JP3237972B2 - Semiconductor light-emitting device - Google Patents

Semiconductor light-emitting device

Info

Publication number
JP3237972B2
JP3237972B2 JP22536393A JP22536393A JP3237972B2 JP 3237972 B2 JP3237972 B2 JP 3237972B2 JP 22536393 A JP22536393 A JP 22536393A JP 22536393 A JP22536393 A JP 22536393A JP 3237972 B2 JP3237972 B2 JP 3237972B2
Authority
JP
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
layer
formed
structure
current
quantum well
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP22536393A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0786637A (en )
Inventor
和彦 板谷
秀人 菅原
真理子 鈴木
Original Assignee
株式会社東芝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用いた半導体発光装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light-emitting device using a compound semiconductor material.

【0002】 [0002]

【従来の技術】近年、屋外表示板,交通信号等への応用を目的として、緑色から黄色,燈色,赤色の発光ダイオード(LED)の開発が盛んに進められている。 Recently, outdoor display board, the purpose of application to traffic signal, etc., yellow green, orange, development of red light-emitting diodes (LED) have made great progress. この中でも緑色から黄色といった、0.6μmよりも波長の短い領域では従来材料による高輝度化が困難であり、新材料による高輝度LEDの開発が望まれていた。 Such yellow green Among these, it is difficult to higher luminance by the conventional material in the short wavelength region than 0.6 .mu.m, the development of high-brightness LED by new materials has been desired.

【0003】InGaAlP系混晶は、窒化物を除く I [0003] InGaAlP system mixed crystal, I except the nitride
II−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、0.5〜0.6μm帯の発光素子材料として注目されている。 Has a direct transition type energy gaps of up to II-V group compound semiconductor mixed crystals in, has attracted attention as a light emitting device material of 0.5~0.6μm band. 特に、GaAsを基板とし、これに格子整合するInGaAlPによる発光部を持つpn接合型LEDは、従来のGaPやGaAsP等の間接遷移型の材料を用いたものに比べ、赤色から緑色までの高輝度の発光が可能である。 In particular, the GaAs and the substrate, pn junction type LED having an emission portion by InGaAlP lattice-matched to this, compared with those using the indirect transition type material, such as a conventional GaP and GaAsP, high intensity from red to green it is capable of emitting light of. 高輝度のLEDを形成するには、発光効率を高めることはもとより、素子内部での光吸収や、発光部と電極の相対的位置関係により、外部への有効な光取り出しを実現することが重要である。 To form the LED of high brightness, not only do we increase the luminous efficiency, and light absorption inside the device, the relative positional relationship between the light emitting portion and the electrode, important to realize an effective light extraction to the outside it is.

【0004】図8にInGaAlP発光部を有する従来のLEDの素子構造断面図を示す。 [0004] A device structure cross-sectional view of a conventional LED having InGaAlP light emitting portion in FIG. 8. 図中81はn−Ga In the figure 81 is n-Ga
As基板であり、この基板81の主面上にn−InGa A As substrate, n-InGa on the main surface of the substrate 81
AlPクラッド層84,InGaAlP活性層85、n AlP cladding layer 84, InGaAlP active layer 85, n
−InGaAlPクラッド層86からなるダブルヘテロ構造部(発光領域層)が成長形成されている。 -InGaAlP double heterostructure section constituted by the cladding layer 86 (light-emitting region layer) is grown and formed. ダブルヘテロ構造部上には、p−InGaPキャップ層82及びn−InGaAlP電流阻止層87が成長形成され、電流阻止層87は選択エッチングによって円形に加工されている。 The double heterostructure section on, p-InGaP cap layer 82 and the n-InGaAlP current blocking layer 87 is grown and formed, the current blocking layer 87 is processed into a circular by selective etching.

【0005】キャップ層82及び電流阻止層87上には、p−GaAlAs電流拡散層88及びp−GaAs [0005] on the cap layer 82 and the current blocking layer 87, p-GaAlAs current diffusing layer 88 and the p-GaAs
コンタクト層89が形成され、コンタクト層89は電流阻止層87の形状に合わせて円形に加工されている。 Contact layer 89 is formed, the contact layer 89 are processed into a circular to match the shape of the current blocking layer 87. そして、コンタクト層89上にp側電極91が形成され、 Then, p-side electrode 91 is formed on the contact layer 89,
基板81の裏面側にn側電極92が形成されている。 n-side electrode 92 on the back side of the substrate 81 is formed. なお、この素子における発光部を93で示し、電流分布を矢印で示している。 Incidentally, the light emitting portion of the device shown at 93, shows the current distribution with arrows.

【0006】ところで、この種のLEDにおいては、次の点が問題となっている。 [0006] By the way, in this kind of LED, the following points has become a problem. 第1に、InGaAlP混晶を用いることにより黄色領域で高輝度のLEDは実現されているが、黄色よりも短波長化を進めると発光効率が著しく低下する。 First, although the yellow region LED of high luminance is realized by using InGaAlP mixed crystal, and light emission efficiency advances the shorter wavelength is significantly lowered than yellow. これは、短波長化のためにAl組成を多くする手法を通常用いるが、化学的に活性なAlが結晶成長中に酸素を取り込み、これが結晶中に非発光センターを形成するためである。 This makes the technique to increase the Al composition for the shorter wavelength is used usually, but chemically active Al uptake of oxygen during crystal growth, which is to form the non-radiative centers in the crystal. 実際のLEDにおいても、 In the actual LED,
黄色では1%以上の高効率が得られるものの、緑色では0.3%と低下する。 Although high efficiency over 1% is obtained in yellow, the green decreases 0.3%. これを回避する手段として、発光層下部にブラッグ反射層を設けるなどの光取り出し効率を向上させることが行われているが十分ではなく、短波長化における発光効率の改善を行うことが要請されていた。 As a means to avoid this, to improve the light extraction efficiency of such provision of the Bragg reflection layer on bottom emitting layer is being performed but not enough, has been requested is possible to improve the luminous efficiency in the short wavelength It was.

【0007】多重量子井戸構造を発光層とすると、発光層のAl組成を多くすることなく量子準位によって短波長化するため、上記したAlが結晶成長中に酸素を取り込む問題は起きない。 [0007] When the multiple quantum well structure light emitting layer, in order to shorten the wavelength of the quantum levels without increasing the Al composition of the light-emitting layer, Al was the problem does not occur to incorporate oxygen in the crystal growth. そのため、高効率化が期待される。 Therefore, high efficiency can be expected. しかし、LED目的の多重量子井戸構造の設計においては、井戸層数を20以上と大きくしなければならない(菅原他、応用物理連合講演会1993年春,III-13 However, in the design of the multiple quantum well structure of the LED purpose, it is necessary to increase the number of well layers and 20 or more (Sugawara et Applied Physics Association Lectures, 1993 Spring, III-13
02)。 02). これは、井戸層からバリヤ層へ注入キャリアが溢れ、バリヤ層において非発光再結合するためである。 This overflow injected carriers from the well layer to the barrier layer is to nonradiative recombination in the barrier layer. そのために、このような井戸層数を増やし、各井戸への注入キャリア密度をあるレベル以下に制限する必要がある。 Therefore, increasing this number of well layers, it is necessary to limit below a certain level density of injected carriers to each well.

【0008】しかしながら、注入キャリア密度の観点から設計した井戸層数の多い多重量子井戸構造においては、注入キャリア、特に正孔が均一に分布しないという大きな問題が生じた。 However, in the multiple quantum well structure often was the number of well layers designed from the viewpoint of the injection carrier density, injected carriers, particularly large problem that holes are not uniformly distributed it occurred. p型クラッド層から注入された正孔は、井戸層/バリヤ層界面の存在により実効的な拡散長が短くなり、p側部分に局在してしまい、ダブルヘテロ構造と比較して大きな効率改善効果を得ることはできなかった。 Holes injected from the p-type cladding layer is effective diffusion length is shortened by the presence of well layer / barrier layer interface, would be localized in the p-side portion, a large efficiency improvement compared to the double heterostructure it has not been possible to obtain the effect.

【0009】第2に、前記図8に示したLEDにおいては、電流拡散層88において発光部で生じた光が吸収されず、なおかつ十分に電流が広がるためには、活性層8 [0009] Second, in the LED shown in FIG. 8, the light generated in the light emitting portion is not absorbed in the current diffusion layer 88, in order to yet sufficiently current spreads, the active layer 8
5よりもバンドギャップが大きく、p型で抵抗率が十分に低い材料を選ばなくてはならない。 Larger band gap than 5, p-type with resistivity should be chosen sufficiently low material. In 0.5 (Ga An In 0.5 (Ga
1-x Al x0.5 (0≦x≦1)においては、xの値が大きくなると共に、特にp型においては抵抗率が高くなってしまい、電流拡散層88として用いることは困難である。 In 1-x Al x) 0.5 ( 0 ≦ x ≦ 1), with the value of x increases, will especially high resistivity in the p-type, it is difficult to use as a current diffusion layer 88. そこで、p型でも抵抗率がn−InGaAlPクラッド層84に比べて低く、活性層85に比べてバンドギャップの大きいGaAlAsを電流拡散層88として採用してきた。 Therefore, the resistance rate p-type is lower than the n-InGaAlP cladding layer 84, have employed large GaAlAs bandgap as a current diffusion layer 88 as compared with the active layer 85.

【0010】しかしながら、GaAlAsにおいても十分に電流が広がるためには、膜厚を約7μmと厚くしなければならない。 [0010] However, in order to sufficiently current spreads even in GaAlAs shall increased to about 7μm thickness. このように膜厚を厚くすると成長時間が長くなり、また成長温度の制御が難しくなるため組成の制御性が悪くなる。 Thus the growth time increasing the thickness is increased, and the control of the composition for controlling the growth temperature is difficult to deteriorate. その結果、結晶の純度が低くなり、結果としてモフォロジーの低下、発光部からの光の吸収を生じてしまう。 As a result, the purity of crystals is lowered, lowering of morphology as a result occurs the absorption of light from the light emitting portion. さらに、成長時間が長くなることは生産性の低下につながる。 Furthermore, the growth time becomes longer leads to a decrease in productivity.

【0011】 [0011]

【発明が解決しようとする課題】このように、InGa [Problems that the Invention is to Solve] In this way, InGa
AlP系材料を用いた従来のLEDにおいては、活性層に多重量子井戸構造を採用した場合、正孔の分布が不均一になり発光効率が著しく低下するという問題点があった。 In conventional LED using AlP material, when employing a multiple quantum well structure active layer, hole distribution luminous efficiency becomes nonuniform disadvantageously significantly reduced. また、電流拡散層で十分に電流を広げるためには膜厚を厚くする必要があるが、このためには成長時間の増大を招き、モフォロジーの低下や生産性の低下につながるという問題があった。 Although to spread sufficiently current at a current spreading layer must be large thickness, and therefore the leads to increase of growth time, there is a problem that leads to a decrease in reduction and productivity morphology .

【0012】本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、層数の多い多重量子井戸活性層においてもキャリアを均一に注入し、発光効率が十分に高く、製造方法も簡単な優れた面発光型の半導体発光装置を提供することにある。 [0012] The present invention has been made in view of these circumstances, it is an object of the carrier uniformly injected even greater number of layers multiple quantum well active layer, luminous efficiency is sufficiently high, production the method also is to provide a semiconductor light-emitting device of simple excellent surface-emitting type.

【0013】また、本発明のもう一つの目的は、電流拡散層の材料及び構造を制御することにより、電流拡散層の成長時間を非常に短縮し、なおかつ光の取出し効率の向上をはかり得る半導体発光装置を提供することにある。 [0013] Another object of the present invention, by controlling the materials and structures of the current diffusion layer, to reduce the growth time of the current spreading layer very obtain yet scale to improve the extraction efficiency of the optical semiconductor and a light-emitting device.

【0014】 [0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明では、次のような構成を採用している。 In the present invention in order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION adopts the following configuration. 即ち、 In other words,
本発明(請求項1)は、第1導電型の半導体基板と、この半導体基板上に形成された、多重量子井戸活性層を第1導電型及び第2導電型のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部上に形成された第2導電型の電流拡散層と、この電流拡散層上の一部に形成された第1の電極と、半導体基板の裏面側に形成された第2の電極とを具備した半導体発光装置において、 The present invention (claim 1) includes a semiconductor substrate of a first conductivity type, a double hetero sandwiched between this formed on a semiconductor substrate, a cladding layer having the multiple quantum well active layer of the first conductivity type and the second conductivity type a structure, a second conductivity-type current spreading layer formed on the double hetero structure portion on a first electrode formed on a part of the current diffusion layer is formed on the back surface side of the semiconductor substrate in the semiconductor light emitting device and a second electrode,
多重量子井戸活性層は、該層の積層方向に対して、井戸層とバリヤ層の少なくとも一方の厚さ又は組成を可変してなるものであることを特徴とする。 Multiple quantum well active layer, characterized in that with respect to the layer in the stacking direction, in which at least one of thickness or composition of the well layer and the barrier layer formed by a variable.

【0015】また、本発明(請求項2)は、第1導電型の半導体基板と、この半導体基板上に形成された、活性層を第1導電型及び第2導電型のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部上に形成された第2導電型の電流拡散層と、この電流拡散層上の一部に形成された第1の電極と、半導体基板の裏面側に形成された第2の電極とを具備してなり、電流拡散層中の一部又は全体に超格子構造を形成したことを特徴とする。 Further, the present invention (claim 2) includes a semiconductor substrate of a first conductivity type, this was formed on a semiconductor substrate, sandwiching the active layer in the cladding layer of the first conductivity type and the second conductivity type a double heterostructure section, and the second conductivity type current spreading layer formed on the double hetero structure portion on a first electrode formed on a part of the current spreading layer, on the back side of the semiconductor substrate it comprises a second electrode formed, characterized in that the formation of the superlattice structure in a part or the whole in the current spreading layer.

【0016】ここで、本発明(請求項1)の特徴は、多重量子井戸構造を発光部とする半導体発光装置において、該多重量子井戸構造が、電子の注入側から正孔の注入側に向かって、井戸層の量子準位が大きくなるように多重量子井戸構造の各パラメータを設定し、注入キャリヤが均一に多重量子井戸構造部に分布するようにしたことである。 [0016] Here, features of the present invention (Claim 1), in the semiconductor light-emitting device to a light emitting portion of the multiple quantum well structure, multiple quantum well structure, toward the electron injection side to the injection side of the hole Te, set the parameters of the multiple quantum well structure as quantum level increases the well layer, injecting the carrier is that it has to be distributed to the multiple quantum well structure section uniform. パラメータとしては、井戸層厚,井戸層の組成,バリヤ層厚,バリヤ層の組成などである。 The parameters include the well layer thickness, the composition of the well layer, barrier layer thickness, and the like the composition of the barrier layer.

【0017】また、本発明の望ましい実施態様としては、次のものがあげられる。 Further, as the preferred embodiment of the present invention, the following can be mentioned. (1) 多重量子井戸構造が電子の注入側から正孔の注入側に向かって、井戸層の量子準位が大きくなるように多重量子井戸構造の各パラメータが設定されていること。 (1) a multiple quantum well structure from the electron injection side to the injection side of the hole, that the parameters of the multiple quantum well structure as quantum level increases the well layer is set. (2) 多重量子井戸構造の一部がn型不純物によってドープされていること。 (2) a portion of the multiple quantum well structure are doped with n-type impurity. (3) 多重量子井戸構造がInGaAlPからなること。 (3) multi-quantum well structure may consist of InGaAlP.

【0018】本発明(請求項2)の特徴は、素子の成長時間の短縮化及び素子と空気との界面における光の取り出し効率を向上するために、薄くても十分電流が広がり、なおかつ容易に屈折率を制御できる材料及び構造を電流拡散層中に用いることである。 The features of the present invention (Claim 2), in order to improve the light extraction efficiency at the interface between the reduction and the element and air growth time of the device, thin but adequate current spreading, yet easily the materials and structures capable of controlling the refractive index is to use in the current spreading layer.

【0019】また、本発明の望ましい実施態様としては、次のものがあげられる。 Further, as the preferred embodiment of the present invention, the following can be mentioned. (1) 電流拡散層中に構成された超格子の周期が徐々に変化していくこと。 (1) that the period of the superlattice constructed gradually change during the current spreading layer. (2) 電流拡散層を構成された超格子の周期が不規則であること。 (2) the period of the superlattice constructed current spreading layer to be irregular. (3) 電流拡散層中の超格子を構成する材料のバンドギャップが徐々に変化していくこと。 (3) that the band gap of the material constituting the superlattice of the current diffusion layer is gradually changed. (4) 半導体基板がGaAs、ダブルヘテロ構造部がIn (4) the semiconductor substrate is GaAs, the double heterostructure section of In
GaAlP系材料からなること。 It consists of GaAlP-based material.

【0020】 [0020]

【作用】本発明(請求項1)によれば、電子の注入側から正孔の注入側に向かって、井戸層の量子準位が大きくなるように多重量子井戸構造の各パラメータを設定することにより、層数の多い多重量子井戸構造においてもキャリヤを均一に注入することができる。 According to the present invention (Claim 1), that the electron injection side to the injection side of the hole, to set the parameters of the multiple quantum well structure as quantum level increases the well layer Accordingly, it is possible to uniformly inject even carrier in many multi-quantum well structure of the layer number. 従って、発光効率が十分に高く、製造方法も簡単な優れた黄色、緑色の面発光型LEDを提供することができる。 Accordingly, luminous efficiency is sufficiently high, yellow manufacturing method excellent simple and can provide green surface emitting LED.

【0021】本発明(請求項2)によれば、電流拡散層中に混晶比或いは層数の周期の不規則な超格子構造を形成しているため、基板面に垂直な方向に比べ、水平な面内の抵抗率が非常に小さくなり、膜厚を薄くしても十分に電流が広がる。 According to the present invention (claim 2), because it forms an irregular superlattice structure of the period of the mixed crystal ratio or the number of layers in the current spreading layer, compared with the direction perpendicular to the substrate surface, resistivity becomes very small in the horizontal plane, even if a small thickness sufficient current spreading. しかも、超格子における混晶比或いは周期を徐々に変えることにより、電流拡散層の屈折率を徐々に変えることができ、空気との界面における光の取り出し効率の向上をはかることができる。 Moreover, by changing gradually the mixing ratio or period in the super lattice can be varied gradually refractive index of the current spreading layer, it is possible to improve the extraction efficiency of light at the interface with the air. 従って、高輝度の発光素子を短時間で作成することが可能となる。 Therefore, it is possible to create in a short time a light emitting device having high luminance.

【0022】 [0022]

【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を参照して説明する。 EXAMPLES The following be described with reference to the accompanying drawings embodiments of the present invention. なお、以下に説明する第1〜第4の実施例は(請求項1)に関する実施例であり、第5の実施例は(請求項2)に関する実施例である。 Incidentally, the first to fourth embodiments described below are examples related (claim 1), the fifth embodiment is an embodiment relating to (claim 2). (実施例1)図1は本発明の第1の実施例に係わるLE (Example 1) Figure 1 according to a first embodiment of the present invention LE
Dの素子構造を示す断面図である。 It is a cross-sectional view showing the element structure of D. 図中11はn−Ga In the figure 11 is n-Ga
As基板であり、この基板11の表面は(100)面から[011]方向に15°傾斜している。 A As substrate, the surface of the substrate 11 are 15 ° inclined to the [011] direction from the (100) plane. 基板11上には、n−GaAsバッファ層12、n−In 0.5 Al On the substrate 11, n-GaAs buffer layer 12, n-In 0.5 Al
0.5 P(Siドープ,5×10 17 cm -3 )とn−GaA 0.5 P (Si-doped, 5 × 10 17 cm -3) and n-GaA
s(Siドープ,3×10 17 cm -3 )の10対から構成されるブラッグ反射層13、n−In 0.5 (Ga 0.3 s (Si-doped, 3 × 10 17 cm -3) of the composed 10 to Bragg reflection layer 13, n-In 0.5 (Ga 0.3 A
0.70.5 Pクラッド層14(Siドープ,5×10 l 0.7) 0.5 P cladding layer 14 (Si-doped, 5 × 10
17 cm -3 ),多重量子井戸活性層15及びp−In 0.5 17 cm -3), a multiple quantum well active layer 15 and p-an In 0.5
(Ga 0.3 Al 0.70.5 Pクラッド層16(Znドープ,5×10 17 cm -3 )からなるダブルヘテロ接合構造が形成されている。 (Ga 0.3 Al 0.7) 0.5 P cladding layer 16 double heterojunction structure consisting of (Zn-doped, 5 × 10 17 cm -3) is formed.

【0023】クラッド層16上には、n−InGaAl [0023] on the cladding layer 16, n-InGaAl
P電流狭窄層17(Siドープ,1×10 18 cm -3 )が円形状に形成されており、これらの上にはp−Ga 0.8 P current confinement layer 17 (Si-doped, 1 × 10 18 cm -3) is formed in a circular shape, p-Ga 0.8 on top of these
Al 0.2 As(Znドープ,2×10 18 cm -3 )からなる電流拡散層18が形成されている。 Al 0.2 As (Zn-doped, 2 × 10 18 cm -3) current spreading layer 18 made of is formed. 電流拡散層18上には、p−GaAsコンタクト層19(Znドープ、5 On the current diffusion layer 18, p-GaAs contact layer 19 (Zn-doped, 5
×10 18 cm -3 )が円形状に形成されている。 × 10 18 cm -3) is formed in a circular shape. そして、 And,
コンタクト層19の上面にはAu−Znからなるp側電極21が被着され、基板11の下面にはAu−Geからなるn側電極22が被着されている。 The upper surface of the contact layer 19 p-side electrode 21 made of Au-Zn is deposited, the lower surface of the substrate 11 n-side electrode 22 made of Au-Ge is deposited. なお、各層の成長にはMOCVD法を用い、12〜17を1回目の成長で形成し、18,19を2回目の成長で形成した。 Incidentally, MOCVD method is used for each layer of growth, 12 to 17 to form in the first growth, 18 and 19 were formed in the second growth.

【0024】発光効率の高いLEDを得るためには、構造パラメータ、ここでは多重量子井戸活性層15の設計を適切に行う必要があり、以下にその設計の詳細について記述する。 In order to obtain a high luminous efficiency LED, the structure parameter, wherein it is necessary to appropriately perform design of multi-quantum well active layer 15, details describes the design below. 図2に、本実施例で採用した多重量子井戸活性層15のエネルギーバンドダイヤグラム(バリヤ層と井戸層の関係)を示す。 Figure 2 shows an energy band diagram of the multiple quantum well active layer 15 employed in this embodiment (the relationship of the barrier layer and the well layer). このようにエネルギーバンドダイヤグラムは、非対称の形状となっている。 In this way the energy band diagrams, are asymmetrical shape. ここで、 here,
井戸層はIn 0.5 (Ga 0.7 Al 0.30.5 P、バリヤ層はIn 0.5 (Ga 0.5 Al 0.50.5 Pとした。 Well layer In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3) 0.5 P, the barrier layer was In 0.5 (Ga 0.5 Al 0.5) 0.5 P. バリヤ層厚は4nmと一定であるが、井戸層厚はn−クラッド層14に最も近い側が5nmで、p−クラッド層16 Although the barrier layer thickness is constant and 4 nm, the well layer thickness is in the nearest side is 5nm to n- cladding layer 14, p-cladding layer 16
側に順次4nm,3.5nmと薄くなっている。 Sequentially 4nm on the side, has become as thin as 3.5nm.

【0025】比較のために図9に、従来の多重量子井戸のエネルギーバンドダイヤグラムを示す。 [0025] Figure 9 for comparison, shows an energy band diagram of a conventional multi-quantum well. このように発光効率を上げる構造としては、非常に多くの層数を必要とする。 As a structure to increase in this way the luminous efficiency, and requires a large number of the number of layers. このため、活性層の総厚が大きくなることと、 Therefore, a possible total thickness of the active layer increases,
多数のヘテロ界面が存在することにより、キャリヤ、特に正孔の均一な分布は著しく困難になり、p−クラッド層側の一部の部分に局在化してしまう。 By a large number of hetero interfaces are present, the carrier, resulting in particularly uniform distribution of the holes becomes extremely difficult, localized in part of the portion of the p- cladding layer side. このため、発光効率を高くすることはできない。 Therefore, it is impossible to increase the luminous efficiency.

【0026】これに対し図2に示すようにすれば、正孔に対してはp側からn側に向かって量子準位が徐々に深くなるように設定でき、円滑な注入が可能となる。 [0026] If the contrary, as shown in FIG. 2, for holes can be configured to quantum level gradually deeper toward the n-side from the p side, smooth injection becomes possible. 電子側はn側の注入部分で最も深くなるが、拡散長が長いのでこのような構造でも均一な分布になる。 The electronic side is deepest at the injection portion of the n-side, the uniform distribution in this structure since the diffusion length is long. 井戸層厚が変わることで量子準位、即ち発光波長も各設定で異なるが、LEDの使用目的に関しては発光スペクトルの半値幅が広くなる程度の変化であり問題はない。 Well layer thickness is changed that the quantum level, i.e. the emission wavelength is also different for each set, not have problems changing to the extent that the half width of the emission spectrum is wide with respect to LED intended use. 正孔の均一分布による発光効率改善は大きく、図9に示す従来構造の2倍の外部量子効率が得られた。 Large luminous efficiency due to uniform distribution of holes, twice the external quantum efficiency of the conventional structure shown in FIG. 9 was obtained.

【0027】実際のLEDにおいては、緑色光に対して10cdの高輝度特性が得られた。 [0027] In actual LED, high brightness characteristics of 10cd was obtained for green light. これは、InGaA This is, InGaA
lPを活性層としたダブルヘテロ構造LEDの約5倍の明るさであった。 lP was about 5 times the brightness of the double heterostructure LED which is an active layer. (実施例2)図3に、本発明の第2の実施例で採用した多重量子井戸活性層のエネルギーバンドダイヤグラムを示す。 (Example 2) Figure 3 shows an energy band diagram of the multiple quantum well active layer employed in the second embodiment of the present invention. 井戸層はIn 0.5 (Ga 0.7 Al 0.30.5 P、 Well layer In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3) 0.5 P,
バリヤ層はIn 0.5 (Ga 0.5 Al 0.50.5 Pである。 The barrier layer is In 0.5 (Ga 0.5 Al 0.5) 0.5 P. ここで、第1の実施例との違いは、井戸層厚と共にバリヤ層厚も変化させていることである。 Here, the difference from the first embodiment is that it barrier layer thickness is also varied with the well layer thickness. 井戸層厚はn Well layer thickness n
−クラッド層に最も近い側が5nmで、順次4nm,3 - the closest side is 5nm in the cladding layer, successively 4 nm, 3
nmと薄くなっており、バリヤ層厚もn−クラッド層に最も近い側が5nmで、順次4nm,3nmと薄くしている。 nm and is thinner, the barrier layer thickness in the nearest side is 5nm to n- cladding layer, and thin successively 4 nm, and 3 nm.

【0028】このように、バリヤ層厚がp−クラッド層側で薄くなっているため、さらに正孔の均一分布はし易くなる。 [0028] Thus, since the barrier layer thickness is thin at p- cladding layer side, more uniform distribution of holes is likely to. さらに本実施例の特徴としては、各井戸層からほぼ同じ発光波長が得られることである。 As a further feature of this embodiment is that substantially the same emission wavelength from each well layer can be obtained. このため、L For this reason, L
EDのみでなく、半導体レーザにも適用することができる。 ED not only, can also be applied to a semiconductor laser.

【0029】本実施例によっても、LEDにおいては緑色に対して10cdの高輝度特性が得られた。 [0029] Also with this embodiment, in the LED high luminance characteristics of 10cd against green was obtained. また、レーザにおいても595nmにおいて(黄色)室温連続発振が得られた。 Further, (yellow) at room temperature continuous oscillation at 595nm even in the laser was obtained. なお、井戸層,バリヤ層の変調に関しては、これら膜厚だけでなく、組成を変調することでも同様な効果が得られる。 Incidentally, the well layer, with respect to the modulation of the barrier layer, as well as these thicknesses, the same effect can be to modulate the composition is obtained. しかしながら、実施例であげたように膜厚で変調する方が、実際の成長では時間を制御することで対応できるために、作製が容易である。 However, better to modulate a thickness as mentioned in the examples, the actual growth in order to be handled by controlling the time, it is easy to prepare. また、 Also,
バリヤ層のみを変調し、n−クラッド層側からp−クラッド層側に向かって徐々に薄くしていく設計も効果がある。 Modulating the only barrier layer, is also effective gradually decreases to go designed toward the n- clad layer side p- cladding layer side. (実施例3)図4に、本発明の第3の実施例に採用した多重量子井戸活性層のエネルギーバンドダイヤグラムを示す。 (Example 3) Figure 4 shows an energy band diagram of the multiple quantum well active layer which is employed in the third embodiment of the present invention. ここで述べる実施例は、ヘテロ接合を形成する際に、エネルギーバンドダイヤグラムが各層の不純物準位に依存し、特に準位が深い場合に、フェルミレベルがピンニングされる効果を利用したものである。 The embodiments described herein, when forming a heterojunction, the energy band diagram is dependent on the impurity level of each layer, particularly when level is deep, is to utilize the effect of Fermi level is pinned.

【0030】図4(a)の場合にはバリヤ層はアンドープである。 The barrier layer in the case of FIG. 4 (a) is undoped. ここで、井戸層はIn 0.5 (Ga 0.7 Al Here, the well layer is In 0.5 (Ga 0.7 Al
0.30.5 P、バリヤ層はIn 0.5 (Ga 0.5 Al 0.3) 0.5 P, the barrier layer is In 0.5 (Ga 0.5 Al
0.50.5 Pとしている。 0.5) is set to 0.5 P. 井戸層とバリヤ層のヘテロ接合は両者の真空準位でのバンド不連続関係を反映して、 Heterojunction of the well layer and the barrier layer reflects the band discontinuity relationship in vacuum level of both
伝導帯側に浅く、価電子帯側に深くつながる。 Shallow in the conduction band side, which leads deep into the valence band side. この状態では電子はオーバーフローし易く、正孔は強く閉じ込められ、上記してきた高効率化のための層数の多い多重量子井戸の設計に対しては不都合である。 Easily electrons overflow in this state, holes are confined strongly, which is undesirable for the layer a large number of the multiple quantum well design for high efficiency that has above.

【0031】一方、図4(b)のようにバリヤ層がn型にドープ(ここではSi)されるとDXセンターと呼ばれる深い準位がドナー準位となり、伝導帯側のフェルミ準位はピンニングされ、井戸層とバリヤ層のヘテロ接合は図のように伝導帯側に深く、価電子帯側に浅くなるようにシフトする。 On the other hand, a deep level serves as a donor level, the Fermi level of the conduction band barrier layer called DX centers when the (Si in this case) doped n-type as shown in FIG. 4 (b) pinning by heterojunction of the well layer and the barrier layer deeply into the conduction band side as shown in FIG shifts so shallow the valence band side. このため、多重量子井戸を形成しても正孔は均一分布がし易くなり発光効率は向上する。 Therefore, luminous efficiency by forming a multi-quantum well holes becomes easy to uniform distribution is improved. 本実施例のようにバリヤ層のみをSiドープした場合、従来構造の2倍の外部量子効率が得られた。 If only the barrier layer as in this example was Si-doped, double external quantum efficiency of the conventional structure was obtained. (実施例4)図5に、本発明の第4の実施例に採用した多重量子井戸活性層のエネルギーバンドダイヤグラムを示す。 (Example 4) Figure 5 shows an energy band diagram of the multiple quantum well active layer which is employed in the fourth embodiment of the present invention. 本実施例では多重量子井戸構造において、n−クラッド層側の井戸層のみにZnドープをしている。 In the multiple quantum well structure in this embodiment, it has a Zn doped only n- cladding layer side of the well layer. 多重量子井戸構造のために正孔は、p−クラッド層側に局在化する。 Holes for the multiple quantum well structure, localized in the p- cladding layer side. このとき、正孔の枯渇するn−クラッド層側の井戸層に故意にp型ドープをし、電子の再結合のペアを用意する設計となっている。 In this case, the p-type doped intentionally in the well layer of the n- cladding layer side to depletion of holes, and has a design that provides the electron recombination pair. 勿論、第3の実施例と組み合わせてもよい。 Of course, it may be combined with the third embodiment.

【0032】本実施例においても高効率化が得られ、緑色光に対して5cdの高輝度特性が得られた。 The high efficiency can be obtained even in this embodiment, high-luminance characteristics of 5cd to green light was obtained. これは、 this is,
InGaAlPを活性層としたダブルヘテロ構造LED Double heterostructure LED which is an InGaAlP active layer
の約3倍の明るさであった。 It was about three times the brightness of.

【0033】なお、上述した各実施例では活性層としてInGaAlPを用いたが、これに限らずInGaAs [0033] Although in the embodiments described above using InGaAlP as the active layer, InGaAs not limited thereto
を用いることもでき、更にはZnSSeなどの II-VI族化合物半導体を用いることも可能である。 Also it can be used, and further it is also possible to use a II-VI compound semiconductor such as ZnSSe. また、実施例ではLEDの適用例を示したが、各量子井戸の量子準位が同じになるよう配慮すれば半導体レーザにも適用ができる。 Further, in the embodiment showed an example of the application of LED, the quantum level of the quantum well can also be applied to a semiconductor laser that consideration is given to be the same. (実施例5)薄い膜で、なおかつ十分に電流が広がるためには、電流拡散層においてp型電極からn型電極に向かう方向、即ち基板面と水平な平面内での抵抗率が、基板面に垂直な方向の抵抗率に比べ十分低ければよい。 (Example 5) A thin film, in order to yet sufficiently current spreads is the direction from the p-type electrode at a current spreading layer on the n-type electrode, i.e. the substrate surface and the horizontal resistivity in the plane, the substrate surface it low enough compared to the perpendicular direction of the resistivity. つまり、いわゆる2次元伝導体のような材料を用いればよい。 That may be used materials such as so-called two-dimensional conductors. 同時に、発光部で生じた光が吸収されないためには、基板面に垂直な方向のバンドギャップエネルギーが活性層のバンドギャップエネルギーより大きい必要がある。 At the same time, since the light generated in the light emitting portion is not absorbed, the band gap energy in the direction perpendicular to the substrate surface it is necessary greater than the band gap energy of the active layer. このような条件を満たす膜として、InGaAlP Such conditions are satisfied film, InGaAlP
系材料を用いた超格子で構成された膜が考えられる。 Film made of a superlattice with system materials are contemplated.

【0034】しかしながら、単純に超格子で構成された膜を用いると、超格子構造の電流拡散層と空気との界面における全反射の確率が高くなり、光の取出し効率が低下してしまう。 [0034] However, the use of simple film composed of superlattices, the probability of total reflection at the interface between the current spreading layer and the air of the super lattice structure increases, the light extraction efficiency is lowered. そこで本発明では、超格子構造の混晶比或いは周期を徐々にを変えることによって、電流拡散層の屈折率を徐々に変え、空気との界面における光の取出し効率の向上をはかっている。 In this invention, by changing gradually the mixing ratio or the period of the superlattice structure, gradually changing the refractive index of the current spreading layer, so as to improve the light extraction efficiency at the interface with the air.

【0035】図6は本発明の第5の実施例に係わるLE [0035] Figure 6 according to a fifth embodiment of the present invention LE
Dの素子構造を示す断面図である。 It is a cross-sectional view showing the element structure of D. 図中31はn−Ga In the figure 31 is n-Ga
As基板であり、この基板31の主面上に、n−In A As substrate, on the main surface of the substrate 31, n-an In
0.5 (Ga 1-x Al x0.5 Pクラッド層34,In 0.5 (Ga 1-x Al x ) 0.5 P cladding layer 34, an In
0.5 (Ga 1-y Al y0.5 P活性層35,p−In 0.5 (Ga 1-y Al y ) 0.5 P active layer 35, p-In
0.5 (Ga 1-z Al z0.5 Pクラッド層36、からなるダブルヘテロ構造部(発光領域層)が成長形成されている。 0.5 (Ga 1-z Al z ) 0.5 P cladding layer 36, the double heterostructure section (light emitting region layer) made of is grown and formed. ダブルヘテロを構造するInGaAlP各層のA A of InGaAlP layers structuring the double hetero
l組成x,y,zは、高い発光効率が得られるようにy l composition x, y, z, as high luminous efficiency is obtained y
≦x,y≦zに設定する。 ≦ x, it is set to y ≦ z. 即ち、発光層となる活性層3 That is, the active layer 3 serving as the light-emitting layer
5のバンドギャップがp,nの2つのクラッド層34, The band gap of 5 p, 2 two cladding layers 34 of n,
36より小さいダブルヘテロ接合が形成されている。 36 smaller double heterojunction is formed.

【0036】ダブルヘテロ構造部上には、p−In 0.5 [0036] The double heterostructure section on, p-In 0.5
(Ga 1-w Al w0.5 P及びp−In 0.5 (Ga 1-v (Ga 1-w Al w) 0.5 P and p-In 0.5 (Ga 1- v
Al v0.5 Pからなる超格子構造の電流拡散層38が成長形成されている。 Al v) a superlattice structure consisting of 0.5 P current diffusion layer 38 is grown and formed. 電流拡散層38上には、p−In On the current diffusion layer 38, p-an In
GaPコンタクト層39a及びp−GaAsコンタクト層39bが成長形成され、これらのコンタクト層39は例えば円形に加工されている。 GaP contact layer 39a and the p-GaAs contact layer 39b is grown and formed, these contact layer 39 is processed into a circular shape, for example. そして、コンタクト層3 Then, contact layer 3
9上にAu−Znからなるp側電極41が形成され、基板31の他方の主面にAu−Geからなるn側電極42 p-side electrode 41 made of Au-Zn is formed on the 9, n-side electrode 42 made of Au-Ge to the other main surface of the substrate 31
が形成されている。 There has been formed. なお、各層の成長にはMOCVD法を用いた。 It is to be noted that each layer of growth using the MOCVD method.

【0037】また、電流拡散層38を構成するInGa Further, InGa forming the current spreading layer 38
AlP各層のAl組成w,vは発光波長に対して透明であるように設定する。 AlP layers of Al composition w, v is set to be transparent to the emission wavelength. 発光層との組成関係はおおよそ、 Approximate composition relationship of the luminous layer,
y≦(w+v)/2に設定すればよい。 y ≦ (w + v) may be set to / 2. 即ち、y=0. In other words, y = 0.
5,x=z=1.0としたとき、電流拡散層38の構造は、順次(In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.30.5 P,10 5, when the x = z = 1.0, the structure of the current spreading layer 38 sequentially (In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3 ) 0.5 P, 10
nm/InAlP,10nm)が50対、(In 0.5 nm / InAlP, 10nm) is 50 pairs, (an In 0.5
(Ga 0.7 Al 0.30. 5 P,5nm/InAlP,5 (Ga 0.7 Al 0.3) 0. 5 P, 5nm / InAlP, 5
nm)が50対、(In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.30.5 nm) is 50 pairs, (In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3) 0.5
P,2nm/InAlP,2nm)が100対の積層構造となっている。 P, 2nm / InAlP, 2nm) has a laminated structure of 100 pairs. この関係を図7に示す。 This relationship is shown in Figure 7. このような層構造であれば、発光波長に対して透明である。 With such a layer structure, which is transparent to the emission wavelength.

【0038】なお、以下ではこのようなダブルヘテロ構造を持つLEDについて説明するが、光の取り出し効率を考える上では活性層部の層構造は本質ではなく、シングルヘテロ接合構造やホモ接合構造でも同様に考えることができる。 [0038] In the following will be described LED having such a double heterostructure, a layer structure of the active layer portion is in considering the light extraction efficiency is not essential, also in single heterojunction structure or a homojunction structure it can be considered to.

【0039】各層のキャリア濃度は、以下に括弧内に示すように設定されている。 The carrier concentration of each layer is set as shown in parentheses below. n−GaAs基板31(80μm,3×10 18 cm -3 ) n−InGaAlPクラッド層34(1μm,5×10 n-GaAs substrate 31 (80μm, 3 × 10 18 cm -3) n-InGaAlP cladding layer 34 (1μm, 5 × 10
17 cm -3 ) InGaAlP活性層35(0.5μm、アンドープ) p−InGaAlPクラッド層36(1μm,4×10 17 cm -3) InGaAlP active layer 35 (0.5 [mu] m, an undoped) p-InGaAlP cladding layer 36 (1μm, 4 × 10
17 cm -3 ) p−InGaAlP電流拡散層38(0.28μm,1 17 cm -3) p-InGaAlP current diffusion layer 38 (0.28 .mu.m, 1
×10 18 cm -3 ) p−InGaPコンタクト層39a(0.025μm, × 10 18 cm -3) p- InGaP contact layer 39a (0.025 .mu.m,
3×10 18 cm -3 ) p−GaAsコンタクト層39b(0.1μm,3×1 3 × 10 18 cm -3) p -GaAs contact layer 39b (0.1μm, 3 × 1
18 cm -3 ) である。 A 0 18 cm -3).

【0040】上記構造が従来の構造と異なる点は、電流拡散層38をInGaAlP系材料からなる、徐々に周期を変化させた超格子構造で構成していることにあり、 [0040] The above structure is different from the conventional structure is the current diffusion layer 38 of InGaAlP-based material, it lies in that it is constituted by a superlattice structure with varying gradually cycle,
この構造の優位性について以下に説明する。 The advantage of this structure is described below.

【0041】p−InGaAlP電流拡散層38は、I [0041] p-InGaAlP current diffusion layer 38, I
nGaAlP系材料からなる超格子で構成されている。 It is composed of a superlattice consisting of nGaAlP based material.
InGaAlP系材料は、Al混晶比が異なると、バンドギャップエネルギーが異なり、Al混晶比の異なるもの同士の界面にはヘテロバリアが生じ、特にp型では電流が流れにくくなる(K,Itaya etal,Jpn J.Appl.Phys.5 InGaAlP based material, the Al content is different, different band gap energy, occurs hetero barrier in the interface between different ones of Al mixed crystal ratio, a current hardly flows, especially p-type (K, Itaya etal, Jpn J.Appl.Phys.5
A,1919(1993))。 A, 1919 (1993)).

【0042】また、p側電極41からn側電極42に向かう方向では、超格子の周期が一定でないためにキャリアが散乱され易くなり、抵抗率が高くなる。 Further, in the direction from the p-side electrode 41 on the n-side electrode 42, easily carriers are scattered for the period of the superlattice is not constant, the resistivity becomes high. これらのことから、基板面に水平な内面に比べ、垂直な方向の抵抗率が高くなる。 From these results, compared with the horizontal inner surface to the substrate surface, the higher the direction perpendicular resistivity. この抵抗率の比率は、Al混晶比や、超格子の周期を選ぶことにより制御できる。 The ratio of the resistivity, and Al mixed crystal ratio, can be controlled by choosing the period of the superlattice. 従って、電極18から注入された電流はp−InGaAlP電流拡散層38で基板に水平な面内で十分に広がる。 Therefore, current injected from the electrode 18 spreads enough in the horizontal plane to the substrate with p-InGaAlP current diffusion layer 38.

【0043】また、発光層から出た光は、クラッド層3 [0043] In addition, the light emitted from the light-emitting layer, the cladding layer 3
6を通過した後に電流拡散層38に入射する。 6 is incident on the current diffusion layer 38 after passing through the. 電流拡散層38内では屈折率が超格子構造の各周期で異なり、上面に向かって徐々に大きくなるよう設定されているため、基板面に対する光の進行方向は徐々に垂直に近づいていく。 Refractive index in the current diffusion layer 38 are different in each period of the superlattice structure, because it is set to gradually increase toward the upper surface, the traveling direction of light with respect to the substrate surface gradually approaches vertically. 従って、クラッド層36を通過したときに、臨界角以上の入射角を持っていても、電流拡散層38を出るときに臨界角以下となり取り出される光の確率が増加する。 Therefore, when passing through the clad layer 36, also have the incident angle larger than the critical angle, the probability of light increases withdrawn becomes less critical angle when exiting the current spreading layer 38. 従って、超格子にしたことで、反射率が高くなり、空気との界面で全反射により外に取り出すことのできなくなった光も外に取り出すことができるようになる。 Therefore, it has a superlattice, the reflectivity is high, it is possible to take out to the outside even light can no longer be taken out to the outside by the total reflection at the interface with air. また、薄いことによる損失の低減、超格子の設計によっては多重反射も可能となり、従来よりさらに光取出し効率を増加させることも可能である。 Further, reduction of loss due to thinner, multiple reflection also becomes possible by the design of the superlattice, it is also possible to increase further the light extraction efficiency than conventional.

【0044】実際、上述した積層構造でp側電極41の直径Aを200μmφとして形成し、In 0.5 (Ga [0044] In fact, the diameter A of the p-side electrode 41 is formed as 200μmφ a layered structure described above, an In 0.5 (Ga
1-y Al y0.5 P活性層35のAl組成yに0.5を用いて素子を構成し、順方向に電圧を印加し電流を流したところ、558nmに発光波長を有し、光度が1cd 1-y Al y) constitute a device using 0.5 P active layer 35 0.5 Al composition y of, when a current flows by applying a voltage in the forward direction, have an emission wavelength in the 558 nm, luminous intensity 1cd
を越える発光が得られた。 Emission was obtained exceeding. これは、従来の素子に比べ5 This is compared with the conventional element 5
倍の明るさであった。 Times was brightness.

【0045】このように本実施例によれば、発光波長に対して透明で、徐々に屈折率を変化させたInGaAl [0045] According to this embodiment, transparent to the emission wavelength, gradually changing the refractive index InGaAl
P系材料からなる超格子で電流拡散層38を構成しているため、0.1〜数μm程度の薄膜であっても電極21 Since constituting the current diffusion layer 38 in super lattice made of a P-based material, even thin film of about 0.1 to several μm electrode 21
から注入された電流は十分に広がり、なおかつ、光の取り出し効率を高くすることができる。 Injected from the current is sufficiently spread, yet, it is possible to increase the light extraction efficiency. これにより、短時間で、歩留まり良く高輝度のLEDの作成を可能にする。 Thus, a short time, allowing the creation of good yield of high-brightness LED.

【0046】なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。 [0046] The present invention is not limited to the embodiments described above. 実施例では、電流拡散層を構成するI In an embodiment, forming the current spreading layer I
nGaAlPのAl混晶比w及びvの設定を一定としたが、発光波長に対して透明になるような組み合わせであれば電流拡散層内で徐々に光の取り出し側に向かって屈折率が高くなるように選んでもよい。 Although the Al mixed crystal ratio w and v Configuring nGaAlP was constant, the refractive index is increased gradually toward the extraction side of light in a long if the current spreading layer combination such that transparent to the emission wavelength it may be selected so. また、実施例では電流拡散層の膜厚を1.9μmとしたが、この限りではなく、基板面と垂直な方向と水平面内の抵抗率比に応じて実用上都合の良い膜厚を選べばよい。 Although a 1.9μm thickness of the current diffusion layer in the examples, this is not as far as, if you choose the thickness good practical convenience according to the resistance ratio of the substrate surface in a direction perpendicular to the horizontal plane good. また、光の取り出し効率をさらに向上させるために、電流拡散層と空気との界面に屈折率の低いGaAlAsキャップ層を形成してもよい。 Further, in order to further improve the light extraction efficiency may be formed lower GaAlAs cap layer refractive index at the interface between the current spreading layer and the air.

【0047】また、実施例ではダブルヘテロ接合部、電流拡散層共にInGaAlP系材料を用いたが、この限りではなく、電流拡散層が発光波長に対して十分透明となるような材料系の組み合わせであればよい。 Further, the double heterojunction portion in the embodiment, was used both InGaAlP based material current diffusion layer is not limited to this, a combination of material systems, such as the current diffusion layer is sufficient transparent to the emission wavelength it is sufficient. 発光部はSi等の一元素系から五元以上の多元系半導体であってもかまわず、電流拡散層は超格子を構成できるような材料系の組み合わせであればよく、IV族、IV-IV 族、III- Emitting portion is not may be a multi-component semiconductor or quinary from a element-based, such as Si, current diffusion layer may be a combination of materials system such as can be constructed superlattice, IV group, IV-IV family, III-
V 族、II-VI 族、カルコパイライト系等さまざまな材料系の発光素子に適用できる。 V group, II-VI group, can be applied to the light-emitting element of the chalcopyrite such different material systems. その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。 Other, without departing from the scope of the present invention can be modified in various ways.

【0048】 [0048]

【発明の効果】以上詳述したように本発明(請求項1) As described above in detail the present invention (claim 1)
によれば、多重量子井戸活性層を用いた半導体発光装置において、電子の注入側から正孔の注入側に向かって、 According to a semiconductor light-emitting device using a multi-quantum well active layer, the electron injection side to the injection side of the hole,
井戸層の量子準位が大きくなるように多重量子井戸構造の各パラメータを設定することにより、層数の多い多重量子井戸活性層においてもキャリアを均一に注入し、発光効率が十分に高く、製造方法も簡単な優れた面発光型の半導体発光装置を実現することが可能となる。 By quantum level of the well layer is set each parameter of the multiple quantum well structure so as to increase uniformly injected carriers also in many multi-quantum well active layer number of layers, the luminous efficiency is sufficiently high, production how it is possible also to realize a semiconductor light-emitting device of simple excellent surface-emitting type.

【0049】また、本発明(請求項2)によれば、電流拡散層中に混晶比或いは層数の周期の不規則な超格子構造を形成することにより、膜厚を薄くしても十分に電流が広がることができ、しかも空気との界面における光の取り出し効率の向上をはかることができる。 Further, according to the present invention (claim 2), by forming an irregular superlattice structure of the period of the mixed crystal ratio or the number of layers in the current spreading layer, also sufficient to reduce the film thickness the current can be spread, moreover it is possible to improve the light extraction efficiency at the interface with the air. 従って、結晶成長時間の短縮化により生産性の高い高輝度の半導体発光装置を実現することが可能となる。 Therefore, it is possible to realize a semiconductor light emitting device of high productivity high brightness by shortening the crystal growth time.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】第1の実施例に係わるLEDの素子構造を示す断面図。 Figure 1 is a cross-sectional view showing the element structure of LED according to the first embodiment.

【図2】第1の実施例で採用した多重量子井戸活性層のエネルギーバンドダイヤグラムを示す模式図。 Figure 2 is a schematic view showing an energy band diagram of the multiple quantum well active layer employed in the first embodiment.

【図3】第2の実施例で採用した多重量子井戸活性層のエネルギーバンドダイヤグラムを示す模式図。 Figure 3 is a schematic view showing an energy band diagram of the multiple quantum well active layer employed in the second embodiment.

【図4】第3の実施例で採用した多重量子井戸活性層のエネルギーバンドダイヤグラムを示す模式図。 Figure 4 is a schematic view showing an energy band diagram of the multiple quantum well active layer employed in the third embodiment.

【図5】第4の実施例で採用した多重量子井戸活性層のエネルギーバンドダイヤグラムを示す模式図。 Figure 5 is a schematic view showing an energy band diagram of the multiple quantum well active layer employed in the fourth embodiment.

【図6】第5の実施例に係わるLEDの素子構造を示す断面図。 6 is a sectional view showing an element structure of an LED according to a fifth embodiment.

【図7】第5の実施例で採用した電流拡散層のエネルギーバンドダイヤグラムを示す模式図。 FIG. 7 is a schematic diagram showing an energy band diagram of the adopted current diffusion layer in the fifth embodiment.

【図8】InGaAlP発光部を有する従来のLEDの素子構造を示す断面図。 8 is a cross-sectional view showing an element structure of a conventional LED having InGaAlP light emitting portion.

【図9】従来の多重量子井戸活性層のエネルギーバンドダイヤグラムを示す模式図。 Figure 9 is a schematic view showing an energy band diagram of a conventional multi-quantum well active layer.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11,31…n−GaAs基板 12…n−GaAsバッファ層 13…ブラッグ反射層 14,34…n−InGaAlPクラッド層 15…多重量子井戸活性層 16,36…p−InGaAlPクラッド層 17…n−InGaAlP電流狭窄層 18…p−GaAlAs電流拡散層 19,39b…p−GaAsコンタクト層 21,41…Au−Znからなるp側電極 22,42…Au−Geからなるn側電極 35…InGaP活性層 38…超格子を含む電流拡散層 39a…p−InGaPコンタクト層 11 and 31 ... n-GaAs substrate 12 ... n-GaAs buffer layer 13 ... Bragg reflection layer 14, 34 ... n-InGaAlP cladding layer 15 ... multi-quantum well active layer 16, 36 ... p-InGaAlP cladding layer 17 ... n-InGaAlP current confining layer 18 ... p-GaAlAs current diffusing layer 19,39b ... p-GaAs contact layer 21, 41 ... n-side electrode 35 made of p-side electrode 22, 42 ... Au-Ge consisting Au-Zn ... InGaP active layer 38 current spreading layer 39a ... p-InGaP contact layer comprising ... superlattice

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−30486(JP,A) 特開 平4−212479(JP,A) 特開 平4−229665(JP,A) 特開 平3−214683(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H01L 33/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent flat 3-30486 (JP, a) JP flat 4-212479 (JP, a) JP flat 4-229665 (JP, a) JP flat 3- 214683 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H01L 33/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】第1導電型の半導体基板と、この半導体基板上に形成された、多重量子井戸活性層を第1導電型及び第2導電型のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部上に形成された第2導電型の電流拡散層と、この電流拡散層上の一部に形成された第1の電極と、前記半導体基板の裏面側に形成された第2の電極とを具備してなり、 前記多重量子井戸活性層は、 井戸層厚,井戸層の組成, And 1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, this formed on a semiconductor substrate, and a double heterostructure section across the multiple quantum well active layer in the first conductivity type and a clad layer of a second conductivity type, a second conductivity-type current spreading layer the formed double heterostructure section on a first electrode formed on a part of the current diffusion layer, the second formed in said back surface side of the semiconductor substrate it comprises a and the electrode, the multiple quantum well active layer, the well layer thickness, the composition of the well layer,
    バリヤ層厚,バリヤ層の組成のうちの少なくとも一つを Barrier layer thickness, at least one of the composition of the barrier layer
    膜厚方向で変化させることにより、電子の注入側から正孔の注入側に向かって井戸層の量子準位を大きくしてなることを特徴とする半導体発光装置。 By varying the film thickness direction, the semiconductor light emitting device characterized by comprising by increasing the quantum level of the well layer toward the electron injection side to the injection side of the hole.
  2. 【請求項2】第1導電型の半導体基板と、この半導体基板上に形成された、活性層を第1導電型及び第2導電型のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部上に形成された第2導電型の電流拡散層と、この電流拡散層上の一部に形成された第1の電極と、前記半導体基板の裏面側に形成された第2の電極とを具備してなり、 前記電流拡散層中の一部又は全体に超格子構造を形成したことを特徴とする半導体発光装置。 2. A semiconductor substrate of a first conductivity type, the semiconductor is formed on a substrate, and a double heterostructure section for sandwiching the active layer in the cladding layer of the first conductivity type and the second conductivity type, the double hetero a second conductivity-type current spreading layer formed on the structure, a first electrode formed on a part of the current diffusion layer, and a second electrode formed on a back surface side of the semiconductor substrate it comprises a semiconductor light emitting device characterized by forming a superlattice structure in a part or the whole of the current spreading layer.
JP22536393A 1993-09-10 1993-09-10 Semiconductor light-emitting device Expired - Lifetime JP3237972B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22536393A JP3237972B2 (en) 1993-09-10 1993-09-10 Semiconductor light-emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22536393A JP3237972B2 (en) 1993-09-10 1993-09-10 Semiconductor light-emitting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0786637A true JPH0786637A (en) 1995-03-31
JP3237972B2 true JP3237972B2 (en) 2001-12-10

Family

ID=16828175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22536393A Expired - Lifetime JP3237972B2 (en) 1993-09-10 1993-09-10 Semiconductor light-emitting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3237972B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4497859B2 (en) * 2002-08-06 2010-07-07 株式会社リコー The surface emitting semiconductor laser device and an optical transmission module and an optical transmission system
US7026653B2 (en) * 2004-01-27 2006-04-11 Lumileds Lighting, U.S., Llc Semiconductor light emitting devices including current spreading layers
WO2005086243A1 (en) 2004-03-08 2005-09-15 Showa Denko K.K. Pn junction type croup iii nitride semiconductor light-emitting device
JP4945977B2 (en) * 2005-09-13 2012-06-06 ソニー株式会社 GaN-based semiconductor light-emitting element, a light-emitting device, an image display device, surface light source device, and a liquid crystal display device assembly
JP2008103534A (en) * 2006-10-19 2008-05-01 Hitachi Cable Ltd Semiconductor light emitting element
JP4984095B2 (en) * 2009-09-04 2012-07-25 信越半導体株式会社 The light-emitting element
JP2016046411A (en) * 2014-08-25 2016-04-04 シャープ株式会社 Semiconductor light emitting element

Also Published As

Publication number Publication date Type
JPH0786637A (en) 1995-03-31 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5414281A (en) Semiconductor light emitting element with reflecting layers
US6185238B1 (en) Nitride compound semiconductor laser and its manufacturing method
US20030118066A1 (en) Graded semiconductor layers for reducing threshold voltage for a nitride-based laser diode structure
US7193246B1 (en) Nitride semiconductor device
US5789768A (en) Light emitting diode having transparent conductive oxide formed on the contact layer
US5814839A (en) Semiconductor light-emitting device having a current adjusting layer and a uneven shape light emitting region, and method for producing same
US5373521A (en) Blue light emitting semiconductor device and method of fabricating the same
US5048035A (en) Semiconductor light emitting device
US4439782A (en) Semiconductor device with heterojunction of Alx Ga1-x As--AlAs--Ga
US5751014A (en) Semiconductor light emitting device
US4313125A (en) Light emitting semiconductor devices
JPH0621511A (en) Semiconductor light emitting element
US6057562A (en) High efficiency light emitting diode with distributed Bragg reflector
US5506423A (en) Semiconductor light-emitting device with ZnTe current spreading layer
US5077588A (en) Multiple wavelength light emitting device
JPH11340580A (en) Semiconductor laser, semiconductor light-emitting element and its manufacture
US5488233A (en) Semiconductor light-emitting device with compound semiconductor layer
US5406574A (en) Semiconductor laser device
US5466950A (en) Semiconductor light emitting device with short wavelength light selecting means
JPH11243251A (en) Semiconductor laser
JPH07254732A (en) Semiconductor light emitting device
JPH08111558A (en) Semiconductor laser element
US5153889A (en) Semiconductor light emitting device
US5321712A (en) Semiconductor light-emitting device having a cladding layer composed of an InGaAlp-based compound
US5556804A (en) Method of manufacturing semiconductor laser

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081005

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081005

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091005

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101005

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111005

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111005

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121005

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131005

Year of fee payment: 12