JP2009016560A - Semiconductor light-emitting device - Google Patents

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尚一 大山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting device in which time-dependent deterioration of brightness is suppressed. <P>SOLUTION: The semiconductor light-emitting device is composed of (Al<SB>x</SB>Ga<SB>1-x</SB>)<SB>y</SB>In<SB>1-y</SB>P (0≤x≤1, 0≤y≤1) formed on a substrate composed of GaAs, and has a light-emitting layer with a double heterostructure, wherein the light-emitting layer includes an active layer and a p-type clad layer in this order from a side of the substrate, and the p-type clad layer includes a carrier composed of Zn at concentrations of a range of 6.0×10<SP>17</SP>cm<SP>-3</SP>to 7.5×10<SP>17</SP>cm<SP>-3</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。更に詳しくは、本発明は、GaAsからなる基板上にAlGaInP系の発光層を備えた半導体発光素子に関する。本発明の半導体発光素子は、発光ダイオードとして好適に使用できる。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device. More specifically, the present invention relates to a semiconductor light emitting device having an AlGaInP light emitting layer on a substrate made of GaAs. The semiconductor light emitting device of the present invention can be suitably used as a light emitting diode.

半導体発光素子として、GaAsからなる基板上にAlGaInP系の発光層を備えた半導体発光素子が知られている。このような半導体発光素子は、4元LEDと称されている。発光層は、基板側から、活性層とp型クラッド層とをこの順で備えている。4元LEDでは、電荷を発光層へ閉じ込めることにより輝度を向上させることを目的として、p型クラッド層のキャリア濃度を活性層よりも高くすることが知られている。   As a semiconductor light emitting element, a semiconductor light emitting element having an AlGaInP light emitting layer on a GaAs substrate is known. Such a semiconductor light emitting device is called a quaternary LED. The light emitting layer includes an active layer and a p-type cladding layer in this order from the substrate side. In the quaternary LED, it is known that the carrier concentration of the p-type cladding layer is made higher than that of the active layer for the purpose of improving the luminance by confining electric charges in the light emitting layer.

しかしながら、キャリア濃度が高くなりすぎるとp型クラッド層からのキャリア(ドーパント)の拡散によって、素子への通電時に輝度劣化が発生する傾向があることが知られている(特開平8−213652号公報:特許文献1)。
特開平8−213652号公報
However, it is known that when the carrier concentration becomes too high, luminance deterioration tends to occur when the element is energized due to diffusion of carriers (dopants) from the p-type cladding layer (Japanese Patent Laid-Open No. 8-213652). : Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 8-213652

上記に記すようにp型クラッド層のキャリア濃度を活性層よりも高くすると、電荷のオーバーフローを抑制し、電荷を閉じ込めることで素子の輝度を高める効果がある。しかし、キャリア濃度を高くしすぎると、図8に示すように素子への通電により輝度の経時劣化が発生する。これは、P型のドーピング材料として使用されているZnが、MOCVD(有機金属気相成長)装置によるp型クラッド層のエピタキシャル成長中に、p型クラッド層から活性層に熱拡散することで、活性層の結晶性を悪化させているためと考えられる。
図8は、経時1時間の素子の輝度を100とした場合のエージング時間(経過時間)毎の輝度変動率を表している。図8のp型クラッド層と活性層のキャリア濃度を表1に示す。
As described above, when the carrier concentration of the p-type cladding layer is higher than that of the active layer, there is an effect of suppressing the overflow of charges and increasing the luminance of the device by confining the charges. However, if the carrier concentration is excessively high, luminance deterioration with time occurs due to energization of the element as shown in FIG. This is because Zn used as a P-type doping material is thermally diffused from the p-type cladding layer to the active layer during the epitaxial growth of the p-type cladding layer by an MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) apparatus. This is probably because the crystallinity of the layer is deteriorated.
FIG. 8 shows the luminance fluctuation rate for each aging time (elapsed time) when the luminance of the element for 1 hour with time is 100. Table 1 shows carrier concentrations of the p-type cladding layer and the active layer in FIG.

Figure 2009016560
Figure 2009016560

なお、図8の半導体発光素子の構成は、図18の通りである。図18において、66はn型クラッド層、67は反射層、68はGaAs基板、69はn型電極、71は活性層、72はp型クラッド層、75は電流拡散層、76はp型電極、74は電流阻止層、73はp型中間層を意味する。
図18の層の組成及び厚さを表2に記載する。
The configuration of the semiconductor light emitting device of FIG. 8 is as shown in FIG. In FIG. 18, 66 is an n-type cladding layer, 67 is a reflective layer, 68 is a GaAs substrate, 69 is an n-type electrode, 71 is an active layer, 72 is a p-type cladding layer, 75 is a current diffusion layer, and 76 is a p-type electrode. 74 denotes a current blocking layer, and 73 denotes a p-type intermediate layer.
The composition and thickness of the layers in FIG.

Figure 2009016560
Figure 2009016560

また、輝度劣化を抑制することで素子の信頼性を確保するために、p型クラッド層のキャリア濃度を減少させると、電荷のオーバーフローが発生し、本来の目的としている、電荷の閉じ込め効果が得られず、輝度が低下してしまう。   In addition, if the carrier concentration of the p-type cladding layer is reduced in order to ensure the reliability of the device by suppressing luminance degradation, charge overflow occurs, and the charge confinement effect, which is the original purpose, is obtained. The brightness is lowered.

本発明の発明者は、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、活性層とp型クラッド層とを備えた発光層を有する半導体発光素子において、p型クラッド層のZnからなるキャリア濃度を特定の範囲とすることで、輝度の経時劣化が抑制された半導体発光素子が得られることを意外にも見出し本発明に至った。 The inventor of the present invention has a light-emitting layer made of (Al x Ga 1 -x ) y In 1 -y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) and comprising an active layer and a p-type cladding layer As a result, the present inventors have surprisingly found that a semiconductor light emitting device in which deterioration of luminance with time is suppressed can be obtained by setting the carrier concentration of Zn in the p-type cladding layer within a specific range. It was.

かくして本発明によれば、GaAsからなる基板上に、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、ダブルへテロ構造を備えた発光層を有し、前記発光層が、前記基板側から、活性層とp型クラッド層とをこの順で備え、p型クラッド層が、Znからなるキャリアを6.0×1017cm-3〜7.6×1017cm-3の範囲の濃度で含むことを特徴とする半導体発光素子が提供される。 Thus, according to the present invention, on the substrate made of GaAs, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) is provided, and a double heterostructure is provided. The light emitting layer includes an active layer and a p-type cladding layer in this order from the substrate side, and the p-type cladding layer has a carrier made of Zn of 6.0 × 10 17 cm −. There is provided a semiconductor light emitting device comprising a concentration of 3 to 7.6 × 10 17 cm −3 .

本発明によれば、輝度の経時劣化が抑制された半導体発光素子が得られる。
また、電流拡散層に特定のIn量の(AlxGa1-xyIn1-yPを使用することで、その後のメサ形状や電極形成を行う際の作業性を向上できる。
According to the present invention, it is possible to obtain a semiconductor light emitting device in which deterioration of luminance with time is suppressed.
In addition, by using (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P having a specific amount of In for the current spreading layer, it is possible to improve workability when performing subsequent mesa shapes and electrode formation.

メサ構造は、
(1)全反射角の見込み半角の天面を有する
(2)35°以上の側面を含めた見込み角を有する
(3)17°の全反射角の見込み半角の天面を有し、かつ電流拡散層が(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなる
(4)4〜12μmの高さを有する
(5)4μm以上の高さを有し、かつ電流拡散層が(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、x及びyが電流拡散層とp型クラッド層とを格子整合させうる値である
のいずれかの関係を有することで、以下の効果が期待できる。
The mesa structure is
(1) It has a top surface with a prospective half angle of total reflection angle (2) It has a prospective angle including a side surface of 35 ° or more (3) It has a top surface with a prospective half angle of a total reflection angle of 17 ° and current The diffusion layer is made of (Al x Ga 1 -x ) y In 1 -y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) (4) has a height of 4 to 12 μm (5) has a height of 4 μm or more has a of, and the current diffusion layer is made of (Al x Ga 1-x) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1), x and y are current diffusion layer and p-type The following effects can be expected by having any one of the values that can be lattice-matched with the cladding layer.

関係(1)により、従来全反射により内部にもどっていた光を外部へと取り出すことができる。その結果、輝度を向上できる。
関係(2)により、全反射角外の光をメサ構造の側面より取り出すことができる。その結果、輝度を向上できる。
関係(3)により、従来全反射により内部にもどっていた光をメサ構造側面から外部へと取り出すことができる。その結果、輝度を向上できる。
According to the relationship (1), the light that has been returned to the inside by the total reflection can be extracted to the outside. As a result, the luminance can be improved.
With relationship (2), light outside the total reflection angle can be extracted from the side surface of the mesa structure. As a result, the luminance can be improved.
According to the relationship (3), the light that has been returned to the inside by the total reflection can be extracted from the side surface of the mesa structure to the outside. As a result, the luminance can be improved.

関係(4)により、活性層とp型クラッド層とが格子不整合であっても、不整合に由来する両層の歪による劣化を防止できる。その結果、輝度を向上できる。
関係(5)により、活性層とp型クラッド層とを格子整合させれば、両層の歪による劣化を防止できる。その結果、輝度を向上できる。
According to the relationship (4), even when the active layer and the p-type cladding layer are lattice mismatched, it is possible to prevent deterioration due to strain of both layers derived from the mismatch. As a result, the luminance can be improved.
If the active layer and the p-type cladding layer are lattice-matched according to the relationship (5), deterioration due to strain of both layers can be prevented. As a result, the luminance can be improved.

本発明の半導体発光素子は、GaAsからなる基板上に、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、ダブルへテロ構造を備えた発光層を有している。ダブルへテロ構造は、公知の構造をいずれも採用できる。
発光層は、少なくとも活性層とp型クラッド層とをこの順で備えている。
The semiconductor light-emitting device of the present invention, on a substrate made of GaAs, the (Al x Ga 1-x) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1) consists, double heterostructure It has a light emitting layer provided. Any known structure can be adopted for the double hetero structure.
The light emitting layer includes at least an active layer and a p-type cladding layer in this order.

p型クラッド層は、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、かつZnからなるキャリアを6.0×1017cm-3〜7.6×1017cm-3の範囲の濃度で含んでいる。キャリア濃度がこの範囲であることで、活性層からの電荷のオーバーフローを抑制でき、かつ活性層へのZnの拡散を抑制できる。その結果、輝度の経時劣化が抑制された素子が得られる。 The p-type cladding layer is made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) and contains Zn carriers at 6.0 × 10 17 cm −. It is contained at a concentration in the range of 3 to 7.6 × 10 17 cm −3 . When the carrier concentration is within this range, the overflow of charge from the active layer can be suppressed, and the diffusion of Zn into the active layer can be suppressed. As a result, an element in which deterioration of luminance with time is suppressed can be obtained.

図9に示すように、輝度の経時劣化の抑制を確認した一例を示す。図9は、経時1時間の素子の輝度を100とした場合のエージング時間(経過時間)毎の輝度変動率を表している。図9から、経時時間100時間後でも輝度の低下を初期値の80%以内に抑制できることがわかる。図9のp型クラッド層と活性層のキャリア濃度を表3に示す。   As shown in FIG. 9, an example of confirming suppression of luminance deterioration with time is shown. FIG. 9 shows the luminance fluctuation rate for each aging time (elapsed time) when the luminance of the element for 1 hour with time is 100. FIG. 9 shows that the decrease in luminance can be suppressed within 80% of the initial value even after 100 hours elapsed time. Table 3 shows carrier concentrations of the p-type cladding layer and the active layer in FIG.

Figure 2009016560
Figure 2009016560

なお、図9の半導体発光素子の構成は、図18の通りである。また、図9では、上記キャリア濃度以外は、表2の組成及び厚さを採用している。
電荷のオーバーフロー抑制による素子の高輝度化を目的として、p型クラッド層のキャリア濃度を高くしすぎると(例えば、活性層のキャリア濃度より高すぎると)、p型クラッド層の通電による素子劣化が発生することがある。これは、Znが、MOCVD装置によるエピタキシャル成長中に熱拡散等により、p型クラッド層から活性層に拡散し結晶性を悪化させているためと考えられる。
一方、素子劣化を抑制することで、素子の信頼性を確保すること目的として、キャリア濃度を低下させると、電荷のオーバーフローが発生し、輝度が低下することがある。
The configuration of the semiconductor light emitting device of FIG. 9 is as shown in FIG. In FIG. 9, the composition and thickness shown in Table 2 are adopted except for the carrier concentration.
If the carrier concentration of the p-type cladding layer is made too high (for example, too much higher than the carrier concentration of the active layer) for the purpose of increasing the brightness of the device by suppressing charge overflow, device deterioration due to energization of the p-type cladding layer will occur. May occur. This is presumably because Zn is diffused from the p-type cladding layer to the active layer by thermal diffusion or the like during the epitaxial growth by the MOCVD apparatus, thereby deteriorating the crystallinity.
On the other hand, when the carrier concentration is lowered for the purpose of ensuring the reliability of the element by suppressing the element deterioration, an overflow of charge may occur and the luminance may be lowered.

図10に、p型クラッド層のキャリア濃度と素子の信頼性との関係の一例を示す。図10の縦軸は、室温通電試験により評価した信頼性(P/Po−avg.平均値)を意味する。図10に示すように、キャリア濃度が8.0×1017cm-3を超えた辺りから、輝度劣化が初期値と比較して80%以下になる傾向が見られる。図10から、p型クラッド層のキャリア濃度は、電荷のオーバーフローを抑制しつつ、素子の信頼性を確保できる上記範囲に制御することで、必要な輝度基準をクリアし、輝度劣化を初期値の80%以内とすることができる。
なお、図10の半導体発光素子の構成は、図18の通りである。また、図10では、表2の組成及び厚さを採用している。
FIG. 10 shows an example of the relationship between the carrier concentration of the p-type cladding layer and the reliability of the device. The vertical axis | shaft of FIG. 10 means the reliability (P / Po-avg. Average value) evaluated by the room temperature electricity supply test. As shown in FIG. 10, when the carrier concentration exceeds 8.0 × 10 17 cm −3 , the luminance deterioration tends to be 80% or less compared to the initial value. From FIG. 10, the carrier concentration of the p-type cladding layer is controlled within the above range that can ensure the reliability of the element while suppressing the overflow of charges, thereby clearing the necessary luminance standard and reducing the luminance deterioration to the initial value. It can be within 80%.
The configuration of the semiconductor light emitting device of FIG. 10 is as shown in FIG. Moreover, in FIG. 10, the composition and thickness of Table 2 are employ | adopted.

より好ましいp型クラッド層のキャリア濃度は、輝度の経時劣化を更に抑制する観点から、6.0×1017〜7.5×1017の範囲である。
p型クラッド層において、(AlxGa1-xyIn1-yP中のxとyは、それぞれx=1及びy=0.5であることが好ましい。
p型クラッド層の厚さは、この層を構成する材料種等の条件により変動するが、輝度の経時劣化を更に抑制する観点から、1.0±0.1μmであることが好ましい。
The carrier concentration of the p-type cladding layer is more preferably in the range of 6.0 × 10 17 to 7.5 × 10 17 from the viewpoint of further suppressing luminance deterioration with time.
In p-type cladding layer, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y x and y in P are preferably each x = 1 and y = 0.5.
The thickness of the p-type cladding layer varies depending on conditions such as the type of material constituting this layer, but is preferably 1.0 ± 0.1 μm from the viewpoint of further suppressing deterioration of luminance with time.

活性層は、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなる。活性層は、Zn、Cd、Mg等のキャリアが存在してもよい。これらキャリアの内、輝度の経時劣化をより抑制できるZnが好ましい。キャリア濃度は、キャリアがZnの場合、輝度の経時劣化をより抑制する観点から、1.0×1017cm-3〜1.5×1017cm-3の範囲であることが好ましい。この活性層のキャリア濃度の規定は、上記p型クラッド層のキャリア濃度の規定と共に、素子の信頼性の向上に寄与する。更に好ましいキャリア濃度は、輝度の経時劣化を更に抑制する観点から、1.0×1017cm-3〜1.2×1017cm-3の範囲である。 The active layer is made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). The active layer may contain carriers such as Zn, Cd, and Mg. Of these carriers, Zn that can further suppress deterioration of luminance with time is preferable. When the carrier is Zn, the carrier concentration is preferably in the range of 1.0 × 10 17 cm −3 to 1.5 × 10 17 cm −3 from the viewpoint of further suppressing deterioration of luminance with time. The regulation of the carrier concentration of the active layer contributes to the improvement of the reliability of the device together with the regulation of the carrier concentration of the p-type cladding layer. A more preferable carrier concentration is in the range of 1.0 × 10 17 cm −3 to 1.2 × 10 17 cm −3 from the viewpoint of further suppressing luminance deterioration with time.

また、p型クラッド層と電流拡散層との間には、活性層の所望の領域に電流を通過させるための電流阻止層を設けてもよい。電流阻止層は、上記所望の領域が開口している。電流阻止層は、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなることが好ましい。電流阻止層の構成は、公知の構成を採用できる。 Further, a current blocking layer for allowing a current to pass through a desired region of the active layer may be provided between the p-type cladding layer and the current diffusion layer. The current blocking layer has an opening in the desired region. The current blocking layer is preferably made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). A known configuration can be adopted as the configuration of the current blocking layer.

p型クラッド層上又は電流拡散層上には、電極が形成されている。電極は、特に限定されず、公知の材料及び構成を採用できる。電極と、p型クラッド層又は電流拡散層との間には、コンタクト層が介在していてもよい。コンタクト層は、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなることが好ましい。コンタクト層の構成には、公知の構成を採用できる。 An electrode is formed on the p-type cladding layer or the current diffusion layer. An electrode is not specifically limited, A well-known material and structure are employable. A contact layer may be interposed between the electrode and the p-type cladding layer or the current diffusion layer. The contact layer is preferably made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). A known structure can be adopted as the structure of the contact layer.

基板と活性層との間には、バッファ層、反射層、クラッド層等の公知の層が介在していてもよい。これら層は、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなることが好ましい。これら層の構成には、公知の構成を採用できる。
また、基板裏面には裏面電極が形成されていてもよい。裏面電極は、特に限定されず、公知の材料及び構成を採用できる。
A known layer such as a buffer layer, a reflective layer, or a clad layer may be interposed between the substrate and the active layer. These layers are preferably made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). A known structure can be adopted as the structure of these layers.
Further, a back electrode may be formed on the back surface of the substrate. A back electrode is not specifically limited, A well-known material and structure are employable.

p型クラッド層上に、輝度の経時劣化を抑制し、輝度を向上させる観点から、電流拡散層を備えることが好ましい。電流拡散層は、p型クラッド層(例えば、p型AlInP層)のキャリア濃度低下による電荷オーバーフロー抑制効果低減による輝度低下を外部量子効率向上にてカバーするために、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなることが好ましい。電流拡散層は、半導体発光素子が表面発光型の素子である場合、輝度の経時劣化を抑制し、輝度を向上させる観点から、表面が粗面化されているか、メサ構造を有していることが好ましい。 A current diffusion layer is preferably provided on the p-type cladding layer from the viewpoint of suppressing luminance deterioration with time and improving luminance. The current spreading layer is formed of (Al x Ga 1-x ) in order to cover luminance reduction due to reduction of charge overflow suppression effect due to reduction of carrier concentration of p-type cladding layer (eg, p-type AlInP layer) by improving external quantum efficiency. y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) is preferable. When the semiconductor light emitting device is a surface light emitting device, the current spreading layer has a roughened surface or a mesa structure from the viewpoint of suppressing luminance deterioration with time and improving luminance. Is preferred.

電流拡散層の表面が平坦な従来の素子では、図1に示すように、活性層から発生した光は、等方向に放射され素子外部へ放出される。外部へ放出される光は入射角が全反射角(全反射立体角)内である光(a)及び(b)に限られる。全反射角外である光(c)は内部に反射して戻ってしまう。この光(c)を素子外部に取り出すために、図2のように表面を粗面化し、図3のように素子表面にメサ構造を設けることが好適である。図2及び3では、図1の素子表面で反射されていた光(c)を、光(d)、(e)及び(f)のように、素子外部へと取り出すことが可能となる。その結果、素子の輝度を向上できる。なお、図1〜3中、11、21及び31は活性層、12、22及び32はp型クラッド層、13、23及び33は電流拡散層、14及び24は電極、34は表面メサ構造を意味する。   In a conventional device with a flat current diffusion layer, as shown in FIG. 1, light generated from the active layer is emitted in the same direction and emitted outside the device. The light emitted to the outside is limited to light (a) and (b) whose incident angle is within the total reflection angle (total reflection solid angle). The light (c) outside the total reflection angle is reflected back to the inside. In order to extract this light (c) to the outside of the element, it is preferable to roughen the surface as shown in FIG. 2 and provide a mesa structure on the element surface as shown in FIG. 2 and 3, the light (c) reflected on the surface of the element shown in FIG. 1 can be taken out of the element like light (d), (e), and (f). As a result, the luminance of the element can be improved. 1-3, 11, 21 and 31 are active layers, 12, 22 and 32 are p-type cladding layers, 13, 23 and 33 are current diffusion layers, 14 and 24 are electrodes, and 34 is a surface mesa structure. means.

更に、電流拡散層は、前記組成式において、In量が8〜10%の範囲であってもよい。この範囲を規定した理由は、次の通りである。エピタキシャル成長法により形成された基板(ウェハー)の表面には、通常凸形状のヒロックが存在する。特に組成を検討することなく、この基板上に(AlxGa1-xyIn1-yPを積層すると、最上面に凸形状のヒロックが存在することになる。表面に存在する凸形状のヒロックは、電極形成時のフォトエッチ作業等においてウェハーに割れ等を生じさせ、作業性を低下させることがある。y値が上記範囲にあることで、図11に示すように、ヒロックを凹形状とすることができる。ヒロックの形状が凹形状であれば、ウェハーに割れが生じ難く、かつメサ構造や電極形成を行う際の作業性を向上できる。なお、この場合、素子は表面発光型でも側面発光型でもよい。なお、図11のヒロック高さの測定条件は、電子走査線顕微鏡による断面測定である。 Furthermore, the current diffusion layer may have an In amount in the range of 8 to 10% in the composition formula. The reason for defining this range is as follows. Usually, convex hillocks exist on the surface of the substrate (wafer) formed by the epitaxial growth method. Without particularly considering the composition and laminating the (Al x Ga 1-x) y In 1-y P on the substrate, it will be present hillock convex shape on the top surface. Convex-shaped hillocks present on the surface may cause cracks or the like in the wafer during photoetching work or the like during electrode formation, thereby reducing workability. When the y value is in the above range, the hillock can be formed in a concave shape as shown in FIG. If the hillock shape is concave, it is difficult for the wafer to crack, and the workability when the mesa structure or electrodes are formed can be improved. In this case, the element may be a surface light emitting type or a side light emitting type. In addition, the measurement conditions of the hillock height of FIG. 11 are cross-sectional measurements with an electronic scanning line microscope.

電流拡散層は、半導体発光素子が表面発光型の素子である場合、輝度の経時劣化を抑制し、輝度を向上させる観点から、メサ構造を有していることが好ましい。
加えて、電流拡散層が、AlGaAs系からなる場合、HFにて表面を粗面化又はH2SO4系のエッチャントにて表面にメサ構造を形成できる。一方、電流拡散層が、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)の場合、HF又は塩酸等のエッチャントによる粗面化が困難な場合がある。この場合、メサ構造を使用することで、光取り出し効率、即ち輝度を向上できる。
When the semiconductor light emitting device is a surface light emitting device, the current diffusion layer preferably has a mesa structure from the viewpoint of suppressing deterioration of luminance with time and improving luminance.
In addition, when the current spreading layer is made of AlGaAs, the surface can be roughened with HF or a mesa structure can be formed on the surface with an H 2 SO 4 etchant. On the other hand, the current spreading layer, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y If P of (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1), are difficult roughening by an etchant such as HF or HCl There is a case. In this case, the light extraction efficiency, that is, the luminance can be improved by using the mesa structure.

メサ構造による光取り出し効率を、図6に示すモデルを用いて、各発光点位置に対する変化をシミュレーションすることで評価する。この評価では、活性層上の点(x、0)から発せられる光に関して、θが0〜πまで1°毎に結晶表面で全反射されるかを判定している。なお、活性層上の点(0、0)は、メサ構造の天面の中心点直下の活性層の点に対応する。全光量に対して、全反射されない光の割合を取り出し効率として、メサ構造を備える素子の効果を見積もっている。なお、このシミュレーションでは、各層を構成する結晶内での多重反射及び電流拡散層/空気界面の透過率の角度依存性は考慮していない。シミュレーション結果を図16に示す。図16では、メサ構造を備えない素子の取り出し効率を1として、この効率に対する比率を表している。図16に示すように、発光位置ずれが10μm付近でメサ構造がない場合よりも低くなり、その後メサ構造がない場合と同レベルになっている。このことから発光位置ずれが5μm以内であることが好ましいことがわかる。   The light extraction efficiency by the mesa structure is evaluated by simulating the change with respect to each light emitting point position using the model shown in FIG. In this evaluation, it is determined whether or not the light emitted from the point (x, 0) on the active layer is totally reflected on the crystal surface every 1 ° from 0 to π. The point (0, 0) on the active layer corresponds to the point of the active layer immediately below the center point of the top surface of the mesa structure. The effect of the element having the mesa structure is estimated by taking the ratio of the light that is not totally reflected with respect to the total light quantity as the extraction efficiency. In this simulation, the angle dependency of the multiple reflection in the crystal constituting each layer and the transmittance of the current diffusion layer / air interface is not considered. The simulation result is shown in FIG. In FIG. 16, the extraction efficiency of an element not having a mesa structure is taken as 1, and the ratio to this efficiency is shown. As shown in FIG. 16, the light emission position shift is lower than that without the mesa structure in the vicinity of 10 μm, and then becomes the same level as that without the mesa structure. From this, it is understood that the light emission position deviation is preferably within 5 μm.

上記シミュレーション結果を踏まえて、図4のように電流阻止層を設けることにより電流を狭窄することで発光領域を限定し、発光領域に合わせてメサ構造を設けることが好ましい。図4中、41は活性層、42はp型クラッド層、43は電流阻止層、44は電流拡散層、45は拡散電流、46は電極を意味する。   Based on the simulation results, it is preferable to limit the light emitting region by confining the current by providing a current blocking layer as shown in FIG. 4 and provide the mesa structure in accordance with the light emitting region. In FIG. 4, 41 is an active layer, 42 is a p-type cladding layer, 43 is a current blocking layer, 44 is a current diffusion layer, 45 is a diffusion current, and 46 is an electrode.

ここでメサ構造は、特に限定されず、種々のエッチャントを使用することで形成できる。例えば、硫酸系エッチャントは、60℃で10分エッチングにより約1μm前後エッチングできる。更に、塩酸:酢酸:過酸化水素水からなるエッチャントは、室温で10分エッチングにより約5μm前後エッチングできる。エッチャント速度の速い後者のエッチャントを使用することが好ましい。後者のエッチャントは、エッチャント作製時から、10〜30分後エッチングに使用することが好ましく、約15分後に使用することがより好ましい。   Here, the mesa structure is not particularly limited, and can be formed by using various etchants. For example, a sulfuric acid-based etchant can be etched about 1 μm by etching at 60 ° C. for 10 minutes. Furthermore, an etchant composed of hydrochloric acid: acetic acid: hydrogen peroxide can be etched about 5 μm by etching for 10 minutes at room temperature. It is preferable to use the latter etchant having a high etchant speed. The latter etchant is preferably used for etching after 10 to 30 minutes from the time of producing the etchant, and more preferably after about 15 minutes.

図12は、エッチャント作製時〜作製時から1時間後のエッチングレートを測定したグラフである。図12中、系列1はエッチャント作製5分後、系列2は30分後、系列3は60分後、系列4は1時間後のエッチャントの再現性のエッチング時間とエッチング深さとの関係を示している。図12から、作製直後が最もエッチングレートが速いが、エッチングばらつきが多くなる。一方、作製から1時間経つとエッチングレートが遅くなり、エッチングに時間が必要となる。なお、図12のエッチングレートの測定条件は、電子走査線顕微鏡による断面形状測定によるものである。
なお、メサ構造を有する場合、電極はメサ構造の天面以外の場所に形成されていることが好ましい。
FIG. 12 is a graph obtained by measuring the etching rate after 1 hour from the time of manufacturing the etchant to the time of manufacturing. In FIG. 12, Series 1 shows the relationship between etch time and etching depth of etchant 5 minutes after fabrication, Series 2 after 30 minutes, Series 3 after 60 minutes, and Series 4 after 1 hour. Yes. From FIG. 12, the etching rate is the fastest immediately after fabrication, but the etching variation increases. On the other hand, when 1 hour has passed since the production, the etching rate is slowed down, and time is required for etching. In addition, the measurement conditions of the etching rate of FIG. 12 are based on the cross-sectional shape measurement with an electron scanning line microscope.
In addition, when it has a mesa structure, it is preferable that the electrode is formed in places other than the top | upper surface of a mesa structure.

メサ構造は、輝度を向上させることを目的として、
(1)ほぼ全反射角の見込み半角の天面を有する
(2)35°以上の側面を含めた見込み角を有する
(3)ほぼ17°の全反射角の見込み半角の天面を有し、かつ電流拡散層が(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなる
(4)4〜12μmの高さを有する
(5)4μm以上の高さを有し、かつ電流拡散層が(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、x及びyが電流拡散層とp型クラッド層とを格子整合させうる値である
のいずれかの関係を有していてもよい。また、上記関係は複数組み合わせてもよい。
The mesa structure is intended to improve brightness.
(1) having a prospective half-angle top surface with a substantially total reflection angle (2) having a prospective angle including a side surface of 35 ° or more (3) having a prospective half-angle top surface with a total reflection angle of approximately 17 °; The current spreading layer is made of (Al x Ga 1 -x ) y In 1 -y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) (4) has a height of 4 to 12 μm (5) 4 μm or more It has a height, and a current diffusion layer is made of (Al x Ga 1-x) y in 1-y P (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1), x and y and the current diffusion layer It may have any relationship that is a value capable of lattice matching with the p-type cladding layer. A plurality of the above relationships may be combined.

関係(1)の全反射角の見込み半角とは、図5において、角度Dを意味する。角度Dは、メサ構造の天面の中心点から垂直に引いた線が、活性層表面と交わる点を基準点として、天面から取り出し可能な基準点からの光の最大角度Cの半角を意味する。関係(1)において。「ほぼ」には±17°の範囲が許容される。図5中、51は活性層、52はp型クラッド層、53は電流阻止層、54は電流拡散層、55は電極、Fは天面幅を意味する。   The prospective half angle of the total reflection angle in the relationship (1) means an angle D in FIG. The angle D means a half angle of the maximum angle C of light from a reference point that can be extracted from the top surface, with a point perpendicular to the center point of the top surface of the mesa structure intersecting the active layer surface as a reference point. To do. In relation (1). A range of ± 17 ° is allowed for “almost”. In FIG. 5, 51 is an active layer, 52 is a p-type cladding layer, 53 is a current blocking layer, 54 is a current diffusion layer, 55 is an electrode, and F is the top width.

関係(1)により、角度D内の光を素子外部へと取り出すことができる。また、例えば図1の(c)のように、従来全反射により内部にもどっていた光を、図3の(e)及び(f)のように、メサ構造側面から外部へと取り出すことができる。このように全反射角外の光も取り出すことができるので、輝度を向上できる。
関係(2)の側面を含めた見込み角とは、図5において、角度Eを意味する。角度Eは、上記基準点からメサ構造の側面を形成する曲線又は直線の立ち上がり箇所に向けて引いた直線間の角度を意味する。関係(2)により、メサ構造側面から外部へと取り出すことができる。このように全反射角外の光も取り出すことができるので、輝度を向上できる。
According to the relationship (1), the light within the angle D can be extracted to the outside of the element. Further, for example, as shown in FIG. 1 (c), the light that has been returned to the inside due to total internal reflection can be taken out from the side of the mesa structure as shown in FIGS. 3 (e) and 3 (f). . Thus, since the light outside the total reflection angle can be taken out, the luminance can be improved.
The prospective angle including the side surface of the relationship (2) means the angle E in FIG. The angle E means an angle between straight lines drawn from the reference point toward a rising edge of a curve or straight line forming the side surface of the mesa structure. By the relationship (2), it can be taken out from the side of the mesa structure. Thus, since the light outside the total reflection angle can be taken out, the luminance can be improved.

関係(3)において、「ほぼ」には±17°の範囲が許容される。また、(AlxGax-1yIn1-yPにおいて、x及びyはx=0.5及びy=1であることが好ましい。
関係(3)により、全反射角内の光を素子外部へと取り出すことができる。また、全反射角外の光も、メサ構造側面から外部へと取り出すことができるので、輝度を向上できる。
関係(4)の高さとは、図5において、高さBを意味する。高さBは、メサ構造の側面を形成する曲線又は直線の立ち上がり箇所から、天面までの距離を意味する。
In relation (3), a range of ± 17 ° is allowed for “almost”. Further, in (Al x Ga x-1) y In 1-y P, it is preferable x and y are x = 0.5 and y = 1.
With relationship (3), light within the total reflection angle can be extracted outside the device. Moreover, since the light outside the total reflection angle can be taken out from the side surface of the mesa structure, the luminance can be improved.
The height of the relationship (4) means the height B in FIG. The height B means the distance from the rising point of the curve or straight line forming the side surface of the mesa structure to the top surface.

メサ構造の高さを4、6及び8μmとし、メサ構造の天面の幅を40、48、56、64及び72μmとし、p型クラッド層と電流拡散層とが格子不整合の場合の光取り出し効率をシミュレーションし、その結果を図13、図14及び図15に示す。これら図から、メサ構造の高さに比例して、光取り出し効率高くなることがわかる。格子不整合の場合、それにより生じる歪による劣化を抑制することが望まれる。メサ構造の高さが高くなればなるほど、歪による劣化が大きくなるため、格子不整合の場合は、メサ構造の高さは4〜12μmであることが好ましい。また、この場合、電流阻止層を設けることによって、活性層に至る電流密度を高めることで輝度を向上させ、加えて発光領域上部に設けたメサ構造によって光の取り出し効率を向上させることが好ましい。   Light extraction when the height of the mesa structure is 4, 6 and 8 μm, the width of the top surface of the mesa structure is 40, 48, 56, 64 and 72 μm, and the p-type cladding layer and the current diffusion layer are lattice mismatched Efficiency is simulated, and the results are shown in FIGS. From these figures, it can be seen that the light extraction efficiency increases in proportion to the height of the mesa structure. In the case of lattice mismatch, it is desired to suppress deterioration due to distortion caused thereby. As the height of the mesa structure increases, deterioration due to strain increases, so in the case of lattice mismatch, the height of the mesa structure is preferably 4 to 12 μm. In this case, it is preferable that the current blocking layer is provided to improve the luminance by increasing the current density reaching the active layer, and in addition, the light extraction efficiency is improved by the mesa structure provided above the light emitting region.

なお、図13、図14及び図15は、発光部位置が中心1点の場合の取り出し効率を1とした場合の比率を表している。これら図のシミュレーション条件は、全反射角の見込み半角を17°、側面を含めた見込み角を35°、p型クラッド層を(AlxGa1-xyIn1-yP(x=1、y=0.5)、電流拡散層を(AlxGa1-xyIn1-yP(x=0.01、y=0.01)、印加電流を20mAとしている。 13, 14, and 15 show the ratios when the extraction efficiency is 1 when the light emitting unit position is at one central point. The simulation conditions in these figures are as follows: the expected half angle of the total reflection angle is 17 °, the expected angle including the side surface is 35 °, and the p-type cladding layer is (Al x Ga 1 -x ) y In 1 -y P (x = 1) , y = 0.5), the current diffusion layer (Al x Ga 1-x) y in 1-y P (x = 0.01, y = 0.01), is set to 20mA applied current.

関係(5)では、電流拡散層とp型クラッド層とが格子整合している。そのため、関係(4)の格子不整合の場合より、歪による劣化が少ないので、メサ構造を高く(4μm以上)することができる。なお、格子整合した電流拡散層とp型クラッド層の具体例としては、AlGaInPの組み合わせが挙げられる。関係(5)では、メサ構造がAlGaAsからなる場合よりも、より短波長の素子に適用可能である。   In the relationship (5), the current diffusion layer and the p-type cladding layer are lattice-matched. Therefore, the mesa structure can be made high (4 μm or more) because deterioration due to strain is less than in the case of the lattice mismatch of the relationship (4). A specific example of the lattice-matched current diffusion layer and p-type cladding layer is a combination of AlGaInP. The relationship (5) can be applied to an element with a shorter wavelength than when the mesa structure is made of AlGaAs.

ところで、通常、発光層を構成する各層をエピタキシャル成長させる際、各層が所定の条件(例えば、格子整合条件やキャリア濃度条件)を満たしているか否か確認するためのエピタキシャル成長(以下、チェックエピ)を実施される。本発明では、この方法によりキャリア濃度を測定してもよい。但し、このチェックエピは単層で行われることが多いのに対して、実際の発光層は積層されている。更に、実際の発光層のキャリア濃度は、測定対象の層では、対象層の上下層からの影響を受けるため、設計値通りに規定することは困難である。特に、実際の各層への熱履歴は、実際の素子が複数の層からなるため、測定対象層の上下層からの影響を受け、チェックエピの熱履歴とは異なることが多い。このチェックエピは単層で行われることが多いため、その熱履歴は実際の発光層のエピタキシャル成長の熱履歴とは異なることが多い。従って、実際の素子を構成する活性層やp型クラッド層等のキャリア濃度は、チェックエピにより得られたキャリア濃度と異なることが多い。   By the way, normally, when each layer constituting the light emitting layer is epitaxially grown, epitaxial growth (hereinafter referred to as check epi) is performed to check whether each layer satisfies a predetermined condition (for example, lattice matching condition or carrier concentration condition). Is done. In the present invention, the carrier concentration may be measured by this method. However, this check epi is often performed by a single layer, whereas the actual light emitting layer is laminated. Furthermore, since the actual carrier concentration of the light emitting layer is affected by the upper and lower layers of the target layer in the measurement target layer, it is difficult to define the carrier concentration as designed. In particular, since the actual thermal history of each layer is composed of a plurality of layers, the actual thermal history is affected by the upper and lower layers of the measurement target layer and is often different from the thermal history of check epi. Since this check epi is often performed in a single layer, the thermal history is often different from the thermal history of the actual epitaxial growth of the light emitting layer. Therefore, the carrier concentration of the active layer, the p-type cladding layer, etc. constituting the actual device is often different from the carrier concentration obtained by check epi.

更に、キャリア濃度を測定する際、最表面に電流阻止層(であるn型GaP層)がある場合、最表面から活性層までのキャリア濃度プロファイルを測定することが困難である。また、測定時の深さが深くなるほど精度が悪くなる。そのため、p型クラッド層のキャリア濃度の測定には、電流阻止層のような上に形成される層を除去することが好ましい。また、活性層のキャリア濃度の測定には、p型クラッド層及び電流阻止層等のその上に形成される層を除去することが好ましい。   Furthermore, when measuring the carrier concentration, if there is a current blocking layer (which is an n-type GaP layer) on the outermost surface, it is difficult to measure the carrier concentration profile from the outermost surface to the active layer. Further, the accuracy becomes worse as the depth at the time of measurement becomes deeper. Therefore, for measuring the carrier concentration of the p-type cladding layer, it is preferable to remove the layer formed on the current blocking layer. For measuring the carrier concentration of the active layer, it is preferable to remove the layers formed thereon such as the p-type cladding layer and the current blocking layer.

例えば、図17において、系列1は実際の各層のキャリア濃度を、系列2はチェックエピによるpクラッド層のキャリア濃度を意味する。そのため、最終的には、チェックエピにより得られたキャリア濃度を、実際の素子のエピタキシャル成長から得られた各層のキャリア濃度の測定結果を用いて補正することが好ましい。ここで、pクラッド層のキャリア濃度は、より精度を高めるために、p型クラッド層上の電流拡散層をエッチングにより除去した後、測定することが好ましい。
なお、図17の測定条件は、キャリア濃度プロファイラーによる測定である。
For example, in FIG. 17, series 1 means the actual carrier concentration of each layer, and series 2 means the carrier concentration of the p-clad layer by check epi. Therefore, finally, it is preferable to correct the carrier concentration obtained by the check epi using the measurement result of the carrier concentration of each layer obtained from the actual epitaxial growth of the element. Here, the carrier concentration of the p-clad layer is preferably measured after removing the current diffusion layer on the p-type clad layer by etching in order to further improve the accuracy.
Note that the measurement conditions in FIG. 17 are measurements by a carrier concentration profiler.

メサ構造の形成方法は、特に限定されず、公知の方法をいずれも採用できる。例えば図7(a)〜(d)に示す方法が挙げられる。
まず、図7(a)に示すように、活性層61、p型クラッド層62、電流阻止層63、電流拡散層64を積層する。
次いで、電流拡散層64上に、形成を所望するメサ構造を形成可能なパターンで保護レジスト65を形成する(図7(b))。
保護レジスト65をマスクとして電流拡散層64をエッチングする(図7(c))。
更に、保護レジスト65を除去することにより、メサ構造を形成できる(図7(d))。
The method for forming the mesa structure is not particularly limited, and any known method can be adopted. For example, the method shown to Fig.7 (a)-(d) is mentioned.
First, as shown in FIG. 7A, an active layer 61, a p-type cladding layer 62, a current blocking layer 63, and a current diffusion layer 64 are stacked.
Next, a protective resist 65 is formed on the current diffusion layer 64 with a pattern capable of forming a desired mesa structure (FIG. 7B).
The current diffusion layer 64 is etched using the protective resist 65 as a mask (FIG. 7C).
Furthermore, the mesa structure can be formed by removing the protective resist 65 (FIG. 7D).

従来の半導体発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the conventional semiconductor light-emitting device. 本発明の半導体発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光素子の概略工程断面図である。It is a schematic process sectional drawing of the semiconductor light-emitting device of this invention. 従来の半導体発光素子の輝度の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the brightness | luminance of the conventional semiconductor light-emitting device. 本発明の半導体発光素子の輝度の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the brightness | luminance of the semiconductor light-emitting device of this invention.

本発明の半導体発光素子のp型クラッド層のキャリア濃度と素子の信頼性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the carrier density | concentration of the p-type cladding layer of the semiconductor light-emitting device of this invention, and the reliability of an element. 電流拡散層のIn組成比とヒロック高さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between In composition ratio of a current spreading layer, and hillock height. エッチャント作製時〜作製時から1時間後のエッチングレートを測定したグラフである。It is the graph which measured the etching rate after 1 hour from the time of preparation-the time of preparation of an etchant. メサ構造高さ4μm時の取り出し効率と発光部位置との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the taking-out efficiency at the time of mesa structure height of 4 micrometers, and a light emission part position. メサ構造高さ6μm時の取り出し効率と発光部位置との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the extraction efficiency at the time of mesa structure height 6 micrometers, and a light emission part position. メサ構造高さ8μm時の取り出し効率と発光部位置との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the taking-out efficiency at the time of mesa structure height of 8 micrometers, and a light emission part position. 各発光位置(x)に対する光取り出し向上率を示すグラフである。It is a graph which shows the light extraction improvement rate with respect to each light emission position (x). 電流拡散層の有無によるキャリア濃度の測定差を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement difference of the carrier concentration by the presence or absence of a current spreading layer. 半導体発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a semiconductor light-emitting device.

符号の説明Explanation of symbols

11、21、31、41、51、61、71 活性層
12、22、32、42、52、62、72 p型クラッド層
13、23、33、44、54、64、75 電流拡散層
14、24、46、55、76 p型電極
34 表面メサ構造
43、53、63、74 電流阻止層
45 拡散電流
65 保護レジスト
66 n型クラッド層
67 反射層
68 GaAs基板
69 n型電極
73 p型中間層
(a)外部に取り出される全反射角内の光
(b)外部に取り出される全反射角以内の光
(c)外部に取り出されない全反射角外の光
(d)粗面化により外部に取り出される光
(e)メサ構造により外部に取り出される光
(f)メサ構造により外部に取り出される光
B メサ構造の高さ
C 天面から取り出し可能な基準点からの光の最大角度
D 全反射角の見込み半角
E 側面を含めた見込み角
F 天面幅
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71 Active layer 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72 P-type cladding layer 13, 23, 33, 44, 54, 64, 75 Current diffusion layer 14, 24, 46, 55, 76 p-type electrode 34 surface mesa structure 43, 53, 63, 74 current blocking layer 45 diffusion current 65 protective resist 66 n-type cladding layer 67 reflective layer 68 GaAs substrate 69 n-type electrode 73 p-type intermediate layer (A) Light within the total reflection angle extracted outside (b) Light within the total reflection angle extracted outside (c) Light outside the total reflection angle not extracted outside (d) Extracted outside by roughening (E) Light extracted to the outside by the mesa structure (f) Light extracted to the outside by the mesa structure C Height of the mesa structure C Maximum angle of light from the reference point that can be extracted from the top surface D Total reflection angle Expected half-width E Expected angle F including side width

Claims (8)

GaAsからなる基板上に、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、ダブルへテロ構造を備えた発光層を有し、前記発光層が、前記基板側から、活性層とp型クラッド層とをこの順で備え、p型クラッド層が、Znからなるキャリアを6.0×1017cm-3〜7.6×1017cm-3の範囲の濃度で含むことを特徴とする半導体発光素子。 On a substrate made of GaAs, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) and having a light emitting layer having a double hetero structure, The light-emitting layer includes an active layer and a p-type cladding layer in this order from the substrate side, and the p-type cladding layer includes carriers made of Zn of 6.0 × 10 17 cm −3 to 7.6 × 10. A semiconductor light emitting device comprising a concentration in the range of 17 cm −3 . 前記活性層が、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、Znからなるキャリアを1.0×1017cm-3〜1.5×1017cm-3の範囲の濃度で含む請求項1に記載の半導体発光素子。 The active layer is made of (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), and Zn carriers are 1.0 × 10 17 cm −3 to The semiconductor light emitting device according to claim 1, comprising a concentration in the range of 1.5 × 10 17 cm −3 . 更に電流拡散層を前記p型クラッド層上に備え、前記電流拡散層が、(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、Inを8〜10%含む請求項1又は2に記載の半導体発光素子。 Further, a current diffusion layer is provided on the p-type cladding layer, and the current diffusion layer is made of (Al x Ga 1 -x ) y In 1 -y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), The semiconductor light-emitting device according to claim 1, comprising 8 to 10% of In. 前記半導体発光素子が表面発光型の素子であり、更に電流拡散層を前記p型クラッド層上に備え、前記電流拡散層がメサ構造を備え、前記メサ構造が全反射角17°の見込み半角の天面を有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting device is a surface light emitting device, and further includes a current diffusion layer on the p-type cladding layer, the current diffusion layer has a mesa structure, and the mesa structure has an expected half angle of a total reflection angle of 17 °. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, having a top surface. 前記半導体発光素子が表面発光型の素子であり、更に電流拡散層を前記p型クラッド層上に備え、前記電流拡散層がメサ構造を備え、前記メサ構造が35°以上の側面を含めた見込み角を有する請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting device is a surface light emitting device, and further includes a current diffusion layer on the p-type cladding layer, the current diffusion layer has a mesa structure, and the mesa structure includes a side surface of 35 ° or more. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, which has a corner. 前記半導体発光素子が表面発光型の素子であり、更に電流拡散層を前記p型クラッド層上に備え、前記電流拡散層が、メサ構造を備え、かつ(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、前記メサ構造が17°の全反射角の見込み半角の天面を有する請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体発光素子。 The semiconductor light emitting element is an element of the surface emitting, further comprising a current spreading layer on the p-type cladding layer, the current diffusion layer is provided with a mesa structure, and (Al x Ga 1-x) y In 1 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the mesa structure has a top surface of a prospective half angle of a total reflection angle of 17 °, which is made of -y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). Semiconductor light emitting device. 前記半導体発光素子が表面発光型の素子であり、更に電流拡散層を前記p型クラッド層上に備え、前記電流拡散層がメサ構造を備え、前記メサ構造が4〜12μmの高さを有する請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting device is a surface light emitting device, further includes a current diffusion layer on the p-type cladding layer, the current diffusion layer has a mesa structure, and the mesa structure has a height of 4 to 12 μm. Item 7. The semiconductor light emitting device according to any one of Items 1 to 6. 前記半導体発光素子が表面発光型の素子であり、更に電流拡散層を前記p型クラッド層上に備え、前記電流拡散層が、メサ構造を備え、かつ(AlxGa1-xyIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなり、前記x及びyが前記電流拡散層とp型クラッド層とを格子整合させうる値であり、前記メサ構造が4μm以上の高さを有する請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体発光素子。 The semiconductor light emitting device is a surface light emitting device, further includes a current diffusion layer on the p-type cladding layer, the current diffusion layer has a mesa structure, and (Al x Ga 1-x ) y In 1. -y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), where x and y are values that can lattice match the current diffusion layer and the p-type cladding layer, and the mesa structure is 4 μm or more The semiconductor light-emitting device according to claim 1, having a height.
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