JPH10256599A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH10256599A JPH10256599A JP5921897A JP5921897A JPH10256599A JP H10256599 A JPH10256599 A JP H10256599A JP 5921897 A JP5921897 A JP 5921897A JP 5921897 A JP5921897 A JP 5921897A JP H10256599 A JPH10256599 A JP H10256599A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体により発光層
が形成され、ウインドウ層としてＧａＰが用いられる半
導体発光素子において、ウインドウ層の膜厚を薄くして
半導体層の成長時間を短くすることができると共に、電
流を充分に拡散させて発光効率を向上させることができ
る半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 基板１と、該基板上にＡｌＧａＩｎＰ系
化合物半導体からなりｎ形層およびｐ形層が積層され発
光層を形成する発光層形成部１１と、該発光層形成部の
表面側に設けられるＧａＰからなるウインドウ層６と、
該ウインドウ層に電気的に接続して設けられる電極８と
を備える半導体発光素子であって、前記電極と前記ウイ
ンドウ層との間に該ウインドウ層の全面に亘って金属薄
膜からなる電流拡散層７が設けられている。
が形成され、ウインドウ層としてＧａＰが用いられる半
導体発光素子において、ウインドウ層の膜厚を薄くして
半導体層の成長時間を短くすることができると共に、電
流を充分に拡散させて発光効率を向上させることができ
る半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 基板１と、該基板上にＡｌＧａＩｎＰ系
化合物半導体からなりｎ形層およびｐ形層が積層され発
光層を形成する発光層形成部１１と、該発光層形成部の
表面側に設けられるＧａＰからなるウインドウ層６と、
該ウインドウ層に電気的に接続して設けられる電極８と
を備える半導体発光素子であって、前記電極と前記ウイ
ンドウ層との間に該ウインドウ層の全面に亘って金属薄
膜からなる電流拡散層７が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＡｌＧａＩｎＰ系の
化合物半導体材料を用いる可視光の発光素子に関する。
さらに詳しくは、半導体結晶層の成長時間を短くしなが
ら電流を発光素子チップの全面に拡散して発光効率を向
上させ得る半導体発光素子に関する。
化合物半導体材料を用いる可視光の発光素子に関する。
さらに詳しくは、半導体結晶層の成長時間を短くしなが
ら電流を発光素子チップの全面に拡散して発光効率を向
上させ得る半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の可視光の半導体発光素子は、たと
えば発光層形成部にＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体材
料を用い、図２に示されるような構造になっている。す
なわち、図２において、ｎ形のＧａＡｓからなる半導体
基板２１上に、たとえばｎ形のＡｌＧａＩｎＰ系の半導
体材料からなるｎ形クラッド層２２、クラッド層よりバ
ンドギャップエネルギーが小さくなる組成のノンドープ
のＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料からなる活性層２３、
ｐ形のＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料からなるｐ形クラ
ッド層２４がそれぞれエピタキシャル成長され、ダブル
ヘテロ接合構造の発光層形成部２９が形成されている。
さらにその表面にＧａＰからなるｐ形のウィンドウ層
（電流拡散層）２５が順次エピタキシャル成長され、そ
の表面にｐ側電極２７、半導体基板２１の裏面側にｎ側
電極２８がそれぞれＡｕ-Ｚｎ-Ｎｉ合金やＡｕ-Ｇｅ-Ｎ
ｉ合金などにより形成されることにより構成されてい
る。この構造の発光素子では、積層された半導体層の表
面側、すなわちｐ側電極２７側からの光が利用され、光
を遮断するｐ側電極２７はできるだけ小さい面積で形成
される。一方、両クラッド層２２、２４により挟まれた
活性層２３にキャリアを閉じ込めることにより発光させ
るため、電流は発光層の全体に分散して流れることが望
ましい。そのため、電流がチップの全体に広がるよう
に、ウインドウ層２５が設けられている。このウインド
ウ層２５は、電流を拡散すると共に、活性層２３で発光
する光を吸収しないことが望ましく、バンドギャップエ
ネルギーの大きい材料であるＧａＰが用いられている。
えば発光層形成部にＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体材
料を用い、図２に示されるような構造になっている。す
なわち、図２において、ｎ形のＧａＡｓからなる半導体
基板２１上に、たとえばｎ形のＡｌＧａＩｎＰ系の半導
体材料からなるｎ形クラッド層２２、クラッド層よりバ
ンドギャップエネルギーが小さくなる組成のノンドープ
のＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料からなる活性層２３、
ｐ形のＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料からなるｐ形クラ
ッド層２４がそれぞれエピタキシャル成長され、ダブル
ヘテロ接合構造の発光層形成部２９が形成されている。
さらにその表面にＧａＰからなるｐ形のウィンドウ層
（電流拡散層）２５が順次エピタキシャル成長され、そ
の表面にｐ側電極２７、半導体基板２１の裏面側にｎ側
電極２８がそれぞれＡｕ-Ｚｎ-Ｎｉ合金やＡｕ-Ｇｅ-Ｎ
ｉ合金などにより形成されることにより構成されてい
る。この構造の発光素子では、積層された半導体層の表
面側、すなわちｐ側電極２７側からの光が利用され、光
を遮断するｐ側電極２７はできるだけ小さい面積で形成
される。一方、両クラッド層２２、２４により挟まれた
活性層２３にキャリアを閉じ込めることにより発光させ
るため、電流は発光層の全体に分散して流れることが望
ましい。そのため、電流がチップの全体に広がるよう
に、ウインドウ層２５が設けられている。このウインド
ウ層２５は、電流を拡散すると共に、活性層２３で発光
する光を吸収しないことが望ましく、バンドギャップエ
ネルギーの大きい材料であるＧａＰが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の図２に示される
構造の半導体発光素子では、ウインドウ層により電流拡
散させるため、ウインドウ層はキャリア濃度が高く、で
きるだけ厚く形成される必要がある。しかし、キャリア
濃度は不純物のドーピングの限界があり、金属のように
キャリア濃度を上げることはできない。そのため、上部
の小さい電極からクラッド層に至るまでに発光素子チッ
プの全面に広げるためには、ウインドウ層をできるだけ
厚くする必要があり、従来は１０〜６０μｍ程度の厚さ
に形成されている。
構造の半導体発光素子では、ウインドウ層により電流拡
散させるため、ウインドウ層はキャリア濃度が高く、で
きるだけ厚く形成される必要がある。しかし、キャリア
濃度は不純物のドーピングの限界があり、金属のように
キャリア濃度を上げることはできない。そのため、上部
の小さい電極からクラッド層に至るまでに発光素子チッ
プの全面に広げるためには、ウインドウ層をできるだけ
厚くする必要があり、従来は１０〜６０μｍ程度の厚さ
に形成されている。
【０００４】前述のように、ウインドウ層でできるだけ
電流を拡散するために、従来はウインドウ層が厚く形成
されているが、半導体層をエピタキシャル成長により数
十μｍ程度と厚く成長するには、１２〜２０時間程度の
非常に長時間を要する。しかも、膜厚を厚くしても電流
を充分に拡散させることができず、電流分布が不均一に
なって発光ムラが発生し、発光効率が低下する。さら
に、ウインドウ層の膜厚が厚くなるとその直列抵抗は増
大して動作電圧が高くなるという問題がある。
電流を拡散するために、従来はウインドウ層が厚く形成
されているが、半導体層をエピタキシャル成長により数
十μｍ程度と厚く成長するには、１２〜２０時間程度の
非常に長時間を要する。しかも、膜厚を厚くしても電流
を充分に拡散させることができず、電流分布が不均一に
なって発光ムラが発生し、発光効率が低下する。さら
に、ウインドウ層の膜厚が厚くなるとその直列抵抗は増
大して動作電圧が高くなるという問題がある。
【０００５】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によ
り発光層が形成され、ウインドウ層としてＧａＰが用い
られる半導体発光素子において、ウインドウ層の膜厚を
薄くして半導体層の成長時間を短くすることができると
共に、電流を充分に拡散させて発光効率を向上させるこ
とができる半導体発光素子を提供することを目的とす
る。
になされたもので、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体によ
り発光層が形成され、ウインドウ層としてＧａＰが用い
られる半導体発光素子において、ウインドウ層の膜厚を
薄くして半導体層の成長時間を短くすることができると
共に、電流を充分に拡散させて発光効率を向上させるこ
とができる半導体発光素子を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、基板と、該基板上にＡｌＧａＩｎＰ系化合物半
導体からなりｎ形層およびｐ形層が積層され発光層を形
成する発光層形成部と、該発光層形成部の表面側に設け
られるＧａＰからなるウインドウ層と、該ウインドウ層
に電気的に接続して設けられる電極とを備える半導体発
光素子であって、前記電極と前記ウインドウ層との間に
該ウインドウ層の全面に亘って金属薄膜からなる電流拡
散層が設けられている。
素子は、基板と、該基板上にＡｌＧａＩｎＰ系化合物半
導体からなりｎ形層およびｐ形層が積層され発光層を形
成する発光層形成部と、該発光層形成部の表面側に設け
られるＧａＰからなるウインドウ層と、該ウインドウ層
に電気的に接続して設けられる電極とを備える半導体発
光素子であって、前記電極と前記ウインドウ層との間に
該ウインドウ層の全面に亘って金属薄膜からなる電流拡
散層が設けられている。
【０００７】ここにＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体と
は、（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉｎ0.49Ｐの形で表され、
ｘの値が０と１との間で種々の値のときの材料を意味す
る。なお、（Ａｌx Ｇａ1-x ）とＩｎの混晶比率の０.
５１および０.４９はＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体が
積層されるＧａＡｓなどの半導体基板と格子整合される
比率であることを意味する。
は、（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.51Ｉｎ0.49Ｐの形で表され、
ｘの値が０と１との間で種々の値のときの材料を意味す
る。なお、（Ａｌx Ｇａ1-x ）とＩｎの混晶比率の０.
５１および０.４９はＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体が
積層されるＧａＡｓなどの半導体基板と格子整合される
比率であることを意味する。
【０００８】前記電流拡散層として、たとえば１または
２以上の金属層からなり、全体の厚さが１００ｎｍ以下
に形成されることにより、電流を充分に拡散させること
ができると共に、発光層で発光する光を吸収することも
なく、発光効率を向上させることができる。
２以上の金属層からなり、全体の厚さが１００ｎｍ以下
に形成されることにより、電流を充分に拡散させること
ができると共に、発光層で発光する光を吸収することも
なく、発光効率を向上させることができる。
【０００９】前記電流拡散層は、たとえばＡｕ、Ｚｎ、
Ｎｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａ
ｕ-Ｚｎ合金、Ａｕ-Ｓｂ合金、Ａｕ-Ｂｅ合金、Ａｕ-Ｓ
ｎ合金、およびＡｕ-Ｇｅ合金からなる群より選ばれた
少なくとも１種の金属から形成され得る。また、前記発
光層形成部が、たとえばＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体
からなる第１導電形クラッド層と、該クラッド層よりバ
ンドギャップエネルギーが小さい組成のＡｌＧａＩｎＰ
系化合物半導体からなる活性層と、前記第１導電形クラ
ッド層と同じ組成の第２導電形クラッド層とから形成さ
れることにより、発光効率の高い発光素子が得られる。
Ｎｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａ
ｕ-Ｚｎ合金、Ａｕ-Ｓｂ合金、Ａｕ-Ｂｅ合金、Ａｕ-Ｓ
ｎ合金、およびＡｕ-Ｇｅ合金からなる群より選ばれた
少なくとも１種の金属から形成され得る。また、前記発
光層形成部が、たとえばＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体
からなる第１導電形クラッド層と、該クラッド層よりバ
ンドギャップエネルギーが小さい組成のＡｌＧａＩｎＰ
系化合物半導体からなる活性層と、前記第１導電形クラ
ッド層と同じ組成の第２導電形クラッド層とから形成さ
れることにより、発光効率の高い発光素子が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子について説明をする。
明の半導体発光素子について説明をする。
【００１１】本発明の半導体発光素子は、図１にその一
例の断面構造が示されるように、ｎ形のＧａＡｓ基板１
上にＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり発光層を形
成する発光層形成部１１が堆積され、その表面にＧａＰ
からなるｐ形のウインドウ層６が０.３〜５μｍ程度設
けられ、その表面にＡｕまたはＡｕ-Ｎｉ合金などから
なる電流拡散層７がウインドウ層６の全面に１〜１００
ｎｍ程度の厚さに設けられ、その電流拡散層７を介して
ｐ側電極８が形成されていることに特徴がある。なお、
ＧａＡｓ基板１の裏面にはｎ側電極９が設けられてい
る。すなわち、本発明ではＧａＰからなるｐ形のウイン
ドウ層６が薄く形成されると共に、その表面に金属層の
薄膜からなる電流拡散層７が非常に薄く設けられてい
る。
例の断面構造が示されるように、ｎ形のＧａＡｓ基板１
上にＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり発光層を形
成する発光層形成部１１が堆積され、その表面にＧａＰ
からなるｐ形のウインドウ層６が０.３〜５μｍ程度設
けられ、その表面にＡｕまたはＡｕ-Ｎｉ合金などから
なる電流拡散層７がウインドウ層６の全面に１〜１００
ｎｍ程度の厚さに設けられ、その電流拡散層７を介して
ｐ側電極８が形成されていることに特徴がある。なお、
ＧａＡｓ基板１の裏面にはｎ側電極９が設けられてい
る。すなわち、本発明ではＧａＰからなるｐ形のウイン
ドウ層６が薄く形成されると共に、その表面に金属層の
薄膜からなる電流拡散層７が非常に薄く設けられてい
る。
【００１２】電流拡散層７は、前述のＡｕまたはＡｕ-
Ｎｉ合金の代りに、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ
ｅ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｓｎまたは、Ａｕ-Ｚｎ、Ａｕ-Ｓｂ、
Ａｕ-Ｂｅ、Ａｕ-Ｓｎ、Ａｕ-Ｇｅなどの合金でもよ
い。これらの金属はＧａＰ層とオーミックコンタクトを
取りやすく、光を透過しやすい材料だからである。ま
た、これらの金属の２層以上の複層で形成されてもよ
い。そして、その厚さは１〜１００ｎｍ程度、さらに好
ましくは、２〜１０ｎｍ程度に設けられる。この金属層
は、真空蒸着などにより成膜することにより、０.１〜
５分程度の短時間で設けられ、その後１００〜７００℃
程度で０.１〜１０分程度のシンター処理をすることに
より、金属層または合金層を形成することができる。金
属層を合金で形成する場合にはその２種類以上の金属を
連続して蒸着して熱処理をすることにより得られ、金属
層の複層で形成する場合には、その２種類以上の金属を
連続して真空蒸着などにより付着することにより得られ
る。
Ｎｉ合金の代りに、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ
ｅ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｓｎまたは、Ａｕ-Ｚｎ、Ａｕ-Ｓｂ、
Ａｕ-Ｂｅ、Ａｕ-Ｓｎ、Ａｕ-Ｇｅなどの合金でもよ
い。これらの金属はＧａＰ層とオーミックコンタクトを
取りやすく、光を透過しやすい材料だからである。ま
た、これらの金属の２層以上の複層で形成されてもよ
い。そして、その厚さは１〜１００ｎｍ程度、さらに好
ましくは、２〜１０ｎｍ程度に設けられる。この金属層
は、真空蒸着などにより成膜することにより、０.１〜
５分程度の短時間で設けられ、その後１００〜７００℃
程度で０.１〜１０分程度のシンター処理をすることに
より、金属層または合金層を形成することができる。金
属層を合金で形成する場合にはその２種類以上の金属を
連続して蒸着して熱処理をすることにより得られ、金属
層の複層で形成する場合には、その２種類以上の金属を
連続して真空蒸着などにより付着することにより得られ
る。
【００１３】ウインドウ層６は、電流拡散層７とのオー
ミックコンタクトを得るために高いキャリア濃度で光を
できるだけ吸収しない層として設けられている。電流の
拡散機能は、前述の電流拡散層７により行われるため、
ウインドウ層６は従来の１０〜６０μｍ程度と厚くする
必要がなく、１μｍ程度設けられればよい。そのため、
ウインドウ層６を成長する時間は、従来の１２〜２０時
間から２〜３時間に短縮することができる。一方、電流
拡散層７は、真空蒸着装置で沢山のウェハを一度にバッ
チ処理で行うことができるため、１個のチップ当たりの
製造時間は一層短くなる。
ミックコンタクトを得るために高いキャリア濃度で光を
できるだけ吸収しない層として設けられている。電流の
拡散機能は、前述の電流拡散層７により行われるため、
ウインドウ層６は従来の１０〜６０μｍ程度と厚くする
必要がなく、１μｍ程度設けられればよい。そのため、
ウインドウ層６を成長する時間は、従来の１２〜２０時
間から２〜３時間に短縮することができる。一方、電流
拡散層７は、真空蒸着装置で沢山のウェハを一度にバッ
チ処理で行うことができるため、１個のチップ当たりの
製造時間は一層短くなる。
【００１４】発光層形成部１１は、ＡｌＧａＩｎＰ系化
合物半導体からなり、キャリア濃度が１×１０17〜１×
１０19ｃｍ-3程度で、厚さが０.１〜２μｍ程度のｎ形
クラッド層３と、ノンドープでクラッド層よりバンドギ
ャップエネルギーが小さくなる組成のＡｌＧａＩｎＰ系
化合物半導体からなり、０.１〜２μｍ程度の厚さの活
性層４と、Ｚｎがドープされてキャリア濃度が１×１０
16〜１×１０19ｃｍ-3程度、厚さが０.１〜２μｍ程度
で、ｎ形クラッド層３と同じ組成のＡｌＧａＩｎＰ系化
合物半導体からなるｐ形クラッド層５との積層構造から
なっている。なお、ＧａＡｓ基板１上に図示しないバッ
ファ層を介してこれらの発光層形成部１１が積層される
場合もある。その場合、バッファ層は、ｎ形のＧａＡｓ
からなり、厚さが０.１〜２μｍ程度でキャリア濃度が
１×１０17〜１×１０19ｃｍ-3程度に形成される。
合物半導体からなり、キャリア濃度が１×１０17〜１×
１０19ｃｍ-3程度で、厚さが０.１〜２μｍ程度のｎ形
クラッド層３と、ノンドープでクラッド層よりバンドギ
ャップエネルギーが小さくなる組成のＡｌＧａＩｎＰ系
化合物半導体からなり、０.１〜２μｍ程度の厚さの活
性層４と、Ｚｎがドープされてキャリア濃度が１×１０
16〜１×１０19ｃｍ-3程度、厚さが０.１〜２μｍ程度
で、ｎ形クラッド層３と同じ組成のＡｌＧａＩｎＰ系化
合物半導体からなるｐ形クラッド層５との積層構造から
なっている。なお、ＧａＡｓ基板１上に図示しないバッ
ファ層を介してこれらの発光層形成部１１が積層される
場合もある。その場合、バッファ層は、ｎ形のＧａＡｓ
からなり、厚さが０.１〜２μｍ程度でキャリア濃度が
１×１０17〜１×１０19ｃｍ-3程度に形成される。
【００１５】前述の電流拡散層７の表面にＡｕ-Ｔｉ合
金、またはＡｕ-Ｚｎ-Ｎｉ合金などからなるｐ側電極８
が、またＧａＡｓ基板１の裏面にＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ合金な
どからなるｎ側電極９が設けられている。
金、またはＡｕ-Ｚｎ-Ｎｉ合金などからなるｐ側電極８
が、またＧａＡｓ基板１の裏面にＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ合金な
どからなるｎ側電極９が設けられている。
【００１６】このような半導体発光素子を製造するに
は、たとえばｎ形のＧａＡｓ基板１をＭＯＣＶＤ装置内
に入れ、反応ガスのトリエチルガリウム（以下、ＴＥＧ
という）またはトリメチルガリウム（以下、ＴＭＧとい
う）およびアルシン（以下、ＡｓＨ3 という）、Ｓｅの
ドーパントガスであるＨ2 Ｓｅをキャリアガスの水素
（Ｈ2 ）と共に導入し、５００〜８００℃程度でエピタ
キシャル成長し、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3程度
になるようにＳｅがドープされたｎ形のＧａＡｓからな
るバッファ層（図示せず）を０.１μｍ程度成膜する。
ついで、ＡｓＨ3 に代えてホスフィン（以下、ＰＨ3 と
いう）を、さらにＴＭＡおよびトリメチルインジウム
（以下、ＴＭＩｎという）を導入し、ｎ形でキャリア濃
度が１×１０17〜１×１０19ｃｍ-3程度のたとえば（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｎ形クラッド
層３を０.５μｍ程度、反応ガスのＴＭＡを減らしてＴ
ＥＧまたはＴＭＧを増やし、たとえばノンドープの（Ａ
ｌ0.25Ｇａ0.75）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる活性層４を
０.５μｍ程度、ｎ形クラッド層３と同様の反応ガス
で、Ｈ2Ｓｅの代わりに、Ｚｎのドーパントガスとして
のジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を導入してキャリア濃度が
１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3の（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0. 51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ形クラッド層５を０.５μｍ
程度エピタキシャル成長する。
は、たとえばｎ形のＧａＡｓ基板１をＭＯＣＶＤ装置内
に入れ、反応ガスのトリエチルガリウム（以下、ＴＥＧ
という）またはトリメチルガリウム（以下、ＴＭＧとい
う）およびアルシン（以下、ＡｓＨ3 という）、Ｓｅの
ドーパントガスであるＨ2 Ｓｅをキャリアガスの水素
（Ｈ2 ）と共に導入し、５００〜８００℃程度でエピタ
キシャル成長し、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3程度
になるようにＳｅがドープされたｎ形のＧａＡｓからな
るバッファ層（図示せず）を０.１μｍ程度成膜する。
ついで、ＡｓＨ3 に代えてホスフィン（以下、ＰＨ3 と
いう）を、さらにＴＭＡおよびトリメチルインジウム
（以下、ＴＭＩｎという）を導入し、ｎ形でキャリア濃
度が１×１０17〜１×１０19ｃｍ-3程度のたとえば（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｎ形クラッド
層３を０.５μｍ程度、反応ガスのＴＭＡを減らしてＴ
ＥＧまたはＴＭＧを増やし、たとえばノンドープの（Ａ
ｌ0.25Ｇａ0.75）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる活性層４を
０.５μｍ程度、ｎ形クラッド層３と同様の反応ガス
で、Ｈ2Ｓｅの代わりに、Ｚｎのドーパントガスとして
のジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を導入してキャリア濃度が
１×１０16〜１×１０19ｃｍ-3の（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0. 51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ形クラッド層５を０.５μｍ
程度エピタキシャル成長する。
【００１７】さらに、ドーパントガスのＤＭＺｎを導入
しながら、反応ガスをＴＥＧまたはＴＭＧおよびＰＨ3
にして、ＧａＰの成長を続け、キャリア濃度が１×１０
16〜１×１０19ｃｍ-3程度のウインドウ層７を０.１〜
５μｍ程度形成する。
しながら、反応ガスをＴＥＧまたはＴＭＧおよびＰＨ3
にして、ＧａＰの成長を続け、キャリア濃度が１×１０
16〜１×１０19ｃｍ-3程度のウインドウ層７を０.１〜
５μｍ程度形成する。
【００１８】ついで、真空蒸着装置にウェハを入れ、Ｎ
ｉおよびＡｕをそれぞれ１〜２０ｎｍ程度づつ成膜し、
１００〜４００℃程度で０.１〜１０分程度のシンター
処理をすることにより、Ａｕ-Ｎｉ合金からなる０.２〜
４０ｎｍ程度の電流拡散層が形成される。この表面に同
様に真空蒸着などとパターニングによりＡｕ-Ｔｉ合金
またはＡｕ-Ｚｎ-Ｎｉ合金などからなる上部電極（ｐ側
電極）８およびＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ合金などからなる下部電
極（ｎ側電極）９を形成し、ダイシングしてチップ化す
る。
ｉおよびＡｕをそれぞれ１〜２０ｎｍ程度づつ成膜し、
１００〜４００℃程度で０.１〜１０分程度のシンター
処理をすることにより、Ａｕ-Ｎｉ合金からなる０.２〜
４０ｎｍ程度の電流拡散層が形成される。この表面に同
様に真空蒸着などとパターニングによりＡｕ-Ｔｉ合金
またはＡｕ-Ｚｎ-Ｎｉ合金などからなる上部電極（ｐ側
電極）８およびＡｕ-Ｇｅ-Ｎｉ合金などからなる下部電
極（ｎ側電極）９を形成し、ダイシングしてチップ化す
る。
【００１９】本発明によれば、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物
半導体からなる発光層形成部上にＧａＰからなるウイン
ドウ層が薄く設けられ、その表面に光を透過させる非常
に薄い金属層が電流拡散層として設けられている。この
金属層の電気抵抗は小さいため、薄くても充分に電流を
拡散する。一方、この電流拡散層は１００ｎｍ以下と非
常に薄いため、光を吸収したり、反射させることが殆ど
ない。そのため、発光素子チップの全面に容易に電流を
拡散させると共に、発光層形成部で発光し表面側に放射
する光を殆ど透過させる。その結果、発光素子チップの
全面で効率よく発光し発光効率が向上する。
半導体からなる発光層形成部上にＧａＰからなるウイン
ドウ層が薄く設けられ、その表面に光を透過させる非常
に薄い金属層が電流拡散層として設けられている。この
金属層の電気抵抗は小さいため、薄くても充分に電流を
拡散する。一方、この電流拡散層は１００ｎｍ以下と非
常に薄いため、光を吸収したり、反射させることが殆ど
ない。そのため、発光素子チップの全面に容易に電流を
拡散させると共に、発光層形成部で発光し表面側に放射
する光を殆ど透過させる。その結果、発光素子チップの
全面で効率よく発光し発光効率が向上する。
【００２０】また、電流拡散層で充分に電流の拡散をす
ることができるため、ウインドウ層をあまり厚く形成す
る必要がなく、半導体層の成長工程の時間を短縮するこ
とができる。さらに、ウインドウ層が薄くなることによ
り、直列抵抗が下がり、動作電圧を低くすることができ
ると共に、薄型の発光素子が得られる。
ることができるため、ウインドウ層をあまり厚く形成す
る必要がなく、半導体層の成長工程の時間を短縮するこ
とができる。さらに、ウインドウ層が薄くなることによ
り、直列抵抗が下がり、動作電圧を低くすることができ
ると共に、薄型の発光素子が得られる。
【００２１】なお、前述の例では、活性層４を両クラッ
ド層３、５により挟持し、活性層４と両クラッド層３、
５の材料、たとえばＡｌの混晶比を異ならせ、活性層に
キャリアや光を閉じ込めやすくして活性層４を発光層と
するダブルヘテロ接合構造であるが、活性層４を介さな
いでｐｎ接合が形成され、ｐｎ接合部に発光層を形成す
る構造のもでもよい。
ド層３、５により挟持し、活性層４と両クラッド層３、
５の材料、たとえばＡｌの混晶比を異ならせ、活性層に
キャリアや光を閉じ込めやすくして活性層４を発光層と
するダブルヘテロ接合構造であるが、活性層４を介さな
いでｐｎ接合が形成され、ｐｎ接合部に発光層を形成す
る構造のもでもよい。
【００２２】さらに、前述の例では、半導体発光素子を
構成する各半導体層として、具体的な半導体材料を用
い、その厚さやキャリア濃度が特定の例で示されている
ところがあるが、これらの例には限定されない。
構成する各半導体層として、具体的な半導体材料を用
い、その厚さやキャリア濃度が特定の例で示されている
ところがあるが、これらの例には限定されない。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、ＡｌＧａＩｎＰ系化合
物半導体からなる発光層形成部の表面にバンドギャップ
エネルギーの大きいＧａＰからなるウインドウ層が設け
られる半導体発光素子においても、電流を充分に拡散さ
せることができ、高い発光効率で高輝度の半導体発光素
子が得られる。さらにウインドウ層を薄くすることがで
きるため、コストダウンを図れると共に、動作電圧が低
下して高特性で、薄型の半導体発光素子が得られる。
物半導体からなる発光層形成部の表面にバンドギャップ
エネルギーの大きいＧａＰからなるウインドウ層が設け
られる半導体発光素子においても、電流を充分に拡散さ
せることができ、高い発光効率で高輝度の半導体発光素
子が得られる。さらにウインドウ層を薄くすることがで
きるため、コストダウンを図れると共に、動作電圧が低
下して高特性で、薄型の半導体発光素子が得られる。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図２】従来の半導体発光素子の断面構造を示す図であ
る。
る。
１ 基板 ３ ｎ形クラッド層 ４ 活性層 ５ ｐ形クラッド層 ６ ウィンドウ層 ７ 電流拡散層 １１ 発光層形成部
Claims (3)
- 【請求項１】 基板と、該基板上にＡｌＧａＩｎＰ系化
合物半導体からなりｎ形層およびｐ形層が積層され発光
層を形成する発光層形成部と、該発光層形成部の表面側
に設けられるＧａＰからなるウインドウ層と、該ウイン
ドウ層に電気的に接続して設けられる電極とを備える半
導体発光素子であって、前記電極と前記ウインドウ層と
の間に該ウインドウ層の全面に亘って金属薄膜からなる
電流拡散層が設けられてなる半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記電流拡散層が、１または２以上の金
属層からなり、全体の厚さが１００ｎｍ以下に形成され
てなる請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記電流拡散層がＡｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｇ
ｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｕ-Ｚｎ
合金、Ａｕ-Ｓｂ合金、Ａｕ-Ｂｅ合金、Ａｕ-Ｓｎ合
金、およびＡｕ-Ｇｅ合金からなる群より選ばれた少な
くとも１種の金属からなる請求項１または２記載の半導
体発光素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5921897A JP3723314B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 半導体発光素子 |
| TW090216322U TW497759U (en) | 1997-03-13 | 1998-03-13 | Semiconductor light emitting device |
| US09/041,694 US6107648A (en) | 1997-03-13 | 1998-03-13 | Semiconductor light emitting device having a structure which relieves lattice mismatch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5921897A JP3723314B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256599A true JPH10256599A (ja) | 1998-09-25 |
| JP3723314B2 JP3723314B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=13107032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5921897A Expired - Fee Related JP3723314B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3723314B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053025A (ja) * | 1999-08-11 | 2001-02-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ｐ型化合物半導体のオーミック電極構造およびその形成方法 |
| JP2010199381A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP5921897A patent/JP3723314B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053025A (ja) * | 1999-08-11 | 2001-02-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | ｐ型化合物半導体のオーミック電極構造およびその形成方法 |
| JP4572430B2 (ja) * | 1999-08-11 | 2010-11-04 | 富士ゼロックス株式会社 | オーミック電極の形成方法 |
| JP2010199381A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3723314B2 (ja) | 2005-12-07 |
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