JP2002353502A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JP2002353502A JP2002353502A JP2001155979A JP2001155979A JP2002353502A JP 2002353502 A JP2002353502 A JP 2002353502A JP 2001155979 A JP2001155979 A JP 2001155979A JP 2001155979 A JP2001155979 A JP 2001155979A JP 2002353502 A JP2002353502 A JP 2002353502A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＩｎＧａＡｌＰ系の４元系化合物半導体を用
いて黄色から緑色のような波長の短い光を発光する場合
でも、効率良く発光させると共に発光する光を吸収させ
ないことにより、発光特性の優れた半導体発光素子を提
供する。 【解決手段】 半導体基板１の上に、ＩｎＧａＡｌＰ系
化合物半導体からなり、活性層４をその活性層４よりバ
ンドギャップの大きいｎ形クラッド層３およびｐ形クラ
ッド層５により挟持する発光層形成部１１が設けられ、
その発光層形成部１１上にウインドウ層６が設けられて
いる。このｐ形クラッド層５が、活性層４側の０.０５
〜０.２μｍ厚だけＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ
（０≦ｘ≦０.１５）からなる第１層５ａと、残部がＩ
ｎ0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦１）から
なる第２層５ｂとからなっている。
いて黄色から緑色のような波長の短い光を発光する場合
でも、効率良く発光させると共に発光する光を吸収させ
ないことにより、発光特性の優れた半導体発光素子を提
供する。 【解決手段】 半導体基板１の上に、ＩｎＧａＡｌＰ系
化合物半導体からなり、活性層４をその活性層４よりバ
ンドギャップの大きいｎ形クラッド層３およびｐ形クラ
ッド層５により挟持する発光層形成部１１が設けられ、
その発光層形成部１１上にウインドウ層６が設けられて
いる。このｐ形クラッド層５が、活性層４側の０.０５
〜０.２μｍ厚だけＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ
（０≦ｘ≦０.１５）からなる第１層５ａと、残部がＩ
ｎ0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦１）から
なる第２層５ｂとからなっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩｎＧａＡｌＰ系
の４元系化合物半導体からなり、黄色から緑色の赤色よ
り短い波長の光を発光させる半導体発光素子に関する。
さらに詳しくは、活性層に効率良くキャリアを蓄えなが
ら、クラッド層の電気抵抗を下げることにより、一定の
入力に対して取り出す光の割合を大きくすることができ
る発光特性の優れた半導体発光素子に関する。
の４元系化合物半導体からなり、黄色から緑色の赤色よ
り短い波長の光を発光させる半導体発光素子に関する。
さらに詳しくは、活性層に効率良くキャリアを蓄えなが
ら、クラッド層の電気抵抗を下げることにより、一定の
入力に対して取り出す光の割合を大きくすることができ
る発光特性の優れた半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の赤色系の半導体発光素子は、たと
えば図５に示されるような構造になっている。すなわ
ち、図５において、ｎ形ＧａＡｓからなる半導体基板２
１上に、たとえばｎ形のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体材料
からなるｎ形クラッド層２２、クラッド層よりバンドギ
ャップが小さくなる組成のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体材
料からなる活性層２３、ｐ形のＩｎＧａＡｌＰ系の半導
体材料からなるｐ形クラッド層２４がそれぞれエピタキ
シャル成長され、ダブルヘテロ構造の発光層形成部３１
が形成されている。このｐ形クラッド層２４は、たとえ
ば国際公開公報ＷＯ９７／４５８８１号公報に示されて
いるように、少なくとも活性層２３側のキャリア濃度を
小さくすることが、活性層２３へのドーパント拡散を防
止して発光効率向上に寄与することが知られている。
えば図５に示されるような構造になっている。すなわ
ち、図５において、ｎ形ＧａＡｓからなる半導体基板２
１上に、たとえばｎ形のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体材料
からなるｎ形クラッド層２２、クラッド層よりバンドギ
ャップが小さくなる組成のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体材
料からなる活性層２３、ｐ形のＩｎＧａＡｌＰ系の半導
体材料からなるｐ形クラッド層２４がそれぞれエピタキ
シャル成長され、ダブルヘテロ構造の発光層形成部３１
が形成されている。このｐ形クラッド層２４は、たとえ
ば国際公開公報ＷＯ９７／４５８８１号公報に示されて
いるように、少なくとも活性層２３側のキャリア濃度を
小さくすることが、活性層２３へのドーパント拡散を防
止して発光効率向上に寄与することが知られている。
【０００３】さらにその表面にＡｌＧａＡｓ系化合物半
導体（たとえばＡｌの混晶比率０.７）からなるｐ形の
ウインドウ層（電流拡散層）２５が設けられ、その上に
ウインドウ層２５よりＡｌの混晶比率の小さいＡｌＧａ
Ａｓ系化合物半導体（たとえばＡｌの混晶比率０.５）
からなる保護層２６が設けられている。そして、その表
面の中央部にＧａＡｓからなるコンタクト層２７を介し
てｐ側電極２８および半導体基板の裏面にｎ側電極２９
が形成されている。この保護層２６は、Ａｌの混晶比率
の大きいＡｌＧａＡｓ系化合物半導体が表面に露出して
いると、外部からの水分などによりＡｌが腐食しやす
く、信頼性が低下するため、それを防止するために設け
られている。
導体（たとえばＡｌの混晶比率０.７）からなるｐ形の
ウインドウ層（電流拡散層）２５が設けられ、その上に
ウインドウ層２５よりＡｌの混晶比率の小さいＡｌＧａ
Ａｓ系化合物半導体（たとえばＡｌの混晶比率０.５）
からなる保護層２６が設けられている。そして、その表
面の中央部にＧａＡｓからなるコンタクト層２７を介し
てｐ側電極２８および半導体基板の裏面にｎ側電極２９
が形成されている。この保護層２６は、Ａｌの混晶比率
の大きいＡｌＧａＡｓ系化合物半導体が表面に露出して
いると、外部からの水分などによりＡｌが腐食しやす
く、信頼性が低下するため、それを防止するために設け
られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】赤色から橙色程度の発
光色に対しては、前述のようにＩｎＧａＡｌＰ系の４元
系化合物半導体により発光層形成部が構成され、緑色系
にはＧａＰ系化合物半導体が用いられていた。しかし、
ＧａＰ系化合物半導体は結晶性が劣り、結晶性の優れた
ＩｎＧａＡｌＰ系の４元系化合物半導体を用いることが
現在検討されている。しかし、黄色から緑色系で発光さ
せるためには、活性層のバンドギャップを大きくする必
要があり、前述のＩｎＧａＡｌＰ系化合物において、活
性層のＧａの混晶比率を、赤色の０.８〜１から０.５５
〜０.８程度にしなければならない。このように、活性
層のバンドギャップが大きくなると、その活性層をサン
ドイッチするクラッド層のＩｎＧａＡｌＰ系化合物にお
けるＧａの混晶比率が、従来の赤色系の場合における
０.３〜０.５程度では、充分にキャリアを活性層に閉じ
込めることができず、発光効率が低下しやすいという問
題がある。しかし、クラッド層のバンドギャップを大き
くするため、Ｇａの混晶比を０.３より小さくすると、
ドーパントを採り込み難くなり、キャリア濃度を充分に
上げることができず、電極間の直列抵抗が増大し、同じ
入力に対する出力、すなわち発光効率が低下するという
問題がある。
光色に対しては、前述のようにＩｎＧａＡｌＰ系の４元
系化合物半導体により発光層形成部が構成され、緑色系
にはＧａＰ系化合物半導体が用いられていた。しかし、
ＧａＰ系化合物半導体は結晶性が劣り、結晶性の優れた
ＩｎＧａＡｌＰ系の４元系化合物半導体を用いることが
現在検討されている。しかし、黄色から緑色系で発光さ
せるためには、活性層のバンドギャップを大きくする必
要があり、前述のＩｎＧａＡｌＰ系化合物において、活
性層のＧａの混晶比率を、赤色の０.８〜１から０.５５
〜０.８程度にしなければならない。このように、活性
層のバンドギャップが大きくなると、その活性層をサン
ドイッチするクラッド層のＩｎＧａＡｌＰ系化合物にお
けるＧａの混晶比率が、従来の赤色系の場合における
０.３〜０.５程度では、充分にキャリアを活性層に閉じ
込めることができず、発光効率が低下しやすいという問
題がある。しかし、クラッド層のバンドギャップを大き
くするため、Ｇａの混晶比を０.３より小さくすると、
ドーパントを採り込み難くなり、キャリア濃度を充分に
上げることができず、電極間の直列抵抗が増大し、同じ
入力に対する出力、すなわち発光効率が低下するという
問題がある。
【０００５】また、黄色から緑色の短波長の発光素子で
は、表面に設けられる保護層として用いる、Ａｌの混晶
比が０.５程度のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体では、発
光する光を吸収し、さらに発光効率が低下するという問
題がある。
は、表面に設けられる保護層として用いる、Ａｌの混晶
比が０.５程度のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体では、発
光する光を吸収し、さらに発光効率が低下するという問
題がある。
【０００６】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、ＩｎＧａＡｌＰ系の４元系化合物半導体を用
いて黄色から緑色のような波長の短い光を発光する場合
でも、効率良く発光させると共に発光する光を吸収させ
ないことにより、発光特性の優れた半導体発光素子を提
供することを目的とする。
たもので、ＩｎＧａＡｌＰ系の４元系化合物半導体を用
いて黄色から緑色のような波長の短い光を発光する場合
でも、効率良く発光させると共に発光する光を吸収させ
ないことにより、発光特性の優れた半導体発光素子を提
供することを目的とする。
【０００７】本発明の他の目的は、半導体積層部の露出
面に短い波長の光に対しても吸収せず、かつ、信頼性の
高い保護層を設けることにより、外部微分量子効率を高
くしながら信頼性の高い半導体発光素子を提供すること
にある。
面に短い波長の光に対しても吸収せず、かつ、信頼性の
高い保護層を設けることにより、外部微分量子効率を高
くしながら信頼性の高い半導体発光素子を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ＩｎＧａ
ＡｌＰ系化合物半導体を用いて黄色や緑色などの波長の
短い光を発光させる場合に、赤色などに比べて発光効率
が低下しないようにするため鋭意検討を重ねた結果、活
性層とクラッド層との間のバンドギャップ差が小さくな
り、充分にキャリアを活性層に閉じ込めることができ
ず、また、クラッド層にＩｎＡｌＰなどのバンドギャッ
プの大きい材料を用いるとｐ形クラッド層のキャリア濃
度を充分にあげるこができず、内部微分量子効率が低下
することに原因があることを見出した。そして、ｐ形ク
ラッド層の活性層側の一部のみにＧａの混晶割合が０ま
たは非常に小さいＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を用い
ることにより、キャリアの閉込めが充分に行われ、かつ
抵抗損も殆ど生じないで良好な発光特性が得られること
を見出した。ここにＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体と
は、Ｉｎ0.49（ＧａaＡｌ1-a）0.51Ｐで表わされるａが
０から１まで変化し得る化合物で、ＧａＡｓとほぼ格子
整合し得る化合物半導体を意味する。
ＡｌＰ系化合物半導体を用いて黄色や緑色などの波長の
短い光を発光させる場合に、赤色などに比べて発光効率
が低下しないようにするため鋭意検討を重ねた結果、活
性層とクラッド層との間のバンドギャップ差が小さくな
り、充分にキャリアを活性層に閉じ込めることができ
ず、また、クラッド層にＩｎＡｌＰなどのバンドギャッ
プの大きい材料を用いるとｐ形クラッド層のキャリア濃
度を充分にあげるこができず、内部微分量子効率が低下
することに原因があることを見出した。そして、ｐ形ク
ラッド層の活性層側の一部のみにＧａの混晶割合が０ま
たは非常に小さいＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を用い
ることにより、キャリアの閉込めが充分に行われ、かつ
抵抗損も殆ど生じないで良好な発光特性が得られること
を見出した。ここにＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体と
は、Ｉｎ0.49（ＧａaＡｌ1-a）0.51Ｐで表わされるａが
０から１まで変化し得る化合物で、ＧａＡｓとほぼ格子
整合し得る化合物半導体を意味する。
【０００９】本発明による半導体発光素子は、半導体基
板と、該半導体基板の上に設けられ、ＩｎＧａＡｌＰ系
化合物半導体からなり、活性層を該活性層よりバンドギ
ャップの大きいｎ形クラッド層およびｐ形クラッド層に
より挟持する発光層形成部と、該発光層形成部上に設け
られるウインドウ層とからなり、前記ｐ形クラッド層が
前記活性層側の０.０５〜０.２μｍ厚だけＩｎ0.49（Ｇ
ａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ≦０.１５）からなり、残
部がＩｎ0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦
１）からなっている。
板と、該半導体基板の上に設けられ、ＩｎＧａＡｌＰ系
化合物半導体からなり、活性層を該活性層よりバンドギ
ャップの大きいｎ形クラッド層およびｐ形クラッド層に
より挟持する発光層形成部と、該発光層形成部上に設け
られるウインドウ層とからなり、前記ｐ形クラッド層が
前記活性層側の０.０５〜０.２μｍ厚だけＩｎ0.49（Ｇ
ａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ≦０.１５）からなり、残
部がＩｎ0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦
１）からなっている。
【００１０】この構造にすることにより、ｐ形クラッド
層の活性層側にＧａの混晶比が０か殆ど０に近いバンド
ギャップの大きいＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０
≦ｘ≦０.１５）半導体層が設けられているため、キャ
リアを活性層に充分に閉じ込めることができる。しか
も、Ｉｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ≦０.１
５）半導体層が設けられる厚さは、０.０５〜０.２μｍ
に限定されているため、キャリア濃度を大きくできない
半導体材料であることに関しては、殆ど影響を生じな
い。すなわち、とくにｐ形クラッド層の活性層側のキャ
リア濃度が大きいと、製造工程中などにｐ形クラッド層
のドーパントが活性層中に拡散して発光効率が低下する
ことが知られており、従来の赤色系発光素子用にＩｎＧ
ａＡｌＰ系化合物半導体により製造される場合でも、活
性層側のキャリア濃度を低くすることが行われる場合が
あり、活性層側のキャリア濃度を低くすることはむしろ
好ましい。そのため、この層をｐ形クラッド層厚の１／
１０以下程度の厚さに抑えることにより、ドーパントの
活性層側への拡散防止とキャリア閉込めの効果の両方が
得られ、抵抗の増大には殆ど結びつかず、高い発光効率
に寄与する。
層の活性層側にＧａの混晶比が０か殆ど０に近いバンド
ギャップの大きいＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０
≦ｘ≦０.１５）半導体層が設けられているため、キャ
リアを活性層に充分に閉じ込めることができる。しか
も、Ｉｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ≦０.１
５）半導体層が設けられる厚さは、０.０５〜０.２μｍ
に限定されているため、キャリア濃度を大きくできない
半導体材料であることに関しては、殆ど影響を生じな
い。すなわち、とくにｐ形クラッド層の活性層側のキャ
リア濃度が大きいと、製造工程中などにｐ形クラッド層
のドーパントが活性層中に拡散して発光効率が低下する
ことが知られており、従来の赤色系発光素子用にＩｎＧ
ａＡｌＰ系化合物半導体により製造される場合でも、活
性層側のキャリア濃度を低くすることが行われる場合が
あり、活性層側のキャリア濃度を低くすることはむしろ
好ましい。そのため、この層をｐ形クラッド層厚の１／
１０以下程度の厚さに抑えることにより、ドーパントの
活性層側への拡散防止とキャリア閉込めの効果の両方が
得られ、抵抗の増大には殆ど結びつかず、高い発光効率
に寄与する。
【００１１】前記ウインドウ層がＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０.５≦ｖ≦０.８）からなり、該ウインドウ層上にＡ
ｌuＩｎ1-uＰ（０.３５≦ｕ≦０.５１）からなる保護層
が設けられることが好ましい。すなわち、ＡｌuＩｎ1-u
Ｐ（０.３５≦ｕ≦０.５１）は、ＡｌＧａＡｓ系化合物
半導体よりバンドギャップが大きく、Ａｌの混晶比が
０.３５程度になっても緑色程度の光を吸収することな
く透過させながら、Ａｌの混晶比が０.５１のときに４
元系化合物半導体と格子定数を一致させることができる
関係にあり、０.３５程度になっても、格子定数のズレ
はそれほど大きくなく、格子不整合の問題は発生しな
い。その結果、光を全然減衰させることなく、水分など
の浸入に対して安定した信頼性の高い半導体発光素子と
なる。
（０.５≦ｖ≦０.８）からなり、該ウインドウ層上にＡ
ｌuＩｎ1-uＰ（０.３５≦ｕ≦０.５１）からなる保護層
が設けられることが好ましい。すなわち、ＡｌuＩｎ1-u
Ｐ（０.３５≦ｕ≦０.５１）は、ＡｌＧａＡｓ系化合物
半導体よりバンドギャップが大きく、Ａｌの混晶比が
０.３５程度になっても緑色程度の光を吸収することな
く透過させながら、Ａｌの混晶比が０.５１のときに４
元系化合物半導体と格子定数を一致させることができる
関係にあり、０.３５程度になっても、格子定数のズレ
はそれほど大きくなく、格子不整合の問題は発生しな
い。その結果、光を全然減衰させることなく、水分など
の浸入に対して安定した信頼性の高い半導体発光素子と
なる。
【００１２】前記活性層が、Ｉｎ0.49（ＧａzＡｌ1-z）
0.51Ｐ（０.５５≦ｚ≦０.８）からなり、赤色より波長
の短い発光をする半導体発光素子の場合に、とくに効果
が大きい。
0.51Ｐ（０.５５≦ｚ≦０.８）からなり、赤色より波長
の短い発光をする半導体発光素子の場合に、とくに効果
が大きい。
【００１３】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明による半導体発光
素子について、図面を参照しながら説明をする。本発明
による半導体発光素子は、図１にその一実施形態の断面
説明図が示されるように、半導体基板１の上に、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系化合物半導体からなり、活性層４をその活性
層４よりバンドギャップの大きいｎ形クラッド層３およ
びｐ形クラッド層５により挟持する発光層形成部１１が
設けられ、その発光層形成部１１上にウインドウ層６が
設けられている。このｐ形クラッド層５が、活性層４側
の０.０５〜０.２μｍ厚だけＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）
0.51Ｐ（０≦ｘ≦０.１５）からなる第１層５ａと、残
部がＩｎ0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦
１）からなる第２層５ｂとからなっている。
素子について、図面を参照しながら説明をする。本発明
による半導体発光素子は、図１にその一実施形態の断面
説明図が示されるように、半導体基板１の上に、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系化合物半導体からなり、活性層４をその活性
層４よりバンドギャップの大きいｎ形クラッド層３およ
びｐ形クラッド層５により挟持する発光層形成部１１が
設けられ、その発光層形成部１１上にウインドウ層６が
設けられている。このｐ形クラッド層５が、活性層４側
の０.０５〜０.２μｍ厚だけＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）
0.51Ｐ（０≦ｘ≦０.１５）からなる第１層５ａと、残
部がＩｎ0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦
１）からなる第２層５ｂとからなっている。
【００１４】発光層形成部１１は、たとえばＩｎ
0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦０.５、たと
えばｙ＝０.３３）からなるｎ形クラッド層３が０.１〜
２μｍ程度、たとえば５７０ｎｍ程度の発光波長とする
Ｉｎ0.49（ＧａzＡｌ1-z）0.51Ｐ（０.５５≦ｚ≦０.
８、たとえばｙ＝０.７４）からなる活性層４が０.１〜
２μｍ程度、Ｉｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ
≦０.１５、たとえばｘ＝０）からなるｐ形クラッド層
の第１層５ａが０.０５〜０.２μｍ程度と、たとえばＩ
ｎ0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦０.５、た
とえばｙ＝０.３３）からなるｐ形クラッド層の第２層
５ｂが０.１〜２μｍ程度それぞれ成長されて形成され
ている。
0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦０.５、たと
えばｙ＝０.３３）からなるｎ形クラッド層３が０.１〜
２μｍ程度、たとえば５７０ｎｍ程度の発光波長とする
Ｉｎ0.49（ＧａzＡｌ1-z）0.51Ｐ（０.５５≦ｚ≦０.
８、たとえばｙ＝０.７４）からなる活性層４が０.１〜
２μｍ程度、Ｉｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ
≦０.１５、たとえばｘ＝０）からなるｐ形クラッド層
の第１層５ａが０.０５〜０.２μｍ程度と、たとえばＩ
ｎ0.49（ＧａyＡｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦０.５、た
とえばｙ＝０.３３）からなるｐ形クラッド層の第２層
５ｂが０.１〜２μｍ程度それぞれ成長されて形成され
ている。
【００１５】本発明では、図１に示される例のように、
ｐ形クラッド層５が、たとえばＩｎ 0.49Ａｌ0.51Ｐから
なる第１層５ａと、たとえばＩｎ0.49（Ｇａ0.33Ａｌ
0.67） 0.51Ｐからなる第２層５ｂとからなっていること
に特徴がある。すなわち、前述のように、本発明者ら
は、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を用いて、黄色から
緑などの短波長の光を発光させる発光素子の発光効率を
向上させるため鋭意検討を重ねた結果、ｐ形クラッド層
でのキャリア閉込め効率が低下することに原因があり、
一方で、ｐ形クラッド層５の全体をＩｎＡｌＰで構成す
ると、キャリア濃度を５×１０17ｃｍ-3より高くするこ
とができず、同様に発光効率を向上させることができな
かった。そこで、本発明者らは、ｐ形クラッド層５を活
性層４側のＩｎ0.49Ａｌ0.51Ｐからなる第１層５ａとウ
インドウ層６側のＩｎ0.49（Ｇａ0.33Ａｌ0.67）0.51Ｐ
からなる第２層５ｂとで構成し、第１層５ａの厚さおよ
びキャリア濃度を種々変更して発光効率の変化を調べ
た。
ｐ形クラッド層５が、たとえばＩｎ 0.49Ａｌ0.51Ｐから
なる第１層５ａと、たとえばＩｎ0.49（Ｇａ0.33Ａｌ
0.67） 0.51Ｐからなる第２層５ｂとからなっていること
に特徴がある。すなわち、前述のように、本発明者ら
は、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を用いて、黄色から
緑などの短波長の光を発光させる発光素子の発光効率を
向上させるため鋭意検討を重ねた結果、ｐ形クラッド層
でのキャリア閉込め効率が低下することに原因があり、
一方で、ｐ形クラッド層５の全体をＩｎＡｌＰで構成す
ると、キャリア濃度を５×１０17ｃｍ-3より高くするこ
とができず、同様に発光効率を向上させることができな
かった。そこで、本発明者らは、ｐ形クラッド層５を活
性層４側のＩｎ0.49Ａｌ0.51Ｐからなる第１層５ａとウ
インドウ層６側のＩｎ0.49（Ｇａ0.33Ａｌ0.67）0.51Ｐ
からなる第２層５ｂとで構成し、第１層５ａの厚さおよ
びキャリア濃度を種々変更して発光効率の変化を調べ
た。
【００１６】図２は、第２層５ｂのキャリア濃度を常に
１×１０18ｃｍ-3程度、厚さを０.５μｍ程度とし、第
１層５ａのキャリア濃度を３×１０16ｃｍ-3程度とし、
その厚さを種々変更したときの同じ入力に対する発光強
度（任意単位）を調べた結果を示す図である。図２から
明らかなように、半導体層のバンドギャップが現れる程
度の厚さ、すなわち０.０５μｍ程度形成すれば、発光
強度が向上し、０.１μｍ程度までは余り変化しない
が、それより厚くするほど発光強度が段々低下する。こ
れは、第１層５ａのキャリア濃度が低いため、厚くなり
すぎると直列抵抗が増大するためと考えられる。一方、
第１層５ａの活性層４と反対側のキャリア濃度を上げる
ことを試みたが、前述のように、ｐ形ＩｎＡｌＰのキャ
リア濃度を５×１０17ｃｍ-3より高くすることができ
ず、図２の結果に対して、それほど改善はされなかっ
た。このキャリア濃度が上がらない原因は、Ｇａが殆ど
ないため、ドーパントのＺｎなどを取り込みにくいため
と考えられる。
１×１０18ｃｍ-3程度、厚さを０.５μｍ程度とし、第
１層５ａのキャリア濃度を３×１０16ｃｍ-3程度とし、
その厚さを種々変更したときの同じ入力に対する発光強
度（任意単位）を調べた結果を示す図である。図２から
明らかなように、半導体層のバンドギャップが現れる程
度の厚さ、すなわち０.０５μｍ程度形成すれば、発光
強度が向上し、０.１μｍ程度までは余り変化しない
が、それより厚くするほど発光強度が段々低下する。こ
れは、第１層５ａのキャリア濃度が低いため、厚くなり
すぎると直列抵抗が増大するためと考えられる。一方、
第１層５ａの活性層４と反対側のキャリア濃度を上げる
ことを試みたが、前述のように、ｐ形ＩｎＡｌＰのキャ
リア濃度を５×１０17ｃｍ-3より高くすることができ
ず、図２の結果に対して、それほど改善はされなかっ
た。このキャリア濃度が上がらない原因は、Ｇａが殆ど
ないため、ドーパントのＺｎなどを取り込みにくいため
と考えられる。
【００１７】一方、たとえば第１層５ａを０.１μｍ程
度にして、直接ＡｌＧａＡｓからなるウインドウ層６を
設けた結果は、図２にＡで示される発光強度となり、同
様に好ましくなかった。すなわち、第１層５ａの直列抵
抗自体は、それ程問題にならない筈であるのに、発光強
度が第２層５ｂを設ける構造より明らかに低下してい
る。これは、第１層５ａがＩｎＧａＡｌＰ系化合物であ
るのに対して、ウインドウ層６はＡｌＧａＡｓ系化合物
と半導体の種類が異なり、完全には格子整合がとれてい
ないため、第１層５ａが薄すぎると、完全に応力緩和を
することができず、活性層に応力がかかるためと考えら
れる。そのため、活性層４やＩｎＡｌＰと格子整合をと
ることができ、キャリア濃度を大きくすることができる
Ｇａ混晶比の大きいＩｎＧａＡｌＰ系化合物からなる第
２層５ｂを設ける必要があることが分る。
度にして、直接ＡｌＧａＡｓからなるウインドウ層６を
設けた結果は、図２にＡで示される発光強度となり、同
様に好ましくなかった。すなわち、第１層５ａの直列抵
抗自体は、それ程問題にならない筈であるのに、発光強
度が第２層５ｂを設ける構造より明らかに低下してい
る。これは、第１層５ａがＩｎＧａＡｌＰ系化合物であ
るのに対して、ウインドウ層６はＡｌＧａＡｓ系化合物
と半導体の種類が異なり、完全には格子整合がとれてい
ないため、第１層５ａが薄すぎると、完全に応力緩和を
することができず、活性層に応力がかかるためと考えら
れる。そのため、活性層４やＩｎＡｌＰと格子整合をと
ることができ、キャリア濃度を大きくすることができる
Ｇａ混晶比の大きいＩｎＧａＡｌＰ系化合物からなる第
２層５ｂを設ける必要があることが分る。
【００１８】つぎに、第１層５ａの厚さを０.１μｍ程
度として、キャリア濃度を１×１０1 6〜１×１０17ｃｍ
-3の範囲で変化させて、発光強度（任意単位）を調べ
た。その結果が図３に示されるように、第１層５ａの厚
さが薄いこともあり、余り発光強度には顕著な変化が見
られなかった。また、この第１層５ａがキャリア濃度を
余り大きくできない材料であることから、第２層５ｂか
らのドーパントの拡散も少なく、非常に薄い層でも第２
層５ｂからドーパントが活性層４に拡散して発光効率を
低下させるという現象も現れ難い。
度として、キャリア濃度を１×１０1 6〜１×１０17ｃｍ
-3の範囲で変化させて、発光強度（任意単位）を調べ
た。その結果が図３に示されるように、第１層５ａの厚
さが薄いこともあり、余り発光強度には顕著な変化が見
られなかった。また、この第１層５ａがキャリア濃度を
余り大きくできない材料であることから、第２層５ｂか
らのドーパントの拡散も少なく、非常に薄い層でも第２
層５ｂからドーパントが活性層４に拡散して発光効率を
低下させるという現象も現れ難い。
【００１９】さらに、第１層５ａの厚さを０.１μｍ程
度、キャリア濃度を３×１０16ｃｍ- 3程度とし、第１層
５ａの材料のＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐにおける
Ｇａの量を０から増やしたときの発光強度（任意単位）
について調べた。その結果を図４に示す。図４から明ら
かなように、Ｇａの混晶比が増えるにしたがって、発光
強度が低下するが、ｘが０.１５以下、さらに好ましく
は０.１以下であれば、０の場合とそれほど大差はな
く、充分に発光効率の向上に寄与する。Ｇａの混晶比が
大きくなると、前述のように、バンドギャップが小さく
なってキャリアの閉込めが充分に行われないこと、不純
物が拡散しやすく、活性層にｐ形ドーパントが拡散しや
すいことなどに起因しているものと考えられる。
度、キャリア濃度を３×１０16ｃｍ- 3程度とし、第１層
５ａの材料のＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐにおける
Ｇａの量を０から増やしたときの発光強度（任意単位）
について調べた。その結果を図４に示す。図４から明ら
かなように、Ｇａの混晶比が増えるにしたがって、発光
強度が低下するが、ｘが０.１５以下、さらに好ましく
は０.１以下であれば、０の場合とそれほど大差はな
く、充分に発光効率の向上に寄与する。Ｇａの混晶比が
大きくなると、前述のように、バンドギャップが小さく
なってキャリアの閉込めが充分に行われないこと、不純
物が拡散しやすく、活性層にｐ形ドーパントが拡散しや
すいことなどに起因しているものと考えられる。
【００２０】以上の検討結果から、ｐ形クラッド層５を
活性層４側のＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1 -x）0.51Ｐ（０≦ｘ
≦０.１５）からなる第１層５ａと、Ｉｎ0.49（ＧａyＡ
ｌ1- y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦１）からなる第２層５ｂと
により構成し、第１層５ａの厚さを０.０５〜０.２μｍ
にすることにより、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を用
いて黄色から緑色の短波長の発光素子を構成する場合で
も、発光効率を向上させ得ることを見出した。
活性層４側のＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1 -x）0.51Ｐ（０≦ｘ
≦０.１５）からなる第１層５ａと、Ｉｎ0.49（ＧａyＡ
ｌ1- y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦１）からなる第２層５ｂと
により構成し、第１層５ａの厚さを０.０５〜０.２μｍ
にすることにより、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を用
いて黄色から緑色の短波長の発光素子を構成する場合で
も、発光効率を向上させ得ることを見出した。
【００２１】この発光層形成部１１の表面に、たとえば
キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3程度のＡｌvＧａ1-vＡ
ｓ（０.５≦ｖ≦０.８）からなるウインドウ層６が１〜
１０μｍ程度設けられている。また、ウインドウ層６の
表面には、ＡｌuＩｎ1-uＰ（０.３５≦ｕ≦０.５１）か
らなる保護層１０が０.０３〜０.１５μｍ程度設けら
れ、その上にｐ側電極８の下側のみにＧａＡｓなどから
なるコンタクト層７が設けられ、これらにより半導体積
層部１２が形成されている。
キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3程度のＡｌvＧａ1-vＡ
ｓ（０.５≦ｖ≦０.８）からなるウインドウ層６が１〜
１０μｍ程度設けられている。また、ウインドウ層６の
表面には、ＡｌuＩｎ1-uＰ（０.３５≦ｕ≦０.５１）か
らなる保護層１０が０.０３〜０.１５μｍ程度設けら
れ、その上にｐ側電極８の下側のみにＧａＡｓなどから
なるコンタクト層７が設けられ、これらにより半導体積
層部１２が形成されている。
【００２２】この例では、ウインドウ層６の表面にＡｌ
uＩｎ1-uＰからなる保護層１０が設けられている。すな
わち、ウインドウ層６がバンドギャップを大きくするた
め、Ａｌの混晶比率の大きい半導体により形成されてい
る。そのため、水分などの浸入により腐食されやすい。
従来赤色系の半導体発光素子において、このウインドウ
層上にＡｌの混晶比率が０.５程度と小さくした保護層
が設けられているものはあるが、前述のように、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系化合物半導体を用いて緑色などの発光をさせ
ることが検討されており、このような波長の短い発光素
子においては、ＡｌＧａＡｓのＡｌの混晶比率を０.５
程度に小さくすると、発光する光を吸収するという問題
がある。
uＩｎ1-uＰからなる保護層１０が設けられている。すな
わち、ウインドウ層６がバンドギャップを大きくするた
め、Ａｌの混晶比率の大きい半導体により形成されてい
る。そのため、水分などの浸入により腐食されやすい。
従来赤色系の半導体発光素子において、このウインドウ
層上にＡｌの混晶比率が０.５程度と小さくした保護層
が設けられているものはあるが、前述のように、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系化合物半導体を用いて緑色などの発光をさせ
ることが検討されており、このような波長の短い発光素
子においては、ＡｌＧａＡｓのＡｌの混晶比率を０.５
程度に小さくすると、発光する光を吸収するという問題
がある。
【００２３】そのため、ＡｌuＩｎ1-uＰのＡｌの混晶比
ｕが０.３５以上、０.５１以下程度のものを使用してい
る。ｕが０.３５以上であれば５７０ｎｍ程度の波長の
光に対しても殆ど発光する光を吸収することがなく（大
きくなるほど透明度がよくなる）、また、ｕが０.５１
になっても、従来のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を保護
層とした場合のＡｌの混晶比率と同程度で、腐食性は問
題にならないからである。さらに、格子定数は０.５１
のとき４元系のＩｎＧａＡｌＰ化合物半導体と同程度と
なり、０.３５程度でもそのズレは０.９％程度であり、
支障なく使用できる。また、前述のように、ＡｌＩｎＰ
では余りキャリア濃度を大きくすることができないが、
表面保護という観点からは、数十ｎｍ程度設けられてお
れば、保護機能を有し、１５０ｎｍ程度以下であれば、
抵抗損の問題は殆ど生じない。
ｕが０.３５以上、０.５１以下程度のものを使用してい
る。ｕが０.３５以上であれば５７０ｎｍ程度の波長の
光に対しても殆ど発光する光を吸収することがなく（大
きくなるほど透明度がよくなる）、また、ｕが０.５１
になっても、従来のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を保護
層とした場合のＡｌの混晶比率と同程度で、腐食性は問
題にならないからである。さらに、格子定数は０.５１
のとき４元系のＩｎＧａＡｌＰ化合物半導体と同程度と
なり、０.３５程度でもそのズレは０.９％程度であり、
支障なく使用できる。また、前述のように、ＡｌＩｎＰ
では余りキャリア濃度を大きくすることができないが、
表面保護という観点からは、数十ｎｍ程度設けられてお
れば、保護機能を有し、１５０ｎｍ程度以下であれば、
抵抗損の問題は殆ど生じない。
【００２４】ｐ側電極８は、たとえばＡｕ-Ｂｅ／Ｎｉ
／Ｔｉ／Ａｕなどを全面に設けた後にパターニングする
ことにより形成されてもよいし、電極が設けられる部分
以外にマスクを設けて、全面に電極材料を被膜してから
マスクを除去するリフトオフ法により形成されてもよ
い。また、ＧａＡｓからなる半導体基板１の裏面には、
全面にＡｕ-Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕなどがたとえば０.３μｍ
程度の厚さに設けられ、ｎ側電極９が形成されている。
／Ｔｉ／Ａｕなどを全面に設けた後にパターニングする
ことにより形成されてもよいし、電極が設けられる部分
以外にマスクを設けて、全面に電極材料を被膜してから
マスクを除去するリフトオフ法により形成されてもよ
い。また、ＧａＡｓからなる半導体基板１の裏面には、
全面にＡｕ-Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕなどがたとえば０.３μｍ
程度の厚さに設けられ、ｎ側電極９が形成されている。
【００２５】本発明の半導体発光素子によれば、ｐ形ク
ラッド層の活性層側に０.０５〜０.２μｍ厚だけＩｎ
0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ≦０.１５）から
なる第１層５ａを設け、残部をＩｎ0.49（ＧａyＡ
ｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦１）からなる第２層５ｂと
しているため、キャリアを充分に活性層に閉じ込めなが
ら、クラッド層のキャリア濃度は第２層により殆ど低下
することなく、低抵抗を維持することができる。しか
も、第１層のＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ
≦０.１５）は、キャリア濃度を余り上げることができ
ないが、活性層に接する部分には、活性層へのドーパン
トの拡散防止を図る点からも、キャリア濃度が小さい方
がむしろ好ましく、その点からも発光効率向上に寄与し
ている。
ラッド層の活性層側に０.０５〜０.２μｍ厚だけＩｎ
0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ≦０.１５）から
なる第１層５ａを設け、残部をＩｎ0.49（ＧａyＡ
ｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦１）からなる第２層５ｂと
しているため、キャリアを充分に活性層に閉じ込めなが
ら、クラッド層のキャリア濃度は第２層により殆ど低下
することなく、低抵抗を維持することができる。しか
も、第１層のＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ
≦０.１５）は、キャリア濃度を余り上げることができ
ないが、活性層に接する部分には、活性層へのドーパン
トの拡散防止を図る点からも、キャリア濃度が小さい方
がむしろ好ましく、その点からも発光効率向上に寄与し
ている。
【００２６】さらに、ウインドウ層上にＡｌuＩｎ1-uＰ
化合物半導体（以下、ＡｌＩｎＰ系化合物半導体ともい
う）からなる保護層が設けられることにより、たとえば
Ａｌの混晶比率ｕが０.３５程度であればＡｌ0.7Ｇａ
0.3Ａｓと同程度のバンドギャップとなり、殆ど光を吸
収しない。また、Ａｌの混晶比率が０.５１より小さく
なることにより格子定数のズレが生じるが、そのズレは
僅かであり、ＧａＰを設ける場合のように大きな格子不
整合は生じない。また、キャリア濃度を余り上げられな
い点に関しては、その厚さを１５０ｎｍ程度以下に薄く
することにより電圧降下も殆ど生じない。その結果、格
子歪みの問題などはなく、しかも結晶性がよく透明な半
導体層で水分などにも安定な保護層として機能するた
め、信頼性を向上させながら発光効率を向上させること
ができる。
化合物半導体（以下、ＡｌＩｎＰ系化合物半導体ともい
う）からなる保護層が設けられることにより、たとえば
Ａｌの混晶比率ｕが０.３５程度であればＡｌ0.7Ｇａ
0.3Ａｓと同程度のバンドギャップとなり、殆ど光を吸
収しない。また、Ａｌの混晶比率が０.５１より小さく
なることにより格子定数のズレが生じるが、そのズレは
僅かであり、ＧａＰを設ける場合のように大きな格子不
整合は生じない。また、キャリア濃度を余り上げられな
い点に関しては、その厚さを１５０ｎｍ程度以下に薄く
することにより電圧降下も殆ど生じない。その結果、格
子歪みの問題などはなく、しかも結晶性がよく透明な半
導体層で水分などにも安定な保護層として機能するた
め、信頼性を向上させながら発光効率を向上させること
ができる。
【００２７】一方、ＭＯＣＶＤ法により半導体層を成長
すると、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層を成長した後、
ＡｌＩｎＰ系化合物半導体層を成長すると、その成長用
原料ガスの変更の際にガス中のＡｓがなくなると成長し
たＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層からＡｓが抜け、その
表面を荒らすという問題があるが、Ｐを含む層を堆積す
る直前までＡｓＨ3を流すことによりこの問題を解決す
ることができる。
すると、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層を成長した後、
ＡｌＩｎＰ系化合物半導体層を成長すると、その成長用
原料ガスの変更の際にガス中のＡｓがなくなると成長し
たＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層からＡｓが抜け、その
表面を荒らすという問題があるが、Ｐを含む層を堆積す
る直前までＡｓＨ3を流すことによりこの問題を解決す
ることができる。
【００２８】つぎに、この半導体発光素子の製法につい
て説明をする。たとえばｎ形ＧａＡｓ基板１をＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属化学気相成長）装置内に入れ、反応ガスの
トリエチルガリウム（ＴＥＧ）またはトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ3）、トリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ）、ホスフィン（ＰＨ3）、ｎ形ドーパントとしての
Ｈ2Ｓｅ、ｐ形層形成の場合はｐ形ドーパントとしての
ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）の必要なガスをそれぞれ導入
し、図１に示されるように、Ｉｎ0.49（Ｇａ0.33Ａｌ
0.67）0.51Ｐからなるｎ形クラッド層３を０.３〜１μ
ｍ程度、ノンドープのＩｎ0.49（Ｇａ0.74Ａｌ0 .26）
0.51Ｐからなる活性層４を０.４〜１μｍ程度、たとえ
ばＩｎ0.49Ａｌ0.51Ｐからなるｐ形クラッド層５の第１
層５ａを０.０５〜０.２μｍ程度、たとえばＩｎ
0.49（Ｇａ0.33Ａｌ0.67）0.51Ｐからなるｐ形クラッド
層５の第２層５ｂを０.１〜２μｍ程度、たとえばＡｌ
0.7Ｇａ0.3Ａｓからなるｐ形ウインドウ層６を１〜１０
μｍ程度、Ａｌ0.35Ｉｎ0.65Ｐからなる保護層１０を
０.０３〜０.１５μｍ程度、ＧａＡｓからなるコンタク
ト層７を０.２〜１μｍ程度それぞれ連続的に成長す
る。
て説明をする。たとえばｎ形ＧａＡｓ基板１をＭＯＣＶ
Ｄ（有機金属化学気相成長）装置内に入れ、反応ガスの
トリエチルガリウム（ＴＥＧ）またはトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ3）、トリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ）、ホスフィン（ＰＨ3）、ｎ形ドーパントとしての
Ｈ2Ｓｅ、ｐ形層形成の場合はｐ形ドーパントとしての
ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）の必要なガスをそれぞれ導入
し、図１に示されるように、Ｉｎ0.49（Ｇａ0.33Ａｌ
0.67）0.51Ｐからなるｎ形クラッド層３を０.３〜１μ
ｍ程度、ノンドープのＩｎ0.49（Ｇａ0.74Ａｌ0 .26）
0.51Ｐからなる活性層４を０.４〜１μｍ程度、たとえ
ばＩｎ0.49Ａｌ0.51Ｐからなるｐ形クラッド層５の第１
層５ａを０.０５〜０.２μｍ程度、たとえばＩｎ
0.49（Ｇａ0.33Ａｌ0.67）0.51Ｐからなるｐ形クラッド
層５の第２層５ｂを０.１〜２μｍ程度、たとえばＡｌ
0.7Ｇａ0.3Ａｓからなるｐ形ウインドウ層６を１〜１０
μｍ程度、Ａｌ0.35Ｉｎ0.65Ｐからなる保護層１０を
０.０３〜０.１５μｍ程度、ＧａＡｓからなるコンタク
ト層７を０.２〜１μｍ程度それぞれ連続的に成長す
る。
【００２９】なお、ｐ形ウインドウ層６を成長した後
に、保護層１０を成長する際、前述のように、ＡｌＩｎ
Ｐ系化合物半導体を成長する直前までＡｓＨ3を流すこ
とにより、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体からなるウイン
ドウ層６のＡｓ抜けを防止し、ウインドウ層６の表面を
荒らすことはない。
に、保護層１０を成長する際、前述のように、ＡｌＩｎ
Ｐ系化合物半導体を成長する直前までＡｓＨ3を流すこ
とにより、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体からなるウイン
ドウ層６のＡｓ抜けを防止し、ウインドウ層６の表面を
荒らすことはない。
【００３０】その後、Ａｕ-Ｂｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕな
どをリフトオフ法、マスク蒸着、または全面に成膜した
後にホトリソグラフィ法によるパターニングにより、ｐ
側電極８を形成し、さらに半導体基板１の裏面にＡｕ-
Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕなどを全面に設けてｎ側電極９を形成
し、チップ化することにより図１に示されるＬＥＤチッ
プが得られる。
どをリフトオフ法、マスク蒸着、または全面に成膜した
後にホトリソグラフィ法によるパターニングにより、ｐ
側電極８を形成し、さらに半導体基板１の裏面にＡｕ-
Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕなどを全面に設けてｎ側電極９を形成
し、チップ化することにより図１に示されるＬＥＤチッ
プが得られる。
【００３１】
【発明の効果】本発明の半導体発光素子によれば、Ｉｎ
ＧａＡｌＰ系化合物半導体を用いた緑色などの波長の短
い発光素子でも、発光効率を高く維持するこができ、高
性能な黄色から緑色の半導体発光素子が得られる。しか
も、保護層としてＡｌＩｎＰ系化合物半導体を用いるこ
とにより、これら短波長の光でも吸収することなく、し
かも格子定数不整合の問題もなく、光の取出し効率を上
げながら、表面の腐食に対して信頼性が非常に向上す
る。
ＧａＡｌＰ系化合物半導体を用いた緑色などの波長の短
い発光素子でも、発光効率を高く維持するこができ、高
性能な黄色から緑色の半導体発光素子が得られる。しか
も、保護層としてＡｌＩｎＰ系化合物半導体を用いるこ
とにより、これら短波長の光でも吸収することなく、し
かも格子定数不整合の問題もなく、光の取出し効率を上
げながら、表面の腐食に対して信頼性が非常に向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるＬＥＤチップの断面
説明図である。
説明図である。
【図２】第１層の厚さを種々変化させたときの発光強度
変化を示す図である。
変化を示す図である。
【図３】第１層のキャリア濃度を種々変化させたときの
発光強度変化を示す図である。
発光強度変化を示す図である。
【図４】第１層のＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐのｘ
を変えたときの発光強度変化を示す図である。
を変えたときの発光強度変化を示す図である。
【図５】従来のＬＥＤチップの構成例を示す断面説明図
である。
である。
１ 半導体基板 ３ ｎ形クラッド層 ４ 活性層 ５ ｐ形クラッド層 ５ａ 第１層 ５ｂ 第２層 ６ ウインドウ層 １０ 保護層 １１ 発光層形成部
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板と、該半導体基板の上に設け
られ、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなり、活性層
を該活性層よりバンドギャップの大きいｎ形クラッド層
およびｐ形クラッド層により挟持する発光層形成部と、
該発光層形成部上に設けられるウインドウ層とからな
り、前記ｐ形クラッド層が前記活性層側の０.０５〜０.
２μｍ厚だけＩｎ0.49（ＧａxＡｌ1-x）0.51Ｐ（０≦ｘ
≦０.１５）からなり、残部がＩｎ0.49（ＧａyＡ
ｌ1-y）0.51Ｐ（０.２≦ｙ≦１）からなる半導体発光素
子。 - 【請求項２】 前記ウインドウ層がＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０.５≦ｖ≦０.８）からなり、該ウインドウ層上にＡ
ｌuＩｎ1-uＰ（０.３５≦ｕ≦０.５１）からなる保護層
が設けられてなる請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記活性層が、Ｉｎ0.49（ＧａzＡ
ｌ1-z）0.51Ｐ（０.５５≦ｚ≦０.８）からなり、赤色
より波長の短い発光をする請求項１または２記載の半導
体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001155979A JP4763153B2 (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 半導体発光素子 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001155979A JP4763153B2 (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353502A true JP2002353502A (ja) | 2002-12-06 |
| JP4763153B2 JP4763153B2 (ja) | 2011-08-31 |
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ID=19000061
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001155979A Expired - Fee Related JP4763153B2 (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 半導体発光素子 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4763153B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011151190A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置 |
| WO2021013740A1 (de) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronischer halbleiterchip |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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