JPS63169775A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPS63169775A JPS63169775A JP62001017A JP101787A JPS63169775A JP S63169775 A JPS63169775 A JP S63169775A JP 62001017 A JP62001017 A JP 62001017A JP 101787 A JP101787 A JP 101787A JP S63169775 A JPS63169775 A JP S63169775A
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Landscapes
- Led Devices (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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は半導体発光素子に係わり、高出力で高信頼性を
有する赤外発光ダイオード（ＬＥＤ ）に関するもので
、特にカメラのオートフォーカス用光源や、０．８μｍ
帝の光通信用発光素子に使用されるものである。
有する赤外発光ダイオード（ＬＥＤ ）に関するもので
、特にカメラのオートフォーカス用光源や、０．８μｍ
帝の光通信用発光素子に使用されるものである。
（従来の技術）
従来、狭い指向性を持つ高出力の発光素子として第１図
に示すものがある。図中１はｐ側オーミック電極、２は
ｐ型ＧａＡｍ基板、３はｐ型電流狭窄領域、４はｎ型電
流障壁層、５はｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、６はｐ型
ＧａＡｔｋｓ活性層、１はｎ型ＧａＡＡＡｓクラッド層
、８はｎ側オーミック電極、９はＧａＡｌＡｓダブルヘ
テロ接合層である。即ち、まず、素子の中央付近に選択
拡散により形成される通電領域を有する（好ましくは、
基板からの不純物の拡散を抑えるため、拡散係数の小さ
な不純物を添加したバッファ層の上に形成する）ｎ型電
流障壁層４がｐ型ＧａＡ−基板２上に形成される。続い
てこの電流障壁層の上に発光領域となるＧ＆ｋｔＡｓダ
ブルヘテロ接合層（ＤＨ）！９を形成する。このＤＨ層
９は下から順にｐ型ＧａＡＪＬＡ−クラッド層５゜ｐ型
ＧａＡＡＡｓ活性層６、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層７
で成る。この中で、ｐ型ＧａＡムＳ活性層６の不純物と
しては拡散係数の小さなＧｏ（ｆｆルマニウム）を用い
ている。
に示すものがある。図中１はｐ側オーミック電極、２は
ｐ型ＧａＡｍ基板、３はｐ型電流狭窄領域、４はｎ型電
流障壁層、５はｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、６はｐ型
ＧａＡｔｋｓ活性層、１はｎ型ＧａＡＡＡｓクラッド層
、８はｎ側オーミック電極、９はＧａＡｌＡｓダブルヘ
テロ接合層である。即ち、まず、素子の中央付近に選択
拡散により形成される通電領域を有する（好ましくは、
基板からの不純物の拡散を抑えるため、拡散係数の小さ
な不純物を添加したバッファ層の上に形成する）ｎ型電
流障壁層４がｐ型ＧａＡ−基板２上に形成される。続い
てこの電流障壁層の上に発光領域となるＧ＆ｋｔＡｓダ
ブルヘテロ接合層（ＤＨ）！９を形成する。このＤＨ層
９は下から順にｐ型ＧａＡＪＬＡ−クラッド層５゜ｐ型
ＧａＡＡＡｓ活性層６、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層７
で成る。この中で、ｐ型ＧａＡムＳ活性層６の不純物と
しては拡散係数の小さなＧｏ（ｆｆルマニウム）を用い
ている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかして０．８μｍ￥ｒ光通信用素子として高速な応答
特性が要求されるため、一般にｐ型不純物であるＧｅが
ｐ ＦＪ ＧａＡｌＡｓ活性層の不純物として用いられ
ている（ Ｚｎは結晶成長中に拡散しゃすいため、Ｇｏ
が良く用いられている）。一方、オートフォーカス（Ａ
Ｆ）用光源として見た場合、高出力が要求される。すな
わち被写体に赤外光を投光し反射光の位置を受光素子で
観測することにより、距離を測る方式に用いられる。
特性が要求されるため、一般にｐ型不純物であるＧｅが
ｐ ＦＪ ＧａＡｌＡｓ活性層の不純物として用いられ
ている（ Ｚｎは結晶成長中に拡散しゃすいため、Ｇｏ
が良く用いられている）。一方、オートフォーカス（Ａ
Ｆ）用光源として見た場合、高出力が要求される。すな
わち被写体に赤外光を投光し反射光の位置を受光素子で
観測することにより、距離を測る方式に用いられる。
しかし従来のＧｏを不純物として用いた場合、特に高出
力化の点で限界が見られ、製品の歩留りは２０幅程度に
留まってい念。
力化の点で限界が見られ、製品の歩留りは２０幅程度に
留まってい念。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、高い光出力
が得られ、歩留向上が期待できる半導体発光素子を提供
しようとするものである。
が得られ、歩留向上が期待できる半導体発光素子を提供
しようとするものである。
［発明の構成コ
（問題点を解決するための手段と作用）ＧａＡＡＡｓ
／ ｆルヘテロ接合を持つ赤外ＬＥＤの光出力を向上さ
せるＫｔ；ｊ、活性層厚と濃度、及びクラッド層のＡＬ
Ａｓ混晶比の適正な設定が必要となる。
／ ｆルヘテロ接合を持つ赤外ＬＥＤの光出力を向上さ
せるＫｔ；ｊ、活性層厚と濃度、及びクラッド層のＡＬ
Ａｓ混晶比の適正な設定が必要となる。
本発明では１両性不純物であるＳｉ （シリコン）をｐ
型活性層のｐ型不純物として用いた。なお他のパラメー
タすなわちｐ活性層厚ｓ ｐ／ｎクラッド層混晶比は従
来方式と同じにしてよい。上記ｓｉの添加方法は１例え
ば液相成長（ＬＰＥ ）法でｐ活性層メルト溜に添加す
ればよい。濃度と光出力は相関があり、特に高濃度側で
は、結晶性が悪くなり光出力が低下する念め、ｐ活性層
濃度は２ｘｌＯａｎ以下に限定した。
型活性層のｐ型不純物として用いた。なお他のパラメー
タすなわちｐ活性層厚ｓ ｐ／ｎクラッド層混晶比は従
来方式と同じにしてよい。上記ｓｉの添加方法は１例え
ば液相成長（ＬＰＥ ）法でｐ活性層メルト溜に添加す
ればよい。濃度と光出力は相関があり、特に高濃度側で
は、結晶性が悪くなり光出力が低下する念め、ｐ活性層
濃度は２ｘｌＯａｎ以下に限定した。
本発明により、ＡＰ用ＬＥＤの光出力（３００ｍＡ。
Ｄｕｔｙ １４０駆動）は従来に比較して２０％高い値
が再現性良く得られている。
が再現性良く得られている。
（実施例）
以下本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。図中
１はｐ側オーミック電極、２はｐ型ＧａＡｍ基板、３は
ｐ型電流狭窄領域、４ｆｉｎ型ＧａＡｓ電流障壁層、５
はｐ型Ｇ１１ＩＬ７Ａ！、。ｓＡｓＡｓクララ、６はｐ
型”（Ｌ９７ＡｔＱ、０３”活性層％７はｎ型ｃａ（Ｌ
、Ａ２ａ、３Ａｓクラッド層、８はｎ側オーミック電極
、９はＧａＡＢＵダブルヘテロ接合のＬＰＥ層である。
１はｐ側オーミック電極、２はｐ型ＧａＡｍ基板、３は
ｐ型電流狭窄領域、４ｆｉｎ型ＧａＡｓ電流障壁層、５
はｐ型Ｇ１１ＩＬ７Ａ！、。ｓＡｓＡｓクララ、６はｐ
型”（Ｌ９７ＡｔＱ、０３”活性層％７はｎ型ｃａ（Ｌ
、Ａ２ａ、３Ａｓクラッド層、８はｎ側オーミック電極
、９はＧａＡＢＵダブルヘテロ接合のＬＰＥ層である。
即ちまず、ｐ型ＧａＡｓ基板（Ｚｎ添加）２上に、ＬＰ
Ｅ法によりｎ型電流障壁層４を形成する。次に選択拡散
技術によりこの障壁層の一部にＺｎを拡散しｐ型化（１
２０μφ）させる。この領域がＬＥＤの通電領域になる
。
Ｅ法によりｎ型電流障壁層４を形成する。次に選択拡散
技術によりこの障壁層の一部にＺｎを拡散しｐ型化（１
２０μφ）させる。この領域がＬＥＤの通電領域になる
。
続いてＬＰＥ法によりｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層５、
ｐ型ＧＩＬＡｔＡｓ活性層６、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層７を順次形成する。本発明では、両性不純物である
Ｓｌをｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層６のｐ型不純物として用
いた。
ｐ型ＧＩＬＡｔＡｓ活性層６、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層７を順次形成する。本発明では、両性不純物である
Ｓｌをｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層６のｐ型不純物として用
いた。
上記Ｓ１の添加方法は、例えばＬＰＥ法でｐ活性層メル
ト溜に添加すればよい。ｐ／ｎ両クラッド層の不純物濃
度は順方向電圧（Ｖ、）を低下させるように高めに設定
（〜ｌＸｌ０ ｃｔｎ ）してある。又Ｕ混晶比は
ＤＨ構造の特性であるキャリアのとじ込め効果を持たせ
るよう０．３程度にしである。なおｐ活性層６の混晶比
は０．０３程度であるが、所望の発光波長に合うよう変
化させることができる（本実施例では８６０ｎｍ前後の
波長が得られる）。この後ｐ型ＧａＡｓ基板２側ＫＡｕ
Ｂ＊（金ベリリウム）、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層７
側にｈｕａｅ （金ゲルマニウム）合金をオーミック電
極として形成する。このうちＡｕＧ・合金８は電流狭窄
領域の上部から光を取り出せるように開口部（約１５０
μφ）を設ける。以上の様にして形成された発光素子は
６００μｍ角程度の太ささにグイシングして切出した後
、３００μｍφ前後の透明な球レンズを開口部の上に設
置すると、半値角が３０°前後の狭指向性を持つ高出力
ＬＥＤが得られる。この場合発光領域は電流狭窄領域上
のｐ型ＧａＡム３活性層６が担当し、発光径は１２０μ
φ程度に限定される。
ト溜に添加すればよい。ｐ／ｎ両クラッド層の不純物濃
度は順方向電圧（Ｖ、）を低下させるように高めに設定
（〜ｌＸｌ０ ｃｔｎ ）してある。又Ｕ混晶比は
ＤＨ構造の特性であるキャリアのとじ込め効果を持たせ
るよう０．３程度にしである。なおｐ活性層６の混晶比
は０．０３程度であるが、所望の発光波長に合うよう変
化させることができる（本実施例では８６０ｎｍ前後の
波長が得られる）。この後ｐ型ＧａＡｓ基板２側ＫＡｕ
Ｂ＊（金ベリリウム）、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層７
側にｈｕａｅ （金ゲルマニウム）合金をオーミック電
極として形成する。このうちＡｕＧ・合金８は電流狭窄
領域の上部から光を取り出せるように開口部（約１５０
μφ）を設ける。以上の様にして形成された発光素子は
６００μｍ角程度の太ささにグイシングして切出した後
、３００μｍφ前後の透明な球レンズを開口部の上に設
置すると、半値角が３０°前後の狭指向性を持つ高出力
ＬＥＤが得られる。この場合発光領域は電流狭窄領域上
のｐ型ＧａＡム３活性層６が担当し、発光径は１２０μ
φ程度に限定される。
上記実施例に基づいて、従来方法（Ｇｅを用いた場合）
と、本実施例（ｓｉを用いた場合）について、それぞれ
ｐ活性層６の不純物濃度と相対的な光出力を比較したの
が第２図である。濃度と光出力は強い相関を持っており
、１×１０ｃｒｒＬ を越えると結晶性が悪くなり非
発光再結合が増加するため、光出力は低下し始める。し
かし２ Ｘ １０ ” ｆｆ１− ’ぐらいまでは特性
は悪いが使用は可能である。なお第２図において２ Ｘ
Ｉ Ｑ ” ａｎ−’で見た場合、光出力は本発明で
２４の値が得られ、従来例より２０壬高い値が得られて
いる。
と、本実施例（ｓｉを用いた場合）について、それぞれ
ｐ活性層６の不純物濃度と相対的な光出力を比較したの
が第２図である。濃度と光出力は強い相関を持っており
、１×１０ｃｒｒＬ を越えると結晶性が悪くなり非
発光再結合が増加するため、光出力は低下し始める。し
かし２ Ｘ １０ ” ｆｆ１− ’ぐらいまでは特性
は悪いが使用は可能である。なお第２図において２ Ｘ
Ｉ Ｑ ” ａｎ−’で見た場合、光出力は本発明で
２４の値が得られ、従来例より２０壬高い値が得られて
いる。
上記実施例でＡＦ用ＬＥＤの製品歩留は、従来の２０チ
から６０％以上が安定して得られるようになり、同時に
従来より２割も光出力が高い赤外ＩＪＤが再現性良く得
られている。
から６０％以上が安定して得られるようになり、同時に
従来より２割も光出力が高い赤外ＩＪＤが再現性良く得
られている。
なお本発明は上記実施例に限られず種々の応用が可能で
ある。例えば本実施例ではＺｎ選択拡散による電流狭窄
構造ＬＥＤについて述べたが、他にＺｎ拡散領域に相当
する部分のｎ型ＧａＡｓ層を選択エツチングにより除去
した構造のＬＥＤについても適用できる。また本発明に
おいてｐ型Ｑ ａＡ！Ｊｈ Ｓ活性層の不純物濃度の上
限として２Ｘ１０１８ｃＩＩＬ−３としたが、下限につ
いてはｌＸｌ０”ｃ！Ｉｒ’当りが適当であると考えら
れる。
ある。例えば本実施例ではＺｎ選択拡散による電流狭窄
構造ＬＥＤについて述べたが、他にＺｎ拡散領域に相当
する部分のｎ型ＧａＡｓ層を選択エツチングにより除去
した構造のＬＥＤについても適用できる。また本発明に
おいてｐ型Ｑ ａＡ！Ｊｈ Ｓ活性層の不純物濃度の上
限として２Ｘ１０１８ｃＩＩＬ−３としたが、下限につ
いてはｌＸｌ０”ｃ！Ｉｒ’当りが適当であると考えら
れる。
［発明の効果］
以上説明した如く本発明によれば、高い光出力が得られ
、歩留向上が期待できる半導体発光素子が提供できるも
のである。
、歩留向上が期待できる半導体発光素子が提供できるも
のである。
第１図は本発明の一実施例と従来技術を説明するための
半導体発光素子の構成図、第２図は同素子の特性図であ
る。 １・・・ｐ側オーミック電極、２・・・ｐ型ＧａＡｓ基
板。 ３・・・ｐ型電流狭窄領域、４・・・ｎ型電流障壁層、
５・・・ｐ型Ｇ１ＡｔＡｓクラッド層、６・・・ｐ型Ｇ
ａＡム３活性層。 ７・・・ｎ型ＧａＡｔＡｌクラッド層、８・・・ｎ側オ
ーミック電極、９・・・Ｇ＆ＡｔＡｓダブルヘテロ接合
層。
半導体発光素子の構成図、第２図は同素子の特性図であ
る。 １・・・ｐ側オーミック電極、２・・・ｐ型ＧａＡｓ基
板。 ３・・・ｐ型電流狭窄領域、４・・・ｎ型電流障壁層、
５・・・ｐ型Ｇ１ＡｔＡｓクラッド層、６・・・ｐ型Ｇ
ａＡム３活性層。 ７・・・ｎ型ＧａＡｔＡｌクラッド層、８・・・ｎ側オ
ーミック電極、９・・・Ｇ＆ＡｔＡｓダブルヘテロ接合
層。
Claims (1)
- ｐ型ＧａＡｓ基板上に電流狭窄領域を有するｎ型ＧａＡ
ｓ層を設けたものにｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層、ｐ型
ＧａＡｌＡｓ活性層、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層を順
次設けたダブルヘテロ接合型の発光ダイオードにおいて
、前記ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層にＳｉ（シリコン）を主
なアクセプタ不純物として入れその不純物濃度が２×１
０＾１＾８ｃｍ＾−＾３以下であることを特徴とする半
導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62001017A JPS63169775A (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62001017A JPS63169775A (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63169775A true JPS63169775A (ja) | 1988-07-13 |
Family
ID=11489800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62001017A Pending JPS63169775A (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63169775A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0423772A2 (en) * | 1989-10-17 | 1991-04-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
| JP2001339099A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Showa Denko Kk | 赤外発光ダイオード用エピタキシャルウェハ、およびこれを用いた発光ダイオード |
| WO2006090841A1 (ja) * | 2005-02-25 | 2006-08-31 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | ダブルヘテロ接合を有するＡｌＧａＡｓ系発光ダイオードおよびその製造方法 |
-
1987
- 1987-01-08 JP JP62001017A patent/JPS63169775A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0423772A2 (en) * | 1989-10-17 | 1991-04-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
| US5073806A (en) * | 1989-10-17 | 1991-12-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element with grooves |
| JP2001339099A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Showa Denko Kk | 赤外発光ダイオード用エピタキシャルウェハ、およびこれを用いた発光ダイオード |
| WO2006090841A1 (ja) * | 2005-02-25 | 2006-08-31 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | ダブルヘテロ接合を有するＡｌＧａＡｓ系発光ダイオードおよびその製造方法 |
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