JPS5990973A - 半導体発光ダイオ−ド - Google Patents
半導体発光ダイオ−ドInfo
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- JPS5990973A JPS5990973A JP57200569A JP20056982A JPS5990973A JP S5990973 A JPS5990973 A JP S5990973A JP 57200569 A JP57200569 A JP 57200569A JP 20056982 A JP20056982 A JP 20056982A JP S5990973 A JPS5990973 A JP S5990973A
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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
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
- H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
-
- 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
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
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】
本発明は、半導体発光ダイオード（以下ＬＥＤと呼ぶ）
Ｉと関するものであるｏ Ｌ Ｅ Ｄは、光通信システ
ムの光源として重要であり、研究開発か精力的に行なわ
れている０特に発光波長０．８μｍ帯のＧａＡｓ／ＡＡ
ｆＧａＡｓ系のＬ Ｅ Ｄは、既に実用に供せられてい
る。ところでＬ Ｅ Ｄの光通信用光源としての利点は
、安価であること、信頼性に優れていることの他に、電
流−光出力特性の直線性が優れているという利点があり
、特にアナログ変調方式の通信システムの光源として、
型費な役割を果している。さて、近年の光ファイバの低
損失化に伴ない波長１μｍ＝１．７μ、といった長波長
帯か伝送損失最小の領域となった。これに伴ない、光源
としてもこの波長領域の光を出力するＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系のＬＥＤの研究開発が進められている。
Ｉと関するものであるｏ Ｌ Ｅ Ｄは、光通信システ
ムの光源として重要であり、研究開発か精力的に行なわ
れている０特に発光波長０．８μｍ帯のＧａＡｓ／ＡＡ
ｆＧａＡｓ系のＬ Ｅ Ｄは、既に実用に供せられてい
る。ところでＬ Ｅ Ｄの光通信用光源としての利点は
、安価であること、信頼性に優れていることの他に、電
流−光出力特性の直線性が優れているという利点があり
、特にアナログ変調方式の通信システムの光源として、
型費な役割を果している。さて、近年の光ファイバの低
損失化に伴ない波長１μｍ＝１．７μ、といった長波長
帯か伝送損失最小の領域となった。これに伴ない、光源
としてもこの波長領域の光を出力するＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系のＬＥＤの研究開発が進められている。
しかしながら、従来のＩｎＧａＡｓＰ／ｌｎＰ系の１ｍ
では、電流の増加につれて、光出力が飽和するという飽
和現象がみられ、電流−光出力特性の直線性が極めて悪
かった０そのためにアナログ変調方式の通信システムに
適しているという、ＬＯＵＤの大きな利点が損なわれて
いた。最近の研９じによりこの飽和現象は、オージー再
結合という材料固有の現象が主な原因であることが明ら
かになってきた。この様に原因がかなり本質的なことも
あって電流−光出力特性の飽和という問題に対し、実用
上有効な手段は、これまで得られていなかった〇本発明
はこのような欠点を除くためになされたもので、ファイ
バ結合パワーを大きく損なうことなく醒流−先出力特性
の直線性の著しく改善したＬＥＤを提供するものである
。
では、電流の増加につれて、光出力が飽和するという飽
和現象がみられ、電流−光出力特性の直線性が極めて悪
かった０そのためにアナログ変調方式の通信システムに
適しているという、ＬＯＵＤの大きな利点が損なわれて
いた。最近の研９じによりこの飽和現象は、オージー再
結合という材料固有の現象が主な原因であることが明ら
かになってきた。この様に原因がかなり本質的なことも
あって電流−光出力特性の飽和という問題に対し、実用
上有効な手段は、これまで得られていなかった〇本発明
はこのような欠点を除くためになされたもので、ファイ
バ結合パワーを大きく損なうことなく醒流−先出力特性
の直線性の著しく改善したＬＥＤを提供するものである
。
即ち、本発明は、ダブルへテロ構造を有し、半導体基板
の主表面に対し、垂直方向に光を取出す平面発光型半導
体発光ダイオードにおいて、活性層内に、発光領域の中
心部の不純物キャリヤ濃度より高い不純物キャリヤ濃度
を有する領域を、発光領域の中心部を囲むようζこ形成
したことを特徴とする半導体発光ダイオードである。
の主表面に対し、垂直方向に光を取出す平面発光型半導
体発光ダイオードにおいて、活性層内に、発光領域の中
心部の不純物キャリヤ濃度より高い不純物キャリヤ濃度
を有する領域を、発光領域の中心部を囲むようζこ形成
したことを特徴とする半導体発光ダイオードである。
以下に図面を用いて本発明について、詳細に説明する。
第１図は、本発明の１． Ｅ Ｄの第１の実施例を示す
図であって、第１図（ａｌはＬＥＤの断面構造を、第１
図（ｂ）は、活性層の不純物濃度分布をそれぞれ示して
いる。ｎ型ＩｎＰ基板１０の上に、ｎＷＩｎＩ’層１１
（ｎ ｍＩ Ｘ １０”Ｃ１１ｉ” 、厚さ１〜５μ
ｍ）、 活性層となるｎ型Ｉｎ０ａＡｓＰ／ｌ １２
（ｎ 〜３ ＸＩＯｅｔｎ ｓ厚さ１〜２μｍ）、ｐ型
ＩｎＰ層１３ （ｐ 〜３Ｘ１（ＩＩ７ご−厚さ 〜１
μｍ）コンタクト層となるｐ型ＩｎＧａＡｓＰＭ１４（
ｐ〜５ ＸＩＯ”ａａ−３、Ｊ’Ｊ−さ〜１μｍ）を液
相エピタキシャル法、気相エピタキシャル法などにより
、順に形成する。次に、ｐ型ＩｎＧａＡａＰ層１４の表
面上１こ四極２５μｍ の円形状にマスクを形成し・ｆ
オン注入により選択的にｎ型不純物を注入し、活性層内
にｎ＋領域１５を形成する。
図であって、第１図（ａｌはＬＥＤの断面構造を、第１
図（ｂ）は、活性層の不純物濃度分布をそれぞれ示して
いる。ｎ型ＩｎＰ基板１０の上に、ｎＷＩｎＩ’層１１
（ｎ ｍＩ Ｘ １０”Ｃ１１ｉ” 、厚さ１〜５μ
ｍ）、 活性層となるｎ型Ｉｎ０ａＡｓＰ／ｌ １２
（ｎ 〜３ ＸＩＯｅｔｎ ｓ厚さ１〜２μｍ）、ｐ型
ＩｎＰ層１３ （ｐ 〜３Ｘ１（ＩＩ７ご−厚さ 〜１
μｍ）コンタクト層となるｐ型ＩｎＧａＡｓＰＭ１４（
ｐ〜５ ＸＩＯ”ａａ−３、Ｊ’Ｊ−さ〜１μｍ）を液
相エピタキシャル法、気相エピタキシャル法などにより
、順に形成する。次に、ｐ型ＩｎＧａＡａＰ層１４の表
面上１こ四極２５μｍ の円形状にマスクを形成し・ｆ
オン注入により選択的にｎ型不純物を注入し、活性層内
にｎ＋領域１５を形成する。
即ち活性層１２の基板ＩＯに水平方向の不純物濃度分布
は第１図（ｂ）の様になる。次に、ｐ型１ｎＧａＡｓＰ
層１４の表面にＣＶＤにより８ｉ０貴膜１６を形成した
後フォトレジストによりパターンを形成し直径加μｍの
円形状にＳｉ Ｏｓを除去する〇この円形パターンは、
ｎ十領域１５のパターンと同心状にする。
は第１図（ｂ）の様になる。次に、ｐ型１ｎＧａＡｓＰ
層１４の表面にＣＶＤにより８ｉ０貴膜１６を形成した
後フォトレジストによりパターンを形成し直径加μｍの
円形状にＳｉ Ｏｓを除去する〇この円形パターンは、
ｎ十領域１５のパターンと同心状にする。
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ１４及び、Ｓ ｓ Ｏｔ ＩＩ １
６の表面上に電子ビーム蒸着により１’ ｌ Ｐ を膜
１７を形成しＨ，又はＮ露 中で熱処理することによ
り、 １１オーミツク電極１８を形成する０続いてｎ型
ＩｎＰ基板ｌＯを蛤磨して約１００μｍの厚さにした後
、 この表面にＡ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉ蒸−ｆＭｍ１９
を形成する６８ｊＯｍ 膜１６の円形パターンに合き
て、ＡｕＧｅＮ１１１Ｅ１９上にフォトレジストにより
パターンを形成し直径１２０４ｍの円形状にＡｕ０ｅＮ
ｉ を除去し、光取出し窓加を形成する。
６の表面上に電子ビーム蒸着により１’ ｌ Ｐ を膜
１７を形成しＨ，又はＮ露 中で熱処理することによ
り、 １１オーミツク電極１８を形成する０続いてｎ型
ＩｎＰ基板ｌＯを蛤磨して約１００μｍの厚さにした後
、 この表面にＡ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉ蒸−ｆＭｍ１９
を形成する６８ｊＯｍ 膜１６の円形パターンに合き
て、ＡｕＧｅＮ１１１Ｅ１９上にフォトレジストにより
パターンを形成し直径１２０４ｍの円形状にＡｕ０ｅＮ
ｉ を除去し、光取出し窓加を形成する。
最後にＨｌ又はＮｍ中で熱処理することによりｎ型オー
ミックＶ、極１９を形成する〇 仁のＬＥＤに順方向電流を流すと、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
Ｎ １４ 及Ｕ ｐ ｍＩ ｎ Ｐ Ｗｌ １３ Ｍ
！ ”ｉ 流ＩＪ１ 拡がす、ｐｆｆｌオーミック叶極
１８の径より広い領域に電流が流れる。この電流拡がり
は、低゛ル流稈大きく、電流を増４−につれて、中央へ
の電流集中が起る。ところで本実施例のＬＥＤでは活性
層１２のｎ型不純物濃度分布か、−流の流路の中央部に
対し、外側の濃度が、高くなっている０！１型不純物濃
度が高い根拠結合速度が太きいため、不純物濃度分布が
一様である場合に比べ、低電流域における周辺部を流れ
る１１ｆ、流の割合か大きくなる。高電流域では電流集
中のため、外１１１ｊに設りた高不純物畝度領域１５の
影響は、小さくなる。さてＴ、 Ｊ’ｉ Ｉ）の光をフ
ァイバー１こ結合さ亡ると、発光領域の中央部のみが、
有効にファイバに結合し、周辺部での発光は、ファイバ
結合パワーには、はとんど寄与しない０従って、周辺部
を流れる電流は、ファイバ結合には、寄与しないいわば
無効電流とみなせる。この無効電流の割合が、低電流域
では従来に比べ、大きくなっているのに対し、高電流域
では、同程度になる０従ってファイバー結合パワーは、
従来のＬＥＤでは電流増加、とともに、著しく飽和する
のに対し、本実施例のＬＥＤでは第２図に示した様に、
電流に対して極めて優れた直線性が得られた。
ミックＶ、極１９を形成する〇 仁のＬＥＤに順方向電流を流すと、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
Ｎ １４ 及Ｕ ｐ ｍＩ ｎ Ｐ Ｗｌ １３ Ｍ
！ ”ｉ 流ＩＪ１ 拡がす、ｐｆｆｌオーミック叶極
１８の径より広い領域に電流が流れる。この電流拡がり
は、低゛ル流稈大きく、電流を増４−につれて、中央へ
の電流集中が起る。ところで本実施例のＬＥＤでは活性
層１２のｎ型不純物濃度分布か、−流の流路の中央部に
対し、外側の濃度が、高くなっている０！１型不純物濃
度が高い根拠結合速度が太きいため、不純物濃度分布が
一様である場合に比べ、低電流域における周辺部を流れ
る１１ｆ、流の割合か大きくなる。高電流域では電流集
中のため、外１１１ｊに設りた高不純物畝度領域１５の
影響は、小さくなる。さてＴ、 Ｊ’ｉ Ｉ）の光をフ
ァイバー１こ結合さ亡ると、発光領域の中央部のみが、
有効にファイバに結合し、周辺部での発光は、ファイバ
結合パワーには、はとんど寄与しない０従って、周辺部
を流れる電流は、ファイバ結合には、寄与しないいわば
無効電流とみなせる。この無効電流の割合が、低電流域
では従来に比べ、大きくなっているのに対し、高電流域
では、同程度になる０従ってファイバー結合パワーは、
従来のＬＥＤでは電流増加、とともに、著しく飽和する
のに対し、本実施例のＬＥＤでは第２図に示した様に、
電流に対して極めて優れた直線性が得られた。
本発明は、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｙ＋Ｐ系のＬＥＤに限ら
ず、他のＩ−Ｖ族化合物半導体材料を用いたＬＥＤにつ
いても適用することができる。
ず、他のＩ−Ｖ族化合物半導体材料を用いたＬＥＤにつ
いても適用することができる。
以上述べてきた様に、本発明によりファイバー結合パワ
ーを損なうことなく、電流−光出力特性の直線性の著し
く改善したＬＥＤを得ることができた〇
ーを損なうことなく、電流−光出力特性の直線性の著し
く改善したＬＥＤを得ることができた〇
第１図、第２図は、本発明の詳細な説明するだめの図で
、第１図（ａ）はＬＨＤ断面構造、第１図（ｂ）は、不
純物キャリヤ崇度分布、第２図は特性をそれぞれ示して
いる。 図中 １０．１１はｎｆｉｌｎＰ、１２は活性層、１３
はｐ型ＩｎＰｓ１４はｐ型ＩｎＧａＡｓＰ 、１５は高
不純物キャリヤ＃１度領域、１６は８ｉ０雪膜、１７
、１８．１９は金属膜、加は光取出し窓をそれぞれ示す
〇（ｂ） 第 ｌ 図 、Ｉ 二 く ｔ＼ ０ ５０ １００電
流 （ｍＡ） 抹２図
、第１図（ａ）はＬＨＤ断面構造、第１図（ｂ）は、不
純物キャリヤ崇度分布、第２図は特性をそれぞれ示して
いる。 図中 １０．１１はｎｆｉｌｎＰ、１２は活性層、１３
はｐ型ＩｎＰｓ１４はｐ型ＩｎＧａＡｓＰ 、１５は高
不純物キャリヤ＃１度領域、１６は８ｉ０雪膜、１７
、１８．１９は金属膜、加は光取出し窓をそれぞれ示す
〇（ｂ） 第 ｌ 図 、Ｉ 二 く ｔ＼ ０ ５０ １００電
流 （ｍＡ） 抹２図
Claims (1)
- ダブルへテロ構造を有し、半導体基板の主表面に刺し垂
直方向に光を取出す平向発光型半導体発光ダイオードに
ふいて、活性層内に、発光領域の中心部の不純物キャリ
ヤ織度より、高い不純物キャリヤ濃度を有する領域を発
光領域の中心部を囲むように形成したこ七を特徴とする
半導体発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57200569A JPS5990973A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 半導体発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57200569A JPS5990973A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 半導体発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5990973A true JPS5990973A (ja) | 1984-05-25 |
Family
ID=16426501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57200569A Pending JPS5990973A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 半導体発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5990973A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6333878A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-13 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 発光ダイオ−ド構造物 |
-
1982
- 1982-11-16 JP JP57200569A patent/JPS5990973A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6333878A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-13 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 発光ダイオ−ド構造物 |
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