JPH04229665A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH04229665A JPH04229665A JP3099159A JP9915991A JPH04229665A JP H04229665 A JPH04229665 A JP H04229665A JP 3099159 A JP3099159 A JP 3099159A JP 9915991 A JP9915991 A JP 9915991A JP H04229665 A JPH04229665 A JP H04229665A
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光装置に係わ
り、特にＩｎＧａＡｌＰ系半導体材料を用いた半導体発
光装置に関する。
り、特にＩｎＧａＡｌＰ系半導体材料を用いた半導体発
光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎＧａＡｌＰ系材料は、窒化物を除く
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体混晶中で最大の直接遷移型バ
ンドギャップを有し、０．５〜０．６μｍ帯の発光素子
材料として注目されている。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接合型発光ダイオード（ＬＥＤ）は、従来のＧａＰ
やＧａＡｓＰ等の間隔遷移型の材料を用いたものに比べ
、赤色から緑色の高輝度の発光が可能である。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
関係等により、外部への有効な光取出しを実現すること
が重要である。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体混晶中で最大の直接遷移型バ
ンドギャップを有し、０．５〜０．６μｍ帯の発光素子
材料として注目されている。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接合型発光ダイオード（ＬＥＤ）は、従来のＧａＰ
やＧａＡｓＰ等の間隔遷移型の材料を用いたものに比べ
、赤色から緑色の高輝度の発光が可能である。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
関係等により、外部への有効な光取出しを実現すること
が重要である。
【０００３】図５に、ＩｎＧａＡｌＰ発光部を有する従
来のＬＥＤの断面図を示す。ｎ−ＧａＡｓ基板５１の主
面にｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層５２，ＩｎＧａＡｌ
Ｐ活性層５３，ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層５４，ｐ
−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層５５及びｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層５６が順次積層形成され、このｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層５６にはｐ側電極５７、またｎ−Ｇａ
Ａｓ基板５１の他方の主面にはｎ側電極５８が形成され
て発光素子が構成されている。そして、この素子中にお
ける発光部を５９で示し、電流分布を矢印で示している
。
来のＬＥＤの断面図を示す。ｎ−ＧａＡｓ基板５１の主
面にｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層５２，ＩｎＧａＡｌ
Ｐ活性層５３，ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層５４，ｐ
−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層５５及びｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層５６が順次積層形成され、このｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層５６にはｐ側電極５７、またｎ−Ｇａ
Ａｓ基板５１の他方の主面にはｎ側電極５８が形成され
て発光素子が構成されている。そして、この素子中にお
ける発光部を５９で示し、電流分布を矢印で示している
。
【０００４】各層のＡｌ組成は高い発光効率が得られる
ように設定され、発光部となる活性層５３のバンドギャ
ップは２つのクラッド層５２，５４より小さいダブルヘ
テロ接合が形成されている。なお、以下ではこのような
ダブルヘテロ接合構造をもつＬＥＤについて記すが、以
下で問題とする光取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。
ように設定され、発光部となる活性層５３のバンドギャ
ップは２つのクラッド層５２，５４より小さいダブルヘ
テロ接合が形成されている。なお、以下ではこのような
ダブルヘテロ接合構造をもつＬＥＤについて記すが、以
下で問題とする光取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。
【０００５】図５に示したような構造では、ｐ−ＩｎＧ
ａＡｌＰクラッド層５４の抵抗率がｎ−ＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層５２に比べて大きいため、クラッド層５４中
での電流広がりは殆どない。従って、発光部５９は中間
バンドギャップ層５５，コンタクト層５６及び電極５７
の直下のみとなり、上面方向への光取出し効率は非常に
低かった。
ａＡｌＰクラッド層５４の抵抗率がｎ−ＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層５２に比べて大きいため、クラッド層５４中
での電流広がりは殆どない。従って、発光部５９は中間
バンドギャップ層５５，コンタクト層５６及び電極５７
の直下のみとなり、上面方向への光取出し効率は非常に
低かった。
【０００６】図６はＩｎＧａＡｌＰ発光部を持つ他のＬ
ＥＤを示す構造断面図であり、図中６１〜６８はｐｎの
関係が逆となっているだけで図５の５１〜５８に対応し
ている。中間バンドギャップ層６５は、コンタクト層６
６側でなく基板６１側に配置されている。この図に示し
たような構造では、抵抗率の高いｐ−ＩｎＧａＡｌＰク
ラッド層６２を基板６１側に配置することにより、ｎ−
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層６４での電流広がり（図中矢
印）は図５に示した例に比べ若干大きくなっている。し
かしながら、発光部６９の大部分はやはりコンタクト層
６６及び電極６７の直下となり、光取出し効率の大きな
改善は認められなかった。
ＥＤを示す構造断面図であり、図中６１〜６８はｐｎの
関係が逆となっているだけで図５の５１〜５８に対応し
ている。中間バンドギャップ層６５は、コンタクト層６
６側でなく基板６１側に配置されている。この図に示し
たような構造では、抵抗率の高いｐ−ＩｎＧａＡｌＰク
ラッド層６２を基板６１側に配置することにより、ｎ−
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層６４での電流広がり（図中矢
印）は図５に示した例に比べ若干大きくなっている。し
かしながら、発光部６９の大部分はやはりコンタクト層
６６及び電極６７の直下となり、光取出し効率の大きな
改善は認められなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、Ｉｎ
ＧａＡｌＰからなる発光部を持つ半導体発光装置におい
ては、発光部における電流分布の状態から大きな光取出
し効率は得られず、高輝度化を実現するのは極めて困難
であった。
ＧａＡｌＰからなる発光部を持つ半導体発光装置におい
ては、発光部における電流分布の状態から大きな光取出
し効率は得られず、高輝度化を実現するのは極めて困難
であった。
【０００８】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、ＩｎＧａＡｌＰ等から
なる発光部における電流分布を改善することができ、光
取出し効率及び輝度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。［発明の構成］
ので、その目的とするところは、ＩｎＧａＡｌＰ等から
なる発光部における電流分布を改善することができ、光
取出し効率及び輝度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。［発明の構成］
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、発光部
における電流分布を改善するために、発光部と光取出し
側の電極との間に電流を拡散させるための層を設けるこ
とにある。
における電流分布を改善するために、発光部と光取出し
側の電極との間に電流を拡散させるための層を設けるこ
とにある。
【００１０】即ち本発明（請求項１）は、第１導電型の
化合物半導体基板上にＩｎＧａＡｌＰ等からなる発光部
を有する発光領域層を設け、この発光領域層に対し基板
と反対側の面上の一部に形成された電極以外の面上から
光を取り出す半導体発光装置において、発光領域層と電
極との間に発光領域層側から、光取出し側電極程度の大
きさの第１導電型の電流阻止層（例えばＩｎＧａＡｌＰ
）と、発光部（例えばＩｎＧａＡｌＰ層）よりバンドギ
ャップが大きい第２導電型の電流拡散層（例えばＧａＡ
ｌＡｓ）とを形成するようにしたものである。
化合物半導体基板上にＩｎＧａＡｌＰ等からなる発光部
を有する発光領域層を設け、この発光領域層に対し基板
と反対側の面上の一部に形成された電極以外の面上から
光を取り出す半導体発光装置において、発光領域層と電
極との間に発光領域層側から、光取出し側電極程度の大
きさの第１導電型の電流阻止層（例えばＩｎＧａＡｌＰ
）と、発光部（例えばＩｎＧａＡｌＰ層）よりバンドギ
ャップが大きい第２導電型の電流拡散層（例えばＧａＡ
ｌＡｓ）とを形成するようにしたものである。
【００１１】また本発明（請求項２）は、第１導電型の
化合物半導体基板上にＩｎＧａＡｌＰ等からなる発光部
を有する発光領域層を設け、この発光領域層に対し基板
と反対側の面上の一部に形成された電極以外の面上から
光を取り出す半導体発光装置において、発光領域層と電
極との間に発光領域層側から、発光部（例えばＩｎＧａ
ＡｌＰ層）よりバンドギャップが大きい第２導電型の第
１の電流拡散層，光取出し側電極程度の大きさの第１導
電型の電流阻止層，及び発光部ＩｎＧａＡｌＰ層よりバ
ンドギャップが大きい第２導電型の第２の電流拡散層を
形成するようにしたものである。
化合物半導体基板上にＩｎＧａＡｌＰ等からなる発光部
を有する発光領域層を設け、この発光領域層に対し基板
と反対側の面上の一部に形成された電極以外の面上から
光を取り出す半導体発光装置において、発光領域層と電
極との間に発光領域層側から、発光部（例えばＩｎＧａ
ＡｌＰ層）よりバンドギャップが大きい第２導電型の第
１の電流拡散層，光取出し側電極程度の大きさの第１導
電型の電流阻止層，及び発光部ＩｎＧａＡｌＰ層よりバ
ンドギャップが大きい第２導電型の第２の電流拡散層を
形成するようにしたものである。
【００１２】また本発明（請求項４，５）は、電流阻止
層として、発光領域層の上部及び電流拡散層と逆導電型
のものを用いるのではなく、これらと同じ導電型のもの
を用い、発光領域層と電流拡散層との間又は２つの電流
拡散層間で、電流阻止層を介さない部分と電流阻止層を
介した部分におけるヘテロバリアの大きさの違いを利用
して電流の拡散を行うようにしたものである。
層として、発光領域層の上部及び電流拡散層と逆導電型
のものを用いるのではなく、これらと同じ導電型のもの
を用い、発光領域層と電流拡散層との間又は２つの電流
拡散層間で、電流阻止層を介さない部分と電流阻止層を
介した部分におけるヘテロバリアの大きさの違いを利用
して電流の拡散を行うようにしたものである。
【００１３】
【作用】本発明（請求項１）によれば、発光領域層と光
取出し側電極との間に抵抗率の低い第２導電型の電流拡
散層を設け、この電流拡散層と発光領域層との間に第１
導電型の電流阻止層を選択的に設けているので、電極か
ら電流拡散層に注入された電流は電極直下の電流阻止層
の周辺部まで広範囲に広がり、電極直下以外の領域から
発光領域層に注入されることになる。従って電極真下部
以外の領域に、発光領域を広げることができる。しかも
、電流拡散層は発光部（例えばＩｎＧａＡｌＰ）におけ
る発光波長に対して透明なので、電流拡散層で光が吸収
されることはなく、光の導出効率を向上させることも可
能となる。
取出し側電極との間に抵抗率の低い第２導電型の電流拡
散層を設け、この電流拡散層と発光領域層との間に第１
導電型の電流阻止層を選択的に設けているので、電極か
ら電流拡散層に注入された電流は電極直下の電流阻止層
の周辺部まで広範囲に広がり、電極直下以外の領域から
発光領域層に注入されることになる。従って電極真下部
以外の領域に、発光領域を広げることができる。しかも
、電流拡散層は発光部（例えばＩｎＧａＡｌＰ）におけ
る発光波長に対して透明なので、電流拡散層で光が吸収
されることはなく、光の導出効率を向上させることも可
能となる。
【００１４】また、第２導電型の電流拡散層を２層にし
、これらの間に第１導電型の電流阻止層を設けた構成（
請求項２）では、電極側の電流拡散層で電極直下の電流
阻止層の周辺部まで広がった電流が、発光領域層側の電
流拡散層でさらに広がることになり、発光領域をより広
げることが可能となる。
、これらの間に第１導電型の電流阻止層を設けた構成（
請求項２）では、電極側の電流拡散層で電極直下の電流
阻止層の周辺部まで広がった電流が、発光領域層側の電
流拡散層でさらに広がることになり、発光領域をより広
げることが可能となる。
【００１５】また、電流阻止層として発光領域層の上部
及び電流拡散層と同じ導電型の半導体層を用い、ヘテロ
バリアの違いを利用して電流の拡散を行う構成（請求項
４，５）では、発光領域層上への結晶成長が全て同じ導
電型の半導体層であることとなり、製造工程を簡略化で
きると共に、逆導電型の不純物の再拡散による悪影響を
排除することが可能となる。
及び電流拡散層と同じ導電型の半導体層を用い、ヘテロ
バリアの違いを利用して電流の拡散を行う構成（請求項
４，５）では、発光領域層上への結晶成長が全て同じ導
電型の半導体層であることとなり、製造工程を簡略化で
きると共に、逆導電型の不純物の再拡散による悪影響を
排除することが可能となる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係わる半導
体発光装置の概略構成を示す断面図である。図中１１は
ｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１１の一主面上に
ｎ−Ｉｎ０．５ （Ｇａ１−ｘ Ａｌｘ ）０．
５ Ｐクラッド層１２， Ｉｎ０．５ （Ｇａ１
−ｙ Ａｌｙ ）０．５ Ｐ活性層１３， ｐ−
Ｉｎ０．５ （Ｇａ１−ｘ Ａｌｘ ）０．５ Ｐクラ
ッド層１４，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。ダブルヘテロ構造部上には、
ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層１５及び
説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係わる半導
体発光装置の概略構成を示す断面図である。図中１１は
ｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１１の一主面上に
ｎ−Ｉｎ０．５ （Ｇａ１−ｘ Ａｌｘ ）０．
５ Ｐクラッド層１２， Ｉｎ０．５ （Ｇａ１
−ｙ Ａｌｙ ）０．５ Ｐ活性層１３， ｐ−
Ｉｎ０．５ （Ｇａ１−ｘ Ａｌｘ ）０．５ Ｐクラ
ッド層１４，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。ダブルヘテロ構造部上には、
ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層１５及び
【００１７】ｎ−Ｉｎ０．５ （Ｇａ１−ｑ Ａｌｑ
）０．５ Ｐ電流阻止層１６が成長形成され、電流阻止
層１６は選択エッチングによって例えば円形に加工され
ている。
）０．５ Ｐ電流阻止層１６が成長形成され、電流阻止
層１６は選択エッチングによって例えば円形に加工され
ている。
【００１８】キャップ層１５及び電流阻止層１６上には
、ｐ−Ｇａ１−ｐ Ａｌｐ Ａｓ電流拡散層１７及びｐ
−ＧａＡｓコンタクト層１８が成長形成され、このコン
タクト層１８は電流阻止層１６の形状に合わせて円形に
加工されている。そして、コンタクト層１８上にＡｕ−
Ｚｎからなるｐ側電極１９が形成され、基板１１の他方
の主面にＡｕ−Ｇｅからなるｎ側電極２０が形成されて
いる。なお、各層の成長にはＭＯＣＶＤ法を用い、１２
〜１６を１回目の成長で形成し、１７，１８を２回目の
成長で形成した。
、ｐ−Ｇａ１−ｐ Ａｌｐ Ａｓ電流拡散層１７及びｐ
−ＧａＡｓコンタクト層１８が成長形成され、このコン
タクト層１８は電流阻止層１６の形状に合わせて円形に
加工されている。そして、コンタクト層１８上にＡｕ−
Ｚｎからなるｐ側電極１９が形成され、基板１１の他方
の主面にＡｕ−Ｇｅからなるｎ側電極２０が形成されて
いる。なお、各層の成長にはＭＯＣＶＤ法を用い、１２
〜１６を１回目の成長で形成し、１７，１８を２回目の
成長で形成した。
【００１９】ダブルヘテロを構成するＩｎＧａＡｌＰ各
層のＡｌ組成ｘ，ｙ，ｚは高い発光効率が得られるよう
に、ｙ≦ｘ、ｙ≦ｚに設定する。即ち、発光層となる活
性層１３のバンドギャップがｐ，ｎの２つのクラッド層
１２，１４より小さいダブルヘテロ接合が形成されてい
る。また、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７のＡｌ組成
ｐとｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層１６のＡｌ組成ｑは
、活性層１３の発光波長に対して透明となるように活性
層１３よりもバンドギャップが大きくなるように選ばれ
ている。
層のＡｌ組成ｘ，ｙ，ｚは高い発光効率が得られるよう
に、ｙ≦ｘ、ｙ≦ｚに設定する。即ち、発光層となる活
性層１３のバンドギャップがｐ，ｎの２つのクラッド層
１２，１４より小さいダブルヘテロ接合が形成されてい
る。また、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７のＡｌ組成
ｐとｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層１６のＡｌ組成ｑは
、活性層１３の発光波長に対して透明となるように活性
層１３よりもバンドギャップが大きくなるように選ばれ
ている。
【００２０】なお、以下ではこのようなダブルヘテロ接
合構造を持つＬＥＤについて説明するが、光の取出し効
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。
合構造を持つＬＥＤについて説明するが、光の取出し効
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。
【００２１】ｐ側電極１９はレジストなどを用いたリフ
トオフ法又はエッチングにより電流阻止層１６の直上に
形成され、このｐ側電極１９以外の部分のｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層１８は、アンモニア，過酸化水素系の選択
エッチャントにより除去されている。ここで、ｐ−Ｉｎ
ＧａＰキャップ層１５はＩｎ０．５ （Ｇａ１−ｙ Ａ
ｌｙ ）０．５ Ｐ活性層１３のＡｌ組成ｙを大きくし
た場合、活性層１３の発光に対して吸収層となってしま
うが、本実施例では次のような理由で形成している。即
ち、一般にＧａＡｌＡｓ上への結晶成長はその成長主面
であるＧａＡｌＡｓ表面が酸化しやすく、酸化膜が形成
されるため、良好な結晶成長を行うことはできないこと
、及びｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層１６をエッチング
するエッチャントに対してこれを選択性をもつ材料でな
ければならない。このため、表面が酸化し難くＩｎＧａ
ＡｌＰのエッチャントに対して選択性を持つＩｎＧａＰ
を用いている。また、このｐ−ＩｎＧａＰキャップ層１
５の厚さは、上記のことを満足するのに十分な膜厚であ
ればよく、薄くなる程に前記した活性層発光に対する吸
収の効果が小さくなる。ここでは、キャップ層１５の厚
さを５０ｎｍ以下としている。その他の層の厚さキャリ
ア濃度は以下に括弧内に示すように設定されている。 ｎ−ＧａＡｓ基板１１（８０μｍ，３×１０１
８ｃｍ−３）、 ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層
１２（１μｍ，５×１０１７ｃｍ−３）、 Ｉｎ
ＧａＡｌＰ活性層１３（０．５μｍ、アンドープ）、
ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４（１μｍ，４
×１０１７ｃｍ−３）、 ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電
流阻止層１６（０．１５μｍ、２×１０１８ｃｍ−３）
、 ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７（７μｍ，
３×１０１８ｃｍ−３）、 ｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層１８（０．１μｍ，３×１０１８ｃｍ−３）、で
ある。
トオフ法又はエッチングにより電流阻止層１６の直上に
形成され、このｐ側電極１９以外の部分のｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層１８は、アンモニア，過酸化水素系の選択
エッチャントにより除去されている。ここで、ｐ−Ｉｎ
ＧａＰキャップ層１５はＩｎ０．５ （Ｇａ１−ｙ Ａ
ｌｙ ）０．５ Ｐ活性層１３のＡｌ組成ｙを大きくし
た場合、活性層１３の発光に対して吸収層となってしま
うが、本実施例では次のような理由で形成している。即
ち、一般にＧａＡｌＡｓ上への結晶成長はその成長主面
であるＧａＡｌＡｓ表面が酸化しやすく、酸化膜が形成
されるため、良好な結晶成長を行うことはできないこと
、及びｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層１６をエッチング
するエッチャントに対してこれを選択性をもつ材料でな
ければならない。このため、表面が酸化し難くＩｎＧａ
ＡｌＰのエッチャントに対して選択性を持つＩｎＧａＰ
を用いている。また、このｐ−ＩｎＧａＰキャップ層１
５の厚さは、上記のことを満足するのに十分な膜厚であ
ればよく、薄くなる程に前記した活性層発光に対する吸
収の効果が小さくなる。ここでは、キャップ層１５の厚
さを５０ｎｍ以下としている。その他の層の厚さキャリ
ア濃度は以下に括弧内に示すように設定されている。 ｎ−ＧａＡｓ基板１１（８０μｍ，３×１０１
８ｃｍ−３）、 ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層
１２（１μｍ，５×１０１７ｃｍ−３）、 Ｉｎ
ＧａＡｌＰ活性層１３（０．５μｍ、アンドープ）、
ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４（１μｍ，４
×１０１７ｃｍ−３）、 ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電
流阻止層１６（０．１５μｍ、２×１０１８ｃｍ−３）
、 ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７（７μｍ，
３×１０１８ｃｍ−３）、 ｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層１８（０．１μｍ，３×１０１８ｃｍ−３）、で
ある。
【００２２】上記構造が従来の構造と異なる点は、ｐ−
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４上にｐ−ＧａＡｌＡｓ電
流拡散層１７を形成し、さらにクラッド層１４と電流拡
散層１７との間にｐ側電極直下部に位置するｎ−ＩｎＧ
ａＡｌＰ電流阻止層１６を形成したことであり、この構
造の優位性について以下に説明する。
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４上にｐ−ＧａＡｌＡｓ電
流拡散層１７を形成し、さらにクラッド層１４と電流拡
散層１７との間にｐ側電極直下部に位置するｎ−ＩｎＧ
ａＡｌＰ電流阻止層１６を形成したことであり、この構
造の優位性について以下に説明する。
【００２３】前記図５に示すような従来構造においては
、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３４での電流広がりは
、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰの抵抗率が高いため小さい。膜厚
を厚くすることによって電流広がりを大きくすることが
考えられるが、このＩｎＧａＡｌＰ材料系においては、
熱伝導率が悪く厚膜にすることによって結晶品質が低下
し、また上層への悪影響も現われるため好ましくない。 また、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体材料は、結晶品質の上か
ら成長速度が制限され、厚膜の成長を行う場合には成長
時間の延長を行なわなければならない。このことは、ク
ラッド層の不純物として拡散性の高いものを使用した場
合活性層への不純物拡散が起こり、素子特性の低下を引
き起す。このため、ＩｎＧａＡｌＰ層を厚膜に成長する
ことは難しい。
、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３４での電流広がりは
、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰの抵抗率が高いため小さい。膜厚
を厚くすることによって電流広がりを大きくすることが
考えられるが、このＩｎＧａＡｌＰ材料系においては、
熱伝導率が悪く厚膜にすることによって結晶品質が低下
し、また上層への悪影響も現われるため好ましくない。 また、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体材料は、結晶品質の上か
ら成長速度が制限され、厚膜の成長を行う場合には成長
時間の延長を行なわなければならない。このことは、ク
ラッド層の不純物として拡散性の高いものを使用した場
合活性層への不純物拡散が起こり、素子特性の低下を引
き起す。このため、ＩｎＧａＡｌＰ層を厚膜に成長する
ことは難しい。
【００２４】これに対し本実施例のように、ＧａＡｓと
格子整合し、低抵抗率，速い成長速度を得ることが可能
なｐ−ＧａＡｌＡｓ層１７をｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層１４上に形成することによって、電極１９から注入
された電流をｐ−ＧａＡｌＡｓ層１７で広げることがで
き、電極直下部以外の広域で発光が可能となる。
格子整合し、低抵抗率，速い成長速度を得ることが可能
なｐ−ＧａＡｌＡｓ層１７をｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層１４上に形成することによって、電極１９から注入
された電流をｐ−ＧａＡｌＡｓ層１７で広げることがで
き、電極直下部以外の広域で発光が可能となる。
【００２５】本実施例に用いたｐ−Ｉｎ０．５ （Ｇａ
０．３ Ａｌ０．７ ）０．５ Ｐクラッド層１４とｐ
−Ｇａ０．３ Ａｌ０．７ Ａｓ電流拡散層１７で上記
キャリア濃度における抵抗率はそれぞれｐクラッド層１
４で１Ωｃｍ、電流拡散層１７で０．０５Ωｃｍとなっ
ている。このように抵抗率の差が大きいためｐ−ＧａＡ
ｌＡｓ電流拡散層１７へ注入された電流はｐ−クラッド
層１４に達する前に広域に広げられる。これに加えてｐ
−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７の下に電流阻止層１６を
形成することによって、より広域へ電流を広げ発光領域
を広げることができる。 つまり、電極１９から注入された電流はｐ−ＧａＡｌＡ
ｓ電流拡散層１７で下部に電流阻止層１６のない領域に
流れ込み、電流阻止層１６の周辺部まで拡散してｐクラ
ッド層１４に注入されるため、電極直下部以外での広域
での発光が可能となる。このとき、ｐ側電極１９の外周
を電極阻止層１６の外周に一致するか、或いはそれより
内部に含まれる小さなものに設定することにより発光部
を電極１９で隠す影響を低減することが可能であった。
０．３ Ａｌ０．７ ）０．５ Ｐクラッド層１４とｐ
−Ｇａ０．３ Ａｌ０．７ Ａｓ電流拡散層１７で上記
キャリア濃度における抵抗率はそれぞれｐクラッド層１
４で１Ωｃｍ、電流拡散層１７で０．０５Ωｃｍとなっ
ている。このように抵抗率の差が大きいためｐ−ＧａＡ
ｌＡｓ電流拡散層１７へ注入された電流はｐ−クラッド
層１４に達する前に広域に広げられる。これに加えてｐ
−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７の下に電流阻止層１６を
形成することによって、より広域へ電流を広げ発光領域
を広げることができる。 つまり、電極１９から注入された電流はｐ−ＧａＡｌＡ
ｓ電流拡散層１７で下部に電流阻止層１６のない領域に
流れ込み、電流阻止層１６の周辺部まで拡散してｐクラ
ッド層１４に注入されるため、電極直下部以外での広域
での発光が可能となる。このとき、ｐ側電極１９の外周
を電極阻止層１６の外周に一致するか、或いはそれより
内部に含まれる小さなものに設定することにより発光部
を電極１９で隠す影響を低減することが可能であった。
【００２６】実際、上述した積層構造でｐ側電極１９の
直径Ａを２００μｍφ、電流阻止層１６の直径Ｂを２４
０μｍφとし、それぞれを同心円状に形成し、Ｉｎ０．
５ （Ｇａ１−ｙ Ａｌｙ ）０．５ Ｐ活性層１３の
Ａｌ組成ｙに０．３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、ｐ側電極１９部を除い
た素子表面広域から５８５ｎｍにピーク波長を有し、光
度が１ｃｄを越える発光が得られた。ｐ−Ｇａ１−ｐ
Ａｌｐ Ａｓ電流拡散層１７による光吸収の影響はその
Ａｌ組成ｐを高く設定することにより短波長の発光に対
しても低減でき、Ａｌ組成ｐを０．７から０．８とし、
Ｉｎ０．５ （Ｇａ１−ｙ Ａｌｙ ）０．５ Ｐ活性
層１３のＡｌ組成ｙを０．５としたピーク波長５５５ｎ
ｍの緑色発光素子においても光度１ｃｄを越える発光が
得られた。
直径Ａを２００μｍφ、電流阻止層１６の直径Ｂを２４
０μｍφとし、それぞれを同心円状に形成し、Ｉｎ０．
５ （Ｇａ１−ｙ Ａｌｙ ）０．５ Ｐ活性層１３の
Ａｌ組成ｙに０．３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、ｐ側電極１９部を除い
た素子表面広域から５８５ｎｍにピーク波長を有し、光
度が１ｃｄを越える発光が得られた。ｐ−Ｇａ１−ｐ
Ａｌｐ Ａｓ電流拡散層１７による光吸収の影響はその
Ａｌ組成ｐを高く設定することにより短波長の発光に対
しても低減でき、Ａｌ組成ｐを０．７から０．８とし、
Ｉｎ０．５ （Ｇａ１−ｙ Ａｌｙ ）０．５ Ｐ活性
層１３のＡｌ組成ｙを０．５としたピーク波長５５５ｎ
ｍの緑色発光素子においても光度１ｃｄを越える発光が
得られた。
【００２７】このように本実施例によれば、ｐ−ＩｎＧ
ａＡｌＰクラッド層１４上にｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散
層１７を設け、さらにクラッド層１４と電流拡散層１７
との間の一部にｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層１６を設
けた構成としているので、電極１９から電流拡散層１７
に注入された電流は、電流拡散層１７で電流阻止層１６
の外側まで広がったのち、ｐ−クラッド層１４に注入さ
れる。従って、電極１９直下以外の広域に発光領域を広
げることができ、これにより光の導出効率を向上させ高
輝度の半導体発光装置を実現することができる。また、
電流阻止層１６及び電流拡散層１７のバンドギャップを
活性層１３のそれよりも大きくしておけば、活性層１３
からの光が電流阻止層１６及び電流拡散層１７で吸収さ
れることも防止でき、光の導出効率をよく高めることが
可能となる。図２は、本発明の第２の実施例の概略構成
を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符
号を付して、その詳しい説明は省略する。
ａＡｌＰクラッド層１４上にｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散
層１７を設け、さらにクラッド層１４と電流拡散層１７
との間の一部にｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層１６を設
けた構成としているので、電極１９から電流拡散層１７
に注入された電流は、電流拡散層１７で電流阻止層１６
の外側まで広がったのち、ｐ−クラッド層１４に注入さ
れる。従って、電極１９直下以外の広域に発光領域を広
げることができ、これにより光の導出効率を向上させ高
輝度の半導体発光装置を実現することができる。また、
電流阻止層１６及び電流拡散層１７のバンドギャップを
活性層１３のそれよりも大きくしておけば、活性層１３
からの光が電流阻止層１６及び電流拡散層１７で吸収さ
れることも防止でき、光の導出効率をよく高めることが
可能となる。図２は、本発明の第２の実施例の概略構成
を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符
号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００２８】この実施例が先に説明した第１の実施例と
異なる点は、ｐ−クラッド層１４とキャップ層１５との
間にｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層２７を設けたことにあ
る。即ち、電流拡散層１７，２７が２層に形成され、こ
れらの間に電流阻止層１６が配置された構造となってい
る。ここで、ｐ−クラッド層１４の厚さは０．２μｍで
、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層２７の厚さは７μｍ、ｐ
−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７の厚さは５μｍとし、こ
れ以外の条件（各層の厚さ，キャリア濃度等）は先の第
１の実施例と同様とした。
異なる点は、ｐ−クラッド層１４とキャップ層１５との
間にｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層２７を設けたことにあ
る。即ち、電流拡散層１７，２７が２層に形成され、こ
れらの間に電流阻止層１６が配置された構造となってい
る。ここで、ｐ−クラッド層１４の厚さは０．２μｍで
、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層２７の厚さは７μｍ、ｐ
−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７の厚さは５μｍとし、こ
れ以外の条件（各層の厚さ，キャリア濃度等）は先の第
１の実施例と同様とした。
【００２９】このような構成であれば、電流拡散層１７
で電極１９の直下の電流阻止層１６の周辺部まで広がっ
た電流が、電流拡散層２７でさらに広がることになり、
先の第１の実施例以上に発光領域を広げることができる
。
で電極１９の直下の電流阻止層１６の周辺部まで広がっ
た電流が、電流拡散層２７でさらに広がることになり、
先の第１の実施例以上に発光領域を広げることができる
。
【００３０】次に、本発明の第３及び第４の実施例につ
いて説明する。これらの実施例は、電流阻止層を含む部
分と含まない部分とのヘテロバリアの差を利用して電流
の拡散を行うものであり、特に第２導電型がｐ型である
ときに有効に作用する。
いて説明する。これらの実施例は、電流阻止層を含む部
分と含まない部分とのヘテロバリアの差を利用して電流
の拡散を行うものであり、特に第２導電型がｐ型である
ときに有効に作用する。
【００３１】ＧａＡｓ層とＩｎ０．５ （Ｇａ１−ｘ
Ａｌｘ ）０．５ Ｐ層（ｘ≧０．４）とをヘテロ接合
とした場合、価電子帯側に大きなバンド不連続（ヘテロ
バリア）が存在し（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ
５０， ９０６， （１９８７））、特にｐ型の場合
にこのヘテロバリアが顕著である。このヘテロバリアの
大きさは、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｘ Ａｌｘ ）０．５
ＰのＡｌ組成とキャリア濃度に依存しており、Ａｌ組
成が大きいほど、キャリア密度が低いほどヘテロバリア
は大きくなり、電圧をかけた場合の電圧効果は大きくな
る。例えば、０．４≦ｘ≦０．７では、１×１０１７ｃ
ｍ−３以下、ｘ≧０．７では１×１０１８ｃｍ−３以下
の範囲で大きな電圧降下が生じる。このような現象を利
用することにより、電流阻止層の導電型に拘らず、以下
の実施例のように電流の拡散を行うことが可能となる。
Ａｌｘ ）０．５ Ｐ層（ｘ≧０．４）とをヘテロ接合
とした場合、価電子帯側に大きなバンド不連続（ヘテロ
バリア）が存在し（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ
５０， ９０６， （１９８７））、特にｐ型の場合
にこのヘテロバリアが顕著である。このヘテロバリアの
大きさは、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｘ Ａｌｘ ）０．５
ＰのＡｌ組成とキャリア濃度に依存しており、Ａｌ組
成が大きいほど、キャリア密度が低いほどヘテロバリア
は大きくなり、電圧をかけた場合の電圧効果は大きくな
る。例えば、０．４≦ｘ≦０．７では、１×１０１７ｃ
ｍ−３以下、ｘ≧０．７では１×１０１８ｃｍ−３以下
の範囲で大きな電圧降下が生じる。このような現象を利
用することにより、電流阻止層の導電型に拘らず、以下
の実施例のように電流の拡散を行うことが可能となる。
【００３２】図３は、本発明の第３の実施例の概略構成
を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符
号を付して、その詳しい説明は省略する。この実施例が
第１の実施例と異なる点は、ｐ−キャップ層１５及びｎ
−電流阻止層１６の代わりにｐ−ＧａＡｓ電流阻止層３
１及びｐ−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用保護層３２を形成し
たことにある。
を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符
号を付して、その詳しい説明は省略する。この実施例が
第１の実施例と異なる点は、ｐ−キャップ層１５及びｎ
−電流阻止層１６の代わりにｐ−ＧａＡｓ電流阻止層３
１及びｐ−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用保護層３２を形成し
たことにある。
【００３３】即ち、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の一主面上に
Ｐクラッド層１２，活性層１３及びクラッド層１４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。ダブルヘテロ構造部上には、ｐ−ＧａＡｓ電流
阻止層３１が成長形成され、電流阻止層３１は選択エッ
チングによって例えば円形に加工されている。このｐ−
ＧａＡｓ電流阻止層３１の上部には、ｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ再成長用保護層３２が形成されている。ｐ−ＩｎＧａ
ＡｌＰクラッド層１４及びｐ−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用
保護膜３２上には、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７及
びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８が成長形成され、この
コンタクト層１８は電流阻止層３１及び再成長保護層３
２の形状に合わせて円形に加工されている。そして、コ
ンタクト層１８上にＡｕ−Ｚｎからなるｐ側電極１９が
形成され、基板１１の他方の主面にＡｕ−Ｇｅからなる
ｎ側電極２０が形成されている。
Ｐクラッド層１２，活性層１３及びクラッド層１４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。ダブルヘテロ構造部上には、ｐ−ＧａＡｓ電流
阻止層３１が成長形成され、電流阻止層３１は選択エッ
チングによって例えば円形に加工されている。このｐ−
ＧａＡｓ電流阻止層３１の上部には、ｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ再成長用保護層３２が形成されている。ｐ−ＩｎＧａ
ＡｌＰクラッド層１４及びｐ−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用
保護膜３２上には、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７及
びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８が成長形成され、この
コンタクト層１８は電流阻止層３１及び再成長保護層３
２の形状に合わせて円形に加工されている。そして、コ
ンタクト層１８上にＡｕ−Ｚｎからなるｐ側電極１９が
形成され、基板１１の他方の主面にＡｕ−Ｇｅからなる
ｎ側電極２０が形成されている。
【００３４】ここで、ｐ−ＧａＡｓ電流阻止層３１はＩ
ｎＧａＡｌＰ活性層１３の発光に対して吸収層となって
しまうが、この電流阻止層３１を形成することによって
前述したように光の導出効率が従来と比べて遥かに高く
なるため、この構造を採用する優位性は高い。また、こ
の電流阻止層３１の厚さは、前述したように電流を阻止
するためのヘテロバリアを形成し、十分な電圧降下を示
す程度であればよく、薄くなるほどに前記した活性層発
光に対する部分の吸収の効率が小さくなる。ここでは、
電流阻止層３１の厚さを５ｎｍとしている。
ｎＧａＡｌＰ活性層１３の発光に対して吸収層となって
しまうが、この電流阻止層３１を形成することによって
前述したように光の導出効率が従来と比べて遥かに高く
なるため、この構造を採用する優位性は高い。また、こ
の電流阻止層３１の厚さは、前述したように電流を阻止
するためのヘテロバリアを形成し、十分な電圧降下を示
す程度であればよく、薄くなるほどに前記した活性層発
光に対する部分の吸収の効率が小さくなる。ここでは、
電流阻止層３１の厚さを５ｎｍとしている。
【００３５】また、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ再成長法保護層
３２の厚さは５０ｎｍ，不純物濃度は４×１０１７ｃｍ
−３であり、その他の層の厚さキャリア濃度は、第１の
実施例と同様に設定されている。
３２の厚さは５０ｎｍ，不純物濃度は４×１０１７ｃｍ
−３であり、その他の層の厚さキャリア濃度は、第１の
実施例と同様に設定されている。
【００３６】上記構造が従来の構造と異なる点は、ｐ−
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４上にｐ−ＧａＡｌＡｓ電
流拡散層１７を形成し、さらにクラッド層１４と電流拡
散層１７との間にｐ側電極直下部に位置するｐ−ＧａＡ
ｓ電流阻止層３１及びｐ−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用保護
層３２を形成したことであり、この構造の優位性は第１
の実施例と同様に説明される。
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１４上にｐ−ＧａＡｌＡｓ電
流拡散層１７を形成し、さらにクラッド層１４と電流拡
散層１７との間にｐ側電極直下部に位置するｐ−ＧａＡ
ｓ電流阻止層３１及びｐ−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用保護
層３２を形成したことであり、この構造の優位性は第１
の実施例と同様に説明される。
【００３７】なお、ｐ−ＧａＡｓ電流阻止層３１が第１
の実施例とｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層１６と同様に
作用する理由は次の通りである。即ち、ＩｎＧａＡｌＰ
とＧａＡｌＡｓとのヘテロバリアよりも、ＧａＡｓとＩ
ｎＧａＡｌＰとのヘテロバリアの方が大きく、従って電
流阻止層３１近傍では、電流阻止層３１を除く領域でｐ
−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７とｐ−ＩｎＧａＡｌＰク
ラッド層１４とのヘテロ接合を介して電流が流れる。こ
れにより、電流阻止層３１はｐ型でありながらｎ型とし
た場合と同様に電流阻止の機能を有することになる。
の実施例とｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層１６と同様に
作用する理由は次の通りである。即ち、ＩｎＧａＡｌＰ
とＧａＡｌＡｓとのヘテロバリアよりも、ＧａＡｓとＩ
ｎＧａＡｌＰとのヘテロバリアの方が大きく、従って電
流阻止層３１近傍では、電流阻止層３１を除く領域でｐ
−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７とｐ−ＩｎＧａＡｌＰク
ラッド層１４とのヘテロ接合を介して電流が流れる。こ
れにより、電流阻止層３１はｐ型でありながらｎ型とし
た場合と同様に電流阻止の機能を有することになる。
【００３８】また、再成長用保護層３２の必要性は、以
下の通りである。ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７及び
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８は、第２回目の成長で形
成する。一般に、ＭＯＣＶＤ法によるＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の結晶成長においては、成長温度が高い温度と
なるため、蒸気圧の高いＶ族原子は結晶基板からの蒸発
が起こる。これを抑制するために、一般にはＶ族原子の
水素化合物等を雰囲気に置き昇温を行っている。
下の通りである。ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１７及び
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８は、第２回目の成長で形
成する。一般に、ＭＯＣＶＤ法によるＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の結晶成長においては、成長温度が高い温度と
なるため、蒸気圧の高いＶ族原子は結晶基板からの蒸発
が起こる。これを抑制するために、一般にはＶ族原子の
水素化合物等を雰囲気に置き昇温を行っている。
【００３９】本実施例の場合においても２回目の成長時
に結晶成長を行う主面からＶ族原子の蒸発が起こる。こ
れを抑制するためには、前記したような方法を用いれば
よいわけであるが、成長主面に複数のＶ族原子を有する
面が存在すると、蒸発を抑えることは困難となる。故に
、本実施例においては、再成長用主面のＶ族原子を揃え
るために、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用保護層３２形成
している。また、その下層となるｐ−ＧａＡｓ電流阻止
層３１との間には、大きなヘテロバリアが存在するため
、このことも大きな有意点となる。
に結晶成長を行う主面からＶ族原子の蒸発が起こる。こ
れを抑制するためには、前記したような方法を用いれば
よいわけであるが、成長主面に複数のＶ族原子を有する
面が存在すると、蒸発を抑えることは困難となる。故に
、本実施例においては、再成長用主面のＶ族原子を揃え
るために、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用保護層３２形成
している。また、その下層となるｐ−ＧａＡｓ電流阻止
層３１との間には、大きなヘテロバリアが存在するため
、このことも大きな有意点となる。
【００４０】このように本実施例によれば、ｐ−ＩｎＧ
ａＡｌＰクラッド層１４上にｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散
層１７を設け、さらにクラッド層１４と電流拡散層１７
との間の一部にｐ−ＧａＡｓ電流阻止層３１及びｐ−Ｉ
ｎＧａＡｌＰ再成長用保護層３２を設けた設けた構成と
しているので、電極１９から電流拡散層１７に注入され
た電流は、電流拡散層１７で電流阻止層３１及び再成長
用保護層３２の外側まで広がったのち、ｐ−クラッド層
１４に注入される。従って、電極１９直下以外の広域に
発光領域を広げることができ、これにより光の導出効率
を向上させ高輝度の半導体発光装置を実現することがで
きる。図４は、本発明の第４の実施例の概略構成を示す
断面図である。なお、図３と同一部分には同一符号を付
して、その詳しい説明は省略する。
ａＡｌＰクラッド層１４上にｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散
層１７を設け、さらにクラッド層１４と電流拡散層１７
との間の一部にｐ−ＧａＡｓ電流阻止層３１及びｐ−Ｉ
ｎＧａＡｌＰ再成長用保護層３２を設けた設けた構成と
しているので、電極１９から電流拡散層１７に注入され
た電流は、電流拡散層１７で電流阻止層３１及び再成長
用保護層３２の外側まで広がったのち、ｐ−クラッド層
１４に注入される。従って、電極１９直下以外の広域に
発光領域を広げることができ、これにより光の導出効率
を向上させ高輝度の半導体発光装置を実現することがで
きる。図４は、本発明の第４の実施例の概略構成を示す
断面図である。なお、図３と同一部分には同一符号を付
して、その詳しい説明は省略する。
【００４１】この実施例が第３の実施例と異なる点は、
１回目の成長によってｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層２７
を形成し、２回目の成長によってｐ−ＧａＡｌＡｓ層と
電流拡散層１７を形成したことにある。即ち、電流拡散
層１７，２７が２層に形成され、これらの間に電流阻止
層３１及び再成長用保護層３２とｐ−Ｉｎ０．５ （Ｇ
ａ１−ｑ Ａｌｑ ）０．５ Ｐキャップ層４５が配置
された構造となっている。ここで、キャップ層４５の必
要性は、前記した２回成長によることと、また次の理由
によるものである。
１回目の成長によってｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層２７
を形成し、２回目の成長によってｐ−ＧａＡｌＡｓ層と
電流拡散層１７を形成したことにある。即ち、電流拡散
層１７，２７が２層に形成され、これらの間に電流阻止
層３１及び再成長用保護層３２とｐ−Ｉｎ０．５ （Ｇ
ａ１−ｑ Ａｌｑ ）０．５ Ｐキャップ層４５が配置
された構造となっている。ここで、キャップ層４５の必
要性は、前記した２回成長によることと、また次の理由
によるものである。
【００４２】即ち、一般にＧａＡｌＡｓ上への結晶成長
はその成長主面であるＧａＡｌＡｓ表面が酸化し易く、
酸化膜が形成されているため、良好な結晶成長を行うこ
とが難しい。このため、比較的表面が酸化し難いｐ−Ｉ
ｎＧａＡｌＰキャップ層４５を形成している。また、こ
のキャップ層４５のＡｌ組成ｑを活性層１３のＡｌ組成
ｙよりも大きくすることによって、活性層１３の発光に
対して透明にすることができる。また、キャップ層４５
は上記のことを満足するのに十分な膜厚であればよく、
本実施例では５０ｎｍ以下としている。他の層構造につ
いては、ｐ−クラッド層１４の厚さは０．３μｍ、ｐ−
ＧａＡｌＡｓ電流拡散層２７の厚さは７μｍ、ｐ−Ｇａ
ＡｌＡｓ電流拡散層１７の厚さは５μｍとし、これ以外
の条件（各層の厚さ，キャリア濃度等）は先の第１の実
施例と同様とした。
はその成長主面であるＧａＡｌＡｓ表面が酸化し易く、
酸化膜が形成されているため、良好な結晶成長を行うこ
とが難しい。このため、比較的表面が酸化し難いｐ−Ｉ
ｎＧａＡｌＰキャップ層４５を形成している。また、こ
のキャップ層４５のＡｌ組成ｑを活性層１３のＡｌ組成
ｙよりも大きくすることによって、活性層１３の発光に
対して透明にすることができる。また、キャップ層４５
は上記のことを満足するのに十分な膜厚であればよく、
本実施例では５０ｎｍ以下としている。他の層構造につ
いては、ｐ−クラッド層１４の厚さは０．３μｍ、ｐ−
ＧａＡｌＡｓ電流拡散層２７の厚さは７μｍ、ｐ−Ｇａ
ＡｌＡｓ電流拡散層１７の厚さは５μｍとし、これ以外
の条件（各層の厚さ，キャリア濃度等）は先の第１の実
施例と同様とした。
【００４３】このような構成であれば、電流拡散層１７
で電極１９の直下のｐ−ＧａＡｓ電流阻止層３１及びｐ
−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用保護層３２の周辺部まで広が
った電流が、電流拡散層２７でさらに広がることになり
、先の第３の実施例以上に発光領域を広げることができ
る。
で電極１９の直下のｐ−ＧａＡｓ電流阻止層３１及びｐ
−ＩｎＧａＡｌＰ再成長用保護層３２の周辺部まで広が
った電流が、電流拡散層２７でさらに広がることになり
、先の第３の実施例以上に発光領域を広げることができ
る。
【００４４】なお、本発明は、上述した各実施例に限定
されるものではない。実施例では活性層のＡｌ組成とし
ては、０．３又は０．５を用いたがＡｌ組成を変化させ
ることによって赤色から緑色域に渡る可視光領域の発光
を得ることができる。また、ｐ極電極及び電流阻止層を
円形として示したが、これはｐ側電極の外周が電流阻止
層の外周に一致するか或いはそれより、内部に含まれる
形状であれば、上記実施例と同等の効果があるのはいう
までもない。
されるものではない。実施例では活性層のＡｌ組成とし
ては、０．３又は０．５を用いたがＡｌ組成を変化させ
ることによって赤色から緑色域に渡る可視光領域の発光
を得ることができる。また、ｐ極電極及び電流阻止層を
円形として示したが、これはｐ側電極の外周が電流阻止
層の外周に一致するか或いはそれより、内部に含まれる
形状であれば、上記実施例と同等の効果があるのはいう
までもない。
【００４５】また本実施例では、２回目の結晶成長にお
いて形成する電流拡散層にｐ−ＧａＡｌＡｓ層を採用し
たが、この代りには活性層の発光に対して透明となるよ
うなバンドギャップを有するもので、且つ望ましくは抵
抗が小さい材料であれはよく、例えばｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐとしてもよい。この場合、活性層の発光に対して透明
となるように、電流拡散層のＡｌ組成を、活性層のＡｌ
組成よりも大きくすることが必要である。また、実施例
では基板をｎ型としたが基板をｐ型とし各層の導電型を
逆にしてもよい。さらに、電流阻止層として、高抵抗の
化合物半導体層や絶縁層を用いることも可能である。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。
いて形成する電流拡散層にｐ−ＧａＡｌＡｓ層を採用し
たが、この代りには活性層の発光に対して透明となるよ
うなバンドギャップを有するもので、且つ望ましくは抵
抗が小さい材料であれはよく、例えばｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐとしてもよい。この場合、活性層の発光に対して透明
となるように、電流拡散層のＡｌ組成を、活性層のＡｌ
組成よりも大きくすることが必要である。また、実施例
では基板をｎ型としたが基板をｐ型とし各層の導電型を
逆にしてもよい。さらに、電流阻止層として、高抵抗の
化合物半導体層や絶縁層を用いることも可能である。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。
【００４６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ｉ
ｎＧａＡｌＰ等の発光部を有する発光領域層と光取出し
側電極との間に電流拡散層及び電流阻止層を設けている
ので、発光領域層に注入される電流を電流阻止層の外側
まで広げることができ、光取出し効率及び輝度の向上を
はかり得る半導体発光装置を実現することができる。
ｎＧａＡｌＰ等の発光部を有する発光領域層と光取出し
側電極との間に電流拡散層及び電流阻止層を設けている
ので、発光領域層に注入される電流を電流阻止層の外側
まで広げることができ、光取出し効率及び輝度の向上を
はかり得る半導体発光装置を実現することができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係わる半導体発光装置
の概略構造を示す断面図、
の概略構造を示す断面図、
【図２】本発明の第２の実施例の概略構造を示す断面図
、
、
【図３】本発明の第３の実施例の概略構造を示す断面図
、
、
【図４】本発明の第４の実施例の概略構造を示す断面図
、
、
【図５】従来の半導体発光装置の概略構造を示す断面図
、
、
【図６】従来の半導体発光装置の概略構造を示す断面図
、
、
１１…ｎ−ＧａＡｓ基板、１２…ｎ−ＩｎＧａＡｌＰク
ラッド層、１３…ＩｎＧａＡｌＰ活性層、１４…ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｌＰクラッド層、１５…ｐ−ＩｎＧａＰキャッ
プ層、１６…ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層、１７，２
７…ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層、１８…ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層、１９…ｐ側電極、２０…ｎ側電極、３１
…ｐ−ＧａＡｓ電流阻止層、３２…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ
再成長用保護層、４５…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰキャップ層
。
ラッド層、１３…ＩｎＧａＡｌＰ活性層、１４…ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｌＰクラッド層、１５…ｐ−ＩｎＧａＰキャッ
プ層、１６…ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流阻止層、１７，２
７…ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層、１８…ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層、１９…ｐ側電極、２０…ｎ側電極、３１
…ｐ−ＧａＡｓ電流阻止層、３２…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ
再成長用保護層、４５…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰキャップ層
。
Claims (6)
- 【請求項１】第１導電型の化合物半導体基板と、この基
板上に形成され発光部となる化合物半導体層を有し、且
つ基板と反対側が第２導電型層となる発光領域層と、こ
の発光領域層上の一部に形成された第１導電型の電流阻
止層と、前記発光領域層及び電流阻止層上に形成された
前記発光部よりもバンドギャップの大きな第２導電型の
電流拡散層と、この電流拡散層上の前記電流阻止層と対
向する位置に形成された光取出し側の電極とを具備して
なることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】第１導電型の化合物半導体基板と、この基
板上に形成され発光部となる化合物半導体層を有し、且
つ基板と反対側が第２導電型層となる発光領域層と、こ
の発光領域層上に形成された前記発光部よりもバンドギ
ャップの大きな第２導電型の第１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導電型の電流阻止
層と、前記第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成さ
れた前記発光部よりもバンドギャップの大きな第２導電
型の第２の電流拡散層と、この第２の電流拡散層上の前
記電流阻止層と対向する位置に形成された光取出し側の
電極とを具備してなることを特徴とする半導体発光装置
。 - 【請求項３】前記発光部はＩｎＧａＡｌＰであり、前記
電流阻止層のバンドギャップは、発光部ＩｎＧａＡｌＰ
よりも大きい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４】第１導電型の化合物半導体基板と、この基
板上に形成され発光部となる化合物半導体層を有し、且
つ基板と反対側が第２導電型層となる発光領域層と、こ
の発光領域層上に形成された前記発光部よりもバンドギ
ャップの大きな第２導電型の電流拡散層と、前記発光領
域層と電流拡散層との間の一部に形成され、該発光領域
層と電流拡散層の間のヘテロバリアよりも大きなヘテロ
バリアを形成する第２導電型の電流阻止層と、前記電流
拡散層上の前記電流阻止層と対向する位置に形成された
光取出し側の電極とを具備してなることを特徴とする半
導体発光装置。 - 【請求項５】第１導電型の化合物半導体基板と、この基
板上に形成され発光部となる化合物半導体層を有し、且
つ基板と反対側が第２導電型層となる発光領域層と、こ
の発光領域層上に形成された前記発光部よりもバンドギ
ャップの大きな第２導電型の第１の電流拡散層と、この
電流拡散層上に形成された前記発光部よりもバンドギャ
ップの大きな第２導電型の第２の電流拡散層と、第１の
電流拡散層と第２の電流拡散層との間の一部に形成され
、第１及び第２の電流拡散層間のヘテロバリアよりも大
きなヘテロバリアを形成する第２導電型の電流阻止層と
、第２の電流拡散層上の前記電流阻止層と対向する位置
に形成された光取出し側の電極とを具備してなることを
特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項６】前記光取出し側の電極は、前記電流阻止層
よりも小径に形成されていることを特徴とする請求項１
，２，４又は５記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9915991A JP3251603B2 (ja) | 1990-08-20 | 1991-04-30 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21860790 | 1990-08-20 | ||
| JP2-218607 | 1990-08-20 | ||
| JP9915991A JP3251603B2 (ja) | 1990-08-20 | 1991-04-30 | 半導体発光装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001245553A Division JP3343112B2 (ja) | 1990-08-20 | 2001-08-13 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229665A true JPH04229665A (ja) | 1992-08-19 |
| JP3251603B2 JP3251603B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=26440305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9915991A Expired - Lifetime JP3251603B2 (ja) | 1990-08-20 | 1991-04-30 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3251603B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07169992A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-07-04 | Matsushita Electron Corp | 半導体発光装置 |
| JPH07202264A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-08-04 | Kokukin Ko | 発光ダイオード |
| US5444269A (en) * | 1993-05-31 | 1995-08-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | AlGaInP light emitting device |
| EP0727828A2 (en) * | 1995-02-20 | 1996-08-21 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Semiconductor light emitting element |
| US5631475A (en) * | 1994-07-08 | 1997-05-20 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Semiconductor light emitting element |
| US5814839A (en) * | 1995-02-16 | 1998-09-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device having a current adjusting layer and a uneven shape light emitting region, and method for producing same |
| US6476421B2 (en) | 2000-04-21 | 2002-11-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing thereof |
| US6737669B2 (en) | 2001-11-27 | 2004-05-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device |
| US7075120B2 (en) | 2003-05-27 | 2006-07-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-emitting diode and its manufacturing method |
| JP2007150364A (ja) * | 2007-03-09 | 2007-06-14 | Hitachi Cable Ltd | 発光装置 |
| US7247985B2 (en) | 2003-10-30 | 2007-07-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device having annular shape light emitting region and current blocking layer |
| JP2011054862A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Hitachi Cable Ltd | エピタキシャルウエハ、発光素子、エピタキシャルウエハの製造方法、及び発光素子の製造方法 |
| JP2011066056A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Sony Corp | 半導体発光素子及びその製造方法、画像表示装置、並びに、電子機器 |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP9915991A patent/JP3251603B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5444269A (en) * | 1993-05-31 | 1995-08-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | AlGaInP light emitting device |
| JPH07169992A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-07-04 | Matsushita Electron Corp | 半導体発光装置 |
| JPH07202264A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-08-04 | Kokukin Ko | 発光ダイオード |
| JPH07123171B2 (ja) * | 1993-12-22 | 1995-12-25 | 國欣 黄 | 発光ダイオード |
| US5631475A (en) * | 1994-07-08 | 1997-05-20 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Semiconductor light emitting element |
| US5814839A (en) * | 1995-02-16 | 1998-09-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device having a current adjusting layer and a uneven shape light emitting region, and method for producing same |
| NL1002372C2 (nl) * | 1995-02-16 | 1999-02-25 | Sharp Kk | Halfgeleider licht-emitterende inrichting en werkwijze voor het produceren van deze. |
| EP0727828A2 (en) * | 1995-02-20 | 1996-08-21 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Semiconductor light emitting element |
| EP0727828B1 (en) * | 1995-02-20 | 2001-10-24 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Semiconductor light emitting element |
| US6849473B2 (en) | 2000-04-21 | 2005-02-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing thereof |
| US6476421B2 (en) | 2000-04-21 | 2002-11-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing thereof |
| US6737669B2 (en) | 2001-11-27 | 2004-05-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device |
| US7075120B2 (en) | 2003-05-27 | 2006-07-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-emitting diode and its manufacturing method |
| US7531370B2 (en) | 2003-05-27 | 2009-05-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-emitting diode and its manufacturing method |
| US7247985B2 (en) | 2003-10-30 | 2007-07-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device having annular shape light emitting region and current blocking layer |
| CN100376042C (zh) * | 2003-10-30 | 2008-03-19 | 夏普株式会社 | 半导体发光元件 |
| JP2007150364A (ja) * | 2007-03-09 | 2007-06-14 | Hitachi Cable Ltd | 発光装置 |
| JP2011054862A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Hitachi Cable Ltd | エピタキシャルウエハ、発光素子、エピタキシャルウエハの製造方法、及び発光素子の製造方法 |
| JP2011066056A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Sony Corp | 半導体発光素子及びその製造方法、画像表示装置、並びに、電子機器 |
| US9368685B2 (en) | 2009-09-15 | 2016-06-14 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device, method of manufacturing the same, image display device, and electronic apparatus |
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|---|---|
| JP3251603B2 (ja) | 2002-01-28 |
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