JPS62238672A

JPS62238672A - 半導体発光素子

Info

Publication number: JPS62238672A
Application number: JP61080053A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Okazaki; 治彦岡崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1987-10-19

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、ＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系の化合物半導体
よりなる発光素子に関する。

（従来の技術）ＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系の化合物半導体よりなる発光
素子は、光通信用光ファイバーの低伝搬損失領域に属す
る１〜１，６．程度の波長を有する光源として、中・長
距離光通信用に広く実用化が進められている。光通信用
の半導体発光素子として特に重要な点は、発光量子効率
が高いこと、および信頼性が高いことである。

ＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系半導体発光素子では、ｐ側電
極とオーミック接触を形成するために、一般にｐ型不純
物を有するクラッド層に接してオーミック・コンタクト
層として、通常エネルギーギャップが１．１ｅＶ程度で
高濃度のｐ型不純物を有するＩｎＧａＡｓＰ層を設けて
いる。そして、更にｐ側電極とオーミック・コンタクト
層に熱処理を施し、電極とオーミック・コンタクト層間
で化学反応を起こすことにより、良好なオーミック抵抗
を得ている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、エネルギーギャップが１　、１ｅＶのｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰオーミック・コンタクト層では、オーミツク
・コンタクト抵抗が高く、発光効率が低いという欠点が
ある。

一方、オーミック・コンタクト抵抗を低くするため、エ
ネルギーギャップが０，７５ｅＶのＩｎＧａＡｓ層をオ
ーミック・コンタクト層とすることが考え得る。

しかし、この場合は熱処理において、電極とオーミック
・コンタクト層との化学反応が進み易くクラッド層ある
いは活性層にまで電極を形成している金属が反応し、素
子の信頼性が低下するという問題がある。

本発明の目的は、上記の欠点を除去し、信頼性が高く、
高歩留まりで発光効率が高いＩｎＧａＡｓＰ　−ＩｎＰ
系半導体よりなる半導体発光素子を提供することである
。

〔発明の構成〕（問題点を解決するための手段）本発明は、ＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系半導体よりなり、
二重へテロ接合構造を有する半導体発光素子において、
ｐ型のクラッド層に接して、活性層より大きいエネルギ
ーギャップをもつｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層を設け、さらに
このｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層に接して、活性層よりも小さ
いエネルギーギャップをもつｐ型ＩｎＧａＡｓ層を設け
、オーミックコンタクト層としている。

（作用）オーミック・コンタクト層をエネルギーギャップの小さ
い半導体層、例えばＩｎｏ、　４７Ｇａｏ、　３６Ａｓ
層（Ｅｇ＝０．７５ｅＶ）とすることにより、オーミッ
ク・コンタクト抵抗を小さくできる。例えば、Ｚｎが２
×１０１％■−３ドープされたエネルギーギャップ１　
、１ｅＶのＩｎＧａＡｓＰ層に対してＢｅ／Ａｕ電極合
金を形成した場合、オーミック抵抗は〜２ＸＩＯ−’Ω
ｄである。

これに対し、ＩｎＧａＡｓ層に同様の電極を形成した場
合、オーミック・コンタクト抵抗は〜７Ｘ１０−ｒ″Ω
ｄである。したがって、半導体発光素子の発光効率が向
上する。また、発光波長よりエネルギーギャップの広い
ＩｎＧａＡｓＰ層を、上述のエネルギーギャップの小さ
い半導体層に接して活性層側に設はりることにより、ｐ側電極とｙラッド層、活性層との合金
化の化学反応の抑制が行なわれ、信頼性が大幅に向上す
る。

（実施例）以下本発明を、一実施例として発振波長１．３ｐの面発
光型発光ダイオードを例にとり、詳細に説明する。

第１図は本発明に基づく面発光型発光ダイオードの断面
を表わす。本実施例は、ｎ型のＩｎＰ基板１上に順次結
晶成長されたｎ型ＩｎＰバッファ層２、Ｉｎｏ、７４ｃ
ａ０．２４Ａ８１１　、６１ＳＰ０．４６の組成を有す
る活性層３、Ｐ型ＩｎＰクラッド層４．　ｐ型Ｉｎａｓ
８４Ｇａｎｎ１ｊＳ６＋３ｓｐａ、ｓ＊の組成の半導体
層５及びｐ型Ｉｎａ、４４Ｇａ６，５３Ａｓの組成の三
元混晶系よりなるオーミック・コンタクト層６と電流狭
窄用５ｉｎ２膜７、Ｐ側電極８及びｎ側電極９より構成
される。

Ｓｎドープされた（１００）面ＩｎＰ基板１上に、バッ
ファ層２、アンドープで厚さ１−の活性層３、キャリア
濃度１０”ｃｍ−”のｐ型りラッド鉢先キャリア濃度１
０”ｃｍ−’で膜厚ＩＩＩＭのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ半導
体層５、キャリア濃度１０”ａｍ−’で膜厚０．２．の
ｐ型ＩｎＧａＡｓオーミック・コンタクト層６を順次液
相エピタキシャル成長法等により結晶成長を行ない、二
重へテロ接合構造をもつ半導体層を形成する。電流狭窄
用Ｓｉｎ、膜７はＣＶＤ法により３０００人程度堆積し
、通電用窓１０は直径２０μｓの円形状にエツチング除
去して形成する。ｎ側電極８はＢｅ／Ａｕを合金化して
形成し、ｎ側電極９はＡｕ　／　Ｇｅ　／　Ｎｉを合金
化して形成する。なおｎ側電極９の光取出し用円形窓１
１は、蒸着時にリフトオフ法により直径２００μｓ程度
に形成する。

以上の様に、本発明によれば、オーミック・コンタクト
層６としてＩｎＧａＡｓ層を用いているので、　。

低いオーミック抵抗が実現でき１発光効率の高い半導体
発光素子が得られる。またＩｎＧａＡｓ層に接してＩｎ
ＧａＡｓＰ層５を設けているので、電極金属８とクラッ
ド層４、活性層３との反応が防止でき、高い信頼性の半
導体発光素子が実現できる。

なお、面発光型発光ダイオードでは、ｐａｌ電極８で反
射される光が発光出力パワーに寄与している。このため
、通常オーミック・コンタクト層のエネルギーギャップ
は活性層のエネルギーギャップより広い組成の半導体層
とする必要がある。しかし、本実施例では、ＩｎＧａＡ
ｓ層６は極めて薄い膜厚、例えば０．２μｓ程度なので
、光の吸収は少なく、ｐ側電極８側への発光の殆んどは
ｐ側電極８に到達し、ここで反射される。そして、光取
り出し窓１１より効率よく取り出される。従って、この
実施例によれば、発光効率が高く、信頼性の高い面発光
型発光ダイオードが得られる。

なお、上述の実施例では、１．３ｔｍの発振波長の面発
光型発光ダイオードをとり上げて説明したが、本発明は
ＩｎＧａＡｓＰ（ｎＰ系の半導体よりなる他の構造の半
導体レーザ、発光ダイオード等の発光素子に適用できる
。また、ｐ側電極の材料もＢｅ／Ａｕに限らず、Ａｕ／
　Ｚｎ、　Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｖ、　Ａｕ／　Ｃｒ等多くの
材料が適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、オーミック・コンタク
ト抵抗が低くて発光効率が高く、また信頼性の高いＩｎ
ＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系半導体発光素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による一実施例の断面図である。 α）・・・ｎ型ＩｎＰ基板、　　■・・・ｎ型ＩｎＰバ
ッファ層、■・・・ＩｎＧａＡｓＰ活性層、（イ）・・
・ｐ型ＩｎＰクラッド層、（ｅ−ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層
、　（ＥＤ−ｐ型Ｉｎ’ＧａＡｓオーミック・コンタク
ト層、　■・・・電流狭窄用ＳｉＯ□膜、（へ）・・・
ｐ側電極、　　　（９）・・・ｎ側電極。代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　大胡典夫

Claims

【特許請求の範囲】

（１）活性層を挟んで複数の半導体層を設けたＩｎＧａ
ＡｓＰ−ＩｎＰ系半導体発光素子において、前記活性層
に接して順次クラッド層、前記活性層よりも大きいエネ
ルギーギャップを持つＩｎＧａＡｓＰ層、前記活性層よ
りも小さいエネルギーギャップを持つＩｎＧａＡｓ層を
設け、前記活性層よりも小さいエネルギーギャップを持
つＩｎＧａＡｓ層上に電極を形成したことを特徴とする
半導体発光素子。
（２）前記半導体発光素子が面発光型発光ダイオードで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体発光素子。