JPH0373577A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH0373577A JPH0373577A JP1210312A JP21031289A JPH0373577A JP H0373577 A JPH0373577 A JP H0373577A JP 1210312 A JP1210312 A JP 1210312A JP 21031289 A JP21031289 A JP 21031289A JP H0373577 A JPH0373577 A JP H0373577A
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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に関し、特にＩｎＰ基板上に形
成した、Ｉ ｎＰ／Ｉ ｎＧａＡｓＰダブルヘテロ型発
光ダイオードの構造に関する。
成した、Ｉ ｎＰ／Ｉ ｎＧａＡｓＰダブルヘテロ型発
光ダイオードの構造に関する。
通信用に用いられるＩ ｎＰ／Ｉ ｎＧａＡｓＰダブル
へテロ型発光ダイオード（以下、素子と略記する）の中
で応答速度が速いことを特徴とする素子として、活性層
に５ Ｘ １０１ｇｃｍ−３以上の高濃度のＰ型ドーパ
ントを混入させて形成した素子がある。従来、上述の素
子は、第２図に示すようにＮ型ＩｎＰ基板１上に、濃度
がＩ Ｘ １０１８ｃｘｉ−’程度のＮ型ＩｎＰクラッ
ド層２と、濃度が５Ｘ１０１ｇＣａｌ−’以上のＺｎ（
亜鉛〉をドープしたＩ ｎＧａＡｓＰ活性Ａｓ上Ｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層５及びＰ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６
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。
へテロ型発光ダイオード（以下、素子と略記する）の中
で応答速度が速いことを特徴とする素子として、活性層
に５ Ｘ １０１ｇｃｍ−３以上の高濃度のＰ型ドーパ
ントを混入させて形成した素子がある。従来、上述の素
子は、第２図に示すようにＮ型ＩｎＰ基板１上に、濃度
がＩ Ｘ １０１８ｃｘｉ−’程度のＮ型ＩｎＰクラッ
ド層２と、濃度が５Ｘ１０１ｇＣａｌ−’以上のＺｎ（
亜鉛〉をドープしたＩ ｎＧａＡｓＰ活性Ａｓ上Ｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層５及びＰ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６
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。
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を混入させているため、活性層形成後
の液相エピタキシャル成長中にＩｎＧａＡｓＰ活性層４
中のＺｎがＮ型ＩｎＰりラッド層２中に拡散し、Ｎ型Ｉ
ｎ９７９７１層２のうちのＩｎＧａＡｓＰ活性層４に近
い側の一部がＰ型に反転し、ＰＮ接合がＮ型ＩｎＰクラ
ッド層２中に形成される。この結果、ＩｎＧａＡｓＰ活
性層４中へのキャリアの閉じ込め効率が悪化し、素子の
発光効率が低下するという欠点があった。また、Ｚｎの
拡散をできるだけおさえるために活性層より上部のエピ
タキシャル層（Ｐ型クラッド層及びキャップ層〉の成長
をスパークリング法により短時間に終らせる方法もある
が、スパークリング法は、メルトの均一性が悪いために
、均一性の良いエピタキシャル層を得ることが困難であ
り、量産性に欠けていた。一方ＺｎのＮ型Ｉｎ９７９７
１層２への拡散を押えるために、Ｎ濃度を高濃度にする
方法もあるが、高濃度にドープされたＩｎＰ層は、表面
に凹凸となるいわゆるテラスが発生する。特に２ Ｘ
ｌ □ ｔａ備−、にドーピングされたＩｎＰ層のテラ
スの段差は大きい、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中
のＰが解離した部分より活性層中に転位が発生し、素子
の寿命に重大の支障をきたすという欠点があった。
３に高濃度のＺｎを混入させているため、活性層形成後
の液相エピタキシャル成長中にＩｎＧａＡｓＰ活性層４
中のＺｎがＮ型ＩｎＰりラッド層２中に拡散し、Ｎ型Ｉ
ｎ９７９７１層２のうちのＩｎＧａＡｓＰ活性層４に近
い側の一部がＰ型に反転し、ＰＮ接合がＮ型ＩｎＰクラ
ッド層２中に形成される。この結果、ＩｎＧａＡｓＰ活
性層４中へのキャリアの閉じ込め効率が悪化し、素子の
発光効率が低下するという欠点があった。また、Ｚｎの
拡散をできるだけおさえるために活性層より上部のエピ
タキシャル層（Ｐ型クラッド層及びキャップ層〉の成長
をスパークリング法により短時間に終らせる方法もある
が、スパークリング法は、メルトの均一性が悪いために
、均一性の良いエピタキシャル層を得ることが困難であ
り、量産性に欠けていた。一方ＺｎのＮ型Ｉｎ９７９７
１層２への拡散を押えるために、Ｎ濃度を高濃度にする
方法もあるが、高濃度にドープされたＩｎＰ層は、表面
に凹凸となるいわゆるテラスが発生する。特に２ Ｘ
ｌ □ ｔａ備−、にドーピングされたＩｎＰ層のテラ
スの段差は大きい、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中
のＰが解離した部分より活性層中に転位が発生し、素子
の寿命に重大の支障をきたすという欠点があった。
本発明は上述の問題点を解決し、量産性に富み、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
。
率の良い発光ダ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、Ｎ型ＩｎＰ基板上にＮ型Ｉ
ｎＰクラッド層と、アンドープでかつ活性層と同じ組成
をもつＩｎＧａＡｓＰ層、不純物濃度が５ Ｘ Ｉ Ｑ
１８ｃ１１−３以上のＰ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、Ｐ
型ＩｎＰクラッド層およびＰ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ
層を順次積層した構造を有している。
ｎＰクラッド層と、アンドープでかつ活性層と同じ組成
をもつＩｎＧａＡｓＰ層、不純物濃度が５ Ｘ Ｉ Ｑ
１８ｃ１１−３以上のＰ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、Ｐ
型ＩｎＰクラッド層およびＰ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ
層を順次積層した構造を有している。
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の実施例の素子の断面図を示す
。
。
本発明の第１の実施例の素子は、Ｎ型ＩｎＰ基板１上に
厚さ１μｍ、濃度Ｉ Ｘ １０ ”ｃｍ’″ＳのＮ型Ｉ
ｎ９７９７１層２、厚さ０．３μｍのアンドープのＩ
ｎＧａＡｓＰ層３、厚さ０．３．ｃｚｍ、不純物濃度１
×１０１９ｃｍ−５のＰ型Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層４、
厚さ１μｍ、不純物濃度５ Ｘ Ｉ Ｏ”ＣＩ＋−’の
Ｐ型ＩｎＰクラッド層５、及び厚さ１．５μｍ、不純物
濃度５ Ｘ Ｉ Ｏ１８ｃｍ−’のＰ型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層６を順次形成し、さらに円形領域Ｍを除いた
Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６の表面に酸化膜７を形
成し、続いて、その上に全面！＠（Ｐ側電極）８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Ｎ型ＩｎＰ基板１の表面にＮ側電極Ｐを形成
した構造を有している。
厚さ１μｍ、濃度Ｉ Ｘ １０ ”ｃｍ’″ＳのＮ型Ｉ
ｎ９７９７１層２、厚さ０．３μｍのアンドープのＩ
ｎＧａＡｓＰ層３、厚さ０．３．ｃｚｍ、不純物濃度１
×１０１９ｃｍ−５のＰ型Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層４、
厚さ１μｍ、不純物濃度５ Ｘ Ｉ Ｏ”ＣＩ＋−’の
Ｐ型ＩｎＰクラッド層５、及び厚さ１．５μｍ、不純物
濃度５ Ｘ Ｉ Ｏ１８ｃｍ−’のＰ型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層６を順次形成し、さらに円形領域Ｍを除いた
Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６の表面に酸化膜７を形
成し、続いて、その上に全面！＠（Ｐ側電極）８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Ｎ型ＩｎＰ基板１の表面にＮ側電極Ｐを形成
した構造を有している。
本素子は、上下を反対にして、Ｎ型ＩｎＰ基板側を上に
してヒートシンクに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Ｉ ｎＧａＡｓＰキャップ層６、
Ｐ型ＩｎＰクラッド層５、Ｐ型ＴｎＧａＡｓＰ活性層４
、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層３、Ｎ型Ｉｎ９７９７１
層２、及びＮ型基板１を経て電極９へ流れることとなる
。−方Ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層４で発生した光は、
Ｎ型Ｉｎ９７９７１層２、Ｎ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。
してヒートシンクに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Ｉ ｎＧａＡｓＰキャップ層６、
Ｐ型ＩｎＰクラッド層５、Ｐ型ＴｎＧａＡｓＰ活性層４
、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層３、Ｎ型Ｉｎ９７９７１
層２、及びＮ型基板１を経て電極９へ流れることとなる
。−方Ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層４で発生した光は、
Ｎ型Ｉｎ９７９７１層２、Ｎ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、上述の素子における各半導体層２゜３．４，５
．６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がアンドープＩｎＧａＡｓＰ層３
に拡散する。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、本実施例では、活性層４を
０．３μｍとし、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層３を０
．３μｍ設けることにより、０．０１μｍ以下と大幅に
縮小することができ、この結果活性層中のキャリアの閉
じ込め効率が向上し、素子の発光効率は従来の約１．２
倍に向上した。
．６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がアンドープＩｎＧａＡｓＰ層３
に拡散する。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、本実施例では、活性層４を
０．３μｍとし、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層３を０
．３μｍ設けることにより、０．０１μｍ以下と大幅に
縮小することができ、この結果活性層中のキャリアの閉
じ込め効率が向上し、素子の発光効率は従来の約１．２
倍に向上した。
次に、本発明の第２の実施例の素子について説明する。
第３図は、本発明第２の実施例の素子の断面図である。
同図に示すように第２の実施例の素子は、第１の実施例
に対し、Ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層４の層厚が０．１
μｍ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層３の層厚が０．５μ
ｍと薄くしたこと、さらにＮ側電極９をＮ型１ｎＰ基板
１の表面全面に形成したことの他は第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の実施例の素
子は、いわゆる面発光ダイオードであったのに対し、こ
の第２の実施例の素子は、光が活性層端面１０より直接
外部に放射される端面発光ダイオードである。
に対し、Ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層４の層厚が０．１
μｍ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層３の層厚が０．５μ
ｍと薄くしたこと、さらにＮ側電極９をＮ型１ｎＰ基板
１の表面全面に形成したことの他は第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の実施例の素
子は、いわゆる面発光ダイオードであったのに対し、こ
の第２の実施例の素子は、光が活性層端面１０より直接
外部に放射される端面発光ダイオードである。
以上説明したように、本発明の素子は、高濃度のＰ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層とＮ型ＩｎＰクラッド層との境界
にアンドープでかつ活性層と同じ組成のＸ ｎＧａＡｓ
Ｐ層を設け、この活性層厚と、アンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ層厚は、Ｚｎの濃度による拡散距離の関係から、最適
化し、液相エピタキシャル成長中にＰ型活性層中のＺｎ
がアンドープＩｎＧａＡｓＰ層へ拡散した後、有効な活
性層厚をもつ構造とすることにより、Ｎ型ＩｎＰクラッ
ド層中へのＺｎの拡散を押えることができる。
ｎＧａＡｓＰ活性層とＮ型ＩｎＰクラッド層との境界
にアンドープでかつ活性層と同じ組成のＸ ｎＧａＡｓ
Ｐ層を設け、この活性層厚と、アンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ層厚は、Ｚｎの濃度による拡散距離の関係から、最適
化し、液相エピタキシャル成長中にＰ型活性層中のＺｎ
がアンドープＩｎＧａＡｓＰ層へ拡散した後、有効な活
性層厚をもつ構造とすることにより、Ｎ型ＩｎＰクラッ
ド層中へのＺｎの拡散を押えることができる。
この結果、活性層中へのキャリアの閉じ込め効率が向上
し、従来の素子より発光効率を向上できる効果がある。
し、従来の素子より発光効率を向上できる効果がある。
また、本構造によれば、成長速度の遅いオーバーシード
法による均一性の高い成長法を用いることができ、量産
性の点からも優れた効果が得られる。
法による均一性の高い成長法を用いることができ、量産
性の点からも優れた効果が得られる。
第１図及び第３図は本発明の一実施例の素子断面図、第
２図は従来の素子の断面図の一部である０図中において
、 １・・・Ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・Ｎ型ＩｎＰクラッド
層、３・・・アンドープＩｎＧａＡｓＰ層、４・・・Ｐ
型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、５−Ｐ型ＩｎＰクラッド層、
６・・・Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、７・・・酸化
膜、８・・・Ｐ側電極、９・・・Ｎ側電極を示す。
２図は従来の素子の断面図の一部である０図中において
、 １・・・Ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・Ｎ型ＩｎＰクラッド
層、３・・・アンドープＩｎＧａＡｓＰ層、４・・・Ｐ
型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、５−Ｐ型ＩｎＰクラッド層、
６・・・Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、７・・・酸化
膜、８・・・Ｐ側電極、９・・・Ｎ側電極を示す。
Claims (1)
- Ｎ型ＩｎＰ基板上にＮ型ＩｎＰクラッド層と、不純物
濃度が５×１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３以上のＰ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層およびＰ型ＩｎＰクラッド層、ＩｎＧａ
ＡｓＰキャップ層を順次積層した構造を有する発光ダイ
オードにおいて、Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層とＮ型Ｉｎ
Ｐクラッド層の間に、アンドープでかつ活性層と同じ組
成を有するＩｎＰＧａＡｓＰ層を設けた構造であること
を特徴とする発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1210312A JPH0373577A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1210312A JPH0373577A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373577A true JPH0373577A (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=16587330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1210312A Pending JPH0373577A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0373577A (ja) |
-
1989
- 1989-08-14 JP JP1210312A patent/JPH0373577A/ja active Pending
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