JPH04306886A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH04306886A JPH04306886A JP3100433A JP10043391A JPH04306886A JP H04306886 A JPH04306886 A JP H04306886A JP 3100433 A JP3100433 A JP 3100433A JP 10043391 A JP10043391 A JP 10043391A JP H04306886 A JPH04306886 A JP H04306886A
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- light emitting
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Links
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (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
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体発光素子に関し
、特に、MOCVD法により作製される(Alx Ga
1−x )0.5 In0.5 P結晶を用いた発光素
子に関するものである。
、特に、MOCVD法により作製される(Alx Ga
1−x )0.5 In0.5 P結晶を用いた発光素
子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の(Alx Ga1−x )
0.5 In0.5 P結晶を用いた発光素子の層構造
の一例を示す断面図であり、図において、1はn−Ga
As基板、2はn−Al0.35Ga0.15In0.
5 Pクラッド層、3はIn0.5 Ga0.5 P活
性層、4はp−Al0.35Ga0.15In0.5
Pクラッド層、5はp−In0.5Ga0.5 Pバン
ド不連続緩和層、6はn−GaAs電流ブロック層、7
はp−GaAsコンタクト層である。
0.5 In0.5 P結晶を用いた発光素子の層構造
の一例を示す断面図であり、図において、1はn−Ga
As基板、2はn−Al0.35Ga0.15In0.
5 Pクラッド層、3はIn0.5 Ga0.5 P活
性層、4はp−Al0.35Ga0.15In0.5
Pクラッド層、5はp−In0.5Ga0.5 Pバン
ド不連続緩和層、6はn−GaAs電流ブロック層、7
はp−GaAsコンタクト層である。
【0003】この従来の発光素子は以下のようにして作
製される。まず、n−GaAs基板1上に第1の成長工
程において、n型クラッド層2,活性層3、p型クラッ
ド層4、バンド不連続緩和層5を連続的にMOCVD(
有機金属気相成長法)により成長する。次に、例えば、
SiN膜等からなるストライプ状のマスクを形成し、選
択エッチングにより、バンド不連続緩和層5及びp型ク
ラッド層6の所望領域をエッチング除去し、所望の厚さ
だけp型クラッド層6を残すとももに、バンド不連続緩
和層5とp型クラッド層6からなるストライプ状のメサ
を形成する。
製される。まず、n−GaAs基板1上に第1の成長工
程において、n型クラッド層2,活性層3、p型クラッ
ド層4、バンド不連続緩和層5を連続的にMOCVD(
有機金属気相成長法)により成長する。次に、例えば、
SiN膜等からなるストライプ状のマスクを形成し、選
択エッチングにより、バンド不連続緩和層5及びp型ク
ラッド層6の所望領域をエッチング除去し、所望の厚さ
だけp型クラッド層6を残すとももに、バンド不連続緩
和層5とp型クラッド層6からなるストライプ状のメサ
を形成する。
【0004】この後、上記選択エッチング工程で用いた
エッチングマスクをマスクとして第2の成長工程におい
て、n−GaAs電流ブロック層6を選択的に成長する
。そして、このマスクを除去後、第3の成長工程におい
て、コンタクト層7を成長して、この構造は完了する。 最後に基板1の裏面にn側電極、コンタクト層7上にp
側電極を形成して発光素子が作製される。ここで、p型
ドーピング不純物としてはZn,Mgが用いられる。ま
たn型ドーピング不純物としてはSiもしくはSeが用
いられる。
エッチングマスクをマスクとして第2の成長工程におい
て、n−GaAs電流ブロック層6を選択的に成長する
。そして、このマスクを除去後、第3の成長工程におい
て、コンタクト層7を成長して、この構造は完了する。 最後に基板1の裏面にn側電極、コンタクト層7上にp
側電極を形成して発光素子が作製される。ここで、p型
ドーピング不純物としてはZn,Mgが用いられる。ま
たn型ドーピング不純物としてはSiもしくはSeが用
いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のAlGaInP
系の材料を用いた発光素子は、上記のような構造をして
いた。ところで、p型不純物はAlGaInP中では非
常に動きやすく、しばしば結晶成長の過程でp型層より
不純物が活性層まで拡散して、所望の構造が得られず、
素子の特性を劣化させてしまうことが問題となっていた
。
系の材料を用いた発光素子は、上記のような構造をして
いた。ところで、p型不純物はAlGaInP中では非
常に動きやすく、しばしば結晶成長の過程でp型層より
不純物が活性層まで拡散して、所望の構造が得られず、
素子の特性を劣化させてしまうことが問題となっていた
。
【0006】例えば、図5に、p型不純物としてZnを
用いた場合の第3の成長工程終了後における活性層3近
傍のSIMS (Secondary IonMass
Spectrometry)測定によるZnのプロフ
ァイルを示す。Znがp型クラッド層4と活性層3の界
面付近にパイルアップしており、また活性層3中にも拡
散していることが明確に観測される。
用いた場合の第3の成長工程終了後における活性層3近
傍のSIMS (Secondary IonMass
Spectrometry)測定によるZnのプロフ
ァイルを示す。Znがp型クラッド層4と活性層3の界
面付近にパイルアップしており、また活性層3中にも拡
散していることが明確に観測される。
【0007】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、結晶成長工程中でのp型不純物
の拡散を抑制でき、良好な特性を有する半導体発光素子
を得ることを目的とする。
ためになされたもので、結晶成長工程中でのp型不純物
の拡散を抑制でき、良好な特性を有する半導体発光素子
を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体発
光素子は、(Alx Ga1−x )0.5 In0.
5 Pからなる活性層を活性層よりバンドギャップエネ
ルギーが大きな(Aly Ga1−y )0.5 In
0.5 Pであるn型のクラッド層と(Alz Ga1
−z )0.5 In0.5 Pであるp型のクラッド
層とで挟み込んだダブルヘテロ構造を含む半導体発光素
子において、活性層近傍のp型クラッド層中に、p型の
クラッド層の結晶とは組成、もしくは構成元素が異なる
結晶を1層以上導入したものである。
光素子は、(Alx Ga1−x )0.5 In0.
5 Pからなる活性層を活性層よりバンドギャップエネ
ルギーが大きな(Aly Ga1−y )0.5 In
0.5 Pであるn型のクラッド層と(Alz Ga1
−z )0.5 In0.5 Pであるp型のクラッド
層とで挟み込んだダブルヘテロ構造を含む半導体発光素
子において、活性層近傍のp型クラッド層中に、p型の
クラッド層の結晶とは組成、もしくは構成元素が異なる
結晶を1層以上導入したものである。
【0009】
【作用】この発明による半導体発光素子は、AlGaI
nP系の材料を用いた発光素子において、p型クラッド
層中の活性層近傍にp型のクラッド層の結晶とは組成、
もしくは構成元素が異なる結晶を1層以上導入するよう
にしたので、この層がp型不純物の拡散を防止の効果を
生じ、p型のクラッド層より活性層へのp型不純物の拡
散が抑制される。
nP系の材料を用いた発光素子において、p型クラッド
層中の活性層近傍にp型のクラッド層の結晶とは組成、
もしくは構成元素が異なる結晶を1層以上導入するよう
にしたので、この層がp型不純物の拡散を防止の効果を
生じ、p型のクラッド層より活性層へのp型不純物の拡
散が抑制される。
【0010】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は本発明の半導体発光素子として、(Alx
Ga1−x )0.5 In0.5 P結晶を用いた
発光素子の層構造の一例を示す断面図であり、図におい
て、1はn−GaAs基板、2はn−Al0.35Ga
0.15In0.5 Pクラッド層、3はIn0.5
Ga0.5 P活性層、4はp−Al0.35Ga0.
15In0.5 Pクラッド層、5はp−In0.5
Ga0.5 Pバンド不連続緩和層、6はn−GaAs
電流ブロック層、7はp−GaAsコンタクト層、8は
Zn拡散防止層である。
する。図1は本発明の半導体発光素子として、(Alx
Ga1−x )0.5 In0.5 P結晶を用いた
発光素子の層構造の一例を示す断面図であり、図におい
て、1はn−GaAs基板、2はn−Al0.35Ga
0.15In0.5 Pクラッド層、3はIn0.5
Ga0.5 P活性層、4はp−Al0.35Ga0.
15In0.5 Pクラッド層、5はp−In0.5
Ga0.5 Pバンド不連続緩和層、6はn−GaAs
電流ブロック層、7はp−GaAsコンタクト層、8は
Zn拡散防止層である。
【0011】また、図2はZn拡散防止層8の詳細な構
成例を示したもので、図において、図1と同一符号は同
一部分を示しており、9はp−Al0.35Ga0.1
5In0.5 P層、10はp−InX Ga(1−x
) P層(但し、0≦x≦1)、11はp−Iny G
az Al(1−y−z) As層(但し、0≦y≦1
,0≦z≦1,0≦y+z≦1)であり、図2(a)
はp−Al0.35Ga0.15In0.5 P層9と
p−InX Ga(1−x) P層10をそれぞれ10
0オングストローム,50オングストロームで複数回交
互に積層してZn拡散防止層8を構成したものであり、
図2(b) はp−Al0.35Ga0.15In0.
5 P9とp−Iny Gaz Al(1−y−z)
As層11をそれぞれ100オングストローム,20オ
ングストロームで交互に複数回積層してZn拡散防止層
8を構成したものである。
成例を示したもので、図において、図1と同一符号は同
一部分を示しており、9はp−Al0.35Ga0.1
5In0.5 P層、10はp−InX Ga(1−x
) P層(但し、0≦x≦1)、11はp−Iny G
az Al(1−y−z) As層(但し、0≦y≦1
,0≦z≦1,0≦y+z≦1)であり、図2(a)
はp−Al0.35Ga0.15In0.5 P層9と
p−InX Ga(1−x) P層10をそれぞれ10
0オングストローム,50オングストロームで複数回交
互に積層してZn拡散防止層8を構成したものであり、
図2(b) はp−Al0.35Ga0.15In0.
5 P9とp−Iny Gaz Al(1−y−z)
As層11をそれぞれ100オングストローム,20オ
ングストロームで交互に複数回積層してZn拡散防止層
8を構成したものである。
【0012】以下、本実施例の半導体発光素子の製造方
法について説明する。まず、第1の成長工程において、
n−GaAs基板1上に、n−Al0.35Ga0.1
5In0.5 Pクラッド層2,In0.5 Ga0.
5 P活性層3,p−Al0.35Ga0.15In0
.5 Pクラッド層4,図2(a) あるいは図2(b
) に示した構造のZn拡散防止層8,及びp−Al0
.35Ga0.15In0.5 Pクラッド層4,p−
In0.5 Ga0.5 Pバンド不連続緩和層5を連
続的にMOCVD法により成長する。ここで、n型クラ
ッド層2の厚みは約1μm、活性層3の厚みは約0.0
7μmとし、活性層3からバンド不連続緩和層5までの
厚みは約1μmとする。また、Zn拡散防止層8は活性
層3からの距離が0.1μm以下の領域に設けることが
望ましい。
法について説明する。まず、第1の成長工程において、
n−GaAs基板1上に、n−Al0.35Ga0.1
5In0.5 Pクラッド層2,In0.5 Ga0.
5 P活性層3,p−Al0.35Ga0.15In0
.5 Pクラッド層4,図2(a) あるいは図2(b
) に示した構造のZn拡散防止層8,及びp−Al0
.35Ga0.15In0.5 Pクラッド層4,p−
In0.5 Ga0.5 Pバンド不連続緩和層5を連
続的にMOCVD法により成長する。ここで、n型クラ
ッド層2の厚みは約1μm、活性層3の厚みは約0.0
7μmとし、活性層3からバンド不連続緩和層5までの
厚みは約1μmとする。また、Zn拡散防止層8は活性
層3からの距離が0.1μm以下の領域に設けることが
望ましい。
【0013】次に、例えばSiN膜等からなるストライ
プ状のマスクを形成し、選択エッチングにより、バンド
不連続緩和層5及びp型クラッド層6の所定の領域をエ
ッチング除去する。これにより、p型クラッド層6内に
埋め込んだZn拡散防止層8が露出しない程度の所望の
厚さ、例えば0.2μmから0.3μm程度、p型クラ
ッド層6を残すとももに、バンド不連続緩和層5とp型
クラッド層6からなるストライプ状のメサを形成する。
プ状のマスクを形成し、選択エッチングにより、バンド
不連続緩和層5及びp型クラッド層6の所定の領域をエ
ッチング除去する。これにより、p型クラッド層6内に
埋め込んだZn拡散防止層8が露出しない程度の所望の
厚さ、例えば0.2μmから0.3μm程度、p型クラ
ッド層6を残すとももに、バンド不連続緩和層5とp型
クラッド層6からなるストライプ状のメサを形成する。
【0014】この後、上記選択エッチング工程で用いた
エッチングマスクをマスクとして、第2の成長工程にお
いて、n−GaAs電流ブロック層6を選択的に成長す
る。そして、このマスクを除去後、第3の成長工程にお
いて、p−GaAsコンタクト層7を成長して図1の構
造を完成する。最後に基板1の裏面にn側電極,コンタ
クト層7上にp側電極を形成して本実施例の発光素子を
作製する。なお、p型ドーピング不純物としてZnを用
い、また、n型ドーピング不純物としてはSiもしくは
Seを用いる。
エッチングマスクをマスクとして、第2の成長工程にお
いて、n−GaAs電流ブロック層6を選択的に成長す
る。そして、このマスクを除去後、第3の成長工程にお
いて、p−GaAsコンタクト層7を成長して図1の構
造を完成する。最後に基板1の裏面にn側電極,コンタ
クト層7上にp側電極を形成して本実施例の発光素子を
作製する。なお、p型ドーピング不純物としてZnを用
い、また、n型ドーピング不純物としてはSiもしくは
Seを用いる。
【0015】ここで、本実施例での構造の半導体発光素
子の活性層3近傍のSIMS分析を図3に示す。従来の
構造の場合と異なり、Znは拡散防止層8近傍に蓄積し
ており、活性層4への拡散はほとんど起こっていない。 なお、拡散防止層8と活性層3の間にあるp型クラッド
層4からのZnの拡散については、該p型クラッド層4
の膜厚が0.1μm以下と非常に薄いため、その中に含
まれているZnの絶対量は非常に少なく、ほとんど問題
にはならない。
子の活性層3近傍のSIMS分析を図3に示す。従来の
構造の場合と異なり、Znは拡散防止層8近傍に蓄積し
ており、活性層4への拡散はほとんど起こっていない。 なお、拡散防止層8と活性層3の間にあるp型クラッド
層4からのZnの拡散については、該p型クラッド層4
の膜厚が0.1μm以下と非常に薄いため、その中に含
まれているZnの絶対量は非常に少なく、ほとんど問題
にはならない。
【0016】このような本実施例によるAlGaInP
系結晶からなる半導体発光素子は、以上のように構成さ
れており、活性層3からの距離が0.1μm以下のp型
クラッド層4中に、p型クラッド層4とはその組成また
はその構成元素が異なる結晶からなるZn拡散防止層8
を挿入するようにしたので、各成長工程におけるp型ド
ーピング不純物としてのZnの活性層への拡散は拡散防
止層8により抑制され、p型のクラッド層4から活性層
3へのp型不純物の拡散がなくなり、これにより、素子
特性の良好なものが得られる。例えば、この素子の発振
しきい値電流は45mAとなり、従来の70mAに比べ
て大きく改善できる。
系結晶からなる半導体発光素子は、以上のように構成さ
れており、活性層3からの距離が0.1μm以下のp型
クラッド層4中に、p型クラッド層4とはその組成また
はその構成元素が異なる結晶からなるZn拡散防止層8
を挿入するようにしたので、各成長工程におけるp型ド
ーピング不純物としてのZnの活性層への拡散は拡散防
止層8により抑制され、p型のクラッド層4から活性層
3へのp型不純物の拡散がなくなり、これにより、素子
特性の良好なものが得られる。例えば、この素子の発振
しきい値電流は45mAとなり、従来の70mAに比べ
て大きく改善できる。
【0017】なお、上記実施例では、Zn拡散防止層8
を活性層3からの距離が0.1μm以下のp型クラッド
層4中に設けた例について示したが、活性層3からZn
拡散防止層8までの距離は、これに限定されるものでは
なく、Zn拡散防止層8は活性層3近傍のp型クラッド
層4中で、かつ、リッジ形成時にエッチングにより表面
に露出しない程度の位置に形成されていればよい。
を活性層3からの距離が0.1μm以下のp型クラッド
層4中に設けた例について示したが、活性層3からZn
拡散防止層8までの距離は、これに限定されるものでは
なく、Zn拡散防止層8は活性層3近傍のp型クラッド
層4中で、かつ、リッジ形成時にエッチングにより表面
に露出しない程度の位置に形成されていればよい。
【0018】また、上記実施例ではZn拡散防止層8と
して図2(a) に示したp−AlGaInP層9とp
−InGaP層10の多層構造、もしくは、図2(b)
に示したp−AlGaInP層9とp−InGaAl
As層11の多層構造を用いた例について示したが、Z
n拡散防止層8はこのような多層構造でなくてもよく、
p−InGaP層もしくはp−InGaAlAs層の1
層だけで構成してもよく、この場合においても上記実施
例と同様の効果がある。
して図2(a) に示したp−AlGaInP層9とp
−InGaP層10の多層構造、もしくは、図2(b)
に示したp−AlGaInP層9とp−InGaAl
As層11の多層構造を用いた例について示したが、Z
n拡散防止層8はこのような多層構造でなくてもよく、
p−InGaP層もしくはp−InGaAlAs層の1
層だけで構成してもよく、この場合においても上記実施
例と同様の効果がある。
【0019】さらに、1層だけでZn拡散防止層8を構
成する場合には、p−InGaP層やp−InGaAl
As層にかわってp−InGaAsP層を用いて構成し
ても同様の効果がある。
成する場合には、p−InGaP層やp−InGaAl
As層にかわってp−InGaAsP層を用いて構成し
ても同様の効果がある。
【0020】また、多層構造で拡散防止層8を構成する
場合には、本実施例以外に上記に示したp−InGaP
層,p−AlGaInP層,p−InGaAlAs層,
p−InGaAsP層を種々の組み合わせで構成しても
同様の効果がある。
場合には、本実施例以外に上記に示したp−InGaP
層,p−AlGaInP層,p−InGaAlAs層,
p−InGaAsP層を種々の組み合わせで構成しても
同様の効果がある。
【0021】また、上記実施例は、p型ドーパントとし
てZnを用いた例について示したがこれは、MgやCd
等を用いてもよく、この場合でも同様の効果がある。
てZnを用いた例について示したがこれは、MgやCd
等を用いてもよく、この場合でも同様の効果がある。
【0022】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、p型
クラッド層中の活性層近傍にp型のクラッド層の組成、
もしくは構成元素が異なる結晶を1層以上導入したので
、この層がp型不純物の拡散防止の効果を生じ、p型の
クラッド層より活性層へのp型不純物の拡散が抑制でき
、良好な素子特性を示す発光素子が得られるという効果
がある。
クラッド層中の活性層近傍にp型のクラッド層の組成、
もしくは構成元素が異なる結晶を1層以上導入したので
、この層がp型不純物の拡散防止の効果を生じ、p型の
クラッド層より活性層へのp型不純物の拡散が抑制でき
、良好な素子特性を示す発光素子が得られるという効果
がある。
【図1】この発明の一実施例による半導体発光素子にお
ける、AlGaInp結晶を用いた発光素子の層構造の
一例を示す断面図である。
ける、AlGaInp結晶を用いた発光素子の層構造の
一例を示す断面図である。
【図2】図1に示すZn拡散防止層8の詳細構成例の断
面図である。
面図である。
【図3】この発明の一実施例の半導体発光素子における
、活性層近傍のZnのSIMSプロファイルを示す図で
ある。
、活性層近傍のZnのSIMSプロファイルを示す図で
ある。
【図4】従来のこの種の半導体発光素子の層構造の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図5】従来のこの種の半導体発光素子の活性層近傍の
ZnのSIMSプロファイルを示す図である。
ZnのSIMSプロファイルを示す図である。
1 n−GaAs基板
2 n−AlGaInPクラッド層3 I
nGaP活性層 4 p−AlGaInPクラッド層5 p
−InGaPバンド不連続緩和層6 n−GaA
s電流ブロック層7 p−GaAsコンタクト層 8 Zn拡散防止層 9 p−AlGaInP層 10 p−InGaP層 11 p−InGaAlAs層
nGaP活性層 4 p−AlGaInPクラッド層5 p
−InGaPバンド不連続緩和層6 n−GaA
s電流ブロック層7 p−GaAsコンタクト層 8 Zn拡散防止層 9 p−AlGaInP層 10 p−InGaP層 11 p−InGaAlAs層
Claims (1)
- 【請求項1】 (Alx Ga1−x )0.5 I
n0.5 Pからなる活性層を前記活性層よりバンドギ
ャップエネルギーが大きな(Aly Ga1−y )0
.5 In0.5 Pであるn型クラッド層と(Alz
Ga1−z )0.5 In0.5 Pであるp型ク
ラッド層とで挟み込んだダブルヘテロ構造を含む半導体
発光素子において、前記活性層近傍の前記p型クラッド
層中に、p型クラッド層の結晶とは組成、もしくは構成
元素が異なる結晶を1層以上導入したことを特徴とする
半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3100433A JPH04306886A (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3100433A JPH04306886A (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04306886A true JPH04306886A (ja) | 1992-10-29 |
Family
ID=14273821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3100433A Pending JPH04306886A (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04306886A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10242575A (ja) * | 1997-02-25 | 1998-09-11 | Hitachi Ltd | 半導体素子 |
JP2000058906A (ja) * | 1998-07-24 | 2000-02-25 | Hewlett Packard Co <Hp> | 発光素子 |
-
1991
- 1991-04-03 JP JP3100433A patent/JPH04306886A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10242575A (ja) * | 1997-02-25 | 1998-09-11 | Hitachi Ltd | 半導体素子 |
JP2000058906A (ja) * | 1998-07-24 | 2000-02-25 | Hewlett Packard Co <Hp> | 発光素子 |
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