JPH08288544A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L33/145—Semiconductor 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 with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、高輝度でかつ長寿命の半導体発
光素子を提供することを目的とする。 【構成】 この発明は、半導体基板１に形成された活性
層６を挟んでダブルヘテロ接合を形成する両クラッド層
４，５，７，８は２層化されたＩｎＧａＡｌＰ混晶から
なり、活性層６のアルミニウム混晶比ｕと活性層６と接
する第１のクラッド層５，７のアルミニウム混晶比ｙと
第１のクラッド層５，７と積層する第２のクラッド層
４，８のアルミニウム混晶比ｘとは、ｕ：ｙ：ｘ＝３：
６，７又は８：１０に設定されて構成される。
光素子を提供することを目的とする。 【構成】 この発明は、半導体基板１に形成された活性
層６を挟んでダブルヘテロ接合を形成する両クラッド層
４，５，７，８は２層化されたＩｎＧａＡｌＰ混晶から
なり、活性層６のアルミニウム混晶比ｕと活性層６と接
する第１のクラッド層５，７のアルミニウム混晶比ｙと
第１のクラッド層５，７と積層する第２のクラッド層
４，８のアルミニウム混晶比ｘとは、ｕ：ｙ：ｘ＝３：
６，７又は８：１０に設定されて構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高出力の半導体発光素
子に関するものであり、特に屋内外表示板、鉄道・交通
信号、車載用灯具等の屋外で表示用光源として使用され
る半導体発光素子に関する。
子に関するものであり、特に屋内外表示板、鉄道・交通
信号、車載用灯具等の屋外で表示用光源として使用され
る半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体発光素子の製造に用いら
れる結晶法としては、従来より使用されている液相成長
法（ＬＰＥ法）、又は最近使用され始めた有機金属化学
気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などがある。いずれの方法
においても高輝度の発光素子を製造するためには、発光
層となる活性層にキャリアを閉じ込めるダブルヘテロ構
造が採用されている。
れる結晶法としては、従来より使用されている液相成長
法（ＬＰＥ法）、又は最近使用され始めた有機金属化学
気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などがある。いずれの方法
においても高輝度の発光素子を製造するためには、発光
層となる活性層にキャリアを閉じ込めるダブルヘテロ構
造が採用されている。
【０００３】図９にＩｎＧａＡｌＰ系材料による上記構
造を採用した従来の半導体発光素子の断面構造を示す。
造を採用した従来の半導体発光素子の断面構造を示す。
【０００４】図９において、この発光素子では結晶成長
方法として、III 族材料にトリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、及びトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）、Ｖ族材料にアルシンガス（Ａ
ｓＨ3 ）及びフォスフィンガス（ＰＨ3 ）、ドーピング
材料にシランガス（ＳｉＨ4 ）及びジメチルジンク（Ｄ
ＭＺ）を使用し、成長炉内を一定減圧し、キャリアガス
として水素ガスを用いて結晶成長させる有機金属化学気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いる。
方法として、III 族材料にトリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、及びトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）、Ｖ族材料にアルシンガス（Ａ
ｓＨ3 ）及びフォスフィンガス（ＰＨ3 ）、ドーピング
材料にシランガス（ＳｉＨ4 ）及びジメチルジンク（Ｄ
ＭＺ）を使用し、成長炉内を一定減圧し、キャリアガス
として水素ガスを用いて結晶成長させる有機金属化学気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いる。
【０００５】具体的には、成長炉内にｎ−（ｎ型の）Ｇ
ａＡｓ基板１０１を設置し、一定の減圧及び温度に保持
し、III 族、Ｖ族及びドーピング材料を各成長層に対し
て設定された流量で流し込み、ｎ−ＧａＡｓバッファ層
１０２、ｎ−Ｉｎ0.5Ａｌ0.5 Ｐ／ＧａＡｓ光反射層１
０３、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐクラッド
層１０４、アンドーブ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａｌy ）
0.5 Ｐ活性層１０５、ｐ−（ｐ型の）Ｉｎ0.5 （Ｇａ
1-x Ａｌx ）0.5 Ｐクラッド層１０６、ｎ−ＧａＡｓブ
ロック層１０７を順次積層させる（ｘ≦１，ｘ＞ｙ）。
ａＡｓ基板１０１を設置し、一定の減圧及び温度に保持
し、III 族、Ｖ族及びドーピング材料を各成長層に対し
て設定された流量で流し込み、ｎ−ＧａＡｓバッファ層
１０２、ｎ−Ｉｎ0.5Ａｌ0.5 Ｐ／ＧａＡｓ光反射層１
０３、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐクラッド
層１０４、アンドーブ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａｌy ）
0.5 Ｐ活性層１０５、ｐ−（ｐ型の）Ｉｎ0.5 （Ｇａ
1-x Ａｌx ）0.5 Ｐクラッド層１０６、ｎ−ＧａＡｓブ
ロック層１０７を順次積層させる（ｘ≦１，ｘ＞ｙ）。
【０００６】次に、この結晶成長されたウェーハを取り
出し、写真食刻法を用いてｎ−ＧａＡｓブロック層１０
７を選択エッチングする。さらに、上記と同様なＭＯＣ
ＶＤ法によりｐ−Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ電流拡散層１０
８、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を順次積層させ
る。
出し、写真食刻法を用いてｎ−ＧａＡｓブロック層１０
７を選択エッチングする。さらに、上記と同様なＭＯＣ
ＶＤ法によりｐ−Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ電流拡散層１０
８、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を順次積層させ
る。
【０００７】その後、このようにして形成された結晶成
長層のウェーハを真空蒸着法によりウェーハの両面にＡ
ｕ材料を積層させ、写真食刻法によりｐ−ＧａＡｓコン
タクト層１０９側にｐ側電極１１０を、ｎ−ＧａＡｓ基
板１０１側にｎ側電極１１１をそれぞれ形成する。そし
て、ダイシングで個々のチップに分割して図９に示す半
導体発光素子が得られる。
長層のウェーハを真空蒸着法によりウェーハの両面にＡ
ｕ材料を積層させ、写真食刻法によりｐ−ＧａＡｓコン
タクト層１０９側にｐ側電極１１０を、ｎ−ＧａＡｓ基
板１０１側にｎ側電極１１１をそれぞれ形成する。そし
て、ダイシングで個々のチップに分割して図９に示す半
導体発光素子が得られる。
【０００８】このようにして製造される半導体発光素子
において、活性層１０５のＡｌ混晶比ｙを０．３とし、
ｎ型およびｐ型のクラッド層１０４，１０６のＡｌ混晶
比ｘを１．０，０．９，０．８，０．７として形成した
チップをステムへマウントしてボンディングし、樹脂封
止してφ５ランプを作成し、初期輝度（Ｉ0 ）と５０ｍ
Ａ通電状態において１０００時間経過後の輝度（Ｉ）と
の残存率（Ｉ／Ｉ0 ×１００）を調べ、クラッド層１０
４，１０６のＡｌ混晶比ｘ、初期輝度Ｉ0 及び残存率の
関係を図１０に示す。
において、活性層１０５のＡｌ混晶比ｙを０．３とし、
ｎ型およびｐ型のクラッド層１０４，１０６のＡｌ混晶
比ｘを１．０，０．９，０．８，０．７として形成した
チップをステムへマウントしてボンディングし、樹脂封
止してφ５ランプを作成し、初期輝度（Ｉ0 ）と５０ｍ
Ａ通電状態において１０００時間経過後の輝度（Ｉ）と
の残存率（Ｉ／Ｉ0 ×１００）を調べ、クラッド層１０
４，１０６のＡｌ混晶比ｘ、初期輝度Ｉ0 及び残存率の
関係を図１０に示す。
【０００９】図１０において、Ａｌ混晶比ｘを増加させ
ると初期輝度は高くなるものの、残存率が低下し、一
方、Ａｌ混晶比ｘを減少させると初期輝度は低くなるも
のの残存率が向上しており、初期輝度と残存率がトレー
ドオフの関係にあることがわかる。これらのことから、
高輝度かつ長寿命の信頼性を有する発光素子としてはま
だ不十分であった。
ると初期輝度は高くなるものの、残存率が低下し、一
方、Ａｌ混晶比ｘを減少させると初期輝度は低くなるも
のの残存率が向上しており、初期輝度と残存率がトレー
ドオフの関係にあることがわかる。これらのことから、
高輝度かつ長寿命の信頼性を有する発光素子としてはま
だ不十分であった。
【００１０】ＩｎＧａＡｌＰ材料を用いてダブルヘテロ
構造を形成した他の半導体発光素子としては、例えば黄
色発光素子では図１１に示す構造のものが知られてい
る。
構造を形成した他の半導体発光素子としては、例えば黄
色発光素子では図１１に示す構造のものが知られてい
る。
【００１１】図１１において、この半導体発光素子は、
ｎ−ＧａＡｓ基板１２１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１
２２、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ／ＧａＡｓ多層膜光反射
層１２３、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐクラッド層１２４、
黄色発光に必要なＡｌ混晶比のｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.72
Ａｌ0.28）0.5 Ｐ活性層１２５、ｐ−Ｉｎ0.5Ａｌ0.5
Ｐクラッド層１２６、ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐコンタク
ト層１２７、ｐ−ＧａＡｓクラッド保護層１２８、所望
の部分にｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ電流
ブロック層１２９及びｎ−ＧａＡｓブロック保護層１３
０、ｐ−Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ電流拡散層１３１、ｐ−
Ｉｎ0.5（Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐ拡散層１３２、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層１３３を順次積層形成した構造
を有している。
ｎ−ＧａＡｓ基板１２１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１
２２、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ／ＧａＡｓ多層膜光反射
層１２３、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐクラッド層１２４、
黄色発光に必要なＡｌ混晶比のｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.72
Ａｌ0.28）0.5 Ｐ活性層１２５、ｐ−Ｉｎ0.5Ａｌ0.5
Ｐクラッド層１２６、ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐコンタク
ト層１２７、ｐ−ＧａＡｓクラッド保護層１２８、所望
の部分にｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ電流
ブロック層１２９及びｎ−ＧａＡｓブロック保護層１３
０、ｐ−Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ電流拡散層１３１、ｐ−
Ｉｎ0.5（Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐ拡散層１３２、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層１３３を順次積層形成した構造
を有している。
【００１２】このような構造において、発光層となるＩ
ｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ活性層１２５を挟むク
ラッド層の組成を設計する場合に、以下に示す互いに相
反する作用について吟味しなければならない。すなわ
ち、 （１）少数キャリアや光の閉じ込めを十分大きくするた
めには、活性層のバンドギャップＥｇよりも十分に大き
なＥｇを有する材料、すなわちＡｌ組成ｘの大きな材料
でクラッド層を形成する必要がある。
ｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ活性層１２５を挟むク
ラッド層の組成を設計する場合に、以下に示す互いに相
反する作用について吟味しなければならない。すなわ
ち、 （１）少数キャリアや光の閉じ込めを十分大きくするた
めには、活性層のバンドギャップＥｇよりも十分に大き
なＥｇを有する材料、すなわちＡｌ組成ｘの大きな材料
でクラッド層を形成する必要がある。
【００１３】（２）発光層となる活性層とクラッド層の
界面では欠陥の少ないことが要求されるが、Ａｌ組成の
大きく異なる活性層とクラッド層界面には少数キャリア
をトラップする欠陥が多く導入されることがある。
界面では欠陥の少ないことが要求されるが、Ａｌ組成の
大きく異なる活性層とクラッド層界面には少数キャリア
をトラップする欠陥が多く導入されることがある。
【００１４】これらのことから、図１１に示す発光素子
の発光層となるＩｎ0.5 （Ｇａ1-xＡｌx ）0.5 Ｐ活性
層１２５に対して、Ａｌ混晶比が大きく異なるＩｎ0.5
Ａｌ0.5 Ｐのクラッド層を直接隣接させた構造をさ採用
した場合には、上述したように両層の界面に結晶欠陥が
生じ、図１２に示すように正規化光出力（Ｐ／Ｐ0 ）と
通電時間との関係を表す図１２に示すように、通電寿命
特性が著しく劣っていた。
の発光層となるＩｎ0.5 （Ｇａ1-xＡｌx ）0.5 Ｐ活性
層１２５に対して、Ａｌ混晶比が大きく異なるＩｎ0.5
Ａｌ0.5 Ｐのクラッド層を直接隣接させた構造をさ採用
した場合には、上述したように両層の界面に結晶欠陥が
生じ、図１２に示すように正規化光出力（Ｐ／Ｐ0 ）と
通電時間との関係を表す図１２に示すように、通電寿命
特性が著しく劣っていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
発光層となる活性層を挟んでクラッド層が形成されてな
るダブルヘテロ構造を採用した従来の半導体発光素子に
おいては、屋外で使用可能な程度の輝度を得るために活
性層とクラッド層のＡｌ混晶比が大きく異なっていたの
で、通電寿命が短くなっていた。
発光層となる活性層を挟んでクラッド層が形成されてな
るダブルヘテロ構造を採用した従来の半導体発光素子に
おいては、屋外で使用可能な程度の輝度を得るために活
性層とクラッド層のＡｌ混晶比が大きく異なっていたの
で、通電寿命が短くなっていた。
【００１６】一方、通電寿命をある程度確保しようとす
ると、光出力が犠牲となり、屋外の使用が可能となる輝
度を得ることが困難になっていた。
ると、光出力が犠牲となり、屋外の使用が可能となる輝
度を得ることが困難になっていた。
【００１７】したがって、ダブルヘテロ構造を有する従
来の半導体発光素子においては、輝度ならびに通電寿命
をともに満足させることができなかった。
来の半導体発光素子においては、輝度ならびに通電寿命
をともに満足させることができなかった。
【００１８】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、高輝度でかつ
長寿命の半導体発光素子を提供することにある。
たものであり、その目的とするところは、高輝度でかつ
長寿命の半導体発光素子を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、半導体基板上に形成され
た、単層あるいは多層からなる第１のクラッド層と、前
記第１のクラッド層表面に形成された第２のクラッド層
と、前記第２のクラッド層表面に形成された活性層と、
前記活性層表面に形成された第３のクラッド層と、前記
第３のクラッド層表面に形成された、単層あるいは多層
からなる第４のクラッド層とを具備し、前記第２のクラ
ッド層のアルミニウム混晶比は、前記活性層のアルミニ
ウム混晶比よりも大きく、前記第１のクラッド層のアル
ミニウム混晶比よりも小さく、かつ前記第３のクラッド
層のアルミニウム混晶比は、前記活性層のアルミニウム
混晶比よりも大きく、前記第４のクラッド層のアルミニ
ウム混晶比よりも小さいことを特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、半導体基板上に形成され
た、単層あるいは多層からなる第１のクラッド層と、前
記第１のクラッド層表面に形成された第２のクラッド層
と、前記第２のクラッド層表面に形成された活性層と、
前記活性層表面に形成された第３のクラッド層と、前記
第３のクラッド層表面に形成された、単層あるいは多層
からなる第４のクラッド層とを具備し、前記第２のクラ
ッド層のアルミニウム混晶比は、前記活性層のアルミニ
ウム混晶比よりも大きく、前記第１のクラッド層のアル
ミニウム混晶比よりも小さく、かつ前記第３のクラッド
層のアルミニウム混晶比は、前記活性層のアルミニウム
混晶比よりも大きく、前記第４のクラッド層のアルミニ
ウム混晶比よりも小さいことを特徴とする。
【００２０】請求項５記載の発明は、半導体基板上に形
成された、単層あるいは多層からなる第１のクラッド層
と、前記第１のクラッド層表面に形成された活性層と、
前記活性層表面に形成された第２のクラッド層と、前記
第２のクラッド層表面に形成された、単層あるいは多層
からなる第３のクラッド層とを具備し、前記第１のクラ
ッド層のアルミニウム混晶比は、前記活性層のアルミニ
ウム混晶比よりも大きく、かつ前記第２のクラッド層の
アルミニウム混晶比は、前記活性層のアルミニウム混晶
比よりも大きく、前記第３のクラッド層のアルミニウム
混晶比よりも小さいことを特徴とする。
成された、単層あるいは多層からなる第１のクラッド層
と、前記第１のクラッド層表面に形成された活性層と、
前記活性層表面に形成された第２のクラッド層と、前記
第２のクラッド層表面に形成された、単層あるいは多層
からなる第３のクラッド層とを具備し、前記第１のクラ
ッド層のアルミニウム混晶比は、前記活性層のアルミニ
ウム混晶比よりも大きく、かつ前記第２のクラッド層の
アルミニウム混晶比は、前記活性層のアルミニウム混晶
比よりも大きく、前記第３のクラッド層のアルミニウム
混晶比よりも小さいことを特徴とする。
【００２１】請求項８記載の発明は、半導体基板上に形
成された、単層あるいは多層からなる第１のクラッド層
と、前記第１のクラッド層表面に形成された第２のクラ
ッド層と、前記第２のクラッド層表面に形成された活性
層と、前記活性層表面に形成された第３のクラッド層と
を具備し、前記第２のクラッド層のアルミニウム混晶比
は、前記活性層のアルミニウム混晶比よりも大きく、前
記第１のクラッド層のアルミニウム混晶比よりも小さ
く、かつ前記第３のクラッド層のアルミニウム混晶比
は、前記活性層のアルミニウム混晶比よりも大きいこと
を特徴とする。
成された、単層あるいは多層からなる第１のクラッド層
と、前記第１のクラッド層表面に形成された第２のクラ
ッド層と、前記第２のクラッド層表面に形成された活性
層と、前記活性層表面に形成された第３のクラッド層と
を具備し、前記第２のクラッド層のアルミニウム混晶比
は、前記活性層のアルミニウム混晶比よりも大きく、前
記第１のクラッド層のアルミニウム混晶比よりも小さ
く、かつ前記第３のクラッド層のアルミニウム混晶比
は、前記活性層のアルミニウム混晶比よりも大きいこと
を特徴とする。
【００２２】請求項１１記載の発明は、半導体基板上に
形成された、単層あるいは多層からなる第１のクラッド
層と、前記第１のクラッド層表面に形成されたＩｎＧａ
ＡｌＰ混晶からなる第１の中間層と、前記第１の中間層
表面に形成された活性層と、前記活性層表面に形成され
たＩｎＧａＡｌＰ混晶からなる第２の中間層と、前記第
２の中間層表面に形成された、単層あるいは多層からな
る第２のクラッド層とを具備し、前記活性層のアルミニ
ウム混晶比Ｘと前記第１、第２の中間層のアルミニウム
混晶比Ｙは、Ｘ＋０。１≦Ｙ≦＋０。５に設定され、か
つ前記第１、第２の中間層の厚さは０。０１μｍ〜０．
１μｍであることを特徴とする。
形成された、単層あるいは多層からなる第１のクラッド
層と、前記第１のクラッド層表面に形成されたＩｎＧａ
ＡｌＰ混晶からなる第１の中間層と、前記第１の中間層
表面に形成された活性層と、前記活性層表面に形成され
たＩｎＧａＡｌＰ混晶からなる第２の中間層と、前記第
２の中間層表面に形成された、単層あるいは多層からな
る第２のクラッド層とを具備し、前記活性層のアルミニ
ウム混晶比Ｘと前記第１、第２の中間層のアルミニウム
混晶比Ｙは、Ｘ＋０。１≦Ｙ≦＋０。５に設定され、か
つ前記第１、第２の中間層の厚さは０。０１μｍ〜０．
１μｍであることを特徴とする。
【００２３】
【作用】上記構成において、請求項１，５又は８記載の
発明は、発光層である活性層を挟むクラッド層を多層化
し、活性層に近い層のＡｌ混晶比を低くして活性層界面
での結晶性を向上させ、活性層に遠い層のＡｌ混晶比を
高くし、キャリア閉じ込め効果を充分に発揮させるよう
にしている。
発明は、発光層である活性層を挟むクラッド層を多層化
し、活性層に近い層のＡｌ混晶比を低くして活性層界面
での結晶性を向上させ、活性層に遠い層のＡｌ混晶比を
高くし、キャリア閉じ込め効果を充分に発揮させるよう
にしている。
【００２４】請求項１１記載の発明は、発光層となる活
性層に対してＡｌ混晶比が大きく異なるｐ型，ｎ型の両
クラッド層を直接、隣接されるのではなく、活性層とｐ
型及びｎ型クラッド層間に中間層を設けるようにしてい
る。
性層に対してＡｌ混晶比が大きく異なるｐ型，ｎ型の両
クラッド層を直接、隣接されるのではなく、活性層とｐ
型及びｎ型クラッド層間に中間層を設けるようにしてい
る。
【００２５】
【実施例】以下、図面を用いてこの発明を説明する。
【００２６】図１は請求項１，２又は３記載の発明の一
実施例に係る半導体発光素子の構造を示す図である。
実施例に係る半導体発光素子の構造を示す図である。
【００２７】図１において、この実施例の発光素子は、
ｎ−ＧａＡａ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ
−ＩｎＡｌＰ／ＧａＡｓ光反射層３、ｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第２クラッド層４、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド
層５、アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層６、ｐ−Ｉｎ
ＧａＡｌＰ第１クラッド層７、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２
クラッド層８、ｎ−ＧａＡｓブロック層９、ｐ−ＧａＡ
ｌＡｓ電流拡散層１０、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層
１１を順次積層させた構造である。ｎ−ＩｎＡｌＰ／Ｇ
ａＡｓ光反射層３は、活性層で発光する光の波長の１／
４ｎ（ｎは材料の屈折率）の厚さのｎ−ＩｎＡｌＰ層と
ｎ−ＧａＡｓ層を交互に積層させた多層構造である。
ｎ−ＧａＡａ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ
−ＩｎＡｌＰ／ＧａＡｓ光反射層３、ｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐ第２クラッド層４、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド
層５、アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層６、ｐ−Ｉｎ
ＧａＡｌＰ第１クラッド層７、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２
クラッド層８、ｎ−ＧａＡｓブロック層９、ｐ−ＧａＡ
ｌＡｓ電流拡散層１０、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層
１１を順次積層させた構造である。ｎ−ＩｎＡｌＰ／Ｇ
ａＡｓ光反射層３は、活性層で発光する光の波長の１／
４ｎ（ｎは材料の屈折率）の厚さのｎ−ＩｎＡｌＰ層と
ｎ−ＧａＡｓ層を交互に積層させた多層構造である。
【００２８】また、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１，第２クラ
ッド層５，４、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１，第２クラッド
層７，８及びｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０はアンド
ープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層６で発光した光が十分に透
過されるようなＡｌの混晶比になっている。さらに、ｎ
−ＧａＡｓ基板１側にｎ側電極１２が形成され、ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層１１側にｐ側電極１３が形成されて
いる。このような構造において、この実施例の特徴はク
ラッド層を２層化し、クラッド層のバンドギャップを活
性層から離れるにしたがって段階的に大きくするように
している。
ッド層５，４、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１，第２クラッド
層７，８及びｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０はアンド
ープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層６で発光した光が十分に透
過されるようなＡｌの混晶比になっている。さらに、ｎ
−ＧａＡｓ基板１側にｎ側電極１２が形成され、ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層１１側にｐ側電極１３が形成されて
いる。このような構造において、この実施例の特徴はク
ラッド層を２層化し、クラッド層のバンドギャップを活
性層から離れるにしたがって段階的に大きくするように
している。
【００２９】次に、上記構造の半導体発光素子の製造方
法を説明する。
法を説明する。
【００３０】それぞれの半導体結晶層の成長には、III
族材料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）、及びトリメチルアルミニウム
（ＴＭＡ）を用い、Ｖ族材料としてアルシンガス（Ａｓ
Ｈ3 ）、フォスフィンガス（ＰＨ3 ）を用い、ドーピン
グ材料にシランガス（ＳｉＨ4 ）、ジメチルジンク（Ｄ
ＭＺ）を用いて、反応炉に水素キャリアガスを流し一定
減圧で一定温度に保持した後、水素をキャリアガスとて
上記III 族、Ｖ族及びドーピング材料を所定の割合で反
応炉へ流入させ、化学的に反応させることにより基板１
上に結晶層を堆積させる有機金属化学気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ法）を用いる。
族材料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）、及びトリメチルアルミニウム
（ＴＭＡ）を用い、Ｖ族材料としてアルシンガス（Ａｓ
Ｈ3 ）、フォスフィンガス（ＰＨ3 ）を用い、ドーピン
グ材料にシランガス（ＳｉＨ4 ）、ジメチルジンク（Ｄ
ＭＺ）を用いて、反応炉に水素キャリアガスを流し一定
減圧で一定温度に保持した後、水素をキャリアガスとて
上記III 族、Ｖ族及びドーピング材料を所定の割合で反
応炉へ流入させ、化学的に反応させることにより基板１
上に結晶層を堆積させる有機金属化学気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ法）を用いる。
【００３１】具体的には、反応炉を３０〜１００Ｔｏｒ
ｒの減圧状態で多量のキャリアガスである水素を流し、
サセプター上に面方位を（１００）から［０１１］方向
へ数度ずらしたｎ−ＧａＡｓ基板１を設置し、アルシン
ガス雰囲気で６００〜８００℃に昇温して一定温度に保
つ。その後、各成長層の条件に応じてIII 族，Ｖ族、及
びドーピング材料を所定の割合で反応炉へ流入させる。
ｒの減圧状態で多量のキャリアガスである水素を流し、
サセプター上に面方位を（１００）から［０１１］方向
へ数度ずらしたｎ−ＧａＡｓ基板１を設置し、アルシン
ガス雰囲気で６００〜８００℃に昇温して一定温度に保
つ。その後、各成長層の条件に応じてIII 族，Ｖ族、及
びドーピング材料を所定の割合で反応炉へ流入させる。
【００３２】このような金属化学気相成長法によって、
ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、０．５μｍ程度の厚さのｎ−
ＧａＡｓバッファ層２（キャリア濃度４×１０17ｃ
ｍ-3）と、ｎ−Ｉ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ／ＧａＡｓ光反射層３
（キャリア濃度４×１０17ｃｍ-3）と、０．５９μｍ程
度の厚さのｎ−Ｉ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ第２ク
ラッド層４（キャリア濃度４×１０17ｃｍ-3，ｘ＝１．
０）と、０．０１μｍ程度の厚さのｎ−Ｉ0.5 （Ｇａ
1-y Ａｌy ）0.5 Ｐ第１クラッド層５（キャリア濃度４
×１０17ｃｍ-3，ｙ＝０．７）と、０．６μｍ程度の厚
さのアンドープＩ0.5 （Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐ活性
層６と、０．０１μｍ程度の厚さのｐ−Ｉ0.5 （Ｇａ
1-z Ａｌz ）0.5 Ｐ第１クラッド層７（キャリア濃度４
×１０17ｃｍ-3，ｚ＝０．７）と、０．５９μｍ程度の
厚さのｐ−Ｉ0.5 （Ｇａ1-w Ａｌw）0.5 Ｐ第２クラッ
ド層８（キャリア濃度４×１０17ｃｍ-3，ｗ＝１．０）
と、０．０２μｍ程度の厚さのｎ−ＧａＡｓブロック層
９（キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）とを順次成長させ
る。
ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、０．５μｍ程度の厚さのｎ−
ＧａＡｓバッファ層２（キャリア濃度４×１０17ｃ
ｍ-3）と、ｎ−Ｉ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ／ＧａＡｓ光反射層３
（キャリア濃度４×１０17ｃｍ-3）と、０．５９μｍ程
度の厚さのｎ−Ｉ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ第２ク
ラッド層４（キャリア濃度４×１０17ｃｍ-3，ｘ＝１．
０）と、０．０１μｍ程度の厚さのｎ−Ｉ0.5 （Ｇａ
1-y Ａｌy ）0.5 Ｐ第１クラッド層５（キャリア濃度４
×１０17ｃｍ-3，ｙ＝０．７）と、０．６μｍ程度の厚
さのアンドープＩ0.5 （Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐ活性
層６と、０．０１μｍ程度の厚さのｐ−Ｉ0.5 （Ｇａ
1-z Ａｌz ）0.5 Ｐ第１クラッド層７（キャリア濃度４
×１０17ｃｍ-3，ｚ＝０．７）と、０．５９μｍ程度の
厚さのｐ−Ｉ0.5 （Ｇａ1-w Ａｌw）0.5 Ｐ第２クラッ
ド層８（キャリア濃度４×１０17ｃｍ-3，ｗ＝１．０）
と、０．０２μｍ程度の厚さのｎ−ＧａＡｓブロック層
９（キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）とを順次成長させ
る。
【００３３】その後、反応炉よりこのエピタキシャルウ
ェーハを取り出し、写真食刻法によりｎ−ＧａＡｓブロ
ック層９を所定のパターンに形成する。
ェーハを取り出し、写真食刻法によりｎ−ＧａＡｓブロ
ック層９を所定のパターンに形成する。
【００３４】次に、このエピタキシャルウェーハを再
度、反応炉へ設置し、ＭＯＣＶＤ法により４．５μｍ程
度の厚さのｐ−Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ電流拡散層１０
（キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）と、０．１μｍ程度
の厚さのｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１（キャリア濃度
２×１０18ｃｍ-3）とを順次成長させる。
度、反応炉へ設置し、ＭＯＣＶＤ法により４．５μｍ程
度の厚さのｐ−Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ電流拡散層１０
（キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）と、０．１μｍ程度
の厚さのｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１（キャリア濃度
２×１０18ｃｍ-3）とを順次成長させる。
【００３５】このようにして得られたエピタキシャルウ
ェーハの両面に真空蒸着によりＡｕ材料を蒸着させ、写
真食刻法によりｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１側にｐ側
電極１３を、ｎ−ＧａＡｓ基板１側にｎ側電極１２をそ
れぞれ形成する。さらに、ｐ側電極１３下のｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層のみを残し、それ以外のｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層は上記同様の写真食刻法を用いて選択的に除
去する。最後に、ダイシングで個々のチップに分割して
図１に示す構造の発光素子が得られる。
ェーハの両面に真空蒸着によりＡｕ材料を蒸着させ、写
真食刻法によりｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１側にｐ側
電極１３を、ｎ−ＧａＡｓ基板１側にｎ側電極１２をそ
れぞれ形成する。さらに、ｐ側電極１３下のｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層のみを残し、それ以外のｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層は上記同様の写真食刻法を用いて選択的に除
去する。最後に、ダイシングで個々のチップに分割して
図１に示す構造の発光素子が得られる。
【００３６】上記実施例で得られた発光素子をステムへ
マウント、ボンディング、樹脂封止してφ５ｍｍランプ
を作成し、初期輝度と５０ｍＡ通電状態における１００
０時間経過後の輝度の残存率を調べたところ、初期輝度
は図１０に示す従来の最高輝度レベル（相対値で７５
０）が得られ、また残存率は８５％となり良好であっ
た。
マウント、ボンディング、樹脂封止してφ５ｍｍランプ
を作成し、初期輝度と５０ｍＡ通電状態における１００
０時間経過後の輝度の残存率を調べたところ、初期輝度
は図１０に示す従来の最高輝度レベル（相対値で７５
０）が得られ、また残存率は８５％となり良好であっ
た。
【００３７】したがって、上記構造にあっては、発光層
となる活性層６を挟むクラッド層を多層化し、活性層６
に近い第１のクラッド層のＡｌ混晶比を低くして活性層
界面での結晶性を向上させて信頼性を高め、更に、活性
層６に遠いクラッド層のＡｌ混晶比を高くしてキャリア
閉じ込め効果を十分に発揮させるようにしているので、
従来と同等の高輝度で、かつ従来よりも輝度残存率が向
上した、すなわち寿命の長い発光素子を得ることができ
る。
となる活性層６を挟むクラッド層を多層化し、活性層６
に近い第１のクラッド層のＡｌ混晶比を低くして活性層
界面での結晶性を向上させて信頼性を高め、更に、活性
層６に遠いクラッド層のＡｌ混晶比を高くしてキャリア
閉じ込め効果を十分に発揮させるようにしているので、
従来と同等の高輝度で、かつ従来よりも輝度残存率が向
上した、すなわち寿命の長い発光素子を得ることができ
る。
【００３８】請求項１，２又は３記載の発明の第２の実
施例は、上記構造において、ｎ−Ｉ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ
0.7 ）0.5 Ｐ第１クラッド層５及びｐ−Ｉｎ0.5（Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第１クラッド層７の厚さをそれぞ
れ０．０５μｍ程度とし、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ第２
クラッド層４及びｐ−Ｉ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ第２クラッド層
８の厚さそれぞれ０．５５μｍ程度とし、他は上記実施
例と同様な構造である。
施例は、上記構造において、ｎ−Ｉ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ
0.7 ）0.5 Ｐ第１クラッド層５及びｐ−Ｉｎ0.5（Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第１クラッド層７の厚さをそれぞ
れ０．０５μｍ程度とし、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ第２
クラッド層４及びｐ−Ｉ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ第２クラッド層
８の厚さそれぞれ０．５５μｍ程度とし、他は上記実施
例と同様な構造である。
【００３９】このような構造のφ５ｍｍランプでは、初
期輝度及び輝度残存率は各々相対値７１０、９０％と良
好であり、上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。
期輝度及び輝度残存率は各々相対値７１０、９０％と良
好であり、上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。
【００４０】また、請求項１記載の発明の第３の実施例
として、上記実施例においてＡｌ混晶比を変えても同様
の効果が得られる。例えば、上記第２の実施例におい
て、ｐ，ｎの第１クラッド層のＡｌ混晶比ｙ，ｚを０．
７から０．６又は０．８に変えた場合は、初期輝度／残
存率は、０．６：７２５／１００％、０．８：７２０／
９５％となり、従来と同等の最高輝度レベルで輝度残存
率を向上させることができ、上記実施例と同様な効果を
得ることができる。
として、上記実施例においてＡｌ混晶比を変えても同様
の効果が得られる。例えば、上記第２の実施例におい
て、ｐ，ｎの第１クラッド層のＡｌ混晶比ｙ，ｚを０．
７から０．６又は０．８に変えた場合は、初期輝度／残
存率は、０．６：７２５／１００％、０．８：７２０／
９５％となり、従来と同等の最高輝度レベルで輝度残存
率を向上させることができ、上記実施例と同様な効果を
得ることができる。
【００４１】図２は請求項５記載の発明の第４の実施例
に係る半導体発光素子の構造を示す図である。
に係る半導体発光素子の構造を示す図である。
【００４２】上記それぞれの実施例では、活性層の両側
のクラッド層を第１，第２として２層化しているが、こ
の実施例の特徴とするところは、一方のクラッド層のみ
を多層化したことにあり、この構造でも上記実施例と同
様の効果を得ることができる。
のクラッド層を第１，第２として２層化しているが、こ
の実施例の特徴とするところは、一方のクラッド層のみ
を多層化したことにあり、この構造でも上記実施例と同
様の効果を得ることができる。
【００４３】例えば、上記図１に示す第１の実施例にお
いて、ｐ側のクラッド層（０．６μｍ程度の厚さのｐ−
Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐクラッド層）を１層のクラッド層１
４とし、ｎ側のクラッド層は図１に示すと同様に、０．
０１μｍ程度の厚さのｎ−Ｉ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）
0.5 Ｐ第１クラッド層５と、０．５９μｍ程度の厚さの
ｎ−Ｉ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ第２クラッド層４としてもよい。
いて、ｐ側のクラッド層（０．６μｍ程度の厚さのｐ−
Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐクラッド層）を１層のクラッド層１
４とし、ｎ側のクラッド層は図１に示すと同様に、０．
０１μｍ程度の厚さのｎ−Ｉ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）
0.5 Ｐ第１クラッド層５と、０．５９μｍ程度の厚さの
ｎ−Ｉ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ第２クラッド層４としてもよい。
【００４４】一方、図３に示すように、図１に示す構造
に対して、ｎ側のクラッド層１５を一層とし、ｐ側のク
ラッド層を図１に示すと同様に２層としてもよい。
に対して、ｎ側のクラッド層１５を一層とし、ｐ側のク
ラッド層を図１に示すと同様に２層としてもよい。
【００４５】このように、上記実施例では、活性層を挟
むクラッド層を多層化し、そのクラッド層のＡｌ混晶
比、厚さ及び層数を最適化することにより、高輝度でか
つ長寿命長の信頼性の高い半導体発光素子を提供でき
る。
むクラッド層を多層化し、そのクラッド層のＡｌ混晶
比、厚さ及び層数を最適化することにより、高輝度でか
つ長寿命長の信頼性の高い半導体発光素子を提供でき
る。
【００４６】図４は請求項４記載の発明の一実施例に係
る半導体発光素子の構造を示す断面図である。
る半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【００４７】図４において、この実施例の発光素子は、
サファイア基板２１上にＧａＮバッファ層２２、ｎ−Ｇ
ａＮ層２３、ｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ第２クラッド層２
４、ｎ−Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ第１クラッド層２５、Ｉｎ
ＧａＮ活性層２６、ｐ−Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ第１クラッ
ド層２７、ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ第２クラッド層２
８、ｐ−ＧａＮ層２９を順次積層形成し、その後ｐ−Ｇ
ａＮ層２９の一部をｎ−ＧａＮ層２３が露出するまでウ
エットエッチングにより選択的に除去し、ｐ−ＧａＮ層
２９上にｐ側電極３０を形成し、露出されたｎ−ＧａＮ
層２３上にｎ側電極３１を形成して構成されたものであ
る。
サファイア基板２１上にＧａＮバッファ層２２、ｎ−Ｇ
ａＮ層２３、ｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ第２クラッド層２
４、ｎ−Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ第１クラッド層２５、Ｉｎ
ＧａＮ活性層２６、ｐ−Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ第１クラッ
ド層２７、ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ第２クラッド層２
８、ｐ−ＧａＮ層２９を順次積層形成し、その後ｐ−Ｇ
ａＮ層２９の一部をｎ−ＧａＮ層２３が露出するまでウ
エットエッチングにより選択的に除去し、ｐ−ＧａＮ層
２９上にｐ側電極３０を形成し、露出されたｎ−ＧａＮ
層２３上にｎ側電極３１を形成して構成されたものであ
る。
【００４８】この実施例においても、上記実施例と同様
の効果を得ることができる。
の効果を得ることができる。
【００４９】なお、この実施例では、活性層２６を挟む
両側のクラッド層を２層化しているが、いずれか一方の
クラッド層だけを２層化しても、同様の効果を得ること
ができる。
両側のクラッド層を２層化しているが、いずれか一方の
クラッド層だけを２層化しても、同様の効果を得ること
ができる。
【００５０】なお、上述したすべての実施例では、クラ
ッド層を２層化にしているが、２層以上にしても同様の
効果が得られる。また、発光色はＩｎＧａＡｌＰ系ＬＥ
Ｄの緑色〜赤色の可視光領域、ＧａＮ系ＬＥＤの青色の
可視光領域ならびにＧａＡｓ系ＬＥＤの赤外領域まで適
用可能である。
ッド層を２層化にしているが、２層以上にしても同様の
効果が得られる。また、発光色はＩｎＧａＡｌＰ系ＬＥ
Ｄの緑色〜赤色の可視光領域、ＧａＮ系ＬＥＤの青色の
可視光領域ならびにＧａＡｓ系ＬＥＤの赤外領域まで適
用可能である。
【００５１】さらに、他の材料すなわち、ＩｎＧａＮ、
ＩｎＧａＡｓＰ等のIII −Ｖ族混晶やＺｎＳｅＴｅ、Ｍ
ｇＳｅＴｅ、ＺｎＳＳｅ，ＭｇＳＳｅ等のII−VI族混晶
をクラッド層に用いることも可能である。
ＩｎＧａＡｓＰ等のIII −Ｖ族混晶やＺｎＳｅＴｅ、Ｍ
ｇＳｅＴｅ、ＺｎＳＳｅ，ＭｇＳＳｅ等のII−VI族混晶
をクラッド層に用いることも可能である。
【００５２】図５は請求項１１〜１４記載の発明の一実
施例に係る半導体発光素子の構造を示す図である。
施例に係る半導体発光素子の構造を示す図である。
【００５３】この発明の特徴とするところは、発光層と
なるＩｎ0.5（Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ活性層に対して
Ａｌ混晶比が大きく異なるｐ型，ｎ型のＩｎ0.5 （Ｇａ
1-z Ａｌz ）0.5 Ｐ両クラッド層を直接、隣接されるの
ではなく、活性層とｐ型及びｎ型クラッド層間に、Ｉｎ
0.5 （Ｇａ1-Y ＡｌY ）0.5 Ｐ中のＡｌ混晶比Ｙが（Ｘ
＋０．１≦Ｙ≦Ｘ＋０．５）の範囲で、厚さが０．０１
μｍ〜０．１μｍの中間層を設けたことにある。
なるＩｎ0.5（Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ活性層に対して
Ａｌ混晶比が大きく異なるｐ型，ｎ型のＩｎ0.5 （Ｇａ
1-z Ａｌz ）0.5 Ｐ両クラッド層を直接、隣接されるの
ではなく、活性層とｐ型及びｎ型クラッド層間に、Ｉｎ
0.5 （Ｇａ1-Y ＡｌY ）0.5 Ｐ中のＡｌ混晶比Ｙが（Ｘ
＋０．１≦Ｙ≦Ｘ＋０．５）の範囲で、厚さが０．０１
μｍ〜０．１μｍの中間層を設けたことにある。
【００５４】なお、活性層のアルミニウム混晶比Ｘは、
Ｘ＝０を含み、クラッド層のアルミニウム混晶比Ｚは、
Ｚ＝１を含むものとする。
Ｘ＝０を含み、クラッド層のアルミニウム混晶比Ｚは、
Ｚ＝１を含むものとする。
【００５５】図５において、この実施例の発光素子は、
ｎ−ＧａＡｓ基板上４１にｎ−ＧａＡｓバッファ層４
２、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐとｎ−ＧａＡｓを交互に１
０対積層してなる多層膜光反射層４３、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａ
ｌ0.5 Ｐクラッド層４４、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ
0.6 ）0.5 Ｐ層（中間層）４５、アンドープｎ型Ｉｎ
0.5 （Ｇａ0.72Ａｌ0.28）0.5 Ｐ活性層４６、ｐ−Ｉｎ
0.5（Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層４７（中間層）、ｐ
−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐクラッド層４８、ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇ
ａ0.5 Ｐコンタクト層４９、ｐ−ＧａＡｓのクラッド保
護層５０、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）Ｐ電流ブ
ロック層５１、ｎ−ＧａＡｓブロック保護層５２、ｐ−
Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 Ａｌ電流拡散層５４、ｐ−Ｉｎ
0.5 （Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐ耐湿性層５５、ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層５６が積層形成され、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層５６上にＡｕ−Ｚｎからなるｐ側電極５８
が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板４１側にＡｕ−Ｇｅから
なるｎ側電極５９が形成されて構成されている。
ｎ−ＧａＡｓ基板上４１にｎ−ＧａＡｓバッファ層４
２、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐとｎ−ＧａＡｓを交互に１
０対積層してなる多層膜光反射層４３、ｎ−Ｉｎ0.5 Ａ
ｌ0.5 Ｐクラッド層４４、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ
0.6 ）0.5 Ｐ層（中間層）４５、アンドープｎ型Ｉｎ
0.5 （Ｇａ0.72Ａｌ0.28）0.5 Ｐ活性層４６、ｐ−Ｉｎ
0.5（Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層４７（中間層）、ｐ
−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐクラッド層４８、ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇ
ａ0.5 Ｐコンタクト層４９、ｐ−ＧａＡｓのクラッド保
護層５０、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）Ｐ電流ブ
ロック層５１、ｎ−ＧａＡｓブロック保護層５２、ｐ−
Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 Ａｌ電流拡散層５４、ｐ−Ｉｎ
0.5 （Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐ耐湿性層５５、ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層５６が積層形成され、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層５６上にＡｕ−Ｚｎからなるｐ側電極５８
が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板４１側にＡｕ−Ｇｅから
なるｎ側電極５９が形成されて構成されている。
【００５６】次に、上記構造を得るための一製造方法を
図６に示す工程断面図を参照して説明する。
図６に示す工程断面図を参照して説明する。
【００５７】例えば黄色発光素子の場合には、まず、ｎ
−ＧａＡｓ基板上４１に厚さ０．５μｍ程度のＳｉドー
プｎ−ＧａＡｓバッファ層（キャリア濃度Ｎ＝２．０〜
５．０×１０17ｃｍ-3）４２、厚さがそれぞれ４００Å
程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ（Ｎ＝０．４
〜２．０×１０18ｃｍ-3）とＳｉドープｎ−ＧａＡｓ
（Ｎ＝０．４〜２．０×１０18ｃｍ-3）を交互に１０対
積層した多層膜光反射層４３、厚さ０．６μｍ程度のＳ
ｉドープｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐクラッド層（Ｎ＝２．
０〜６．０×１０17）４４、この発明の特徴となる厚さ
０．０５μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.4
Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層（中間層）４５、厚さ０．６μｍ程
度のアンドープｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.72Ａｌ0.28）0.5
Ｐ活性層（Ｎ＝〜１．０×１０17ｃｍ-3）４６、この発
明の特徴となる厚さ０．０５μｍ程度のＺｎドープｐ−
Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層（中間層）４
７、厚さ０．６μｍ程度のＺｎドープｐ−Ｉｎ0.5 Ａｌ
0.5 Ｐクラッド層（Ｎ＝２．０〜６．１×１０17ｃ
ｍ-3）４８、厚さ０．０２μｍ程度のＺｎドープｐ−Ｉ
ｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐコンタクト層（Ｎ＝０．５〜１．０×
１０18ｃｍ-3）４９、厚さ０．０１μｍ程度のＺｎドー
プｐ−ＧａＡｓのクラッド保護層（Ｎ＝１．０〜６．０
×１０18ｃｍ-3）５０、厚さ０．０２μｍ程度のＳｉド
ープｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）Ｐ電流ブロック
層（Ｎ＝０．５〜１．０×１０19ｃｍ-3）５１、厚さ
０．０１μｍ程度のＳｉドープｎ−ＧａＡｓブロック保
護層（Ｎ＝１．０〜６．０×１０18ｃｍ-3）５２、厚さ
０．０２μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3
Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐキャップ層（Ｎ＝１．０〜６．０×１
０18ｃｍ-3）５３をＭＯＣＶＤ法により順次積層形成す
る（図６（ａ））。
−ＧａＡｓ基板上４１に厚さ０．５μｍ程度のＳｉドー
プｎ−ＧａＡｓバッファ層（キャリア濃度Ｎ＝２．０〜
５．０×１０17ｃｍ-3）４２、厚さがそれぞれ４００Å
程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐ（Ｎ＝０．４
〜２．０×１０18ｃｍ-3）とＳｉドープｎ−ＧａＡｓ
（Ｎ＝０．４〜２．０×１０18ｃｍ-3）を交互に１０対
積層した多層膜光反射層４３、厚さ０．６μｍ程度のＳ
ｉドープｎ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐクラッド層（Ｎ＝２．
０〜６．０×１０17）４４、この発明の特徴となる厚さ
０．０５μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.4
Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層（中間層）４５、厚さ０．６μｍ程
度のアンドープｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.72Ａｌ0.28）0.5
Ｐ活性層（Ｎ＝〜１．０×１０17ｃｍ-3）４６、この発
明の特徴となる厚さ０．０５μｍ程度のＺｎドープｐ−
Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層（中間層）４
７、厚さ０．６μｍ程度のＺｎドープｐ−Ｉｎ0.5 Ａｌ
0.5 Ｐクラッド層（Ｎ＝２．０〜６．１×１０17ｃ
ｍ-3）４８、厚さ０．０２μｍ程度のＺｎドープｐ−Ｉ
ｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐコンタクト層（Ｎ＝０．５〜１．０×
１０18ｃｍ-3）４９、厚さ０．０１μｍ程度のＺｎドー
プｐ−ＧａＡｓのクラッド保護層（Ｎ＝１．０〜６．０
×１０18ｃｍ-3）５０、厚さ０．０２μｍ程度のＳｉド
ープｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）Ｐ電流ブロック
層（Ｎ＝０．５〜１．０×１０19ｃｍ-3）５１、厚さ
０．０１μｍ程度のＳｉドープｎ−ＧａＡｓブロック保
護層（Ｎ＝１．０〜６．０×１０18ｃｍ-3）５２、厚さ
０．０２μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3
Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐキャップ層（Ｎ＝１．０〜６．０×１
０18ｃｍ-3）５３をＭＯＣＶＤ法により順次積層形成す
る（図６（ａ））。
【００５８】次に、ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）
0.5 Ｐキャップ層５３、ｎ−ＧａＡｓブロック保護層５
２を所望の形状にウェットエッチングする（図６
（ｂ））。
0.5 Ｐキャップ層５３、ｎ−ＧａＡｓブロック保護層５
２を所望の形状にウェットエッチングする（図６
（ｂ））。
【００５９】次に、ｎ−ＧａＡｓブロック保護層５２上
に残存しているｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5
Ｐキャップ層５３及び図６（ｂ）に示す工程で表面に露
出したｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ電流ブ
ロック層５１をウェットエッチングにより所望の形状に
形成する（図６（ｃ））。
に残存しているｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5
Ｐキャップ層５３及び図６（ｂ）に示す工程で表面に露
出したｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ電流ブ
ロック層５１をウェットエッチングにより所望の形状に
形成する（図６（ｃ））。
【００６０】次に、図６（ｃ）に示す工程後に得られた
ウェハ上に、厚さ４．５μｍ程度のＺｎドープｐ−Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 Ａｌ電流拡散層（Ｎ＝１．０〜６．０×１
０18ｃｍ-3）５４、厚さ０．１μｍ程度のＺｎドープｐ
−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐ耐湿性層（Ｎ＝
０．５〜２．０×１０18ｃｍ-3）５５、厚さ０．１μｍ
程度のＺｎドープｐ−ＧａＡｓコンタクト層（Ｎ＝１．
０〜６．０×１０18ｃｍ-3）５６、厚さ０．１５μｍ程
度のＳｉドープｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5
Ｐキャップ層（Ｎ＝１．０〜６．０×１０18ｃｍ-3）５
７をＭＯＶＣＤ法により順次積層形成する。（図６
（ｄ））。
ウェハ上に、厚さ４．５μｍ程度のＺｎドープｐ−Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 Ａｌ電流拡散層（Ｎ＝１．０〜６．０×１
０18ｃｍ-3）５４、厚さ０．１μｍ程度のＺｎドープｐ
−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐ耐湿性層（Ｎ＝
０．５〜２．０×１０18ｃｍ-3）５５、厚さ０．１μｍ
程度のＺｎドープｐ−ＧａＡｓコンタクト層（Ｎ＝１．
０〜６．０×１０18ｃｍ-3）５６、厚さ０．１５μｍ程
度のＳｉドープｎ−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5
Ｐキャップ層（Ｎ＝１．０〜６．０×１０18ｃｍ-3）５
７をＭＯＶＣＤ法により順次積層形成する。（図６
（ｄ））。
【００６１】次に、ｎ−ＧａＡｓ基板４１表面を５μｍ
ウェットエッチングにより除去した後、ｎ−Ｉｎ
0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）Ｐキャップ層５７を全てウェ
ットエッチングにより除去し、ｎ−ＧａＡｓ基板４１の
表面全面にＡｕ−Ｇｅのｎ電極５９を形成する。続い
て、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５６の表面に電流ブロッ
ク層５１の直上となる部分に直径が１４０μｍ程度のＡ
ｕ−Ｚｎからなるｐ電極５８を形成する。引き続いて，
素子表面に露出しているｐ−ＧａＡｓコンタクト層５６
をウェットエッチングにより除去した後、ブレードダイ
シングにより一辺が３２０μｍ程度の大きさに素子を分
離し、さらにブレードダイシングにより素子側面に発生
した破砕層をウェットエッチングにより除去し、この実
施例の構造が得られる（図６（ｅ））。
ウェットエッチングにより除去した後、ｎ−Ｉｎ
0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）Ｐキャップ層５７を全てウェ
ットエッチングにより除去し、ｎ−ＧａＡｓ基板４１の
表面全面にＡｕ−Ｇｅのｎ電極５９を形成する。続い
て、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５６の表面に電流ブロッ
ク層５１の直上となる部分に直径が１４０μｍ程度のＡ
ｕ−Ｚｎからなるｐ電極５８を形成する。引き続いて，
素子表面に露出しているｐ−ＧａＡｓコンタクト層５６
をウェットエッチングにより除去した後、ブレードダイ
シングにより一辺が３２０μｍ程度の大きさに素子を分
離し、さらにブレードダイシングにより素子側面に発生
した破砕層をウェットエッチングにより除去し、この実
施例の構造が得られる（図６（ｅ））。
【００６２】このようにして得られる発光素子において
は、発光層となるＩｎ0.5（Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ活
性層４６に対しＡｌ混晶比が大きく異なるｐ型，ｎ型の
Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-z Ａｌz ）0.5 Ｐ両クラッド層４８，
４４を直接、隣接されるのではなく、活性層４６とｐ型
及びｎ型クラッド層４８，４４間に、活性層４６のＡｌ
混晶比Ｘに対するクラッド層Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-Y Ａ
ｌY ）0.5 Ｐ中のＡｌ混晶比Ｙが、（Ｘ＋０．１≦Ｙ≦
Ｘ＋０．５）の範囲で、かつ厚さが０．０１μｍ〜０．
１μｍの中間層を設ける構造を採用したので、活性層４
６と隣接層界面の結晶性を向上させ、図７に示すように
従来と同等の高輝度を維持したまま、図８に示すように
図１２に示す従来に比べて発光寿命特性を向上させるこ
とができる。
は、発光層となるＩｎ0.5（Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ活
性層４６に対しＡｌ混晶比が大きく異なるｐ型，ｎ型の
Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-z Ａｌz ）0.5 Ｐ両クラッド層４８，
４４を直接、隣接されるのではなく、活性層４６とｐ型
及びｎ型クラッド層４８，４４間に、活性層４６のＡｌ
混晶比Ｘに対するクラッド層Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-Y Ａ
ｌY ）0.5 Ｐ中のＡｌ混晶比Ｙが、（Ｘ＋０．１≦Ｙ≦
Ｘ＋０．５）の範囲で、かつ厚さが０．０１μｍ〜０．
１μｍの中間層を設ける構造を採用したので、活性層４
６と隣接層界面の結晶性を向上させ、図７に示すように
従来と同等の高輝度を維持したまま、図８に示すように
図１２に示す従来に比べて発光寿命特性を向上させるこ
とができる。
【００６３】また、上述した工程、手法を同様にして、
この発明の特徴となる図５に示す中間層４５，４７が以
下に示す組成ならびに厚さの組み合せの実施例であっ
て、上述した効果を得ることができる。
この発明の特徴となる図５に示す中間層４５，４７が以
下に示す組成ならびに厚さの組み合せの実施例であっ
て、上述した効果を得ることができる。
【００６４】(1) 厚さ０．０５μｍ程度のＳｉドープｎ
−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.2 Ａｌ0.8 ）0.5 Ｐ層と厚さ０．０
５μｍ程度のＺｎドープｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.2 Ａｌ
0.8 ）0.5 Ｐ層 (2) 厚さ０．０１μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ
0.5（Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層と厚さ０．０１μｍ
程度のＺｎドープｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）
0.5 Ｐ層 (3) 厚さ０．１０μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ
0.5（Ｇａ0.2 Ａｌ0.8 ）0.5 Ｐ層と厚さ０．１０μｍ
程度のＺｎドープｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.2 Ａｌ0.8 ）
0.5 Ｐ層 (4) 厚さ０．０５μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ
0.5（Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層の一層のみ。
−Ｉｎ0.5（Ｇａ0.2 Ａｌ0.8 ）0.5 Ｐ層と厚さ０．０
５μｍ程度のＺｎドープｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.2 Ａｌ
0.8 ）0.5 Ｐ層 (2) 厚さ０．０１μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ
0.5（Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層と厚さ０．０１μｍ
程度のＺｎドープｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）
0.5 Ｐ層 (3) 厚さ０．１０μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ
0.5（Ｇａ0.2 Ａｌ0.8 ）0.5 Ｐ層と厚さ０．１０μｍ
程度のＺｎドープｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.2 Ａｌ0.8 ）
0.5 Ｐ層 (4) 厚さ０．０５μｍ程度のＳｉドープｎ−Ｉｎ
0.5（Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐ層の一層のみ。
【００６５】
【発明の効果】上記構成において、請求項１，５又は８
記載の発明は、発光層である活性層を挟むクラッド層を
多層化し、活性層に近い層のＡｌ混晶比を低くし、活性
層に遠い層のＡｌ混晶比を高くするようにしているの
で、活性層界面での結晶性が向上し、かつキャリア閉じ
込め効果が充分に発揮されるので、高輝度でかつ長寿命
を達成することができる。
記載の発明は、発光層である活性層を挟むクラッド層を
多層化し、活性層に近い層のＡｌ混晶比を低くし、活性
層に遠い層のＡｌ混晶比を高くするようにしているの
で、活性層界面での結晶性が向上し、かつキャリア閉じ
込め効果が充分に発揮されるので、高輝度でかつ長寿命
を達成することができる。
【００６６】請求項１１記載の発明は、発光層となる活
性層に対してＡｌ混晶比が大きく異なるｐ型，ｎ型の両
クラッド層を直接、隣接されるのではなく、活性層とｐ
型及びｎ型クラッド層間に中間層を設けるようにしたの
で、活性層界面での結晶性が向上し、高輝度でかつ長寿
命を達成することができる。
性層に対してＡｌ混晶比が大きく異なるｐ型，ｎ型の両
クラッド層を直接、隣接されるのではなく、活性層とｐ
型及びｎ型クラッド層間に中間層を設けるようにしたの
で、活性層界面での結晶性が向上し、高輝度でかつ長寿
命を達成することができる。
【図１】請求項１〜３記載の発明の一実施例に係る半導
体発光素子の構造を示す断面図である。
体発光素子の構造を示す断面図である。
【図２】請求項５記載の発明の一実施例に係る半導体発
光素子の構造を示す断面図である。
光素子の構造を示す断面図である。
【図３】請求項８記載の発明の一実施例に係る半導体発
光素子の構造を示す断面図である。
光素子の構造を示す断面図である。
【図４】請求項４記載の発明の一実施例に係る半導体発
光素子の構造を示す断面図である。
光素子の構造を示す断面図である。
【図５】請求項１１〜１４記載の発明の一実施例に係る
半導体発光素子の構造を示す断面図である。
半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図６】図５に示す素子の一製造工程を示す工程断面図
である。
である。
【図７】図５に示す実施例の素子と図１１に示す従来の
素子との光出力の比較を示す図である。
素子との光出力の比較を示す図である。
【図８】図５に示す素子の通電寿命特性を示す図であ
る。
る。
【図９】従来の半導体発光素子の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】図９に示す素子におけるクラッド層のＡｌ混
晶比と初期輝度及び初期輝度残存率との関係を示す図で
ある。
晶比と初期輝度及び初期輝度残存率との関係を示す図で
ある。
【図１１】従来の半導体発光素子の他の構造を示す断面
図である。
図である。
【図１２】図１１に示す素子の通電寿命特性を示す図で
ある。
ある。
１，４１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２，４２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ３，４３ ｎ−ＩｎＡｌＰ／ＧａＡｓ光反射層 ４ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第２クラッド層 ５ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層 ６ アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層 ７ ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層 ８ ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２クラッド層 ９ ｎ−ＧａＡｓブロック層 １０ ｎ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層 １１ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 １２，３１，５９ ｎ側電極 １３，３０，５８ ｐ側電極 ２１ サファイア基板 ２２ ＧａＮバッファ層、 ２３ ｎ−ＧａＮ層 ２４ ｎ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層 ２５ ｎ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層 ２６ ＩｎＧａＮ活性層 ２７ ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層 ２８ ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層 ２９ ｐ−ＧａＮ層 ４４ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層 ４５ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ層 ４６ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰアクティブ層 ４７ ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ層 ４８ ｐ−ＩｎＡｌＰクラッド層 ４９ ｎ−ＩｎＧａＰコンタクト層 ５０，５６ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ５１，５３ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流ブロック層 ５２ ｎ−ＧａＡｓブロック保護層 ５４ ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層 ５５ ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ耐湿性層 ５７ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰキャップ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 亮 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内 (72)発明者 中村 隆文 福岡県北九州市小倉北区下到津１−10−１ 株式会社東芝北九州工場内 (72)発明者 岩本 昌伸 福岡県北九州市小倉北区下到津１−10−１ 株式会社東芝北九州工場内
Claims (14)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された、単層あるい
は多層からなる第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層表面に形成された第２のクラッド
層と、 前記第２のクラッド層表面に形成された活性層と、 前記活性層表面に形成された第３のクラッド層と、 前記第３のクラッド層表面に形成された、単層あるいは
多層からなる第４のクラッド層とを具備し、 前記第２のクラッド層のアルミニウム混晶比は、前記活
性層のアルミニウム混晶比よりも大きく、前記第１のク
ラッド層のアルミニウム混晶比よりも小さく、かつ前記
第３のクラッド層のアルミニウム混晶比は、前記活性層
のアルミニウム混晶比よりも大きく、前記第４のクラッ
ド層のアルミニウム混晶比よりも小さいことを特徴とす
る半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記第１のクラッド層、第２のクラッド
層の層厚合計、及び前記第３のクラッド層、第４のクラ
ッド層の層厚合計は、０．６μｍ程度であることを特徴
とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記第１のクラッド層はｎ−Ｉｎ0.5 Ａ
ｌ0.5 Ｐであり、前記第２のクラッド層はｎ−Ｉｎ0.5(
Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐであり、前記第３のクラッド
層はｐ−Ｉｎ0.5(Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐであり、前
記第４のクラッド層はｐ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐであるこ
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】 前記第１のクラッド層はｎ−Ａｌ0,2 Ｇ
ａ0.8 Ｎであり、前記第２のクラッド層はｎ−Ａｌ0.05
Ｇａ0.95Ｎであり、前記第３のクラッド層はｐ−Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎであり、前記第４のクラッド層はｐ−Ａ
ｌ0,2 Ｇａ0.8Ｎであ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】 半導体基板上に形成された、単層あるい
は多層からなる第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層表面に形成された活性層と、 前記活性層表面に形成された第２のクラッド層と、 前記第２のクラッド層表面に形成された、単層あるいは
多層からなる第３のクラッド層とを具備し、 前記第１のクラッド層のアルミニウム混晶比は、前記活
性層のアルミニウム混晶比よりも大きく、かつ前記第２
のクラッド層のアルミニウム混晶比は、前記活性層のア
ルミニウム混晶比よりも大きく、前記第３のクラッド層
のアルミニウム混晶比よりも小さいことを特徴とする半
導体発光素子。 - 【請求項６】 前記第１のクラッド層はｎ−Ｉｎ0.5 Ａ
ｌ0.5 Ｐであり、前記第２のクラッド層はｎ−Ｉｎ0.5(
Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐであり、前記第３のクラッド
層はｐ−Ｉｎ0.5(Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐであること
を特徴とする請求項５記載の半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記第１のクラッド層はｎ−Ａｌ0,2 Ｇ
ａ0.8 Ｎであり、前記第２のクラッド層はｎ−Ａｌ0.05
Ｇａ0.95Ｎであり、前記第３のクラッド層はｐ−Ａｌ
0,2 Ｇａ0.8 Ｎであることを特徴とする請求項５記載の
半導体発光素子。 - 【請求項８】 半導体基板上に形成された、単層あるい
は多層からなる第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層表面に形成された第２のクラッド
層と、 前記第２のクラッド層表面に形成された活性層と、 前記活性層表面に形成された第３のクラッド層とを具備
し、 前記第２のクラッド層のアルミニウム混晶比は、前記活
性層のアルミニウム混晶比よりも大きく、前記第１のク
ラッド層のアルミニウム混晶比よりも小さく、かつ前記
第３のクラッド層のアルミニウム混晶比は、前記活性層
のアルミニウム混晶比よりも大きいことを特徴とする半
導体発光素子。 - 【請求項９】 前記第１のクラッド層はｎ−Ｉｎ0.5 Ａ
ｌ0.5 Ｐであり、前記第２のクラッド層はｎ−Ｉｎ0.5(
Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐであり、前記第３のクラッド
層はｐ−Ｉｎ0.5 Ａｌ0.5 Ｐであることを特徴とする請
求項８記載の半導体発光素子。 - 【請求項１０】 前記第１のクラッド層はｎ−Ａｌ0,2
Ｇａ0.8 Ｎであり、前記第２のクラッド層はｎ−Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎであり、前記第３のクラッド層はｐ−Ａ
ｌ0,2 Ｇａ0.8 Ｎであることを特徴とする請求項８記載
の半導体発光素子。 - 【請求項１１】 半導体基板上に形成された、単層ある
いは多層からなる第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層表面に形成されたＩｎＧａＡｌＰ
混晶からなる第１の中間層と、 前記第１の中間層表面に形成された活性層と、 前記活性層表面に形成されたＩｎＧａＡｌＰ混晶からな
る第２の中間層と、 前記第２の中間層表面に形成された、単層あるいは多層
からなる第２のクラッド層とを具備し、 前記活性層のアルミニウム混晶比Ｘと前記第１、第２の
中間層のアルミニウム混晶比Ｙは、Ｘ＋０。１≦Ｙ≦＋
０。５に設定され、かつ前記第１、第２の中間層の厚さ
は０。０１μｍ〜０．１μｍであることを特徴とする半
導体発光素子。 - 【請求項１２】 前記中間層は、単層又は多層化されて
なることを特徴とする請求項１１記載の半導体発光素
子。 - 【請求項１３】 前記活性層のアルミニウム混晶比Ｘ
は、Ｘ＝０を含んでなることを特徴とする請求項１１記
載の半導体発光素子。 - 【請求項１４】 前記クラッド層のアルミニウム混晶比
Ｚは、Ｚ＝１を含んでなることを特徴とする請求項１１
記載の半導体発光素子。
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