JPS5969977A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPS5969977A JPS5969977A JP57181738A JP18173882A JPS5969977A JP S5969977 A JPS5969977 A JP S5969977A JP 57181738 A JP57181738 A JP 57181738A JP 18173882 A JP18173882 A JP 18173882A JP S5969977 A JPS5969977 A JP S5969977A
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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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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は高輝度化をはかった半導体発光装置に関するも
のである。
のである。
従来例の構成とその問題点
発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称す）は、小型堅牢、
低消費電力等の優れた特性に加えて、多色性と形体自在
な外観とが相俟って、多様な分野で使用されている。ま
た、最近では、表示用、ティジタル用のみでなく、光フ
ァイバと組合せた光伝送システムの光源としてＯＡ機器
やロボットの分野などにも使用されている。このような
利用分野の広がりとともに、一方では、高輝度化の指向
も急である。従来のＬＥＤは、主として、半導体のへテ
ロ接合、たとえば、ＧａＡｌＡｓ−ＧａＡｓ 。
低消費電力等の優れた特性に加えて、多色性と形体自在
な外観とが相俟って、多様な分野で使用されている。ま
た、最近では、表示用、ティジタル用のみでなく、光フ
ァイバと組合せた光伝送システムの光源としてＯＡ機器
やロボットの分野などにも使用されている。このような
利用分野の広がりとともに、一方では、高輝度化の指向
も急である。従来のＬＥＤは、主として、半導体のへテ
ロ接合、たとえば、ＧａＡｌＡｓ−ＧａＡｓ 。
ＧａＡｓＰ−ＧａＰのような構造が用いられるが、この
場合、ヘテロ界面に起因する問題によシ、発光効率がな
かなか向上しない。
場合、ヘテロ界面に起因する問題によシ、発光効率がな
かなか向上しない。
ヘテロ接合は入神の半導体て］ど合音形成するだめ、通
常の同一半導体による、いわゆるホモ接合と比較して数
多くの問題が発生する。−例でみると、ペテロ接合を形
成する場合、結晶構造、格子定数を一致させ結晶へ−の
歪を極力減少させることは言うまでもないが、熱膨張係
数の差等により、接合界面での格子不整合により歪か発
生ずる。寸だ、不純物を添加する場合もヘテロ界面で偏
析が起りやすく、その結果、高密度の界面準位か発生す
る等、素子の特性を悪くしていた。
常の同一半導体による、いわゆるホモ接合と比較して数
多くの問題が発生する。−例でみると、ペテロ接合を形
成する場合、結晶構造、格子定数を一致させ結晶へ−の
歪を極力減少させることは言うまでもないが、熱膨張係
数の差等により、接合界面での格子不整合により歪か発
生ずる。寸だ、不純物を添加する場合もヘテロ界面で偏
析が起りやすく、その結果、高密度の界面準位か発生す
る等、素子の特性を悪くしていた。
例えば、現在高輝度発光ダイオ゛−トとして圧用されて
いるＧ、ａＡｌＡｓ ＬＥＤ の、構造およびＡｌＡｓ
混晶比を第１図ａ、ｂに示す。一般に結晶成長は、基板
のｐ−ＧａＡｓ１ の表面に、徐冷法を用いてｐ−Ｇ
ａＡｅＡｓ層２の成長を行なうか、このｐ−ＧａＡｌＡ
ｓ層２は図で示す様にへｌＡｓ混晶比か成長とともに減
少する。ＧａＡｇＡｓ ＬＥＤでは、通常、発光効率
と視感度の関係より、ｐｎ接合部で八ｌ Ａ ｓ混晶比
が０．３５となるように、第１層のｐ−ＧａＡ７７Ａｓ
層２中のＡｌ添加量等が制御される。
いるＧ、ａＡｌＡｓ ＬＥＤ の、構造およびＡｌＡｓ
混晶比を第１図ａ、ｂに示す。一般に結晶成長は、基板
のｐ−ＧａＡｓ１ の表面に、徐冷法を用いてｐ−Ｇ
ａＡｅＡｓ層２の成長を行なうか、このｐ−ＧａＡｌＡ
ｓ層２は図で示す様にへｌＡｓ混晶比か成長とともに減
少する。ＧａＡｇＡｓ ＬＥＤでは、通常、発光効率
と視感度の関係より、ｐｎ接合部で八ｌ Ａ ｓ混晶比
が０．３５となるように、第１層のｐ−ＧａＡ７７Ａｓ
層２中のＡｌ添加量等が制御される。
合で発光した光を吸収されることなく取り出すために、
このｎ −Ｇ ａ Ａ ＲＡ ｓ層３２中のＡｊ２Ａｓ
混晶比を０．７と高くする。Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ
をｎ型にする添加不純物としてＴｅ ｉは液相から固
相への分配係数が大きく結晶中へ入り易い。ＧａＡＲＡ
Ｓ ＬＥＤの発光領域はｐ−ＧａＡｌＡｓ層２であるた
め、発光効率を向上させるためには電子の注入効率を上
げることか必要である。すなわちＴｅの添加量を増加す
ることが必要であるが、前述したようにヘテロ界面に高
濃度層が発生し、結晶性、クロス・ドーピンク等によっ
て添加量を多くすることが出来ず発光効率も悪かった。
このｎ −Ｇ ａ Ａ ＲＡ ｓ層３２中のＡｊ２Ａｓ
混晶比を０．７と高くする。Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ
をｎ型にする添加不純物としてＴｅ ｉは液相から固
相への分配係数が大きく結晶中へ入り易い。ＧａＡＲＡ
Ｓ ＬＥＤの発光領域はｐ−ＧａＡｌＡｓ層２であるた
め、発光効率を向上させるためには電子の注入効率を上
げることか必要である。すなわちＴｅの添加量を増加す
ることが必要であるが、前述したようにヘテロ界面に高
濃度層が発生し、結晶性、クロス・ドーピンク等によっ
て添加量を多くすることが出来ず発光効率も悪かった。
尚、第１図において、１１．１２はそれぞれｎ −Ｇ
ａ Ａ １１． Ａ ｓ層３２ 、ｐ−ＧａＡＩＶ、ｉ
上に形成された電極である。
ａ Ａ １１． Ａ ｓ層３２ 、ｐ−ＧａＡＩＶ、ｉ
上に形成された電極である。
発明の目的
本発明は、ｐｎ接合界面近傍を低濃度にすることにより
界面での高濃度の準位の発生を押え結晶性を良くし、か
つ近接する高濃度層より低濃度層を介して、電子または
正孔を発光領域に注入し、注入効率を向上させ高輝度化
を計るものである。
界面での高濃度の準位の発生を押え結晶性を良くし、か
つ近接する高濃度層より低濃度層を介して、電子または
正孔を発光領域に注入し、注入効率を向上させ高輝度化
を計るものである。
発明の構成
本発明は、基板上に形成された結晶成長層上に低濃度で
、かつ電子寸たは正孔の拡散長以下の薄膜を形成し、ｐ
ｎ接合近傍での添加不純物による結晶欠陥を除去し、さ
らに近接して高濃度層を形成し、発光領域への電子捷た
け正孔の注入は、高濃度層より低濃度層を介して注入効
率を高めるとともにｐｎ接合近傍の結晶性を良くし発光
角結合効率を向」ニさせ、より高輝度化がＩ］能となる
ものである。
、かつ電子寸たは正孔の拡散長以下の薄膜を形成し、ｐ
ｎ接合近傍での添加不純物による結晶欠陥を除去し、さ
らに近接して高濃度層を形成し、発光領域への電子捷た
け正孔の注入は、高濃度層より低濃度層を介して注入効
率を高めるとともにｐｎ接合近傍の結晶性を良くし発光
角結合効率を向」ニさせ、より高輝度化がＩ］能となる
ものである。
実施例の説明
本発明を実施例のＧ ａ Ａ ＩＩ Ａ ｓ 赤色発光
ダイオード（ＬＥＤ）を用いて詳細に説明する。ｐ−Ｇ
ａＡｓ基板１（Ｚｎ ドーグ、不純物濃度１〜２×１
０ ｒ、ｍ ）」二に、通常の徐冷法を用いてｐ −
Ｇ ａ Ａ １２ Ａ ｓ層２を形成するｐ −Ｇ ａ
Ａ １２ Ａ ｓ層２の厚さは、３０ μｍでり、添
加不純物は亜鉛（Ｚｎ）を用い、濃度は（５”’−１０
） Ｘ １０’ ７ｃｍ−’である。ｐ−ＧａＡｌ！、
Ａｓ層２を徐冷法で作成するとＡ Ｉ２ Ａ ｓ混晶比
は成長とともに減少する。それゆえｐ −Ｇ ａ Ａ
１２ Ａ ｓ層２は発光波長が６６０ ｎ ｍ とな
るよう、成長温度、Ａｆｆｉ添加量を決定する。８５０
℃より８０ｏ℃址で成長する場合のＧａ １ｙ尚りのＡ
Ｒ添加量は１．８〃り。
ダイオード（ＬＥＤ）を用いて詳細に説明する。ｐ−Ｇ
ａＡｓ基板１（Ｚｎ ドーグ、不純物濃度１〜２×１
０ ｒ、ｍ ）」二に、通常の徐冷法を用いてｐ −
Ｇ ａ Ａ １２ Ａ ｓ層２を形成するｐ −Ｇ ａ
Ａ １２ Ａ ｓ層２の厚さは、３０ μｍでり、添
加不純物は亜鉛（Ｚｎ）を用い、濃度は（５”’−１０
） Ｘ １０’ ７ｃｍ−’である。ｐ−ＧａＡｌ！、
Ａｓ層２を徐冷法で作成するとＡ Ｉ２ Ａ ｓ混晶比
は成長とともに減少する。それゆえｐ −Ｇ ａ Ａ
１２ Ａ ｓ層２は発光波長が６６０ ｎ ｍ とな
るよう、成長温度、Ａｆｆｉ添加量を決定する。８５０
℃より８０ｏ℃址で成長する場合のＧａ １ｙ尚りのＡ
Ｒ添加量は１．８〃り。
Ｇ ａ Ａ ｓ添加、’ｊｎ Ｖｌ、 ６０ ｎｒｇと
した。ｐ −Ｇ ａ Ａ ＲＡ ｓ層２を形成後、成長
溶液を交換しｎ−ＧａＡｌＡｓ層３１を形成する。ｎ−
ＧａＡｆｆＡｓ層３１への添加不純物ばＴｅであり不純
物濃度は（５〜７ ） Ｘ １０” ｃｍ−３である。
した。ｐ −Ｇ ａ Ａ ＲＡ ｓ層２を形成後、成長
溶液を交換しｎ−ＧａＡｌＡｓ層３１を形成する。ｎ−
ＧａＡｆｆＡｓ層３１への添加不純物ばＴｅであり不純
物濃度は（５〜７ ） Ｘ １０” ｃｍ−３である。
発光領域で発光した光が吸収されること疫〈外部へ取り
出せるようにｎ−ＧａＡｆｆＡｓ層３１のＡ Ｉ Ａ
ｓ混晶比を０．７と−高くしである。成長溶液１ｙａ−
坐りのＡ（１，ＧａＡｓ多結晶の添加量は、それそＩｔ
、 ６７ｎ９ 、４０ Ｔｑである。ｎ−ＧａＡＲＡｓ
３１の膜厚ば１．５〜２．Ｑ７７ｍである。さらに同
じＡ Ｉ２ Ａ ｓ混晶比で不純物濃度が５〜１０ Ｘ
１０ ｃｍ のｎ−ＧａＡ児Ａｓ１ｄ３２を形成
する。ｎ−ＧａＡＲＡｓ層３２の厚さは２０〜３０μｍ
である。結晶成長終了後、ｎ側電極１１ 、ｐ側電極１
２を形成する。メサエッチを施し、ついで、素子分離を
行ない所定のステムにマウントする。
出せるようにｎ−ＧａＡｆｆＡｓ層３１のＡ Ｉ Ａ
ｓ混晶比を０．７と−高くしである。成長溶液１ｙａ−
坐りのＡ（１，ＧａＡｓ多結晶の添加量は、それそＩｔ
、 ６７ｎ９ 、４０ Ｔｑである。ｎ−ＧａＡＲＡｓ
３１の膜厚ば１．５〜２．Ｑ７７ｍである。さらに同
じＡ Ｉ２ Ａ ｓ混晶比で不純物濃度が５〜１０ Ｘ
１０ ｃｍ のｎ−ＧａＡ児Ａｓ１ｄ３２を形成
する。ｎ−ＧａＡＲＡｓ層３２の厚さは２０〜３０μｍ
である。結晶成長終了後、ｎ側電極１１ 、ｐ側電極１
２を形成する。メサエッチを施し、ついで、素子分離を
行ない所定のステムにマウントする。
第３図１ｃｎ−Ｇａ７ＪＡｓ層３１の膜厚と光出力の関
係を示す。ｎ −Ｇ ａ Ａ Ｉ２Ａ ｓ層３１の膜厚
が零というのは、ｐ−ＧａＡｆｆＡｓ ７ｇ７２−Ｌｆ
／Ｃ直接、高Ｃ度ｎ−ＧａＡｆｆＡｓ ）；４３２を形
成したものである。第３図に示すように、ｎ −Ｇ ａ
Ａ ４２ Ａ ｓ層３１が薄い背光出力は高くなるが
、しかしｎ−ＧａＡａＡｓ層３１がな層表１−ｅ（テル
ル）の偏析や結晶性の悪化により発光出力は減少する。
係を示す。ｎ −Ｇ ａ Ａ Ｉ２Ａ ｓ層３１の膜厚
が零というのは、ｐ−ＧａＡｆｆＡｓ ７ｇ７２−Ｌｆ
／Ｃ直接、高Ｃ度ｎ−ＧａＡｆｆＡｓ ）；４３２を形
成したものである。第３図に示すように、ｎ −Ｇ ａ
Ａ ４２ Ａ ｓ層３１が薄い背光出力は高くなるが
、しかしｎ−ＧａＡａＡｓ層３１がな層表１−ｅ（テル
ル）の偏析や結晶性の悪化により発光出力は減少する。
この結果より、電子の拡散長以下の膜厚の低濃度ｎ −
Ｇ ａ Ａ ｆｌ Ａ ｓ層３１を導入することにより
、ｐｎ接合近傍でのＴｅの偏析を無くし、結晶性を良く
することができる。一方、高濃度ｎ−ＧａＡｆｆＡｓ
７％３２は高濃度にドーピングを行なっても低濃度層３
１が存在しかつＡβＡｓ混晶比が同じため、界面で偏析
が起こらない。この高濃度層より低濃度層を介して電子
の発光領域への注入効率を向上させることができる。従
来の低濃度層を導入しない場合と比較して２〜３倍の発
光出力が可能となった。
Ｇ ａ Ａ ｆｌ Ａ ｓ層３１を導入することにより
、ｐｎ接合近傍でのＴｅの偏析を無くし、結晶性を良く
することができる。一方、高濃度ｎ−ＧａＡｆｆＡｓ
７％３２は高濃度にドーピングを行なっても低濃度層３
１が存在しかつＡβＡｓ混晶比が同じため、界面で偏析
が起こらない。この高濃度層より低濃度層を介して電子
の発光領域への注入効率を向上させることができる。従
来の低濃度層を導入しない場合と比較して２〜３倍の発
光出力が可能となった。
なお、以上実施例において、Ｇ ａ Ａ ｎ Ａ ｓ赤
色発光ダイオードについて述べたが、Ｇ ａ Ａ ｓ赤
外発光ダイオード、ＧａＰ 緑色、赤色ダイオード等の
場合も同様の効果を奏することは言う寸でもない。
色発光ダイオードについて述べたが、Ｇ ａ Ａ ｓ赤
外発光ダイオード、ＧａＰ 緑色、赤色ダイオード等の
場合も同様の効果を奏することは言う寸でもない。
発明の効果
本発明ではｐｎ接合界面近傍を低濃度化することにより
、結晶性を向上し、かつ不純物の偏析を押え、前記 低
濃度層の厚さを拡散長以内にすることにより、隣接する
高濃度層より注入を行ない、発光効率の向上を刷ること
が出来るものである。
、結晶性を向上し、かつ不純物の偏析を押え、前記 低
濃度層の厚さを拡散長以内にすることにより、隣接する
高濃度層より注入を行ない、発光効率の向上を刷ること
が出来るものである。
第１図ａは従来のＧ ａ Ａ ＩＩ Ａ ｓ 赤色発光
ダイオードの構造断面図、同図すはＡ Ｑ Ａ ｓ混晶
比プロファイル図、第２図は本発明にょるＧ ａ Ａ
Ｉ Ａ ｓ赤色発光ダイオードの構造断面図、第３図は
本発明にょるｎ −Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ層の膜厚と
発光出力の関係を示す特性Ｍに １−ｐ−ＧａＡｓ 基板、２−ｐ−ＧａＡｌＡｓ層、３
１・・・・・ｎ−ＧａＡｌ八Ｓ層へ低濃度層）、３２・
・・・・・ｎ −Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ 層（高濃度
層）。
ダイオードの構造断面図、同図すはＡ Ｑ Ａ ｓ混晶
比プロファイル図、第２図は本発明にょるＧ ａ Ａ
Ｉ Ａ ｓ赤色発光ダイオードの構造断面図、第３図は
本発明にょるｎ −Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ層の膜厚と
発光出力の関係を示す特性Ｍに １−ｐ−ＧａＡｓ 基板、２−ｐ−ＧａＡｌＡｓ層、３
１・・・・・ｎ−ＧａＡｌ八Ｓ層へ低濃度層）、３２・
・・・・・ｎ −Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ 層（高濃度
層）。
Claims (4)
- （１）半導体結晶基板上に、形成された少なくとも一層
以上の前記基板と同じ導電型の結晶成長層と、前記成長
層上に形成された前記基板と異なる導電型を有する低不
純物濃度でかつ厚さが電子又は正孔の拡散長以下の低濃
度層と、前記低濃度層」二に形成され前記基板と異なる
導電型有する高不純物濃度層とを有し、前記低濃度層を
介して電子又は正孔の少なくとも一方を発光領域へ注入
することを特徴とした半導体発光装置。 - （２）低濃度層の不純物濃度が１×１０ｃ１１１
以下であることを特徴とする特許請求範囲第１項記載の
半導体発光装置。 - （３）高不純物濃度層の不純物濃度が５Ｘ１０ １以上
であることを特徴とする特許請求範囲第１項に記載の半
導体発光装置。 - （４）低濃度層の厚みが１．５μｍ〜２．０μｍの範囲
に形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57181738A JPS5969977A (ja) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57181738A JPS5969977A (ja) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5969977A true JPS5969977A (ja) | 1984-04-20 |
Family
ID=16106018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57181738A Pending JPS5969977A (ja) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5969977A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61127699A (ja) * | 1984-11-26 | 1986-06-14 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | ひ化ガリウム・アルミニウム混晶エピタキシヤルウエハ及びその製造方法 |
| EP0322465A1 (en) * | 1987-07-09 | 1989-07-05 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method of epitaxially growing a substrate for highly bright led |
-
1982
- 1982-10-15 JP JP57181738A patent/JPS5969977A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61127699A (ja) * | 1984-11-26 | 1986-06-14 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | ひ化ガリウム・アルミニウム混晶エピタキシヤルウエハ及びその製造方法 |
| JPH058155B2 (ja) * | 1984-11-26 | 1993-02-01 | Mitsubishi Kasei Horitetsuku Kk | |
| EP0322465A1 (en) * | 1987-07-09 | 1989-07-05 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method of epitaxially growing a substrate for highly bright led |
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