JPS60126876A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JPS60126876A JPS60126876A JP58233581A JP23358183A JPS60126876A JP S60126876 A JPS60126876 A JP S60126876A JP 58233581 A JP58233581 A JP 58233581A JP 23358183 A JP23358183 A JP 23358183A JP S60126876 A JPS60126876 A JP S60126876A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- light
- gaas
- emitting diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H10H20/811—Bodies having quantum effect structures or superlattices, e.g. tunnel junctions
-
- 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
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
- H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
Landscapes
- Led Devices (AREA)
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】
〔発明の属する技術分野〕
この発明はＧａＡｓ及びＧａｐｊＡｓを材料とした発光
素子１：係り、特（二Ｇａ Ａｊ Ａ ｓのダブルへテ
ロ接合型発光素子（＝関する。
素子１：係り、特（二Ｇａ Ａｊ Ａ ｓのダブルへテ
ロ接合型発光素子（＝関する。
ＧａｐｊＡｓを用いたダブルへテロ接合型発光素子はこ
れまでに数多くの発表がなされており、その中でも発光
素子内に流れる電流路を絞ること（二よって点光源で高
輝度の得られる発光素子の開発がさかんである。例えば
ＩＥＩｉＥＴｒａｎｓａｃｔゑｏｎｓ ＯｎＣｏｍｐｏ
ｎｅｕｔｓ Ｈｙｂｒｉｄ Ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔ
ｕｒムｎｇ Ｔｅｃｈｎｏ７？ｏｇｙＶｏＬＣＨＭＴ−
３、Ｎｏ ４ Ｄｅｃ ％１９８０（ｍ ｆｊＲ１図ｃ
二示す断面構造の発光素子が発表されている。第１図に
おい【、１はＰ型Ｇａｐｓ基板、２は選択的に設けられ
たｎ塵ＧａＡｓ結晶層、３は入部である。そしてこのよ
うな基体上にＰｉＪｊｌ ＧａＡ／Ａｓクラッド層゛４
、Ｐ型ＧａＡｌ！入Ｓ活性＃５、ｎ型Ｇａｐ／Ａｓクラ
ッド層６、ｎ型ＧａＡｓキャップ層が順次設けられ、窒
化シリコン膜８及びオーム性電極９，１０を設けた構造
となっている。
れまでに数多くの発表がなされており、その中でも発光
素子内に流れる電流路を絞ること（二よって点光源で高
輝度の得られる発光素子の開発がさかんである。例えば
ＩＥＩｉＥＴｒａｎｓａｃｔゑｏｎｓ ＯｎＣｏｍｐｏ
ｎｅｕｔｓ Ｈｙｂｒｉｄ Ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔ
ｕｒムｎｇ Ｔｅｃｈｎｏ７？ｏｇｙＶｏＬＣＨＭＴ−
３、Ｎｏ ４ Ｄｅｃ ％１９８０（ｍ ｆｊＲ１図ｃ
二示す断面構造の発光素子が発表されている。第１図に
おい【、１はＰ型Ｇａｐｓ基板、２は選択的に設けられ
たｎ塵ＧａＡｓ結晶層、３は入部である。そしてこのよ
うな基体上にＰｉＪｊｌ ＧａＡ／Ａｓクラッド層゛４
、Ｐ型ＧａＡｌ！入Ｓ活性＃５、ｎ型Ｇａｐ／Ａｓクラ
ッド層６、ｎ型ＧａＡｓキャップ層が順次設けられ、窒
化シリコン膜８及びオーム性電極９，１０を設けた構造
となっている。
この場合次（：述べる事柄が製造上及び特性上の問題点
となっていた。まず、基板１上（＝選択的に設けた結晶
層２を基体として、この表面にダブルヘテロ接合型発光
ダイオードを設けた際（二発光ダイオード部のｐ −ｎ
接合が湾曲することによって発光特性が劣る点。次に、
湾曲を防止するために発光ダイオード部の結晶層を厚く
した場合、発光ダイオード部における直列抵抗値が高く
なる。従ってこの発光素子の応答速度が劣ることとなる
。
となっていた。まず、基板１上（＝選択的に設けた結晶
層２を基体として、この表面にダブルヘテロ接合型発光
ダイオードを設けた際（二発光ダイオード部のｐ −ｎ
接合が湾曲することによって発光特性が劣る点。次に、
湾曲を防止するために発光ダイオード部の結晶層を厚く
した場合、発光ダイオード部における直列抵抗値が高く
なる。従ってこの発光素子の応答速度が劣ることとなる
。
従来応答速度を向上させるためＣ二発光ダイオード部の
結晶層を薄くすることを重要視して開発が進められてき
ているが、基体（二凹凸がある限り湾曲の回避は困難な
問題点でちった。
結晶層を薄くすることを重要視して開発が進められてき
ているが、基体（二凹凸がある限り湾曲の回避は困難な
問題点でちった。
この発明の目的はｐ−ｎ接合を湾曲させない構造で、し
かも発光素子の応答速度の優れた発光素子を提供するこ
とでｂる。
かも発光素子の応答速度の優れた発光素子を提供するこ
とでｂる。
この発明はダブルへテロ接合型発光ダイオードと、この
発光ダイオードを構成するための基体との間１：ＧａＡ
ｓ結晶層を設けて、発光ダイオード部（−おけるｐ −
ｎ接合の湾曲を防止するものである。
発光ダイオードを構成するための基体との間１：ＧａＡ
ｓ結晶層を設けて、発光ダイオード部（−おけるｐ −
ｎ接合の湾曲を防止するものである。
そしてこのＧａＡｓ結晶層の不純物濃度を高めること（
：よって発光素子の直列抵抗の高く々るのを防いだもの
である。
：よって発光素子の直列抵抗の高く々るのを防いだもの
である。
この発明によって発光ダイオード部のｐ −ｎ接合の湾
曲を防止でき、発光特性の向上がみられた。
曲を防止でき、発光特性の向上がみられた。
湾曲の防止によって、発光ダイオード部の各結晶層の厚
さを制御し易くなり、優れた発光特性を安定して得られ
るようになった。つま１Ｊ湾曲の防止によって例えば各
層の厚さが１ミクロンメータ程度の厚さの発光ダイオー
ド部を構成可能となり、直列抵抗の向上を防止できた。
さを制御し易くなり、優れた発光特性を安定して得られ
るようになった。つま１Ｊ湾曲の防止によって例えば各
層の厚さが１ミクロンメータ程度の厚さの発光ダイオー
ド部を構成可能となり、直列抵抗の向上を防止できた。
又、選択的に設けたＧａＡｓ層の穴部（二は導電型の異
々るＧａＡｓ層を埋めこむことになるので、従来Ｇａ
Ａ／ Ａ ｓ層では抵抗率が高いため高抵抗であったも
のを低抵抗化することができ、発光素子の応答速度が速
くなった。
々るＧａＡｓ層を埋めこむことになるので、従来Ｇａ
Ａ／ Ａ ｓ層では抵抗率が高いため高抵抗であったも
のを低抵抗化することができ、発光素子の応答速度が速
くなった。
以下本発明の実施例を第２図を参照して説明する。第２
図は発光素子の断面構造を示すものである。まず第２図
（二おいて、例えばＰ型ＧａＡｓ単結晶基板２１を用意
し、この主面（二ｎ型ＧａＡｓ結晶層ｎを約５μｍの厚
さＣ二結晶成長させる。成長方法は液相エピタキシャル
成長法、気相エピタキシャル成長法のいずれかの方法を
利用すればよく、例えば液相の場合は、ＴｅとＧａＡｓ
を含むＧａ溶液を８３０℃前後の温度でＰ型基板２１に
接触させた状態で徐冷すること（二よって得られる。次
（二ｎ型Ｇａｐｓ層乙に入部幻を形成する。穴の形成方
法は半導体製造技術では一般化しているホトエングレイ
ピングプロセス（ｐｇｐ）技術を利用してパターンを形
成した後、リン酸と過酸化水素とメチルアルコールとか
ら々る混液でｎ型ＧａＡｓ＃四を選択的（−エツチング
する。以上のよう（二して後述するダブルへテロ接合型
発光ダイオードを構成するための基体を完成する。
図は発光素子の断面構造を示すものである。まず第２図
（二おいて、例えばＰ型ＧａＡｓ単結晶基板２１を用意
し、この主面（二ｎ型ＧａＡｓ結晶層ｎを約５μｍの厚
さＣ二結晶成長させる。成長方法は液相エピタキシャル
成長法、気相エピタキシャル成長法のいずれかの方法を
利用すればよく、例えば液相の場合は、ＴｅとＧａＡｓ
を含むＧａ溶液を８３０℃前後の温度でＰ型基板２１に
接触させた状態で徐冷すること（二よって得られる。次
（二ｎ型Ｇａｐｓ層乙に入部幻を形成する。穴の形成方
法は半導体製造技術では一般化しているホトエングレイ
ピングプロセス（ｐｇｐ）技術を利用してパターンを形
成した後、リン酸と過酸化水素とメチルアルコールとか
ら々る混液でｎ型ＧａＡｓ＃四を選択的（−エツチング
する。以上のよう（二して後述するダブルへテロ接合型
発光ダイオードを構成するための基体を完成する。
次（二、基体上（二基板２１と同一導電型ＧａＡｓ層囚
を介在させてダブルへテロ接合型発光ダイオードを形成
する。形成方法Ｃ：は前述同様に液相と気相のエピタキ
シャルの成長方法のいずれかが利用できるが現時点では
液相の方が発光ダイオードとしての緒特性が優れている
ため、液相成長方法（二よる形成方法を述べる６まず、
結晶層の数（一対応した数の半導体溶融液溜を設けたエ
ピタキシャルボートを用意し、各溜ζ二は各結晶層を成
長させるための半導体溶融液を順次表らべて仕込む。例
えば第１溜には（）ａｌｏｏｒ、ＧａＡｓ ７．５ｆ
Ｇｅ ３ｆ、第２溜Ｃ二ｔｄ Ｇａ １００ ｔ、 Ｇ
ａＡｓ ７．５ｆ、 Ａ／ １５０ｍＦ、 Ｇｅ３ ｔ
、第３溜Ｃ二はＧａ １００ｆ、 Ｇａｐｓ ７．５ｆ
、ＡＪ１５ｍｆ、 Ｇｅ ３ ｆ、第４溜Ｃ二はＧａ
１００ｆ、 ＧａＡｓ ７．５ｆ％Ａ／１５０ｍｆ、
Ｔｏ ６ｍＦ、第５溜（二はＧａ １００ ｆ、 Ｇａ
Ａｓ ７．５ ｔ、 Ｔｅ６ｍＦ を仕込む。コれらの
溶融液と基体とを約８５０℃に昇温した後冷却速度１℃
／分の徐冷中Ｃ二各々の溶融液と基体とを接触、分離を
くり返して順次結晶成長を行なう。
を介在させてダブルへテロ接合型発光ダイオードを形成
する。形成方法Ｃ：は前述同様に液相と気相のエピタキ
シャルの成長方法のいずれかが利用できるが現時点では
液相の方が発光ダイオードとしての緒特性が優れている
ため、液相成長方法（二よる形成方法を述べる６まず、
結晶層の数（一対応した数の半導体溶融液溜を設けたエ
ピタキシャルボートを用意し、各溜ζ二は各結晶層を成
長させるための半導体溶融液を順次表らべて仕込む。例
えば第１溜には（）ａｌｏｏｒ、ＧａＡｓ ７．５ｆ
Ｇｅ ３ｆ、第２溜Ｃ二ｔｄ Ｇａ １００ ｔ、 Ｇ
ａＡｓ ７．５ｆ、 Ａ／ １５０ｍＦ、 Ｇｅ３ ｔ
、第３溜Ｃ二はＧａ １００ｆ、 Ｇａｐｓ ７．５ｆ
、ＡＪ１５ｍｆ、 Ｇｅ ３ ｆ、第４溜Ｃ二はＧａ
１００ｆ、 ＧａＡｓ ７．５ｆ％Ａ／１５０ｍｆ、
Ｔｏ ６ｍＦ、第５溜（二はＧａ １００ ｆ、 Ｇａ
Ａｓ ７．５ ｔ、 Ｔｅ６ｍＦ を仕込む。コれらの
溶融液と基体とを約８５０℃に昇温した後冷却速度１℃
／分の徐冷中Ｃ二各々の溶融液と基体とを接触、分離を
くり返して順次結晶成長を行なう。
このよう（二して第２図に示した構造の発光素子を構成
した。発光素子の各結晶層の名称と、組成は基体（：近
い箇所から、Ｐ型ＧａＡｓ導通層２４．Ｐ型ＧａＡｚＡ
３クラッド層５、Ｐ型ＧａＡ／Ａｓ活性層あ、ｎ型Ｇａ
Ａｌ！Ａｓクラッド層２７、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２
８、となり、両クラッド層のＡＩ！組成比は活性層の約
６〜１０倍である。即ち、半導体の禁制帯幅が異なるダ
ブルへテロ接合型の発光ダイオードが形成され、高輝度
の発光素子となる。尚１発光素子の上面ζ二はＡｕＧｅ
合金によるオーＡ性電極四、下面（二はＡ、ｕ Ｚｎ合
金のオーム性電極恥を形成して発光素子を完成する。こ
れら電極間に約２Ｖの順方向電圧を印加することによっ
て、穴部孔の近傍の活性層で点光源（−近い発光が得ら
れる。
した。発光素子の各結晶層の名称と、組成は基体（：近
い箇所から、Ｐ型ＧａＡｓ導通層２４．Ｐ型ＧａＡｚＡ
３クラッド層５、Ｐ型ＧａＡ／Ａｓ活性層あ、ｎ型Ｇａ
Ａｌ！Ａｓクラッド層２７、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２
８、となり、両クラッド層のＡＩ！組成比は活性層の約
６〜１０倍である。即ち、半導体の禁制帯幅が異なるダ
ブルへテロ接合型の発光ダイオードが形成され、高輝度
の発光素子となる。尚１発光素子の上面ζ二はＡｕＧｅ
合金によるオーＡ性電極四、下面（二はＡ、ｕ Ｚｎ合
金のオーム性電極恥を形成して発光素子を完成する。こ
れら電極間に約２Ｖの順方向電圧を印加することによっ
て、穴部孔の近傍の活性層で点光源（−近い発光が得ら
れる。
ＧａＡｓ導通層囚の厚さは、基体に設けたＧａＡｓ逆２
４電型層の厚ざＣ：よって最適な厚さが決定するわけだ
が、該逆導電型／ｉ１＋二設けた穴部孔の大きさにも深
い関係があり、幾多の実験によって通常利用する加μｍ
〜２００μｍの穴径≦二あってＶｉＧａＡｓ導通層スの
厚さは逆導電型層の厚さの１．２倍以上あれば良いとと
が判明した。一方送導電型ｌ醪の厚さを増加すれば発光
ダイオード部のｐ−ｎ接合の湾曲を防止できるわけだが
、厚さく二比例した直列抵抗の増加を考慮すれは逆導電
型層の厚さの約３倍が限度であった。
４電型層の厚ざＣ：よって最適な厚さが決定するわけだ
が、該逆導電型／ｉ１＋二設けた穴部孔の大きさにも深
い関係があり、幾多の実験によって通常利用する加μｍ
〜２００μｍの穴径≦二あってＶｉＧａＡｓ導通層スの
厚さは逆導電型層の厚さの１．２倍以上あれば良いとと
が判明した。一方送導電型ｌ醪の厚さを増加すれば発光
ダイオード部のｐ−ｎ接合の湾曲を防止できるわけだが
、厚さく二比例した直列抵抗の増加を考慮すれは逆導電
型層の厚さの約３倍が限度であった。
以上実施例において基板材料としてＰ型ＧａＡｓを用い
たが、 、 ｎ ｉＪ ＧａＡｓ基板であっても各結晶
層の導電型を反転することによって同様の特性を有する
発光素子となる。この場合、活性層］２８電型は反転の
有無（二係りないことが実験的（二判明しており、Ｐ屋
及びｎ型の活性層があり得る。
たが、 、 ｎ ｉＪ ＧａＡｓ基板であっても各結晶
層の導電型を反転することによって同様の特性を有する
発光素子となる。この場合、活性層］２８電型は反転の
有無（二係りないことが実験的（二判明しており、Ｐ屋
及びｎ型の活性層があり得る。
導通層別の半導体材料として、特（二Ｇａ Ａｓを用い
た理由は次のとおりである。例えば基板としてＰＴ！ｊ
ｌＧａＡｓを用いた場合、従来の図−１の構造（−おけ
るＰ型ＧａＡ’Ａｓクラッド層の抵抗率はキャリア濃度
で異なるが３×１０ ΩｃｎＬ程度が限界でちり。
た理由は次のとおりである。例えば基板としてＰＴ！ｊ
ｌＧａＡｓを用いた場合、従来の図−１の構造（−おけ
るＰ型ＧａＡ’Ａｓクラッド層の抵抗率はキャリア濃度
で異なるが３×１０ ΩｃｎＬ程度が限界でちり。
ｐ −１１接合の湾曲を防ぐためには１０μｍ 以上の
厚さく二設ける必要があった。一方Ｐ型ＧａＡｓの抵抗
率はキャリア濃度を高めること（＝よって１×１０Ωα
となり、約１／３０の抵抗率となる。従ってＧａｐｓを
用いた場合発光素子の直列抵抗を大＠（二下げることが
できるわけである。ざら（＝は、’ＧａＡｓ導通層（二
よって一担平坦（：なった箇所に発光ダイオード部を形
成するので極めて薄い例えば１μｍｉ度で厚さ制御が可
能と々りより低い直列抵抗の発光素子を製造できるもの
である。
厚さく二設ける必要があった。一方Ｐ型ＧａＡｓの抵抗
率はキャリア濃度を高めること（＝よって１×１０Ωα
となり、約１／３０の抵抗率となる。従ってＧａｐｓを
用いた場合発光素子の直列抵抗を大＠（二下げることが
できるわけである。ざら（＝は、’ＧａＡｓ導通層（二
よって一担平坦（：なった箇所に発光ダイオード部を形
成するので極めて薄い例えば１μｍｉ度で厚さ制御が可
能と々りより低い直列抵抗の発光素子を製造できるもの
である。
第１図は従来の発光素子を説明するための図、第２図は
本発明の発光素子を説明するための図である。 １．２１・・・・・・・・・・・・・・・基板、２．２
２・・・・・・・・・・・・・・・逆導電型層、３．２
３・・・・・・・・・・・・・・・穴部。 ４．２５．６．２７・・・クラッド層、５．２６・・・
・・・・・・・・・・・・活性層。 ７．２Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・キャップ膚、
囚・・・・・・・・・・・・・・・・・・導通層、９．
１０，２９，３０・・・電極。 代理人 弁理士 則近憲佑（ばか１名）第 １ 図 第 ２ 図
本発明の発光素子を説明するための図である。 １．２１・・・・・・・・・・・・・・・基板、２．２
２・・・・・・・・・・・・・・・逆導電型層、３．２
３・・・・・・・・・・・・・・・穴部。 ４．２５．６．２７・・・クラッド層、５．２６・・・
・・・・・・・・・・・・活性層。 ７．２Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・キャップ膚、
囚・・・・・・・・・・・・・・・・・・導通層、９．
１０，２９，３０・・・電極。 代理人 弁理士 則近憲佑（ばか１名）第 １ 図 第 ２ 図
Claims (2)
- （１） −導電型Ｇａｐｓ基板上（：送導ｇＧａＡｓ結
晶層を選択的（二形成した基体上（刊、ＧａｐｊＡｓを
構成材料としたダブルへテロ接合型発光ダイオードを設
けてなる発光素子（二おいて、該基体と該ダブルへテロ
接合型発光ダイオードとの間に前記ＧａＡｓ基板と同一
導電型Ｇ ａ Ａ ｓ結晶層を介在させたことを特徴と
する発光素子。 - （２）前記基体とダブルへテロ接合型発光ダイオードと
の間（＝介在させたＧａｐｓ結晶層の厚さが。 前記選択的に形成した逆導電型Ｃｊａ＆ｓ結晶層の１．
２倍乃至３倍の範囲としたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58233581A JPS60126876A (ja) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58233581A JPS60126876A (ja) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60126876A true JPS60126876A (ja) | 1985-07-06 |
Family
ID=16957307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58233581A Pending JPS60126876A (ja) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60126876A (ja) |
-
1983
- 1983-12-13 JP JP58233581A patent/JPS60126876A/ja active Pending
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