JP2002223040A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JP2002223040A JP2002223040A JP2001020121A JP2001020121A JP2002223040A JP 2002223040 A JP2002223040 A JP 2002223040A JP 2001020121 A JP2001020121 A JP 2001020121A JP 2001020121 A JP2001020121 A JP 2001020121A JP 2002223040 A JP2002223040 A JP 2002223040A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- substrate
- gaasp
- light emitting
- semiconductor
- 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
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に半導体発光素子
を構成するときに、動作電圧を低減させることの可能な
半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 本発明の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓ
Ｐ組成傾斜層１０１ｂとｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが
積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１
と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に形成されたｎ型
半導体層１０２と、ｎ型半導体層１０２上に形成された
発光領域を含む半導体積層構造１１０と、半導体積層構
造１１０の表面に形成されたｐ側電極１０８と、ｎ型半
導体層１０２の表面に形成されたｎ側電極１０９とを備
えている。
を構成するときに、動作電圧を低減させることの可能な
半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 本発明の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓ
Ｐ組成傾斜層１０１ｂとｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが
積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１
と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に形成されたｎ型
半導体層１０２と、ｎ型半導体層１０２上に形成された
発光領域を含む半導体積層構造１１０と、半導体積層構
造１１０の表面に形成されたｐ側電極１０８と、ｎ型半
導体層１０２の表面に形成されたｎ側電極１０９とを備
えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー表示機器，
光ディスク装置の読み出し用または書き込み用光源，電
子写真装置の書き込み用光源，プラスティック光ファイ
バ通信装置の光源等に利用可能な半導体発光素子に関す
る。
光ディスク装置の読み出し用または書き込み用光源，電
子写真装置の書き込み用光源，プラスティック光ファイ
バ通信装置の光源等に利用可能な半導体発光素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4エピ基板が
市販されている。このｎ型ＧａＡｓ0. 6Ｐ0.4エピ基板
は、多重量子障壁構造を用いることなく、可視半導体レ
ーザの伝導帯バンド不連続を増加させる構造として、６
３５〜６８０ｎｍ帯の半導体レーザに用いることができ
る。
市販されている。このｎ型ＧａＡｓ0. 6Ｐ0.4エピ基板
は、多重量子障壁構造を用いることなく、可視半導体レ
ーザの伝導帯バンド不連続を増加させる構造として、６
３５〜６８０ｎｍ帯の半導体レーザに用いることができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本願の発明者は、市販
されているｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4エピ基板上に、ｎ型Ｇ
ａＡｓ0.6Ｐ0.4エピ基板と格子整合する(Ａｌ0.5Ｇａ
0.5)ＩｎＡｓＰをクラッド層とし、層厚０．１μｍのＧ
ａＩｎＰを光導波層とし、層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓ
Ｐを活性層とする６５０ｎｍ帯半導体レーザを試作し
た。
されているｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4エピ基板上に、ｎ型Ｇ
ａＡｓ0.6Ｐ0.4エピ基板と格子整合する(Ａｌ0.5Ｇａ
0.5)ＩｎＡｓＰをクラッド層とし、層厚０．１μｍのＧ
ａＩｎＰを光導波層とし、層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓ
Ｐを活性層とする６５０ｎｍ帯半導体レーザを試作し
た。
【０００４】図１５には、試作した半導体レーザの電流
−電圧特性が示されている。図１５に示すように、市販
されているｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4エピ基板上に形成した
半導体レーザの電流−電圧特性では、立ち上がり電圧が
３Ｖ以上と高くなっていることがわかった。また、一度
５Ｖまで電圧がオーバーシュートした後に３．３Ｖまで
電圧が低下するといった負性抵抗も示していた。ＧａＡ
ｓ0.6Ｐ0.4エピ基板上に形成した半導体レーザの電流−
電圧特性が図１５のような異常を示すという報告はこれ
までなされていない。
−電圧特性が示されている。図１５に示すように、市販
されているｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4エピ基板上に形成した
半導体レーザの電流−電圧特性では、立ち上がり電圧が
３Ｖ以上と高くなっていることがわかった。また、一度
５Ｖまで電圧がオーバーシュートした後に３．３Ｖまで
電圧が低下するといった負性抵抗も示していた。ＧａＡ
ｓ0.6Ｐ0.4エピ基板上に形成した半導体レーザの電流−
電圧特性が図１５のような異常を示すという報告はこれ
までなされていない。
【０００５】このように、試作した半導体レーザでは、
その立ち上がり電圧が高く、これにより、半導体レーザ
を駆動する動作電圧が高くなり消費電力が増加してしま
うという問題があった。
その立ち上がり電圧が高く、これにより、半導体レーザ
を駆動する動作電圧が高くなり消費電力が増加してしま
うという問題があった。
【０００６】本発明は、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に半
導体発光素子を構成するときに、動作電圧を低減させる
ことの可能な半導体発光素子を提供することを目的とし
ている。
導体発光素子を構成するときに、動作電圧を低減させる
ことの可能な半導体発光素子を提供することを目的とし
ている。
【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、請求項１記載の発明は、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ
型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層とｎ型Ｇａ
ＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成されたｎ
型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に形成された発光領
域を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面
に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型半導体層の表面に形
成されたｎ側電極とを備えていることを特徴としてい
る。
に、請求項１記載の発明は、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ
型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層とｎ型Ｇａ
ＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成されたｎ
型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に形成された発光領
域を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面
に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型半導体層の表面に形
成されたｎ側電極とを備えていることを特徴としてい
る。
【０００８】また、請求項２記載の発明は、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層と５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有するｎ
型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓ
Ｐエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成さ
れた発光領域を含む半導体積層構造と、前記半導体積層
構造の表面に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓ
Ｐエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極とを備えている
ことを特徴としている。
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層と５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有するｎ
型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓ
Ｐエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成さ
れた発光領域を含む半導体積層構造と、前記半導体積層
構造の表面に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓ
Ｐエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極とを備えている
ことを特徴としている。
【０００９】また、請求項３記載の発明は、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の
表面にｎ型不純物を拡散させて形成された５×１０17ｃ
ｍ-3以上のキャリア濃度を有する拡散領域と、前記拡散
領域上に形成された発光領域を含む半導体積層構造と、
前記半導体積層構造の表面に形成されたｐ側電極と、前
記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極
とを備えていることを特徴としている。
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の
表面にｎ型不純物を拡散させて形成された５×１０17ｃ
ｍ-3以上のキャリア濃度を有する拡散領域と、前記拡散
領域上に形成された発光領域を含む半導体積層構造と、
前記半導体積層構造の表面に形成されたｐ側電極と、前
記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極
とを備えていることを特徴としている。
【００１０】また、請求項４記載の発明は、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の
表面をドライエッチングして形成した清浄表面上に結晶
成長させた発光領域を含む半導体積層構造と、前記半導
体積層構造の表面に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極とを備え
ていることを特徴としている。
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の
表面をドライエッチングして形成した清浄表面上に結晶
成長させた発光領域を含む半導体積層構造と、前記半導
体積層構造の表面に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極とを備え
ていることを特徴としている。
【００１１】また、請求項５記載の発明は、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上
に形成された５×１０17ｃｍ -3以上のキャリア濃度を有
するｎ型ＧａＡｓＰバッファ層と、前記ｎ型ＧａＡｓＰ
バッファ層上に形成された発光領域を含む半導体積層構
造と、前記半導体積層構造の表面に形成されたｐ側電極
と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ
側電極とを備えていることを特徴としている。
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上
に形成された５×１０17ｃｍ -3以上のキャリア濃度を有
するｎ型ＧａＡｓＰバッファ層と、前記ｎ型ＧａＡｓＰ
バッファ層上に形成された発光領域を含む半導体積層構
造と、前記半導体積層構造の表面に形成されたｐ側電極
と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ
側電極とを備えていることを特徴としている。
【００１２】また、請求項６記載の発明は、請求項２，
請求項３または請求項５記載の半導体発光素子におい
て、ｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層，拡散領域またはｎ型Ｇ
ａＡｓＰバッファ層のｎ型キャリア濃度が１×１０18ｃ
ｍ-3以上であることを特徴としている。
請求項３または請求項５記載の半導体発光素子におい
て、ｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層，拡散領域またはｎ型Ｇ
ａＡｓＰバッファ層のｎ型キャリア濃度が１×１０18ｃ
ｍ-3以上であることを特徴としている。
【００１３】また、請求項７記載の発明は、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上
に形成されたｎ型ＧａＡｓＰバッファ層と、前記ｎ型Ｇ
ａＡｓＰバッファ層上に形成された発光領域を含む半導
体積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成された
ｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成
されたｎ側電極を備えた半導体発光素子であって、前記
ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層は、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板に隣接した１×１０18ｃｍ-3以上のキャリア濃度を
有する高濃度領域と１×１０18ｃｍ-3よりも低いキャリ
ア濃度を有する低濃度領域とにより構成されていること
を特徴としている。
ｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上
に形成されたｎ型ＧａＡｓＰバッファ層と、前記ｎ型Ｇ
ａＡｓＰバッファ層上に形成された発光領域を含む半導
体積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成された
ｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成
されたｎ側電極を備えた半導体発光素子であって、前記
ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層は、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板に隣接した１×１０18ｃｍ-3以上のキャリア濃度を
有する高濃度領域と１×１０18ｃｍ-3よりも低いキャリ
ア濃度を有する低濃度領域とにより構成されていること
を特徴としている。
【００１４】また、請求項８記載の発明は、請求項５ま
たは請求項７記載の半導体発光素子において、前記ｎ型
ＧａＡｓＰバッファ層のｎ型ドーパントとしてＳｅが用
いられていることを特徴としている。
たは請求項７記載の半導体発光素子において、前記ｎ型
ＧａＡｓＰバッファ層のｎ型ドーパントとしてＳｅが用
いられていることを特徴としている。
【００１５】また、請求項９記載の発明は、請求項１乃
至請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素子にお
いて、該半導体発光素子は、発振波長が０．５５〜０．
７μｍ帯の半導体レーザであることを特徴としている。
至請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素子にお
いて、該半導体発光素子は、発振波長が０．５５〜０．
７μｍ帯の半導体レーザであることを特徴としている。
【００１６】また、請求項１０記載の発明は、請求項１
乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素子に
おいて、該半導体発光素子は、半導体レーザであって、
前記半導体積層構造は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層とＧａＩ
ｎＰ光導波層とＡｌＧａＩｎＡｓＰクラッド層とを有し
ていることを特徴としている。
乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素子に
おいて、該半導体発光素子は、半導体レーザであって、
前記半導体積層構造は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層とＧａＩ
ｎＰ光導波層とＡｌＧａＩｎＡｓＰクラッド層とを有し
ていることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００１８】第１の実施形態 本願の発明者は、前述したように、市販されているｎ型
ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4エピ基板上に、ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4
エピ基板と格子整合する(Ａｌ0.5Ｇａ0.5)ＩｎＡｓＰを
クラッド層とし、層厚０．１μｍのＧａＩｎＰを光導波
層とし、層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰを活性層とする
６５０ｎｍ帯半導体レーザを試作し、この半導体レーザ
の電流−電圧特性を評価した。この結果、図１５に示し
たように立ち上がり電圧の増加や負性抵抗の発生といっ
た電気特性の異常が見出された。その原因について調査
検討を行った結果、電流−電圧特性の異常がｎ型ＧａＡ
ｓＰエピ基板表面と、その上に結晶成長した半導体レー
ザ積層構造との界面に起因していることを見出した。
ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4エピ基板上に、ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4
エピ基板と格子整合する(Ａｌ0.5Ｇａ0.5)ＩｎＡｓＰを
クラッド層とし、層厚０．１μｍのＧａＩｎＰを光導波
層とし、層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰを活性層とする
６５０ｎｍ帯半導体レーザを試作し、この半導体レーザ
の電流−電圧特性を評価した。この結果、図１５に示し
たように立ち上がり電圧の増加や負性抵抗の発生といっ
た電気特性の異常が見出された。その原因について調査
検討を行った結果、電流−電圧特性の異常がｎ型ＧａＡ
ｓＰエピ基板表面と、その上に結晶成長した半導体レー
ザ積層構造との界面に起因していることを見出した。
【００１９】本発明の第１の実施形態は、本願の発明者
による上記知見に基づいてなされたものである。
による上記知見に基づいてなされたものである。
【００２０】図１は本発明の第１の実施形態の半導体発
光素子の構成例を示す図である。図１を参照すると、第
１の実施形態の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板ま
たはｎ型ＧａＰ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層１０１ｂとｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが積層され
て構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１と、ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板１０１上に形成されたｎ型半導体層１
０２と、ｎ型半導体層１０２上に形成された発光領域を
含む半導体積層構造１１０と、半導体積層構造１１０の
表面に形成されたｐ側電極１０８と、ｎ型半導体層１０
２の表面に形成されたｎ側電極１０９とを備えている。
光素子の構成例を示す図である。図１を参照すると、第
１の実施形態の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板ま
たはｎ型ＧａＰ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層１０１ｂとｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが積層され
て構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１と、ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板１０１上に形成されたｎ型半導体層１
０２と、ｎ型半導体層１０２上に形成された発光領域を
含む半導体積層構造１１０と、半導体積層構造１１０の
表面に形成されたｐ側電極１０８と、ｎ型半導体層１０
２の表面に形成されたｎ側電極１０９とを備えている。
【００２１】このように、第１の実施形態の半導体発光
素子においては、ｐ側電極１０８を半導体積層構造１１
０の表面に形成し、ｎ側電極１０９をｎ型ＧａＡｓＰエ
ピ基板１０１上に形成されたｎ型半導体層１０２の表面
に形成することにより、ｐ側電極１０８とｎ側電極１０
９の両方が基板の表側から取り出されており、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１表面とｎ型半導体層１０２との界
面を通らなくても発光領域に電流を注入することが可能
となる。従って、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に形
成した半導体発光素子の立ち上がり電圧を通常の発光ダ
イオードと同様な発光領域のバンドギャップエネルギー
に対応した値にまで低減することができ、これによっ
て、半導体発光素子の動作電圧を低減することができ
る。
素子においては、ｐ側電極１０８を半導体積層構造１１
０の表面に形成し、ｎ側電極１０９をｎ型ＧａＡｓＰエ
ピ基板１０１上に形成されたｎ型半導体層１０２の表面
に形成することにより、ｐ側電極１０８とｎ側電極１０
９の両方が基板の表側から取り出されており、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１表面とｎ型半導体層１０２との界
面を通らなくても発光領域に電流を注入することが可能
となる。従って、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に形
成した半導体発光素子の立ち上がり電圧を通常の発光ダ
イオードと同様な発光領域のバンドギャップエネルギー
に対応した値にまで低減することができ、これによっ
て、半導体発光素子の動作電圧を低減することができ
る。
【００２２】第２の実施形態 可視ＬＥＤ用途で一般に市販されているｎ型ＧａＡｓＰ
基板（三菱化学社製）の仕様は次表（表１）のようにな
っている。
基板（三菱化学社製）の仕様は次表（表１）のようにな
っている。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１からわかるように、ｎ型ＧａＡｓＰ厚
膜のキャリア濃度は０．２〜４×１０17ｃｍ-3となって
いる。このキャリア濃度値は、赤色半導体レーザに用い
られているｎ型ＧａＡｓ基板のキャリア濃度１〜３×１
０18ｃｍ-3に比べて約１桁低い値となっている。そのた
め、基板表面に形成された自然酸化膜あるいは基板表面
での不純物偏析によって発生する界面空乏層が増加して
電気特性の異常を引き起こすと本願の発明者は考察し
た。
膜のキャリア濃度は０．２〜４×１０17ｃｍ-3となって
いる。このキャリア濃度値は、赤色半導体レーザに用い
られているｎ型ＧａＡｓ基板のキャリア濃度１〜３×１
０18ｃｍ-3に比べて約１桁低い値となっている。そのた
め、基板表面に形成された自然酸化膜あるいは基板表面
での不純物偏析によって発生する界面空乏層が増加して
電気特性の異常を引き起こすと本願の発明者は考察し
た。
【００２５】本発明の第２の実施形態は、本願の発明者
による上記知見に基づいてなされてものである。
による上記知見に基づいてなされてものである。
【００２６】図２は本発明の第２の実施形態の半導体発
光素子の構成例を示す図である。図２を参照すると、第
２の実施形態の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板ま
たはｎ型ＧａＰ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層１０１ｂと５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を
有するｎ型ＧａＡｓＰ厚膜２０１が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０２と、ｎ型ＧａＡｓＰエ
ピ基板２０２上に形成された発光領域を含む半導体積層
構造２１０と、半導体積層構造２１０の表面に形成され
たｐ側電極１０８と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０２の
裏面に形成されたｎ側電極１０９とを備えている。
光素子の構成例を示す図である。図２を参照すると、第
２の実施形態の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板ま
たはｎ型ＧａＰ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾
斜層１０１ｂと５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を
有するｎ型ＧａＡｓＰ厚膜２０１が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０２と、ｎ型ＧａＡｓＰエ
ピ基板２０２上に形成された発光領域を含む半導体積層
構造２１０と、半導体積層構造２１０の表面に形成され
たｐ側電極１０８と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０２の
裏面に形成されたｎ側電極１０９とを備えている。
【００２７】このように、本発明の第２の実施形態の半
導体発光素子においては、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０
２を構成するｎ型ＧａＡｓＰ厚膜２０１のキャリア濃度
を５×１０17ｃｍ-3以上まで高くすることにより、基板
表面に形成された自然酸化膜あるいは基板表面での不純
物偏析によって発生する界面空乏層幅を減少させて、素
子の立ち上がり電圧を低減することができる。
導体発光素子においては、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０
２を構成するｎ型ＧａＡｓＰ厚膜２０１のキャリア濃度
を５×１０17ｃｍ-3以上まで高くすることにより、基板
表面に形成された自然酸化膜あるいは基板表面での不純
物偏析によって発生する界面空乏層幅を減少させて、素
子の立ち上がり電圧を低減することができる。
【００２８】また、前述した第１の実施形態の半導体発
光素子では、ｎ型ＧａＡｓＰ基板表面の影響を避けるた
め、ｐ側電極１０８とｎ側電極１０９との両方を基板の
表側から取り出している。しかし、ｎ型半導体層１０２
の層厚は１〜５μｍ程度であるため、電流通路幅が狭く
なり素子の微分抵抗が増加してしまう場合がある。これ
に対し、第２の実施形態の半導体発光素子では、電極１
０８，１０９を基板の表側と裏側に形成して上下に通電
するようになっており、微分抵抗を抑えることができ
る。従って、立ち上がり電圧と微分抵抗を下げて、動作
電圧を一層低減することができる。
光素子では、ｎ型ＧａＡｓＰ基板表面の影響を避けるた
め、ｐ側電極１０８とｎ側電極１０９との両方を基板の
表側から取り出している。しかし、ｎ型半導体層１０２
の層厚は１〜５μｍ程度であるため、電流通路幅が狭く
なり素子の微分抵抗が増加してしまう場合がある。これ
に対し、第２の実施形態の半導体発光素子では、電極１
０８，１０９を基板の表側と裏側に形成して上下に通電
するようになっており、微分抵抗を抑えることができ
る。従って、立ち上がり電圧と微分抵抗を下げて、動作
電圧を一層低減することができる。
【００２９】第３の実施形態 図３は本発明の第３の実施形態の半導体発光素子の構成
例を示す図である。図３を参照すると、第３の実施形態
の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型Ｇａ
Ｐ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂ
とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが積層されて構成された
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１の表面にｎ型不純物を拡散させて形成された
５×１０ 17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有する拡散領域
３０１と、拡散領域３０１上に形成された発光領域を含
む半導体積層構造３１０と、半導体積層構造３１０の表
面に形成されたｐ側電極１０８と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１の裏面に形成されたｎ側電極１０９とを備え
ている。
例を示す図である。図３を参照すると、第３の実施形態
の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型Ｇａ
Ｐ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂ
とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが積層されて構成された
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１の表面にｎ型不純物を拡散させて形成された
５×１０ 17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有する拡散領域
３０１と、拡散領域３０１上に形成された発光領域を含
む半導体積層構造３１０と、半導体積層構造３１０の表
面に形成されたｐ側電極１０８と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１の裏面に形成されたｎ側電極１０９とを備え
ている。
【００３０】このように、本発明の第３の実施形態の半
導体発光素子においては、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０
１の表面にｎ型不純物を拡散させて５×１０17ｃｍ-3以
上のキャリア濃度を有する拡散領域３０１を形成するこ
とにより、第２の実施形態と同様にｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１の表面のキャリア濃度を高くして基板表面に
形成された自然酸化膜あるいは基板表面での不純物偏析
によって発生する界面空乏層幅を減少させて、素子の立
ち上がり電圧を低減することができる。
導体発光素子においては、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０
１の表面にｎ型不純物を拡散させて５×１０17ｃｍ-3以
上のキャリア濃度を有する拡散領域３０１を形成するこ
とにより、第２の実施形態と同様にｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１の表面のキャリア濃度を高くして基板表面に
形成された自然酸化膜あるいは基板表面での不純物偏析
によって発生する界面空乏層幅を減少させて、素子の立
ち上がり電圧を低減することができる。
【００３１】また、第３の実施形態では、ｎ型ＧａＡｓ
Ｐエピ基板１０１自身のキャリア濃度を特別に高くする
必要がなく、一般に市販されているｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板をそのまま使用することができる。従って、可視Ｌ
ＥＤ用途で大量に生産されている安価な基板を使用して
製造コストを低減することができる。
Ｐエピ基板１０１自身のキャリア濃度を特別に高くする
必要がなく、一般に市販されているｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板をそのまま使用することができる。従って、可視Ｌ
ＥＤ用途で大量に生産されている安価な基板を使用して
製造コストを低減することができる。
【００３２】第４の実施形態 図４は本発明の第４の実施形態の半導体発光素子の構成
例を示す図である。図４を参照すると、第４の実施形態
の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型Ｇａ
Ｐ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂ
とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが積層されて構成された
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１の表面をドライエッチングして形成した清浄
表面４０１上に結晶成長させた発光領域を含む半導体積
層構造４１０と、半導体積層構造４１０の表面に形成さ
れたｐ側電極１０８と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１
の裏面に形成されたｎ側電極１０９とを備えている。
例を示す図である。図４を参照すると、第４の実施形態
の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型Ｇａ
Ｐ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂ
とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが積層されて構成された
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１の表面をドライエッチングして形成した清浄
表面４０１上に結晶成長させた発光領域を含む半導体積
層構造４１０と、半導体積層構造４１０の表面に形成さ
れたｐ側電極１０８と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１
の裏面に形成されたｎ側電極１０９とを備えている。
【００３３】このように、本発明の第４の実施形態の半
導体発光素子においては、ｎ型ＧａＡｓＰ基板１０１上
に半導体積層構造４１０を結晶成長する直前に、ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板１０１の表面をドライエッチングする
ことより、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表面に形成
された自然酸化膜や不純物が偏析した変性層を除去し
て、界面空乏層を形成しないようにしている。これによ
って、素子の立ち上がり電圧を低減することができる。
導体発光素子においては、ｎ型ＧａＡｓＰ基板１０１上
に半導体積層構造４１０を結晶成長する直前に、ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板１０１の表面をドライエッチングする
ことより、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表面に形成
された自然酸化膜や不純物が偏析した変性層を除去し
て、界面空乏層を形成しないようにしている。これによ
って、素子の立ち上がり電圧を低減することができる。
【００３４】なお、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１を結
晶成長装置に導入する直前に、塩酸系エッチング溶液ま
たは硫酸系エッチング溶液でウエットエッチングしてか
らｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に半導体発光素子を
形成した場合でも電気特性の異常は改善されなかった。
従って、第４の実施形態において重要な点は、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１の表面をドライエッチングして清
浄化した後に、そのまま大気にさらすことなく結晶成長
を開始することにある。
晶成長装置に導入する直前に、塩酸系エッチング溶液ま
たは硫酸系エッチング溶液でウエットエッチングしてか
らｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に半導体発光素子を
形成した場合でも電気特性の異常は改善されなかった。
従って、第４の実施形態において重要な点は、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１の表面をドライエッチングして清
浄化した後に、そのまま大気にさらすことなく結晶成長
を開始することにある。
【００３５】また、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表
面をドライエッチングする方法は、ｎ型ＧａＡｓＰ基板
１０１の表面にｎ型不純物を高濃度に拡散する第３の実
施形態の場合よりも、基板１０１の表面に与える損傷を
小さくすることが可能である。従って、ｎ型ＧａＡｓＰ
エピ基板１０１上に形成される半導体積層構造の結晶品
質を向上させることができる。
面をドライエッチングする方法は、ｎ型ＧａＡｓＰ基板
１０１の表面にｎ型不純物を高濃度に拡散する第３の実
施形態の場合よりも、基板１０１の表面に与える損傷を
小さくすることが可能である。従って、ｎ型ＧａＡｓＰ
エピ基板１０１上に形成される半導体積層構造の結晶品
質を向上させることができる。
【００３６】第５の実施形態 図５は本発明の第５の実施形態の半導体発光素子の構成
例を示す図である。図５を参照すると、第５の実施形態
の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型Ｇａ
Ｐ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂ
とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが積層されて構成された
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１上に形成された５×１０17ｃｍ-3以上のキャ
リア濃度を有するｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１と、
ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１上に形成された発光領
域を含む半導体積層構造５１０と、半導体積層構造５１
０の表面に形成されたｐ側電極１０８と、ｎ型ＧａＡｓ
Ｐエピ基板１０１の裏面に形成されたｎ側電極１０９と
を備えている。
例を示す図である。図５を参照すると、第５の実施形態
の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型Ｇａ
Ｐ基板１０１ａ上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂ
とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜１０１ｃが積層されて構成された
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１と、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板１０１上に形成された５×１０17ｃｍ-3以上のキャ
リア濃度を有するｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１と、
ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１上に形成された発光領
域を含む半導体積層構造５１０と、半導体積層構造５１
０の表面に形成されたｐ側電極１０８と、ｎ型ＧａＡｓ
Ｐエピ基板１０１の裏面に形成されたｎ側電極１０９と
を備えている。
【００３７】このように、本発明の第５の実施形態の半
導体発光素子においては、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０
１上に５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有するｎ
型ＧａＡｓＰバッファ層５０１を形成するようにしてお
り、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１中にドープされた
ｎ型不純物は、その後の結晶成長中の熱処理によって、
キャリア濃度の低いｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１側に
拡散する。そして、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１と
の界面近傍でｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１のキャリア
濃度が高くなる。これにより、基板１０１の表面に形成
された自然酸化膜あるいは基板表面での不純物偏析によ
って発生する界面空乏層幅を減少させ、素子の立ち上が
り電圧を低減できる。
導体発光素子においては、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０
１上に５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有するｎ
型ＧａＡｓＰバッファ層５０１を形成するようにしてお
り、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１中にドープされた
ｎ型不純物は、その後の結晶成長中の熱処理によって、
キャリア濃度の低いｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１側に
拡散する。そして、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１と
の界面近傍でｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１のキャリア
濃度が高くなる。これにより、基板１０１の表面に形成
された自然酸化膜あるいは基板表面での不純物偏析によ
って発生する界面空乏層幅を減少させ、素子の立ち上が
り電圧を低減できる。
【００３８】また、第５の実施形態では、第３の実施形
態におけるｎ型不純物拡散や第４の実施形態におけるド
ライエッチングといった追加の工程を用いることなく、
動作電圧の低い半導体発光素子を形成することができ
る。従って、製造工程を簡略化することができる。
態におけるｎ型不純物拡散や第４の実施形態におけるド
ライエッチングといった追加の工程を用いることなく、
動作電圧の低い半導体発光素子を形成することができ
る。従って、製造工程を簡略化することができる。
【００３９】また、表１に見られるように、ＧａＡｓ基
板上に形成したＧａＡｓＰエピ基板のオフ角度は１〜３
°と小さくなっている。また、ＧａＡｓＰエピ基板表面
には自然酸化膜や不純物偏析が生じており、ヒロックの
起源となる結晶欠陥が多数存在している。そのため、Ｇ
ａＡｓＰエピ基板上に(Ａｌ)ＧａＩｎＰ系材料を直接結
晶成長させると、ヒロックが多数発生してしまう。この
ヒロック密度はＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成が大きくなる
ほど高くなる傾向を示す。一方、第５の実施形態におい
ては、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に最初に形成さ
れるバッファ層５０１は、Ａｌを含まず、Ｖ族元素とし
てＡｓとＰの両方を含むＧａＡｓＰとなっている。これ
により、バッファ層５０１のヒロック密度とヒロックサ
イズを低減させて、表面平坦性の良好な半導体積層構造
５１０を結晶成長させることが可能となる。
板上に形成したＧａＡｓＰエピ基板のオフ角度は１〜３
°と小さくなっている。また、ＧａＡｓＰエピ基板表面
には自然酸化膜や不純物偏析が生じており、ヒロックの
起源となる結晶欠陥が多数存在している。そのため、Ｇ
ａＡｓＰエピ基板上に(Ａｌ)ＧａＩｎＰ系材料を直接結
晶成長させると、ヒロックが多数発生してしまう。この
ヒロック密度はＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成が大きくなる
ほど高くなる傾向を示す。一方、第５の実施形態におい
ては、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に最初に形成さ
れるバッファ層５０１は、Ａｌを含まず、Ｖ族元素とし
てＡｓとＰの両方を含むＧａＡｓＰとなっている。これ
により、バッファ層５０１のヒロック密度とヒロックサ
イズを低減させて、表面平坦性の良好な半導体積層構造
５１０を結晶成長させることが可能となる。
【００４０】第６の実施形態 本発明の第６の実施形態の半導体発光素子は、第２の実
施形態におけるｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂ、ま
たは、第３の実施形態における拡散領域３０１、また
は、第５の実施形態におけるｎ型ＧａＡｓＰバッファ層
５０１におけるｎ型キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以
上であることを特徴としている。
施形態におけるｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂ、ま
たは、第３の実施形態における拡散領域３０１、また
は、第５の実施形態におけるｎ型ＧａＡｓＰバッファ層
５０１におけるｎ型キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以
上であることを特徴としている。
【００４１】上記キャリア濃度が５×１０17〜１×１０
18ｃｍ-3の場合には、素子の立ち上がり電圧は１．９〜
２．２Ｖ程度まで低減することができる。しかし、素子
によっては０．５Ｖ程度の電圧オーバーシュートが発生
して負性抵抗が残っている場合もある。これは、キャリ
ア注入を妨げるエネルギー障壁が存在していることを示
している。そこで、第６の実施形態においては、キャリ
ア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上まで高くすることによっ
て負性抵抗の発生を抑制する。これにより、キャリア注
入が妨げられず、高速変調が可能となる。
18ｃｍ-3の場合には、素子の立ち上がり電圧は１．９〜
２．２Ｖ程度まで低減することができる。しかし、素子
によっては０．５Ｖ程度の電圧オーバーシュートが発生
して負性抵抗が残っている場合もある。これは、キャリ
ア注入を妨げるエネルギー障壁が存在していることを示
している。そこで、第６の実施形態においては、キャリ
ア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上まで高くすることによっ
て負性抵抗の発生を抑制する。これにより、キャリア注
入が妨げられず、高速変調が可能となる。
【００４２】第７の実施形態 図６は本発明の第７の実施形態の半導体発光素子の構成
例を示す図である。図６を参照すると、第７の実施形態
の半導体発光素子は、第５の実施形態の半導体発光素子
において、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に形成した
ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１が、ｎ型ＧａＡｓＰエ
ピ基板１０１に近い方から順に１×１０ 18ｃｍ-3以上の
キャリア濃度を有する高濃度領域５０２と１×１０18ｃ
ｍ-3より低いキャリア濃度を有する低濃度領域５０３と
により構成されていることを特徴としている。
例を示す図である。図６を参照すると、第７の実施形態
の半導体発光素子は、第５の実施形態の半導体発光素子
において、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に形成した
ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１が、ｎ型ＧａＡｓＰエ
ピ基板１０１に近い方から順に１×１０ 18ｃｍ-3以上の
キャリア濃度を有する高濃度領域５０２と１×１０18ｃ
ｍ-3より低いキャリア濃度を有する低濃度領域５０３と
により構成されていることを特徴としている。
【００４３】この第７の実施形態では、ｎ型ＧａＡｓＰ
エピ基板１０１に隣接した高濃度領域５０２では、キャ
リア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上と高くして、立ち上が
り電圧の低下及び負性抵抗の抑制を図っている。また、
低濃度領域５０３では、キャリア濃度を１×１０18ｃｍ
-3よりも低くしており、高濃度ドーピングによってｎ型
ＧａＡｓＰ層の表面平坦性が劣化するのを防止してい
る。
エピ基板１０１に隣接した高濃度領域５０２では、キャ
リア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上と高くして、立ち上が
り電圧の低下及び負性抵抗の抑制を図っている。また、
低濃度領域５０３では、キャリア濃度を１×１０18ｃｍ
-3よりも低くしており、高濃度ドーピングによってｎ型
ＧａＡｓＰ層の表面平坦性が劣化するのを防止してい
る。
【００４４】第８の実施形態 本発明の第８の実施形態の半導体発光素子は、第５また
は第７の実施形態の半導体発光素子において、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰバッファ層５０１のｎ型ドーパントとしてＳｅを
用いることを特徴としている。Ｓｅはドーピング効率が
高いため、１０ 18〜１０19ｃｍ-3の高いｎ型キャリア濃
度が得られる。また、Ｓｉに比べて拡散係数が大きいた
め、結晶成長中の熱処理によって容易にＳｅがｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１の表面に拡散する。これにより、
基板１０１の表面に形成された自然酸化膜あるいは基板
表面での不純物偏析によって発生する界面空乏層幅を減
少させ、素子の立ち上がり電圧を低減できる。
は第７の実施形態の半導体発光素子において、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰバッファ層５０１のｎ型ドーパントとしてＳｅを
用いることを特徴としている。Ｓｅはドーピング効率が
高いため、１０ 18〜１０19ｃｍ-3の高いｎ型キャリア濃
度が得られる。また、Ｓｉに比べて拡散係数が大きいた
め、結晶成長中の熱処理によって容易にＳｅがｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１の表面に拡散する。これにより、
基板１０１の表面に形成された自然酸化膜あるいは基板
表面での不純物偏析によって発生する界面空乏層幅を減
少させ、素子の立ち上がり電圧を低減できる。
【００４５】第９の実施形態 本発明の第９の実施形態においては、第１乃至第８のい
ずれかの実施形態の半導体発光素子が発振波長０．５５
〜０．７μｍ帯の半導体レーザとなっている。第１乃至
第８のいずれかの実施形態の半導体発光素子の構造を波
長０．５５〜０．７μｍ帯の半導体レーザに適用するこ
とにより、ＧａＡｓＰエピ基板上に形成した波長０．５
５〜０．７μｍ帯の半導体レーザにおける動作電圧を低
減させることができる。
ずれかの実施形態の半導体発光素子が発振波長０．５５
〜０．７μｍ帯の半導体レーザとなっている。第１乃至
第８のいずれかの実施形態の半導体発光素子の構造を波
長０．５５〜０．７μｍ帯の半導体レーザに適用するこ
とにより、ＧａＡｓＰエピ基板上に形成した波長０．５
５〜０．７μｍ帯の半導体レーザにおける動作電圧を低
減させることができる。
【００４６】第１０の実施形態 本発明の第１０の実施形態は、第１乃至第８のいずれか
の実施形態において、半導体発光素子が、半導体レーザ
であって、前記半導体積層構造が、ＧａＩｎＡｓＰ活性
層とＧａＩｎＰ光導波層とＡｌＧａＩｎＡｓＰクラッド
層とを有していることを特徴としている。すなわち、第
１０の実施形態の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓＰエ
ピ基板上にＧａＩｎＡｓＰを活性層とし、ＧａＩｎＰを
光導波層とし、ＡｌＧａＩｎＡｓＰをクラッド層とする
赤色半導体レーザとして構成されている。
の実施形態において、半導体発光素子が、半導体レーザ
であって、前記半導体積層構造が、ＧａＩｎＡｓＰ活性
層とＧａＩｎＰ光導波層とＡｌＧａＩｎＡｓＰクラッド
層とを有していることを特徴としている。すなわち、第
１０の実施形態の半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓＰエ
ピ基板上にＧａＩｎＡｓＰを活性層とし、ＧａＩｎＰを
光導波層とし、ＡｌＧａＩｎＡｓＰをクラッド層とする
赤色半導体レーザとして構成されている。
【００４７】上記赤色半導体レーザは、活性領域（活性
層と光導波層）にＡｌを含まないＡｌフリー構造を有し
ており、これにより、光出射端面近傍における活性領域
の酸化を抑制することができる。従って、光出射端面の
破壊レベルを向上させて高出力の赤色レーザ光を得るこ
とが可能となる。
層と光導波層）にＡｌを含まないＡｌフリー構造を有し
ており、これにより、光出射端面近傍における活性領域
の酸化を抑制することができる。従って、光出射端面の
破壊レベルを向上させて高出力の赤色レーザ光を得るこ
とが可能となる。
【００４８】そして、上記赤色半導体レーザに対して第
１乃至第８のいずれかの実施形態の半導体発光素子の構
造を適用することにより、動作電圧を低減させることが
できる。
１乃至第８のいずれかの実施形態の半導体発光素子の構
造を適用することにより、動作電圧を低減させることが
できる。
【００４９】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００５０】実施例１ 図７は、本発明の実施例１の半導体発光素子の具体例を
示す図である。なお、この実施例１の半導体発光素子
は、第１の実施形態の具体例となっている。図７の半導
体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１ａ上に、層厚
５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ＝１〜０．６）組成
傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ
0.4厚膜１０１ｃとを順に積層して形成されたｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１が用いられている。
示す図である。なお、この実施例１の半導体発光素子
は、第１の実施形態の具体例となっている。図７の半導
体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１ａ上に、層厚
５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ＝１〜０．６）組成
傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ
0.4厚膜１０１ｃとを順に積層して形成されたｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１が用いられている。
【００５１】そして、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上
には、層厚５μｍのｎ型ＧａＡｓ0. 6Ｐ0.4バッファ層１
０２が形成され、ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０
２上には、層厚１μｍのｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓ
Ｐクラッド層１０３が形成され、ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)
ＩｎＡｓＰクラッド層１０３上には、層厚０．１μｍの
(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層１０４が形成され、(Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層１０４上には、層厚１μｍ
のｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５が
形成され、ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層
１０５上には、層厚０．０５μｍのｐ型ＧａＩｎＰスパ
イク防止層１０６が形成され、ｐ型ＧａＩｎＰスパイク
防止層１０６上には、層厚０．２μｍのｐ型ＧａＡｓ
0.6Ｐ0.4キャップ層１０７が形成されている。なお、１
０２〜１０７の半導体積層構造は、有機金属気相成長法
を用いて作製されている。
には、層厚５μｍのｎ型ＧａＡｓ0. 6Ｐ0.4バッファ層１
０２が形成され、ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０
２上には、層厚１μｍのｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓ
Ｐクラッド層１０３が形成され、ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)
ＩｎＡｓＰクラッド層１０３上には、層厚０．１μｍの
(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層１０４が形成され、(Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層１０４上には、層厚１μｍ
のｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５が
形成され、ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層
１０５上には、層厚０．０５μｍのｐ型ＧａＩｎＰスパ
イク防止層１０６が形成され、ｐ型ＧａＩｎＰスパイク
防止層１０６上には、層厚０．２μｍのｐ型ＧａＡｓ
0.6Ｐ0.4キャップ層１０７が形成されている。なお、１
０２〜１０７の半導体積層構造は、有機金属気相成長法
を用いて作製されている。
【００５２】また、ｐ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4キャップ層１
０７上には、ｐ側電極１０８が形成されている。また、
半導体積層構造１０２〜１０７の一部は、ｐ型ＧａＡｓ
0.6Ｐ0.4キャップ層１０７の表面からｎ型ＧａＡｓ0.6
Ｐ0.4バッファ層１０２の表面までエッチングされてお
り、エッチングにより、露出したｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0 .4
バッファ層１０２上には、ｎ側電極１０９が形成されて
いる。
０７上には、ｐ側電極１０８が形成されている。また、
半導体積層構造１０２〜１０７の一部は、ｐ型ＧａＡｓ
0.6Ｐ0.4キャップ層１０７の表面からｎ型ＧａＡｓ0.6
Ｐ0.4バッファ層１０２の表面までエッチングされてお
り、エッチングにより、露出したｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0 .4
バッファ層１０２上には、ｎ側電極１０９が形成されて
いる。
【００５３】図７の半導体発光素子は、ｐ側電極１０８
から、ｐ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4キャップ層１０７，ｐ型Ｇ
ａＩｎＰスパイク防止層１０６，ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)
ＩｎＡｓＰクラッド層１０５，(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ
活性層１０４，ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッ
ド層１０３，ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０２を
通って、ｎ側電極１０９に電流が流れることにより、
(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層１０４で発光して黄色の
光を放射する発光ダイオードとして構成されている。
から、ｐ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4キャップ層１０７，ｐ型Ｇ
ａＩｎＰスパイク防止層１０６，ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)
ＩｎＡｓＰクラッド層１０５，(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ
活性層１０４，ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッ
ド層１０３，ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０２を
通って、ｎ側電極１０９に電流が流れることにより、
(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層１０４で発光して黄色の
光を放射する発光ダイオードとして構成されている。
【００５４】図７の半導体発光素子の特徴は、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１上に積層したｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ
0.4バッファ層１０２の表面にｎ側電極１０９を形成し
ている点である。これにより、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板
１０１の表面とｎ型ＧａＡｓ0. 6Ｐ0.4バッファ層１０２
との界面を通らなくても(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層
１０４に電流を注入することが可能となる。従って、ｎ
型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表面の自然酸化膜あるい
は不純物偏析によって発生する界面空乏層の影響を受け
ることがなく、立ち上がり電圧を(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)Ｉｎ
Ｐ活性層１０４のバンドギャップエネルギーに対応した
２．２Ｖ程度まで低減することができる。よって、Ｇａ
ＡｓＰエピ基板上に形成した半導体発光素子の動作電圧
を低減することが可能となる。
ＡｓＰエピ基板１０１上に積層したｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ
0.4バッファ層１０２の表面にｎ側電極１０９を形成し
ている点である。これにより、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板
１０１の表面とｎ型ＧａＡｓ0. 6Ｐ0.4バッファ層１０２
との界面を通らなくても(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層
１０４に電流を注入することが可能となる。従って、ｎ
型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表面の自然酸化膜あるい
は不純物偏析によって発生する界面空乏層の影響を受け
ることがなく、立ち上がり電圧を(Ａｌ0.1Ｇａ0.9)Ｉｎ
Ｐ活性層１０４のバンドギャップエネルギーに対応した
２．２Ｖ程度まで低減することができる。よって、Ｇａ
ＡｓＰエピ基板上に形成した半導体発光素子の動作電圧
を低減することが可能となる。
【００５５】実施例２ 図８は、本発明の実施例２の半導体発光素子（半導体レ
ーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例２の
半導体発光素子は、第２の実施形態の具体例となってい
る。図８の半導体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板１０
１ａ上に、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ＝１
〜０．６）組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍのｎ型
ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜２０１とを順に積層して形成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０２が用いられている。こ
こで、ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜２０１のキャリア濃度
は８×１０17ｃｍ-3となっており、従来よりも高濃度に
なっている。
ーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例２の
半導体発光素子は、第２の実施形態の具体例となってい
る。図８の半導体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板１０
１ａ上に、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ＝１
〜０．６）組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍのｎ型
ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜２０１とを順に積層して形成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０２が用いられている。こ
こで、ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜２０１のキャリア濃度
は８×１０17ｃｍ-3となっており、従来よりも高濃度に
なっている。
【００５６】また、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０２上に
は、層厚１μｍのｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０
２が形成され、ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０２
上には、層厚１μｍのｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰ
クラッド層１０３が形成され、ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)Ｉ
ｎＡｓＰクラッド層１０３上には、ＧａＩｎＡｓＰ／
(Ａｌ0.5Ｇａ0.5)ＩｎＰ多重量子井戸活性層２０３が形
成され、多重量子井戸活性層２０３上には、層厚１μｍ
のｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５が
形成され、ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層
１０５上には、層厚０．０５μｍのｐ型ＧａＩｎＰスパ
イク防止層１０６が形成され、ｐ型ＧａＩｎＰスパイク
防止層１０６上には、層厚０．２μｍのｐ型ＧａＡｓ
0.6Ｐ0.4キャップ層１０７が形成されている。ここで、
多重量子井戸活性層２０３は、層厚５ｎｍのＧａＩｎＡ
ｓＰ井戸層と層厚８ｎｍの(Ａｌ0.5Ｇａ0.5)ＩｎＰ障壁
層とが交互に積層されて形成されている。
は、層厚１μｍのｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０
２が形成され、ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０２
上には、層厚１μｍのｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰ
クラッド層１０３が形成され、ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)Ｉ
ｎＡｓＰクラッド層１０３上には、ＧａＩｎＡｓＰ／
(Ａｌ0.5Ｇａ0.5)ＩｎＰ多重量子井戸活性層２０３が形
成され、多重量子井戸活性層２０３上には、層厚１μｍ
のｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５が
形成され、ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層
１０５上には、層厚０．０５μｍのｐ型ＧａＩｎＰスパ
イク防止層１０６が形成され、ｐ型ＧａＩｎＰスパイク
防止層１０６上には、層厚０．２μｍのｐ型ＧａＡｓ
0.6Ｐ0.4キャップ層１０７が形成されている。ここで、
多重量子井戸活性層２０３は、層厚５ｎｍのＧａＩｎＡ
ｓＰ井戸層と層厚８ｎｍの(Ａｌ0.5Ｇａ0.5)ＩｎＰ障壁
層とが交互に積層されて形成されている。
【００５７】また、ｐ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4キャップ層１
０７上にはｐ側電極１０８が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１ａの裏面にはｎ側電極１０９が形成されてい
る。
０７上にはｐ側電極１０８が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１ａの裏面にはｎ側電極１０９が形成されてい
る。
【００５８】図８の半導体レーザは、基板の上下に形成
したｐ側電極１０８とｎ側電極１０９に通電することに
より、多重量子井戸活性層２０３中のＧａＩｎＡｓＰ井
戸層のバンドギャップに対応した波長（６００〜６８０
ｎｍ）で発光する。井戸層で発光した光は、ｎ型(Ａｌ
0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０３とｐ型(Ａｌ0
.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５で閉じ込められ
て導波し、図示していない素子両端の劈開面で構成され
る共振器内でレーザ発振し、可視レーザ光として放射さ
れる。
したｐ側電極１０８とｎ側電極１０９に通電することに
より、多重量子井戸活性層２０３中のＧａＩｎＡｓＰ井
戸層のバンドギャップに対応した波長（６００〜６８０
ｎｍ）で発光する。井戸層で発光した光は、ｎ型(Ａｌ
0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０３とｐ型(Ａｌ0
.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５で閉じ込められ
て導波し、図示していない素子両端の劈開面で構成され
る共振器内でレーザ発振し、可視レーザ光として放射さ
れる。
【００５９】図８の半導体発光素子（半導体レーザ）の
特徴は、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０２を構成するｎ型
ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜２０１のキャリア濃度を、一般に
市販されている０．２〜４×１０17ｃｍ-3よりも高い８
×１０17ｃｍ-3としている点である。これにより、基板
表面に形成された自然酸化膜あるいは基板表面での不純
物偏析によって発生する界面空乏層幅を減少させて、立
ち上がり電圧を低減させることができる。
特徴は、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板２０２を構成するｎ型
ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜２０１のキャリア濃度を、一般に
市販されている０．２〜４×１０17ｃｍ-3よりも高い８
×１０17ｃｍ-3としている点である。これにより、基板
表面に形成された自然酸化膜あるいは基板表面での不純
物偏析によって発生する界面空乏層幅を減少させて、立
ち上がり電圧を低減させることができる。
【００６０】また、図８の半導体発光素子（半導体レー
ザ）では、ｐ側電極１０８とｎ側電極１０９を、それぞ
れ、基板の表側と裏側に形成して上下に通電するように
なっている。これにより、図７に示した半導体発光素子
と比べてｎ側における電流通路幅を広くとることがで
き、微分抵抗を低減できる。従って、立ち上がり電圧と
微分抵抗との両者を低減して、ＧａＡｓＰエピ基板上に
形成した可視半導体レーザの動作電圧を低減することが
できる。
ザ）では、ｐ側電極１０８とｎ側電極１０９を、それぞ
れ、基板の表側と裏側に形成して上下に通電するように
なっている。これにより、図７に示した半導体発光素子
と比べてｎ側における電流通路幅を広くとることがで
き、微分抵抗を低減できる。従って、立ち上がり電圧と
微分抵抗との両者を低減して、ＧａＡｓＰエピ基板上に
形成した可視半導体レーザの動作電圧を低減することが
できる。
【００６１】実施例３ 図９は、本発明の実施例３の半導体発光素子（半導体レ
ーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例３の
半導体発光素子は、第３の実施形態の具体例となってい
る。図９の半導体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板１０
１ａ上に、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ＝１
〜０．６）組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍのｎ型
ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜１０１ｃとを順に積層して形成さ
れた市販のｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１が用いられて
いる。
ーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例３の
半導体発光素子は、第３の実施形態の具体例となってい
る。図９の半導体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板１０
１ａ上に、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ＝１
〜０．６）組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍのｎ型
ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜１０１ｃとを順に積層して形成さ
れた市販のｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１が用いられて
いる。
【００６２】また、図９の半導体発光素子では、ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板１０１の表面にＳｉを拡散させてＳｉ
拡散領域３０１が形成されている。
ａＡｓＰエピ基板１０１の表面にＳｉを拡散させてＳｉ
拡散領域３０１が形成されている。
【００６３】また、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表
面のＳｉ拡散領域３０１上には、層厚１μｍのｎ型Ｇａ
Ａｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０２が形成され、ｎ型ＧａＡ
ｓ0. 6Ｐ0.4バッファ層１０２上には、層厚１μｍのｎ型
(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０３が形成さ
れ、ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０３
上には、層厚０．１μｍのＧａＩｎＰ下部光導波層３０
２が形成され、ＧａＩｎＰ下部光導波層３０２上には、
層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰ活性層３０３が形成さ
れ、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３０３上には、ＧａＩｎＰ上
部光導波層３０４が形成され、ＧａＩｎＰ上部光導波層
３０４上には、層厚１μｍのｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)Ｉｎ
ＡｓＰクラッド層１０５が形成され、ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ
0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５上には、層厚０．０５
μｍのｐ型ＧａＩｎＰスパイク防止層１０６が形成さ
れ、ｐ型ＧａＩｎＰスパイク防止層１０６上には、層厚
０．２μｍのｐ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4キャップ層１０７が
形成されている。上記構造はＳＣＨ構造（separate con
finement heterostructure）を含んでいる。
面のＳｉ拡散領域３０１上には、層厚１μｍのｎ型Ｇａ
Ａｓ0.6Ｐ0.4バッファ層１０２が形成され、ｎ型ＧａＡ
ｓ0. 6Ｐ0.4バッファ層１０２上には、層厚１μｍのｎ型
(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０３が形成さ
れ、ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０３
上には、層厚０．１μｍのＧａＩｎＰ下部光導波層３０
２が形成され、ＧａＩｎＰ下部光導波層３０２上には、
層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰ活性層３０３が形成さ
れ、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３０３上には、ＧａＩｎＰ上
部光導波層３０４が形成され、ＧａＩｎＰ上部光導波層
３０４上には、層厚１μｍのｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)Ｉｎ
ＡｓＰクラッド層１０５が形成され、ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ
0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５上には、層厚０．０５
μｍのｐ型ＧａＩｎＰスパイク防止層１０６が形成さ
れ、ｐ型ＧａＩｎＰスパイク防止層１０６上には、層厚
０．２μｍのｐ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4キャップ層１０７が
形成されている。上記構造はＳＣＨ構造（separate con
finement heterostructure）を含んでいる。
【００６４】また、ｐ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4キャップ層１
０７上にはｐ側電極１０８が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１ａの裏面にはｎ側電極１０９が形成されてい
る。
０７上にはｐ側電極１０８が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１ａの裏面にはｎ側電極１０９が形成されてい
る。
【００６５】図９の半導体レーザは、基板の上下に形成
したｐ側電極１０８とｎ側電極１０９に通電することに
より、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３０３に対応した波長、例
えば６５０ｎｍで発光する。活性層３０３で発光した光
は、ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０３
とｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５で
閉じ込められてＧａＩｎＰ光導波層３０２，３０４中を
導波し、図示していない素子両端の劈開面で構成される
共振器内でレーザ発振し、赤色のレーザ光として放射さ
れる。
したｐ側電極１０８とｎ側電極１０９に通電することに
より、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３０３に対応した波長、例
えば６５０ｎｍで発光する。活性層３０３で発光した光
は、ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０３
とｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッド層１０５で
閉じ込められてＧａＩｎＰ光導波層３０２，３０４中を
導波し、図示していない素子両端の劈開面で構成される
共振器内でレーザ発振し、赤色のレーザ光として放射さ
れる。
【００６６】図９の半導体発光素子の上記構造は、活性
領域（光導波層と活性層）に、酸化しやすいＡｌを含ま
ない構造となっている。これにより、光出射端面におい
て活性領域の酸化による再結合準位形成を抑制すること
ができ、光出射端面の破壊レベルを向上させて高出力の
赤色レーザ光を得ることが可能となる。
領域（光導波層と活性層）に、酸化しやすいＡｌを含ま
ない構造となっている。これにより、光出射端面におい
て活性領域の酸化による再結合準位形成を抑制すること
ができ、光出射端面の破壊レベルを向上させて高出力の
赤色レーザ光を得ることが可能となる。
【００６７】図９の半導体発光素子（半導体レーザ）の
特徴は、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表面にｎ型不
純物であるＳｉを拡散させて５×１０17ｃｍ-3以上のキ
ャリア濃度を有するＳｉ拡散領域３０１を形成した点で
ある。これにより、基板表面に形成された自然酸化膜あ
るいは基板表面での不純物偏析によって発生する界面空
乏層幅を減少させて、素子の立ち上がり電圧を低減する
ことができる。
特徴は、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表面にｎ型不
純物であるＳｉを拡散させて５×１０17ｃｍ-3以上のキ
ャリア濃度を有するＳｉ拡散領域３０１を形成した点で
ある。これにより、基板表面に形成された自然酸化膜あ
るいは基板表面での不純物偏析によって発生する界面空
乏層幅を減少させて、素子の立ち上がり電圧を低減する
ことができる。
【００６８】また、実施例３の半導体発光素子（半導体
レーザ）は、実施例２の半導体発光素子（半導体レー
ザ）と同様に、ｐ側電極１０８とｎ側電極１０９を、そ
れぞれ、基板の表側と裏側に形成して上下に通電するよ
うになっている。これにより、図７に示した半導体発光
素子と比べてｎ側における電流通路幅を広くとることが
でき、微分抵抗を低減できる。
レーザ）は、実施例２の半導体発光素子（半導体レー
ザ）と同様に、ｐ側電極１０８とｎ側電極１０９を、そ
れぞれ、基板の表側と裏側に形成して上下に通電するよ
うになっている。これにより、図７に示した半導体発光
素子と比べてｎ側における電流通路幅を広くとることが
でき、微分抵抗を低減できる。
【００６９】さらに、図９の半導体レーザでは、実施例
２の半導体レーザと異なり、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板自
身のキャリア濃度を特別に高くする必要がない。そのた
め、一般に市販されているｎ型ＧａＡｓＰエピ基板をそ
のまま使用することができる。従って、可視ＬＥＤ用途
で大量に生産されている安価な基板を使用して製造コス
トを低減することができる。
２の半導体レーザと異なり、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板自
身のキャリア濃度を特別に高くする必要がない。そのた
め、一般に市販されているｎ型ＧａＡｓＰエピ基板をそ
のまま使用することができる。従って、可視ＬＥＤ用途
で大量に生産されている安価な基板を使用して製造コス
トを低減することができる。
【００７０】実施例４ 図１０は、本発明の実施例４の半導体発光素子（半導体
レーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例４
の半導体発光素子は、第４の実施形態の具体例となって
いる。図１０の半導体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１ａ上に、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ
＝１〜０．６）組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍの
ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜１０１ｃとを順に積層して形
成された市販のｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１が用いら
れている。また、図１０の半導体発光素子では、ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板１０１の表面は、ドライエッチングに
よって、表面の自然酸化膜及び偏析した不純物が除去さ
れた清浄表面４０１となっている。なお、ドライエッチ
ングは塩素系ガスを導入して行なうことができる。
レーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例４
の半導体発光素子は、第４の実施形態の具体例となって
いる。図１０の半導体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１ａ上に、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ
＝１〜０．６）組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍの
ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜１０１ｃとを順に積層して形
成された市販のｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１が用いら
れている。また、図１０の半導体発光素子では、ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板１０１の表面は、ドライエッチングに
よって、表面の自然酸化膜及び偏析した不純物が除去さ
れた清浄表面４０１となっている。なお、ドライエッチ
ングは塩素系ガスを導入して行なうことができる。
【００７１】そして、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の
清浄表面４０１上には、実施例３と同様の半導体レーザ
積層構造が形成されている。このとき、半導体レーザ積
層構造は、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表面をドラ
イエッチングして清浄表面４０１を形成した後、同一チ
ャンバー内で連続的に結晶成長して形成される。これに
より、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１とｎ型ＧａＡｓ
0.6Ｐ0.4バッファ層１０２との界面に自然酸化膜や不純
物が偏析した変性層が形成されることがなく、素子の立
ち上がり電圧を低減することができる。
清浄表面４０１上には、実施例３と同様の半導体レーザ
積層構造が形成されている。このとき、半導体レーザ積
層構造は、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表面をドラ
イエッチングして清浄表面４０１を形成した後、同一チ
ャンバー内で連続的に結晶成長して形成される。これに
より、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１とｎ型ＧａＡｓ
0.6Ｐ0.4バッファ層１０２との界面に自然酸化膜や不純
物が偏析した変性層が形成されることがなく、素子の立
ち上がり電圧を低減することができる。
【００７２】また、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１の表
面をドライエッチングする場合には、ｎ型ＧａＡｓＰ基
板１０１の表面にＳｉを高濃度に拡散させる実施例３の
仕方に比べて、基板表面に与える損傷を小さくすること
ができる。従って、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に
形成した半導体レーザ積層構造の結晶品質を向上させる
ことができる。
面をドライエッチングする場合には、ｎ型ＧａＡｓＰ基
板１０１の表面にＳｉを高濃度に拡散させる実施例３の
仕方に比べて、基板表面に与える損傷を小さくすること
ができる。従って、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に
形成した半導体レーザ積層構造の結晶品質を向上させる
ことができる。
【００７３】実施例５ 図１１は、本発明の実施例５の半導体発光素子（半導体
レーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例５
の半導体発光素子は、第５の実施形態の具体例となって
いる。図１１の半導体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１ａ上に、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ
＝１〜０．６）組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍの
ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜１０１ｃとを順に積層して形
成された市販のｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１が用いら
れている。
レーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例５
の半導体発光素子は、第５の実施形態の具体例となって
いる。図１１の半導体発光素子では、ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１ａ上に、層厚５０μｍのｎ型ＧａＡｓyＰ1-y（ｙ
＝１〜０．６）組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍの
ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4厚膜１０１ｃとを順に積層して形
成された市販のｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１が用いら
れている。
【００７４】また、図１１の半導体発光素子では、ｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板１０１上には、層厚１μｍの高濃度
ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層５０１が形成されてい
る。ここで、高濃度ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層５
０１は、ｎ型ドーパントとしてＳｅを用いており、５×
１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有している。そし
て、高濃度ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層５０１上に
は、実施例３と同様の半導体レーザ積層構造が形成され
ている。
ＧａＡｓＰエピ基板１０１上には、層厚１μｍの高濃度
ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層５０１が形成されてい
る。ここで、高濃度ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層５
０１は、ｎ型ドーパントとしてＳｅを用いており、５×
１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有している。そし
て、高濃度ｎ型ＧａＡｓ0.6Ｐ0.4バッファ層５０１上に
は、実施例３と同様の半導体レーザ積層構造が形成され
ている。
【００７５】このように、図１１の半導体レーザは、ｎ
型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に５×１０17ｃｍ-3以上
のキャリア濃度を有する高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ
層５０１が形成されていることを特徴としている。この
場合、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１中にドー
プされたｎ型不純物は、その後の結晶成長中の熱処理に
よって、キャリア濃度の低いｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１
０１側に拡散し、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１のキャ
リア濃度は、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１と
の界面近傍で高くなる。これにより、基板表面に形成さ
れた自然酸化膜あるいは基板表面での不純物偏析によっ
て発生する界面空乏層幅を減少させることができる。
型ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に５×１０17ｃｍ-3以上
のキャリア濃度を有する高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ
層５０１が形成されていることを特徴としている。この
場合、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１中にドー
プされたｎ型不純物は、その後の結晶成長中の熱処理に
よって、キャリア濃度の低いｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１
０１側に拡散し、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板１０１のキャ
リア濃度は、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１と
の界面近傍で高くなる。これにより、基板表面に形成さ
れた自然酸化膜あるいは基板表面での不純物偏析によっ
て発生する界面空乏層幅を減少させることができる。
【００７６】図１２は、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ
層５０１のキャリア濃度を６〜８×１０17ｃｍ-3にした
ときの電流−電圧特性の測定結果を示す図である。図１
２の電流−電圧特性の測定結果から、高濃度ｎ型ＧａＡ
ｓＰバッファ層５０１のキャリア濃度を６〜８×１０17
ｃｍ-3にすると、立ち上がり電圧を約２．０Ｖまで低減
することができることがわかる。ただし、０．２Ｖ程度
の電圧オーバーシュートが発生して負性抵抗はわずかに
残っている。これは、キャリア注入を妨げるエネルギー
障壁が存在していることを示している。
層５０１のキャリア濃度を６〜８×１０17ｃｍ-3にした
ときの電流−電圧特性の測定結果を示す図である。図１
２の電流−電圧特性の測定結果から、高濃度ｎ型ＧａＡ
ｓＰバッファ層５０１のキャリア濃度を６〜８×１０17
ｃｍ-3にすると、立ち上がり電圧を約２．０Ｖまで低減
することができることがわかる。ただし、０．２Ｖ程度
の電圧オーバーシュートが発生して負性抵抗はわずかに
残っている。これは、キャリア注入を妨げるエネルギー
障壁が存在していることを示している。
【００７７】また、図１３は、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバ
ッファ層５０１のキャリア濃度を２〜３×１０18ｃｍ-3
まで高くしたときの電流−電圧特性の測定結果を示す図
である。図１３から、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層
５０１のキャリア濃度を２〜３×１０18ｃｍ-3まで高く
すると、立ち上がり電圧を１．９Ｖに低減できることに
加えて、負性抵抗を完全に抑制することができることが
わかる。従って、キャリア注入が妨げられることがな
く、高速変調が可能となる。
ッファ層５０１のキャリア濃度を２〜３×１０18ｃｍ-3
まで高くしたときの電流−電圧特性の測定結果を示す図
である。図１３から、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層
５０１のキャリア濃度を２〜３×１０18ｃｍ-3まで高く
すると、立ち上がり電圧を１．９Ｖに低減できることに
加えて、負性抵抗を完全に抑制することができることが
わかる。従って、キャリア注入が妨げられることがな
く、高速変調が可能となる。
【００７８】また、図１１に示した半導体レーザにおい
ては、実施例３におけるＳｉ拡散工程や実施例４におけ
るドライエッチング工程といった追加の工程を用いるこ
となく、立ち上がり電圧を低減することができる。従っ
て、製造工程をより簡略化することができる。
ては、実施例３におけるＳｉ拡散工程や実施例４におけ
るドライエッチング工程といった追加の工程を用いるこ
となく、立ち上がり電圧を低減することができる。従っ
て、製造工程をより簡略化することができる。
【００７９】また、図１１の半導体発光素子では、ｎ型
ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に最初に形成するｎ型バッ
ファ層５０１の材料としてＧａＡｓＰを用いている。Ｇ
ａＡｓＰは、構成元素としてＡｌを含んでおらず、また
Ｖ族元素としてＡｓとＰの両方を含んでいる。そのた
め、オフ角度が１〜３°と小さく、かつ、ヒロックの起
源となる結晶欠陥が多数存在するＧａＡｓＰエピ基板１
０１上に結晶成長させた場合でも、ヒロックの密度及び
サイズを低減させることができる。従って、ｎ型ＧａＡ
ｓＰエピ基板１０１上に形成するバッファ層５０１の材
料としては、この実施例５のように、(Ａｌ)ＧａＩｎＰ
よりもＧａＡｓＰの方が望ましい。
ＧａＡｓＰエピ基板１０１上に最初に形成するｎ型バッ
ファ層５０１の材料としてＧａＡｓＰを用いている。Ｇ
ａＡｓＰは、構成元素としてＡｌを含んでおらず、また
Ｖ族元素としてＡｓとＰの両方を含んでいる。そのた
め、オフ角度が１〜３°と小さく、かつ、ヒロックの起
源となる結晶欠陥が多数存在するＧａＡｓＰエピ基板１
０１上に結晶成長させた場合でも、ヒロックの密度及び
サイズを低減させることができる。従って、ｎ型ＧａＡ
ｓＰエピ基板１０１上に形成するバッファ層５０１の材
料としては、この実施例５のように、(Ａｌ)ＧａＩｎＰ
よりもＧａＡｓＰの方が望ましい。
【００８０】また、図１１の半導体発光素子では、高濃
度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１のｎ型ドーパントと
してＳｅを用いている。Ｓｅはドーピング効率が高いた
め、１０18〜１０19ｃｍ-3の高いｎ型キャリア濃度が容
易に得られる。また、Ｓｉに比べて拡散係数が大きいた
め、結晶成長中の熱処理によって容易にＳｅがｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１の表面に拡散する。従って、Ｓｅ
は、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１からｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板１０１の表面に拡散させて、素子の電
気特性を改善させるという目的に対しては、最も適した
ドーパントとなっている。
度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１のｎ型ドーパントと
してＳｅを用いている。Ｓｅはドーピング効率が高いた
め、１０18〜１０19ｃｍ-3の高いｎ型キャリア濃度が容
易に得られる。また、Ｓｉに比べて拡散係数が大きいた
め、結晶成長中の熱処理によって容易にＳｅがｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板１０１の表面に拡散する。従って、Ｓｅ
は、高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１からｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板１０１の表面に拡散させて、素子の電
気特性を改善させるという目的に対しては、最も適した
ドーパントとなっている。
【００８１】実施例６ 図１４は、本発明の実施例６の半導体発光素子（半導体
レーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例６
の半導体発光素子は、第７の実施形態の具体例となって
いる。図１４の半導体レーザが図１１（実施例５）の半
導体レーザと異なっている点は、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基
板１０１上に形成したｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１
が、１×１０18ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有する高濃
度領域５０２と１×１０18ｃｍ-3よりも低いキャリア濃
度を有する低濃度領域５０３とから構成されている点で
ある。ここで、高濃度領域５０２の層厚は例えば０．１
μｍであり、低濃度領域５０３の層厚は例えば０．９μ
ｍである。
レーザ）の具体例を示す図である。なお、この実施例６
の半導体発光素子は、第７の実施形態の具体例となって
いる。図１４の半導体レーザが図１１（実施例５）の半
導体レーザと異なっている点は、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基
板１０１上に形成したｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１
が、１×１０18ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有する高濃
度領域５０２と１×１０18ｃｍ-3よりも低いキャリア濃
度を有する低濃度領域５０３とから構成されている点で
ある。ここで、高濃度領域５０２の層厚は例えば０．１
μｍであり、低濃度領域５０３の層厚は例えば０．９μ
ｍである。
【００８２】図１４の半導体レーザでは、ｎ型ＧａＡｓ
Ｐエピ基板１０１に直接接触しているｎ型ＧａＡｓＰバ
ッファ層５０１の高濃度領域５０２はキャリア濃度を１
×１０18ｃｍ-3以上と高くしており、立ち上がり電圧の
低下及び負性抵抗の抑制を実現している。これにより、
素子の動作電圧を低減し、高速変調を可能にしている。
Ｐエピ基板１０１に直接接触しているｎ型ＧａＡｓＰバ
ッファ層５０１の高濃度領域５０２はキャリア濃度を１
×１０18ｃｍ-3以上と高くしており、立ち上がり電圧の
低下及び負性抵抗の抑制を実現している。これにより、
素子の動作電圧を低減し、高速変調を可能にしている。
【００８３】しかし、１×１０18ｃｍ-3以上に高濃度ド
ープしたＧａＡｓＰを厚く積層した場合には、表面に微
細な凹凸が発生して表面平坦性が劣化してしまう。そこ
で、図１４の半導体レーザでは、さらに、０．１μｍと
比較的薄く形成した高濃度領域５０２上に、キャリア濃
度が１×１０18ｃｍ-3よりも低い低濃度領域５０３を積
層することで、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１の表面
平坦性の劣化を防止している。
ープしたＧａＡｓＰを厚く積層した場合には、表面に微
細な凹凸が発生して表面平坦性が劣化してしまう。そこ
で、図１４の半導体レーザでは、さらに、０．１μｍと
比較的薄く形成した高濃度領域５０２上に、キャリア濃
度が１×１０18ｃｍ-3よりも低い低濃度領域５０３を積
層することで、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層５０１の表面
平坦性の劣化を防止している。
【００８４】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板
上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が
積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成されたｎ型半導体層
と、前記ｎ型半導体層上に形成された発光領域を含む半
導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成され
たｐ側電極と、前記ｎ型半導体層の表面に形成されたｎ
側電極とを備えており、ｐ側電極を半導体積層構造の表
面に形成し、ｎ側電極をｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に積
層したｎ型半導体層表面に形成しているので、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板表面とｎ型半導体層との界面を通らなく
ても発光領域に電流を注入することが可能となり、素子
の立ち上がり電圧を低減することができ、従って、素子
の動作電圧を低減することができる。
発明によれば、ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板
上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が
積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成されたｎ型半導体層
と、前記ｎ型半導体層上に形成された発光領域を含む半
導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成され
たｐ側電極と、前記ｎ型半導体層の表面に形成されたｎ
側電極とを備えており、ｐ側電極を半導体積層構造の表
面に形成し、ｎ側電極をｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に積
層したｎ型半導体層表面に形成しているので、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板表面とｎ型半導体層との界面を通らなく
ても発光領域に電流を注入することが可能となり、素子
の立ち上がり電圧を低減することができ、従って、素子
の動作電圧を低減することができる。
【００８５】また、請求項２記載の発明によれば、ｎ型
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層と５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有
するｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に
形成された発光領域を含む半導体積層構造と、前記半導
体積層構造の表面に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極とを備え
ており、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板を構成するｎ型ＧａＡ
ｓＰ厚膜のキャリア濃度を５×１０17ｃｍ-3以上まで高
くして形成することにより、基板表面に形成された自然
酸化膜あるいは基板表面での不純物偏析によって発生す
る界面空乏層幅を減少させて素子の立ち上がり電圧を低
減することができる。
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層と５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有
するｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成されたｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に
形成された発光領域を含む半導体積層構造と、前記半導
体積層構造の表面に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型Ｇ
ａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極とを備え
ており、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板を構成するｎ型ＧａＡ
ｓＰ厚膜のキャリア濃度を５×１０17ｃｍ-3以上まで高
くして形成することにより、基板表面に形成された自然
酸化膜あるいは基板表面での不純物偏析によって発生す
る界面空乏層幅を減少させて素子の立ち上がり電圧を低
減することができる。
【００８６】また、請求項２記載の発明では、電極を基
板の表側と裏側に形成して上下に通電するようになって
おり、微分抵抗を抑えることができる。従って、立ち上
がり電圧と微分抵抗を下げて動作電圧を一層低減するこ
とができる。
板の表側と裏側に形成して上下に通電するようになって
おり、微分抵抗を抑えることができる。従って、立ち上
がり電圧と微分抵抗を下げて動作電圧を一層低減するこ
とができる。
【００８７】また、請求項３記載の発明によれば、ｎ型
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板の表面にｎ型不純物を拡散させて形成された５×１
０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有する拡散領域と、前
記拡散領域上に形成された発光領域を含む半導体積層構
造と、前記半導体積層構造の表面に形成されたｐ側電極
と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ
側電極とを備えており、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板表面に
ｎ型不純物を拡散させて５×１０17ｃｍ-3以上のキャリ
ア濃度を有する拡散領域を形成することより、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板表面のキャリア濃度を高くして基板表面
に形成された自然酸化膜あるいは基板表面での不純物偏
析によって発生する界面空乏層幅を減少させ、素子の立
ち上がり電圧を低減することができる。
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板の表面にｎ型不純物を拡散させて形成された５×１
０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有する拡散領域と、前
記拡散領域上に形成された発光領域を含む半導体積層構
造と、前記半導体積層構造の表面に形成されたｐ側電極
と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ
側電極とを備えており、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板表面に
ｎ型不純物を拡散させて５×１０17ｃｍ-3以上のキャリ
ア濃度を有する拡散領域を形成することより、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板表面のキャリア濃度を高くして基板表面
に形成された自然酸化膜あるいは基板表面での不純物偏
析によって発生する界面空乏層幅を減少させ、素子の立
ち上がり電圧を低減することができる。
【００８８】また、請求項３記載の発明では、ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板自身のキャリア濃度を特別に高くする必
要がなく、一般に市販されているいｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板をそのまま使用することができる。従って、可視Ｌ
ＥＤ用途で大量に生産されている安価な基板を使用して
製造コストを低減することができる。
ＡｓＰエピ基板自身のキャリア濃度を特別に高くする必
要がなく、一般に市販されているいｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板をそのまま使用することができる。従って、可視Ｌ
ＥＤ用途で大量に生産されている安価な基板を使用して
製造コストを低減することができる。
【００８９】また、請求項４記載の発明によれば、ｎ型
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板の表面をドライエッチングして形成した清浄表面上
に結晶成長させた発光領域を含む半導体積層構造と、前
記半導体積層構造の表面に形成されたｐ側電極と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極と
を備えており、ｎ型ＧａＡｓＰ基板上に半導体積層構造
を結晶成長する直前に、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板表面を
ドライエッチングすることにより、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板表面に形成された自然酸化膜や不純物が偏析した変
性層を除去して、界面空乏層を形成しないようにしてい
る。従って、素子の立ち上がり電圧を低減することがで
きる。
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板の表面をドライエッチングして形成した清浄表面上
に結晶成長させた発光領域を含む半導体積層構造と、前
記半導体積層構造の表面に形成されたｐ側電極と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極と
を備えており、ｎ型ＧａＡｓＰ基板上に半導体積層構造
を結晶成長する直前に、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板表面を
ドライエッチングすることにより、ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板表面に形成された自然酸化膜や不純物が偏析した変
性層を除去して、界面空乏層を形成しないようにしてい
る。従って、素子の立ち上がり電圧を低減することがで
きる。
【００９０】また、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板表面をドラ
イエッチングする方法は、ｎ型ＧａＡｓＰ基板表面にｎ
型不純物を高濃度に拡散する請求項３記載の方法より
も、基板表面に与える損傷を小さくすることが可能であ
る。従って、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成される半
導体積層構造の結晶品質を向上させることができる。
イエッチングする方法は、ｎ型ＧａＡｓＰ基板表面にｎ
型不純物を高濃度に拡散する請求項３記載の方法より
も、基板表面に与える損傷を小さくすることが可能であ
る。従って、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成される半
導体積層構造の結晶品質を向上させることができる。
【００９１】また、請求項５記載の発明によれば、ｎ型
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板上に形成された５×１０ 17ｃｍ-3以上のキャリア濃
度を有するｎ型ＧａＡｓＰバッファ層と、前記ｎ型Ｇａ
ＡｓＰバッファ層上に形成された発光領域を含む半導体
積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成されたｐ
側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成さ
れたｎ側電極とを備えており、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板
上に５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有するｎ型
ＧａＡｓＰバッファ層を形成することを特徴としてい
る。この場合、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層中にドープさ
れたｎ型不純物は、その後の結晶成長中の熱処理によっ
てキャリア濃度の低いｎ型ＧａＡｓＰエピ基板側に拡散
し、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層との界面近傍でｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板のキャリア濃度が高くなる。これによ
り、基板表面に形成された自然酸化膜あるいは基板表面
での不純物偏析によって発生する界面空乏層幅を減少さ
せ、素子の立ち上がり電圧を低減できる。
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板上に形成された５×１０ 17ｃｍ-3以上のキャリア濃
度を有するｎ型ＧａＡｓＰバッファ層と、前記ｎ型Ｇａ
ＡｓＰバッファ層上に形成された発光領域を含む半導体
積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成されたｐ
側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成さ
れたｎ側電極とを備えており、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板
上に５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有するｎ型
ＧａＡｓＰバッファ層を形成することを特徴としてい
る。この場合、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層中にドープさ
れたｎ型不純物は、その後の結晶成長中の熱処理によっ
てキャリア濃度の低いｎ型ＧａＡｓＰエピ基板側に拡散
し、ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層との界面近傍でｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板のキャリア濃度が高くなる。これによ
り、基板表面に形成された自然酸化膜あるいは基板表面
での不純物偏析によって発生する界面空乏層幅を減少さ
せ、素子の立ち上がり電圧を低減できる。
【００９２】また、請求項５記載の発明では、請求項３
におけるｎ型不純物拡散や請求項４におけるドライエッ
チングといった追加の工程を用いることなく、動作電圧
の低い半導体発光素子を形成することができる。従っ
て、製造工程を簡略化することができる。
におけるｎ型不純物拡散や請求項４におけるドライエッ
チングといった追加の工程を用いることなく、動作電圧
の低い半導体発光素子を形成することができる。従っ
て、製造工程を簡略化することができる。
【００９３】また、請求項６記載の発明によれば、請求
項２におけるｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層、または、請求
項３における拡散領域、または、請求項５におけるｎ型
ＧａＡｓＰバッファ層におけるｎ型キャリア濃度が１×
１０18ｃｍ-3以上であるので、素子の立ち上がり電圧を
低減させる効果に加えて、負性抵抗の発生を抑制でき
る。従って、高速変調が可能となる。
項２におけるｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層、または、請求
項３における拡散領域、または、請求項５におけるｎ型
ＧａＡｓＰバッファ層におけるｎ型キャリア濃度が１×
１０18ｃｍ-3以上であるので、素子の立ち上がり電圧を
低減させる効果に加えて、負性抵抗の発生を抑制でき
る。従って、高速変調が可能となる。
【００９４】また、請求項７記載の発明によれば、ｎ型
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板上に形成されたｎ型ＧａＡｓＰバッファ層と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層上に形成された発光領域を含
む半導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成
されたｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面
に形成されたｎ側電極を備えた半導体発光素子であっ
て、前記ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層は、前記ｎ型ＧａＡ
ｓＰエピ基板に隣接した１×１０18ｃｍ-3以上のキャリ
ア濃度を有する高濃度領域と１×１０18ｃｍ-3よりも低
いキャリア濃度を有する低濃度領域とにより構成されて
おり、ｎ型ＧａＡｓＰ基板に隣接した高濃度領域では、
キャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上と高くすること
で、立ち上がり電圧の低下及び負性抵抗の抑制を行なう
ことができる。また、低濃度領域では、キャリア濃度が
１×１０18ｃｍ-3よりも低くなっており、これにより、
高濃度ドーピングによってｎ型ＧａＡｓＰ層の表面平坦
性が劣化するのを防止することができる。
ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板上にｎ型ＧａＡｓＰ
組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層されて構成され
たｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板上に形成されたｎ型ＧａＡｓＰバッファ層と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層上に形成された発光領域を含
む半導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成
されたｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面
に形成されたｎ側電極を備えた半導体発光素子であっ
て、前記ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層は、前記ｎ型ＧａＡ
ｓＰエピ基板に隣接した１×１０18ｃｍ-3以上のキャリ
ア濃度を有する高濃度領域と１×１０18ｃｍ-3よりも低
いキャリア濃度を有する低濃度領域とにより構成されて
おり、ｎ型ＧａＡｓＰ基板に隣接した高濃度領域では、
キャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3以上と高くすること
で、立ち上がり電圧の低下及び負性抵抗の抑制を行なう
ことができる。また、低濃度領域では、キャリア濃度が
１×１０18ｃｍ-3よりも低くなっており、これにより、
高濃度ドーピングによってｎ型ＧａＡｓＰ層の表面平坦
性が劣化するのを防止することができる。
【００９５】また、請求項８記載の発明によれば、請求
項５または請求項７記載の半導体発光素子において、前
記ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層のｎ型ドーパントとしてＳ
ｅが用いられているので、高濃度ドーピングとｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板表面へのドーパント拡散を容易に実現で
き、素子の立ち上がり電圧を低減できる。
項５または請求項７記載の半導体発光素子において、前
記ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層のｎ型ドーパントとしてＳ
ｅが用いられているので、高濃度ドーピングとｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板表面へのドーパント拡散を容易に実現で
き、素子の立ち上がり電圧を低減できる。
【００９６】また、請求項９記載の発明によれば、請求
項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素
子において、該半導体発光素子は、発振波長が０．５５
〜０．７μｍ帯の半導体レーザであり、請求項１乃至請
求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素子の構造を
発振波長０．５５〜０．７μｍ帯の半導体レーザに適用
することにより、ＧａＡｓＰエピ基板上に形成した波長
０．５５〜０．７μｍ帯の半導体レーザにおける動作電
圧を低減させることができる。
項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素
子において、該半導体発光素子は、発振波長が０．５５
〜０．７μｍ帯の半導体レーザであり、請求項１乃至請
求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素子の構造を
発振波長０．５５〜０．７μｍ帯の半導体レーザに適用
することにより、ＧａＡｓＰエピ基板上に形成した波長
０．５５〜０．７μｍ帯の半導体レーザにおける動作電
圧を低減させることができる。
【００９７】また、請求項１０記載の発明によれば、請
求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光
素子において、該半導体発光素子は、半導体レーザであ
って、前記半導体積層構造は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と
ＧａＩｎＰ光導波層とＡｌＧａＩｎＡｓＰクラッド層と
を有しており、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上にＧａＩｎＡ
ｓＰを活性層とし、ＧａＩｎＰを光導波層とし、ＡｌＧ
ａＩｎＡｓＰをクラッド層とする赤色半導体レーザに対
して請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導
体発光素子の構造を適用することで、高出力の赤色レー
ザ光を得ることができ、素子の動作電圧を低減させるこ
とができる。
求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光
素子において、該半導体発光素子は、半導体レーザであ
って、前記半導体積層構造は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と
ＧａＩｎＰ光導波層とＡｌＧａＩｎＡｓＰクラッド層と
を有しており、ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上にＧａＩｎＡ
ｓＰを活性層とし、ＧａＩｎＰを光導波層とし、ＡｌＧ
ａＩｎＡｓＰをクラッド層とする赤色半導体レーザに対
して請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導
体発光素子の構造を適用することで、高出力の赤色レー
ザ光を得ることができ、素子の動作電圧を低減させるこ
とができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体発光素子の構
成例を示す図である。
成例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の半導体発光素子の構
成例を示す図である。
成例を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の半導体発光素子の構
成例を示す図である。
成例を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の半導体発光素子の構
成例を示す図である。
成例を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施形態の半導体発光素子の構
成例を示す図である。
成例を示す図である。
【図６】本発明の第７の実施形態の半導体発光素子の構
成例を示す図である。
成例を示す図である。
【図７】本発明の実施例１の半導体発光素子の具体例を
示す図である。
示す図である。
【図８】本発明の実施例２の半導体発光素子の具体例を
示す図である。
示す図である。
【図９】本発明の実施例３の半導体発光素子の具体例を
示す図である。
示す図である。
【図１０】本発明の実施例４の半導体発光素子の具体例
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】本発明の実施例５の半導体発光素子の具体例
を示す図である。
を示す図である。
【図１２】高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層のキャリア
濃度を６〜８×１０17ｃｍ-3にしたときの電流−電圧特
性の測定結果を示す図である。
濃度を６〜８×１０17ｃｍ-3にしたときの電流−電圧特
性の測定結果を示す図である。
【図１３】高濃度ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層のキャリア
濃度を２〜３×１０18ｃｍ-3まで高くしたときの電流−
電圧特性の測定結果を示す図である。
濃度を２〜３×１０18ｃｍ-3まで高くしたときの電流−
電圧特性の測定結果を示す図である。
【図１４】本発明の実施例６の半導体発光素子の具体例
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】試作した半導体レーザの電流−電圧特性を示
す図である。
す図である。
１０１ａ ｎ型ＧａＡｓ基板 １０１ｂ ｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層 １０１ｃ ｎ型ＧａＡｓＰ厚膜 １０１ ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板 １０２ ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層 １０３ ｎ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッ
ド層 １０４ (Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層 １０５ ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッ
ド層 １０６ ｐ型ＧａＩｎＰスパイク防止層 １０７ ｐ型ＧａＡｓＰキャップ層 １０８ ｐ側電極 １０９ ｎ側電極 ２０１ 高濃度ｎ型ＧａＡｓＰ厚膜 ２０２ ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板 ２０３ 多重量子井戸活性層 ３０１ Ｓｉ拡散領域 ３０２ ＧａＩｎＰ下部光導波層 ３０３ ＧａＩｎＡｓＰ活性層 ３０４ ＧａＩｎＰ上部光導波層 ４０１ 清浄表面 ５０１ ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層 ５０２ ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層の高濃度領域 ５０３ ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層の低濃度領域
ド層 １０４ (Ａｌ0.1Ｇａ0.9)ＩｎＰ活性層 １０５ ｐ型(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)ＩｎＡｓＰクラッ
ド層 １０６ ｐ型ＧａＩｎＰスパイク防止層 １０７ ｐ型ＧａＡｓＰキャップ層 １０８ ｐ側電極 １０９ ｎ側電極 ２０１ 高濃度ｎ型ＧａＡｓＰ厚膜 ２０２ ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板 ２０３ 多重量子井戸活性層 ３０１ Ｓｉ拡散領域 ３０２ ＧａＩｎＰ下部光導波層 ３０３ ＧａＩｎＡｓＰ活性層 ３０４ ＧａＩｎＰ上部光導波層 ４０１ 清浄表面 ５０１ ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層 ５０２ ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層の高濃度領域 ５０３ ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層の低濃度領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 俊一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 5F041 AA24 CA04 CA22 CA34 CA60 CA65 FF01 FF13 FF14 5F073 AA45 AA51 AA55 AA74 CA14 CB02 CB08 DA05 EA06 EA29
Claims (10)
- 【請求項１】 ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板
上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が
積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成されたｎ型半導体層
と、前記ｎ型半導体層上に形成された発光領域を含む半
導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成され
たｐ側電極と、前記ｎ型半導体層の表面に形成されたｎ
側電極とを備えていることを特徴とする半導体発光素
子。 - 【請求項２】 ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板
上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層と５×１０17ｃｍ-3以上
のキャリア濃度を有するｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が積層され
て構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記ｎ型Ｇａ
ＡｓＰエピ基板上に形成された発光領域を含む半導体積
層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成されたｐ側
電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形成され
たｎ側電極とを備えていることを特徴とする半導体発光
素子。 - 【請求項３】 ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板
上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が
積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の表面にｎ型不純物を拡散させ
て形成された５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有
する拡散領域と、前記拡散領域上に形成された発光領域
を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面に
形成されたｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の
裏面に形成されたｎ側電極とを備えていることを特徴と
する半導体発光素子。 - 【請求項４】 ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板
上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が
積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の表面をドライエッチングして
形成した清浄表面上に結晶成長させた発光領域を含む半
導体積層構造と、前記半導体積層構造の表面に形成され
たｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板の裏面に形
成されたｎ側電極とを備えていることを特徴とする半導
体発光素子。 - 【請求項５】 ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板
上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が
積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成された５×１０17ｃｍ
-3以上のキャリア濃度を有するｎ型ＧａＡｓＰバッファ
層と、前記ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層上に形成された発
光領域を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造の
表面に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ
基板の裏面に形成されたｎ側電極とを備えていることを
特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項６】 請求項２，請求項３または請求項５記載
の半導体発光素子において、ｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜
層，拡散領域またはｎ型ＧａＡｓＰバッファ層のｎ型キ
ャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上であることを特徴と
する半導体発光素子。 - 【請求項７】 ｎ型ＧａＡｓ基板またはｎ型ＧａＰ基板
上にｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層とｎ型ＧａＡｓＰ厚膜が
積層されて構成されたｎ型ＧａＡｓＰエピ基板と、前記
ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板上に形成されたｎ型ＧａＡｓＰ
バッファ層と、前記ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層上に形成
された発光領域を含む半導体積層構造と、前記半導体積
層構造の表面に形成されたｐ側電極と、前記ｎ型ＧａＡ
ｓＰエピ基板の裏面に形成されたｎ側電極を備えた半導
体発光素子であって、前記ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層
は、前記ｎ型ＧａＡｓＰエピ基板に隣接した１×１０18
ｃｍ-3以上のキャリア濃度を有する高濃度領域と１×１
０18ｃｍ-3よりも低いキャリア濃度を有する低濃度領域
とにより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５または請求項７記載の半導体発
光素子において、前記ｎ型ＧａＡｓＰバッファ層のｎ型
ドーパントとしてＳｅが用いら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のいずれか一項に
記載の半導体発光素子において、該半導体発光素子は、
発振波長が０．５５〜０．７μｍ帯の半導体レーザであ
ることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項１０】 請求項１乃至請求項８のいずれか一項
に記載の半導体発光素子において、該半導体発光素子
は、半導体レーザであって、前記半導体積層構造は、Ｇ
ａＩｎＡｓＰ活性層とＧａＩｎＰ光導波層とＡｌＧａＩ
ｎＡｓＰクラッド層とを有していることを特徴とする半
導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001020121A JP2002223040A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001020121A JP2002223040A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002223040A true JP2002223040A (ja) | 2002-08-09 |
Family
ID=18885884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001020121A Pending JP2002223040A (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002223040A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005517296A (ja) * | 2002-02-08 | 2005-06-09 | クリー インコーポレイテッド | 改良エピタキシャル堆積のために炭化珪素基板を処理する方法、及びその方法によって得られる構造とデバイス |
| JP2010045118A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置及びその製造方法 |
| JP2012532438A (ja) * | 2009-06-30 | 2012-12-13 | フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | Ｉｉｉ−ｐ半導体発光デバイスのｐコンタクト層 |
-
2001
- 2001-01-29 JP JP2001020121A patent/JP2002223040A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005517296A (ja) * | 2002-02-08 | 2005-06-09 | クリー インコーポレイテッド | 改良エピタキシャル堆積のために炭化珪素基板を処理する方法、及びその方法によって得られる構造とデバイス |
| JP2010045118A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置及びその製造方法 |
| JP2012532438A (ja) * | 2009-06-30 | 2012-12-13 | フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | Ｉｉｉ−ｐ半導体発光デバイスのｐコンタクト層 |
| US8816368B2 (en) | 2009-06-30 | 2014-08-26 | Koninklijke Philips N.V. | P-contact layer for a III-P semiconductor light emitting device |
| KR101750397B1 (ko) * | 2009-06-30 | 2017-06-23 | 루미레즈 엘엘씨 | Ⅲ-ｐ 반도체 발광 장치용 ｐ-콘택층 |
| KR20170075018A (ko) * | 2009-06-30 | 2017-06-30 | 루미레즈 엘엘씨 | Ⅲ-ｐ 반도체 발광 장치용 ｐ-콘택층 |
| KR101886733B1 (ko) | 2009-06-30 | 2018-08-09 | 루미리즈 홀딩 비.브이. | Ⅲ-ｐ 반도체 발광 장치용 ｐ-콘택층 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4839478B2 (ja) | 垂直共振器型発光ダイオード及びその製造方法 | |
| US6990132B2 (en) | Laser diode with metal-oxide upper cladding layer | |
| JP2008109066A (ja) | 発光素子 | |
| JP2005101542A (ja) | 半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2007066981A (ja) | 半導体装置 | |
| JP4952534B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2009094360A (ja) | 半導体レーザダイオード | |
| JPH11298090A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP3872398B2 (ja) | 発光素子の製造方法及び発光素子 | |
| US6492660B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP2007214221A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP2011228570A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP2010016261A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| US20080175293A1 (en) | Semiconductor laser device | |
| US7391798B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JP2002223040A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3763459B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| KR100699671B1 (ko) | 반도체 레이저장치 | |
| JP2009212343A (ja) | 窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法 | |
| JP4249920B2 (ja) | 端面窓型半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JP3801410B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| KR101111720B1 (ko) | 활성층 상에 유전체층이 형성된 측면 발광형 반도체 레이저다이오드 | |
| JP2006339311A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2005268725A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP6200158B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 |