JPH04133366A - 光半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は光半導体素子、特に発光ダイオード素子に関す
る。

〔従来の技術］ 表示装置用あるいは光通信用の発光源の一つとして、発
光ダイオード（発光ダイオード素子；発光ダイオードチ
ンプ）が多用されている。発光ダイオード素子の素子構
造としては種々あるが、たとえば、日立評論社発行「日
立評論Ｊ　１９Ｂ３年第１０号、昭和５８年１０月２５
日発行、Ｐ４９〜Ｐ５２には、光ファイバとの光結合効
率を平面形発光ダイオードの約２倍としたドーム状の発
光ダイオードが紹介されている。このドーム状の発光ダ
イオードは発光面が発光部を中心とする径のドーム（半
球面）となっている。

一方、株式会社「日立製作所」、昭和６３年９月発行「
日立オプトデバイスＪ、Ｐ２６〜Ｐ２Ｂに記載されてい
るように、発光ダイオードの接合構造としては、ヘテロ
接合が１個のＳ　Ｈ（ＳｉｎｇｌｅＨｅ　ｔｅｒｏ）構
造と、ヘテロ接合が２個のＤＨ（（ｌｏｕｂｌｅ　Ｈｅ
ｔｅｒｏ）　ｍ造が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

光通信用光源や情報処理機器用光源等に使用される発光
ダイオード素子は、より一層の高出力化が要請されてい
る。前記ＤＨ構造の発光ダイオード素子は、活性層に相
当するｐ　ｚ　　Ｇ　ａ　Ａ　ＪＩ　Ａ　ｓ層をｐ形と
なるｐ、−ＧａＡ誌Ａｓ層とｎ形のＧａＡｌＡｓ層の２
つの閉込層（クラッド層）で挟む構造となり、これによ
りキャリアの閉込効果を大きくして高出力化を実現して
いる。

ここで、ＤＨ構造のドーム状発光ダイオード素子の構造
について簡単に説明する。この発光ダイオード（発光ダ
イオード素子）は第８図にされるように、ノンドープの
ＣａＡＪＩＬＡｓ基板１の主面にｐ形ＧａＡ１Ａｓ層か
らなるｐ、−ＧａＡｌＡｓ層（ｐ形閉込層：クラッド層
）２を有している。

また、このｐ、−ＧａＡｉＡｓ層２上にはｐ形ＧａＡ旦
Ａｓ層からなるｐ、−ＧａＡｌＡｓ層（活性層）３．ｎ
形ＧａＡｆＬＡｓ層（ｎ形閉込層：クラッド層）４．０
十形ＧａＡｓ層（キャップ層）５が積み上げられた構造
となっている。また、前記ＧａＡＡＡｓ基板１の主面に
はリング状に溝６が設けられている。この溝６は前記ｐ
＋　−Ｃ；ａＡｉＡｓ層２の表層部にまで達していると
ともに、この溝６の内壁面および縁部は絶縁膜７で被わ
れている。そして、前記溝６の外側の領域には不純物と
して亜鉛（Ｚｎ）が拡散されてｐ十形となる拡散層８が
形成されている。この拡散層８は電極のコンタクト頭載
となることから前記ｐ、−ＧａＡＩＡｓ層２の表層部上
延在している。また、前記溝６の内側の表面には、前記
ｎ４′形ＧａＡｓ層５に接触するカソード電極１１が設
けられているとともに、溝６の外側の表面には前記拡散
層８と接触するアノード電極１２が設けられている。

このような発光ダイオード素子１３にあっては、前記カ
ソード電極１１およびアノード電極１２に所定の電圧を
印加すると、前記ｐ、−ＧａＡｌＡＳ層（活性層）３か
ら光１４が発光し、ＧａＡｆＬＡｓ基板ｉ側のド基板面
側５から外部に放出されるようになっている。

一方、ＳＨ構造の発光ダイオード素子は、第１０図に示
されるように、前記ＤＨ構造におけるｐ、−ＧａＡＪＩ
Ａｓ層３は設けられず、ノンドープのＧａＡ、ｓ基板１
の主面にｐ形ＧａＡ１Ａｓ層９を設けるとともに、この
上に閉込層（クランド層）となるｎ形ＧａＡ１１ＬＡｓ
層４を設けて、両者間に単一のへテロ接合を構成する構
造となっている。

ところで、生産生向上によるコスト低減の要請から、発
光ダイオード素子の製造においても一度に多数の発光ダ
イオード素子が製造できるようにより寸法の大きい半導
体基板（ウェハ）が使用される傾向にある。ウェハが大
径化すると、前記ＤＨ構造の発光ダイオード素子にあっ
ては、下記の理由により、内部歪みの発生による特性劣
化やウェハの反りによるホトリソグラフィ工程等のウェ
ハプロセスでの歩留りの低下が生じることがあるという
ことが本発明者によってあきらかにされた。

第９図および第１１図は、従来のＤＨ構造およびＳＨ構
造の発光ダイオード素子におけるＡｎの混晶比分布を示
すものである。これらの図では、左側に発光部が構成さ
れる多層成長層を、右側にＡ北混晶比分布のグラフをそ
れぞれ示す、Ｇａ、、□、ＡＭ、Ａｓの結晶は、特性に
応してＡｌｌの混晶比Ｘが選択されて使用される。すな
わち、発光ダイオード素子の発光波長はへテロ接合によ
って決定され、このためテヘロ接合を構成するｎ形およ
びｐ形のＧａＡｌＡｓ層のＡｎ混晶比は、発光波長が８
８０　ｎｍの場合には０．　２〜０．３程度が選択され
る。

ＳＨ構造およびＤＨ構造ともにＣ，ａＡｉＡｓ基板のｐ
形ＧａＡ１Ａｓ層との界面部分でのＡｉ混晶比は０．０
５〜０．１２程度であるが、ＧａＡ１Ａｓ基板に接する
ｐ形ＧａＡｉＡＳ層部分の人文混晶比は、５ＨＩＩＩ造
の場合は０．０５〜０．１２程度であり、ＤＨ構造の場
合は０．２〜０．　３程度である。これは前者のＳＨ構
造の場合は、発光した光を透過させることを条件とすれ
ばＡｉ混晶比を自由に選択できることから、格子不整合
を小さくするような１１混晶比Ｘを選択できるが、後者
のＤＩ（構造の場合は、所望の発光波長を得るためにこ
のような数値の大きい／ｌ混晶比を選択しなければなら
ないことになる。

したがって、ＳＨ構造の場合はノンドープのＧａＡ、Ｉ
ｌ！Ａｓ基板ｌと、この上に形成されたｐ形ＧａＡｌ：
ＬＡｓ層９との１１の混晶比Ｘ差は小さくなるが、ＤＨ
構造の場合はＧａＡｌＡｓ基板１とｐＧａＡＩＡｓＧａ
ＡｌＡｓ層２混晶比Ｘの差は大きくなる。この結果、Ｄ
ＨＩＩ造においてはＧａＡｌＡｓ基板１と、この上に形
成されたＰ形ＧａＡｎＡｓ層との格子不整合（ミスマツ
チング）が大きくなり、内部歪みが発生し、特性に悪い
影響を与える。また、発光ダイオード素子の製造におけ
るウェハの段階では、前記ミスマツチングによって、ウ
ェハが反ってしまい、感光パターンやエツチングパター
ンにずれが発生し、歩留りの低下を引き起こすことにも
なる。

本発明の目的は、内部歪みの発生が少ない特性の優れた
発光ダイオード素子を提供することにある。

本発明の他の目的は、発光ダイオード素子製造において
ウェハの反りを少なくし、これによって製造歩留りの向
上を達成することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明のドーム状の発光ダイオード素子は、
その製造においてノンドープＧａＡｉＡＳ基板の主面に
ｐ形の閉込層、活性層、ｎ形の閉込層、ｎ形のキャップ
層と多層成長層をエピタキシャル成長法によって形成す
るが、この際、前記ｐ形の閉込層を、ＡＪＩＬ混晶比Ｘ
が下面側の０．１から上面側の０．０５と変化する３０
〜４０μｍ程度の厚さの給電層と、この給電層上に延在
しかつＡｌ混晶比Ｘが０．２程度となる厚さ５μｍ程度
の閉込層とで構成している。また、前記多層成長層は、
リング状に設けられかつ前記基層の表層部に達する溝で
内外に区割されかつ前記溝の内側の表面にはカソード電
極が、溝の外側の表面にはアノード電極がそれぞれ形成
される。また、前記溝の外側の多層成長層部分は拡散に
よってｐ中形にされる。

〔作用〕

上記した手段によれば、本発明の発光ダイオド素子にあ
っては、活性層の下のｐ形の閉込層は閉込層と給電層と
からなり、前記閉込層のＡｍ混晶比Ｘによって８８０ｎ
ｍの光を発光するようになっているとともに、給電層は
ＡＭ混晶比ＸがＧａＡｌＡｓ基板に近領していることが
ら、ＧａＡｌＡｓ基板とこの上に形成されたｐ形ＧａＡ
史ＡＳ層との格子不整合が小さくなる。したがって、発
光ダイオード素子となった時点では、ＧａＡｌＡｓ基板
とｐ形ＧａＡｌＡｓ層との格子不整合に起因する特性劣
化は発生しなくなる。また、発光ダイオード素子の製造
においては、ウェハはＧａＡ１Ａｓ基板とこのＧａＡｆ
ＬＡＳ基板上に設けられたｐ形ＧａＡｌＡｓ層との間の
格子不整合は小さく、ウェハの反り返りも発生しなくな
るため、。

ホトリソグラフィの歩留りの低下も起き難くなる。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例による発光ダイオード素子に
おけるＡｆＬの混晶比分布を示す模式図、第２図は同し
く本発明による発光ダイオード素子の要部を示す断面図
、第３図は同じく発光ダイオード素子の外観を示す斜視
図、第４図〜第７図は同じ＜ＤＨ構造の発光ダイオード
素子の製造各工程における断面図であって、第４図は発
光ダイオード素子製造において使用されるウェハの一部
の断面図、第５図は主面に多層成長層が設けられたウェ
ハを示す断面図、第６図は主面に亜鉛が選択的に拡散さ
れたウェハを示す断面図、第７図は主面に溝が形成され
かつ電極が設けられたウェハを示す断面図である。

この実施例の発光ダイオード素子（発光ダイオードチッ
プ）１３は、外観的には第３図に示されるように、平坦
な主面１６と、半球状のドーム面１５とからなる半球体
となっている。前記主面１６は直径が４００μｍとなる
ともに、ドーム面１５の半径は２５０μｍとなっている
。また、前記主面１６の中央には円形のカソード電極１
１が設けられているとともに、このカソード電極１１を
取り囲むように馬蹄形のアノード電極１２が設けられて
いる。前記カソード電極１１およびアノード電極１２は
いずれも厚さ２．５ａｍとなるＡｌ／　Ｎ　ｉ　／　Ａ
　ｕ　Ｇ　ｅで形成されている。

発光ダイオード素子１３は、その製造において後述する
ようなＧａＡｓ層と、このＧａＡｓ層上に設けられたノ
ンドープのＧａＡ１Ａｓ層からなる複合基板の主面にエ
ピタキシャル成長、メサエンチング、拡散、電極付は等
の加工処理が施され、その後、バックエツチングされて
前記複合基板の下層のＧａＡｓ層およびＧａＡ１Ａｓ層
の下部が除去されかつ分断され、さらにノンドープＧａ
ＡＨＡｓ層面が半球状加工されることによって形成され
る。

このような発光ダイオード素子１３は、第２図に示され
るような断面構造となっている。すなわち、発光ダイオ
ード素子１３は、主面表層部のＡ誌混晶比が０．０７程
度となるノンドープのＧａＡｆｌＡｓ基板（半導体基板
）１の主面に多層成長層２０が設けられている。この多
層成長層２０は、Ｐ形（第１導電型）のＧａＡｌＡｓ層
からなる給電層２１．Ｐ形Ｃ，ａ　Ａ史Ａｓからなる閉
込層２２ｐ形ＧａＡｎＡｓからなるｐ、−ＧａＡｌＡｓ
層（活性層）３．ｎ形（第２導電型）Ｃ，ａＡｉＡｓ層
（ｎ形閉込層）４．０＋十形ａＡｓ層（キャップ層）５
が順次積層された構造となっている。前記給電層２１お
よび閉込層２２は、ＳＨ槽構造Ｐ型閉体層に相当する。

前記Ｐ形閉込層（クランド層）を構成する給電層２１お
よび閉込層２２のうち、給電層２１の厚さは３０〜４０
μｍ程度に形成され、電流通過域の断面積増大による抵
抗値の低減が図られている。

また、この層は不純物濃度がＩ　Ｘ　１０”ｃｍ−’と
なっている。前記給電層２１のＡＭ混晶比Ｘは、第１図
のグラフで示すように、前記ＧａＡＪＩＡｓ基板１側で
は０．１となり、閉込層２２側では０゜０５となってい
る。前記ＧａＡｆ）−Ａｓ基板ｌの表面部分のＡｆＬ混
晶比Ｘが０．０７程度であることから、給電層２１とＧ
ａＡｌｌＡｓ基板１間のＡｆＬ混晶比の差は０．０３と
小さい。したがって、ＧａＡ１Ａｓ基板１と給電層２１
との間には格子不整合に起因する内部歪は発生し難くな
り、特性に悪い影響を与えるようなことはなくなる。ま
た、多層成長層２０の他の半導体層は１乃至５μｍ程度
であることから、Ｉｔ混晶比がＧａＡｆＬＡｓ基板１や
給電層２１に比較して大きくなっていても、薄い各半導
体層は追従するため、格子不整合に起因する応力歪は起
き難い、なお、前記給電層２１のＡｉ混晶比Ｘは、光透
過に対する最小のＡｉ混晶比をもった層であればよい。

前記閉込層２２は、５μｍ程度の厚さに形成されている
とともに、ＡＪＩＬ混晶比Ｘは０．２となっている。Ａ
立混晶比Ｘを０．２にすることによって、活性層３やｎ
形ＧａＡ旦Ａｓ層４との関係から発光される光１４の発
光波長は８８０　ｎｍとなる。８８０ｎｍの光１４を発
生させるためには、活性層等の厚さ等の選択にもよるが
、Ａｎ混晶比は０．２〜０．３が選ばれる。また、前記
閉込層２２の不純物濃度は、前記活性層３と略同様の不
純物濃度（５Ｘ　１０　”ｃ　ｍ−’）となっている。

前記ｐ　ｚ　　Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ層（活性層）３
は、不純物濃度が５Ｘ１０”ｃｍ−’となる厚さ１．０
μｍ程度のｐ形ＧａＡ旦Ａｓで構成され、かつＡＪＩＬ
混晶比Ｘは０．０５となっている。

前記ｎ形ＧａＡ１Ａｓ層４は不純物濃度が１５ｘ　１０
”ｃｍ−’となるとともに、２μｍ前後の厚さとなって
いる。また、このｎ形ＧａＡ１Ａｓ層４のＡｌ混晶比χ
は０．３となっている。さらに、このｎ形ＧａＡｌＡｓ
層４上に設けられたｎ十形ＧａＡｓ層５は、不純物濃度
が３Ｘ１０”ｃｍ４となるとともに、１．５μｍの厚さ
の層となっている。

また、前述のような多層成長層２０にあっては、中央部
と外周部はリング状の溝６で区画されている。この溝６
は主面１６に設けられ、前記給電層２１の表層部にまで
達している。前記溝６の幅はおよそ２０μｍ、溝６の内
周の中央部の直径はおよそ１００μｍとなっている。ま
た、前記溝６はその表面が絶縁膜７で被われている。

他方、前記溝６の外側、すなわち、外周部は亜鉛が高濃
度に拡散されてｐ◆形の拡散層８が形成されている。こ
のｐ十形拡散層８は前記給電層２１の表層部にまで達し
ている。そして、前記溝６の内側の多層成長１１２０の
表面にはカソード電極１１が形成されているとともに、
溝６の外側の多層成長層２０、すなわち、ｐ＋形の拡散
層８上にはアノード電極１２が形成されている。

このような発光ダイオード素子１３にあっては、前記カ
ソード電極１１およびアノード電極１２に所定の電圧を
印加すると、前記ｐ、−ＧａＡＩＡＳ層（活性層）３か
ら光１４を発光する。この先１４はドーム面１５から外
部に放出される。この際、印加電流は前記溝６の底の給
電層２１を流れるが、この領域は３０〜４０μｍと厚い
ため電気抵抗が低くなる。

つぎに、このような発光ダイオード素子１３の製造方法
について説明する。

この発光ダイオード素子１３の製造にあっては、第４図
に示されるように、複合基板３０からなるウェハ３１が
用意される。この複合基板３０は、３００μｍの厚さの
ｎ形ＧａＡｓ層３２と、このｎ形ＧａＡｓ層３２上に設
けられた３５０μｍの厚さのノンドープのＣａＡｊｌＡ
ｓ基板１とからなっている。

つぎに、第５図に示されるように、前記ウェハ３１の主
面にはエピタキシャル成長によって、多層成長層２０が
形成される。この多層成長層２０は、厚さが３０〜４０
μｍ程度のＰ形のＧａＡ１Ａｓ層からなる給電層２１．
厚さ５μｍ程度のｐ形ＧａＡ１Ａｓからなる閉込層２２
．厚さ１．０μｍ程度のＰ形Ｇ　ａ　Ａ　ｊＬ　Ａ　ｓ
からなるＰｇ　−ＧａＡｌＡｓ層（活性層）３．厚さ０
．２ｕｍ程度のｎ形ＧａＡ１Ａｓ層（ｎ形閉込層）４．
厚さ１゜５μｍ程度のｎ◆形ＧａＡｓ層（キャップ層）
５が順次積層された構造となっている。前記給電層２１
および閉込層２２は、ＳＨ槽構造光半導体素子のＰ形閉
込層に相当している。前記給電層２１は不純物濃度がＩ
　Ｘ　ｌ　Ｏ”ｃｍ−’程度となる。また、この給電層
２１のＡ旦混晶比Ｘは、光透過に対する最小のＡｌｌ混
晶比であればよく、たとえば、０．１〜０．０５となっ
ている。この給電層２１のＧａＡｆｌＡｓ基板１側では
ＡＭ混晶比Ｘは０゜１となり、ＧａＡ１Ａｓ基板１のＡ
ｉ混晶比Ｘの０．０７との差が小さくなり、格子の不整
合は小さくなっている。したがって、格子不整合に起因
する内部歪は発生せず、特性に悪い影響を生じさせるよ
うなことはなくなる。

前記閉込層２２の不純物濃度は前記給電層２１の不純物
濃度よりも低く、閉込層２２の上に形成される活性層３
と同一濃度あるいはそれ以上の濃度となっている。閉込
層２２の不純物濃度が活性層３と同一となるような低濃
度の場合、発光ダイオード素子の製造時、不純物濃度が
高い給電層２１から不純物であるＺｎが外方拡散した際
、このＺｎは閉込層２２内に拡散されかつこの層内で停
留するため、活性層３へのＺｎの固相拡散を防止するこ
とができる。また、この閉込層２２のＡｎ混晶比Ｘは０
．２となり、活性層３やｎ形ＧａＡｌＡｓ層４等との関
係から、発光される光の波長が８００ｎｍとなりように
図られてしする。

活性層（ｐ　ｚ　　Ｇ　ａ　Ａ　ｆＬ　Ａ　ｓ層）３は
不純物濃度が５　Ｘ　１０　”ｃ　ｍ−”、　Ａｉ混晶
比Ｘが０．０５となっている。また、この活性層３上に
設けられるｎ形ＧａＡ立Ａｓ層４は不純物濃度が１．５
×ＩＱ”ｃｍ−３、Ａｌｌ混晶比Ｘは０．３となってい
る。また、このｎ形Ｃ，ａＡｊｌＬＡｓ層４上に設けら
れるｎ十形ＧａＡｓ層５は、不純物濃度が３×ＩＱ　”
　ｃ　ｍ−３となっている。

つぎに、第６図に示されるように、前記ウエノ＼３１の
主面には常用のホトリソグラフィによって直径１００数
十μｍの絶縁膜３３が形成される。

その後、この絶縁膜３３をマスクとして亜鉛が拡散され
てｐ＋形の拡散層８が形成される。前記亜鉛の拡散は前
記給電層２１の表層部に達するように行われる。この結
果、拡散層８と多層成長層２０の最下層の給電層２１は
電気的に接続されることになる。

つぎに、前記絶縁膜３３は除去される。その後、第７図
に示されるように、ウェハ３１の主面には、常用のホト
リソグラフィによってＡ　ｕ　Ｇ　ｅ　／　Ｎ　ｉ／　
Ａ　ｕからなる厚さ２．５μｍのカソード電極１１およ
びアノード電極１２が形成される。前記カソードｔｉｊ
ｌｌは前記ｎ十形ＧａＡｓ層５の中央に円形電極として
形成される。また、アノード電極１２は前記カソード電
極１１を取り囲むような馬蹄形電極となり、前記ｐ＋形
の拡散層８上に設けられる。

つぎに、前記ウェハ３１の主面には内周直径が１００μ
ｍとなりかつ溝幅が２０μｍとなるリング状の溝６が設
けられる。この溝６は前記カソード電極１１と同心円的
に設けられる。したがって、前記ｐ十形の拡散層８と給
電層２１から始まってｎ十形ＧａＡｓ層５で終わる多層
成長層部分との界面は除去される。また、前記溝６の表
面は絶縁膜７で被われる。

その後、前記ウェハ３１の裏面、すなわち、ｎ形ＧａＡ
ｓ層３２側はエツチング（バックエツチング）されて所
定の厚さに形成されるとともに縦横に分断される。また
、矩形体となったチップは、そのＧａＡｆＬＡｓ基Ｆｉ
１側が半球状に研磨され、第２図および第３図に示され
るようなドーム状発光ダイオード素子１３となる。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明のＤＨ構造の発光ダイオード素子において
は、ＧａＡｌＡｓ基板と、これに接するＰ形閉込層との
間のＡＪＩ混晶比差が小さいため、格子定数のミスマツ
チングによる内部歪の発生が軽減されるため、特性の低
下を抑止できるという効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明によれば、ＧａＡｆＬ
Ａｓ基板とその主面側に設けられる給電層との間の格子
不整合は小さいため、ＤＨ構造の発光ダイオード素子製
造時、ウェハが反り返ったりしないという効果が得られ
る。

（３）上記（２）により、本発明によれば、ＤＨ構造の
発光ダイオード素子製造時ウェハの反りが発生しなくな
るため、ウェハ上に７９次加工処理を行った際、先の処
理部と後の処理部とのずれが発生しなくなり、ウェーハ
・プロセスが安定化して高精度な加工が可能となるとと
もに、歩留りの向上が達成できるという効果が得られる
。

（４）本発明のＤＨ構造の発光ダイオード素子にあって
は、ＧａＡｆｌＡｓ基板上に設けるｐ形ＧａＡ１Ａｓ層
（給電層）はＡｉ混晶比Ｘが０．　１以下と小さいこと
から、発光ダイオード素子の製造におけるエピタキシャ
ル成長時、給電層の成長速度を早くすることができる結
果、製造時間の短縮が達成できるという効果が得られる
。すなわち、エピタキシャル成長においては、ＡｊｌＬ
混晶比ｘＧａＡｌＡｓ基板大きくなるほど成長速度が遅
くなる。したがって、Ａｉ混晶比Ｘを０．３〜０．１以
下に変更することにより、成長速度は倍以上と大幅に速
くなる。

（５）上記（４）により、本発明によれば、ＤＨ構造の
発光ダイオード素子における給電層形成時のエピタキシ
ャル成長速度の向上から、短時間に厚いエピタキシャル
成長層を得ることができるという効果が得られる。

（６）上記（５）により、本発明によれば、給電層の膜
厚を厚くすることによって、抵抗の低減が可能となり、
ＤＨ構造の発光ダイオード素子の順電圧■ア低減が達成
できるという効果が得られる。

したがって、ＤＨ構造の発光ダイオード素子であっても
、従来のＳＨ槽構造発光ダイオード素子と同様に順電圧
Ｖ７の低減が可能となる。すなわち、波長８８０ｎｍの
発光ダイオード素子の場合、従来のＤＨ構造の発光ダイ
オード素子では順電流Ｉ、が１００ｍＡの際、順電圧Ｖ
「が２．５ｖ程度であるのに対し、ＳＨ槽構造発光ダイ
オード素子では順電流■１が２００ｍＡの際、順電圧■
、が２．３ｖ程度と低い、そこで、このように給電層２
１の不純物濃度を高くすることによって、発光ダイオー
ド素子の順電圧ｖＦをＳＨ槽構造発光ダイオード素子の
順電圧ｖＦに近似させることも可能となる。

（７）上記（６）により、本発明のＤＨ構造の発光ダイ
オード素子は、順電圧の低減から素子寿命も長くなると
いう効果が得られる。

（８）上記（６）により、本発明のＤＨ構造の発光ダイ
オード素子は、順電圧■、の低域によって、さらに電圧
の増大も可能となり、光出力の増大、すなわち、高出力
化が達成できるという効果が得られる。

（９）上記（１）〜（８）により、本発明によれば、高
出力でかつ順電圧の低い長寿命のＤＨ構造の発光ダイオ
ード素子を安価に提供できるという相乗効果が得られる
。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、前記給電層２
１の不純物濃度を２〜３　Ｘ　１０”ｃｍ−’とすれば
、抵抗が低減されて順電圧■１をさらに小さくできる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるＧａＡ　ｓ　／　Ｇ
　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ系のドーム構造の発光ダイオード
素子の製造技術に適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではなく、他の構造の発光ダイオー
ド素子あるいは他の光半導体素子の製造技術に適用でき
る。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明のＤＨ構造の光半導体素子にあっては、所望の発
光波長を得るために活性層をＡｉ混晶比Ｘが０．　２〜
０．３となるＰ形・ｎ形閉込層で挟み込む構造となって
いるが、ＧａＡ１Ａｓ基板側のＰ形閉込層を、ＧａＡｌ
Ａｓ基板のＡｌ混晶比Ｘに近似するＡｎ混晶比Ｘを有す
る厚い給電層と、光の閉じ込めを行う薄い閉込層と２層
としている。

したがって、基板とその主面に形成される給電層との間
での格子不整合極めて小さくなり、内部歪の発生が抑え
られ、発光ダイオード特性の低下を抑止できる。また、
前記給電層が厚いことから抵抗の低減も図れ、順電圧の
低減も達成できる。さらに、製造時には、格子不整合が
極めて小さいことから、基板の反りもなくなり、製造歩
留りの向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による発光ダイオード素子に
おけるＡｉの混晶比分布を示す模式図、第２図は同じく
本発明による発光ダイオード素子の要部を示す断面図、 第３図は同じく発光ダイオード素子の外観を示す斜視図
、 第４図は同じく発光ダイオード素子製造において使用さ
れるウェハの一部の断面図、 第５図は同じく主面に多層成長層が設けられたウェハを
示す断面図、 第６図は同じく主面に亜鉛が選択的に拡散されたウェハ
を示す断面図、 第７図は同じく主面に溝が形成されかつ電極が設けられ
たウェハを示す断面図、 第８図は従来のＤＨ構造の発光ダイオード素子を示す断
面図、 第９図は同じ＜ＤＨ構造の発光ダイオード素子における
Ａｉの混晶比分布を示す模式図、第１０図は従来のＳＨ
溝構造発光ダイオード素子を示す断面図、 第１１図は同じ＜ＳＨ溝構造発光ダイオード素子におけ
るＡｉの混晶比分布を示す模式図である。 １　・＝　Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ基板、２　＝−ｐ　
、　−Ｇ　ａ　Ａ　ＪＩ　ＡＳ層（ｐ形閉込層）　、３
”・Ｐｇ　　ＧａＡｌＡｓ層（活性層）、４−ｎ形Ｇａ
ＡｌＡｓ層、５　、・、　ｎ＋形ＧａＡｓ層、６・・・
溝、７・・・絶縁膜、８・・・拡散層、９−Ｐ形Ｃａ　
Ａ　、ｌ　Ａ　ｓ層、１１−・・カソード電極、１２・
・・アノード電極、１３・・・発光ダイオード素子、１
４・・・光、１５・・・ドーム面、１６・・・主面、２
０・・・多層成長層、２１・・・給電層、２２・・・閉
込層、３０・・・複合基板、３工・・・ウェハ、３２・
・・ｎ形ＧａＡｓ層、３３・・・絶縁膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ノンドープのＧａＡｌＡｓ基板と、このＧａＡｌＡ
   ｓ基板の主面に形成されたＧａＡｌＡｓからなる第１導
   電型の閉込層と、この閉込層上に形成された活性層と、
   前記活性層上に形成されたＧａＡｌＡｓからなる第２導
   電型の閉込層とを有する光電子素子であって、前記第１
   導電型からなる閉込層は前記活性層に接する閉込層と、
   この閉込層と前記ＧａＡｓ基板間に設けられた給電層と
   からなっていることを特徴とする光半導体素子。 ２、前記給電層のＡｌ混晶比は前記閉込層のＡｌ混晶比
   よりも小さくなっていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光電子素子。