JPH03114277A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH03114277A JPH03114277A JP1250450A JP25045089A JPH03114277A JP H03114277 A JPH03114277 A JP H03114277A JP 1250450 A JP1250450 A JP 1250450A JP 25045089 A JP25045089 A JP 25045089A JP H03114277 A JPH03114277 A JP H03114277A
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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】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明は、■−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素
子に係わり、特に短波長（緑色）領域で発光する高輝度
の半導体発光素子に関する。
子に係わり、特に短波長（緑色）領域で発光する高輝度
の半導体発光素子に関する。
（従来の技術）
近年、情報処理技術の長足の進歩により、光通信用、光
媒体記録用及び表示用の光源として半導体発光素子の需
要が急増している。中でも情報の高密度化に伴い、現在
主流の赤色より短波長の緑色に光る高輝度の発光ダイオ
ード（以下ＬＥＤと略記する）の開発が益々強く望まれ
ている。
媒体記録用及び表示用の光源として半導体発光素子の需
要が急増している。中でも情報の高密度化に伴い、現在
主流の赤色より短波長の緑色に光る高輝度の発光ダイオ
ード（以下ＬＥＤと略記する）の開発が益々強く望まれ
ている。
これまでＧａＰ、ＧａＡｓという化合物半導体や、Ａｌ
ＧａＡｓ、Ｇａ１ｎＡｓＰ等の混晶半導体で黄色から近
赤外領域での発光が利用されている。しかし、比較的短
波長発光のＧａＰでは発光効率が低く、発光効率の良い
混晶半導体は本来赤外用であり、７００ｎｍ程度の波長
が限界と考えられている。そこで、バンドギャップが１
．９〜２．４ｅＶ程度と発光波長の下限値がある程度低
く、直接遷移型のバンド構造で発光効率の高い材料とし
て、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎＧａＡＩＰが最も
適していると考えられる。このような混晶半導体は、ペ
テロ接合を形成し発光効率を改善する場合にも都合がよ
い。
ＧａＡｓ、Ｇａ１ｎＡｓＰ等の混晶半導体で黄色から近
赤外領域での発光が利用されている。しかし、比較的短
波長発光のＧａＰでは発光効率が低く、発光効率の良い
混晶半導体は本来赤外用であり、７００ｎｍ程度の波長
が限界と考えられている。そこで、バンドギャップが１
．９〜２．４ｅＶ程度と発光波長の下限値がある程度低
く、直接遷移型のバンド構造で発光効率の高い材料とし
て、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎＧａＡＩＰが最も
適していると考えられる。このような混晶半導体は、ペ
テロ接合を形成し発光効率を改善する場合にも都合がよ
い。
しかしながら、この種の半導体発光素子にあっては次の
ような問題があった。即ち、緑色等の短波長で発光する
ＬＥＤを作成する場合は、発光波長に対して基板のバン
ドギャップが狭いため、発光層から基板側に向かう放射
光の多くの部分は基板で吸収されてしまう。このため、
光取出し電極側から放射される光は発光層から直接光取
出し電極側に向かう光成分のみとなり、十分な輝度が取
れないという問題が生じる。なお、この混晶は抵抗が比
較的高く、しかも厚膜の成長が困難であるという理由か
ら、これまでＧａＡｌＡｓ系のＬＥＤで採用してきた基
板除去の方法が利用できない。
ような問題があった。即ち、緑色等の短波長で発光する
ＬＥＤを作成する場合は、発光波長に対して基板のバン
ドギャップが狭いため、発光層から基板側に向かう放射
光の多くの部分は基板で吸収されてしまう。このため、
光取出し電極側から放射される光は発光層から直接光取
出し電極側に向かう光成分のみとなり、十分な輝度が取
れないという問題が生じる。なお、この混晶は抵抗が比
較的高く、しかも厚膜の成長が困難であるという理由か
ら、これまでＧａＡｌＡｓ系のＬＥＤで採用してきた基
板除去の方法が利用できない。
一方、発光層と光取出し側電極との間にはコンタクト層
が存在するが、このコンタクト層における放射光の吸収
も輝度を低下させる要因となる。コンタクト層として放
射光に対して透明な化合物半導体材料（例えばＩ ｎＧ
ａＡ Ｉ Ｐ）を用いれば吸収は少なくなるが、このよ
うな半導体材料を発光層の上に厚く成長形成することは
容易ではない。
が存在するが、このコンタクト層における放射光の吸収
も輝度を低下させる要因となる。コンタクト層として放
射光に対して透明な化合物半導体材料（例えばＩ ｎＧ
ａＡ Ｉ Ｐ）を用いれば吸収は少なくなるが、このよ
うな半導体材料を発光層の上に厚く成長形成することは
容易ではない。
（発明が解決しようとする課８）
このように従来、緑色等の短波長で発光する半導体発光
素子においては、基板における放射光の吸収が大きく、
これが輝度を低下させる要因となっていた。
素子においては、基板における放射光の吸収が大きく、
これが輝度を低下させる要因となっていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、ＩｎＧａＡＩＰ等のバンドギャップ
の大きい化合物半導体を発光層として用い、緑色領域で
発光させる場合にも、基板における放射光の吸収を低減
することができ、輝度の向上をはかり得る半導体発光素
子を提供することにある。
的とするところは、ＩｎＧａＡＩＰ等のバンドギャップ
の大きい化合物半導体を発光層として用い、緑色領域で
発光させる場合にも、基板における放射光の吸収を低減
することができ、輝度の向上をはかり得る半導体発光素
子を提供することにある。
［発明の目的］
（課題を解決するための手段）
本発明の骨子は、基板における放射光の吸収を防止する
ために、基板と発光層とめ間に放射光を反射させる光反
射層を形成し、光取出しの低効率という問題を光反射層
で基板側への光を取出し側に反射させる方法で解決する
ことにある。
ために、基板と発光層とめ間に放射光を反射させる光反
射層を形成し、光取出しの低効率という問題を光反射層
で基板側への光を取出し側に反射させる方法で解決する
ことにある。
即ち本発明は、ＧａＡｓ等のバンドギャップの小さい化
合物半導体基板上にｐｎ接合からなる発光層を有し、該
発光層を形成する半導体をＩ ｎ）（Ｇ ａｙ Ａ ｌ
１−ｘ−ｙ Ｐ （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）とした
半導体発光素子において、前記発光層と基板との間に、
異なる組成の交互積層膜からなる光反射層を形成するよ
うにしたものである。
合物半導体基板上にｐｎ接合からなる発光層を有し、該
発光層を形成する半導体をＩ ｎ）（Ｇ ａｙ Ａ ｌ
１−ｘ−ｙ Ｐ （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）とした
半導体発光素子において、前記発光層と基板との間に、
異なる組成の交互積層膜からなる光反射層を形成するよ
うにしたものである。
（作用）
本発明では、■−ｖ族化合物半導体としては比較的バン
ドギャップの大きいＩｎＧａＡＩＰからなる発光層と、
バンドギャップの小さいＧａＡｓ等からなる化合物半導
体基板との間に光反射層を設けることにより、発光層か
ら基板側に向かう放射光を光取出し側に反射させること
ができ、これにより光吸収の最大の原因であるバンドギ
ャップの狭いＧａＡｓ基板による吸収が避けられる。従
って、素子外部への光取出し効率が向上し、これまで困
難であった実用レベルの輝度の緑色ＬＥＤが実現可能と
なる。
ドギャップの大きいＩｎＧａＡＩＰからなる発光層と、
バンドギャップの小さいＧａＡｓ等からなる化合物半導
体基板との間に光反射層を設けることにより、発光層か
ら基板側に向かう放射光を光取出し側に反射させること
ができ、これにより光吸収の最大の原因であるバンドギ
ャップの狭いＧａＡｓ基板による吸収が避けられる。従
って、素子外部への光取出し効率が向上し、これまで困
難であった実用レベルの輝度の緑色ＬＥＤが実現可能と
なる。
ここで、光反射層としては異なる組成の多層膜（交互積
層膜）を用いるが、この交互積層の周期は発光波長程度
にする。反射率を高くする観点からは、交互積層の周期
を発光波長λに対して、λ／２．λ／８，２λ等にする
のが望ましい。また、コンタクト層における光吸収を低
減する目的で、コンタクト層のバンドギャップを大きく
し放射光に対して透明にすれば、光取出し効率のさらな
る向上をはかることが可能である。ところが、バンドギ
ャップの大きなコンタクト層を形成する代わりに、バン
ドギャップは小さくても間接遷移型半導体材料を用いる
ことによりて、光吸収を少なくして且つ発光層上への成
長を容易にすることが可能である。
層膜）を用いるが、この交互積層の周期は発光波長程度
にする。反射率を高くする観点からは、交互積層の周期
を発光波長λに対して、λ／２．λ／８，２λ等にする
のが望ましい。また、コンタクト層における光吸収を低
減する目的で、コンタクト層のバンドギャップを大きく
し放射光に対して透明にすれば、光取出し効率のさらな
る向上をはかることが可能である。ところが、バンドギ
ャップの大きなコンタクト層を形成する代わりに、バン
ドギャップは小さくても間接遷移型半導体材料を用いる
ことによりて、光吸収を少なくして且つ発光層上への成
長を容易にすることが可能である。
（実施例）
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は１本発明の一実施例に係わるＬＥＤの概略構造
を示す断面図であり、基板と発光層との間に光反射層を
設け、基板による光吸収を回避したものである。
を示す断面図であり、基板と発光層との間に光反射層を
設け、基板による光吸収を回避したものである。
図中１１はｐ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１１上に
はｐ−ＧａＡｓバッファ層１２及びｐ−１ｎＧａＰ中間
バンドギャップ層１３が成長形成され、さらにこの中間
バンドギャップ層１３上にｐ−ＩｎＡＩＰとｐ −１ｎ
Ｇ ａ Ａ Ｉ Ｐの多層構造からなる光反射層１４
が成長形成されている。光反射層１４上には、ｐ−１ｎ
＾ＩＰクラッド層１５．ＩｎＧａＡＩＰ活性層１６及び
ｎ−１ｎＡＩＰクラッド層１７から構成されるダブルへ
テロ構造の発光層が成長形成され、この発光層上にｎ−
１ｎＡＩＰコンタクト層１８が成長形成されている。な
お、図中２１はｐ側電極（光取出し側電極）、２２はｎ
側電極を示している。
はｐ−ＧａＡｓバッファ層１２及びｐ−１ｎＧａＰ中間
バンドギャップ層１３が成長形成され、さらにこの中間
バンドギャップ層１３上にｐ−ＩｎＡＩＰとｐ −１ｎ
Ｇ ａ Ａ Ｉ Ｐの多層構造からなる光反射層１４
が成長形成されている。光反射層１４上には、ｐ−１ｎ
＾ＩＰクラッド層１５．ＩｎＧａＡＩＰ活性層１６及び
ｎ−１ｎＡＩＰクラッド層１７から構成されるダブルへ
テロ構造の発光層が成長形成され、この発光層上にｎ−
１ｎＡＩＰコンタクト層１８が成長形成されている。な
お、図中２１はｐ側電極（光取出し側電極）、２２はｎ
側電極を示している。
ここで、中間バンドギャップ層１３は、バッファ層１２
と光反射層１４との間の大きなバンドギャップ差による
オーミック接合の阻害を防止するものである。光反射層
１４は反射率を高くするために、発光波長の１／２程度
の積層周期にした。また、コンタクト層１８のバンドギ
ャップは活性層１６のバンドギャップよりも大きく、発
光波長に対して透明となるようにした。
と光反射層１４との間の大きなバンドギャップ差による
オーミック接合の阻害を防止するものである。光反射層
１４は反射率を高くするために、発光波長の１／２程度
の積層周期にした。また、コンタクト層１８のバンドギ
ャップは活性層１６のバンドギャップよりも大きく、発
光波長に対して透明となるようにした。
次に、上記素子の製造方法について具体的に説明する。
各半導体層は有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶ Ｄ法
）により成長させた。原料にはメチル系■族有機金属と
してのトリメチルインジウム（ＴＭＩ） トリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）、及びトリメチルアルミニウム（
ＴＭＡ）を用い、Ｖ放水素化物としてのアルシン（ＡＳ
Ｈ３）及びフォスフイン（ＰＨ３）を用い、水素をキャ
リアガスとて石英製反応管に反応性ガスを輸送してＳｉ
Ｃコーティングしたグラファイトサセプタ上に設置した
基板に結晶を成長させた。反応管内部の圧力は０８３〜
１気圧であり、基板温度は７００℃程度に外部より高周
波加熱される。基板にはＺｎドープ、キャリア濃度３Ｘ
１０１８０Ｉｌ−３のｐ−ＧａＡｓを用いた。
）により成長させた。原料にはメチル系■族有機金属と
してのトリメチルインジウム（ＴＭＩ） トリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）、及びトリメチルアルミニウム（
ＴＭＡ）を用い、Ｖ放水素化物としてのアルシン（ＡＳ
Ｈ３）及びフォスフイン（ＰＨ３）を用い、水素をキャ
リアガスとて石英製反応管に反応性ガスを輸送してＳｉ
Ｃコーティングしたグラファイトサセプタ上に設置した
基板に結晶を成長させた。反応管内部の圧力は０８３〜
１気圧であり、基板温度は７００℃程度に外部より高周
波加熱される。基板にはＺｎドープ、キャリア濃度３Ｘ
１０１８０Ｉｌ−３のｐ−ＧａＡｓを用いた。
基板の面方位は（１００）である。
始めにｐ−ＧａＡｓ基板１１上にｐ−ＣａＡｓ（Ｚｎド
ープ、 ３ Ｘ １０”ｃｍ−’）バッファ層１２を
２ｐｍ、ｐ −Ｉ ｎ、、、Ｇａｏ、ｓ Ｐ （Ｚｎ
ドープ、 ３ Ｘ １０１Ｂ１０１Ｂａ中間バンドギ
ャップ層１３を０．５μｍ成長させる。後者は、ＧａＡ
ｓとＩｎＡＩＰのバンドギャップの中間のバンドギャッ
プになる層であり、大きなバンドギャップ差による接合
の非オーム性を防止する。この上にｐ−Ｉｎ０．、ＡＩ
。、、Ｐと ｐ −Ｉ ｎｏ、５ Ｇ ａｏ、２ Ａ １ 。、３
Ｐの交互積層からなる光反射層１４を５μｍ形成する。
ープ、 ３ Ｘ １０”ｃｍ−’）バッファ層１２を
２ｐｍ、ｐ −Ｉ ｎ、、、Ｇａｏ、ｓ Ｐ （Ｚｎ
ドープ、 ３ Ｘ １０１Ｂ１０１Ｂａ中間バンドギ
ャップ層１３を０．５μｍ成長させる。後者は、ＧａＡ
ｓとＩｎＡＩＰのバンドギャップの中間のバンドギャッ
プになる層であり、大きなバンドギャップ差による接合
の非オーム性を防止する。この上にｐ−Ｉｎ０．、ＡＩ
。、、Ｐと ｐ −Ｉ ｎｏ、５ Ｇ ａｏ、２ Ａ １ 。、３
Ｐの交互積層からなる光反射層１４を５μｍ形成する。
この部分は、Ｚｎドープ、キャリア濃度Ｉ Ｘ １０”
ｃａｂ−’であり放射光を効率良く反射するために半導
体内の波長の約１７２の積層周期の１０００人で交互積
層する。
ｃａｂ−’であり放射光を効率良く反射するために半導
体内の波長の約１７２の積層周期の１０００人で交互積
層する。
次いで、光反射層１４上にｐ−
Ｉｎｏ、ｓ Ａ １ｏ、５ Ｐ （Ｚｎドープ、Ｉ
ＸｌＸ１０１８ａ’、２ｕｍ）クラッド層１５．アンド
ープＩｎｏ、５ＧａＯ１２５Ａ Ｉ ０．２５Ｐ （０
，５μｍ）活性層１５．ｎ−１ｎ、、５ Ａ１．．５
Ｐ （Ｓｅドープ。
ＸｌＸ１０１８ａ’、２ｕｍ）クラッド層１５．アンド
ープＩｎｏ、５ＧａＯ１２５Ａ Ｉ ０．２５Ｐ （０
，５μｍ）活性層１５．ｎ−１ｎ、、５ Ａ１．．５
Ｐ （Ｓｅドープ。
Ｉ Ｘ １０Ｉ１０ｌ８’、 ２ ｐ ｍ ）クラッ
ド層１７からなるダブルへテロ構造を形成する。その後
、発光波長に対して透明なｎ−１ｎｏ、５ ＡＩｏ、５
ｐコンタクト層（Ｓｅドープ、 ３ Ｘ １０１０
１８ａ’） １８を５μｍ成長させる。最後に、基板１
１の裏面及びコンタクト層１８の上面にＩｎ電極２１゜
２２を装着することによって、緑色領域で発光するＬＥ
Ｄが完成することになる。
ド層１７からなるダブルへテロ構造を形成する。その後
、発光波長に対して透明なｎ−１ｎｏ、５ ＡＩｏ、５
ｐコンタクト層（Ｓｅドープ、 ３ Ｘ １０１０
１８ａ’） １８を５μｍ成長させる。最後に、基板１
１の裏面及びコンタクト層１８の上面にＩｎ電極２１゜
２２を装着することによって、緑色領域で発光するＬＥ
Ｄが完成することになる。
かくして製造されたＬＥＤにおいては、ダブルへテロ構
造部からなる発光層で発生した光はｎ側電極（光取出し
側電極）２２側及び基板１１側に向かうことになる。基
板１１側に向かう放射光は光反射層１４で効率良く反射
され、光取出し電極２２側に向かう。このため、基板１
１による光吸収を防止することができ、光反射層１４の
ない場合と比べて著しく輝度の向上した５０ｍｃｄ程度
の緑色ＬＥＤが実現できた。また、光取出し側の電極（
コンタクト層１８）を高濃度にドープし易いｎ型とする
ことにより、電流の狭窄の少ない良好な素子が実現可能
になる。
造部からなる発光層で発生した光はｎ側電極（光取出し
側電極）２２側及び基板１１側に向かうことになる。基
板１１側に向かう放射光は光反射層１４で効率良く反射
され、光取出し電極２２側に向かう。このため、基板１
１による光吸収を防止することができ、光反射層１４の
ない場合と比べて著しく輝度の向上した５０ｍｃｄ程度
の緑色ＬＥＤが実現できた。また、光取出し側の電極（
コンタクト層１８）を高濃度にドープし易いｎ型とする
ことにより、電流の狭窄の少ない良好な素子が実現可能
になる。
このように本実施例によれば、特別な基板を持ちいずと
も、高品質で安価なＧａＡｓという比較的バンドギャッ
プの狭い基板上に、光吸収を抑える多層構造の光反射層
１４を形成し、さらにＩｎＧａＡＩＰからなる発光層（
１５〜１７）を成長させることにより、緑色領域で発光
する高輝度のＬＥＤを作成することができた。
も、高品質で安価なＧａＡｓという比較的バンドギャッ
プの狭い基板上に、光吸収を抑える多層構造の光反射層
１４を形成し、さらにＩｎＧａＡＩＰからなる発光層（
１５〜１７）を成長させることにより、緑色領域で発光
する高輝度のＬＥＤを作成することができた。
このような方法で比較的低コストで緑色ＬＥＤが量産で
きることは、デイスプレィ、光通信等の情報産業への貢
献が極めて大である。
きることは、デイスプレィ、光通信等の情報産業への貢
献が極めて大である。
なお、この実施例では多層構造を持つ光反射層の交互積
層の周期を発光波長の約１７２とじたが２／１ 、１／
ｌ 、 １／４ 、１／８にすることも同様に効果が大
きく、光反射層自体の厚さも３μｍ程度でも十分である
。また、コンタクト層も発光波長に対して透明な組成１
層であればよい。
層の周期を発光波長の約１７２とじたが２／１ 、１／
ｌ 、 １／４ 、１／８にすることも同様に効果が大
きく、光反射層自体の厚さも３μｍ程度でも十分である
。また、コンタクト層も発光波長に対して透明な組成１
層であればよい。
第２図乃至第５図は、それぞれ本発明の他の実施例の概
略構造を示す断面図である。
略構造を示す断面図である。
第２図の実施例は先に説明した第１図の実施例において
、最後に成長させるコンタクト層を発光波長に対して透
明な組成のｎ−ｎ−１ｎＧａＡＩＰ（ドープ、３Ｘ１０
”ｃｍ−’、５．ｃｚｍ）としたものである。このコン
タクト層２８の組成はＩ ｎ、、４Ｇａ、、Ａ １．．
４Ｐであり、１ｎＡＩＰと比較して成長が容易である。
、最後に成長させるコンタクト層を発光波長に対して透
明な組成のｎ−ｎ−１ｎＧａＡＩＰ（ドープ、３Ｘ１０
”ｃｍ−’、５．ｃｚｍ）としたものである。このコン
タクト層２８の組成はＩ ｎ、、４Ｇａ、、Ａ １．．
４Ｐであり、１ｎＡＩＰと比較して成長が容易である。
他の層は、全て先の実施例と同じものである。
第３図の実施例は、発光層をダブルへテロ構造ではな（
ｐ Ｉ ｎＯ，５Ａ １ｏ、ｓ Ｐ （Ｚｎドープ、
５ Ｘ １０１７ｃｍづ、２ｏｍ＞３５とｎ −Ｉ
ｎ、、、 Ｇａ、、２．Ａ １．．２５Ｐ （Ｓ
ｅドープ。
ｐ Ｉ ｎＯ，５Ａ １ｏ、ｓ Ｐ （Ｚｎドープ、
５ Ｘ １０１７ｃｍづ、２ｏｍ＞３５とｎ −Ｉ
ｎ、、、 Ｇａ、、２．Ａ １．．２５Ｐ （Ｓ
ｅドープ。
２ Ｘ １０”ｃｇ＋−’、 ２ ｐ ｍ ） ３６
からなるシングルへテロ構造としたものである。この場
合、構造がより簡素化しているので比較的容易に吸収損
失のないＬＥＤが作成できた。コンタクト層２８は、第
２図の実施例と同様にＩｎＡＩＰと比較して成長の容易
なｎ−１ｎＧａＡＩＰとした。
からなるシングルへテロ構造としたものである。この場
合、構造がより簡素化しているので比較的容易に吸収損
失のないＬＥＤが作成できた。コンタクト層２８は、第
２図の実施例と同様にＩｎＡＩＰと比較して成長の容易
なｎ−１ｎＧａＡＩＰとした。
第４図の実施例は、第１図の実施例におけるコンタクト
層の代わりに、ｎ−ＧａＡＩＡｓ（Ｓｅドープ、 ５
ＸＩＯ１８０ｍ−３，３μｍ） コンタクト層４８を採
用した例である。このコンタクト層４８は、Ｇａｏ、２
Ａ ｔｏ、８ ＡｓとＡ１組成を多くし、ＧａＡｓより
もバンドギャップを広いものとした。この組成では、間
接遷移型となり吸収係数も小さく、発光波長に対する吸
収係数は５ Ｘ １０２ｃｍ−’程度とＧａＡｓの１／
１００に過ぎない。つまり、コンタクト層４８のバンド
ギャップは発光波長に相当するバンドギャップよりも小
さいが間接遷移型としているので、該層４８における光
吸収を極めて少なくすることができる。
層の代わりに、ｎ−ＧａＡＩＡｓ（Ｓｅドープ、 ５
ＸＩＯ１８０ｍ−３，３μｍ） コンタクト層４８を採
用した例である。このコンタクト層４８は、Ｇａｏ、２
Ａ ｔｏ、８ ＡｓとＡ１組成を多くし、ＧａＡｓより
もバンドギャップを広いものとした。この組成では、間
接遷移型となり吸収係数も小さく、発光波長に対する吸
収係数は５ Ｘ １０２ｃｍ−’程度とＧａＡｓの１／
１００に過ぎない。つまり、コンタクト層４８のバンド
ギャップは発光波長に相当するバンドギャップよりも小
さいが間接遷移型としているので、該層４８における光
吸収を極めて少なくすることができる。
この実施例の場合、コンタクト層４８を成長速度の早い
ＧａＡｌＡｓにすることにより素子の作成が容易になり
低コスト化がはかれる。この方法でも十分に輝度の高い
ＬＥＤが作成できた。また、必要に応じてこの層の一部
を取り去り、さらに吸収を減少させることも可能である
。
ＧａＡｌＡｓにすることにより素子の作成が容易になり
低コスト化がはかれる。この方法でも十分に輝度の高い
ＬＥＤが作成できた。また、必要に応じてこの層の一部
を取り去り、さらに吸収を減少させることも可能である
。
第５図の実施例は、光反射層の組成を変えた例であり、
１０００人の周期の共にＳｅドープ、２Ｘ １０１８ｃ
ａｒ−３のｐ−Ｇａｏ、３ Ａ ｌ。、、Ａｓとｐ−Ｇ
ａ Ｏ，２Ａ Ｉ ｏ、ｓ Ａ Ｓの多層構造からな
る光反射層５４を用いたものである。発光層の構造は、
第１図の実施例と全く同じである。ＧａＡｌＡｓ層も交
互積層することにより効率の高い反射層を形成できる。
１０００人の周期の共にＳｅドープ、２Ｘ １０１８ｃ
ａｒ−３のｐ−Ｇａｏ、３ Ａ ｌ。、、Ａｓとｐ−Ｇ
ａ Ｏ，２Ａ Ｉ ｏ、ｓ Ａ Ｓの多層構造からな
る光反射層５４を用いたものである。発光層の構造は、
第１図の実施例と全く同じである。ＧａＡｌＡｓ層も交
互積層することにより効率の高い反射層を形成できる。
ここではさらにコンタクト層４８をｎ−ＧａＡｌＡｓと
することにより厚い膜の成長に向かないＩ ｎＡ Ｉ
Ｐの成長を極カ避けることができるため、さらに製造コ
ストの低下をもたらす。また、ＧａＡｌＡｓのバンドギ
ャップがＩｎＧａＡＩＰより小さ（ＧａＡｓよりも大き
いことから、光反射層５４と基板１１との間に中間バン
ドギャップ層を形成する必要がなくなる利点もある。
することにより厚い膜の成長に向かないＩ ｎＡ Ｉ
Ｐの成長を極カ避けることができるため、さらに製造コ
ストの低下をもたらす。また、ＧａＡｌＡｓのバンドギ
ャップがＩｎＧａＡＩＰより小さ（ＧａＡｓよりも大き
いことから、光反射層５４と基板１１との間に中間バン
ドギャップ層を形成する必要がなくなる利点もある。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。いずれの実施例においても電極の形、数、配置、
また基板の面方位、さらに半導体層の厚さは、仕様に応
じて適宜変更可能である。また、発光層部分の構造もペ
テロ構造に限らずホモ接合も可能である。ＩｎＧａＰ中
間バンドギャップ層は、ＧａＡｓ基板と発光層のＩｎＧ
ａＡｓＰとの大きなバンドギャップ差によるオーミック
接合の阻害を防止する目的で形成するものであり、両者
の中間のバンドギャップを持つ他の半導体も同様に利用
できる。さらにバッファ層側とクラッド側で組成を変え
濃度勾配を付ける方法も有効である。
ない。いずれの実施例においても電極の形、数、配置、
また基板の面方位、さらに半導体層の厚さは、仕様に応
じて適宜変更可能である。また、発光層部分の構造もペ
テロ構造に限らずホモ接合も可能である。ＩｎＧａＰ中
間バンドギャップ層は、ＧａＡｓ基板と発光層のＩｎＧ
ａＡｓＰとの大きなバンドギャップ差によるオーミック
接合の阻害を防止する目的で形成するものであり、両者
の中間のバンドギャップを持つ他の半導体も同様に利用
できる。さらにバッファ層側とクラッド側で組成を変え
濃度勾配を付ける方法も有効である。
実施例ではクラッド層にＩｎＡＩＰを用いたが、発光波
長に対して透明な組成の１ｎＧａＡＩＦとすることも可
能である。また、各層の格子整合性を改善するため、或
いはバンドギャップを選択するために、ｓｂを混合した
り、ＧａＡｓ層やＧａＡｌＡｓ層にＰやＩｎを混合して
もよく、その逆に１ｎＧａＡＩＰをＩｎＧａＰとしても
よい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。
長に対して透明な組成の１ｎＧａＡＩＦとすることも可
能である。また、各層の格子整合性を改善するため、或
いはバンドギャップを選択するために、ｓｂを混合した
り、ＧａＡｓ層やＧａＡｌＡｓ層にＰやＩｎを混合して
もよく、その逆に１ｎＧａＡＩＰをＩｎＧａＰとしても
よい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。
［発明の効果］
以上詳述したように本発明によれば、基板と発光層との
間に放射光を反射させる光反射層を形成し、先取出しの
低効率という問題を光反射層で基板側への光を取出し側
に反射させる方法で解決しているので、基板における放
射光の吸収を低減することができ、輝度の向上をはかり
得る半導体発光素子を実現することができる。
間に放射光を反射させる光反射層を形成し、先取出しの
低効率という問題を光反射層で基板側への光を取出し側
に反射させる方法で解決しているので、基板における放
射光の吸収を低減することができ、輝度の向上をはかり
得る半導体発光素子を実現することができる。
第１図は本発明の一実施例を説明するためのもので、ダ
ブルへテロ構造の発光層。 ＩｎＧａＡＩＰ／ＩｎＡＩＦの交互積層膜からなる光反
射層及びＩｎＡＩＰコンタクト層を持つＬＥＤの素子構
造を示す断面図、第２図乃至第５図はそれぞれ本発明の
他の実施例を説明するためのもので、第２図はコンタク
ト層をＩｎＧａＡＩＰにした素子構造を示す断面図、第
３図はシングルへテロ構造の発光層を持つ素子構造を示
す断面図、第４図はコンタクト層をＧａＡ 】Ａｓにし
た素子構造を示す断面図、第５図は光反射層をＧａＡ
ＩＡｓの多層構造とした素子構造を示す断面図である。 １１− ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板 １２・・・ｐ−ＧａＡｓバッファ層 １３・・・ｐ−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層１４−
１ｎＡＩＰ／ＩｎＧａＡＩＰの多層構造（光反射層１５
−−− ｐ −Ｉ ｎ Ａ Ｉ Ｐクラッド層１６−ｐ
−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ Ｉ Ｐ活性層１７−＝ ｎ
−１ｎ Ａ Ｉ Ｐクララド層１８・・・ｎ−１ｎＡＩ
Ｐコンタクト層２１．２２・・・電極 ２８・・・ｎ−ＩｎＧａＡＩＰコンタクト層３５−ｐ
−１ｎ Ａ Ｉ Ｐ層
ブルへテロ構造の発光層。 ＩｎＧａＡＩＰ／ＩｎＡＩＦの交互積層膜からなる光反
射層及びＩｎＡＩＰコンタクト層を持つＬＥＤの素子構
造を示す断面図、第２図乃至第５図はそれぞれ本発明の
他の実施例を説明するためのもので、第２図はコンタク
ト層をＩｎＧａＡＩＰにした素子構造を示す断面図、第
３図はシングルへテロ構造の発光層を持つ素子構造を示
す断面図、第４図はコンタクト層をＧａＡ 】Ａｓにし
た素子構造を示す断面図、第５図は光反射層をＧａＡ
ＩＡｓの多層構造とした素子構造を示す断面図である。 １１− ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板 １２・・・ｐ−ＧａＡｓバッファ層 １３・・・ｐ−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層１４−
１ｎＡＩＰ／ＩｎＧａＡＩＰの多層構造（光反射層１５
−−− ｐ −Ｉ ｎ Ａ Ｉ Ｐクラッド層１６−ｐ
−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ Ｉ Ｐ活性層１７−＝ ｎ
−１ｎ Ａ Ｉ Ｐクララド層１８・・・ｎ−１ｎＡＩ
Ｐコンタクト層２１．２２・・・電極 ２８・・・ｎ−ＩｎＧａＡＩＰコンタクト層３５−ｐ
−１ｎ Ａ Ｉ Ｐ層
Claims (2)
- （１）半導体基板上にｐｎ接合からなる発光層を有し、
該発光層を形成する半導体をＩｎ＿ＸＧａ＿ＹＡｌ＿１
＿−＿Ｘ＿−＿ＹＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）とした
半導体発光素子において、前記発光層と基板との間に、
異なる組成の交互積層膜からなる光反射層を形成してな
ることを特徴とする半導体発光素子。 - （２）前記発光層と光取出し側電極との間に、前記発光
層における放射光のエネルギーに相当するバンドギャッ
プより小さいバンドギャップを有する、間接遷移型半導
体からなるコンタクト層を形成したことを特徴とする請
求項１記載の半導体発光素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25045089A JP3141888B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 半導体発光素子 |
| US07/588,858 US5103271A (en) | 1989-09-28 | 1990-09-27 | Semiconductor light emitting device and method of fabricating the same |
| DE69025842T DE69025842T2 (de) | 1989-09-28 | 1990-09-28 | Lichtemittierende Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| EP90310680A EP0420691B1 (en) | 1989-09-28 | 1990-09-28 | Semiconductor light-emitting device and method of fabricating the same |
| US07/819,976 US5235194A (en) | 1989-09-28 | 1992-01-13 | Semiconductor light-emitting device with InGaAlP |
| US08/058,221 US5317167A (en) | 1989-09-28 | 1993-05-10 | Semiconductor light-emitting device with InGaAlp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25045089A JP3141888B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03114277A true JPH03114277A (ja) | 1991-05-15 |
| JP3141888B2 JP3141888B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=17208060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25045089A Expired - Lifetime JP3141888B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3141888B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537433A (en) * | 1993-07-22 | 1996-07-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitter |
| JP2012190985A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
| JP2014027310A (ja) * | 2013-11-01 | 2014-02-06 | Toshiba Corp | 発光素子 |
-
1989
- 1989-09-28 JP JP25045089A patent/JP3141888B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537433A (en) * | 1993-07-22 | 1996-07-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitter |
| JP2012190985A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
| JP2014027310A (ja) * | 2013-11-01 | 2014-02-06 | Toshiba Corp | 発光素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3141888B2 (ja) | 2001-03-07 |
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