JP2681352B2 - 発光半導体素子 - Google Patents
発光半導体素子Info
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- JP2681352B2 JP2681352B2 JP19024787A JP19024787A JP2681352B2 JP 2681352 B2 JP2681352 B2 JP 2681352B2 JP 19024787 A JP19024787 A JP 19024787A JP 19024787 A JP19024787 A JP 19024787A JP 2681352 B2 JP2681352 B2 JP 2681352B2
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L33/025—Physical imperfections, e.g. particular concentration or distribution of impurities
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- 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
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
- H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
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- Power Engineering (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、所謂ダブルヘテロ構造を有する発光半導体
素子に関する。 （従来の技術） 発光ダイオードは、半導体ｐ−ｎ接合に順方向電流を
通じて可視部又は近赤外部の発光を得ることを目的とし
たデバイスであり、パイロットランプの点光源、数字或
いは文字のディスプレイ、ファクシミリ、LEDプリンタ
等のOA機器の点光源、更には車両のテールランプ、交通
信号機の野外照明の他、特殊な用途として、赤外線放射
用点光源等、その用途は益々拡大しつつあり、該発光ダ
イオードに対して一層の高出力化，高輝度化が要求され
ている。 ところで、現在実用に供されているのは、III−Ｖ族
化合物半導体であるが、この中でもGaAlAs半導体は発光
効率が高く、高輝度を目的とした発光ダイオードに用い
られている。このGaAlAsは格子定数がGaAsのそれに近
く、最大でも0.14％程度の違いであるので、格子不整に
よる歪みが少なく、良好な結晶がGaAs基板上に成長され
る。更に、エピタキシャルの膜の成長においては、気
相、液相の何れも可能であり、液相法によれば高品質の
結晶が容易に得られる。 GaAlAs混晶を用いて高輝度発光ダイオードを得るため
に、従来シングルヘテロ構造が考案されたが、これをダ
ブルヘテロ構造とすることによって、更に高輝度とする
ことができることが知られている。 尚、ダブルヘテロ構造においても、その輝度を高める
ための種々の公知技術がある。例えば、特開昭61−1839
77号公報には、その活性層を比較的厚くするにも拘ら
ず、その輝度の低下を防ぐために活性層にｐ型のドーパ
ントZnをｎ型クラッド層のドーパントレベルより高めに
ドープする技術が開示されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ｐ型ドーパントであるZnは拡散速度が
速く、活性層成長とこれに続くｎ型クラッド層のエピタ
キシャル成長を例えば徐冷法等で行なう場合、Znの拡散
によりｐ−ｎ接合がｎ型クラッド層に移行して発光がｎ
型クラッド層で行われるため、発光波長が所期のそれと
異なってしまうという欠点がある。 又、ｎ型ドーパント（Te,Se,S等）はGaAs及びGaAlAs
中では析出が起き易く、種々の欠陥が発生し易いため、
低キャリア密度に抑える必要がある。 更に、液相成長によって得られる低キャリア密度エピ
タキシャル層内では、キャリア密度分布にミクロなゆら
ぎが発生する場合がある。即ち、ｐ型クラッド層及び活
性層にハイドープされたZnがｎ型クラッド層に拡散さ
れ、ｎ型クラッド層内のキャリア密度のゆらぎによっ
て、部分的にｐ型反転層を形成し、サイリスタ構造を形
成するという欠点があった。 又、GaAlAs混晶を用いるダブルヘテロ構造は半導体レ
ーザとしても用いられるが、上記と同様の問題が発生す
るのを避けられなかった。 そこで、本発明は、GaAlAs混晶から成るダブルヘテロ
構造発光半導体素子において、活性層としてGa1-yAlyAs
の厚さ１μｍ以下の薄膜を用い、これにｐ型及びｎ型ク
ラッド層混晶Ga1-x1Alx1As,Ga1-zAlzAsをそれぞれ隣接
せしめ、発光波長を安定化し、且つ、ｎ型クラッド層に
おけるサイリスタ現象を抑えると同時に、活性層から離
れてｐ型クラッド層に隣接する基板若しくは成長層のｐ
型キャリア密度を高めることによって発光素子の電流−
電圧特性を向上せしめることをその目的とする。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成すべく、本発明は、ｐ型混晶Ga1-x2Al
x2As（０≦x2＜１）より成るハイドープの基板もしくは
成長層（キャリア密度p2）、ｐ型混晶Ga1-x1Alx1Asクラ
ッド層（０＜x1＜１、キャリア密度p1）、ｐ型不純物を
添加しないが前記ｐ型混晶Ga1-x1Alx1Asクラッド層から
のｐ型不純物の拡散によりｐ型化しているｐ型混晶Ga
1-yAlyAs活性層（０＜ｙ＜1,y＜x1、ｙ＜ｚ）及びｎ型
混晶Ga1-zAlzAsクラッド（０＜ｚ＜１、キャリア密度
ｎ）が記載順序に従って順次連続した多層構造より成る
発光半導体素子において、 前記キャリア密度p1、p2及びｎをそれぞれ １×1017cm-3＜ｎ＜５×1017cm-3 ５×1016cm-3＜p1＜３×1017cm-3 ５×1017cm-3＜p2 とし、且つ p1＜ｎ の条件を満足することを特徴とする。 （作用） 一般に、本発明に係る発光半導体素子のようにダブル
ヘテロ構造を有するものにあっては、キャリヤの注入効
率は主としてｎ型、ｐ型クラッド層と活性層の禁制帯巾
の差によるポテンシャル障壁によって決定される。 又、活性層の幅が狭くコントロールされ、且つ、直接
遷移型のバンド構造を有するものにあっては、発光中心
としての不純物を多く必要としない。 而して、ｎ型クラッド層のキャリア密度ｎに対する輝
度特性に比してｐ型クラッド層のキャリア密度p1対する
輝度特性は幅が広く、該キャリア密度p1が1016cm-3程度
であっても大きな輝度の低下は生じない。 本発明によれば、p1＜ｎとすることにより、ｐ型不純
物（Zn）の拡散により生ずるｐ−ｎ接合位置のズレ及び
サイリスタの発生が防がれる。 又、ｎ型及びｐ型クラッド層の各キャリア密度n,p1を
低い範囲を抑えるため、不純物による結晶性の悪化を防
ぐことができる。 更に、ｐ型クラッド層に隣接するｐ型ハイドープ基板
若しくは成長層（以下、ｐ型基板若しくは成長層と称
す）のキャリア密度p2を高く保つようにしたため、当該
発光半導体素子の順方向の抵抗を低く抑えることができ
る。 （実施例） 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。 第１図（ａ）は本発明に係る発光半導体素子の構造
（エピタキシャル構造）を例示した断面図である。 当該発光素子はｐ型のGaAlAs成長層（キャリア密度
p2）１の上に３層のエピタキシャル層2,3,4が連続成長
して形成される。即ち、該GaAlAs層（キャリア密度p2）
１の上には高AlAs混晶比のｐ型のGa0.2Al0.8Asクラッド
層２が厚さ10μｍ程度に結晶成長されて形成されてお
り、該ｐ型クラッド層（キャリア密度p1）２にはｐ型不
純物としてZnが添加されている。 そして、上記ｐ型クラッド層２の上には発光波長に必
要な混晶比のGa0.65Al0.35As活性層３が0.6±0.2μｍの
厚さで形成されており、該活性層３には何ら不純物が添
加されていない（ノンドープ）が、当該活性層３はｐ型
クラッド層２からのアウトディフュージョンによってｐ
型となっている。 更に、上記活性層３上には前記クラッド層２と同等の
AlAs混晶比のｎ型Ga0.2Al0.8Asクラッド層（キャリア密
度ｎ）４が30±10μｍの厚さで形成されており、該ｎ型
クラッド層４にはｎ型不純物としてTeが添加されてい
る。 尚、以上のｐ型クラッド層２、活性層３及びｎ型クラ
ッド層４の形成は、公知の所冷法による液相エピタキシ
ャル成長により行なわれる。 以上のように構成される発光半導体素子のGaAlAs層１
の下面にAu系ｐ−電極５を形成し、ｎ型クラッド層４の
上面にAu系ｎ−電極６を形成することによって第１図
（ｂ）に示すようなチップを得る。 ところで、一般に本発明に係る発光半導体のようにダ
ブルヘテロ構造を有するものにあっては、キャリヤの注
入効率は主にｎ型クラッド層4,p型クラッド層２と活性
層３の禁制帯巾の差によるポテンシャル障壁によって決
定される。 又、活性層３の巾が狭くコントロールされ、且つ、直
接遷移型のバンド構造を有するものにあっては、発光中
心としての不純物を多く必要とはしない。 ここで、ｐ型クラッド層２のキャリア密度p1及びｎ型
クラッド層４のキャリア密度ｎと当該発光半導体素子の
相対輝度との関係を第２図、第３図にそれぞれ示すが、
両図から明らかなように、ｐ型クラッド層２のキャリア
密度p1の変化に対する相対輝度はｎ型クラッド層４のキ
ャリア密度ｎの変化に対するそれに比して可成り広い範
囲のキャリア密度（具体的には、５×1016cm-6＜p1＜３
×1017cm-3）に亘って高い値を示す。 尚、前述のように活性層３はｐ型クラッド層２からの
アウトディフュージョンによってｐ型となっているた
め、当該発光半導体素子の発光出力はｐ型クラッド層２
のキャリア密度p1に大きく依存することとなる。 上述のように相対輝度はｐ型クラッド層２のキャリア
密度p1の可成り広い範囲に亘って高く保たれるため、キ
ャリア密度p1の値をｎ型クラッド層４のキャリア密度ｎ
よりも小さくすること（p1＜ｎ）が可能となり、これに
よりｎ型クラッド層へのｐ型ドーパントの拡散により生
ずるｐ−ｎ接合位置のズレ及びサイリスタの発生を防ぐ
ことができ、当該発光素子は極めて安定した発光特性を
発揮することとなる。尚、不純物による各層の結晶性の
悪化を防止するには、各層のキャリア密度が低いことが
望ましい。 以上の理由によって、本発明に係るダブルヘテロ構造
を有する混晶GaAlAs発光半導体素子の高輝度を確保し、
且つ、ｐ−ｎ接合の位置ズレ防止とサイリスタ発生防止
を図るためには、ｐ型クラッド層２のキャリア密度p1と
ｎ型クラッド層４のキャリア密度ｎを次に示す範囲にす
ることが望ましい。 ５×1016cm-3＜p1＜３×1017cm-3 １×1017cm-3＜ｎ＜５×1017cm-3 更に、ｐ型基板若しくは成長層１のキャリア密度p2に
対する当該発光半導体素子の順方向電圧の関係を第４図
に示すが、同図から明らかなように、抵抗率を低く抑え
るには当該成長層１のキャリア密度p2の値を大きく設定
することが望ましく、そのキャリア密度p2の値として
は、 p2＞５×1017cm-3 であることが好ましい。 結局、以上述べた効果を得るには、ｐ型基板若しくは
成長層１、ｐ型クラッド２及びｎ型クラッド層４の各キ
ャリア密度p1,p2,nの間に次に示す関係が満たされてい
ることが必要である。 即ち、 １×1017cm-3＜ｎ＜５×1017cm-3 …（１） ５×1016cm-3＜p1＜３×1017cm-3 …（２） ５×1017cm-3＜p2 …（３） p1＜ｎ …（４） 尚、以上はｐ型成長層１としてｐ型GaAlAs層を例示し
たが、ｐ型GaAs単結晶基板としても良い。 又、ｐ型成長層１としてｐ型GaAlAs層を用いる場合
は、GaAs単結晶基板上にｐ型のGaAlAsエピタキシャル層
を厚く成長させた後、GaAs基板を除去することによって
実現される。ここで、基板とは、チョクラルスキー法或
いは他の方法で、本発明の工程以外の工程で別途製造さ
れた端結晶薄片を言う。 更に、前記実施例においては、ダブルヘテロ構造の混
晶GaAlAs発光素子の混晶比として可視光を目的とした値
を用いたが、赤外線発光ダイオード等のように例えば0.
85μｍ波長を対象とする場合には、ｙとして0.03付近、
x1及びｚとして0.2〜0.4が選択される。 （発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ｐ型
基板若しくは成長層（キャリア密度p2）と、ｐ型クラッ
ド層（キャリア密度p1）をキャリア密度の異なる２層と
し、該ｐ型クラッド層上に形成される、ｐ型不純物を添
加しないが前記ｐ型クラッド層からのｐ型不純物の拡散
によりｐ型化しているｐ型活性層と、該活性層上に形成
されるｎ型クラッド層（キャリア密度ｎ）を含む発光半
導体素子において、前記キャリア密度p1,p2及びｎをそ
れぞれ １×1017cm-3＜ｎ＜５×1017cm-3 ５×1016cm-3＜p1＜３×1017cm-3 ５×1017cm-3＜p2 とし、且つ p1＜ｎ なる関係を満足するものとしたため、高輝度を確保した
上で、ｐ−ｎ接合位置のズレ及びサイリスタの発生を防
ぎ、且つ、順方向電圧を下げることができるという効果
が得られる。
素子に関する。 （従来の技術） 発光ダイオードは、半導体ｐ−ｎ接合に順方向電流を
通じて可視部又は近赤外部の発光を得ることを目的とし
たデバイスであり、パイロットランプの点光源、数字或
いは文字のディスプレイ、ファクシミリ、LEDプリンタ
等のOA機器の点光源、更には車両のテールランプ、交通
信号機の野外照明の他、特殊な用途として、赤外線放射
用点光源等、その用途は益々拡大しつつあり、該発光ダ
イオードに対して一層の高出力化，高輝度化が要求され
ている。 ところで、現在実用に供されているのは、III−Ｖ族
化合物半導体であるが、この中でもGaAlAs半導体は発光
効率が高く、高輝度を目的とした発光ダイオードに用い
られている。このGaAlAsは格子定数がGaAsのそれに近
く、最大でも0.14％程度の違いであるので、格子不整に
よる歪みが少なく、良好な結晶がGaAs基板上に成長され
る。更に、エピタキシャルの膜の成長においては、気
相、液相の何れも可能であり、液相法によれば高品質の
結晶が容易に得られる。 GaAlAs混晶を用いて高輝度発光ダイオードを得るため
に、従来シングルヘテロ構造が考案されたが、これをダ
ブルヘテロ構造とすることによって、更に高輝度とする
ことができることが知られている。 尚、ダブルヘテロ構造においても、その輝度を高める
ための種々の公知技術がある。例えば、特開昭61−1839
77号公報には、その活性層を比較的厚くするにも拘ら
ず、その輝度の低下を防ぐために活性層にｐ型のドーパ
ントZnをｎ型クラッド層のドーパントレベルより高めに
ドープする技術が開示されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ｐ型ドーパントであるZnは拡散速度が
速く、活性層成長とこれに続くｎ型クラッド層のエピタ
キシャル成長を例えば徐冷法等で行なう場合、Znの拡散
によりｐ−ｎ接合がｎ型クラッド層に移行して発光がｎ
型クラッド層で行われるため、発光波長が所期のそれと
異なってしまうという欠点がある。 又、ｎ型ドーパント（Te,Se,S等）はGaAs及びGaAlAs
中では析出が起き易く、種々の欠陥が発生し易いため、
低キャリア密度に抑える必要がある。 更に、液相成長によって得られる低キャリア密度エピ
タキシャル層内では、キャリア密度分布にミクロなゆら
ぎが発生する場合がある。即ち、ｐ型クラッド層及び活
性層にハイドープされたZnがｎ型クラッド層に拡散さ
れ、ｎ型クラッド層内のキャリア密度のゆらぎによっ
て、部分的にｐ型反転層を形成し、サイリスタ構造を形
成するという欠点があった。 又、GaAlAs混晶を用いるダブルヘテロ構造は半導体レ
ーザとしても用いられるが、上記と同様の問題が発生す
るのを避けられなかった。 そこで、本発明は、GaAlAs混晶から成るダブルヘテロ
構造発光半導体素子において、活性層としてGa1-yAlyAs
の厚さ１μｍ以下の薄膜を用い、これにｐ型及びｎ型ク
ラッド層混晶Ga1-x1Alx1As,Ga1-zAlzAsをそれぞれ隣接
せしめ、発光波長を安定化し、且つ、ｎ型クラッド層に
おけるサイリスタ現象を抑えると同時に、活性層から離
れてｐ型クラッド層に隣接する基板若しくは成長層のｐ
型キャリア密度を高めることによって発光素子の電流−
電圧特性を向上せしめることをその目的とする。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成すべく、本発明は、ｐ型混晶Ga1-x2Al
x2As（０≦x2＜１）より成るハイドープの基板もしくは
成長層（キャリア密度p2）、ｐ型混晶Ga1-x1Alx1Asクラ
ッド層（０＜x1＜１、キャリア密度p1）、ｐ型不純物を
添加しないが前記ｐ型混晶Ga1-x1Alx1Asクラッド層から
のｐ型不純物の拡散によりｐ型化しているｐ型混晶Ga
1-yAlyAs活性層（０＜ｙ＜1,y＜x1、ｙ＜ｚ）及びｎ型
混晶Ga1-zAlzAsクラッド（０＜ｚ＜１、キャリア密度
ｎ）が記載順序に従って順次連続した多層構造より成る
発光半導体素子において、 前記キャリア密度p1、p2及びｎをそれぞれ １×1017cm-3＜ｎ＜５×1017cm-3 ５×1016cm-3＜p1＜３×1017cm-3 ５×1017cm-3＜p2 とし、且つ p1＜ｎ の条件を満足することを特徴とする。 （作用） 一般に、本発明に係る発光半導体素子のようにダブル
ヘテロ構造を有するものにあっては、キャリヤの注入効
率は主としてｎ型、ｐ型クラッド層と活性層の禁制帯巾
の差によるポテンシャル障壁によって決定される。 又、活性層の幅が狭くコントロールされ、且つ、直接
遷移型のバンド構造を有するものにあっては、発光中心
としての不純物を多く必要としない。 而して、ｎ型クラッド層のキャリア密度ｎに対する輝
度特性に比してｐ型クラッド層のキャリア密度p1対する
輝度特性は幅が広く、該キャリア密度p1が1016cm-3程度
であっても大きな輝度の低下は生じない。 本発明によれば、p1＜ｎとすることにより、ｐ型不純
物（Zn）の拡散により生ずるｐ−ｎ接合位置のズレ及び
サイリスタの発生が防がれる。 又、ｎ型及びｐ型クラッド層の各キャリア密度n,p1を
低い範囲を抑えるため、不純物による結晶性の悪化を防
ぐことができる。 更に、ｐ型クラッド層に隣接するｐ型ハイドープ基板
若しくは成長層（以下、ｐ型基板若しくは成長層と称
す）のキャリア密度p2を高く保つようにしたため、当該
発光半導体素子の順方向の抵抗を低く抑えることができ
る。 （実施例） 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。 第１図（ａ）は本発明に係る発光半導体素子の構造
（エピタキシャル構造）を例示した断面図である。 当該発光素子はｐ型のGaAlAs成長層（キャリア密度
p2）１の上に３層のエピタキシャル層2,3,4が連続成長
して形成される。即ち、該GaAlAs層（キャリア密度p2）
１の上には高AlAs混晶比のｐ型のGa0.2Al0.8Asクラッド
層２が厚さ10μｍ程度に結晶成長されて形成されてお
り、該ｐ型クラッド層（キャリア密度p1）２にはｐ型不
純物としてZnが添加されている。 そして、上記ｐ型クラッド層２の上には発光波長に必
要な混晶比のGa0.65Al0.35As活性層３が0.6±0.2μｍの
厚さで形成されており、該活性層３には何ら不純物が添
加されていない（ノンドープ）が、当該活性層３はｐ型
クラッド層２からのアウトディフュージョンによってｐ
型となっている。 更に、上記活性層３上には前記クラッド層２と同等の
AlAs混晶比のｎ型Ga0.2Al0.8Asクラッド層（キャリア密
度ｎ）４が30±10μｍの厚さで形成されており、該ｎ型
クラッド層４にはｎ型不純物としてTeが添加されてい
る。 尚、以上のｐ型クラッド層２、活性層３及びｎ型クラ
ッド層４の形成は、公知の所冷法による液相エピタキシ
ャル成長により行なわれる。 以上のように構成される発光半導体素子のGaAlAs層１
の下面にAu系ｐ−電極５を形成し、ｎ型クラッド層４の
上面にAu系ｎ−電極６を形成することによって第１図
（ｂ）に示すようなチップを得る。 ところで、一般に本発明に係る発光半導体のようにダ
ブルヘテロ構造を有するものにあっては、キャリヤの注
入効率は主にｎ型クラッド層4,p型クラッド層２と活性
層３の禁制帯巾の差によるポテンシャル障壁によって決
定される。 又、活性層３の巾が狭くコントロールされ、且つ、直
接遷移型のバンド構造を有するものにあっては、発光中
心としての不純物を多く必要とはしない。 ここで、ｐ型クラッド層２のキャリア密度p1及びｎ型
クラッド層４のキャリア密度ｎと当該発光半導体素子の
相対輝度との関係を第２図、第３図にそれぞれ示すが、
両図から明らかなように、ｐ型クラッド層２のキャリア
密度p1の変化に対する相対輝度はｎ型クラッド層４のキ
ャリア密度ｎの変化に対するそれに比して可成り広い範
囲のキャリア密度（具体的には、５×1016cm-6＜p1＜３
×1017cm-3）に亘って高い値を示す。 尚、前述のように活性層３はｐ型クラッド層２からの
アウトディフュージョンによってｐ型となっているた
め、当該発光半導体素子の発光出力はｐ型クラッド層２
のキャリア密度p1に大きく依存することとなる。 上述のように相対輝度はｐ型クラッド層２のキャリア
密度p1の可成り広い範囲に亘って高く保たれるため、キ
ャリア密度p1の値をｎ型クラッド層４のキャリア密度ｎ
よりも小さくすること（p1＜ｎ）が可能となり、これに
よりｎ型クラッド層へのｐ型ドーパントの拡散により生
ずるｐ−ｎ接合位置のズレ及びサイリスタの発生を防ぐ
ことができ、当該発光素子は極めて安定した発光特性を
発揮することとなる。尚、不純物による各層の結晶性の
悪化を防止するには、各層のキャリア密度が低いことが
望ましい。 以上の理由によって、本発明に係るダブルヘテロ構造
を有する混晶GaAlAs発光半導体素子の高輝度を確保し、
且つ、ｐ−ｎ接合の位置ズレ防止とサイリスタ発生防止
を図るためには、ｐ型クラッド層２のキャリア密度p1と
ｎ型クラッド層４のキャリア密度ｎを次に示す範囲にす
ることが望ましい。 ５×1016cm-3＜p1＜３×1017cm-3 １×1017cm-3＜ｎ＜５×1017cm-3 更に、ｐ型基板若しくは成長層１のキャリア密度p2に
対する当該発光半導体素子の順方向電圧の関係を第４図
に示すが、同図から明らかなように、抵抗率を低く抑え
るには当該成長層１のキャリア密度p2の値を大きく設定
することが望ましく、そのキャリア密度p2の値として
は、 p2＞５×1017cm-3 であることが好ましい。 結局、以上述べた効果を得るには、ｐ型基板若しくは
成長層１、ｐ型クラッド２及びｎ型クラッド層４の各キ
ャリア密度p1,p2,nの間に次に示す関係が満たされてい
ることが必要である。 即ち、 １×1017cm-3＜ｎ＜５×1017cm-3 …（１） ５×1016cm-3＜p1＜３×1017cm-3 …（２） ５×1017cm-3＜p2 …（３） p1＜ｎ …（４） 尚、以上はｐ型成長層１としてｐ型GaAlAs層を例示し
たが、ｐ型GaAs単結晶基板としても良い。 又、ｐ型成長層１としてｐ型GaAlAs層を用いる場合
は、GaAs単結晶基板上にｐ型のGaAlAsエピタキシャル層
を厚く成長させた後、GaAs基板を除去することによって
実現される。ここで、基板とは、チョクラルスキー法或
いは他の方法で、本発明の工程以外の工程で別途製造さ
れた端結晶薄片を言う。 更に、前記実施例においては、ダブルヘテロ構造の混
晶GaAlAs発光素子の混晶比として可視光を目的とした値
を用いたが、赤外線発光ダイオード等のように例えば0.
85μｍ波長を対象とする場合には、ｙとして0.03付近、
x1及びｚとして0.2〜0.4が選択される。 （発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ｐ型
基板若しくは成長層（キャリア密度p2）と、ｐ型クラッ
ド層（キャリア密度p1）をキャリア密度の異なる２層と
し、該ｐ型クラッド層上に形成される、ｐ型不純物を添
加しないが前記ｐ型クラッド層からのｐ型不純物の拡散
によりｐ型化しているｐ型活性層と、該活性層上に形成
されるｎ型クラッド層（キャリア密度ｎ）を含む発光半
導体素子において、前記キャリア密度p1,p2及びｎをそ
れぞれ １×1017cm-3＜ｎ＜５×1017cm-3 ５×1016cm-3＜p1＜３×1017cm-3 ５×1017cm-3＜p2 とし、且つ p1＜ｎ なる関係を満足するものとしたため、高輝度を確保した
上で、ｐ−ｎ接合位置のズレ及びサイリスタの発生を防
ぎ、且つ、順方向電圧を下げることができるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明に係る発光半導体素子の構成図、
第１図（ｂ）は同発光半導体素子を用いたチップ構成
図、第２図、第３図はキャリア密度と相対輝度との関係
を示すグラフ、第４図はキャリア密度と抵抗率（順方向
電圧）との関係を示すグラフである。 １……ｐ型GaAlAs成長層（キャリア密度p2）…GaAs基板
でも良い、２……ｐ型GaAlAsクラッド層（キャリア密度
p1）、３……GaAlAs活性層、４……ｎ型GaAlAsクラッド
層（キャリア密度ｎ）。
第１図（ｂ）は同発光半導体素子を用いたチップ構成
図、第２図、第３図はキャリア密度と相対輝度との関係
を示すグラフ、第４図はキャリア密度と抵抗率（順方向
電圧）との関係を示すグラフである。 １……ｐ型GaAlAs成長層（キャリア密度p2）…GaAs基板
でも良い、２……ｐ型GaAlAsクラッド層（キャリア密度
p1）、３……GaAlAs活性層、４……ｎ型GaAlAsクラッド
層（キャリア密度ｎ）。
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(72)発明者 竹中 卓夫
群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越
半導体株式会社半導体研究所内
(56)参考文献 特開 昭61−228684（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−213180（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−170080（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ｐ型混晶Ga1-x2Alx2As（０≦x2＜１）よりなるハイ
ドープ基板もしくは成長層（キャリア密度p2）、ｐ型混
晶Ga1-x1Alx1Asクラッド層（０＜x1＜１、キャリア密度
p1）、ｐ型不純物を添加しないが前記ｐ型混晶Ga1-x1Al
x1Asクラッド層からのｐ型不純物の拡散によりｐ型化し
ているｐ型混晶Ga1-yAlyAs活性層（０＜ｙ＜１、ｙ＜
x1、ｙ＜ｚ）及びｎ型混晶Ga1-zAlzAsクラッド（０＜ｚ
＜１、キャリア密度ｎ）が記載順序に従って順次連続し
た多層構造よりなる発光半導体素子において、 前記キャリア密度p1、p2及びｎをそれぞれ １×1017cm-3＜ｎ＜５×1017cm-3 ５×1016cm-3＜p1＜３×1017cm-3 ５×1017cm-3＜p2 とし、且つ p1＜ｎ の条件を満足することを特徴とする発光半導体素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19024787A JP2681352B2 (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 発光半導体素子 |
| DE3887790T DE3887790T2 (de) | 1987-07-31 | 1988-07-29 | Lichtemittierende Halbleitervorrichtung. |
| EP88307029A EP0301893B1 (en) | 1987-07-31 | 1988-07-29 | A light-emitting semiconductor device |
| US07/226,542 US4905058A (en) | 1987-07-31 | 1988-08-01 | Light-emitting semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19024787A JP2681352B2 (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | 発光半導体素子 |
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|---|---|
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| JP2681352B2 true JP2681352B2 (ja) | 1997-11-26 |
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|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP0301893B1 (ja) |
| JP (1) | JP2681352B2 (ja) |
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1988
- 1988-07-29 DE DE3887790T patent/DE3887790T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-29 EP EP88307029A patent/EP0301893B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-01 US US07/226,542 patent/US4905058A/en not_active Expired - Lifetime
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