JPS6086879A - 半導体発光素子の製造方法 - 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】 （イ）発明の利用分野 この発明は、半導体発光素子に関する。

（ロ）先行技術 従来、高速応答用のＩｎ１−ｘＧａｘＡｓｌ−ｙＰｙ／
ＩｎＰのダブルへテロ型の発光ダイオードにおいて、応
答速度を上げるためＶＣＰ−１ｎ１−ｚＧａｚＡｓｌ−
ｙＰｙ活性層にＰ型不純物であるＺｎを３〜１ｏＸ１ｏ
１８ＣＩｒＬ−３の密度でドープし、ｎ型のｎ　−Ｉｎ
Ｐクラッド層上にエピタキシャル成長させていた。

（ハ）問題点 前記Ｐ　−Ｉｎ１−ｘＧａｘＡｓｌ−ｙＰｙ活性層”の
Ｐ型不純物であるＺｎ（亜鉛）のドープは高密度である
ため、前記エピタキシャル成長時にはｎ　−ＩｎＰクラ
ッド層へＺｎが拡散し、その一部がＰ型のＰ−ＩｎＰと
なり、このためＰ−ｎ接合が所定のＰ−Ｉｎ１−ｘＧａ
ｚＡｓｌ−ｙＰｙ活性層とｎ　−ＩｎＰクラッド層の界
面から外れ、ｎ　−ＩｎＰクラッド層内にＰ−ｎ接合が
移動するりモートジャクジョンが生じる。ところで、発
光はＰ−ｎ接合近傍に生じるため、ｎ−ＩｎＰクラッド
層内に接合が移動すると、発光領域であるＰ　−１２１
１、−２ＧａｚＡｓ　Ｉ　−ｙＰｙ活性層における発光
出力が減少し、しかも応答速度を上げるためにＰ型不純
物Ｚｎをドープしたにもかかわらず応答速度の低下をま
ね（問題があった。

に）　目　的 この発明は前記事情に基づいてなされたもので、その目
的とするところは、応答速度を高めると共に、発光出力
も高くできる半導体発光素子を提供することである。

匝）実施例 以下、この発明の一実施例につき第１図ないし第３図を
参照して説明する。第１図は半導体発光素子の構成図を
示し、同図１はＴｅ（テルル）が２　Ｘ　１０１８ｃｍ
−３の密度でドープされたｎ−ＩｎＰ基板１である。こ
のｎ−ＩｎＰ基板１上には、Ｔｅが２　Ｘ　１０”ｃｒ
ｒＬ−”の密度でドープされたｎ−ＩｎＰ層２がエピタ
キシャル成長法により５μｍの厚さに形成されている。

このｎ−ＩｎＰ層２上２上、ドープされて無い（ｎｏｎ
ｄｏｐｅ）　ＩｎＧａｘＡｓ　１−ｙｐｙ活性層３がエ
ピタキシャル成長法により０．５μｍの厚さに形成され
ている。このＩｎＧａｚＡｓｉ　−ｙＰｙ　活性層３上
にはＺｎを３〜１０　Ｘ　１０”　ｃｍ−３の密度でド
ープしたＰ−Ｉｎ１−ＸＧａｚＡｓｌ−ｙＰｙ活性層４
がエピタキシャル成長法により１μｍの厚さに形成され
ている。このＰ−ＩｎＧａｚＡｓ　１−ｙＰｙ　活性層
４上にはＺｎを２　Ｘ　１０１８ＣｒｒＬ−３の密度で
ドープしたＰ−ＩｎＰクラッド層５がエピタキシャル成
長法により１μｍの厚さに形成されている。このＰ−Ｉ
−クラッド層５上にはＺｎを２　Ｘ　１０”　ｃｍ−３
の密度でドープしたＰ−Ｉｎ１１ρａｗＡｓ　１−２Ｐ
ｚコンタクト層６がエピタキシャル成長法により１μｍ
の厚さに形成されている。このように各層２．３．４．
５．６．が順次エピタキシャル成長法によって形成され
る。

前述のようにドープされてないＩｎＧａＸＡｓ□−ｙＰ
ｙ活性層３を０，５μｍの厚さにエピタキシャル成長の
後、ＺｎがドープされたＰ　−Ｉｎ　１−ｘＧａｘＡ８
ｉ　７Ｐ）’活性層４及びＰ−ＩｎＰクラッド層５を順
次エピタキシャル成長させると、ＺｎドープのＰＩｎｌ
−ｚＧａｚＡｓ　ｔ−ｙＰｙ活性層４中のＺｎが、ドー
プされて無いＩｎ１−ＸＧａｚＡ８１−ｙＰｙ活性層３
中に０．５μｍはど拡散する。この結果、Ｉ　ｎＧａｚ
Ａｓ　１−ｙＰｙ活性層３とｎ　−ＩｎＰクラッド層２
との界面近傍にＰ−ｎ接合が形成される。このため、と
のＰ−ｎ接合近傍で発光すると、発光領域であるＩｎ１
−ｚＧａｚＡｓ、１−ｙＰｙ活性層６，４中において発
光が生じ、第２図の破線によって示す従来の半導体発光
素子の発光出力に比較し、同図実線によって示す本半導
体発光素子の発光出力が増加する。また、第３図の実線
によって示す本半導体発光素子の発光する周波数応答速
度も従来の破線によって示す半導体発光素子に比較して
速くなることが示される。

なお、前記実施例においてはｎｏｎｄｏｐｅ　Ｉｎ１−
）（ＧａｚＡｓ　１−ｙＰｙ活性層３及びＰ　−Ｉｎ１
−ｚＧａｚＡ８１−ｙＰｙ活性層４にツ％　Ｉ　ｎ　１
−２ＧａｚＡｓ　１−ｙＰｙ系について説明したが、こ
れに限らずＩｎ　１−２ＧａｘＡｓ　ｔ−ｙＰｙにかえ
てＩｎｘ−ＸＧａ）（Ａｓｌ−ｙＳｂｙ系又はＧａ　１
−ｚｌＪｌｚｋｓ　１−ｙＳｂｙ系についても液相エピ
タキシャル成長法・分子線エピタキシャル成長法等を用
いて同様に実施することかできる。

（へ）効果 以上説明したようにこの発明は、ｎ−Ｉｅ層とドープさ
れて無いＩｎｌ−２ＧａｚＡｓｌ−ｙＰｙ活性層又はＩ
ｎ１−ｚＧａｚＡｓｌ−ｙＳｂｙ活性層又はＧａ　１−
２ＡＡ！ｚＡｓ　１−ｙｓｂｙ活性層の界面又はその近
傍にＰ−ｎ接合位置が形成されるから、応答速度及び発
光出力が増加し、高速応答用の半導体発光素子として好
適に利用される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は半
導体発光素子の電流・発光出力特性図、第３図は半導体
発光素子の電流・応答速度特性図である。 １・・・ｎ−Ｉ−基板、 ２・・・ｎ−ＩｎＰクラッド層、 ３°°°ｎｏｎｄｏｐｅ　Ｉｎ１−ｚＧａｚＡｓ１−ｙ
Ｐｙ活性層、４−　Ｉｎｔ−２ＧａｚＡｓ１−ｙＰｙ活
性層、５”’　Ｐ　−ＩｎＰクラッド層、 ６°”Ｐ””Ｉ”１１ρ＆ｗＡＳ）−ｚＰｚコンタクト
層。 手続補正書 昭和５９年７月ｌｔ日 昭和５８年特許願第１９５５２９　号 ２、発明の名称 半導体発光素子 ６、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名称　（２１３）住友電気工業株式会社５、補正の対象 明　細　書 １、発明の名称〕 半導体発光素子 ２、特許請求の範囲 ｎ−ＩｎＰクラッド層と、このｎ−ＩｎＰクラッド層上
に所定厚さに形成されたドープされて無いＩｎ１−２Ｇ
ａｚＡｓｔ−ｙＰｙ活性層と、このＩｎ１−２ＧａＸＡ
ｓ１−ｙＰｙ　活性層上に形成されたｐ−Ｉｎ１−ｚＧ
ａｚＡｓｌ　−ｙＰｙ　活性層とを備え、 前記ｎ　−ＩｎＰ層と前記Ｉｎ１−ＸＧａＸＡ５１−ｙ
Ｐｙ活性層の界面又はその近傍にｐ−ｎ接合位置が形成
されていることを特徴とする半導体発光素子。 ３、発明の詳細な説明〕 （イ）発明の利用分野 この発明は、半導体発光素子に関する。 ←）先行技術 従来、高速応答用のＩｎ１−ｚＧａＸＡｓｌ−ｙＰｙ／
ＩｎＰのダブルへテロ型の発光ダイオードにおいて、応
答速度を上げるためにｐ−Ｉｎ１−ｘＧａｚＡｓｌ−ｙ
Ｐｙ活性層にＰ型不純物であるＺｎを３＝１０Ｘ１０”
　ｃＩｃｓの密度でドープし、ｎ型のｎ−ＩｎＰ　クラ
ッド層上にエピタキシャル成長させていた。 （ハ）問題点 前記ｐ−１ｎ１−ｚＧａｚＡｓｌ−ｙＰｙ活性層へのｐ
型不純物であるＺｎ（亜鉛）のドープは高密度であるた
め、前記エピタキシャル成長時にはｎ−ＩｎＰクラッド
層へＺｎが拡散し、その一部がｐ型のｐ−ＩｎＰとなり
、このためｐ−ｎ接合が所定のｐ−Ｉｎ１−ｚＧａｘＡ
ｓｌ−ｙＰｙ活性層とｎ−ＩｎＰクラッド層の界面から
外れ、ｎ−ＩｎＰクラッド層内にｐ−ｎ接合が移動する
りモートジャクジョンが生じる。ところで、発光はｐ−
ｎ接合近傍に生じるため、ｎ−ＩｎＰクラッド層内に接
合が移動すると、発光領域であるｐ−Ｉｎｘ−ＸｃａＸ
Ａｓｌ−ｙＰｙ活性層における発光出力が減少し、しか
も応答速度を上げるためにｐ型不純物Ｚｎをドープしタ
ニもかかわらず応答速度の低下をまね（問題があった。 に）　目　的 この発明は前記事情に基づいてなされたもので、その目
的とするところは、応答速度を高めると共に、発光出力
も高くできる半導体発光素子を提供することである。 （ホ）実施例 以下、この発明の一実施例につき第１図ないし第３図を
参照して説明する。第１図は半導体発光素子の構成図を
示し、同図１はＴｅ（テルル）が２　Ｘ　１０１８ｃｎ
Ｌ−３の密度でドープされたｎ−ＩｎＰ基板１である。 このｎ−ＩｎＰ基板１上には、　Ｔｅが２　Ｘ　１０”
ｃｍ−”の密度でドープされたｎ−ＩｎＰ層２がエピタ
キシャル成長法により５ＩｋｒＬの厚さに形成されてい
る。この１１−　ＩｎＰ層２上２上、ドープされて無い
（ｎｏｎｄｏｐｅ）　ＩｎＧａｚＡｓｌ−ｙＰｙ活性層
３がエピタキシャル成長法により０．５μｍの厚さに形
成されている。このＩ　ｎＧａｚＡｓ　１−ｙＰｙ活性
層３上にはＺｎを３〜１０　Ｘ　１０”ｃＩＩＬ−”　
の密度でドープしたｐ７Ｉｎ　１−ｚＧａｘＡｓ　１−
ｙＰｙ活性層４がエピタキシャル成長法により１μｍの
厚さに形成されている。このｐ−ＩｎＧａｚＡｓ　１−
ｙＰｙ　活性層４上にはＺｎを２　Ｘ　１０”ご３の密
度でドープしたｐ−ＩｎＰ　クラッド層５がエピタキシ
ャル成長法により１μｍの厚さに形成されている。この
ｐ−ＩｎＰクラッド層５上にはＺｎを２　Ｘ　１０１８
ｃｒｎ−３の密度でドープしたＰ−Ｉ　ｎ　１−ｗＧａ
ｗＡｓ　１−　ｚＰｚコンタクト層６がエピタキシャル
成長法により１μｍの厚さに形成されている。このよう
に各層２゜３．４，５．６が順次エピタキシャル成長法
によって形成される。 前述のようにドープされてないＩｎＧａｚＡｓ　１−ｙ
Ｐｙ活性層３を０．５μｍの厚さにエピタキシャル成長
の後、Ｚｎがドープされたｐ−Ｉｎｌ−２ＧａｚＡｓ　
１−ｙＰｙ活性層４及びｐ−ＩｎＰ　クラッド層５を順
次エピタキシャル成長させると、Ｚｎドープのｐ−Ｉｎ
１−エＧａｚＡｓ　ｔ−ｙＰｙ活性層４中のＺｎが、ド
ープされて無いＩｎ１−２ＧａｚＡｓ１−ｙＰｙ活性層
３中に０．５μｍはど拡散する。この結果、ＩｎＧａｘ
Ａｓ　１−ｙＰｙ　活性層３とｎ−Ｉｎｐクラッド層２
との界面近傍にｐ−ｎ接合が形成される。このため、こ
のｐ−ｎ近傍で発光すると、発光領域であるＩｎ１−２
ＧａｚＡｓｔ−ｙｐｙ　活性層３，４中において発光が
生じ、第２図の破線によって示す従来の半導体発光素子
の発光出力に比較し、同図実線によって示す本半導体発
光素子の発光出力が増加する。また、第３図の実線によ
って示す本半導体発光素子の発光する周波数応答速度も
従来の破線によって示す半導体発光素子に比較して速（
なることが示される。 なお、前記実施例においてはｎｏｎｄｏｐｅ　Ｉｎ１−
２ＧａｚＡｓ　１−ｙＰｙ活性層３及びｐ−工ｎ１−ｘ
ＧａｚＡｓ　１−７ｐｙ活性層４につき”１−ｘＧａｘ
Ａｓ　１−ｙＰｙ系について説明したが、これに限らず
Ｉｎ１−ｘＧａｚＡＳ　ｘ−ｙＰｙ　ＫがえてＩｎ１−
ｚＧａｘＡｓｌ−ｙＳｂｙ系又はＧａ　１−ｚＡＡ’ｚ
Ａｓ　１−ｙＳｂｙ系についても液相エピタキシャル成
長法。 分子線エピタキシャル成長法等を用いて同様に実施する
ことができる。 （へ）効果 以上説明したようにこの発明は、ｎ−ＩｎＰ層とドープ
されて無いＩｎ１−２ＧａｚＡｓ　ｔ−ｙＰｙ活性層又
はｎ−ＩｎＳｂ層とドープされて娠いＩｎ　１−ＸＧａ
ｚＡｓ　１−ｙＳｂｙ活性層又はｎ−ＧａＳｂ層とドー
プされて無いＧａ　１−ｘＡ１１！ＸＡ８１−ｙＳｂｙ
活性層の界面又はその近傍にｐ−ｎ接合位置が形成され
るから、応答速度及び発光出力が増加し、高速応答用の
半導体発光素子として好適に利用される。 ４、図面の簡単な説明 第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は半
導体発光素子の電流・発光出力特性図、第３図は半導体
発光素子の電流・応答速度特性図である。 １・・・ｎ−ＩｎＰ基板、 ２・・・ｎ−ＩｎＰクラッド層、 ３−　ｎｏｎｄｏｐｅ　Ｉｎｘ−ＸＧａｚＡｓｌ−ｙＰ
ｙ活性層、４−　Ｉｎ１−２ＧａｚＡｓ１−ｙＰｙ活性
層、５・・・ｐ−Ｉ　ｎＰクラッド層、 ６　・・・ｐ−Ｉｎ１−ｗＧａｌｖＡｓｌ−ＺｐＺコン
タクト層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｎ−ＩｎＰ　クラッド層と、このｎ　−ＩｎＰ　クラッ
   ド層上に所定厚さに形成されたドープされて無いＩｎ　
   １−ｚＧａｘＡｓ　ｉ−、ｐ、活性層又はＩｎ１−ｘＧ
   ａｘＡｓｌ−ｙｓｂｙ活性層又はＧａ　１−ｚＡ／ＨＡ
   ｓ　１−ｙＳｂｙ活性層と、このＩｎ　１−ｘＧａＸＡ
   ８１−ｙＰｙ活性層又はＩｎｌ−２ＧａｚＡｓｔ−ｙＳ
   ｂｙ活性層又はＧａ　１−ＸＭｘＡｓ　１−ｙｓｂｙ活
   性層上に夫々対応して形成されたＰ−１ｎ１−ＸＡＳＩ
   −ｙＰｙ活性層又はＰ−１ｎｌ−ｘＧａ）（Ａｓ　１−
   ｙｓｂｙ活性層又はＰ−Ｇａ　１−ｚＭｘＡｓｌ−ｙＳ
   ｂｙ活性層とを備え、 前記ｎ　−ＩｎＰ層と前記１ｎ１−２ＧａｘＡｓ　５−
   ｙＰｙ活性層又は前記ＩｎｘＧａ）（Ａｓ　１−ｙｓｂ
   ｙ活性層又はＧａｌ　−ｚｊＶｚＡｓ　１−ｙＳｂｙ活
   性層の界面又はその近傍にＰ−ｎ接合位置が形成されて
   いることを特徴とする半導体発光素子。