JP2900754B2 - ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 - Google Patents
ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
- H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers 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 carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体発光装置に
関し、さらに詳しくはＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる活性
層を持つＡｌＧａＩｎＰ系発光装置に関する。
関し、さらに詳しくはＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる活性
層を持つＡｌＧａＩｎＰ系発光装置に関する。
【０００２】
【発明の背景技術】ＡｌＧａＩｎＰ系材料は、窒化物を
除くIII-V族化合物半導体混晶中で最大の直接遷移型エ
ネルギーギャップを有し、５５０〜６５０ｎｍ帯（緑色
〜赤色域）の可視光発光装置の材料として注目されてい
る。このような大きな直接遷移型エネルギーギャップを
持つＡｌＧａＩｎＰからなる活性層を有するＡｌＧａＩ
ｎＰ系発光装置は、従来のＧａＰ、ＧａＡｓＰ等の間接
遷移型の材料を用いたものと比べて高輝度の発光が可能
である。
除くIII-V族化合物半導体混晶中で最大の直接遷移型エ
ネルギーギャップを有し、５５０〜６５０ｎｍ帯（緑色
〜赤色域）の可視光発光装置の材料として注目されてい
る。このような大きな直接遷移型エネルギーギャップを
持つＡｌＧａＩｎＰからなる活性層を有するＡｌＧａＩ
ｎＰ系発光装置は、従来のＧａＰ、ＧａＡｓＰ等の間接
遷移型の材料を用いたものと比べて高輝度の発光が可能
である。
【０００３】図３は、従来のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置
の一例を示す概略断面図である。このＡｌＧａＩｎＰ系
発光装置１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型（Ａ
ｌxＧａ1-x）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２（厚さ約１
μｍ）、（ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層１３
（厚さ約０．６μｍ）、ｐ型（ＡｌzＧａ1-z）0.51Ｉｎ
0.49Ｐクラッド層１４（厚さ約１μｍ）及びｐ型電流拡
散層１５（厚さ数μｍ）を順次積層形成し、前記ｐ型電
流拡散層１５上にｐ側電極（上面電極）１６、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１の下面にｎ側電極（下面電極）１７を設け
た構成になっている。
の一例を示す概略断面図である。このＡｌＧａＩｎＰ系
発光装置１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型（Ａ
ｌxＧａ1-x）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２（厚さ約１
μｍ）、（ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層１３
（厚さ約０．６μｍ）、ｐ型（ＡｌzＧａ1-z）0.51Ｉｎ
0.49Ｐクラッド層１４（厚さ約１μｍ）及びｐ型電流拡
散層１５（厚さ数μｍ）を順次積層形成し、前記ｐ型電
流拡散層１５上にｐ側電極（上面電極）１６、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１の下面にｎ側電極（下面電極）１７を設け
た構成になっている。
【０００４】ここで、（ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ0.49Ｐ
活性層１３と該活性層１３より大きなエネルギーギャッ
プを有する２つのＡｌＧａＩｎＰクラッド層すなわちｎ
型（ＡｌxＧａ1-x）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２及び
ｐ型（ＡｌzＧａ1-z）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１４と
で構成されるＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合構造層は
発光層部１８を構成し、前記（ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ
0.49Ｐ活性層１３が発光層として機能する。また、上記
ＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合構造層を構成する各Ａ
ｌＧａＩｎＰ層のＡｌ組成ｘ、ｙ、ｚは０≦ｙ≦０．
７、ｙ＜ｘ及びｙ＜ｚなる関係を満たす。
活性層１３と該活性層１３より大きなエネルギーギャッ
プを有する２つのＡｌＧａＩｎＰクラッド層すなわちｎ
型（ＡｌxＧａ1-x）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２及び
ｐ型（ＡｌzＧａ1-z）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１４と
で構成されるＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合構造層は
発光層部１８を構成し、前記（ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ
0.49Ｐ活性層１３が発光層として機能する。また、上記
ＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合構造層を構成する各Ａ
ｌＧａＩｎＰ層のＡｌ組成ｘ、ｙ、ｚは０≦ｙ≦０．
７、ｙ＜ｘ及びｙ＜ｚなる関係を満たす。
【０００５】なお、以下の説明においては、特別な事情
がない場合、前記（ＡｌxＧａ1-x） 0.51Ｉｎ0.49Ｐ、
（ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ0.49Ｐ及び（ＡｌzＧａ1-z）
0.51Ｉｎ0.49Ｐを総称して（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ
0.49Ｐ又は単にＡｌＧａＩｎＰと略記する。
がない場合、前記（ＡｌxＧａ1-x） 0.51Ｉｎ0.49Ｐ、
（ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ0.49Ｐ及び（ＡｌzＧａ1-z）
0.51Ｉｎ0.49Ｐを総称して（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ
0.49Ｐ又は単にＡｌＧａＩｎＰと略記する。
【０００６】上記のようなＡｌＧａＩｎＰ系発光装置に
おいては、電流拡散層を設ける必要があり、特にＡｌＧ
ａＩｎＰ系混晶とは異なる材料からなる電流拡散層を設
ける必要がある。その理由を図３を参照しながら説明す
る。図３には、ｐ側電極１６からの電流分布１９を矢印
で示してある。
おいては、電流拡散層を設ける必要があり、特にＡｌＧ
ａＩｎＰ系混晶とは異なる材料からなる電流拡散層を設
ける必要がある。その理由を図３を参照しながら説明す
る。図３には、ｐ側電極１６からの電流分布１９を矢印
で示してある。
【０００７】ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置の通電発光にお
いては、ｐ側電極１６からの電流を発光層であるＡｌＧ
ａＩｎＰ活性層１３の全域に効果的に拡散させて効率的
に発光させることが望ましい。そのためには、前記ｐ側
電極１６とＡｌＧａＩｎＰ活性層１３との間の距離（層
厚）を所定以上（数μｍ以上）にする必要がある。
いては、ｐ側電極１６からの電流を発光層であるＡｌＧ
ａＩｎＰ活性層１３の全域に効果的に拡散させて効率的
に発光させることが望ましい。そのためには、前記ｐ側
電極１６とＡｌＧａＩｎＰ活性層１３との間の距離（層
厚）を所定以上（数μｍ以上）にする必要がある。
【０００８】ところで、ＡｌＧａＩｎＰからなる活性層
を持つＡｌＧａＩｎＰ系発光装置の場合、通常は図３に
示したように、ＧａＡｓ基板１１上に、該ＧａＡｓ基板
１１と格子整合させてＡｌＧａＩｎＰ系の前記各層１２
（厚さ約１μｍ）、１３（厚さ約０．６μｍ）、１４
（厚さ約１μｍ）を（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐな
る組成で形成させるが、全厚で３μｍを超える厚さの
（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ 0.49Ｐ混晶層を結晶性を損う
ことなく形成させることは極めて困難である。
を持つＡｌＧａＩｎＰ系発光装置の場合、通常は図３に
示したように、ＧａＡｓ基板１１上に、該ＧａＡｓ基板
１１と格子整合させてＡｌＧａＩｎＰ系の前記各層１２
（厚さ約１μｍ）、１３（厚さ約０．６μｍ）、１４
（厚さ約１μｍ）を（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐな
る組成で形成させるが、全厚で３μｍを超える厚さの
（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ 0.49Ｐ混晶層を結晶性を損う
ことなく形成させることは極めて困難である。
【０００９】すなわち、ｐ側電極１６からの電流をＡｌ
ＧａＩｎＰ活性層１３の全域に効果的に拡散させるため
には、ｐ側電極１６と前記活性層１３との間の厚さが数
μｍ以上必要であるが、この厚さの層の形成はＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料では上記理由により不可能に近い。
ＧａＩｎＰ活性層１３の全域に効果的に拡散させるため
には、ｐ側電極１６と前記活性層１３との間の厚さが数
μｍ以上必要であるが、この厚さの層の形成はＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料では上記理由により不可能に近い。
【００１０】そこで、従来、ＡｌＧａＩｎＰ系以外の材
料からなる層を電流拡散層１５として前記ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１４上に形成し、ｐ側電極１６からの
電流を前記ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３全域に効果的に拡
散させて、効率的な発光を得ることが行われている。
料からなる層を電流拡散層１５として前記ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１４上に形成し、ｐ側電極１６からの
電流を前記ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３全域に効果的に拡
散させて、効率的な発光を得ることが行われている。
【００１１】前記電流拡散層１５の材料としては、前記
ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３から放射される光子が吸収さ
れないという前提から、前記光子のエネルギーより大き
いエネルギーギャップを有するＡｌwＧａ1-wＡｓ（０．
４５≦ｗ＜１）又はＧａＰが従来より用いられていた。
ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３から放射される光子が吸収さ
れないという前提から、前記光子のエネルギーより大き
いエネルギーギャップを有するＡｌwＧａ1-wＡｓ（０．
４５≦ｗ＜１）又はＧａＰが従来より用いられていた。
【００１２】しかし、ＧａＰはＧａＡｓや（ＡｌBＧａ
1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐとの格子不整合が大きいため、通
常はＧａＡｓや（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐとほぼ
同じ格子定数を有するＡｌwＧａ1-wＡｓが用いられるこ
とが多い。
1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐとの格子不整合が大きいため、通
常はＧａＡｓや（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐとほぼ
同じ格子定数を有するＡｌwＧａ1-wＡｓが用いられるこ
とが多い。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＡｌwＧａ1-w
Ａｓを電流拡散層に用いたとしても、エネルギーギャッ
プを大きくするためにＡｌ組成ｗを増加させると、Ｇａ
Ａｓ基板や該ＧａＡｓ基板上に形成された発光層部を構
成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ混晶との格子不
整合が無視できなくなる。
Ａｓを電流拡散層に用いたとしても、エネルギーギャッ
プを大きくするためにＡｌ組成ｗを増加させると、Ｇａ
Ａｓ基板や該ＧａＡｓ基板上に形成された発光層部を構
成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ混晶との格子不
整合が無視できなくなる。
【００１４】例えば、発光波長が５９０ｎｍの場合、前
記ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３から放射される光子が吸収
されないためには、電流拡散層１５を構成するＡｌwＧ
ａ1-wＡｓのＡｌ組成ｗを約０．７以上にする必要があ
るが、このときのＡｌwＧａ1-wＡｓと（ＡｌBＧａ1-B）
0.51Ｉｎ0.49Ｐとの室温における格子不整合率は０．１
％以上となる。
記ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３から放射される光子が吸収
されないためには、電流拡散層１５を構成するＡｌwＧ
ａ1-wＡｓのＡｌ組成ｗを約０．７以上にする必要があ
るが、このときのＡｌwＧａ1-wＡｓと（ＡｌBＧａ1-B）
0.51Ｉｎ0.49Ｐとの室温における格子不整合率は０．１
％以上となる。
【００１５】ここで、格子不整合率は、図３に示す構造
を参照して示すと下記の如く表される。 ａ’：電流拡散層１５の結晶ＡｌwＧａ1-wＡｓの格子定
数 ａ：ｐ型クラッド層１４の結晶（ＡｌzＧａ1-z）0.51Ｉ
ｎ0.49Ｐの格子定数
を参照して示すと下記の如く表される。 ａ’：電流拡散層１５の結晶ＡｌwＧａ1-wＡｓの格子定
数 ａ：ｐ型クラッド層１４の結晶（ＡｌzＧａ1-z）0.51Ｉ
ｎ0.49Ｐの格子定数
【００１６】上記のように格子不整合率が高くなると、
格子不整合に起因する応力が内在し、これが前記発光層
部１８、特に発光に主たる役割を担うＡｌＧａＩｎＰ活
性層１３にまで影響を及ぼす。このため、長時間通電発
光使用すると、デバイス特性、特に発光特性に劣化を生
じるという問題があった。換言すると、発光装置の寿命
が短いという問題があった。
格子不整合に起因する応力が内在し、これが前記発光層
部１８、特に発光に主たる役割を担うＡｌＧａＩｎＰ活
性層１３にまで影響を及ぼす。このため、長時間通電発
光使用すると、デバイス特性、特に発光特性に劣化を生
じるという問題があった。換言すると、発光装置の寿命
が短いという問題があった。
【００１７】また、前記ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置を製
造する際に用いるエピタキシャルウエーハにおいては、
前記応力の影響を受けて反りが発生し、素子化工程で支
障をきたすという問題もあった。
造する際に用いるエピタキシャルウエーハにおいては、
前記応力の影響を受けて反りが発生し、素子化工程で支
障をきたすという問題もあった。
【００１８】そこで本発明は、ＧａＡｓ基板や発光層部
を構成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ混晶との格
子整合が良好な電流拡散層を備え、長時間通電発光使用
しても発光特性等に劣化を生じない長寿命且つ信頼性の
高いＡｌＧａＩｎＰ系発光装置を提供することを目的と
する。
を構成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ混晶との格
子整合が良好な電流拡散層を備え、長時間通電発光使用
しても発光特性等に劣化を生じない長寿命且つ信頼性の
高いＡｌＧａＩｎＰ系発光装置を提供することを目的と
する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｌＧａＩｎＰ
系発光装置は、第１導電型ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩ
ｎＰダブルヘテロ接合構造層又はＡｌＧａＩｎＰシング
ルヘテロ接合構造層からなる発光層部を形成し、該発光
層部上に、該発光層部の活性層より放射される光子のエ
ネルギーより大きいエネルギーギャップを有し、且つ前
記発光層部を構成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ
混晶と極めて良く格子整合する第２導電型ＡｌwＧａ1-w
Ａｓ1-vＰv混晶（例えば、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ0.97Ｐ
0.03）を電流拡散層として形成するようにした。但し、
ｗ及びｖはそれぞれ０．４５≦ｗ＜１、０＜ｖ≦０．０
８である。
系発光装置は、第１導電型ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩ
ｎＰダブルヘテロ接合構造層又はＡｌＧａＩｎＰシング
ルヘテロ接合構造層からなる発光層部を形成し、該発光
層部上に、該発光層部の活性層より放射される光子のエ
ネルギーより大きいエネルギーギャップを有し、且つ前
記発光層部を構成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ
混晶と極めて良く格子整合する第２導電型ＡｌwＧａ1-w
Ａｓ1-vＰv混晶（例えば、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ0.97Ｐ
0.03）を電流拡散層として形成するようにした。但し、
ｗ及びｖはそれぞれ０．４５≦ｗ＜１、０＜ｖ≦０．０
８である。
【００２０】前記ＡｌwＧａ1-wＡｓ1-vＰv電流拡散層の
厚さは、電流拡散を十分に行うためには３μｍ以上とす
る必要があり、発光光の外部取り出し効率を高くするに
は厚い程効果が大きい。
厚さは、電流拡散を十分に行うためには３μｍ以上とす
る必要があり、発光光の外部取り出し効率を高くするに
は厚い程効果が大きい。
【００２１】前記発光層部のヘテロ接合構造がダブルヘ
テロ接合構造層である場合は、（Ａｌ ｘ Ｇａ １−ｘ ）
０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる第１導電型クラッ
ド層と（Ａｌ ｙ Ｇａ １−ｙ ） ０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混
晶からなる活性層及び（Ａｌ ｚ Ｇａ １−ｚ ） ０．５１ Ｉ
ｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる第２導電型クラッド層とで構
成される。この場合、ｘ、ｙ及びｚが、０≦ｙ≦０．
７、ｙ＜ｘ、ｙ＜ｚなる関係を満たす。
テロ接合構造層である場合は、（Ａｌ ｘ Ｇａ １−ｘ ）
０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる第１導電型クラッ
ド層と（Ａｌ ｙ Ｇａ １−ｙ ） ０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混
晶からなる活性層及び（Ａｌ ｚ Ｇａ １−ｚ ） ０．５１ Ｉ
ｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる第２導電型クラッド層とで構
成される。この場合、ｘ、ｙ及びｚが、０≦ｙ≦０．
７、ｙ＜ｘ、ｙ＜ｚなる関係を満たす。
【００２２】前記発光層部のヘテロ接合構造がシングル
ヘテロ接合構造層である場合は、（Ａｌ ｙ Ｇａ １−ｙ ）
０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる活性層と（Ａｌ ｚ
Ｇａ １−ｚ ） ０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる第２
導電型クラッド層とで構成される。この場合、ｙ及びｚ
が、０≦ｙ≦０．７、ｙ＜ｚなる関係を満たす。
ヘテロ接合構造層である場合は、（Ａｌ ｙ Ｇａ １−ｙ ）
０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる活性層と（Ａｌ ｚ
Ｇａ １−ｚ ） ０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる第２
導電型クラッド層とで構成される。この場合、ｙ及びｚ
が、０≦ｙ≦０．７、ｙ＜ｚなる関係を満たす。
【００２３】なお、発光層部の（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉ
ｎ0.49Ｐ混晶と完全に格子整合する混晶の具体例として
は、例えばＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ1-vＰv混晶でｖが０．０
２５近傍の場合が挙げられる。
ｎ0.49Ｐ混晶と完全に格子整合する混晶の具体例として
は、例えばＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ1-vＰv混晶でｖが０．０
２５近傍の場合が挙げられる。
【００２４】
【作用】本発明のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置において
は、光取り出し側電極（上面電極）とＡｌＧａＩｎＰ発
光層部との間に設けた電流拡散層が、発光層部を構成す
る（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ混晶と極めて良く格
子整合するＡｌwＧａ1-wＡｓ1-vＰv混晶で構成されてい
るので、層間の格子不整合に基づく応力を大幅に低減す
ることが可能になる。
は、光取り出し側電極（上面電極）とＡｌＧａＩｎＰ発
光層部との間に設けた電流拡散層が、発光層部を構成す
る（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ混晶と極めて良く格
子整合するＡｌwＧａ1-wＡｓ1-vＰv混晶で構成されてい
るので、層間の格子不整合に基づく応力を大幅に低減す
ることが可能になる。
【００２５】この内部応力の低減により、前記発光装置
の十分な長寿命化が図れるとともに、該発光装置を製造
するのに用いるＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャルウエー
ハの反りを大幅に低減することが可能となる。
の十分な長寿命化が図れるとともに、該発光装置を製造
するのに用いるＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャルウエー
ハの反りを大幅に低減することが可能となる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置に
ついて、図１及び図２を参照して説明する。なお、発光
層部の層構造としては前述のようにＡｌＧａＩｎＰダブ
ルヘテロ接合構造層やＡｌＧａＩｎＰシングルヘテロ接
合構造層等があるが、本発明で問題とする電流拡散層の
形成を考える上では発光層部の層構造は本質ではないの
で、以下の実施例ではＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合
構造層を有するＡｌＧａＩｎＰ系発光装置を例にとって
説明する。
ついて、図１及び図２を参照して説明する。なお、発光
層部の層構造としては前述のようにＡｌＧａＩｎＰダブ
ルヘテロ接合構造層やＡｌＧａＩｎＰシングルヘテロ接
合構造層等があるが、本発明で問題とする電流拡散層の
形成を考える上では発光層部の層構造は本質ではないの
で、以下の実施例ではＡｌＧａＩｎＰダブルヘテロ接合
構造層を有するＡｌＧａＩｎＰ系発光装置を例にとって
説明する。
【００２７】図１は、本発明のＡｌＧａＩｎＰ発光装置
の一実施例を示す概略断面図である。図１において、図
３と同一部材は同一符合を用いている。この発光装置３
０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２（厚さ約１μ
ｍ）、（ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層１３（０
≦ｙ≦０．７、厚さ約０．６μｍ）、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１４（厚さ約１μ
ｍ）及びｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ0.97Ｐ0.03電流拡散層
３１（厚さ３μｍ以上）を順次積層形成し、前記ｐ型電
流拡散層３１上にｐ側電極１６、ｎ型ＧａＡｓ基板１１
の下面にｎ側電極１７を設けた構成になっている。
の一実施例を示す概略断面図である。図１において、図
３と同一部材は同一符合を用いている。この発光装置３
０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１２（厚さ約１μ
ｍ）、（ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層１３（０
≦ｙ≦０．７、厚さ約０．６μｍ）、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１４（厚さ約１μ
ｍ）及びｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ0.97Ｐ0.03電流拡散層
３１（厚さ３μｍ以上）を順次積層形成し、前記ｐ型電
流拡散層３１上にｐ側電極１６、ｎ型ＧａＡｓ基板１１
の下面にｎ側電極１７を設けた構成になっている。
【００２８】上記構成のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置のＡ
ｌＧａＩｎＰ層（活性層及びクラッド層）及びＡｌＧａ
ＡｓＰ層（電流拡散層）を成長する方法は、ＭＯＶＰＥ
法（有機金属気相成長法）を用いる。また、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｉｎ、Ａｓ及びＰの原料としてはそれぞれトリメチ
ルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3）3、以下「ＴＭＡ」と略
記する。）、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3）3、以
下「ＴＭＧａ」と略記する。）、トリメチルインジウム
（Ｉｎ（ＣＨ3）3、以下「ＴＭＩｎ」と略記する。）、
アルシン（ＡｓＨ3）及びホスフィン（ＰＨ3）を用い
る。さらに、ｎ型及びｐ型ドーパント源としては、それ
ぞれセレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）及びジメチル亜鉛（ＤＭ
Ｚｎ）を用いる。
ｌＧａＩｎＰ層（活性層及びクラッド層）及びＡｌＧａ
ＡｓＰ層（電流拡散層）を成長する方法は、ＭＯＶＰＥ
法（有機金属気相成長法）を用いる。また、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｉｎ、Ａｓ及びＰの原料としてはそれぞれトリメチ
ルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3）3、以下「ＴＭＡ」と略
記する。）、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3）3、以
下「ＴＭＧａ」と略記する。）、トリメチルインジウム
（Ｉｎ（ＣＨ3）3、以下「ＴＭＩｎ」と略記する。）、
アルシン（ＡｓＨ3）及びホスフィン（ＰＨ3）を用い
る。さらに、ｎ型及びｐ型ドーパント源としては、それ
ぞれセレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）及びジメチル亜鉛（ＤＭ
Ｚｎ）を用いる。
【００２９】図２は、ＭＯＶＰＥ法で各層を成長する際
に用いる成長装置の構成例を示す。すなわち、各種III
族金属元素の有機物の蒸気と、気相のＶ族元素の水素化
物とを、成長層の組成に応じて分圧及び流量を選択して
混合し、得られた混合ガスを反応室２０に供給し、反応
室２０内に配置したｎ型ＧａＡｓ基板１１上に所望の成
長層を順次積層形成する。
に用いる成長装置の構成例を示す。すなわち、各種III
族金属元素の有機物の蒸気と、気相のＶ族元素の水素化
物とを、成長層の組成に応じて分圧及び流量を選択して
混合し、得られた混合ガスを反応室２０に供給し、反応
室２０内に配置したｎ型ＧａＡｓ基板１１上に所望の成
長層を順次積層形成する。
【００３０】具体的には、５０Ｔｏｒｒの減圧下で、Ｖ
族元素とIII族元素との供給量比（Ｖ／III比）が１００
となるように混合したガスを成長層の原料ガスとして用
い、成長温度７１０℃、成長速度４μｍ／時の成長条件
で、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に前記各層１２、１３、１
４及び３１を順次積層形成させる。このようにして得ら
れたエピタキシャルウエーハを素子化することにより、
図１に示す構造のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置３０が得ら
れる。
族元素とIII族元素との供給量比（Ｖ／III比）が１００
となるように混合したガスを成長層の原料ガスとして用
い、成長温度７１０℃、成長速度４μｍ／時の成長条件
で、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に前記各層１２、１３、１
４及び３１を順次積層形成させる。このようにして得ら
れたエピタキシャルウエーハを素子化することにより、
図１に示す構造のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置３０が得ら
れる。
【００３１】前記ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ0.97Ｐ0.03電
流拡散層３１の成長に際しては、Ｐの原料であるＰＨ3
の濃度を精密に制御するとともに、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１４の成長時に多量に
流していたＰＨ3の流量をＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ0.97Ｐ
0.03成長に切り替える段階で急激に下げる必要がある。
この点から、ＰＨ3の供給ラインは図２に示すような２
ライン又はそれ以上にすることが好ましい。
流拡散層３１の成長に際しては、Ｐの原料であるＰＨ3
の濃度を精密に制御するとともに、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド層１４の成長時に多量に
流していたＰＨ3の流量をＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ0.97Ｐ
0.03成長に切り替える段階で急激に下げる必要がある。
この点から、ＰＨ3の供給ラインは図２に示すような２
ライン又はそれ以上にすることが好ましい。
【００３２】（諸特性の評価結果）表１は、Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3Ａｓ0.97Ｐ0.03混晶を電流拡散層に用いた本実施
例のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置において、電流拡散層の
厚さを種々の値にした場合における諸特性を、比較例の
ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置の場合と比較して示したもの
である。なお、比較例のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置は、
電流拡散層の材料としてＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ混晶を用い
たこと以外は実施例と同じである。
ａ0.3Ａｓ0.97Ｐ0.03混晶を電流拡散層に用いた本実施
例のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置において、電流拡散層の
厚さを種々の値にした場合における諸特性を、比較例の
ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置の場合と比較して示したもの
である。なお、比較例のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置は、
電流拡散層の材料としてＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ混晶を用い
たこと以外は実施例と同じである。
【００３３】
【表１】 （註）１．チップサイズ：３００×３００μｍ ２．輝度測定：２０ｍＡ ３．ライフ（別称：残光率） 残光率＝（Ｉ／Ｉ0）×１００（％） Ｉ0：初期輝度 Ｉ：８５℃、湿度８５％の環境下で、ＤＣ５０ｍＡで１
０００時間通電発光させた後の輝度 ４．エピタキシャルウエーハの直径：５０ｍｍ
０００時間通電発光させた後の輝度 ４．エピタキシャルウエーハの直径：５０ｍｍ
【００３４】表１より、下記のことが判明した。 （電流拡散性）実施例においては、電流拡散層の厚さが
３μｍ以上の場合には十分な輝度が得られ、厚くなるほ
ど輝度が高くなる。すなわち、電流拡散層の厚さが３μ
ｍ以上であれば、ｐ側電極１６からの電流が活性層全域
に効果的に拡散され、十分効率的に発光させることがで
きる。一方、比較例においては、格子不整合の起因によ
る応力の影響を受け、厚くなると却って輝度の低下が見
られる。
３μｍ以上の場合には十分な輝度が得られ、厚くなるほ
ど輝度が高くなる。すなわち、電流拡散層の厚さが３μ
ｍ以上であれば、ｐ側電極１６からの電流が活性層全域
に効果的に拡散され、十分効率的に発光させることがで
きる。一方、比較例においては、格子不整合の起因によ
る応力の影響を受け、厚くなると却って輝度の低下が見
られる。
【００３５】（格子整合性）本実施例のＡｌＧａＩｎＰ
系発光装置は、従来に比してライフ、反りとも大幅に改
善されている。この事実より、発光層部１８上に、該発
光層部１８を構成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ
混晶と極めて良く格子整合するＡｌwＧａ1-wＡｓ1-vＰv
混晶からなる電流拡散層３１を形成したことにより、格
子不整合に起因する応力を大幅に低減させることができ
たと言える。
系発光装置は、従来に比してライフ、反りとも大幅に改
善されている。この事実より、発光層部１８上に、該発
光層部１８を構成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51Ｉｎ0.49Ｐ
混晶と極めて良く格子整合するＡｌwＧａ1-wＡｓ1-vＰv
混晶からなる電流拡散層３１を形成したことにより、格
子不整合に起因する応力を大幅に低減させることができ
たと言える。
【００３６】上記結果から、本実施例のＡｌＧａＩｎＰ
発光装置は、高輝度すなわち電流拡散が十分であり、且
つ長時間寿命で信頼性の高い発光装置であると言える。
発光装置は、高輝度すなわち電流拡散が十分であり、且
つ長時間寿命で信頼性の高い発光装置であると言える。
【００３７】なお、上記実施例ではｎ型ＧａＡｓ基板上
にｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層及びｐ型電
流拡散層を順次積層形成したＡｌＧａＩｎＰ系発光装置
を例にとって説明したが、ｐ型ＧａＡｓ基板上にｐ型ク
ラッド層、活性層、ｎ型クラッド層及びｎ型電流拡散層
を順次積層形成してもよく、さらにこのようなダブルヘ
テロ接合構造の代りにシングルヘテロ接合構造を用いて
もよい。その他本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実
施例の各種条件を変更することが可能であることは言う
までもない。
にｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層及びｐ型電
流拡散層を順次積層形成したＡｌＧａＩｎＰ系発光装置
を例にとって説明したが、ｐ型ＧａＡｓ基板上にｐ型ク
ラッド層、活性層、ｎ型クラッド層及びｎ型電流拡散層
を順次積層形成してもよく、さらにこのようなダブルヘ
テロ接合構造の代りにシングルヘテロ接合構造を用いて
もよい。その他本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実
施例の各種条件を変更することが可能であることは言う
までもない。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｇ
ａＡｓ基板や発光層部を構成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51
Ｉｎ0.49Ｐ混晶との格子整合が良好な電流拡散層を備え
たことにより、長時間通電発光使用しても発光特性等に
劣化を生じない長寿命で且つ信頼性の高いＡｌＧａＩｎ
Ｐ系発光装置が得られる。
ａＡｓ基板や発光層部を構成する（ＡｌBＧａ1-B）0.51
Ｉｎ0.49Ｐ混晶との格子整合が良好な電流拡散層を備え
たことにより、長時間通電発光使用しても発光特性等に
劣化を生じない長寿命で且つ信頼性の高いＡｌＧａＩｎ
Ｐ系発光装置が得られる。
【図１】本発明のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置の一実施例
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図２】図２は、ＭＯＶＰＥ法で各層を成長する際に用
いる成長装置の構成例を示す。
いる成長装置の構成例を示す。
【図３】従来のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置の一例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
１１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １２ ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド
層 １３ （ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層 １４ ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド
層 １６ ｐ側電極 １７ ｎ側電極 １８ 発光層部 ３０ ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 ３１ ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ0.97Ｐ0.03電流拡散層
層 １３ （ＡｌyＧａ1-y）0.51Ｉｎ0.49Ｐ活性層 １４ ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッド
層 １６ ｐ側電極 １７ ｎ側電極 １８ 発光層部 ３０ ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 ３１ ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ0.97Ｐ0.03電流拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−227077（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−212479（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 33/00
Claims (3)
- 【請求項１】 第１導電型ＧａＡｓ基板上に、（Ａｌ ｘ
Ｇａ １−ｘ ） ０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる第１
導電型クラッド層と（Ａｌ ｙ Ｇａ １−ｙ ） ０．５１ Ｉｎ
０．４９ Ｐ混晶からなる活性層及び（Ａｌ ｚ Ｇ
ａ １−ｚ ） ０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる第２導
電型クラッド層とで構成されたＡｌＧａＩｎＰダブルヘ
テロ接合構造層、又は、（Ａｌ ｙ Ｇａ １−ｙ ） ０．５１
Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる活性層と（Ａｌ ｚ Ｇａ
１−ｚ ） ０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶からなる第２導電
型クラッド層とで構成されたＡｌＧａＩｎＰシングルヘ
テロ接合構造層からなる発光層部が形成されたＡｌＧａ
ＩｎＰ系発光装置において、前記（Ａｌ ｚ Ｇａ １−ｚ ） ０．５１ Ｉｎ ０．４９ Ｐ混晶
からなる第２導電型クラッド層の直上に 第２導電型Ａｌ
ｗ Ｇａ １−ｗ Ａｓ １−ｖ Ｐ ｖ 混晶電流拡散層を備え、該
Ａｌ ｗ Ｇａ １−ｗ Ａｓ １−ｖ Ｐ ｖ 混晶電流拡散層のｗ及
びｖが０．４５≦ｗ＜１、０＜ｖ≦０．０８であること
を特徴とするＡｌＧａＩｎＰ系発光装置。 - 【請求項２】 前記Ａｌ ｗ Ｇａ １−ｗ Ａｓ １−ｖ Ｐ ｖ 混
晶電流拡散層の厚さが３μｍ以上である請求項１に記載
のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置。 - 【請求項３】 前記ＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる発光層
部において、組成ｘ、ｙ及びｚが、０≦ｙ≦０．７、ｙ
＜ｘ、ｙ＜ｚなる関係を満たすことを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載のＡｌＧａＩｎＰ系発光装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15416993A JP2900754B2 (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 |
| EP94107562A EP0627772B1 (en) | 1993-05-31 | 1994-05-16 | An AlGaInP light emitting device |
| DE69405294T DE69405294T2 (de) | 1993-05-31 | 1994-05-16 | Licht emittierende Halbleitervorrichtung aus AlGaInP |
| US08/251,370 US5444269A (en) | 1993-05-31 | 1994-05-31 | AlGaInP light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15416993A JP2900754B2 (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342936A JPH06342936A (ja) | 1994-12-13 |
| JP2900754B2 true JP2900754B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=15578344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15416993A Expired - Fee Related JP2900754B2 (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5444269A (ja) |
| EP (1) | EP0627772B1 (ja) |
| JP (1) | JP2900754B2 (ja) |
| DE (1) | DE69405294T2 (ja) |
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| EP0720242A3 (en) * | 1994-12-27 | 1997-07-30 | Shinetsu Handotai Kk | AlGaInP semiconductor light emitting device |
| JP3124694B2 (ja) * | 1995-02-15 | 2001-01-15 | 三菱電線工業株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP3122324B2 (ja) * | 1995-02-20 | 2001-01-09 | 三菱電線工業株式会社 | 半導体発光素子 |
| DE19537543A1 (de) * | 1995-10-09 | 1997-04-10 | Telefunken Microelectron | Lichtemittierende Diode |
| JP3233569B2 (ja) * | 1996-03-22 | 2001-11-26 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子 |
| US5835521A (en) * | 1997-02-10 | 1998-11-10 | Motorola, Inc. | Long wavelength light emitting vertical cavity surface emitting laser and method of fabrication |
| DE19824222A1 (de) * | 1998-05-29 | 1999-12-02 | Lite On Electronics Inc | Leuchtdiode mit lichtdurchlässiger Fensterschicht |
| JP3472714B2 (ja) * | 1999-01-25 | 2003-12-02 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
| DE10329515B9 (de) | 2003-06-30 | 2022-01-20 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP2007042751A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Hitachi Cable Ltd | 半導体発光素子 |
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|---|---|---|---|---|
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| FR2508244A1 (fr) * | 1981-06-19 | 1982-12-24 | Thomson Csf | Laser a semi-conducteur a courte longueur d'onde |
| US4706255A (en) * | 1985-05-20 | 1987-11-10 | Xerox Corporation | Phased array semiconductor laser with preferred emission in the fundamental supermode |
| JPH0654821B2 (ja) * | 1985-06-05 | 1994-07-20 | 日本電気株式会社 | 半導体発光素子 |
| US4727557A (en) * | 1985-12-30 | 1988-02-23 | Xerox Corporation | Phased array semiconductor lasers fabricated from impurity induced disordering |
| JP2618677B2 (ja) * | 1988-03-24 | 1997-06-11 | 三菱電線工業株式会社 | 半導体発光装置 |
| JPH0298984A (ja) * | 1988-10-06 | 1990-04-11 | Denki Kagaku Kogyo Kk | ＩｎＧａＡｌｐ 半導体発光素子 |
| US5048035A (en) * | 1989-05-31 | 1991-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| JPH0394481A (ja) * | 1989-09-07 | 1991-04-19 | Ricoh Co Ltd | アレイ状半導体発光装置 |
| US5008718A (en) * | 1989-12-18 | 1991-04-16 | Fletcher Robert M | Light-emitting diode with an electrically conductive window |
| JPH03227077A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-08 | Nec Corp | 発光ダイオード |
| US5202285A (en) * | 1990-04-26 | 1993-04-13 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser having double heterostructure and method of producing same |
| JP3251603B2 (ja) * | 1990-08-20 | 2002-01-28 | 株式会社東芝 | 半導体発光装置 |
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- 1993-05-31 JP JP15416993A patent/JP2900754B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-05-16 EP EP94107562A patent/EP0627772B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-05-16 DE DE69405294T patent/DE69405294T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-05-31 US US08/251,370 patent/US5444269A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
| DE69405294T2 (de) | 1998-04-02 |
| EP0627772A2 (en) | 1994-12-07 |
| US5444269A (en) | 1995-08-22 |
| DE69405294D1 (de) | 1997-10-09 |
| EP0627772B1 (en) | 1997-09-03 |
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