WO2006090841A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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emitting diode
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Kenichi Murase
Takashi Araki
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Dowa Electronics Materials Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an AlGaAs light emitting diode (hereinafter sometimes referred to as LED) having a double heterojunction used for spatial transmission of data and information, such as infrared light communication and remote control operation, and the like. It relates to the manufacturing method.
  • LED AlGaAs light emitting diode
  • small portable terminal devices having both a data communication function and a remote control operation function have also been developed.
  • long-wave infrared for example, 880 nm or more
  • remote control operation of the main unit is performed with an interval of about 5 m between the main unit and the data communication function is a short wavelength (for example, 870 nm or less).
  • an AlGaAs LED having a double heterojunction (DH structure) is widely used among LEDs that emit light by flowing a current in the forward direction of a PN junction of a compound semiconductor.
  • the small portable terminal device since the small portable terminal device is separated from the main device, it is required to receive infrared light emitted from the small portable terminal device with high sensitivity. And the sensitivity of the sensor that receives infrared rays is excellent at long wavelengths (for example, 880 nm or more). Therefore, the LED that emits light for remote control operation in a small portable terminal device is also used that emits light of the long wavelength.
  • the LED described in Patent Document 1 has been developed and used.
  • the LED described in Patent Document 1 is also an LED that emits infrared light having a short wavelength of 870 nm or less.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3187279
  • One possible solution is to reduce the emission wavelength of the LED for remote control operation and to increase the emission wavelength of the data transmission LED.
  • the present inventors tried to increase the emission wavelength of the data transmission LED.
  • the composition and thickness of the active layer of the LED for data transmission described above were examined and the emission wavelength of the LED for data transmission was increased, this time the response speed and light output decreased. It turned out to be.
  • the present invention solves the problem with the object of providing an LED and a method for manufacturing the same that exhibit quick response even at a long wavelength of light emission peak wavelength of 880 nm or more.
  • the present inventors have first made the peak wavelength of light emission by changing the dopant in the light-emitting layer to Si and Ge in an AlGaAs light-emitting diode. We have found that LEDs that exhibit high responsiveness can be obtained even at wavelengths above 880 nm. As a result of further studies, the present inventors have found that the dopant is Si and It was conceived that by using Ge, it was possible to suppress a decrease in reverse bias voltage (hereinafter sometimes referred to as Vr) after the AlGaAs light-emitting diode was turned on for a predetermined time.
  • Vr reverse bias voltage
  • the light-emitting diode according to the first invention is a light-emitting diode according to the first invention. That is, the light-emitting diode according to the first invention is a light-emitting diode according to the first invention.
  • a double heterojunction characterized by comprising at least one N-type cladding layer containing an N-type AlGaAs compound, wherein the light-emitting layer contains Si and Ge.
  • This is an AlGaAs light emitting diode.
  • a light-emitting diode according to a second invention provides
  • the AlGaAs light-emitting diode having a double heterojunction according to the first aspect of the invention, characterized in that the molar ratio of Si and Ge contained in the light-emitting layer is 0 and Ge / Si ⁇ 5 .
  • a light-emitting diode according to a third invention provides
  • the AlGaAs light-emitting diode having a double heterojunction according to the first aspect of the present invention, characterized in that the molar ratio of Si and Ge contained in the light-emitting layer is 5 and GeZSi.
  • a light emitting diode according to a fourth invention is
  • the P-type cladding layer has at least one selected from Zn, Mg, and Ge, and has a double heterojunction according to any one of the first to third inventions AlGaAs light-emitting diode.
  • a method for manufacturing a light-emitting diode according to a fifth invention comprises:
  • the AlGaAs light-emitting diode having a double heterojunction according to the first aspect of the present invention has a long peak wavelength of 880 nm or more and exhibits a quick response.
  • the AlGaAs light-emitting diode having a double heterojunction according to the second invention has a long peak wavelength of 880 nm or more, exhibits fast response, and the light-emitting diode. It was possible to keep the Vr value at a high level after lighting the switch for a predetermined time.
  • the AlGaAs light-emitting diode having a double heterojunction according to the third invention has a long emission peak wavelength of 880 nm or more, exhibits fast response, and the light-emitting diode is turned on for a predetermined time. After that, the Vr value was kept at a high level.
  • the AlGaAs light-emitting diode having a double heterojunction according to any of the first to third inventions has a long peak wavelength of 880 nm or more, exhibits fast response, and emits the light. It was possible to suppress the decrease in Vr value after the diode was turned on for a predetermined time, and the output and reliability were high.
  • an AlGaAs light-emitting diode having a double heterojunction having a peak light emission wavelength of 880 nm or more and exhibiting high-speed response is replaced with a conventional light-emitting diode. It was easy to manufacture in the same process.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an AlGaAs LED having a double heterojunction (DH structure) according to an embodiment of the present invention. From the top, an upper electrode 1, an N-type cladding layer 2, and a light emitting layer 3 A P-type cladding layer 4 and a back electrode 5 are shown.
  • DH structure double heterojunction
  • the LED according to the present invention is an AlGaAs LED from which a so-called GaAs substrate is removed, and is the one after the GaAs substrate is removed in the state of FIG.
  • the N-type cladding layer 2 includes N-type AlGa_As (where 0.115 ⁇ x ⁇ 0.45), and the light-emitting layer 3 has a P-type AlGaAs (where 0 ⁇ x ⁇ 0.1) and the P-type cladding layer 4 contains P-type Al Ga As (provided that 0.15 ⁇ x ⁇ 0.45).
  • the N-type cladding layer 2 and the P-type cladding layer 4 have an AlGa_As phase.
  • the A1 ratio is 0.15 ⁇ x ⁇ 0.45. It is desirable to be. If the A1 ratio is 0.15 or more, the effect of confining electrons and holes can be obtained. On the other hand, by setting the A1 ratio to 0.45 or less, the problem of element corrosion deterioration due to energization can be avoided, and in addition, an ohmic cross is generated at the interface between the cladding layer and the electrode and the interface between the cladding layers.
  • the A1 ratio of the light-emitting layer 3 is 0 ⁇ x ⁇ 0.1, so that the AlGaAs system according to the present invention can be avoided. It is desirable to make the emission wavelength of LED longer than 870nm.
  • Dopant concentration of N-type cladding layer 2 is 0. 5 X 10 18 cm_ 3 above, 0. 8 X 10 18 cm_ 3 or less, it is preferable that the dopant is Te or Si.
  • the peak emission wavelength of the LED is 880 nm or more, but the same as when emitting light at 870 nm. It was found that the response speed (rise time, fall time) of about the same level can be obtained, and the light emission output is equivalent.
  • the dopant is Ge alone, the emission wavelength of the LED cannot be increased, and the light receiving element cannot emit light in a wavelength region with good sensitivity.
  • the rise time which is an indicator of response speed, refers to the time from when an electrical signal is given to an LED until the LED's light output reaches 10% to 90% of the LED's maximum light output.
  • the fall time is the time from when the electrical signal applied to the LED disappears until the LED's light output reaches 90% to 10% of the LED's maximum light output. This rise time and fall time can be obtained by converting the light emitted by the LED into an electrical signal using a light receiving element and monitoring it with an oscilloscope.
  • An LED used for a large amount of data communication in a short time is required to have a rise time and a fall time of at least 40 ns or less. Therefore, the LED concerned Therefore, if the rise time and fall time can be designed to be 30 ns or less, it will be possible to provide a margin of about 10 ns, which will reduce the LED defect rate and greatly contribute to the yield improvement.
  • the LED is required to have a high Vr value (reverse bias voltage value).
  • Vr value does not decrease even after 1000 hours of energization in order to prevent the circuit equipped with the LED from being damaged due to fluctuations in the circuit.
  • the dopant of the P-type cladding layer 4 Zn, Mg, at least one element selected from Ge, 0. 5 X 10 18 cm_ 3 or more, 2 X 10 18 cm_ 3 following It is preferable to use at a density.
  • dopant density control can be easily performed by controlling the amount of Ge raw material and Si raw material used in LED manufacturing.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an LED manufacturing apparatus.
  • the growth of the N-type cladding layer 2, the light-emitting layer 3, and the P-type cladding layer 4 described in FIG. 1 is performed by, for example, a slow cooling method, and the temperature in the vicinity of the growing substrate is in the range of 600 ° C to 900 ° C.
  • a GaAs substrate is used as the substrate, and the N-type cladding layer 2, the light-emitting layer 3, and the P-type cladding layer 4 are grown in this order.
  • the GaAs substrate used here is either P-type, N-type, semi-insulating, or undoped. May be.
  • the order of growth is the order of P-type cladding layer 4, light-emitting layer 3, and N-type cladding layer 2.
  • the LED according to the present invention can obtain the same characteristics regardless of whether the top surface of the chip is N-type or P-type. This does not depend on the above growth order.
  • the shape of the upper and lower electrodes can be arbitrarily selected. Similar characteristics can be obtained for the growth of each layer by using a temperature difference method.
  • the slow cooling method which allows simultaneous growth of a large number of sheets, is advantageous in mass production.
  • the LED manufacturing equipment also has a three-point force consisting of a carbon growth jig 8, a base 9, and a cutting 6.
  • the growth jig 8 has at least three tanks. This is because three tanks with different compositions and dopants necessary for the epitaxial growth of the P-type cladding layer 4, the light emitting layer 3, and the N-type cladding layer 2 are required.
  • Ga raw material, A1 raw material, GaAs raw material, and dopant are prepared so as to have the same composition as each cladding layer and light emitting layer having a predetermined composition. Fill it up. At this time, Si raw material and Ge raw material weighed according to a predetermined GeZSi (molar ratio) to be added as a dopant of the light emitting layer are filled into a tank filled with the raw material of the light emitting layer.
  • a GaAs substrate 7 is accommodated in the base 9! Since the GaAs substrate 7 at this time is removed at the time of subsequent device fabrication, any of P-type, N-type, and non-doped may be used.
  • the temperature at the vicinity of the substrate 7 accommodated in the base 9 until the completion of the growth of the third layer is 900 ° C at the start of the growth of the first layer. However, it is preferably 600 ° C. when the growth of the third layer is completed.
  • the raw material melt is driven into the base 9 in which the GaAs substrate 7 is housed by driving the growth jig 8 and is applied to the GaAs substrate 7 at a predetermined temperature, time and slow cooling rate.
  • the partition 6 is operated to separate the remaining raw material melt from the GaAs substrate 7. By repeating this operation, each layer is grown.
  • the GaAs substrate is removed, the top electrode 1 and the back electrode 5 are installed, the epitaxial layer is chipped, and wiring to the electrode is performed.
  • the power to obtain LEDs This process is similar to AlGaAs LEDs with conventional double heterojunction (DH structure).
  • the surface of the chip is roughened in order to increase the light extraction efficiency from the chip after dividing the epitaxial layer into chips.
  • the small portable terminal using the LED according to the present invention obtained in this manner has a data transfer function and a remote control operation function between the small portable terminal and the main device that transmits and receives information.
  • This single LED can be used.
  • a small portable terminal can be reduced in size, simplified, and reduced in cost.
  • the LED according to the present invention is not limited to the above-described small portable terminal, and can be applied to various uses in which high-speed data transmission is performed using a long wavelength of 880 nm or more.
  • growth is performed in the order of the P-type cladding layer 4, the light emitting layer 3, and the N-type cladding layer 2.
  • GaAs50.6g, AIO.072g, SiO.55g, Gel. 385g was blended with Ga550g as a growth material for the light emitting layer.
  • GaAs 28.8g, AIO. 77g, and TeO. 014g were blended with Ga550g as the growth material for the N-type cladding layer.
  • the dopant density of the Si and Ge active layers of the light emitting layer is such that the Si amount is (5 ⁇ 10 18 ) / cm 3 and the Ge amount is (1 ⁇ 10 18 ) / cm 3 .
  • the growth jig is placed in a growth furnace, and nitrogen and oxygen contained in the atmosphere are evacuated from the furnace by vacuum evacuation. Enough After gassing, it was replaced with high purity hydrogen and placed in a high purity hydrogen stream. (In addition, a GaAs substrate is installed in the growth jig.) The temperature of the growth furnace under this high-purity hydrogen stream is raised to 920 ° C, and the temperature is adjusted to stabilize the furnace temperature. Retained.
  • the growth raw material of each layer filled in each tank provided in the growth jig becomes a raw material melt.
  • the GaAs substrate installed in the growth jig is moved below the P-type cladding layer growth raw material melt tank to start the growth of the P-type cladding layer.
  • the P-type cladding layer is grown, and when the growth is completed, the growth raw material melt of the P-type cladding layer is separated from the GaAs substrate.
  • the GaAs substrate force in which the P-type clad layer, the light-emitting layer, and the N-type clad layer thus obtained were epitaxially grown was also removed, and the LED according to Sample 1 of Example 1 was fabricated.
  • the LED of the manufactured sample 1 has a light emission output and a peak wavelength of light emission when a current of 20 mA DC is passed, a rise time and a fall time when a 500 mA pulse current is passed, and a Vr value before turning on the current.
  • the emission output was 5.2 mW
  • the emission peak wavelength was 882 nm
  • the rise time was 20 nS
  • the fall time was 25 nS
  • the Vr value was 1.00.
  • the dopant density of the Si and Ge active layers of the light emitting layer was the same as Sample 1 except that the Si amount was 1 X 10 19 / cm 3 and the Ge amount was 4 X 10 17 / cm 3 Thus, an LED related to Sample 3 was produced.
  • the emission output was 4.8 mW
  • the emission peak wavelength was 893 nm
  • the rise time was 19 nS
  • the fall time was 24 nS
  • the Vr value was 0.78.
  • the dopant density of the Si and Ge active layers of the light emitting layer was the same as Sample 1 except that the Si amount was 5 X lO 'cm 3 and the Ge amount was 7 X 10 17 / cm 3 .
  • the operation was carried out to produce an LED related to Sample 4.
  • the LED output for sample 4 produced was the light emission output and peak emission wavelength when a current of 20 mA DC was passed, the rise time and fall time when a 500 mA pulse current was passed, and the Vr value before turning on the current.
  • the emission output was 5.
  • the emission peak wavelength was 883 nm
  • the rise time was 20 nS
  • the fall time was 25 nS
  • the Vr value was 0.82.
  • the dopant density of the Si and Ge active layers of the light emitting layer was the same as Sample 1 except that the Si amount was 5 ⁇ 10 18 / cm 3 and the Ge amount was 1 ⁇ 10 19 / cm 3. Thus, an LED related to Sample 5 was produced.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • the dopant density of the Si and Ge active layers of the light emitting layer was the same as Sample 1 except that the Si amount was 2 X 10 18 / cm 3 and the Ge amount was 7 X 10 18 / cm 3. Thus, an LED related to Sample 6 was produced.
  • the light emission output and peak wavelength of light emission when a current of 20 mA DC is applied to the LED of Sample 6 produced, the rise time and fall time when a 500 mA pulse current is applied, and the Vr value before energization lighting are 1.
  • the emission output was 4.34 mW
  • the emission peak wavelength was 880 nm
  • the rise time was 23 nS
  • the fall time was 28 nS
  • the Vr value was 1.00.
  • the dopant density of the Si and Ge active layers of the light-emitting layer was the same as Sample 1 except that the Si amount was 7 X lO 'cm 3 and the Ge amount was 7 X 10 19 / cm 3 .
  • the operation was carried out to produce an LED related to Sample 7.
  • the light emission output and peak wavelength of light emission when a current of 20 mA DC is applied to the LED of the manufactured sample 7, the rise time and the fall time when a 500 mA pulse current is applied, and the Vr value before energization lighting are 1.
  • the emission output was 2.32 mW
  • the emission peak wavelength was 892 nm
  • the rise time was 7 nS
  • the fall time was 8 nS
  • the Vr value was 1.00.
  • the dopant density of the Si and Ge active layers of the light-emitting layer was the same as Sample 1 except that the Si amount was 5 X lO 'cm 3 and the Ge amount was 4 X 10 19 / cm 3 .
  • the operation was carried out to produce an LED related to Sample 8.
  • the measured light emission power was 3.32 mW
  • the emission peak wavelength was 880 nm
  • the rise time was 8 nS
  • the fall time was 8 nS
  • the Vr value was 1.00 Met.
  • the dopant density of the Si and Ge active layers of the light emitting layer was the same as Sample 1 except that the Si amount was 5 X 10 17 / cm 3 and the Ge amount was 1 X 10 2 / cm 3
  • an LED related to Sample 9 was produced.
  • the light emission output and peak wavelength of light emission when a current of 20 mA DC is applied to the LED of the manufactured sample 9, the rise time and the fall time when a 500 mA pulse current is applied, and the Vr value before energization lighting are 1.
  • the emission output was 3.5 mW
  • the emission peak wavelength was 882 nm
  • the rise time was 8 nS
  • the fall time was 8 nS
  • the Vr value was 1.00.
  • Example 2 The same operation as in Example 1 except that the dopant in the light emitting layer is all Ge, the dopant density of the active layer of Si and Ge of the light emitting layer is 0, and the Ge amount is l X 10 18 Zcm 3 As a result, an LED according to Comparative Example 1 was fabricated.
  • the light emission output and peak wavelength of light emission when a current of 20 mA DC is passed to the manufactured LED, the rise time and fall time when a 500 mA pulse current is passed, and the Vr value before energization lighting are standardized as 1.
  • the emission output was 5.2 mW
  • the emission peak wavelength was 870 nm
  • the rise time was 20 nS
  • the fall time was 25 nS
  • the Vr value was 1.00.
  • Each sample was mounted on a specified TO-18 stem, and then molded using an epoxy resin mixed with Sumitomo Bakelite Co., Ltd .: ECR-7217, ECH-7217 in a 1: 1 ratio.
  • the epoxy resin was cured at 115 ° C for 1 hour, followed by 150 hours and 5 hours of heat treatment for 2 cycles.
  • the luminescence intensity when DClOOmA was applied to both samples was measured by total luminescence measurement using an integrating sphere, and the measured luminescence intensity was specified as 1.00.
  • At least one P-type cladding layer containing P-type AlGaAs compound and at least one containing P-type AlGaAs compound An AlGaAs light emitting diode having a double heterojunction having a light emitting layer of at least one layer and at least one N type clad layer containing an N type AlGaAs compound.
  • the peak wavelength in the emission wavelength could be set to 880 nm or more while maintaining the response speed of rise time and fall time when flowing 500 mA pulse current to 30 ns or less.
  • the peak wavelength in the light emission wavelength could not be set to 880 nm or more.
  • the LED sample according to Example 1 when the molar ratio of Si to Ge contained in the light emitting layer is 5 ⁇ GeZSi, the response speeds of the rise time and the fall time are shown. Was found to be as fast as 10 ns or less. Therefore, the LED is suitable for applications that require a particularly high response speed.
  • the sample in which the light-emitting layer is doped with Si and Ge exhibits a change in light output even after the ESD resistance test and the 1000-hour energization compared to the sample in which only Ge is doped. It was found to be a highly reliable LED that was hardly seen.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an LED according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an LED manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • N-type cladding layer N-type cladding layer

Abstract

　発光のピーク波長が８８０ｎｍ以上で応答性が速い、ダブルヘテロ接合を有するＡｌＧ ａＡｓ系発光ダイオードを提供する。 　Ｐ型のＡｌＧａＡｓ化合物からなるＰ型クラッド層１と、Ｐ型のＡｌＧａＡｓ化合物か らなるＰ型の発光層２と、Ｎ型のＡｌＧａＡｓ化合物からなるＮ型クラッド層３との少な くとも３層を有するＬＥＤにおいて、前記発光層２にドーパントとしてＳｉとＧｅとを添加する。

Description

ダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードおよびその製造方 法
技術分野
[0001] 本発明は、赤外光通信やリモコン操作等の、データや情報の空間伝送に用いられ るダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオード（以下、 LEDと記載する場合 がある。）およびその製造方法に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、各種の小型携帯端末機器が開発され、例えば、データ通信機能とリモコン操 作機能とを併せ持った小型携帯端末機器も開発されている。ここで、リモコン操作機 能とデータ通信機能とを併せ持った小型携帯端末機器と、当該小型携帯端末機器と 情報の授受をおこなう本体機器との間の赤外通信システムにお 、て、リモコン操作機 能としては長波長（例えば 880nm以上）の赤外線を用いて本体機器との間で 5m程 度の間隔を空けて本体機器のリモコン操作をおこない、一方、データ通信機能は短 波長（例えば 870nm以下）の赤外線を用いて本体機器との間に 50cm〜： Lm程度の 間隔を空けてデータ授受をおこなうものが一般的である。ここで、当該赤外線の発光 素子としては、化合物半導体の PN接合の順方向に電流を流して発光させる LEDと のうち、ダブルへテロ接合 (DH構造）を有する AlGaAs系 LEDが広く用いられる。
[0003] ところで、リモコン操作とデータ通信とで赤外線の使用波長が異なるのは、次の理 由による。
即ち、リモコン操作の場合は、小型携帯端末機器と本体機器との間が離れているた め、小型携帯端末機器が発光する赤外光を高感度で受光することが求められる。そ して赤外線を受光するセンサーの感度は長波長（例えば 880nm以上)で優れる。そ こで、小型携帯端末機器においてリモコン操作の発光を行う LEDも、当該長波長の 発光を行うものが用いられて 、る。
一方、データ通信の場合は、大量のデータを短時間で送信することが求められるた め、発光の ON— OFF応答性が速い LEDが求められる。そして、当該応答性の速い LEDとして、例えば、特許文献 1に記載の LEDが開発され用いられている。ところが 、当該特許文献 1記載の LEDもやはり波長 870nm以下短波長の赤外光を発光する LEDである。
従って、現在の小型携帯端末機器等では、長波長の発光を行うリモコン操作用の L EDと短波長の発光を行うデータ送信用の LEDとの、 2種類の LEDを備えたものが 用いられている。
特許文献 1：特許 3187279号
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 当該小型携帯端末機器への、更なる小型化要請、低コスト化要請に対応するため 、上述した、リモコン操作用の LEDとデータ送信用の LEDとの 2種類の LEDを、一本 化した 、と 、うことが求められた。
当該一本ィ匕の方策としては、リモコン操作用の LEDの発光波長を短波長化する方 法と、データ送信用の LEDの発光波長を長波長化する方法とが考えられる。ところが 、リモコン操作用の LEDの発光波長を短波長化する方法では、上述した受光センサ 一の短波長領域での感度を上げる課題が新たに発生してしまう。そこで、本発明者ら は、データ送信用の LEDの発光波長を長波長化することを試みた。ところが、上述の データ送信用の LEDの活性層の組成や膜厚を検討し、当該データ送信用の LED の発光波長を長波長化したところ、今度は、応答性の速度や発光出力が低下してし まうことが判明した。
[0005] 本発明は、上記事情を考慮し、発光のピーク波長が 880nm以上の長波長におい ても、速い応答性を発揮する、 LEDおよびその製造方法を提供することを目的とする 課題を解決するための手段
[0006] 本発明者らは、上記目的に沿って鋭意研究した結果、まず、 AlGaAs系発光ダイォ ードにおいて、発光層におけるドーパントを、 Siおよび Geとすることにより、発光のピ ーク波長が 880nm以上であっても速 、応答性を発揮する LEDが得られることを見 ヽ だした。そして、本発明者らは、さらに研究を行った結果、前記ドーパントを Siおよび Geとすることにより、 AlGaAs系発光ダイオードの所定時間、点灯した後の耐逆バイ ァス電圧 (以下、 Vrと記載する場合がある。）の低下を抑制できることに想到した。
[0007] 即ち、第 1の発明に係る発光ダイオードは、
P型の AlGaAsィ匕合物を含む、少なくとも 1層の P型クラッド層と、
P型の AlGaAsィ匕合物を含む、少なくとも 1層の発光層と、
N型の AlGaAsィ匕合物を含む、少なくとも 1層の N型クラッド層とを有し、 前記発光層には、 Siと Geとが含まれて ヽることを特徴とするダブルへテロ接合を有 する AlGaAs系発光ダイオードである。
[0008] 第 2の発明に係る発光ダイオードは、
前記発光層に含まれて 、る Siと Geとのモル比力 0く Ge/Si≤ 5であることを特徴 とする第 1の発明に記載のダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードで ある。
[0009] 第 3の発明に係る発光ダイオードは、
前記発光層に含まれて 、る Siと Geとのモル比力 5く GeZSiであることを特徴とす る第 1の発明に記載のダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードである。
[0010] 第 4の発明に係る発光ダイオードは、
前記 P型クラッド層には、 Zn、 Mg、 Geから選択される少なくとも 1種以上が含まれて いることを特徴とする第 1から第 3の発明のいずれかに係るダブルへテロ接合を有す る AlGaAs系発光ダイオードである。
[0011] 第 5の発明に係る発光ダイオードの製造方法は、
GaAs基板上に、 P型クラッド層、発光層、 N型クラッド層の少なくとも 3層を液相成 長法にてェピタキシャル成長させる際、前記発光層へ Siと Geとを添加することを特徴 とするダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードの製造方法である。 発明の効果
[0012] 第 1の発明に係るダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードは、発光の ピーク波長が 880nm以上の長波長であり、速い応答性を発揮した。
[0013] 第 2の発明に係るダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードは、発光の ピーク波長が 880nm以上の長波長であり、速い応答性を発揮し、当該発光ダイォー ドを、所定時間点灯した後の Vr値を高水準に保つことができた。
[0014] 第 3の発明に係るダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードは、発光の ピーク波長が 880nm以上の長波長であり、速い応答性を発揮し、当該発光ダイォー ドを、所定時間点灯した後の Vr値を高水準に保つことができた。
[0015] 第 1から第 3の発明のいずれかに係るダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダ ィオードは、発光のピーク波長が 880nm以上の長波長であり、速い応答性を発揮し 、当該発光ダイオードを、所定時間点灯した後の Vr値の低下を抑制することができ、 出力や信頼性も高カゝつた。
[0016] 第 4の発明に係る LEDの製造方法によれば、発光のピーク波長が 880nm以上で、 速 、応答性を発揮するダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードを、従 来の発光ダイオードと同様の工程で容易に製造することができた。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明の実施形態に係る LEDの構造について、図 1を参照しながら説明す る。
図 1は、本発明の実施形態に係るダブルへテロ接合 (DH構造)を有する AlGaAs 系 LEDの模式的な断面図であり、上方から順に、上面電極 1、 N型クラッド層 2、発光 層 3、 P型クラッド層 4、裏面電極 5を示している。
また、本発明に係る LEDは、所謂 GaAs基板を除去した AlGaAs系の LEDで、図 1 の状態では GaAs基板が除去された後のものである。ここで、 N型クラッド層 2は N型 の Al Ga _ As (但し、 0. 15≤x≤0. 45)を含み、発光層 3は P型の Al Ga As (伹 し、 0≤x≤0. 1)を含み、 P型クラッド層 4は P型の Al Ga As (但し、 0. 15≤x≤0 . 45)を含んでいる。
[0018] ここで、 N型クラッド層 2、及び P型クラッド層 4は、 Al Ga _ As相を有するが、当該 Al Ga _ As相において、 A1比率は 0. 15≤x≤0. 45であることが望ましい。これは 、 A1比率を 0. 15以上にすると、電子および正孔を閉じこめる効果が得られる。一方 、 A1比率を 0. 45以下とすることで、通電による素子腐食劣化の問題を回避でき、さら に、当該クラッド層と電極との界面や、当該クラッド層間の界面にォーミックロスが発 生するのを回避して、順方向電圧の上昇が引き起こされるのを回避出来る力 である また、発光層 3の A1比率は、 0≤x≤0. 1であると、本発明に係る AlGaAs系 LED の発光波長を、波長 870nm以上へ長波長化することが容易となり望ましい。
[0019] 各層 2、 3、 4のドーパント密度およびドーパントについて説明する。
N型クラッド層 2のドーパント密度は 0. 5 X 1018cm_3以上、 0. 8 X 1018cm_3以下 であり、そのドーパントは Teまたは Siであることが好ましい。
[0020] 発光層 3ドーパント密度は 1 X 1018cm_3以上、 2 X 102Gcm_3以下であり、そのドー パントは、 Siおよび Geであり、かつその厚みは 0. 2 /ζ πι〜1. 5 mの範囲であること が好ましい。
ドーパント中の GeZSi (モル比）の値が 0 (即ち Siのみ）を超え、 5以下の範囲にある と、当該 LEDの発光のピーク波長は 880nm以上でありながら、 870nmで発光させ た場合と同程度の応答性の速さ（立ち上がり時間、立ち下がり時間）を得ることができ 、発光出力も同等であることが判明した。
[0021] さらに、 GeZSi (モル比）の値が 5を超えると、当該 LEDに流す電流を増加させて、 該 LEDの発光のピーク波長が 880nm以上となった場合は、 870nmで発光させた場 合より発光出力は 20%程度低下するが、応答性は 2倍以上に速くなることも判明した 。これによつて、大量のデータを高速に通信させることが可能となる。
一方、ドーパントを Geのみとすると、当該 LEDの発光波長を長波長化できず、受光 素子の感度が良好な波長域の発光をすることができないことも判明した。
[0022] ここで、応答速度の指標となる、立ち上がり時間とは、 LEDに電気信号が与えられ 、当該 LEDの発光出力が当該 LEDの最大発光出力の 10%から 90%となるまでの 時間をいう。また、立下り時間とは、 LEDに与えられていた電気信号の消滅し、当該 LEDの発光出力が当該 LEDの最大発光出力の 90%から 10%になるまでの時間を いう。この立ち上がり時間および立下り時間は、 LEDが発光する光を受光素子により 電気信号に変換し、オシロスコープでモニタリングすることで得られる。
[0023] 短時間での大量のデータ通信に用いられる LEDに対しては、立ち上がり時間およ び立下り時間を、少なくとも 40ns以下とすることが求められている。そこで、当該 LED において、立ち上がり時間および立下り時間を 30ns以下に設計することができれば 、約 10nsのマージンを持たせること可能となり、 LEDの不良率を低減、歩留まりの向 上に大きく寄与することから好まし 、。
[0024] 次に、当該 LEDに対しては、 Vr値 (逆バイアス電圧値）力 高いことが求められる。
これは当該 LEDを搭載している回路が、当該回路の揺らぎから破損するのを回避す るためには、 1000時間通電後であっても Vr値が低下しないことを求められるからで ある。
[0025] そこで、当該通電点灯時間の積算による Vr値の低下について研究をおこなった結 果、当該 LEDにおいて、通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕したとき、約 1000時間の通 電点灯を行った時点とにおける Vr値が 0. 75以上の値を保っていれば、 LEDを組み 込んだ回路の信頼性が高くなることに想到した。そして、ドーパントが Siのみであると 、 1000時間の通電点灯後に Vr値が 0. 75未満に低下する力 ドーパントが GeZSi (モル比） 0. 03以上であれば、 1000時間の通電点灯後における Vr値が 0. 75以上 を保つことに想到した。
[0026] また、 P型クラッド層 4のドーパンとしては、 Zn、 Mg、 Geから選択される少なくとも 1 種以上の元素を、 0. 5 X 1018cm_3以上、 2 X 1018cm_3以下の密度で用いることが 好ましい。当該ドーパント密度を、 0. 5 X 1018cm_3以上、 2 X 1018cm_3以下とするこ とで、十分な出力や信頼性を有する LEDを得ることが出来る。
[0027] 尚、上述した各ドーパント密度の制御は、 LED製造の際の Ge原料および Si原料の 仕込み量操作により、容易におこなうことができる。
[0028] 上述の構成を有する LEDは、いずれも、室温における 100mA通電で 1000時間 経過後も、発光出力が初期の 75%以上を維持するという信頼性を示した。
[0029] 次に、本発明の実施形態に係る LEDの製造方法について、図 1、 2を参照しながら 説明する。ここで、図 2は、 LEDの製造装置の模式断面図である。
図 1にて説明した、 N型クラッド層 2、発光層 3、 P型クラッド層 4の成長は、例えば徐 冷法で行い、成長中の基板近傍の温度は 600°C〜900°Cの範囲に管理する。基板 には GaAs基板を用い、 N型クラッド層 2、発光層 3、 P型クラッド層 4の順番に成長を 行う。ここで用いる GaAs基板は、 P型、 N型、半絶縁性、アンドープのいずれであつ てもよい。また、成長の順序は、 P型クラッド層 4、発光層 3、 N型クラッド層 2の順番で ちょい。
[0030] また、本発明による LEDは、チップ上面が N型、 P型のどちらでも同様の特性を得る ことができる。これは上記の成長順序によらないものである。また、上下両面の電極の 形状は任意に選ぶことができる。各層の成長は、温度差法を用いても同様の特性を 得ることができる。ただし、多数枚同時成長のできる徐冷法は、量産において有利で ある。
[0031] 上述した各層 1〜3をェピタキシャル成長について、図 2に示す LEDの製造装置の 模式断面図を用いてさらに説明する。
図 2に示すように LEDの製造装置は、カーボン製の成長用治具 8と、ベース 9と、仕 切り 6との 3点力も構成されている。
成長用治具 8は、少なくとも 3槽カもなる。これは、 P型クラッド層 4、発光層 3、 N型ク ラッド層 2のェピタキシャル成長に必要な、組成及びドーパントの異なる槽が 3槽必要 なことによる。
[0032] 成長用治具 8の各槽には、それぞれ Ga原料、 A1原料、 GaAs原料、およびドーパ ントを、所定組成を有する各クラッド層、発光層と同様の組成になるように調合して充 填しておく。このとき発光層のドーパントとして添加する所定の GeZSi (モル比）に応 じて秤量した、 Si原料、 Ge原料を発光層の原料が充填された槽へ充填する。
[0033] また、ベース 9の中には GaAs基板 7が収納されて!、る。このときの GaAs基板 7は、 後工程のデバイス作成時に除去されてしまうため、 P型、 N型、ノンドープいずれを用 いてもよい。そして、第 1層の成長開始力も第 3層の成長完了までベース 9に収納さ れている基板 7の近傍の温度は、第 1層の成長開始の際は、 900°Cで、ここから降温 し、第 3層の成長完了の際は、 600°Cであることが好ましい。
[0034] 以降の、 GaAs基板 7上への P型クラッド層 4、発光層 3、 N型クラッド層 2のェピタキ シャル成長は、通常の液層ェピタキシャル成長による従来のダブルへテロ接合（DH 構造)を有する AlGaAs系 LEDの製造と同様である。
即ち、原料融液を、成長用治具 8を動力して GaAs基板 7が収納されているベース 9 内に導入し、所定の温度、時間および徐冷速度において、 GaAs基板 7上へェピタキ シャル成長させた後、仕切り 6を動作して残余の原料融液を GaAs基板 7から分離す る。当該操作を繰り返すことにより各層の成長を行う。
ここで図 1に戻り、 GaAs基板上への各層のェピタキシャル成長が完了したら、 GaA s基板の除去、上面電極 1および裏面電極 5の設置、ェピタキシャル層のチップ化と 電極への配線をおこなって LEDを得る力 当該工程も従来のダブルへテロ接合 (D H構造）を有する AlGaAs系 LEDと同様である。
尚、前記ェピタキシャル層のチップ化のための分割後に、当該チップからの光の取 出し効率を高めるために、当該チップの表面を荒らすことも好ましい構成である。
[0035] このようにして得られた本発明に係る LEDを用いた小型携帯端末は、当該小型携 帯端末と情報の授受をおこなう本体機器との間の、データの授受機能およびリモコン 操作機能を、当該 1個の LEDに担わせることが可能となる。この結果、小型携帯端末 の小型化、簡略化、および低コストが可能となる。さらに、本発明に係る LEDは、上 述した小型携帯端末に限られず、波長 880nm以上の長波長を用いて、高速度のデ ータ送信を行う各種の用途へ適用することが出来る。
実施例
[0036] 以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。
(実施例 1)
当該実施例は、 P型クラッド層 4、発光層 3、 N型クラッド層 2の順序で成長をおこなう 例である。
まず、 P型クラッド層の成長原料として GaAs24. 5g、 AIO. 91g、 ZnO. l lgを配合 した。
次に、発光層の成長原料として Ga550gに対し、 GaAs50. 6g、 AIO. 072g、 SiO. 5 5g、 Gel. 385gを配合した。さらに、 N型クラッド層の成長原料として Ga550gに対し 、 GaAs 28. 8g、 AIO. 77g、 TeO. 014gを配合した。尚、このとき、発光層の Si、 Ge の活性層のドーパント密度は、 Si量は（5 X 1018) /cm3, Ge量は（1 X 1018) /cm3 となる。
[0037] 各層の成長原料を、成長用治具に設けられた各槽に充填した後、当該成長用治具 を成長炉内に入れ、炉内から真空排気により大気に含まれる窒素及び酸素を十分排 気した後、高純度水素で置換し高純度水素気流下においた。（尚、当該成長用治具 内には GaAs基板が設置しておく。）この高純度水素気流下の成長炉内を 920°Cま で昇温し、炉内温度を安定させるため当該温度に保持した。ここで、成長用治具に 設けられた各槽に充填された各層の成長原料は、原料融液となる。
[0038] 次に、当該成長用治具内に設置されている GaAs基板を、 P型クラッド層の成長原 料融液槽の下方へ移動して P型クラッド層の成長を開始するが、このとき、原料融液 を 900°Cで GaAs基板と接触させ、さらに降温しながら、厚さ 50 μ mの Al Ga As ( 但し、 x=0. 35)、ドーパント濃度 0. 7 X 1018cm3の P型クラッド層を成長させ、成長 が完了したら P型クラッド層の成長原料融液と GaAs基板とを分離する。
[0039] P型クラッド層の成長原料と GaAs基板とを分離したら、次は、当該 P型クラッド層が 成長した GaAs基板と、 P型発光層の成長原料融液とを接触させ、厚さ 0. 5 111の八1 Ga As (但し、 x=0)、ドーパント濃度 1. 5 X 1018cm3の P型発光層を成長させ、 成長が完了したら発光層の成長原料融液と GaAs基板とを分離する。
[0040] 発光層の成長原料と GaAs基板とを分離したら、さら〖こ降温しな力 Sら、当該発光層 が成長した GaAs基板と、 N型クラッド層の成長原料融液とを接触させ、厚さ 100 m の Al Ga As (但し、 x=0. 40)、ドーパント濃度 1 X 1018cm3の N型クラッド層を 60 0°Cにて成長させ、成長が完了したら N型クラッド層の成長原料融液と GaAs基板とを 分離し室温まで降温する。
[0041] このようにして得られた P型クラッド層、発光層、 N型クラッド層がェピタキシャル成長 した GaAs基板力も GaAs基板を除去し、実施例 1の試料 1に係る LEDを作製した。 作製された試料 1に係る LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光 のピーク波長、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、 通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ 、発光出力 5. 2mW、発光のピーク波長 882nm、立ち上がり時間 20nS、立ち下がり 時間 25nS、 Vr値 1. 00であった。この結果を表 1に示す。
[0042] 次に、発光層の Si、 Geの活性層のドーパント密度を、 Si量は 2 X 1018/cm3, Ge 量は 0とした以外は、試料 1と同様の操作をおこなって、試料 2に係る LEDを作製した 作製された試料 2に係る LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光 のピーク波長、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、 通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ 、発光出力 5mW、発光のピーク波長 882nm、立ち上がり時間 20nS、立ち下がり時 間 25nS、 Vr値 0. 68であった。この結果を表 1に示す。
[0043] 次に、発光層の Si、 Geの活性層のドーパント密度を、 Si量は 1 X 1019/cm3, Ge 量は 4 X 1017/cm3とした以外は、試料 1と同様の操作をおこなって、試料 3に係る L EDを作製した。
作製された試料 3に係る LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光 のピーク波長、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、 通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ 、発光出力 4. 8mW、発光のピーク波長 893nm、立ち上がり時間 19nS、立ち下がり 時間 24nS、 Vr値 0. 78であった。この結果を表 1に示す。
[0044] 次に、発光層の Si、 Geの活性層のドーパント密度を、 Si量は 5 X lO' cm3, Ge 量は 7 X 1017/cm3とした以外は、試料 1と同様の操作をおこなって、試料 4に係る L EDを作製した。
作製された試料 4に係る LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光 のピーク波長、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、 通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ 、発光出力 5. lmW、発光のピーク波長 883nm、立ち上がり時間 20nS、立ち下がり 時間 25nS、 Vr値 0. 82であった。この結果を表 1に示す。
[0045] 次に、発光層の Si、 Geの活性層のドーパント密度を、 Si量は 5 X 1018/cm3, Ge 量は 1 X 1019/cm3とした以外は、試料 1と同様の操作をおこなって、試料 5に係る L EDを作製した。
作製された試料 5に係る LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光 のピーク波長、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、 通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ 、発光出力 4. 7mW、発光のピーク波長 884nm、立ち上がり時間 18nS、立ち下がり 時間 18nS、 Vr値 1. 00であった。この結果を表 1に示す。
[0046] 次に、発光層の Si、 Geの活性層のドーパント密度を、 Si量は 2 X 1018/cm3, Ge 量は 7 X 1018/cm3とした以外は、試料 1と同様の操作をおこなって、試料 6に係る L EDを作製した。
作製された試料 6に係る LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光 のピーク波長、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、 通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ 、発光出力 4. 34mW、発光のピーク波長 880nm、立ち上がり時間 23nS、立ち下が り時間 28nS、 Vr値 1. 00であった。この結果を表 1に示す。
[0047] 次に、発光層の Si、 Geの活性層のドーパント密度を、 Si量は 7 X lO' cm3, Ge 量は 7 X 1019/cm3とした以外は、試料 1と同様の操作をおこなって、試料 7に係る L EDを作製した。
作製された試料 7に係る LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光 のピーク波長、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、 通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ 、発光出力 2. 32mW、発光のピーク波長 892nm、立ち上がり時間 7nS、立ち下がり 時間 8nS、 Vr値 1. 00であった。この結果を表 1に示す。
[0048] 次に、発光層の Si、 Geの活性層のドーパント密度を、 Si量は 5 X lO' cm3, Ge 量は 4 X 1019/cm3とした以外は、試料 1と同様の操作をおこなって、試料 8に係る L EDを作製した。
作製された試料 8に係る LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光 のピーク波長、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、 通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ 、を測定したところ、発光出力 3. 32mW、発光のピーク波長 880nm、立ち上がり時 間 8nS、立ち下がり時間 8nS、 Vr値 1. 00であった。この結果を表 1に示す。
[0049] 次に、発光層の Si、 Geの活性層のドーパント密度を、 Si量は 5 X 1017/cm3, Ge 量は 1 X 102 /cm3とした以外は、試料 1と同様の操作をおこなって、試料 9に係る L EDを作製した。 作製された試料 9に係る LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光 のピーク波長、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、 通電点灯前の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ 、発光出力 3. 5mW、発光のピーク波長 882nm、立ち上がり時間 8nS、立ち下がり 時間 8nS、 Vr値 1. 00であった。この結果を表 1に示す。
[0050] (比較例 1)
発光層中のドーパントを全て Geとし、発光層の Si、 Geの活性層のドーパント密度を 、 Si量は 0、 Ge量は l X 1018Zcm3とした以外は、実施例 1と同様の操作をおこなつ て、比較例 1に係る LEDを作製した。
作製された LEDに、 DC20mAの電流を流したときの発光出力と発光のピーク波長 、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち下がり時間、通電点灯前 の Vr値を 1と規格ィ匕して 1000時間通電点灯後の Vr値を測定したところ、発光出力 5 . 2mW、発光のピーク波長 870nm、立ち上がり時間 20nS、立ち下がり時間 25nS、 Vr値 1. 00であった。この結果を表 1に示す。
[0051] [表 1]
鄹) (驛；2ESD005 実誦 1 比較例 1 試料 2 試料 3 試料 4 試料 1 試料 5 試料 6 試料 7 試料 8 試料 9
Si量 [/cm3] 2X10 18 1X10 19 5X10 18 5X10 18 5X10 18 2X10 18 7X10 18 5X10 17 5X10 17 0
Ge量 [/cm3] 0 4X10 17 7X10 17 1 X10 18 1 X10 19 7X10 18 7X10 19 4X10 19 1 X10 20 1X10 18
Ge/Si (モル比） 0 0.03 0.15 0.31 3.07 3.07 9.22 92.21 307.37 ―
Po[mW] 5 4.8 5.1 5.2 4.7 4.34 2.32 3.32 3.5 5.2 ピ" «皮長 [nm] 882 893 883 882 884 880 892 880 882 870 立上り時間 [ns] 20 19 20 20 18 23 7 8 8 20 立下り時間 [ns] 25 24 25 25 18 28 8 8 8 25
1000時間通電後における 0.68 0.78 0.82 1.00 1.00 1.00 1 ,00 1.00 1.00 1.00 規格化された Vr値
次に、実施例 1に係る試料 1と比較例 1の試料を用いて、 ESD (Electrostatic Dis charge)耐性試験を行った。
両試料を、それぞれ規定の TO— 18ステムにマウントした後、住友ベークライト社製 ： ECR— 7217、 ECH— 7217を 1： 1で混合したエポキシ榭脂を用いてモールドした 。尚、当該エポキシ榭脂の硬化条件は、 115°Cで 1時間、続いて、 150時間で 5時間 の熱処理を 2サイクルとした。
ここで両試料の DClOOmA通電時における発光強度を、積分球を用いた全発光 測定により測定し、測定された発光強度をそれぞれ 1. 00と規格ィ匕した。
[0053] 次に、ステムにマウントされた両試料へ、 EIAJ規格の SD— 4701条件にて、電圧を 4000V、 300Vの 2水準とし、それぞれ 5回印カロを行った。
電圧印加後の両試料に対し、室温下で、通電量 DC100mA、通電時間 168時間、 500時間、 1000時間の通電試験を行い、各通電時間における両試料の発光強度（ 通電量 DClOOmA)を測定した。測定された両試料の発光強度を、前記 1. 00と規 格化された電圧印加前の発光強度と比較して出力比を求めた。当該出力比を表 2に 記載する。
[0054] [表 2]
Figure imgf000016_0001
(実施例 1および比較例 1のまとめ）
表 1の記載した、実施例 1に係る LED試料の試験結果より、 P型の AlGaAsィ匕合物 を含む少なくとも 1層の P型クラッド層と、 P型の AlGaAsィ匕合物を含む少なくとも 1層 の発光層と、 N型の AlGaAsィ匕合物を含む少なくとも 1層の N型クラッド層とを有する ダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードにお 、て、前記発光層に Siと Geとが含まれていることで、 500mAパルス電流を流したときの立ち上がり時間、立ち 下がり時間という応答速度を 30ns以下に保ちながら、発光波長におけるピーク波長 を 880nm以上とすることが出来た。一方、前記発光層に Siを含有しない比較例 1に 係る LED試料の試験結果によれば、発光波長におけるピーク波長を 880nm以上と することが出来な力つた。
[0056] そして、実施例 1に係る LED試料において、前記発光層に含まれている Siと Geと のモル比が 0< GeZSiであると、当該 LEDへ、 1000時間通電点灯後の Vr値が向 上し、データ送信用に適した LEDとなることが判明した。
[0057] さらに、実施例 1に係る LED試料において、前記発光層に含まれている Siと Geとの モル比が 0< GeZSi≤5であると、従来のデータ送信用 LEDと同等の発光出力を得 ることが出来た。
[0058] また、実施例 1に係る LED試料にぉ 、て、前記発光層に含まれて 、る Siと Geとの モル比が 5< GeZSiであると、立ち上がり時間、立ち下がり時間という応答速度が 10 ns以下という高速になることが判明した。従って、当該 LEDは、特に高速の応答速度 を要求される用途に適した LEDである。
[0059] さらに、表 2の結果より、前記発光層に Siと Geとをドーパントした試料は、 Geのみを ドーパントした試料に比べ、 ESD耐性試験および 1000時間通電後においても光出 力の変化が殆ど見られず、信頼性の高い LEDであることが判明した。
図面の簡単な説明
[0060] [図 1]本発明の実施形態に係る LEDの模式断面図である。
[図 2]本発明の実施形態に係る LEDの製造装置の模式断面図である。
符号の説明
[0061] 1.上面電極
2. N型クラッド層
3.発光層
4. P型クラッド層
5.裏面電極
6.仕切り
ー '6 膽 SVB。 'I eo£/90ozdf/ェ:) d 9 v 8O60/900Z OAV

Claims

請求の範囲
[1] P型の AlGaAsィ匕合物を含む、少なくとも 1層の P型クラッド層と、
P型の AlGaAsィ匕合物を含む、少なくとも 1層の発光層と、
N型の AlGaAsィ匕合物を含む、少なくとも 1層の N型クラッド層とを有し、 前記発光層には、 Siと Geとが含まれて ヽることを特徴とするダブルへテロ接合を有 する AlGaAs系発光ダイオード。
[2] 前記発光層に含まれて 、る Siと Geとのモル比力 0く Ge/Si≤ 5であることを特徴 とする請求項 1に記載のダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオード。
[3] 前記発光層に含まれている Siと Geとのモル比力 5< GeZSiであることを特徴とす る請求項 1に記載のダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオード。
[4] 前記 P型クラッド層には、 Zn、 Mg、 Geから選択される少なくとも 1種以上が含まれて
V、ることを特徴とする請求項 1から 3の 、ずれかに記載のダブルへテロ接合を有する
AlGaAs系発光ダイオード。
[5] GaAs基板上に、 P型クラッド層、発光層、 N型クラッド層の少なくとも 3層を液相成 長法にてェピタキシャル成長させる際、前記発光層へ Siと Geとを添加することを特徴 とするダブルへテロ接合を有する AlGaAs系発光ダイオードの製造方法。
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