JPH0783138B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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    • H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、緑青色または青色発光
する半導体発光素子のオーミック特性改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、緑青色（または青色）発光素子、
特に緑青色半導体レーザの研究開発が盛んに行われてい
る。これは、アプライド・フィジックス・レターズ誌１
９９１年Ｖｏｌ．５９Ｎｏ．１１ｐｐ．１２７２に発表
された３Ｍ社のＭ．Ａ．Ｈａｓｓｅらの７７Ｋパルス発
振に見られるように、長い間問題とされていたＰ型ドー
ピングが改善されたことによっている。これに続き、ア
プライド・フィジックス・レターズ誌１９９２年Ｖｏ
ｌ．６０Ｎｏ．１７ｐｐ．２０４５にＢｒｏｗｎ大とＰ
ｕｒｄｕｅ大から同様な緑青色レーザの特性、或いはエ
レクトロニクス・レターズ誌１９９２年Ｖｏｌ．２８Ｎ
ｏ．１９ｐｐ．１７９８にソニー（株）から青色レーザ
７７Ｋ連続発振の特性などめざましい成果が報告されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状緑
青色発光素子の大きな課題はII−VI材料の電子親和力が
大きいために良好なオーミック電極が見つからず、発熱
により特性改善が阻まれていることにある。その一例と
して前掲のＭ．Ａ．Ｈａｓｓｅらの素子構造を図３に示
す。この構造では、II−VI材料に金電極を直接に被着し
ているから、ダイオードの立ち上がり電圧が非常に大き
な値になっている。また、（株）東芝の鎌田により特許
出願された半導体発光素子（特開平１−１８７８８５号
公報）ではII−VI材料と電極の間にＧａＡｓ結晶層、或
いはＧａＰ、ＩｎＰ等III −Ｖ族単結晶及び混晶を挾む
ことを提案している。図４に鎌田らにより提案された半
導体発光素子を断面図で示す。しかしながら、この半導
体発光素子においても前者のＧａＡｓ結晶層の場合には
ＧａＡｓとII−VI材料の間に生じるヘテロ接合によるス
パイクにより電流注入が阻害される問題があり、後者の
場合にはII−VI材料に直接電極を被着するよりは改善さ
れるが依然高いオーミック抵抗が残ること、ＧａＩｎＰ
が塩酸などに腐食されやすいため表面処理がむずかしい
こと等の問題がある。
【０００４】このように、緑青色を発光する従来の半導
体発光素子には電極のオーミック性に関し解決すべき課
題があった。そこで、本発明の目的は、緑青色の発光が
可能であって、しかも電極のオーミック性に優れた半導
体発光素子の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の構成は、ＣｄＺ
ｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅの内少なくとも１つを含
む発光層を有し、その両側にＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅ、Ｚ
ｎＭｇＳＳｅの内少なくとも１つを含むＰ型とＮ型のク
ラッド層を有するダブルヘテロ構造の半導体発光素子に
おいて、前記発光層から見て基板と反対側のクラッド層
上に（ＡｌX Ｇａ1-X ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（０≦Ｘ≦１）
層とＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（０≦Ｘ≦１）層とをこの順に
積層した構造を含むことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明の半導体発光素子の代表的な実施例を図
１と図２に示す。図１の実施例は誘電体絶縁膜６をスト
ライプ状に開口した利得導波型レーザ、図２の実施例は
クラッド層３をメサストライプ状に加工し誘電体絶縁膜
６で電流ブロックを行う屈折率導波型レーザである。図
１を参照して本発明の作用を説明する。図１の層構成
は、ＣｄＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅの内少なくと
も１つを含む発光層１を、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅ、Ｚｎ
ＭｇＳＳｅの内少なくとも１つを含むＰ型とＮ型のクラ
ッド層（３，２）で挟み込んだダブルヘテロ構造を有す
る。本発明の最も大きな特徴は、このダブルヘテロ構造
の上に、（ＡｌX Ｇａ1-X ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（０≦Ｘ≦
１）キャップ層４とＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（０≦Ｘ≦１）
コンタクト層５の組み合わせをこの順に積層し、その上
に電極９を被着することである。これにより、最上層の
ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓコンタクト層と電極金属の間で良好
なオーミックコンタクトが得られ、図３の従来構造で見
られた高いオーミック抵抗の問題は解決される。また、
ＡｌＧａＡｓコンタクト層とII−VIクラッド層の間に中
間的な禁制帯幅を持つＡｌＧａＩｎＰキャップ層を挿入
することで、図４の従来構造で生じたヘテロ接合スパイ
クによるオーミック性の悪化も防止できる。さらに最上
層は、ＡｌＧａＡｓレーザ、ＡｌＧａＩｎＰレーザ等現
在実用化されているレーザで実績のあるＧａＡｓ層であ
るから、各種の酸による表面処理に対しても十分な耐性
を有している。
【０００７】
【実施例】以下に実施例について具体的に記述し、本発
明の半導体発光素子を一層詳しく説明する。図１の利得
導波型レーザは以下の工程で作製される。まず、（００
１）ＧａＡｓ基板７上に、Ｃｌドープｎ型ＺｎＳＳｅク
ラッド層２、アンドープＺｎＣｄＳｅ活性層１（前述の
発光層に相当）、Ｎドープｐ型ＺｎＳＳｅクラッド層３
をＭＢＥ法で作製する。ＮドープＺｎＳＳｅはＲＦプラ
ズマを用いてドーピングする。次に有機Ｖ族原料、例え
ばヂメチル・アミノ・フォスフィン（ＤＭＡＰ）或いは
ターシャル・ブチル・フォスフィン（ＴＢＰ）及びヂメ
チル・アミノ・アルシン（ＤＭＡＡｓ）或いはターシャ
ル・ブチル・アルシン（ＴＢＡｓ）を用いて、ＧａＩｎ
Ｐキャップ層４及びＧａＡｓコンタクト層５を４００℃
の有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）でそれぞれ成長
する。ここで、有機Ｖ族原料を用いるのは通常のＭＯＶ
ＰＥ法に比べ、低温成長が可能であり、II−VI族上に成
長する際に、下地のII−VI族の結晶性を損なわないよう
に配慮したからである。最後にＧａＡｓコンタクト層５
上にＳｉＯ2 膜６をストライプ状に開口し、ｐ側電極９
およびｎ側電極８を被着し、キャビティを形成してレー
ザ構造とした。
【０００８】従来の緑青色発光ダイオードの立ち上がり
電圧が１０Ｖ前後であったが、図１の構造では、禁制体
幅で決まる３Ｖ弱まで立ち上がり電圧が大幅に低減さ
れ、良好な発振特性が得られた。
【０００９】また、図２の屈折率導波型レーザは、半導
体レーザでは良く用いられる構造である。ところが、こ
の構造で緑青色レーザを形成すると、これまでは、最上
層半導体層と電極層との間の高い抵抗のためコンタクト
面積の小さいこの構造では発振は得られなかった。Ｇａ
ＩｎＰキャップ層４及びＧａＡｓコンタクト層５を導入
したことにより、図２の実施例ではこの構造においても
オーミック性の改善により良好な発振特性が得られた。
【００１０】以上が本発明の実施例である。
【００１１】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の半導体発
光素子では、従来の緑青色発光半導体素子に比べオーミ
ック性が大幅に改善され、良好な発振特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である利得導波型レーザを示
す斜視図である。
【図２】本発明の別の実施例である屈折率導波型レーザ
を示す斜視図である。
【図３】従来の半導体発光素子の例を示す断面図であ
る。
【図４】従来の別の半導体発光素子の例を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
１ ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅの内少なく
とも１つを含む発光層 ２，３ ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＭｇＳｅの内少
なくとも１つを含むクラッド層 ４ （ＡｌX Ｇａ1-X ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（０≦Ｘ≦
１）キャップ層 ５ ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（０≦Ｘ≦１）コンタクト層 ６ 誘電体絶縁膜 ７ ＧａＡｓ基板 ８ Ｎ側電極 ９ Ｐ側電極 １０ ＣｄＺｎＳｅ量子井戸活性層 １１，１２ ＺｎＳｅガイド層 １３，１４ ＺｎＳＳｅクラッド層 １５，１６ ＺｎＳｅ層 １７ ＧａＡｓバッファ層 １８ ポリイミド絶縁膜 １９ ＧａＡｓ基板 ２０ Ｎ側電極 ２１ Ｐ側電極 ２２ ＧａＡｓ結晶層、或いはＧａＰ、ＩｎＰ単結晶
及びその混晶

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＣｄＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅの
    内少なくとも１つを含む発光層を有し、その両側にＺｎ
    ＳＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＭｇＳＳｅの内少なくとも１つ
    を含むＰ型とＮ型のクラッド層を有するダブルヘテロ構
    造の半導体発光素子において、前記発光層から見て基板
    と反対側のクラッド層上に（ＡｌX Ｇａ1- X ）0.5 Ｉｎ
    0.5 Ｐ（０≦Ｘ≦１）層とＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（０≦Ｘ
    ≦１）層とをこの順に積層した構造を含むことを特徴と
    する半導体発光素子。
  2. 【請求項２】 前記ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ層上にストライ
    プ状の開口を有する誘電体絶縁膜を形成し、前記ストラ
    イプ状開口に金属電極を設けたことを特徴とする請求項
    １に記載の半導体発光素子。
  3. 【請求項３】 前記基板と反対側のクラッド層がメサス
    トライプをなし、このメサストライプの両側面及び両脇
    の平面が誘電体絶縁膜で覆われていることを特徴とする
    請求項１に記載の半導体発光素子。
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