それぞれ次のようにして作製した。即
ち、予め成長用基板にフォトリソグラフィーを用いてパ
ターニングを行い、ウエットまたはドライにより異方性
エッチングを行い基板表面を所望の形状に加工した。こ
の他にMBE法,MOCVD法を用いた選択成長によっ
て、基板表面に基板の結晶面とは異なった結晶面を有す
るエピタキシャル層を成長することによって形成するこ
ともできる。
Embodiments 2 to 4 In the semiconductor light emitting device of Embodiment 1 described above, the shape of the first light reflection layer 2 was changed to a gable roof shape shown in FIG. 4 (Example 2) and a pyramid shape shown in FIG. Example 3) A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner except that the semiconductor light emitting device was dome-shaped as shown in FIG. 6 (Example 4) and was formed in a three-dimensional shape having a slope S. The first three-dimensional shape having the slope S
The light reflecting layer 2 was manufactured as follows. That is, the growth substrate was previously patterned using photolithography, anisotropically etched by wet or dry, and the substrate surface was processed into a desired shape. Alternatively, it can be formed by growing an epitaxial layer having a crystal plane different from the crystal plane of the substrate on the substrate surface by selective growth using MBE or MOCVD.

【0029】(発光試験)上記実施例1〜4および比較
例1で得られた各半導体発光素子に、上部電極と下部電
極間に20mAの電流を流し発光させた。そのときの輝
度を輝度測定計(フォトメーターモデル550−1 E
G&G社製)を用いて測定したところ、表1に示す結果
が得られた。
(Light Emitting Test) A current of 20 mA was passed between the upper electrode and the lower electrode to cause each of the semiconductor light emitting devices obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 to emit light. The luminance at that time was measured using a luminance meter (Photometer Model 550-1E).
G & G), and the results shown in Table 1 were obtained.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】上記表1から明らかなように、実施例の半
導体発光素子は、比較例のものよりも約50%輝度が向
上したものであった。
As is evident from Table 1, the semiconductor light-emitting device of the example has a brightness improved by about 50% as compared with that of the comparative example.

【0032】実施例5 図2は、他の実施例によるホモ型半導体発光素子の構成
を示す模式断面図である。このホモ型半導体発光素子H
2は、n型GaAs基板1上に、GaAsバッファー層
(図示せず)と、GaAs層とAl0.45Ga0.55As層
との多対積層体からなるn型の第1の反射層2と、この
第1の反射層2の上にn型AlGaInP層3と、この
層3の上にp型AlGaInP層4とが順次積層され、
このp型層4の表面を光取り出し面Aとして、その上に
上記第1の反射層と同一構造のp型の第2の反射層8を
介してAuBeよりなる上部電極6が形成されている。
また、n型GaAs基板1の裏面にはAuSnよりなる
下部電極7が形成されている。上記ホモ型半導体発光素
子H2は、次のようにして製造した。即ち、厚さ350
μmのn型GaAs基板1上に、エピタキシャルによっ
て厚さ0.2μmのn型GaAsバッファー層を成長さ
せた後、GaAsとGa0.3 Al0.7 Asのそれぞれの
原料ガスを基板1上へ交互供給して、厚さ37〜43n
mのn型GaAs層と厚さ41〜47nmのn型Ga
0.3 Al0.7 As層とを一対として22対積層し、n型
の第1の光反射層2を形成した。その上に途中中央部に
pn接合部Xを有する15μmのInGaAlP層20
(3,4)を成長させた。この組成は、GaAsと格子
整合し590nmに相当するバンドギャップを有するよう
に調製されたものである。さらにその上に上記第1の光
反射層と同一構造のp型の第2の光反射層8を介して上
部電極を、また、基板裏面に下部電極をそれぞれ実施例
1と同様にして形成した。
Embodiment 5 FIG. 2 is a schematic sectional view showing the structure of a homo-type semiconductor light emitting device according to another embodiment. This homo-type semiconductor light emitting device H
Reference numeral 2 denotes an n-type first reflective layer 2 comprising a GaAs buffer layer (not shown), a multi-layered stack of a GaAs layer and an Al 0.45 Ga 0.55 As layer on an n-type GaAs substrate 1, An n-type AlGaInP layer 3 is laminated on the first reflective layer 2 and a p-type AlGaInP layer 4 is sequentially laminated on this layer 3,
An upper electrode 6 made of AuBe is formed on the surface of the p-type layer 4 as a light extraction surface A via a p-type second reflection layer 8 having the same structure as the first reflection layer. .
On the back surface of the n-type GaAs substrate 1, a lower electrode 7 made of AuSn is formed. The homo-type semiconductor light emitting device H2 was manufactured as follows. That is, the thickness 350
After growing a 0.2 μm thick n-type GaAs buffer layer on a μm n-type GaAs substrate 1 by epitaxial growth, the respective source gases of GaAs and Ga 0.3 Al 0.7 As are alternately supplied onto the substrate 1. , Thickness 37-43n
m-type GaAs layer and n-type Ga having a thickness of 41 to 47 nm
22 pairs of 0.3 Al 0.7 As layers were stacked to form an n-type first light reflection layer 2. On top of this, a 15 μm InGaAlP layer 20 having a pn junction X in the middle
(3,4) was grown. This composition was prepared so as to be lattice-matched with GaAs and to have a band gap corresponding to 590 nm. Further, an upper electrode was formed thereon through a p-type second light reflection layer 8 having the same structure as the first light reflection layer, and a lower electrode was formed on the back surface of the substrate in the same manner as in Example 1. .

【0033】比較例2 上記実施例5において、第2の光反射層8を設けない以
外は全て同様にして、半導体発光素子を作製した。
Comparative Example 2 A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 5 except that the second light reflecting layer 8 was not provided.

【0034】実施例6〜8 上記実施例5の半導体発光素子において、第1の光反射
層2の形状を、前記のように切妻屋根状、ピラミッド
状、ドーム状とし、斜面部Sを有する立体形状にそれぞ
れ形成した以外は全て同様にして、半導体発光素子を製
造した。得られた各半導体発光素子を前記と同様にして
その輝度を測定したところ、表2に示す結果が得られ
た。
Embodiments 6 to 8 In the semiconductor light emitting device of Embodiment 5 described above, the shape of the first light reflecting layer 2 is a gable roof, a pyramid, or a dome as described above, and a three-dimensional structure having a slope S is provided. A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner except that the semiconductor light emitting device was formed in each of the shapes. When the brightness of each of the obtained semiconductor light emitting devices was measured in the same manner as described above, the results shown in Table 2 were obtained.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】上記表2から明らかなように、実施例の半
導体発光素子は、比較例のものよりも約50%輝度が向
上したものであった。
As is clear from Table 2 above, the semiconductor light emitting device of the example had an approximately 50% higher luminance than that of the comparative example.

【0037】実施例9 この実施例による半導体発光素子は、上記図2と同様の
積層構造を有し、SH型構造を形成したものである。前
記実施例5と相違するところは、層4をクラッド層とし
てp型AlGaPを用い、層3をn型AlGaInPの
活性層としたことである。上記SH型半導体発光素子
は、実施例5と同様にして次のようにして製造した。即
ち、厚さ350μmのn型GaAs基板1上に、エピタ
キシャルによって厚さ0.2μmのn型GaAsバッフ
ァー層を成長させた後、厚さ37〜43nmのn型Ga
As層と厚さ41〜47nmのn型Ga0.3 Al0.7
s層とを一対として18対積層してn型の第1の光反射
層を形成した。その上に5μmのInGaAlP層を成
長させた。この組成は、GaAsと格子整合し590nm
に相当するバンドギャップを有するように調製されたも
のである。さらにその上にp型AlGaPクラッド層を
形成させた後、上記第1の光反射層と同一構造のp型の
第2の光反射層8を介して上部電極を、また、基板裏面
に下部電極をそれぞれ実施例1と同様にして形成した。
なお、この発光素子においては、p側のオーミックコン
タクトを取り易くするために、最上層に厚さ0.5μm
のGaAs層を形成した。
Embodiment 9 A semiconductor light emitting device according to this embodiment has a laminated structure similar to that of FIG. 2, and has an SH type structure. The difference from the fifth embodiment is that the layer 4 is made of p-type AlGaP as a cladding layer and the layer 3 is made of an n-type AlGaInP active layer. The SH type semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 5 as follows. That is, an n-type GaAs buffer layer having a thickness of 0.2 μm is grown epitaxially on an n-type GaAs substrate 1 having a thickness of 350 μm, and then an n-type GaAs buffer layer having a thickness of 37 to 43 nm is formed.
As layer and n-type Ga 0.3 Al 0.7 A having a thickness of 41 to 47 nm
The n-type first light reflection layer was formed by stacking 18 pairs of the s layer and the s layer. A 5 μm InGaAlP layer was grown thereon. This composition is lattice-matched with GaAs and is 590 nm.
Was prepared so as to have a band gap corresponding to After a p-type AlGaP cladding layer is further formed thereon, an upper electrode is provided via a p-type second light reflecting layer 8 having the same structure as the first light reflecting layer, and a lower electrode is provided on the back surface of the substrate. Were formed in the same manner as in Example 1.
In this light-emitting element, the thickness of the uppermost layer was set to 0.5 μm in order to facilitate the formation of the p-side ohmic contact.
Was formed.

【0038】比較例3 上記実施例9において、第2の光反射層8を設けない以
外は全て同様にして、半導体発光素子を作製した。
Comparative Example 3 A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 9 except that the second light reflecting layer 8 was not provided.

【0039】実施例10〜12 上記実施例9の半導体発光素子において、第1の光反射
層2の形状を、前記のように切妻屋根状、ピラミッド
状、ドーム状とし、斜面部Sを有する立体形状にそれぞ
れ形成した以外は全て同様にして、半導体発光素子を製
造した。得られた各半導体発光素子を前記と同様にして
その輝度を測定したところ、表3に示す結果が得られ
た。
Embodiments 10 to 12 In the semiconductor light emitting device of Embodiment 9 described above, the shape of the first light reflection layer 2 is a gable roof, a pyramid, or a dome as described above, and a three-dimensional structure having a slope S is provided. A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner except that the semiconductor light emitting device was formed in each of the shapes. When the brightness of each of the obtained semiconductor light emitting devices was measured in the same manner as described above, the results shown in Table 3 were obtained.

【0040】[0040]

【表3】 [Table 3]

【0041】上記表3から明らかなように、実施例の半
導体発光素子は、比較例のものよりも約50%輝度が向
上したものであった。
As is evident from Table 3, the semiconductor light-emitting device of the example had a luminance improved by about 50% as compared with that of the comparative example.

【0042】実施例13 この実施例による半導体発光素子は図3に示すDH型構
造としたものである。この半導体発光素子H3は、n型
GaAs基板1上に、GaAsバッファー層(図示せ
ず)と、InGaP層とInAlP層との多対積層体か
らなるn型の第1の光反射層2と、この第1の光反射層
2の上にn型InGaAlPクラッド層3と、このクラ
ッド層3の上にノンドープInGaAlP活性層4と、
この活性層4の上にp型InGaAlPクラッド層9
と、さらのその上に組成傾斜層(図示せず)を介してp
型GaP層10が順次積層され、このp型GaP層10
上には、GaP層とAlGaP層との多対積層体からな
るp型の第2の光反射層8を介してAuBeよりなる上
部電極6が形成されている。また、n型GaAs基板1
の裏面にはAuSnよりなる下部電極7が形成されてい
る。上記DH型半導体発光素子H3は、次のようにして
製造した。即ち、厚さ300μmのn型GaAs基板1
上に、エピタキシャルによって厚さ0.5μmのn−G
aAsバッファー層を成長させた後、厚さ38〜44n
mのn型InGaP層と厚さ42〜47nmのn型In
AlP層とを一対として25対積層したn型の第1の光
反射層2を形成した。その上に5μmのn型InGaA
lPクラッド層3を成長させ、さらに0.8μmのノン
ドープInGaAlP活性層4を形成した。その上に3
μmのp型InGaAlPクラッド層9を成長させ、
0.2μmの組成傾斜層を介して20μmのp型GaP
層10を形成した。さらにその上に厚さ43〜48nmの
p型GaP層と厚さ46〜51nmのp型AlGaP層と
を一対として25対積層したp型の第2の光反射層8を
介して上部電極を、また、基板裏面に下部電極をそれぞ
れ実施例1と同様にして形成した。上記各層の組成は、
GaAsと格子整合し、かつ、発光部は570nm相当の
バンドギャップを持つように調製されたものである。
Embodiment 13 A semiconductor light emitting device according to this embodiment has a DH structure shown in FIG. The semiconductor light emitting device H3 includes, on an n-type GaAs substrate 1, an n-type first light reflection layer 2 composed of a GaAs buffer layer (not shown), a multi-layered stack of an InGaP layer and an InAlP layer, An n-type InGaAlP cladding layer 3 on the first light reflection layer 2, a non-doped InGaAlP active layer 4 on the cladding layer 3,
On this active layer 4, a p-type InGaAlP cladding layer 9 is formed.
And a further p-layer formed thereon via a composition gradient layer (not shown).
GaP layers 10 are sequentially stacked, and this p-type GaP layer 10
An upper electrode 6 made of AuBe is formed on the upper side via a p-type second light reflection layer 8 made of a multi-layered stack of a GaP layer and an AlGaP layer. Also, an n-type GaAs substrate 1
A lower electrode 7 made of AuSn is formed on the back surface of the substrate. The DH type semiconductor light emitting device H3 was manufactured as follows. That is, an n-type GaAs substrate 1 having a thickness of 300 μm
On top, 0.5 μm thick nG
After growing the aAs buffer layer, a thickness of 38-44 n
m n-type InGaP layer and 42-47 nm-thick n-type InGaP layer
The n-type first light reflection layer 2 was formed by stacking 25 pairs of the AlP layer and the AlP layer. On top of this, 5 μm n-type InGaAs
The 1P clad layer 3 was grown, and a 0.8 μm non-doped InGaAlP active layer 4 was further formed. 3 on it
growing a μm p-type InGaAlP cladding layer 9;
20 μm p-type GaP through a 0.2 μm composition gradient layer
Layer 10 was formed. Further, an upper electrode is interposed through a p-type second light reflection layer 8 in which 25 pairs of a p-type GaP layer having a thickness of 43 to 48 nm and a p-type AlGaP layer having a thickness of 46 to 51 nm are stacked in pairs. Further, lower electrodes were formed on the back surface of the substrate in the same manner as in Example 1. The composition of each of the above layers is
The light emitting portion is prepared so as to be lattice-matched with GaAs and to have a band gap corresponding to 570 nm.

【0043】比較例4 上記実施例13において、第2の光反射層8を設けない
以外は全て同様にして、半導体発光素子を作製した。
Comparative Example 4 A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 13 except that the second light reflecting layer 8 was not provided.

【0044】実施例14〜16 上記実施例13の半導体発光素子において、第1の光反
射層2の形状を、前記のように切妻屋根状、ピラミッド
状、ドーム状とし、斜面部Sを有する立体形状にそれぞ
れ形成した以外は全て同様にして、半導体発光素子を製
造した。得られた各半導体発光素子を前記と同様にして
その輝度を測定したところ、表4に示す結果が得られ
た。
Embodiments 14 to 16 In the semiconductor light emitting device of Embodiment 13 described above, the shape of the first light reflection layer 2 is a gable roof, a pyramid, or a dome as described above, and a three-dimensional structure having a slope S is provided. A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner except that the semiconductor light emitting device was formed in each of the shapes. When the brightness of each of the obtained semiconductor light emitting devices was measured in the same manner as described above, the results shown in Table 4 were obtained.

【0045】[0045]

【表4】 [Table 4]

【0046】上記表4から明らかなように、実施例の半
導体発光素子は、比較例のものよりも約50%輝度が向
上したものであった。
As is evident from Table 4, the semiconductor light emitting device of the example had a luminance improved by about 50% as compared with that of the comparative example.

【0047】実施例17 この実施例による半導体発光素子は図3に示すDH型構
造と同じ構造としたものである。上記実施例13と相違
するところは、n型の第1の光反射層2として、ZnS
0.07Se0.93層とZn0.87Mg0.130.07Se0.93層と
の多対積層体を用いたこと、また、この第1の光反射層
2の上にn型ZnS0.07Se0.93クラッド層3と、この
クラッド層3の上にノンドープZnCdSe/ZnSS
e多重量子井戸構造の発光層4と、さらにこの発光層4
の上にp型ZnS0.07Se0.93クラッド層9と、さらの
その上に組成傾斜層を介してp型ZnSe層10が順次
積層されているところである。この構成の半導体発光素
子は、青色系発光をするものである。上記DH型半導体
発光素子は、次のようにして製造した。即ち、厚さ35
0μmのn型GaAs基板上に、MBE法によって厚さ
0.1μmのn−GaAsバッファー層を成長させた
後、ZnS0.07Se0.93とZn0.87Mg0.130.18Se
0.82のそれぞれの原料ガスを基板1上へ交互供給して、
厚さ41〜47nmのn型ZnS0.07Se0.93層と厚さ
42〜49nmのn型Zn0.87Mg0.130.18Se0.82
層とを一対として32対積層したn型の第1の光反射層
を形成した。その上に2μmのn型ZnS0.07Se0.93
クラッド層を成長させ、さらに0.4μmのノンドープ
ZnCdSe/ZnSe多重量子井戸構造の発光層を形
成した。その上に2μmのp型ZnS0.07Se0.93クラ
ッド層を成長させ、0.1μmの組成傾斜層を介して3
μmのp型ZnSe層を形成した。さらにその上に、第
1の光反射層と同一構造のp型の第2の光反射層8を介
して上部電極を、また、基板裏面に下部電極をそれぞれ
実施例1と同様にして形成した。
Embodiment 17 The semiconductor light emitting device according to this embodiment is of the DH type shown in FIG.
It has the same structure as the structure. Difference from Example 13 above
What is required is that the n-type first light reflection layer 2 is made of ZnS
0.07Se0.93Layer and Zn0.87Mg0.13S0.07Se0.93Layers and
And the first light reflecting layer
2 on top of n-type ZnS0.07Se0.93Clad layer 3 and this
Non-doped ZnCdSe / ZnSS on the cladding layer 3
e light emitting layer 4 having a multiple quantum well structure;
P-type ZnS0.07Se0.93Clad layer 9
A p-type ZnSe layer 10 is successively formed thereon via a composition gradient layer.
It is being laminated. Semiconductor light emitting element of this configuration
The child emits blue light. The above DH type semiconductor
The light emitting device was manufactured as follows. That is, the thickness 35
On a 0 μm n-type GaAs substrate, the thickness is
A 0.1 μm n-GaAs buffer layer was grown
Later, ZnS0.07Se0.93And Zn0.87Mg0.13S0.18Se
0.82Are alternately supplied onto the substrate 1,
N-type ZnS with a thickness of 41 to 47 nm0.07Se0.93Layer and thickness
42-49 nm n-type Zn0.87Mg0.13S0.18Se0.82
N-type first light reflection layer in which 32 pairs of layers are stacked
Was formed. On top of that, 2 μm n-type ZnS0.07Se0.93
Grow the cladding layer and add 0.4μm non-doped
Forming a light emitting layer of ZnCdSe / ZnSe multiple quantum well structure
Done. On top of that, 2 μm p-type ZnS0.07Se0.93Kula
And a 3 μm thick composition gradient layer through the 0.1 μm composition gradient layer.
A μm p-type ZnSe layer was formed. On top of that,
1 through a p-type second light reflection layer 8 having the same structure as that of the first light reflection layer.
And the lower electrode on the back of the substrate.
It was formed in the same manner as in Example 1.

【0048】比較例5 上記実施例17において、第2の光反射層8を設けない
以外は全て同様にして、半導体発光素子を作製した。
Comparative Example 5 A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 17 except that the second light reflecting layer 8 was not provided.

【0049】実施例18〜20 上記実施例17の半導体発光素子において、第1の光反
射層2の形状を、前記のように切妻屋根状、ピラミッド
状、ドーム状とし、斜面部Sを有する立体形状にそれぞ
れ形成した以外は全て同様にして、半導体発光素子を製
造した。得られた各半導体発光素子を前記と同様にして
その輝度を測定したところ、表5に示す結果が得られ
た。
Embodiments 18 to 20 In the semiconductor light emitting device of Embodiment 17, the first light reflecting layer 2 has a gable roof shape, a pyramid shape, and a dome shape as described above, and a three-dimensional structure having a slope S. A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner except that the semiconductor light emitting device was formed in each of the shapes. When the brightness of each of the obtained semiconductor light emitting devices was measured in the same manner as described above, the results shown in Table 5 were obtained.

【0050】[0050]

【表5】 [Table 5]

【0051】上記表5から明らかなように、実施例の半
導体発光素子は、比較例のものよりも約50%輝度が向
上したものであった。
As is apparent from Table 5, the semiconductor light-emitting device of the example had an approximately 50% higher luminance than that of the comparative example.

【0052】実施例21 この実施例による半導体発光素子は、上記実施例17と
同様に青色系発光をするものである。上記実施例17と
相違するところは、n型の第1の光反射層2として、Z
nSeとMgSとの多対積層体を用いているところであ
る。上記DH型半導体発光素子は、次のようにして製造
した。即ち、厚さ350μmのn型GaAs基板上に、
MBE法によって厚さ0.5μmのn型GaAsバッフ
ァー層を成長させた後、厚さ37〜44nmのn型Zn
Se層と厚さ39〜46nmのn型MgS層とを一対と
して15対積層してn型の第1の光反射層2を形成し
た。その上に2μmのn型ZnS0.07Se0.93クラッド
層3を成長させ、さらに0.4μmのノンドープZnC
dSe/ZnSSe多重量子井戸構造の発光層4を形成
した。その上に2μmのp型ZnS0.07Se0.93クラッ
ド層9を成長させ、0.05μmの組成傾斜層を介して
5μmのp型ZnSe層10を形成した。さらにその上
に、第1の光反射層と同様の構造のp型の第2の光反射
層8を介して上部電極を、また、基板裏面に下部電極を
それぞれ実施例1と同様にして形成した。
Embodiment 21 The semiconductor light-emitting device according to this embodiment emits blue light in the same manner as in Embodiment 17 described above. The difference from Example 17 is that the n-type first light reflection layer 2 is made of Z-type.
A multi-layered stack of nSe and MgS is being used. The DH type semiconductor light emitting device was manufactured as follows. That is, on an n-type GaAs substrate having a thickness of 350 μm,
After growing an n-type GaAs buffer layer having a thickness of 0.5 μm by MBE, an n-type Zn layer having a thickness of 37 to 44 nm is formed.
Fifteen pairs of the Se layer and the n-type MgS layer having a thickness of 39 to 46 nm were stacked to form an n-type first light reflection layer 2. A 2 μm n-type ZnS 0.07 Se 0.93 cladding layer 3 is grown thereon, and a 0.4 μm non-doped ZnC
The light emitting layer 4 having a dSe / ZnSSe multiple quantum well structure was formed. A 2 μm p-type ZnS 0.07 Se 0.93 cladding layer 9 was grown thereon, and a 5 μm p-type ZnSe layer 10 was formed via a 0.05 μm composition gradient layer. Further, an upper electrode is formed thereon through a p-type second light reflecting layer 8 having the same structure as the first light reflecting layer, and a lower electrode is formed on the back surface of the substrate in the same manner as in Example 1. did.

【0053】比較例6 上記実施例21において、第2の光反射層8を設けない
以外は全て同様にして、半導体発光素子を作製した。
Comparative Example 6 A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 21 except that the second light reflecting layer 8 was not provided.

【0054】実施例22〜24 上記実施例21の半導体発光素子において、第1の光反
射層2の形状を、前記のように切妻屋根状、ピラミッド
状、ドーム状とし、斜面部Sを有する立体形状にそれぞ
れ形成した以外は全て同様にして、半導体発光素子を製
造した。得られた各半導体発光素子を前記と同様にして
その輝度を測定したところ、表6に示す結果が得られ
た。
Embodiments 22 to 24 In the semiconductor light emitting device of Embodiment 21 described above, the shape of the first light reflection layer 2 is a gable roof, a pyramid, or a dome as described above, and a three-dimensional structure having a slope S is provided. A semiconductor light emitting device was manufactured in the same manner except that the semiconductor light emitting device was formed in each of the shapes. When the luminance of each of the obtained semiconductor light emitting devices was measured in the same manner as described above, the results shown in Table 6 were obtained.

【0055】[0055]

【表6】 [Table 6]

【0056】上記表6から明らかなように、実施例の半
導体発光素子は、比較例のものよりも約50%輝度が向
上したものであった。
As is clear from Table 6, the semiconductor light-emitting device of the example had an approximately 50% higher luminance than that of the comparative example.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明の半導体発光素子によれば、上部
電極に吸収される光量を大幅に減少でき、上部電極へ向
かう光を効果的に素子外部へ取り出せるようになるの
で、pn接合部にて発光した光を無駄なく効果的に素子
外部に取り出せて、従来の発光素子よりも約50%輝度
が向上した高輝度のものとなる。
According to the semiconductor light emitting device of the present invention, the amount of light absorbed by the upper electrode can be greatly reduced, and light directed toward the upper electrode can be effectively extracted to the outside of the device. The emitted light can be effectively extracted to the outside of the element without waste, and the luminance becomes higher by about 50% than the conventional light emitting element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による半導体発光素子の構造
を示す模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of a semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例による半導体発光素子の構
造を示す模式断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a structure of a semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明のその他の実施例による半導体発光素子
の構造を示す模式断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a structure of a semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の半導体発光素子における第1の光反射
層の形状を示す一部切欠模式側断面図である。
FIG. 4 is a partially cut-away schematic side sectional view showing a shape of a first light reflection layer in the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図5】本発明の半導体発光素子における第1の光反射
層の他の形状を示す一部切欠模式側断面図である。
FIG. 5 is a partially cut-away schematic side sectional view showing another shape of the first light reflection layer in the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図6】本発明の半導体発光素子における第1の光反射
層のその他の形状を示す一部切欠模式側断面図である。
FIG. 6 is a partially cut-away schematic side sectional view showing another shape of the first light reflection layer in the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図7】従来の半導体発光素子の構造を示す模式断面図
である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of a conventional semiconductor light emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 第1の光反射層 3 クラッド層 4 活性層 5 クラッド層 6 上部電極 7 下部電極 8 第2の光反射層 A 光取り出し面 X pn接合部 H1 半導体発光素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 1st light reflection layer 3 Cladding layer 4 Active layer 5 Cladding layer 6 Upper electrode 7 Lower electrode 8 2nd light reflection layer A Light extraction surface X pn junction H1 Semiconductor light emitting element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−361572(JP,A) 特開 平4−296082(JP,A) 特開 平3−229480(JP,A) 特開 平4−186679(JP,A) 特開 平3−163883(JP,A) 特開 平3−85774(JP,A) 特開 平1−137679(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-361572 (JP, A) JP-A-4-296082 (JP, A) JP-A-3-229480 (JP, A) 186679 (JP, A) JP-A-3-163883 (JP, A) JP-A-3-85774 (JP, A) JP-A-1-137679 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01L 33/00 H01S 5/00-5/50

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上にpn接合部を備え、該p
n接合部からみて基板側に第1の光反射層を、上部電極
側に第2の光反射層を設けてなり、前記第1、第2の光
反射層が、再帰反射による光共振現象を軽減し得る形状
とされていることを特徴とする半導体発光素子。
A pn junction on a semiconductor substrate;
a first light reflection layer on the substrate side as viewed from the n-junction, and an upper electrode
A second light-reflecting layer on the side, and the first and second light
Shape that reflective layer can reduce optical resonance phenomenon by retroreflection
A semiconductor light emitting device characterized by the following .
【請求項2】 第1の光反射層が、斜面部を有する立体
形状である請求項1記載の半導体発光素子。
2. A three-dimensional structure in which the first light reflecting layer has a slope.
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device has a shape.
【請求項3】 上記立体形状が、切妻屋根状である請求
項2記載の半導体発光素子。
3. The three-dimensional shape is a gable roof shape.
Item 3. A semiconductor light emitting device according to item 2.
【請求項4】 上記立体形状が、ピラミッド形状である
請求項2記載の半導体発光素子。
4. The three-dimensional shape is a pyramid shape.
The semiconductor light emitting device according to claim 2.
【請求項5】 上記立体形状が、ドーム形状である請求
項2記載の半導体発光素子。
5. The three-dimensional shape is a dome shape.
Item 3. A semiconductor light emitting device according to item 2.
JP21052193A 1992-08-25 1993-08-25 Semiconductor light emitting device Expired - Fee Related JP3139890B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21052193A JP3139890B2 (en) 1992-08-25 1993-08-25 Semiconductor light emitting device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22618992 1992-08-25
JP4-226189 1992-08-25
JP21052193A JP3139890B2 (en) 1992-08-25 1993-08-25 Semiconductor light emitting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06125111A JPH06125111A (en) 1994-05-06
JP3139890B2 true JP3139890B2 (en) 2001-03-05

Family

ID=26518101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21052193A Expired - Fee Related JP3139890B2 (en) 1992-08-25 1993-08-25 Semiconductor light emitting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3139890B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8120041B2 (en) 2006-11-17 2012-02-21 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3344189B2 (en) * 1994-10-28 2002-11-11 三菱化学株式会社 Semiconductor device having distributed Bragg reflection mirror multilayer film
US6657236B1 (en) 1999-12-03 2003-12-02 Cree Lighting Company Enhanced light extraction in LEDs through the use of internal and external optical elements
US8017958B2 (en) * 2009-06-30 2011-09-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. P-contact layer for a III-P semiconductor light emitting device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8120041B2 (en) 2006-11-17 2012-02-21 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06125111A (en) 1994-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5414281A (en) Semiconductor light emitting element with reflecting layers
US5153889A (en) Semiconductor light emitting device
JP3230638B2 (en) Light emitting diode manufacturing method
US20080224158A1 (en) Light Emitting Device With Undoped Substrate And Doped Bonding Layer
JP3643665B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP3290672B2 (en) Semiconductor light emitting diode
JP3240097B2 (en) Semiconductor light emitting device
JPH05251739A (en) Semiconductor light emitting device
JP5032033B2 (en) Light emitting diode
JP3152708B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP2010098068A (en) Light emitting diode, manufacturing method thereof, and lamp
JP2002353499A (en) Semiconductor light-emitting device
JP3264563B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JP3333330B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
US20040184499A1 (en) Semiconductor light emitting element
JP2786375B2 (en) Light emitting diode
JP3139890B2 (en) Semiconductor light emitting device
JPH07176788A (en) Light emitting diode
JP2002237617A (en) Semiconductor light-emitting diode
JPH04361572A (en) Semiconductor light emitting element
JP2898847B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP2001015805A (en) AlGaInP LIGHT-EMITTING ELEMENT AND EPITAXIAL WAFER THEREFOR
US20230016028A1 (en) Semiconductor light-emitting component and light-emitting device
JPH0621508A (en) Semiconductor light emitting element
JP3260489B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees