JPH03283674A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH03283674A JPH03283674A JP2084626A JP8462690A JPH03283674A JP H03283674 A JPH03283674 A JP H03283674A JP 2084626 A JP2084626 A JP 2084626A JP 8462690 A JP8462690 A JP 8462690A JP H03283674 A JPH03283674 A JP H03283674A
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- cladding layer
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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］
（産業上の利用分野）
本発明、半導体発光装置に係わり、特にＩｎＣ；ａＡＩ
Ｐ系半導系材導体材料た半導体発光装置に関する。
Ｐ系半導系材導体材料た半導体発光装置に関する。
（従来の技術）
ＩｎＧａＡＩＰ系材料は、窒化物を除＜ｍ−Ｖ族化合物
士導体混品中で最大の直接遷移型バンドギャップを有し
、０．５〜０，６μｍ帯の発光素子−材料として注口さ
れている。特にＧａＡｓを基板とし、これに格子整合す
るｌ ｎＧａＡ ＩＰによる発光部を持つｐｎ接合型発
光ダイオード（ＬＥＤ）は、従来のＧａＰやＧａＡｓＰ
等の間接遷移型の材料を用いたものに比べ、赤色から緑
色の高輝度の発光が可能である。高輝度のＬＥＤを形成
するには、発光効率を高めることはもとより、素子内部
での光吸収や、発光部と電極の相対的位置関係等により
、外部への有効な先取出しを実現することが重要である
。
士導体混品中で最大の直接遷移型バンドギャップを有し
、０．５〜０，６μｍ帯の発光素子−材料として注口さ
れている。特にＧａＡｓを基板とし、これに格子整合す
るｌ ｎＧａＡ ＩＰによる発光部を持つｐｎ接合型発
光ダイオード（ＬＥＤ）は、従来のＧａＰやＧａＡｓＰ
等の間接遷移型の材料を用いたものに比べ、赤色から緑
色の高輝度の発光が可能である。高輝度のＬＥＤを形成
するには、発光効率を高めることはもとより、素子内部
での光吸収や、発光部と電極の相対的位置関係等により
、外部への有効な先取出しを実現することが重要である
。
第６図にＩｎＧａＡＩＰ発光部を有する従来のＬＥＤの
断面図を示す。
断面図を示す。
第６図に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板６１の一生面に
ｎ−１ｎにａＡＩＰクラッド層６２゜ｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ活性層６３、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層６４．ｐ
−１ｎＧａＰ中間バンドギャップ層６５．ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層６６が順次積層形成され、このｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層６６にはｐ側電極６７、またｎ−ＧａＡ
ｓ基板６１の他方の主面にはｎ側電極６８が形成されて
、発光素子が構成されている。そして、この素子中にお
ける発光部を６９で示し、電流分布を矢印で示している
。
ｎ−１ｎにａＡＩＰクラッド層６２゜ｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ活性層６３、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層６４．ｐ
−１ｎＧａＰ中間バンドギャップ層６５．ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層６６が順次積層形成され、このｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層６６にはｐ側電極６７、またｎ−ＧａＡ
ｓ基板６１の他方の主面にはｎ側電極６８が形成されて
、発光素子が構成されている。そして、この素子中にお
ける発光部を６９で示し、電流分布を矢印で示している
。
各層のＡＩＩ組成は高い発光効率が得られるように設定
され、発光部となる活性層６３のバンドギャップは２つ
のクラッド層６２．６４より小さいダブルへテロ接合が
形成されている。なお、以下ではこのようなダブルへテ
ロ接合構造ヲ持つＬＥＤについて記すが、以下で問題と
する光の取出し効率を考える上では、活性層部の層構造
は本質ではなく、シングルへテロ接合構造やホモ接合構
造でも同様に考えることができる。
され、発光部となる活性層６３のバンドギャップは２つ
のクラッド層６２．６４より小さいダブルへテロ接合が
形成されている。なお、以下ではこのようなダブルへテ
ロ接合構造ヲ持つＬＥＤについて記すが、以下で問題と
する光の取出し効率を考える上では、活性層部の層構造
は本質ではなく、シングルへテロ接合構造やホモ接合構
造でも同様に考えることができる。
第６図に示すような構造において波長６０Ｏｎｍ付近の
橙色の発光を得ようとしたとき、活性層６３のＩ ｎ（
１，ｓ （Ｇａ＋−ｘ Ａ ｌｘ ） ｏ、ｓ Ｐ層
のＡ１組成はＸ”０．３となるが、このとき活性層６３
に十分にキャリアを閉じ込め高い発光効率を得るために
は、クラッド層６２．６４のＡｌｐ組成組成０．７以上
にし、活性層６３とのバンドギャップ差を大きくとるこ
とが必要となる。−方、ｐ型１ ｎＧａＡ Ｉ Ｐ層に
おける抵抗率は、ＡＪ組成に大きく依存することが分か
っている。
橙色の発光を得ようとしたとき、活性層６３のＩ ｎ（
１，ｓ （Ｇａ＋−ｘ Ａ ｌｘ ） ｏ、ｓ Ｐ層
のＡ１組成はＸ”０．３となるが、このとき活性層６３
に十分にキャリアを閉じ込め高い発光効率を得るために
は、クラッド層６２．６４のＡｌｐ組成組成０．７以上
にし、活性層６３とのバンドギャップ差を大きくとるこ
とが必要となる。−方、ｐ型１ ｎＧａＡ Ｉ Ｐ層に
おける抵抗率は、ＡＪ組成に大きく依存することが分か
っている。
第５図に、ドーピング原料としてＺｎを用いたときの、
ｐ型ＩｎＧａＡｌＰ層におけるキャリア濃度と抵抗率の
ＡＪ組成依存性を示す。！ｎＧａＡＩＰ成長時における
Ｚｎドーピング原料の供給量は一定である。Ａ＃組成の
増加に伴いキャリア濃度は低下する。特に、ｘ−０，４
以上ではキャリア濃度は急激に低下し、それに伴い抵抗
率は増大する。
ｐ型ＩｎＧａＡｌＰ層におけるキャリア濃度と抵抗率の
ＡＪ組成依存性を示す。！ｎＧａＡＩＰ成長時における
Ｚｎドーピング原料の供給量は一定である。Ａ＃組成の
増加に伴いキャリア濃度は低下する。特に、ｘ−０，４
以上ではキャリア濃度は急激に低下し、それに伴い抵抗
率は増大する。
つまり、第６図に示したような構造では、ｐＩｎＧａＡ
ＩＰクラッド層６４の抵抗率がｎ−ＩｎＧａＡＩＰクラ
ッド層６２に比べて大きいため、クラッド層６４中での
電流広がりは殆ど無く、発光部は中間バンドギャップ層
６５゜コンタクト層６６及び電極６７の直下のみとなり
、上面方向への光の取り出し効率は非常に低かった。
ＩＰクラッド層６４の抵抗率がｎ−ＩｎＧａＡＩＰクラ
ッド層６２に比べて大きいため、クラッド層６４中での
電流広がりは殆ど無く、発光部は中間バンドギャップ層
６５゜コンタクト層６６及び電極６７の直下のみとなり
、上面方向への光の取り出し効率は非常に低かった。
第７図はＩｎＧａＡＩＰ発光部を持つ他のＬＥＤを示す
構造断面図であり、図中７１〜７８はｐｎ接合の関係が
逆となっているだけで第６図の６１〜６８に対応してい
る。中間バンドギャップ層７５は、コンタクト層７６側
でなく基板７１側に配置されている。この図に示したよ
うな構造では、抵抗率の高いｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層７２を基板７１側に設置することにより、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｌＰクラッド層７４での電流広がり（図中矢印）
は第６図に示した例に比べ若干大きくなっている。しか
しながら、発光部７９の大部分はやはりコンタクト層７
６及び電極７７の直下となり、光の取り出し効率の大き
な改善は認められなかった。
構造断面図であり、図中７１〜７８はｐｎ接合の関係が
逆となっているだけで第６図の６１〜６８に対応してい
る。中間バンドギャップ層７５は、コンタクト層７６側
でなく基板７１側に配置されている。この図に示したよ
うな構造では、抵抗率の高いｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層７２を基板７１側に設置することにより、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｌＰクラッド層７４での電流広がり（図中矢印）
は第６図に示した例に比べ若干大きくなっている。しか
しながら、発光部７９の大部分はやはりコンタクト層７
６及び電極７７の直下となり、光の取り出し効率の大き
な改善は認められなかった。
（発明が解決しようとする課題）
このように従来、ＩｎＧａＡｌＰからなる発光部を持つ
半導体発光素子においては、発光部における電流分布の
状態から大きな光の取り出し効率は得られず、高輝度化
を実現するのは困難であった。
半導体発光素子においては、発光部における電流分布の
状態から大きな光の取り出し効率は得られず、高輝度化
を実現するのは困難であった。
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からなる発光部にお
ける電流分布を改善することができ、光の取り出し効率
及び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からなる発光部にお
ける電流分布を改善することができ、光の取り出し効率
及び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。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明の骨子は、ＩｎＧａＡｌＰからなる発先部と電極
との間に設けるクラッド層を２層にし、活性層側よりも
電極側のクラッド層の抵抗率をより小さくすることにあ
る。
との間に設けるクラッド層を２層にし、活性層側よりも
電極側のクラッド層の抵抗率をより小さくすることにあ
る。
即ち本発明は、第１導電型半導体基板上に、ＩｎＧａＡ
ＩＰ層からなる発光層が積層され、この発光層に対し基
板と反対側の面上の一部に設けられた電極以外の面から
光を取り出す半導体発光装置において、前記発光層上に
、該発光層よりもバンドギャップが大きいＩｎＧａＡｌ
Ｐからなる第１の第２導電型クラッド層を設け、この第
１の第２導電型クラッド層上に前記発光層よりもバンド
ギャップが大きく且つ該クラッド層よりも抵抗率の小さ
いＩ ｎＧａＡ Ｉ Ｐからなる第２の第２導電型クラ
ッド層を設けるようにしたものである。
ＩＰ層からなる発光層が積層され、この発光層に対し基
板と反対側の面上の一部に設けられた電極以外の面から
光を取り出す半導体発光装置において、前記発光層上に
、該発光層よりもバンドギャップが大きいＩｎＧａＡｌ
Ｐからなる第１の第２導電型クラッド層を設け、この第
１の第２導電型クラッド層上に前記発光層よりもバンド
ギャップが大きく且つ該クラッド層よりも抵抗率の小さ
いＩ ｎＧａＡ Ｉ Ｐからなる第２の第２導電型クラ
ッド層を設けるようにしたものである。
また本発明は、第１の第２導電型クラッド層（第１クラ
ッド層）と第２の第２導電型クラッド層（第２クラッド
層）の抵抗率を変える手段として、第１クラッド層に不
純物・としてＺｎをドープ、第２クラッド層に不純物と
してＭｇをドープする、或いは第２クラッド層のＡｆＩ
組成を、第１クラッド層のＡ１組成よりも小さくするよ
うにしたものである。
ッド層）と第２の第２導電型クラッド層（第２クラッド
層）の抵抗率を変える手段として、第１クラッド層に不
純物・としてＺｎをドープ、第２クラッド層に不純物と
してＭｇをドープする、或いは第２クラッド層のＡｆＩ
組成を、第１クラッド層のＡ１組成よりも小さくするよ
うにしたものである。
（作用）
本発明によれば、不純物の選択又はＡｇ組成の異なりに
より、第１クラッド層よりも第２クラッド層の方が抵抗
率が小さくなっている。つまり、発光部側の第１クラッ
ド層よりも光取り出し電極側の第２クラッド層の方が抵
抗率が小さくなっている。このため、電極から注入され
た電流は第２クラッド層に注入されて広範囲に広がるこ
とになる。従って、電極直下以外の領域に発光領域を広
げることができ、光の導出効率及び輝度を向上させるこ
とが可能となる。
より、第１クラッド層よりも第２クラッド層の方が抵抗
率が小さくなっている。つまり、発光部側の第１クラッ
ド層よりも光取り出し電極側の第２クラッド層の方が抵
抗率が小さくなっている。このため、電極から注入され
た電流は第２クラッド層に注入されて広範囲に広がるこ
とになる。従って、電極直下以外の領域に発光領域を広
げることができ、光の導出効率及び輝度を向上させるこ
とが可能となる。
（実施例）
以下、本発明の実施例につき図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例に係わる半導体発光装置
の概略構造を示す断面図である。第１図に示すように、
ｎ−ＧａＡｓ基板（第１導電型半導体基板）１１の一生
面に ｎ −１ｎｏ、５ （Ｇａｔ−ｘ Ａ ｌｘ ） ｏ
、ｓ Ｐクラッド層１２． Ｉｎｏ、ｓ （Ｇａｔ
−ｙ ＡＩＹ）ｏ、ｓ Ｐ活性層１３゜ ｐｌ ｎｏ、ｓ （Ｇａｔ−ｚ Ａ ｌｚ ） ｏ、
ｓ Ｐクラッド層１４ （Ｚｎドープ）・ ｐ ｌ ｎｏ、ｑ （Ｇａｔ−ｚ Ａ ｌｚ ）
ｏ、ｓ Ｐクラッド層１５（Ｍｇドープ）。
の概略構造を示す断面図である。第１図に示すように、
ｎ−ＧａＡｓ基板（第１導電型半導体基板）１１の一生
面に ｎ −１ｎｏ、５ （Ｇａｔ−ｘ Ａ ｌｘ ） ｏ
、ｓ Ｐクラッド層１２． Ｉｎｏ、ｓ （Ｇａｔ
−ｙ ＡＩＹ）ｏ、ｓ Ｐ活性層１３゜ ｐｌ ｎｏ、ｓ （Ｇａｔ−ｚ Ａ ｌｚ ） ｏ、
ｓ Ｐクラッド層１４ （Ｚｎドープ）・ ｐ ｌ ｎｏ、ｑ （Ｇａｔ−ｚ Ａ ｌｚ ）
ｏ、ｓ Ｐクラッド層１５（Ｍｇドープ）。
ｐ−Ｇａｔ−ｐ Ａ ＩＦ Ａｓ中間バンドギャップ層
１６、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１７が順次積層され、
このコンタクト層１７上にＡｕ−Ｚｎでなるｐ側電極】
８、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の他方の主面に＾ｕ−Ｇｅで
なるｎ側電極１９がそれぞれ形成されている。また、Ｍ
ｇドープクラッド層１５（第１の第２導電型クラッド層
）はＺｎドープクラッド層１４（第２の第２導電型クラ
ッド層）よりも厚く形成されている。
１６、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１７が順次積層され、
このコンタクト層１７上にＡｕ−Ｚｎでなるｐ側電極】
８、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の他方の主面に＾ｕ−Ｇｅで
なるｎ側電極１９がそれぞれ形成されている。また、Ｍ
ｇドープクラッド層１５（第１の第２導電型クラッド層
）はＺｎドープクラッド層１４（第２の第２導電型クラ
ッド層）よりも厚く形成されている。
第２図は、第１図に示した発光素子内での電流分布及び
発光領域を示す模式図である。同図に素子内での電流分
布２２を破線矢印で、また発光領域２１を節打点でそれ
ぞれ示している。
発光領域を示す模式図である。同図に素子内での電流分
布２２を破線矢印で、また発光領域２１を節打点でそれ
ぞれ示している。
Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ Ｉ Ｐ各層のＡｇ組組成、Ｙ、２
は高い発光効率が得られるように、ｙＥＸ、ｙｓｚで満
たす。例えば、ｘ −ｚ −０，７、ｙ ＝０．３とす
る。即ち、発光部となる活性層１３のバンドギャップ層
は、ｐ、ｎの隣接する２つのクラッド層１２．１４より
も小さいダブルへテロ接合が形成されている。なお、中
間バンドギャップ層１６におけるＡＮ組成ｐはクラッド
層Ｌ２．１４のＡＩＩ組成組成Ｚよりも小さいものであ
ればよく、ｐ−０としてもよい。
は高い発光効率が得られるように、ｙＥＸ、ｙｓｚで満
たす。例えば、ｘ −ｚ −０，７、ｙ ＝０．３とす
る。即ち、発光部となる活性層１３のバンドギャップ層
は、ｐ、ｎの隣接する２つのクラッド層１２．１４より
も小さいダブルへテロ接合が形成されている。なお、中
間バンドギャップ層１６におけるＡＮ組成ｐはクラッド
層Ｌ２．１４のＡＩＩ組成組成Ｚよりも小さいものであ
ればよく、ｐ−０としてもよい。
第１図及び第２図に示した構造において、各層の１￥さ
、キャリア濃度は以下に括弧内で示すように設定されて
いる。ｎ−ＧａＡｓ基板１１（Ｈμｍ、 ３ＸＩＯ１８
ｃｍ−’） 、ｎ −１ｎＧａＡ ＩＰクラッド層１２
（１μｍ、 ５ｘｌＯ１７ｃｍ ’）、Ｉ ｎ Ｇ
ａ Ａ Ｉ Ｐ活性層１３ （０，５ｐｍ、アンドープ
）、Ｚｎドープｐ −１ｎ Ｇ ａ Ａ Ｉ Ｐクラッ
ド層１４ （０，２ｐ ｍ、 ４ Ｘ １Ｇ”ｃｍ−リ
、Ｍｇドープｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１５（ｌｊ
ｓ。
、キャリア濃度は以下に括弧内で示すように設定されて
いる。ｎ−ＧａＡｓ基板１１（Ｈμｍ、 ３ＸＩＯ１８
ｃｍ−’） 、ｎ −１ｎＧａＡ ＩＰクラッド層１２
（１μｍ、 ５ｘｌＯ１７ｃｍ ’）、Ｉ ｎ Ｇ
ａ Ａ Ｉ Ｐ活性層１３ （０，５ｐｍ、アンドープ
）、Ｚｎドープｐ −１ｎ Ｇ ａ Ａ Ｉ Ｐクラッ
ド層１４ （０，２ｐ ｍ、 ４ Ｘ １Ｇ”ｃｍ−リ
、Ｍｇドープｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１５（ｌｊ
ｓ。
１ Ｘ １０”ｃｍ−リ、ｐ−１ｎＧａＰ中間バンドギ
ャップ層１６ （０，０５μｍ、 Ｉ Ｘ １Ｇ”ｃ＋
＋＋−３） 、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１７ （０，
１ａｍ、 ３ｘ１０”ｅ層−３）である。
ャップ層１６ （０，０５μｍ、 Ｉ Ｘ １Ｇ”ｃ＋
＋＋−３） 、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１７ （０，
１ａｍ、 ３ｘ１０”ｅ層−３）である。
本実施例構造が従来の構造と異なる点は、ｐＩｎＧａＡ
ＩＰのＺｎドープクラッド層１４上にそれよりも膜厚が
厚く抵抗率が低くすることができるｐ−ＩｎＧａＡｌＰ
のＭｇドープクラッド層１５を形成したことであり、こ
の構造の優位性について、以下に説明する。
ＩＰのＺｎドープクラッド層１４上にそれよりも膜厚が
厚く抵抗率が低くすることができるｐ−ＩｎＧａＡｌＰ
のＭｇドープクラッド層１５を形成したことであり、こ
の構造の優位性について、以下に説明する。
前記第６図に示すような従来構造においては、ｐ −１
ｎ Ｇ ａ Ａ Ｉ Ｐクラッド層６４での電波法がり
は、クラッド層６４の抵抗率が高いため小さい。膜厚を
厚くすることにより電流の広がり大きくすることが考え
られるが、このＩｎＧａＡｌＰ材料形においては、熱伝
導率が悪く厚膜にすることによって結晶品質が低下し、
また上層への悪影響も現れるため好ましくない。また、
ＩｎＧａＡＩＰ系半導体材料は、結晶品質の上から成長
速度が制限され、厚膜の成長を行う場合には成長時間の
延長を行わなければないない。
ｎ Ｇ ａ Ａ Ｉ Ｐクラッド層６４での電波法がり
は、クラッド層６４の抵抗率が高いため小さい。膜厚を
厚くすることにより電流の広がり大きくすることが考え
られるが、このＩｎＧａＡｌＰ材料形においては、熱伝
導率が悪く厚膜にすることによって結晶品質が低下し、
また上層への悪影響も現れるため好ましくない。また、
ＩｎＧａＡＩＰ系半導体材料は、結晶品質の上から成長
速度が制限され、厚膜の成長を行う場合には成長時間の
延長を行わなければないない。
このことは、クラッド層の不純物として拡散性の高いも
のを使用した場合に活性層への不純物拡散が起こり、素
子特性の低下を引き起こす。
のを使用した場合に活性層への不純物拡散が起こり、素
子特性の低下を引き起こす。
このため、ＩｎＧａＡＩＰ層を厚膜に成長することは難
しい。
しい。
また、このＩｎＧａＡＩＰ系材料においてはＺｎをドー
プした場合、その活性率が低いため高キトリア濃度を得
ることは難しく、これに加えてＺｎは拡散性の＾い不純
物であり、＾濃度ドーピングによって活性層への拡散が
起こり、素子特性の低下も引き起こす原因ともなる。ク
ラッド層は活性層とのバンドギャップ差を大きくして活
性層への電流閉じ込めを行うことが望ましいが、そのた
めにはＡｆＩ組成を大きくしなければならない。しかし
、Ｚｎはｊ’１組成が大きくなるほど前記したような不
利益が顕著となる。
プした場合、その活性率が低いため高キトリア濃度を得
ることは難しく、これに加えてＺｎは拡散性の＾い不純
物であり、＾濃度ドーピングによって活性層への拡散が
起こり、素子特性の低下も引き起こす原因ともなる。ク
ラッド層は活性層とのバンドギャップ差を大きくして活
性層への電流閉じ込めを行うことが望ましいが、そのた
めにはＡｆＩ組成を大きくしなければならない。しかし
、Ｚｎはｊ’１組成が大きくなるほど前記したような不
利益が顕著となる。
これに対しＭｇは、高いＡ、９組成においても高濃度に
ドーピングすることができ、低抵抗のｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ層を形成できる。このため、抵抗率の高いｐ −１ｎ
Ｇ ａ Ａ Ｉ ＰのＺｎドープ層１４土に低抵抗の
ｐ−ＩｎＧａＡｌＰのＭｇドープ層１５を積層してｐ−
クラッド層を形成すると、電極から注入された電流をｐ
−１ｎｃａＡＩＰのＭｇドープ層１５で広げることがで
き、電極直下以外の領域で発光が可能となる。
ドーピングすることができ、低抵抗のｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ層を形成できる。このため、抵抗率の高いｐ −１ｎ
Ｇ ａ Ａ Ｉ ＰのＺｎドープ層１４土に低抵抗の
ｐ−ＩｎＧａＡｌＰのＭｇドープ層１５を積層してｐ−
クラッド層を形成すると、電極から注入された電流をｐ
−１ｎｃａＡＩＰのＭｇドープ層１５で広げることがで
き、電極直下以外の領域で発光が可能となる。
本実施例に用いた
１） １ ｎｏ、（Ｇ ａｏ、３Ａ Ｉｏ、７ ）
０．５ ＰのＺｎドープクラッド層１４と ｐＩ ｎｏ、、（Ｇａｏ、ｉ Ａ １ｏ、ｔ ） ｏ、
ｓ ＰのＭｇドープクラッド層１５で上記キャリア濃度
における抵抗率はそれぞれクラッド層１４が１Ωε脂、
クラ・ソド層１５が０．３Ωｅｌとなっている。このよ
うに抵抗率に差があるため、電極１８から注入された電
流はクラッド層１４に達する以前にクラッド層１５で広
域に広げられる。
０．５ ＰのＺｎドープクラッド層１４と ｐＩ ｎｏ、、（Ｇａｏ、ｉ Ａ １ｏ、ｔ ） ｏ、
ｓ ＰのＭｇドープクラッド層１５で上記キャリア濃度
における抵抗率はそれぞれクラッド層１４が１Ωε脂、
クラ・ソド層１５が０．３Ωｅｌとなっている。このよ
うに抵抗率に差があるため、電極１８から注入された電
流はクラッド層１４に達する以前にクラッド層１５で広
域に広げられる。
上述した積層構造で、
Ｉｎｏ、ｓ （Ｇａｌ−ｙ Ａｌｙ）ｏ、ｓ Ｐ活性
ＦＦ１１１３のＡＮ組成ｙに０．３を用いて素子を構成
し、順方向に電圧を印加し電流を流したところ、第２図
に示した電流分布となり、ｐ側電極１７を除いた素子表
面広域から６１Ｏｎ−にピーク波長を有する発光が得ら
れた。なお、ＩｎＧａＡｌＰで構成された発光部上にＭ
ｇドープのｐクラッド層内でキャリア濃度の成長方向へ
の分布を持たせることによって、同様の効果を得ること
ができる。しかし、ＩｎＧａＡＩＰ系材料におけるＭｇ
のドーピングは第３図に示すように、低キヤリア濃度の
制御が難しいことが本発明者らの実験によって明らかと
なっている。従って、発光部上にＭｇドープのｐクラッ
ド層内でキャリア濃度の成長方向への分布を持たせるこ
とは困難である。
ＦＦ１１１３のＡＮ組成ｙに０．３を用いて素子を構成
し、順方向に電圧を印加し電流を流したところ、第２図
に示した電流分布となり、ｐ側電極１７を除いた素子表
面広域から６１Ｏｎ−にピーク波長を有する発光が得ら
れた。なお、ＩｎＧａＡｌＰで構成された発光部上にＭ
ｇドープのｐクラッド層内でキャリア濃度の成長方向へ
の分布を持たせることによって、同様の効果を得ること
ができる。しかし、ＩｎＧａＡＩＰ系材料におけるＭｇ
のドーピングは第３図に示すように、低キヤリア濃度の
制御が難しいことが本発明者らの実験によって明らかと
なっている。従って、発光部上にＭｇドープのｐクラッ
ド層内でキャリア濃度の成長方向への分布を持たせるこ
とは困難である。
このように本実施例によれば、発光部となる活性層１３
上にＺｎドープのクラッド層１４とＭｇドープのクラッ
ド層１５を積層形成しているので、電極１８から注入さ
れた電流をクラッド層１５で広範囲に広げることができ
、電極直下以外の領域に発光領域を広げることができる
。
上にＺｎドープのクラッド層１４とＭｇドープのクラッ
ド層１５を積層形成しているので、電極１８から注入さ
れた電流をクラッド層１５で広範囲に広げることができ
、電極直下以外の領域に発光領域を広げることができる
。
従うて、電極周辺からの光の取り出し効率の向上をはか
ることができ、これにより高輝度化をはかることが可能
である。
ることができ、これにより高輝度化をはかることが可能
である。
第４図は本発明の第２の実施例に係わる半導体発光装置
の概略構造を示す断面図である。ｎ−ＧａＡｓＭ板４１
の一生面に ｎ −１ｎｏ、ｓ （に ａｏ、３Ａ Ｉｏ、７ ）
ｏ、ｓ Ｐクラッド層４２゜ Ｉｎ０．５ （ｃ ａＯ，７Ａ ｌｏ、ｉ ） ｏ、
ｓ Ｐ活性層４３、ｐ−１ｎｏ、ｓ （Ｇａｏ、ｓ
Ａ １ｏ、ｙ ） ｏ、ｓ Ｐクラッド層（第１の第２
導電型クラッド層）４４゜ｐ−−１ｎｏ、＋ｓ （Ｇ
ａｏ、６Ａ １０．４ ） ｏ、ｑ Ｐ電流広がり層（
第２の第２導電型クラッド層）４５゜ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層４７が順次積層され、このコンタクト層４７上
にＡｕ−Ｚｎでなるｐ側電極４８、ｎ−ＧａＡｓ基板４
１の他方の主面にＡｕ−Ｇｅでなるｎ側電極４９がそれ
ぞれ形成されている。
の概略構造を示す断面図である。ｎ−ＧａＡｓＭ板４１
の一生面に ｎ −１ｎｏ、ｓ （に ａｏ、３Ａ Ｉｏ、７ ）
ｏ、ｓ Ｐクラッド層４２゜ Ｉｎ０．５ （ｃ ａＯ，７Ａ ｌｏ、ｉ ） ｏ、
ｓ Ｐ活性層４３、ｐ−１ｎｏ、ｓ （Ｇａｏ、ｓ
Ａ １ｏ、ｙ ） ｏ、ｓ Ｐクラッド層（第１の第２
導電型クラッド層）４４゜ｐ−−１ｎｏ、＋ｓ （Ｇ
ａｏ、６Ａ １０．４ ） ｏ、ｑ Ｐ電流広がり層（
第２の第２導電型クラッド層）４５゜ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層４７が順次積層され、このコンタクト層４７上
にＡｕ−Ｚｎでなるｐ側電極４８、ｎ−ＧａＡｓ基板４
１の他方の主面にＡｕ−Ｇｅでなるｎ側電極４９がそれ
ぞれ形成されている。
第４図に示した構造において、各層の厚さ。
キャリア濃度は以下に括弧内で示すように設定されてい
る。ｎ−ＧａＡｓ基板４１（８０μｍ。
る。ｎ−ＧａＡｓ基板４１（８０μｍ。
３ Ｘ １０”ｃｍ ’） 、、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰク
ラッド層４２ （１ｐ ｍ、 ５８１０”ｃｍ−’）
、Ｉｎ（ｉａＡＩＰ活性層４３（０，５μｍ１アンドー
プ） ｐ −ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４４ （１ｐ
ｍ、４ｘ１０”ｃｍ−’） 、ｐ−１ｎＧａＡ ＩＰ電
電流がり層４５ （３ｕｍｓ Ｉ ＸＩＯ”ｅｉ
ｇ−’） 、 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４７ （０
，１μｍ、 ３ Ｘ １０”ｃｍ−’）である。
ラッド層４２ （１ｐ ｍ、 ５８１０”ｃｍ−’）
、Ｉｎ（ｉａＡＩＰ活性層４３（０，５μｍ１アンドー
プ） ｐ −ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４４ （１ｐ
ｍ、４ｘ１０”ｃｍ−’） 、ｐ−１ｎＧａＡ ＩＰ電
電流がり層４５ （３ｕｍｓ Ｉ ＸＩＯ”ｅｉ
ｇ−’） 、 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４７ （０
，１μｍ、 ３ Ｘ １０”ｃｍ−’）である。
本実施例構造が従来の構造と異なる点は、ｐＩｎにａＡ
ＩＰクラッド層４４上に、それよりもＡ９組成の低いｐ
−ＩｎＧａＡｌＰ電流広がり層４５を形成したことであ
り、この構造の優位性について、以下に説明する。
ＩＰクラッド層４４上に、それよりもＡ９組成の低いｐ
−ＩｎＧａＡｌＰ電流広がり層４５を形成したことであ
り、この構造の優位性について、以下に説明する。
前記第６図に示すような従来構造においては、先にも説
明したようにｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３４での電
流広がりは、クラッド層３４の抵抗率が１ΩＣ−以上と
高いために小さい。第５図に示すように、クラッド層に
用いられるような、ｘ−０，７以上のＡ１組成の高いＩ
ｎＧａＡＩＰ層においては、ｚｎの活性化率が低く飽
和キャリア濃度も低いので、低抵抗の層を得ることは非
常に困難である。
明したようにｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３４での電
流広がりは、クラッド層３４の抵抗率が１ΩＣ−以上と
高いために小さい。第５図に示すように、クラッド層に
用いられるような、ｘ−０，７以上のＡ１組成の高いＩ
ｎＧａＡＩＰ層においては、ｚｎの活性化率が低く飽
和キャリア濃度も低いので、低抵抗の層を得ることは非
常に困難である。
これに対し本実施例のように、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラ
ッド層４４よりもＡＮ組成が低く、より高いキャリア濃
度と低抵抗率を得ることが可能なｐ−ＩｎＧａＡｌＰ電
流広がり層４５をクラッド層４４土に形成することによ
り、電極４８から注入された電流を広げることができ、
電極直下部以外の広域で発光が可能となる。
ッド層４４よりもＡＮ組成が低く、より高いキャリア濃
度と低抵抗率を得ることが可能なｐ−ＩｎＧａＡｌＰ電
流広がり層４５をクラッド層４４土に形成することによ
り、電極４８から注入された電流を広げることができ、
電極直下部以外の広域で発光が可能となる。
本実施例で用いた
ｐ Ｉ ｎｔ＋、５ （Ｇａｏ、ｉ Ａ １１）、
７ ） ｏ、ｓ Ｐのクラッド層４４と ｐＩ ｒｌｏ、ｓ （Ｇ ａｏ、ａ Ａ ｌ ｏ、４
） ｏ、ｓ Ｐの電流広がり層４５で上記キャリア濃度
における抵抗率はそれぞれ１Ωｅｌと０．１ΩＣ−とな
っている。このように抵抗率の差が大きいために電極か
ら注入された電流は、クラッド層４４に達する前に電流
広がり層４５で広域に広げられる。
７ ） ｏ、ｓ Ｐのクラッド層４４と ｐＩ ｒｌｏ、ｓ （Ｇ ａｏ、ａ Ａ ｌ ｏ、４
） ｏ、ｓ Ｐの電流広がり層４５で上記キャリア濃度
における抵抗率はそれぞれ１Ωｅｌと０．１ΩＣ−とな
っている。このように抵抗率の差が大きいために電極か
ら注入された電流は、クラッド層４４に達する前に電流
広がり層４５で広域に広げられる。
従って、先の実施例と同様な電流分布となり、ｐ側電極
４８を除いた素子表面広域から発光を得ることが可能で
ある。また、本実施例の積層構造で作成した素子からは
、先の実施例と同様に６１０ｎｓにピーク波長を持つ発
光が得られた。
４８を除いた素子表面広域から発光を得ることが可能で
ある。また、本実施例の積層構造で作成した素子からは
、先の実施例と同様に６１０ｎｓにピーク波長を持つ発
光が得られた。
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。第１の実施例では、活性層の組成としては Ｉ ｎｏ、ｑ （Ｇａｏ、ｔ Ａ ｌｏ、ｉ ） ｏ
、ｑ Ｐを用いたが、Ａｆｉ組成を変化させることによ
って赤色から緑色に渡る可視光領域に発光を得ることが
できる。さらに、クラッド層の１組成は、キャリアの閉
じ込めに十分な活性層とのバンドギャップ差があればよ
＜、０．７に限らず適宜変更可能である。
ない。第１の実施例では、活性層の組成としては Ｉ ｎｏ、ｑ （Ｇａｏ、ｔ Ａ ｌｏ、ｉ ） ｏ
、ｑ Ｐを用いたが、Ａｆｉ組成を変化させることによ
って赤色から緑色に渡る可視光領域に発光を得ることが
できる。さらに、クラッド層の１組成は、キャリアの閉
じ込めに十分な活性層とのバンドギャップ差があればよ
＜、０．７に限らず適宜変更可能である。
また、第２の実施例ではｐ−ＩｎＧａＡｌＰ電流広がり
層の組成は ｌｎ ｏ、ｓ （Ｇ ａ □。ｂ ＡｌＯ，４） ｏ
、ｓ Ｐとしたが、ｐクラッド層よりＡ１組成が低く低
抵抗化が可能で、且つ発光層のバンドギャップエネルギ
ーより大きいバンドギャップを有する組成であれば、こ
の組成に限るものではない。
層の組成は ｌｎ ｏ、ｓ （Ｇ ａ □。ｂ ＡｌＯ，４） ｏ
、ｓ Ｐとしたが、ｐクラッド層よりＡ１組成が低く低
抵抗化が可能で、且つ発光層のバンドギャップエネルギ
ーより大きいバンドギャップを有する組成であれば、こ
の組成に限るものではない。
また、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ電流広がり層を１層有する構
造を示したが、クラッド層よりＡｆＩ組成が小さく、且
つ発光層のバンドギャップより大きいＩｎＧａＡｌＰ層
であれば、組成の異なる２層以上を桔層した構造におい
ても同様の効果が得られる。さらに、クラッド層から徐
々にＩＪ組成を低減させていった組成傾斜層を形成して
もよい。
造を示したが、クラッド層よりＡｆＩ組成が小さく、且
つ発光層のバンドギャップより大きいＩｎＧａＡｌＰ層
であれば、組成の異なる２層以上を桔層した構造におい
ても同様の効果が得られる。さらに、クラッド層から徐
々にＩＪ組成を低減させていった組成傾斜層を形成して
もよい。
また、いずれの実施例においても、ｐｒｎを逆にしても
よいのは勿論のことである。さらに、活性層を含む発光
部の層構造はダブルへテロ構造に限るものではなく、シ
ングルへテロ接合構造やホモ接合構造であってもよい。
よいのは勿論のことである。さらに、活性層を含む発光
部の層構造はダブルへテロ構造に限るものではなく、シ
ングルへテロ接合構造やホモ接合構造であってもよい。
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。
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、ＩｎＧａＡｌＰか
らなる発光部と電極との間に設けるクラッド層を２層に
し、活性層側よりも電極側のクラッド層の抵抗率をより
小さくしているので、電極側のクラッド層で注入された
電流を広げることができる。従って、発光部における発
光領域を電極直下よりも大きく広げることができ、これ
により光の取り出し効率及び輝度の向上を実現すること
が可能となる。
らなる発光部と電極との間に設けるクラッド層を２層に
し、活性層側よりも電極側のクラッド層の抵抗率をより
小さくしているので、電極側のクラッド層で注入された
電流を広げることができる。従って、発光部における発
光領域を電極直下よりも大きく広げることができ、これ
により光の取り出し効率及び輝度の向上を実現すること
が可能となる。
第１図は本発明の第１の実施例に係わる半導体発光素子
の概略構造を示す断面図、第２図は上記素子における電
流法がりの様子を示す模式図、第３図は■族原料モル比
とキャリア濃度との関係を示す特性図、第４図は本発明
の第２の実施例の概略構造を示す断面図、第５図はＡｐ
組成とキャリア濃度及び抵抗率との関係を示す特性図、
第６図及び第７図はそれぞれ従来の素子構造を示す断面
図である。 １１．４１−ｎ−ＧａＡｓ基板 （第１導電型半導体基板）、 １２．４２−・−ｎ−１ｎＧａＡ Ｉ Ｐクラッド層、
１３．４３−−・ＩｎＧａＡＩＰ活性層、１４．４４−
−−ｐ−１ｎＧａＡ ＩＰクラッド層（第１の第２導電
型クラッド層）、 １５ 、４５ ・−ｐ −１ｎ Ｇ ａ Ａ １． Ｐ
クラッド層（第２の第２導電型クラッド層）、 １６・・・ｐ−１ｎＧａＰ中間バンドギャップ層、１７
．４７−ｐ−ＧａＡｓ：＋ンタクト層、１８．１９，４
８．４９・・・電極、 ２１・・・発光領域、 ２２・・・電流分布。
の概略構造を示す断面図、第２図は上記素子における電
流法がりの様子を示す模式図、第３図は■族原料モル比
とキャリア濃度との関係を示す特性図、第４図は本発明
の第２の実施例の概略構造を示す断面図、第５図はＡｐ
組成とキャリア濃度及び抵抗率との関係を示す特性図、
第６図及び第７図はそれぞれ従来の素子構造を示す断面
図である。 １１．４１−ｎ−ＧａＡｓ基板 （第１導電型半導体基板）、 １２．４２−・−ｎ−１ｎＧａＡ Ｉ Ｐクラッド層、
１３．４３−−・ＩｎＧａＡＩＰ活性層、１４．４４−
−−ｐ−１ｎＧａＡ ＩＰクラッド層（第１の第２導電
型クラッド層）、 １５ 、４５ ・−ｐ −１ｎ Ｇ ａ Ａ １． Ｐ
クラッド層（第２の第２導電型クラッド層）、 １６・・・ｐ−１ｎＧａＰ中間バンドギャップ層、１７
．４７−ｐ−ＧａＡｓ：＋ンタクト層、１８．１９，４
８．４９・・・電極、 ２１・・・発光領域、 ２２・・・電流分布。
Claims (2)
- （１）第１導電型半導体基板上に形成されたＩｎＧａＡ
ｌＰからなる発光層と、この発光層上に形成された、該
発光層よりもバンドギャップが大きいＩｎＧａＡｌＰか
らなる第１の第２導電型クラッド層と、この第１の第２
導電型クラッド層上に形成された、前記発光層よりもバ
ンドギャップが大きく且つ該クラッド層よりも抵抗率の
小さいＩｎＧａＡｌＰからなる第２の第２導電型クラッ
ド層と、この第２の第２導電型クラッド層上の一部に設
けられた電極とを具備してなることを特徴とする半導体
発光装置。 - （２）前記第１の第２導電型クラッド層は不純物として
Ｚｎをドープされ、前記第２の第２導電型クラッド層は
不純物としてＭｇをドープされたものである、又は前記
第２の第２導電型クラッド層のＡｌ組成を、前記第１の
第２導電型クラッド層のＡｌ組成よりも小さくしたこと
を特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8462690A JP3020542B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8462690A JP3020542B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03283674A true JPH03283674A (ja) | 1991-12-13 |
| JP3020542B2 JP3020542B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=13835888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8462690A Expired - Fee Related JP3020542B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3020542B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0632510B1 (en) * | 1993-06-08 | 2001-10-31 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
| JP2016034036A (ja) * | 2009-06-30 | 2016-03-10 | フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | Ｉｉｉ−ｐ半導体発光デバイスのｐコンタクト層 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP8462690A patent/JP3020542B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0632510B1 (en) * | 1993-06-08 | 2001-10-31 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
| JP2016034036A (ja) * | 2009-06-30 | 2016-03-10 | フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | Ｉｉｉ−ｐ半導体発光デバイスのｐコンタクト層 |
| JP2017118150A (ja) * | 2009-06-30 | 2017-06-29 | ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | Ｉｉｉ−ｐ半導体発光デバイスのｐコンタクト層 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3020542B2 (ja) | 2000-03-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |