JPS62130572A

JPS62130572A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JPS62130572A
Application number: JP60271841A
Authority: JP
Inventors: Haruyoshi Yamanaka; 山中　晴義
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-12-03
Filing date: 1985-12-03
Publication date: 1987-06-12

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、■−■族化合物による半導体発光装置に関し
、詳しくは、そのオーミック電極部構造に係るものであ
る。

従来の技術半導体発光装置には、■−■族化合物が広く用いられて
おり、これらのうちでも、ＧａＡ３Ａｓ結晶を用いた赤
色発光ダイオードは、最高輝度を持つものとして、アブ
ライドフィジンクスレターズ４３．１０３４（１９８３
）エイチ・イシグロ等（Ａｐｐｌ　　Ｐｈｙｓ　　Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ　、４３．１０３４　（１９ｓ３）Ｈ，Ｉｓ
ｈｔｇｕｒｏ　ｅｔａｌ　　）に示すように、ＧａＡｄ
Ａｓ基板上に、Ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層、発光領域
およびｎ　−ＧａＡ／Ａｓクラッド層を順次、液相成長
法により形成して、両面にオーミック電極を形成してい
る。

発明が解決しようとする問題、壱従来の高輝度発光ダイオードは、ＧａＡβ人Ｓ系人品系
結晶るため、ＡＡの組成比が高くなると、結晶表面が酸
化されやすくなる。特にＧａＡ４　Ａｓ結晶では、エネ
ルギバンド構造が直接遷移から間接遷移に変化するＸ二
０．３７以上ではＧａＡｌＡｓ　結晶へのオーミック電
極形成は極端に困難となる。一方、ＧａＡｌＡｓ　結晶
を用いたＬＥＤよりも高輝度が期待出来るＩｎＧａＰ系
結晶においても、閉込層としては、ＧａＡｌＡｓ又はＩ
ｎ　Ｇａ　ＡＡ　Ｐ結晶等、アルミニウムを含む化合物
結晶が必要となるため、上記と同様の問題が発生する。

ところで、オーミック電極として、Ａ４組成比の少ない
ＧａＡｌＡｓや工ΩＧａＡβＰ　結晶は、結晶表面の酸
化性によるオーミック電極形成には問題が無いが、反面
、禁制帯幅が狭くなり発光領域で放射された光に対して
透過率が減少する性質をもっている。

問題点を解決するだめの手段本発明は、ｍ−■族化合物半導体結晶を用いた発光ダイ
オードであり、オーミック電極形成部の結晶をＩｎ、ｘ
（Ｇａ、−、ｌ、　）ｘＰ　（ｙ　＜　ｏ、−ｒ　）の
アルミニウム化合物混晶で構成し、アルミニウム混晶比
率を０．４以下にすることにより、オーミック電極形成
を容易ならしめた発光ダイオードを実現させるものであ
る。

作用一般に、■−■族化合物、特にアルミニウム化合物は、
結晶表面が酸化しやすい性質を持つ。しかしバンド構造
が直接遷移型のアルミニウム混晶（例えば”＋−ｘ　Ａ
ｊ？ｚ　ＡｍではＸ＝０．３７以下、Ｉｎ＋−、（Ｇａ
１−ｙ　Ａｌ１ｙ　）Ｘ　Ｐ混晶では、ｙ＝＝０．７以
下）では、その酸化性を抑制して、充分に実用的なオー
ミック電極を形成することができる。また、アルミニウ
ム化合物混晶、例えばＧａＡｓ結晶とＧａＡ４Ａｓ　　
結晶、ＩｎＧａＰ結晶とＩｎＧａＡ４Ｆ結晶等は、お互
い選択エツチング性を持っており、この性質を利用して
、実用的な発光ダイオードが作製可能である。

実施例本発明を、実施例のＩｎＧａ　Ｐ赤色発光ダイオードを
用いて、詳しく説明する。第１図に本発明によるＩｎＧ
ａＰ赤色ＬＥＤの断面構造図を示す。点線部分は、その
製造過程でエツチング除去された領域を示す。結晶成長
には、ＭＯ−ＣＶＤ法を用いて行なった。まずＧａ　Ａ
ｓ基板１（Ｓ１ドープ。

１〜２×１０　ｃｍ　）上に、ＧａＡｓバッファ層２を
約０．５μｍ形成し、ＧａＡｓ基板１の影響をなくす。

その後、ＭＯ−ＣＶ　Ｄ　　装置のガスを切換え、基板
と格子整合の取れた工ｎ１．．ｘＧａｘＰ結晶（Ｓｅド
ープ）３を０．３〜０．５μｍ成長する。この場合のＧ
ａＰ混晶比は、Ｘ＝０．４９である。さらにＧａＡｓ基
板１と格子整合したＩ　ｎ　１−　ｘ（Ｇ　ａ　＋　−
７Ａ７１！　ｙ　）ｘＰ結晶４ｆ６０〜Ｔｏμｍ成長さ
せる。混晶比Ｘ。

Ｙはそれぞれ０．４９　、０．４であり、添加不純物は
Ｓｅで、不純物濃度は５〜８Ｘ１０　　ｃｍ　　である
。

その後、発光領域であるＩｚ＋ＧａＰ層５（ノンドープ
）およびＩ　ｎ　＋　１（Ｇａ　＋　−ｙ　Ａ　ｌ　ｙ
　）ｘ　Ｐ層６　（Ｚｎドープ）を形成する。膜厚は０
．７〜１．０μｍおよこに７〜１０μｍであり、ＩｎＧ
ａＡ４Ｐ層６の不純物ａ度は５〜８×１０　ｃｍ　であ
る。さらに電極形成層として”＋−ｘ　（’Ｇａ、−、
ｉア）ｘＰ層７（Ｚｎドープ１〜２Ｘ１０　　ｃｍ　　
）ｆｏ、３〜ｏ、ｓ　μｍ形成する。混晶比ｙ＝Ｑ、１
である。結晶成長温度は６６０℃であり、結晶成長中は
、７０Ｔｏｒｒ　の減圧下で行なった。原料として用い
るＴＥＩｎ　（）　！Ｊエチルインジウム）とＰＨ５（
ホスフィン）ガスの中間生成物の形成を防ぐため、ＰＨ
３を７６０℃の高温で分解を行なった。

結晶成長の終った半導体結晶基板に対して、通常の蒸着
法を用いてＰ側電極１１としてＡｕ／Ｂｅを蒸着し、所
定の電極パターンを形成する。ＨＣｌ。

Ｈ３ＰＯ４およびＨ２Ｏ２水の混合液で、Ｉｎ（、ａ　
ＡＡ　Ｐ層７をエツチングする。この場合、閉込層６と
は、ムｌの組成比が異なるので、選択的にＩｎＧａ　Ａ
Ｉ　Ｐ層７をエンチング除去することが出来る。さらに
ＧａＡｓ基板１およびＧａＡｓバッファ層２を、Ｈ３Ｐ
Ｏ４およびＨ２Ｏ２水の混合液を用いて、同様に選択エ
ツチングを行なう。この場合、このエツチング液は、Ｉ
ｎＧａＡ７！Ｐ層６もエツチングするので表面はレジス
トで覆っておく、ｎ側電極１２としてＡｕ　／　Ｇｅ合
金を蒸着し、電極部以外のＩｎ　Ｇａ　Ｐ層３を前記と
同じエツチング液を用いて除去する。

このような各電極コンタクト層の電極部以外の除去によ
り、結晶表面からの放射光量の増大を計ることが可能で
ある。

第２図は本発明実施例の赤色発光ダイオードに関して、
順方向電流Ｉ　、　＝　２０　ｍ　Ａの時の順方向電圧
Ｖｙと電極コンタクト層のＡ７組成比ｙとについての相
関を調べだものである。図中より明らかなように、Ａβ
の組成比が低い場合は順方向電圧は１．７５Ｖでばらつ
きも±０．０２Ｖと小さいが。

バンド構造が直接遷移より間接遷移へ移行するｙ＝０．
７以上では、順方向電圧は高く、ばらつきも大きくなる
。ｙ　＝　１すなわちＩｎＡ７　Ｆでは、順方向電圧は
１．９０　Ｖ、ばらつきも±ｏ、ｏａｖにもなる。この
ことから本発明のものは、確実に特性の向上がみられる
。

本実施例は、各電極領域のＡ２組成比が小さいＩｎ１．
、ｘ（Ｇａ、−、ｉ、　）ｘＰについて述べたが、基板
と格子整合が取れ、なおかつ、直接遷移領域を示すｙ二
０．７以下で好ましい結果が得られ、ｙ＝０．７以上で
は結晶表面の酸化性の増大により、オーミック電極の形
成に困難度が増加する。

発明の効果本発明によれば、オーミック電極形成部の結晶を、アル
ミニウム組成が、直接遷移領域の半導体結晶によるコン
タクト層になしたことにより、順方向電圧を低く、かつ
、順方向特性のばらつきを小さくすることが可能となり
、半導体発光装置の信頼性が向上し、また、輝度特性の
ばらつきも低減することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体発光装置の断面図、
第２図は本発明の一実施例の半導体発光装置の特性を電
極層のＡ２組成比と対比して示す電圧−組成比の相関図
である。１・・・・・・（ｒａＡｓ　基板、２・・・・・・Ｇａ
Ａｓ　バッファ層、３・・・・・・ＩｎＧａＰ層、４・
・・・・・Ｉｎ　Ｇａ　ＡβＰクラッド層、５・・・・
・・ＩｎＣａ　Ｐ活性層、６・・・・・・ＩｎＧａＡβ
Ｐクラッド層、７・・・・・・ＩｎＧａＡ／Ｐ電極層、
１１・・・・・・Ｐ側電極、１２・・・・・・ｎ側電極
。

Claims

【特許請求の範囲】

III−Ｖ族化合物半導体結晶の活性層領域を有し、かつ
オーミック電極形成部の結晶をＩｎ＿１＿−＿ｘ（Ｇａ
＿１＿−￥ｙＡｌ＿ｙ）＿ｘｐ、（ｙ＜０．７、かつア
ルミニウムの混晶比率０．４以下）のアルミニウム化合
物で構成した半導体発光装置。