JP3442889B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- H01L33/14—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 with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
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- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の改良に関
し、特に、信頼性を向上した半導体発光装置に関する。
し、特に、信頼性を向上した半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体発光装置の例を図５を参照
して説明する。図中、１１はｎ型−ＧａＡｓ（ガリウム
砒素）基板、１２はｎ型−ＧａＡｓによるバッファ層、
１３はＩｎＡｌＰ（インジウム・アルミニウム・リン）
とＧａＡｓの積層膜による反射層、１４はｎ型−ＧａＡ
ｓＡｌＰ層による下部クラッド層、１５は非ドープＩｎ
ＧａＡｌＰ（インジウム・ガリウム・アルミニウム・リ
ン）層による活性層、１６はｐ型−ＩｎＧａＡｌＰ層か
らなる上部クラッド層、１７はｐ型−ＡｌＧａＡｓ層か
らなる電流拡散層、１８はｐ型−ＧａＡｓ層からなるコ
ンタクト層、１９は第１の電極である上部電極、２０は
第２の電極である下部電極である。
して説明する。図中、１１はｎ型−ＧａＡｓ（ガリウム
砒素）基板、１２はｎ型−ＧａＡｓによるバッファ層、
１３はＩｎＡｌＰ（インジウム・アルミニウム・リン）
とＧａＡｓの積層膜による反射層、１４はｎ型−ＧａＡ
ｓＡｌＰ層による下部クラッド層、１５は非ドープＩｎ
ＧａＡｌＰ（インジウム・ガリウム・アルミニウム・リ
ン）層による活性層、１６はｐ型−ＩｎＧａＡｌＰ層か
らなる上部クラッド層、１７はｐ型−ＡｌＧａＡｓ層か
らなる電流拡散層、１８はｐ型−ＧａＡｓ層からなるコ
ンタクト層、１９は第１の電極である上部電極、２０は
第２の電極である下部電極である。
【０００３】バッファ層１２は、基板表面の汚染などに
よる欠陥の発生、発光層への伝達を防止するためのもの
である。反射層１３は、発光波長に対して光吸収体とな
る基板１１やバッファ層１２に光が達しないようよう
に、発光を基板１１と反対方向に反射する。このため、
発光波長に対して屈折率ηの異なる２種類の半導体層を
所定の厚さで交互に積層する。下部クラッド層１４は、
活性層３６に注入されたキャリアを活性層１５内に閉込
めることにより高い発光効率を得る。活性層１５は、Ｉ
ｎ1-y （Ｇａ1-x Ａｌx ）Ｐy からなり、その組成ｘ，
ｙ及び秩序構造の状態によってエネルギギャップが決ま
り、注入されたキャリアが発光再結合するとき、エネル
ギギャップに対応する波長で発光する。上部クラッド層
１６は、下部クラッド層１４と同様、活性層１５に注入
されたキャリアを活性層１５内に閉込めることにより、
より高い発光効率を得る。電流拡散層１７は、電極１９
によって光取出しができない電極直下以外へ電流を広げ
るためものものである。電流拡散層１７は発光波長に対
して吸収係数の十分小さい透明な材料からなる。コンタ
クト層１８は、電極１９に対するオーミック接触を容易
にとるための層である。例えば、ｐ型のＧａＡｓを用い
ることができる。上部電極１９は、例えばＡｕ／Ｚｎか
らなるｐ側電極であり、ペレットに電流注入を行うと共
に、ワイヤボンディングのためのパッドとなる。電極１
９は、ペレット全体に電流を広げるのに有効であり、発
光を遮断しないように考慮される。下部電極２０は、例
えば、Ａｕ／Ｇｅからなるｎ側電極であり、電流を排出
する。なお、ＩｎＧａＡｌＰ系の材料からなる活性層を
クラッド層で挟んだダブルへテロ構造のＬＥＤ（発光ダ
イオード）の種々の構造例が、例えば、特開平４−２１
２４７９号公報に詳細に説明されている。
よる欠陥の発生、発光層への伝達を防止するためのもの
である。反射層１３は、発光波長に対して光吸収体とな
る基板１１やバッファ層１２に光が達しないようよう
に、発光を基板１１と反対方向に反射する。このため、
発光波長に対して屈折率ηの異なる２種類の半導体層を
所定の厚さで交互に積層する。下部クラッド層１４は、
活性層３６に注入されたキャリアを活性層１５内に閉込
めることにより高い発光効率を得る。活性層１５は、Ｉ
ｎ1-y （Ｇａ1-x Ａｌx ）Ｐy からなり、その組成ｘ，
ｙ及び秩序構造の状態によってエネルギギャップが決ま
り、注入されたキャリアが発光再結合するとき、エネル
ギギャップに対応する波長で発光する。上部クラッド層
１６は、下部クラッド層１４と同様、活性層１５に注入
されたキャリアを活性層１５内に閉込めることにより、
より高い発光効率を得る。電流拡散層１７は、電極１９
によって光取出しができない電極直下以外へ電流を広げ
るためものものである。電流拡散層１７は発光波長に対
して吸収係数の十分小さい透明な材料からなる。コンタ
クト層１８は、電極１９に対するオーミック接触を容易
にとるための層である。例えば、ｐ型のＧａＡｓを用い
ることができる。上部電極１９は、例えばＡｕ／Ｚｎか
らなるｐ側電極であり、ペレットに電流注入を行うと共
に、ワイヤボンディングのためのパッドとなる。電極１
９は、ペレット全体に電流を広げるのに有効であり、発
光を遮断しないように考慮される。下部電極２０は、例
えば、Ａｕ／Ｇｅからなるｎ側電極であり、電流を排出
する。なお、ＩｎＧａＡｌＰ系の材料からなる活性層を
クラッド層で挟んだダブルへテロ構造のＬＥＤ（発光ダ
イオード）の種々の構造例が、例えば、特開平４−２１
２４７９号公報に詳細に説明されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＩｎＧａＡｌＰ系材料
からなる活性層を有する半導体発光素子では、素子の信
頼性を確保するために、結晶性の良いエピタキシャル成
長を行うことを目的にエピタキシャル成長技術の改善が
図られている。また、通電後の輝度低下を抑制する目的
で樹脂応力の低いモールド材の選択等が行われている。
からなる活性層を有する半導体発光素子では、素子の信
頼性を確保するために、結晶性の良いエピタキシャル成
長を行うことを目的にエピタキシャル成長技術の改善が
図られている。また、通電後の輝度低下を抑制する目的
で樹脂応力の低いモールド材の選択等が行われている。
【０００５】しかしながら、エピタキシャル層全体の結
晶欠陥を十分下げることは困難で、エピタキシャル層全
体の結晶欠陥を基準に良品・不良品を区分けすると製造
歩留まりが低下する。また、封止樹脂によって半導体発
光素子をパッケージした後に低温および高温劣化試験を
行なうと、不良品が発生する傾向がある。
晶欠陥を十分下げることは困難で、エピタキシャル層全
体の結晶欠陥を基準に良品・不良品を区分けすると製造
歩留まりが低下する。また、封止樹脂によって半導体発
光素子をパッケージした後に低温および高温劣化試験を
行なうと、不良品が発生する傾向がある。
【０００６】よって、本発明の半導体発光装置および半
導体装置の信頼性の向上方法は、半導体発光素子等の信
頼性を向上させること及び安価に提供することを目的と
する。
導体装置の信頼性の向上方法は、半導体発光素子等の信
頼性を向上させること及び安価に提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の半導体発光装置は、発光を生ずる活性層を２つ
のクラッド層で挟んだダブルへテロ構造部と、上記ダブ
ルヘテロ構造部を両側から挟むように形成される第１及
び第２の電極と、上記第１若しくは第２の電極と前記ダ
ブルへテロ構造部との間に設けられ、上記ダブルヘテロ
構造部の物理的強度に比べてもろく形成された高密度転
位導入層と、を備え、上記高密度転移導入層によって、
外部側から前記ダブルへテロ構造部に向って進行する結
晶欠陥を抑制する、ことを特徴とする。
本発明の半導体発光装置は、発光を生ずる活性層を２つ
のクラッド層で挟んだダブルへテロ構造部と、上記ダブ
ルヘテロ構造部を両側から挟むように形成される第１及
び第２の電極と、上記第１若しくは第２の電極と前記ダ
ブルへテロ構造部との間に設けられ、上記ダブルヘテロ
構造部の物理的強度に比べてもろく形成された高密度転
位導入層と、を備え、上記高密度転移導入層によって、
外部側から前記ダブルへテロ構造部に向って進行する結
晶欠陥を抑制する、ことを特徴とする。
【０００８】また、本発明の半導体装置の信頼性の向上
方法は、第１の機能を有する第１の層と第２の機能を有
する第２の層との間に、上記第２の層よりも強度的にも
ろいあるいは柔らかい第３の層を設け、上記第１の層か
ら上記第２の層に向って進行する結晶欠陥を、上記第３
の層によって分散して、上記第２層への欠陥の進行を抑
制する、ことを特徴とする。
方法は、第１の機能を有する第１の層と第２の機能を有
する第２の層との間に、上記第２の層よりも強度的にも
ろいあるいは柔らかい第３の層を設け、上記第１の層か
ら上記第２の層に向って進行する結晶欠陥を、上記第３
の層によって分散して、上記第２層への欠陥の進行を抑
制する、ことを特徴とする。
【０００９】
【作用】例えば、ＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる活性層
と、この活性層を両側から挟んで配置される一対のクラ
ッド層と、からなるダブルヘテロ構造体を有する半導体
発光素子を作成する際のエピタキシャル成長において、
ダブルヘテロ構造体の上部に高密度転位導入層を設け
る。この転位導入層はダブルヘテロ構造体との格子定数
が１０-2以上異なる材料であり、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、
Ａｌ、Ｐ、Ａｓからなる二元および／または三元混晶で
ある。また、転位導入層には１０4 個／ｃｍ2 以上の転
位が導入されている。また、転位導入層は１０ｎｍ以上
の膜厚で構成されている。
と、この活性層を両側から挟んで配置される一対のクラ
ッド層と、からなるダブルヘテロ構造体を有する半導体
発光素子を作成する際のエピタキシャル成長において、
ダブルヘテロ構造体の上部に高密度転位導入層を設け
る。この転位導入層はダブルヘテロ構造体との格子定数
が１０-2以上異なる材料であり、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、
Ａｌ、Ｐ、Ａｓからなる二元および／または三元混晶で
ある。また、転位導入層には１０4 個／ｃｍ2 以上の転
位が導入されている。また、転位導入層は１０ｎｍ以上
の膜厚で構成されている。
【００１０】これにより、ボンディングダメージや封止
樹脂の応力等によって外側の層に発生し、ダブルヘテロ
構造体に向って進行する結晶欠陥がもろい転位導入層に
おいて分散されて、吸収されるようになるので、発光の
役割を担うダブルヘテロ構造体への結晶欠陥の進行が阻
止される。ＩｎＧａＡｌＰ系材料等からなる半導体発光
素子の信頼性を向上させる。また、歩留りが向上して半
導体装置を安価に提供することが可能になる。
樹脂の応力等によって外側の層に発生し、ダブルヘテロ
構造体に向って進行する結晶欠陥がもろい転位導入層に
おいて分散されて、吸収されるようになるので、発光の
役割を担うダブルヘテロ構造体への結晶欠陥の進行が阻
止される。ＩｎＧａＡｌＰ系材料等からなる半導体発光
素子の信頼性を向上させる。また、歩留りが向上して半
導体装置を安価に提供することが可能になる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明による半導体発光素子の第１
の実施例を概念的に示した図である。同図において図５
と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明
は省略する。
て説明する。図１は本発明による半導体発光素子の第１
の実施例を概念的に示した図である。同図において図５
と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明
は省略する。
【００１２】同図において半導体発光素子は、ＧａＡｓ
基板１１と、この基板上に配置されたｎ型ＩｎＧａＡｌ
ＰからなるＮクラッド層１４と、アンドープのＩｎＧａ
ＡｌＰからなる活性層１５と、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰから
なるＰクラッド層１６と、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなる電
流拡散層１７とを備えている。そして、本発明の特徴で
ある高密度転位導入層３０をｐ型クラッド層１６と電流
拡散層１７との間に設けている。電流拡散層１７の上部
には第１の電極１９が設けられ、基板１１の下部には第
２の電極２０が設けられている。
基板１１と、この基板上に配置されたｎ型ＩｎＧａＡｌ
ＰからなるＮクラッド層１４と、アンドープのＩｎＧａ
ＡｌＰからなる活性層１５と、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰから
なるＰクラッド層１６と、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなる電
流拡散層１７とを備えている。そして、本発明の特徴で
ある高密度転位導入層３０をｐ型クラッド層１６と電流
拡散層１７との間に設けている。電流拡散層１７の上部
には第１の電極１９が設けられ、基板１１の下部には第
２の電極２０が設けられている。
【００１３】また、オーミック接触を良くするため第１
の電極１７と電流拡散層１７との間にｐ型ＧａＡｓ層１
８を挟んだり、輝度を増大させるためＩｎＡｌＰとＧａ
Ａｓからなるブラッグ反射層１３を基板１１とＮクラッ
ド層１４との間に挟んだ構造等への変更ができる。
の電極１７と電流拡散層１７との間にｐ型ＧａＡｓ層１
８を挟んだり、輝度を増大させるためＩｎＡｌＰとＧａ
Ａｓからなるブラッグ反射層１３を基板１１とＮクラッ
ド層１４との間に挟んだ構造等への変更ができる。
【００１４】図５に示した従来構造との違いは、ｐ型ク
ラッド層１６と電流拡散層１７との間に設けた、例え
ば、ＩｎＰの二元混晶による膜厚５０ｎｍの高密度転位
導入層３０の存在である。
ラッド層１６と電流拡散層１７との間に設けた、例え
ば、ＩｎＰの二元混晶による膜厚５０ｎｍの高密度転位
導入層３０の存在である。
【００１５】図１に示される本発明に係る半導体発光素
子は次の手順で製造することができる。まず、発光素子
を形成するため、通常のＭＯ（有機金属）ＣＶＤ装置を
用いエピタキシャル成長を行う。キャリアガスのＨ2 流
量は１０ｌ／ｍｉｎ、各組成膜を形成するため、ＴＭＩ
（トリメチルインジウム）は０．５〜０．８ｃｃｍ、Ｔ
ＭＧ（トリメチルガリウム）は２０〜４００ｃｃｍ、Ｔ
ＭＡ（トリメチルアルミニウム）は１０〜３００ｃｃ
ｍ、また、ＰＨ3 を２５０〜４００ｃｃｍ、ＡｓＨ3 を
５００〜８００ｃｃｍ流し、基板温度７２０〜８７０℃
で成長させる。ｎ型層にはＳｉＨ4 を１０〜１５ｃｃ
ｍ、ｐ型層にはＤＭＺ（ジメチルジンク）を０．３〜
０．５ｃｃｍ流しドーピングする。
子は次の手順で製造することができる。まず、発光素子
を形成するため、通常のＭＯ（有機金属）ＣＶＤ装置を
用いエピタキシャル成長を行う。キャリアガスのＨ2 流
量は１０ｌ／ｍｉｎ、各組成膜を形成するため、ＴＭＩ
（トリメチルインジウム）は０．５〜０．８ｃｃｍ、Ｔ
ＭＧ（トリメチルガリウム）は２０〜４００ｃｃｍ、Ｔ
ＭＡ（トリメチルアルミニウム）は１０〜３００ｃｃ
ｍ、また、ＰＨ3 を２５０〜４００ｃｃｍ、ＡｓＨ3 を
５００〜８００ｃｃｍ流し、基板温度７２０〜８７０℃
で成長させる。ｎ型層にはＳｉＨ4 を１０〜１５ｃｃ
ｍ、ｐ型層にはＤＭＺ（ジメチルジンク）を０．３〜
０．５ｃｃｍ流しドーピングする。
【００１６】その後裏面ラップで基板１１を薄くし、第
１電極１９および第２電極２０の堆積を行った後、ウェ
ーハをダイシングして、４００×４００μｍ2 、高さ２
００μｍのペレットを作り樹脂モールド（図示せず）し
た。
１電極１９および第２電極２０の堆積を行った後、ウェ
ーハをダイシングして、４００×４００μｍ2 、高さ２
００μｍのペレットを作り樹脂モールド（図示せず）し
た。
【００１７】この半導体発光素子に、ＩF ＝２０ｍＡ
（電圧〜５Ｖ）の順方向電流を通電し初期の発光効率を
求めた。さらに５００時間後の発光効率を求め、両者の
比較から劣化率として信頼性の良否を調べた。
（電圧〜５Ｖ）の順方向電流を通電し初期の発光効率を
求めた。さらに５００時間後の発光効率を求め、両者の
比較から劣化率として信頼性の良否を調べた。
【００１８】評価は、図５に示す従来の素子構造と図１
に示す本発明の素子構造の二種類について、各５０ケの
素子について、初期発光効率と５００時間後の発光効率
を調べた。高密度転位導入層にはＩｎＰを約５０ｎｍ成
長させた素子を用いた。
に示す本発明の素子構造の二種類について、各５０ケの
素子について、初期発光効率と５００時間後の発光効率
を調べた。高密度転位導入層にはＩｎＰを約５０ｎｍ成
長させた素子を用いた。
【００１９】図２は、５００時間後の発光効率の変化
を、初期効率／５００時間後効率（残存率）で表したグ
ラフである。図中の黒丸はサンプル５０ケの平均値を、
エラーバーの両端はサンプルの最大値、最小値を示す。
同図から分かるように、（ロ）の本発明に係る素子は、
（イ）の従来素子構造よりも残存率が若干高く、また、
バラツキが少ない。
を、初期効率／５００時間後効率（残存率）で表したグ
ラフである。図中の黒丸はサンプル５０ケの平均値を、
エラーバーの両端はサンプルの最大値、最小値を示す。
同図から分かるように、（ロ）の本発明に係る素子は、
（イ）の従来素子構造よりも残存率が若干高く、また、
バラツキが少ない。
【００２０】そこで、（イ）の従来素子構造で残存率の
低かったサンプルをＣＬ（カソードルミネッセンス）法
で解析した。その結果、図３（ｂ）に示すように、ダー
クラインと呼ばれる非発光性結晶欠陥４０が、素子表面
から、電流拡散層１７のＡｌＧａＡｓを横切り、ＩｎＧ
ａＡｌＰからなるＮクラッド層１６、活性層１５、Ｐク
ラッド層を貫いていることが判明した。なお、図３にお
いては図１と対応する部分に同一符号を付している。
低かったサンプルをＣＬ（カソードルミネッセンス）法
で解析した。その結果、図３（ｂ）に示すように、ダー
クラインと呼ばれる非発光性結晶欠陥４０が、素子表面
から、電流拡散層１７のＡｌＧａＡｓを横切り、ＩｎＧ
ａＡｌＰからなるＮクラッド層１６、活性層１５、Ｐク
ラッド層を貫いていることが判明した。なお、図３にお
いては図１と対応する部分に同一符号を付している。
【００２１】この非発光性結晶欠陥４０が発光層１５を
破壊したことで、残存率が低い、つまり、劣化したと考
えられる。このダークラインは、図示しないボンディン
グした金線（ボンディングワイヤ）の接続点直下より発
光層１５に向かって伸びていることから、ワイヤボンデ
ィングの際のボンディングダメージが素子表面に導入さ
れ、その後、通電加熱と樹脂応力により成長し、内部に
向かって進行して非発光性結晶欠陥４０として発光層１
５を破壊したものと考えられる。
破壊したことで、残存率が低い、つまり、劣化したと考
えられる。このダークラインは、図示しないボンディン
グした金線（ボンディングワイヤ）の接続点直下より発
光層１５に向かって伸びていることから、ワイヤボンデ
ィングの際のボンディングダメージが素子表面に導入さ
れ、その後、通電加熱と樹脂応力により成長し、内部に
向かって進行して非発光性結晶欠陥４０として発光層１
５を破壊したものと考えられる。
【００２２】しかしながら、（ロ）の本発明に係る素子
を同様の手法で評価解析したところ、図３（ａ）に示す
ように、同じようにボンディングダメージが導入され、
非発光性結晶欠陥４０が見られたが、電流拡散層である
ＡｌＧａＡｓ層１７を通過後、本発明の特徴である高密
度転位導入層３０内で止まっている。約５０ｎｍ成長さ
せたＩｎＰ層３０の直下のＩｎＧａＡｌＰからなる発光
層１５、クラッド層１６には達していなかった。非発光
性結晶欠陥４０が発光層１５、クラッド層１６に達しな
かったため、本発明に係る素子は、ボンディングダメー
ジが入っても発光機能が劣化しなかったと考えられる。
つまり、高密度転位導入層３０が通電加熱と樹脂応力と
による非発光性結晶欠陥４０の進行を分散、吸収して、
転位の新たな導入を防ぐ効果を有したと考えられる。図
３（ａ）は、この高密度転位導入層３０による二次生成
転位の発光層１５、クラッド層１６への導入阻止の様子
を模式的に示しいる。
を同様の手法で評価解析したところ、図３（ａ）に示す
ように、同じようにボンディングダメージが導入され、
非発光性結晶欠陥４０が見られたが、電流拡散層である
ＡｌＧａＡｓ層１７を通過後、本発明の特徴である高密
度転位導入層３０内で止まっている。約５０ｎｍ成長さ
せたＩｎＰ層３０の直下のＩｎＧａＡｌＰからなる発光
層１５、クラッド層１６には達していなかった。非発光
性結晶欠陥４０が発光層１５、クラッド層１６に達しな
かったため、本発明に係る素子は、ボンディングダメー
ジが入っても発光機能が劣化しなかったと考えられる。
つまり、高密度転位導入層３０が通電加熱と樹脂応力と
による非発光性結晶欠陥４０の進行を分散、吸収して、
転位の新たな導入を防ぐ効果を有したと考えられる。図
３（ａ）は、この高密度転位導入層３０による二次生成
転位の発光層１５、クラッド層１６への導入阻止の様子
を模式的に示しいる。
【００２３】上述した効果は、実施したＩｎＰの他、Ｇ
ａＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＰ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓの二
元混晶あるいは三元混晶についても見られたがＩｎＧａ
Ａｓについては導入阻止の効果が十分ではなかった。こ
の原因を探るため、各材料について、この材料と発光層
〜クラッド層であるＩｎＧａＡｌＰ層界面を断面ＴＥＭ
により観察した。
ａＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＰ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓの二
元混晶あるいは三元混晶についても見られたがＩｎＧａ
Ａｓについては導入阻止の効果が十分ではなかった。こ
の原因を探るため、各材料について、この材料と発光層
〜クラッド層であるＩｎＧａＡｌＰ層界面を断面ＴＥＭ
により観察した。
【００２４】この結果、高密度転位導入層３０として導
入したＩｎＧａＡｓ層には十分転位が形成させておら
ず、ボンディングダメージによる二次生成転位を十分に
分散しないため、その一部がクラッド層１６のＩｎＧａ
ＡｌＰに入っていることが分かった。また、これら高密
度転位の材料を挿入したことによる転位がこの材料側に
のみ導入され、ＩｎＧａＡｌＰ層側に導入されていない
方が非発光性結晶欠陥４０の導入阻止能力が高いことが
分かった。
入したＩｎＧａＡｓ層には十分転位が形成させておら
ず、ボンディングダメージによる二次生成転位を十分に
分散しないため、その一部がクラッド層１６のＩｎＧａ
ＡｌＰに入っていることが分かった。また、これら高密
度転位の材料を挿入したことによる転位がこの材料側に
のみ導入され、ＩｎＧａＡｌＰ層側に導入されていない
方が非発光性結晶欠陥４０の導入阻止能力が高いことが
分かった。
【００２５】さらに、図４に示すように、断面ＴＥＭ観
察の結果から、この高密度転位導入層４０の転位密度
が、１０4 個／ｃｍ2 以上の場合、転位導入阻止能力が
高いこと、また、この転位を導入するために、隣接する
層であるＩｎＧａＡｌＰとの格子定数の差が１０-2以上
であることが好ましいことや、高密度転位導入層３０の
膜厚が１０ｎｍ以上であることが好ましいことも判明し
た。
察の結果から、この高密度転位導入層４０の転位密度
が、１０4 個／ｃｍ2 以上の場合、転位導入阻止能力が
高いこと、また、この転位を導入するために、隣接する
層であるＩｎＧａＡｌＰとの格子定数の差が１０-2以上
であることが好ましいことや、高密度転位導入層３０の
膜厚が１０ｎｍ以上であることが好ましいことも判明し
た。
【００２６】図６は、他の実施例を示している。同図に
おいて図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる
部分の説明は省略する。
おいて図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる
部分の説明は省略する。
【００２７】この例では、基板１１が除かれている。そ
して、透明な電流拡散層１７と上部クラッド層１６との
間に上部高密度転位導入層３０ａが形成される。また、
透明なバッファ層１２と下部クラッド層１４との間に下
部高密度転位導入層３０ｂが形成されている。
して、透明な電流拡散層１７と上部クラッド層１６との
間に上部高密度転位導入層３０ａが形成される。また、
透明なバッファ層１２と下部クラッド層１４との間に下
部高密度転位導入層３０ｂが形成されている。
【００２８】このような構成とすることにより、ワイヤ
ボンディングによるダメージ及び封止樹脂（図示せず）
の熱膨張収縮の内部応力による、電流拡散層１７及びバ
ッファ層１２に個別に生じた結晶欠陥のダブルへテロ構
造体への伸長を、夫々上部高密度転位導入層３０ａ及び
下部高密度転位導入層３０ｂによって阻止することが可
能となる。このように、第１の機能を有する第１の膜と
第２の機能を有する第２の膜との間に第３の膜を介在さ
せ、第３の膜を、転位を高密度で含み、その結果、第２
の膜よりも相対的にもろいあるいは柔らかい材質である
高密度転位導入層で形成する。この構造によって、第１
の膜から第２の膜に向って進行するダークライン（非発
光性結晶欠陥）を第３の膜で分散吸収し、結晶欠陥の拡
大を抑制することが可能となる。
ボンディングによるダメージ及び封止樹脂（図示せず）
の熱膨張収縮の内部応力による、電流拡散層１７及びバ
ッファ層１２に個別に生じた結晶欠陥のダブルへテロ構
造体への伸長を、夫々上部高密度転位導入層３０ａ及び
下部高密度転位導入層３０ｂによって阻止することが可
能となる。このように、第１の機能を有する第１の膜と
第２の機能を有する第２の膜との間に第３の膜を介在さ
せ、第３の膜を、転位を高密度で含み、その結果、第２
の膜よりも相対的にもろいあるいは柔らかい材質である
高密度転位導入層で形成する。この構造によって、第１
の膜から第２の膜に向って進行するダークライン（非発
光性結晶欠陥）を第３の膜で分散吸収し、結晶欠陥の拡
大を抑制することが可能となる。
【００２９】なお、実施例はダブルヘテロ構造体である
が、勿論、シングルヘテロ構造体であっても本発明が適
用できる。また、半導体装置において特定の機能を有す
る膜を結晶欠陥の浸入から防止するために、本発明を使
用することが可能である。 （実施例の効果）ＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる活性層
と、この活性層を両側から挟んで配置された一対のクラ
ッド層からなるダブルヘテロ構造体を有する半導体発光
素子を作成する際のエピタキシャル成長において、ダブ
ルヘテロ構造体の上部に高密度転位導入層を設け、この
転位導入層にダブルヘテロ構造体との格子定数が１０-2
以上異なるＩｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｐ、Ａｓからなる二元お
よび／または三元混晶材料を用い、１０4 ケ／ｃｍ2 以
上の転位を存在させることによって、ボンディングダメ
ージ等による二次生成転位が発光素子に重要なＩｎＧａ
ＡｌＰ系材料からなる活性層に入ることを防ぎ、非発光
性結晶欠陥による劣化を予防することで、発光素子の信
頼性、すなわち、寿命を向上させることができる。さら
に、製造歩留まりが向上することで、市場に安価に半導
体発光装置を提供することが可能となる。
が、勿論、シングルヘテロ構造体であっても本発明が適
用できる。また、半導体装置において特定の機能を有す
る膜を結晶欠陥の浸入から防止するために、本発明を使
用することが可能である。 （実施例の効果）ＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる活性層
と、この活性層を両側から挟んで配置された一対のクラ
ッド層からなるダブルヘテロ構造体を有する半導体発光
素子を作成する際のエピタキシャル成長において、ダブ
ルヘテロ構造体の上部に高密度転位導入層を設け、この
転位導入層にダブルヘテロ構造体との格子定数が１０-2
以上異なるＩｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｐ、Ａｓからなる二元お
よび／または三元混晶材料を用い、１０4 ケ／ｃｍ2 以
上の転位を存在させることによって、ボンディングダメ
ージ等による二次生成転位が発光素子に重要なＩｎＧａ
ＡｌＰ系材料からなる活性層に入ることを防ぎ、非発光
性結晶欠陥による劣化を予防することで、発光素子の信
頼性、すなわち、寿命を向上させることができる。さら
に、製造歩留まりが向上することで、市場に安価に半導
体発光装置を提供することが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体発
光装置及び半導体装置の信頼性の向上方法によれば、あ
る膜に発生した結晶欠陥が他の膜に伸長して入り込むこ
とを抑制し、半導体（発光）装置の信頼性及び製造歩留
りを向上させることが可能となる。
光装置及び半導体装置の信頼性の向上方法によれば、あ
る膜に発生した結晶欠陥が他の膜に伸長して入り込むこ
とを抑制し、半導体（発光）装置の信頼性及び製造歩留
りを向上させることが可能となる。
【図１】本発明の実施例を示す図。
【図２】本発明の実施例と従来例との性能の比較を示す
グラフ。
グラフ。
【図３】本発明の実施例による効果（図３（ａ））及び
従来例の不具合（図３（ｂ））を説明する図。
従来例の不具合（図３（ｂ））を説明する図。
【図４】高密度転移導入層の条件を示す説明するグラ
フ。
フ。
【図５】従来例を示す図。
【図６】本発明の他の実施例を示す図。
１１ ＧａＡｓ基板
１２ バッファ層
１３ 反射層
１４ 下部クラッド層
１５ 活性層
１６ 上部クラッド層
１７ 電流拡散層
１８ コンタクト層
１９ 第１の電極
２０ 第２の電極
３０ 高密度転位導入層
４０ ダメージによる結晶欠陥
Claims (6)
- 【請求項１】基板と、 前記基板上に形成された第１導電型クラッド層と、 前記第１導電型クラッド層上に形成され発光を生ずる活
性層と、 前記活性層上に形成された第２導電型クラッド層と、 前記第２導電型クラッド層上に形成され、前記第１導電
型クラッド層、前記活性層および前記第２導電型クラッ
ド層よりも高密度の転移が導入された高密度転移導入層
と、 前記高密度転移導入層上に形成され第２導電型の半導体
からなる電流拡散層と、 前記第１導電型クラッド層に電気的に接続されて形成さ
れる第１の電極と、 前記電流拡散層に電気的に接続されて形成される第２の
電極と、を備えることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】前記高密度転位導入層は、格子定数が前記
第１導電型クラッド層、前記活性層および前記第２導電
型クラッド層を構成する膜の格子定数よりも１０-2以上
異なる材料によって形成される、 ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体発光装
置。 - 【請求項３】前記高密度転位導入層は、Ｉｎ、Ｇａ、Ａ
ｌ、Ｐ、Ａｓのうちのいずれか２つ又はいずれか３つか
らなる、二元混晶又は三元結晶である、 ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つ
に記載された半導体発光装置。 - 【請求項４】前記高密度転位導入層は、１０4 個／ｃｍ
2 以上の転位が導入されている、 ことを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれか１つに
記載された半導体発光装置。 - 【請求項５】前記高密度転位導入層は、１０ｎｍ以上の
膜厚に形成される、 ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載
された半導体発光装置。 - 【請求項６】前記高密度転移導入層は、前記電流拡散層
から前記活性層に向かって進行する結晶欠陥を抑制する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32571394A JP3442889B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 半導体発光装置 |
| US08/578,980 US7038243B1 (en) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | Semiconductor light emitting device |
| TW085100725A TW396648B (en) | 1994-12-27 | 1996-01-22 | Semiconductor light emitting device |
| US11/372,060 US7388231B2 (en) | 1994-12-27 | 2006-03-10 | Semiconductor light emitting device |
| US11/372,059 US7432535B2 (en) | 1994-12-27 | 2006-03-10 | Semiconductor light emitting device |
| US12/817,866 USRE43159E1 (en) | 1994-12-27 | 2010-06-17 | Semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32571394A JP3442889B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 半導体発光装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181356A JPH08181356A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3442889B2 true JP3442889B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=18179869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32571394A Expired - Lifetime JP3442889B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 半導体発光装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US7038243B1 (ja) |
| JP (1) | JP3442889B2 (ja) |
| TW (1) | TW396648B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4699764B2 (ja) * | 2005-01-05 | 2011-06-15 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光素子 |
| KR20080023980A (ko) * | 2006-09-12 | 2008-03-17 | 엘지이노텍 주식회사 | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 |
| US7791063B2 (en) * | 2007-08-30 | 2010-09-07 | Intel Corporation | High hole mobility p-channel Ge transistor structure on Si substrate |
| JP2011151190A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置 |
| CN102237473B (zh) * | 2010-05-07 | 2015-03-11 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管及其制造方法 |
| KR20140001352A (ko) * | 2012-06-26 | 2014-01-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 |
| CN114883907B (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-13 | 天津华慧芯科技集团有限公司 | 一种可实现端面低粗糙度的激光器结构及其制作方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2809691B2 (ja) * | 1989-04-28 | 1998-10-15 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ |
| JP3114809B2 (ja) * | 1989-05-31 | 2000-12-04 | 富士通株式会社 | 半導体装置 |
| US5153889A (en) * | 1989-05-31 | 1992-10-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| US4984242A (en) * | 1989-09-18 | 1991-01-08 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | GaAs/AlGaAs heterostructure laser containing indium |
| JPH04296075A (ja) | 1991-03-26 | 1992-10-20 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| US5164798A (en) | 1991-07-05 | 1992-11-17 | Hewlett-Packard Company | Diffusion control of P-N junction location in multilayer heterostructure light emitting devices |
| US5233204A (en) | 1992-01-10 | 1993-08-03 | Hewlett-Packard Company | Light-emitting diode with a thick transparent layer |
| JPH0661525A (ja) | 1992-08-07 | 1994-03-04 | Hitachi Ltd | 発光ダイオード |
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- 1994-12-27 JP JP32571394A patent/JP3442889B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-12-27 US US08/578,980 patent/US7038243B1/en not_active Expired - Fee Related
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1996
- 1996-01-22 TW TW085100725A patent/TW396648B/zh not_active IP Right Cessation
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- 2006-03-10 US US11/372,059 patent/US7432535B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-10 US US11/372,060 patent/US7388231B2/en not_active Expired - Lifetime
-
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- 2010-06-17 US US12/817,866 patent/USRE43159E1/en not_active Expired - Fee Related
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