JP2001284637A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JP2001284637A JP2001284637A JP2000090970A JP2000090970A JP2001284637A JP 2001284637 A JP2001284637 A JP 2001284637A JP 2000090970 A JP2000090970 A JP 2000090970A JP 2000090970 A JP2000090970 A JP 2000090970A JP 2001284637 A JP2001284637 A JP 2001284637A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光素子の発光スペクトル中にサブピークの
雑音が発生するという問題があった。 【解決手段】 一導電型を呈する半導体基板上に、一導
電型を呈するキャリア注入層、逆導電型を呈する活性
層、およびクラッド層とを順次積層して形成し、この半
導体基板の裏面側とクラッド層上に電極を設けた半導体
発光素子において、前記キャリア注入層の下側に光吸収
層を介在させた。
雑音が発生するという問題があった。 【解決手段】 一導電型を呈する半導体基板上に、一導
電型を呈するキャリア注入層、逆導電型を呈する活性
層、およびクラッド層とを順次積層して形成し、この半
導体基板の裏面側とクラッド層上に電極を設けた半導体
発光素子において、前記キャリア注入層の下側に光吸収
層を介在させた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子に関
し、特に上面から光を取り出すために半導体接合部を上
部に形成したジャンクションアップ型の半導体発光素子
に関する。
し、特に上面から光を取り出すために半導体接合部を上
部に形成したジャンクションアップ型の半導体発光素子
に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
のジャンクションアップ型の半導体発光素子を図２に示
す。従来のジャンクションアップ型の半導体発光素子
は、ｎ型のＧａＡｓなどから成る基板１上にｎ型のＡｌ
ＧａＡｓなどから成るキャリア注入層２、ｐ型のＡｌＧ
ａＡｓなどから成る活性層３、ｐ型のＡｌＧａＡｓなど
から成るクラッド層４、およびｐ型のコンタクト層５を
順次積層し、ｐ型のコンタクト層５にｐ側電極６を接続
して設けるとともに、基板１の裏面にｎ側電極７を設け
た構造となっている。
のジャンクションアップ型の半導体発光素子を図２に示
す。従来のジャンクションアップ型の半導体発光素子
は、ｎ型のＧａＡｓなどから成る基板１上にｎ型のＡｌ
ＧａＡｓなどから成るキャリア注入層２、ｐ型のＡｌＧ
ａＡｓなどから成る活性層３、ｐ型のＡｌＧａＡｓなど
から成るクラッド層４、およびｐ型のコンタクト層５を
順次積層し、ｐ型のコンタクト層５にｐ側電極６を接続
して設けるとともに、基板１の裏面にｎ側電極７を設け
た構造となっている。
【０００３】しかしながら、従来のＡｌＧａＡｓ系ジャ
ンクションアップ型の半導体発光素子では基板１と電極
７とをオーミックコンタクトさせるために、基板１には
例えばシリコンからなるｎ型不純物が１×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3程度の比較的高濃度に添加されている。
ンクションアップ型の半導体発光素子では基板１と電極
７とをオーミックコンタクトさせるために、基板１には
例えばシリコンからなるｎ型不純物が１×１０18ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3程度の比較的高濃度に添加されている。
【０００４】ところで、活性層３で発光した光λａは、
発光素子の表面側だけでなく、その裏面側にも放射され
る。発光素子の裏面側に放射された光λａは、図３に示
すように、バンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＡｓか
らなるキャリア注入層２では吸収されず、バンドギャッ
プの小さいＧａＡｓからなる基板１中にまで到達する。
高不純物濃度のＧａＡｓ基板１中に到達した光λａは基
板１中のキャリアを励起し、そのバンドギャップに対応
した光λａとは波長の異なる光λｂを放射する。
発光素子の表面側だけでなく、その裏面側にも放射され
る。発光素子の裏面側に放射された光λａは、図３に示
すように、バンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＡｓか
らなるキャリア注入層２では吸収されず、バンドギャッ
プの小さいＧａＡｓからなる基板１中にまで到達する。
高不純物濃度のＧａＡｓ基板１中に到達した光λａは基
板１中のキャリアを励起し、そのバンドギャップに対応
した光λａとは波長の異なる光λｂを放射する。
【０００５】ところが、基板１を構成するＧａＡｓは不
純物濃度が高くなると光学的活性が顕著に増加する特性
を有しているため、二次発光強度が強く、その結果、発
光素子の発光スペクトルは本来の光λａに加えてサブピ
ークである光λｂを持つことになり、これがメインピー
クの光λａに対する雑音になるという問題があった。
純物濃度が高くなると光学的活性が顕著に増加する特性
を有しているため、二次発光強度が強く、その結果、発
光素子の発光スペクトルは本来の光λａに加えてサブピ
ークである光λｂを持つことになり、これがメインピー
クの光λａに対する雑音になるという問題があった。
【０００６】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、発光素子の発光スペクトル中
にサブピークの雑音が発生するという従来の問題点を解
消した半導体発光素子を提供することを目的とする。
みてなされたものであり、発光素子の発光スペクトル中
にサブピークの雑音が発生するという従来の問題点を解
消した半導体発光素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体発光装置では、一導電型を呈す
る半導体基板上に、一導電型を呈するキャリア注入層、
逆導電型を呈する活性層、およびクラッド層とを順次積
層して形成し、この半導体基板の裏面側とクラッド層上
に電極を設けた半導体発光素子において、前記キャリア
注入層の下側に前記活性層よりもバンドギャップの小さ
い光吸収層を設けたことを特徴とする。
に、本発明に係る半導体発光装置では、一導電型を呈す
る半導体基板上に、一導電型を呈するキャリア注入層、
逆導電型を呈する活性層、およびクラッド層とを順次積
層して形成し、この半導体基板の裏面側とクラッド層上
に電極を設けた半導体発光素子において、前記キャリア
注入層の下側に前記活性層よりもバンドギャップの小さ
い光吸収層を設けたことを特徴とする。
【０００８】上記半導体発光素子では、前記キャリア注
入層、活性層、およびクラッド層がＡｌＧａＡｓもしく
はＧａＡｓから成り、前記光吸収層がＩｎＧａＡｓから
成ることが望ましい。
入層、活性層、およびクラッド層がＡｌＧａＡｓもしく
はＧａＡｓから成り、前記光吸収層がＩｎＧａＡｓから
成ることが望ましい。
【０００９】また、上記半導体発光素子では、前記光吸
収層の厚みが０．０５〜０．２μｍであることが望まし
い。
収層の厚みが０．０５〜０．２μｍであることが望まし
い。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明に係る半導体発光素子の
一実施形態を示す断面図である。なお、ここでは赤色Ａ
ｌＧａＡｓ系発光ダイオードを例に説明する。図１にお
いて、８は半導体基板、９はバッファ層、１０は光吸収
層、１１はキャリア注入層、１２は活性層、１３はクラ
ッド層、１４はコンタクト層、１５と１６は電極であ
る。
詳細に説明する。図１は本発明に係る半導体発光素子の
一実施形態を示す断面図である。なお、ここでは赤色Ａ
ｌＧａＡｓ系発光ダイオードを例に説明する。図１にお
いて、８は半導体基板、９はバッファ層、１０は光吸収
層、１１はキャリア注入層、１２は活性層、１３はクラ
ッド層、１４はコンタクト層、１５と１６は電極であ
る。
【００１１】半導体基板８は一導電型不純物を１×１０
17〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、シリコン
（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、あるいはインジ
ウム燐（ＩｎＰ）などの単結晶半導体基板や、サファイ
ア（Ａｌ2Ｏ3）などの単結晶絶縁基板から成る。単結晶
半導体基板の場合、（１００）面を＜０１１＞方向に２
〜７°オフさせた基板などが好適に用いられる。サファ
イアの場合、Ｃ面基板が好適に用いられる。
17〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、シリコン
（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、あるいはインジ
ウム燐（ＩｎＰ）などの単結晶半導体基板や、サファイ
ア（Ａｌ2Ｏ3）などの単結晶絶縁基板から成る。単結晶
半導体基板の場合、（１００）面を＜０１１＞方向に２
〜７°オフさせた基板などが好適に用いられる。サファ
イアの場合、Ｃ面基板が好適に用いられる。
【００１２】バッファ層９はガリウム砒素（ＧａＡｓ）
などからなり、Ｓｉ等の一導電型不純物を１×１０17〜
１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、基板８と半導体
層との格子不整合に基づくミスフィット転位を防止もし
くは低減させるために、１〜４μｍ程度の厚みに形成す
る。
などからなり、Ｓｉ等の一導電型不純物を１×１０17〜
１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、基板８と半導体
層との格子不整合に基づくミスフィット転位を防止もし
くは低減させるために、１〜４μｍ程度の厚みに形成す
る。
【００１３】光吸収層１０はインジウムガリウム砒素
（ＩｎＧａＡｓ）などからなり、Ｓｉ等の一導電型不純
物を１×１０17〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有
し、０.０５〜０.２μｍの厚みに形成する。光吸収層１
０はＧａＡｓからなるバッファ層９とアルミニウムガリ
ウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）から成るクラッド層１１とに
挟まれているため、格子不整合によって内部に応力を持
ち光学的に活性の小さい膜となっている。
（ＩｎＧａＡｓ）などからなり、Ｓｉ等の一導電型不純
物を１×１０17〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有
し、０.０５〜０.２μｍの厚みに形成する。光吸収層１
０はＧａＡｓからなるバッファ層９とアルミニウムガリ
ウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）から成るクラッド層１１とに
挟まれているため、格子不整合によって内部に応力を持
ち光学的に活性の小さい膜となっている。
【００１４】このように光学的に活性が小さく、後述す
る活性層よりもバンドギャップの小さい光吸収層１０を
設けると、基板８側に放射された発光が二次発光なしに
吸収される。
る活性層よりもバンドギャップの小さい光吸収層１０を
設けると、基板８側に放射された発光が二次発光なしに
吸収される。
【００１５】この光吸収層１０の厚みが０．０５μｍ以
下であると反射効果が小さく、また０．２μｍ以上では
光学的活性が強くなり、二次発光し易くなる。よって、
この光吸収層１０は０．０５〜０．２μｍの厚みに形成
することが望ましい。
下であると反射効果が小さく、また０．２μｍ以上では
光学的活性が強くなり、二次発光し易くなる。よって、
この光吸収層１０は０．０５〜０．２μｍの厚みに形成
することが望ましい。
【００１６】一導電型を呈するキャリア注入層１１は、
アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）などで形成
され、シリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０
16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、０.２〜４μ
ｍ程度の厚みを有する。
アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）などで形成
され、シリコンなどの一導電型半導体不純物を１×１０
16〜１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、０.２〜４μ
ｍ程度の厚みを有する。
【００１７】逆導電型を呈する活性層１２は、アルミニ
ウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）などで形成され、亜
鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０16〜
１０ 21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、０.１〜４μｍ程
度の厚みを有する。
ウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）などで形成され、亜
鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０16〜
１０ 21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、０.１〜４μｍ程
度の厚みを有する。
【００１８】逆導電型を呈するクラッド層１３はアルミ
ニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）から形成され、亜
鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０16〜
１０ 21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、０.２〜４μｍ程
度の厚みを有する。なお、キャリア閉じ込め効果と光透
過性を考慮して活性層１２とクラッド層１３のアルミニ
ウム砒素（ＡｌＡｓ）とガリウム砒素（ＧａＡｓ）の混
晶比を異ならせている。
ニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）から形成され、亜
鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０16〜
１０ 21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度含有し、０.２〜４μｍ程
度の厚みを有する。なお、キャリア閉じ込め効果と光透
過性を考慮して活性層１２とクラッド層１３のアルミニ
ウム砒素（ＡｌＡｓ）とガリウム砒素（ＧａＡｓ）の混
晶比を異ならせている。
【００１９】オーミックコンタクト層１４はガリウム砒
素（ＧａＡｓ）などで形成され、亜鉛（Ｚｎ）などの逆
導電型半導体不純物を１×１０19〜１０20ａｔｏｍｓ／
ｃｍ 3程度含有し、０.０１〜１μｍ程度の厚みを有す
る。
素（ＧａＡｓ）などで形成され、亜鉛（Ｚｎ）などの逆
導電型半導体不純物を１×１０19〜１０20ａｔｏｍｓ／
ｃｍ 3程度含有し、０.０１〜１μｍ程度の厚みを有す
る。
【００２０】次に、このような半導体発光素子の製造方
法を説明する。まず、ＭＯＣＶＤ法により基板８を水素
（Ｈ2）とアルシンガス（ＡｓＨ3）雰囲気中で７００〜
１０００℃まで昇温し、基板８の表面の酸化物を除去す
る。
法を説明する。まず、ＭＯＣＶＤ法により基板８を水素
（Ｈ2）とアルシンガス（ＡｓＨ3）雰囲気中で７００〜
１０００℃まで昇温し、基板８の表面の酸化物を除去す
る。
【００２１】次に、基板温度４００〜７００℃でトリメ
チルガリウム（以下ＴＭＧ）とアルシンガス（Ａｓ
Ｈ3）とシランガス（ＳｉＨ4）をドーパントガスとして
供給してバッファ層９を１〜４μｍ程度の厚みに形成す
る。
チルガリウム（以下ＴＭＧ）とアルシンガス（Ａｓ
Ｈ3）とシランガス（ＳｉＨ4）をドーパントガスとして
供給してバッファ層９を１〜４μｍ程度の厚みに形成す
る。
【００２２】その上に原料ガスとしてＴＭＧ、トリメチ
ルインジウム（以下ＴＭＩ）、アルシンガス（Ａｓ
Ｈ3）とシランガス（ＳｉＨ4）をドーパントガスを用い
て、光吸収層１０を０.０５〜０.２μｍ程度の厚みに形
成する。
ルインジウム（以下ＴＭＩ）、アルシンガス（Ａｓ
Ｈ3）とシランガス（ＳｉＨ4）をドーパントガスを用い
て、光吸収層１０を０.０５〜０.２μｍ程度の厚みに形
成する。
【００２３】その後、シランガス（ＳｉＨ4）をドーパ
ントガスとして用いて一導電型のキャリア注入層１１を
形成する。その上にジメチル亜鉛（以下ＤＭＺ）をドー
パントガスとして用いて活性層１２、クラッド層１３、
およびオーミックコンタクト層１４を順次形成する。
ントガスとして用いて一導電型のキャリア注入層１１を
形成する。その上にジメチル亜鉛（以下ＤＭＺ）をドー
パントガスとして用いて活性層１２、クラッド層１３、
およびオーミックコンタクト層１４を順次形成する。
【００２４】このように各半導体層９〜１４を成長させ
た後、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いてメサ構
造にする。その後、蒸着法やスパッタリング法を用いて
金・ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）などによって電極１５、
１６を形成する。
た後、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いてメサ構
造にする。その後、蒸着法やスパッタリング法を用いて
金・ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）などによって電極１５、
１６を形成する。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体発光
素子では、一導電型を呈する半導体基板上に、一導電型
を呈するキャリア注入層、逆導電型を呈する活性層、お
よびクラッド層とを順次積層して形成し、この半導体基
板の裏面側とクラッド層上に電極を設け、上記キャリア
注入層の下側に光吸収層を設けたことから、活性層で発
光して基板の裏面側に放射した光が二次発光せずに光吸
収層で吸収されるため、サブピークの反射光の発生を防
止することができ、メインピークの光に対する雑音を低
くすることが可能となる。
素子では、一導電型を呈する半導体基板上に、一導電型
を呈するキャリア注入層、逆導電型を呈する活性層、お
よびクラッド層とを順次積層して形成し、この半導体基
板の裏面側とクラッド層上に電極を設け、上記キャリア
注入層の下側に光吸収層を設けたことから、活性層で発
光して基板の裏面側に放射した光が二次発光せずに光吸
収層で吸収されるため、サブピークの反射光の発生を防
止することができ、メインピークの光に対する雑音を低
くすることが可能となる。
【図１】本発明に係る半導体発光素子の一実施形態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】従来の半導体発光素子を示す示す断面図であ
る。
る。
【図３】従来の半導体発光素子のバイアス状態時のバン
ドダイヤグラムを示す図である。
ドダイヤグラムを示す図である。
８：基板、９：バッファ層、１０：光吸収層、１１：キ
ャリア注入層、１２：活性層、１３：クラッド層、１
４：コンタクト層、１５，１６：電極
ャリア注入層、１２：活性層、１３：クラッド層、１
４：コンタクト層、１５，１６：電極
Claims (3)
- 【請求項１】 一導電型を呈する半導体基板上に、一導
電型を呈するキャリア注入層、逆導電型を呈する活性
層、およびクラッド層とを順次積層して形成し、この半
導体基板の裏面側とクラッド層上に電極を設けた半導体
発光素子において、前記キャリア注入層の下側に前記活
性層よりもバンドギャップの小さい光吸収層を設けたこ
とを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記キャリア注入層、活性層、およびク
ラッド層がＡｌＧａＡｓもしくはＧａＡｓから成り、前
記光吸収層がＩｎＧａＡｓから成ることを特徴とする請
求項１に記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記光吸収層が０．０５〜０．２μｍの
厚みであることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090970A JP4587521B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090970A JP4587521B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284637A true JP2001284637A (ja) | 2001-10-12 |
| JP4587521B2 JP4587521B2 (ja) | 2010-11-24 |
Family
ID=18606492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000090970A Expired - Lifetime JP4587521B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4587521B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004030111A2 (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-08 | Sarnoff Corporation | Narrow spectral width light emitting diode |
| CN100416871C (zh) * | 2004-12-09 | 2008-09-03 | 璨圆光电股份有限公司 | 发光二极管封装结构 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06224405A (ja) * | 1993-01-27 | 1994-08-12 | Nec Corp | プレーナ導波型光半導体素子およびその製造方法 |
| JPH07131065A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-05-19 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH0974220A (ja) * | 1995-09-07 | 1997-03-18 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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| JP2000068587A (ja) * | 1998-08-21 | 2000-03-03 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
2000
- 2000-03-29 JP JP2000090970A patent/JP4587521B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4587521B2 (ja) | 2010-11-24 |
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