JPS6244717B2 - - Google Patents
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- JPS6244717B2 JPS6244717B2 JP960380A JP960380A JPS6244717B2 JP S6244717 B2 JPS6244717 B2 JP S6244717B2 JP 960380 A JP960380 A JP 960380A JP 960380 A JP960380 A JP 960380A JP S6244717 B2 JPS6244717 B2 JP S6244717B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は化合物半導体からなる半導体発光素子
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
ガリウム砒素GaAs、ガリウム・アルミニウ
ム・砒素GaAlAs、インジウム・リンInP、イン
ジウム・ガリウム・砒素・InGaAs、インジウ
ム・ガリウム・砒素・燐InGaAsP等の２元乃至
４元の―化合物半導体からなる半導体発光素
子の開発が近年盛んに行なわれている。
ム・砒素GaAlAs、インジウム・リンInP、イン
ジウム・ガリウム・砒素・InGaAs、インジウ
ム・ガリウム・砒素・燐InGaAsP等の２元乃至
４元の―化合物半導体からなる半導体発光素
子の開発が近年盛んに行なわれている。
特にインジウム・ガリウム・砒素・燐
In1-xGaxAs1-yPy（Ｏ≦Ｘ≦１、Ｏ≦Ｙ≦１）化
合物半導体はガリウムGa及び燐Ｐの組成（Ｘ、
Ｙの値）を制御することにより発光波長１〔μ
ｍ〕及至1.7〔μｍ〕の間の任意の発光波長に調
整することができることから、発光波長１〔μ
ｍ〕以上の光通信用発光素子に有用である。この
ようなインジウム・ガリウム・砒素・燐からなる
１ミクロン帯光通信用発光素子は、所定組成化か
らなるIn1-xGaxAs1-yPy（Ｏ≦Ｘ≦１、Ｏ≦Ｙ≦
１）を発光領域層として、該発光領域層の両側に
該発光領域層より禁止帯幅が大なるInP等の光閉
込め層を隣接配置している。
In1-xGaxAs1-yPy（Ｏ≦Ｘ≦１、Ｏ≦Ｙ≦１）化
合物半導体はガリウムGa及び燐Ｐの組成（Ｘ、
Ｙの値）を制御することにより発光波長１〔μ
ｍ〕及至1.7〔μｍ〕の間の任意の発光波長に調
整することができることから、発光波長１〔μ
ｍ〕以上の光通信用発光素子に有用である。この
ようなインジウム・ガリウム・砒素・燐からなる
１ミクロン帯光通信用発光素子は、所定組成化か
らなるIn1-xGaxAs1-yPy（Ｏ≦Ｘ≦１、Ｏ≦Ｙ≦
１）を発光領域層として、該発光領域層の両側に
該発光領域層より禁止帯幅が大なるInP等の光閉
込め層を隣接配置している。
第１図に示すように、ｎ型InP基板１上にｎ型
Inp層２、続いて、不純物無添加
In1-xGaxAs1-yPy（Ｏ≦Ｘ≦１、Ｏ≦Ｙ≦１）層
３、Ｐ型InP層４を順次成長させ、ダブルヘテロ
構造を形成する。尚、該Ｐ型InP層４上に、電極
付けを容易にするための電極コンタクト層５、例
えばＰ型In1-sGasAs1-tPt（Ｏ≦Ｓ≦１、Ｏ≦ｔ
≦１）を必要に応じて成長させる。
Inp層２、続いて、不純物無添加
In1-xGaxAs1-yPy（Ｏ≦Ｘ≦１、Ｏ≦Ｙ≦１）層
３、Ｐ型InP層４を順次成長させ、ダブルヘテロ
構造を形成する。尚、該Ｐ型InP層４上に、電極
付けを容易にするための電極コンタクト層５、例
えばＰ型In1-sGasAs1-tPt（Ｏ≦Ｓ≦１、Ｏ≦ｔ
≦１）を必要に応じて成長させる。
次いで、金・ゲルマニウム・ニツケル（Au−
Ge−Ni）系ｎ型電極層６及び金亜鉛（Au−Zn）
系Ｐ型電極層７を形成しする。第１図において、
８は酸化シリコン絶縁膜、９は放熱のための金
Auメツキ層を示す。
Ge−Ni）系ｎ型電極層６及び金亜鉛（Au−Zn）
系Ｐ型電極層７を形成しする。第１図において、
８は酸化シリコン絶縁膜、９は放熱のための金
Auメツキ層を示す。
第１図に示す従来構造の光通信用発光発光素子
では、一般にIn1-xGaxAs1-yPy（Ｏ≦Ｘ≦１、Ｏ
≦Ｙ≦１）発光領域層３の厚さが約１〔μｍ〕以
上である場合には、該発光領域層３に続いて成長
するＰ型InP層４の成長中に該Ｐ型InP半導体層
４中の亜鉛（Zn）やカドミウム（Cd）等のＰ型
不純物が、該発光領域層３に拡散し、第２図に示
す如く該発光領域層３内でPN接合１０が形成さ
れる現象がある。特にInP半導体のＰ型不純物と
なる亜鉛（Zn）、カドミウム（Cd）は拡散速度が
速いためInGaAsP系発光素子では大きな問題と
なる。すなわち、本来発光領域層３と光閉じ込め
層４とのヘテロ接合界面１１で形成されるべき
PNヘテロ接合が、該発光領域層３内で形成され
て前記PNホモ接合１０となり、発光効率が低下
する問題がある。
では、一般にIn1-xGaxAs1-yPy（Ｏ≦Ｘ≦１、Ｏ
≦Ｙ≦１）発光領域層３の厚さが約１〔μｍ〕以
上である場合には、該発光領域層３に続いて成長
するＰ型InP層４の成長中に該Ｐ型InP半導体層
４中の亜鉛（Zn）やカドミウム（Cd）等のＰ型
不純物が、該発光領域層３に拡散し、第２図に示
す如く該発光領域層３内でPN接合１０が形成さ
れる現象がある。特にInP半導体のＰ型不純物と
なる亜鉛（Zn）、カドミウム（Cd）は拡散速度が
速いためInGaAsP系発光素子では大きな問題と
なる。すなわち、本来発光領域層３と光閉じ込め
層４とのヘテロ接合界面１１で形成されるべき
PNヘテロ接合が、該発光領域層３内で形成され
て前記PNホモ接合１０となり、発光効率が低下
する問題がある。
本発明は、上記発光効率の低下を防止すること
を目的とするもので、 化合物半導体からなる発光領域層と該発光領域
層に比較して禁止帯幅が大かつ互いに導電型の異
なるキヤリヤ閉じ込め層がそれぞれ該発光領域層
の両側に隣接して配置されたヘテロ構造を有する
半導体発光素子において、 該発光領域層形成後、該発光領域層上に該発光
領域層に比較して禁止帯幅が大なる不純物無添加
層又はｎ型不純物添加層を形成し、その上にＰ型
のキヤリヤ閉じ込め層又はコンタクト層を形成し
て前記不純物無添加層又はｎ型不純物添加層をＰ
型化し、PN接合がほぼ発光領域とのヘテロ界面
に形成されるようにしたことを特徴とする。
を目的とするもので、 化合物半導体からなる発光領域層と該発光領域
層に比較して禁止帯幅が大かつ互いに導電型の異
なるキヤリヤ閉じ込め層がそれぞれ該発光領域層
の両側に隣接して配置されたヘテロ構造を有する
半導体発光素子において、 該発光領域層形成後、該発光領域層上に該発光
領域層に比較して禁止帯幅が大なる不純物無添加
層又はｎ型不純物添加層を形成し、その上にＰ型
のキヤリヤ閉じ込め層又はコンタクト層を形成し
て前記不純物無添加層又はｎ型不純物添加層をＰ
型化し、PN接合がほぼ発光領域とのヘテロ界面
に形成されるようにしたことを特徴とする。
以下本発明を実施例につき詳細に説明する。
実施例 １（第３図参照）
高不純物濃度n+型InP基板１１上に、厚さ約５
μｍの錫Sn又はテルルTe等のｎ型不純物添加n+
型InP光閉込め層１２を成長し、続いて、発光領
域層１３となる不純物無添加又は、ｎ型不純物添
加In1-xGaxAs1-yPy（例えば発光波長入＝1.27
〔μｍ〕の時Ｘ＝0.29、Ｙ＝0.39）層を約0.1〜３
〔μｍ〕の厚さに成長し、次いで、ｎ型又は不純
物無添加InP層２を約0.3μｍの厚さに成長した
後、カドミウム（Cd）不純物添加P+型InP層１４
を約１〔μｍ〕の厚さに、続いて必要に応じて電
極コンタクト層１５として、亜鉛（Zn）添加P+
型In1-rGarAs1-sPs層１５（例えば、ｒ＝0.21、
ｓ＝0.56）を成長する。次に通常の工程によりＰ
型電極１７絶縁膜１８及び放熱のための金
（Au）メツキ層１９を約20〔μｍ）の厚さに形成
する。一方該n+型InP基板１１面側にｎ型電極１
６を形成する。
μｍの錫Sn又はテルルTe等のｎ型不純物添加n+
型InP光閉込め層１２を成長し、続いて、発光領
域層１３となる不純物無添加又は、ｎ型不純物添
加In1-xGaxAs1-yPy（例えば発光波長入＝1.27
〔μｍ〕の時Ｘ＝0.29、Ｙ＝0.39）層を約0.1〜３
〔μｍ〕の厚さに成長し、次いで、ｎ型又は不純
物無添加InP層２を約0.3μｍの厚さに成長した
後、カドミウム（Cd）不純物添加P+型InP層１４
を約１〔μｍ〕の厚さに、続いて必要に応じて電
極コンタクト層１５として、亜鉛（Zn）添加P+
型In1-rGarAs1-sPs層１５（例えば、ｒ＝0.21、
ｓ＝0.56）を成長する。次に通常の工程によりＰ
型電極１７絶縁膜１８及び放熱のための金
（Au）メツキ層１９を約20〔μｍ）の厚さに形成
する。一方該n+型InP基板１１面側にｎ型電極１
６を形成する。
上記実施例によれば、P+型InP層及び、Ｐ型電
極コンタクト層成長中にＰ型不純物であるCd
が、不純物無添加InP層に拡散されるので、PN接
合が該不純物無添加InP層とIn1-xGaxAs1-yPy発
光領域層とのヘテロ接合界面に形成される。尚、
この実施例１において、Ｐ型不純物として、Cd
を用いたが、亜鉛（Zn）をＰ型不純物として用
いる場合には、Znの拡散速度がCdに比較して大
きいため、該不純物無添加InP層を上述よりさら
に厚く、約1.7〔μｍ〕程度の厚さに形成するの
が望ましい。
極コンタクト層成長中にＰ型不純物であるCd
が、不純物無添加InP層に拡散されるので、PN接
合が該不純物無添加InP層とIn1-xGaxAs1-yPy発
光領域層とのヘテロ接合界面に形成される。尚、
この実施例１において、Ｐ型不純物として、Cd
を用いたが、亜鉛（Zn）をＰ型不純物として用
いる場合には、Znの拡散速度がCdに比較して大
きいため、該不純物無添加InP層を上述よりさら
に厚く、約1.7〔μｍ〕程度の厚さに形成するの
が望ましい。
実施例 ２（第４図参照）
第４図において、第３図と同一物は同一記号で
示す。前記実施例１において、該P+型InP層１４
は、発光素子の動作に本質的な影響を及ぼすもの
ではなく、発光領域層に対する光閉じ込め層とな
るものである。ところで、実施例１に示すｎ型又
は不純物無添加のInP層２０は、InGaAsP発光領
域層より禁止帯幅が大であるため、光閉じ込め層
となる。
示す。前記実施例１において、該P+型InP層１４
は、発光素子の動作に本質的な影響を及ぼすもの
ではなく、発光領域層に対する光閉じ込め層とな
るものである。ところで、実施例１に示すｎ型又
は不純物無添加のInP層２０は、InGaAsP発光領
域層より禁止帯幅が大であるため、光閉じ込め層
となる。
従つて、第４図に示す如く、P+型InP層を成長
せずに、ｎ型又は、不純物無添加InP層２０成長
後、続いてP+型In1-rGarAs1-sPs電極コンタクト
層１５を形成する構造の発光素子においても同様
の効果が得られる。
せずに、ｎ型又は、不純物無添加InP層２０成長
後、続いてP+型In1-rGarAs1-sPs電極コンタクト
層１５を形成する構造の発光素子においても同様
の効果が得られる。
実施例 ３（第５図参照）
第５図において、第３図と同一物は同一記号で
示す。
示す。
発光波長約1.5〔μｍ〕程度の長波長光通信用
発光素子の実施例を示す。
発光素子の実施例を示す。
一般に長波長用発光領域層となる組成のｎ型
In1-x′Gax′As1-y′Py′（発光波長1.5μｍの場合、
X′＝0.38、Y′＝0.19）４元層上に２元組成のInP
層を液相成長することが困難である問題がある。
従つて、実施例３は、実施例２におけるｎ型又は
不純物無添加InP層２０に代えて、該発光領域層
１３より禁止帯幅が大なるｎ型又は不純物無添加
In1-qGaqAs1-rPr層（Ｏ≦ｑ≦１、Ｏ≦ｒ≦１）
２１を該発光領域層１３と電極コンタクト層１５
との間に介在させた構造とする。
In1-x′Gax′As1-y′Py′（発光波長1.5μｍの場合、
X′＝0.38、Y′＝0.19）４元層上に２元組成のInP
層を液相成長することが困難である問題がある。
従つて、実施例３は、実施例２におけるｎ型又は
不純物無添加InP層２０に代えて、該発光領域層
１３より禁止帯幅が大なるｎ型又は不純物無添加
In1-qGaqAs1-rPr層（Ｏ≦ｑ≦１、Ｏ≦ｒ≦１）
２１を該発光領域層１３と電極コンタクト層１５
との間に介在させた構造とする。
該Ｐ型電極コンタクト層１５成長時に、該電極
コンタクト層１５より、下層のｎ型
In1-qGaqAs1-rPr層２１中へＰ型不純物が拡散す
る現象を生ずるが、該Ｐ型電極コンタクト層１５
の成長終了時に該ｎ型In1-qGaqAs1-rPr層２１が
Ｐ型に変換する程度に、予め、該ｎ型
In1-qGaqAs-rPr層２１の厚さ及び不純物濃度を選
択することにより、Pn接合の位置と該発光領域
層１３のIn1-x′Gax′As1-y′Py′と、光閉じ込め層と
なる該In1-qGaqAs1-rPr層２１との界面を一致さ
せることができる。
コンタクト層１５より、下層のｎ型
In1-qGaqAs1-rPr層２１中へＰ型不純物が拡散す
る現象を生ずるが、該Ｐ型電極コンタクト層１５
の成長終了時に該ｎ型In1-qGaqAs1-rPr層２１が
Ｐ型に変換する程度に、予め、該ｎ型
In1-qGaqAs-rPr層２１の厚さ及び不純物濃度を選
択することにより、Pn接合の位置と該発光領域
層１３のIn1-x′Gax′As1-y′Py′と、光閉じ込め層と
なる該In1-qGaqAs1-rPr層２１との界面を一致さ
せることができる。
以上説明したように、本発明によれば、Pn接
合と、ヘテロ接合の位置とを確実に一致させるこ
とができることから、従来構造の発光素子に比較
してキヤリアの注入効率を理論値に近づけること
が可能となり、発光効率の改善されるのみなら
ず、キヤリアの漏れを抑制することができるの
で、電流光出力特性の直緑性を改善することがで
きる。
合と、ヘテロ接合の位置とを確実に一致させるこ
とができることから、従来構造の発光素子に比較
してキヤリアの注入効率を理論値に近づけること
が可能となり、発光効率の改善されるのみなら
ず、キヤリアの漏れを抑制することができるの
で、電流光出力特性の直緑性を改善することがで
きる。
第１図は従来の発光素子の構造を示す断面図、
第２図は従来の発光素子の問題点を説明するため
の要部拡大図、第３図乃至第５図は、本発明によ
る発光素子の各実施例を示す図である。 １，１１……InP基板、２，１２……ｎ型InP
層、３，１３……発光領域層、４，１４……Ｐ型
InP層、５，１５……電極コンタクト層、６，１
６……ｎ側電極、７，１７……Ｐ側電極、８，１
８……絶縁膜、９，１９……放熱用金メツキ層、
１０……Pn接合、２０……ｎ型又は不純物無添
加InP層、２１……発光領域層より禁止帯幅が大
なる。ｎ又は不純物無添加In1-qGaqAs1-rPr層。
第２図は従来の発光素子の問題点を説明するため
の要部拡大図、第３図乃至第５図は、本発明によ
る発光素子の各実施例を示す図である。 １，１１……InP基板、２，１２……ｎ型InP
層、３，１３……発光領域層、４，１４……Ｐ型
InP層、５，１５……電極コンタクト層、６，１
６……ｎ側電極、７，１７……Ｐ側電極、８，１
８……絶縁膜、９，１９……放熱用金メツキ層、
１０……Pn接合、２０……ｎ型又は不純物無添
加InP層、２１……発光領域層より禁止帯幅が大
なる。ｎ又は不純物無添加In1-qGaqAs1-rPr層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 化合物半導体からなる発光領域層と該発光領
域層に比較して禁止帯幅が大かつ互いに導電型の
異なるキヤリヤ閉じ込め層がそれぞれ該発光領域
層の両側に隣接して配置されたヘテロ構造を有す
る半導体発光素子において、 該発光領域層形成後、該発光領域層上に該発光
領域層に比較して禁止帯幅が大なる不純物無添加
層又はｎ型不純物添加層を形成し、 その上にＰ型のキヤリヤ閉じ込め層又はコンタ
クト層を形成して前記不純物無添加層又はｎ型不
純物添加層をＰ型化し、PN接合がほぼ発光領域
とのヘテロ界面に形成されるようにしたことを特
徴とする半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP960380A JPS56107588A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Semiconductor light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP960380A JPS56107588A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Semiconductor light emitting element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56107588A JPS56107588A (en) | 1981-08-26 |
| JPS6244717B2 true JPS6244717B2 (ja) | 1987-09-22 |
Family
ID=11724878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP960380A Granted JPS56107588A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Semiconductor light emitting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56107588A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58118176A (ja) * | 1982-01-05 | 1983-07-14 | Nec Corp | 発光ダイオ−ド |
| JPS6142177A (ja) * | 1984-08-03 | 1986-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体発光素子 |
| JPS6086879A (ja) * | 1983-10-19 | 1985-05-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体発光素子の製造方法 |
| JPH088390B2 (ja) * | 1984-11-30 | 1996-01-29 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ |
-
1980
- 1980-01-30 JP JP960380A patent/JPS56107588A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56107588A (en) | 1981-08-26 |
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