JPH05267797A - 発光半導体ダイオード - Google Patents

発光半導体ダイオード

Info

Publication number
JPH05267797A
JPH05267797A JP33800592A JP33800592A JPH05267797A JP H05267797 A JPH05267797 A JP H05267797A JP 33800592 A JP33800592 A JP 33800592A JP 33800592 A JP33800592 A JP 33800592A JP H05267797 A JPH05267797 A JP H05267797A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light emitting
active layer
emitting semiconductor
semiconductor diode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33800592A
Other languages
English (en)
Inventor
Der Poel Carolus J Van
ヨハネス ファン デア ポエル カルロス
Adriaan Valster
ファルスター アドリアーン
Michael J B Boermans
ジェー ビー ボエルマンス ミヒャエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of JPH05267797A publication Critical patent/JPH05267797A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers 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
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004Devices characterised by their operation
    • H01L33/002Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
    • H01L33/0025Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32325Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3201Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures incorporating bulkstrain effects, e.g. strain compensation, strain related to polarisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 高い最大作動温度を任意の波長において有す
るダイオードを提供する。 【構成】 活性層3の半導体材料の組成を圧縮歪みを有
すると共に異なる元素の原子が活性層の半導体材料によ
り小さな規則性の分布を有することである。これにより
始動電流が減少するが発光波長は実質的に変化しない。
クラッド層2,4の半導体材料の分布はより不規則であ
るので、閉じ込め及びこれによる始動電流の温度依存特
性が改善される。ダイオードレーザの最大作動温度は低
い始動電流及び低い前記始動電流に依存する温度により
かなり増加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光半導体ダイオードに
関するもので、この発光半導体ダイオードは第一導電形
の半導体基板と、この基板上に順次第一導電形の第一ク
ラッド層、活性層及び、第二導電形の第二クラッド層と
を備える半導体基体からなり、前記活性層及び前記クラ
ッド層は各々III −V 族化合物半導体材料の混晶からな
り、異なる元素の原子が少なくとも一個のサブラティス
上に存在する発光半導体ダイオードに関するものであ
る。
【0002】このような発光ダイオードは特に、これら
がレーザーとして形成された場合、及び発光波長がスペ
クトルの可視部である場合に、色々な応用分野、即ちコ
ンパクトディスク、ビデオディスクのような光学的デジ
タル録音のような光学ディスクシステム及びレーザプリ
ンター、バーコードリーダー(bar code readers) の発
光光源として適している。LED 発光ダイオードとして構
成されるダイオードの多くの応用分野もある。
【0003】
【従来の技術】このような発光ダイオード及びこのよう
にこれを製造する方法は、文献「"AlGaInP Double Hete
rostructure Visible −Light Laser Diodes with a Ga
InP Active Layer Grown by Metalorganic Vapour Phas
e Epitaxy"小林等著、IEEE Journal of Quantum Electr
onics, vol. QE−23, no. 6, June 1987, 第704 頁」に
より既知である。この文献はn形ガリウム砒素(n-GaAs)
基板上に活性層が二個のクラッド層の間にある発光半導
体ダイオードを記載している。前記活性層及びクラッド
層は各々III −V 族化合物半導体材料の混晶、ここでは
インジウム・リン(InP) 、アルミニウム・リン(AlP) 及
びガリウム・リン(GaP) の混晶を前記クラッド層として
及びインジウム・リン(InP) 及びガリウム・リン(GaP)
を活性層として構成し、少なくとも一個のサブラティ
ス、ここでは第III 族の原子のf.c.c.格子に異なる元素
の原子、ここで前記活性層にはインジウム(In)及びガリ
ウム(Ga)原子、前記クラッド層にはインジウム(In)、ガ
リウム(Ga)及びアルミニウム(Al)原子が存在する。前記
発光ダイオードにおいて、ここではレーザとして構成さ
れるものでは、共振空洞(resonance cavity)として作用
する細長い(strip-shaped)形状の領域と、この領域内に
pn結合の存在により順方向の電流路の場合、前記活性In
GaP 層内に電磁放射線が発光する。前記既知のレーザは
700 °C あるいはそれより低い温度の成長温度で製造さ
れ、またガリウム砒素(GaAs)のバッファ層で構成され
る。発光波長は約670nm(664 乃至690nm)である。これは
フォトルミネッセンス波長が約660nm であることを意味
し、これはほぼ1.88eVのバンドギャップに対応する。約
670nm のこのような波長は上記応用例のいくつかに特に
適する。
【0004】前記既知半導体ダイオードの欠点は、最大
動作温度が比較的低いことである。この温度はとりわけ
始動電流の値及び前記始動電流の温度依存性に依存す
る。始動電流及び温度依存性を可能な限り低くしなけれ
ばならない。既知ダイオードレーザの始動電流密度とし
て典型的な値は3乃至4kA/cm2で、絶対温度T0の典型的
な値は90ないし125Kである。(高いT0の値は小さな温度
依存性を意味する)このような既知ダイオードの利点、
特に大きな出力の可能性の最大作動温度はこれらの値に
よって制限される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点が少
なくともより少ない程度に又は全くない、即ちほぼ同一
の発光波長で比較的高い最大作動温度を有する発光半導
体ダイオード、特に半導体ダイオードレーザをとりわけ
提供することを目的とする。
【0006】上記の期待される目的は、発光波長が実質
的に同一である場合に始動電流又はこれに依存する温度
温度依存性が減少する手段の組合せにより実現すること
が出来るという認識に基づくものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
のために、冒頭に記載のような発光半導体ダイオードは
活性層の半導体材料の組成を前記活性層が圧縮歪みの下
で、前記サブラティス上に存在する異なる元素の原子が
前記活性層の半導体材料の少なくともより低い規則性分
布を有するように選択する。前記活性層による圧縮歪み
(compression strain)作用及び引っ張り歪み(tension s
train)の作用の両者はダイオードレーザの始動電流密度
を非常に減少する。しかしながら前者の圧縮歪みは発光
波長の上昇を伴い、また後者の引張歪みは発光波長の降
下をもたらす。本発明による半導体ダイオードにおい
て、始動電流は圧縮歪み(compression strain)の作用に
より減少し、これは波長の上昇を意味する。前記一個の
サブラティス上に存在する異なる元素の原子が既知レー
ザに比較して前記活性層の半導体材料でのより小さな規
則性の分布(上記サブラティス上において)を有する
が、前記活性層の材料のバンドギャップは拡大され、こ
れにより失われる圧縮歪み(compression strain)の存在
により得られる始動電流を減少することなく発光波長は
再び降下する。始動電流の減少はこのようにして得ら
れ、同時にこのような最大作動温度における増加は、た
とえば圧縮歪みまたは引張り歪みが加わる場合よりも波
長が非常に小さい程度に変化する。
【0008】特に好ましい実施例は、前記圧縮歪みの値
及び上記分布の規則性の程度が互いに調整される場合で
ある。即ち、これらが適切な方法で調整される場合、ダ
イオードレーザはその発光波長が全くまた実質的に変化
することなく、従って実質的に既知レーザの波長と等し
い。
【0009】本発明によるダイオードレーザの好ましい
実施例は、一個のサブラティス上に存在する異なる元素
の原子が前記クラッド層の半導体材料中においてもより
小さな規則性分布を有することを特徴とする。前記クラ
ッド層の半導体材料のバンドギャップはこれにより拡大
する。この結果、前記クラッド層と活性層との間のバン
ドギャップの相違は、発光波長が同一に維持される場合
即ち前記活性層の半導体材料のバンドギャップが同一で
ある場合に増加する。このようにして得られるより良好
な閉じ込めはレーザの始動電流に依存し相当に低い温度
となる。従って特に好ましい実施例において、最大作動
温度は低い始動電流によってのみみならず、この始動電
流に依存する低い温度によっても改善され、これはこの
ダイオードレーザを非常に有利なものとする。
【0010】好ましくは、前記基板はガリウム砒素(GaA
s)で、前記活性層はインジウム・ガリウム・リン(InGa
P) またはインジウム・アルミニウム・ガリウム・リン
(InAlGaP) 及び前記クラッド層は前記活性層よりも高い
アルミニウム含有量のインジウム・アルミニウム・ガリ
ウム・リン(InAlGaP) で構成される。このようなダイオ
ードは上記応用例に非常に適する。InGaP/InAlGaP 材料
系におけるダイオードレーザの場合に、最大不規則性の
要素は前記材料の各々のバンドギャップを約100meV増加
する。前記材料系で前記最大圧縮歪みに対応する発光波
長の増加を伴う前記最大圧縮歪み(前記活性層のバンド
ギャップを狭める)は約1%の格子定数の増加に対応
し、この増加は約50原子%のインジウム含有量が約60原
子%に上昇する場合に得られる。本実施例による約1000
μm の長さを有するダイオードレーザは約0.35kA/cm2
非常に低い始動電流密度と約190Kと非常に高いT0とを前
記活性層及び2個のクラッド層が実質的に最大不規則性
分布を有する場合に見出される。これは、既知ダイオー
ドレーザの最大作動温度よりもかなり高い最大作動温度
となる。
【0011】他の実施例では、前記活性層内の1以上の
好ましくは少なくとも2個の量子井戸層(QW 層) を用い
て得られる。これらのQW層が少なくとも約6nm、好まし
くは約8nm の厚さを有する場合、前記発光波長は比較的
小さな程度でのみ影響される。これは実際に許容される
最大許容圧縮及び最大可能不規則性による許容の範囲内
にあることを意味する。このようなQW層の利点は鏡面(m
irror)のより低い負荷がダイオードレーザにあることで
ある。さらに他の利点はこれらが比較的容易に製造され
ることである。歪み層に生じる欠陥を防止するために使
用されるQW層または層の厚さに上限がある。以下の経験
に基づく概略的な規則が適用できる。即ち、QW層の全体
の厚さ×QW層の相対ミスマッチ(mismatch)<100 ×10-4
μm *%である。この関係式も歪みの最上限を与える。
【0012】前記1個のサブラティス上に存在する異な
る元素の原子のより小さな規則分布は、(001) 方位から
外れた方位を有する半導体基板を使用する場合、とりわ
けInGaP/InAlGaP 材料で得ることができる。従って他の
実施例では前記半導体基板は(001) 方位からずれた方位
を有し、例えば(511) 又は(311) 方位であり、あるいは
(001) 方位に対する相対的な方位ずれは少なくとも6度
程度である。
【0013】さらにこのような上記材料系における分布
は、成長温度及びIII 族とV 族の原子比のような成長条
件の適切な選択により実現することが可能である。前記
分布の不規則性の程度はこの方法により個別に各半導体
層に対して調整することが出来る。明らかに、不規則性
の程度がこの方法を用いて全ての半導体層に対して同一
であるべき選択をしてもよく、又は少なくとも前記活性
層及び前記2個のクラッド層に対して既に述べた方法と
同様の方法で行ってもよい。分布の不規則性の増加は70
0 °C よりも高い成長温度において観測され、この分布
は少なくとも約750 °C の成長温度で実質的に完全に不
規則的である。前記成長温度は容易に制御できる量であ
り、従って前記分布の不規則性の程度に影響する手段と
して有効である。本発明による半導体ダイオードの有効
な実施例及び上記材料系において、充分に高いアルミニ
ウム含有量を有するAlGaAsのバッファ層が前記半導体基
板と前記第一クラッド層との間に存在することを特徴と
する。このようなバッファ層の使用は、上述の上昇する
成長温度で充分に良好な形態の半導体層を成長を可能に
するのに必要である。必要な前記アルミニウムの含有量
は成長温度にレベル依存し、又少なくとも6原子%であ
る。
【0014】
【実施例】本発明を実施例に基づいて図面を参照し詳細
に説明する。図1は本発明による発光半導体ダイオード
の実施例の断面図を示す。図2及び図3は連続する製造
工程における図1に示す発光半導体ダイオードの断面を
示し、図4は様々な温度での本発明による発光半導体ダ
イオードの電流に対応する光出力をプロットしたものを
示す。
【0015】上記図は概略図であって実寸に則したもの
ではなく、従って厚さ方向の大きさは特に明瞭のために
誇張してある。原則的にこれらの図面中で使用される同
一の参照番号は同一の対応部分を示す。同一の導電型の
半導体領域は原則的に同一方向のハッチングで示され
る。
【0016】図1は本発明による発光半導体ダイオード
の第一の実施例の断面図を示す。前記半導体ダイオード
は第一導電形、ここでは接合導電体8を有するn導電形
の基板領域1を備える半導体基体で、本実施例では単結
晶ガリウム砒素からなる。半導体層の構造はこの基体上
にとりわけn形InAlGaP の第一クラッド層2、InGaPの
活性層3及びp形InAlGaP の第二クラッド層4とからな
る。これらの半導体層2、3及び4は各々III −V 族化
合物半導体材料の混晶からなり、異なるIII 族の元素の
原子が少なくとも1個のサブラティス上に存在し、この
場合に第III 族の元素の原子がサブラティス上に存在す
る。前記第二クラッド層上にはInGaP の中間層5及びメ
サ型のストリップ(mesa-shaped strip)12を形成する
GaAsのコンタクト層6が存在し、これら両者はともに反
対導電形、即ち前記p導電形である。導電層7を前記メ
サ型ストリップ12上に設け、前記コンタクト層6と良
好且つ実質的なオーミックコンタクトを設けて、前記ス
トリップ12の外側に隣接する前記中間層5とバリアを
構成する接合を形成する。この結果、前記導電層7及び
8を電流回路内に組入れる場合、ある一定電圧以下では
前記メサ型ストリップ12に隣接する半導体基体内の領
域14及び15には実質的に全く電流が流れない。本発
明によれば、前記活性層3ここではInGaP で形成される
半導体材料の組成は圧縮歪みの下に前記活性層があり、
又前記1個のサブラティス上に存在する異なる元素の原
子が本実施例の場合にインジウムIn及びガリウムGa原子
が前記活性層3の前記半導体材料内に少なくともより小
さな規則性分布を有するように選択する。前記ダイオー
ドレーザの始動電流はこれにより相当減少し、同時に発
光波長は既知ダイオードレーザ(670nm) の発光波長に比
較してほとんど変わらない。このようなダイオードの有
用性は前記最大作動温度及び最大出力が非常に高くなる
ことにより増大する。前記圧縮歪み及び不規則性の程度
は本実施例では発光波長が既知レーザの波長、即ちほぼ
670nm の波長に実質的に等しく選択される。前記圧縮歪
みは前記GaAs基板に比較して1%大きな格子定数を用い
ることにより達成される。この目的のため、前記活性層
3は既知ダイオードレーザにおける約50原子%に代えて
約60原子%のインジウムからなる。前記第III 族の元
素、即ちインジウムIn及びガリウムGaの分布は前記活性
層3内で実質的に完全な不規則性を有するので、前記バ
ンドギャップは前記圧縮歪みが存在しない場合ほぼ100m
eVだけ減少する。前記異なる元素の原子、ここではIn、
Ga及びAl原子が前記1個のサブラティス上に存在し、本
実施例においてInAlGaP で形成される前記クラッド層2
及び4の半導体材料にもまたより小さな規則性又は実質
的に完全に不規則な分布を有する。この結果、前記クラ
ッド層2及び4のバンドギャプは増加し、前記活性層3
のバンドギャップが実質的に変化することなく維持され
るので前記閉じ込めは非常に改善される。本実施例にお
ける発光ダイオードの始動電流の温度依存性は結果とし
て既知ダイオードの温度依存性よりも低く、これはさら
に最大作動温度を増加する。さらにまた、約20原子%の
アルミニウム含有量のAlGaAsのバッファ層11は前記基
板領域1と前記第一クラッド層2との間に存在する。こ
の結果、前記バッファ層11の上に存在する各種の層は
比較的高い成長温度、本実施例では760 °C で、結晶品
質を低下させることなく設けることができ、これらの層
の前記第一サブラティス上の前記第III 族の元素の分布
は、この高い温度のため最大不規則特性を有する。本実
施例では、前記クラッド層2及び4はIn 0.5Al0.35Ga
0.15Pからなる副次層2B及び4BとIn0.5Al0.15Ga0.35
Pからなる副次層2A及び4A(いわゆる分離閉じ込め
層(separate confinement 層))からなり、同時に前記
活性層3は、In0.62Ga0.38P からなる単層の量子井戸層
からなり、この厚さは約10nmである。前記量子井戸層3
の比較的大きな厚さのため、前記発光波長がほとんど影
響されることなく前記ミラー負荷は比較的低い。前記半
導体基体以内に前記メサ型ストリップ12が一部を形成
するメサ型ストリップ領域13があり、また順方向の充
分な電流強度がある場合、電磁放射線の発光を生じるp
n接合が存在する。前記導電層7は前記コンタクト層6
と良好な電気的接合をあることを意味する。ダイオード
レーザの構成の観点から、前記メサ型ストリップ12
は、長手方向に垂直で図面内の2個の互いに平行な鏡面
と境界を有し、これらの面は半導体基体が形成される結
晶の自然へき開面と一致する。この結果発生する光の共
振空洞(reasonance cavity)を前記活性層3内の前記ス
トリップ領域13内に形成する。表1は本実施例におい
て使用される様々な半導体層の組成、ドーピングレベル
及び厚さを示す。
【0017】
【表1】
【0018】前記メサ型ストリップ12の幅は約7μm
であり、その長さは約300 μm である。本実施例におけ
る前記基板1上の前記接合導電体層8は約0.1 μm の厚
さの金ゲルマニウムニッケル(Au/Ge/Ni)層である。本実
施例における前記導電層7は約0.1 μm の厚さの白金
層、約0.05μm のタンタル層及び約0.25μm の金層であ
る。
【0019】上記の発光半導体ダイオードは以下のよう
に製造される(図2及び図3参照)。出発材料は単結晶
n形ゲルマニウム砒素の(001) 基板1である。前記(00
1) 方位を有する表面の研磨及びエッチングの後、この
表面上に20原子%のアルミニウムを含有するn形AlGaAs
の0.1 μm の厚さの層11を例えば760 °C の成長温度
のOMVPE(有機金属気相エピタキシ: Organo Metallic Va
pour Phase Epitaxy) を用いて気相から先ず形成する。
約760 °C の比較的高い温度は、前記バッファ層11に
次いで形成される層の第III 族の元素を適切なサブラテ
ィス上に実質的に完全に不規則に分布する。次いでInAl
GaP の第一クラッド層2、InGaP の活性層3、InAlGaP
の第二クラッド層4、InGaP の中間層5及びGaAsのコン
タクト層6を設け、前記クラッド層2及び4は各々2個
の副次層2A,2B及び4A,4Bで構成される。各半
導体層の組成、導電形、ドーピング濃度、厚さ及びバン
ドギャップを上記表1に示す。上記構造の層を有する基
板を成長装置から取り出した後、図2の図面の平面に対
し直角で長手軸方向にストリップ形状のフォトレジスト
をこの表面に設けて、1μm の厚さのマスク層10を形
成する。図2は最終構造の長手方向に垂直な概略断面図
である。
【0020】次いで、メサ型ストリップ12(図3参
照)を図2に示す半導体層構造にエッチングで形成し、
前記GaAsコンタクト層6は、NH3, H2O2 及び H2Oが各々
2:1:50の比率のエッチャントを用い、室温で約0.
7 μm/分のエッチング速度で局部的に除去する。次の層
In0.5Ga0.5P の中間層5は、このエッチング工程の間エ
ッチングストッパ層として働く。前記マスク10を除去
した後、基板を洗浄し、例えばスパッタリングを用いて
約0.1 μm の厚さを有する金ゲルマニウムニッケル(Au/
Ge/Ni)層の導電層8を形成する(図1参照)。最後に導
電層7を前記構造体の上部表面に同様の技術を用いて、
例えば約0.1 μm の白金層、約0.05μm のタンタル層及
び約0.25μm の金層を各々形成する。へき開の後、個別
の発光半導体ダイオード、本実施例の場合にはゲインガ
イド型(gain −guided type)ダイオードレーザを最終的
に搭載する準備が出来る。
【0021】図4は本実施例による発光半導体ダイオー
ドによる電流(I) に対応する光出力(P) をプロットした
ものである。曲線41、42、43、44及び45は各々20°C 、
40°C 、60°C 、80°C 及び100 °C における結果を示
す。本発明による前記ダイオードレーザは低い始動電流
(20 °C で20mA) を有し、0.6kA/cm2 の始動電流密度に
対応する。このダイオードレーザの絶対温度T0は約70K
でダイオードレーザの長さは300 μm である。上記実施
例に記載される半導体ダイオードレーザに少し変更を加
えることにより、さらによい結果が得られる。即ち、前
記活性層3を1個のQW層の代わりに上記表1に示すよ
うな厚さ及び組成を有する2個のQW層で構成する。前
記2個のQW層は厚さ6nmのAl0.2Ga0.3In0.5Pバリア層
により互いに分離されている。前記クラッド層2及び4
の構成部分2A及び4Aも組成Al0.2Ga0.3In0.5Pを有す
る。これらのレーザダイオードは約670nm で発光し、0.
35kA/cm2の非常に低い始動電流密度と前記始動電流の特
に低い温度依存性を示し、ダイオードレーザそのものを
300 と360Kとの間で1000μm の長さのレーザを測定した
結果、約190Kのいわゆる大変高い絶対温度T0の値を示
す。本発明によるダイオードは大変高い最大動作温度を
有し、比較的高い出力を提供することができる。
【0022】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、従って当業者にとって数多くの変更や応用例が本
発明の範囲内で可能である。従って、上記実施例に記載
の半導体材料以外の他の半導体材料組成を選択して用い
ることも可能であり、例えば発光半導体ダイオードの活
性層はInAlGaP で構成することも可能である。導電形も
全く正反対の導電形に同時に全て置換することも可能で
ある。最大成長温度について約760 °C よりも790 °C
においてより不規則な分布が見出されることが注目され
るが790 °C の温度では前記半導体層の形態に問題が生
ずる。応用例により本発明の発光半導体ダイオードのLE
D 又はレーザダイオードのために組成が選択される。ゲ
インガイド型(gain-guided type)及びインデックスガイ
ド型(index-guided type) 構造の両者とも前記レーザダ
イオード型に用いることが出来る。最後に上記実施例に
おいて用いられる半導体層の形成方法もまた上記MOVPE
技術以外の他の方法を用いることが可能である。有機金
属気相成長法MOVPE の代わりに有機金属分子線エピタキ
シアル成長法MOMBE(Metal Organic Molecular BeamEpit
axy) 、分子線エピタキシアル成長法MBE(Molecular Bea
m Epitaxy) または気相成長法VPE(Vapour Phase Epitax
y) を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明による発光半導体ダイオードの
実施例の断面図を示す。
【図2】 図2は連続する製造工程における図1に示す
発光半導体ダイオードの断面を示す。
【図3】 図3は連続する製造工程における図1に示す
発光半導体ダイオードの断面を示す。
【図4】 図4は様々な温度での本発明による発光半導
体ダイオードの電流に対応する光出力をプロットしたも
のを示す。
【符号の説明】
1:基板領域 2:第一クラッド層 3:活性層 4:第二クラッド層 5:中間層 6:コンタクト層 7:導電層 8:接合導電体 10:マスク層 11:バッファ層 12:メサ型のストリップ 13:メサ型ストリップ領域 14、15:半導体基体内の領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アドリアーン ファルスター オランダ国 アインドーフェン フルーネ ヴァウツウェッハ 1 (72)発明者 ミヒャエル ジェー ビー ボエルマンス オランダ国 アインドーフェン フルーネ ヴァウツウェッハ 1

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一導電形の半導体基板と、前記基板上
    に順次第一導電形の第一クラッド層、活性層及び、第二
    導電形の第二クラッド層とを備える半導体基体からな
    り、前記活性層及び前記クラッド層は各々III −V 族化
    合物半導体材料の混晶からなり、異なる元素の原子が少
    なくとも一個のサブラティス上に存在する発光半導体ダ
    イオードにおいて、活性層の半導体材料の組成を前記活
    性層が圧縮歪みの下で、前記サブラティス上に存在する
    異なる元素の原子が前記活性層の半導体材料の少なくと
    もより低い規則性分布を有するように選択することを特
    徴とする発光半導体ダイオード。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の発光半導体ダイオード
    において、上記分布の不規則性の程度及び前記圧縮歪み
    の値を前記ダイオードレーザの発光波長が実質的に変化
    することのないように選択されることを特徴とする発光
    半導体ダイオード。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の発光半導
    体ダイオードにおいて、一個のサブラティス上に存在す
    る異なる元素の原子が前記クラッド層の半導体材料中に
    おいてもより小さな規則性分布を有することを特徴とす
    る発光半導体ダイオード。
  4. 【請求項4】 請求項1、請求項2又は請求項3に記載
    の発光半導体ダイオードにおいて、前記基板はガリウム
    砒素(GaAs)、前記活性層はインジウム・ガリウム・リン
    (InGaP) またはインジウム・アルミニウム・ガリウム・
    リン(InAlGaP) 及び前記クラッド層は前記活性層よりも
    高いアルミニウム含有量のインジウム・アルミニウム・
    ガリウム・リン(InAlGaP) で構成されることを特徴とす
    る発光半導体ダイオード。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の発光半導体ダイオード
    において、前記活性層は約60原子%のインジウム含有量
    のインジウム・ガリウム・リン(InGaP) からなり、前記
    分布は実質的に完全に前記活性層及び2個のクラッド層
    の不規則性分布を有することを特徴とする発光半導体ダ
    イオード。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項5に記載の発光半導
    体ダイオードにおいて、前記活性層内は少なくとも約6
    nmの厚さを有する少なくとも1個の量子井戸層(QW 層)
    で構成されることを特徴とする発光半導体ダイオード。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至請求項6に記載の発光半導
    体ダイオードにおいて、前記半導体基板は(001) 方位か
    らずれた方位又は(001) 方位に対する相対的な方位ずれ
    は少なくとも6度程度であることを特徴とする発光半導
    体ダイオード。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至請求項7に記載の発光半導
    体ダイオードにおいて、AlGaAsのバッファ層が前記半導
    体基板と前記第一クラッド層との間に存在することを特
    徴とする発光半導体ダイオード。
JP33800592A 1991-11-26 1992-11-25 発光半導体ダイオード Pending JPH05267797A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL91203087.1 1991-11-26
EP91203087 1991-11-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05267797A true JPH05267797A (ja) 1993-10-15

Family

ID=8208035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33800592A Pending JPH05267797A (ja) 1991-11-26 1992-11-25 発光半導体ダイオード

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5299216A (ja)
EP (1) EP0544357B1 (ja)
JP (1) JPH05267797A (ja)
DE (1) DE69213403T2 (ja)
TW (1) TW230278B (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5723871A (en) * 1991-05-02 1998-03-03 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Process of emitting highly spin-polarized electron beam and semiconductor device therefor
JPH08279650A (ja) * 1995-04-06 1996-10-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置、及び半導体レーザ装置の製造方法
JP3195194B2 (ja) * 1995-05-26 2001-08-06 シャープ株式会社 半導体発光素子およびその製造方法
WO1997036335A1 (en) * 1996-03-28 1997-10-02 Philips Electronics N.V. Radiation-emitting semiconductor diode having a separate confinement layer comprising a semiconductor material with at most 30 % aluminum or a semiconductor material free of aluminum
JPH10335742A (ja) * 1997-06-04 1998-12-18 Toshiba Corp 半導体レーザ装置
JP4024471B2 (ja) * 2000-11-20 2007-12-19 株式会社東芝 面発光型半導体レーザ
US7812249B2 (en) * 2003-04-14 2010-10-12 The Boeing Company Multijunction photovoltaic cell grown on high-miscut-angle substrate

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122407A (en) * 1976-04-06 1978-10-24 International Business Machines Corporation Heterostructure junction light emitting or responding or modulating devices
US4694311A (en) * 1985-05-22 1987-09-15 Trw Inc. Planar light-emitting diode
US4747108A (en) * 1986-06-30 1988-05-24 General Motors Corporation Lead-europium-selenide-telluride diode laser
JP2544378B2 (ja) * 1987-03-25 1996-10-16 株式会社日立製作所 光半導体装置
DE68917941T2 (de) * 1988-01-20 1995-04-20 Nec Corp Sichtbares Licht ausstrahlender Halbleiterlaser mit (AlxGa1-x)0.5In0.5P-Kristallschichten und Verfahren zum Züchten eines (AlxGa1-x)0.5In0.5P-Kristalls.
US5016252A (en) * 1988-09-29 1991-05-14 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device
JPH0422185A (ja) * 1990-05-17 1992-01-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体光素子
DE69102263T2 (de) * 1991-03-11 1994-12-08 Ibm Halbleiteranordnung mit einer auf einem strukturierten Substrat aufgewachsenen Schichtstruktur.

Also Published As

Publication number Publication date
US5299216A (en) 1994-03-29
EP0544357A1 (en) 1993-06-02
EP0544357B1 (en) 1996-09-04
TW230278B (ja) 1994-09-11
DE69213403D1 (de) 1996-10-10
DE69213403T2 (de) 1997-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6359919B1 (en) Gallium nitride-based compound semiconductor laser and method of manufacturing the same
EP0661782B1 (en) A semiconductor laser
EP0476689A2 (en) Semiconductor laser and manufacturing method of the same
JPH04229689A (ja) 発光半導体ダイオード及びその製造方法
JP3447920B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製造方法
JPH09298341A (ja) 半導体レーザ素子
US20070053396A1 (en) Semiconductor lasers utilizing AlGaAsP
US5914496A (en) Radiation emitting semiconductor diode of buried hetero type having confinement region of limited Al content between active layer and at least one inp cladding layer, and method of manufacturing same
EP0293000B1 (en) Light emitting device
JPH05267797A (ja) 発光半導体ダイオード
US4783425A (en) Fabrication process of semiconductor lasers
JP2641484B2 (ja) 半導体素子
JPH10163566A (ja) 自励発振型半導体レーザ素子
JP2002164617A (ja) 半導体レーザ素子
JP2001358407A (ja) 半導体レーザ装置
JP2001102690A (ja) 窒化物系半導体レーザ装置
JP3239821B2 (ja) 歪み半導体結晶の製造方法
JP3472739B2 (ja) 半導体レーザの製造方法
JP3033333B2 (ja) 半導体レーザ素子
JPH0669589A (ja) 半導体レーザ素子
JP2751699B2 (ja) 半導体レーザ
JPH07107945B2 (ja) 半導体発光装置
JPH06104534A (ja) 半導体レーザ素子
JPH06164064A (ja) 可視光半導体レーザ
JP3030932B2 (ja) 半導体微細構造の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020816