JPH0897467A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH0897467A JPH0897467A JP22828694A JP22828694A JPH0897467A JP H0897467 A JPH0897467 A JP H0897467A JP 22828694 A JP22828694 A JP 22828694A JP 22828694 A JP22828694 A JP 22828694A JP H0897467 A JPH0897467 A JP H0897467A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/816—Bodies having carrier transport control structures, e.g. highly-doped semiconductor layers or current-blocking structures
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ｐ型クラッド層のキャリア濃度を安定して制
御可能とし、ｐ型電流拡散層中のｐ型ドーパントである
Ｚｎの拡散によって起こるｐ型クラッド層／活性層の劣
化及び活性層品質の劣化を防止し、これにより、発光強
度の向上を可能とした半導体発光装置を提供する。 【構成】 ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＩｎＰダブ
ルヘテロ接合構造からなる発光層部が形成され、該発光
層部上にｐ型電流拡散層を形成してなる半導体発光装置
において、上記ｐ型電流拡散層がアンドープ電流拡散層
と該アンドープ電流拡散層上に形成された高濃度ドープ
電流拡散層とからなる。
御可能とし、ｐ型電流拡散層中のｐ型ドーパントである
Ｚｎの拡散によって起こるｐ型クラッド層／活性層の劣
化及び活性層品質の劣化を防止し、これにより、発光強
度の向上を可能とした半導体発光装置を提供する。 【構成】 ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＩｎＰダブ
ルヘテロ接合構造からなる発光層部が形成され、該発光
層部上にｐ型電流拡散層を形成してなる半導体発光装置
において、上記ｐ型電流拡散層がアンドープ電流拡散層
と該アンドープ電流拡散層上に形成された高濃度ドープ
電流拡散層とからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体発光装置に関し、特にＧａＡｓ基板上に成長
したＡｌＧａＩｎＰを発光層とする半導体発光装置に関
する。
いた半導体発光装置に関し、特にＧａＡｓ基板上に成長
したＡｌＧａＩｎＰを発光層とする半導体発光装置に関
する。
【０００２】
【発明の背景技術】ＡｌＧａＩｎＰ系材料は、窒化物を
除くIII −Ｖ族化合物半導体混晶中で最大の直接遷移型
エネルギーギャップを有し、５５０〜６５０ｎｍ帯（緑
色〜赤色域）の可視光発光装置の材料として注目されて
いる。斯かる大きな直接遷移型エネルギーギャップを有
するＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いた発光装置は、従来の
ＧａＰ、ＧａＡｓＰ等の間接遷移型の材料を用いたもの
と比べて高輝度の発光が可能である。
除くIII −Ｖ族化合物半導体混晶中で最大の直接遷移型
エネルギーギャップを有し、５５０〜６５０ｎｍ帯（緑
色〜赤色域）の可視光発光装置の材料として注目されて
いる。斯かる大きな直接遷移型エネルギーギャップを有
するＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いた発光装置は、従来の
ＧａＰ、ＧａＡｓＰ等の間接遷移型の材料を用いたもの
と比べて高輝度の発光が可能である。
【０００３】図５は、従来のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置
の一例を示す概略断面説明図である。この従来のＡｌＧ
ａＩｎＰ系発光装置４０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上
に、ｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層
１２（厚さ約１μｍ）、（Ａｌ y Ｇａ1-y ）0.51Ｉｎ
0.49Ｐ活性層１３（厚さ約０．６μｍ）、ｐ型（Ａｌz
Ｇａ1-z ）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１４（厚さ約１μ
ｍ）及びｐ型電流拡散層１５（厚さ数μｍ）を順次積層
形成し、前記ｐ型電流拡散層１５上にｐ側電極（上面電
極）１６、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の下面にｎ側電極（下
面電極）１７を設けた構成になっている。
の一例を示す概略断面説明図である。この従来のＡｌＧ
ａＩｎＰ系発光装置４０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上
に、ｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層
１２（厚さ約１μｍ）、（Ａｌ y Ｇａ1-y ）0.51Ｉｎ
0.49Ｐ活性層１３（厚さ約０．６μｍ）、ｐ型（Ａｌz
Ｇａ1-z ）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１４（厚さ約１μ
ｍ）及びｐ型電流拡散層１５（厚さ数μｍ）を順次積層
形成し、前記ｐ型電流拡散層１５上にｐ側電極（上面電
極）１６、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の下面にｎ側電極（下
面電極）１７を設けた構成になっている。
【０００４】ここで、（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.51Ｉｎ0.49
Ｐ活性層１３と該活性層１３より大きなエネルギーギャ
ップを有する２つのＡｌＧａＩｎＰクラッド層すなわち
ｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２
及びｐ型（Ａｌz Ｇａ1-z ） 0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層
１４とで構成されるＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合構
造は発光層部１８を構成し、前記（Ａｌy Ｇａ1-y ）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層１３が発光層として機能する。ま
た、上記ＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合構造を構成す
る各ＡｌＧａＩｎＰ層のＡｌ組成ｘ、ｙ、ｚは０≦ｙ≦
０．７、ｙ＜ｘ及びｙ＜ｚなる関係を満たす。
Ｐ活性層１３と該活性層１３より大きなエネルギーギャ
ップを有する２つのＡｌＧａＩｎＰクラッド層すなわち
ｎ型（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２
及びｐ型（Ａｌz Ｇａ1-z ） 0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層
１４とで構成されるＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合構
造は発光層部１８を構成し、前記（Ａｌy Ｇａ1-y ）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層１３が発光層として機能する。ま
た、上記ＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合構造を構成す
る各ＡｌＧａＩｎＰ層のＡｌ組成ｘ、ｙ、ｚは０≦ｙ≦
０．７、ｙ＜ｘ及びｙ＜ｚなる関係を満たす。
【０００５】なお、以下の説明においては、特別な事情
がない場合、前記（Ａｌx Ｇａ1-x）0.51Ｉｎ0.49Ｐ、
（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ及び（Ａｌz Ｇａ
1-z ） 0.51Ｉｎ0.49Ｐを総称して（ＡｌB Ｇａ1-B ）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ又は単にＡｌＧａＩｎＰと表記する。
がない場合、前記（Ａｌx Ｇａ1-x）0.51Ｉｎ0.49Ｐ、
（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ及び（Ａｌz Ｇａ
1-z ） 0.51Ｉｎ0.49Ｐを総称して（ＡｌB Ｇａ1-B ）
0.51Ｉｎ0.49Ｐ又は単にＡｌＧａＩｎＰと表記する。
【０００６】上記のようなＡｌＧａＩｎＰ系発光装置に
おいては、電流拡散層を設ける必要があり、特にＡｌＧ
ａＩｎＰ系混晶とは異なる材料からなる電流拡散層を設
ける必要がある。その理由を図５を参照しながら説明す
る。図５には、ｐ側電極１６からの電流分布１９を矢印
で示してある。
おいては、電流拡散層を設ける必要があり、特にＡｌＧ
ａＩｎＰ系混晶とは異なる材料からなる電流拡散層を設
ける必要がある。その理由を図５を参照しながら説明す
る。図５には、ｐ側電極１６からの電流分布１９を矢印
で示してある。
【０００７】ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置の通電発光にお
いては、ｐ側電極１６からの電流をＡｌＧａＩｎＰ活性
層１３の全域に効果的に拡散させて効率的に発光させる
ことが望ましい。そのためには、前記ｐ側電極１６とＡ
ｌＧａＩｎＰ活性層１３との間の距離（層厚）を所定以
上（数μｍ以上）にする必要がある。
いては、ｐ側電極１６からの電流をＡｌＧａＩｎＰ活性
層１３の全域に効果的に拡散させて効率的に発光させる
ことが望ましい。そのためには、前記ｐ側電極１６とＡ
ｌＧａＩｎＰ活性層１３との間の距離（層厚）を所定以
上（数μｍ以上）にする必要がある。
【０００８】ところで、ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置にお
いては、通常は図５に示したように、ＧａＡｓ基板１１
上に、該ＧａＡｓ基板１１と格子整合させてＡｌＧａＩ
ｎＰ系の前記各層１２（厚さ約１μｍ）、１３（厚さ約
０．６μｍ）、１４（厚さ約１μｍ）を（ＡｌB Ｇａ
1-B ）0.51Ｉｎ0.49Ｐなる組成で形成させるが、全厚で
４μｍを超える厚さの（ＡｌB Ｇａ1-B ）0.51Ｉｎ0.49
Ｐ混晶層を結晶性を損うことなく形成させることは極め
て困難である。
いては、通常は図５に示したように、ＧａＡｓ基板１１
上に、該ＧａＡｓ基板１１と格子整合させてＡｌＧａＩ
ｎＰ系の前記各層１２（厚さ約１μｍ）、１３（厚さ約
０．６μｍ）、１４（厚さ約１μｍ）を（ＡｌB Ｇａ
1-B ）0.51Ｉｎ0.49Ｐなる組成で形成させるが、全厚で
４μｍを超える厚さの（ＡｌB Ｇａ1-B ）0.51Ｉｎ0.49
Ｐ混晶層を結晶性を損うことなく形成させることは極め
て困難である。
【０００９】すなわち、ｐ側電極１６からの電流をＡｌ
ＧａＩｎＰ活性層１３の全域に効果的に拡散させるため
には、ｐ側電極１６と前記活性層１３との間の厚さが数
μｍ以上必要であるが、この厚さの層の形成はＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料では上記理由により不可能に近い。
ＧａＩｎＰ活性層１３の全域に効果的に拡散させるため
には、ｐ側電極１６と前記活性層１３との間の厚さが数
μｍ以上必要であるが、この厚さの層の形成はＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料では上記理由により不可能に近い。
【００１０】そこで、従来、ＡｌＧａＩｎＰ系以外の材
料からなる層を電流拡散層１５として前記ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１４上に形成し、ｐ側電極１６からの
電流を前記ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３全域に効果的に拡
散させて、効率的な発光を得ることが行われている。
料からなる層を電流拡散層１５として前記ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１４上に形成し、ｐ側電極１６からの
電流を前記ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３全域に効果的に拡
散させて、効率的な発光を得ることが行われている。
【００１１】前記ｐ型電流拡散層１５の材料としては、
例えばｐ型ドーパントであるＺｎを高濃度（３×１０18
atoms/cm3 程度）にドープしたＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａ
ＡｓＰ又はＧａＰが従来より用いられている。
例えばｐ型ドーパントであるＺｎを高濃度（３×１０18
atoms/cm3 程度）にドープしたＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａ
ＡｓＰ又はＧａＰが従来より用いられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】通常、上記したＡｌＧ
ａＩｎＰ系発光装置４０のダブルヘテロ接合構造は、ｐ
型クラッド層１４の厚さが１μｍ程度の厚さで作られ
る。しかし、Ｚｎの拡散係数が大きいことに起因して、
この構造ではｐ型電流拡散層１５の成長時に該ｐ型電流
拡散層１５から高濃度にドープされたＺｎが、ｐ型クラ
ッド層１４、更には活性層１３まで拡散してくる。この
ｐ型ドーパントであるＺｎの拡散に伴い、ｐ型クラッ
ド層１４のキャリア濃度が安定して制御できない、ｐ
型クラッド層１４／活性層１３の界面の劣化が起こる、
活性層品質の劣化が起こる、等の問題があり、発光強
度を低下させる原因となっている。
ａＩｎＰ系発光装置４０のダブルヘテロ接合構造は、ｐ
型クラッド層１４の厚さが１μｍ程度の厚さで作られ
る。しかし、Ｚｎの拡散係数が大きいことに起因して、
この構造ではｐ型電流拡散層１５の成長時に該ｐ型電流
拡散層１５から高濃度にドープされたＺｎが、ｐ型クラ
ッド層１４、更には活性層１３まで拡散してくる。この
ｐ型ドーパントであるＺｎの拡散に伴い、ｐ型クラッ
ド層１４のキャリア濃度が安定して制御できない、ｐ
型クラッド層１４／活性層１３の界面の劣化が起こる、
活性層品質の劣化が起こる、等の問題があり、発光強
度を低下させる原因となっている。
【００１３】本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑
みてなされたもので、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を
安定して制御可能とし、ｐ型電流拡散層中のｐ型ドーパ
ントであるＺｎの拡散によって起こるｐ型クラッド層／
活性層の界面の劣化及び活性層品質の劣化を防止し、こ
れにより、発光強度の向上を可能とした半導体発光装置
を提供することを目的とする。
みてなされたもので、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を
安定して制御可能とし、ｐ型電流拡散層中のｐ型ドーパ
ントであるＺｎの拡散によって起こるｐ型クラッド層／
活性層の界面の劣化及び活性層品質の劣化を防止し、こ
れにより、発光強度の向上を可能とした半導体発光装置
を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＩｎＰ
ダブルヘテロ接合構造からなる発光層部が形成され、該
発光層部上にｐ型電流拡散層を形成してなる半導体発光
装置において、上記ｐ型電流拡散層が、アンドープ電流
拡散層と該アンドープ電流拡散層上に形成された高濃度
ドープ電流拡散層とからなるようにした。
に、本発明は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＩｎＰ
ダブルヘテロ接合構造からなる発光層部が形成され、該
発光層部上にｐ型電流拡散層を形成してなる半導体発光
装置において、上記ｐ型電流拡散層が、アンドープ電流
拡散層と該アンドープ電流拡散層上に形成された高濃度
ドープ電流拡散層とからなるようにした。
【００１５】上記アンドープ電流拡散層としては、ＭＯ
ＶＰＥ法（有機金属気相成長法）により、Ｖ族元素とII
I 族元素との供給量比（Ｖ／III 比）を３０以下かつア
ンドープの状態で形成された炭素（Ｃ）のオートドープ
層が用いられる。ＭＯＶＰＥ法では、例えばＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＧａＰ等を低Ｖ／III 比で成長す
るとアンドープでもＣのオートドーピングによって図８
に示すごとくｐ型の層が形成出来、しかもＣは拡散係数
が非常に小さい為、ほとんど拡散しない。
ＶＰＥ法（有機金属気相成長法）により、Ｖ族元素とII
I 族元素との供給量比（Ｖ／III 比）を３０以下かつア
ンドープの状態で形成された炭素（Ｃ）のオートドープ
層が用いられる。ＭＯＶＰＥ法では、例えばＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＧａＰ等を低Ｖ／III 比で成長す
るとアンドープでもＣのオートドーピングによって図８
に示すごとくｐ型の層が形成出来、しかもＣは拡散係数
が非常に小さい為、ほとんど拡散しない。
【００１６】上記アンドープ電流拡散層の厚さは０．２
５μｍ以上であるのが好適である。
５μｍ以上であるのが好適である。
【００１７】
【作用】本発明の構成においては、高濃度（３×１０18
atoms/cm3 程度）にＺｎがドープされたｐ型電流拡散層
とｐ型クラッド層との間に、Ｃのオートドーピングによ
りｐ型ではあるがＺｎがドープされていない層（アンド
ープ電流拡散層）が存在するため、Ｚｎの拡散はこのア
ンドープ電流拡散層にほとんど留まり、ｐ型クラッド
層、活性層への拡散が著しく抑制できるとともに、アン
ドープ電流拡散層中にオートドーピングされたＣは拡散
係数が非常に小さい為、品質に影響を及ぼす程にはｐ型
クラッド層及び活性層に拡散しない。このことにより、
ｐ型クラッド層のキャリア濃度を、拡散を考慮に入れず
安定して制御できるとともに、発光強度に影響を与える
ｐ型クラッド層／活性層界面及び活性層の品質の劣化が
抑制できる。
atoms/cm3 程度）にＺｎがドープされたｐ型電流拡散層
とｐ型クラッド層との間に、Ｃのオートドーピングによ
りｐ型ではあるがＺｎがドープされていない層（アンド
ープ電流拡散層）が存在するため、Ｚｎの拡散はこのア
ンドープ電流拡散層にほとんど留まり、ｐ型クラッド
層、活性層への拡散が著しく抑制できるとともに、アン
ドープ電流拡散層中にオートドーピングされたＣは拡散
係数が非常に小さい為、品質に影響を及ぼす程にはｐ型
クラッド層及び活性層に拡散しない。このことにより、
ｐ型クラッド層のキャリア濃度を、拡散を考慮に入れず
安定して制御できるとともに、発光強度に影響を与える
ｐ型クラッド層／活性層界面及び活性層の品質の劣化が
抑制できる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置に
ついて、図１〜図４を参照して説明する。
ついて、図１〜図４を参照して説明する。
【００１９】図１は本発明のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置
の一実施例を示す概略断面説明図である。図１におい
て、図５と同一部材又は類似部材は同一符号を用いる。
この発光装置１０はｎ型ＧａＡｓ基板１１上にｎ型（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２（厚さ
約１μｍ）、（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層
１３（０≦ｙ≦０．７、厚さ約０．６μｍ）、ｐ型（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49クラッド層１４（厚さ約
１μｍ）を順次積層形成した後、アンドープのＡｌ0.7
Ｇａ0.3 Ａｓ電流拡散層３２を約０．５μｍ、Ｚｎドー
プのｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3 Ａｓ電流拡散層３４を約１０
μｍ積層形成し、前記ｐ型電流拡散層３４上にｐ側電極
１６、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の下面にｎ側電極１７を設
けた構成になっている。
の一実施例を示す概略断面説明図である。図１におい
て、図５と同一部材又は類似部材は同一符号を用いる。
この発光装置１０はｎ型ＧａＡｓ基板１１上にｎ型（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２（厚さ
約１μｍ）、（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層
１３（０≦ｙ≦０．７、厚さ約０．６μｍ）、ｐ型（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49クラッド層１４（厚さ約
１μｍ）を順次積層形成した後、アンドープのＡｌ0.7
Ｇａ0.3 Ａｓ電流拡散層３２を約０．５μｍ、Ｚｎドー
プのｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3 Ａｓ電流拡散層３４を約１０
μｍ積層形成し、前記ｐ型電流拡散層３４上にｐ側電極
１６、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の下面にｎ側電極１７を設
けた構成になっている。
【００２０】本実施例のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置１０
の成長にはＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）を用い
る。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ及びＰ、Ａｓの原料としてはそれ
ぞれトリメチルアルミニウム〔Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＴＭ
Ａｌ〕、トリメチルガリウム〔Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＴＭ
Ｇａ〕、トリメチルインジウム〔Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 、Ｔ
ＭＩｎ〕、アルシン（ＡｓＨ3 ）及びホスフィン（ＰＨ
3 ）を用いる。更にｎ型及びｐ型のドーパント源として
は、それぞれセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）、ジメチル亜鉛
〔Ｚｎ（ＣＨ3 ）2 、ＤＭＺｎ〕を用いる。
の成長にはＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）を用い
る。Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ及びＰ、Ａｓの原料としてはそれ
ぞれトリメチルアルミニウム〔Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＴＭ
Ａｌ〕、トリメチルガリウム〔Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、ＴＭ
Ｇａ〕、トリメチルインジウム〔Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 、Ｔ
ＭＩｎ〕、アルシン（ＡｓＨ3 ）及びホスフィン（ＰＨ
3 ）を用いる。更にｎ型及びｐ型のドーパント源として
は、それぞれセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）、ジメチル亜鉛
〔Ｚｎ（ＣＨ3 ）2 、ＤＭＺｎ〕を用いる。
【００２１】図２は、ＭＯＶＰＥ法で各層を成長する際
に用いる成長装置の構成例を示す。すなわち、各種III
族金属元素の有機物の蒸気と、気相のＶ族元素の水素化
物とを、成長層の組成に応じて分圧及び流量を選択して
混合し、得られた混合ガスを反応室２５に供給し、反応
室２５内に配置したｎ型ＧａＡｓ基板１１上に所望の成
長層を順次積層形成する。
に用いる成長装置の構成例を示す。すなわち、各種III
族金属元素の有機物の蒸気と、気相のＶ族元素の水素化
物とを、成長層の組成に応じて分圧及び流量を選択して
混合し、得られた混合ガスを反応室２５に供給し、反応
室２５内に配置したｎ型ＧａＡｓ基板１１上に所望の成
長層を順次積層形成する。
【００２２】実施例１ 図１に示す構造のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置１０を得る
ための方法を具体的に示す。５０Ｔｏｒｒの減圧下で、
Ｖ族元素とIII 族元素との供給量比（Ｖ／III比）が１
００となるように混合したガスを成長層の原料ガスとし
て用い、成長温度７１０℃、成長速度４μｍ／時の成長
条件で、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に前記各層１２、１
３、１４を最初に順次積層形成させる。
ための方法を具体的に示す。５０Ｔｏｒｒの減圧下で、
Ｖ族元素とIII 族元素との供給量比（Ｖ／III比）が１
００となるように混合したガスを成長層の原料ガスとし
て用い、成長温度７１０℃、成長速度４μｍ／時の成長
条件で、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に前記各層１２、１
３、１４を最初に順次積層形成させる。
【００２３】次いで、アンドープＡｌＧａＡｓ電流拡散
層３２は、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ原料のみを反応管内に導入
して成長を行うが、その時のＶ族元素（Ａｓ）とIII 族
元素（Ａｌ＋Ｇａ）との供給量比（Ｖ／III 比）が２０
となる様に混合したガスを原料ガスとして用いる。実験
に用いた装置では、上記の成長条件（成長温度７１０
℃、成長圧力５０ｔｏｒｒ、Ｖ／III 比２０）でアンド
ープＡｌＧａＡｓ電流拡散層３２を成長した場合の導電
型とキャリア濃度は、ｐ型で約３×１０17cm-3になる事
が確認できている（図８）。
層３２は、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ原料のみを反応管内に導入
して成長を行うが、その時のＶ族元素（Ａｓ）とIII 族
元素（Ａｌ＋Ｇａ）との供給量比（Ｖ／III 比）が２０
となる様に混合したガスを原料ガスとして用いる。実験
に用いた装置では、上記の成長条件（成長温度７１０
℃、成長圧力５０ｔｏｒｒ、Ｖ／III 比２０）でアンド
ープＡｌＧａＡｓ電流拡散層３２を成長した場合の導電
型とキャリア濃度は、ｐ型で約３×１０17cm-3になる事
が確認できている（図８）。
【００２４】しかる後Ａｌ、Ｇａ、Ａｓの原料に加えて
Ｚｎ原料を同時に流しｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3 Ａｓ層３４
を成長する。このｐ型ＡｌＧａＡｓ層３４の成長を行う
時は、前記各層１２，１３，１４の成長の場合と同様
に、上記Ｖ／III 比が１００になる様に混合したガスを
原料ガスとして用いる。このようにして得られたエピタ
キシャルウェーハを素子化することにより、図１に示す
構造のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置１０が得られる。
Ｚｎ原料を同時に流しｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3 Ａｓ層３４
を成長する。このｐ型ＡｌＧａＡｓ層３４の成長を行う
時は、前記各層１２，１３，１４の成長の場合と同様
に、上記Ｖ／III 比が１００になる様に混合したガスを
原料ガスとして用いる。このようにして得られたエピタ
キシャルウェーハを素子化することにより、図１に示す
構造のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置１０が得られる。
【００２５】比較例１ 図６に比較例に用いたＡｌＧａＩｎＰ系発光装置４０ａ
の概略断面説明図を示す。図６において、図１と同一又
は類似部材は同一符号で示した。図６のＡｌＧａＩｎＰ
系発光装置４０ａの構造は、図１に示した実施例１のＡ
ｌＧａＩｎＰ系発光装置１０の構造と比較するとアンド
ープＡｌＧａＡｓ電流拡散層３２のみを積層しない構造
となっている。アンドープＡｌＧａＡｓ電流拡散層３２
以外の層、即ち層１２，１３，１４及び３４の成長条件
については実施例１と全く同じ方法で成長した。
の概略断面説明図を示す。図６において、図１と同一又
は類似部材は同一符号で示した。図６のＡｌＧａＩｎＰ
系発光装置４０ａの構造は、図１に示した実施例１のＡ
ｌＧａＩｎＰ系発光装置１０の構造と比較するとアンド
ープＡｌＧａＡｓ電流拡散層３２のみを積層しない構造
となっている。アンドープＡｌＧａＡｓ電流拡散層３２
以外の層、即ち層１２，１３，１４及び３４の成長条件
については実施例１と全く同じ方法で成長した。
【００２６】図３及び図７に実施例１のＡｌＧａＩｎＰ
系発光装置１０と比較例１のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置
４０ａの２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ法）によるＺ
ｎ濃度分析の結果を示す。比較例１の構造（図６）では
Ｚｎが高濃度にドープされているｐ型ＡｌＧａＡｓ電流
拡散層３４からｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４へＺ
ｎが拡散しており、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４
のＺｎ濃度が所望のドーピングレベル（３×１０17atom
s/cm3程度 ）に制御されていない（図７）。実施例１の
構造（図１）では、Ｚｎの拡散がほぼアンドープＡｌＧ
ａＡｓ電流拡散層３２に制限され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１４のＺｎ濃度がドーピングにより制御され
ている事がわかる（図３）。
系発光装置１０と比較例１のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置
４０ａの２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ法）によるＺ
ｎ濃度分析の結果を示す。比較例１の構造（図６）では
Ｚｎが高濃度にドープされているｐ型ＡｌＧａＡｓ電流
拡散層３４からｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４へＺ
ｎが拡散しており、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４
のＺｎ濃度が所望のドーピングレベル（３×１０17atom
s/cm3程度 ）に制御されていない（図７）。実施例１の
構造（図１）では、Ｚｎの拡散がほぼアンドープＡｌＧ
ａＡｓ電流拡散層３２に制限され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１４のＺｎ濃度がドーピングにより制御され
ている事がわかる（図３）。
【００２７】（発光出力の評価結果）図４にアンドープ
ＡｌＧａＡｓ層電流拡散３２の厚さのみを０μｍ（比較
例１）から０．５μｍまで変化させた場合のＡｌＧａＩ
ｎＰ系発光装置の発光出力をアンドープＡｌＧａＡｓ電
流拡散層３２無し（比較例１）の場合を基準にして示
す。アンドープＡｌＧａＡｓ電流拡散層３２を形成する
ことにより発光出力は向上し、特にアンドープＡｌＧａ
Ａｓ電流拡散層３２の厚さが０．２５μｍ以上であると
約２０％の発光出力の向上をみ、本発明の有効性が立証
された。
ＡｌＧａＡｓ層電流拡散３２の厚さのみを０μｍ（比較
例１）から０．５μｍまで変化させた場合のＡｌＧａＩ
ｎＰ系発光装置の発光出力をアンドープＡｌＧａＡｓ電
流拡散層３２無し（比較例１）の場合を基準にして示
す。アンドープＡｌＧａＡｓ電流拡散層３２を形成する
ことにより発光出力は向上し、特にアンドープＡｌＧａ
Ａｓ電流拡散層３２の厚さが０．２５μｍ以上であると
約２０％の発光出力の向上をみ、本発明の有効性が立証
された。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の半導体発光
装置によれば、ｐ型クラッド層のキャリア濃度が安定し
て制御可能となり、ｐ型電流拡散層中のｐ型ドーパント
であるＺｎの拡散によって起こるｐ型クラッド層／活性
層の界面の劣化及び活性層品質の劣化が防止され、これ
により、発光強度の向上が可能となるという大きな効果
を奏する。
装置によれば、ｐ型クラッド層のキャリア濃度が安定し
て制御可能となり、ｐ型電流拡散層中のｐ型ドーパント
であるＺｎの拡散によって起こるｐ型クラッド層／活性
層の界面の劣化及び活性層品質の劣化が防止され、これ
により、発光強度の向上が可能となるという大きな効果
を奏する。
【図１】本発明の半導体発光装置の一実施例を示す概略
断面説明図である。
断面説明図である。
【図２】ＭＯＶＰＥ法で各層を成長する際に用いる成長
装置の一例を示す概略説明図である。
装置の一例を示す概略説明図である。
【図３】実施例１における２次イオン質量分析法（ＳＩ
ＭＳ法）によるＺｎ濃度分析の結果を示すグラフであ
る。
ＭＳ法）によるＺｎ濃度分析の結果を示すグラフであ
る。
【図４】アンドープＡｌＧａＡｓ電流拡散層の厚さのみ
を０μｍから０．５μｍまで変化させた場合のＡｌＧａ
ＩｎＰ系発光装置の発光出力の測定結果を示すグラフで
ある。
を０μｍから０．５μｍまで変化させた場合のＡｌＧａ
ＩｎＰ系発光装置の発光出力の測定結果を示すグラフで
ある。
【図５】従来の半導体発光装置の一例を示す概略断面説
明図である。
明図である。
【図６】比較例１における半導体発光装置を示す概略断
面説明図である。
面説明図である。
【図７】比較例１における２次イオン質量分析法（ＳＩ
ＭＳ法）によるＺｎ濃度分析の結果を示すグラフであ
る。
ＭＳ法）によるＺｎ濃度分析の結果を示すグラフであ
る。
【図８】Ｖ／III 比とキャリア濃度及び導電型との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１０ 本発明の半導体発光装置 １１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １３ ＡｌＧａＩｎＰ活性層 １４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １５ ｐ型電流拡散層 １６ ｐ側電極 １７ ｎ側電極 １８ 発光層部 １９ 電流分布 ２５ 反応室 ３２ アンドープ電流拡散層 ３４ 高濃度ドープ電流拡散層 ４０，４０ａ 従来の半導体発光装置
Claims (4)
- 【請求項１】 ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＩｎＰ
ダブルヘテロ接合構造からなる発光層部が形成され、該
発光層部上にｐ型電流拡散層を形成してなる半導体発光
装置において、上記ｐ型電流拡散層が、アンドープ電流
拡散層と該アンドープ電流拡散層上に形成された高濃度
ドープ電流拡散層とからなることを特徴とする半導体発
光装置。 - 【請求項２】 上記アンドープ電流拡散層が、ＭＯＶＰ
Ｅ法（有機金属気相成長法）により、Ｖ族元素とIII 族
元素との供給量比を３０以下かつアンドープの状態で形
成された炭素（Ｃ）のオートドープ層であることを特徴
とする請求項１記載の半導体発光装置。 - 【請求項３】 上記アンドープ電流拡散層が、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＡｌＧａＡｓＰ又はＧａＰ材料により形成される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体発
光装置。 - 【請求項４】 上記アンドープ電流拡散層の厚さが０．
２５μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請
求項３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22828694A JP2871477B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| US08/514,628 US5600158A (en) | 1994-09-22 | 1995-08-14 | Semiconductor light emitting device with current spreading layer |
| DE69525700T DE69525700T2 (de) | 1994-09-22 | 1995-08-17 | Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung |
| EP95112979A EP0703630B1 (en) | 1994-09-22 | 1995-08-17 | Method of producing a semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22828694A JP2871477B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897467A true JPH0897467A (ja) | 1996-04-12 |
| JP2871477B2 JP2871477B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=16874096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22828694A Expired - Lifetime JP2871477B2 (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5600158A (ja) |
| EP (1) | EP0703630B1 (ja) |
| JP (1) | JP2871477B2 (ja) |
| DE (1) | DE69525700T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997045881A1 (fr) * | 1996-05-30 | 1997-12-04 | Rohm Co., Ltd. | Dispositif luminescent a semi-conducteur et procede de fabrication de ce dispositif |
| JP2007042751A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2008066514A (ja) * | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子用エピタキシャルウェハ及び半導体発光素子 |
| US7675072B2 (en) | 2003-03-31 | 2010-03-09 | Hitachi Cable, Ltd. | Light emitting diode |
| KR20150145949A (ko) * | 2014-06-20 | 2015-12-31 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3122324B2 (ja) * | 1995-02-20 | 2001-01-09 | 三菱電線工業株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP3233569B2 (ja) * | 1996-03-22 | 2001-11-26 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子 |
| US5835521A (en) * | 1997-02-10 | 1998-11-10 | Motorola, Inc. | Long wavelength light emitting vertical cavity surface emitting laser and method of fabrication |
| WO1998052229A1 (en) * | 1997-05-14 | 1998-11-19 | Research Triangle Institute | Light emitting device contact layers having substantially equal spreading resistance and method of manufacture |
| US6107647A (en) * | 1997-05-15 | 2000-08-22 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor AlGaInP light emitting device |
| GB2344457B (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-27 | Arima Optoelectronics Corp | Semiconductor devices |
| JP3472714B2 (ja) * | 1999-01-25 | 2003-12-02 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP4903643B2 (ja) * | 2007-07-12 | 2012-03-28 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| US8541803B2 (en) | 2009-05-05 | 2013-09-24 | 3M Innovative Properties Company | Cadmium-free re-emitting semiconductor construction |
| WO2010129409A1 (en) | 2009-05-05 | 2010-11-11 | 3M Innovative Properties Company | Semiconductor devices grown on indium-containing substrates utilizing indium depletion mechanisms |
| CN102804422A (zh) | 2009-05-05 | 2012-11-28 | 3M创新有限公司 | 用于与led结合使用的重发光半导体载流子器件及其制造方法 |
| EP2449856A1 (en) | 2009-06-30 | 2012-05-09 | 3M Innovative Properties Company | White light electroluminescent devices with adjustable color temperature |
| EP2449608A1 (en) | 2009-06-30 | 2012-05-09 | 3M Innovative Properties Company | Electroluminescent devices with color adjustment based on current crowding |
| KR101622309B1 (ko) | 2010-12-16 | 2016-05-18 | 삼성전자주식회사 | 나노구조의 발광소자 |
| CN104641475B (zh) | 2012-06-20 | 2018-08-21 | 南洋理工大学 | 一种发光装置 |
| KR102163987B1 (ko) * | 2014-05-30 | 2020-10-12 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 |
| CN114420814A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-04-29 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种led外延片、外延生长方法及led芯片 |
| CN115305566A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-11-08 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 外延层的制备方法以及含外延层的半导体 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2681352B2 (ja) * | 1987-07-31 | 1997-11-26 | 信越半導体 株式会社 | 発光半導体素子 |
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| JP2900754B2 (ja) * | 1993-05-31 | 1999-06-02 | 信越半導体株式会社 | ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 |
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1994
- 1994-09-22 JP JP22828694A patent/JP2871477B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-08-14 US US08/514,628 patent/US5600158A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-17 DE DE69525700T patent/DE69525700T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-17 EP EP95112979A patent/EP0703630B1/en not_active Expired - Lifetime
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| US5600158A (en) | 1997-02-04 |
| EP0703630A2 (en) | 1996-03-27 |
| EP0703630B1 (en) | 2002-03-06 |
| JP2871477B2 (ja) | 1999-03-17 |
| EP0703630A3 (en) | 1996-07-31 |
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