JP2001267631A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JP2001267631A JP2001267631A JP2000328480A JP2000328480A JP2001267631A JP 2001267631 A JP2001267631 A JP 2001267631A JP 2000328480 A JP2000328480 A JP 2000328480A JP 2000328480 A JP2000328480 A JP 2000328480A JP 2001267631 A JP2001267631 A JP 2001267631A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/12—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶表面での欠陥を減らして電極の密着性を
良くする。 【解決手段】 ｎ型ＧaＡs基板１１上に、ｎ型ＡlＧaＩ
nＰ下部クラッド層１２、ＡlＧaＩnＰ活性層１３、ｐ型
ＡlＧaＩnＰ上部クラッド層１４、ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間
層１５(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは−３.３
％)、ｐ型ＡlＧaＩnＰ電流拡散層１６、ｐ型電極１７、
ｎ型電極１８を形成する。こうして、中間層１５の格子
整合率Δａ/ａの値を、−２.５％よりも小さな値−３.
３％にすることによって、結晶表面での結晶欠陥数をを
ＬＥＤ１個当り２０個以下に低減できる。その結果、電
流拡散層１６上に形成されるｐ型電極１７の密着性が良
くなり、生産歩留まりを向上できる。
良くする。 【解決手段】 ｎ型ＧaＡs基板１１上に、ｎ型ＡlＧaＩ
nＰ下部クラッド層１２、ＡlＧaＩnＰ活性層１３、ｐ型
ＡlＧaＩnＰ上部クラッド層１４、ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間
層１５(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは−３.３
％)、ｐ型ＡlＧaＩnＰ電流拡散層１６、ｐ型電極１７、
ｎ型電極１８を形成する。こうして、中間層１５の格子
整合率Δａ/ａの値を、−２.５％よりも小さな値−３.
３％にすることによって、結晶表面での結晶欠陥数をを
ＬＥＤ１個当り２０個以下に低減できる。その結果、電
流拡散層１６上に形成されるｐ型電極１７の密着性が良
くなり、生産歩留まりを向上できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体発光素子
に関し、特にＡlＧaＩnＰ系化合物半導体材料を用いた
半導体発光素子に関する。
に関し、特にＡlＧaＩnＰ系化合物半導体材料を用いた
半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体は、０.５μ
m〜０.６μm帯の発光素子材料として利用されている。
特に、ＧaＡsを基板とし、これに格子整合するＡlＧaＩ
nＰ系材料による発光部を持つ発光ダイオード(ＬＥＤ)
は、従来用いられてきたＧaＰやＧaＡsＰ等の間接遷移
型の半導体材料を用いたものに比べて、赤色から緑色へ
の波長領域において低電力で高輝度の発光が可能であ
る。
m〜０.６μm帯の発光素子材料として利用されている。
特に、ＧaＡsを基板とし、これに格子整合するＡlＧaＩ
nＰ系材料による発光部を持つ発光ダイオード(ＬＥＤ)
は、従来用いられてきたＧaＰやＧaＡsＰ等の間接遷移
型の半導体材料を用いたものに比べて、赤色から緑色へ
の波長領域において低電力で高輝度の発光が可能であ
る。
【０００３】低電力で高輝度の発光を実現するために
は、発光部における発光効率を高めると共に、発光部か
らの光取出し効率をも高めることが重要である。また、
動作電圧を下げることが重要である。
は、発光部における発光効率を高めると共に、発光部か
らの光取出し効率をも高めることが重要である。また、
動作電圧を下げることが重要である。
【０００４】図１６に、従来の電流拡散層および中間層
を有するＬＥＤの断面図を示す(特開平９‐２６０７２
４号公報)。このＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板１上に、ｎ
型ＡlＧaＩnＰ下部クラッド層２,ＡlＧaＩnＰ活性層３
およびｐ型ＡlＧaＩnＰ上部クラッド層４が順次積層さ
れ、その上にｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層５およびｐ型ＧaＰ
電流拡散層６が順次積層されている。そして更に、ｐ型
電極７およびｎ型電極８が蒸着によって形成されて構成
されている。
を有するＬＥＤの断面図を示す(特開平９‐２６０７２
４号公報)。このＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板１上に、ｎ
型ＡlＧaＩnＰ下部クラッド層２,ＡlＧaＩnＰ活性層３
およびｐ型ＡlＧaＩnＰ上部クラッド層４が順次積層さ
れ、その上にｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層５およびｐ型ＧaＰ
電流拡散層６が順次積層されている。そして更に、ｐ型
電極７およびｎ型電極８が蒸着によって形成されて構成
されている。
【０００５】上記ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層５は、格子整
合率Δａ/ａがｐ型ＡlＧaＩnＰ上部クラッド層４とｐ型
ＧaＰ電流拡散層６との中間となり、また、エネルギー
バンドプロファイルにおけるヘテロバリアが低くなるよ
うに、接合を形成する前のエネルギー位置において、伝
導帯下端が上部クラッド層４の伝導帯下端と電流拡散層
６の伝導帯下端との間になり、且つ、価電子帯上端が上
部クラッド層４の価電子帯上端と電流拡散層６の価電子
帯上端との間になる組成が選択される。
合率Δａ/ａがｐ型ＡlＧaＩnＰ上部クラッド層４とｐ型
ＧaＰ電流拡散層６との中間となり、また、エネルギー
バンドプロファイルにおけるヘテロバリアが低くなるよ
うに、接合を形成する前のエネルギー位置において、伝
導帯下端が上部クラッド層４の伝導帯下端と電流拡散層
６の伝導帯下端との間になり、且つ、価電子帯上端が上
部クラッド層４の価電子帯上端と電流拡散層６の価電子
帯上端との間になる組成が選択される。
【０００６】上記従来のＬＥＤにおいては、上記ｐ型Ｇ
aＰ電流拡散層６を有するために、電極直下のみならず
活性層全体に亘って電流を注入することができるのであ
る。また、図１７には、上記従来のＬＥＤにおける上部
クラッド層４から電流拡散層６にかけてのバンドプロフ
ァイルを示す。このＬＥＤにおいては、上部クラッド層
４と電流拡散層６との間にｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層５を
有するために、図１８に示す中間層を用いないバンドプ
ロファイルに比べて、エネルギー不連続を分割して低減
することができる。そのために、ｐ型ＡlＧaＩnＰ上部
クラッド層４との界面およびｐ型ＧaＰ電流拡散層６と
の界面に生じる「ノッチ」と呼ばれるヘテロバリア９,１
０を低くすることができるのである。
aＰ電流拡散層６を有するために、電極直下のみならず
活性層全体に亘って電流を注入することができるのであ
る。また、図１７には、上記従来のＬＥＤにおける上部
クラッド層４から電流拡散層６にかけてのバンドプロフ
ァイルを示す。このＬＥＤにおいては、上部クラッド層
４と電流拡散層６との間にｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層５を
有するために、図１８に示す中間層を用いないバンドプ
ロファイルに比べて、エネルギー不連続を分割して低減
することができる。そのために、ｐ型ＡlＧaＩnＰ上部
クラッド層４との界面およびｐ型ＧaＰ電流拡散層６と
の界面に生じる「ノッチ」と呼ばれるヘテロバリア９,１
０を低くすることができるのである。
【０００７】さらに、上記従来のＬＥＤにおいては、上
記ｐ型ＡlＧaＩnＰ上部クラッド層４の格子定数が５.６
５Åであり、ｐ型ＧaＰ電流拡散層６の格子定数が５.４
５Åであるのに対して、ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層５とし
て、格子定数がこれらの中間である５.５５Åとなる組
成が選択されて、格子不整合が緩和されている。これに
よって、上部クラッド層４との界面および電流拡散層６
との界面に生ずる界面準位を低減でき、界面準位によっ
て生じるバンドプロファイルの曲りを低減することがで
きる。そのために、図１７に示すように、界面のエネル
ギー障壁を低減することができるのである。
記ｐ型ＡlＧaＩnＰ上部クラッド層４の格子定数が５.６
５Åであり、ｐ型ＧaＰ電流拡散層６の格子定数が５.４
５Åであるのに対して、ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層５とし
て、格子定数がこれらの中間である５.５５Åとなる組
成が選択されて、格子不整合が緩和されている。これに
よって、上部クラッド層４との界面および電流拡散層６
との界面に生ずる界面準位を低減でき、界面準位によっ
て生じるバンドプロファイルの曲りを低減することがで
きる。そのために、図１７に示すように、界面のエネル
ギー障壁を低減することができるのである。
【０００８】上述したエネルギー障壁を低減する効果に
よって、上記従来のＬＥＤにおいては、動作電圧を大幅
に低減することができるのである。
よって、上記従来のＬＥＤにおいては、動作電圧を大幅
に低減することができるのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＬＥＤにおいては、以下のような問題がある。すな
わち、上述したように、ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層５の伝
導帯下端および価電子帯上端を、接合前のエネルギー位
置関係において、上部クラッド層４と電流拡散層６との
間になる組成を選択することによって、動作電圧の低減
を実現している。さらに、上記中間層５の格子定数を上
部クラッド層４と電流拡散層６との中間にすることによ
って界面準位を低減し、これによって、更なる動作電圧
の低減を実現している。
来のＬＥＤにおいては、以下のような問題がある。すな
わち、上述したように、ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層５の伝
導帯下端および価電子帯上端を、接合前のエネルギー位
置関係において、上部クラッド層４と電流拡散層６との
間になる組成を選択することによって、動作電圧の低減
を実現している。さらに、上記中間層５の格子定数を上
部クラッド層４と電流拡散層６との中間にすることによ
って界面準位を低減し、これによって、更なる動作電圧
の低減を実現している。
【００１０】しかしながら、実験によれば、上記ｐ型Ａ
lＧaＩnＰ中間層５におけるＧaＡs基板１との格子整合
率Δａ/ａとの関係次第では、上述した動作電圧の低減
効果や結晶表面における結晶欠陥の低減効果が十分に現
れないことが分かった。
lＧaＩnＰ中間層５におけるＧaＡs基板１との格子整合
率Δａ/ａとの関係次第では、上述した動作電圧の低減
効果や結晶表面における結晶欠陥の低減効果が十分に現
れないことが分かった。
【００１１】このように、動作電圧の低減効果や結晶欠
陥の低減効果が十分に現れない場合には、上記電流拡散
層６における電流広がりや光透過率が悪化し、光取出し
効率の低下や電流注入効率の低下を招き、そのために、
十分な輝度が得られないという問題が発生する。また、
動作電圧が十分に低減しないために、消費電力が十分に
低くならないという問題も発生する。さらには、結晶表
面における結晶欠陥によって、電流拡散層６の上に形成
される電極７の密着性が悪く、電極７が剥がれるという
悪影響も生じ、生産歩留まりが低下することによって生
産性が低下するという問題も発生する。
陥の低減効果が十分に現れない場合には、上記電流拡散
層６における電流広がりや光透過率が悪化し、光取出し
効率の低下や電流注入効率の低下を招き、そのために、
十分な輝度が得られないという問題が発生する。また、
動作電圧が十分に低減しないために、消費電力が十分に
低くならないという問題も発生する。さらには、結晶表
面における結晶欠陥によって、電流拡散層６の上に形成
される電極７の密着性が悪く、電極７が剥がれるという
悪影響も生じ、生産歩留まりが低下することによって生
産性が低下するという問題も発生する。
【００１２】そこで、この発明の目的は、動作電圧を下
げ、消費電力を下げると共に、結晶表面における欠陥を
減らすことによって電極の密着性を良くして生産歩留ま
りを向上し、高輝度,低動作電圧,低価格の半導体発光素
子を提供することにある。
げ、消費電力を下げると共に、結晶表面における欠陥を
減らすことによって電極の密着性を良くして生産歩留ま
りを向上し、高輝度,低動作電圧,低価格の半導体発光素
子を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、化合物半導体基板上に,少なくとも
発光のための活性層とこの活性層を両側から挟み込む第
１クラッド層および第２クラッド層とを含む積層構造
体,この積層構造体の外側に形成された中間層,この中間
層の外側に形成された電流拡散層を有する半導体発光素
子において、上記中間層における上記化合物半導体基板
に対する格子整合率Δａ/ａを、結晶成長終了後の結晶
表面で観察される結晶欠陥の数が２０個以下になるよう
な値に成したことを特徴としている。
め、第１の発明は、化合物半導体基板上に,少なくとも
発光のための活性層とこの活性層を両側から挟み込む第
１クラッド層および第２クラッド層とを含む積層構造
体,この積層構造体の外側に形成された中間層,この中間
層の外側に形成された電流拡散層を有する半導体発光素
子において、上記中間層における上記化合物半導体基板
に対する格子整合率Δａ/ａを、結晶成長終了後の結晶
表面で観察される結晶欠陥の数が２０個以下になるよう
な値に成したことを特徴としている。
【００１４】上記構成によれば、結晶成長終了後の結晶
表面における結晶欠陥の数が２０個以下に減少される。
そのために、上記結晶表面に形成される電極の密着性が
良くなり、生産歩留まりが向上する。
表面における結晶欠陥の数が２０個以下に減少される。
そのために、上記結晶表面に形成される電極の密着性が
良くなり、生産歩留まりが向上する。
【００１５】また、第２の発明は、化合物半導体基板上
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層および第２クラッド層とを
含む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中
間層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有す
る半導体発光素子において、上記中間層における上記化
合物半導体基板に対する格子整合率Δａ/ａを、駆動電
流が２０mＡの時における上記中間層の界面での動作電
圧の上昇分が０.５Ｖ以下になるような値に成したこと
を特徴としている。
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層および第２クラッド層とを
含む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中
間層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有す
る半導体発光素子において、上記中間層における上記化
合物半導体基板に対する格子整合率Δａ/ａを、駆動電
流が２０mＡの時における上記中間層の界面での動作電
圧の上昇分が０.５Ｖ以下になるような値に成したこと
を特徴としている。
【００１６】上記構成によれば、駆動電流が２０mＡの
時における中間層の界面での動作電圧の上昇が０.５Ｖ
以下に抑制される。こうして、動作電圧が低減されるこ
とによって消費電力が低減される。
時における中間層の界面での動作電圧の上昇が０.５Ｖ
以下に抑制される。こうして、動作電圧が低減されるこ
とによって消費電力が低減される。
【００１７】また、第３の発明は、化合物半導体基板上
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層および第２クラッド層とを
含む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中
間層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有す
る半導体発光素子において、上記中間層における上記化
合物半導体基板に対する格子整合率Δａ/ａを、結晶成
長終了後の結晶表面で観察される結晶欠陥の数が２０個
以下になるような値であり、且つ、駆動電流が２０mＡ
の時における上記中間層の界面での動作電圧の上昇分が
０.５Ｖ以下になるような値に成したことを特徴として
いる。
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層および第２クラッド層とを
含む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中
間層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有す
る半導体発光素子において、上記中間層における上記化
合物半導体基板に対する格子整合率Δａ/ａを、結晶成
長終了後の結晶表面で観察される結晶欠陥の数が２０個
以下になるような値であり、且つ、駆動電流が２０mＡ
の時における上記中間層の界面での動作電圧の上昇分が
０.５Ｖ以下になるような値に成したことを特徴として
いる。
【００１８】上記構成によれば、結晶表面における結晶
欠陥の数が２０個以下に減少されるため、上記結晶表面
に形成される電極の密着性が良くなって生産歩留まりが
向上する。さらに、駆動電流が２０mＡの時における中
間層の界面での動作電圧の上昇が０.５Ｖ以下に抑制さ
れるため、動作電圧が低減されて消費電力が低減され
る。
欠陥の数が２０個以下に減少されるため、上記結晶表面
に形成される電極の密着性が良くなって生産歩留まりが
向上する。さらに、駆動電流が２０mＡの時における中
間層の界面での動作電圧の上昇が０.５Ｖ以下に抑制さ
れるため、動作電圧が低減されて消費電力が低減され
る。
【００１９】また、第４の発明は、化合物半導体基板上
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層及び第２クラッド層とを含
む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中間
層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有する
半導体発光素子において、上記化合物半導体基板はＧa
Ａsで構成され、上記活性層,第１クラッド層および第２
クラッド層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの絶対
値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で
構成され、上記電流拡散層は,ＧaＰとの格子整合率Δａ
/ａの絶対値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合
物半導体,または,ＧaＰ系化合物半導体で構成され、上
記中間層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−２.
５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成され
ていることを特徴としている。
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層及び第２クラッド層とを含
む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中間
層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有する
半導体発光素子において、上記化合物半導体基板はＧa
Ａsで構成され、上記活性層,第１クラッド層および第２
クラッド層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの絶対
値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で
構成され、上記電流拡散層は,ＧaＰとの格子整合率Δａ
/ａの絶対値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合
物半導体,または,ＧaＰ系化合物半導体で構成され、上
記中間層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−２.
５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成され
ていることを特徴としている。
【００２０】上記構成によれば、ＡlＧaＩnＰ系半導体
発光素子において、上記中間層における化合物半導体基
板ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−２.５％以下で
あるため、結晶成長終了後の結晶表面における結晶欠陥
の数が２０個以下に減少される。したがって、上記結晶
表面に形成される電極の密着性が良くなり、生産歩留ま
りが向上する。
発光素子において、上記中間層における化合物半導体基
板ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−２.５％以下で
あるため、結晶成長終了後の結晶表面における結晶欠陥
の数が２０個以下に減少される。したがって、上記結晶
表面に形成される電極の密着性が良くなり、生産歩留ま
りが向上する。
【００２１】また、第５の発明は、化合物半導体基板上
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層及び第２クラッド層とを含
む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中間
層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有する
半導体発光素子において、上記化合物半導体基板はＧa
Ａsで構成され、上記活性層,第１クラッド層および第２
クラッド層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの絶対
値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で
構成され、上記電流拡散層は,ＧaＰとの格子整合率Δａ
/ａの絶対値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合
物半導体,または,ＧaＰ系化合物半導体で構成され、上
記中間層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−３.
２％以上であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成され
ていることを特徴としている。
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層及び第２クラッド層とを含
む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中間
層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有する
半導体発光素子において、上記化合物半導体基板はＧa
Ａsで構成され、上記活性層,第１クラッド層および第２
クラッド層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの絶対
値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で
構成され、上記電流拡散層は,ＧaＰとの格子整合率Δａ
/ａの絶対値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合
物半導体,または,ＧaＰ系化合物半導体で構成され、上
記中間層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−３.
２％以上であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成され
ていることを特徴としている。
【００２２】上記構成によれば、ＡlＧaＩnＰ系半導体
発光素子において、上記中間層における化合物半導体基
板ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−３.２％以上で
あるため、駆動電流が２０mＡの時における中間層の界
面での動作電圧の上昇が０.５Ｖ以下に抑制される。こ
うして、動作電圧が低減されて消費電力が低減される。
発光素子において、上記中間層における化合物半導体基
板ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−３.２％以上で
あるため、駆動電流が２０mＡの時における中間層の界
面での動作電圧の上昇が０.５Ｖ以下に抑制される。こ
うして、動作電圧が低減されて消費電力が低減される。
【００２３】また、第６の発明は、化合物半導体基板上
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層及び第２クラッド層とを含
む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中間
層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有する
半導体発光素子において、上記化合物半導体基板はＧa
Ａsで構成され、上記活性層,第１クラッド層および第２
クラッド層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの絶対
値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で
構成され、上記電流拡散層は,ＧaＰとの格子整合率Δａ
/ａの絶対値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合
物半導体,または,ＧaＰ系化合物半導体で構成され、上
記中間層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−３.
２％以上且つ−２.５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物
半導体で構成されていることを特徴としている。
に,少なくとも発光のための活性層とこの活性層を両側
から挟み込む第１クラッド層及び第２クラッド層とを含
む積層構造体,この積層構造体の外側に形成された中間
層,この中間層の外側に形成された電流拡散層を有する
半導体発光素子において、上記化合物半導体基板はＧa
Ａsで構成され、上記活性層,第１クラッド層および第２
クラッド層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの絶対
値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で
構成され、上記電流拡散層は,ＧaＰとの格子整合率Δａ
/ａの絶対値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合
物半導体,または,ＧaＰ系化合物半導体で構成され、上
記中間層は,ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−３.
２％以上且つ−２.５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物
半導体で構成されていることを特徴としている。
【００２４】上記構成によれば、ＡlＧaＩnＰ系半導体
発光素子において、上記中間層における化合物半導体基
板ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−２.５％以下で
あるため、結晶表面における結晶欠陥の数が２０個以下
に減少される。さらに、上記格子整合率Δａ/ａが−３.
２％以上であるため、駆動電流が２０mＡの時における
中間層の界面での動作電圧の上昇が０.５Ｖ以下に抑制
される。こうして、上記電極の密着性が高められて生産
歩留まりが向上されると共に、動作電圧が低減されて消
費電力が低減される。
発光素子において、上記中間層における化合物半導体基
板ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−２.５％以下で
あるため、結晶表面における結晶欠陥の数が２０個以下
に減少される。さらに、上記格子整合率Δａ/ａが−３.
２％以上であるため、駆動電流が２０mＡの時における
中間層の界面での動作電圧の上昇が０.５Ｖ以下に抑制
される。こうして、上記電極の密着性が高められて生産
歩留まりが向上されると共に、動作電圧が低減されて消
費電力が低減される。
【００２５】また、上記第１の発明乃至第３の発明にお
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記化合物
半導体基板をＧaＡsで構成し、上記活性層,第１クラッ
ド層および第２クラッド層を,ＧaＡsと格子整合するＡl
ＧaＩnＰ系化合物半導体で構成し、上記電流拡散層を,
ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体あるいはＧaＰ系化合物半導
体で構成し、上記中間層を,ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体
で構成することが望ましい。
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記化合物
半導体基板をＧaＡsで構成し、上記活性層,第１クラッ
ド層および第２クラッド層を,ＧaＡsと格子整合するＡl
ＧaＩnＰ系化合物半導体で構成し、上記電流拡散層を,
ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体あるいはＧaＰ系化合物半導
体で構成し、上記中間層を,ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体
で構成することが望ましい。
【００２６】上記構成によれば、上記中間層がＡlＧaＩ
nＰ系化合物半導体で成るＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子
であって、少なくとも上記電極の密着性が高められて生
産歩留まりが向上されるか、あるいは、動作電圧が低減
されて消費電力が低減された半導体発光素子が得られ
る。
nＰ系化合物半導体で成るＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子
であって、少なくとも上記電極の密着性が高められて生
産歩留まりが向上されるか、あるいは、動作電圧が低減
されて消費電力が低減された半導体発光素子が得られ
る。
【００２７】また、上記第１の発明乃至第３の発明にお
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記化合物
半導体基板をＧaＡsで構成し、上記活性層,第１クラッ
ド層および第２クラッド層を,ＧaＡsと格子整合するＡl
ＧaＩnＰ系化合物半導体で構成し、上記電流拡散層を,
ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体あるいはＧaＰ系化合物半導
体で構成し、上記中間層を,ＡlＧaＡsＰ系化合物半導体
で構成することが望ましい。
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記化合物
半導体基板をＧaＡsで構成し、上記活性層,第１クラッ
ド層および第２クラッド層を,ＧaＡsと格子整合するＡl
ＧaＩnＰ系化合物半導体で構成し、上記電流拡散層を,
ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体あるいはＧaＰ系化合物半導
体で構成し、上記中間層を,ＡlＧaＡsＰ系化合物半導体
で構成することが望ましい。
【００２８】上記構成によれば、上記中間層がＡlＧaＡ
sＰ系化合物半導体で成るＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子
であって、少なくとも上記電極の密着性が高められて生
産歩留まりが向上されるか、あるいは、動作電圧が低減
されて消費電力が低減された半導体発光素子が得られ
る。
sＰ系化合物半導体で成るＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子
であって、少なくとも上記電極の密着性が高められて生
産歩留まりが向上されるか、あるいは、動作電圧が低減
されて消費電力が低減された半導体発光素子が得られ
る。
【００２９】また、上記第１の発明乃至第６の発明にお
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記中間層
を複層で構成することが望ましい。
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記中間層
を複層で構成することが望ましい。
【００３０】上記構成によれば、上記中間層を複層で構
成しているので、夫々の中間層とこの中間層の外側に接
する層との境界に生ずるノッチが低減される。そのため
に、さらに動作電圧が低減される。
成しているので、夫々の中間層とこの中間層の外側に接
する層との境界に生ずるノッチが低減される。そのため
に、さらに動作電圧が低減される。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。 ＜第１実施の形態＞図１は、本実施の形態の半導体発光
素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図である。本ＬＥ
Ｄは、ｎ型ＧaＡs基板１１上に、有機金属気相成長法
(ＭＯＣＶＤ法)によって、ｎ型(ＡlxＧa1-x)0 . 51Ｉn
0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)下部クラッド層１２(例えば、ｘ＝
１.０，Ｓiキャリア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μ
m)、(ＡlxＧa1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)活性層１
３(例えば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm)、ｐ型(ＡlxＧa
1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層１４
（例えば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,
厚さ１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順
次成長させる。さらに、その上に、ｐ型(ＡlxＧa1-x)y
Ｉn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層１５(例えば、
ｘ＝０.４,ｙ＝０.９７（ＧaＡsに対する格子整合率Δ
ａ/ａは約−３.３％)，Ｚnキャリア濃度１×１０ 18c
m-3,厚さ０.１μm)、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦
ｘ≦１,０≦ｙ≦１)電流拡散層１６(例えばｘ＝０.０，
ｙ＝１.０，Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3，厚さ７.
０μm)を順次成長する。尚、上記成長は成長温度約７３
０℃で行った。次に、ｐ型電極１７(例えば、Ａu‐Ｚn)
およびｎ型電極１８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成
し、ｐ型電極１７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完
成する。
態により詳細に説明する。 ＜第１実施の形態＞図１は、本実施の形態の半導体発光
素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図である。本ＬＥ
Ｄは、ｎ型ＧaＡs基板１１上に、有機金属気相成長法
(ＭＯＣＶＤ法)によって、ｎ型(ＡlxＧa1-x)0 . 51Ｉn
0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)下部クラッド層１２(例えば、ｘ＝
１.０，Ｓiキャリア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μ
m)、(ＡlxＧa1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)活性層１
３(例えば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm)、ｐ型(ＡlxＧa
1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層１４
（例えば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,
厚さ１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順
次成長させる。さらに、その上に、ｐ型(ＡlxＧa1-x)y
Ｉn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層１５(例えば、
ｘ＝０.４,ｙ＝０.９７（ＧaＡsに対する格子整合率Δ
ａ/ａは約−３.３％)，Ｚnキャリア濃度１×１０ 18c
m-3,厚さ０.１μm)、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦
ｘ≦１,０≦ｙ≦１)電流拡散層１６(例えばｘ＝０.０，
ｙ＝１.０，Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3，厚さ７.
０μm)を順次成長する。尚、上記成長は成長温度約７３
０℃で行った。次に、ｐ型電極１７(例えば、Ａu‐Ｚn)
およびｎ型電極１８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成
し、ｐ型電極１７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完
成する。
【００３２】尚、上記活性層１３,下部クラッド層１２
および上部クラッド層１４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層１６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
および上部クラッド層１４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層１６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
【００３３】本実施の形態においては、事前に、結晶表
面で観察される結晶欠陥と中間層におけるＧaＡsに対す
る格子整合率Δａ/ａとの関係を求める実験を行った。
この実験では、中間層の格子整合率Δａ/ａをＧa,Ａl,
Ｉnの材料であるＴＭＧa,ＴＭＡl,ＴＭＩnの流量を変え
ることによって制御して、上記手法によってＬＥＤを作
製する。そして、夫々の中間層の格子整合率Δａ/ａに
関して、結晶成長後に結晶表面において観察される結晶
欠陥の数を調べた。その結果を図２に示す。ここで、上
記結晶欠陥とは、図３に示すようなヒロック(突起状欠
陥)あるいは陥没状欠陥であり、大きさはその径が０.５
μm以上のものとする。
面で観察される結晶欠陥と中間層におけるＧaＡsに対す
る格子整合率Δａ/ａとの関係を求める実験を行った。
この実験では、中間層の格子整合率Δａ/ａをＧa,Ａl,
Ｉnの材料であるＴＭＧa,ＴＭＡl,ＴＭＩnの流量を変え
ることによって制御して、上記手法によってＬＥＤを作
製する。そして、夫々の中間層の格子整合率Δａ/ａに
関して、結晶成長後に結晶表面において観察される結晶
欠陥の数を調べた。その結果を図２に示す。ここで、上
記結晶欠陥とは、図３に示すようなヒロック(突起状欠
陥)あるいは陥没状欠陥であり、大きさはその径が０.５
μm以上のものとする。
【００３４】図２から分かるように、上記中間層の格子
整合率Δａ/ａの値が−２.５％以下である領域において
は、結晶表面で観察される結晶欠陥の数が、ＬＥＤ１個
当り２０個以下となる。
整合率Δａ/ａの値が−２.５％以下である領域において
は、結晶表面で観察される結晶欠陥の数が、ＬＥＤ１個
当り２０個以下となる。
【００３５】本実施の形態においては、上記実験の結果
を踏まえて、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn 1-yＰ中間層１５の
格子整合率Δａ/ａの値を、−２.５％以下である値−
３.３％にしている。そのために、中間層の格子整合率
Δａ/ａの値を全く考慮に入れていない従来のＬＥＤに
比べて、結晶表面で観察される結晶欠陥の数を低減する
ことができる。その結果、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ
電流拡散層１６上に形成されるｐ型電極１７の密着性が
良くなり、生産歩留まりを向上することができるのであ
る。
を踏まえて、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn 1-yＰ中間層１５の
格子整合率Δａ/ａの値を、−２.５％以下である値−
３.３％にしている。そのために、中間層の格子整合率
Δａ/ａの値を全く考慮に入れていない従来のＬＥＤに
比べて、結晶表面で観察される結晶欠陥の数を低減する
ことができる。その結果、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ
電流拡散層１６上に形成されるｐ型電極１７の密着性が
良くなり、生産歩留まりを向上することができるのであ
る。
【００３６】＜第２実施の形態＞図４は、本実施の形態
の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図で
ある。本ＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板２１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、ｎ型(Ａl xＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ
≦１)下部クラッド層２２(例えば、ｘ＝１.０，Ｓiキャ
リア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μm)、(ＡlxＧ
a1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ（０≦ｘ≦１)活性層２３（例え
ば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm）、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層２４(例え
ば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ
１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成
長する。さらに、その上に、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-y
Ｐ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層２５(例えば、ｘ＝
０.４,ｙ＝０.８２(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａ
は約−２.３％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3,厚さ
０.１μm)、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,
０≦ｙ≦１)電流拡散層２６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.
０,Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順
次成長する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行っ
た。次に、ｐ型電極２７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型
電極２８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電
極２７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図で
ある。本ＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板２１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、ｎ型(Ａl xＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ
≦１)下部クラッド層２２(例えば、ｘ＝１.０，Ｓiキャ
リア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μm)、(ＡlxＧ
a1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ（０≦ｘ≦１)活性層２３（例え
ば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm）、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層２４(例え
ば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ
１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成
長する。さらに、その上に、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-y
Ｐ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層２５(例えば、ｘ＝
０.４,ｙ＝０.８２(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａ
は約−２.３％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3,厚さ
０.１μm)、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,
０≦ｙ≦１)電流拡散層２６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.
０,Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順
次成長する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行っ
た。次に、ｐ型電極２７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型
電極２８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電
極２７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
【００３７】尚、上記活性層２３,下部クラッド層２２
および上部クラッド層２４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層２６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
および上部クラッド層２４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層２６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
【００３８】本実施の形態においては、事前に、ＬＥＤ
の動作電流が２０mＡ時における動作電圧と中間層にお
けるＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａとの関係を求め
る実験を行った。この実験では、中間層の格子整合率Δ
ａ/ａをＧa,Ａl,Ｉnの材料であるＴＭＧa,ＴＭＡl,ＴＭ
Ｉnの流量を変えることによって制御して、上記手法に
よってＬＥＤを作製する。そして、夫々の中間層の格子
整合率Δａ/ａに関して、ＬＥＤの動作電圧を調べた。
その結果を図５に示す。
の動作電流が２０mＡ時における動作電圧と中間層にお
けるＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａとの関係を求め
る実験を行った。この実験では、中間層の格子整合率Δ
ａ/ａをＧa,Ａl,Ｉnの材料であるＴＭＧa,ＴＭＡl,ＴＭ
Ｉnの流量を変えることによって制御して、上記手法に
よってＬＥＤを作製する。そして、夫々の中間層の格子
整合率Δａ/ａに関して、ＬＥＤの動作電圧を調べた。
その結果を図５に示す。
【００３９】図５から分かるように、上記中間層の格子
整合率Δａ/ａの値が−３.２％以上である領域において
は、動作電圧の上昇分が０.５Ｖ以下となる。
整合率Δａ/ａの値が−３.２％以上である領域において
は、動作電圧の上昇分が０.５Ｖ以下となる。
【００４０】本実施の形態においては、上記実験の結果
を踏まえて、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn 1-yＰ中間層２５の
格子整合率Δａ/ａの値を、−３.２％以上である値−
２.３％にしている。そのために、中間層の格子整合率
Δａ/ａの値を全く考慮に入れていない従来のＬＥＤに
比べて、中間層２５における上部クラッド層２４との界
面および電流拡散層２６との界面での動作電圧の上昇を
０.５Ｖ以下に抑えることができ、ＬＥＤの動作電圧を
下げることができる。その結果、消費電力の低いＬＥＤ
を作製することができるのである。
を踏まえて、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn 1-yＰ中間層２５の
格子整合率Δａ/ａの値を、−３.２％以上である値−
２.３％にしている。そのために、中間層の格子整合率
Δａ/ａの値を全く考慮に入れていない従来のＬＥＤに
比べて、中間層２５における上部クラッド層２４との界
面および電流拡散層２６との界面での動作電圧の上昇を
０.５Ｖ以下に抑えることができ、ＬＥＤの動作電圧を
下げることができる。その結果、消費電力の低いＬＥＤ
を作製することができるのである。
【００４１】＜第３実施の形態＞図６は、本実施の形態
の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図で
ある。本ＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板３１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、ｎ型(Ａl xＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ
≦１)下部クラッド層３２(例えば、ｘ＝１.０，Ｓiキャ
リア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μm)、(ＡlxＧ
a1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ（０≦ｘ≦１)活性層３３（例え
ば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm）、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層３４(例え
ば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ
１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成
長する。さらに、その上に、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-y
Ｐ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層３５（例えば、ｘ＝
０.４,ｙ＝０.９(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは
約−２.８％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3,厚さ０.
１μm)、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦
ｙ≦１)電流拡散層３６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.０,
Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順次
成長する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行っ
た。次に、ｐ型電極３７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型
電極３８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電
極３７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図で
ある。本ＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板３１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、ｎ型(Ａl xＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ
≦１)下部クラッド層３２(例えば、ｘ＝１.０，Ｓiキャ
リア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μm)、(ＡlxＧ
a1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ（０≦ｘ≦１)活性層３３（例え
ば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm）、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層３４(例え
ば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ
１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成
長する。さらに、その上に、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-y
Ｐ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層３５（例えば、ｘ＝
０.４,ｙ＝０.９(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは
約−２.８％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3,厚さ０.
１μm)、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦
ｙ≦１)電流拡散層３６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.０,
Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順次
成長する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行っ
た。次に、ｐ型電極３７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型
電極３８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電
極３７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
【００４２】尚、上記活性層３３,下部クラッド層３２
および上部クラッド層３４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層３６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
および上部クラッド層３４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層３６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
【００４３】本実施の形態においては、上記第１実施の
形態および第２実施の形態で行った両事前実験の結果を
考慮している。図７は、第１実施の形態において事前に
行った実験結果と第２実施の形態において事前に行った
実験結果とを、―つのグラフ上に示したものである。
形態および第２実施の形態で行った両事前実験の結果を
考慮している。図７は、第１実施の形態において事前に
行った実験結果と第２実施の形態において事前に行った
実験結果とを、―つのグラフ上に示したものである。
【００４４】図７から分かるように、上記中間層におけ
るＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの値を−３.２％以
上且つ−２.５％以下に設定すれば、ＬＥＤの動作電流
が２０mＡ時における動作電圧の上昇分を０.５Ｖ以下に
低く抑えることができる。さらには、結晶表面で観察さ
れる結晶欠陥の数をＬＥＤ１個当り２０個以下にでき
る。
るＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの値を−３.２％以
上且つ−２.５％以下に設定すれば、ＬＥＤの動作電流
が２０mＡ時における動作電圧の上昇分を０.５Ｖ以下に
低く抑えることができる。さらには、結晶表面で観察さ
れる結晶欠陥の数をＬＥＤ１個当り２０個以下にでき
る。
【００４５】本実施の形態においては、上記実験の結果
を踏まえて、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn 1-yＰ中間層３５の
格子整合率Δａ/ａの値を、−３.２％以上且つ−２.５
％以下である値−２.８％にしている。そのために、中
間層の格子整合率Δａ/ａの値を全く考慮に入れていな
い従来のＬＥＤに比べて、結晶表面で観察される結晶欠
陥の数を低減することができる。その結果、ｐ型(Ａlx
Ｇa1-x)yＩn1-yＰ電流拡散層３６上に形成されるｐ型電
極３７の密着性が良くなり、生産歩留まりを向上するこ
とができる。さらに、ＬＥＤの動作電圧を下げることが
でき、消費電力の低いＬＥＤを作製することができるの
である。
を踏まえて、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn 1-yＰ中間層３５の
格子整合率Δａ/ａの値を、−３.２％以上且つ−２.５
％以下である値−２.８％にしている。そのために、中
間層の格子整合率Δａ/ａの値を全く考慮に入れていな
い従来のＬＥＤに比べて、結晶表面で観察される結晶欠
陥の数を低減することができる。その結果、ｐ型(Ａlx
Ｇa1-x)yＩn1-yＰ電流拡散層３６上に形成されるｐ型電
極３７の密着性が良くなり、生産歩留まりを向上するこ
とができる。さらに、ＬＥＤの動作電圧を下げることが
でき、消費電力の低いＬＥＤを作製することができるの
である。
【００４６】＜第４実施の形態＞図８は、本実施の形態
の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図で
ある。本ＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板４１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、ｎ型(Ａl xＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ
≦１)下部クラッド層４２(例えば、ｘ＝１.０，Ｓiキャ
リア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μm)、(ＡlxＧ
a1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ（０≦ｘ≦１)活性層４３（例え
ば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm）、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層４４(例え
ば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ
１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成
長する。さらに、その上に、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ
1-y(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層４５（例えば、ｘ＝
０.２,ｙ＝０.０４(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａ
は約−３.４％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3,厚さ
０.１μm)、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,
０≦ｙ≦１)電流拡散層４６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.
０,Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順
次成長する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行っ
た。次に、ｐ型電極４７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型
電極４８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電
極４７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図で
ある。本ＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板４１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、ｎ型(Ａl xＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ
≦１)下部クラッド層４２(例えば、ｘ＝１.０，Ｓiキャ
リア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μm)、(ＡlxＧ
a1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ（０≦ｘ≦１)活性層４３（例え
ば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm）、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層４４(例え
ば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ
１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成
長する。さらに、その上に、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ
1-y(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層４５（例えば、ｘ＝
０.２,ｙ＝０.０４(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａ
は約−３.４％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3,厚さ
０.１μm)、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,
０≦ｙ≦１)電流拡散層４６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.
０,Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順
次成長する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行っ
た。次に、ｐ型電極４７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型
電極４８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電
極４７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
【００４７】尚、上記活性層４３,下部クラッド層４２
および上部クラッド層４４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層４６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
および上部クラッド層４４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層４６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
【００４８】本実施の形態においては、事前に、結晶表
面で観察される結晶欠陥の数と中間層におけるＧaＡsに
対する格子整合率Δａ/ａとの関係を求める実験を行っ
た。この実験では、上記中間層の格子整合率Δａ/ａを
Ｇa,Ａl,Ａs,Ｐの材料であるＴＭＧa,ＴＭＡl,ＡsＨ3,
ＰＨ3の流量を変えることによって制御して、上記手法
によってＬＥＤを作製する。そして、夫々の中間層の格
子整合率Δａ/ａに関して、結晶成長後に結晶表面にお
いて観察される結晶欠陥の数を調べた。その結果を図９
に示す。
面で観察される結晶欠陥の数と中間層におけるＧaＡsに
対する格子整合率Δａ/ａとの関係を求める実験を行っ
た。この実験では、上記中間層の格子整合率Δａ/ａを
Ｇa,Ａl,Ａs,Ｐの材料であるＴＭＧa,ＴＭＡl,ＡsＨ3,
ＰＨ3の流量を変えることによって制御して、上記手法
によってＬＥＤを作製する。そして、夫々の中間層の格
子整合率Δａ/ａに関して、結晶成長後に結晶表面にお
いて観察される結晶欠陥の数を調べた。その結果を図９
に示す。
【００４９】図９から分かるように、上記中間層の格子
整合率Δａ/ａの値が−２.６％以下である領域において
は、結晶表面で観察される結晶欠陥の数が、ＬＥＤ１個
当り２０個以下となる。
整合率Δａ/ａの値が−２.６％以下である領域において
は、結晶表面で観察される結晶欠陥の数が、ＬＥＤ１個
当り２０個以下となる。
【００５０】本実施の形態においては、上記実験の結果
を踏まえて、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ 1-y中間層４５の格
子整合率Δａ/ａの値を、−２.６％以下である値−３.
４％にしている。そのために、中間層で格子整合率Δａ
/ａの値を全く考慮に入れていない従来のＬＥＤに比べ
て、結晶表面に観察される結晶欠陥の数を低減すること
ができる。その結果、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ電流
拡散層４６上に形成されるｐ型電極４７の密着性が良く
なり、生産歩留まりを向上することができるのである。
を踏まえて、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ 1-y中間層４５の格
子整合率Δａ/ａの値を、−２.６％以下である値−３.
４％にしている。そのために、中間層で格子整合率Δａ
/ａの値を全く考慮に入れていない従来のＬＥＤに比べ
て、結晶表面に観察される結晶欠陥の数を低減すること
ができる。その結果、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ電流
拡散層４６上に形成されるｐ型電極４７の密着性が良く
なり、生産歩留まりを向上することができるのである。
【００５１】＜第５実施の形態＞図１０は本実施の形態
の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図で
ある。本ＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板５１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、ｎ型(Ａl xＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ
≦１)下部クラッド層５２(例えば、ｘ＝１.０，Ｓiキャ
リア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μm)、(ＡlxＧ
a1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ（０≦ｘ≦１)活性層５３（例え
ば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm）、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層５４(例え
ば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ
１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成
長する。さらに、その上に、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ
1-y(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層５５（例えば、ｘ＝
０.４,ｙ＝０.３８(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａ
は約−２.２％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3,厚さ
０.１μm)、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,
０≦ｙ≦１)電流拡散層５６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.
０,Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順
次成長する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行っ
た。次に、ｐ型電極５７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型
電極５８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電
極５７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図で
ある。本ＬＥＤは、ｎ型ＧaＡs基板５１上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、ｎ型(Ａl xＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ
≦１)下部クラッド層５２(例えば、ｘ＝１.０，Ｓiキャ
リア濃度５×１０17cm-3，厚さ１.０μm)、(ＡlxＧ
a1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ（０≦ｘ≦１)活性層５３（例え
ば、ｘ＝０.３，厚さ０.５μm）、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層５４(例え
ば、ｘ＝１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ
１.０μm)を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成
長する。さらに、その上に、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ
1-y(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)中間層５５（例えば、ｘ＝
０.４,ｙ＝０.３８(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａ
は約−２.２％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3,厚さ
０.１μm)、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,
０≦ｙ≦１)電流拡散層５６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.
０,Ｚnキャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順
次成長する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行っ
た。次に、ｐ型電極５７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型
電極５８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電
極５７を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
【００５２】尚、上記活性層５３,下部クラッド層５２
および上部クラッド層５４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層５６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
および上部クラッド層５４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層５６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
【００５３】本実施の形態においては、事前に、ＬＥＤ
の動作電流が２０mＡ時における動作電圧と中間層にお
けるＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａとの関係を求め
る実験を行った。この実験では、中間層の格子整合率Δ
ａ/ａをＧa,Ａl,Ａs,Ｐの材料であるＴＭＧa,ＴＭＡl,
ＡsＨ3,ＰＨ3の流量を変えることによって制御し、上述
の手法によってＬＥＤを作製する。そして、夫々の中間
層の格子整合率Δａ/ａに関して、ＬＥＤの動作電圧を
調べた。その結果を図１１に示す。
の動作電流が２０mＡ時における動作電圧と中間層にお
けるＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａとの関係を求め
る実験を行った。この実験では、中間層の格子整合率Δ
ａ/ａをＧa,Ａl,Ａs,Ｐの材料であるＴＭＧa,ＴＭＡl,
ＡsＨ3,ＰＨ3の流量を変えることによって制御し、上述
の手法によってＬＥＤを作製する。そして、夫々の中間
層の格子整合率Δａ/ａに関して、ＬＥＤの動作電圧を
調べた。その結果を図１１に示す。
【００５４】図１１から分かるように、上記中間層の格
子整合率Δａ/ａの値が−３.０５％以上である領域にお
いては、動作電圧の上昇分が０.５Ｖ以下となる。
子整合率Δａ/ａの値が−３.０５％以上である領域にお
いては、動作電圧の上昇分が０.５Ｖ以下となる。
【００５５】本実施の形態においては、上記実験の結果
を踏まえて、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ 1-y(０≦ｘ≦１,０
≦ｙ≦１)中間層５５の格子整合率Δａ/ａの値を、−
３.０５％以上である値−２.２％にしている。そのた
め、中間層の格子整合率Δａ/ａの値を全く考慮に入れ
ていない従来のＬＥＤに比べて、中間層５５における上
部クラッド層５４との界面および電流拡散層５６との界
面での動作電圧の上昇を０.５Ｖ以下に抑えることがで
き、ＬＥＤの動作電圧を下げることができる。その結
果、消費電力の低いＬＥＤを作製することができるので
ある。
を踏まえて、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ 1-y(０≦ｘ≦１,０
≦ｙ≦１)中間層５５の格子整合率Δａ/ａの値を、−
３.０５％以上である値−２.２％にしている。そのた
め、中間層の格子整合率Δａ/ａの値を全く考慮に入れ
ていない従来のＬＥＤに比べて、中間層５５における上
部クラッド層５４との界面および電流拡散層５６との界
面での動作電圧の上昇を０.５Ｖ以下に抑えることがで
き、ＬＥＤの動作電圧を下げることができる。その結
果、消費電力の低いＬＥＤを作製することができるので
ある。
【００５６】＜第６実施の形態＞図１２は、本実施の形
態の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図
である。本ＬＥＤでは、ｎ型ＧaＡs基板６１上に、ＭＯ
ＣＶＤ法によって、ｎ型(ＡlxＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０
≦ｘ≦１)下部クラッド層６２(例えば、ｘ＝１.０,Ｓi
キャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ１.０μm)、(ＡlxＧa
1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)活性層６３（例えば、
ｘ＝０.３，厚さ０.５μm)、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)0.51Ｉn
0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層６４(例えば、ｘ＝
１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ１.０μm)
を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成長する。
さらに、その上に、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ1-y(０≦ｘ≦
１,０≦ｙ≦１)中間層６５(例えば、ｘ＝０.３,ｙ＝０.
２(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは約−２.８２
％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3，厚さ０.１μ
m）、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ
≦１)電流拡散層６６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.０,Ｚn
キャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順次成長
する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行った。次
に、ｐ型電極６７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型電極６
８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電極６７
を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
態の半導体発光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図
である。本ＬＥＤでは、ｎ型ＧaＡs基板６１上に、ＭＯ
ＣＶＤ法によって、ｎ型(ＡlxＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０
≦ｘ≦１)下部クラッド層６２(例えば、ｘ＝１.０,Ｓi
キャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ１.０μm)、(ＡlxＧa
1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)活性層６３（例えば、
ｘ＝０.３，厚さ０.５μm)、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)0.51Ｉn
0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)上部クラッド層６４(例えば、ｘ＝
１.０,Ｚnキャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ１.０μm)
を、成長速度約１μm/h〜２.５μm/hで順次成長する。
さらに、その上に、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ1-y(０≦ｘ≦
１,０≦ｙ≦１)中間層６５(例えば、ｘ＝０.３,ｙ＝０.
２(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは約−２.８２
％),Ｚnキャリア濃度１×１０18cm-3，厚さ０.１μ
m）、ｐ型（ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ
≦１)電流拡散層６６（例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.０,Ｚn
キャリア濃度３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順次成長
する。尚、上記成長は成長温度約７３０℃で行った。次
に、ｐ型電極６７(例えば、Ａu‐Ｚn)およびｎ型電極６
８(例えばＡu‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電極６７
を例えば円形に加工して本ＬＥＤが完成する。
【００５７】尚、上記活性層６３,下部クラッド層６２
および上部クラッド層６４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層６６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
および上部クラッド層６４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層６６におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
【００５８】本実施の形態においては、上記第４実施の
形態および第５実施の形態で行った両事前実験の結果を
考慮している。図１３は、第４実施の形態において事前
に行った実験結果と第５実施の形態において事前に行っ
た実験結果とを、―つのグラフ上に示したものである。
形態および第５実施の形態で行った両事前実験の結果を
考慮している。図１３は、第４実施の形態において事前
に行った実験結果と第５実施の形態において事前に行っ
た実験結果とを、―つのグラフ上に示したものである。
【００５９】図１３から分かるように、上記中間層にお
けるＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの値を−３.０５
％以上且つ−２.６％以下に設定すれば、上記ＬＥＤの
動作電流が２０mＡ時における動作電圧の上昇分を、０.
５Ｖ以下に低く抑えることができる。さらに、結晶表面
で観察される結晶欠陥の数を、ＬＥＤ１個当り２０個以
下にできる。
けるＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの値を−３.０５
％以上且つ−２.６％以下に設定すれば、上記ＬＥＤの
動作電流が２０mＡ時における動作電圧の上昇分を、０.
５Ｖ以下に低く抑えることができる。さらに、結晶表面
で観察される結晶欠陥の数を、ＬＥＤ１個当り２０個以
下にできる。
【００６０】本実施の形態においては、上記実験の結果
を踏まえて、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ 1-y中間層６５の格
子整合率Δａ/ａの値を、−３.０５％以上且つ−２.６
％以下である値−２.８２％にしている。そのために、
中間層の格子整合率Δａ/ａの値を全く考慮に入れてい
ない従来のＬＥＤに比べて、結晶表面で観察される結晶
欠陥の数を低減することができる。その結果、ｐ型(Ａl
xＧa1-x)yＩn1-yＰ電流拡散層６６上に形成されるｐ型
電極６７の密着性が良くなり、生産歩留まりを向上する
ことができる。さらに、ＬＥＤの動作電圧を下げること
ができ、消費電力の低いＬＥＤを作製することができる
のである。 ＜第７実施の形態＞図１４は、本実施の形態の半導体発
光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図である。本Ｌ
ＥＤでは、ｎ型ＧaＡs基板７１上に、ＭＯＣＶＤ法によ
って、ｎ型(ＡlxＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)下
部クラッド層７２(例えば、ｘ＝１.０,Ｓiキャリア濃度
５×１０17cm-3,厚さ１.０μm)、(ＡlxＧa1-x)0.51Ｉn
0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)活性層７３（例えば、ｘ＝０.３，
厚さ０.５μm)、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦
ｘ≦１)上部クラッド層７４(例えば、ｘ＝１.０,Ｚnキ
ャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ１.０μm)を、成長速度
約１μm/h〜２.５μm/hで順次成長する。さらに、その
上に、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ
≦１)第１中間層７５(例えば、ｘ＝０.７１,ｙ＝０.８
７(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは約−２.６
％))、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ
≦１)第２中間層７６(例えば、ｘ＝０.２,ｙ＝０.９４
(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは約−３.１％)，Ｚ
nキャリア濃度１×１０18cm-3，厚さ０.１μm)、ｐ型
(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)電流拡
散層７７(例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.０,Ｚnキャリア濃度
３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順次成長する。尚、上
記成長は、成長温度約７３０℃で行った。次に、ｐ型電
極７８(例えば、Ａu‐Ｚn)及びｎ型電極７９(例えばＡu
‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電極７８を例えば円形
に加工して本ＬＥＤが完成する。
を踏まえて、ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ 1-y中間層６５の格
子整合率Δａ/ａの値を、−３.０５％以上且つ−２.６
％以下である値−２.８２％にしている。そのために、
中間層の格子整合率Δａ/ａの値を全く考慮に入れてい
ない従来のＬＥＤに比べて、結晶表面で観察される結晶
欠陥の数を低減することができる。その結果、ｐ型(Ａl
xＧa1-x)yＩn1-yＰ電流拡散層６６上に形成されるｐ型
電極６７の密着性が良くなり、生産歩留まりを向上する
ことができる。さらに、ＬＥＤの動作電圧を下げること
ができ、消費電力の低いＬＥＤを作製することができる
のである。 ＜第７実施の形態＞図１４は、本実施の形態の半導体発
光素子としてのＬＥＤの断面構造を示す図である。本Ｌ
ＥＤでは、ｎ型ＧaＡs基板７１上に、ＭＯＣＶＤ法によ
って、ｎ型(ＡlxＧa1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)下
部クラッド層７２(例えば、ｘ＝１.０,Ｓiキャリア濃度
５×１０17cm-3,厚さ１.０μm)、(ＡlxＧa1-x)0.51Ｉn
0.49Ｐ(０≦ｘ≦１)活性層７３（例えば、ｘ＝０.３，
厚さ０.５μm)、ｐ型(ＡlxＧa 1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ(０≦
ｘ≦１)上部クラッド層７４(例えば、ｘ＝１.０,Ｚnキ
ャリア濃度５×１０17cm-3,厚さ１.０μm)を、成長速度
約１μm/h〜２.５μm/hで順次成長する。さらに、その
上に、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ
≦１)第１中間層７５(例えば、ｘ＝０.７１,ｙ＝０.８
７(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは約−２.６
％))、ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ
≦１)第２中間層７６(例えば、ｘ＝０.２,ｙ＝０.９４
(ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａは約−３.１％)，Ｚ
nキャリア濃度１×１０18cm-3，厚さ０.１μm)、ｐ型
(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ(０≦ｘ≦１,０≦ｙ≦１)電流拡
散層７７(例えばｘ＝０.０,ｙ＝１.０,Ｚnキャリア濃度
３×１０18cm-3,厚さ７.０μm)を順次成長する。尚、上
記成長は、成長温度約７３０℃で行った。次に、ｐ型電
極７８(例えば、Ａu‐Ｚn)及びｎ型電極７９(例えばＡu
‐Ｇe)を蒸着により形成し、ｐ型電極７８を例えば円形
に加工して本ＬＥＤが完成する。
【００６１】尚、上記活性層７３,下部クラッド層７２
および上部クラッド層７４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層７７におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
および上部クラッド層７４におけるＧaＡsに対する格子
整合率Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。ま
た、電流拡散層７７におけるＧaＰに対する格子整合率
Δａ/ａの絶対値は、０.２５％以下である。
【００６２】本実施の形態においては、上記第１実施の
形態および第２実施の形態で行った両事前実験の結果を
考慮した上で、中間層を複層としている。図１５は、第
１実施の形態において事前に行った実験結果と第２実施
の形態において事前に行った実験結果とを、―つのグラ
フ上に示したものである。
形態および第２実施の形態で行った両事前実験の結果を
考慮した上で、中間層を複層としている。図１５は、第
１実施の形態において事前に行った実験結果と第２実施
の形態において事前に行った実験結果とを、―つのグラ
フ上に示したものである。
【００６３】図１５から分かるように、上記中間層にお
けるＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの値を−３.２％
以上且つ−２.５％以下に設定すれば、ＬＥＤの動作電
流が２０mＡ時における動作電圧の上昇分を０.５Ｖ以下
に低く抑えることができる。さらに、結晶表面で観察さ
れる結晶欠陥の数をＬＥＤ１個当り２０個以下にでき
る。
けるＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの値を−３.２％
以上且つ−２.５％以下に設定すれば、ＬＥＤの動作電
流が２０mＡ時における動作電圧の上昇分を０.５Ｖ以下
に低く抑えることができる。さらに、結晶表面で観察さ
れる結晶欠陥の数をＬＥＤ１個当り２０個以下にでき
る。
【００６４】本実施の形態においては、上記実験の結果
を踏まえて、上記第１中間層７５および第２中間層７６
の格子整合率Δａ/ａの値を、−３.２％以上且つ−２.
５％以下である値−２.６％および−３.１％にしてい
る。そのため、中間層の格子整合率Δａ/ａの値を全く
考慮に入れていない従来のＬＥＤに比べて、結晶表面で
観察される結晶欠陥の数を低減することができる。その
結果、ｐ型(ＡlxＧa1-x) yＩn1-yＰ電流拡散層７７上に
形成されるｐ型電極７８の密着性が良くなり、生産歩留
まりを向上することができる。さらに、ＬＥＤの動作電
圧を下げることができ、消費電力の低いＬＥＤを作製す
ることができるのである。さらに、本実施の形態におい
ては、中間層を複層にすることによって、第１中間層７
５と上部クラッド層７４との界面および第２中間層７６
と電流拡散層７７との界面に生じる「ノッチ」を低減する
ことができる。そのために、さらに動作電圧を低減する
ことができるのである。
を踏まえて、上記第１中間層７５および第２中間層７６
の格子整合率Δａ/ａの値を、−３.２％以上且つ−２.
５％以下である値−２.６％および−３.１％にしてい
る。そのため、中間層の格子整合率Δａ/ａの値を全く
考慮に入れていない従来のＬＥＤに比べて、結晶表面で
観察される結晶欠陥の数を低減することができる。その
結果、ｐ型(ＡlxＧa1-x) yＩn1-yＰ電流拡散層７７上に
形成されるｐ型電極７８の密着性が良くなり、生産歩留
まりを向上することができる。さらに、ＬＥＤの動作電
圧を下げることができ、消費電力の低いＬＥＤを作製す
ることができるのである。さらに、本実施の形態におい
ては、中間層を複層にすることによって、第１中間層７
５と上部クラッド層７４との界面および第２中間層７６
と電流拡散層７７との界面に生じる「ノッチ」を低減する
ことができる。そのために、さらに動作電圧を低減する
ことができるのである。
【００６５】尚、上記各実施の形態においては、上記電
流拡散層１６,２６,３６,４６,５６,６６,７７を、Ｇa
Ｐとの格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％以下であ
るＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成している。しかし
ながら、この発明は、これに限定されるものではなく、
ＧaＰ系化合物半導体で構成しても差し支えない。
流拡散層１６,２６,３６,４６,５６,６６,７７を、Ｇa
Ｐとの格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％以下であ
るＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成している。しかし
ながら、この発明は、これに限定されるものではなく、
ＧaＰ系化合物半導体で構成しても差し支えない。
【００６６】
【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
半導体発光素子は、化合物半導体基板上に形成された活
性層を両側から第１,第２クラッド層で挟み込んで成る
積層構造体と電流拡散層との間に中間層を形成し、この
中間層における上記化合物半導体基板に対する格子整合
率Δａ/ａの値を、結晶成長終了後の結晶表面で観察さ
れる結晶欠陥の数が２０個以下になるような値にしたの
で、結晶表面における結晶欠陥の数を２０個以下に減少
できる。
半導体発光素子は、化合物半導体基板上に形成された活
性層を両側から第１,第２クラッド層で挟み込んで成る
積層構造体と電流拡散層との間に中間層を形成し、この
中間層における上記化合物半導体基板に対する格子整合
率Δａ/ａの値を、結晶成長終了後の結晶表面で観察さ
れる結晶欠陥の数が２０個以下になるような値にしたの
で、結晶表面における結晶欠陥の数を２０個以下に減少
できる。
【００６７】したがって、上記結晶表面に形成される電
極との密着性を良くして、生産歩留まりを向上できる。
すなわち、この発明によれば、高輝度の半導体発光素子
を安価に提供することができるのである。
極との密着性を良くして、生産歩留まりを向上できる。
すなわち、この発明によれば、高輝度の半導体発光素子
を安価に提供することができるのである。
【００６８】また、第２の発明の半導体発光素子は、化
合物半導体基板上に形成された活性層を両側から第１,
第２クラッド層で挟み込んで成る積層構造体と電流拡散
層との間に中間層を形成し、この中間層における上記化
合物半導体基板に対する格子整合率Δａ/ａの値を、駆
動電流が２０mＡの時における上記中間層の界面での動
作電圧の上昇分が０.５Ｖ以下になるような値にしたの
で、駆動電流が２０mＡの時における中間層の界面での
動作電圧の上昇を０.５Ｖ以下に抑制できる。
合物半導体基板上に形成された活性層を両側から第１,
第２クラッド層で挟み込んで成る積層構造体と電流拡散
層との間に中間層を形成し、この中間層における上記化
合物半導体基板に対する格子整合率Δａ/ａの値を、駆
動電流が２０mＡの時における上記中間層の界面での動
作電圧の上昇分が０.５Ｖ以下になるような値にしたの
で、駆動電流が２０mＡの時における中間層の界面での
動作電圧の上昇を０.５Ｖ以下に抑制できる。
【００６９】したがって、動作電圧を低減することによ
って、消費電力を低減できる。すなわち、この発明によ
れば、高輝度で低消費電力の半導体発光素子を提供する
ことができるのである。
って、消費電力を低減できる。すなわち、この発明によ
れば、高輝度で低消費電力の半導体発光素子を提供する
ことができるのである。
【００７０】また、第３の発明の半導体発光素子は、化
合物半導体基板上に形成された活性層を両側から第１,
第２クラッド層で挟み込んで成る積層構造体と電流拡散
層との間に中間層を形成し、この中間層における上記化
合物半導体基板に対する格子整合率Δａ/ａの値を、結
晶成長終了後の結晶表面で観察される結晶欠陥の数が２
０個以下になるような値であり、且つ、駆動電流が２０
mＡの時における上記中間層の界面での動作電圧の上昇
分が０.５Ｖ以下になるような値にしたので、結晶表面
における結晶欠陥の数を２０個以下に減少でき、駆動電
流が２０mＡの時における中間層の界面での動作電圧の
上昇を０.５Ｖ以下に抑制できる。
合物半導体基板上に形成された活性層を両側から第１,
第２クラッド層で挟み込んで成る積層構造体と電流拡散
層との間に中間層を形成し、この中間層における上記化
合物半導体基板に対する格子整合率Δａ/ａの値を、結
晶成長終了後の結晶表面で観察される結晶欠陥の数が２
０個以下になるような値であり、且つ、駆動電流が２０
mＡの時における上記中間層の界面での動作電圧の上昇
分が０.５Ｖ以下になるような値にしたので、結晶表面
における結晶欠陥の数を２０個以下に減少でき、駆動電
流が２０mＡの時における中間層の界面での動作電圧の
上昇を０.５Ｖ以下に抑制できる。
【００７１】したがって、上記結晶表面に形成される電
極との密着性を良くして、生産歩留まりを向上できる。
さらに、動作電圧を低減して、消費電力を低減できる。
すなわち、この発明によれば、高輝度で低消費電力の半
導体発光素子を安価に提供することができるのである。
極との密着性を良くして、生産歩留まりを向上できる。
さらに、動作電圧を低減して、消費電力を低減できる。
すなわち、この発明によれば、高輝度で低消費電力の半
導体発光素子を安価に提供することができるのである。
【００７２】また、第４の発明の半導体発光素子は、Ｇ
aＡsで成る化合物半導体基板上に、活性層を両側から第
１,第２クラッド層で挟み込んで構成されると共にＧaＡ
sに対する格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％以下
であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で成る積層構造体を
形成し、ＧaＰとの格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２
５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体またはＧaＰ
系化合物半導体で成る電流拡散層と上記積層構造体との
間に中間層を形成し、この中間層を、ＧaＡsに対する格
子整合率Δａ/ａが−２.５％以下であるＡlＧaＩnＰ系
化合物半導体で構成したので、結晶成長終了後の結晶表
面における結晶欠陥の数を２０個以下に減少できる。し
たがって、上記結晶表面に形成される電極の密着性が良
くなり、生産歩留まりを向上できる。
aＡsで成る化合物半導体基板上に、活性層を両側から第
１,第２クラッド層で挟み込んで構成されると共にＧaＡ
sに対する格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％以下
であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で成る積層構造体を
形成し、ＧaＰとの格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２
５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体またはＧaＰ
系化合物半導体で成る電流拡散層と上記積層構造体との
間に中間層を形成し、この中間層を、ＧaＡsに対する格
子整合率Δａ/ａが−２.５％以下であるＡlＧaＩnＰ系
化合物半導体で構成したので、結晶成長終了後の結晶表
面における結晶欠陥の数を２０個以下に減少できる。し
たがって、上記結晶表面に形成される電極の密着性が良
くなり、生産歩留まりを向上できる。
【００７３】また、第５の発明の半導体発光素子は、Ｇ
aＡsで成る化合物半導体基板上に、活性層を両側から第
１,第２クラッド層で挟み込んで構成されると共にＧaＡ
sに対する格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％以下
であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で成る積層構造体を
形成し、ＧaＰとの格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２
５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体またはＧaＰ
系化合物半導体で成る電流拡散層と上記積層構造体との
間に中間層を形成し、この中間層を、ＧaＡsに対する格
子整合率Δａ/ａが−３.２％以上であるＡlＧaＩnＰ系
化合物半導体で構成したので、駆動電流が２０mＡの時
における上記中間層の界面での動作電圧の上昇を０.５
Ｖ以下に抑制できる。したがって、動作電圧を低減し
て、消費電力を低減できる。
aＡsで成る化合物半導体基板上に、活性層を両側から第
１,第２クラッド層で挟み込んで構成されると共にＧaＡ
sに対する格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％以下
であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で成る積層構造体を
形成し、ＧaＰとの格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２
５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体またはＧaＰ
系化合物半導体で成る電流拡散層と上記積層構造体との
間に中間層を形成し、この中間層を、ＧaＡsに対する格
子整合率Δａ/ａが−３.２％以上であるＡlＧaＩnＰ系
化合物半導体で構成したので、駆動電流が２０mＡの時
における上記中間層の界面での動作電圧の上昇を０.５
Ｖ以下に抑制できる。したがって、動作電圧を低減し
て、消費電力を低減できる。
【００７４】また、第６の発明の半導体発光素子は、Ｇ
aＡsで成る化合物半導体基板上に、活性層を両側から第
１,第２クラッド層で挟み込んで構成されると共にＧaＡ
sに対する格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％以下
であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で成る積層構造体を
形成し、ＧaＰとの格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２
５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体またはＧaＰ
系化合物半導体で成る電流拡散層と上記積層構造体との
間に中間層を形成し、この中間層を、ＧaＡsに対する格
子整合率Δａ/ａが−３.２％以上且つ−２.５％以下で
あるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成したので、結晶
成長終了後の結晶表面における結晶欠陥の数を２０個以
下に減少できると共に、駆動電流が２０mＡの時におけ
る上記中間層の界面での動作電圧の上昇を０.５Ｖ以下
に抑制できる。したがって、上記結晶表面に形成される
電極の密着性が良くなり、生産歩留まりを向上できる。
さらに、動作電圧を低減して、消費電力を低減できる。
aＡsで成る化合物半導体基板上に、活性層を両側から第
１,第２クラッド層で挟み込んで構成されると共にＧaＡ
sに対する格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％以下
であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で成る積層構造体を
形成し、ＧaＰとの格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２
５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体またはＧaＰ
系化合物半導体で成る電流拡散層と上記積層構造体との
間に中間層を形成し、この中間層を、ＧaＡsに対する格
子整合率Δａ/ａが−３.２％以上且つ−２.５％以下で
あるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成したので、結晶
成長終了後の結晶表面における結晶欠陥の数を２０個以
下に減少できると共に、駆動電流が２０mＡの時におけ
る上記中間層の界面での動作電圧の上昇を０.５Ｖ以下
に抑制できる。したがって、上記結晶表面に形成される
電極の密着性が良くなり、生産歩留まりを向上できる。
さらに、動作電圧を低減して、消費電力を低減できる。
【００７５】また、上記第１の発明乃至第３の発明にお
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記化合物
半導体基板をＧaＡsで構成し、上記活性層,第１クラッ
ド層および第２クラッド層をＧaＡsと格子整合するＡl
ＧaＩnＰ系化合物半導体で構成し、上記電流拡散層をＡ
lＧaＩnＰ系化合物半導体あるいはＧaＰ系化合物半導体
で構成し、上記中間層をＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で
構成すれば、上記中間層がＡlＧaＩnＰ系化合物半導体
で成るＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子であって、上記電
極の密着性を高めて生産歩留まりを向上でき、あるい
は、動作電圧を低減して消費電力を低減できる半導体発
光素子を得ることができる。
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記化合物
半導体基板をＧaＡsで構成し、上記活性層,第１クラッ
ド層および第２クラッド層をＧaＡsと格子整合するＡl
ＧaＩnＰ系化合物半導体で構成し、上記電流拡散層をＡ
lＧaＩnＰ系化合物半導体あるいはＧaＰ系化合物半導体
で構成し、上記中間層をＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で
構成すれば、上記中間層がＡlＧaＩnＰ系化合物半導体
で成るＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子であって、上記電
極の密着性を高めて生産歩留まりを向上でき、あるい
は、動作電圧を低減して消費電力を低減できる半導体発
光素子を得ることができる。
【００７６】また、上記第１の発明乃至第３の発明にお
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記化合物
半導体基板をＧaＡsで構成し、上記活性層,第１クラッ
ド層および第２クラッド層をＧaＡsと格子整合するＡl
ＧaＩnＰ系化合物半導体で構成し、上記電流拡散層をＡ
lＧaＩnＰ系化合物半導体あるいはＧaＰ系化合物半導体
で構成し、上記中間層をＡlＧaＡsＰ系化合物半導体で
構成すれば、上記中間層がＡlＧaＡsＰ系化合物半導体
で成るＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子であって、上記電
極の密着性が高めて生産歩留まりを向上でき、あるい
は、動作電圧を低減して消費電力を低減できる半導体発
光素子を得ることができる。
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記化合物
半導体基板をＧaＡsで構成し、上記活性層,第１クラッ
ド層および第２クラッド層をＧaＡsと格子整合するＡl
ＧaＩnＰ系化合物半導体で構成し、上記電流拡散層をＡ
lＧaＩnＰ系化合物半導体あるいはＧaＰ系化合物半導体
で構成し、上記中間層をＡlＧaＡsＰ系化合物半導体で
構成すれば、上記中間層がＡlＧaＡsＰ系化合物半導体
で成るＡlＧaＩnＰ系半導体発光素子であって、上記電
極の密着性が高めて生産歩留まりを向上でき、あるい
は、動作電圧を低減して消費電力を低減できる半導体発
光素子を得ることができる。
【００７７】また、上記第１の発明乃至第６の発明にお
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記中間層
を複層で構成すれば、夫々の中間層とこの中間層の外側
に接する層との境界に生ずるノッチを低減できる。その
ために、さらに動作電圧を低減することができる。
ける何れか一つの発明の半導体発光素子は、上記中間層
を複層で構成すれば、夫々の中間層とこの中間層の外側
に接する層との境界に生ずるノッチを低減できる。その
ために、さらに動作電圧を低減することができる。
【図１】 この発明の半導体発光素子としてのＬＥＤの
断面構造を示す図である。
断面構造を示す図である。
【図２】 図１における中間層のＧaＡsに対する格子整
合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数との関係を示す
図である。
合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数との関係を示す
図である。
【図３】 格子欠陥としてのヒロックの説明図である。
【図４】 図１とは異なるＬＥＤの断面構造を示す図で
ある。
ある。
【図５】 図４における中間層のＧaＡsに対する格子整
合率Δａ/ａと動作電圧との関係を示す図である。
合率Δａ/ａと動作電圧との関係を示す図である。
【図６】 図１および図４とは異なるＬＥＤの断面構造
を示す図である。
を示す図である。
【図７】 図６における中間層のＧaＡsに対する格子整
合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数および動作電圧
との関係を示す図である。
合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数および動作電圧
との関係を示す図である。
【図８】 図１,図４および図６とは異なるＬＥＤの断
面構造を示す図である。
面構造を示す図である。
【図９】 図８における中間層のＧaＡsに対する格子整
合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数との関係を示す
図である。
合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数との関係を示す
図である。
【図１０】 図１,図４,図６および図８とは異なるＬＥ
Ｄの断面構造を示す図である。
Ｄの断面構造を示す図である。
【図１１】 図１０における中間層のＧaＡsに対する格
子整合率Δａ/ａと動作電圧との関係を示す図である。
子整合率Δａ/ａと動作電圧との関係を示す図である。
【図１２】 図１,図４,図６,図８および図１０とは異
なるＬＥＤの断面構造を示す図である。
なるＬＥＤの断面構造を示す図である。
【図１３】 図１２における中間層のＧaＡsに対する格
子整合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数および動作
電圧との関係を示す図である。
子整合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数および動作
電圧との関係を示す図である。
【図１４】 図１,図４,図６,図８,図１０および図１２
とは異なるＬＥＤの断面構造を示す図である。
とは異なるＬＥＤの断面構造を示す図である。
【図１５】 図１４における中間層のＧaＡsに対する格
子整合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数および動作
電圧との関係を示す図である。
子整合率Δａ/ａと結晶表面での結晶欠陥数および動作
電圧との関係を示す図である。
【図１６】 電流拡散層および中間層を有する従来のＬ
ＥＤの断面構造を示す図である。
ＥＤの断面構造を示す図である。
【図１７】 図１６に示すＬＥＤにおける上部クラッド
層から電流拡散層にかけてのバンドプロファイルを示す
図である。
層から電流拡散層にかけてのバンドプロファイルを示す
図である。
【図１８】 中間層を有しないＬＥＤにおけるバンドプ
ロファイルを示す図である。
ロファイルを示す図である。
１１,２１,３１,４１,５１,６１,７１…ｎ型ＧaＡs基
板、 １２,２２,３２,４２,５２,６２,７２…ｎ型(ＡlxＧa
1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ下部クラッド層、 １３,２３,３３,４３,５３,６３,７３…(ＡlxＧa1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ活性層、 １４,２４,３４,４４,５４,６４,７４…ｐ型(ＡlxＧa
1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ上部クラッド層、 １５,２５,３５…ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ中間層、 １６,２６,３６,４６,５６,６６,７７…ｐ型(ＡlxＧa
1-x)yＩn1-yＰ電流拡散層、 １７,２７,３７,４７,５７,６７,７８…ｐ型電極、 １８,２８,３８,４８,５８,６８,７９…ｎ型電極、 ４５,５５,６５…ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ1-y中間層、 ７５…ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ第１中間層、 ７６…ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ第２中間層。
板、 １２,２２,３２,４２,５２,６２,７２…ｎ型(ＡlxＧa
1-x)0 . 51Ｉn0.49Ｐ下部クラッド層、 １３,２３,３３,４３,５３,６３,７３…(ＡlxＧa1-x)
0.51Ｉn0.49Ｐ活性層、 １４,２４,３４,４４,５４,６４,７４…ｐ型(ＡlxＧa
1-x)0.51Ｉn0.49Ｐ上部クラッド層、 １５,２５,３５…ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ中間層、 １６,２６,３６,４６,５６,６６,７７…ｐ型(ＡlxＧa
1-x)yＩn1-yＰ電流拡散層、 １７,２７,３７,４７,５７,６７,７８…ｐ型電極、 １８,２８,３８,４８,５８,６８,７９…ｎ型電極、 ４５,５５,６５…ｐ型ＡlxＧa1-xＡsyＰ1-y中間層、 ７５…ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ第１中間層、 ７６…ｐ型(ＡlxＧa1-x)yＩn1-yＰ第２中間層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 尚一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA24 AA40 AA41 CA04 CA34 CA35 CA37 CA53 CA57 CA65 CA85
Claims (9)
- 【請求項１】 化合物半導体基板上に、少なくとも発光
のための活性層とこの活性層を両側から挟み込む第１ク
ラッド層および第２クラッド層とを含む積層構造体、こ
の積層構造体の外側に形成された中間層、この中間層の
外側に形成された電流拡散層を有する半導体発光素子に
おいて、 上記中間層における上記化合物半導体基板に対する格子
整合率Δａ/ａを、結晶成長終了後の結晶表面で観察さ
れる結晶欠陥の数が２０個以下になるような値に成した
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 化合物半導体基板上に、少なくとも発光
のための活性層とこの活性層を両側から挟み込む第１ク
ラッド層および第２クラッド層とを含む積層構造体、こ
の積層構造体の外側に形成された中間層、この中間層の
外側に形成された電流拡散層を有する半導体発光素子に
おいて、 上記中間層における上記化合物半導体基板に対する格子
整合率Δａ/ａを、駆動電流が２０mＡの時における上記
中間層の界面での動作電圧の上昇分が０.５Ｖ以下にな
るような値に成したことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項３】 化合物半導体基板上に、少なくとも発光
のための活性層とこの活性層を両側から挟み込む第１ク
ラッド層および第２クラッド層とを含む積層構造体、こ
の積層構造体の外側に形成された中間層、この中間層の
外側に形成された電流拡散層を有する半導体発光素子に
おいて、 上記中間層における上記化合物半導体基板に対する格子
整合率Δａ/ａを、結晶成長終了後の結晶表面で観察さ
れる結晶欠陥の数が２０個以下になるような値であり、
且つ、駆動電流が２０mＡの時における上記中間層の界
面での動作電圧の上昇分が０.５Ｖ以下になるような値
に成したことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項４】 化合物半導体基板上に、少なくとも発光
のための活性層とこの活性層を両側から挟み込む第１ク
ラッド層および第２クラッド層とを含む積層構造体、こ
の積層構造体の外側に形成された中間層、この中間層の
外側に形成された電流拡散層を有する半導体発光素子に
おいて、 上記化合物半導体基板はＧaＡsで構成され、 上記活性層,第１クラッド層および第２クラッド層は、
ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％
以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成され、 上記電流拡散層は、ＧaＰとの格子整合率Δａ/ａの絶対
値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体、
または、ＧaＰ系化合物半導体で構成され、 上記中間層は、ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−
２.５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成さ
れていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項５】 化合物半導体基板上に、少なくとも発光
のための活性層とこの活性層を両側から挟み込む第１ク
ラッド層および第２クラッド層とを含む積層構造体、こ
の積層構造体の外側に形成された中間層、この中間層の
外側に形成された電流拡散層を有する半導体発光素子に
おいて、 上記化合物半導体基板はＧaＡsで構成され、 上記活性層,第１クラッド層および第２クラッド層は、
ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％
以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成され、 上記電流拡散層は、ＧaＰとの格子整合率Δａ/ａの絶対
値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体、
または、ＧaＰ系化合物半導体で構成され、 上記中間層は、ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−
３.２％以上であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成さ
れていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項６】 化合物半導体基板上に、少なくとも発光
のための活性層とこの活性層を両側から挟み込む第１ク
ラッド層および第２クラッド層とを含む積層構造体、こ
の積層構造体の外側に形成された中間層、この中間層の
外側に形成された電流拡散層を有する半導体発光素子に
おいて、 上記化合物半導体基板はＧaＡsで構成され、 上記活性層,第１クラッド層および第２クラッド層は、
ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａの絶対値が０.２５％
以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成され、 上記電流拡散層は、ＧaＰとの格子整合率Δａ/ａの絶対
値が０.２５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化合物半導体、
または、ＧaＰ系化合物半導体で構成され、 上記中間層は、ＧaＡsに対する格子整合率Δａ/ａが−
３.２％以上且つ−２.５％以下であるＡlＧaＩnＰ系化
合物半導体で構成されていることを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記
載の半導体発光素子において、 上記化合物半導体基板はＧaＡsで構成され、 上記活性層,第１クラッド層および第２クラッド層は、
ＧaＡsと格子整合するＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構
成され、 上記電流拡散層は、ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体あるい
はＧaＰ系化合物半導体で構成され、 上記中間層は、ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構成され
ていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項８】 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記
載の半導体発光素子において、 上記化合物半導体基板はＧaＡsで構成され、 上記活性層,第１クラッド層および第２クラッド層は、
ＧaＡsと格子整合するＡlＧaＩnＰ系化合物半導体で構
成され、 上記電流拡散層は、ＡlＧaＩnＰ系化合物半導体あるい
はＧaＰ系化合物半導体で構成され、 上記中間層は、ＡlＧaＡsＰ系化合物半導体で構成され
ていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項９】 請求項１乃至請求項８の何れか一つに記
載の半導体発光素子において、 上記中間層は、複層に構成されていることを特徴とする
半導体発光素子。
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