JPS63278383A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JPS63278383A JPS63278383A JP62114003A JP11400387A JPS63278383A JP S63278383 A JPS63278383 A JP S63278383A JP 62114003 A JP62114003 A JP 62114003A JP 11400387 A JP11400387 A JP 11400387A JP S63278383 A JPS63278383 A JP S63278383A
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- gaalas
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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GaAlAsを用いた発光ダイオードに関し、
特に可視光で高輝度の発光ダイオードとして使用される
ものである。
特に可視光で高輝度の発光ダイオードとして使用される
ものである。
(従来の技術)
可視光(波長が660±10nm程度)で高輝度の発光
ダイオードとしては、文献 (National TechnicalRe p
o r t Vol、29 、No、6 、Dec
、1983、P787)に記載されているような構造の
ものが知られている。第5図にその発光ダイオードを示
す。
ダイオードとしては、文献 (National TechnicalRe p
o r t Vol、29 、No、6 、Dec
、1983、P787)に記載されているような構造の
ものが知られている。第5図にその発光ダイオードを示
す。
第5図に示されているように、この発光ダイオードは、
それぞれが高A1As混晶比を有するP型およびN型の
クラッド層11.12と、所定の発光波長となるような
A1As混晶比を有するアクテイブ層13とから成るダ
ブルヘテロ(D−H)構造と、P、N両りラッド層11
.12のAノAs混晶比よりその混晶比が若干低下され
比抵抗が小さく、かつ良好なオーミック接触が得られる
P型およびN型のコンタクト層14.15を形成した5
層構造の発光素子となっている。
それぞれが高A1As混晶比を有するP型およびN型の
クラッド層11.12と、所定の発光波長となるような
A1As混晶比を有するアクテイブ層13とから成るダ
ブルヘテロ(D−H)構造と、P、N両りラッド層11
.12のAノAs混晶比よりその混晶比が若干低下され
比抵抗が小さく、かつ良好なオーミック接触が得られる
P型およびN型のコンタクト層14.15を形成した5
層構造の発光素子となっている。
このようなり−H構造の素子の発光出力は、P型および
N型クラッド層11.12の各不純物濃度すなわちアク
セプタ(Z n)およびドナー(Te)濃度に依存し、
発光出力を高めるには、これらの濃度をそれぞれアクテ
ィブ層13のアクセプタ(Zn)濃度よりも低濃度にす
る必要がある。しかし、このようにP型およびN型のク
ラッド層11゜12の不純物濃度を低くすると、電極と
の良好なオーミック接触が得られず、発光時の通電電圧
の上昇、高抵抗による素子温度の上昇により素子特性お
よび信頼性が不安定となる。このため、前述のようにP
型およびN型のコンタクト層14.15を設け、これら
のコンタクト層のAi混晶比を低下させると共に、それ
ぞれの不純物濃度を高めて電極との良好なオーミック接
触が得られるようにしている。
N型クラッド層11.12の各不純物濃度すなわちアク
セプタ(Z n)およびドナー(Te)濃度に依存し、
発光出力を高めるには、これらの濃度をそれぞれアクテ
ィブ層13のアクセプタ(Zn)濃度よりも低濃度にす
る必要がある。しかし、このようにP型およびN型のク
ラッド層11゜12の不純物濃度を低くすると、電極と
の良好なオーミック接触が得られず、発光時の通電電圧
の上昇、高抵抗による素子温度の上昇により素子特性お
よび信頼性が不安定となる。このため、前述のようにP
型およびN型のコンタクト層14.15を設け、これら
のコンタクト層のAi混晶比を低下させると共に、それ
ぞれの不純物濃度を高めて電極との良好なオーミック接
触が得られるようにしている。
このように5層から成る素子構造では、D−I(構造の
形成のための3つの成長液の他に、P型およびN型コン
タクト層14.15の形成用のための成長液も必要とな
るので、製造コストが割高になるだけでなく成長技術的
にも複雑となる。このため、安定性が良く、低価格の素
子を得ることは困難であった。
形成のための3つの成長液の他に、P型およびN型コン
タクト層14.15の形成用のための成長液も必要とな
るので、製造コストが割高になるだけでなく成長技術的
にも複雑となる。このため、安定性が良く、低価格の素
子を得ることは困難であった。
(発明が解決しようとする間厘点)
本発明は前述のような点に鑑みなされたもので、従来の
発光ダイオードでは5層の素子構造が必要となり製造コ
ストの増大を招く点を改善し、簡単な素子構造で充分な
発光出力とオーミックコンタクトが得られる発光ダイオ
ードを提供することを目的とする。
発光ダイオードでは5層の素子構造が必要となり製造コ
ストの増大を招く点を改善し、簡単な素子構造で充分な
発光出力とオーミックコンタクトが得られる発光ダイオ
ードを提供することを目的とする。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段と作用)この発明による
発光ダイオードにあっては、P型GaAlAsクラッド
層と、発光波長に必要な混晶比のGaAlAsアクティ
ブ層と、N型GaA、17Asクラッド層とが順次成長
形成された3層から成るダブルヘテロ構造を備え、前記
GaAlAsアクティブ層との接合界面近傍では前記P
型GaAJ!As層およびN型GaAlAs層の不純物
濃度は前記GaAlAsアクティブ層の不純物濃度より
も低く、しかも前記P型GaAl!As層およびN型G
aA、17As層の少なくとも一方は表面が高濃度とな
るような傾斜型の不純物濃度勾配を有することを特徴と
するものである。このような構成の発光ダイオードにあ
っては、GaA、i’Asアクティブ層との接合界面近
傍でP型およびN型のクラッド層の不純物濃度が共に前
記アクティブ層の不純物濃度よりも低いので高輝度の発
光出力が得られると共に、表面が高濃度となる傾斜型の
不純物濃度勾配を有するクラッド層については電極を直
接形成することができ、素子構造を簡単化することが可
能となる。したがって、簡単な素子構造で充分な発光出
力とオーミックコンタクトが得られるようになる。
発光ダイオードにあっては、P型GaAlAsクラッド
層と、発光波長に必要な混晶比のGaAlAsアクティ
ブ層と、N型GaA、17Asクラッド層とが順次成長
形成された3層から成るダブルヘテロ構造を備え、前記
GaAlAsアクティブ層との接合界面近傍では前記P
型GaAJ!As層およびN型GaAlAs層の不純物
濃度は前記GaAlAsアクティブ層の不純物濃度より
も低く、しかも前記P型GaAl!As層およびN型G
aA、17As層の少なくとも一方は表面が高濃度とな
るような傾斜型の不純物濃度勾配を有することを特徴と
するものである。このような構成の発光ダイオードにあ
っては、GaA、i’Asアクティブ層との接合界面近
傍でP型およびN型のクラッド層の不純物濃度が共に前
記アクティブ層の不純物濃度よりも低いので高輝度の発
光出力が得られると共に、表面が高濃度となる傾斜型の
不純物濃度勾配を有するクラッド層については電極を直
接形成することができ、素子構造を簡単化することが可
能となる。したがって、簡単な素子構造で充分な発光出
力とオーミックコンタクトが得られるようになる。
(実施例)
以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。
第1図はこの発明の一実施例に係わる発光ダイオードの
構造を示すものであり、この発光ダイオードは、P型の
Ga、、、Aノ。、7ASクラッド層21と、P型のG
a o、 65A 、l’ 6.35A Sアクティブ
層22と、N型のG a 0.3 A、eO,7A s
クララド層23とが液晶エピタキシャル法の徐冷方式に
より順次成長された3層から成るD−H構造のエピタキ
シャルウェハーから構成される。不純物としては、P型
のクラッド層21およびアクティブ層22にそれぞれ亜
鉛(Zn)を用い、N型のクラッド層23にはテルル(
Te)を用いている。
構造を示すものであり、この発光ダイオードは、P型の
Ga、、、Aノ。、7ASクラッド層21と、P型のG
a o、 65A 、l’ 6.35A Sアクティブ
層22と、N型のG a 0.3 A、eO,7A s
クララド層23とが液晶エピタキシャル法の徐冷方式に
より順次成長された3層から成るD−H構造のエピタキ
シャルウェハーから構成される。不純物としては、P型
のクラッド層21およびアクティブ層22にそれぞれ亜
鉛(Zn)を用い、N型のクラッド層23にはテルル(
Te)を用いている。
結晶成長には第2図に示すような構造のボートを用い、
その6溜の成長液組成は次のようにする。
その6溜の成長液組成は次のようにする。
すなわち、P型りラッド層21用の溜31には、AノA
s混晶比が0.7となる量のAノ、多結晶GaAs、主
成分のGa、アクセプタ濃度がアクティブ層22との接
合界面近傍で〜3 X’1O17c1!I−’となる量
のZ n (Z n 80B/ G a 100g)を
添加する。
s混晶比が0.7となる量のAノ、多結晶GaAs、主
成分のGa、アクセプタ濃度がアクティブ層22との接
合界面近傍で〜3 X’1O17c1!I−’となる量
のZ n (Z n 80B/ G a 100g)を
添加する。
P型アクティブ層22用の溜32には、発光波長が可視
領域すなわち660±10nm程度となるAノAs混晶
比0,35のAI、多結晶GaAs。
領域すなわち660±10nm程度となるAノAs混晶
比0,35のAI、多結晶GaAs。
主成分のGa、アクセプタ濃度が5〜6 X 1010
l7 ’となる量のZ n (Z n 80mg/ G
a 100g)を添加する。また、N型クラッド層2
3用の溜33には、A、l?As混晶比が0.7となる
量のAI、多結晶GaAs、主成分のGa、 ドナー
濃度がアクティブ層22との接合界面近傍で5 X 1
016〜3 X 10”C−m−3となるT e (T
e 1 a+g/ G a 100g)を添加する。
l7 ’となる量のZ n (Z n 80mg/ G
a 100g)を添加する。また、N型クラッド層2
3用の溜33には、A、l?As混晶比が0.7となる
量のAI、多結晶GaAs、主成分のGa、 ドナー
濃度がアクティブ層22との接合界面近傍で5 X 1
016〜3 X 10”C−m−3となるT e (T
e 1 a+g/ G a 100g)を添加する。
そして、H2ガスフロー中でP型のGaAs基板上に第
3図に示すような温度プログラム(22971層21の
成長に949℃〜830℃で4時間、アクティブ層22
の成長に830℃で60秒、Nクラッド層23の成長に
830℃〜780℃で2時間)で順次結晶成長を行なう
。この結果、22971層21の膜厚は1408m1ア
クテイブ層22の膜厚は1μm1Nクラツド層23の膜
厚は60μmとなる。そして、GaAs基板のみを選択
エツチングした後、N型クラッド層23表面に直径が1
50μmのAu−Ge電極24を形成し、P型クラッド
層21表面に直径が70μmのAu−Be電極25を形
成する(第1図参照)。
3図に示すような温度プログラム(22971層21の
成長に949℃〜830℃で4時間、アクティブ層22
の成長に830℃で60秒、Nクラッド層23の成長に
830℃〜780℃で2時間)で順次結晶成長を行なう
。この結果、22971層21の膜厚は1408m1ア
クテイブ層22の膜厚は1μm1Nクラツド層23の膜
厚は60μmとなる。そして、GaAs基板のみを選択
エツチングした後、N型クラッド層23表面に直径が1
50μmのAu−Ge電極24を形成し、P型クラッド
層21表面に直径が70μmのAu−Be電極25を形
成する(第1図参照)。
P型クラッド層21の不純物Znは高温はど成長層に取
込まれ易く、またN型クラッド層23の不純物Teは低
温はど成長層に取込まれ易い特性があるので、前述のよ
うな温度プログラムの液晶エピタキシャル除冷法によっ
て第4図に示すような不純物プロファイルが得られる。
込まれ易く、またN型クラッド層23の不純物Teは低
温はど成長層に取込まれ易い特性があるので、前述のよ
うな温度プログラムの液晶エピタキシャル除冷法によっ
て第4図に示すような不純物プロファイルが得られる。
この図から分るように、P型クラッド層21の不純物濃
度分布は、アクティブ層22との接合界面近傍で低濃度
、表面(P型クラッド層21の成長開始時)で高濃度と
なる傾斜型の濃度分布となり、またN型クラッド層23
の濃度分布もアクティブ層22との接合界面近傍で低濃
度、表面(P型クラッド層23の成長終了時)で高濃度
となる傾斜型の濃度分布となる。したかっ、て、アクテ
ィブ層22との接合界面近傍のP型およびN型のクラッ
ド層2L、 23の各不純物濃度を発光出力の最適値に
設定できると共に、P型およびN型クラッド層21.2
3の表面濃度を高くでき良好なオーミック接触を得るこ
とが可能となる。
度分布は、アクティブ層22との接合界面近傍で低濃度
、表面(P型クラッド層21の成長開始時)で高濃度と
なる傾斜型の濃度分布となり、またN型クラッド層23
の濃度分布もアクティブ層22との接合界面近傍で低濃
度、表面(P型クラッド層23の成長終了時)で高濃度
となる傾斜型の濃度分布となる。したかっ、て、アクテ
ィブ層22との接合界面近傍のP型およびN型のクラッ
ド層2L、 23の各不純物濃度を発光出力の最適値に
設定できると共に、P型およびN型クラッド層21.2
3の表面濃度を高くでき良好なオーミック接触を得るこ
とが可能となる。
上記P型クラッド層21のZn濃度分布は、アクティブ
層22との接合界面近傍でアクティブ層22のZn濃度
よりも低い1〜5 Xl017 c m′3程度の値、
表面で5 Xto” c m’以上となる傾斜型の濃度
分布が好ましく、またN型クラッド層23のTe濃度分
布は、アクティブ層22との接合界面近傍でアクティブ
層22のZn濃度よりも低い5X10′6〜3×101
7cm−3程度の値、表面で5 X 1017cm−3
以上となる傾斜型の濃度分布が好ましい。
層22との接合界面近傍でアクティブ層22のZn濃度
よりも低い1〜5 Xl017 c m′3程度の値、
表面で5 Xto” c m’以上となる傾斜型の濃度
分布が好ましく、またN型クラッド層23のTe濃度分
布は、アクティブ層22との接合界面近傍でアクティブ
層22のZn濃度よりも低い5X10′6〜3×101
7cm−3程度の値、表面で5 X 1017cm−3
以上となる傾斜型の濃度分布が好ましい。
また、第4図において点線で示されている曲線は、第5
図で説明した従来の発光ダイオードの不純物濃度分布を
示すものであり、ここではそのアクティブ層13を低濃
度とした場合が示されている。
図で説明した従来の発光ダイオードの不純物濃度分布を
示すものであり、ここではそのアクティブ層13を低濃
度とした場合が示されている。
尚、ここでは発光ダイオードを3層構造で形成する場合
について説明したが、P型クラッド層21またはN型ク
ラッド層23のいずれか一方の表面に不純物濃度の高い
コンタクト層を形成して4層構造の発光ダイオードを形
成しても良い。この場合には、前述のような傾斜型の不
純物濃度分布に設定するのは電極が直接形成される側の
P型またはN型クラッド層だけでよい。
について説明したが、P型クラッド層21またはN型ク
ラッド層23のいずれか一方の表面に不純物濃度の高い
コンタクト層を形成して4層構造の発光ダイオードを形
成しても良い。この場合には、前述のような傾斜型の不
純物濃度分布に設定するのは電極が直接形成される側の
P型またはN型クラッド層だけでよい。
[発明の効果コ
以上のようにこの発明によれば、簡単な素子構造で充分
な発光出力とオーミックコンタクトを得ることができ、
製造コストの低減が可能となると共に、製造工程の簡単
化によって信頼性の高い発光ダイオードが得られるよう
になる。
な発光出力とオーミックコンタクトを得ることができ、
製造コストの低減が可能となると共に、製造工程の簡単
化によって信頼性の高い発光ダイオードが得られるよう
になる。
第1図はこの発明の一実施例に係わる発光ダイオードの
構造を示す断面図、第2図は第1図の発光ダイオードを
製造するために用いるスライド式ボートを示す図、第3
図は第1図の発光ダイオードを製造するエピタキシャル
成長工程における温度プログラムを説明する図、第4図
は第1図の発光ダイオードの不純物プロファイルを説明
する図、第5図は従来の発光ダイオードの構造を説明す
る図である。 21・・・P型クラッド層、22・・・P型アクティブ
層、23・・・N型クラッド層、24.25・・・電極
。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦、 第4図 yi1 3区 襲 。 鴫 ) 猛 11
構造を示す断面図、第2図は第1図の発光ダイオードを
製造するために用いるスライド式ボートを示す図、第3
図は第1図の発光ダイオードを製造するエピタキシャル
成長工程における温度プログラムを説明する図、第4図
は第1図の発光ダイオードの不純物プロファイルを説明
する図、第5図は従来の発光ダイオードの構造を説明す
る図である。 21・・・P型クラッド層、22・・・P型アクティブ
層、23・・・N型クラッド層、24.25・・・電極
。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦、 第4図 yi1 3区 襲 。 鴫 ) 猛 11
Claims (2)
- (1)P型GaAlAsクラッド層と、発光波長に必要
な混晶比のGaAlAsアクティブ層と、N型GaAl
Asクラッド層とが順次成長形成された3層から成るダ
ブルヘテロ構造を備え、前記GaAlAsアクティブ層
との接合界面近傍では前記P型GaAlAs層およびN
型GaAlAs層の不純物濃度は前記GaAlAsアク
ティブ層の不純物濃度よりも低く、しかも前記P型Ga
AlAs層およびN型GaAlAs層の少なくとも一方
は表面が高濃度となるような傾斜型の不純物濃度勾配を
有することを特徴とする発光ダイオード。 - (2)前記P型GaAlAs層およびN型GaAlAs
層の不純物濃度は、前記GaAlAsアクティブ層との
接合界面近傍で前記GaAlAsアクティブ層の不純物
濃度よりも低く、表面が高濃度となるような傾斜型の不
純物濃度勾配をそれぞれ有している特許請求の範囲第1
項記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62114003A JPS63278383A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62114003A JPS63278383A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63278383A true JPS63278383A (ja) | 1988-11-16 |
Family
ID=14626623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62114003A Pending JPS63278383A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63278383A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02235380A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-18 | Toshiba Corp | ダブルヘテロ型赤外光発光素子 |
JPH04212480A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-08-04 | Toshiba Corp | 発光素子 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59208887A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-27 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
JPS61183977A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Toshiba Corp | 発光素子及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP62114003A patent/JPS63278383A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59208887A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-27 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
JPS61183977A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Toshiba Corp | 発光素子及びその製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02235380A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-18 | Toshiba Corp | ダブルヘテロ型赤外光発光素子 |
JPH04212480A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-08-04 | Toshiba Corp | 発光素子 |
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