(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
発光機能を提供し、上記第１の電極上に形成される積層構造と、
上記積層構造とオーム接触にあり、上記積層構造上に形成された複数の接触粒からなる分布型非金属接触層であり、前記接触粒のサイズ及び隣接する前記接触粒の距離は、前記非金属接触層による導電効果及び発光効果に基づいて決められるところの分布型非金属接触層と、
上記分布型非金属接触層及び上記積層構造を被覆し、上記分布型非金属接触層とオーム接触にあり、上記積層構造との間にショットキー障壁が形成され、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び同様の透明酸化物質から成る群から選択される物質で形成された平板状透明導電層と、
上記平板状透明導電層上に形成される第２の電極と
を有する
分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項２】
上記積層構造は、
上記第１の電極上に形成される半導体基板と、
上記半導体基板上に形成される第１の導電型の第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上に形成される活性層と、
上記活性上に形成される第２の導電型の第２のクラッド層と、
上記第２のクラッド層上に形成される第２の導電型の窓層と
を有する
請求項１記載の分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項３】
第１の電極と、
上記第１の電極上に形成される半導体基板と、
上記半導体基板上に形成される第１の導電型の第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上に形成される活性層と、
上記活性上に形成される第２の導電型の第２のクラッド層と、
上記第２のクラッド層上に形成される第２の導電型の窓層と、
上記窓層上に形成された複数の接触粒からなる分布型非金属接触層であり、前記接触粒のサイズ及び隣接する前記接触粒の距離は、前記非金属接触層による導電効果及び発光効果に基づいて決められるところの分布型非金属接触層と、
上記分布型非金属接触層及び上記窓層を被覆し、上記分布型非金属接触層とオーム接触にあり、上記窓層との間にショットキー障壁が形成され、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び同様の透明酸化物質から成る群から選択される物質で形成された平板状透明導電層と、
上記平板状透明導電層上に形成される第２の電極と
を有する
分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項４】
上記分布型非金属接触層は、上記第２の電極の略真下以外の領域で上記窓層に分布される複数の円筒状の接触粒を有する
請求項３記載の分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項５】
第１の電極と、
上記第１の電極上に形成される半導体基板と、
上記半導体基板上に形成される第１の導電型の第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上に形成される活性層と、
上記活性上に形成される第２の導電型の第２のクラッド層と、
上記第２のクラッド層上に形成される第２の導電型の窓層と、
上記窓層上に形成される所定模様の分布型非金属接触層と、
上記分布型非金属接触層及び上記窓層を被覆し、上記分布型非金属接触層とオーム接触にあり、上記窓層との間にショットキー障壁が形成され、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び同様の透明酸化物質から成る群から選択される物質で形成された平板状透明導電層と、
上記平板状透明導電層上に形成される第２の電極と
を有し、
上記分布型非金属接触層は、上記窓層上に形成される複数の接触細片を有する
分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項６】
第１の電極と、
上記第１の電極上に形成される半導体基板と、
上記半導体基板上に形成される第１の導電型の第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上に形成される活性層と、
上記活性上に形成される第２の導電型の第２のクラッド層と、
上記第２のクラッド層上に形成される第２の導電型の窓層と、
上記窓層上に形成される所定模様の分布型非金属接触層と、
上記分布型非金属接触層及び上記窓層を被覆し、上記分布型非金属接触層とオーム接触にあり、上記窓層との間にショットキー障壁が形成され、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び同様の透明酸化物質から成る群から選択される物質で形成された平板状透明導電層と、
上記平板状透明導電層上に形成される第２の電極と
を有し、
上記分布型非金属接触層は、上記第２の電極の略真下以外の領域で上記窓層上に分布される複数の接触細片を有する
分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項７】
上記活性層は、ＡｌＧａＩｎＰを有し、
上記窓層は、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、及び、ＡｌＧａＡｓから成る群から選択される物質を有し、
上記分布型非金属接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ、及び、ＡｌＧａＡｓから成る群から選択される物質を有し、
上記平板状透明導電層は、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウムから成る群から選択される物質を有し、
上記半導体基板は、ＧａＡｓを有し、
上記第１のクラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰを有し、
上記第２のクラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰを有し、
分布反射型層は、上記半導体基板と上記第１のクラッド層の間に形成され、ＡｌＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＡｓから成る群から選択される物質を有する
請求項３に記載の分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項８】
第１の一次表面及び第２の一次表面を有し発光機能を提供する積層構造と、
上記積層構造とオーム接触にあり、上記積層構造の上記第１の一次表面上に形成される複数の接触粒からなる分布型非金属接触層であり、前記接触粒のサイズ及び隣接する前記接触粒の距離は、前記非金属接触層による導電効果及び発光効果に基づいて決められるところの分布型非金属接触層と、
上記分布型非金属接触層及び上記積層構造の上記第１の一次表面を被覆し、上記分布型非金属接触層とオーム接触にあり、上記積層構造の上記第１の一次表面との間にショットキー障壁が形成され、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び同様の透明酸化物質から成る群から選択される物質で形成された平板状透明導電層と
を有する
分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項９】
上記平板状透明導電層と電気的に導通する第２の電極と、
上記積層構造の上記第２の一次表面と電気的に導通する第１の電極と
を有する
請求項８記載の分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項１０】
上記分布型非金属接触層は、上記第２の電極の略真下以外の領域で上記第１の一次表面上に分布される複数の円筒状の接触粒を有する
請求項９記載の分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項１１】
第１の一次表面及び第２の一次表面を有し発光機能を提供する積層構造と、
上記積層構造とオーム接触にあり、上記積層構造の上記第１の一次表面上に形成される所定模様の分布型非金属接触層と、
上記分布型非金属接触層及び上記積層構造の上記第１の一次表面を被覆し、上記分布型非金属接触層とオーム接触にあり、上記積層構造の上記第１の一次表面との間にショットキー障壁が形成され、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び同様の透明酸化物質から成る群から選択される物質で形成された平板状透明導電層と
を有し、
上記分布型非金属接触層は、上記第１の一次表面上に形成される複数の接触細片を有する
分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【請求項１２】
第１の一次表面及び第２の一次表面を有し発光機能を提供する積層構造と、
上記積層構造とオーム接触にあり、上記積層構造の上記第１の一次表面上に形成される所定模様の分布型非金属接触層と、
上記分布型非金属接触層及び上記積層構造の上記第１の一次表面を被覆し、上記分布型非金属接触層とオーム接触にあり、上記積層構造の上記第１の一次表面との間にショットキー障壁が形成され、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び同様の透明酸化物質から成る群から選択される物質で形成された平板状透明導電層と、
上記平板状透明導電層と電気的に導通する第２の電極と、
上記積層構造の上記第２の一次表面と電気的に導通する第１の電極と
を有し、
上記分布型非金属接触層は、上記第２の電極の略真下以外の領域で上記第１の一次表面上に分布される複数の接触細片を有する
分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明、発光ダイオード、特に輝度の高い発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｂｉｉｎｇ−Ｊｙｅ  ＬＥＥ他に発行され本願と同じ譲受人である米国特許第５，７８９，７６８号では、図１に示すような発光ダイオードが開示される。発光ダイオードにおいて、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１２がｎ型裏電極１０上に形成される。ブラッグ反射を用いた分布反射型（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＤＢＲ））層３０は、半導体基板１２上に形成される。分布反射型層３０は、ＡｌＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＡｓから成る群から選択される物質を有することが好ましい。積層構造１４は、反射型層３０上に形成され、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰの底部クラッド層１４０、ＡｌＧａＩｎＰの活性層１４２、及び、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰの上部クラッド層１４４を含む。ｐ型窓層１６は、上部クラッド層１４４上に形成される。窓層１６は、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ、及び、ＡｌＧａＡｓから成る群から選択される物質を有することが好ましい。ｐ型接触層１７は、窓層１６上に形成される。接触層１７は、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰ、及び、ＧａＡｓから成る群から選択される物質を有することが好ましい。透明導電層１９は、接触層１７上に形成され、接触層１７の中央の窪みを通じて延在し、窓層１６との間にショットキー障壁を形成することによって窓層１６と接触する。透明導電層１９は、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ、及び、同様の透明物質から成る群から選択される物質を有することが好ましい。ｐ型前電極２０は、導電層１９上に形成される。
【０００３】
上述の従来技術の発光ダイオードは、導電層１９と接触層の１７間の接触面がオーム接触され、導電層１９と窓層１６の間の接触面がショットキー障壁に形成されることを特徴とする。従って、前電極２０からの電流が導電層１９中に広がった後、この電流は、光を生成するために裏電極１０からの電流と遭う前にショットキー障壁でなくオーム接触を通じて活性層の中に流れる。
【０００４】
従来技術の発光ダイオードでは、前電極２０の真下の電流部分及び発光動作は、前電極による遮光の望ましくない影響を回避し得るよう前電極２０からの電流がショットキー障壁でなくオーム接触を通じて流れるよう制御され得るから減少され得る。しかしながら、活性層１４２において生成される光は、発光するために接触１７を通らなくてはならず、接触層は、その中を通る光の約１５％乃至２０％を吸収する。加えて、接触層１７と窓層１６の間の界面も光を吸収するといった望ましくない影響が生じる。その結果、窓層１６上で接触層１７がおかれる領域が減少され得る場合、接触層１７及び接触層１７と窓層の間の界面による光の吸収といった望ましくない影響は減少され得る。それにより、発光ダイオードの輝度が増加され得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、発光ダイオードの輝度を増加する改善された効果が実現され得るよう接触層及び接触層と窓層の間の界面による光の吸収の望ましくない影響を減少するために分布型接触の層を有する高輝度な発光ダイオードを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、分布型非金属接触層を備えた高輝度発光ダイオードは、第１の電極と、発光機能を提供し、上記第１の電極上に形成される積層構造と、上記積層構造とオーム接触にあり、上記積層構造上に形成された複数の接触粒からなる分布型非金属接触層であり、前記接触粒のサイズ及び隣接する前記接触粒の距離は、前記非金属接触層による導電効果及び発光効果に基づいて決められるところの分布型非金属接触層と、上記分布型非金属接触層及び上記積層構造を被覆し、上記分布型非金属接触層とオーム接触にあり、上記積層構造との間にショットキー障壁が形成され、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、及び同様の透明酸化物質から成る群から選択される物質で形成された平板状透明導電層と、上記平板状透明導電層上に形成される第２の電極とを有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図２及び図３を参照するに、本発明の第１の好ましい実施例による発光ダイオードでは、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１２がｎ型裏電極１０上に形成される。分布反射型（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  （ＤＢＲ））層３０は、半導体基板１２上に形成される。分布反射型層３０は、ＡｌＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＡｓから成る群から選択される物質を有することが好ましい。積層構造１４は、反射型層３０上に形成され、ｎ型ＡｌＧａＩｎｐの底部クラッド層１４０、ＡｌＧａＩｎｐの活性層１４２、及び、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰの上部クラッド層１４４を含む。ｐ型窓層１６は、上部クラッド層１４４上に形成される。窓層１６は、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎｐ、及び、ＡｌＧａＡｓから成る群から選択される物質を有することが好ましい。図３に示すように、分布された粒の形態にあるｐ型接触層１７は、（以下に説明するように）前電極２０の真下の領域以外の領域で窓層１６上に形成される。接触層１７の粒は、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ、及び、ＧａＡｓから成る群から選択される物質を有することが好ましい。第１の実施例では、各粒は、例えば、約８μｍの径を有し２つの隣接する粒の間の距離が１６μｍである円形の円筒の形状を有する。透明導電層１９は、粒及び窓層１６上に形成される。オーム接触は、導電層１９と各粒の間に形成され、ショットキー障壁は、導電層１９と窓層１６の間に形成される。透明導電層１９は、酸化インジウムスズ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム及び、同様の透明物質から成る群から選択される物質を有することが好ましい。ｐ型前電極２０は、導電層１９上に形成される。
【０００８】
各粒の大きさと２つの隣接する粒の間の距離との比が大きければ大きい程、粒によって与えられる導電効果がよくなり、改善される発光効果は小さい。反対に、各粒の大きさと２つの隣接する粒の間の距離との比が小さければ小さい程、粒によって与えられる導電効果は小さくなり、発光効果はよくなる。従って、比は、粒の導電効果及び透明効果夫々を考慮して選択されるべきである。所望の比は、ダイオードの最適発光効果を実現するために実験によって決定され得る。
【０００９】
明らかに、接触層の望ましくない光吸収効果は、本発明の第１の実施例による分布された粒の形態にある接触層１７を設けることで減少され得、それにより輝度の高い効果が実現され得る。
【００１０】
実施例は、本発明の発明者によって実行され、従来技術の発光ダイオードと比較して１５％乃至３０％の輝度の増加が本発明によって実現され得ることが証明される。
【００１１】
本発明は、好ましい実施例を参照して開示され説明される一方で、本発明の範囲は好ましい実施例に制限されない。本発明の全ての変化及び変更は、本発明の精神及び範囲内にまだ属する。例えば、前電極２０の真下の領域以外の領域で窓層１６上に形成される分布された交差する細片の形態にあるｐ型接触層１８を第１の実施例による分布された粒の形態にあるｐ型接触層１７の代わりに使用するか、又は、分布された粒の形態にあるｐ型接触層１７を前電極２０の真下の領域に延在させることは、本発明の範囲から逸脱しないことが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の発光ダイオード構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例による分布型接触の層を有する高輝度発光ダイオードの略断面図である。
【図３】図２に示す分布型接触の層を有する高輝度発光ダイオードの略平面図である。
【図４】本発明の第２の実施例による分布型接触の層を有する高輝度発光ダイオードの略平面図である。
【符号の説明】
１０    裏電極
１２    半導体基板
１４    積層構造
１６    窓層
１７、１８  接触層
１９    透明導電層
２０    前電極
３０    反射型層
１４０  底部クラッド層
１４２  活性層
１４４  上部クラッド層
【図１】
0003593020.tif 000002
【図２】
0003593020.tif 000003
【図３】
0003593020.tif 000004
【図４】
0003593020.tif 000005