JP2002261321A - Semiconductor light emitting device - Google Patents
Semiconductor light emitting deviceInfo
- Publication number
- JP2002261321A JP2002261321A JP2001055711A JP2001055711A JP2002261321A JP 2002261321 A JP2002261321 A JP 2002261321A JP 2001055711 A JP2001055711 A JP 2001055711A JP 2001055711 A JP2001055711 A JP 2001055711A JP 2002261321 A JP2002261321 A JP 2002261321A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- layer
- type cladding
- cladding layer
- emitting device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】p型クラッド層−活性層間における不純物の拡
散を有効に防止して所望する発光特性を得ることができ
る、高生産性、高発光効率の半導体発光装置を提供す
る。
【解決手段】単結晶シリコンから成る基板1の上面に、
GaAs系の化合物半導体から成り、n型クラッド層
4、活性層5及びp型クラッド層7を順次、積層して成
る発光素子2を配設した半導体発光装置であって、前記
発光素子2のp型クラッド層7−活性層5間に、GaA
s系の化合物半導体を主成分とし、かつ炭素原子(C)
を5×1018cm-3〜1×1020cm-3の濃度で含有す
る拡散抑制層6を介在させる。
[PROBLEMS] To provide a semiconductor light emitting device with high productivity and high luminous efficiency, which can effectively prevent diffusion of impurities between a p-type cladding layer and an active layer and obtain desired light emitting characteristics. . An upper surface of a substrate 1 made of single crystal silicon is provided.
1. A semiconductor light emitting device comprising a light emitting element 2 made of a GaAs-based compound semiconductor and having an n-type cladding layer 4, an active layer 5 and a p-type cladding layer 7 sequentially laminated, wherein GaAs between the mold cladding layer 7 and the active layer 5
s-based compound semiconductor as main component and carbon atom (C)
At a concentration of 5 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 .
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、LED(Light Emi
tting Diode)アレイヘッド等の発光デバイスとして搭載
される半導体発光装置に関するものである。The present invention relates to an LED (Light Emi)
The present invention relates to a semiconductor light emitting device mounted as a light emitting device such as an array head.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、LEDアレイヘッド等の発光
デバイスとして半導体発光装置が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor light emitting devices have been used as light emitting devices such as LED array heads.
【0003】かかる従来の半導体発光装置としては、例
えば図3に示す如く、単結晶シリコンから成る基板21
の上面に、GaAs系の化合物半導体から成るバッファ
層23、n型クラッド層24、活性層25、p型クラッ
ド層26及びp型コンタクト層29を順次エピタキシャ
ル成長させて発光素子22を形成した構造のものが知ら
れており、バッファ層23及びp型コンタクト層29に
オーミック接続される電極27,28を介して発光素子
22のn型クラッド層24−p型クラッド層26間に所
定の電圧を印加すると、n型クラッド層24中の電子と
p型クラッド層26中の正孔が活性層25に注入される
とともに該注入された電子と正孔とが活性層25内で再
結合され、その際に生じたエネルギーを光に変換して外
部へ放出させることによって半導体発光装置として機能
する。As such a conventional semiconductor light emitting device, for example, as shown in FIG.
Having a structure in which a buffer layer 23, an n-type cladding layer 24, an active layer 25, a p-type cladding layer 26, and a p-type contact layer 29 are sequentially epitaxially grown on the upper surface of the light emitting element 22. When a predetermined voltage is applied between the n-type cladding layer 24 and the p-type cladding layer 26 of the light emitting element 22 via the electrodes 27 and 28 which are ohmically connected to the buffer layer 23 and the p-type contact layer 29, respectively. The electrons in the n-type cladding layer 24 and the holes in the p-type cladding layer 26 are injected into the active layer 25, and the injected electrons and holes are recombined in the active layer 25. The device functions as a semiconductor light emitting device by converting generated energy into light and emitting the light to the outside.
【0004】尚、上述の発光素子22を構成するn型ク
ラッド層24や活性層25,p型クラッド層26等に
は、導電性の制御等のために不純物がドーピングされて
おり、例えば、n型クラッド層24にはSi、Ge等の
不純物が、また活性層25とp型クラッド層26にはZ
n、Mg、Cd、Be等の不純物がそれぞれ所定の濃度
でドーピングしていた。The n-type cladding layer 24, the active layer 25, the p-type cladding layer 26 and the like constituting the light emitting element 22 are doped with impurities for controlling conductivity. The impurities such as Si and Ge are contained in the p-type cladding layer 24, and the impurities are contained in the active layer 25 and the p-type cladding layer 26.
Impurities such as n, Mg, Cd, and Be are doped at predetermined concentrations.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体発光装置によれば、p型クラッド層26
へのドーピングに使用されるZn、Mg、Cd、Be等
の不純物は、その拡散係数が比較的大きいことから、半
導体発光装置の製造時などに発光素子22が例えば30
0℃〜400℃の高温に曝されると、各層に含まれてい
る不純物の拡散が促進されて隣の層にまで入り込むこと
があり、その場合、各層の不純物濃度を正確に制御する
ことが不可となって所望する発光特性が得られなくなる
欠点を有していた。However, according to the above-mentioned conventional semiconductor light emitting device, the p-type cladding layer 26 is formed.
Since impurities such as Zn, Mg, Cd, and Be used for doping the semiconductor have a relatively large diffusion coefficient, the light emitting element 22 may be, for example, 30 when manufacturing a semiconductor light emitting device.
When exposed to a high temperature of 0 ° C. to 400 ° C., diffusion of impurities contained in each layer may be promoted and may enter an adjacent layer. In this case, it is necessary to accurately control the impurity concentration of each layer. This has the disadvantage that it becomes impossible to obtain the desired light emission characteristics.
【0006】そこで、上記欠点を解消するために、Zn
やMg等の不純物を殆ど含まない拡散抑制層をp型クラ
ッド層−活性層間に介在させ、この拡散抑制層によって
p型クラッド層−活性層間における不純物の拡散を防止
することが提案されている。Therefore, in order to solve the above-mentioned disadvantage, Zn
It has been proposed that a diffusion suppressing layer containing almost no impurities such as Al and Mg is interposed between the p-type cladding layer and the active layer, and the diffusion suppressing layer prevents diffusion of impurities between the p-type cladding layer and the active layer.
【0007】しかしながら、上述のような拡散抑制層を
用いて不純物の拡散を有効に抑制するには、拡散抑制層
の厚みを2μm〜4μm程度に厚くしておく必要があ
り、その場合、拡散抑制層のエピタキシャル成長に長時
間を要する上に、その使用時においては所望する発光輝
度を得るためにn型クラッド層−p型クラッド層間に高
い電圧を印加しなければならず、その分、発光効率が低
下するという欠点が誘発される。However, in order to effectively suppress the diffusion of impurities using the above-described diffusion suppressing layer, it is necessary to increase the thickness of the diffusion suppressing layer to about 2 μm to 4 μm. In addition to requiring a long time for epitaxial growth of the layer, a high voltage must be applied between the n-type cladding layer and the p-type cladding layer in order to obtain a desired emission luminance during use. The drawback of lowering is induced.
【0008】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、p型クラッド層−活性層間における不
純物の拡散を有効に防止して所望する発光特性を得るこ
とができる、高生産性、高発光効率の半導体発光装置を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and has as its object to provide a high production method capable of effectively preventing diffusion of impurities between a p-type cladding layer and an active layer to obtain a desired light emitting characteristic. It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device with high luminous efficiency.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光装置
は、単結晶シリコンから成る基板の上面に、GaAs系
の化合物半導体から成り、n型クラッド層、活性層及び
p型クラッド層を順次、積層して成る発光素子を配設し
た半導体発光装置であって、前記発光素子のp型クラッ
ド層−活性層間に、GaAs系の化合物半導体を主成分
とし、かつ炭素原子(C)を5×1018cm-3〜1×1
020cm-3の濃度で含有する拡散抑制層を介在させたこ
とを特徴とするものである。A semiconductor light emitting device according to the present invention comprises an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer formed of a GaAs compound semiconductor on an upper surface of a single crystal silicon substrate. A semiconductor light emitting device having a light emitting element formed by lamination, wherein a GaAs compound semiconductor is a main component between a p-type cladding layer and an active layer of the light emitting element, and carbon atoms (C) are 5 × 10 5 18 cm -3 to 1 x 1
The present invention is characterized in that a diffusion suppressing layer containing a concentration of 0 20 cm -3 is interposed.
【0010】また本発明の半導体発光装置は、前記拡散
抑制層を形成する化合物半導体が、AlxGa1-xAs
(0<x≦0.3)であることを特徴とするものであ
る。[0010] In the semiconductor light emitting device of the present invention, the compound semiconductor forming the diffusion suppressing layer is Al x Ga 1 -x As.
(0 <x ≦ 0.3).
【0011】更に本発明の半導体発光装置は、前記拡散
抑制層の厚みが、0.01μm〜0.2μmであることを
特徴とするものである。Further, in the semiconductor light emitting device according to the present invention, the thickness of the diffusion suppressing layer is 0.01 μm to 0.2 μm.
【0012】また更に本発明の半導体発光装置は、前記
活性層及びp型クラッド層にドーピングされる不純物が
Zn、Mg、Cd、Beのいずれか1種より成ることを
特徴とするものである。Further, in the semiconductor light emitting device according to the present invention, the impurity doped in the active layer and the p-type cladding layer is any one of Zn, Mg, Cd, and Be.
【0013】本発明の半導体発光装置によれば、GaA
s系の化合物半導体により形成された発光素子のp型ク
ラッド層−活性層間に、GaAs系の化合物半導体を主
成分とし、かつCを5×1018cm-3〜1×1020cm
-3の濃度で含有する拡散抑制層を介在させたことから、
該拡散抑制層中のCが障壁となることでp型クラッド層
や活性層にドーピングされている他の不純物の拡散を有
効に防止することができ、半導体発光装置の製造時など
に発光素子が高温に曝されても、p型クラッド層ならび
に活性層の不純物濃度を所望する濃度に正確に制御する
ことができる。According to the semiconductor light emitting device of the present invention, GaAs
Between a p-type cladding layer and an active layer of a light emitting device formed of an s-based compound semiconductor, a GaAs-based compound semiconductor is used as a main component, and C is set to 5 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 cm.
Since the diffusion suppression layer containing -3 concentration was interposed,
Since C in the diffusion suppressing layer serves as a barrier, diffusion of other impurities doped into the p-type cladding layer and the active layer can be effectively prevented, and the light emitting element can be used when manufacturing a semiconductor light emitting device. Even when exposed to a high temperature, the impurity concentration of the p-type cladding layer and the active layer can be accurately controlled to a desired concentration.
【0014】しかも、前記拡散抑制層中に存在するC
は、GaAs中の拡散係数が800℃において2×10
-16cm2/s程度と極めて小さいことから、Cが活性層
やp型クラッド層内に拡散することは殆どなく、これに
よってもp型クラッド層ならびに活性層の不純物濃度を
所望する濃度に正確に制御することができる。In addition, C present in the diffusion suppressing layer
Means that the diffusion coefficient in GaAs is 2 × 10 2 at 800 ° C.
Since it is extremely small at about −16 cm 2 / s, C hardly diffuses into the active layer or the p-type cladding layer, and thus, the impurity concentration of the p-type cladding layer and the active layer can be accurately adjusted to a desired concentration. Can be controlled.
【0015】また本発明の半導体発光装置によれば、上
述のような拡散抑制層は僅か0.01μm〜0.2μmの
厚みで不純物の拡散を十分に抑制し得ることから、エピ
タキシャル成長に要する時間が短縮されるとともに、比
較的小さな電圧で発光素子を所望する輝度で発光させる
ことができ、生産性ならびに発光効率に優れた半導体発
光装置が得られる。Further, according to the semiconductor light emitting device of the present invention, the diffusion suppressing layer as described above can sufficiently suppress the diffusion of impurities with a thickness of only 0.01 μm to 0.2 μm. In addition to being shortened, the light emitting element can emit light with desired luminance at a relatively small voltage, and a semiconductor light emitting device excellent in productivity and luminous efficiency can be obtained.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係る半
導体発光装置の断面図、図2は図1の半導体発光装置の
平面図であり、図中の1は基板、2は発光素子、4はn
型クラッド層、5は活性層、6は拡散抑制層、7はp型
クラッド層、10はp型コンタクト層である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the semiconductor light emitting device of FIG. 1, where 1 is a substrate, 2 is a light emitting element, and 4 is n.
A type cladding layer, 5 is an active layer, 6 is a diffusion suppressing layer, 7 is a p-type cladding layer, and 10 is a p-type contact layer.
【0017】前記基板1は、単結晶シリコンによって矩
形状をなすように形成されており、その上面には長手方
向に沿って複数個の発光素子2等が配設され、これらを
支持する支持母材として機能する。The substrate 1 is formed of a single crystal silicon so as to form a rectangular shape, and a plurality of light emitting elements 2 and the like are disposed on the upper surface thereof along the longitudinal direction. Functions as a material.
【0018】前記基板1は、まず従来周知のチョコラル
スキー法(引き上げ法)等を採用することによって単結
晶シリコンのインゴット(塊)を形成し、これを所定厚
みにスライスした上、表面を研磨することによって製作
される。The substrate 1 is first formed into a single crystal silicon ingot (lumps) by employing a conventionally known Czochralski method (pulling method) and the like, sliced to a predetermined thickness, and polished the surface. Produced by
【0019】また前記基板1の上面に設けられている複
数個の発光素子2は、例えば600dpi(dot per in
ch)の密度で基板1の長手方向に直線状に配列されてお
り、これら複数個の発光素子2によって発光素子アレイ
を構成している。The plurality of light emitting elements 2 provided on the upper surface of the substrate 1 are, for example, 600 dpi (dot per inch).
The light-emitting elements are arranged linearly in the longitudinal direction of the substrate 1 at a density of (ch), and a plurality of light-emitting elements 2 constitute a light-emitting element array.
【0020】前記発光素子2は、GaAs系の化合物半
導体から成り、バッファ層3、n型クラッド層4、活性
層5、拡散抑制層6、p型クラッド層7及びp型コンタ
クト層10を順次、エピタキシャル成長させて積層した
6層構造の積層体により形成されている。The light emitting element 2 is made of a GaAs compound semiconductor, and includes a buffer layer 3, an n-type cladding layer 4, an active layer 5, a diffusion suppressing layer 6, a p-type cladding layer 7, and a p-type contact layer 10 sequentially. It is formed of a six-layered stacked body that is formed by epitaxial growth.
【0021】この発光素子2を構成するn型クラッド層
4や活性層5,拡散抑制層6,p型クラッド層7等に
は、導電性の制御等のために所定の不純物が所定量だけ
ドーピングされており、n型クラッド層4には例えばS
i、Ge,Snのいずれか1種が1×1017cm-3〜5
×1018cm-3の濃度で、活性層5には例えばZn、M
g、Cd、Beのいずれか1種が5×1018cm-3〜5
×1019cm-3の濃度で、またp型クラッド層7には、
活性層5と同様の不純物、即ち、Zn、Mg、Cd、B
eのいずれか1種が5×1018cm-3〜1×1020cm
-3の濃度でドーピングされ、これらの不純物によってn
型クラッド層4、活性層5及びp型クラッド層7の各層
に所定の導電性が付与されている。The n-type cladding layer 4, the active layer 5, the diffusion suppressing layer 6, the p-type cladding layer 7, and the like constituting the light emitting element 2 are doped with predetermined impurities by a predetermined amount for controlling conductivity. The n-type cladding layer 4 has, for example, S
Any one of i, Ge and Sn is 1 × 10 17 cm −3 to 5
× 10 18 at a concentration of cm -3, the active layer 5, for example Zn, M
g, Cd, or Be is any one of 5 × 10 18 cm −3 to 5
At a concentration of × 10 19 cm -3 and in the p-type cladding layer 7,
The same impurities as in the active layer 5, that is, Zn, Mg, Cd, B
e is any one of 5 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 cm
-3 , and these impurities cause n
Each layer of the mold clad layer 4, the active layer 5, and the p-type clad layer 7 is given predetermined conductivity.
【0022】そして、前記バッファ層4にはカソード電
極8が、p型コンタクト層10にはアノード電極9がそ
れぞれオーミック接続されており、この両電極8,9間
に所定の電圧が印加されると、n型クラッド層4中の電
子とp型クラッド層7中の正孔とが活性層5に注入さ
れ、これらの電子と正孔とを活性層5内で再結合させる
ことによって発光素子2より光が発生する。A cathode electrode 8 is ohmic-connected to the buffer layer 4 and an anode electrode 9 is ohmic-connected to the p-type contact layer 10, respectively. When a predetermined voltage is applied between the electrodes 8, 9, The electrons in the n-type cladding layer 4 and the holes in the p-type cladding layer 7 are injected into the active layer 5, and these electrons and holes are recombined in the active layer 5. Light is generated.
【0023】また前記発光素子2の活性層5−p型クラ
ッド層7間に介在されている拡散抑制層6にはC(炭素
原子)がドーピングされている。The diffusion suppressing layer 6 interposed between the active layer 5 and the p-type cladding layer 7 of the light emitting element 2 is doped with C (carbon atom).
【0024】前記拡散抑制層6中のCは、5×1018c
m-3〜1×1020cm-3の濃度に設定されており、これ
らのCが障壁となることで、p型クラッド層7や活性層
5にドーピングされているZnやMg,Cd,Be等の
他の不純物の拡散を有効に防止することができ、半導体
発光装置の製造時などに発光素子2が高温に曝されて
も、p型クラッド層7ならびに活性層5の不純物濃度を
所望する濃度に維持することができる。C in the diffusion suppressing layer 6 is 5 × 10 18 c
The concentration is set to m −3 to 1 × 10 20 cm −3 , and when these Cs serve as barriers, Zn, Mg, Cd, Be doped in the p-type cladding layer 7 and the active layer 5 are doped. Diffusion of other impurities can be effectively prevented, and the impurity concentration of the p-type cladding layer 7 and the active layer 5 is desired even when the light emitting element 2 is exposed to a high temperature at the time of manufacturing a semiconductor light emitting device or the like. The concentration can be maintained.
【0025】しかも、前記拡散抑制層6中に存在するC
は、GaAs中の拡散係数が800℃において2×10
-16cm2/s程度と極めて小さいことから、Cが活性層
5やp型クラッド層7内に拡散することは殆どなく、こ
れによってもp型クラッド層7ならびに活性層5の不純
物濃度を所望する濃度に正確に制御することができる。In addition, C present in the diffusion suppressing layer 6
Means that the diffusion coefficient in GaAs is 2 × 10 2 at 800 ° C.
Since C is extremely small at about -16 cm 2 / s, C hardly diffuses into the active layer 5 and the p-type cladding layer 7. Can be precisely controlled.
【0026】以下、上述した発光素子2の形成方法につ
いて具体的に説明する。Hereinafter, a method for forming the above-described light emitting element 2 will be specifically described.
【0027】GaAs系の化合物半導体から成る発光素
子2は、従来周知のMOCVD法(Metal Organic Chem
ical Vapor Deposition)法による2段階成長法及び転
位低減法を採用することによって形成され、その原料と
しては、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルア
ルミニウム(TMA)、アルシン(AsH3)等が用い
られる。また、拡散抑制層6中へのCのドーピングは、
III族原料であるTMG、TMA中に含まれるCをその
まま利用して行った(以下、これをオートドープとい
う)。The light emitting device 2 made of a GaAs compound semiconductor is manufactured by using a conventionally known MOCVD method (Metal Organic Chemistry).
It is formed by adopting ical Vapor Deposition) 2-step growth method and dislocation reduction method by method, as a raw material thereof, trimethyl gallium (TMG), trimethyl aluminum (TMA), etc. arsine (AsH 3) is used. Further, doping of C into the diffusion suppressing layer 6 is as follows.
The test was carried out by using C contained in Group III raw materials TMG and TMA as they were (hereinafter referred to as auto doping).
【0028】まず、単結晶シリコンから成る基板1の表
面に形成される不要な酸化膜を除去するために、アルシ
ン雰囲気、基板温度800℃〜950℃にて前処理を施
した後、MOCVD法の2段階成長法を採用することに
よってn型不純物を所定量ドーピングしたバッファ層3
を2μm〜5μmの厚みに形成し、次にバッファ層3上
にAlyGa1-yAs(0<y≦0.3)を0.1μm〜
1.0μmだけエピタキシャル成長させてn型クラッド
層4(キャリア濃度:1×1017cm-3〜5×1018c
m-3)を形成し、その上にAlxGa1-xAs(0≦x≦
0.3)を0.1μm〜1.0μmだけエピタキシャル成
長させてp型の活性層5(キャリア濃度:5×1018c
m-3〜5×1019cm-3)を形成し、その上にAlzG
a1-zAs(0<z≦0.3)を0.01μm〜0.2μ
mだけエピタキシャル成長させて拡散抑制層6(キャリ
ア濃度:5×1018cm-3〜1×1020cm-3)を形成
し、更にその上にAlyGa1-yAs(0<y≦0.3)
を0.1μm〜1.0μmだけエピタキシャル成長させて
p型クラッド層7(キャリア濃度:5×1018cm-3〜
1×1020cm-3)を形成し、最後にp型不純物を所定
量ドーピングしたp型コンタクト層10を0.05μm
〜0.3μmの厚みで形成し、これによって6層の積層
構造をもった発光素子2が形成される。First, in order to remove an unnecessary oxide film formed on the surface of the substrate 1 made of single crystal silicon, a pretreatment is performed in an arsine atmosphere at a substrate temperature of 800 ° C. to 950 ° C. A buffer layer 3 doped with a predetermined amount of n-type impurities by employing a two-stage growth method.
Is formed to a thickness of 2 μm to 5 μm, and then Al y Ga 1 -y As (0 <y ≦ 0.3) is formed on the buffer layer 3 to a thickness of 0.1 μm to 5 μm.
The n-type cladding layer 4 (carrier concentration: 1 × 10 17 cm −3 to 5 × 10 18 c) is grown epitaxially by 1.0 μm.
m -3 ), and Al x Ga 1 -x As (0 ≦ x ≦
0.3) is epitaxially grown by 0.1 μm to 1.0 μm to form a p-type active layer 5 (carrier concentration: 5 × 10 18 c).
m −3 to 5 × 10 19 cm −3 ), and Al z G
a 1-z As (0 <z ≦ 0.3) from 0.01 μm to 0.2 μm
m by epitaxially grown by diffusion suppressing layer 6 (carrier concentration: 5 × 10 18 cm -3 ~1 × 10 20 cm -3) is formed, Al y Ga 1-y As (0 thereon further <y ≦ 0 .3)
Is epitaxially grown by 0.1 μm to 1.0 μm to form a p-type cladding layer 7 (carrier concentration: 5 × 10 18 cm −3 to
1 × 10 20 cm −3 ), and finally, a p-type contact layer 10 doped with a predetermined amount of p-type impurities has a thickness of 0.05 μm.
The light-emitting element 2 is formed to have a thickness of about 0.3 μm and thus has a six-layer laminated structure.
【0029】尚、拡散抑制層6中にオートドープされる
CはIII族原子あるいはV族原子のどちらとも置換する
両性不純物あり、元素種、基板面方位、あるいは成長条
件によって異なる原子位置を占有する。即ち、V族元素
とIII族元素との供給比(V/III比)を調整することに
よってp型不純物あるいはn型不純物のいずれにも使用
することができ、例えばp型不純物としてのCの濃度を
増加させたい場合は、p型の挙動を示すV族元素とIII
族元素との供給比(V/III比)の範囲においてV/III比
を減少させればよく、逆にV/III比を増加させればV族
原料であるAsH3(アルシン)またはAsH3分離し
た水素ラジカル等がTMG、TMA等のメチル基のメタ
ン化に寄与するためにCの濃度が減少する。The autodoped C in the diffusion suppressing layer 6 is an amphoteric impurity which replaces either the group III atom or the group V atom, and occupies different atomic positions depending on the element type, the substrate plane orientation, or the growth conditions. . That is, by adjusting the supply ratio (V / III ratio) between the group V element and the group III element, it can be used as either a p-type impurity or an n-type impurity. If it is desired to increase p, the group V element exhibiting p-type behavior and III
It is sufficient to reduce the V / III ratio in the range of feed ratios of group elements (V / III ratio), by increasing the V / III ratio in the opposite group V raw material AsH3 (arsine) or AsH 3 separate Since the hydrogen radicals contribute to the methanation of methyl groups such as TMG and TMA, the concentration of C decreases.
【0030】また拡散抑制層6のキャリア濃度は、成長
温度や成長時の圧力等によっても調整され、活性層5、
p型クラッド層7の少なくとも一方のキャリア濃度と略
同等(±5%以内)の濃度に調整される。上述したTM
G等の分解は、低温、低圧であるほど抑制されてCのド
ーピングが促進され、また高温、高圧であるほど促進さ
れてCのドーピングが抑制される。The carrier concentration of the diffusion suppressing layer 6 is also adjusted by the growth temperature, the pressure during the growth, and the like.
The concentration is adjusted to substantially the same (within ± 5%) as the carrier concentration of at least one of the p-type cladding layers 7. TM described above
Decomposition of G and the like is suppressed at lower temperatures and lower pressures to promote C doping, and at higher temperatures and high pressures, promotion of C doping is suppressed.
【0031】この場合、上述のような拡散抑制層6は僅
か0.01μm〜0.2μmの厚みで良いことから、比較
的短時間でエピタキシャル成長させることができるとと
もに、比較的小さな電圧で発光素子2を所望する輝度で
発光させることができ、生産性ならびに発光効率に優れ
た半導体発光装置が得られる。In this case, since the diffusion suppressing layer 6 as described above may have a thickness of only 0.01 μm to 0.2 μm, epitaxial growth can be performed in a relatively short time, and the light emitting element 2 can be formed with a relatively small voltage. Can emit light at a desired luminance, and a semiconductor light emitting device excellent in productivity and luminous efficiency can be obtained.
【0032】またこの場合、拡散抑制層6中にドーピン
グされるCは、エピタキシャル成長時に使用される原料
のV/III比や温度、圧力等を調整することによってオー
トドーピングされるために、活性層5、p型クラッド層
7のいずれのキャリア濃度も制御することが可能であ
り、また活性層5やp型クラッド層7との境界で大きな
キャリア濃度分布差を生ずることはなく、しかも1×1
020cm-3もの多量のCがドーピングされても活性化率
は1に近いので、補償や深い準位の形成はない。この結
果、発光特性が良好な高性能の発光素子2が得られる。In this case, C doped in the diffusion suppressing layer 6 is auto-doped by adjusting the V / III ratio, temperature, pressure and the like of the raw material used during epitaxial growth. , P-type clad layer 7 can be controlled, and there is no large difference in carrier concentration distribution at the boundary between active layer 5 and p-type clad layer 7, and 1 × 1
Even if a large amount of C as much as 0 20 cm −3 is doped, the activation rate is close to 1, and there is no compensation or formation of a deep level. As a result, a high-performance light-emitting element 2 having good light-emitting characteristics can be obtained.
【0033】そして、上述した発光素子2のバッファ層
3に接続されるカソード電極8と、p型コンタクト層1
0に接続されるアノード電極9は、発光素子2に電源電
圧を印加するためのものであり、例えばシリコンとアル
ミニウムとの積層体を従来周知のフォトリソグラフィー
技術及びエッチング技術を採用し所定パターンに加工に
より形成される。The cathode electrode 8 connected to the buffer layer 3 of the light emitting element 2 and the p-type contact layer 1
The anode electrode 9 connected to 0 is used to apply a power supply voltage to the light emitting element 2. For example, a laminate of silicon and aluminum is processed into a predetermined pattern by employing a conventionally known photolithography technique and etching technique. Formed by
【0034】尚、本発明は上述の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
【0035】例えば上述の形態において、n型クラッド
層4と活性層5との間にも拡散防止層6と同様の組成を
もった拡散防止層を介在させても良い。For example, in the above embodiment, a diffusion preventing layer having the same composition as the diffusion preventing layer 6 may be interposed between the n-type cladding layer 4 and the active layer 5.
【0036】また上述の実施形態においては発光素子2
としてLEDを用いるようにしたが、これに代えてLD
(Laser Diode)やVCSEL(Vertical Cavity Surfa
ce Emitting Laser Diode)等を用いても良く構わな
い。In the above embodiment, the light emitting element 2
LED was used as the
(Laser Diode) and VCSEL (Vertical Cavity Surfa)
ce Emitting Laser Diode) may be used.
【0037】更に上述の実施形態では、発光素子2をM
OCVD(有機金属気相成長)法によりエピタキシャル
成長させるようにしたが、これ以外の方法、例えばMB
E(分子線エピタキシャル)法等でエピタキシャル成長
させるようにしても構わない。Further, in the above embodiment, the light emitting element 2 is
Although the epitaxial growth is performed by the OCVD (metal organic chemical vapor deposition) method, other methods such as MB
E (molecular beam epitaxy) may be used for epitaxial growth.
【0038】更に上述の実施形態において、基板上面の
うち発光素子2の存在しない領域に発光素子2の発光を
制御するためのトランジスタやシフトレジスタ等の電子
回路を一体的に形成したり、発光素子2を酸化シリコン
等から成る保護膜で被覆するようにしても良いことは勿
論である。Further, in the above-described embodiment, an electronic circuit such as a transistor or a shift register for controlling light emission of the light emitting element 2 is integrally formed in a region of the upper surface of the substrate where the light emitting element 2 does not exist. 2 may be covered with a protective film made of silicon oxide or the like.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明の半導体発光装置によれば、Ga
As系の化合物半導体により形成された発光素子のp型
クラッド層−活性層間に、GaAs系の化合物半導体を
主成分とし、かつCを5×1018cm-3〜1×1020c
m-3の濃度で含有する拡散抑制層を介在させたことか
ら、該拡散抑制層中のCが障壁となることでp型クラッ
ド層や活性層にドーピングされている他の不純物の拡散
を有効に防止することができ、半導体発光装置の製造時
などに発光素子が高温に曝されても、p型クラッド層な
らびに活性層の不純物濃度を所望する濃度に正確に制御
することができる。According to the semiconductor light emitting device of the present invention, Ga
Between a p-type cladding layer and an active layer of a light emitting device formed of an As-based compound semiconductor, a GaAs-based compound semiconductor is used as a main component, and C is set to 5 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 c.
Since the diffusion suppressing layer containing at a concentration of m −3 is interposed, C in the diffusion suppressing layer acts as a barrier to effectively diffuse other impurities doped into the p-type cladding layer and the active layer. Therefore, even when the light emitting element is exposed to a high temperature at the time of manufacturing a semiconductor light emitting device or the like, the impurity concentration of the p-type cladding layer and the active layer can be accurately controlled to a desired concentration.
【0040】しかも、前記拡散抑制層中に存在するC
は、GaAs中の拡散係数が800℃において2×10
-16cm2/s程度と極めて小さいことから、Cが活性層
やp型クラッド層内に拡散することは殆どなく、これに
よってもp型クラッド層ならびに活性層の不純物濃度を
所望する濃度に正確に制御することができる。In addition, C present in the diffusion suppressing layer
Means that the diffusion coefficient in GaAs is 2 × 10 2 at 800 ° C.
Since it is extremely small at about −16 cm 2 / s, C hardly diffuses into the active layer or the p-type cladding layer, and thus, the impurity concentration of the p-type cladding layer and the active layer can be accurately adjusted to a desired concentration. Can be controlled.
【0041】また本発明の半導体発光装置によれば、上
述のような拡散抑制層は僅か0.01μm〜0.2μmの
厚みで不純物の拡散を十分に抑制し得ることから、エピ
タキシャル成長に要する時間が短縮されるとともに、比
較的小さな電圧で発光素子を所望する輝度で発光させる
ことができ、生産性ならびに発光効率に優れた半導体発
光装置が得られる。According to the semiconductor light emitting device of the present invention, the diffusion suppressing layer as described above can sufficiently suppress the diffusion of impurities with a thickness of only 0.01 μm to 0.2 μm. In addition to being shortened, the light emitting element can emit light with desired luminance at a relatively small voltage, and a semiconductor light emitting device excellent in productivity and luminous efficiency can be obtained.
【図1】本発明の一形態に係る半導体発光装置の断面図
である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.
【図2】図1の半導体発光装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor light emitting device of FIG.
【図3】従来の半導体発光装置の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional semiconductor light emitting device.
1・・・基板、2・・・発光素子、4・・・n型クラッ
ド層、5・・・活性層、6・・・拡散抑制層、7・・・
p型クラッド層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Light emitting element, 4 ... N-type clad layer, 5 ... Active layer, 6 ... Diffusion suppression layer, 7 ...
p-type cladding layer
Claims (4)
aAs系の化合物半導体から成り、n型クラッド層、活
性層及びp型クラッド層を順次、積層して成る発光素子
を配設した半導体発光装置であって、 前記発光素子のp型クラッド層−活性層間に、GaAs
系の化合物半導体を主成分とし、かつ炭素原子(C)を
5×1018cm-3〜1×1020cm-3の濃度で含有する
拡散抑制層を介在させたことを特徴とする半導体発光装
置。1. The method according to claim 1, wherein the upper surface of the substrate made of single crystal silicon is
What is claimed is: 1. A semiconductor light emitting device comprising a light emitting element comprising an aAs-based compound semiconductor and sequentially stacking an n-type cladding layer, an active layer and a p-type cladding layer, wherein the p-type cladding layer of the light-emitting element-active GaAs between layers
Semiconductor light emission characterized by interposing a diffusion suppressing layer containing a compound semiconductor as a main component and containing carbon atoms (C) at a concentration of 5 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3. apparatus.
が、AlxGa1-xAs(0<x≦0.3)であることを
特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the compound semiconductor forming the diffusion suppressing layer is Al x Ga 1 -x As (0 <x ≦ 0.3).
0.2μmであることを特徴とする請求項2に記載の半
導体発光装置。3. The thickness of the diffusion suppressing layer is 0.01 μm or more.
3. The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the thickness is 0.2 μm.
グされる不純物がZn、Mg、Cd、Beのいずれか1
種より成ることを特徴とする請求項1乃至請求項3のい
ずれかに記載の半導体発光装置。4. The method according to claim 1, wherein the impurity doped in the active layer and the p-type cladding layer is any one of Zn, Mg, Cd, and Be.
4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the device is made of a seed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001055711A JP2002261321A (en) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | Semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001055711A JP2002261321A (en) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | Semiconductor light emitting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002261321A true JP2002261321A (en) | 2002-09-13 |
Family
ID=18915855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001055711A Pending JP2002261321A (en) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | Semiconductor light emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002261321A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7622745B2 (en) | 2005-08-30 | 2009-11-24 | Hitachi Cable, Ltd. | Epitaxial wafer for a semiconductor light emitting device, method for fabricating the same and semiconductor light emitting device |
| KR101207660B1 (en) | 2005-02-25 | 2012-12-03 | 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | AlGaAs light emitting diode having double hetero junction and method for manufacturing same |
| US8546797B2 (en) | 2009-10-20 | 2013-10-01 | Stanley Electric Co., Ltd. | Zinc oxide based compound semiconductor device |
-
2001
- 2001-02-28 JP JP2001055711A patent/JP2002261321A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101207660B1 (en) | 2005-02-25 | 2012-12-03 | 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | AlGaAs light emitting diode having double hetero junction and method for manufacturing same |
| US7622745B2 (en) | 2005-08-30 | 2009-11-24 | Hitachi Cable, Ltd. | Epitaxial wafer for a semiconductor light emitting device, method for fabricating the same and semiconductor light emitting device |
| US8546797B2 (en) | 2009-10-20 | 2013-10-01 | Stanley Electric Co., Ltd. | Zinc oxide based compound semiconductor device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7760785B2 (en) | Group-III nitride semiconductor device | |
| JP3963068B2 (en) | Method for producing group III nitride compound semiconductor device | |
| EP1052684A1 (en) | A method for manufacturing group III nitride compound semiconductor and a light-emitting device using group III nitride compound semiconductor | |
| JP2003037289A (en) | Low drive voltage group III nitride light emitting device | |
| JP2000286449A (en) | Iii nitride compound semiconductor device and its manufacture | |
| KR20070043035A (en) | N type group III nitride semiconductor laminated structure | |
| KR100615122B1 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| CN1316123A (en) | Nitride semiconductor device manufacturing method | |
| JP2001230447A (en) | Manufacture method for iii nitride-based compound semiconductor element | |
| JP3545197B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US20030132440A1 (en) | Light-emitting device comprising a gallium-nitride-group compound-semiconductor | |
| JP3713118B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor light emitting device | |
| JPH11274082A (en) | Group III nitride semiconductor, method of manufacturing the same, and group III nitride semiconductor device | |
| JP2003023179A (en) | P-type group III nitride semiconductor, method of manufacturing the same, semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US6497944B1 (en) | Light-emitting device comprising a gallium-nitride-group compound-semiconductor | |
| JP2803791B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2002261321A (en) | Semiconductor light emitting device | |
| CN100452583C (en) | Nitride semiconductor element and method for manufacturing same | |
| EP0516162A1 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP3991193B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| KR101008856B1 (en) | Method of manufacturing group III nitride semiconductor device | |
| JP3025760B2 (en) | Gallium nitride based semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
| JP3444812B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP4057473B2 (en) | Compound semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
| JP3635613B2 (en) | Semiconductor laminated structure and semiconductor light emitting device |