JP2003309283A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JP2003309283A JP2003309283A JP2002115114A JP2002115114A JP2003309283A JP 2003309283 A JP2003309283 A JP 2003309283A JP 2002115114 A JP2002115114 A JP 2002115114A JP 2002115114 A JP2002115114 A JP 2002115114A JP 2003309283 A JP2003309283 A JP 2003309283A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
- H01L33/105—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector with a resonant cavity structure
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速応答性に優れた半導体発光素子を提供す
る。 【解決手段】 第１，第２ＤＢＲは一定の間隔を有して
共振器を形成していて、この共振器内の定在波の腹の位
置に単一量子井戸活性層５が位置している。単一量子井
戸活性層５は、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４１と、このＧ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４１を挟む一対の（Ａｌ0.5Ｇａ
0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層４２，４２とからなってい
る。Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４１の不純物濃度を２×１
０16ｃｍ -3に設定し、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
バリア層４２，４２の不純物濃度を２×１０18ｃｍ-3に
設定している。
る。 【解決手段】 第１，第２ＤＢＲは一定の間隔を有して
共振器を形成していて、この共振器内の定在波の腹の位
置に単一量子井戸活性層５が位置している。単一量子井
戸活性層５は、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４１と、このＧ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４１を挟む一対の（Ａｌ0.5Ｇａ
0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層４２，４２とからなってい
る。Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４１の不純物濃度を２×１
０16ｃｍ -3に設定し、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
バリア層４２，４２の不純物濃度を２×１０18ｃｍ-3に
設定している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子に関
し、例えば伝送用及び表示用に好適な半導体発光素子に
関する。
し、例えば伝送用及び表示用に好適な半導体発光素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、光通信や半導体発光素子情報表示パネル等に半導体
発光素子が広く用いられている。これらの半導体発光素
子は発光効率が高いこと、光通信用の半導体発光素子に
おいてはさらに応答速度が高速であることが重要であり
近年開発が盛んに行われている。
年、光通信や半導体発光素子情報表示パネル等に半導体
発光素子が広く用いられている。これらの半導体発光素
子は発光効率が高いこと、光通信用の半導体発光素子に
おいてはさらに応答速度が高速であることが重要であり
近年開発が盛んに行われている。
【０００３】通常の面発光型のＬＥＤ（発光ダイオー
ド）は高速応答性はあまりよくなく、１５０Ｍｂｐｓ〜
２００Ｍｂｐｓ程度が限界である。そこで、レゾナント
キャビティ（Resonant Cavity）型ＬＥＤと呼ばれる半
導体発光素子が開発されている。このレゾナントキャビ
ティ型ＬＥＤは、２つのミラーで形成された共振器内に
おいて発生する定在波の腹の位置に発光層を位置させる
ことにより、自然放出光を制御し、高速応答及び高効率
を実現する半導体発光素子である（特開平３‐２２９４
８０号公報、米国特許第５２２６０５３号参照）。
ド）は高速応答性はあまりよくなく、１５０Ｍｂｐｓ〜
２００Ｍｂｐｓ程度が限界である。そこで、レゾナント
キャビティ（Resonant Cavity）型ＬＥＤと呼ばれる半
導体発光素子が開発されている。このレゾナントキャビ
ティ型ＬＥＤは、２つのミラーで形成された共振器内に
おいて発生する定在波の腹の位置に発光層を位置させる
ことにより、自然放出光を制御し、高速応答及び高効率
を実現する半導体発光素子である（特開平３‐２２９４
８０号公報、米国特許第５２２６０５３号参照）。
【０００４】特に最近、ＩＥＥＥ１３９４やＵＳＢ２等
の規格に対応する高速通信にＰＯＦ（プラスティック製
光ファイバー）が利用され始め、このＰＯＦの低損失な
波長領域である６５０ｎｍでの高効率な発光が可能なＡ
ｌＧａＩｎＰ系の半導体材料を発光層とするレゾナント
キャビティ型ＬＥＤが開発されている（High Brightnes
s Visible Resonant Cavity Light Emitting Diode : I
EEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS VOL.10 NO.12 DECE
MBER1998）。このレゾナントキャビティ型ＬＥＤは、多
重量子井戸構造を有しており、多重量子井戸構造におけ
るバリア層，井戸層はノンドープであった。つまり、多
重量子井戸構造において、バリア層の不純物濃度と井戸
層の不純物濃度とは同じであった。これにより、上記レ
ゾナントキャビティ型ＬＥＤは、３ｎｓ程度の立ち上が
り／立ち下がり時間を得ているが、高速通信の必要性か
ら、立ち上がり／立ち下がり時間をさらに高速化するこ
とが要請されている。例えば、ＩＥＥＥ１３９４Ｓ−２
００の規格に対応するためには、立ち上がり／立ち下が
り時間を１．６ｎｓ以下にすることが求められている。
の規格に対応する高速通信にＰＯＦ（プラスティック製
光ファイバー）が利用され始め、このＰＯＦの低損失な
波長領域である６５０ｎｍでの高効率な発光が可能なＡ
ｌＧａＩｎＰ系の半導体材料を発光層とするレゾナント
キャビティ型ＬＥＤが開発されている（High Brightnes
s Visible Resonant Cavity Light Emitting Diode : I
EEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS VOL.10 NO.12 DECE
MBER1998）。このレゾナントキャビティ型ＬＥＤは、多
重量子井戸構造を有しており、多重量子井戸構造におけ
るバリア層，井戸層はノンドープであった。つまり、多
重量子井戸構造において、バリア層の不純物濃度と井戸
層の不純物濃度とは同じであった。これにより、上記レ
ゾナントキャビティ型ＬＥＤは、３ｎｓ程度の立ち上が
り／立ち下がり時間を得ているが、高速通信の必要性か
ら、立ち上がり／立ち下がり時間をさらに高速化するこ
とが要請されている。例えば、ＩＥＥＥ１３９４Ｓ−２
００の規格に対応するためには、立ち上がり／立ち下が
り時間を１．６ｎｓ以下にすることが求められている。
【０００５】そこで、本発明の目的は、高速応答性に優
れた半導体発光素子を提供することにある。
れた半導体発光素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の半導体発光素子は、半導体基板上に、第１
多層反射膜、量子井戸発光層及び第２多層反射膜が順次
積層されている。そして、上記第１多層反射膜と上記第
２多層反射膜とが一定の間隔を有して共振器を形成し、
この共振器内の定在波の腹の位置に上記量子井戸発光層
が位置する。また、上記量子井戸発光層は、井戸層と、
この井戸層を挟むバリア層とを有し、上記バリア層の不
純物濃度が上記井戸層の不純物濃度よりも高くなってい
る。
め、本発明の半導体発光素子は、半導体基板上に、第１
多層反射膜、量子井戸発光層及び第２多層反射膜が順次
積層されている。そして、上記第１多層反射膜と上記第
２多層反射膜とが一定の間隔を有して共振器を形成し、
この共振器内の定在波の腹の位置に上記量子井戸発光層
が位置する。また、上記量子井戸発光層は、井戸層と、
この井戸層を挟むバリア層とを有し、上記バリア層の不
純物濃度が上記井戸層の不純物濃度よりも高くなってい
る。
【０００７】なお、この明細書を通してｙ，ｚは、化合
物半導体間で互いに独立であるものとする。
物半導体間で互いに独立であるものとする。
【０００８】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
バリア層の不純物濃度が井戸層の不純物濃度よりも高い
と、注入キャリアがバリア層中で再結合し易くなり、応
答信号オフ時の注入キャリアの消滅が早くなる。これに
より、例えば光通信を行う場合、応答信号オフ時の応答
の立ち下がり時間が短くなる。したがって、上記バリア
層の不純物濃度を井戸層の不純物濃度よりも高くするこ
とにより、応答速度を高速化することができる。
バリア層の不純物濃度が井戸層の不純物濃度よりも高い
と、注入キャリアがバリア層中で再結合し易くなり、応
答信号オフ時の注入キャリアの消滅が早くなる。これに
より、例えば光通信を行う場合、応答信号オフ時の応答
の立ち下がり時間が短くなる。したがって、上記バリア
層の不純物濃度を井戸層の不純物濃度よりも高くするこ
とにより、応答速度を高速化することができる。
【０００９】なお、後述するように、上記バリア層の不
純物濃度が或る程度以下であれば、レーザ特性に悪影響
は生じない。
純物濃度が或る程度以下であれば、レーザ特性に悪影響
は生じない。
【００１０】一実施形態の半導体発光素子は、上記バリ
ア層の不純物濃度を２×１０18ｃｍ -3以上にすることに
より、非発光再結合中心となる不純物が多くなる。その
結果、注入キャリアの再結合が速くなり、応答速度を高
速化することができる。
ア層の不純物濃度を２×１０18ｃｍ -3以上にすることに
より、非発光再結合中心となる不純物が多くなる。その
結果、注入キャリアの再結合が速くなり、応答速度を高
速化することができる。
【００１１】また、上記バリア層の不純物濃度が１×１
０19ｃｍ-3以下にすることにより、井戸層への不純物拡
散を防げて、井戸層への不純物拡散による光出力の低下
を阻止することができる。
０19ｃｍ-3以下にすることにより、井戸層への不純物拡
散を防げて、井戸層への不純物拡散による光出力の低下
を阻止することができる。
【００１２】一実施形態の半導体発光素子は、上記バリ
ア層の不純物濃度を５×１０18ｃｍ -3以上にすることに
より、非発光再結合中心となる不純物が極めて多くな
る。その結果、注入キャリアの再結合がより速くなり、
応答速度をさらに高速化することができる。
ア層の不純物濃度を５×１０18ｃｍ -3以上にすることに
より、非発光再結合中心となる不純物が極めて多くな
る。その結果、注入キャリアの再結合がより速くなり、
応答速度をさらに高速化することができる。
【００１３】また、上記バリア層の不純物濃度が１×１
０19ｃｍ-3以下にすることにより、井戸層への不純物拡
散を防げて、井戸層への不純物拡散による光出力の低下
を阻止することができる。
０19ｃｍ-3以下にすることにより、井戸層への不純物拡
散を防げて、井戸層への不純物拡散による光出力の低下
を阻止することができる。
【００１４】一実施形態の半導体発光素子は、上記井戸
層の不純物濃度が５×１０17ｃｍ-3以下であることによ
り、高濃度の不純物によって井戸層の発光効率が落ちる
ことがなく、光出力を高出力化できる。
層の不純物濃度が５×１０17ｃｍ-3以下であることによ
り、高濃度の不純物によって井戸層の発光効率が落ちる
ことがなく、光出力を高出力化できる。
【００１５】なお、上記井戸層の不純物濃度はゼロであ
ってもよい。
ってもよい。
【００１６】好ましくは、一実施形態の半導体発光素子
において、上記量子井戸発光層はＡｌyＧａzＩｎ1-y-z
Ｐ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。
において、上記量子井戸発光層はＡｌyＧａzＩｎ1-y-z
Ｐ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。
【００１７】この場合は、上記量子井戸発光層により５
５０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度の発光を得ることができる。
５０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度の発光を得ることができる。
【００１８】好ましくは、一実施形態の半導体発光素子
において、上記第２多層反射膜がＡｌyＧａzＩｎ1-y-z
Ｐ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。
において、上記第２多層反射膜がＡｌyＧａzＩｎ1-y-z
Ｐ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。
【００１９】この場合は、上記第２多層反射膜が５５０
ｎｍ程度以上の発光に対して透明となり、５５０ｎｍ程
度以上の発光を効率よく取り出すことができる。
ｎｍ程度以上の発光に対して透明となり、５５０ｎｍ程
度以上の発光を効率よく取り出すことができる。
【００２０】好ましくは、一実施形態の半導体発光素子
において、上記第２多層反射膜上に電流狭窄層が形成さ
れている。
において、上記第２多層反射膜上に電流狭窄層が形成さ
れている。
【００２１】この場合は、上記電流狭窄層の下方に注入
する電流の電流密度が高まり、応答速度をさらに高速化
することができる。
する電流の電流密度が高まり、応答速度をさらに高速化
することができる。
【００２２】好ましくは、一実施形態の半導体発光素子
において、上記電流狭窄層がＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ
（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。
において、上記電流狭窄層がＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ
（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。
【００２３】この場合は、上記電流狭窄層が５５０ｎｍ
程度以上の発光に対して透明となり、５５０ｎｍ程度以
上の発光を効率よく取り出すことができる。
程度以上の発光に対して透明となり、５５０ｎｍ程度以
上の発光を効率よく取り出すことができる。
【００２４】好ましくは、一実施形態の半導体発光素子
において、上記電流狭窄層上に電流拡散層が形成されて
いる。
において、上記電流狭窄層上に電流拡散層が形成されて
いる。
【００２５】この場合は、上記電流狭窄層に例えば開口
部を設けていれば、電流狭窄層の開口部に均一に電流を
注入することができ、動作電圧を低く抑えることができ
る。
部を設けていれば、電流狭窄層の開口部に均一に電流を
注入することができ、動作電圧を低く抑えることができ
る。
【００２６】好ましくは、一実施形態の半導体発光素子
において、上記電流拡散層がＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ
（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。
において、上記電流拡散層がＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ
（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。
【００２７】この場合は、上記電流拡散層が５５０ｎｍ
程度以上の発光に対して透明となり、５５０ｎｍ程度以
上の発光を効率よく取り出すことができる。
程度以上の発光に対して透明となり、５５０ｎｍ程度以
上の発光を効率よく取り出すことができる。
【００２８】好ましくは、一実施形態の半導体発光素子
において、上記井戸層と上記バリア層とのうちの少なく
とも一方には、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｇ及びＳｅのいずれかが
ドーピングされている。
において、上記井戸層と上記バリア層とのうちの少なく
とも一方には、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｇ及びＳｅのいずれかが
ドーピングされている。
【００２９】この場合は、上記Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｇ及びＳ
ｅは各種の結晶成長法で容易にドーピングすることがで
きる。
ｅは各種の結晶成長法で容易にドーピングすることがで
きる。
【００３０】好ましくは、一実施形態の半導体発光素子
において、上記半導体基板はＧａＡｓ基板である。
において、上記半導体基板はＧａＡｓ基板である。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体発光素子を
図示の実施の形態により詳細に説明する。
図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３２】（実施の形態１）図１（ａ）は本発明の実
施の形態１の半導体発光素子としてのレゾナントキャビ
ティ型の半導体発光素子の上面図であり、図１（ｂ）は
図１（ａ）のｂ−ｂ線から見た断面図である。また、図
２は上記半導体発光素子の製造途中の断面図である。そ
して、図３（ａ）は上記半導体発光素子の他の製造途中
の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線か
ら見た断面図である。
施の形態１の半導体発光素子としてのレゾナントキャビ
ティ型の半導体発光素子の上面図であり、図１（ｂ）は
図１（ａ）のｂ−ｂ線から見た断面図である。また、図
２は上記半導体発光素子の製造途中の断面図である。そ
して、図３（ａ）は上記半導体発光素子の他の製造途中
の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線か
ら見た断面図である。
【００３３】本実施の形態１の半導体発光素子はＡｌＧ
ａＩｎＰ系のものであり、以下のようにして製造する。
ａＩｎＰ系のものであり、以下のようにして製造する。
【００３４】まず、図２に示すように、半導体基板の一
例としてのｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２、第１多層反射膜の一例としての第１ＤＢＲ
（Distributed Bragg Reflector）膜３、ｎ型（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層４、量子井戸発
光層の一例としての単一量子井戸活性層５、ｐ型（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層６、第２多層
反射膜の一例としての第２ＤＢＲ７、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ中間層８、ｐ型ＧａＰエッチング保護層９、ｎ型Ｇａ
Ｐ電流狭窄層１０及びアンドープのＧａＡｓキャップ層
１１をＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により順次積
層する。本実施の形態１のｎ型ＧａＡｓ基板１は、（１
００）から［０１１］方向に１５°だけ傾斜した面方位
を有している。また、本実施の形態１では、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層２の厚さは例えば１μｍ、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ中間層８の厚さは例えば０．１μｍ、ｐ型ＧａＰエ
ッチング保護層９の厚さは例えば１μｍ、ｎ型ＧａＰ電
流狭窄層１０の厚さは例えば０．３μｍ、ＧａＡｓキャ
ップ層１１の厚さは例えば０．０１μｍに夫々設定し
た。
例としてのｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２、第１多層反射膜の一例としての第１ＤＢＲ
（Distributed Bragg Reflector）膜３、ｎ型（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層４、量子井戸発
光層の一例としての単一量子井戸活性層５、ｐ型（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層６、第２多層
反射膜の一例としての第２ＤＢＲ７、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ中間層８、ｐ型ＧａＰエッチング保護層９、ｎ型Ｇａ
Ｐ電流狭窄層１０及びアンドープのＧａＡｓキャップ層
１１をＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により順次積
層する。本実施の形態１のｎ型ＧａＡｓ基板１は、（１
００）から［０１１］方向に１５°だけ傾斜した面方位
を有している。また、本実施の形態１では、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層２の厚さは例えば１μｍ、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ中間層８の厚さは例えば０．１μｍ、ｐ型ＧａＰエ
ッチング保護層９の厚さは例えば１μｍ、ｎ型ＧａＰ電
流狭窄層１０の厚さは例えば０．３μｍ、ＧａＡｓキャ
ップ層１１の厚さは例えば０．０１μｍに夫々設定し
た。
【００３５】上記第１ＤＢＲ膜３はｎ型ＡｌＡｓとｎ型
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとの３０．５ペアからなり、第２Ｄ
ＢＲ膜７はｐ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐとｐ型
Ａｌ 0.5Ｉｎ0.5Ｐとの１２ペアからなっている。これら
の第１，第２ＤＢＲ膜３，７は、反射スペクトルの中心
が６５０ｎｍになるように形成している。また、上記第
１，第２ＤＢＲ３，７は一定の間隔を有して共振器を形
成していて、この共振器においても共振波長が６５０ｎ
ｍになるように共振器長を調整している。本実施の形態
１では共振器長を２波長分とした。さらに、上記第１，
第２ＤＢＲ３，７で形成される共振器内の定在波の腹の
位置に、単一量子井戸活性層５を位置させている。ま
た、上記単一量子井戸活性層５の発光ピーク波長は６５
０ｎｍになるようにしている。
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとの３０．５ペアからなり、第２Ｄ
ＢＲ膜７はｐ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐとｐ型
Ａｌ 0.5Ｉｎ0.5Ｐとの１２ペアからなっている。これら
の第１，第２ＤＢＲ膜３，７は、反射スペクトルの中心
が６５０ｎｍになるように形成している。また、上記第
１，第２ＤＢＲ３，７は一定の間隔を有して共振器を形
成していて、この共振器においても共振波長が６５０ｎ
ｍになるように共振器長を調整している。本実施の形態
１では共振器長を２波長分とした。さらに、上記第１，
第２ＤＢＲ３，７で形成される共振器内の定在波の腹の
位置に、単一量子井戸活性層５を位置させている。ま
た、上記単一量子井戸活性層５の発光ピーク波長は６５
０ｎｍになるようにしている。
【００３６】図４に、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第１クラッド層４からｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層６までのバンドギャップを示
す。図４中においては、下側よりも上側の方がバンドギ
ャップエネルギが高くなっている。
0.5Ｐ第１クラッド層４からｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層６までのバンドギャップを示
す。図４中においては、下側よりも上側の方がバンドギ
ャップエネルギが高くなっている。
【００３７】上記単一量子井戸活性層５は、Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ井戸層４１と、このＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４
１を挟む一対の（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア
層４２，４２とからなっている。上記Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
井戸層４１は、例えば、厚さ１００Å、アンドープ、不
純物濃度２×１０16ｃｍ-3となっている。また、上記
（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層４２，４２
は、例えば、厚さ２００Å、Ｓｉドープ、不純物濃度２
×１０18ｃｍ-3となっている。
ｎ0.5Ｐ井戸層４１と、このＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４
１を挟む一対の（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア
層４２，４２とからなっている。上記Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
井戸層４１は、例えば、厚さ１００Å、アンドープ、不
純物濃度２×１０16ｃｍ-3となっている。また、上記
（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層４２，４２
は、例えば、厚さ２００Å、Ｓｉドープ、不純物濃度２
×１０18ｃｍ-3となっている。
【００３８】次に、図２に示すＧａＡｓキャップ層１１
を硫酸／過酸化水素系エッチャントで除去した後、フォ
トリソグラフィと、硫酸／過酸化水素系エッチャントと
により、ｎ型ＧａＰ電流狭窄層１０の一部をｐ型ＧａＰ
エッチング保護層９に達するまでエッチングする。これ
により、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＰ
エッチング保護層９上にｎ型のＧａＰ電流狭窄層１０ａ
を形成する。このＧａＰ電流狭窄層１０ａには、直径７
０μｍの円形状の貫通穴が形成されていて、この貫通穴
を満たす物質が電流経路の一部となる。
を硫酸／過酸化水素系エッチャントで除去した後、フォ
トリソグラフィと、硫酸／過酸化水素系エッチャントと
により、ｎ型ＧａＰ電流狭窄層１０の一部をｐ型ＧａＰ
エッチング保護層９に達するまでエッチングする。これ
により、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＰ
エッチング保護層９上にｎ型のＧａＰ電流狭窄層１０ａ
を形成する。このＧａＰ電流狭窄層１０ａには、直径７
０μｍの円形状の貫通穴が形成されていて、この貫通穴
を満たす物質が電流経路の一部となる。
【００３９】次に、図１（ａ），（ｂ）に示すように、
ｐ型ＧａＰエッチング保護層９及びｎ型ＧａＰ電流狭窄
層１０ａ上に、例えば厚さ７μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
電流拡散層１２を形成する。その後、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ電流拡散層１２上に、ＡｕＢｅ／Ａｕを蒸着し、フォ
トリソグラフィとＡｕエッチャントとにより表面電極を
形成する。この表面電極を熱処理すると、ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ電流拡散層１２上にｐ型電極１３を得ることがで
きる。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１をｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２に面する側と反対側から研磨し、厚さ約２８０
μｍのＧａＡｓ基板１ａを得る。このＧａＡｓ基板１ａ
の研磨した面、つまりＧａＡｓ基板１ａの図１（ｂ）中
下側の面に、ＡｕＧｅ／Ａｕを蒸着し、熱処理を行って
ｎ型電極１４を形成する。
ｐ型ＧａＰエッチング保護層９及びｎ型ＧａＰ電流狭窄
層１０ａ上に、例えば厚さ７μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
電流拡散層１２を形成する。その後、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ電流拡散層１２上に、ＡｕＢｅ／Ａｕを蒸着し、フォ
トリソグラフィとＡｕエッチャントとにより表面電極を
形成する。この表面電極を熱処理すると、ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ電流拡散層１２上にｐ型電極１３を得ることがで
きる。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１をｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２に面する側と反対側から研磨し、厚さ約２８０
μｍのＧａＡｓ基板１ａを得る。このＧａＡｓ基板１ａ
の研磨した面、つまりＧａＡｓ基板１ａの図１（ｂ）中
下側の面に、ＡｕＧｅ／Ａｕを蒸着し、熱処理を行って
ｎ型電極１４を形成する。
【００４０】このようにして得られた半導体発光素子で
は、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層４２，４
２の不純物濃度が、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４１の不純
物濃度よりも高いことにより、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5
Ｉｎ0.5Ｐバリア層４２，４２中で注入キャリが再結合
し易くなって、応答信号オフ時の注入キャリアの消滅が
早くなる。その結果、立ち下り時間が１．６ｎｓと高速
化している。
は、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層４２，４
２の不純物濃度が、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層４１の不純
物濃度よりも高いことにより、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5
Ｉｎ0.5Ｐバリア層４２，４２中で注入キャリが再結合
し易くなって、応答信号オフ時の注入キャリアの消滅が
早くなる。その結果、立ち下り時間が１．６ｎｓと高速
化している。
【００４１】なお、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバ
リア層４２の代わりに、不純物濃度８×１０17ｃｍ-3の
バリア層を用いた場合は、立ち下がり時間は２．６ｎｓ
となる。
リア層４２の代わりに、不純物濃度８×１０17ｃｍ-3の
バリア層を用いた場合は、立ち下がり時間は２．６ｎｓ
となる。
【００４２】図５に、量子井戸活性層のバリア層の不純
物濃度と、立ち下がり時間との関係をプロットしたグラ
フを示す。
物濃度と、立ち下がり時間との関係をプロットしたグラ
フを示す。
【００４３】図５によれば、上記バリア層の不純物濃度
を８．０×１０17ｃｍ-3にすると立ち下がり時間が２．
６ｎｓ、バリア層の不純物濃度を２．０×１０18ｃｍ-3
にすると立ち下がり時間が１．６ｎｓ、バリア層の不純
物濃度を５．０×１０18ｃｍ -3にすると立ち下がり時間
が１．３ｎｓ、バリア層の不純物濃度を１．０×１０ 19
ｃｍ-3にすると立ち下がり時間が１．３ｎｓになる。
を８．０×１０17ｃｍ-3にすると立ち下がり時間が２．
６ｎｓ、バリア層の不純物濃度を２．０×１０18ｃｍ-3
にすると立ち下がり時間が１．６ｎｓ、バリア層の不純
物濃度を５．０×１０18ｃｍ -3にすると立ち下がり時間
が１．３ｎｓ、バリア層の不純物濃度を１．０×１０ 19
ｃｍ-3にすると立ち下がり時間が１．３ｎｓになる。
【００４４】このように、上記バリア層の不純物濃度を
２．０×１０18ｃｍ-3以上にした場合は、立ち下り時間
が１．６ｎｓ，１．３ｎｓ，１．３ｎｓになって、高速
応答である。これに対して、上記バリア層の不純物濃度
を２．０×１０18ｃｍ-3未満にした場合は、立ち下り時
間が急に遅くなって２．６ｎｓ以上になってしまう。し
たがって、上記バリア層の不純物濃度が２．０×１０18
ｃｍ-3以上であると、応答速度を高速化できるので好ま
しい。また、上記バリア層の不純物濃度を５．０×１０
18ｃｍ-3以上にした場合は、立ち下りを更に高速化でき
るのでより好ましい。
２．０×１０18ｃｍ-3以上にした場合は、立ち下り時間
が１．６ｎｓ，１．３ｎｓ，１．３ｎｓになって、高速
応答である。これに対して、上記バリア層の不純物濃度
を２．０×１０18ｃｍ-3未満にした場合は、立ち下り時
間が急に遅くなって２．６ｎｓ以上になってしまう。し
たがって、上記バリア層の不純物濃度が２．０×１０18
ｃｍ-3以上であると、応答速度を高速化できるので好ま
しい。また、上記バリア層の不純物濃度を５．０×１０
18ｃｍ-3以上にした場合は、立ち下りを更に高速化でき
るのでより好ましい。
【００４５】また、上述したように製造された半導体発
光素子によれば、初期光出力は３０ｍＡ時に１．６ｍＷ
であった。また、３０ｍＡ時の動作電圧は２．３Ｖであ
った。このように、動作電圧が低くすることができたの
は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ電流拡散層１２で十分電流が拡
散され、ＧａＰ電流狭窄層１０ａにおける円形状の貫通
穴の中心部まで均一に電流が注入さているからである。
光素子によれば、初期光出力は３０ｍＡ時に１．６ｍＷ
であった。また、３０ｍＡ時の動作電圧は２．３Ｖであ
った。このように、動作電圧が低くすることができたの
は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ電流拡散層１２で十分電流が拡
散され、ＧａＰ電流狭窄層１０ａにおける円形状の貫通
穴の中心部まで均一に電流が注入さているからである。
【００４６】図６に、量子井戸活性層のバリア層の不純
物濃度と、光出力との関係をプロットしたグラフを示
す。
物濃度と、光出力との関係をプロットしたグラフを示
す。
【００４７】図６から分かるように、上記バリア層の不
純物濃度が１．０×１０19ｃｍ-3を越えると、バリア層
の不純物が井戸層に拡散して、光出力が急激に低下して
しまう。したがって、上記井戸層への不純物拡散による
光出力の低下を阻止する観点上、バリア層の不純物濃度
は１．０×１０19ｃｍ-3以下にするのが好ましい。
純物濃度が１．０×１０19ｃｍ-3を越えると、バリア層
の不純物が井戸層に拡散して、光出力が急激に低下して
しまう。したがって、上記井戸層への不純物拡散による
光出力の低下を阻止する観点上、バリア層の不純物濃度
は１．０×１０19ｃｍ-3以下にするのが好ましい。
【００４８】図７に、量子井戸活性層の井戸層の不純物
濃度と、光出力との関係をプロットしたグラフを示す。
濃度と、光出力との関係をプロットしたグラフを示す。
【００４９】図７から分かるように、上記井戸層の不純
物濃度を０ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ -3の範囲内にした場
合は、バリア層の不純物濃度よりも確実に低くできると
共に、光出力の急激な低下を阻止できるので好ましい。
物濃度を０ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ -3の範囲内にした場
合は、バリア層の不純物濃度よりも確実に低くできると
共に、光出力の急激な低下を阻止できるので好ましい。
【００５０】上記実施の形態１では、半導体発光素子を
ＭＯＣＶＤ法を用いて製造したが、例えばＭＢＥ（分子
線エピタキシ）法やスパッタ法等を用いて製造してもよ
い。
ＭＯＣＶＤ法を用いて製造したが、例えばＭＢＥ（分子
線エピタキシ）法やスパッタ法等を用いて製造してもよ
い。
【００５１】上記第１，第２ＤＢＲ膜３，７を構成する
膜及びその膜のペア数は上記実施の形態１に限定されな
い。
膜及びその膜のペア数は上記実施の形態１に限定されな
い。
【００５２】上記実施の形態１において、単一量子井戸
発光層はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ
≦１）からなってもよい。つまり、単一量子井戸発光層
は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）からなる井戸層と、この井戸層を挟むと共に、Ａｌ
yＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からな
るバリア層とを有してもよい。
発光層はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ
≦１）からなってもよい。つまり、単一量子井戸発光層
は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）からなる井戸層と、この井戸層を挟むと共に、Ａｌ
yＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からな
るバリア層とを有してもよい。
【００５３】上記実施の形態１において、第２ＤＢＲ膜
はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）
からなってもよい。
はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）
からなってもよい。
【００５４】上記実施の形態１において、電流狭窄層は
ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）か
らなってもよい。
ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）か
らなってもよい。
【００５５】上記実施の形態１において、電流拡散層は
ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）か
らなってもよい。
ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）か
らなってもよい。
【００５６】上記実施の形態１において、Ｚｎ、Ｍｇ及
びＳｅのいずれかを不純物としてバリア層にドーピング
してもよい。この場合も、Ｓｉをドーピングした場合と
同様に、応答時間の高速化の効果を得ることができる。
びＳｅのいずれかを不純物としてバリア層にドーピング
してもよい。この場合も、Ｓｉをドーピングした場合と
同様に、応答時間の高速化の効果を得ることができる。
【００５７】上記実施の形態１において、Ｓｉ、Ｚｎ、
Ｍｇ及びＳｅのいずれかを不純物として井戸層にドーピ
ングしてもよい。
Ｍｇ及びＳｅのいずれかを不純物として井戸層にドーピ
ングしてもよい。
【００５８】上記実施の形態１の半導体発光素子は、例
えば、ＰＯＦ用通信モジュールに組み込んで使用しても
よいし、表示装置に組み込んで使用してもよい。
えば、ＰＯＦ用通信モジュールに組み込んで使用しても
よいし、表示装置に組み込んで使用してもよい。
【００５９】（実施の形態２）図８（ａ）は本発明の実
施の形態２のレゾナントキャビティ型の半導体発光素子
の上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線断
面図である。また、図９は上記半導体発光素子の製造途
中の断面図である。そして、図１０（ａ）は上記半導体
発光素子の他の製造途中の上面図であり、図１０（ｂ）
は図１０（ａ）のｂ−ｂ線から見た断面図である。
施の形態２のレゾナントキャビティ型の半導体発光素子
の上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線断
面図である。また、図９は上記半導体発光素子の製造途
中の断面図である。そして、図１０（ａ）は上記半導体
発光素子の他の製造途中の上面図であり、図１０（ｂ）
は図１０（ａ）のｂ−ｂ線から見た断面図である。
【００６０】本実施の形態２の半導体発光素子はＡｌＧ
ａＩｎＰ系のものであり、以下のようにして製造する。
ａＩｎＰ系のものであり、以下のようにして製造する。
【００６１】まず、図９に示すように、半導体基板の一
例としてのｎ型のＧａＡｓ基板（１）上に、ｎ型のＧａ
Ａｓバッファ層２、第１多層反射膜の一例としての第１
ＤＢＲ膜３、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１
クラッド層４、量子井戸発光層の一例としての多重量子
井戸活性層２５、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
第２クラッド層６、第２多層反射膜の一例としての第２
ＤＢＲ膜７、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間層８、ｐ型ＧａＰ
エッチング保護層９、ｎ型のＧａＰ電流狭窄層１０及び
アンドープのＧａＡｓキャップ層１１をＭＯＣＶＤ法に
より順次積層する。ｎ型ＧａＡｓ基板１は、（１００）
から［０１１］方向に１５°だけ傾斜した面方位を有し
ている。本実施の形態２では、ｎ型ＧａＡｓバッファ層
２の厚さは例えば１μｍ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間層８
の厚さは例えば０．１μｍ、ｐ型ＧａＰエッチング保護
層９の厚さは例えば１μｍ、ｎ型ＧａＰ電流狭窄層１０
の厚さは例えば０．３μｍ、ＧａＡｓキャップ層１１の
厚さは例えば０．０１μｍに夫々設定している。
例としてのｎ型のＧａＡｓ基板（１）上に、ｎ型のＧａ
Ａｓバッファ層２、第１多層反射膜の一例としての第１
ＤＢＲ膜３、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１
クラッド層４、量子井戸発光層の一例としての多重量子
井戸活性層２５、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
第２クラッド層６、第２多層反射膜の一例としての第２
ＤＢＲ膜７、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間層８、ｐ型ＧａＰ
エッチング保護層９、ｎ型のＧａＰ電流狭窄層１０及び
アンドープのＧａＡｓキャップ層１１をＭＯＣＶＤ法に
より順次積層する。ｎ型ＧａＡｓ基板１は、（１００）
から［０１１］方向に１５°だけ傾斜した面方位を有し
ている。本実施の形態２では、ｎ型ＧａＡｓバッファ層
２の厚さは例えば１μｍ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間層８
の厚さは例えば０．１μｍ、ｐ型ＧａＰエッチング保護
層９の厚さは例えば１μｍ、ｎ型ＧａＰ電流狭窄層１０
の厚さは例えば０．３μｍ、ＧａＡｓキャップ層１１の
厚さは例えば０．０１μｍに夫々設定している。
【００６２】上記第１ＤＢＲ膜３はｎ型ＡｌＡｓとｎ型
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとの３０．５ペアからなり、第２Ｄ
ＢＲ膜７はｐ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐとｐ型
Ａｌ 0.5Ｉｎ0.5Ｐとの１２ペアからなる。これらの第
１，第２ＤＢＲ膜３，７は、反射スペクトルの中心が６
５０ｎｍになるように形成している。また、第１，第２
ＤＢＲ膜３，７は一定の間隔を有して共振器を形成して
いて、この共振器においても共振波長が６５０ｎｍにな
るように共振器長を調整している。本実施の形態２では
共振器長を２波長分とした。さらに、第１，第２ＤＢＲ
膜３，７で形成される共振器内の定在波の腹の位置に、
多重量子井戸活性層２５を位置させている。また、多重
量子井戸活性層２５の発光ピーク波長は６５０ｎｍにな
るようにしている。
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとの３０．５ペアからなり、第２Ｄ
ＢＲ膜７はｐ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐとｐ型
Ａｌ 0.5Ｉｎ0.5Ｐとの１２ペアからなる。これらの第
１，第２ＤＢＲ膜３，７は、反射スペクトルの中心が６
５０ｎｍになるように形成している。また、第１，第２
ＤＢＲ膜３，７は一定の間隔を有して共振器を形成して
いて、この共振器においても共振波長が６５０ｎｍにな
るように共振器長を調整している。本実施の形態２では
共振器長を２波長分とした。さらに、第１，第２ＤＢＲ
膜３，７で形成される共振器内の定在波の腹の位置に、
多重量子井戸活性層２５を位置させている。また、多重
量子井戸活性層２５の発光ピーク波長は６５０ｎｍにな
るようにしている。
【００６３】図１１に、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ第１クラッド層４からｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層６までのバンドギャップを
示す。図１１中においては、下側よりも上側の方がバン
ドギャップエネルギが高くなっている。
ｎ0.5Ｐ第１クラッド層４からｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層６までのバンドギャップを
示す。図１１中においては、下側よりも上側の方がバン
ドギャップエネルギが高くなっている。
【００６４】上記多重量子井戸活性層２５は、４つのＧ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層９１，…，９１と、このＧａ0.5
Ｉｎ0.5Ｐ井戸層９１，…，９１の夫々を挟む５つの
（Ａｌ0. 5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層９２，…，９
２とを有している。Ｇａ0.5Ｉｎ0 .5Ｐ井戸層９１，…，
９１は、例えば、厚さ１００Å、Ｓｉドープ、不純物濃
度２×１０17ｃｍ-3となっている。また、（Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層９２，…，９２は、例え
ば、厚さ（井戸層間距離）１００Å、井戸層−クラッド
層間距離２００Å、Ｓｉドープ、不純物濃度５×１０18
ｃｍ-3となっている。
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層９１，…，９１と、このＧａ0.5
Ｉｎ0.5Ｐ井戸層９１，…，９１の夫々を挟む５つの
（Ａｌ0. 5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層９２，…，９
２とを有している。Ｇａ0.5Ｉｎ0 .5Ｐ井戸層９１，…，
９１は、例えば、厚さ１００Å、Ｓｉドープ、不純物濃
度２×１０17ｃｍ-3となっている。また、（Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層９２，…，９２は、例え
ば、厚さ（井戸層間距離）１００Å、井戸層−クラッド
層間距離２００Å、Ｓｉドープ、不純物濃度５×１０18
ｃｍ-3となっている。
【００６５】次に、上記ＧａＡｓキャップ層１１を硫酸
／過酸化水素系エッチャントで除去した後、フォトリソ
グラフィと、硫酸／過酸化水素系エッチャントとによ
り、ｎ型ＧａＰ電流狭窄層１０の一部をｐ型ＧａＰエッ
チング保護層９に達するまでエッチングする。これによ
り、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＰエ
ッチング保護層９上にｎ型のＧａＰ電流狭窄層１０ａが
形成される。このＧａＰ電流狭窄層１０ａには、直径７
０μｍの円形状の貫通穴が形成されていて、この貫通穴
を満たす材料が電流経路の一部となる。
／過酸化水素系エッチャントで除去した後、フォトリソ
グラフィと、硫酸／過酸化水素系エッチャントとによ
り、ｎ型ＧａＰ電流狭窄層１０の一部をｐ型ＧａＰエッ
チング保護層９に達するまでエッチングする。これによ
り、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＰエ
ッチング保護層９上にｎ型のＧａＰ電流狭窄層１０ａが
形成される。このＧａＰ電流狭窄層１０ａには、直径７
０μｍの円形状の貫通穴が形成されていて、この貫通穴
を満たす材料が電流経路の一部となる。
【００６６】次に、図８（ａ），（ｂ）に示すように、
ｐ型ＧａＰエッチング保護層９及びｎ型ＧａＰ電流狭窄
層１０ａ上に、例えば厚さ７μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
電流拡散層１２を形成する。その後、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ電流拡散層１２上に、ＡｕＢｅ／Ａｕを蒸着し、フォ
トリソグラフィとＡｕエッチャントとにより表面電極を
形成する。この表面電極を熱処理すると、ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ電流拡散層１２上にｐ型電極１３を得ることがで
きる。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１をｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２に面する側と反対側から研磨し、厚さ約２８０
μｍのＧａＡｓ基板１ａを得る。このＧａＡｓ基板１ａ
の研磨した面、つまりＧａＡｓ基板１ａの図８（ｂ）中
下側の面に、ＡｕＧｅ／Ａｕを蒸着し、熱処理を行って
ｎ型電極１４を形成する。
ｐ型ＧａＰエッチング保護層９及びｎ型ＧａＰ電流狭窄
層１０ａ上に、例えば厚さ７μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
電流拡散層１２を形成する。その後、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ電流拡散層１２上に、ＡｕＢｅ／Ａｕを蒸着し、フォ
トリソグラフィとＡｕエッチャントとにより表面電極を
形成する。この表面電極を熱処理すると、ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ電流拡散層１２上にｐ型電極１３を得ることがで
きる。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１をｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２に面する側と反対側から研磨し、厚さ約２８０
μｍのＧａＡｓ基板１ａを得る。このＧａＡｓ基板１ａ
の研磨した面、つまりＧａＡｓ基板１ａの図８（ｂ）中
下側の面に、ＡｕＧｅ／Ａｕを蒸着し、熱処理を行って
ｎ型電極１４を形成する。
【００６７】このようにして得られる本実施の形態２の
半導体発光素子は、多重量子井戸活性層２５が上記実施
の形態１と異なる。つまり、上記実施の形態１の半導体
発光素子では単一量子井戸活性層５を量子井戸発光層と
して用いていたが、本実施の形態２の半導体発光素子で
は多重量子井戸活性層２５を量子井戸発光層として用い
ている。このように、多重量子井戸活性層２５を用いた
ことにより、光出力が向上し、初期光出力は３０ｍＡ時
に２．２ｍＷとなった。なお、本実施の形態２の半導体
発光素子が、上記実施の形態１の半導体発光素子と同様
の作用効果を奏するのは言うまでもない。
半導体発光素子は、多重量子井戸活性層２５が上記実施
の形態１と異なる。つまり、上記実施の形態１の半導体
発光素子では単一量子井戸活性層５を量子井戸発光層と
して用いていたが、本実施の形態２の半導体発光素子で
は多重量子井戸活性層２５を量子井戸発光層として用い
ている。このように、多重量子井戸活性層２５を用いた
ことにより、光出力が向上し、初期光出力は３０ｍＡ時
に２．２ｍＷとなった。なお、本実施の形態２の半導体
発光素子が、上記実施の形態１の半導体発光素子と同様
の作用効果を奏するのは言うまでもない。
【００６８】また、上記実施の形態２においても、上記
実施の形態１と同様の理由により、バリア層の不純物濃
度は２．０×１０18ｃｍ-3〜１．０×１０19ｃｍ-3の範
囲内にするのが好ましく、５．０×１０18ｃｍ-3〜１．
０×１０19ｃｍ-3の範囲内にするのがより好ましい。ま
た、上記実施の形態１と同様の理由により、井戸層の不
純物濃度は０ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ-3の範囲内にする
のが好ましい。
実施の形態１と同様の理由により、バリア層の不純物濃
度は２．０×１０18ｃｍ-3〜１．０×１０19ｃｍ-3の範
囲内にするのが好ましく、５．０×１０18ｃｍ-3〜１．
０×１０19ｃｍ-3の範囲内にするのがより好ましい。ま
た、上記実施の形態１と同様の理由により、井戸層の不
純物濃度は０ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ-3の範囲内にする
のが好ましい。
【００６９】上記実施の形態２では、半導体発光素子を
ＭＯＣＶＤ法を用いて製造したが、例えばＭＢＥ（分子
線エピタキシ）法やスパッタ法等を用いて製造してもよ
い。
ＭＯＣＶＤ法を用いて製造したが、例えばＭＢＥ（分子
線エピタキシ）法やスパッタ法等を用いて製造してもよ
い。
【００７０】上記第１，第２ＤＢＲ膜３，７を構成する
膜及びその膜のペア数は上記実施の形態２に限定されな
い。
膜及びその膜のペア数は上記実施の形態２に限定されな
い。
【００７１】上記実施の形態２において、多重量子井戸
発光層はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ
≦１）からなってもよい。つまり、多重量子井戸発光層
は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）からなる井戸層と、この井戸層を挟むと共に、Ａｌ
yＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からな
るバリア層とを有してもよい。
発光層はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ
≦１）からなってもよい。つまり、多重量子井戸発光層
は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）からなる井戸層と、この井戸層を挟むと共に、Ａｌ
yＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）からな
るバリア層とを有してもよい。
【００７２】上記実施の形態２において、バリア層の不
純物濃度は２×１０18ｃｍ-3以上であってもよく、井戸
層の不純物濃度は５×１０17ｃｍ-3以下であってもよ
い。
純物濃度は２×１０18ｃｍ-3以上であってもよく、井戸
層の不純物濃度は５×１０17ｃｍ-3以下であってもよ
い。
【００７３】上記実施の形態２において、第２ＤＢＲ膜
はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）
からなってもよい。
はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）
からなってもよい。
【００７４】上記実施の形態２において、電流狭窄層は
ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）か
らなってもよい。
ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）か
らなってもよい。
【００７５】上記実施の形態２において、電流拡散層は
ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）か
らなってもよい。
ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）か
らなってもよい。
【００７６】上記実施の形態２において、Ｚｎ、Ｍｇ及
びＳｅのいずれかを不純物としてバリア層または井戸層
の夫々にドーピングしてもよい。この場合も、Ｓｉをド
ーピングした場合と同様に、応答時間の高速化の効果を
得ることができる。
びＳｅのいずれかを不純物としてバリア層または井戸層
の夫々にドーピングしてもよい。この場合も、Ｓｉをド
ーピングした場合と同様に、応答時間の高速化の効果を
得ることができる。
【００７７】上記実施の形態２の半導体発光素子は、例
えば、ＰＯＦ用通信モジュールに組み込んで使用しても
よいし、表示装置に組み込んで使用してもよい。
えば、ＰＯＦ用通信モジュールに組み込んで使用しても
よいし、表示装置に組み込んで使用してもよい。
【００７８】本発明はレゾナントキャビティ型ＬＥＤに
適用してもよい。
適用してもよい。
【００７９】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の半導
体発光素子は、バリア層の不純物濃度が井戸層の不純物
濃度よりも高くなっているので、注入キャリアがバリア
層中で再結合し易く、応答信号オフ時の応答の立ち下が
り時間が短くなって、高速応答性を高めることができ
る。
体発光素子は、バリア層の不純物濃度が井戸層の不純物
濃度よりも高くなっているので、注入キャリアがバリア
層中で再結合し易く、応答信号オフ時の応答の立ち下が
り時間が短くなって、高速応答性を高めることができ
る。
【図１】 図１（ａ）は本発明の実施の形態１の半導体
発光素子の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ
−ｂ線から見た断面図である。
発光素子の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ
−ｂ線から見た断面図である。
【図２】 図２は上記実施の形態１の半導体発光素子の
製造途中の断面図である。
製造途中の断面図である。
【図３】 図３（ａ）は上記実施の形態１の半導体発光
素子の他の製造途中の上面図であり、図３（ｂ）は図３
（ａ）のｂ−ｂ線から見た断面図である。
素子の他の製造途中の上面図であり、図３（ｂ）は図３
（ａ）のｂ−ｂ線から見た断面図である。
【図４】 図４は上記実施の形態１の半導体発光素子の
単一量子井戸活性層のバンドギャップを示す図である。
単一量子井戸活性層のバンドギャップを示す図である。
【図５】 図５はバリア層の不純物濃度と立ち下がり時
間との関係を示すグラフである。
間との関係を示すグラフである。
【図６】 図６はバリア層の不純物濃度と光出力との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図７】 図７は井戸層の不純物濃度と光出力との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図８】 図８（ａ）は本発明の実施の形態２の半導体
発光素子の上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ
−ｂ線断面図である。
発光素子の上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ
−ｂ線断面図である。
【図９】 図９は上記実施の形態２の半導体発光素子の
製造途中の断面図である。
製造途中の断面図である。
【図１０】 図１０（ａ）は上記実施の形態２の半導体
発光素子の他の製造途中の上面図であり、図１０（ｂ）
は図１０（ａ）のｂ−ｂ線から見た断面図である。
発光素子の他の製造途中の上面図であり、図１０（ｂ）
は図１０（ａ）のｂ−ｂ線から見た断面図である。
【図１１】 図１１は上記実施の形態１の半導体発光素
子の多重量子井戸活性層のバンドギャップを示す図であ
る。
子の多重量子井戸活性層のバンドギャップを示す図であ
る。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板
３ 第１ＤＢＲ膜
５ 単一量子井戸活性層、
７ 第２ＤＢＲ
２５ 多重量子井戸活性層
４１ Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層
４２ （Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層
９１ Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層
９２ （Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大山 尚一
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
(72)発明者 中津 弘志
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
Ｆターム(参考） 5F041 AA02 CA05 CA12 CA23 CA34
CA35 CA58 CA65 CA74 CA85
CB03 CB15 FF14
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に、第１多層反射膜、量子
井戸発光層及び第２多層反射膜が順次積層され、上記第
１多層反射膜と上記第２多層反射膜とが一定の間隔を有
して共振器を形成し、この共振器内の定在波の腹の位置
に上記量子井戸発光層が位置する半導体発光素子におい
て、 上記量子井戸発光層は、井戸層と、この井戸層を挟むバ
リア層とを有し、 上記バリア層の不純物濃度が上記井戸層の不純物濃度よ
りも高くなっていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体発光素子におい
て、 上記バリア層の不純物濃度が２×１０18ｃｍ-3乃至１×
１０19ｃｍ-3の範囲内であることを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体発光素子におい
て、 上記バリア層の不純物濃度が５×１０18ｃｍ-3乃至１×
１０19ｃｍ-3の範囲内であることを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項４】 請求項２に記載の半導体発光素子におい
て、 上記井戸層の不純物濃度が５×１０17ｃｍ-3以下である
ことを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002115114A JP2003309283A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309283A true JP2003309283A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29207675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002115114A Pending JP2003309283A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | 半導体発光素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2003309283A (ja) |
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| CN105609602B (zh) * | 2015-12-29 | 2017-10-31 | 中国科学院半导体研究所 | 可见光通信用倒装rcled及其制备方法 |
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-
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- 2002-04-17 JP JP2002115114A patent/JP2003309283A/ja active Pending
-
2003
- 2003-04-17 US US10/417,193 patent/US6770915B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-04-17 CN CNB031454410A patent/CN1320665C/zh not_active Expired - Fee Related
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