JPH04100279A - 半導体発光素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 半導体発光素子、特に５８０ｎｍ　（黄色）　〜６９０
ｎｍ（赤色）の範囲で発光を有するＩｎＧａＡＱＰ系の
発光ダイオードは、直接遷移による発光が得られるため
、効率の高い光源として期待されている。

この種の発光ダイオードの例として、第４図に示す構造
が知られている。即ち、ｎ−ＧａＡｓ基板４００上にｎ
−ＧａＡｓバッファ層４０１．　ｎ−Ｉ　ｎＧａＡｌ２
Ｐクラッド層４０２．アンドープＩｎＧａＰ活性層４０
３およびｐ　−Ｉ　ｎＧａＡｊｌ！Ｐクラッド層４０４
が形成され、この上の一部にＰ　　ＩｎＧａＰ中間バン
ドギャップ層４０５およびｐ　　ＧａＡｓコンタクト層
４０６が形成されている。そして、コンタクト層４０６
上にｐ側電極４０７が形成され、基板４００の下面にｎ
側電極４０８が形成されている。

ところで、第４図のような構成においては、活性層４０
３に十分にキャリアを閉じ込め、高い発光効率を得るに
はクラッド層４０２，４０４のＡＱ組成を大きくしなけ
ればならない、しかし、ｐクラッド層においては一般に
、　ＡＱ組成を大きくするとキャリア濃度を大きくする
ことはできず、第４図の構成では２９５２１層４０４の
キャリア濃度は低いものとなる。このため、電極４０７
から中に注入された電流は２９５２１層４０４では殆ど
広がることなく活性層４０３に注入されることになり、
発光領域は活性層４０３の電極律７の直下に位置する領
域４囲のみとなる。従って、上面方向に光を取り出す場
合、電極４０７が光を遮ることになり、これが光の取り
出し効率を低下させる要因となっていた。

（発明が解決しようとする課題） このように従来、ダブルヘテロ構造における基板と反対
側のクラッド層のキャリア濃度が低いため、光取り出し
側の電極から注入された電流が殆ど広がることなく活性
層に注入され、電極直下が発光領域となる。このため、
光取り出し側の電極が発光領域からの光を遮ることにな
り、これが光取り出し効率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、発光領域からの光を光取り出し側の
電極で遮ることなく取り出すことができ、光取り出し効
率の高い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、ダブルヘテロ構造の活性層における発
光領域を光取り出し側の電極位置とずらすことにより、
光取り出し効率の向上を図ることにある。

即ち本発明は、半導体基板上に　ＩｎＧａＡＱＰ系材料
からなる活性層を２つのクラッド層で挟んだダブルヘテ
ロ構造部を形成した半導体発光素子において、前記２つ
のクラッド層の一方に電極を有したコンタクト層が形成
され、前記他方のクラッド層に不純物が拡散されたキャ
リア濃度の高い領域が形成されていることを特徴として
いる。

（作用） 本発明によれば、光取り出し側のクラッド層に形成され
たキャリア濃度の高い領域が、他方のクラッド層上に形
成された電極の上部に位置するため、活性層での発光が
、電極で反射され、光取り出し効率の向上をはかること
が可能となる。

（実施例） 第１図は５本発明の第１の実施例に係わる半導体素子の
概略構成を示す断面図である。第１図（ａ）に示した構
造において、１０１はｎ−ＧａＡｓコンタクト層、１０
２はｎ　−Ｉ　ｎＧａＡ４２Ｐクラッド層。

１０３はＩｎＧａＡＲＰ活性層、１０４はｐ−１ｎＧａ
ＡＩＰクラッド層、１０５はｐ　　ＧａＡｓコンタクト
層、１０６はｎ側電極、１０７はｎ側電極、１０８はｐ
型不純物を拡散した高濃度領域、１０９は発光領域、１
１０は外部出射光である。ｎ−ＧａＡｓコンタクト層１
１０は厚さを１０００Å以下とし、活性層１０３での発
光の吸収を防ぎ、電極１０６で光の反射を容易にした。

　クラッド層は、Ｉ　ｎｚ　−ｙ　（Ｇ　ａｌ　−ｚ　
Ａ　ｇｙ）ｙ　Ｐの組成表記（Ｘ。

Ｙ）において、ｙ　＝０．５．０．６≦Ｘ≦１，０であ
り、活性層は、アンドープに限らず、Ｐ型もしくはｎ型
であってもよく上記組成表記（Ｘ、Ｙ）において、ｙ＝
Ｑ、５．　ｏ≦Ｘ≦０．５であり、ｘ＝０の赤色からＸ
＝０．５の緑色までの発光が得られる。

このような構成であれば、光取り出し側の電極１０７か
ら注入された電流は、拡散領域１０８を通って活性層１
０３に注入されることになり、活性層１０３の発光領域
１０９は光吸収層であるコンタクト層１０５の直下の位
置からずれた領域に形成される。しだがって、発光領域
１０９と光取り出し面が自動的に一致することになり、
発光領域１０９からの光がコンタクト層１０５で遮られ
ることを防止することができ、光取り出し効率を向上さ
せることができる。

また、コンタクト層１０１の全面に形成された電極１０
６により、発光領域１０９からコンタクト層１０１側に
出た光が反射された光取り出し面に出るため。

光取り出し効率がさらに大きくなる。

なお、この実施例に示したｐ−ＧａＡｓコンタクト層１
０５は、結晶成長層あるいは半導体基板でもよい。また
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０５とｐ　−Ｉ　ｎＧａＡ
１２Ｐクラッド層１０４のへテロ障壁は大きく、電流が
ほとんど流れない特性を有している。

第１図（ｂ）は、基本的には同図（ａ）と同じであるが
、コンタクト層１０５を円形に除去したものである。　
このような構成にあっても、発光領域１０９がコンタク
ト層１０５から離れて形成されることや電極１０６から
の反射光により、光取り出し効率を向上させることがで
きる。

第２図は本発明の第２の実施例の概略構成を示す断面図
である。なお、第１図と同一部分には同一符号を付して
、その詳しい説明は省略する。この実施例が先に説明し
た第１の実施例と異なる点は、コンタクト層１１５がｎ
　　ＧａＡｓ層あるいはｎ−ＧａＡｓ基板であることで
あり、これ以外は第１の実施例と全く同様である。なお
、第２図（ａ）。

（ｂ）はそれぞれ第１図（ａ）、（ｂ）に対応している
。

電極１０７からコンタクト層１１５を通ってｐクララド
層１０４に流れる電流を防止することができる。

このような構成であっても、先の第１の実施例と同様に
、光取り出し側に位置する光吸収層となるコンタクト層
１１５が、発光領域１０９から離れて形成されることや
、電極１０６からの反射光を利用することにより、光取
り出し効率の向上を図ることができる。

第３図は、本発明の第３の実施例の概略構成を示す図で
ある。この実施例は、第２図（ｂ）を複数形成したこと
にある。第３図（ａ）は、上面図、同図（ｂ）はＡＡ’
の断面図である。なお、第２図と同一部分には同一符号
を付して、その詳しい説明は省略する。複数形成された
発光素子は１分離溝３５０により電気的に分離されてい
る。　またコンタクト層１１５が個々の発光素子の光を
吸収し、光分離領域として働いている。第３図（ｂ）の
構造において、ｐクララド層１０４は抵抗が大きいため
、高濃度領域１０８から注入された電流はクラッド層１
０４では広がることがなく流れ、発光領域１０９の分離
が可能となる。なお、コンタクト層１１５は、結晶成長
層あるいは半導体基板であっても良い。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、ダブルヘテロ構造
の活性層における発光領域を光取り出し側のコンタクト
層位置とずらすことができ、発光領域からの光を光吸収
であるコンタクト層で遮ることなく取り出すことができ
、光取り出し効率の高い半導体発光素子を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例に係わる半導体素子の概
略構成を示す断面図、第２図及び第３図はそれぞれ本発
明の＠２．第３の実施例を示す構成図、第４図は従来の
半導体発光素子の問題点を説明するための素子構造を示
す断面図である。 １０１−ｎ−ＧａＡｓ：Ｉンタクト層 １０２、４０２−　ｎ　−Ｉ　ｎＧａＡＱＰクラッド層
１０３．４０３−Ｔ、ｎＧａＡＩＰ活性層１０４．４０
４−　ｐ　ＩｎＧａＡＱＰクラッド層１０５、４０６−
　ｐ　−ＧａＡｓコンタクト層１０６、４０８−　ｎ側
電極　１０７．４０７−Ｐ側電極１０８・・・不純物が
拡散された高濃度領域１０９、４０９・・・発光領域　
１１０・・・外部出射光１１５・・・ｎ−ＧａＡｓコン
タクト層３５０−一素子分離溝　　４００・＝　ｎ　−
ＧａＡｓ基板４０１−ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ４０５・・・ｐ−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層第１
図 第２図 代理人　弁理士　則　近　憲　佑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＩｎＧａＡｌＰ系の活性層を第１および第２のク
   ラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部を有し、前記第１
   のクラッド層の前記活性層と反対の側には部分的に第１
   の電極が形成され、前記第１の電極とこの第１の電極が
   形成されていない前記第１のクラッド層領域間には不純
   物拡散領域が形成されており、前記不純物拡散領域に対
   応する前記第２のクラッド層の前記活性層と反応の側に
   は第２の電極が形成されていることを特徴とする半導体
   発光素子。