JPH11233814A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JPH11233814A
JPH11233814A JP3012098A JP3012098A JPH11233814A JP H11233814 A JPH11233814 A JP H11233814A JP 3012098 A JP3012098 A JP 3012098A JP 3012098 A JP3012098 A JP 3012098A JP H11233814 A JPH11233814 A JP H11233814A
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JP
Japan
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type
layer
light emitting
active layer
current path
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Application number
JP3012098A
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English (en)
Inventor
Hiroki Yamamoto
裕記 山本
Katsumi Yagi
克己 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Tottori Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性層で発生した光を効率よく外部に取り出
すことができる半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 n型基板2の上に、n型クラッド層3、
n型活性層4、n型クラッド層5、p型キャップ層6、
発光窓9付きのp電極8が形成されているとともに、発
光窓9と対応した領域から拡散されたp型不純物によっ
て前記n型の層を貫通して活性層4に達するように形成
した電流通路領域7を備え、電流通路領域7の屈折率を
その周囲のn型の層の屈折率よりも大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電流狭窄構造を備え
る半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】電流狭窄構造を備える半導体発光素子
は、例えば特開平5−13813号公報等に開示されて
いるように、活性層の上方に少なくとも1つのpn接合
による電流阻止層が形成され、この電流阻止層の一部を
貫通するように拡散によって電流通路領域が設けられた
構造となっている。この公報に開示の技術は、p−Zn
拡散領域が活性層まで達した場合には、歪みや組成の変
化等によって半導体発光素子の特性が変化したり、寿命
が短くなったりするという問題を指摘した上で、拡散領
域が活性層まで達しないような拡散深さの制御を行うこ
とができる構造、すなわち、電流阻止層の下面に電流阻
止層よりも拡散レートの小さな層を形成することを提案
している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載のよう
な、p−Zn拡散領域が活性層まで達したことによる、
歪みや組成の変化等によって半導体発光素子の特性が変
化したり、寿命が短くなったりするという問題について
検討した結果、キャリア濃度が1019cm-3以上という
高濃度の場合に、上記のような問題が発生することが分
かった。また、キャリア濃度が上記のような高濃度の場
合には、図3にAで示すように、拡散領域の屈折率が非
拡散領域の屈折率よりも小さくなり、活性層で発生した
光が拡散領域から非拡散領域にも拡散しやすくなるとい
う問題が生じることも分かった。そこで、本発明は上記
の点を考慮し、活性層で発生した光を効率よく外部に取
り出すことができる半導体発光素子を提供することを課
題の1つとする。また、半導体発光素子の構造の簡素
化、製造工程数の削減を図ること課題の1つとする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、活性層の上方に少なくとも1つのpn接合による電
流阻止層が形成され、この電流阻止層の一部を貫通する
ように拡散によって電流通路領域が設けられた半導体発
光素子において、前記電流通路領域を前記活性層に達す
るように形成するとともに、前記電流通路領域の屈折率
をその周囲の屈折率よりも大きくしたことを特徴とす
る。
【0005】本発明の半導体発光素子は、n型基板の上
に、n型クラッド層、n型活性層、n型クラッド層、p
型キャップ層、発光窓付きのp電極が形成されていると
ともに、前記発光窓と対応した領域から拡散されたp型
不純物によって前記n型の層を貫通して前記活性層に達
するように形成した電流通路領域を備え、前記電流通路
領域の屈折率をその周囲のn型の層の屈折率よりも大き
くしたことを特徴とする半導体発光素子。
【0006】本発明の半導体発光素子は、前記電流通路
領域を、前記活性層を貫通するように形成することがで
きる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を上面出射型でダ
ブルヘテロ構造を備える発光ダイオード1を例にとって
説明する。ここで、図1は発光ダイオード1の断面図、
図2(a)〜(d)は、製造工程を示す断面図、図3
は、GaAlAsを含むGaAs系半導体におけるキャ
リア濃度と屈折率の関係を示す特性図である。以下、図
2(a)〜(d)に示す製造工程にしたがって発光ダイ
オード1の構造を説明する。
【0008】まず、基板2(例えばn型GaAs[厚さ
250μm前後])の上に、分子線エピタキシャル成長
法(MBE)または有機金属熱分解法(MOCVD)ま
たは液相エピタキシャル成長法(LPE)を用いて、n
型下クラッド層3(例えばn型Ga0.6Al0.4As[厚
さ10μm前後]、n型活性層4(例えばn型Ga0. 95
Al0.05As[厚さ1μm前後])、n型上クラッド層
5(例えばn型Ga0. 6Al0.4As[厚さ10μm前
後])、p型キャップ層6(例えばp型GaAs[厚さ
1μm前後])を順次成長させる。
【0009】次に、キャップ層6の任意の位置、例えば
中央部に塗布性の拡散剤(OCD)を用いて、または石
英管内のZn拡散工程によって、所望の発光径でn型活
性層4に達するまでZnを拡散させ、Zn拡散領域(電
流通路領域)7を形成する。その後、フォトリソグラフ
工程等によってZn拡散領域7上のみにレジストによる
マスクMを形成し、キャップ層6の上面全体にAuを主
体とする薄膜積層体で構成したp電極8(全体で2.5
μm前後)を蒸着して形成する。その後、リフトオフ法
等によってマスクMを除去することによって光を取り出
す発光窓9をp電極8に形成する。次に、基板2の下面
全体にAuを主体とする薄膜積層体で構成しn型電極1
0(全体で0.5μm前後)を蒸着して形成する。この
ようにして、上面出射型の発光ダイオード1を完成す
る。
【0010】こうして、Zn拡散させることによって、
n型上クラッド層5、n型活性層4の一部がn型からp
型に反転し、キャップ層6、及びn型上クラッド層5を
貫通してn型活性層4に達するZn拡散領域(電流通路
領域)7が形成される。ここで、Zn拡散領域(電流通
路領域)7は、屈折率がその周囲のn型上クラッド層
5、n型活性層4の屈折率よりも大きくなるように、そ
のキャリア濃度が設定されている。すなわち、Zn拡散
領域(電流通路領域)7のp型キャリア濃度が2〜3×
1018cm-3程度よりも高くなると、図3に示すよう
に、屈折率が徐々に小さくなり、特にp型キャリア濃度
が1×1019cm-3よりも高くなると、その周囲のn型
上クラッド層5、n型活性層4のキャリア濃度に係わら
ず、それらの屈折率よりも小さくなり、発生した光がZ
n拡散領域(電流通路領域)7の周囲に拡散されて発光
窓9に届く光の量が減少するので、これを防ぐために、
Zn拡散領域(電流通路領域)7の屈折率が、その周囲
のp型キャップ層6、n型上クラッド層5、n型活性層
4、n型下クラッド層3の屈折率よりも大きくなるよう
に、Zn拡散領域(電流通路領域)7、p型キャップ層
6、n型上クラッド層5、n型活性層4、n型下クラッ
ド層3のキャリア濃度を設定している。尚、キャップ層
6の屈折率は、Zn拡散領域(電流通路領域)7の屈折
率よりも小さいことが好ましいが、キャップ層6はその
厚みが薄く、この層による光拡散の発生は少ないので、
キャップ層6の屈折率がZn拡散領域(電流通路領域)
7の屈折率よりも多少大きくなっても差し支えない。
【0011】上記構成の発光ダイオード1は、電源の正
極をp電極8に負極をn電極10に接続して所定の電圧
を加えたとき、n型上クラッド層5とp型キャップ層6
との境界面が電流阻止面として機能し、Zn拡散領域
(電流通路領域)7のみに電流を流すことができるか
ら、電流狭窄構造となっている。このように、n型上ク
ラッド層5とp型キャップ層6とのpn接合による境界
面を電流阻止面として機能させることができるので、従
来、上クラッド層とp型キャップ層の間に別途設けてい
た電流阻止層を省略することができ、構造の簡素化、製
造工程数の削減を図ることができる。
【0012】そして、Zn拡散領域(電流通路領域)7
を通じて流れる電流がn型活性層4に注入されることに
よってn型活性層4で発生する光は、Zn拡散領域(電
流通路領域)7を光通路としてp電極8の発光窓9まで
効率よく案内され、発光窓9から外部に出射される。す
なわち、Zn拡散領域(電流通路領域)7は、その屈折
率がその周囲(n型活性層4、n型上クラッド層5、必
要に応じてp型キャップ層6)の屈折率よりも高く設定
されているので、これら周囲の層との境界面が光反射面
として作用することによって、光をロスなく発光窓に案
内する光通路として機能する。
【0013】したがって、このZn拡散領域(電流通路
領域)7は、n型活性層4を貫通してn型下クラッド層
3に達するように形成しておくのが、n型活性層4内に
おける光拡散を防ぐことができる点で好ましい。すなわ
ち、Zn拡散領域(電流通路領域)7よりもn型活性層
4及びn型下クラッド層3の屈折率が小さくなるよう
に、図3の特性(特にBで示す領域)に基づいて、Zn
拡散領域(電流通路領域)7、n型活性層4及びn型下
クラッド層3のキャリア濃度を設定した上、Zn拡散領
域(電流通路領域)7を、n型活性層4を貫通してn型
下クラッド層3に達するように形成すれば、Zn拡散領
域(電流通路領域)7とn型活性層4並びにn型下クラ
ッド層3の境界面における光反射率が向上し、Zn拡散
領域(電流通路領域)7の光通路としての機能をより高
めることができる。その結果、発光窓9より外部に取り
出す光の量を増加させることができる。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、活性層で
発生した光を効率よく外部に取り出すことができる半導
体発光素子を提供することができる。また、従来、クラ
ッド層とp型キャップ層の間に別途設けていた電流阻止
層を省略して、構造の簡素化、製造工程数の削減を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる発光ダイオードの断
面図である。
【図2】(a)〜(d)は同実施例の発光ダイオードの
製造工程を示す断面図である。
【図3】GaAs系半導体におけるキャリア濃度と屈折
率の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオード 2 基板 3 n型下クラッド層 4 n型活性層 5 n型上クラッド層 6 p型キャップ層 7 Zn拡散領域(電流通路領域) 8 p電極 9 発光窓 10 n電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性層の上方に少なくとも1つのpn接
    合による電流阻止層が形成され、この電流阻止層の一部
    を貫通するように拡散によって電流通路領域が設けられ
    た半導体発光素子において、前記電流通路領域を前記活
    性層に達するように形成するとともに、前記電流通路領
    域の屈折率をその周囲の屈折率よりも大きくしたことを
    特徴とする半導体発光素子。
  2. 【請求項2】 n型基板の上に、n型クラッド層、n型
    活性層、n型クラッド層、p型キャップ層、発光窓付き
    のp電極が形成されているとともに、前記発光窓と対応
    した領域から拡散されたp型不純物によって前記n型の
    層を貫通して前記活性層に達するように形成した電流通
    路領域を備え、前記電流通路領域の屈折率をその周囲の
    n型の層の屈折率よりも大きくしたことを特徴とする半
    導体発光素子。
  3. 【請求項3】 前記電流通路領域は、前記活性層を貫通
    するように形成されていることを特徴とする請求項1あ
    るいは2記載の半導体発光素子。
JP3012098A 1998-02-12 1998-02-12 半導体発光素子 Pending JPH11233814A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002246639A (ja) * 2001-02-20 2002-08-30 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
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