JP2001015801A - AlGaInP LIGHT EMITTING DEVICE AND EPITAXIAL WAFER FOR LIGHT EMITTING DEVICE - Google Patents

AlGaInP LIGHT EMITTING DEVICE AND EPITAXIAL WAFER FOR LIGHT EMITTING DEVICE

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JP2001015801A
JP2001015801A JP18371499A JP18371499A JP2001015801A JP 2001015801 A JP2001015801 A JP 2001015801A JP 18371499 A JP18371499 A JP 18371499A JP 18371499 A JP18371499 A JP 18371499A JP 2001015801 A JP2001015801 A JP 2001015801A
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layer
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algainp
light emitting
emitting device
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Japanese (ja)
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Masatomo Shibata
真佐知 柴田
Taiichiro Konno
泰一郎 今野
Naoki Kaneda
直樹 金田
Kenji Shibata
憲治 柴田
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an AlGaInP light emitting device having a high light emission output and an epitaxial wafer for the light emitting device, by interposing an insertion layer having a larger lattice constant than a p-type clad layer between the p-type clad layer and a p-type current diffusion layer which are made of a p-type AlGaInP compound semiconductor. SOLUTION: An n-type GaAs buffer layer 2, an n-type clad layer 3, an active layer 4 having a composition whose band gap energy is smaller than the layer 3, a p-type clad layer 5 having a composition whose band gap energy is larger than the layer 4, and a p-type GaP current diffusion layer 6 are laminated on an n-type GaAs substrate 1 in sequence. Here, an insertion layer 7 is interposed between the layers 5 and 6, the layer 7 having a larger lattice constant than the layer 5. The carrier concentration of the layer 7 is set to 2×1017 to 5×1018 cm-3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、AlGaInP系
発光素子及び発光素子用エピタキシャルウェハに関す
る。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an AlGaInP-based light emitting device and an epitaxial wafer for the light emitting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、AlGaInP系エピタキシャル
ウェハを用いて製造する高輝度の赤色及び黄色発光ダイ
オードの需要が大幅に伸びている。主な需要は、交通用
信号、自動車のブレーキランプ、フォグランプ等であ
る。
2. Description of the Related Art Recently, demand for high-brightness red and yellow light-emitting diodes manufactured using an AlGaInP-based epitaxial wafer has been greatly increased. The main demand is for traffic signals, automobile brake lights, fog lights and the like.

【0003】図3は従来のAlGaInP系発光素子用
エピタキシャルウェハの構造図である。
FIG. 3 is a structural view of a conventional epitaxial wafer for an AlGaInP-based light emitting device.

【0004】この発光素子は、発光波長が590nmで
あり、n型GaAs基板1上に、有機金属気相成長法
(以下「MOVPE法」という。)によって、n型Ga
Asバッファ層2、セレンSe(あるいはシリコンS
i)をドープしたn型AlGaInPクラッド層3、ア
ンドープAlGaInP活性層4、亜鉛Znをドープし
たp型AlGaInPクラッド層5、亜鉛をドープした
p型GaP電流拡散層(ウィンドウ層と呼ばれる場合も
あるが以下「p型電流拡散層」という。)6を順次積層
した構造となっている。
This light-emitting element has an emission wavelength of 590 nm and is formed on an n-type GaAs substrate 1 by metal-organic vapor phase epitaxy (hereinafter referred to as "MOVPE").
As buffer layer 2, selenium Se (or silicon S
i) n-type AlGaInP cladding layer 3 doped with undoped AlGaInP active layer 4, p-type AlGaInP cladding layer 5 doped with zinc Zn, p-type GaP current diffusion layer doped with zinc (sometimes called a window layer, This structure is called “p-type current diffusion layer”.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、現代技術の
課題として、p型電流拡散層のp型ドーパントとして用
いている亜鉛が、ヘテロ界面や隣接層に異常拡散してし
まう現象が挙げられる。
As a problem of the present invention, there is a phenomenon that zinc used as a p-type dopant of a p-type current diffusion layer is abnormally diffused into a hetero interface or an adjacent layer.

【0006】(1) 図2に示したAlGaInP系エピタ
キシャルウェハを発光素子に用いる場合、p型電流拡散
層6は電極からの電流を、チップ横方向へ広げるため、
高いp型キャリア濃度(約1×1018cm-3)が必要と
なるため、高濃度の亜鉛がドーピングされている。
(1) When the AlGaInP-based epitaxial wafer shown in FIG. 2 is used for a light emitting device, the p-type current diffusion layer 6 spreads the current from the electrode in the lateral direction of the chip.
Since a high p-type carrier concentration (about 1 × 10 18 cm −3 ) is required, a high concentration of zinc is doped.

【0007】(2) また、p型電流拡散層6は、前述の電
流の拡散性を向上させるために、5μm以上の厚膜成長
させるため、成長時間が長くなる。
(2) Since the p-type current diffusion layer 6 is grown to a thickness of 5 μm or more in order to improve the above-described current diffusivity, the growth time becomes long.

【0008】(3) さらに、AlGaInP系発光素子用
エピタキシャルウェハは、不純物となる酸素の濃度を低
減させるため、650℃以上の高温で成長させるのが一
般的である。
(3) Further, an AlGaInP-based epitaxial wafer for a light-emitting device is generally grown at a high temperature of 650 ° C. or higher in order to reduce the concentration of oxygen serving as an impurity.

【0009】これら3つのことが原因になって、エピタ
キシャルウェハ中では成長中に受ける熱をドライビング
フォースとした、亜鉛の拡散が非常に起こりやすい。亜
鉛は高濃度にドープされたp型電流拡散層から発光領域
であるAlGaInPクラッド層、活性層へと拡散し、
この亜鉛の拡散が起こると、拡散した亜鉛が非発光再結
合中心を作り、発光ダイオードの発光出力を劣化させる
ことが知られている。亜鉛による非発光再結合中心の影
響は、連続通電することによってさらに顕著になり、発
光ダイオードの信頼性を著しく悪化させるという問題が
あった。
[0009] Due to these three factors, diffusion of zinc in an epitaxial wafer is very likely to occur in the epitaxial wafer as a driving force due to heat received during growth. Zinc diffuses from the heavily doped p-type current diffusion layer to the AlGaInP cladding layer and the active layer, which are light emitting regions,
It is known that when the diffusion of zinc occurs, the diffused zinc forms a non-radiative recombination center and deteriorates the luminous output of the light emitting diode. The effect of the non-radiative recombination center by zinc becomes more remarkable by continuous energization, and there is a problem that the reliability of the light emitting diode is remarkably deteriorated.

【0010】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、発光出力が高く信頼性の高いAlGaInP系発光
素子及び発光素子用エピタキシャルウェハを提供するこ
とにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an AlGaInP-based light emitting device having a high light emission output and high reliability and an epitaxial wafer for the light emitting device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のAlGaInP系発光素子は、n型導電性を
有する基板上に、少なくともAlGaInP系化合物半
導体からなるn型クラッド層と、n型クラッド層よりバ
ンドギャップエネルギーが小さい組成のAlGaInP
系化合物半導体からなる活性層と、活性層よりバンドギ
ャップエネルギーが大きい組成のp型AlGaInP系
化合物半導体からなるp型クラッド層と、p型電流拡散
層とが順次積層された発光素子において、p型クラッド
層とp型電流拡散層との間に、p型クラッド層よりも格
子定数の大きい挿入層が設けられたものである。
In order to achieve the above object, an AlGaInP-based light emitting device according to the present invention comprises an n-type clad layer made of at least an AlGaInP-based compound semiconductor on a substrate having n-type conductivity. AlGaInP having a composition whose band gap energy is smaller than that of the cladding layer
In a light emitting device in which an active layer composed of a compound semiconductor, a p-type cladding layer composed of a p-type AlGaInP-based compound semiconductor having a larger band gap energy than the active layer, and a p-type current diffusion layer are sequentially laminated, An insertion layer having a larger lattice constant than the p-type cladding layer is provided between the cladding layer and the p-type current diffusion layer.

【0012】上記構成に加え本発明のAlGaInP系
発光素子のp型クラッド層及びp型電流拡散層は、亜鉛
がドープされた層であるのが好ましい。
In addition to the above structure, the p-type cladding layer and the p-type current diffusion layer of the AlGaInP-based light emitting device of the present invention are preferably layers doped with zinc.

【0013】上記構成に加え本発明のAlGaInP系
発光素子の電流拡散層は、GaPからなる層であるのが
好ましい。
In addition to the above structure, the current diffusion layer of the AlGaInP-based light emitting device of the present invention is preferably a layer made of GaP.

【0014】上記構成に加え本発明のAlGaInP系
発光素子の挿入層のキャリア濃度は、2×1017cm-3
以上5×1018cm-3以下であるのが好ましい。
In addition to the above structure, the carrier concentration of the insertion layer of the AlGaInP-based light emitting device of the present invention is 2 × 10 17 cm -3.
It is preferably at least 5 × 10 18 cm −3 .

【0015】上記構成に加え本発明のAlGaInP系
発光素子の挿入層は、AlGaInP系の材料からなる
のが好ましい。
In addition to the above structure, the insertion layer of the AlGaInP-based light emitting device of the present invention is preferably made of an AlGaInP-based material.

【0016】本発明のAlGaInP系発光素子用エピ
タキシャルウェハは、n型導電性を有する基板上に、少
なくともAlGaInP系化合物半導体からなるn型ク
ラッド層と、n型クラッド層よりバンドギャップエネル
ギーが小さい組成のAlGaInP系化合物半導体から
なる活性層と、活性層よりバンドギャップエネルギーが
大きい組成のp型AlGaInP系化合物半導体からな
るp型クラッド層と、p型電流拡散層とが順次積層され
た構造の発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、p
型クラッド層とp型電流拡散層との間に、p型クラッド
層よりも格子定数の大きい挿入層が設けられたものであ
る。
The epitaxial wafer for an AlGaInP-based light-emitting device of the present invention has an n-type clad layer made of at least an AlGaInP-based compound semiconductor and a composition having a band gap energy smaller than that of the n-type clad layer on an n-type conductive substrate. For a light emitting device having a structure in which an active layer made of an AlGaInP-based compound semiconductor, a p-type clad layer made of a p-type AlGaInP-based compound semiconductor having a larger band gap energy than the active layer, and a p-type current diffusion layer are sequentially stacked. In an epitaxial wafer, p
An insertion layer having a larger lattice constant than the p-type cladding layer is provided between the p-type cladding layer and the p-type current diffusion layer.

【0017】上記構成に加え本発明のAlGaInP系
発光素子用エピタキシャルウェハのp型クラッド層及び
電流拡散層は、亜鉛がドープされた層であるのが好まし
い。
In addition to the above structure, the p-type cladding layer and the current diffusion layer of the epitaxial wafer for an AlGaInP light emitting device of the present invention are preferably layers doped with zinc.

【0018】上記構成に加え本発明のAlGaInP系
発光素子用エピタキシャルウェハの電流拡散層は、Ga
Pからなる層であるのが好ましい。
In addition to the above structure, the current spreading layer of the epitaxial wafer for an AlGaInP-based light-emitting device
It is preferably a layer made of P.

【0019】上記構成に加え本発明のAlGaInP系
発光素子用エピタキシャルウェハの挿入層のキャリア濃
度は、2×1017cm-3以上5×1018cm-3以下であ
るのが好ましい。
In addition to the above structure, the carrier concentration of the insertion layer of the epitaxial wafer for an AlGaInP-based light emitting device of the present invention is preferably 2 × 10 17 cm −3 or more and 5 × 10 18 cm −3 or less.

【0020】上記構成に加え本発明のAlGaInP系
発光素子用エピタキシャルウェハの挿入層は、AlGa
InP系の材料からなるのが好ましい。
In addition to the above structure, the insertion layer of the epitaxial wafer for an AlGaInP-based light-emitting device of the present invention is made of AlGaInP-based light emitting device.
It is preferable to be made of an InP-based material.

【0021】本発明は上部電極をp型電極として用いる
標準的なAlGaInP系発光ダイオードにおいて、p
型電流拡散層(GaP層が用いられていることが多い)
と、p型クラッド層との間に、p型クラッド層よりも格
子定数の大きい挿入層を挿入し、発光層に加わる歪みを
緩和して、活性層への不純物の拡散を防止し、発光素子
の出力低下を防止するものである。
The present invention relates to a standard AlGaInP-based light emitting diode using an upper electrode as a p-type electrode.
Type current diffusion layer (GaP layer is often used)
And an insertion layer having a lattice constant larger than that of the p-type cladding layer is inserted between the p-type cladding layer and the p-type cladding layer to reduce strain applied to the light-emitting layer, prevent diffusion of impurities into the active layer, and This prevents the output from decreasing.

【0022】ここで、AlGaInP系LEDを作製し
た場合、通常は基板の真上からp型クラッド層までの間
は、基板と格子定数が整合するように材料の組成を選ん
で成長させるが、p型電流拡散層だけは、バンドギャッ
プエネルギー、抵抗率、素子の信頼性等の観点から、格
子定数の合わないGaP層を成長させざるを得ない。こ
のため、従来技術として、p型クラッド層とp型電流拡
散層との間に、格子歪みを緩和させるための、中間的な
格子定数をもつ介在層を挿入することが試みられてき
た。
Here, when an AlGaInP-based LED is manufactured, a material composition is usually selected and grown so that the lattice constant matches that of the substrate from directly above the substrate to the p-type cladding layer. Only from the type current diffusion layer, a GaP layer having a lattice constant mismatch must be grown from the viewpoint of band gap energy, resistivity, device reliability, and the like. Therefore, as a conventional technique, an attempt has been made to insert an intervening layer having an intermediate lattice constant between the p-type cladding layer and the p-type current diffusion layer to reduce lattice distortion.

【0023】例えば、特開平10−256598号公報
には、格子不整合系で成長するGaP層の結晶性を少し
でも良くしようという意図で行われたものであるが、亜
鉛の拡散防止には顕著な効果が見られない。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-256598 discloses an attempt to improve the crystallinity of a GaP layer grown in a lattice-mismatched system as much as possible. Effect is not seen.

【0024】そこで本発明者らは種々の検討を重ねた結
果、前述した亜鉛の異常拡散の問題が、格子定数の小さ
い層から大きい層へは拡散しやすく、その逆方向には拡
散しにくいことを発見した。すなわち、本発明者らは、
p型クラッド層上に、このp型クラッド層よりも格子定
数の小さい層を積層すると亜鉛が異常拡散しやすく、間
にp型クラッド層よりも格子定数が大きい介在層を挿入
すれば、p型電流拡散層から介在層へは亜鉛の拡散が起
こるものの、介在層からp型クラッド層や活性層へは拡
散しないということを発見した。
The inventors of the present invention have made various studies and found that the problem of abnormal diffusion of zinc described above is easily diffused from a layer having a small lattice constant to a layer having a large lattice constant, and is difficult to diffuse in the opposite direction. Was found. That is, the present inventors,
When a layer having a lattice constant smaller than that of the p-type cladding layer is laminated on the p-type cladding layer, zinc tends to be abnormally diffused. It has been discovered that zinc diffuses from the current diffusion layer to the intervening layer, but does not diffuse from the intervening layer to the p-type cladding layer or the active layer.

【0025】さらに、本発明者らは、格子定数の大きい
層を挟むことで懸念される、p型電流拡散層の結晶性の
劣化ももともとがGaPは格子不整合系の成長であるこ
とから、さしたる問題にならないことも発見した。
Furthermore, the present inventors are concerned that the crystallinity of the p-type current diffusion layer is originally deteriorated by interposing a layer having a large lattice constant. I found that it was not a minor problem.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0027】図1は本発明のAlGaInP系発光素子
用エピタキシャルウェハの一実施の形態を示す構造図で
ある。
FIG. 1 is a structural view showing one embodiment of an epitaxial wafer for an AlGaInP-based light emitting device of the present invention.

【0028】このエピタキシャルウェハは、n型GaA
s基板1上に、MOVPE法によって、AlGaInP
系化合物半導体からなるn型GaAsバッファ層2、n
型AlGaInPクラッド層(以下「n型クラッド層」
という。)3、n型クラッド層3よりバンドギャップエ
ネルギーが小さい組成のAlGaInP系化合物半導体
からなるアンドープAlGaInP活性層(以下「活性
層」という。)4、活性層4よりバンドギャップエネル
ギーが大きい組成のp型AlGaInP系化合物半導体
からなるp型AlGaInPクラッド層(以下「p型ク
ラッド層」という。)5、p型GaP電流拡散層(ウィ
ンドウ層と呼ばれる場合もあるが以下「p型電流拡散
層」という。)6を順次積層した構造を有し、p型クラ
ッド層5とp型電流拡散層6との間に、p型クラッド層
5よりも格子定数の大きい挿入層7が設けられている点
である。
This epitaxial wafer is made of n-type GaAs
AlGaInP is formed on the s substrate 1 by MOVPE.
N-type GaAs buffer layer 2 made of a base compound semiconductor, n
AlGaInP cladding layer (hereinafter referred to as “n-type cladding layer”)
That. 3, an undoped AlGaInP active layer (hereinafter, referred to as “active layer”) 4 made of an AlGaInP-based compound semiconductor having a composition smaller in band gap energy than the n-type cladding layer 3, and a p-type composition having a larger band gap energy than the active layer 4. A p-type AlGaInP cladding layer (hereinafter, referred to as a “p-type cladding layer”) 5 made of an AlGaInP-based compound semiconductor, and a p-type GaP current diffusion layer (sometimes called a window layer, but hereinafter, referred to as a “p-type current diffusion layer”). 6 in that the insertion layer 7 having a larger lattice constant than the p-type cladding layer 5 is provided between the p-type cladding layer 5 and the p-type current diffusion layer 6.

【0029】挿入層7のキャリア濃度を2×1017cm
-3以上5×1018cm-3以下とした理由は、2×1017
cm-3よりも低いと、挿入層7の抵抗率が高くなって、
発光素子の駆動電圧が高くなりすぎ、5×1018cm-3
よりも高いと、挿入層7の結晶性が劣化して、素子の発
光出力が低下して、いずれも実用的な発光素子が得られ
なくなるためである。
The carrier concentration of the insertion layer 7 is 2 × 10 17 cm
The reason for setting -3 to 5 × 10 18 cm -3 is 2 × 10 17
If it is lower than cm −3, the resistivity of the insertion layer 7 increases,
The driving voltage of the light emitting element becomes too high, and 5 × 10 18 cm −3
If it is higher than this, the crystallinity of the insertion layer 7 is deteriorated, and the light emission output of the device is reduced, so that a practical light-emitting device cannot be obtained in any case.

【0030】挿入層7の材料としてAlGaInP系を
選択する理由は、活性層4やクラッド層3、5と同じ系
の材料とすることで、不要な不純物の混入を抑えるため
である。例えばAs系の材料を使ったときに生じるAs
の拡散によるAlGaInP層中のAsとPとの置換反
応といった、素子の劣化を招く要因を排除するためであ
る。
The reason why the AlGaInP-based material is selected as the material of the insertion layer 7 is that the same material as that of the active layer 4 and the clad layers 3 and 5 is used to suppress mixing of unnecessary impurities. For example, As generated when using As-based material
This is to eliminate factors that cause deterioration of the device, such as a substitution reaction between As and P in the AlGaInP layer due to the diffusion of GaAs.

【0031】挿入層7の格子定数は、p型クラッド層5
に比べて大きいほど、亜鉛の拡散を防止する効果が上が
るが、格子定数の差が大きくなりすぎると、挿入層7に
欠陥が発生し、発光素子の性能をかえって落とす結果と
なる。したがって挿入層7の格子定数には最適範囲が存
在するが、これは挿入層7あるいは下地となるp型クラ
ッド層5の材質、組成及びエピタキシャル成長条件によ
って変わるため、数値限定はかけられない。
The lattice constant of the insertion layer 7 is
The effect of preventing the diffusion of zinc increases as the value increases, but if the difference between the lattice constants is too large, a defect occurs in the insertion layer 7 and the performance of the light emitting element is rather deteriorated. Therefore, the lattice constant of the insertion layer 7 has an optimum range, which varies depending on the material, composition, and epitaxial growth conditions of the insertion layer 7 or the p-type cladding layer 5 serving as an underlayer.

【0032】なお、亜鉛の拡散が、活性層4に達しない
ようにするためには、p型クラッド層5中に、格子定数
の大きい挿入層を挟み込んでもよく、p型クラッド層5
中に、複数の挿入層を挿入してもよい。
In order to prevent the diffusion of zinc from reaching the active layer 4, an insertion layer having a large lattice constant may be interposed between the p-type cladding layers 5.
A plurality of insertion layers may be inserted therein.

【0033】[0033]

【実施例】(実施例)図1に示すような構造の発光波長
620nm付近の赤色発光ダイオード用エピタキシャル
ウェハを作製した。
EXAMPLE An epitaxial wafer for a red light emitting diode having a light emission wavelength of about 620 nm having a structure as shown in FIG. 1 was produced.

【0034】このエピタキシャルウェハは、n型GaA
s基板1上に、MOVPE法でn型(Seドープ:1×
1018cm-3)GaAsバッファ層2、n型(Seドー
プ:8×1017cm-3)(Al0.7 Ga0.3 0.5 In
0.5 Pクラッド層(n型クラッド層)3、アンドープ
(Al0.15Ga0.850.5 In0.5 P活性層(活性層)
4、p型(亜鉛ドープ)(Al0.7 Ga0.3 0.5 In
0.5 Pクラッド層(p型クラッド層)5を成長させ、p
型クラッド層5の上に厚さ0.1μmのp型(Al0.7
Ga0.3 0.45In0.55挿入層(以下「挿入層」とい
う。)7をMOVPE法で成長させ、挿入層7の上にp
型電流拡散層6を形成したものである。
This epitaxial wafer is made of n-type GaAs
An n-type (Se-doped: 1 ×)
10 18 cm −3 ) GaAs buffer layer 2, n-type (Se doped: 8 × 10 17 cm −3 ) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In
0.5 P clad layer (n-type clad layer) 3, undoped (Al 0.15 Ga 0.85 ) 0.5 In 0.5 P active layer (active layer)
4. p-type (zinc-doped) (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In
A 0.5 P clad layer (p-type clad layer) 5 is grown,
A 0.1 μm-thick p-type (Al 0.7
Ga 0.3 ) 0.45 In 0.55 Insertion layer (hereinafter referred to as “insertion layer”) 7 is grown by MOVPE, and p
In this case, a current diffusion layer 6 is formed.

【0035】p型クラッド層5までのMOVPE成長
は、成長温度700℃、成長圧力50Torr、各層の
成長速度は0.3〜1.0nm/sで行い、V/III 比
を300〜600とした。挿入層7は、V/III 比を1
00とし、成長速度1nm/sで成長させた。p型クラ
ッド層5の亜鉛濃度は5×1017cm-3、挿入層7の亜
鉛濃度は5×1017cm-3、p型電流拡散層の亜鉛濃度
は1×1018cm-3である。
MOVPE growth up to the p-type cladding layer 5 is performed at a growth temperature of 700 ° C., a growth pressure of 50 Torr, a growth rate of each layer of 0.3 to 1.0 nm / s, and a V / III ratio of 300 to 600. . The insertion layer 7 has a V / III ratio of 1
The growth rate was set to 00 and the growth rate was 1 nm / s. The zinc concentration of the p-type cladding layer 5 is 5 × 10 17 cm −3 , the zinc concentration of the insertion layer 7 is 5 × 10 17 cm −3 , and the zinc concentration of the p-type current diffusion layer is 1 × 10 18 cm −3 . .

【0036】図2は図1に示したエピタキシャル層中の
亜鉛濃度分布のSIMS分析結果を示す図であり、横軸
が深さを示し、縦軸(対数軸)が亜鉛濃度を示してい
る。
FIG. 2 is a diagram showing the result of SIMS analysis of the zinc concentration distribution in the epitaxial layer shown in FIG. 1. The horizontal axis indicates the depth, and the vertical axis (logarithmic axis) indicates the zinc concentration.

【0037】成長したエピタキシャル層中の深さ方向の
亜鉛の濃度分布は略予想通りとなっており、従来例のよ
うな亜鉛の異常な拡散は見られなかった。さらに、この
エピタキシャルウェハを加工して、発光ダイオードチッ
プを作製した。チップの大きさは300μm角で、チッ
プ下面全体にn型電極を形成し、チップ上面に直径15
0μmの円形のp型電極を形成した。n型電極は、金ゲ
ルマニウム、ニッケル、金を、それぞれ60nm、10
nm、500nmの順に蒸着し、p型電極は、金亜鉛、
ニッケル、金をそれぞれ60nm、10nm、1000
nmの順に蒸着した。発光特性を調べた結果、発光出力
は1.2mWであり、順方向動作電圧(20mW通電
時)は、2.0Vであった。
The concentration distribution of zinc in the depth direction in the grown epitaxial layer was almost as expected, and no abnormal diffusion of zinc as in the conventional example was observed. Further, this epitaxial wafer was processed to produce a light emitting diode chip. The size of the chip is 300 μm square, an n-type electrode is formed on the entire lower surface of the chip, and a diameter of 15 μm is formed on the upper surface of the chip.
A circular p-type electrode of 0 μm was formed. The n-type electrode is made of gold germanium, nickel, and gold,
nm, 500 nm in order, and the p-type electrode is gold zinc,
Nickel and gold are 60 nm, 10 nm and 1000 respectively.
nm. As a result of examining the light emission characteristics, the light emission output was 1.2 mW, and the forward operating voltage (when 20 mW was applied) was 2.0 V.

【0038】(比較例)図3に示した構造の発光波長6
20nm付近の赤色発光ダイオード用エピタキシャルウ
ェハを作製した。エピタキシャル構造や成長方法は、基
本的には実施例と同じとしたが、p型クラッド層5の上
に挿入層7を形成せず、p型電流拡散層6を形成した。
(Comparative Example) Emission wavelength 6 of the structure shown in FIG.
An epitaxial wafer for a red light emitting diode having a thickness of about 20 nm was produced. The epitaxial structure and the growth method were basically the same as those of the example, except that the insertion layer 7 was not formed on the p-type cladding layer 5 but the p-type current diffusion layer 6 was formed.

【0039】すなわち、このエピタキシャルウェハは、
n型GaAs基板1上に、n型GaAsバッファ層2
と、n型クラッド層3と、活性層4と、p型クラッド層
5と、p型電流拡散層6とを順次積層したものである。
That is, this epitaxial wafer is
On an n-type GaAs substrate 1, an n-type GaAs buffer layer 2
, An n-type cladding layer 3, an active layer 4, a p-type cladding layer 5, and a p-type current diffusion layer 6 are sequentially laminated.

【0040】図4は図3に示したエピタキシャル層中の
亜鉛濃度分布のSIMS分析結果を示す図であり、横軸
が深さを示し、縦軸(対数軸)が亜鉛濃度を示してい
る。
FIG. 4 is a diagram showing the result of SIMS analysis of the zinc concentration distribution in the epitaxial layer shown in FIG. 3, wherein the horizontal axis represents the depth and the vertical axis (logarithmic axis) represents the zinc concentration.

【0041】SIMS分析の結果、p型電流拡散層6の
亜鉛がp型クラッド層5、活性層4の発光領域に大量に
拡散していることが確認された。
As a result of SIMS analysis, it was confirmed that zinc in the p-type current diffusion layer 6 was diffused in a large amount into the light-emitting regions of the p-type cladding layer 5 and the active layer 4.

【0042】さらに、このエピタキシャルウェハを加工
して、発光ダイオードチップを作製した。
Further, this epitaxial wafer was processed to produce a light emitting diode chip.

【0043】このチップをステム組し、発光ダイオード
の発光特性を調べた結果、発光出力は0.6mWであ
り、順方向動作電圧(20mmW通電時)は2.4Vで
あった。
As a result of examining the light emitting characteristics of the light emitting diode by assembling the chip with a stem, the light emitting output was 0.6 mW, and the forward operating voltage (at the time of applying a current of 20 mmW) was 2.4 V.

【0044】以上において本発明によれば、簡易な構造
で、従来に比べて発光出力が高く、信頼性も高い発光ダ
イオードを得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a light emitting diode having a simple structure, a higher light emitting output and a higher reliability than the conventional one.

【0045】また、従来は、亜鉛の拡散度合いに再現性
が乏しいため、亜鉛濃度分布のウェハ面内バラツキやロ
ット間のバラツキが大きく、素子特性の均一性や再現性
を悪くする原因となっていたが、本発明により亜鉛の拡
散が抑制でき、素子特性の均一性や再現性の向上を図る
ことができる。
Conventionally, since the reproducibility of the zinc diffusion degree is poor, the in-wafer variation of the zinc concentration distribution and the variation between lots are large, causing a deterioration in the uniformity and reproducibility of the element characteristics. However, according to the present invention, diffusion of zinc can be suppressed, and uniformity and reproducibility of element characteristics can be improved.

【0046】さらに、p型クラッド層とp型電流拡散層
との間に、一定キャリア濃度以上の層を再現性よく挿入
しておくことができるため、動作電圧が低い発光ダイオ
ードを再現性良く得られる。
Further, since a layer having a certain carrier concentration or more can be inserted between the p-type cladding layer and the p-type current diffusion layer with good reproducibility, a light emitting diode having a low operating voltage can be obtained with good reproducibility. Can be

【0047】[0047]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0048】発光出力が高く信頼性の高いAlGaIn
P系発光素子及び発光素子用エピタキシャルウェハの提
供を実現することができる。
AlGaIn with high emission output and high reliability
Provision of a P-based light emitting element and an epitaxial wafer for a light emitting element can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のAlGaInP系発光素子用エピタキ
シャルウェハの一実施の形態を示す構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram showing one embodiment of an epitaxial wafer for an AlGaInP-based light emitting device of the present invention.

【図2】図1に示したエピタキシャル層中の亜鉛濃度分
布のSIMS分析結果を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a result of SIMS analysis of a zinc concentration distribution in the epitaxial layer shown in FIG.

【図3】従来のAlGaInP系発光素子用エピタキシ
ャルウェハの構造図である。
FIG. 3 is a structural diagram of a conventional epitaxial wafer for an AlGaInP-based light emitting device.

【図4】図3に示したエピタキシャル層中の亜鉛濃度分
布のSIMS分析結果を示す図である。
4 is a diagram showing a result of SIMS analysis of a zinc concentration distribution in the epitaxial layer shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs基板(基板) 2 n型GaAsバッファ層 3 n型クラッド層 4 活性層 5 p型クラッド層 6 p型電流拡散層 7 挿入層 Reference Signs List 1 n-type GaAs substrate (substrate) 2 n-type GaAs buffer layer 3 n-type cladding layer 4 active layer 5 p-type cladding layer 6 p-type current diffusion layer 7 insertion layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金田 直樹 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 (72)発明者 柴田 憲治 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 Fターム(参考) 5F041 AA03 AA43 CA35 CA37 CA39 CA49 CA53 CA65 5F073 AA52 AA55 CA13 CB07 CB18 DA05 DA35  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Naoki Kanada 3550 Kida Yomachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Cable Advanced Research Center Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Shibata 5-1-1 Hidakacho, Hitachi-shi, Ibaraki No. F-term in Hitachi Cable Hidaka Plant (reference) 5F041 AA03 AA43 CA35 CA37 CA39 CA49 CA53 CA65 5F073 AA52 AA55 CA13 CB07 CB18 DA05 DA35

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n型導電性を有する基板上に、少なくと
もAlGaInP系化合物半導体からなるn型クラッド
層と、該n型クラッド層よりバンドギャップエネルギー
が小さい組成のAlGaInP系化合物半導体からなる
活性層と、該活性層よりバンドギャップエネルギーが大
きい組成のp型AlGaInP系化合物半導体からなる
p型クラッド層と、p型電流拡散層とが順次積層された
発光素子において、上記p型クラッド層と上記p型電流
拡散層との間に、上記p型クラッド層よりも格子定数の
大きい挿入層が設けられたことを特徴とするAlGaI
nP系発光素子。
1. An n-type cladding layer comprising at least an AlGaInP-based compound semiconductor and an active layer comprising an AlGaInP-based compound semiconductor having a composition smaller in band gap energy than the n-type cladding layer on a substrate having n-type conductivity. A light emitting device in which a p-type cladding layer made of a p-type AlGaInP-based compound semiconductor having a composition having a bandgap energy larger than that of the active layer and a p-type current diffusion layer are sequentially laminated, wherein the p-type cladding layer and the p-type An insertion layer having a lattice constant larger than that of the p-type cladding layer is provided between the p-type cladding layer and the current diffusion layer.
nP light emitting element.
【請求項2】 上記p型クラッド層及び上記p型電流拡
散層は、亜鉛がドープされた層である請求項1に記載の
AlGaInP系発光素子。
2. The AlGaInP-based light emitting device according to claim 1, wherein the p-type cladding layer and the p-type current diffusion layer are layers doped with zinc.
【請求項3】 上記電流拡散層は、GaPからなる層で
ある請求項1に記載のAlGaInP系発光素子。
3. The AlGaInP-based light emitting device according to claim 1, wherein said current diffusion layer is a layer made of GaP.
【請求項4】 上記挿入層のキャリア濃度は、2×10
17cm-3以上5×1018cm-3以下である請求項1に記
載のAlGaInP系発光素子。
4. The carrier concentration of the insertion layer is 2 × 10
AlGaInP-based light emitting device according to claim 1 is 17 cm -3 or more than 5 × 10 18 cm -3.
【請求項5】 上記挿入層は、AlGaInP系の材料
からなる請求項1に記載のAlGaInP系発光素子。
5. The AlGaInP-based light emitting device according to claim 1, wherein said insertion layer is made of an AlGaInP-based material.
【請求項6】 n型導電性を有する基板上に、少なくと
もAlGaInP系化合物半導体からなるn型クラッド
層と、該n型クラッド層よりバンドギャップエネルギー
が小さい組成のAlGaInP系化合物半導体からなる
活性層と、該活性層よりバンドギャップエネルギーが大
きい組成のp型AlGaInP系化合物半導体からなる
p型クラッド層と、p型電流拡散層とが順次積層された
構造の発光素子用エピタキシャルウェハにおいて、p型
クラッド層とp型電流拡散層との間に、p型クラッド層
よりも格子定数の大きい挿入層が設けられたことを特徴
とするAlGaInP系発光素子用エピタキシャルウェ
ハ。
6. An n-type cladding layer composed of at least an AlGaInP-based compound semiconductor and an active layer composed of an AlGaInP-based compound semiconductor having a composition smaller in band gap energy than the n-type cladding layer on a substrate having n-type conductivity. A light emitting element epitaxial wafer having a structure in which a p-type cladding layer made of a p-type AlGaInP-based compound semiconductor having a composition larger in band gap energy than the active layer and a p-type current diffusion layer are sequentially laminated; An epitaxial wafer for an AlGaInP-based light emitting device, wherein an insertion layer having a larger lattice constant than a p-type cladding layer is provided between the p-type current diffusion layer and the p-type current diffusion layer.
【請求項7】 上記p型クラッド層及び上記電流拡散層
は、亜鉛がドープされた層である請求項6に記載のAl
GaInP系発光素子用エピタキシャルウェハ。
7. The Al according to claim 6, wherein the p-type cladding layer and the current spreading layer are layers doped with zinc.
An epitaxial wafer for a GaInP-based light emitting device.
【請求項8】 上記電流拡散層は、GaPからなる層で
ある請求項6に記載のAlGaInP系発光素子用エピ
タキシャルウェハ。
8. The epitaxial wafer for an AlGaInP light emitting device according to claim 6, wherein the current diffusion layer is a layer made of GaP.
【請求項9】 上記挿入層のキャリア濃度は、2×10
17cm-3以上5×1018cm-3以下である請求項6に記
載のAlGaInP系発光素子用エピタキシャルウェ
ハ。
9. The carrier concentration of the insertion layer is 2 × 10
17 cm -3 or more than 5 × 10 18 cm -3 in the AlGaInP light emitting device epitaxial wafer according to claim 6.
【請求項10】 上記挿入層は、AlGaInP系の材
料からなる請求項6に記載のAlGaInP系発光素子
用エピタキシャルウェハ。
10. The epitaxial wafer for an AlGaInP-based light emitting device according to claim 6, wherein the insertion layer is made of an AlGaInP-based material.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040477A (en) * 2009-08-07 2011-02-24 Sony Corp Semiconductor light emitting element
CN106384771A (en) * 2016-10-25 2017-02-08 华灿光电(浙江)有限公司 AlGaInP-based light emitting diode epitaxial wafer, chip and preparation method

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