JP3582587B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光機能層の上に電流拡散層を形成した半導体発光素子に関し、詳細には、信頼性及び電気的特性の向上が高水準に達成される半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
AlGaInP系化合物半導体から構成される発光層を備えた半導体発光素子は、赤色から緑色の波長域の光を比較的高輝度に発光することが可能である。図1は、従来のAlGaInP系化合物半導体から成る発光層を備えた半導体発光素子を示している。図示のように、半導体基体1はn型GaAsから構成された基板2と、AlGaInP系化合物半導体から構成された発光機能層3と、n型AlGaInPから構成されたn型電流ブロック層4と、p型GaP又はA1GaAs等のP型化合物半導体から構成された電流拡散層5とを備えている。発光機能層3は、n型AlGaInPから構成されたn型クラッド層8と、AlGaInPから構成された発光層(活性層)9と、p型AlGaInPから構成されたp型クラッド層10が順次積層されたものである。半導体基体1の一方及び他方の主面にアノード電極6とカソード電極7とが形成されている。ここで、基体1の上面側に形成されたp型GaPから成る電流拡散層5は窓層とも称される層であり、比較的抵抗率が低く、またアノード電極6との低抵抗性接触を容易に形成し易いものから成る。このため、電流拡散層5はアノード電極6からカソード電極7に向かう電流を電流拡散層5内で横方向(素子の平面方向)に広げ、光取り出し効率を向上させる作用を有する。即ち、発光層9の内のアノード電極6の下方領域で発光した光は、素子上面に設けられたアノード電極6に遮られて外部に良好に取り出すことが困難である。従って、光取り出し効率を向上するためには、できるかぎり電流を素子平面方向に広げて、発光層9のうちのアノード電極6よりも外周側の領域において発光が生じるようにすることが望ましい。p型GaPから構成される電流拡散層5は上記要求に応えることができるように電流を素子平面方向に良好に広げる機能を有する。
また、p型発光層9から構成される電流拡散層5は、AlGaInP系化合物半導体から構成される発光層9から発光される波長550〜650nmの光に対して実質的に透明であり、発光層9が発光した光をあまり吸収することなしに素子上面から外部に放出することができる。高輝度の半導体発光素子を得るためには、発光層9からの光を素子内部で大きく減衰させずに外部に効率よく取り出すことが重要であり、この点からもp型GaPから構成される電流拡散層5は望ましい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
GaP又はA1GaAsで構成される電流拡散層5は、800℃程度の比較的低温で結晶成長させると表面モホロジーが良好に得られないため、発光機能層のA1GaInPの結晶成長温度よりも高い温度で結晶成長させる必要がある。しかし、電流拡散層5をこのように高温で発光機能層3上に結晶成長させると、この電流拡散層5やp型クラッド層10にドーピングされた不純物(ZnやMg等)が発光層9に拡散されて素子特性が劣化や、結晶構成原子の脱離による電流拡散層成長界面での結晶性の劣化が生じる。このため、半導体発光素子の信頼性や電気的特性が劣化する。
【0004】
そこで、本発明の目的は、電気的特性及び信頼性の向上を図ることができる半導体発光素子を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は半導体基板と、この半導体基板の一方の主面に形成されたAlGaInP系化合物半導体から成る発光機能層と、この発光機能層の一方の主面に形成されたバッファ層と、このバッファ層の一方の主面に形成された電流拡散層とを備え、
前記バッファ層は、GaxIn(1-x)P(x=0.7〜0.9)から成り、且つ前記発光機能層の発光波長に対して光透過性を有し、
前記発光機能層の一方の主面の一部に電流ブロック層が形成されており
前記バッファ層は前記発光機能層の一方の主面の前記電流ブロック層で覆われていない部分及び前記電流ブロック層の上面と側面を覆うように形成されていることを特徴とする半導体発光素子に係わるものである。
また、前記電流拡散層は、AIxGa(1-x)As(x=0.7〜0.9)から成ることが望ましい。
【0006】
【発明の効果】
本願の各請求項の発明は次の効果を有する。
(1) 発光機能層と電流拡散層との間にGaxIn(1-x)P(x=0.7〜0.9)から成るバッファ層を形成すると、比較的低温で結晶成長させても、表面モホロジー(morphology)が良好になる。この結果、電流拡散層も良好に形成することができ、発光素子の信頼性の向上と電気的特性の向上を図ることができる。
(2) GaxIn(1-x)P(x=0.7〜0.9)は下地層に対してのカバレージが良好であり、良好な表面モホロジ−を得ることができる
(3) GaxIn(1-x)P(x=0.7〜0.9)から成るバッファ層は電流ブロック層に対してのカバレ−ジが良好であり且つ電流ブロック層の上面と側面を覆うように形成されているので、エッチング工程等において電流ブロック層の端部でエッチング異常が発生することも防止できる。
【0007】
【実施形態】
次に、図2を参照して本発明の実施形態を説明する。
【0008】
本発明の1実施形態に従う化合物半導体発光素子(発光ダイオード素子)の半導体基体1aは、図2に示すようにn型GaAsから成る基板2と、AlGaInP系化合物半導体から成る発光機能層3と、n型AlGaInPから成るn型電流ブロック層4と、p型GaInPから成るバッファ層11と、AIGaAsから成る電流拡散層5aとを備えている。また、基体1aの一方及び他方の主面にアノード電極6と、カソード電極7とが形成されている。基板2の上に配置された発光機能層3は、n型AlGaInPから成るn型クラッド層8と、AlGaInPから成る発光層(活性層)9と、p型AlGaInPから成るp型クラッド層10とを順次積層したものである。電流ブロック層4はp型クラッド層10の上面の中央領域に配置されている。p型電極即ちアノード電極6は、電流拡散層5aの上面中央に配置されている。n型電極即ちカソード電極7は基板2の下面全体に形成されている。
【0009】
図2の本発明の実施形態に従う発光素子は、p型クラッド層10と電流拡散層5との間にバッファ層11が介在している点で図1の従来の発光素子と相違し、この他は図1と同一に形成されている。図2のバッファ層11は、GaIn(1−x)Pから成る。ここで、GaとInとのモル比を示すxは0.7〜0.9の範囲の任意の値である。本実施形態ではxが0.8であるので、バッファ層11はGa0.8In0.2P化合物半導体から成り、電流ブロック層4よりも厚く形成されている。このバッファ層11は、発光層9の発光波長に対して光透過性を有し、且つ電流ブロック層4で覆われていないp型クラット層10の一方の主面及び電流ブロック層4の上面と側面とを覆うように形成されている。なお、バッファ層11の厚さは約3μm以下であることが望ましい。
本実施形態に従う発光素子はバッファ層を有するので、AIGaAsからから成る電流拡散層5がp型クラッド層10に直接隣接して形成されておらず、電流拡散層5がp型GaInPから成るバッファ層11を介してp型クラッド層10上に形成されている。
バッファ層11を介在させたことにより、p型クラッド層10の上面には電流拡散層5aが直接に接触しておらず、p型クラッド層10の上面にはバッファ層11と電流ブロック層4が接している。GaIn(1−x)P(x=0.7〜0.9)から成るバッファ層11は、発光層9で発光する光に対して透明な層即ち光透過性層であり且つこの上面に形成される電流拡散層5aと同様に低抵抗な半導体層であるので、バッファ層11は上方のAIGaAs層から成る電流拡散層5と共に電流拡散層の一部を構成しているとも言える。バッファ層11が薄く形成されるとそれ自体単独では電流拡散層として良好に機能しないので、バッファ層11と称することとした。なお、バッファ層11のGa及びInの組成比は上記に限られず、x=0.7〜0.9の範囲で任意に設定することができる。
【0010】
電流拡散層5aは、AIGa(1−x)As(x=0.7〜0.9)であることが望ましく、この具体例ではAI0.8Ga0.2Asで形成されている。電流拡散層5aは、発光層で発光する光に対して透過性な層であり、且つ低抵抗な半導体層である。従って、電流拡散層5aはアノード電極から電流を素子の平面方向に良好に広げることができる。電流拡散層5aは、発光層9で発光する光に対して透過性を有し且つ低抵抗な層であれば良いから、そのAIの組成比xとGaの組成比(1−x)は、上記に限られずx=0.7〜0.9の範囲内の任意の値に設定することができる。
【0011】
図2の発光素子を形成する時には、n型GaAs半導体層から成る基板2の上に、周知のMOCVD(有機金属気相成長法)によって発光機能層3を構成するためのn型AlGaInPから成るn型クラッド層8と、AlGaInPから成る発光層(活性層)9と、p型AlGaInPから成るp型クラッド層10とを形成し、更に電流ブロック層4を構成するn型AlGaInP層を形成する。
次に、このn型AlGaInP層に対してエッチングを施し、その中央側を残して基板外周側のn型AlGaInP層を選択的にエッチング除去し、電流ブロック層4を形成する。なお、電流ブロック層4は平面的に見てアノード電極6にほぼ一致するように形成する。
次に、電流ブロック層4と、電流ブロック層4の外側に露出した発光機能層3即ちp型クラッド層10の上面にMOCVD方法によってp型Ga0.8In0.2P層から成るバッファ層11を形成する。このバッファ層11は、H (水素)キャリアガスを4000ccm即ち毎分当り4000cm及びPH (フォスフィン)ガスを180ccm即ち毎分当り180cm流して成長温度(800℃)まで加熱させた後、TMG(トリメチルガリウム)ガスを8ccm即ち毎分当り8cm、TMI(トリメチルインジウム)ガスを53ccm即ち毎分当り53cm、DMZ(ジメチルジンク)ガスを12ccm即ち毎分当り12cm流し、800℃で約20分結晶成長させることによって形成する。これにより、約1μmの厚さのバッファ層11が得られる。
次に、v族のガスをAsH3(アルシン)ガスに切り替えて、これを約95ccm即ち毎分当り95cm、TMGガス2ccm即ち毎分当り2cm、TMA(トリメチルアルミニウム)ガスを13ccm即ち毎分当り13cm、DMZガスを13ccm即ち毎分当り13cm流して約2時間の結晶成長を行うことにより、約6μmの厚さでAI0.8Ga0.2Asから成る電流拡散層5aを形成する。
最後に、上述のように形成された半導体基体1aの上面と下面に、周知の真空蒸着等によってアノード電極6とカソード電極7を形成し、図2の半導体発光素子を完成させる。
【0012】
本実施形態の半導体発光素子によれば、次の(1)(2)(3)の理由によって信頼性が高く且つ電気的特性が良好な半導体発光素子を得ることができる。
(1) GaIn(1−x)P(x=0.7〜0.9)から構成されるバッファ層11は、AIGaAs等に比較して、発光機能層3の成長温度と同じ温度で結晶成長させても良好な表面モホロジーを得ることができる。バッファ層11の表面モホロジーが良好であれば、このバッファ層11の上面に比較的低温でAIGa(1−x)As(x=0.7〜0.9)から成る電流拡散層5aを良好に結晶成長させることができるので、従来技術のように電流拡散層を発光機能層3よりも高い温度で結晶成長させる必要がなく、信頼性や電流拡散層5aの成長界面での電気特性を向上することができる。なお、GaIn(1−x)P(x=0.7〜0.9)から成るバッファ層11を厚く形成して、この上面に形成される電流拡散層5aを省略してバッファ層11が電流拡散層5aを兼ねる構造とすることも考えられる。しかし、このような構造にすると信頼性が低下する。この理由は必ずしも明らかではないが、GaIn(1−x)P(x=0.7〜0.9)から成るバッファ層11を厚く形成すると、基本的に格子不整合の成長ではあるが、格子緩和の過程で基板2のGaAsとの格子定数の違いがバッファ層11に引っ張り応力として働くため結晶性を劣化させ易いこと等によるものと考えられる。本実施形態の発光素子では、このような問題も生じない。
(2) GaAs基板2に対して格子不整合系であるGaInP層であるバッファ層11を介して電流拡散層5aを積層形成するので、AIGaAsから成る電流拡散層5aをGaAs基板2上に格子不整合系として結晶成長させることができる。このため、電流拡散層をエピタキシャル成長させる時に同層に加わる応力を低減できる。
(3) GaIn(1−x)P(x=0.7〜0.9)から構成されるバッファ層11は、AIGa(1−x)As(x=0.7〜0.9)等から構成される電流拡散層5aに比べて下地層に対するカバレージが良好である。したがって、p型クラッド層10の上面にGaIn(1−x)P(x=0.7〜0.9)から成るバッファ層11を介してAIGa(1−x)As(x=0.7〜0.9)から成る電流拡散層5aを形成することにより、電流拡散層5aでのピットの発生などを良好に抑制でき、同層の表面モホロジーが良好に得られる。特に、電流ブロック層4が形成された場合には、電流ブロック層4の端部側の成長領域で結晶性が悪くなり易いが、バッファ層11を介在させることによりこの領域での結晶性も改善できる。このように、カバレージを良好にできれば、エッチング工程等において電流ブロック層4の端部でエッチング異常が発生することも防止でき、工程歩留まりの向上が図れる。
【0013】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
(1) n型GaAs基板2と発光機能層3との間に例えばAlGaInP層とGaAsとを交互に配置した周知のDBR層を形成することができる。なお、DBR層は、低屈折率の超格子層と高屈折率の超格子層から成る異なる実効屈折率を持つ各超格子層を一組として、これ等の複数組を設けたものから成る分布ブラッグ反射膜(Distributed Bragg Reflectors)であり、発光層9から基板2の裏面に向かった光を表面側に反射させるためのものである。
(2) 発光機能層3を周知の多重量子井戸構造にすることができる。
(3) n型クラッド層8及びp型クラッド層10を複数の層で形成することができる。
(4) 電流ブロック層4を省いた構造にすることができる。また、半導体基板1aに更に別の半導体層を形成することができる。
(5) カソード電極7を基板1の延長上面に形成することができる。
(6) 電流拡散層5aをGaP等で構成することができる。
(7) バッファ層11と電流拡散層5aとを交互に複数回積層することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体発光素子を示す断面図である。
【図2】本発明の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
1a 半導体基体
2 基板
3 発光機能層
4 電流ブロック層
5a 電流拡散層
6 アノード電極
7 カソード電極
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor light emitting device in which a current diffusion layer is formed on a light emitting functional layer, and more particularly, to a semiconductor light emitting device in which reliability and electrical characteristics are improved to a high level.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor light-emitting device including a light-emitting layer composed of an AlGaInP-based compound semiconductor can emit light in a red to green wavelength range with relatively high luminance. FIG. 1 shows a conventional semiconductor light emitting device provided with a light emitting layer made of an AlGaInP-based compound semiconductor. As shown in the figure, a semiconductor substrate 1 includes a substrate 2 made of n-type GaAs, a light emitting functional layer 3 made of an AlGaInP-based compound semiconductor, an n-type current blocking layer 4 made of n-type AlGaInP, A current diffusion layer 5 made of a P-type compound semiconductor such as GaP or A1GaAs. The light-emitting function layer 3 includes an n-type clad layer 8 made of n-type AlGaInP, a light-emitting layer (active layer) 9 made of AlGaInP, and a p-type clad layer 10 made of p-type AlGaInP. It is a thing. An anode electrode 6 and a cathode electrode 7 are formed on one and the other main surfaces of the semiconductor substrate 1. Here, the current diffusion layer 5 made of p-type GaP formed on the upper surface side of the base 1 is a layer also referred to as a window layer, and has a relatively low resistivity and a low resistance contact with the anode electrode 6. It is made of a material that is easily formed. For this reason, the current diffusion layer 5 has a function of spreading a current flowing from the anode electrode 6 to the cathode electrode 7 in the horizontal direction (in the plane direction of the element) in the current diffusion layer 5 and improving the light extraction efficiency. That is, the light emitted in the region below the anode electrode 6 in the light emitting layer 9 is blocked by the anode electrode 6 provided on the upper surface of the element, and it is difficult to take out the light well. Therefore, in order to improve the light extraction efficiency, it is desirable to spread the current as much as possible in the element plane direction so that light emission occurs in a region of the light emitting layer 9 on the outer peripheral side of the anode electrode 6. The current diffusion layer 5 made of p-type GaP has a function of satisfactorily spreading the current in the element plane direction so as to meet the above requirements.
The current diffusion layer 5 composed of the p-type light emitting layer 9 is substantially transparent to light having a wavelength of 550 to 650 nm emitted from the light emitting layer 9 composed of an AlGaInP-based compound semiconductor. 9 can emit the emitted light to the outside from the top surface of the element without absorbing much. In order to obtain a high-luminance semiconductor light-emitting device, it is important to efficiently extract light from the light-emitting layer 9 to the outside without greatly attenuating the inside of the device. The diffusion layer 5 is desirable.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The current diffusion layer 5 composed of GaP or A1GaAs cannot obtain a good surface morphology when the crystal is grown at a relatively low temperature of about 800 ° C., so that the crystal is formed at a temperature higher than the crystal growth temperature of A1GaInP of the light emitting function layer. Need to grow. However, when the current diffusion layer 5 is crystal-grown on the light emitting function layer 3 at such a high temperature, the impurities (Zn, Mg, etc.) doped in the current diffusion layer 5 and the p-type cladding layer 10 are added to the light emitting layer 9. The element characteristics are degraded due to the diffusion, and the crystallinity is degraded at the current diffusion layer growth interface due to desorption of the crystal constituent atoms. For this reason, the reliability and electrical characteristics of the semiconductor light emitting device deteriorate.
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of improving electrical characteristics and reliability.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above problems and achieving the above object provides a semiconductor substrate, a light emitting functional layer made of an AlGaInP-based compound semiconductor formed on one main surface of the semiconductor substrate, and one of the light emitting functional layers. A buffer layer formed on the main surface, and a current diffusion layer formed on one main surface of the buffer layer,
The buffer layer is made of Ga x In (1-x) P (x = 0.7 to 0.9), and has a light transmittance with respect to an emission wavelength of the light emitting functional layer;
A current blocking layer is formed on a part of one main surface of the light emitting functional layer ,
The semiconductor light emitting device, wherein the buffer layer is formed so as to cover a portion of one main surface of the light emitting function layer that is not covered with the current block layer and an upper surface and side surfaces of the current block layer. It is concerned.
Preferably, the current diffusion layer is made of AI x Ga (1-x) As (x = 0.7 to 0.9).
[0006]
【The invention's effect】
The invention of each claim of the present application has the following effects.
(1) When a buffer layer made of Ga x In (1-x) P (x = 0.7 to 0.9) is formed between the light emitting function layer and the current diffusion layer, crystal growth is performed at a relatively low temperature. Also, the surface morphology becomes better. As a result, the current diffusion layer can be formed well, and the reliability and electrical characteristics of the light emitting element can be improved.
(2) Ga x In (1 -x) P (x = 0.7~0.9) has good coverage against the underlying layer, good surface morphology - as possible out to obtain.
(3) The buffer layer made of Ga x In (1-x) P (x = 0.7 to 0.9) has good coverage with respect to the current block layer, and the top and side surfaces of the current block layer , So that an abnormal etching at the end of the current blocking layer can be prevented from occurring in an etching step or the like.
[0007]
Embodiment
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0008]
As shown in FIG. 2, a semiconductor substrate 1a of a compound semiconductor light emitting device (light emitting diode device) according to one embodiment of the present invention includes a substrate 2 made of n-type GaAs, a light emitting functional layer 3 made of an AlGaInP compound semiconductor, and n An n-type current blocking layer 4 made of AlGaInP, a buffer layer 11 made of p-GaInP, and a current diffusion layer 5a made of AIGaAs are provided. An anode electrode 6 and a cathode electrode 7 are formed on one and the other main surfaces of the base 1a. The light-emitting functional layer 3 disposed on the substrate 2 includes an n-type clad layer 8 made of n-type AlGaInP, a light-emitting layer (active layer) 9 made of AlGaInP, and a p-type clad layer 10 made of p-type AlGaInP. These are sequentially laminated. The current blocking layer 4 is arranged in a central region on the upper surface of the p-type cladding layer 10. The p-type electrode, that is, the anode electrode 6, is disposed at the center of the upper surface of the current diffusion layer 5a. The n-type electrode, that is, the cathode electrode 7 is formed on the entire lower surface of the substrate 2.
[0009]
The light emitting device according to the embodiment of FIG. 2 differs from the conventional light emitting device of FIG. 1 in that a buffer layer 11 is interposed between a p-type cladding layer 10 and a current diffusion layer 5. Are formed in the same manner as in FIG. Buffer layer 11 in FIG. 2 consists of Ga x In (1-x) P. Here, x indicating the molar ratio between Ga and In is an arbitrary value in the range of 0.7 to 0.9. In this embodiment, since x is 0.8, the buffer layer 11 is made of a Ga 0.8 In 0.2 P compound semiconductor, and is formed thicker than the current blocking layer 4. The buffer layer 11 has a light-transmitting property with respect to the emission wavelength of the light-emitting layer 9, and has one main surface of the p-type clat layer 10 not covered with the current blocking layer 4 and the upper surface of the current blocking layer 4. It is formed so as to cover the side surface. Note that the thickness of the buffer layer 11 is desirably about 3 μm or less.
Since the light emitting device according to the present embodiment has a buffer layer, the current spreading layer 5 made of AIGaAs is not formed directly adjacent to the p-type cladding layer 10, and the current spreading layer 5 is made of a buffer layer made of p-type GaInP. It is formed on the p-type cladding layer 10 with the intermediary of 11.
With the buffer layer 11 interposed, the current diffusion layer 5a is not directly in contact with the upper surface of the p-type cladding layer 10, and the buffer layer 11 and the current blocking layer 4 are formed on the upper surface of the p-type cladding layer 10. In contact. Ga x In (1-x) P (x = 0.7~0.9) buffer layer 11 made from a transparent layer or a light transmitting layer with respect to light emitted by the light-emitting layer 9 and the upper surface It can be said that the buffer layer 11 forms a part of the current diffusion layer together with the current diffusion layer 5 composed of the upper AIGaAs layer because the semiconductor layer is a low-resistance semiconductor layer similarly to the current diffusion layer 5a formed in FIG. When the buffer layer 11 is formed to be thin, the buffer layer 11 alone does not function well as a current spreading layer. Note that the composition ratio of Ga and In in the buffer layer 11 is not limited to the above, and can be arbitrarily set in the range of x = 0.7 to 0.9.
[0010]
Current spreading layer 5a is preferably a AI x Ga (1-x) As (x = 0.7~0.9), in this specific example is formed by AI 0.8 Ga 0.2 As . The current diffusion layer 5a is a layer that is transparent to light emitted from the light emitting layer and is a low resistance semiconductor layer. Therefore, the current diffusion layer 5a can spread the current from the anode electrode in the plane direction of the device satisfactorily. Since the current diffusion layer 5a only needs to be a layer that has a property of transmitting light emitted from the light-emitting layer 9 and has low resistance, the composition ratio x of AI and the composition ratio (1-x) of Ga are as follows. The value is not limited to the above, and can be set to any value within the range of x = 0.7 to 0.9.
[0011]
When the light emitting device of FIG. 2 is formed, an n type AlGaInP for forming a light emitting function layer 3 is formed on a substrate 2 formed of an n type GaAs semiconductor layer by a well-known MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). A type cladding layer 8, a light emitting layer (active layer) 9 made of AlGaInP, and a p-type cladding layer 10 made of p-type AlGaInP are formed, and further, an n-type AlGaInP layer forming the current blocking layer 4 is formed.
Next, the n-type AlGaInP layer is etched, and the n-type AlGaInP layer on the outer peripheral side of the substrate is selectively removed by etching, leaving the center side, thereby forming a current blocking layer 4. Note that the current block layer 4 is formed so as to substantially coincide with the anode electrode 6 in plan view.
Next, a buffer layer composed of a p-type Ga 0.8 In 0.2 P layer on the upper surface of the current blocking layer 4 and the light emitting functional layer 3 exposed outside the current blocking layer 4, that is, the p-type cladding layer 10 by MOCVD. 11 is formed. After the buffer layer 11, which was heated to H 2 (hydrogen) a carrier gas 4000ccm i.e. min per 4000 cm 3 and PH 3 (phosphine) 180Ccm i.e. per minute per gas 180cm 3 flowed growth temperature (800 ° C.), TMG (trimethyl gallium) gas is flowed at 8 ccm, that is, 8 cm 3 per minute, TMI (trimethyl indium) gas is flowed at 53 ccm, that is, 53 cm 3 per minute, and DMZ (dimethyl zinc) gas is flowed at 12 ccm, that is, 12 cm 3 per minute. It is formed by growing crystals for 20 minutes. As a result, a buffer layer 11 having a thickness of about 1 μm is obtained.
Next, the V-group gas is switched to AsH3 (arsine) gas, which is about 95 ccm, ie, 95 cm 3 per minute, TMG gas 2 ccm, ie, 2 cm 3 per minute, and TMA (trimethylaluminum) gas is 13 ccm, ie, per minute. 13cm 3, by performing crystal growth of a DMZ gas flow 13ccm i.e. per minute per 13cm 3 to about 2 hours, thereby forming a current diffusion layer 5a made of AI 0.8 Ga 0.2 As with a thickness of about 6μm .
Finally, the anode electrode 6 and the cathode electrode 7 are formed on the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate 1a formed as described above by well-known vacuum deposition or the like, thereby completing the semiconductor light emitting device of FIG.
[0012]
According to the semiconductor light emitting device of the present embodiment, a semiconductor light emitting device having high reliability and good electric characteristics can be obtained for the following reasons (1), (2) and (3).
(1) Ga x In (1 -x) P (x = 0.7~0.9) buffer layer 11 composed of, compared to AIGaAs like, at the same temperature as the growth temperature of the light-emitting functional layer 3 Good surface morphology can be obtained even by crystal growth. If the surface morphology of the buffer layer 11 is good, the current diffusion layer 5a composed of the relatively low temperature on the upper surface of the buffer layer 11 AI x Ga (1-x ) As (x = 0.7~0.9) Since the crystal can be satisfactorily grown, it is not necessary to grow the current diffusion layer at a temperature higher than that of the light emitting function layer 3 as in the prior art, and the reliability and the electrical characteristics at the growth interface of the current diffusion layer 5a are improved. Can be improved. Incidentally, Ga x In (1-x ) P (x = 0.7~0.9) from forming a thick buffer layer 11 made of a buffer layer 11 by omitting the current diffusion layer 5a formed on the upper surface May also be configured to also serve as the current diffusion layer 5a. However, such a structure reduces reliability. The reason is not necessarily clear, when forming a thick buffer layer 11 made of Ga x In (1-x) P (x = 0.7~0.9), albeit at the growth essentially lattice mismatch It is considered that the difference in lattice constant between GaAs of the substrate 2 and the GaAs in the process of lattice relaxation acts as a tensile stress on the buffer layer 11, so that the crystallinity is easily deteriorated. Such a problem does not occur in the light emitting device of the present embodiment.
(2) Since the current diffusion layer 5a is laminated on the GaAs substrate 2 via the buffer layer 11 which is a GaInP layer which is a lattice mismatching system, the current diffusion layer 5a made of AIGaAs is formed on the GaAs substrate 2 with a lattice mismatch. Crystal growth can be performed as a matching system. Therefore, the stress applied to the current diffusion layer when the current diffusion layer is epitaxially grown can be reduced.
(3) Ga x In (1 -x) P (x = 0.7~0.9) buffer layer 11 composed of the, AI x Ga (1-x ) As (x = 0.7~0. 9) The coverage with respect to the underlying layer is better than that of the current diffusion layer 5a composed of the above. Thus, through the buffer layer 11 made of Ga x In (1-x) P (x = 0.7~0.9) on the upper surface of the p-type cladding layer 10 AI x Ga (1-x ) As (x = By forming the current spreading layer 5a of 0.7 to 0.9), the occurrence of pits and the like in the current spreading layer 5a can be satisfactorily suppressed, and the surface morphology of the layer can be satisfactorily obtained. In particular, when the current blocking layer 4 is formed, the crystallinity tends to deteriorate in the growth region on the end side of the current blocking layer 4, but the crystallinity in this region is also improved by interposing the buffer layer 11. it can. As described above, if the coverage can be improved, it is possible to prevent the occurrence of abnormal etching at the end of the current blocking layer 4 in the etching step or the like, and to improve the process yield.
[0013]
[Modification]
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications are possible.
(1) A well-known DBR layer in which, for example, an AlGaInP layer and GaAs are alternately arranged can be formed between the n-type GaAs substrate 2 and the light emitting function layer 3. The DBR layer is a distribution formed by providing a plurality of superlattice layers having different effective refractive indices, each of which is composed of a superlattice layer having a low refractive index and a superlattice layer having a high refractive index. It is a Bragg reflecting film (Distributed Bragg Reflectors) for reflecting light from the light emitting layer 9 toward the back surface of the substrate 2 to the front surface side.
(2) The light emitting function layer 3 can have a well-known multiple quantum well structure.
(3) The n-type cladding layer 8 and the p-type cladding layer 10 can be formed of a plurality of layers.
(4) A structure in which the current block layer 4 is omitted can be provided. Further, another semiconductor layer can be formed on the semiconductor substrate 1a.
(5) The cathode electrode 7 can be formed on the extended upper surface of the substrate 1.
(6) The current diffusion layer 5a can be made of GaP or the like.
(7) The buffer layer 11 and the current diffusion layer 5a can be alternately stacked a plurality of times.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a conventional semiconductor light emitting device.
FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor light emitting device according to the embodiment;
[Explanation of symbols]
1a Semiconductor substrate 2 Substrate 3 Light emitting function layer 4 Current blocking layer 5a Current diffusion layer 6 Anode electrode 7 Cathode electrode

Claims (2)

半導体基板と、この半導体基板の一方の主面に形成されたAlGaInP系化合物半導体から成る発光機能層と、この発光機能層の一方の主面に形成されたバッファ層と、このバッファ層の一方の主面に形成された電流拡散層とを備え、
前記バッファ層は、GaxIn(1-x)P(x=0.7〜0.9)から成り、且つ前記発光機能層の発光波長に対して光透過性を有し、
前記発光機能層の一方の主面の一部に電流ブロック層が形成されており
前記バッファ層は前記発光機能層の一方の主面の前記電流ブロック層で覆われていない部分及び前記電流ブロック層の上面と側面を覆うように形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
A semiconductor substrate, a light emitting function layer made of an AlGaInP-based compound semiconductor formed on one main surface of the semiconductor substrate, a buffer layer formed on one main surface of the light emitting function layer, and one of the buffer layers And a current diffusion layer formed on the main surface,
The buffer layer is made of Ga x In (1-x) P (x = 0.7 to 0.9), and has a light transmittance with respect to an emission wavelength of the light emitting functional layer;
A current blocking layer is formed on a part of one main surface of the light emitting functional layer ,
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the buffer layer is formed so as to cover a portion of one main surface of the light emitting functional layer that is not covered with the current block layer and an upper surface and side surfaces of the current block layer .
前記電流拡散層は、AIxGa(1-x)As(x=0.7〜0.9)から成ることを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。The current diffusion layer, AI x Ga (1-x ) As semiconductor light emitting device according to claim 1, characterized in that it consists of (x = 0.7~0.9).
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