JP3107660B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＩｎＧａＡｓＰ−Ｉ
ｎＰ系の化合物半導体よりなる半導体発光素子に関す
る。
ｎＰ系の化合物半導体よりなる半導体発光素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系の化合物半導
体よりなる半導体発光素子は、光通信用光ファイバーの
低伝搬損失領域に属する１〜１．６μｍ程度の波長を有
する光源として、中・長距離光通信用に広く実用化が進
められている。光通信用の半導体発光素子として特に重
要な点は、発光量子効率が高いこと、及び信頼性が高い
ことである。
体よりなる半導体発光素子は、光通信用光ファイバーの
低伝搬損失領域に属する１〜１．６μｍ程度の波長を有
する光源として、中・長距離光通信用に広く実用化が進
められている。光通信用の半導体発光素子として特に重
要な点は、発光量子効率が高いこと、及び信頼性が高い
ことである。
【０００３】図５は従来のＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系半
導体発光素子の構造を示す断面図であり、１はｎ型Ｉｎ
Ｐ基板、２はｎ型ＩｎＰバッファ層、３はＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層、４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５はｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰオーミックコンタクト層、７は電流狭搾用Ｓｉ
Ｏ2 層、８はＰ側電極、９はｎ側電極である。
導体発光素子の構造を示す断面図であり、１はｎ型Ｉｎ
Ｐ基板、２はｎ型ＩｎＰバッファ層、３はＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層、４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５はｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰオーミックコンタクト層、７は電流狭搾用Ｓｉ
Ｏ2 層、８はＰ側電極、９はｎ側電極である。
【０００４】ＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系半導体発光素子
では、Ｐ側電極とオーミック接触を形成するために、一
般にＰ型不純物を有するクラッド層４に接してオーミッ
クコンタクト層として、通常、エネルギーギャップが
１．１ｅＶ程度で高濃度のＰ型不純物を有するＩｎＧａ
ＡｓＰ層５を設けている。そして、更にＰ側電極８とオ
ーミックコンタト層５に熱処理を施し、電極とオーミッ
クコンタクト層間で化学反応を起こさせることにより、
良好なオーミック抵抗を得るようにしている。
では、Ｐ側電極とオーミック接触を形成するために、一
般にＰ型不純物を有するクラッド層４に接してオーミッ
クコンタクト層として、通常、エネルギーギャップが
１．１ｅＶ程度で高濃度のＰ型不純物を有するＩｎＧａ
ＡｓＰ層５を設けている。そして、更にＰ側電極８とオ
ーミックコンタト層５に熱処理を施し、電極とオーミッ
クコンタクト層間で化学反応を起こさせることにより、
良好なオーミック抵抗を得るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、エネルギーギ
ャップが１．１ｅＶのＰ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコ
ンタクト層では、オーミックコンタクト抵抗が高く、発
光効率が低いという欠点がある。
ャップが１．１ｅＶのＰ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコ
ンタクト層では、オーミックコンタクト抵抗が高く、発
光効率が低いという欠点がある。
【０００６】一方、オーミックコンタクト抵抗を低くす
るため、エネルギーギャップが０．７５ｅＶのＩｎＧａ
Ａｓ層をオーミックコンタクト層とすることが考え得
る。しかし、この場合は熱処理において、電極とオーミ
ックコンタクト層との化学反応が進み易く、電極を形成
している金属がクラッド層あるいは活性層にまで反応
し、素子の信頼性が低下するという問題がある。
るため、エネルギーギャップが０．７５ｅＶのＩｎＧａ
Ａｓ層をオーミックコンタクト層とすることが考え得
る。しかし、この場合は熱処理において、電極とオーミ
ックコンタクト層との化学反応が進み易く、電極を形成
している金属がクラッド層あるいは活性層にまで反応
し、素子の信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】この発明の目的は、上記の欠点を除去し、
信頼性が高く、高歩留まりで発光効率が高いＩｎＧａＡ
ｓＰ−ＩｎＰ系半導体よりなる半導体発光素子を提供す
ることである。
信頼性が高く、高歩留まりで発光効率が高いＩｎＧａＡ
ｓＰ−ＩｎＰ系半導体よりなる半導体発光素子を提供す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、活性層に接
して順次クラッド層、前記活性層よりも大きいエネルギ
ーギャップを持つＰ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタ
クト層を設けたＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系半導体発光素
子において、前記Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタ
クト層内に少なくとも一層のＰ型ＩｎＧａＡｓ層を設け
たことを特徴とする半導体発光素子であり、ＩｎＧａＡ
ｓＰオーミックコンタクト層に縞状あるいは格子状の溝
や、孔など各種の凹凸を設けたことを特徴とする半導体
発光素子である。
して順次クラッド層、前記活性層よりも大きいエネルギ
ーギャップを持つＰ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタ
クト層を設けたＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系半導体発光素
子において、前記Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタ
クト層内に少なくとも一層のＰ型ＩｎＧａＡｓ層を設け
たことを特徴とする半導体発光素子であり、ＩｎＧａＡ
ｓＰオーミックコンタクト層に縞状あるいは格子状の溝
や、孔など各種の凹凸を設けたことを特徴とする半導体
発光素子である。
【０００９】
【作用】この発明では、オーミックコンタクト層をＰ型
ＩｎＧａＡｓＰとし、ＩｎＧａＡｓＰ層内に少なくとも
一層のＰ型ＩｎＧａＡｓ層を設ける。この時、Ｐ側電極
に接するＩｎＧａＡｓＰ層厚を０．１μｍ程度に薄く
し、ＡｕＺｎ等からなるＰ側電極を形成後、４５０℃の
温度で熱処理を行うと、ＩｎＧａＡｓＰ層のみならずＩ
ｎＧａＡｓ層と合金化の化学反応を起こし、オーミック
抵抗を小さくすることができる。
ＩｎＧａＡｓＰとし、ＩｎＧａＡｓＰ層内に少なくとも
一層のＰ型ＩｎＧａＡｓ層を設ける。この時、Ｐ側電極
に接するＩｎＧａＡｓＰ層厚を０．１μｍ程度に薄く
し、ＡｕＺｎ等からなるＰ側電極を形成後、４５０℃の
温度で熱処理を行うと、ＩｎＧａＡｓＰ層のみならずＩ
ｎＧａＡｓ層と合金化の化学反応を起こし、オーミック
抵抗を小さくすることができる。
【００１０】更に、ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタク
ト層に縞状あるいは格子状の溝や、不定形の段差、また
は孔等各種の凹凸を設けることにより、電極金属とオー
ミックコンタクト層との接触面積が増大し、大幅にオー
ミック抵抗を下げることが出来る。この時、電極金属と
オーミックコンタクト層との接触面積は、他の特性に支
障が無い限り、できるだけ広い方が望ましい。
ト層に縞状あるいは格子状の溝や、不定形の段差、また
は孔等各種の凹凸を設けることにより、電極金属とオー
ミックコンタクト層との接触面積が増大し、大幅にオー
ミック抵抗を下げることが出来る。この時、電極金属と
オーミックコンタクト層との接触面積は、他の特性に支
障が無い限り、できるだけ広い方が望ましい。
【００１１】また、ＩｎＧａＡｓ層のみでオーミックコ
ンタクト層を形成する場合と比較すると、ＩｎＧａＡｓ
層は酸処理などにより過剰に除去されやすいが、表面に
薄いＩｎＧａＡｓＰ層を設けたことにより保護されるた
め、プロセス工程の作業性が向上する。さらに、ＩｎＧ
ａＡｓＰ層内にＩｎＧａＡｓ層を設ける事により、クラ
ッド層あるいは活性層とＰ側電極との合金化の化学反応
が抑制され、信頼性が大幅に向上する。
ンタクト層を形成する場合と比較すると、ＩｎＧａＡｓ
層は酸処理などにより過剰に除去されやすいが、表面に
薄いＩｎＧａＡｓＰ層を設けたことにより保護されるた
め、プロセス工程の作業性が向上する。さらに、ＩｎＧ
ａＡｓＰ層内にＩｎＧａＡｓ層を設ける事により、クラ
ッド層あるいは活性層とＰ側電極との合金化の化学反応
が抑制され、信頼性が大幅に向上する。
【００１２】
【実施例】以下この発明を、発振波長１．３μｍの面発
光型ダイオードを例にとり、詳細に説明する。 （実施例１）
光型ダイオードを例にとり、詳細に説明する。 （実施例１）
【００１３】図１はこの発明に基づく第１の実施例であ
る面発光型発光ダイオードの断面を示す。この実施例の
ダイオードは、ｎ型のＩｎＰ基板１上に順次結晶成長さ
れたｎ型ＩｎＰバッファ層２、Ｉｎ0.74Ｇａ0.24Ａｓ
0.55Ｐ0.45の組成の活性層３、Ｐ型ＩｎＰクラッド層
４、Ｐ型Ｉｎ0.84Ｇａ0.36Ａｓ0.36Ｐ0.64の組成のオー
ミックコンタクト層５ａ，５ｂ、両オーミックコンタク
ト層５ａ，５ｂに挟まれて形成されＰ型Ｉｎ0.47Ｇａ
0.53Ａｓの組成の三元混晶系よりなるキャップ層６、電
流狭搾用ＳｉＯ2 膜７、Ｐ側電極８及びｎ側電極９より
なり、電流狭搾用ＳｉＯ2 膜７には通電用窓１０が形成
され、ｎ側電極９側には光取り出し用円形窓１１が形成
される。
る面発光型発光ダイオードの断面を示す。この実施例の
ダイオードは、ｎ型のＩｎＰ基板１上に順次結晶成長さ
れたｎ型ＩｎＰバッファ層２、Ｉｎ0.74Ｇａ0.24Ａｓ
0.55Ｐ0.45の組成の活性層３、Ｐ型ＩｎＰクラッド層
４、Ｐ型Ｉｎ0.84Ｇａ0.36Ａｓ0.36Ｐ0.64の組成のオー
ミックコンタクト層５ａ，５ｂ、両オーミックコンタク
ト層５ａ，５ｂに挟まれて形成されＰ型Ｉｎ0.47Ｇａ
0.53Ａｓの組成の三元混晶系よりなるキャップ層６、電
流狭搾用ＳｉＯ2 膜７、Ｐ側電極８及びｎ側電極９より
なり、電流狭搾用ＳｉＯ2 膜７には通電用窓１０が形成
され、ｎ側電極９側には光取り出し用円形窓１１が形成
される。
【００１４】上記構造でなるダイオードは次のような工
程で製造される。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、バッフ
ァ層２、アンドープで厚さ１μｍの活性層３、キャリア
濃度１×１０18ｃｍ-3のＰ型クラッド層４、キャリア濃
度１×１０18ｃｍ-3で膜厚１μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓＰ
オーミックコンタクト層５ａ、キャリア濃度１×１０18
ｃｍ-3で層厚０．１μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓキャップ層
６、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3で層厚０．１μｍの
Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層５ｂを順次
液相エピタキシャル成長法等により結晶成長を行い、二
重ヘテロ接合構造を持つ半導体層を形成する。電流狭搾
用ＳｉＯ2 膜７はＣＶＤ法により３００ｎｍ程度推積
し、通電用窓１０は直径２０μｍの円形状にエッチング
除去して形成する。Ｐ側電極８はＡｕＺｎを合金化して
形成し、ｎ側電極はＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉを合金化して形成
する。なお、ｎ側電極９の光取り出し用円形窓１１は蒸
着時にリフトオフ法により形成する。
程で製造される。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、バッフ
ァ層２、アンドープで厚さ１μｍの活性層３、キャリア
濃度１×１０18ｃｍ-3のＰ型クラッド層４、キャリア濃
度１×１０18ｃｍ-3で膜厚１μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓＰ
オーミックコンタクト層５ａ、キャリア濃度１×１０18
ｃｍ-3で層厚０．１μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓキャップ層
６、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3で層厚０．１μｍの
Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層５ｂを順次
液相エピタキシャル成長法等により結晶成長を行い、二
重ヘテロ接合構造を持つ半導体層を形成する。電流狭搾
用ＳｉＯ2 膜７はＣＶＤ法により３００ｎｍ程度推積
し、通電用窓１０は直径２０μｍの円形状にエッチング
除去して形成する。Ｐ側電極８はＡｕＺｎを合金化して
形成し、ｎ側電極はＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉを合金化して形成
する。なお、ｎ側電極９の光取り出し用円形窓１１は蒸
着時にリフトオフ法により形成する。
【００１５】上記実施例のダイオードによればオーミッ
クコンタクト層として、層内に膜厚０．１μｍのＰ型Ｉ
ｎＧａＡｓギャッブ層６を設けているＰ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐオーミックコンタクト層５を用いているので、低いオ
ーミック抵抗が実現でき、発光効率の高い半導体発光素
子が得られる。またＩｎＧａＡｓ層に接してＩｎＧａＡ
ｓＰ層５ａを設けているので、電極金属８とクラッド層
４、活性層３との反応が防止でき、高い信頼性の半導体
発光素子が実現できる。
クコンタクト層として、層内に膜厚０．１μｍのＰ型Ｉ
ｎＧａＡｓギャッブ層６を設けているＰ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐオーミックコンタクト層５を用いているので、低いオ
ーミック抵抗が実現でき、発光効率の高い半導体発光素
子が得られる。またＩｎＧａＡｓ層に接してＩｎＧａＡ
ｓＰ層５ａを設けているので、電極金属８とクラッド層
４、活性層３との反応が防止でき、高い信頼性の半導体
発光素子が実現できる。
【００１６】例えば、Ｚｎが２×１０18ｃｍ-3ドープさ
れたエネルギーギャップ１．１ｅＶのＩｎＧａＡｓＰ層
に対してＡｕＺｎ電極で合金を形成した従来例の場合、
Ｉｆが７０ｍＡの時のＶｆ，ｄＶ／ｄＩはそれぞれ２．
０Ｖ、１６Ωであった。これに対し、この実施例では、
ＩｎＧａＡｓＰ層に同様の電極を形成した場合、図２に
示すようにＩｆが７０ｍＡの時のＶｆ，ｄＶ／ｄＩはそ
れぞれ１．４Ｖ、７Ωであった。このように半導体のＩ
−Ｖ特性，微分抵抗特性が向上した。なお、面発光型発
光ダイオードでは、Ｐ側電極８で反射される光が発光出
力パワーに寄与している。このため、通常オーミックコ
ンタクト層のエネルギーギャップは活性層のエネルギー
ギャップより広い組成の半導体層とする必要がある。し
かし、この実施例では、ＩｎＧａＡｓキャップ層６は極
めて薄い膜厚、例えば０．１μｍ程度なので、光の吸収
は少なくＰ側電極９側への発光の殆どはＰ側電極に到達
し、ここで反射される。そして、光取り出し窓より効率
よく取り出される。従って、この実施例によれば、発光
効率が高く、信頼性の高い面発光型発光ダイオードが得
られる。 （実施例２）
れたエネルギーギャップ１．１ｅＶのＩｎＧａＡｓＰ層
に対してＡｕＺｎ電極で合金を形成した従来例の場合、
Ｉｆが７０ｍＡの時のＶｆ，ｄＶ／ｄＩはそれぞれ２．
０Ｖ、１６Ωであった。これに対し、この実施例では、
ＩｎＧａＡｓＰ層に同様の電極を形成した場合、図２に
示すようにＩｆが７０ｍＡの時のＶｆ，ｄＶ／ｄＩはそ
れぞれ１．４Ｖ、７Ωであった。このように半導体のＩ
−Ｖ特性，微分抵抗特性が向上した。なお、面発光型発
光ダイオードでは、Ｐ側電極８で反射される光が発光出
力パワーに寄与している。このため、通常オーミックコ
ンタクト層のエネルギーギャップは活性層のエネルギー
ギャップより広い組成の半導体層とする必要がある。し
かし、この実施例では、ＩｎＧａＡｓキャップ層６は極
めて薄い膜厚、例えば０．１μｍ程度なので、光の吸収
は少なくＰ側電極９側への発光の殆どはＰ側電極に到達
し、ここで反射される。そして、光取り出し窓より効率
よく取り出される。従って、この実施例によれば、発光
効率が高く、信頼性の高い面発光型発光ダイオードが得
られる。 （実施例２）
【００１７】図３はこの発明に基づく第２の実施例であ
る面発光型発光ダイオードの構成を示し、（ａ）は上面
図、（ｂ）は断面図である。この実施例のダイオード
は、ｎ型のＩｎＰ基板１上に順次結晶成長されたｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層２、Ｉｎ0.74Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45の
組成の活性層３、Ｐ型ＩｎＰクラッド層４、Ｐ型Ｉｎ
0.84Ｇａ0.36Ａｓ0.36Ｐ0.64の組成のオーミックコンタ
クト層５ａ，５ｂ、Ｐ型Ｉｎ0.47Ｇａ0.53Ａｓの組成の
三元混晶系よりなるキャップ層６、電流狭搾用ＳｉＯ2
膜７、Ｐ側電極８、ｎ側電極９及び半導体層５ｂのＰ側
表面部に形成された縞状の溝１２により構成される。
る面発光型発光ダイオードの構成を示し、（ａ）は上面
図、（ｂ）は断面図である。この実施例のダイオード
は、ｎ型のＩｎＰ基板１上に順次結晶成長されたｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層２、Ｉｎ0.74Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45の
組成の活性層３、Ｐ型ＩｎＰクラッド層４、Ｐ型Ｉｎ
0.84Ｇａ0.36Ａｓ0.36Ｐ0.64の組成のオーミックコンタ
クト層５ａ，５ｂ、Ｐ型Ｉｎ0.47Ｇａ0.53Ａｓの組成の
三元混晶系よりなるキャップ層６、電流狭搾用ＳｉＯ2
膜７、Ｐ側電極８、ｎ側電極９及び半導体層５ｂのＰ側
表面部に形成された縞状の溝１２により構成される。
【００１８】上記構成でなるダイオードは次のような工
程で製造される。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、バッフ
ァ層２、アンドープで厚さ１μｍの活性層３、キャリア
濃度１×１０18ｃｍ-3のＰ型クラッド層４、キャリア濃
度１×１０18ｃｍ-3で膜厚１μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓＰ
オーミックコンタクト層５ａ、キャリア濃度１×１０18
ｃｍ-3で層厚０．１μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓキャップ層
６、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3で層厚０．３μｍの
Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層５ｂを順次
液相エピタキシャル成長法等により結晶成長を行い、二
重ヘテロ接合構造を持つ半導体層を形成する。この後、
オーミックコンタクト層５ｂの皮表部分にエッチング除
去により横１μｍ深さ０．２μｍの縞状の溝１２を１μ
ｍ置きに形成する。電流狭搾用ＳｉＯ2 膜７はＣＶＤ法
により３００ｎｍ程度推積し、通電用窓１０は直径２０
μｍの円形状にエッチング除去して形成する。Ｐ側電極
８はＡｕＺｎを合金化して形成し、ｎ側電極はＡｕ／Ｇ
ｅ／Ｎｉを合金化して形成する。なお、ｎ側電極９の光
取り出し用円形窓１１は蒸着時にリフトオフ法により形
成する。
程で製造される。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、バッフ
ァ層２、アンドープで厚さ１μｍの活性層３、キャリア
濃度１×１０18ｃｍ-3のＰ型クラッド層４、キャリア濃
度１×１０18ｃｍ-3で膜厚１μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓＰ
オーミックコンタクト層５ａ、キャリア濃度１×１０18
ｃｍ-3で層厚０．１μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓキャップ層
６、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3で層厚０．３μｍの
Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層５ｂを順次
液相エピタキシャル成長法等により結晶成長を行い、二
重ヘテロ接合構造を持つ半導体層を形成する。この後、
オーミックコンタクト層５ｂの皮表部分にエッチング除
去により横１μｍ深さ０．２μｍの縞状の溝１２を１μ
ｍ置きに形成する。電流狭搾用ＳｉＯ2 膜７はＣＶＤ法
により３００ｎｍ程度推積し、通電用窓１０は直径２０
μｍの円形状にエッチング除去して形成する。Ｐ側電極
８はＡｕＺｎを合金化して形成し、ｎ側電極はＡｕ／Ｇ
ｅ／Ｎｉを合金化して形成する。なお、ｎ側電極９の光
取り出し用円形窓１１は蒸着時にリフトオフ法により形
成する。
【００１９】上記実施例のダイオードによればオーミッ
クコンタクト層として積層した、膜厚０．３μｍＰ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層５ｂに、縞状の溝
１２を設けることにより、Ｐ側電極８との接触面積か増
大するため、低いオーミック抵抗が実現でき、発光効率
の高い半導体発光素子が得られる。またＩｎＧａＡｓ層
に接してＩｎＧａＡｓＰ層５ａを設けているので、Ｐ側
電極８とクラッド層４、活性層３との反応が防止でき、
高い信頼性の半導体発光素子が実現できる。
クコンタクト層として積層した、膜厚０．３μｍＰ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層５ｂに、縞状の溝
１２を設けることにより、Ｐ側電極８との接触面積か増
大するため、低いオーミック抵抗が実現でき、発光効率
の高い半導体発光素子が得られる。またＩｎＧａＡｓ層
に接してＩｎＧａＡｓＰ層５ａを設けているので、Ｐ側
電極８とクラッド層４、活性層３との反応が防止でき、
高い信頼性の半導体発光素子が実現できる。
【００２０】例えば、Ｚｎが２×１０18ｃｍ-3ドープさ
れたエネルギーギャップ１．１ｅＶのＩｎＧａＡｓＰ層
に対してＡｕＺｎ電極で合金を形成した従来例の場合、
Ｉｆが７０ｍＡの時のＶｆ，ｄＶ／ｄＩはそれぞれ２．
０Ｖ、１６Ωであった。これに対し、この実施例では、
ＩｎＧａＡｓＰ層に同様の電極を形成した場合、図４に
示すように、Ｉｆが７０ｍＡの時のＶｆ，ｄＶ／ｄＩは
それぞれ１．１Ｖ、６Ωであった。このように半導体の
Ｉ−Ｖ特性，微分抵抗特性が向上した。なお、面発光型
発光ダイオードでは、Ｐ側電極８で反射される光が発光
出力パワーに寄与している。このため、通常オーミック
コンタクト層のエネルギーギャップは活性層のエネルギ
ーギャップより広い組成の半導体層とする必要がある。
しかし、本実施例では、ＩｎＧａＡｓキャップ層６は極
めて薄い膜厚、例えば０．１μｍ程度なので、光の吸収
は少なくＰ側電極９側への発光の殆どはＰ側電極に到達
し、ここで反射される。そして、光取り出し窓より効率
よく取り出される。従って、この実施例によれば、発光
効率が高く、信頼性の高い面発光型発光ダイオードが得
られる。
れたエネルギーギャップ１．１ｅＶのＩｎＧａＡｓＰ層
に対してＡｕＺｎ電極で合金を形成した従来例の場合、
Ｉｆが７０ｍＡの時のＶｆ，ｄＶ／ｄＩはそれぞれ２．
０Ｖ、１６Ωであった。これに対し、この実施例では、
ＩｎＧａＡｓＰ層に同様の電極を形成した場合、図４に
示すように、Ｉｆが７０ｍＡの時のＶｆ，ｄＶ／ｄＩは
それぞれ１．１Ｖ、６Ωであった。このように半導体の
Ｉ−Ｖ特性，微分抵抗特性が向上した。なお、面発光型
発光ダイオードでは、Ｐ側電極８で反射される光が発光
出力パワーに寄与している。このため、通常オーミック
コンタクト層のエネルギーギャップは活性層のエネルギ
ーギャップより広い組成の半導体層とする必要がある。
しかし、本実施例では、ＩｎＧａＡｓキャップ層６は極
めて薄い膜厚、例えば０．１μｍ程度なので、光の吸収
は少なくＰ側電極９側への発光の殆どはＰ側電極に到達
し、ここで反射される。そして、光取り出し窓より効率
よく取り出される。従って、この実施例によれば、発光
効率が高く、信頼性の高い面発光型発光ダイオードが得
られる。
【００２１】なお、上記実施例では、電極金属とオーミ
ックコンタクト層との接触面積を増大させるためＰ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層５ｂの表層部分に、縞状の溝を形成した
が、溝の形状を格子状にしたり、孔を設けるなど各種の
凹凸を施しても同様な効果が確認された。またこの実施
例においては、１．３μｍの発振波長の面発光型発光ダ
イオードを取り上げて説明したが、この発明はＩｎＧａ
ＡｓＰ−ＩｎＰ系の半導体よりなる他の構造の半導体レ
ーザ、発光ダイオード等の発光素子にも適用できること
はもちろんである。また、Ｐ側電極の材料もＴｉ／Ｐｔ
／Ａｕに限らず、Ａｕ／Ｚｎ，Ｂｅ／Ａｕ，Ａｕ／Ｃｒ
等多くの材料が使用できる。
ックコンタクト層との接触面積を増大させるためＰ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層５ｂの表層部分に、縞状の溝を形成した
が、溝の形状を格子状にしたり、孔を設けるなど各種の
凹凸を施しても同様な効果が確認された。またこの実施
例においては、１．３μｍの発振波長の面発光型発光ダ
イオードを取り上げて説明したが、この発明はＩｎＧａ
ＡｓＰ−ＩｎＰ系の半導体よりなる他の構造の半導体レ
ーザ、発光ダイオード等の発光素子にも適用できること
はもちろんである。また、Ｐ側電極の材料もＴｉ／Ｐｔ
／Ａｕに限らず、Ａｕ／Ｚｎ，Ｂｅ／Ａｕ，Ａｕ／Ｃｒ
等多くの材料が使用できる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、この発明によればオーミ
ックコンタクト層として、層内に膜厚０．１μｍのＰ型
ＩｎＧａＡｓキャップ層を設けているＰ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ半導体層を用いているので、低いオーミック抵抗が実
現でき、発光効率の高い半導体発光素子が得られ、高い
信頼性の半導体発光素子が実現できる。
ックコンタクト層として、層内に膜厚０．１μｍのＰ型
ＩｎＧａＡｓキャップ層を設けているＰ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ半導体層を用いているので、低いオーミック抵抗が実
現でき、発光効率の高い半導体発光素子が得られ、高い
信頼性の半導体発光素子が実現できる。
【００２３】更に上記オーミックコンタクト層の皮表部
分の各種の溝、段差などを設けることにより、より低い
オーミック抵抗が実現でき、より高い信頼性の半導体発
光素子が実現できる。
分の各種の溝、段差などを設けることにより、より低い
オーミック抵抗が実現でき、より高い信頼性の半導体発
光素子が実現できる。
【図１】この発明の第１の実施例によるダイオードの構
成を示す断面図。
成を示す断面図。
【図２】図１の実施例のダイオードと従来のものの特性
を対比して示す特性図。
を対比して示す特性図。
【図３】この発明の第２の実施例によるダイオードの構
成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図。
成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図。
【図４】図３の実施例のダイオードと従来のものの特性
を対比して示す特性図。
を対比して示す特性図。
【図５】従来のダイオードの断面図。
１…ｎ型ＩｎＰ基板、２…ｎ型ＩｎＰ型バッファ層、３
…ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４…ｐ型ＩｎＰクラッド層、
５ａ，５ｂ…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ…オーミックコンタク
ト層、６…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、７…電流狭
搾用ＳｉＯ2 膜、８…ｐ側電極、９…ｎ側電極、１０…
通電用窓、１１…光取り出し用円形窓、１２…縞状の
溝。
…ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４…ｐ型ＩｎＰクラッド層、
５ａ，５ｂ…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ…オーミックコンタク
ト層、６…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、７…電流狭
搾用ＳｉＯ2 膜、８…ｐ側電極、９…ｎ側電極、１０…
通電用窓、１１…光取り出し用円形窓、１２…縞状の
溝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−238672（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−184093（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−155787（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−50981（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50
Claims (2)
- 【請求項１】 活性層に接して順次クラッド層、前記活
性層よりも大きいエネルギーギャップを持つＩｎＧａＡ
ｓＰオーミックコンタクト層を設けたＩｎＧａＡｓＰ−
ＩｎＰ系半導体発光素子において、 前記ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層内に少なく
とも一層のＩｎＧａＡｓ層を設けたことを特徴とする半
導体発光素子。 - 【請求項２】 前記半導体発光素子の電極金属に接触す
るＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層の表面部分
に、縞状あるいは格子状の溝もしくは孔などの各種の凹
凸が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の半
導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25970292A JP3107660B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25970292A JP3107660B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112531A JPH06112531A (ja) | 1994-04-22 |
| JP3107660B2 true JP3107660B2 (ja) | 2000-11-13 |
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ID=17337748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25970292A Expired - Fee Related JP3107660B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3107660B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0851235A (ja) * | 1994-08-09 | 1996-02-20 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子の製法 |
| JP6071043B2 (ja) * | 2012-11-14 | 2017-02-01 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2019114650A (ja) | 2017-12-22 | 2019-07-11 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP25970292A patent/JP3107660B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH06112531A (ja) | 1994-04-22 |
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