JPH10284756A

JPH10284756A - 発光ダイオード

Info

Publication number: JPH10284756A
Application number: JP8417797A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Sone; 豪紀曽根
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】発光層内への不純物拡散に起因する発光出力や
信頼性の低下を抑制し得る発光ダイオードを提供する。【解決手段】第３クラッド層２０と活性層１６との間
に、その第３クラッド層２０よりも低いキャリア濃度で
同様な不純物（Zn）がドーピングされた第２クラッド層
１８が設けられる。そのため、第３クラッド層２０と活
性層１６との間に設けられたその第２クラッド層１８に
よって、その第３クラッド層２０内において結晶格子間
に存在する不純物（Zn）が活性層１６内に拡散すること
が抑制されると共に、その第２クラッド層１８は第３ク
ラッド層２０よりもキャリア濃度が低くされてその内部
において格子間に存在する不純物（Zn）量が第３クラッ
ド層２０よりも少なくされていることから、その第３ク
ラッド層２０が活性層１６に直に接している場合よりも
活性層１６内に拡散する不純物（Zn）量が少なくされ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードの
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に発光層とその発光層を挟んで位
置させられた第１半導体層および第２半導体層とを含む
複数の化合物半導体層が積層されて成り、それら複数の
化合物半導体層の表面と裏面との間に通電することによ
りその発光層で発生した光をその表面から取り出す形式
の発光ダイオードが知られている。例えば、AlGaAs系、
GaAsP 系、GaP 系、或いはInGaAlP 系等の化合物半導体
から成り可視光領域の発光が得られる発光ダイオードは
その一例である。これらのうち、InGaAlP 系の化合物半
導体から成るものは、発光波長555 〜650 (nm)程度（緑
色乃至赤色）の発光が他の材料系に比較して高輝度で得
られるという利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、上記のような
発光ダイオードは、第１半導体層および第２半導体層の
それぞれにZn（亜鉛）やMg（マグネシウム）等のｐ型の
ドーパントとなる不純物、或いはSe（セレン）やSi（珪
素）等のｎ型のドーパントとなる不純物がドーピングさ
れることによって、所定のキャリア濃度とされた互いに
導電型の異なるｐ型半導体層およびｎ型半導体層が発光
層を挟んで設けられた構造とされている。

【０００４】しかしながら、一般に、これら第１半導体
層および第２半導体層にドーピングされた不純物は必ず
しも全てが結晶構成原子と置換すなわち活性化されず、
一部は結晶格子間に入り込む。そのため、格子間に入っ
た不純物が、エピタキシャルウェハの結晶成長中、結晶
成長後のチップ製作工程、または実際にチップを使用し
ている通電時等において発光層中に拡散し、発光ダイオ
ードの特性を低下させるという問題があった。この場
合、特に大きな問題は発光出力および信頼性の低下であ
る。ここで、信頼性の低下とは、経時的な発光出力の低
下すなわち劣化を意味する。第１半導体層或いは第２半
導体層中にドーピングされ活性化していない不純物が発
光層中に拡散して入り込むと非発光再結合中心として働
くため、発光出力が低下するのである。なお、活性化さ
れた不純物すなわち結晶構成原子と置換された不純物が
化合物半導体層内で移動（拡散）することは、殆ど生じ
ないと考えられている。

【０００５】特に、前記のInGaAlP 系化合物半導体では
不純物の活性化率が低いことから、所望のキャリア濃度
を得るためにはAlGaAs系化合物半導体等に比べて高濃度
でドーピングをする必要があるが、これにより活性化さ
れない不純物量が増大させられて結晶中を拡散する不純
物が増加させられるため、上記の問題が一層顕著とな
る。なお、活性化されない不純物量を低下させる目的で
ドーピング量を減らすとキャリア濃度が低くなるため、
結晶の抵抗率が高くなって発光ダイオードの動作電圧が
増大させられるという問題が生じる。

【０００６】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、発光層内への不純物拡散
に起因する発光出力や信頼性の低下を抑制し得る発光ダ
イオードを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、発光層と、その発光
層を挟んで位置させられた所定の第１のキャリア濃度と
なるように第１の不純物がドーピングされた第１半導体
層および所定の第２のキャリア濃度となるように第２の
不純物がドーピングされた第２半導体層とを含む複数の
化合物半導体層が積層されて成り、それら複数の化合物
半導体層の表面と裏面との間に通電することによりその
発光層で発生した光をその表面から取り出す形式の発光
ダイオードにおいて、(a) 前記第１半導体層と前記発光
層との間に、前記第１のキャリア濃度よりも低い第３の
キャリア濃度となるように前記第１の不純物がドーピン
グされた第３半導体層を設けたことにある。

【０００８】

【発明の効果】このようにすれば、第１半導体層と発光
層との間に、第１のキャリア濃度よりも低い第３のキャ
リア濃度となるように第１の不純物がドーピングされた
第３半導体層が設けられる。そのため、第１半導体層と
発光層との間に設けられた第３半導体層によって、その
第１半導体層内において結晶格子間に存在する第１の不
純物が発光層内に拡散することが抑制されると共に、そ
の第３半導体層は第１半導体層よりもキャリア濃度が低
くされてその内部において格子間に存在する第１の不純
物量が第１半導体層よりも少なくされていることから、
その第３半導体層から発光層内に拡散する第１の不純物
量は、その第１半導体層が発光層に直に接している場合
よりも少なくなる。したがって、発光層内への不純物拡
散量が少なくされて、それに起因する発光出力や信頼性
の低下を抑制し得る発光ダイオードが得られる。この効
果は、発光ダイオードがInGaAlP 系化合物半導体から成
る場合に特に顕著である。

【０００９】

【発明の他の態様】ここで、好適には、前記発光ダイオ
ードは、(b) 前記第２半導体層と前記発光層との間に、
前記第２のキャリア濃度よりも低い第４のキャリア濃度
となるように前記第２の不純物がドーピングされた第４
半導体層を更に設けたものである。このようにすれば、
第２半導体層と発光層との間に、その第２半導体層のキ
ャリア濃度である第２のキャリア濃度よりも低い第４の
キャリア濃度となるように第２の不純物がドーピングさ
れた第４半導体層が設けられることから、前記第３半導
体層を第１半導体層と発光層との間に設けた場合と同様
な作用によって発光層内に拡散する第２の不純物量が少
なくされる。したがって、第１の不純物および第２の不
純物の何れもが発光層内に拡散することが抑制されるた
め、発光層内への不純物拡散に起因する発光出力や信頼
性の低下が一層抑制される。

【００１０】また、好適には、前記発光層、前記第１半
導体層、および前記第２半導体層は、何れもInGaAlP 系
化合物半導体である。このようにすれば、InGaAlP 系化
合物半導体では一般に抵抗率が高く且つ不純物の活性化
率が低いことから、発光ダイオードの動作電圧を可及的
に低くするために十分な前記第１のキャリア濃度或いは
第２のキャリア濃度が高くなると共に、それらのキャリ
ア濃度を得るために必要な不純物ドーピング量が多くな
るため、第１半導体層および第２半導体層内において格
子間に存在する活性化されていない第１の不純物および
第２の不純物の量が多くなる。この場合において、それ
ら第１半導体層および第２半導体層と発光層との間に、
それらよりも不純物ドーピング量が少ない第３半導体層
或いは第４半導体層が設けられることにより、第１の不
純物および第２の不純物が発光層内に拡散することが抑
制される。したがって、高輝度が得られる一方で発光出
力や信頼性の低下が生じ易かったInGaAlP 系化合物半導
体から成る発光ダイオードにおいて、発光出力や信頼性
の低下を抑制できる。

【００１１】また、好適には、前記第１の不純物は、ｐ
型のドーパントである。このようにすれば、第１半導体
層が一般に高い活性化率を得難いｐ型ドーパントがドー
ピングされたものである場合にも、少なくともその第１
半導体層と発光層との間に第１の不純物のドーピング量
が少なくされた第３半導体層が備えられる。そのため、
その第１半導体層において所定の第１のキャリア濃度を
得るために不純物のドーピング量延いては格子間に存在
する第１の不純物量が多くなる場合にも、格子間不純物
量が少ない第３半導体層によって発光層への第１の不純
物の拡散が抑制されることから、その第１の不純物の拡
散に起因する発光出力や信頼性の低下が抑制される。な
お、一層好適には、上記第１の不純物はZnである。Znは
ｐ型のドーパントの中でも特に結晶中での拡散速度が速
く拡散し易いことから、第３半導体層を設ける効果が著
しい。

【００１２】また、好適には、前記第３半導体層は、0.
05乃至0.5(μm)の厚さで設けられたものである。また、
好適には、前記第４半導体層は、0.05乃至0.5(μm)の厚
さで設けられたものである。このようにすれば、第３半
導体層或いは第４半導体層の厚さは、第１半導体層或い
は第２半導体層から発光層内への第１の不純物或いは第
２の不純物の拡散を十分に抑制し得る範囲で十分に薄く
されている。そのため、発光層内への不純物拡散に起因
する発光出力や信頼性の低下を抑制しつつ、電気抵抗の
増大に起因する動作電圧の上昇が抑制される。因みに、
電気抵抗はキャリア濃度が低下するに従って増大する傾
向にあることから、第３半導体層および第４半導体層は
第１半導体層および第２半導体層に比較して電気抵抗が
高くなる。そのため、駆動電圧の上昇を抑制するために
は、この高抵抗の第３半導体層および第４半導体層が可
及的に薄くされることが望まれる一方、薄くなり過ぎる
と第１半導体層および第２半導体層から発光層への不純
物拡散を抑制する効果が殆ど得られなくなるため、両層
の厚さは上記の範囲が好ましいのである。

【００１３】また、好適には、前記第３半導体層および
第４半導体層は、それぞれキャリア濃度が1 ×10¹⁷ (cm
^-3) 以下とされる。このようにすれば、キャリア濃度が
十分に低くされていることから、第３半導体層および第
４半導体層内に存在し得る格子間不純物量が十分に少な
くされて、その不純物の発光層内への拡散に起因する発
光出力や信頼性の低下が抑制される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において
各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。

【００１５】図１は、本発明の一実施例の発光ダイオー
ド１０の構成を示す図である。図において、発光ダイオ
ード１０は、例えば有機金属気相エピタキシー（MOVPE
：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy ）法等のよく
知られた結晶成長技術によって、基板１２上に順次結晶
成長させられた第１クラッド層１４、活性層１６、第２
クラッド層１８、第３クラッド層２０、および電流拡散
層２２と、基板１２の下面および電流拡散層２２の上面
にそれぞれ固着された下部電極２４および上部電極２６
とから構成されている。

【００１６】上記の基板１２は、例えば350(μm)程度の
厚さのn-GaAs単結晶から成る化合物半導体であり、ｎ型
のドーパントであるSi（珪素）が不純物としてドープさ
れることによってキャリア濃度が1 ×10¹⁸ (cm^-3) 程度
とされている。また、第１クラッド層１４は、例えば1
(μm)程度の厚さのn-In_0.5(Ga_0.4Al_0.6)_0.5P 単結晶か
ら成る化合物半導体であり、ｎ型のドーパントであるSe
（セレン）が不純物としてドープされることによってキ
ャリア濃度が5 ×10¹⁷ (cm^-3) 程度とされている。ま
た、活性層１６は、例えば0.5(μm)程度の厚さのun-In
_0.5(Ga_0.9Al_0.1)_0.5P単結晶から成る化合物半導体であ
り、その極性を決定する不純物は何らドープされていな
い。本実施例においては、上記の第１クラッド層１４が
第２半導体層に、ｎ型のドーパントであるSeが第２の不
純物にそれぞれ相当し、第２のキャリア濃度は5 ×10¹⁷
(cm^-3) 程度である。

【００１７】また、第２クラッド層１８は、例えばｔ＝
0.2(μm)程度の厚さのp-In_0.5(Ga_0. ₄Al_0.6)_0.5P 単結晶
から成る化合物半導体であり、ｐ型のドーパントである
Zn（亜鉛）が不純物としてドープされることによってキ
ャリア濃度が7 ×10¹⁶ (cm^-3) 程度とされている。この
第２クラッド層１８は、キャリア濃度が低いことから基
板１２や他の層に比較して抵抗値が高くなっているが、
厚みｔが十分に小さくされていることから、発光ダイオ
ード１０全体の抵抗値（シリーズ抵抗）は殆ど高くなっ
ていない。また、第３クラッド層２０は、例えば1(μm)
程度の厚さのp-In_0.5(Ga_0.4Al_0.6)_0.5P 単結晶から成る
化合物半導体であり、ｐ型のドーパントであるZnが不純
物としてドープされることによってキャリア濃度が5 ×
10¹⁷ (cm ^-3) 程度とされている。したがって、一対の電
極２４、２６間に所定の駆動電圧を印加することによっ
て活性層１６で発生させられる光は、波長が640(nm) 程
度の可視光となる。なお、第２クラッド層１８と第３ク
ラッド層２０とは、キャリア濃度が異なる他は同様な化
合物半導体から構成されていることから、不純物の活性
化率も同様である。そのため、それらの不純物ドーピン
グ量の比がキャリア濃度の比に応じた値となって、第２
クラッド層１８に対する不純物ドーピング量は第３クラ
ッド層２０に対する不純物ドーピング量よりも少なくな
っている。本実施例においては、上記の第２クラッド層
が第３半導体層に、第３クラッド層が第１半導体層に、
ｐ型のドーパントであるZnが第１の不純物にそれぞれ相
当し、第３のキャリア濃度は7 ×10¹⁶ (cm^-3) 程度、第
１のキャリア濃度は5 ×10¹⁷ (cm^-3) 程度すなわち第２
のキャリア濃度と同様にされている。

【００１８】また、電流拡散層２２は、例えば5(μm)程
度の厚さのp-GaP 単結晶から成る化合物半導体であり、
ｐ型のドーパントであるZnが不純物としてドープされる
ことによってキャリア濃度が1 ×10¹⁸ (cm^-3) 程度とさ
れている。この電流拡散層２２を構成するGaP は可視光
に対して透明であることから、活性層１６で発生した光
はこれに妨げられることなく、効率よく表面２８側から
取り出される。

【００１９】また、前記の下部電極２４は、例えば1(μ
m)程度の厚さであって、基板１２の下面全面にその基板
１２側から順にAu−Ge合金、NiおよびAuが積層形成され
たものである。また、上部電極２６は、例えば1(μm)程
度の厚さであって、電流拡散層２２の表面２８の中央部
においてその電流拡散層２２側から順にAu−Zn合金およ
びAuが積層形成されたものである。これら下部電極２４
および上部電極２６は何れもオーミック電極である。

【００２０】以上のように構成される発光ダイオード１
０は、例えば、原料ガスとしてトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ）、アルシン（AsH₃）、およびホ
スフィン（PH₃）、ｐ型のドーパントガスとしてジエチ
ル亜鉛（ＤＥＺ）、ｎ型のドーパントガスとしてセレン
化水素（H₂Se）を用い、ＭＯＶＰＥ装置によって基板１
２上に第１クラッド層１４乃至電流拡散層２２を順次結
晶成長させることにより製造される。この結晶成長の過
程において、各層の組成に応じて結晶成長装置内に導入
される原料ガスの種類および量比が適宜変更されると共
に、各層の極性およびキャリア濃度に応じてドーパント
ガスの種類および量比が適宜変更されることによって、
図１に示されるように層毎に組成およびキャリア濃度の
異なるエピタキシャルウェハが得られることとなる。

【００２１】そして、上記のようにして得られたウェハ
の両面に前記下部電極２４および上部電極２６を形成
し、更に、ダイシングによって個々の発光ダイオードに
対応するチップ毎に切断することにより、前記の発光ダ
イオード１０が得られる。なお、発光ダイオード１０
は、例えば図示しないＴＯ１８フラットステム等にダイ
ボンディングされ且つシールされた状態で上部電極２６
に正電圧を、下部電極２４に負電圧をそれぞれ印加して
用いられる。

【００２２】ここで、図２および図３は、上記の発光ダ
イオード１０の特性評価結果を、第２クラッド層１８に
対応する化合物半導体層が設けられていない他は同様な
構成とされた従来の発光ダイオードと対比して示すもの
である。図において「○」は本実施例の発光ダイオード
１０の測定値を、「×」は従来の発光ダイオードの測定
値をそれぞれ表す。図２は、定電流を印加したときの発
光出力（相対値）をそれぞれ示したものである。図に示
されるように、本実施例の発光ダイオード１０によれ
ば、従来の発光ダイオードの1.5 倍程度の発光出力が得
られる。また、図３は、発光ダイオードに連続して通電
した場合の発光出力の変化を、初期値を100(％) として
相対値で表したものである。本実施例によれば、1000
(時間) 通電後にも殆ど発光出力の低下が見られないの
に対し、従来の発光ダイオードでは、10 (時間) 程度の
連続通電でも明らかな発光出力低下が生じ、1000 (時
間）程度連続通電すると発光出力が50 (％) 程度まで低
下する。すなわち、従来の発光ダイオードでは当初から
それほど高い出力が得られず、しかも、連続通電によっ
て出力が大きく低下するが、本実施例によれば高出力が
長時間に亘って維持されことから高い信頼性が得られる
のである。

【００２３】すなわち、本実施例によれば、第３クラッ
ド層２０と活性層１６との間に、その第３クラッド層２
０よりも低いキャリア濃度で同様な不純物（Zn）がドー
ピングされた第２クラッド層１８が設けられる。そのた
め、第３クラッド層２０と活性層１６との間に設けられ
たその第２クラッド層１８によって、その第３クラッド
層２０内において結晶格子間に存在する不純物（Zn）が
活性層１６内に拡散することが抑制されると共に、その
第２クラッド層１８は第３クラッド層２０よりもキャリ
ア濃度が低くされてその内部において格子間に存在する
不純物（Zn）量が第３クラッド層２０よりも少なくされ
ていることから、その第３クラッド層２０が活性層１６
に直に接している場合よりも活性層１６内に拡散する不
純物（Zn）量が少なくされる。したがって、活性層１６
内への不純物拡散量が少なくされて、それに起因する発
光出力や信頼性の低下を抑制し得る発光ダイオード１０
が得られる。

【００２４】しかも、本実施例においては、第１クラッ
ド層１４、活性層１６、および第３クラッド層２０は、
何れもInGaAlP 系化合物半導体である。このInGaAlP 系
化合物半導体では抵抗率が高く且つ不純物の活性化率が
低いことから、発光ダイオード１０の動作電圧を可及的
に低くするために前述のように第１、第２クラッド層１
４、２０のキャリア濃度を高くする必要があると共に、
それら第１のキャリア濃度或いは第２のキャリア濃度を
得るために必要な不純物ドーピング量が多くなって、第
３クラッド層２０および第１クラッド層１４内において
格子間に存在する不純物（ZnおよびSe）の量が多くな
る。この場合において、活性層１６と第３クラッド層２
０との間に、その第３クラッド層２０よりも不純物ドー
ピング量が少ない第２クラッド層１８が設けられること
により、不純物（Zn）が活性層１６内に拡散することが
抑制されるため、高輝度が得られる一方で発光出力や信
頼性の低下が生じ易かったInGaAlP 系化合物半導体から
成る発光ダイオード１０において、発光出力や信頼性の
低下が抑制される。

【００２５】また、本実施例においては、前記第２クラ
ッド層１８は、ｔ＝0.2(μm)程度の厚さで設けられてい
る。そのため、第２クラッド層１８の厚さは、第３クラ
ッド層２０から活性層１６内への不純物（Zn）の拡散を
十分に抑制し得る範囲で十分に薄くされていることか
ら、活性層１６内への不純物拡散に起因する発光出力や
信頼性の低下を抑制しつつ、電気抵抗の増大に起因する
動作電圧の上昇が抑制される。

【００２６】また、好適には、前記第２クラッド層１８
は、キャリア濃度が7 ×10¹⁶ (cm^-3) 程度とされてい
る。そのため、キャリア濃度が十分に低くされているこ
とから、第２クラッド層１８内に存在し得る格子間不純
物量が十分に少なくされて、その不純物の活性層１６内
への拡散に起因する発光出力や信頼性の低下が抑制され
る。

【００２７】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の実施例において前述の実施例と共通する部分
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００２８】図４は、前記図１の要部に対応する部分を
拡大して示す図である。本実施例においては、前記第２
クラッド層１８は設けられず、第１クラッド層１４と活
性層１６との間に第４クラッド層３０が設けられてい
る。他の構成は前述の実施例と同様である。上記の第４
クラッド層３０は、例えば、ｔ＝0.2(μm)程度の厚さの
n-In_0.5(Ga_0.4Al_0.6)_0.5P 単結晶から成る化合物半導体
であり、ｎ型のドーパントであるSeが不純物としてドー
プされることによってキャリア濃度が7 ×10¹⁶ (cm^-3)
程度とされたものである。すなわち、第１クラッド層１
４よりも十分に低いキャリア濃度で十分に薄い厚さに形
成されている。本実施例においては、第１クラッド層１
４が第１半導体層に、第４クラッド層３０が第３半導体
層に相当し、第３のキャリア濃度は7 ×10¹⁶ (cm^-3) 程
度である。したがって、本実施例においては、第１クラ
ッド層１４内に存在する格子間不純物（Se）が活性層１
６内に拡散することに起因する発光性能の低下が抑制さ
れる。すなわち、低キャリア濃度層は、基板側に設けら
れた第１半導体層と発光層との間に設けられてもよいの
である。

【００２９】図５は、更に他の実施例を説明するための
図であって、図４に対応する図である。本実施例におい
ては、第１クラッド層１４と活性層１６との間に第４ク
ラッド層３０が、第３クラッド層２０と活性層１６との
間に第２クラッド層１８がそれぞれ設けられている。こ
れら第４クラッド層３０および第２クラッド層１８は、
前記図１および図４に記載されたものと同様なものであ
り、それぞれの厚さｔn 、ｔp は何れも0.2(μm)程度と
されている。本実施例においては、第１クラッド層１４
が第２半導体層に、第２クラッド層１８が第３半導体層
に、第３クラッド層２０が第１半導体層に、第４クラッ
ド層３０が第４半導体層にそれぞれ相当する。このよう
にすれば、第１クラッド層１４および第３クラッド層２
０の何れの層内に存在する不純物（Zn、Se）共に、活性
層１６内に拡散することが第４クラッド層３０或いは第
２クラッド層１８によってそれぞれ抑制されるため、一
層確実に発光性能の低下が抑制される。

【００３０】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。

【００３１】例えば、実施例においては、本発明がInGa
AlP 系ダブルヘテロ構造の発光ダイオード１０に適用さ
れた場合について説明したが、InGaAs系、AlGaAs系、Ga
AsP系等の他のダブルヘテロ構造の発光ダイオードや、
単なるｐｎ接合の発光ダイオード等にも本発明は同様に
適用される。

【００３２】また、実施例においては、基板１２がGaAs
化合物半導体から構成されると共に、電流拡散層２２が
GaP 化合物半導体から構成され、ｎ型のドーパントとし
てSeが、ｐ型のドーパントとしてZnがそれぞれ用いられ
ていたが、これらを構成する化合物半導体やドーパント
の種類は適宜変更される。例えば、基板１２としてはGa
P やInP 等が用いられてもよく、また、電流拡散層２２
としてはInGaAlP 化合物半導体やGaAlAs等が用いられて
もよい。また、ｎ型のドーパントとしてはSiが用いられ
てもよく、ｐ型のドーパントとしてはMg等が用いられて
もよい。

【００３３】また、実施例では第１クラッド層１４乃至
電流拡散層２２がＭＯＶＰＥ法によって結晶成長させら
れた発光ダイオード１０に本発明が適用された場合につ
いて説明したが、各層が分子線エピタキシー（ＭＢＥ：
Molecular Beam Epitaxy）法、液相エピタキシー（ＬＰ
Ｅ：Liquid Phase Epitaxy）法等の他のエピタキシャル
成長技術を用いて形成された発光ダイオードにも本発明
は同様に適用される。

【００３４】また、実施例においては、第２クラッド層
１８および第４クラッド層３０のキャリア濃度が何れも
7 ×10¹⁶ (cm^-3) 程度とされていたが、これらのキャリ
ア濃度は、1 ×10¹⁷ (cm^-3) 程度以下の範囲で適宜変更
される。

【００３５】また、基板１２、第１クラッド層１４乃至
電流拡散層２２の各々の厚さは適宜変更される。但し、
第３クラッド層１８および第４クラッド層３０の厚さ
は、第１クラッド層１４或いは第３クラッド層２０内の
格子間不純物の拡散を十分に抑制すると共にシリーズ抵
抗を可及的に低くするために、0.05〜0.5(μm)程度の範
囲、更に好適には0.2 〜0.3(μm)程度の範囲に設定され
ることが好ましい。

【００３６】また、実施例においては、活性層１６がun
-In_0.5(Ga_0.9Al_0.1)_0.5P単結晶から構成されていたが、
不純物が予めドーピングされることにより活性層１６が
ｐ型或いはｎ型とされている場合にも本発明は同様に適
用される。また、活性層１６は、例えば、量子井戸から
構成されていてもよい。

【００３７】また、図１、図４、および図５等に示され
る素子構成において、第１クラッド層１４と基板１２と
の間に半導体多層膜反射層（ＤＢＲ）等が備えられてい
てもよい。

【００３８】また、実施例においては、全面発光型の発
光ダイオード１０に本発明が適用されていたが、上部電
極２６が表面２８の周縁部に設けられると共に、活性層
１６の積層面に沿った方向の中央部のみに通電される電
流狭窄構造を備えた点発光型発光ダイオードにも本発明
は同様に適用される。

【００３９】その他、一々例示はしないが、本発明はそ
の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の発光ダイオードの構成を模
式的に示す図である。

【図２】図１の発光ダイオードの発光出力を従来の発光
ダイオードと比較して示す図である。

【図３】図１の発光ダイオードの寿命特性を従来の発光
ダイオードと比較して示す図である。

【図４】本発明の他の実施例の発光ダイオードの構成を
示す図であって、図１の要部拡大図に対応する図であ
る。

【図５】本発明の更に他の実施例の発光ダイオードの構
成を示す図であって、図４に対応する図である。

【符号の説明】

１０：発光ダイオード１４：第１クラッド層（第２半導体層）１６：活性層（発光層）１８：第２クラッド層（第３半導体層）２０：第３クラッド層（第１半導体層）３０：第４クラッド層（第４半導体層）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光層と、該発光層を挟んで位置させら
れた所定の第１のキャリア濃度となるように第１の不純
物がドーピングされた第１半導体層および所定の第２の
キャリア濃度となるように第２の不純物がドーピングさ
れた第２半導体層とを含む複数の化合物半導体層が積層
されて成り、該複数の化合物半導体層の表面と裏面との
間に通電することにより該発光層で発生した光を該表面
から取り出す形式の発光ダイオードにおいて、前記第１半導体層と前記発光層との間に、前記第１のキ
ャリア濃度よりも低い第３のキャリア濃度となるように
前記第１の不純物がドーピングされた第３半導体層を設
けたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】前記第２半導体層と前記発光層との間
に、前記第２のキャリア濃度よりも低い第４のキャリア
濃度となるように前記第２の不純物がドーピングされた
第４半導体層を更に設けたものである請求項１の発光ダ
イオード。
【請求項３】前記発光層、前記第１半導体層、および
前記第２半導体層は、何れもInGaAlP 系化合物半導体で
ある請求項１または２の発光ダイオード。
【請求項４】前記第１の不純物は、ｐ型のドーパント
である請求項１または３の発光ダイオード。
【請求項５】前記第３半導体層は、0.05乃至0.5(μm)
の厚さで設けられたものである請求項１、３、および４
の何れかの発光ダイオード。
【請求項６】前記第４半導体層は、0.05乃至0.5(μm)
の厚さで設けられたものである請求項２または３の発光
ダイオード。