JPS6017969A - 発光半導体装置 - Google Patents
発光半導体装置Info
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- JPS6017969A JPS6017969A JP58126511A JP12651183A JPS6017969A JP S6017969 A JPS6017969 A JP S6017969A JP 58126511 A JP58126511 A JP 58126511A JP 12651183 A JP12651183 A JP 12651183A JP S6017969 A JPS6017969 A JP S6017969A
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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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- 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
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
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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、■族−Ｖ族化合物による発光半導体装置に関
し、詳しくは、アルミニウム（Ａｘ）、ガリウム（Ｇａ
）および砒素（Ａｓ）化合物よりなる可２ ・ 挑発光半導体装ｔｙｔに関するものである。
し、詳しくは、アルミニウム（Ａｘ）、ガリウム（Ｇａ
）および砒素（Ａｓ）化合物よりなる可２ ・ 挑発光半導体装ｔｙｔに関するものである。
従来例の構成とその問題点
Ａ ｌ−、Ｇ ａおよび八８の化合物（以下ｔ Ｇａ１
ｘＡ ｔｘ Ａ ｓと略記し、Ｘば、Ｏ＜ Ｘ ＜
１の組成比を示す）は赤色ないし赤外発光材料に用いら
れ、とくに、高輝度、高速応答性を達成するには、第１
図の断面図に示されるようなダブルへテロ構造の発光半
導体装置が適していることもよく知られている。
ｘＡ ｔｘ Ａ ｓと略記し、Ｘば、Ｏ＜ Ｘ ＜
１の組成比を示す）は赤色ないし赤外発光材料に用いら
れ、とくに、高輝度、高速応答性を達成するには、第１
図の断面図に示されるようなダブルへテロ構造の発光半
導体装置が適していることもよく知られている。
第１図の構造は、Ｐ型ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板上
に、ｐ型Ｇ＆１−ＸＡｔＸＡＢ層よりなるキ１ ヤリア閉じ込め層２を設け、次に、薄いＧａ１−ｘ２Ａ
ｔＸ２Ａｓ層よシなる発光領域３、ｎ型ｂａ １ ｘ３
ＡｔＸＡ８ 層よりなるキャリヤ閉じ込め層４およびｎ
型Ｇａ１−ｘＡｔｘＡＢ層よりなるコンタクト４ ４ 層５を、順次、積層して、この結晶の両面にオーム性電
極６および同７を設けたものである。発光出力は、電極
６，７を通じて、所定の順方向電流を供給したとき、発
光領域３から得られる。
に、ｐ型Ｇ＆１−ＸＡｔＸＡＢ層よりなるキ１ ヤリア閉じ込め層２を設け、次に、薄いＧａ１−ｘ２Ａ
ｔＸ２Ａｓ層よシなる発光領域３、ｎ型ｂａ １ ｘ３
ＡｔＸＡ８ 層よりなるキャリヤ閉じ込め層４およびｎ
型Ｇａ１−ｘＡｔｘＡＢ層よりなるコンタクト４ ４ 層５を、順次、積層して、この結晶の両面にオーム性電
極６および同７を設けたものである。発光出力は、電極
６，７を通じて、所定の順方向電流を供給したとき、発
光領域３から得られる。
しかしながら、第１図の構造の発光半導体装置３１、７
− は、発光領域３で発生した光エネルギーのうち、ｐ型Ｇ
ａ Ａ ｓ基板１の側へ放射された光が全て、同基板
１内で吸収され、ｊ〜たがって、外部への出力効率が悪
い。
− は、発光領域３で発生した光エネルギーのうち、ｐ型Ｇ
ａ Ａ ｓ基板１の側へ放射された光が全て、同基板
１内で吸収され、ｊ〜たがって、外部への出力効率が悪
い。
ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１をｐ型Ｇａ１−ｘＡｔｘＡ６
混晶にすると、発光波長に対して透過性がよくなるが
、充分透明なものにするには、ＡｔＡｓの混晶比、すな
わち、Ｘの値は０．４以上が必要である。ところが、ダ
ブルへテロ構造の各層の混晶比は、通常、ｘｌ−α８
、ｘ２＝α３５ 、ｘ３−０．８ 、ｘ４−０．６６で
あり、基板をｐ型Ｇ ａ １−ｘＡ Ｚ ｘ Ａ Ｓで
ｘ−０，４とすると、発光領域３に常に７〜８×１０８
ダイン／Ｃａ程度の引張り応力がカドｂす、発光出力の
減少ならびに、経時の信頼性も乏しいという問題点があ
る。
混晶にすると、発光波長に対して透過性がよくなるが
、充分透明なものにするには、ＡｔＡｓの混晶比、すな
わち、Ｘの値は０．４以上が必要である。ところが、ダ
ブルへテロ構造の各層の混晶比は、通常、ｘｌ−α８
、ｘ２＝α３５ 、ｘ３−０．８ 、ｘ４−０．６６で
あり、基板をｐ型Ｇ ａ １−ｘＡ Ｚ ｘ Ａ Ｓで
ｘ−０，４とすると、発光領域３に常に７〜８×１０８
ダイン／Ｃａ程度の引張り応力がカドｂす、発光出力の
減少ならびに、経時の信頼性も乏しいという問題点があ
る。
発明の目的
本発明は、」−述の問題点を解消するものであり、外部
への出力効率を高め、かつ、発光領域への応力を減少さ
せることが可能な発光半導体装置を提供するものである
。
への出力効率を高め、かつ、発光領域への応力を減少さ
せることが可能な発光半導体装置を提供するものである
。
発明の構成
本発明は、要約するに、Ａ ７ 、 Ｇ ａおよびＡｓ
を含み、それらの組成が厚さ方向に異なる結晶」二に、
発光領域のエネルギーギャップが最小であるダブルへテ
ロ構造のＧ ａ Ａ ｔＡ Ｓ 混晶層をそなえた発光
半導体装置であり、これにより、発光領域に加わる内部
応力を低減させるとともに、発光領域から放射される赤
色光に対して、基板が十分透明であり、したがって、外
部出力効率も高められる。
を含み、それらの組成が厚さ方向に異なる結晶」二に、
発光領域のエネルギーギャップが最小であるダブルへテ
ロ構造のＧ ａ Ａ ｔＡ Ｓ 混晶層をそなえた発光
半導体装置であり、これにより、発光領域に加わる内部
応力を低減させるとともに、発光領域から放射される赤
色光に対して、基板が十分透明であり、したがって、外
部出力効率も高められる。
実施例の説明
第２図に、本発明実施例の発光半導体装置断面図であり
、基板１０がＧ ａ Ａ ｓ −Ａ ｔＡ ｓ混晶であ
って、厚さ方向にＡ ｌ Ａ ｓ 混晶比が０．６６〜
０．４に、順次異なる組成を有するものである。
、基板１０がＧ ａ Ａ ｓ −Ａ ｔＡ ｓ混晶であ
って、厚さ方向にＡ ｌ Ａ ｓ 混晶比が０．６６〜
０．４に、順次異なる組成を有するものである。
つぎに、本発明実施例装置を工程順に追って、詳しくの
べる。
べる。
先ず、混晶成長用溶液組成と１〜で、Ｇａと、このＧａ
１ｇ当り、Ｇ ａ Ａ ｓ多結晶７２ ｍｇ 、 Ａ４
４．６巧さらに添加不純物の亜鉛（Ｚｎ）１１Ｍｐとを
用意し、この組成物を高純度カーボンで製作された結晶
成６ ″ 長装置内で加熱溶解する。次に、ｐ型Ｇａ Ａ ｓ結晶
基板（Ｚｎ ドープ、濃度−ｚ １ｘ １０１９ｔｙｎ
’ ）を、前記組成物の９００℃溶Ｍ液と接触させた
のち、毎分０．５℃の冷却速度で７５０℃まで 冷する
。この過程で、厚さ２００〜２６０ μｍ 、 Ｚｎ
ドープ濃度３〜５ Ｘ １０”ｔｙｎ−’のＧ ａ Ａ
ＩＡ ｓ 混晶が得られ、その混晶比も、成長順に厚
さ方向で０．６６〜０．４のＡｔＡＳ含有組成であった
。その後、ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ結晶基板を、アンモニア
・過酸化水素混合水により選択的にエツチングして、除
去する。こうして、ｐ型Ｇａ Ａ ７ Ａ ｓ 混晶基
板１０を得る。
１ｇ当り、Ｇ ａ Ａ ｓ多結晶７２ ｍｇ 、 Ａ４
４．６巧さらに添加不純物の亜鉛（Ｚｎ）１１Ｍｐとを
用意し、この組成物を高純度カーボンで製作された結晶
成６ ″ 長装置内で加熱溶解する。次に、ｐ型Ｇａ Ａ ｓ結晶
基板（Ｚｎ ドープ、濃度−ｚ １ｘ １０１９ｔｙｎ
’ ）を、前記組成物の９００℃溶Ｍ液と接触させた
のち、毎分０．５℃の冷却速度で７５０℃まで 冷する
。この過程で、厚さ２００〜２６０ μｍ 、 Ｚｎ
ドープ濃度３〜５ Ｘ １０”ｔｙｎ−’のＧ ａ Ａ
ＩＡ ｓ 混晶が得られ、その混晶比も、成長順に厚
さ方向で０．６６〜０．４のＡｔＡＳ含有組成であった
。その後、ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ結晶基板を、アンモニア
・過酸化水素混合水により選択的にエツチングして、除
去する。こうして、ｐ型Ｇａ Ａ ７ Ａ ｓ 混晶基
板１０を得る。
ついで、このｐ型Ｇ ａ Ａ ｔＡ ｓ 混晶基板１ｏ
の混晶比０．４を有する表面側に、ダブルへテロ構造の
結晶を育成する。
の混晶比０．４を有する表面側に、ダブルへテロ構造の
結晶を育成する。
ダブルへテロ構造は、ｐ型Ｇａ１ｘ Ａ ７ ｘ Ａ
ｓ１ 層（ｐ型閉じ込め層）２を、Ｘ １−０．７ 、 Ｚ
ｎドープ濃度３×１０”ｃｒｎ”” 、厚さ２０μｍに
形成し、次いで、Ｇａ Ａ４ Ａｓ層の発光領域３を、
Ｉ Ｘ２ Ｘ２ ｘ２−０．３６．ノンドープ、厚さ０．５〜１．０７℃
ｍに形成し、続いて、ｎ型Ｇ ａ １ｘ Ａ Ｚ ｘ
Ａ ｓ層（ｎ ３ ６ ・° 二 型閉じ込め層）４を、ｘ３＝０．７．テア＋、ル（Ｔｅ
）ドープ７Ｘ １０ ｃｍ 、厚さ２ノＪｍに形成する
。そして、最後に、ｎ型Ｇａ Ａｔ Ａｓ層のコンタ１
ｘ ４ｘ ４ り１・層６を、Ｘ ４−０．６６ ｙ Ｔ ｅドープ７
×１０１７ｍ 、厚さ２０１℃ｍに形成する。ｎ側電極
６およびｐ側電極７は、それぞ扛、周知の蒸着法によ・
〕で形成して、第２図の構造をイ！Ｉる。
ｓ１ 層（ｐ型閉じ込め層）２を、Ｘ １−０．７ 、 Ｚ
ｎドープ濃度３×１０”ｃｒｎ”” 、厚さ２０μｍに
形成し、次いで、Ｇａ Ａ４ Ａｓ層の発光領域３を、
Ｉ Ｘ２ Ｘ２ ｘ２−０．３６．ノンドープ、厚さ０．５〜１．０７℃
ｍに形成し、続いて、ｎ型Ｇ ａ １ｘ Ａ Ｚ ｘ
Ａ ｓ層（ｎ ３ ６ ・° 二 型閉じ込め層）４を、ｘ３＝０．７．テア＋、ル（Ｔｅ
）ドープ７Ｘ １０ ｃｍ 、厚さ２ノＪｍに形成する
。そして、最後に、ｎ型Ｇａ Ａｔ Ａｓ層のコンタ１
ｘ ４ｘ ４ り１・層６を、Ｘ ４−０．６６ ｙ Ｔ ｅドープ７
×１０１７ｍ 、厚さ２０１℃ｍに形成する。ｎ側電極
６およびｐ側電極７は、それぞ扛、周知の蒸着法によ・
〕で形成して、第２図の構造をイ！Ｉる。
第３図は、本発明実施例装置の発光領域における内部応
力Ｆ（ダイン／ｃ、ｉ）を、ｐ型閉じ込め層２の厚さく
ｐｍ）との関係で、従来例のＡｔＡｓ混晶比Ｘ＝０．４
と対比して示す。本発明によると、内部応力は、２〜３
×１０８ダイン／ ｅｒａであり、従来例の１／３〜１
／４である。
力Ｆ（ダイン／ｃ、ｉ）を、ｐ型閉じ込め層２の厚さく
ｐｍ）との関係で、従来例のＡｔＡｓ混晶比Ｘ＝０．４
と対比して示す。本発明によると、内部応力は、２〜３
×１０８ダイン／ ｅｒａであり、従来例の１／３〜１
／４である。
第４図は、発光出力と発光領域に加わる内部応力との関
係を示１．でおり、本発明実施例装置では、内部応力が
小さく、したがって、高出力特性がイ（Ｊられる。
係を示１．でおり、本発明実施例装置では、内部応力が
小さく、したがって、高出力特性がイ（Ｊられる。
なお、経験によると、発光領域に加わる内部応力が犬で
あるほど、通電動作特性の経時減退が顕著であるが、本
発明実施例装置のように、内部応力が３ Ｘ １０１８
ダイン／ ｒｒｌ以下であれば、通電経過１０００時間
後の発光出力は、初期値の９０％以−１−を確実に保持
できることがわかった。
あるほど、通電動作特性の経時減退が顕著であるが、本
発明実施例装置のように、内部応力が３ Ｘ １０１８
ダイン／ ｒｒｌ以下であれば、通電経過１０００時間
後の発光出力は、初期値の９０％以−１−を確実に保持
できることがわかった。
発明の効果
本発明によれば、Ｇａ Ａ Ｓ Ａ ｔＡ ｓ混晶基板
上に、ｂ ａ １ｘ Ａ Ｚ Ｘ Ａ ｓ ａ品による
ダブルへテロ構造の発光領域をそなえ、かつ、前記混晶
基板のＡ４Ａｓ混晶比を厚さ方向で異ならせることによ
って、発光領域に加わる内部応力を低減することができ
、これによって、基板内での放射光吸収現象を抑え、さ
らには、内部応力による発光出力の減少も軽減でき、高
出力、高安定性を呈す発光半導体装置が実現できる。
上に、ｂ ａ １ｘ Ａ Ｚ Ｘ Ａ ｓ ａ品による
ダブルへテロ構造の発光領域をそなえ、かつ、前記混晶
基板のＡ４Ａｓ混晶比を厚さ方向で異ならせることによ
って、発光領域に加わる内部応力を低減することができ
、これによって、基板内での放射光吸収現象を抑え、さ
らには、内部応力による発光出力の減少も軽減でき、高
出力、高安定性を呈す発光半導体装置が実現できる。
第１図は従来例発光半導体装置の断面図、第２図は本発
明実施例装置の断面図、第３図は本発明実施例で発光領
域の内部応力を示す特性図、第４図は本発明実施例にお
ける針頭域の内部ｊ、６カと発光出力との関係を示す特
性図である。 １−ｐ型Ｇａ Ａ Ｓ基板、２−・・−ｐ型Ｕ ａ Ａ
を八日層、３・・・・・・発光領域、４・・・・・ｎ
型Ｇ ａ Ａ ｔ Ａ ｓ層、６・・・・・・ｎ 型Ｇ
ａＡ／、Ａｓコンタクト層、６，７・・山・オーム性電
極、１０ ・・−ｐ型Ｇ ａ １ｘ Ａ Ｚ ｘ Ａ
ｓ （ｘ −０，６５〜０．４）混晶基板。
明実施例装置の断面図、第３図は本発明実施例で発光領
域の内部応力を示す特性図、第４図は本発明実施例にお
ける針頭域の内部ｊ、６カと発光出力との関係を示す特
性図である。 １−ｐ型Ｇａ Ａ Ｓ基板、２−・・−ｐ型Ｕ ａ Ａ
を八日層、３・・・・・・発光領域、４・・・・・ｎ
型Ｇ ａ Ａ ｔ Ａ ｓ層、６・・・・・・ｎ 型Ｇ
ａＡ／、Ａｓコンタクト層、６，７・・山・オーム性電
極、１０ ・・−ｐ型Ｇ ａ １ｘ Ａ Ｚ ｘ Ａ
ｓ （ｘ −０，６５〜０．４）混晶基板。
Claims (3)
- （１） アルミニウム、ガリウムおよび砒素を含み、そ
れらの組成が厚さ方向に異なる結晶上に、発光領域のエ
ネルギーギャップが最小であるダブルへテロ構造のアル
ミニウム、ガリウムおよび砒素の混晶層をそなえた発光
半導体装置。 - （２）結晶の組成が■族元素中のアルミニウム含有比０
．６６〜０．４でなる特許請求の範囲第１項に記載の発
光半導体装置。 - （３）結晶の組成が厚さ方向に連続的に異なる特許請求
の範囲第１項寸たけ第２項に記載の発光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126511A JPS6017969A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 発光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126511A JPS6017969A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 発光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017969A true JPS6017969A (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=14937013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58126511A Pending JPS6017969A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 発光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017969A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63299381A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Sharp Corp | ＧａＡｌＡｓ赤外発光ダイオ−ド |
| JPS63314875A (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-22 | Stanley Electric Co Ltd | 発光ダイオ−ドチップ構造 |
| JPS6435968A (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-07 | Mitsubishi Monsanto Chem | Gallium arsenide/aluminum mixed crystal epitaxial wafer |
| JPH01137679A (ja) * | 1987-11-24 | 1989-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH05206517A (ja) * | 1991-05-31 | 1993-08-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57193080A (en) * | 1981-05-22 | 1982-11-27 | Nec Corp | Plane light emission type high intensity light emitting diode |
-
1983
- 1983-07-12 JP JP58126511A patent/JPS6017969A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57193080A (en) * | 1981-05-22 | 1982-11-27 | Nec Corp | Plane light emission type high intensity light emitting diode |
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| JPH01137679A (ja) * | 1987-11-24 | 1989-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH05206517A (ja) * | 1991-05-31 | 1993-08-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子 |
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