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JP2002314126A - InGaAlP-BASED OPTICAL SEMICONDUCTOR ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD - Google Patents

InGaAlP-BASED OPTICAL SEMICONDUCTOR ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD

Info

Publication number
JP2002314126A
JP2002314126A JP2001111394A JP2001111394A JP2002314126A JP 2002314126 A JP2002314126 A JP 2002314126A JP 2001111394 A JP2001111394 A JP 2001111394A JP 2001111394 A JP2001111394 A JP 2001111394A JP 2002314126 A JP2002314126 A JP 2002314126A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
active layer
ingaalp
optical semiconductor
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
Application number
JP2001111394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Furukawa
和由 古川
Yasuhiko Akaike
康彦 赤池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001111394A priority Critical patent/JP2002314126A/en
Publication of JP2002314126A publication Critical patent/JP2002314126A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the luminance of an LED using an InGaAlP-based compound semiconductor material from being deteriorated by Zn used as a p-type dopant. SOLUTION: The LED has a double hetro-structure composed of the InGaAlP- based compound semiconductor in which an active layer 13 is sandwiched between n- and p-type clad layers 12 and 14 and uses Zn as the p-type dopant. In the LED, the lattice constant of the active layer 13 is made smaller than that of the p-type clad layer 14 by making the percentage composition of In in the active layer 13 larger than that of In in the clad layer 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、InGaAlP系
化合物半導体材料からなる発光素子や受光素子に係わ
り、特にp型ドーパントにZnを使用した光半導体素子
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device and a light receiving device made of an InGaAlP-based compound semiconductor material, and more particularly to an optical semiconductor device using Zn as a p-type dopant.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、InGaAlP系材料を用いた可
視領域の発光素子が種々提案されている。図5は、従来
のInGaAlP可視光LEDの一例を示す素子構造断
面図である。n型GaAs基板50の上に、活性層53
をn型及びp型のクラッド層52,54で挟んだInG
aAlP系のダブルへテロ構造部が形成され、p型クラ
ッド層54上にp側電極61が設けられ、n型GaAs
基板50の下面にn側電極62が設けられている。
2. Description of the Related Art In recent years, various light emitting devices in the visible region using InGaAlP-based materials have been proposed. FIG. 5 is a sectional view of an element structure showing an example of a conventional InGaAlP visible light LED. An active layer 53 is formed on an n-type GaAs substrate 50.
Is sandwiched between n-type and p-type cladding layers 52, 54.
a AlP-based double hetero structure is formed, a p-side electrode 61 is provided on the p-type cladding layer 54, and n-type GaAs is formed.
An n-side electrode 62 is provided on the lower surface of the substrate 50.

【0003】同図には示されていないが、良質な発光層
を得るために、要求仕様に応じて基板50とダブルへテ
ロ構造部との間にバッファ層や、輝度を向上させる反射
層が設けられることもある。また、p側電極61とp型
クラッド層54との間に、電流を拡散するための層や、
電気的なコンタクトを取るための層を設けることも多
い。
Although not shown in FIG. 1, a buffer layer and a reflective layer for improving luminance are provided between the substrate 50 and the double hetero structure according to required specifications in order to obtain a high quality light emitting layer. May be provided. A layer for diffusing current between the p-side electrode 61 and the p-type cladding layer 54;
Often, a layer for making electrical contact is provided.

【0004】ダブルへテロ構造部における活性層53は
キャリアを再結合して発光するものであり、活性層53
を挟むクラッド層52,54はキャリアを閉じこめて発
光効率を上げるために活性層53よりも広いバンドギャ
ップを有する。活性層53にキャリアを注入するため
に、クラッド層52はn型、クラッド層54はp型にド
ーピングされている。一般に、n型のドーパントにはS
iが使用され、p型のドーパントにはZn,Mg,Cな
どが使われる。
The active layer 53 in the double hetero structure portion emits light by recombining carriers and emits light.
The cladding layers 52 and 54 sandwiching the layer have a wider band gap than the active layer 53 in order to confine carriers and increase luminous efficiency. In order to inject carriers into the active layer 53, the cladding layer 52 is doped n-type and the cladding layer 54 is doped p-type. Generally, n-type dopants are S
i is used, and Zn, Mg, C, etc. are used as the p-type dopant.

【0005】また、本図のように活性層を単層で形成し
た構造に代わり、薄い井戸層とバリア層を繰り返し積層
した量子井戸構造(MQW構造)が使用されることもあ
る。
In addition, a quantum well structure (MQW structure) in which a thin well layer and a barrier layer are repeatedly laminated may be used instead of the structure in which the active layer is formed as a single layer as shown in FIG.

【0006】ダブルへテロ構造部における各層52,5
3,54は、発光波長の調整やキャリアの閉じ込めのた
めに、バンドギャップを設計に応じて最適に選ぶ必要が
ある。また、良好なエピタキシャル成長のためには、各
層の格子定数が基板50の格子定数と整合していること
が望ましい。III-V族化合物であるInGaAlPは、
III族成分としてIn,Ga,Alの3種を含むため、
これらの組成比を選ぶことでバンドギャップと格子定数
を独立して設計することができる。
Each layer 52, 5 in the double heterostructure portion
No. 3,54 requires that the band gap be optimally selected according to the design in order to adjust the emission wavelength and confine carriers. For good epitaxial growth, it is desirable that the lattice constant of each layer matches the lattice constant of substrate 50. InGaAlP, a III-V compound,
Since it contains three kinds of In, Ga, and Al as Group III components,
By selecting these composition ratios, the band gap and the lattice constant can be independently designed.

【0007】例えば、エピタキシャル成長層の組成を次
式 Inx (Ga1-y Al1-x P …(1) で表した場合、In組成比xを0.5にすることでGa
As基板と格子定数がほぼ整合し、x=0.5のままで
AlとGaの組成比yを調整することでバンドギャップ
を制御することができる。波長644nmの赤色発光L
EDを得る場合には、活性層53の組成比をx=0.
5,y=0,043にし、クラッド層52,54の組成
をx=0.5,y=0.7にすればよい。また、波長5
62nmの緑色発光LEDを得る場合には、活性層53
の組成比をx=0.5,y=0.454にし、クラッド
層52,54の組成をx=0.5,y=1.00、即ち
InAlPにすればよい。
[0007] For example, when representing the composition of the epitaxial growth layer by the following formula In x (Ga 1-y Al y) 1-x P ... (1), Ga by the In composition ratio x of 0.5
The band gap can be controlled by adjusting the composition ratio y of Al and Ga while keeping the lattice constant substantially equal to that of the As substrate and keeping x = 0.5. Red light emission L with a wavelength of 644 nm
To obtain ED, the composition ratio of the active layer 53 is set to x = 0.
5, y = 0,043, and the composition of the cladding layers 52, 54 should be x = 0.5, y = 0.7. In addition, wavelength 5
To obtain a 62 nm green light emitting LED, the active layer 53
Is set to x = 0.5, y = 0.454, and the composition of the cladding layers 52, 54 is set to x = 0.5, y = 1.00, that is, InAlP.

【0008】ところで、本発明の対象であるInGaA
lP系に限らず、一般にLEDやレーザなどの発光素子
においては、通電発光を続けると次第に輝度が低下す
る、いわゆる劣化があることが知られている。InGa
AlP系発光素子では、p型のドーパントにZnを使用
した場合、特にp型クラッド層やクラッド層に隣接する
p型電流拡散層に高濃度のZnをドーピングした場合
に、劣化が顕著である。また、以下に述べるように、高
温熱処理で透明基板をウェーハ接着する方式のInGa
AlP系LEDでは、更に劣化が顕著である。
Incidentally, InGaAs, which is the object of the present invention,
In general, it is known that not only the IP system but also a light-emitting element such as an LED or a laser has a so-called deterioration, in which the luminance gradually decreases as the light emission continues. InGa
In the AlP-based light-emitting device, when Zn is used as a p-type dopant, particularly when the p-type cladding layer or the p-type current diffusion layer adjacent to the cladding layer is doped with high concentration of Zn, the deterioration is remarkable. In addition, as described below, InGa of a method of bonding a transparent substrate to a wafer by high-temperature heat treatment is used.
In the case of AlP-based LEDs, the deterioration is more remarkable.

【0009】四元LEDの基板に使用されるGaAs基
板には、可視光領域の光を吸収するという欠点がある。
このため、InGaAlP系活性層で発光した光の一部
がGaAs基板に吸収されるので、LEDの輝度の低下
が避けられない。輝度低下を避けるためには、可視光領
域に対し透明な材料を基板に使用すればよい。一般的な
透明材料としてはGaPがあるが、GaP基板はInG
aAlP系と格子整合がとれないため良好なエピタキシ
ャル成長が難しい。この問題を解決するために、InG
aAlP系エピタキシャル成長層とGaP基板とをウェ
ーハ接着(Wafer Bondig)し、その後GaAs基板を除
去する方法が考案されている。
A GaAs substrate used as a substrate for a quaternary LED has a disadvantage of absorbing light in the visible light region.
For this reason, since a part of the light emitted from the InGaAlP-based active layer is absorbed by the GaAs substrate, a decrease in the brightness of the LED is inevitable. In order to avoid a decrease in luminance, a material transparent to the visible light region may be used for the substrate. As a general transparent material, GaP is used.
Good epitaxial growth is difficult because lattice matching with the aAlP system cannot be achieved. In order to solve this problem, InG
A method has been devised in which the aAlP-based epitaxial growth layer and the GaP substrate are bonded to a wafer (Wafer Bonding), and then the GaAs substrate is removed.

【0010】ウェーハ直接接着を利用してGaP基板に
密着されたInGaAlP系エピタキシャル成長層を備
えるLEDの製造方法の一例を、図6を参照しながら説
明する。まず、図6(a)に示すように、n型GaAs
基板50の上に、n型コンタクト層51,n型クラッド
層52、活性層53,p型クラッド層54,p型接着層
71を成長する。次いで、図6(b)に示すように、接
着層71の表面にp型GaP基板70を直接接着し、続
いて図6(c)に示すように、研磨やエッチングなどに
よりGaAs基板50を除去する。そして、上下を逆に
してn型コンタクト層51の上面にn側電極62を設
け、GaP基板70の下面にp側電極61を設けると、
図6(d)に示すように、GaPを基板70としたIn
GaAlP系LEDが得られる。
An example of a method of manufacturing an LED having an InGaAlP-based epitaxial growth layer adhered to a GaP substrate by using direct wafer bonding will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 6A, n-type GaAs
On the substrate 50, an n-type contact layer 51, an n-type clad layer 52, an active layer 53, a p-type clad layer 54, and a p-type adhesive layer 71 are grown. Next, as shown in FIG. 6B, a p-type GaP substrate 70 is directly bonded to the surface of the adhesive layer 71, and then, as shown in FIG. 6C, the GaAs substrate 50 is removed by polishing or etching. I do. When the n-side electrode 62 is provided on the upper surface of the n-type contact layer 51 upside down and the p-side electrode 61 is provided on the lower surface of the GaP substrate 70,
As shown in FIG. 6 (d), In using GaP as the substrate 70 is used.
A GaAlP-based LED is obtained.

【0011】このようにして、基板における光吸収が少
なく明るいLEDが得られるが、ウェーハ接着には70
0℃以上の高温が必要である。また、p型クラッド層だ
けでなく、p型接着層とp型GaP基板にもZnがドー
ピングしてある。特に、接着する面である接着層とGa
P基板には、接着界面抵抗を減らすために1×1018
cm3 以上の高濃度ドーピングが必要である。このた
め、接着型のInGaAlP系のLEDは、接着前に比
べて接着後の発光効率が低下する、いわゆる熱劣化が起
きやすい。
In this way, a bright LED with little light absorption on the substrate can be obtained.
A high temperature of 0 ° C. or higher is required. Further, not only the p-type cladding layer but also the p-type adhesive layer and the p-type GaP substrate are doped with Zn. In particular, the bonding layer, which is the surface to be bonded, and Ga
For the P substrate, 1 × 10 18 /
High concentration doping of cm 3 or more is required. For this reason, the bonding type InGaAlP-based LED is more susceptible to so-called thermal deterioration in which the luminous efficiency after bonding is lower than before bonding.

【0012】なお、接着工程における劣化の有無や程度
は、接着前後のInGaAlP活性層のライフタイム
を、例えばパルスレーザで励起したPL発光の減衰から
ライフタイムを求める方法などで、測定して比較すれば
求めることができる。
The presence or absence and degree of deterioration in the bonding process are compared by measuring the lifetime of the InGaAlP active layer before and after bonding, for example, by obtaining the lifetime from the decay of PL light emission excited by a pulse laser. You can ask for it.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、p型
ドーパントにZnを使用したInGaAlP系発光素子
においては、Znドープに起因する輝度の低下が大きな
問題となっている。またこの問題は、必ずしも発光素子
に限らず、p型ドーパントにZnを使用したInGaA
lP系受光素子においても同様に言えることである。
As described above, in the conventional InGaAlP-based light-emitting device using Zn as the p-type dopant, a decrease in luminance due to Zn doping has been a serious problem. In addition, this problem is not necessarily limited to a light emitting element, and InGaAs using Zn as a p-type dopant may be used.
The same can be said for an IP light receiving element.

【0014】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、InGaAlP系化合
物半導体材料を用いた発光素子や受光素子等において、
p型ドーパントとしてのZnのドープに起因する特性劣
化を抑制し得る光半導体素子を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a light emitting element and a light receiving element using an InGaAlP-based compound semiconductor material.
It is an object of the present invention to provide an optical semiconductor device capable of suppressing characteristic deterioration due to Zn doping as a p-type dopant.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】(構成)上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。
(Structure) In order to solve the above-mentioned problem, the present invention employs the following structure.

【0016】即ち本発明は、活性層をp型及びn型のク
ラッド層で挟んだInGaAlP系化合物半導体からな
るダブルへテロ構造部を有し、p型ドーパントにZnを
使用したInGaAlP系光半導体素子であって、前記
活性層の格子定数を、前記p型クラッド層の格子定数よ
りも小さくしてなることを特徴とする。
That is, the present invention provides an InGaAlP-based optical semiconductor device having a double heterostructure composed of an InGaAlP-based compound semiconductor in which an active layer is sandwiched between p-type and n-type clad layers, and using Zn as a p-type dopant. Wherein the lattice constant of the active layer is smaller than the lattice constant of the p-type cladding layer.

【0017】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。 (1) 活性層のIn組成比を、p型クラッド層のIn組成
比よりも大きくしてなること。 (2) ダブルへテロ構造部を形成するための素子形成基板
に対し、活性層の格子定数は0.1%程度小さく、p型
クラッド層の格子定数は0.2%程度大きいこと。 (3) p型クラッド層に対し、活性層と反対側にp型Ga
P基板が接着されていること。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) The In composition ratio of the active layer must be larger than the In composition ratio of the p-type cladding layer. (2) The lattice constant of the active layer is about 0.1% smaller and the lattice constant of the p-type cladding layer is about 0.2% larger than the element forming substrate for forming the double heterostructure. (3) With respect to the p-type cladding layer, p-type Ga
The P substrate is bonded.

【0018】また本発明は、活性層をp型及びn型のク
ラッド層で挟んだInGaAlP系化合物半導体からな
るダブルへテロ構造部を有し、p型ドーパントにZnを
使用したInGaAlP系光半導体素子であって、前記
活性層とZnを含むp型層又はp型基板との間に、Zn
を含むp型層又はp型基板よりも格子定数が小さなZn
拡散ブロック層を挿入してなることを特徴とする。
The present invention also provides an InGaAlP-based optical semiconductor device having a double heterostructure composed of an InGaAlP-based compound semiconductor in which an active layer is sandwiched between p-type and n-type clad layers and using Zn as a p-type dopant. Wherein Zn is located between the active layer and a p-type layer or a p-type substrate containing Zn.
Having a smaller lattice constant than a p-type layer or a p-type substrate containing
It is characterized in that a diffusion block layer is inserted.

【0019】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。 (1) ブロック層は、活性層とクラッド層の間に挿入され
ていること。 (2) 接着型LED等の場合に、p型接着層とp型クラッ
ド層の間にブロック層か挿入されていること。 (3) 接着型LED等の場合に、p型接着層に活性層より
も格子定数が小さな材料を用い、このp型接着層をブロ
ック層として用いること。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) The blocking layer must be inserted between the active layer and the cladding layer. (2) In the case of an adhesive LED or the like, a block layer is inserted between the p-type adhesive layer and the p-type clad layer. (3) In the case of an adhesive LED or the like, a material having a smaller lattice constant than the active layer is used for the p-type adhesive layer, and this p-type adhesive layer is used as a block layer.

【0020】また本発明は、活性層をp型及びn型のク
ラッド層で挟んだInGaAlP系化合物半導体からな
るダブルへテロ構造部を有し、p型ドーパントにZnを
使用したInGaAlP系光半導体素子であって、前記
活性層に圧縮応力が加わっていることを特徴とする。こ
こで、活性層に圧縮応力を加える手段として、ダブルへ
テロ構造部を成すInGaAlP系材料よりも熱膨張係
数の大きな基板を用い、この基板を高温中でダブルへテ
ロ構造部と接着して、室温の状態において活性層に圧縮
応力を加えることが挙げられる。
The present invention also provides an InGaAlP-based optical semiconductor device having a double heterostructure composed of an InGaAlP-based compound semiconductor with an active layer sandwiched between p-type and n-type clad layers and using Zn as a p-type dopant. Wherein a compressive stress is applied to the active layer. Here, as a means for applying compressive stress to the active layer, a substrate having a larger thermal expansion coefficient than the InGaAlP-based material forming the double hetero structure is used, and this substrate is bonded to the double hetero structure at a high temperature, Applying compressive stress to the active layer at room temperature may be mentioned.

【0021】また本発明は、素子形成基板上にn型クラ
ッド層,活性層,及びZnドープのp型クラッド層を順
次成長してInGaAlP系化合物半導体からなるダブ
ルへテロ構造部を形成する工程を有するInGaAlP
系光半導体素子の製造方法であって、前記クラッド層を
成長する際のIn原料の供給量よりも前記活性層を成長
する際のIn原料の供給量の方を僅かに多くしたことを
特徴とする。
Further, according to the present invention, there is provided a step of sequentially growing an n-type clad layer, an active layer, and a Zn-doped p-type clad layer on an element forming substrate to form a double heterostructure portion made of an InGaAlP-based compound semiconductor. InGaAlP having
A method of manufacturing an optical semiconductor device, wherein the supply amount of the In material when growing the active layer is slightly larger than the supply amount of the In material when growing the clad layer. I do.

【0022】(作用)本発明によれば、p型ドーパント
にZnを使用したInGaAlP系の光半導体素子にお
いて、活性層の格子定数をZnを含む層の格子定数より
小さくすることにより、Znの活性層への異常拡散を防
止して、熱処理や通電による特性劣化(発光素子の場合
は輝度劣化)を防止することができる。
(Operation) According to the present invention, in an InGaAlP-based optical semiconductor device using Zn as a p-type dopant, the active layer has a smaller lattice constant than the Zn-containing layer so that the Zn activity is reduced. It is possible to prevent abnormal diffusion into the layer and to prevent characteristic deterioration (luminance deterioration in the case of a light-emitting element) due to heat treatment or energization.

【0023】以下、本発明の課題である特性劣化が防止
できる機構を、図1を参照しながら説明する。図1は、
ダブルへテロ構造を有するInGaAlP系LEDのバ
ンド構造を表したもので、左からn型クラッド層,活性
層,p型クラッド層のバンド構造が示されている。p型
クラッド層の右にある電流拡散層や接着層などp型のエ
ピタキシャル層のバンド構造は、材質により種々の場合
があるので図示していない。
Hereinafter, a mechanism capable of preventing the characteristic deterioration, which is an object of the present invention, will be described with reference to FIG. FIG.
The band structure of an InGaAlP-based LED having a double heterostructure is shown, and the band structures of an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are shown from the left. The band structure of the p-type epitaxial layer such as the current diffusion layer and the adhesive layer on the right side of the p-type clad layer is not shown because there are various cases depending on the material.

【0024】Znはp型の層にドーピングされると、I
n,Ga,Alの III族原子と置換して、p型の浅い準
位1を形成してドナーとなる。このZnは熱や電流で活
性層に拡散するが、通常の拡散では同様に III族原子の
位置(浅い準位2)に置換してドナーとなる。ところ
が、Znが活性層中に異常拡散すると深い準位3を形成
する。活性層中に深い準位3が増えると、キャリアがそ
の準位3を経由して再結合するため、発光に寄与できず
発光効率が低下する。
When Zn is doped into the p-type layer, I
Substitution with group III atoms of n, Ga, and Al forms a p-type shallow level 1 to serve as a donor. This Zn is diffused into the active layer by heat or current, but is replaced by a group III atom (shallow level 2) as a donor in a normal diffusion. However, when Zn abnormally diffuses into the active layer, a deep level 3 is formed. When the deep level 3 increases in the active layer, the carriers recombine via the level 3, so that the carrier cannot contribute to light emission and the light emission efficiency decreases.

【0025】異常拡散の詳細な機構は不明であるが、同
じIII-V族化合物であるGaAs中へのZnが異常拡散
することはよく知られており、この場合は格子間を通っ
てZnが拡散するとの説が有力である。従って、InG
aAlP活性層中へのZnの異常拡散も格子間を経由す
る拡散であり、格子間に位置するZnが深い準位を形成
すると考えられる。従って、輝度劣化を防止するために
は、Znの格子間拡散を防止すればよい。格子間拡散は
文字通り格子の間をZnが通って行くため、格子間隔、
即ち格子定数を小さくすることが、Znの異常拡散と輝
度劣化の抑制に効果がある。これが、本発明の輝度劣化
抑制機構である。
Although the detailed mechanism of the anomalous diffusion is unknown, it is well known that the anomalous diffusion of Zn into GaAs, which is the same III-V compound, is well known. The theory of diffusion is influential. Therefore, InG
Abnormal diffusion of Zn into the aAlP active layer is also diffusion via interstitial, and it is considered that Zn located between interstitial forms a deep level. Therefore, in order to prevent luminance degradation, it is only necessary to prevent interstitial diffusion of Zn. Interstitial diffusion literally means that Zn passes between lattices, so that lattice spacing,
That is, reducing the lattice constant is effective in suppressing abnormal diffusion of Zn and deterioration of luminance. This is the luminance degradation suppressing mechanism of the present invention.

【0026】上記に述べたように、輝度劣化を防止する
ためには活性層の格子定数はなるべく小さい方が望まし
い。しかし、GaAs基板との格子定数差が大きくなる
と、良好なエピタキシャル成長ができなくなる。許容さ
れる格子定数差はエピタキシャル成長厚によって異なる
が、経験的にGaAsに対する格子定数の比が−0.1
%から+0.2%の間であればよい。即ち、GaAsの
格子定数0.56533nmに対し、0.56476n
mから0.56646までは良好なエピタキシャル成長
が可能である。
As described above, the lattice constant of the active layer is desirably as small as possible in order to prevent luminance degradation. However, when the lattice constant difference from the GaAs substrate becomes large, good epitaxial growth cannot be performed. Although the allowable lattice constant difference depends on the epitaxial growth thickness, empirically, the ratio of the lattice constant to GaAs is −0.1.
% To + 0.2%. That is, for a lattice constant of GaAs of 0.56533 nm, 0.56476 n
From m to 0.56646, good epitaxial growth is possible.

【0027】実用上は活性層の格子定数の絶対値ではな
く、活性層とZnを含む層、例えばp型のクラッド層,
電流拡散層,接着層との格子定数の大小関係が重要であ
る。特に、活性層に隣接するp型クラッド層との大小関
係が重要である。これは、p型クラッド層の格子定数が
活性層よりも大きければ、Znはクラッド層の格子間か
ら活性層の格子間へは拡散しにくくなり、輝度劣化に関
与する異常拡散を抑制できるためである。異常拡散防止
の見地からは、p型クラッド層の格子定数を0.566
46nm(+0.2%)、活性層の格子定数を0.56
476nm(−1%)にするのが望ましい。
In practice, it is not the absolute value of the lattice constant of the active layer, but rather the active layer and a layer containing Zn, for example, a p-type cladding layer,
The magnitude relationship between the lattice constants of the current diffusion layer and the adhesive layer is important. In particular, the magnitude relationship with the p-type cladding layer adjacent to the active layer is important. This is because if the lattice constant of the p-type cladding layer is larger than that of the active layer, Zn is unlikely to diffuse from the lattices of the cladding layer to the lattices of the active layer, thereby suppressing anomalous diffusion related to luminance degradation. is there. From the viewpoint of preventing anomalous diffusion, the lattice constant of the p-type cladding layer is set to 0.566.
46 nm (+ 0.2%), lattice constant of active layer 0.56
It is desirable to set it to 476 nm (-1%).

【0028】なお、上記の説明ではZnドープによる特
性劣化を防止するために活性層の格子定数をp型クラッ
ド層のそれよりも小さくしたが、これに代えて、活性層
とZnを含むp型層又はp型基板との間に、Znを含む
p型層又はp型基板よりも格子定数が小さなZn拡散ブ
ロック層を挿入しても同様の効果が得られる。この場合
は特に、p型層又はp型基板からの異常拡散を防止する
ことができる。また、活性層の格子間を狭める観点か
ら、活性層に圧縮応力を加えることによっても同様の効
果が期待できる。
In the above description, the lattice constant of the active layer is made smaller than that of the p-type cladding layer in order to prevent the characteristic deterioration due to Zn doping. Similar effects can be obtained by inserting a Zn-containing p-type layer or a Zn diffusion block layer having a smaller lattice constant than the p-type substrate between the layer and the p-type substrate. In this case, particularly, abnormal diffusion from the p-type layer or the p-type substrate can be prevented. Further, from the viewpoint of narrowing the lattice spacing of the active layer, the same effect can be expected by applying a compressive stress to the active layer.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0030】(第1の実施形態)図2は、本発明の第1
の実施形態に係わるInGaAlP系LEDの製造工程
を示す断面図である。
(First Embodiment) FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the InGaAlP type | system | group LED which concerns on embodiment.

【0031】まず、図2(a)に示すように、n型Ga
As基板10上にn型バッファ層11,n型クラッド層
12、活性層13,p型クラッド層14,及びp型コン
タクト層15を、順次積MOCVD(Metal Organic Ch
emica1 Vapor Deposition)法で成長形成した。
First, as shown in FIG.
An n-type buffer layer 11, an n-type cladding layer 12, an active layer 13, a p-type cladding layer 14, and a p-type contact layer 15 are sequentially formed on an As substrate 10 by MOCVD (Metal Organic Chloride).
Emica1 Vapor Deposition).

【0032】n型GaAs基板10は、サイズが直径2
インチ、厚さ250μmであり、不純物としてSiが約
1×1018/cm3 のキャリア濃度でドープされてお
り、さらにその主面は鏡面仕上げとなっている。バッフ
ァ層11はGaAsで、厚さは0.5μmである。n型
クラッド層12は、前記(1)式を用いて表した組成比
がx=0.5,y=1.0で、厚さは0.6μmであ
る。活性層13は、組成比がx=0.5,y=0.28
で、厚さは0.6μmである。p型クラッド層14は、
組成比がx=0.5,y=1.0で厚さは0.6μmと
した。コンタクト層15は厚さ0.5μmのGaAsで
ある。
The n-type GaAs substrate 10 has a size of 2
Inch, thickness 250 μm, Si is doped as an impurity at a carrier concentration of about 1 × 10 18 / cm 3 , and its main surface is mirror-finished. The buffer layer 11 is made of GaAs and has a thickness of 0.5 μm. The composition ratio of the n-type cladding layer 12 expressed by the above equation (1) is x = 0.5, y = 1.0, and the thickness is 0.6 μm. The active layer 13 has a composition ratio of x = 0.5, y = 0.28.
And the thickness is 0.6 μm. The p-type cladding layer 14
The composition ratio was x = 0.5, y = 1.0, and the thickness was 0.6 μm. The contact layer 15 is GaAs having a thickness of 0.5 μm.

【0033】ここで、クラッド層と活性層のIn組成は
基本的には0.5としたが、クラッド層と活性層のエピ
タキシャル成長時にIn原料であるTMI(Tri-Methil
In)の供給量を少し変化させ、GaAs基板に対する
格子不整合率を活性層が−0.1%、p型クラッド層が
+0.2%になるように制御した。具体的には、クラッ
ド層を形成する場合にはTMIの供給量を僅かに減ら
し、活性層を形成する場合にはTMIの供給量を僅かに
増やした。これにより、活性層におけるIn組成比は
0.5より僅かに大きく、クラッド層におけるIn組成
比は0.5よりも僅かに小さくなっている。
Here, the In composition of the cladding layer and the active layer was basically set to 0.5, but TMI (Tri-Methil) which is an In material at the time of epitaxial growth of the cladding layer and the active layer.
The supply amount of In) was slightly changed, and the lattice mismatch ratio with respect to the GaAs substrate was controlled so that the active layer was -0.1% and the p-type cladding layer was + 0.2%. Specifically, when forming the cladding layer, the supply amount of TMI was slightly reduced, and when forming the active layer, the supply amount of TMI was slightly increased. Thus, the In composition ratio in the active layer is slightly larger than 0.5, and the In composition ratio in the cladding layer is slightly smaller than 0.5.

【0034】格子不整合率はエピタキシャル成長後にX
線回折を測定し、GaAsのピーク位置に対する各エピ
タキシャル層のピーク位置の差から求めた。TMI供給
量と格子不整合率との相関関係を、事前にこの方法によ
り求め、この相関に従った条件でエピタキシャル成長を
行い、さらにエピタキシャル成長後に格子不整合率を測
定し確認した。
The lattice mismatch is determined by X
Line diffraction was measured and determined from the difference between the peak position of each epitaxial layer and the peak position of GaAs. The correlation between the TMI supply amount and the lattice mismatch rate was determined in advance by this method, epitaxial growth was performed under conditions in accordance with this correlation, and the lattice mismatch rate was measured and confirmed after the epitaxial growth.

【0035】比較例として同様の構造で、活性層とクラ
ッド層とも格子不整合率が0%のエピタキシャルウェー
ハも作成した。実施形態,比較例のウェーハ共に、図2
(b)のように、コンタクト層15の上面とGaP基板
10の下面に金電極21,22を設け、上面の金電極2
1を(c)のように直径100μmの円形に加工し、ダ
イシングにより250μmピッチのLEDチップに切り
分けた。
As a comparative example, an epitaxial wafer having the same structure and a lattice mismatch ratio of 0% for both the active layer and the cladding layer was prepared. FIG. 2 shows both the embodiment and the comparative example.
As shown in (b), gold electrodes 21 and 22 are provided on the upper surface of the contact layer 15 and the lower surface of the GaP substrate 10, and the gold electrode 2 on the upper surface is formed.
1 was processed into a circular shape having a diameter of 100 μm as shown in (c), and cut into LED chips having a pitch of 250 μm by dicing.

【0036】このLEDチップそれぞれ10個を取って
輝度を測定し、100℃で20mAの通電を168時間
続けた後の輝度と比較して劣化具合を調べた。比較例は
輝度が30〜60%、平均で44%減少し、明らかな劣
化がみられた。これに対して本実施形態は4〜18%、
平均で9%の劣化に留まり、本発明の効果が確認でき
た。
The luminance was measured by taking each of 10 LED chips, and the degree of deterioration was examined by comparing the luminance with the luminance after the current of 20 mA was continued at 100 ° C. for 168 hours. In the comparative example, the luminance was reduced by 30 to 60%, and on average by 44%, and a clear deterioration was observed. On the other hand, in the present embodiment, 4 to 18%,
The deterioration was only 9% on average, and the effect of the present invention was confirmed.

【0037】このように本実施形態によれば、p型ドー
パントにZnを使用したInGaAlP系LEDにおい
て、活性層13の格子定数をクラッド層12,14の格
子定数よりも小さくしているので、p型ドーパントであ
るZnの活性層13への異常拡散を防止することができ
る。このため、Znドープに起因する熱処理や通電によ
る輝度劣化を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the InGaAlP-based LED using Zn as the p-type dopant, the lattice constant of the active layer 13 is smaller than the lattice constants of the cladding layers 12 and 14, so that p Abnormal diffusion of Zn, which is a type dopant, into active layer 13 can be prevented. For this reason, it is possible to suppress luminance degradation due to heat treatment or energization due to Zn doping.

【0038】(第2の実施形態)図3は、本発明の第2
の実施形態に係わる接着型InGaAlP系LEDの製
造工程を示す断面図である。なお、図2と同一部分には
同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the adhesion type InGaAlP type LED which concerns on embodiment. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0039】まず、接着用のウェーハとして図3(a)
の構造のエピタキシャルウェーハを作成した。製造工程
は第1の実施形態と基本的に同じであり、n型GaAs
基板10上にバッファ層(コンタクト層)11,n型クラ
ッド層12,活性層13,p型クラッド層14,及び接着
層31と表面カバー層32が順次積層されて形成されて
いる。これらのエピタキシャル成長層は、例えばMOC
VD法により形成される。
First, as a bonding wafer, FIG.
An epitaxial wafer having the structure described above was prepared. The manufacturing process is basically the same as that of the first embodiment.
A buffer layer (contact layer) 11, an n-type cladding layer 12, an active layer 13, a p-type cladding layer 14, an adhesive layer 31, and a surface cover layer 32 are sequentially laminated on a substrate 10. These epitaxial growth layers are, for example, MOC
It is formed by the VD method.

【0040】n型GaAs基板50は、サイズが直径2
インチ、厚さ250μmであり、不純物としてSiが約
1×1018/cm3 のキャリア濃度でドープされてお
り、さらにその主面は鏡面仕上げとなっている。バッフ
ァ層51はGaAsで、厚さは0.5μmである。n型
クラッド層52は、前記(1)式を用いて表した組成比
がx=0.5,y=1.0で、厚さは0.6μmであ
る。活性層13は、組成比がx=0.5,y=0.28
で、厚さは0.6μmである。p型クラッド層14は、
組成比がx=0.5,y=1.0で、厚さは0.6μm
とした。接着層31は、厚さ0.05μmのInGaP
で2×1018/cm3 のZnをドーピングしてある。最
上層の表面カバー層32は2重構造で、下側が0.1μ
mのGaAs、上側が0.2μmのInGaAlP層で
ある。
The n-type GaAs substrate 50 has a size of 2
Inch, thickness 250 μm, Si is doped as an impurity at a carrier concentration of about 1 × 10 18 / cm 3 , and its main surface is mirror-finished. The buffer layer 51 is made of GaAs and has a thickness of 0.5 μm. The composition ratio of the n-type cladding layer 52 represented by the above equation (1) is x = 0.5, y = 1.0, and the thickness is 0.6 μm. The active layer 13 has a composition ratio of x = 0.5, y = 0.28.
And the thickness is 0.6 μm. The p-type cladding layer 14
Composition ratio x = 0.5, y = 1.0, thickness 0.6 μm
And The adhesive layer 31 is made of InGaP having a thickness of 0.05 μm.
2 × 10 18 / cm 3 of Zn. The uppermost surface cover layer 32 has a double structure, and the lower side has a thickness of 0.1 μm.
m of GaAs, and the upper side is a 0.2 μm InGaAlP layer.

【0041】ここで、クラッド層と活性層のIn組成は
基本的には0.5としたが、クラッド層と活性層のエピ
タキシャル成長時にIn原料であるTMIの供給量を少
し変化させ、第1の実施形態と同じくGaAs基板に対
する格子不整合率を活性層が−0.1%、p型クラッド
層が+0.2%になるように制御した。また、比較例と
して、第1の実施形態と同じく、活性層とクラッド層と
も格子不整合率が0%のエピタキシャルウェーハも作成
した。
Here, the In composition of the cladding layer and the active layer was basically set to 0.5. However, during epitaxial growth of the cladding layer and the active layer, the supply amount of the TMI, which is an In material, was slightly changed. As in the embodiment, the lattice mismatch rate with respect to the GaAs substrate was controlled so that the active layer was -0.1% and the p-type cladding layer was + 0.2%. As a comparative example, as in the first embodiment, an epitaxial wafer having a lattice mismatch ratio of 0% for both the active layer and the cladding layer was prepared.

【0042】以下、ウェーハ接着の工程を説明する。初
めに、エピタキシャルウェーハをアンモニアと過酸化水
素水の混合液に浸漬して裏側の堆積物を除去し、次いで
エピタキシャルウェーハを界面活性剤で洗浄した後、7
0℃のリン酸で表面カバー層32のInGaAlPカバ
ー層をエッチングした。このエッチングは下のGaAs
層で選択的に止まる。次いで、容積比でアンモニア1、
過酸化水素水15の混合液にエピタキシャルウェーハを
浸漬してエッチングを行い、図3(b)に示すように、
下側のGaAsカバー層を除去した。この混合液は、G
aAsカバー層を選択的にエッチングするもので、数秒
で表面カバー層32が除去されたことが観察できたが、
1分間侵漬を続けて接着層31の表面を完全に表出させ
た。
Hereinafter, the wafer bonding process will be described. First, the epitaxial wafer is immersed in a mixture of ammonia and hydrogen peroxide to remove deposits on the back side, and then the epitaxial wafer is washed with a surfactant.
The InGaAlP cover layer of the surface cover layer 32 was etched with phosphoric acid at 0 ° C. This etching is performed on the underlying GaAs
Selectively stop at layer. Then, ammonia 1 by volume ratio,
The epitaxial wafer is immersed in a mixed solution of hydrogen peroxide solution 15 to perform etching, and as shown in FIG.
The lower GaAs cover layer was removed. This mixture is G
Although the aAs cover layer was selectively etched, it was observed that the surface cover layer 32 was removed in a few seconds.
By continuing the immersion for one minute, the surface of the adhesive layer 31 was completely exposed.

【0043】次いで、表面カバー層32を除去したエピ
タキシャルウェーハと、表面に厚さ0.2μm、キャリ
ア濃度2×1018/cm3 の高濃度GaP層を成長させ
たGaP基板30との直接接着を行い、図3(c)に示
す被接着体を得た。
Next, direct bonding between the epitaxial wafer from which the surface cover layer 32 was removed and the GaP substrate 30 on which a high-concentration GaP layer having a thickness of 0.2 μm and a carrier concentration of 2 × 10 18 / cm 3 was grown was performed. Then, the adherend shown in FIG. 3 (c) was obtained.

【0044】ここで、直接接着の工程をより詳細に説明
する。直接接着の前処理として、GaP基板30を界面
活性剤で洗浄し、希弗酸に浸漬して表面の自然酸化膜を
除去し、水洗をした後にスピナーで乾燥させた。また、
ダブルへテロ構造部を形成したエピタキシャルウェーハ
は上述した方法で表面カバー層32を除去した後、Ga
P基板30と同様にして酸化膜除去のため希弗酸処理を
行い、水洗とスピナー乾燥を行った。これらの前処理
は、全てクリーンルーム内の清浄な雰囲気下で行った。
Here, the step of direct bonding will be described in more detail. As a pretreatment for direct bonding, the GaP substrate 30 was washed with a surfactant, immersed in dilute hydrofluoric acid to remove a natural oxide film on the surface, washed with water, and dried with a spinner. Also,
After removing the surface cover layer 32 by the above-described method, the epitaxial wafer on which the double heterostructure was formed
Dilute hydrofluoric acid treatment was performed to remove the oxide film in the same manner as in the case of the P substrate 30, and washing with water and spinner drying were performed. All of these pretreatments were performed under a clean atmosphere in a clean room.

【0045】次いで、前処理を終えたエピタキシャルウ
ェーハをエピタキシャル成長層が上方になるように載置
し、その上にGaP基板30を、鏡面が下向きになるよ
うに載置し、室温で密着させた。GaPは透明であるた
め密着状態を目視にて観察できる。GaP基板30をエ
ピタキシャルウェーハに載置すると、エピタキシャルウ
ェーハが正面視で凸形状を成すように反っているため、
GaP基板30の中央部が最初に密着した。そのまま放
置するだけで密着部が自然にGaP基板30の周辺部へ
向って広がり、1分以内にGaP基板30の周縁の面取
り部分を除いて全面が密着した。
Next, the epitaxial wafer having been subjected to the pretreatment was placed so that the epitaxial growth layer was directed upward, and the GaP substrate 30 was placed thereon such that the mirror surface faced downward, and was brought into close contact at room temperature. Since GaP is transparent, the adhered state can be visually observed. When the GaP substrate 30 is placed on the epitaxial wafer, the epitaxial wafer is warped so as to form a convex shape in a front view.
The central part of the GaP substrate 30 first came into close contact. The adhesive portion naturally spreads toward the peripheral portion of the GaP substrate 30 just by being left as it is, and the entire surface was adhered to the GaP substrate 30 within one minute except for the chamfered peripheral portion.

【0046】直接接着の最終工程として、室温で密着し
ている被接着体を拡散炉内に入れて800℃で熱処理を
行った。雰囲気は水素を10%含むアルゴンである。こ
の後、図3(d)のようにGaAs基板10を、アンモ
ニアと過酸化水素水の混合液で選択エッチングして除去
し、GaP基板30の裏側(図で上側)下側にミラー研
磨を施した。このGaP基板30の研磨した側からレー
ザーパルスを照射し、励起されたPL発光の減衰曲線か
ら活性層のライフタイムを求め、接着前に同じ方法で測
定したライフタイムと比較して接着工程での熱劣化を比
較した。
As a final step of the direct bonding, the adherend adhered at room temperature was placed in a diffusion furnace and heat-treated at 800 ° C. The atmosphere is argon containing 10% of hydrogen. Thereafter, as shown in FIG. 3D, the GaAs substrate 10 is selectively etched and removed with a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide solution, and mirror polishing is performed on the lower side (upper side in the figure) and lower side of the GaP substrate 30. did. A laser pulse is irradiated from the polished side of the GaP substrate 30, the lifetime of the active layer is determined from the decay curve of the excited PL emission, and compared with the lifetime measured by the same method before bonding, the bonding process is performed. Thermal degradation was compared.

【0047】比較例、実施形態共に、接着前のライフタ
イムは28〜31nsであった。これに対して接着後の
ライフタイムは、比較例が9〜21nsと小さくばらつ
きも大きくなっていたのに対し、実施形態は24〜27
nmと長く、本発明の効果が確認できた。
In both the comparative example and the embodiment, the lifetime before bonding was 28 to 31 ns. On the other hand, the life time after bonding was as small as 9 to 21 ns in the comparative example and the variation was large, whereas the life time after bonding was 24 to 27 in the embodiment.
nm, the effect of the present invention was confirmed.

【0048】また、図3(d)に示す工程の後に、図3
(e)に示すように、GaP基板30の裏面にp側電極
21を設け、n型コンタクト層11の表面にn側電極2
2を設け、n側電極22を円形に加工してInGaAl
P系LEDを完成した。このLEDの発光特性を調べた
ところ、第1の実施形態と同様に、輝度の劣化が十分に
小さくなるのが確認された。
Further, after the step shown in FIG.
As shown in (e), the p-side electrode 21 is provided on the back surface of the GaP substrate 30 and the n-side electrode 2 is provided on the surface of the n-type contact layer 11.
2 and the n-side electrode 22 is processed into a circular shape to form InGaAl.
P-type LED was completed. When the light emission characteristics of the LED were examined, it was confirmed that the deterioration of the luminance was sufficiently reduced as in the first embodiment.

【0049】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。実施形態では、活性層の格子定数
をp型クラッド層のそれよりも小さくしたが、この代わ
りに図4に示すように、p型クラッド層14と接着層3
1との間に格子定数がp型クラッド層14よりも小さな
Zn拡散ブロック層41を設けるようにしても良い。更
に、このブロック層41は、活性層13とp型クラッド
層14との間に設けても良い。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the embodiment, the lattice constant of the active layer is made smaller than that of the p-type cladding layer. Alternatively, as shown in FIG.
A Zn diffusion block layer 41 whose lattice constant is smaller than that of the p-type cladding layer 14 may be provided between them. Further, the block layer 41 may be provided between the active layer 13 and the p-type clad layer 14.

【0050】また、活性層の格子間を狭める観点から、
活性層に圧縮応力を与えるようにしても良い。具体的に
は、活性層に対し熱膨張係数の大きな基板を高温中で接
着することにより、室温において活性層に圧縮応力を与
えることができる。さらに、 活性層の格子定数をp型クラッド層のそれよりも小さ
くする、Zn拡散ブロック層を設ける、活性層に圧
縮応力を与える、という3つの手法を適宜組み合わせて
用いることも可能である。
From the viewpoint of narrowing the lattice spacing of the active layer,
A compressive stress may be applied to the active layer. Specifically, by bonding a substrate having a large thermal expansion coefficient to the active layer at a high temperature, a compressive stress can be applied to the active layer at room temperature. Further, it is also possible to use an appropriate combination of the three methods of making the lattice constant of the active layer smaller than that of the p-type cladding layer, providing a Zn diffusion block layer, and applying a compressive stress to the active layer.

【0051】また、実施形態では発光素子としてのLE
Dについて説明したが、p型ドーパントにZnを使用し
たInGaAlP系化合物半導体材料を用いたものであ
れば、レーザにも当然に適用できる。さらに、受光素子
に関しても同様に適用することが可能である。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
In the embodiment, the LE as the light emitting element is used.
Although D has been described, it is naturally applicable to a laser as long as an InGaAlP-based compound semiconductor material using Zn as a p-type dopant is used. Further, the present invention can be similarly applied to a light receiving element. Others
Various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、活
性層をp型及びn型のクラッド層で挟んだInGaAl
P系化合物半導体からなるダブルへテロ構造部を有し、
p型ドーパントにZnを使用したInGaAlP系光半
導体素子において、活性層の格子定数をp型クラッド層
のそれよりも小さくする、活性層とZnを含むp型層又
はp型基板との間にZnを含むp型層又はp型基板より
も格子定数が小さなZn拡散ブロック層を挿入する、又
は活性層に圧縮応力を加えるようにすることによって、
p型ドーパントとしてのZnのドープに起因する特性劣
化を抑制することができる。特に発光素子においては、
Znドープによる輝度劣化を抑制することができ、その
効果は大である。
As described above, according to the present invention, InGaAl having an active layer sandwiched between p-type and n-type cladding layers is provided.
It has a double hetero structure part composed of a P-based compound semiconductor,
In an InGaAlP-based optical semiconductor device using Zn as a p-type dopant, Zn is placed between an active layer and a p-type layer or a p-type substrate containing Zn so that the lattice constant of the active layer is smaller than that of the p-type cladding layer. By inserting a Zn diffusion block layer having a smaller lattice constant than a p-type layer or a p-type substrate containing, or by applying a compressive stress to the active layer,
It is possible to suppress characteristic deterioration due to Zn doping as a p-type dopant. Especially in light emitting devices,
Luminance degradation due to Zn doping can be suppressed, and the effect is significant.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明において特性劣化が防止できる機構を説
明するためのバンド構造図。
FIG. 1 is a band structure diagram for explaining a mechanism capable of preventing characteristic deterioration in the present invention.

【図2】第1の実施形態に係わるInGaAlP系LE
Dの製造工程を示す断面図。
FIG. 2 is an InGaAlP-based LE according to the first embodiment;
Sectional drawing which shows the manufacturing process of D.

【図3】第2の実施形態に係わる接着型InGaAlP
系LEDの製造工程を示す断面図。
FIG. 3 shows an adhesive type InGaAlP according to a second embodiment.
Sectional drawing which shows the manufacturing process of a system LED.

【図4】本発明の変形例を示す素子構造断面図。FIG. 4 is a sectional view of an element structure showing a modification of the present invention.

【図5】従来のInGaAlP系LEDを示す素子構造
断面図。
FIG. 5 is a sectional view of an element structure showing a conventional InGaAlP-based LED.

【図6】従来の接着型InGaAlP系LEDの製造工
程を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of a conventional adhesive-type InGaAlP-based LED.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…n型GaAs基板 11…n型バッファ層(コンタクト層) 12…n型InAlPクラッド層 13…InGaAlP活性層 14…p型InAlPクラッド層 15…p型GaAsコンタクト層 21…p側電極 22…n側電極 31…p型InGaP接着層 32…GaAs/InGaAlP表面カバー層 41…Zn拡散ブロック層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... n-type GaAs substrate 11 ... n-type buffer layer (contact layer) 12 ... n-type InAlP clad layer 13 ... InGaAlP active layer 14 ... p-type InAlP clad layer 15 ... p-type GaAs contact layer 21 ... p-side electrode 22 ... n Side electrode 31 p-type InGaP adhesive layer 32 GaAs / InGaAlP surface cover layer 41 Zn diffusion block layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤池 康彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Fターム(参考) 5F041 AA44 CA04 CA34 CA49 CA53 CA65 5F045 AA04 AB18 AC07 CA10 DA52 EE12 5F073 CA14 CB02 CB14 DA05 EA29 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yasuhiko Akaike 1-Front Term, Toshiba Microelectronics Center, Komukai Toshiba-cho, Saisaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa 5F041 AA44 CA04 CA34 CA49 CA53 CA65 5F045 AA04 AB18 AC07 CA10 DA52 EE12 5F073 CA14 CB02 CB14 DA05 EA29

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】活性層をp型及びn型のクラッド層で挟ん
だInGaAlP系化合物半導体からなるダブルへテロ
構造部を有し、p型ドーパントにZnを使用したInG
aAlP系光半導体素子であって、 前記活性層の格子定数を、前記p型クラッド層の格子定
数よりも小さくしてなることを特徴とするInGaAl
P系光半導体素子。
An InG having a double heterostructure comprising an InGaAlP-based compound semiconductor in which an active layer is sandwiched between p-type and n-type cladding layers, and using Zn as a p-type dopant.
aAlP-based optical semiconductor device, wherein the lattice constant of the active layer is smaller than the lattice constant of the p-type cladding layer.
P-based optical semiconductor element.
【請求項2】前記活性層のIn組成比を、前記p型クラ
ッド層のIn組成比よりも大きくしてなることを特徴と
する請求項1記載のInGaAlP系光半導体素子。
2. The InGaAlP-based optical semiconductor device according to claim 1, wherein an In composition ratio of said active layer is made larger than an In composition ratio of said p-type cladding layer.
【請求項3】前記ダブルへテロ構造部を形成するための
素子形成基板に対し、前記活性層の格子定数は0.1%
程度小さく、前記p型クラッド層の格子定数は0.2%
程度大きいことを特徴とする請求項1記載のInGaA
lP系光半導体素子。
3. The active layer has a lattice constant of 0.1% with respect to an element forming substrate for forming the double heterostructure.
The lattice constant of the p-type cladding layer is 0.2%
2. The InGaAs according to claim 1, wherein the InGaAs is large.
1P optical semiconductor element.
【請求項4】前記p型クラッド層に対し前記活性層と反
対側にp型GaP基板が接着されていることを特徴とす
る請求項1記載のInGaAlP系光半導体素子。
4. The InGaAlP-based optical semiconductor device according to claim 1, wherein a p-type GaP substrate is bonded to said p-type cladding layer on a side opposite to said active layer.
【請求項5】活性層をp型及びn型のクラッド層で挟ん
だInGaAlP系化合物半導体からなるダブルへテロ
構造部を有し、p型ドーパントにZnを使用したInG
aAlP系光半導体素子であって、 前記活性層とZnを含むp型層又はp型基板との間に、
Znを含むp型層又はp型基板よりも格子定数が小さな
Zn拡散ブロック層を挿入してなることを特徴とするI
nGaAlP系光半導体素子。
5. An InG layer having a double heterostructure composed of an InGaAlP-based compound semiconductor with an active layer sandwiched between p-type and n-type cladding layers, and using Zn as a p-type dopant.
aAlP-based optical semiconductor element, wherein between the active layer and a p-type layer or a p-type substrate containing Zn,
I. A p-type layer containing Zn or a Zn diffusion block layer having a smaller lattice constant than a p-type substrate is inserted.
nGaAlP-based optical semiconductor device.
【請求項6】活性層をp型及びn型のクラッド層で挟ん
だInGaAlP系化合物半導体からなるダブルへテロ
構造部を有し、p型ドーパントにZnを使用したInG
aAlP系光半導体素子であって、 前記活性層に圧縮応力が加わっていることを特徴とする
InGaAlP系光半導体素子。
6. An InG layer having a double heterostructure composed of an InGaAlP-based compound semiconductor having an active layer sandwiched between p-type and n-type cladding layers, and using Zn as a p-type dopant.
An InGaAlP-based optical semiconductor device, wherein a compressive stress is applied to the active layer.
【請求項7】素子形成基板上にn型クラッド層,活性
層,及びZnドープのp型クラッド層を順次成長してI
nGaAlP系化合物半導体からなるダブルへテロ構造
部を形成する工程を有するInGaAlP系光半導体素
子の製造方法であって、 前記クラッド層を成長する際のIn原料の供給量よりも
前記活性層を成長する際のIn原料の供給量の方を僅か
に多くしたことを特徴とするInGaAlP系光半導体
素子の製造方法。
7. An n-type cladding layer, an active layer, and a Zn-doped p-type cladding layer are sequentially grown on an element forming substrate to form an I-type cladding layer.
A method for manufacturing an InGaAlP-based optical semiconductor device, comprising a step of forming a double heterostructure portion made of an nGaAlP-based compound semiconductor, wherein the active layer is grown more than the supply amount of an In material when growing the clad layer. A method for manufacturing an InGaAlP-based optical semiconductor device, characterized in that the supply amount of the In source at this time is slightly increased.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008288546A (en) * 2007-04-16 2008-11-27 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of semiconductor optical device
JP2010157735A (en) * 2008-12-31 2010-07-15 Shogen Koden Kofun Yugenkoshi Semiconductor light-emitting device
JP2013247210A (en) * 2012-05-25 2013-12-09 Sharp Corp Semiconductor laser device

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