JPS61183977A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents
発光素子及びその製造方法Info
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- JPS61183977A JPS61183977A JP60022947A JP2294785A JPS61183977A JP S61183977 A JPS61183977 A JP S61183977A JP 60022947 A JP60022947 A JP 60022947A JP 2294785 A JP2294785 A JP 2294785A JP S61183977 A JPS61183977 A JP S61183977A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
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- Led Devices (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は化合物半導体を用すた発光素子及びその製造方
法に係り、特に混晶型化合物半導体としてGaAJAs
を用い可視光で高輝度化を実現できる発光素子及びその
製造方法に関する。
法に係り、特に混晶型化合物半導体としてGaAJAs
を用い可視光で高輝度化を実現できる発光素子及びその
製造方法に関する。
ファクシミリの読取り用光源等、LEDディスプレイの
応用分野の拡大に伴い可視LEDの需要が年々増大して
おり、より高輝度化が求められている。
応用分野の拡大に伴い可視LEDの需要が年々増大して
おり、より高輝度化が求められている。
従来、可視光で高輝度を実現できるLED として、
第6図に示すような混晶型化合物半導体であるGaAj
Asを用いたダブルへテロ−接合構造(DH構造)のL
EDがある。
第6図に示すような混晶型化合物半導体であるGaAj
Asを用いたダブルへテロ−接合構造(DH構造)のL
EDがある。
このLEDは、p型GaAs結晶基板りl上に液相エピ
タキシャル成長法により、高AlAs混晶比のZn (
亜鉛)添加p型GaAIAaクラッド@I2、発光波長
に必要なAlAs混晶比の不純物無添加のGaA/As
活性層13、GaAJAsクラッド層12と同等のAl
As混晶比のTe(テルル)添加n型GaA7Asクラ
ッド層14を順次結晶成長させる。その後、このエピタ
キシャルウェハの両面にオーミック電極15 、16を
形成し、続いてn型GaAJAsクラッド層14表面か
らp−nWI合を越えてメサエッチングを行ない、ダイ
シングをして各素子を分離する。
タキシャル成長法により、高AlAs混晶比のZn (
亜鉛)添加p型GaAIAaクラッド@I2、発光波長
に必要なAlAs混晶比の不純物無添加のGaA/As
活性層13、GaAJAsクラッド層12と同等のAl
As混晶比のTe(テルル)添加n型GaA7Asクラ
ッド層14を順次結晶成長させる。その後、このエピタ
キシャルウェハの両面にオーミック電極15 、16を
形成し、続いてn型GaAJAsクラッド層14表面か
らp−nWI合を越えてメサエッチングを行ない、ダイ
シングをして各素子を分離する。
このようにして形成されたLED は、発光層となるG
aAJAs活性1−13が薄い(0,1μ以下)場合、
Ga1JAs活性層13へ注入された電子は有効に活性
層13に閉じこめられて、シングルへテロ接合構造のL
ED に比較して高輝度化を実現できる。
aAJAs活性1−13が薄い(0,1μ以下)場合、
Ga1JAs活性層13へ注入された電子は有効に活性
層13に閉じこめられて、シングルへテロ接合構造のL
ED に比較して高輝度化を実現できる。
しかしながら、GaAlAs活性層13の厚さが1〜2
μになると、0.3 角ベレットの順方向通電電流I
QmAの発光効率は0.2%とシングルへテロ接合構造
のLFiD の発光効率よりも低くなり、有効にダブル
へテコ接合構造が生かされないという問題があった。
μになると、0.3 角ベレットの順方向通電電流I
QmAの発光効率は0.2%とシングルへテロ接合構造
のLFiD の発光効率よりも低くなり、有効にダブル
へテコ接合構造が生かされないという問題があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、GaAlAs活性層のが厚くなりでも、成長技術及び
成長装置は従来のままで高輝度化を実現できる発光素子
波びその製造方法を提供することにある。
、GaAlAs活性層のが厚くなりでも、成長技術及び
成長装置は従来のままで高輝度化を実現できる発光素子
波びその製造方法を提供することにある。
本発明は、第1導電型のGaAs結晶基板上に、高Al
As混晶比の第14電型GaAlAsクラツド層、発光
波長に必要なAlAs混晶比のGaAA’AS活性層、
前記クラッド層と同等のAlAs混晶比の第2導電型の
GaA、/As クラッド層を順次徐冷法エピタキシャ
ル成長により形成するダブルヘテa接合構造のLED
に於いて、前記GaAJんS活性層に所定濃度のZn
を添加し、かつ前記第2導電型のGaAJAsクラッド
層のp −n接合近傍の11度を、前記GaAJAs活
性IIのZn1liより低くすることにより発光効率を
向上させるものである。
As混晶比の第14電型GaAlAsクラツド層、発光
波長に必要なAlAs混晶比のGaAA’AS活性層、
前記クラッド層と同等のAlAs混晶比の第2導電型の
GaA、/As クラッド層を順次徐冷法エピタキシャ
ル成長により形成するダブルヘテa接合構造のLED
に於いて、前記GaAJんS活性層に所定濃度のZn
を添加し、かつ前記第2導電型のGaAJAsクラッド
層のp −n接合近傍の11度を、前記GaAJAs活
性IIのZn1liより低くすることにより発光効率を
向上させるものである。
本発明は、また上記GaAs結晶基板をエツチング除去
することにより、LED の裏面側に向う発光成分の収
出しをも可能としさらに発光効率を向上させるものであ
る。
することにより、LED の裏面側に向う発光成分の収
出しをも可能としさらに発光効率を向上させるものであ
る。
以下、図面を参照して本発明の一実癩例を説明する。第
2図に於いて、21はm度が 1〜4X10 an
で、厚さ300μのp型のGaAs結晶基板であシ、こ
のGaAs結晶基板21上には高A/As混晶比のp型
のGaO2AJ(Lg As クラッド層(以下、p型
クラッド層と略称する。)22が形成されている。この
p型クラッド層22上には、発光波長に必要なAA’A
S混晶比のGa0135A I(1,35A s活性層
c以下、活性1m、!:略称−する。)23が形成され
ている。この活性層23には所定111度のp型不純物
としてZnが添加されている。活性層23上には、上記
p型クラッド層22と同等のAj’As混晶比のn型の
Gao、。
2図に於いて、21はm度が 1〜4X10 an
で、厚さ300μのp型のGaAs結晶基板であシ、こ
のGaAs結晶基板21上には高A/As混晶比のp型
のGaO2AJ(Lg As クラッド層(以下、p型
クラッド層と略称する。)22が形成されている。この
p型クラッド層22上には、発光波長に必要なAA’A
S混晶比のGa0135A I(1,35A s活性層
c以下、活性1m、!:略称−する。)23が形成され
ている。この活性層23には所定111度のp型不純物
としてZnが添加されている。活性層23上には、上記
p型クラッド層22と同等のAj’As混晶比のn型の
Gao、。
AJoJAsクラッド層(以下、n型クラッド層と略称
する。)24が形成されている。上記GaAs結晶基板
21の裏面側にはP型のオーミック電極25、n型りラ
ッドl!24の表面にはp型のオーミック電極26が形
成されて騒る。
する。)24が形成されている。上記GaAs結晶基板
21の裏面側にはP型のオーミック電極25、n型りラ
ッドl!24の表面にはp型のオーミック電極26が形
成されて騒る。
次に、上記構造の製造方法について説明する。
結晶の成長は、徐冷法による液相エピタキシャル成長に
より行った。成長用ボートは第3図に示すようなボート
27が用いられ、各溜の溶液の組成は次のようにした。
より行った。成長用ボートは第3図に示すようなボート
27が用いられ、各溜の溶液の組成は次のようにした。
p型りラッド層用溶液溜28にはAlAs混晶比が0.
8となる量のA l s 多結晶のGaAs、 Ga
、アクセプタ濃度が3〜5X10 α となる敬のZn
を添加する。p型活性層用溶液溜29には、発光波長が
66゜nとなるAlAs混晶比が0.35 のAI、
多結晶のGaAs、Ga、アクセプタ製団が所定の値
となる量のZnを添加する。n型クラッド層用溶液溜3
0には、Al1As混晶比が0.8となる量のAj、
多結晶のGaAa、Ga、 ドナー濃度が1×10
cIIL となる量のTeを添加する。
8となる量のA l s 多結晶のGaAs、 Ga
、アクセプタ濃度が3〜5X10 α となる敬のZn
を添加する。p型活性層用溶液溜29には、発光波長が
66゜nとなるAlAs混晶比が0.35 のAI、
多結晶のGaAs、Ga、アクセプタ製団が所定の値
となる量のZnを添加する。n型クラッド層用溶液溜3
0には、Al1As混晶比が0.8となる量のAj、
多結晶のGaAa、Ga、 ドナー濃度が1×10
cIIL となる量のTeを添加する。
このような溶液組成のポート27を用いて第4図に示す
ような温度プログラムで結晶成長を行なった。すなわち
、先ず、水素H!ガス中で、室温から850℃まで昇温
させ、次にこの温度を2時間保持した後、徐々に冷却さ
せる。冷却速度は約0.5℃/m i n とする。
ような温度プログラムで結晶成長を行なった。すなわち
、先ず、水素H!ガス中で、室温から850℃まで昇温
させ、次にこの温度を2時間保持した後、徐々に冷却さ
せる。冷却速度は約0.5℃/m i n とする。
この間、845℃でGa入S結晶基板21をp型りラッ
ド層用溶液/11128まで移動させ、GaAs結晶基
板21上にp型クラッド層27を60秒間成長させる。
ド層用溶液/11128まで移動させ、GaAs結晶基
板21上にp型クラッド層27を60秒間成長させる。
その後、830℃でGaAs結晶基板21をさらに活性
層用溶液溜29まで移動させ、活性層23を成長させる
。
層用溶液溜29まで移動させ、活性層23を成長させる
。
この成長後、GaAs結晶基板21をさらにn型クラッ
ド層用溶液溜30まで移動させ、n型りラッド@24を
成長させる。780℃になると、n型クラッド層24の
成長を停止させ、その後室温まで放冷させる。
ド層用溶液溜30まで移動させ、n型りラッド@24を
成長させる。780℃になると、n型クラッド層24の
成長を停止させ、その後室温まで放冷させる。
このようにして形成した各成長層の厚さは、p型クラッ
ド層22は10μ、活性層23は1〜2μ、n型クラッ
ド層24は40μであった。
ド層22は10μ、活性層23は1〜2μ、n型クラッ
ド層24は40μであった。
その後、このエピタキシャルウェハの両面にオーミック
電極25.26を形成した後、n型クラッド層24表面
からp −n接合を越えてメサエッチングを行ない、ダ
イシングにより各素子を分離して、第2図に示した構造
を得る。
電極25.26を形成した後、n型クラッド層24表面
からp −n接合を越えてメサエッチングを行ない、ダ
イシングにより各素子を分離して、第2図に示した構造
を得る。
このようにして得られたLED は、活性層23にZn
を添加しているため、活性層23が比較的に厚い(2μ
)場合でも、ダブルへテロ接合構造を有効に活用するこ
とができ、従来構造の数倍の発光特性の向上した素子を
実現できた。
を添加しているため、活性層23が比較的に厚い(2μ
)場合でも、ダブルへテロ接合構造を有効に活用するこ
とができ、従来構造の数倍の発光特性の向上した素子を
実現できた。
第5図はp型クラッド層22のアクセプタ濃度を4X1
0 an 、n型クラッド層24のドナーm度を1×
10 cl!L と一定したときの、活性層23のアク
セプタ(亜鉛)の濃度と、順方向に10mAを通電した
ときの発光出力との関係を示すものである。同図に於い
て、(a)は従来例の場合、(blは第2図の実施例の
場合を示すものである。同図から、活性123のm度が
n型クラッド層24の711度より低濃度であると、発
光効率は低くなる。a闇上昇に伴い、発光効率も向上し
、5〜6X10 ca で最高(従来の5倍程度)とな
り、それより高濃度となると発光効率は低下する。従っ
て、活性層23のアクセプタ濃度を1×10〜1×10
cRとし、かつn型りラッド@24のアクセプタm度を
活性層23の濃度より低くすることにより、高輝度のL
I3D を得ることができる。
0 an 、n型クラッド層24のドナーm度を1×
10 cl!L と一定したときの、活性層23のアク
セプタ(亜鉛)の濃度と、順方向に10mAを通電した
ときの発光出力との関係を示すものである。同図に於い
て、(a)は従来例の場合、(blは第2図の実施例の
場合を示すものである。同図から、活性123のm度が
n型クラッド層24の711度より低濃度であると、発
光効率は低くなる。a闇上昇に伴い、発光効率も向上し
、5〜6X10 ca で最高(従来の5倍程度)とな
り、それより高濃度となると発光効率は低下する。従っ
て、活性層23のアクセプタ濃度を1×10〜1×10
cRとし、かつn型りラッド@24のアクセプタm度を
活性層23の濃度より低くすることにより、高輝度のL
I3D を得ることができる。
第1図は他の実施例を示すもので、上記GaAs結晶基
板21を化学的エツチング、例えば(NH8+H,0,
)の混合液により除去t7、またオーミック電極3Iは
不連続に設け、例えば水玉模様の形状に形成したもので
ある。
板21を化学的エツチング、例えば(NH8+H,0,
)の混合液により除去t7、またオーミック電極3Iは
不連続に設け、例えば水玉模様の形状に形成したもので
ある。
このような構造であれば、クラッド層22の裏面側から
も発光を取り出すことができる。すなわち、このLED
を図示しないリードフレームに取付けた場合、活性層
23からの発光は、クラッドr@22を経てオーミック
電極31の隙間32,32・・・を通り、さらにリード
フレームの反射面で反射され、その結果クラッド層24
0表面から取出された光と共に発光に寄与するものであ
る。第5図に(a)で示す曲線は上記構造の13D の
発光効率を示すもので、t42図のLEDに比べ、さら
に発光効率が2〜3倍向上している。
も発光を取り出すことができる。すなわち、このLED
を図示しないリードフレームに取付けた場合、活性層
23からの発光は、クラッドr@22を経てオーミック
電極31の隙間32,32・・・を通り、さらにリード
フレームの反射面で反射され、その結果クラッド層24
0表面から取出された光と共に発光に寄与するものであ
る。第5図に(a)で示す曲線は上記構造の13D の
発光効率を示すもので、t42図のLEDに比べ、さら
に発光効率が2〜3倍向上している。
尚、上記実施例に於いては、GaAs結晶基板21とし
てp型のものを用いて説明したが、本発明はこれに限定
するものではなく、n型のGaAs結晶基板を用いた構
造のLED にも適用できるものである。また、第1図
の実施例に於いて、オーミック電極28の形状を水玉模
様と1、たが、これに限定するものではなく、要はクラ
ッド層22の裏面からの発光が通過できる形状であれば
良い。
てp型のものを用いて説明したが、本発明はこれに限定
するものではなく、n型のGaAs結晶基板を用いた構
造のLED にも適用できるものである。また、第1図
の実施例に於いて、オーミック電極28の形状を水玉模
様と1、たが、これに限定するものではなく、要はクラ
ッド層22の裏面からの発光が通過できる形状であれば
良い。
以上のように本発明によれば、GaAjAa活性層を厚
くしても高輝度化を実現でき、ダブルへテロ接合構造を
有効に利用することができる発光素子及びその製造方法
を提供できる。
くしても高輝度化を実現でき、ダブルへテロ接合構造を
有効に利用することができる発光素子及びその製造方法
を提供できる。
第1図は本発明の一実施例に係るLED の構造を示す
断面図、第2図は本発明の他の実施例に係るLED の
構造を示す断面図、第3図は第2図のLBD の製造装
置を示す断面図、第4図はfs3図の製造装置に使用さ
れる温匿プaグラムを示す図、第5図は発光効率の活性
層に於ける亜鉛濃度に対する依存性を示す図、第6図は
従来のLED の構造を示す断面図である。 27・−GaA8結晶基板、22 ・p型GaAllA
sクラッド層、23・・・GaAJAs活性層、24・
・・n型GaAJAs クラッド層、25 、26 、
27 ・・・オーミック電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 圧式 彦第5図 〈 吹 雫 1に 一
断面図、第2図は本発明の他の実施例に係るLED の
構造を示す断面図、第3図は第2図のLBD の製造装
置を示す断面図、第4図はfs3図の製造装置に使用さ
れる温匿プaグラムを示す図、第5図は発光効率の活性
層に於ける亜鉛濃度に対する依存性を示す図、第6図は
従来のLED の構造を示す断面図である。 27・−GaA8結晶基板、22 ・p型GaAllA
sクラッド層、23・・・GaAJAs活性層、24・
・・n型GaAJAs クラッド層、25 、26 、
27 ・・・オーミック電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 圧式 彦第5図 〈 吹 雫 1に 一
Claims (6)
- (1)第1導電型の混晶型化合物半導体により形成され
た第1のクラッド層と、発光波長に必要な混晶比の混晶
型化合物半導体により形成されると共に所定濃度の亜鉛
が添加され前記第1のクラッド層上に設けられた活性層
と、前記第1のクラッド層と同等の混晶比の第2導電型
の混晶型化合物半導体により形成され、かつ前記活性層
となす接合部近傍の濃度が前記活性層の亜鉛濃度より低
く、前記活性層上に設けられた第2のクラッド層と、前
記第1のクラッド層の裏面に設けられた第1の電極と、
前記第2のクラッド層の表面に設けられた第2の電極と
を具備したことを特徴とする発光素子。 - (2)前記活性層の亜鉛濃度は1×10^1^7〜1×
10^1^8cmである特許請求の範囲第1項記載の発
光素子。 - (3)前記第1の電極は前記第1のクラッド層の裏面に
於いて不連続的に形成されている特許請求の範囲第1項
又は第2項いずれか記載の発光素子。 - (4)第1導電型の化合物半導体結晶基板と、第1導電
型の混晶型化合物半導体により形成され、前記化合物半
導体結晶基板上に設けられた第1のクラッド1層と、発
光波長に必要な混晶比の混晶型化合物半導体により形成
されると共に所定濃度の亜鉛が添加され前記第1のクラ
ッド層上に設けられた活性層と、前記第1のクラッド層
と同等の混晶比の第2導電型の混晶型化合物半導体によ
り形成され、かつ前記活性層となす接合部近傍の濃度が
前記活性層の亜鉛濃度より低く、前記活性層上に設けら
れた第2のクラッド層と、前記第1のクラッド層の裏面
に設けられた第1の電極と、前記第2のクラッド層の表
面に設けられた第2の電極とを具備したことを特徴とす
る発光素子。 - (5)前記活性層の亜鉛濃度は1×10^1^7〜1×
10^1^8cm^−3である特許請求の範囲第4項記
載の発光素子。 - (6)ダブルヘテロ接合構造の発光素子を製造する方法
に於いて、第1導電型の化合物半導体結晶基板上に第1
導電型の混晶型化合物半導体をエピタキシャル成長させ
第1のクラッド層を形成する工程と、この第1のクラッ
ド層上に発光波長に必要な混晶比で所定濃度の亜鉛を添
加した混晶型化合物半導体をエピタキシャル成長させ活
性層を形成する工程と、この活性層上に前記第1のクラ
ッド層と同等の混晶比の第2導電型の混晶型化合物半導
体をエピタキシャル成長させ、前記活性層となす接合部
近傍の濃度が前記活性層の亜鉛濃度より低い第2のクラ
ッド層を形成する工程とを具備し、前記第1のクラッド
層、活性層及び第2のクラッド層のエピタキシャル成長
は徐冷法により行なうことを特徴とする発光素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60022947A JPS61183977A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60022947A JPS61183977A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 発光素子及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61183977A true JPS61183977A (ja) | 1986-08-16 |
JPH055191B2 JPH055191B2 (ja) | 1993-01-21 |
Family
ID=12096813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60022947A Granted JPS61183977A (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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1985
- 1985-02-08 JP JP60022947A patent/JPS61183977A/ja active Granted
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JPH055191B2 (ja) | 1993-01-21 |
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