JP2002223040A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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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
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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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 |
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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 |
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