JP3316062B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
-
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- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
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- H10H20/81—Bodies
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-
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩｎＧａＡｌＰ系を材
料として使用した高輝度構造の半導体発光素子に関す
る。
料として使用した高輝度構造の半導体発光素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、表示板等にはＧａＰ系材料か
らなる発光素子が使用されているが、更に高輝度の発光
素子としてＩｎＧａＡｌＰ系を材料とする発光素子が開
発されるようになってきている。
らなる発光素子が使用されているが、更に高輝度の発光
素子としてＩｎＧａＡｌＰ系を材料とする発光素子が開
発されるようになってきている。
【０００３】このＩｎＧａＡｌＰ系の材料では、発光波
長５５０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲において、直接遷移型
の発光が行われるため高い発光効率が得られることが特
徴となっている。すなわち、伝導帯の底の電子が価電子
帯の頂上のホールと再結合して発光する際に、直接遷移
型の発光では運動量の変化がないので間接遷移型の発光
よりも再結合が行われやすく、高い発光効率が得られ
る。
長５５０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲において、直接遷移型
の発光が行われるため高い発光効率が得られることが特
徴となっている。すなわち、伝導帯の底の電子が価電子
帯の頂上のホールと再結合して発光する際に、直接遷移
型の発光では運動量の変化がないので間接遷移型の発光
よりも再結合が行われやすく、高い発光効率が得られ
る。
【０００４】従って、この種の発光素子は、従来の発光
素子では暗くて対応することができなかった屋外表示
板、道路用表示板、及び自動車のストップランプ等の分
野に使用されつつある。
素子では暗くて対応することができなかった屋外表示
板、道路用表示板、及び自動車のストップランプ等の分
野に使用されつつある。
【０００５】図２は、ＩｎＧａＡｌＰ系材料による従来
の半導体発光素子の断面構造図である。
の半導体発光素子の断面構造図である。
【０００６】この発光素子では、結晶成長法として、Ｖ
族材料にアルシンガス（ＡｓＨ3 ）及びフォスフィンガ
ス（ＰＨ3 ）、III 族材料にトリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、及びトリメチ
ルアルミニウム（ＴＭＡ）、ドーピング材料にシランガ
ス（ＳｉＨ4 ）及びジメチルジンク（ＤＭＺｎ）をそれ
ぞれ使用し、一定の減圧化で結晶成長させる有機金属化
学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いる。
族材料にアルシンガス（ＡｓＨ3 ）及びフォスフィンガ
ス（ＰＨ3 ）、III 族材料にトリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、及びトリメチ
ルアルミニウム（ＴＭＡ）、ドーピング材料にシランガ
ス（ＳｉＨ4 ）及びジメチルジンク（ＤＭＺｎ）をそれ
ぞれ使用し、一定の減圧化で結晶成長させる有機金属化
学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いる。
【０００７】すなわち、成長炉内へｎ−ＧａＡｓ基板１
０１を設置し、一定の減圧化及び温度に保持し、上記の
Ｖ族、III 族及びドーピング材料を各成長層に対して設
定された流量で流し込み、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０
２、ｎ−ＩｎＡｌＰ／ＧａＡｓ光反射層１０３、ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｌＰクラッド層１０４、アンドープ−ＩｎＧａ
ＡｌＰ活性層１０５、Ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１
０６、及びＰ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０７を順次積
層させる。
０１を設置し、一定の減圧化及び温度に保持し、上記の
Ｖ族、III 族及びドーピング材料を各成長層に対して設
定された流量で流し込み、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０
２、ｎ−ＩｎＡｌＰ／ＧａＡｓ光反射層１０３、ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｌＰクラッド層１０４、アンドープ−ＩｎＧａ
ＡｌＰ活性層１０５、Ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１
０６、及びＰ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０７を順次積
層させる。
【０００８】その後、このようにして形成されたエピタ
キシャル層のウェーハを炉より取り出し、真空蒸着法に
よりウェーハの両面にＡｕ材料を積層させ、写真しょく
がい法よりＰ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０７にＰ側電
極１０８を、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１側にｎ側電極１０
９をそれぞれ形成する。そして、ダイシングで個々のチ
ップに分割して図２に示すような発光素子が得られる。
キシャル層のウェーハを炉より取り出し、真空蒸着法に
よりウェーハの両面にＡｕ材料を積層させ、写真しょく
がい法よりＰ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０７にＰ側電
極１０８を、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１側にｎ側電極１０
９をそれぞれ形成する。そして、ダイシングで個々のチ
ップに分割して図２に示すような発光素子が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の発光素子では、活性層１０５で発光した光や光反射
層１０３で反射した光が電流拡散層１０７の表面から外
部へ出力するとき、該表面が鏡面となっているため、臨
海角度以上で光の全反射が生じ、十分に外部へ光を取り
出すことができない。
造の発光素子では、活性層１０５で発光した光や光反射
層１０３で反射した光が電流拡散層１０７の表面から外
部へ出力するとき、該表面が鏡面となっているため、臨
海角度以上で光の全反射が生じ、十分に外部へ光を取り
出すことができない。
【００１０】この対策として、図３及び図４に示すよう
な発光素子が提案されている。
な発光素子が提案されている。
【００１１】図３に示すものは、電流拡散層１０７に格
子不整合を大きくずらして層表面を粗い状態にしたＰ−
ＩｎＧａＡｌＰ光散乱層１０７Ａを設けて、光り取り出
し効率を向上させた例である。しかし、これ例では、前
記格子不整合による表面層での歪みが転位（欠陥）を発
生しやすくし、それが発光素子の通電中に増殖、移動し
活性層１０５等に到達してその部分の劣化を引き起こ
し、光出力劣化等のデバイス特性を悪化させる恐れがあ
る。
子不整合を大きくずらして層表面を粗い状態にしたＰ−
ＩｎＧａＡｌＰ光散乱層１０７Ａを設けて、光り取り出
し効率を向上させた例である。しかし、これ例では、前
記格子不整合による表面層での歪みが転位（欠陥）を発
生しやすくし、それが発光素子の通電中に増殖、移動し
活性層１０５等に到達してその部分の劣化を引き起こ
し、光出力劣化等のデバイス特性を悪化させる恐れがあ
る。
【００１２】図４に示すものは、Ｈ3 ＰＯ4 系のエッチ
ング液を用いてＰ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０７の表
面を粗い状態にする手法であるが、エピタキシャル層が
薄いためエッチング制御が困難であるという問題があ
る。
ング液を用いてＰ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層１０７の表
面を粗い状態にする手法であるが、エピタキシャル層が
薄いためエッチング制御が困難であるという問題があ
る。
【００１３】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、デバイス特性
を悪化させることなく容易に光り取り出し面を粗い状態
にして光の取り出し効率を向上させた半導体発光素子を
提供することである。
するためになされたもので、その目的は、デバイス特性
を悪化させることなく容易に光り取り出し面を粗い状態
にして光の取り出し効率を向上させた半導体発光素子を
提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴は、ＧａＡｓ基板上に少なくともＩｎ
ＧａＡｌＰ系からなるクラッド層及び活性層とＧａＡｌ
Ａｓ系またはＩｎＧａＡｌＰ系からなる電流拡散層とが
順次形成され、前記活性層から発光された光を外部に取
り出す光取り出し面がＧａＡｌＡｓ系またはＩｎＧａＡ
ｌＰ系からなる光の散乱を生ずる粗い状態の光散乱面と
して形成された半導体発光素子において、前記光散乱面
は、III 族に対するＶ族の原料比（Ｖ／III 比）を前記
電流拡散層の形成時のＶ／III 比より低下させて光の散
乱を生ずる粗い状態になるように形成したことにある。
に、本発明の特徴は、ＧａＡｓ基板上に少なくともＩｎ
ＧａＡｌＰ系からなるクラッド層及び活性層とＧａＡｌ
Ａｓ系またはＩｎＧａＡｌＰ系からなる電流拡散層とが
順次形成され、前記活性層から発光された光を外部に取
り出す光取り出し面がＧａＡｌＡｓ系またはＩｎＧａＡ
ｌＰ系からなる光の散乱を生ずる粗い状態の光散乱面と
して形成された半導体発光素子において、前記光散乱面
は、III 族に対するＶ族の原料比（Ｖ／III 比）を前記
電流拡散層の形成時のＶ／III 比より低下させて光の散
乱を生ずる粗い状態になるように形成したことにある。
【００１５】好ましくは、前記光散乱面の形成時におけ
るＶ／III 比は、前記光散乱面がＧａＡｌＡｓ系である
ときには２０以下に設定し、前記光散乱面がＩｎＧａＡ
ｌＰ系であるときには１５０以下に設定する。
るＶ／III 比は、前記光散乱面がＧａＡｌＡｓ系である
ときには２０以下に設定し、前記光散乱面がＩｎＧａＡ
ｌＰ系であるときには１５０以下に設定する。
【００１６】
【作用】上述の如き構成によれば、光散乱面の形成時に
おけるＶ／III 比を電流拡散層形成時より低下させる
（例えば光散乱面がＧａＡｌＡｓ系であるときには２０
以下に低下させ、またＩｎＧａＡｌＰ系であるときには
１５０以下に低下させる）ことにより、電流拡散層の表
面が凹凸となる光散乱面を形成する。これにより、デバ
イス特性を悪化させることなく容易に光り取り出し面を
粗い状態にした光散乱面を形成することができ、光の取
り出し効率を向上させることができる。
おけるＶ／III 比を電流拡散層形成時より低下させる
（例えば光散乱面がＧａＡｌＡｓ系であるときには２０
以下に低下させ、またＩｎＧａＡｌＰ系であるときには
１５０以下に低下させる）ことにより、電流拡散層の表
面が凹凸となる光散乱面を形成する。これにより、デバ
イス特性を悪化させることなく容易に光り取り出し面を
粗い状態にした光散乱面を形成することができ、光の取
り出し効率を向上させることができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明を実施した半導体発光素子の断
面構造図である。
明する。図１は、本発明を実施した半導体発光素子の断
面構造図である。
【００１８】同図に示すが如く、この半導体発光素子
は、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層
２、ｎ−ＩｎＡｌＰ／ＧａＡｓ光反射層３、ｎ−ＩｎＧ
ａＡｌＰクラッド層４、アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活
性層５、Ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層６、Ｐ−ＧａＡ
ｌＡｓ電流拡散層７、及び本発明の特徴を成すＰ−Ｇａ
ＡｌＡｓ光散乱層８を順次積層させた構造となってい
る。さらに、該Ｐ−ＧａＡｌＡｓ光散乱層８の表面中央
部にはＰ側電極９が形成され、前記ｎ−ＧａＡｓ基板１
の裏面全面にはｎ側電極１０が形成されている。
は、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層
２、ｎ−ＩｎＡｌＰ／ＧａＡｓ光反射層３、ｎ−ＩｎＧ
ａＡｌＰクラッド層４、アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活
性層５、Ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層６、Ｐ−ＧａＡ
ｌＡｓ電流拡散層７、及び本発明の特徴を成すＰ−Ｇａ
ＡｌＡｓ光散乱層８を順次積層させた構造となってい
る。さらに、該Ｐ−ＧａＡｌＡｓ光散乱層８の表面中央
部にはＰ側電極９が形成され、前記ｎ−ＧａＡｓ基板１
の裏面全面にはｎ側電極１０が形成されている。
【００１９】ここで、ｎ−ＩｎＡｌＰ／ＧａＡｓ光反射
層３は、アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層５で発光す
る光の波長λの１／４ｎ（ｎ：材料の屈折率）の厚さの
ｎ−ＩｎＡｌＰ層とｎ−ＧａＡｓ層とを交互に積層させ
た多層構造になっている。さらに、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層４、Ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層６、Ｐ−
ＧａＡｌＡｓ電流拡散層７、及びＰ−ＧａＡｌＡｓ光散
乱層８は、アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層５で発光
した光が十分に透過されるようなＡｌの混晶比（後述す
る）になっている。
層３は、アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層５で発光す
る光の波長λの１／４ｎ（ｎ：材料の屈折率）の厚さの
ｎ−ＩｎＡｌＰ層とｎ−ＧａＡｓ層とを交互に積層させ
た多層構造になっている。さらに、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層４、Ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層６、Ｐ−
ＧａＡｌＡｓ電流拡散層７、及びＰ−ＧａＡｌＡｓ光散
乱層８は、アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層５で発光
した光が十分に透過されるようなＡｌの混晶比（後述す
る）になっている。
【００２０】次に、上記構造の半導体発光素子の製造方
法について説明する。
法について説明する。
【００２１】各半導体結晶層の成長にはＭＯＣＶＤ法を
用いる。すなわち、III 族材料としてトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及び
トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を使用すると共に、Ｖ
族材料としてアルシンガス（ＡｓＨ3 ）及びフォスフィ
ンガス（ＰＨ3 ）使用し、また、ｎ，Ｐ型のドーピング
材料としてはそれぞれシランガス（ＳｉＨ4 ）及びジメ
チルジンク（ＤＭＺｎ）を使用し、反応室に設置したｎ
−ＧａＡｓ基板１を一定温度に保持した後、水素ガス
（Ｈ2 ）をキャリアガスとして上記材料を所定の割合で
反応室へ流入させ、化学的に反応させることにより基板
１上へ結晶層を順次積層させる。
用いる。すなわち、III 族材料としてトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及び
トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を使用すると共に、Ｖ
族材料としてアルシンガス（ＡｓＨ3 ）及びフォスフィ
ンガス（ＰＨ3 ）使用し、また、ｎ，Ｐ型のドーピング
材料としてはそれぞれシランガス（ＳｉＨ4 ）及びジメ
チルジンク（ＤＭＺｎ）を使用し、反応室に設置したｎ
−ＧａＡｓ基板１を一定温度に保持した後、水素ガス
（Ｈ2 ）をキャリアガスとして上記材料を所定の割合で
反応室へ流入させ、化学的に反応させることにより基板
１上へ結晶層を順次積層させる。
【００２２】具体的には、反応室を３０〜１００Ｔｏｒ
ｒの減圧状態で多量のキャリアガスである水素を流して
おき、シリコンサセプター上にｎ−ＧａＡｓ基板１を設
置した後、アルシンガスを流入させ、６００〜８００℃
へ昇温して一定温度に保つ。その後、各成長層の条件に
応じて材料を適当な割合にして反応室へ流入させる。そ
の際に、各層成長におけるＶ族材料とIII 族材料との流
量の比（Ｖ／III 比）は、Ｐ（燐）系の層で約２００〜
２５０、Ａｓ系の層が２０〜３０とする。
ｒの減圧状態で多量のキャリアガスである水素を流して
おき、シリコンサセプター上にｎ−ＧａＡｓ基板１を設
置した後、アルシンガスを流入させ、６００〜８００℃
へ昇温して一定温度に保つ。その後、各成長層の条件に
応じて材料を適当な割合にして反応室へ流入させる。そ
の際に、各層成長におけるＶ族材料とIII 族材料との流
量の比（Ｖ／III 比）は、Ｐ（燐）系の層で約２００〜
２５０、Ａｓ系の層が２０〜３０とする。
【００２３】ここで、本発明の特徴であるＰ−ＧａＡｌ
Ａｓ光散乱層８の成長においては、Ｖ族材料の流量を低
下させ、Ｖ／III 比で２０以下として成長面が荒れる条
件としている。すなわち、通常、Ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流
拡散層を成長するときの条件としては表面荒れが発生し
ないようにＶ族材料を多く流しているが、本実施例で
は、該表面の近くでその流量を低下させる（Ｖ／III 比
で２０以下）ことにより、表面に凹凸を発生させて荒れ
た表面のＰ−ＧａＡｌＡｓ光散乱層８を形成するように
する。
Ａｓ光散乱層８の成長においては、Ｖ族材料の流量を低
下させ、Ｖ／III 比で２０以下として成長面が荒れる条
件としている。すなわち、通常、Ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流
拡散層を成長するときの条件としては表面荒れが発生し
ないようにＶ族材料を多く流しているが、本実施例で
は、該表面の近くでその流量を低下させる（Ｖ／III 比
で２０以下）ことにより、表面に凹凸を発生させて荒れ
た表面のＰ−ＧａＡｌＡｓ光散乱層８を形成するように
する。
【００２４】各層は、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、０．５
μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層２（但し、Ｓｉドープ、
キャリア濃度：４×１０7 ｃｍ-3）と、ｎ−Ｉ0.5 Ａｌ
0.5Ｐ／ＧａＡｓ光反射層３（但し、Ｓｉドープ、キャ
リア濃度：４×１０7 ｃｍ-3）と、０．６μｍのｎ−Ｉ
0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層４（但し、
Ｓｉドープ、キャリア濃度：３×１０7 ｃｍ-3）と、
０．３μｍのアンドープ−Ｉ0.5 （Ｇａ0.85Ａｌ0.15）
0.5 Ｐ活性層５と、０．６μｍのＰ−Ｉ0.5 （Ｇａ0.3
Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層６（但し、Ｚｎドープ、キ
ャリア濃度：３×１０7 ｃｍ-3）とを順次成長させる。
μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層２（但し、Ｓｉドープ、
キャリア濃度：４×１０7 ｃｍ-3）と、ｎ−Ｉ0.5 Ａｌ
0.5Ｐ／ＧａＡｓ光反射層３（但し、Ｓｉドープ、キャ
リア濃度：４×１０7 ｃｍ-3）と、０．６μｍのｎ−Ｉ
0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層４（但し、
Ｓｉドープ、キャリア濃度：３×１０7 ｃｍ-3）と、
０．３μｍのアンドープ−Ｉ0.5 （Ｇａ0.85Ａｌ0.15）
0.5 Ｐ活性層５と、０．６μｍのＰ−Ｉ0.5 （Ｇａ0.3
Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層６（但し、Ｚｎドープ、キ
ャリア濃度：３×１０7 ｃｍ-3）とを順次成長させる。
【００２５】さらに、前記クラッド層６上に活性層５で
発光した光の波長に対して十分透明な６μｍのＰ−Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ電流拡散層７（但し、Ｚｎドープ、キ
ャリア濃度：２×１０18ｃｍ-3）を成長させ、その後、
上述したＶ／III 比を２０以下にした１μｍのＰ−Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ光散乱層８（但し、Ｚｎドープ、キャ
リア濃度：２×１０18ｃｍ-3）を成長させる。このよう
にして、光取り出し面である最上層が光散乱層となる構
造が得られる。
発光した光の波長に対して十分透明な６μｍのＰ−Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ電流拡散層７（但し、Ｚｎドープ、キ
ャリア濃度：２×１０18ｃｍ-3）を成長させ、その後、
上述したＶ／III 比を２０以下にした１μｍのＰ−Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 Ａｓ光散乱層８（但し、Ｚｎドープ、キャ
リア濃度：２×１０18ｃｍ-3）を成長させる。このよう
にして、光取り出し面である最上層が光散乱層となる構
造が得られる。
【００２６】これによって、デバイス特性を悪化させる
ことなく容易に光り取り出し面を粗い状態にした光散乱
層を形成することができ、光の取り出し効率を従来（図
２）の約２倍に向上させることができる。
ことなく容易に光り取り出し面を粗い状態にした光散乱
層を形成することができ、光の取り出し効率を従来（図
２）の約２倍に向上させることができる。
【００２７】以上のようにして得られたエピタキシャル
層のウェーハに真空蒸着によりウェーハ両面にＡｕ材料
を積層させ、写真しょくがい法よりＰ−Ｇａ0.3 Ａｌ
0.7 光散乱層８の中央部にＰ側電極９を、ｎ−ＧａＡｓ
基板１側にｎ側電極１０をそれぞれ形成し、その後、ダ
イシングで個々のチップに分割して図１に示すような発
光素子が得られる。
層のウェーハに真空蒸着によりウェーハ両面にＡｕ材料
を積層させ、写真しょくがい法よりＰ−Ｇａ0.3 Ａｌ
0.7 光散乱層８の中央部にＰ側電極９を、ｎ−ＧａＡｓ
基板１側にｎ側電極１０をそれぞれ形成し、その後、ダ
イシングで個々のチップに分割して図１に示すような発
光素子が得られる。
【００２８】なお、上記実施例では、電流拡散層７がＧ
ａＡｌＡｓ系であるのでＶ／III 比を２０以下に設定し
たが、電流拡散層７がＩｎＧａＡｌＰ系であるときには
１５０以下に設定するようにする。
ａＡｌＡｓ系であるのでＶ／III 比を２０以下に設定し
たが、電流拡散層７がＩｎＧａＡｌＰ系であるときには
１５０以下に設定するようにする。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、電流拡散層の形成時のＶ／III 比より低下させて光
取り出し面を光散乱面として形成したので、デバイス特
性を悪化させることなく容易に光散乱面を得ることがで
き、光の取り出し効率を向上させることができる。これ
により、より高輝度な発光素子を容易に実現することが
可能となる。
ば、電流拡散層の形成時のＶ／III 比より低下させて光
取り出し面を光散乱面として形成したので、デバイス特
性を悪化させることなく容易に光散乱面を得ることがで
き、光の取り出し効率を向上させることができる。これ
により、より高輝度な発光素子を容易に実現することが
可能となる。
【図１】本発明を実施した半導体発光素子の断面構造図
である。
である。
【図２】ＩｎＧａＡｌＰ系材料による従来の半導体発光
素子の断面構造図である。
素子の断面構造図である。
【図３】従来の他の半導体発光素子の断面構造図であ
る。
る。
【図４】従来の他の半導体発光素子の断面構造図であ
る。
る。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ−ＩｎＡｌＰ／ＧａＡｓ光反射層 ４ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層 ５ アンドープ−ＩｎＧａＡｌＰ活性層 ６ Ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層 ７ Ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流拡散層 ８ Ｐ−ＧａＡｌＡｓ光散乱層 ９ Ｐ側電極 １０ ｎ側電極
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01L 31/02 - 31/10 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】ＧａＡｓ基板上に少なくともＩｎＧａＡｌ
Ｐ系からなるクラッド層及び活性層とＧａＡｌＡｓ系ま
たはＩｎＧａＡｌＰ系からなる電流拡散層とが順次形成
され、前記活性層から発光された光を外部に取り出す光
取り出し面がＧａＡｌＡｓ系またはＩｎＧａＡｌＰ系か
らなる光の散乱を生ずる粗い状態の光散乱面として形成
された半導体発光素子において、 前記光散乱面は、III 族に対するＶ族の原料比（Ｖ／II
I 比）を前記電流拡散層の形成時のＶ／III 比より低下
させて光の散乱を生ずる粗い状態になるように形成した
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】前記光散乱面の形成時におけるＶ／III 比
は、前記光散乱面がＧａＡｌＡｓ系であるときには２０
以下に設定し、前記光散乱面がＩｎＧａＡｌＰ系である
ときには１５０以下に設定したことを特徴とする請求項
１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】以下の各工程 (1) ＧａＡｓ基板上に光反射層を、該光反射層上にＩｎ
ＧａＡｌＰ系からなる下部クラッド層を、該下部クラッ
ド層上に活性層を、該活性層上にＩｎＧａＡｌＰ系から
なる上部クラッド層を順次形成する第１の工程、 (2) 前記上部クラッド層上に第１のＶ／III 比によっ
て、ＧａＡｌＡｓまたはＩｎＧａＡｌＰからなる電流拡
散層を形成する第２の工程、 (3) 前記電流拡散層上に第２のＶ／III 比によって、Ｇ
ａＡｌＡｓ系またはＩｎＧａＡｌＰ系からなる光の散乱
を生ずる表面荒れを持つ光散乱層を形成する第３の工
程、 の３工程からなる有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）による半導体発光素子の製造方法であって、 前記第２のＶ／III 比を前記第１のＶ／III 比より低く
することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項４】前記光散乱層は、前記第２のＶ／III 比が
２０以下のＧａＡｌＡｓ系から作られることを特徴とす
る請求項３記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５】前記光散乱層は、前記第２のＶ／III 比が
１５０以下のＩｎＧａＡｌＰ系から作られることを特徴
とする請求項３記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項６】ＧａＡｓバッファ層が前記ＧａＡｓ基板上
に形成され、前記光反射層が該ＧａＡｓバッファ層上に
形成されることを特徴とする請求項３記載の半導体発光
素子の製造方法。 - 【請求項７】前記工程はさらに、前記光散乱層上の一部
に金属電極を形成する第４の工程を含むことを特徴とす
る請求項３記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項８】前記光反射層は、ＩｎＡｌＰ層とＧａＡｓ
層の複数個の対で構成される１／４波長反射層であるこ
とを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子の製造方
法。
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