JPH02105588A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH02105588A JPH02105588A JP63258488A JP25848888A JPH02105588A JP H02105588 A JPH02105588 A JP H02105588A JP 63258488 A JP63258488 A JP 63258488A JP 25848888 A JP25848888 A JP 25848888A JP H02105588 A JPH02105588 A JP H02105588A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 6
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は発光ダイオードの構造に関し、特に、ＩｎＰ基
板上に形成したＩ ｎＰ／Ｉ ｎＧａＡｓＰダブルへテ
ロ型発光ダイオードの構造に関する。
板上に形成したＩ ｎＰ／Ｉ ｎＧａＡｓＰダブルへテ
ロ型発光ダイオードの構造に関する。
通信用に用いられるＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰダブルへテ
ロ型発光ダイオードの中で、応答が早い事を特徴とする
発光ダイオードとして、活性層に５ Ｘ １０１８ｃｍ
−’以上の高濃度のＰ型ドーパントを混入させて形成し
た発光ダイオードがある。従来、上述の発光ダイオード
は第２図に示すように、Ｎ型ＩｎＰ基板１ａ上に濃度が
１×１０１８ＣＩ＋−’程度のＮ型ＩｎＰクラッド層２
ａと濃度が５Ｘ Ｉ Ｑ １８ｃｍ−’以上のＺｎ（亜
鉛）をドープした工ｎＧａＡｓＰ活性層３とＰ型ＩｎＰ
クラッド層４ａ及びＰ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５ａ
を形成した構造を有し、またこれらの各半導体層は液相
エピタキシャル成長によって形成していた。
ロ型発光ダイオードの中で、応答が早い事を特徴とする
発光ダイオードとして、活性層に５ Ｘ １０１８ｃｍ
−’以上の高濃度のＰ型ドーパントを混入させて形成し
た発光ダイオードがある。従来、上述の発光ダイオード
は第２図に示すように、Ｎ型ＩｎＰ基板１ａ上に濃度が
１×１０１８ＣＩ＋−’程度のＮ型ＩｎＰクラッド層２
ａと濃度が５Ｘ Ｉ Ｑ １８ｃｍ−’以上のＺｎ（亜
鉛）をドープした工ｎＧａＡｓＰ活性層３とＰ型ＩｎＰ
クラッド層４ａ及びＰ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５ａ
を形成した構造を有し、またこれらの各半導体層は液相
エピタキシャル成長によって形成していた。
しかし、上述の従来の発光ダイオードはＩｎＧａＡｓＰ
活性層３に高濃度のＺｎを混入させている為、活性層形
成後の液相エピタキシャル成長中にＩ ｎＧａＡｓ活性
層３中のＺｎがＮ型ＩｎＰクラッド層２ａ中に拡散し、
Ｎ型ＩｎＰクラッド層２ａのうちのＩｎＧａＡｓＰ活性
層３に近い側の一部がＰ型に反転し、ＰＮ接合がＮ型Ｉ
ｎＰクロット層２ａ中に形成される。この結果Ｉ ｎＧ
ａＡｓＰ活性層３中へのキャリアの閉じ込め効率が悪化
し、発光ダイオードの発光効率が低下するという欠点が
あった。
活性層３に高濃度のＺｎを混入させている為、活性層形
成後の液相エピタキシャル成長中にＩ ｎＧａＡｓ活性
層３中のＺｎがＮ型ＩｎＰクラッド層２ａ中に拡散し、
Ｎ型ＩｎＰクラッド層２ａのうちのＩｎＧａＡｓＰ活性
層３に近い側の一部がＰ型に反転し、ＰＮ接合がＮ型Ｉ
ｎＰクロット層２ａ中に形成される。この結果Ｉ ｎＧ
ａＡｓＰ活性層３中へのキャリアの閉じ込め効率が悪化
し、発光ダイオードの発光効率が低下するという欠点が
あった。
本発明は上述の問題点を解決し、発光効率の良い発光ダ
イオードを得ることを目的としている。
イオードを得ることを目的としている。
本発明の発光ダイオードは、Ｐ型ＩｎＰ基板上にＰ型Ｉ
ｎＰクラッド層、さらに濃度が５×１０１８１−３以上
のＰ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層を形成し、続いて濃度が２
Ｘ １０１８ｃｍ−’以上のＮ型ＩｎＰクラッド層及
びＮ型Ｉ ｎＧａＡｓＰキャップ層次に本発明について
図面を参照して説明する。
ｎＰクラッド層、さらに濃度が５×１０１８１−３以上
のＰ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層を形成し、続いて濃度が２
Ｘ １０１８ｃｍ−’以上のＮ型ＩｎＰクラッド層及
びＮ型Ｉ ｎＧａＡｓＰキャップ層次に本発明について
図面を参照して説明する。
第１図に本発明の第１の実施例の断面図を示す。本発明
の第１の実施例の発光ダイオードはＰ型ＩｎＰ基板１上
に、厚さ５μｍ、濃度１×１０１８ＣＩｌづのＰ型Ｉｎ
Ｐクラッド層２、厚さ０．５μｍ、濃度Ｉ Ｘ １０１
９ｃｍ−’のＰ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、厚さ１μｍ
、濃度５ Ｘ １０１８ｃｍ−’のＮ型ＩｎＰクラッド
層４及び厚さ１．５μｍ、濃度５ ｘ １ （） ！８
ＣＩ１１−３のＮ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を順次
形成し、さらに円形領域Ｍを除いたＮ型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層５の表面に酸化膜６を、続いてその上に全面
に電＠７を形成し、また少なくとも円形領域Ｍの下に対
応する円形領域Ｎを除いたＰ型ＩｎＰ基板１の表面に電
極８を形成し、な構造を有している。
の第１の実施例の発光ダイオードはＰ型ＩｎＰ基板１上
に、厚さ５μｍ、濃度１×１０１８ＣＩｌづのＰ型Ｉｎ
Ｐクラッド層２、厚さ０．５μｍ、濃度Ｉ Ｘ １０１
９ｃｍ−’のＰ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、厚さ１μｍ
、濃度５ Ｘ １０１８ｃｍ−’のＮ型ＩｎＰクラッド
層４及び厚さ１．５μｍ、濃度５ ｘ １ （） ！８
ＣＩ１１−３のＮ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を順次
形成し、さらに円形領域Ｍを除いたＮ型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層５の表面に酸化膜６を、続いてその上に全面
に電＠７を形成し、また少なくとも円形領域Ｍの下に対
応する円形領域Ｎを除いたＰ型ＩｎＰ基板１の表面に電
極８を形成し、な構造を有している。
本素子使用時は上下を反対にして電極７側を下にしてマ
ウントして使用する。したがって電流は電極８よりＰ型
ＩｎＰ基板１、Ｐ型ＩｎＰクラッドＮ２、Ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３、Ｎ型ＩｎＰクラッド層４及びＮ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層５を経て円形領域Ｍより電極７へ
流れることとなる。一方、Ｐ型１ｎＧａＡｓＰ活性層３
で発生した光はＰ型ＩｎＰクラッド層２、Ｐ型ＩｎＰ基
板１を経て円形領域Ｎより外部へ放射されることとなる
。ここで、上述の発光ダイオードにおける各半導体層２
，３．４．５は液相エピタキシャル成長によって形成さ
れたものであるが、成長中にＩ ｎＧａＡｓＰ活性Ａｓ
中のＰ型ドーパントであるＺｎがＮ型ＩｎＰクラッド層
４中に拡散し、■ｎＰクラッド層４中にＰＮ接合が形成
されてしまう。従来、このＰＮ接合と活性層の間の距離
は０．４μｍ程度であったが、本実施例の発光ダイオー
ドではＩｎＰクラッド層４のＮ濃度を５×１０１１０ｌ
８’と高くしている為、０．０２μｍと大幅に縮小する
ことができ、この結果、活性層中でのキャリアの閉じ込
め効率が向上し、素子の発光効率は従来の約１．２倍に
向上しな。
ウントして使用する。したがって電流は電極８よりＰ型
ＩｎＰ基板１、Ｐ型ＩｎＰクラッドＮ２、Ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３、Ｎ型ＩｎＰクラッド層４及びＮ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層５を経て円形領域Ｍより電極７へ
流れることとなる。一方、Ｐ型１ｎＧａＡｓＰ活性層３
で発生した光はＰ型ＩｎＰクラッド層２、Ｐ型ＩｎＰ基
板１を経て円形領域Ｎより外部へ放射されることとなる
。ここで、上述の発光ダイオードにおける各半導体層２
，３．４．５は液相エピタキシャル成長によって形成さ
れたものであるが、成長中にＩ ｎＧａＡｓＰ活性Ａｓ
中のＰ型ドーパントであるＺｎがＮ型ＩｎＰクラッド層
４中に拡散し、■ｎＰクラッド層４中にＰＮ接合が形成
されてしまう。従来、このＰＮ接合と活性層の間の距離
は０．４μｍ程度であったが、本実施例の発光ダイオー
ドではＩｎＰクラッド層４のＮ濃度を５×１０１１０ｌ
８’と高くしている為、０．０２μｍと大幅に縮小する
ことができ、この結果、活性層中でのキャリアの閉じ込
め効率が向上し、素子の発光効率は従来の約１．２倍に
向上しな。
〔実施例２〕
次に本発明の第２の実施例について説明する。
第３図は第２の実施例の断面図を示したものである。同
図に示すようにこの第２の実施例の発光ダイオードは、
第１の実施例の発光ダイオードに対し、Ｐ型１ｎＧａＡ
ｓＰ活性層３ｂの層厚を０．１５μｍと薄くした事、及
びＮ型ＩｎＰクラッド層４ｂの濃度を３ Ｘ １０１８
ｃｍづと低くした事、さらに、Ｐ側電極８ｂをＰ型Ｉｎ
Ｐ基板１の表面全面に形成した事の相違点を有するほか
は第１の実施例と同様の素子構造となっている。すなわ
ち、第１の実施例の発光ダイオードはいわゆる面発光ダ
イオードであったのに対し、第２の実施例の発光ダイオ
ードは光が活性層の端面より直接外部に放射される端面
発光ダイオードである。
図に示すようにこの第２の実施例の発光ダイオードは、
第１の実施例の発光ダイオードに対し、Ｐ型１ｎＧａＡ
ｓＰ活性層３ｂの層厚を０．１５μｍと薄くした事、及
びＮ型ＩｎＰクラッド層４ｂの濃度を３ Ｘ １０１８
ｃｍづと低くした事、さらに、Ｐ側電極８ｂをＰ型Ｉｎ
Ｐ基板１の表面全面に形成した事の相違点を有するほか
は第１の実施例と同様の素子構造となっている。すなわ
ち、第１の実施例の発光ダイオードはいわゆる面発光ダ
イオードであったのに対し、第２の実施例の発光ダイオ
ードは光が活性層の端面より直接外部に放射される端面
発光ダイオードである。
ここで、第１の実施例の発光ダイオードに対し、第２の
実施例の発光ダイオードは活性層が０９１５μｍと薄い
為、拡散源である活性層中のＺｎの絶対量が少なく、こ
の為Ｎ型ＩｎＰクラッド層のＮ濃度を３ Ｘ １０１８
ｃｍ−’と第１の実施例の発光ダイオードより低い値で
も第１の実施例と同様の効果を有している。すなわち、
Ｎ型ＩｎＰクラッド層４ｂ中に形成されたＰＮ接合とＰ
型ＩｎＧａＡｓＰ活性層３との距離は従来の０．２μｍ
から０．０２μｍに縮小することができ、この結果、素
子の発光効率は従来の約１．１倍に向上し妃 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の発光ダイオードはＰ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層に接合するＮ型ＩｎＰクラッド層の
Ｎ濃度を２×ｉ ｏ １８Ｃ１１１−３以上の高濃度に
することによ、す、液相エピタキシャル成長中に、活性
層中のＺｎがＮ型ＩｎＰクラッド層中に拡散することに
よるＮ型ＩｎＰクラッド層中におけるＰ型反転領域を小
さく押えることができ、この結果、活性層中へのキャリ
アの閉じ込め効率の低下を押え、従来素子より、発光効
率を向上できる効果がある。さらに高濃度にドーピング
されたＩｎＰ層は、表面が凹凸となるいわゆるテラスが
発生し、特に、２ Ｘ １０１８ｃｍ−’にドーピング
されたＩｎＰ層のテラスの凹凸の段差は大きい。そして
この凸部のＩｎＰはＩｎＰ中のＰ（リン）が解離しやす
く、例えばテラスの激しいＩｎＰクラッド層上に活性層
を形成した場合、ＩｎＰクラッド層上のＰが解離した部
分より活性層中に転位が発生し発光ダイオードの寿命に
重大な支障をきたす。しかし、本発明の発光ダイオード
は２×１０１８ｃｍ−３以上の高濃度のＮ型ＩｎＰクラ
ッド層は活性層形成後に形成する為活性層中に転位を発
生させることを避ける事ができる。
実施例の発光ダイオードは活性層が０９１５μｍと薄い
為、拡散源である活性層中のＺｎの絶対量が少なく、こ
の為Ｎ型ＩｎＰクラッド層のＮ濃度を３ Ｘ １０１８
ｃｍ−’と第１の実施例の発光ダイオードより低い値で
も第１の実施例と同様の効果を有している。すなわち、
Ｎ型ＩｎＰクラッド層４ｂ中に形成されたＰＮ接合とＰ
型ＩｎＧａＡｓＰ活性層３との距離は従来の０．２μｍ
から０．０２μｍに縮小することができ、この結果、素
子の発光効率は従来の約１．１倍に向上し妃 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の発光ダイオードはＰ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層に接合するＮ型ＩｎＰクラッド層の
Ｎ濃度を２×ｉ ｏ １８Ｃ１１１−３以上の高濃度に
することによ、す、液相エピタキシャル成長中に、活性
層中のＺｎがＮ型ＩｎＰクラッド層中に拡散することに
よるＮ型ＩｎＰクラッド層中におけるＰ型反転領域を小
さく押えることができ、この結果、活性層中へのキャリ
アの閉じ込め効率の低下を押え、従来素子より、発光効
率を向上できる効果がある。さらに高濃度にドーピング
されたＩｎＰ層は、表面が凹凸となるいわゆるテラスが
発生し、特に、２ Ｘ １０１８ｃｍ−’にドーピング
されたＩｎＰ層のテラスの凹凸の段差は大きい。そして
この凸部のＩｎＰはＩｎＰ中のＰ（リン）が解離しやす
く、例えばテラスの激しいＩｎＰクラッド層上に活性層
を形成した場合、ＩｎＰクラッド層上のＰが解離した部
分より活性層中に転位が発生し発光ダイオードの寿命に
重大な支障をきたす。しかし、本発明の発光ダイオード
は２×１０１８ｃｍ−３以上の高濃度のＮ型ＩｎＰクラ
ッド層は活性層形成後に形成する為活性層中に転位を発
生させることを避ける事ができる。
したがって本発明の発光ダイオードはＰ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層を形成したのち２ Ｘ １０１８ｃｙｍ−３以
上の高濃度のＮ型ＩｎＰクラッド層を形成することによ
り、活性層中に転位を発生することなくかつ、活性層か
らＮ型ＩｎＰクラッド層中に形成されるＰＮ接合までの
距離を従来より縮小する事により素子の発光効率を向上
できる効果がある。
Ｐ活性層を形成したのち２ Ｘ １０１８ｃｙｍ−３以
上の高濃度のＮ型ＩｎＰクラッド層を形成することによ
り、活性層中に転位を発生することなくかつ、活性層か
らＮ型ＩｎＰクラッド層中に形成されるＰＮ接合までの
距離を従来より縮小する事により素子の発光効率を向上
できる効果がある。
第１図及び第３図は本発明の実施例の断面図、第２図は
従来の発光ダイオードの断面図である。 １−Ｐ型ＩｎＰ基板、１ ａ−Ｎ型ＩｎＰ基板、２．４
ａ・−Ｐ型ＩｎＰクラッド層、３，３ｂ−Ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、４，４ｂ、２ａ、−Ｎ型ＩｎＰクラッド
層、５−Ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓＰキャップ層、５ａ・・・
Ｎ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、６・・・酸化膜、７・
・・Ｎ側電極、８．８ｂ・・・Ｐ側電極。
従来の発光ダイオードの断面図である。 １−Ｐ型ＩｎＰ基板、１ ａ−Ｎ型ＩｎＰ基板、２．４
ａ・−Ｐ型ＩｎＰクラッド層、３，３ｂ−Ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、４，４ｂ、２ａ、−Ｎ型ＩｎＰクラッド
層、５−Ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓＰキャップ層、５ａ・・・
Ｎ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、６・・・酸化膜、７・
・・Ｎ側電極、８．８ｂ・・・Ｐ側電極。
Claims (1)
- Ｐ型ＩｎＰ基板上にＰ型ＩｎＰクラッド層と濃度が５×
１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３以上のＰ型ＩｎＧａＡｓＰ活
性層及び濃度が２×１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３以上のＮ
型ＩｎＰクラッド層を順次形成した事を特徴とする発光
ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63258488A JPH02105588A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63258488A JPH02105588A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02105588A true JPH02105588A (ja) | 1990-04-18 |
Family
ID=17320905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63258488A Pending JPH02105588A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02105588A (ja) |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP63258488A patent/JPH02105588A/ja active Pending
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