JPH08264907A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH08264907A JPH08264907A JP6030395A JP6030395A JPH08264907A JP H08264907 A JPH08264907 A JP H08264907A JP 6030395 A JP6030395 A JP 6030395A JP 6030395 A JP6030395 A JP 6030395A JP H08264907 A JPH08264907 A JP H08264907A
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- emitting device
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- emitting element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、高出力動作時においても任
意の波長の光を独立、または同時に得ることができる半
導体発光素子を提供することにある。 【構成】 上記目的を達成するために本発明では、第１
にｐｎ接合を有する発光素子構造を基板１の表面および
裏面上に独立して形成する。このためには、有機金属気
相成長法により、窒化物系化合物半導体層を基板表面お
よび裏面上に高温および低温にて独立に形成する。第２
に活性層４、１１からの光に対し透明な基板上に発光素
子構造を形成する。第３に基板表面および裏面上に形成
する発光素子構造の活性層４、１１を異なった組成にす
る。 【効果】 発光波長の異なる発光素子構造を基板表面お
よび裏面上に独立に形成し、注入電流比を制御すること
によって広い波長の範囲において波長多重による光の混
色を実現できる。
意の波長の光を独立、または同時に得ることができる半
導体発光素子を提供することにある。 【構成】 上記目的を達成するために本発明では、第１
にｐｎ接合を有する発光素子構造を基板１の表面および
裏面上に独立して形成する。このためには、有機金属気
相成長法により、窒化物系化合物半導体層を基板表面お
よび裏面上に高温および低温にて独立に形成する。第２
に活性層４、１１からの光に対し透明な基板上に発光素
子構造を形成する。第３に基板表面および裏面上に形成
する発光素子構造の活性層４、１１を異なった組成にす
る。 【効果】 発光波長の異なる発光素子構造を基板表面お
よび裏面上に独立に形成し、注入電流比を制御すること
によって広い波長の範囲において波長多重による光の混
色を実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長多重の発光又はレ
ーザ発振が可能な半導体発光素子に関わり、表示用、情
報端末用機器等の光源として用いることができる。
ーザ発振が可能な半導体発光素子に関わり、表示用、情
報端末用機器等の光源として用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】１つの基板上に形成した半導体発光素子
から複数の波長を得る従来技術として、異なる禁制帯幅
の２つの量子井戸を用いた異準位２重量子井戸レーザ構
造において注入電流の変化を利用した波長スイッチング
が報告されている（例えば、第３７回応用物理学関係連
合講演会（平成２年春季）講演予稿集ｐ９０８、２８ａ
−ＳＡ−１３参照）。
から複数の波長を得る従来技術として、異なる禁制帯幅
の２つの量子井戸を用いた異準位２重量子井戸レーザ構
造において注入電流の変化を利用した波長スイッチング
が報告されている（例えば、第３７回応用物理学関係連
合講演会（平成２年春季）講演予稿集ｐ９０８、２８ａ
−ＳＡ−１３参照）。
【０００３】この従来技術では、AlGaAsからなる井戸２
の基底準位に対する禁制帯幅にＧａＡｓからなる井戸１
の２次の量子準位である禁制帯幅を一致させ、構造を工
夫することにより発振波長７８０ｎｍと８３０ｎｍのレ
ーザ光を同時発振およびスイッチングしていた。
の基底準位に対する禁制帯幅にＧａＡｓからなる井戸１
の２次の量子準位である禁制帯幅を一致させ、構造を工
夫することにより発振波長７８０ｎｍと８３０ｎｍのレ
ーザ光を同時発振およびスイッチングしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術では、２
つの量子井戸が注入電流に対し独立に形成されていない
ために、レーザ光の波長は注入電流量を変化させること
によって選択していた。このために、注入電流量が多い
場合には独立に異なる波長を得ることができず、それぞ
れの波長の光を選択的に高出力で動作させることができ
ないという問題があった。
つの量子井戸が注入電流に対し独立に形成されていない
ために、レーザ光の波長は注入電流量を変化させること
によって選択していた。このために、注入電流量が多い
場合には独立に異なる波長を得ることができず、それぞ
れの波長の光を選択的に高出力で動作させることができ
ないという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、高出力動作時においても
任意の波長の光を独立、または同時に得ることが可能な
半導体発光素子（半導体レーザを含む）を提供すること
にある。また本発明の他の目的は、波長多重により広い
波長の範囲で光の混色を実現することにある。
任意の波長の光を独立、または同時に得ることが可能な
半導体発光素子（半導体レーザを含む）を提供すること
にある。また本発明の他の目的は、波長多重により広い
波長の範囲で光の混色を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明ではｐｎ接合を有する半導体発光素子構造を
基板表面および裏面上に独立して形成する。このために
は、有機金属気相成長法により、窒化物系化合物半導体
層を基板表面および裏面上に高温および低温にて独立に
形成する。また、基板表面および裏面上に形成する発光
素子構造の活性層を異なった組成にする。さらに、活性
層からの光に対し透明な基板上に発光素子構造を形成す
る。そして、窒化物系化合物半導体以外のIII-Ｖ族化合
物半導体を用いて発光素子構造を形成する場合には、有
機金属気相成長法および分子線エピタキシ法により基板
表面および裏面上に発光素子構造を独立に形成する。
に、本発明ではｐｎ接合を有する半導体発光素子構造を
基板表面および裏面上に独立して形成する。このために
は、有機金属気相成長法により、窒化物系化合物半導体
層を基板表面および裏面上に高温および低温にて独立に
形成する。また、基板表面および裏面上に形成する発光
素子構造の活性層を異なった組成にする。さらに、活性
層からの光に対し透明な基板上に発光素子構造を形成す
る。そして、窒化物系化合物半導体以外のIII-Ｖ族化合
物半導体を用いて発光素子構造を形成する場合には、有
機金属気相成長法および分子線エピタキシ法により基板
表面および裏面上に発光素子構造を独立に形成する。
【０００７】
【作用】ｐｎ接合を有する発光素子構造を一つの基板表
面および裏面上に独立して形成することにより、注入電
流量が多い場合にも独立に任意の発光またはレーザ光の
波長を得ることができ、高出力動作時においても任意の
波長を独立または同時に得ることができる。具体的に
は、有機金属気相成長法により、窒素源としてNH3ガス
と有機金属化された窒素であるヒドラジンを用いて、先
にサファイア基板表面上に高温にて、次に裏面上に低温
成長にて窒化物系化合物半導体層からなる発光素子構造
を形成する。NH3ガスを窒素源とした場合、成長温度は
約1000℃と高温である。これに対し、有機金属化された
窒素を用いた場合には、その成長温度は約400℃ほど低
い600℃前後の低温で結晶成長が可能である。このよう
に、窒化物系化合物半導体は、窒素源を選択することに
より幅広い成長温度で結晶成長できるために基板表面お
よび裏面上に有機金属気相成長によって独立に発光素子
構造を形成することができる。そして、活性層からの光
に対し透明な基板を用いて、その表面および裏面上に形
成する発光素子構造の活性層を異なった組成にし、それ
らの注入電流量の比を制御することによって波長多重に
よる光の混色を実現できる。
面および裏面上に独立して形成することにより、注入電
流量が多い場合にも独立に任意の発光またはレーザ光の
波長を得ることができ、高出力動作時においても任意の
波長を独立または同時に得ることができる。具体的に
は、有機金属気相成長法により、窒素源としてNH3ガス
と有機金属化された窒素であるヒドラジンを用いて、先
にサファイア基板表面上に高温にて、次に裏面上に低温
成長にて窒化物系化合物半導体層からなる発光素子構造
を形成する。NH3ガスを窒素源とした場合、成長温度は
約1000℃と高温である。これに対し、有機金属化された
窒素を用いた場合には、その成長温度は約400℃ほど低
い600℃前後の低温で結晶成長が可能である。このよう
に、窒化物系化合物半導体は、窒素源を選択することに
より幅広い成長温度で結晶成長できるために基板表面お
よび裏面上に有機金属気相成長によって独立に発光素子
構造を形成することができる。そして、活性層からの光
に対し透明な基板を用いて、その表面および裏面上に形
成する発光素子構造の活性層を異なった組成にし、それ
らの注入電流量の比を制御することによって波長多重に
よる光の混色を実現できる。
【０００８】また、窒化物系化合物半導体以外のIII-Ｖ
族化合物半導体を用いて発光素子構造を形成する場合に
は、先に有機金属気相成長法により発光素子構造を高温
成長し、次に分子線エピタキシ法により低温成長するこ
とによって、不純物の熱拡散等による先に形成したｐｎ
接合等の破壊等を防ぐことができる。
族化合物半導体を用いて発光素子構造を形成する場合に
は、先に有機金属気相成長法により発光素子構造を高温
成長し、次に分子線エピタキシ法により低温成長するこ
とによって、不純物の熱拡散等による先に形成したｐｎ
接合等の破壊等を防ぐことができる。
【０００９】
【実施例】本発明で行った幾つかの実施例について図に
したがい以下に説明する。
したがい以下に説明する。
【００１０】実施例１ 本発明の第１の実施例で作製した窒化物系化合物半導体
発光素子構造の斜視図を図１に示す。本実施例では、窒
化物系化合物半導体発光素子構造を実現することを目的
とした。
発光素子構造の斜視図を図１に示す。本実施例では、窒
化物系化合物半導体発光素子構造を実現することを目的
とした。
【００１１】窒素源としてNH3ガスを用いた有機金属気
相成長法により、サファイア基板ｃ軸（0001）面上１に
成長温度600℃にてAlNバッファ層２（厚さ50ｎｍ）を成
長後、温度を1000℃度まで昇温して、n-Al0.1Ga0.9Nク
ラッド層３（厚さ1.5μｍ、ドーピング量1×1018c
m-3)、ZnをドープしたGaN活性層４（厚さ60ｎｍ）、p-A
l0.1Ga0.9Nクラッド層５（厚さ1.5μｍ、ドーピング量7
×1017cm-3)およびp-GaNコンタクト層６（厚さ0.5μ
ｍ、ドーピング量1×1019cm-3)からなる窒化物系化合物
半導体発光素子構造を高温成長した。
相成長法により、サファイア基板ｃ軸（0001）面上１に
成長温度600℃にてAlNバッファ層２（厚さ50ｎｍ）を成
長後、温度を1000℃度まで昇温して、n-Al0.1Ga0.9Nク
ラッド層３（厚さ1.5μｍ、ドーピング量1×1018c
m-3)、ZnをドープしたGaN活性層４（厚さ60ｎｍ）、p-A
l0.1Ga0.9Nクラッド層５（厚さ1.5μｍ、ドーピング量7
×1017cm-3)およびp-GaNコンタクト層６（厚さ0.5μ
ｍ、ドーピング量1×1019cm-3)からなる窒化物系化合物
半導体発光素子構造を高温成長した。
【００１２】次に、窒素源として有機金属化された窒素
であるジメテイルヒドラジンを用いて、サファイア基板
１裏面上に成長温度600℃にてAlNバッファ層９（厚さ50
ｎｍ）、n-GaNクラッド層１０（厚さ1.5μｍ、ドーピン
グ量1×1018cm-3)、ZnをドープしたGa0.1In0.9N活性層
１１（厚さ60ｎｍ）およびp-GaNクラッド層１２（厚さ
1.5μｍ、ドーピング量7×1017cm-3、表面近傍1×1019c
m-3)からなる窒化物系化合物半導体発光素子構造を低温
成長した。
であるジメテイルヒドラジンを用いて、サファイア基板
１裏面上に成長温度600℃にてAlNバッファ層９（厚さ50
ｎｍ）、n-GaNクラッド層１０（厚さ1.5μｍ、ドーピン
グ量1×1018cm-3)、ZnをドープしたGa0.1In0.9N活性層
１１（厚さ60ｎｍ）およびp-GaNクラッド層１２（厚さ
1.5μｍ、ドーピング量7×1017cm-3、表面近傍1×1019c
m-3)からなる窒化物系化合物半導体発光素子構造を低温
成長した。
【００１３】このように、先に高温にて基板表面上に発
光素子構造を形成し、次に低温にて裏面上に発光素子構
造を形成することで先に形成した素子構造のｐｎ接合の
破壊、結晶の劣化等を防止できる。これは、先にも述べ
たように、砒素系、燐系等のIII-Ｖ族化合物半導体では
成長温度の範囲が狭いのに対し、窒化物系化合物半導体
は窒素源を選択することによって幅広い温度の範囲で結
晶成長が可能であるためである。
光素子構造を形成し、次に低温にて裏面上に発光素子構
造を形成することで先に形成した素子構造のｐｎ接合の
破壊、結晶の劣化等を防止できる。これは、先にも述べ
たように、砒素系、燐系等のIII-Ｖ族化合物半導体では
成長温度の範囲が狭いのに対し、窒化物系化合物半導体
は窒素源を選択することによって幅広い温度の範囲で結
晶成長が可能であるためである。
【００１４】結晶成長後、熱CVD法によるSiO2酸化膜お
よびホトリソグラフィ技術を用いてエッチングマスクを
基板表面側に形成後、ドライエッチング法によってn-Al
0.1GGa0.9Nクラッド層３までエッチングした。裏面側も
同様にしてn-GaNクラッド層１０までエッチングした。
次に、熱ＣＶＤ法によるＳｉＯ2酸化膜、ホトリソグラ
フィ技術および電子ビーム蒸着法により、まず表面側に
ｐおよびｎ電極７、８を形成後、裏面側にも同様にｐお
よびｎ電極７、８を形成し、熱処理を行った。
よびホトリソグラフィ技術を用いてエッチングマスクを
基板表面側に形成後、ドライエッチング法によってn-Al
0.1GGa0.9Nクラッド層３までエッチングした。裏面側も
同様にしてn-GaNクラッド層１０までエッチングした。
次に、熱ＣＶＤ法によるＳｉＯ2酸化膜、ホトリソグラ
フィ技術および電子ビーム蒸着法により、まず表面側に
ｐおよびｎ電極７、８を形成後、裏面側にも同様にｐお
よびｎ電極７、８を形成し、熱処理を行った。
【００１５】その後、ダイシングおよびスクライブによ
り、長さ１ｍｍ、幅１ｍｍの窒化物系化合物半導体発光
素子とした。本実施例では、ダイシングおよびスクライ
ブにより素子構造を作製しているために、その窒化物系
化合物半導体層の断面は平坦性が悪く半導体レーザ素子
の共振器として機能させることは難しい。
り、長さ１ｍｍ、幅１ｍｍの窒化物系化合物半導体発光
素子とした。本実施例では、ダイシングおよびスクライ
ブにより素子構造を作製しているために、その窒化物系
化合物半導体層の断面は平坦性が悪く半導体レーザ素子
の共振器として機能させることは難しい。
【００１６】この発光素子において表面側に電流注入を
行ったところ、電流注入20ｍＡにおいて発光波長420ｎ
ｍの紫色に近い青紫色の自然放出が強くみられた。同様
に、裏面側に電流注入を行ったところ、電流20ｍＡにお
いて青色に近い青紫色の自然放光が強くみられた。その
際の発光波長は、約370ｎｍであった。
行ったところ、電流注入20ｍＡにおいて発光波長420ｎ
ｍの紫色に近い青紫色の自然放出が強くみられた。同様
に、裏面側に電流注入を行ったところ、電流20ｍＡにお
いて青色に近い青紫色の自然放光が強くみられた。その
際の発光波長は、約370ｎｍであった。
【００１７】このように、本発明では窒化物系化合物半
導体発光素子を基板表面と裏面に形成しているために電
流注入量が多い場合においても独立、または同時に動作
させることができる。さらに、基板表面側と裏面側に形
成した発光素子構造へ同時に電流注入を行い、それぞれ
の電流注入の比を制御することによって紫色から青色の
範囲で光を混色させることができた。
導体発光素子を基板表面と裏面に形成しているために電
流注入量が多い場合においても独立、または同時に動作
させることができる。さらに、基板表面側と裏面側に形
成した発光素子構造へ同時に電流注入を行い、それぞれ
の電流注入の比を制御することによって紫色から青色の
範囲で光を混色させることができた。
【００１８】実施例２ 次に、本発明の第２の実施例で作製した窒化物系化合物
半導体レーザ素子構造の斜視図を図２に示す。本実施例
では、半導体レーザ発振に必要な共振器面も形成し窒化
物系化合物半導体レーザ素子を実現することを目的とし
た。
半導体レーザ素子構造の斜視図を図２に示す。本実施例
では、半導体レーザ発振に必要な共振器面も形成し窒化
物系化合物半導体レーザ素子を実現することを目的とし
た。
【００１９】実施例１と同様に窒素源としてNH3ガスお
よび有機金属化された窒素であるジメテイルヒドラジン
を用いて、サファイア基板１表面および裏面上に有機金
属気相成長法により、窒化物系化合物半導体レーザ素子
構造を作製した。ただし、GaN活性層１４およびGa0.9In
0.1N活性層１５はアンドープとした。
よび有機金属化された窒素であるジメテイルヒドラジン
を用いて、サファイア基板１表面および裏面上に有機金
属気相成長法により、窒化物系化合物半導体レーザ素子
構造を作製した。ただし、GaN活性層１４およびGa0.9In
0.1N活性層１５はアンドープとした。
【００２０】結晶成長後、熱CVD法によるSiO2酸化膜お
よびホトリソグラフィ技術を用いてエッチングマスクを
基板表面側に形成後、ドライエッチング法によってn-Al
0.1Ga0.9Nクラッド層３までエッチングした。次に、裏
面側も同様にしてn-GaNクラッド層１０までドライエッ
チングを行った。この際に、レーザ発振に必要な活性層
に対して垂直な共振器面１３も同時に形成した。その共
振器長は600μｍである。
よびホトリソグラフィ技術を用いてエッチングマスクを
基板表面側に形成後、ドライエッチング法によってn-Al
0.1Ga0.9Nクラッド層３までエッチングした。次に、裏
面側も同様にしてn-GaNクラッド層１０までドライエッ
チングを行った。この際に、レーザ発振に必要な活性層
に対して垂直な共振器面１３も同時に形成した。その共
振器長は600μｍである。
【００２１】次に、熱CVD法によるSiO2酸化膜、ホトリ
ソグラフィ技術および電子ビーム蒸着法により、まず表
面側にｐおよびｎ電極７、８を形成後、裏面側にも同様
にｐおよびｎ電極７、８を形成し熱処理を行った。その
後、ダイシングを用いて長さ1ｍｍに分割し、幅1ｍｍに
スクライブし窒化物系化合物半導体レーザ素子とした。
ソグラフィ技術および電子ビーム蒸着法により、まず表
面側にｐおよびｎ電極７、８を形成後、裏面側にも同様
にｐおよびｎ電極７、８を形成し熱処理を行った。その
後、ダイシングを用いて長さ1ｍｍに分割し、幅1ｍｍに
スクライブし窒化物系化合物半導体レーザ素子とした。
【００２２】このレーザ素子において表面側に電流注入
を行ったところ、電流注入5ｍＡ程度から発光波長約380
ｎｍの自然放出光がみられ、電流注入約60ｍＡにおいて
誘導放出光がみられはじめ、約70ｍＡで発振波長370ｎ
ｍでレーザ発振した。また、裏面側においても、同様に
電流注入5ｍＡ程度から発光波長約400ｎｍの自然放出光
がみられ、電流注入約55ｍＡにおいて誘導放出光がみら
れはじめ、約65ｍＡで発振波長390ｎｍでレーザ発振し
た。
を行ったところ、電流注入5ｍＡ程度から発光波長約380
ｎｍの自然放出光がみられ、電流注入約60ｍＡにおいて
誘導放出光がみられはじめ、約70ｍＡで発振波長370ｎ
ｍでレーザ発振した。また、裏面側においても、同様に
電流注入5ｍＡ程度から発光波長約400ｎｍの自然放出光
がみられ、電流注入約55ｍＡにおいて誘導放出光がみら
れはじめ、約65ｍＡで発振波長390ｎｍでレーザ発振し
た。
【００２３】実施例３ 最後に、本発明の第３に実施例で作製した砒素系III-Ｖ
族化合物半導体レーザ素子構造斜視図を図３に示す。
族化合物半導体レーザ素子構造斜視図を図３に示す。
【００２４】有機金属気相成長法により、成長温度650
℃にてn-GaAs基板１６（001）面上にn-GaAsバッファ層
１７（厚さ0.5μｍ、ドーピング量1×1018cm-3)、n-(Al
0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層１８（厚さ1.5μｍ、ド
ーピング量1×1018cm-3)、アンドープGa0.5In0.5P活性
層１９（厚さ60ｎｍ)、p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッ
ド層２０（厚さ1.5μｍ、ドーピング量7×1017cm-3)お
よびp-Ga0.5In0.5Pコンタクト層２１（厚さ0.2μｍ、ド
ーピング量1×1019cm-3）を結晶成長した。
℃にてn-GaAs基板１６（001）面上にn-GaAsバッファ層
１７（厚さ0.5μｍ、ドーピング量1×1018cm-3)、n-(Al
0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層１８（厚さ1.5μｍ、ド
ーピング量1×1018cm-3)、アンドープGa0.5In0.5P活性
層１９（厚さ60ｎｍ)、p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッ
ド層２０（厚さ1.5μｍ、ドーピング量7×1017cm-3)お
よびp-Ga0.5In0.5Pコンタクト層２１（厚さ0.2μｍ、ド
ーピング量1×1019cm-3）を結晶成長した。
【００２５】その後、熱CVD法による酸化膜およびホト
リソグラフィ技術を用いてストライプを形成後、エッチ
ング液を用いて厚さ0.25μｍ、幅5.0μｍのリッジ状の
導波路構造をp-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層２０
に形成した。その後、再び有機金属気相成長法により、
酸化膜ストライプを利用し、n-GaAs電流ブロック層２２
（厚さ1.3μｍ、ドーピング量4×1018cm-3）を選択的に
成長し、ストライプ膜を取り除いたあとに、p-GaAs埋込
層２３（厚さ1.0μｍ、ドーピング量1×1019cm-3）を埋
込成長した。
リソグラフィ技術を用いてストライプを形成後、エッチ
ング液を用いて厚さ0.25μｍ、幅5.0μｍのリッジ状の
導波路構造をp-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層２０
に形成した。その後、再び有機金属気相成長法により、
酸化膜ストライプを利用し、n-GaAs電流ブロック層２２
（厚さ1.3μｍ、ドーピング量4×1018cm-3）を選択的に
成長し、ストライプ膜を取り除いたあとに、p-GaAs埋込
層２３（厚さ1.0μｍ、ドーピング量1×1019cm-3）を埋
込成長した。
【００２６】次に、分子線エピタキシ法により、成長温
度500℃にてn-GaAs基板１６裏面上に、n-GaAsバッファ
層１７（厚さ0.5μｍ、ドーピング量1×1018cm-3）、ｎ
−Al0.5Ga0.5Asクラッド層２４（厚さ1.5μｍ、ドーピ
ング量1×1018cm-3）、Al0.15Ga0.85As井戸層とAl0.5Ga
0.5As障壁層らなるアンドープ多重量子井戸活性層２５
（厚さ、井戸層7ｎｍ×3層、障壁層5ｎｍ×4層）、p-Al
0.5Ga0.5Asクラッド層２６（厚さ1.5μｍ、ドーピング
量7×1017cm-3）およびn-GaAs電流ブロック層２２（厚
さ1.0μｍ、ドーピング量4×1018cm-3）を結晶成長し
た。その後、熱CVD法による酸化膜およびホトリソグラ
フィ技術を用いてエッチングマスクを形成し、エッチン
グ液により、幅5.0μｍの領域をn-GaAs電流ブロック層
２２およびp-Al0.5Ga0.5Asクラッド層２５を0.2μｍエ
ッチングして電流狭窄の構造を形成した。そして、再
び、分子線エピタキシ法により、p-GaAs埋込層２４（厚
さ1.0μｍ、ドーピング量1×1019cm-3）を再成長した。
度500℃にてn-GaAs基板１６裏面上に、n-GaAsバッファ
層１７（厚さ0.5μｍ、ドーピング量1×1018cm-3）、ｎ
−Al0.5Ga0.5Asクラッド層２４（厚さ1.5μｍ、ドーピ
ング量1×1018cm-3）、Al0.15Ga0.85As井戸層とAl0.5Ga
0.5As障壁層らなるアンドープ多重量子井戸活性層２５
（厚さ、井戸層7ｎｍ×3層、障壁層5ｎｍ×4層）、p-Al
0.5Ga0.5Asクラッド層２６（厚さ1.5μｍ、ドーピング
量7×1017cm-3）およびn-GaAs電流ブロック層２２（厚
さ1.0μｍ、ドーピング量4×1018cm-3）を結晶成長し
た。その後、熱CVD法による酸化膜およびホトリソグラ
フィ技術を用いてエッチングマスクを形成し、エッチン
グ液により、幅5.0μｍの領域をn-GaAs電流ブロック層
２２およびp-Al0.5Ga0.5Asクラッド層２５を0.2μｍエ
ッチングして電流狭窄の構造を形成した。そして、再
び、分子線エピタキシ法により、p-GaAs埋込層２４（厚
さ1.0μｍ、ドーピング量1×1019cm-3）を再成長した。
【００２７】結晶製長後、先に有機金属気相成長法によ
り形成したAlGaInP系発光素子構造にホトリソグラフィ
技術を用いてエッチングマスクを形成し、n-GaAs基板１
８までエッチングをおこなった。その後、熱CVD法によ
る酸化膜、ホトリソグラフィ技術および電子ビーム蒸着
法により、ｐおよびｎ電極７、８を形成した。分子線エ
ピタキシ法により基板裏面側に形成したAlGaAs系発光素
子構造にも、同様にしてｐ電極７を形成した。裏面側に
形成したAlGaAs系発光素子のｎ電極８は先に形成したAl
GaInP系発光素子と共用である。そして、共振器長500μ
ｍ、幅400μｍにへき開、スクライブしてレーザ素子に
した。
り形成したAlGaInP系発光素子構造にホトリソグラフィ
技術を用いてエッチングマスクを形成し、n-GaAs基板１
８までエッチングをおこなった。その後、熱CVD法によ
る酸化膜、ホトリソグラフィ技術および電子ビーム蒸着
法により、ｐおよびｎ電極７、８を形成した。分子線エ
ピタキシ法により基板裏面側に形成したAlGaAs系発光素
子構造にも、同様にしてｐ電極７を形成した。裏面側に
形成したAlGaAs系発光素子のｎ電極８は先に形成したAl
GaInP系発光素子と共用である。そして、共振器長500μ
ｍ、幅400μｍにへき開、スクライブしてレーザ素子に
した。
【００２８】基板表面および裏面側に電流注入をおこな
ったところ、AlGaInP系半導体レーザで、しきい値電流4
5ｍＡ、発振波長675ｎｍでレーザ発振した。裏面側のAl
GaAs系半導体レーザでは、しきい値電流40ｍＡ、発振波
長780ｎｍでレーザ発振した。
ったところ、AlGaInP系半導体レーザで、しきい値電流4
5ｍＡ、発振波長675ｎｍでレーザ発振した。裏面側のAl
GaAs系半導体レーザでは、しきい値電流40ｍＡ、発振波
長780ｎｍでレーザ発振した。
【００２９】このように、基板表面および裏面側に発振
波長の異なる半導体レーザを作製することにより、一つ
の素子で各々独立にレーザ発振動作させることができ
る。
波長の異なる半導体レーザを作製することにより、一つ
の素子で各々独立にレーザ発振動作させることができ
る。
【００３０】
【発明の効果】本発明によって、発光波長の異なる発光
素子構造を基板表面および裏面上に独立に形成し、注入
電流比を制御することによって広い波長領域の範囲にお
いて波長多重による光の混色を実現できる。また、基板
表面および裏面上に独立に形成したレーザ素子構造にお
いては、高出力動作時においても安定に独立に動作せる
ことができる。さらに、光デイスク等の情報用端末機機
においては、書き込みと読み込みの光源として用いるこ
とができ、書き込みながら即時に読み込みを行うことに
よって書き込みエラーの抑制ができる等の効果がある。
また、本発明は、一つの基板上から異なった波長の光を
取り出せるため発光素子を２つ用いた場合に対し、占有
容積の低減や、光学系が一つで済む等、効果は大きい。
素子構造を基板表面および裏面上に独立に形成し、注入
電流比を制御することによって広い波長領域の範囲にお
いて波長多重による光の混色を実現できる。また、基板
表面および裏面上に独立に形成したレーザ素子構造にお
いては、高出力動作時においても安定に独立に動作せる
ことができる。さらに、光デイスク等の情報用端末機機
においては、書き込みと読み込みの光源として用いるこ
とができ、書き込みながら即時に読み込みを行うことに
よって書き込みエラーの抑制ができる等の効果がある。
また、本発明は、一つの基板上から異なった波長の光を
取り出せるため発光素子を２つ用いた場合に対し、占有
容積の低減や、光学系が一つで済む等、効果は大きい。
【００３１】
【図１】サファイア基板表面および裏面上に作製した窒
化物系化合物半導体発光素子構造の斜視図。
化物系化合物半導体発光素子構造の斜視図。
【図２】サファイア基板表面および裏面上に作製した窒
化物系化合物半導体レーザ素子構造の斜視図。
化物系化合物半導体レーザ素子構造の斜視図。
【図３】GaAs基板表面および裏面上に作製したIII-Ｖ族
化合物半導体レーザ素子構造の斜視図。
化合物半導体レーザ素子構造の斜視図。
１ サファイア基板 ２ AlNバッファ層（窒素源、NH3ガス） ３ n-AlGaNクラッッド層 ４ ZnドープGaN活性層 ５ p-AlGaNクラッド層 ６ p-GaNコンタクト層 ７ ｐ電極 ８ ｎ電極 ９ AlNバッファ層（窒素源、ジメチルヒドラジン） １０ n-GaNクラッド層 １１ ZnドープGaInN活性層 １２ p-GaNクラッド層 １３ 共振器面 １４ アンドープGaN活性層 １５ アンドープGaInN活性層 １６ n-GaAs基板 １７ n-GaAsバッファ層 １８ n-AlGaInPクラッド層 １９ アンドープGaInP活性層 ２０ p-AlGaInPクラッド層 ２１ p-GaInPコンタクト層 ２２ n-GaAs電流ブロック層 ２３ p-GaAs埋込層 ２４ n-AlGaAsクラッド層 ２５ アンドープ多重量子井戸活性層 ２６ p-AlGaAsクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤松 正一 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 皆川 重量 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】ｐｎ接合を有する発光素子構造が基板表面
上および裏面上に独立に形成されていることを特徴とす
る半導体発光素子。 - 【請求項２】上記該発光素子構造は有機金属気相成長法
により形成され、基板表面上と裏面上に独立して形成さ
れる素子構造の成長温度が異なっていることを特徴とす
る請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】該発光素子構造は、少なくともGa1-xInxN
（０≦ｘ≦１）、AlxGa1-xN（０≦ｘ≦１）、（Al1-xGa
x）yIn1-yN（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の窒化物系化合
物半導体からなることを特徴とする請求項１記載の半導
体発光素子。 - 【請求項４】該発光素子構造がサファイア基板上に形成
されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光
素子。 - 【請求項５】該基板表面および裏面上に独立に形成され
た発光素子構造において活性層の組成が異なっているこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】該発光素子構造が有機金属気相成長法およ
び分子線エピタキシ法により作製されていることを特徴
とする請求項１記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6030395A JPH08264907A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6030395A JPH08264907A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264907A true JPH08264907A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13138270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6030395A Pending JPH08264907A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08264907A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007032268A1 (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-22 | Nec Corporation | 半導体発光素子 |
| CN100442948C (zh) * | 2005-03-02 | 2008-12-10 | 胜华科技股份有限公司 | 可双面显示的有机发光显示器 |
| JP2009182026A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Toshiba Corp | 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法 |
| CN102097553A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-06-15 | 北京工业大学 | 一种基于蓝宝石衬底的单芯片白光发光二极管 |
| KR20190004502A (ko) * | 2017-07-04 | 2019-01-14 | 주식회사콘스탄텍 | 마이크로 발광소자 및 이를 이용한 풀컬러 디스플레이 장치 |
| KR20190104126A (ko) * | 2019-08-29 | 2019-09-06 | 주식회사콘스탄텍 | 마이크로 발광소자 및 이를 이용한 풀컬러 디스플레이 장치 |
| CN116564947A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-08 | 南昌凯捷半导体科技有限公司 | 一种纵列全彩显示Micro-LED芯片及其制作方法 |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP6030395A patent/JPH08264907A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100442948C (zh) * | 2005-03-02 | 2008-12-10 | 胜华科技股份有限公司 | 可双面显示的有机发光显示器 |
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| JP2009182026A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Toshiba Corp | 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法 |
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| KR20190004502A (ko) * | 2017-07-04 | 2019-01-14 | 주식회사콘스탄텍 | 마이크로 발광소자 및 이를 이용한 풀컬러 디스플레이 장치 |
| KR20190104126A (ko) * | 2019-08-29 | 2019-09-06 | 주식회사콘스탄텍 | 마이크로 발광소자 및 이를 이용한 풀컬러 디스플레이 장치 |
| CN116564947A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-08 | 南昌凯捷半导体科技有限公司 | 一种纵列全彩显示Micro-LED芯片及其制作方法 |
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