JP2002083999A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＤＢＲの上面と量子井戸活性層の下面との間
の距離が多少ばらついても、所定のピーク波長が安定し
て得られる半導体発光素子を提供すること。 【解決手段】 ＤＢＲ３と量子井戸活性層５との間の第
１クラッド層４の層厚を０．３μｍにする。この層厚
は、半導体発光素子の発光波長がλ、上記第１クラッド
層４の屈折率がｎであるとして、２λ／ｎ（μｍ）以
下、すなわちλが０．６５μｍ、ｎが３．５であるか
ら、０．４μｍ以下である。また、第１クラッド層４
は、量子井戸活性層５からの発光光と、ＤＢＲ３で反射
された反射光との位相差が２πの整数倍になるように形
成されている。この半導体発光素子の発光スペクトル
は、発光光と反射光との干渉による谷と谷とが、メイン
ピークの両側に、互いに略５０〜６０ｎｍの波長を隔て
て生じるので、この谷はメインピークに一致し難い。そ
の結果、半導体発光素子のピーク波長が保持される。
の距離が多少ばらついても、所定のピーク波長が安定し
て得られる半導体発光素子を提供すること。 【解決手段】 ＤＢＲ３と量子井戸活性層５との間の第
１クラッド層４の層厚を０．３μｍにする。この層厚
は、半導体発光素子の発光波長がλ、上記第１クラッド
層４の屈折率がｎであるとして、２λ／ｎ（μｍ）以
下、すなわちλが０．６５μｍ、ｎが３．５であるか
ら、０．４μｍ以下である。また、第１クラッド層４
は、量子井戸活性層５からの発光光と、ＤＢＲ３で反射
された反射光との位相差が２πの整数倍になるように形
成されている。この半導体発光素子の発光スペクトル
は、発光光と反射光との干渉による谷と谷とが、メイン
ピークの両側に、互いに略５０〜６０ｎｍの波長を隔て
て生じるので、この谷はメインピークに一致し難い。そ
の結果、半導体発光素子のピーク波長が保持される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光伝送用
（特にＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）１３９４
用）及び表示用等に用いられる半導体発光素子に関す
る。
（特にＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）１３９４
用）及び表示用等に用いられる半導体発光素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信や情報表示パネル等に、半
導体発光素子が多く用いられている。これらの用途の半
導体発光素子は発光効率が高いことが必要とされてい
て、特に、上記光通信用の半導体発光素子は応答速度が
高速であることが重要である。
導体発光素子が多く用いられている。これらの用途の半
導体発光素子は発光効率が高いことが必要とされてい
て、特に、上記光通信用の半導体発光素子は応答速度が
高速であることが重要である。
【０００３】最近、比較的短い距離の通信用にＰＯＦ
（プラスチック光通信ファイバ：Plastic Optical Fibe
r）が利用され始めており、このＰＯＦ用の光源とし
て、ＰＯＦにおいて低損失な波長領域である６５０ｎｍ
近傍の発光波長を有する面発光型の高速応答ＬＥＤ（発
光ダイオード）が開発されている。この半導体発光素子
は、高効率な発光が可能なＡｌＧａＩｎＰ（アルミニウ
ム・ガリウム・インジウム・リン）系の半導体材料を活
性層に用いると共に、この活性層を量子井戸構造にして
いる。また、半導体発光素子の光取り出し効率を向上す
る手段として、活性層とＧａＡｓ（ガリウム・砒素）基
板の間に、高反射率の多層反射膜としてのＤＢＲ（分布
ブラッグ反射膜）を導入している。
（プラスチック光通信ファイバ：Plastic Optical Fibe
r）が利用され始めており、このＰＯＦ用の光源とし
て、ＰＯＦにおいて低損失な波長領域である６５０ｎｍ
近傍の発光波長を有する面発光型の高速応答ＬＥＤ（発
光ダイオード）が開発されている。この半導体発光素子
は、高効率な発光が可能なＡｌＧａＩｎＰ（アルミニウ
ム・ガリウム・インジウム・リン）系の半導体材料を活
性層に用いると共に、この活性層を量子井戸構造にして
いる。また、半導体発光素子の光取り出し効率を向上す
る手段として、活性層とＧａＡｓ（ガリウム・砒素）基
板の間に、高反射率の多層反射膜としてのＤＢＲ（分布
ブラッグ反射膜）を導入している。
【０００４】図９は、上記ＤＢＲおよび量子井戸構造の
活性層を備え、ＤＢＲと量子井戸層との間の距離、すな
わち、ＤＢＲの上面と量子井戸活性層の下面との間の距
離が１μｍ程度の半導体発光素子の発光スペクトルを示
した図である。図９において、横軸は光の波長（ｎｍ）
を示し、縦軸は光の相対的な強度（ａ．ｕ．：arbitrar
y unit）を示す。この半導体発光素子が発光する際、上
記量子井戸構造の活性層は層厚が非常に薄いので、この
活性層の下側のＤＢＲで反射されて再び活性層に戻った
光は、活性層で殆ど吸収されずに半導体発光素子から出
射される。このとき、上記活性層からの発光光が、上記
ＤＢＲで反射された反射光との干渉によって変調され
て、光のスペクトルが変化する。すなわち、図９の発光
スペクトル形状において、上記干渉による谷と谷とが、
波長において３０〜４０ｎｍ程度の間隔で現れて、略６
６５ｎｍの波長を有するメインピークの両側にサブピー
クが生じている。このことから、ＤＢＲで反射された反
射光と活性層からの発光光との位相差が、およそ２πの
整数倍であることが分かる。
活性層を備え、ＤＢＲと量子井戸層との間の距離、すな
わち、ＤＢＲの上面と量子井戸活性層の下面との間の距
離が１μｍ程度の半導体発光素子の発光スペクトルを示
した図である。図９において、横軸は光の波長（ｎｍ）
を示し、縦軸は光の相対的な強度（ａ．ｕ．：arbitrar
y unit）を示す。この半導体発光素子が発光する際、上
記量子井戸構造の活性層は層厚が非常に薄いので、この
活性層の下側のＤＢＲで反射されて再び活性層に戻った
光は、活性層で殆ど吸収されずに半導体発光素子から出
射される。このとき、上記活性層からの発光光が、上記
ＤＢＲで反射された反射光との干渉によって変調され
て、光のスペクトルが変化する。すなわち、図９の発光
スペクトル形状において、上記干渉による谷と谷とが、
波長において３０〜４０ｎｍ程度の間隔で現れて、略６
６５ｎｍの波長を有するメインピークの両側にサブピー
クが生じている。このことから、ＤＢＲで反射された反
射光と活性層からの発光光との位相差が、およそ２πの
整数倍であることが分かる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体発光素子において、上記ＤＢＲの上面と活性
層の下面との間の距離が変わると、発光スペクトルの形
状が大きく変化して、ピーク波長が変わる。具体的に
は、図９の発光スペクトルを有する半導体発光素子にお
いて、ＤＢＲの上面と活性層の下面との間の距離を数％
だけ大きくすると、図１０のような発光スペクトル形状
になる。図９の発光スペクトル形状と比べると、図１０
の発光スペクトル形状は、山と谷が入れ替わって、メイ
ンピークの波長が１５ｎｍ程度短波長側に移動して略６
５０ｎｍになっている。すなわち、ＤＢＲの上面と活性
層の下面との間の距離がわずかに変化しただけで干渉の
山が谷になり、ピーク波長がずれてしまうのである。
来の半導体発光素子において、上記ＤＢＲの上面と活性
層の下面との間の距離が変わると、発光スペクトルの形
状が大きく変化して、ピーク波長が変わる。具体的に
は、図９の発光スペクトルを有する半導体発光素子にお
いて、ＤＢＲの上面と活性層の下面との間の距離を数％
だけ大きくすると、図１０のような発光スペクトル形状
になる。図９の発光スペクトル形状と比べると、図１０
の発光スペクトル形状は、山と谷が入れ替わって、メイ
ンピークの波長が１５ｎｍ程度短波長側に移動して略６
５０ｎｍになっている。すなわち、ＤＢＲの上面と活性
層の下面との間の距離がわずかに変化しただけで干渉の
山が谷になり、ピーク波長がずれてしまうのである。
【０００６】ここで、上記半導体発光素子をＰＯＦによ
る通信の光源として用いる場合、ＰＯＦの低損失波長領
域は４０ｎｍ程度の狭い幅であるので、半導体発光素子
の発光スペクトルのピーク波長を、上記低損失波長領域
内にずれることなく定める必要がある。すなわち、上記
ＤＢＲの上面と活性層の下面との間の距離を正確に形成
しなければならない。したがって、半導体発光素子の製
造過程において、特にＤＢＲと量子井戸活性層との間の
例えばクラッド層等に関して、高精度の層厚制御が必要
となる。その結果、半導体発光素子の歩留りが低下する
という問題がある。
る通信の光源として用いる場合、ＰＯＦの低損失波長領
域は４０ｎｍ程度の狭い幅であるので、半導体発光素子
の発光スペクトルのピーク波長を、上記低損失波長領域
内にずれることなく定める必要がある。すなわち、上記
ＤＢＲの上面と活性層の下面との間の距離を正確に形成
しなければならない。したがって、半導体発光素子の製
造過程において、特にＤＢＲと量子井戸活性層との間の
例えばクラッド層等に関して、高精度の層厚制御が必要
となる。その結果、半導体発光素子の歩留りが低下する
という問題がある。
【０００７】そこで、本発明の目的は、ＤＢＲの上面と
活性層の下面との間の距離のばらつきに影響を受けるこ
となく、発光スペクトルの所望のピーク波長を安定して
得ることができる半導体発光素子を提供することにあ
る。
活性層の下面との間の距離のばらつきに影響を受けるこ
となく、発光スペクトルの所望のピーク波長を安定して
得ることができる半導体発光素子を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明の半導体発光素子は、半導体基板上に、
順に多層反射膜と、半導体層と、量子井戸活性層を有す
る半導体発光素子において、発光波長がλ（μｍ）であ
り、上記多層反射膜と量子井戸活性層との間に位置する
上記半導体層の平均屈折率がｎであるとして、上記多層
反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が２
λ／ｎ（μｍ）以下であり、かつ、上記多層反射膜で反
射された反射光と、上記量子井戸活性層からの発光光と
の間の位相差は、２πの整数倍であることを特徴として
いる。
め、第１の発明の半導体発光素子は、半導体基板上に、
順に多層反射膜と、半導体層と、量子井戸活性層を有す
る半導体発光素子において、発光波長がλ（μｍ）であ
り、上記多層反射膜と量子井戸活性層との間に位置する
上記半導体層の平均屈折率がｎであるとして、上記多層
反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が２
λ／ｎ（μｍ）以下であり、かつ、上記多層反射膜で反
射された反射光と、上記量子井戸活性層からの発光光と
の間の位相差は、２πの整数倍であることを特徴として
いる。
【０００９】第１の発明の半導体発光素子によれば、上
記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距
離を２λ／ｎ以下にすると共に、上記多層反射膜で反射
された反射光と活性層からの発光光との間の位相差を略
２πの整数倍にすると、半導体発光素子の発光スペクト
ルの形状において、上記反射光と発光光との干渉による
谷と谷との間隔が比較的広くなる。したがって、上記多
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
多少変化して、発光スペクトル形状の谷の位置が多少変
化しても、上記谷がピークに一致することがない。すな
わち、上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面と
の間の距離が多少ばらついても半導体発光素子のピーク
波長は殆ど変わらないので、高精度な層厚制御をするこ
となく、所望のピーク波長を有する半導体発光素子を安
定して得られる。
記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距
離を２λ／ｎ以下にすると共に、上記多層反射膜で反射
された反射光と活性層からの発光光との間の位相差を略
２πの整数倍にすると、半導体発光素子の発光スペクト
ルの形状において、上記反射光と発光光との干渉による
谷と谷との間隔が比較的広くなる。したがって、上記多
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
多少変化して、発光スペクトル形状の谷の位置が多少変
化しても、上記谷がピークに一致することがない。すな
わち、上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面と
の間の距離が多少ばらついても半導体発光素子のピーク
波長は殆ど変わらないので、高精度な層厚制御をするこ
となく、所望のピーク波長を有する半導体発光素子を安
定して得られる。
【００１０】第２の発明の半導体発光素子は、半導体基
板上に、順に多層反射膜と、半導体層と、量子井戸活性
層を有する半導体発光素子において、発光波長がλ（μ
ｍ）であり、上記多層反射膜と量子井戸活性層との間に
位置する上記半導体層の平均屈折率がｎであるとして、
上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の
距離が１５λ／ｎ（μｍ）以上であることを特徴として
いる。
板上に、順に多層反射膜と、半導体層と、量子井戸活性
層を有する半導体発光素子において、発光波長がλ（μ
ｍ）であり、上記多層反射膜と量子井戸活性層との間に
位置する上記半導体層の平均屈折率がｎであるとして、
上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の
距離が１５λ／ｎ（μｍ）以上であることを特徴として
いる。
【００１１】第２の発明の半導体発光素子によれば、上
記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距
離を１５λ／ｎ以上にすると、半導体発光素子の発光ス
ペクトル形状において、多層反射膜で反射された反射光
と活性層からの発光光との干渉による谷と谷との間隔が
小さくなる。例えば、上記半導体層の平均屈折率ｎが
３．０、半導体発光素子の発光波長λが０．６５μｍと
すると、多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との
間の距離は、１５λ／ｎに代入すると、約３μｍとな
る。この場合、図８によれば、上記多層反射膜で反射さ
れた反射光と活性層からの発光光との干渉による谷と谷
との間隔は、約１５ｎｍになる。図８は、多層反射膜と
量子井戸活性層との間の半導体層の平均屈折率ｎが３．
０、発光波長λが０．６５μｍの半導体発光素子におい
て、多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の
距離に対応する上記干渉の谷と谷との間隔を示した図で
ある。横軸は多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面
との間の距離（μｍ）であり、縦軸は干渉の谷と谷との
間隔（ｎｍ）である。図８から分かるように、上記多層
反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離を３
μｍ以上にすると、上記干渉の谷と谷との間隔は１５ｎ
ｍよりも小さくなる。すなわち、この半導体発光素子が
出射する光は、１６ｎｍの波長の幅の範囲にピーク波長
が少なくとも１つ存在することになる。したがって、こ
の半導体発光素子は、室温で発光する際のピーク波長を
約１６ｎｍ以内に制御する必要があるＩＥＥＥ１３９４
用のＰＯＦの光源として、好適である。さらに、多層反
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離を大き
くしていくと、発光スペクトルの形状は、上記干渉がな
い場合と比べて多くの複数の山および谷を有するが、こ
れら複数の山の頂点を結んでなる包絡線の形状は、干渉
がない場合のスペクトル形状と略同一のままである。ま
た、上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との
間の距離が多少ばらついて、発光スペクトル形状におけ
る上記複数の山および谷の数が変わったり、あるいは、
上記干渉の谷が、干渉がない場合の発光スペクトルのピ
ークに一致しても、発光スペクトルの包絡線の形状は、
干渉がない場合の発光スペクトルの形状と殆ど変わらな
い。すなわち、半導体発光素子のピーク波長が殆ど変わ
らない。したがって、高精度な層厚制御をすることな
く、所定のピーク波長を有する半導体発光素子を安定し
て得られる。
記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距
離を１５λ／ｎ以上にすると、半導体発光素子の発光ス
ペクトル形状において、多層反射膜で反射された反射光
と活性層からの発光光との干渉による谷と谷との間隔が
小さくなる。例えば、上記半導体層の平均屈折率ｎが
３．０、半導体発光素子の発光波長λが０．６５μｍと
すると、多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との
間の距離は、１５λ／ｎに代入すると、約３μｍとな
る。この場合、図８によれば、上記多層反射膜で反射さ
れた反射光と活性層からの発光光との干渉による谷と谷
との間隔は、約１５ｎｍになる。図８は、多層反射膜と
量子井戸活性層との間の半導体層の平均屈折率ｎが３．
０、発光波長λが０．６５μｍの半導体発光素子におい
て、多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の
距離に対応する上記干渉の谷と谷との間隔を示した図で
ある。横軸は多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面
との間の距離（μｍ）であり、縦軸は干渉の谷と谷との
間隔（ｎｍ）である。図８から分かるように、上記多層
反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離を３
μｍ以上にすると、上記干渉の谷と谷との間隔は１５ｎ
ｍよりも小さくなる。すなわち、この半導体発光素子が
出射する光は、１６ｎｍの波長の幅の範囲にピーク波長
が少なくとも１つ存在することになる。したがって、こ
の半導体発光素子は、室温で発光する際のピーク波長を
約１６ｎｍ以内に制御する必要があるＩＥＥＥ１３９４
用のＰＯＦの光源として、好適である。さらに、多層反
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離を大き
くしていくと、発光スペクトルの形状は、上記干渉がな
い場合と比べて多くの複数の山および谷を有するが、こ
れら複数の山の頂点を結んでなる包絡線の形状は、干渉
がない場合のスペクトル形状と略同一のままである。ま
た、上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との
間の距離が多少ばらついて、発光スペクトル形状におけ
る上記複数の山および谷の数が変わったり、あるいは、
上記干渉の谷が、干渉がない場合の発光スペクトルのピ
ークに一致しても、発光スペクトルの包絡線の形状は、
干渉がない場合の発光スペクトルの形状と殆ど変わらな
い。すなわち、半導体発光素子のピーク波長が殆ど変わ
らない。したがって、高精度な層厚制御をすることな
く、所定のピーク波長を有する半導体発光素子を安定し
て得られる。
【００１２】１実施形態の半導体発光素子では、上記半
導体基板は、ＧａＡｓ（ガリウム・砒素）あるいはＩｎ
Ｐ（リン化インジウム）あるいはＺｎＳｅ（セレン化亜
鉛）あるいはＧａＮ（窒化ガリウム）からなる。
導体基板は、ＧａＡｓ（ガリウム・砒素）あるいはＩｎ
Ｐ（リン化インジウム）あるいはＺｎＳｅ（セレン化亜
鉛）あるいはＧａＮ（窒化ガリウム）からなる。
【００１３】上記半導体発光素子によれば、半導体基板
にＧａＡｓあるいはＩｎＰあるいはＺｎＳｅあるいはＧ
ａＮを用いるので、この半導体基板の上に、ＧａＡｓあ
るいはＩｎＰあるいはＺｎＳｅあるいはＧａＮに格子整
合する半導体による半導体層および活性層を形成する
と、この半導体発光素子の発光効率が高くなる。
にＧａＡｓあるいはＩｎＰあるいはＺｎＳｅあるいはＧ
ａＮを用いるので、この半導体基板の上に、ＧａＡｓあ
るいはＩｎＰあるいはＺｎＳｅあるいはＧａＮに格子整
合する半導体による半導体層および活性層を形成する
と、この半導体発光素子の発光効率が高くなる。
【００１４】１実施形態の半導体発光素子では、上記多
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
０．４μｍ以下である。
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
０．４μｍ以下である。
【００１５】上記半導体発光素子によれば、上記多層反
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離を０．
４μｍ以下にすると、上記多層反射膜と量子井戸活性層
との間に位置する半導体層の材料に、ＧａＡｓ基板に格
子整合する例えばＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（アルミニウ
ム・インジウム・リン）（０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）や
ＡｌxＧａ1-xＡｓ（アルミニウム・ガリウム・砒素）
（０≦ｘ≦１）等のような屈折率が３〜３．５の材料を
用いた場合、半導体発光素子のピーク波長が６５０ｎｍ
前後に保持される。したがって、高精度の層厚制御をす
ることなく、例えばＰＯＦの光源に適した半導体発光素
子を安定して得ることができる。
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離を０．
４μｍ以下にすると、上記多層反射膜と量子井戸活性層
との間に位置する半導体層の材料に、ＧａＡｓ基板に格
子整合する例えばＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（アルミニウ
ム・インジウム・リン）（０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）や
ＡｌxＧａ1-xＡｓ（アルミニウム・ガリウム・砒素）
（０≦ｘ≦１）等のような屈折率が３〜３．５の材料を
用いた場合、半導体発光素子のピーク波長が６５０ｎｍ
前後に保持される。したがって、高精度の層厚制御をす
ることなく、例えばＰＯＦの光源に適した半導体発光素
子を安定して得ることができる。
【００１６】１実施形態の半導体発光素子では、上記多
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
３μｍ以上である。
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
３μｍ以上である。
【００１７】上記半導体発光素子によれば、上記多層反
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離を３μ
ｍ以上にすると、上記多層反射膜と量子井戸活性層との
間に位置する半導体層の材料に、ＧａＡｓ基板に格子整
合する例えばＡｌyＧａzＩｎ 1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０
≦ｚ≦１）やＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）等のよう
な屈折率が３〜３．５の材料を用いた場合、半導体発光
素子のピーク波長が６５０ｎｍ前後に保持される。した
がって、高精度の層厚制御をすることなく、例えばＰＯ
Ｆの光源に適した半導体発光素子を安定して得ることが
できる。
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離を３μ
ｍ以上にすると、上記多層反射膜と量子井戸活性層との
間に位置する半導体層の材料に、ＧａＡｓ基板に格子整
合する例えばＡｌyＧａzＩｎ 1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０
≦ｚ≦１）やＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）等のよう
な屈折率が３〜３．５の材料を用いた場合、半導体発光
素子のピーク波長が６５０ｎｍ前後に保持される。した
がって、高精度の層厚制御をすることなく、例えばＰＯ
Ｆの光源に適した半導体発光素子を安定して得ることが
できる。
【００１８】１実施形態の半導体発光素子では、上記量
子井戸活性層は、ＡｌyＧａzＩｎ1- y-zＰ（０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）からなる。
子井戸活性層は、ＡｌyＧａzＩｎ1- y-zＰ（０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）からなる。
【００１９】この半導体発光素子によれば、上記量子井
戸活性層はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦
ｚ≦１）からなるので、赤色から緑色までの発光色の波
長において、所望の波長を有する半導体発光素子を得る
ことができる。
戸活性層はＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦
ｚ≦１）からなるので、赤色から緑色までの発光色の波
長において、所望の波長を有する半導体発光素子を得る
ことができる。
【００２０】１実施形態の半導体発光素子では、上記多
層反射膜は、ＧａＡｓ基板に格子整合する材料からな
る。
層反射膜は、ＧａＡｓ基板に格子整合する材料からな
る。
【００２１】この半導体発光素子によれば、上記多層反
射膜はＧａＡｓ基板に格子整合する材料からなるので、
上記多層反射膜の上に形成される活性層の結晶性が高く
なると共に、上記多層反射膜と、その上の層との間の境
界面を容易に鏡面にできて、多層反射膜の反射率が高く
なる。その結果、半導体発光素子の出力が高くなる。
射膜はＧａＡｓ基板に格子整合する材料からなるので、
上記多層反射膜の上に形成される活性層の結晶性が高く
なると共に、上記多層反射膜と、その上の層との間の境
界面を容易に鏡面にできて、多層反射膜の反射率が高く
なる。その結果、半導体発光素子の出力が高くなる。
【００２２】１実施形態の半導体発光素子では、上記多
層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０
≦ｚ≦１）からなる。
層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０
≦ｚ≦１）からなる。
【００２３】この半導体発光素子によれば、上記多層反
射膜を形成するＡｌyＧａzＩｎ1-y- zＰは、ＧａＡｓ基
板に格子整合するので、上記多層反射膜の上に形成され
る活性層の結晶性が高くなると共に、上記多層反射膜
と、その上の層との間の境界面を容易に鏡面にできて、
多層反射膜の反射率が高くなる。その結果、半導体発光
素子の出力が高くなる。
射膜を形成するＡｌyＧａzＩｎ1-y- zＰは、ＧａＡｓ基
板に格子整合するので、上記多層反射膜の上に形成され
る活性層の結晶性が高くなると共に、上記多層反射膜
と、その上の層との間の境界面を容易に鏡面にできて、
多層反射膜の反射率が高くなる。その結果、半導体発光
素子の出力が高くなる。
【００２４】１実施形態の半導体発光素子では、上記多
層反射膜は、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）から
なる。
層反射膜は、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）から
なる。
【００２５】この半導体発光素子によれば、上記多層反
射膜を形成するＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）は
ＧａＡｓ基板に格子整合するので、上記多層反射膜の上
に形成される活性層の結晶性が高くなると共に、上記多
層反射膜と、その上の層との間の境界面を容易に鏡面に
できて、多層反射膜の反射率が高くなる。その結果、半
導体発光素子の出力が高くなる。また、ＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ（０．４≦ｘ≦１）による多層反射膜は、ＡｌyＧａz
Ｉｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）による多層反
射膜に比べて赤色から黄色の波長の光に対する反射率が
高いので、赤色から黄色で発光する高い出力の半導体発
光素子を得られる。
射膜を形成するＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）は
ＧａＡｓ基板に格子整合するので、上記多層反射膜の上
に形成される活性層の結晶性が高くなると共に、上記多
層反射膜と、その上の層との間の境界面を容易に鏡面に
できて、多層反射膜の反射率が高くなる。その結果、半
導体発光素子の出力が高くなる。また、ＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ（０．４≦ｘ≦１）による多層反射膜は、ＡｌyＧａz
Ｉｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）による多層反
射膜に比べて赤色から黄色の波長の光に対する反射率が
高いので、赤色から黄色で発光する高い出力の半導体発
光素子を得られる。
【００２６】１実施形態の半導体発光素子では、上記多
層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０
≦ｚ≦１）と、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）の
ペアからなる。
層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０
≦ｚ≦１）と、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）の
ペアからなる。
【００２７】この半導体発光素子によれば、上記多層反
射膜を形成するＡｌyＧａzＩｎ1-y- zＰ（０≦ｙ≦１，
０≦ｚ≦１）とＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）
は、ＧａＡｓ基板に格子整合するので、上記多層反射膜
の上に形成される活性層の結晶性が高くなると共に、上
記多層反射膜と、その上の層との間の境界面を容易に鏡
面にできて、多層反射膜の反射率が高くなる。その結
果、半導体発光素子の出力が高くなる。
射膜を形成するＡｌyＧａzＩｎ1-y- zＰ（０≦ｙ≦１，
０≦ｚ≦１）とＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）
は、ＧａＡｓ基板に格子整合するので、上記多層反射膜
の上に形成される活性層の結晶性が高くなると共に、上
記多層反射膜と、その上の層との間の境界面を容易に鏡
面にできて、多層反射膜の反射率が高くなる。その結
果、半導体発光素子の出力が高くなる。
【００２８】１実施形態の半導体発光素子では、上記多
層反射膜は、上記量子井戸活性層からの光に対する最大
反射率が、８０％以上である。
層反射膜は、上記量子井戸活性層からの光に対する最大
反射率が、８０％以上である。
【００２９】この半導体発光素子によれば、上記多層反
射膜は、上記発光層からの光に対する最大反射率が８０
％以上であるので、この半導体発光素子の出力が高くな
る。
射膜は、上記発光層からの光に対する最大反射率が８０
％以上であるので、この半導体発光素子の出力が高くな
る。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。
により詳細に説明する。
【００３１】（第１実施形態）図１（ａ）は本発明の第
１実施形態における半導体発光素子の平面図であり、図
１（ｂ）は図１（ａ）に示すＩ−Ｉ線における断面図で
ある。
１実施形態における半導体発光素子の平面図であり、図
１（ｂ）は図１（ａ）に示すＩ−Ｉ線における断面図で
ある。
【００３２】この半導体発光素子は、ＰＯＦの光源とし
て用いられる面発光型のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤであ
る。この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、
ｎ型ＧａＡｓバッファー層２と、多層反射膜としてのＤ
ＢＲ（分布ブラッグ反射膜）３と、ｎ型ＡｌＩｎＰ第１
クラッド層４と、量子井戸活性層５と、ｐ型ＡｌＩｎＰ
第２クラッド層６と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ電流拡散層７と
を順に有し、上記電流拡散層７の上面にｐ型電極８を、
ｎ型ＧａＡｓ基板１の下面にｎ型電極９を備えている。
て用いられる面発光型のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤであ
る。この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、
ｎ型ＧａＡｓバッファー層２と、多層反射膜としてのＤ
ＢＲ（分布ブラッグ反射膜）３と、ｎ型ＡｌＩｎＰ第１
クラッド層４と、量子井戸活性層５と、ｐ型ＡｌＩｎＰ
第２クラッド層６と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ電流拡散層７と
を順に有し、上記電流拡散層７の上面にｐ型電極８を、
ｎ型ＧａＡｓ基板１の下面にｎ型電極９を備えている。
【００３３】上記量子井戸活性層５は、８０オングスト
ロームの厚さを有する２つのＧａＩｎＰ井戸層と、この
２つの井戸層間および上下両側に設けられた（Ａｌ0.5
Ｇａ0 .5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層とからなり、この量子
井戸活性層５の発光光のピーク波長は６５０ｎｍであ
る。また、上記ＤＢＲ３は、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐと
ｎ型の（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐとのペアが２０
組積層してなり、このＤＢＲ３による反射スペクトルの
中心波長は６５０ｎｍである。さらに、上記ｎ型ＡｌＩ
ｎＰ第１クラッド層４は、０．３μｍの層厚を有する。
この層厚は、この半導体発光素子の発光波長がλ（μ
ｍ）と、上記第１クラッド層４の屈折率がｎであるとし
て、２λ／ｎ（μｍ）に、この半導体発光素子の発光波
長λである６５０ｎｍ、つまり０．６５μｍと、上記第
１クラッド層４の屈折率ｎの３を代入して求めた０．４
μｍ以下である。また、上記ｎ型ＡｌＩｎＰ第１クラッ
ド層４は、上記量子井戸活性層５からの発光光と、上記
ＤＢＲ３で反射された反射光との位相差が２πの整数倍
になるように形成されている。
ロームの厚さを有する２つのＧａＩｎＰ井戸層と、この
２つの井戸層間および上下両側に設けられた（Ａｌ0.5
Ｇａ0 .5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層とからなり、この量子
井戸活性層５の発光光のピーク波長は６５０ｎｍであ
る。また、上記ＤＢＲ３は、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐと
ｎ型の（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐとのペアが２０
組積層してなり、このＤＢＲ３による反射スペクトルの
中心波長は６５０ｎｍである。さらに、上記ｎ型ＡｌＩ
ｎＰ第１クラッド層４は、０．３μｍの層厚を有する。
この層厚は、この半導体発光素子の発光波長がλ（μ
ｍ）と、上記第１クラッド層４の屈折率がｎであるとし
て、２λ／ｎ（μｍ）に、この半導体発光素子の発光波
長λである６５０ｎｍ、つまり０．６５μｍと、上記第
１クラッド層４の屈折率ｎの３を代入して求めた０．４
μｍ以下である。また、上記ｎ型ＡｌＩｎＰ第１クラッ
ド層４は、上記量子井戸活性層５からの発光光と、上記
ＤＢＲ３で反射された反射光との位相差が２πの整数倍
になるように形成されている。
【００３４】この半導体発光素子は、以下のようにして
製造する。まず、（１００）面から［０１１］方向に１
５°傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファー層２を、層厚が１μｍになるように積層する。
次に、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐとｎ型の（Ａｌ0.2Ｇａ
0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐとからなるペアを２０組積層してＤ
ＢＲ３を形成する。続いて、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１
クラッド層４を０．３μｍの層厚に形成する。その後、
（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層と、８０オン
グストロームの厚さのＧａＩｎＰ井戸層と、（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0 .5Ｐバリア層と、再び８０オングス
トロームの厚さのＧａＩｎＰ井戸層と、（Ａｌ0.5Ｇａ
0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層とを順に積層して、量子井
戸活性層５を形成する。続いて、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
第２クラッド層６を１μｍの層厚に形成した後、ｐ型Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流拡散層７を７μｍの層厚に積層す
る。以上の全ての半導体層は、ＭＯＣＶＤ（有機金属気
相成長）法によって積層する。その後、上記ｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流拡散層７上に、ＡｕＺｎ／Ｍｏ／Ａ
ｕ層をスパッタリングで形成して、このＡｕＺｎ／Ｍｏ
／Ａｕ層をフォトリソグラフィーによってパターニング
した後、熱処理することによってｐ型電極８を得る。ま
た、上記ｎ型ＧａＡｓ基板１を約２８０μｍの厚さに研
磨して、このｎ型ＧａＡｓ基板１の下面全面にＡｕＧｅ
／Ａｕを蒸着し、このＡｕＧｅ／Ａｕを熱処理して、ｎ
型電極９を形成する。
製造する。まず、（１００）面から［０１１］方向に１
５°傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファー層２を、層厚が１μｍになるように積層する。
次に、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐとｎ型の（Ａｌ0.2Ｇａ
0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐとからなるペアを２０組積層してＤ
ＢＲ３を形成する。続いて、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１
クラッド層４を０．３μｍの層厚に形成する。その後、
（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層と、８０オン
グストロームの厚さのＧａＩｎＰ井戸層と、（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0 .5Ｐバリア層と、再び８０オングス
トロームの厚さのＧａＩｎＰ井戸層と、（Ａｌ0.5Ｇａ
0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層とを順に積層して、量子井
戸活性層５を形成する。続いて、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
第２クラッド層６を１μｍの層厚に形成した後、ｐ型Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流拡散層７を７μｍの層厚に積層す
る。以上の全ての半導体層は、ＭＯＣＶＤ（有機金属気
相成長）法によって積層する。その後、上記ｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流拡散層７上に、ＡｕＺｎ／Ｍｏ／Ａ
ｕ層をスパッタリングで形成して、このＡｕＺｎ／Ｍｏ
／Ａｕ層をフォトリソグラフィーによってパターニング
した後、熱処理することによってｐ型電極８を得る。ま
た、上記ｎ型ＧａＡｓ基板１を約２８０μｍの厚さに研
磨して、このｎ型ＧａＡｓ基板１の下面全面にＡｕＧｅ
／Ａｕを蒸着し、このＡｕＧｅ／Ａｕを熱処理して、ｎ
型電極９を形成する。
【００３５】このようにして得られた半導体発光素子
は、赤色に発光し、図２に示すような発光スペクトルを
有する。図２において、横軸は光の波長（ｎｍ）を示
し、縦軸は光の相対的な強度（ａ．ｕ．）を示す。この
半導体発光素子のクラッド層４は、上記ＤＢＲ３で反射
された反射光と活性層５からの発光光の位相差が、２π
の整数倍になるように形成されている。したがって、図
２に示すように、この半導体発光素子の発光スペクトル
は、６５０ｎｍの波長のメインピークのみを有して、こ
のメインピークの左右両側にサブピークが無い。また、
半導体発光素子のＤＢＲ３の上面と量子井戸活性層５の
下面との間の距離、つまり、上記ｎ型第１クラッド層４
の層厚が、２λ／ｎ（λ：発光波長（μｍ），ｎ：クラ
ッド層４の屈折率）μｍ、すなわち０．４μｍ以下の
０．３μｍである。したがって、この半導体発光素子の
発光スペクトルは、上記ＤＢＲ３で反射された反射光と
活性層５からの発光光との干渉による谷と谷との間隔が
５０〜６０ｎｍである。この谷と谷との間隔は、層厚が
１μｍ程度であるｎ型クラッド層を有する半導体発光素
子の発光スペクトルにおけるよりも、１．５〜２倍程度
広い。したがって、図１（ａ），（ｂ）の半導体発光素
子は、製造過程においてｎ型第１クラッド層４の層厚が
多少ばらついても、発光スペクトルにおける上記干渉に
よる谷がメインピークに一致しないので、半導体発光素
子のピーク波長が変わらない。したがって、高精度な層
厚制御をすることなく、略一定のピーク波長を有する半
導体発光素子を得ることができる。また、上記ＤＢＲ３
は、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐとｎ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）
0.5Ｉｎ0.5Ｐとからなるペアを２０組備えるので、この
ＤＢＲ３に入射する光に対して約９０％のピーク反射率
を有する。その結果、この半導体発光素子は、初期光出
力が２０ｍＡの電流において１．０ｍＷの出力が得られ
る。また、この半導体発光素子を温度８０°、湿度８５
％の雰囲気中で５０ｍＡの電流による通電試験を行った
ところ、１０００時間経過後で初期光出力の９０％の光
出力を維持でき、良好な耐久性を有することが確認でき
た。また、ＤＢＲ３をｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐとｎ型の
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとのペアを２０組積層して形成した
半導体発光素子も作製したが、Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐと（Ａ
ｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5ＰとのペアによるＤＢＲを有
する場合と同様の光出力及び信頼性が得られた。
は、赤色に発光し、図２に示すような発光スペクトルを
有する。図２において、横軸は光の波長（ｎｍ）を示
し、縦軸は光の相対的な強度（ａ．ｕ．）を示す。この
半導体発光素子のクラッド層４は、上記ＤＢＲ３で反射
された反射光と活性層５からの発光光の位相差が、２π
の整数倍になるように形成されている。したがって、図
２に示すように、この半導体発光素子の発光スペクトル
は、６５０ｎｍの波長のメインピークのみを有して、こ
のメインピークの左右両側にサブピークが無い。また、
半導体発光素子のＤＢＲ３の上面と量子井戸活性層５の
下面との間の距離、つまり、上記ｎ型第１クラッド層４
の層厚が、２λ／ｎ（λ：発光波長（μｍ），ｎ：クラ
ッド層４の屈折率）μｍ、すなわち０．４μｍ以下の
０．３μｍである。したがって、この半導体発光素子の
発光スペクトルは、上記ＤＢＲ３で反射された反射光と
活性層５からの発光光との干渉による谷と谷との間隔が
５０〜６０ｎｍである。この谷と谷との間隔は、層厚が
１μｍ程度であるｎ型クラッド層を有する半導体発光素
子の発光スペクトルにおけるよりも、１．５〜２倍程度
広い。したがって、図１（ａ），（ｂ）の半導体発光素
子は、製造過程においてｎ型第１クラッド層４の層厚が
多少ばらついても、発光スペクトルにおける上記干渉に
よる谷がメインピークに一致しないので、半導体発光素
子のピーク波長が変わらない。したがって、高精度な層
厚制御をすることなく、略一定のピーク波長を有する半
導体発光素子を得ることができる。また、上記ＤＢＲ３
は、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐとｎ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）
0.5Ｉｎ0.5Ｐとからなるペアを２０組備えるので、この
ＤＢＲ３に入射する光に対して約９０％のピーク反射率
を有する。その結果、この半導体発光素子は、初期光出
力が２０ｍＡの電流において１．０ｍＷの出力が得られ
る。また、この半導体発光素子を温度８０°、湿度８５
％の雰囲気中で５０ｍＡの電流による通電試験を行った
ところ、１０００時間経過後で初期光出力の９０％の光
出力を維持でき、良好な耐久性を有することが確認でき
た。また、ＤＢＲ３をｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐとｎ型の
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとのペアを２０組積層して形成した
半導体発光素子も作製したが、Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐと（Ａ
ｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5ＰとのペアによるＤＢＲを有
する場合と同様の光出力及び信頼性が得られた。
【００３６】（第２実施形態）図３（ａ）は、本発明の
第２実施形態における半導体発光素子を示す平面図であ
り、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う
断面図である。
第２実施形態における半導体発光素子を示す平面図であ
り、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う
断面図である。
【００３７】この半導体発光素子は、面発光型のＡｌＧ
ａＩｎＰ系ＬＥＤである。この半導体発光素子は、ｎ型
ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２２
と、多層反射膜としてのＤＢＲ（分布ブラッグ反射膜）
２３と、ｎ型ＡｌＩｎＰ第１クラッド層２４と、量子井
戸活性層２５と、ｐ型ＡｌＩｎＰ第２クラッド層２６
と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間層２７と、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ第１電流拡散層２８と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流狭
窄層２９と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２電流拡散層３１と
を順に有し、上記第２電流拡散層３１の上面にｐ型電極
３２を、ｎ型ＧａＡｓ基板２１の下面にｎ型電極３３を
備えている。
ａＩｎＰ系ＬＥＤである。この半導体発光素子は、ｎ型
ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２２
と、多層反射膜としてのＤＢＲ（分布ブラッグ反射膜）
２３と、ｎ型ＡｌＩｎＰ第１クラッド層２４と、量子井
戸活性層２５と、ｐ型ＡｌＩｎＰ第２クラッド層２６
と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間層２７と、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ第１電流拡散層２８と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流狭
窄層２９と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２電流拡散層３１と
を順に有し、上記第２電流拡散層３１の上面にｐ型電極
３２を、ｎ型ＧａＡｓ基板２１の下面にｎ型電極３３を
備えている。
【００３８】上記量子井戸活性層２５は、８０オングス
トロームの厚さを有する１つのＧａＩｎＰ井戸層と、こ
の井戸層の上下両側に設けられた（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）
0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層とからなり、この量子井戸活性層
２５の発光光のピーク波長は６６５ｎｍである。また、
上記ＤＢＲ２３は、ｎ型のＡｌＡｓとｎ型のＡｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓとのペアが２０組積層してなり、このＤＢＲ
２３による反射スペクトルの中心波長は６６５ｎｍであ
る。さらに、上記ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層
２４は、７μｍの層厚を有する。この層厚は、この半導
体発光素子の発光波長がλ（μｍ）と、上記第１クラッ
ド層２４の屈折率がｎであるとして、１５λ／ｎ（μ
ｍ）に、この半導体発光素子の発光波長λの６６５ｎ
ｍ、つまり０．６６５μｍと、上記第１クラッド層２４
の屈折率ｎの３を代入して求めた３μｍ以上である。
トロームの厚さを有する１つのＧａＩｎＰ井戸層と、こ
の井戸層の上下両側に設けられた（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）
0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層とからなり、この量子井戸活性層
２５の発光光のピーク波長は６６５ｎｍである。また、
上記ＤＢＲ２３は、ｎ型のＡｌＡｓとｎ型のＡｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓとのペアが２０組積層してなり、このＤＢＲ
２３による反射スペクトルの中心波長は６６５ｎｍであ
る。さらに、上記ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層
２４は、７μｍの層厚を有する。この層厚は、この半導
体発光素子の発光波長がλ（μｍ）と、上記第１クラッ
ド層２４の屈折率がｎであるとして、１５λ／ｎ（μ
ｍ）に、この半導体発光素子の発光波長λの６６５ｎ
ｍ、つまり０．６６５μｍと、上記第１クラッド層２４
の屈折率ｎの３を代入して求めた３μｍ以上である。
【００３９】この半導体発光素子は、以下のようにして
製造する。図４は、この半導体発光素子を製造する際の
１過程を示す断面図であり、図５（ａ）は図４に示した
過程と異なる過程を示す平面図であり、図５（ｂ）は図
５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図
６は、図４および図５（ａ），（ｂ）と、さらに異なる
過程を示す断面図である。図４に示すように、まず、
（１００）面から［０１１］方向に１５°傾斜したｎ型
ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２２
を、層厚が１μｍになるように積層する。次に、ｎ型の
ＡｌＡｓとｎ型のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとからなるペアを
２０組積層してＤＢＲ２３を形成する。続いて、ｎ型Ａ
ｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層２４を７μｍの層厚に形
成する。その後、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリ
ア層と、８０オングストロームの厚さのＧａＩｎＰ井戸
層と、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層とを順
に積層してなる量子井戸活性層２５を形成する。続い
て、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層２６を１μｍ
の層厚に形成した後、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間層２７を
０．１５μｍの層厚に積層する。さらにその上に、ｐ型
ＡｌＧａＩｎＰ第１電流拡散層２８を１μｍの厚さに積
層して、続いて、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層２９を
０．３μｍの厚さに積層する。そして、上記ｎ型電流狭
窄層２９の上に、０．０１μｍの厚さのｎ型ＧａＡｓキ
ャップ層３０を積層する。以上の全ての半導体層は、Ｍ
ＯＣＶＤ法によって積層する。
製造する。図４は、この半導体発光素子を製造する際の
１過程を示す断面図であり、図５（ａ）は図４に示した
過程と異なる過程を示す平面図であり、図５（ｂ）は図
５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図
６は、図４および図５（ａ），（ｂ）と、さらに異なる
過程を示す断面図である。図４に示すように、まず、
（１００）面から［０１１］方向に１５°傾斜したｎ型
ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２２
を、層厚が１μｍになるように積層する。次に、ｎ型の
ＡｌＡｓとｎ型のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとからなるペアを
２０組積層してＤＢＲ２３を形成する。続いて、ｎ型Ａ
ｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層２４を７μｍの層厚に形
成する。その後、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリ
ア層と、８０オングストロームの厚さのＧａＩｎＰ井戸
層と、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層とを順
に積層してなる量子井戸活性層２５を形成する。続い
て、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層２６を１μｍ
の層厚に形成した後、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ中間層２７を
０．１５μｍの層厚に積層する。さらにその上に、ｐ型
ＡｌＧａＩｎＰ第１電流拡散層２８を１μｍの厚さに積
層して、続いて、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層２９を
０．３μｍの厚さに積層する。そして、上記ｎ型電流狭
窄層２９の上に、０．０１μｍの厚さのｎ型ＧａＡｓキ
ャップ層３０を積層する。以上の全ての半導体層は、Ｍ
ＯＣＶＤ法によって積層する。
【００４０】その後、図５（ａ）の平面図および図５
（ｂ）の断面図に示すように、上記ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層３０を硫酸／過酸化水素系エッチャントで除去す
る。その後、上記ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層２９の
一部を、フォトリソグラフィーおよび硫酸／過酸化水素
系エッチャントを用いたエッチングによって、ｐ型第１
電流拡散層２８に達するまでエッチング除去して、直径
が略７０μｍの円形の電流経路を形成する。
（ｂ）の断面図に示すように、上記ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層３０を硫酸／過酸化水素系エッチャントで除去す
る。その後、上記ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層２９の
一部を、フォトリソグラフィーおよび硫酸／過酸化水素
系エッチャントを用いたエッチングによって、ｐ型第１
電流拡散層２８に達するまでエッチング除去して、直径
が略７０μｍの円形の電流経路を形成する。
【００４１】上記ｎ型電流狭窄層２９に電流経路を形成
した後、図６の断面図に示すように、ｐ型第１電流拡散
層２８およびｎ型電流狭窄層２９上に、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ第２電流拡散層３１を、７μｍの層厚に成長する。
した後、図６の断面図に示すように、ｐ型第１電流拡散
層２８およびｎ型電流狭窄層２９上に、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ第２電流拡散層３１を、７μｍの層厚に成長する。
【００４２】その後、上記ｐ型第２電流拡散層３１上に
ＡｕＢｅ／Ａｕを蒸着して、このＡｕＢｅ／Ａｕにフォ
トリソグラフイーおよびＡｕエッチャントによるエッチ
ングを施して、表面電極を形成する。その後、上記表面
電極を熱処理して、図３（ａ），（ｂ）に示すｐ型電極
３２を得る。また、上記ｎ型ＧａＡｓ基板２１を約２８
０μｍの厚さに研磨して、このｎ型ＧａＡｓ基板２１の
下面全面にＡｕＧｅ／Ａｕを蒸着して熱処理することに
よって、ｎ型電極３３を形成する。
ＡｕＢｅ／Ａｕを蒸着して、このＡｕＢｅ／Ａｕにフォ
トリソグラフイーおよびＡｕエッチャントによるエッチ
ングを施して、表面電極を形成する。その後、上記表面
電極を熱処理して、図３（ａ），（ｂ）に示すｐ型電極
３２を得る。また、上記ｎ型ＧａＡｓ基板２１を約２８
０μｍの厚さに研磨して、このｎ型ＧａＡｓ基板２１の
下面全面にＡｕＧｅ／Ａｕを蒸着して熱処理することに
よって、ｎ型電極３３を形成する。
【００４３】このようにして得られた半導体発光素子
は、赤色に発光し、図７に示すような発光スペクトルを
有する。図７において、横軸は光の波長（ｎｍ）を示
し、縦軸は光の相対的な強度（ａ．ｕ．）を示す。この
半導体発光素子は、上記ＤＢＲ２３の上面と量子井戸活
性層２５の下面との間の距離、つまり、上記ｎ型第１ク
ラッド層２４の層厚が、１５λ／ｎ（λ：発光波長（μ
ｍ），ｎ：クラッド層２４の屈折率）μｍ、すなわち３
μｍ以上の７μｍである。したがって、この半導体発光
素子の発光スペクトルは、上記ＤＢＲ２３で反射された
反射光と活性層２５からの発光光との干渉による谷と谷
との間隔が７ｎｍ程度になる。そのため、図７に示すよ
うに、発光スペクトルの形状は上記干渉による複数の谷
と山を有するが、この山の頂点を結んでなる包絡線は、
上記干渉がない場合の発光スペクトルと略同じである。
したがって、上記発光スペクトルの包絡線のピーク波長
は、上記干渉が無い場合の発光スペクトルのピーク波長
と殆ど変わらない。さらに、発光スペクトルにおいて上
記干渉による谷が、干渉がない場合のメインピークと一
致しても、ピーク波長が殆ど変わらない。なぜならば、
上記干渉がない場合のメインピークと一致した谷の隣の
山が、包絡線におけるメインピークになるが、上記谷と
山との間隔は波長において３．５ｎｍ程度なので、包絡
線のメーンピークは、干渉が無い場合のピーク波長より
も３．５ｎｍ程度長い、あるいは、短いだけだからであ
る。したがって、上記干渉による谷が、上記干渉が無い
場合のメインピークに一致しても、包絡線のピーク波長
は殆ど変わらない。その結果、図３（ａ），（ｂ）の半
導体発光素子は、製造過程において、ｎ型第１クラッド
層２４の層厚が多少ばらついてもピーク波長が殆ど変わ
らない。したがって、この半導体発光素子は、高精度な
層厚制御をすることなく、略一定のピーク波長を得るこ
とができる。また、上記ＤＢＲ２３は、ｎ型ＡｌＡｓと
ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとからなるペアを２０組積層し
てなり、このＤＢＲ３に入射する光に対して９５％以上
のピーク反射率を有するので、この半導体発光素子を高
出力にできる。さらに、この半導体発光素子は、上記電
流狭窄層２９による内部量子効率の向上によって、２０
ｍＡの電流において２．２ｍＷと高い出力を得ることが
できる。また、この半導体発光素子を温度８０°、湿度
８５％の雰囲気中で、５０ｍＡの電流による通電試験を
行ったところ、１０００時間経過後で初期光出力の９０
％の光出力を維持でき、良好な耐久性を有することが確
認できた。
は、赤色に発光し、図７に示すような発光スペクトルを
有する。図７において、横軸は光の波長（ｎｍ）を示
し、縦軸は光の相対的な強度（ａ．ｕ．）を示す。この
半導体発光素子は、上記ＤＢＲ２３の上面と量子井戸活
性層２５の下面との間の距離、つまり、上記ｎ型第１ク
ラッド層２４の層厚が、１５λ／ｎ（λ：発光波長（μ
ｍ），ｎ：クラッド層２４の屈折率）μｍ、すなわち３
μｍ以上の７μｍである。したがって、この半導体発光
素子の発光スペクトルは、上記ＤＢＲ２３で反射された
反射光と活性層２５からの発光光との干渉による谷と谷
との間隔が７ｎｍ程度になる。そのため、図７に示すよ
うに、発光スペクトルの形状は上記干渉による複数の谷
と山を有するが、この山の頂点を結んでなる包絡線は、
上記干渉がない場合の発光スペクトルと略同じである。
したがって、上記発光スペクトルの包絡線のピーク波長
は、上記干渉が無い場合の発光スペクトルのピーク波長
と殆ど変わらない。さらに、発光スペクトルにおいて上
記干渉による谷が、干渉がない場合のメインピークと一
致しても、ピーク波長が殆ど変わらない。なぜならば、
上記干渉がない場合のメインピークと一致した谷の隣の
山が、包絡線におけるメインピークになるが、上記谷と
山との間隔は波長において３．５ｎｍ程度なので、包絡
線のメーンピークは、干渉が無い場合のピーク波長より
も３．５ｎｍ程度長い、あるいは、短いだけだからであ
る。したがって、上記干渉による谷が、上記干渉が無い
場合のメインピークに一致しても、包絡線のピーク波長
は殆ど変わらない。その結果、図３（ａ），（ｂ）の半
導体発光素子は、製造過程において、ｎ型第１クラッド
層２４の層厚が多少ばらついてもピーク波長が殆ど変わ
らない。したがって、この半導体発光素子は、高精度な
層厚制御をすることなく、略一定のピーク波長を得るこ
とができる。また、上記ＤＢＲ２３は、ｎ型ＡｌＡｓと
ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとからなるペアを２０組積層し
てなり、このＤＢＲ３に入射する光に対して９５％以上
のピーク反射率を有するので、この半導体発光素子を高
出力にできる。さらに、この半導体発光素子は、上記電
流狭窄層２９による内部量子効率の向上によって、２０
ｍＡの電流において２．２ｍＷと高い出力を得ることが
できる。また、この半導体発光素子を温度８０°、湿度
８５％の雰囲気中で、５０ｍＡの電流による通電試験を
行ったところ、１０００時間経過後で初期光出力の９０
％の光出力を維持でき、良好な耐久性を有することが確
認できた。
【００４４】上記実施形態において、上記半導体発光素
子は、ＧａＡｓ基板上に形成されたＡｌＧａＩｎＰ系の
半導体発光素子であったが、本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ
系以外の半導体発光素子にも適用できる。すなわち、Ｉ
ｎＰ基板やＺｎＳｅ基板、ＧａＮ基板などのＧａＡｓ基
板以外の基板上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ系、ＺｎＳ
ｅ系、ＧａＮ系などのＡｌＧａＩｎＰ系以外の半導体発
光素子においても、本発明によれば、上記実施形態の半
導体発光素子と同様の作用効果が得られる。
子は、ＧａＡｓ基板上に形成されたＡｌＧａＩｎＰ系の
半導体発光素子であったが、本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ
系以外の半導体発光素子にも適用できる。すなわち、Ｉ
ｎＰ基板やＺｎＳｅ基板、ＧａＮ基板などのＧａＡｓ基
板以外の基板上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ系、ＺｎＳ
ｅ系、ＧａＮ系などのＡｌＧａＩｎＰ系以外の半導体発
光素子においても、本発明によれば、上記実施形態の半
導体発光素子と同様の作用効果が得られる。
【００４５】
【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
半導体発光素子によれば、発光波長がλ（μｍ）であ
り、多層反射膜と量子井戸活性層との間に位置する半導
体層の平均屈折率がｎであるとして、上記多層反射膜の
上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が２λ／ｎ
（μｍ）以下であり、かつ、上記多層反射膜で反射され
た反射光と、上記量子井戸活性層からの発光光との間の
位相差が２πの整数倍であるので、発光スペクトルの形
状において、上記反射光と発光光との干渉による谷と谷
との間隔を比較的広くできる。したがって、上記多層反
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が多少
変わっても、発光スペクトルにおいて上記干渉による谷
がピーク波長に一致することが殆どないから、高精度の
層厚制御を行うことなく、略一定のピーク波長を有する
半導体発光素子を得ることができる。
半導体発光素子によれば、発光波長がλ（μｍ）であ
り、多層反射膜と量子井戸活性層との間に位置する半導
体層の平均屈折率がｎであるとして、上記多層反射膜の
上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が２λ／ｎ
（μｍ）以下であり、かつ、上記多層反射膜で反射され
た反射光と、上記量子井戸活性層からの発光光との間の
位相差が２πの整数倍であるので、発光スペクトルの形
状において、上記反射光と発光光との干渉による谷と谷
との間隔を比較的広くできる。したがって、上記多層反
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が多少
変わっても、発光スペクトルにおいて上記干渉による谷
がピーク波長に一致することが殆どないから、高精度の
層厚制御を行うことなく、略一定のピーク波長を有する
半導体発光素子を得ることができる。
【００４６】第２の発明の半導体発光素子によれば、発
光波長がλ（μｍ）であり、多層反射膜と量子井戸活性
層との間に位置する半導体層の平均屈折率がｎであると
して、上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面と
の間の距離が１５λ／ｎ（μｍ）以上であるので、発光
スペクトル形状において、多層反射膜で反射された反射
光と活性層からの発光光との干渉による谷と谷との間隔
を小さくできる。したがって、この半導体発光素子の発
光スペクトルの包絡線の形状を、上記干渉がない場合の
発光スペクトルの形状と略同じにできて、その結果、発
光スペクトルのピーク波長を干渉がない場合と略同じに
できる。しかも、製造過程において上記多層反射膜の上
面と量子井戸活性層の下面との間の距離が多少ばらつい
て、発光スペクトルにおいて上記谷および山の位置が移
動しても、上記谷と谷の間隔は小さいから、発光スペク
トルの包絡線のピーク波長は殆ど変わらない。その結
果、高精度の層厚制御を行うことなく、所定のピーク波
長を有する半導体発光素子を得ることができる。
光波長がλ（μｍ）であり、多層反射膜と量子井戸活性
層との間に位置する半導体層の平均屈折率がｎであると
して、上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面と
の間の距離が１５λ／ｎ（μｍ）以上であるので、発光
スペクトル形状において、多層反射膜で反射された反射
光と活性層からの発光光との干渉による谷と谷との間隔
を小さくできる。したがって、この半導体発光素子の発
光スペクトルの包絡線の形状を、上記干渉がない場合の
発光スペクトルの形状と略同じにできて、その結果、発
光スペクトルのピーク波長を干渉がない場合と略同じに
できる。しかも、製造過程において上記多層反射膜の上
面と量子井戸活性層の下面との間の距離が多少ばらつい
て、発光スペクトルにおいて上記谷および山の位置が移
動しても、上記谷と谷の間隔は小さいから、発光スペク
トルの包絡線のピーク波長は殆ど変わらない。その結
果、高精度の層厚制御を行うことなく、所定のピーク波
長を有する半導体発光素子を得ることができる。
【００４７】１実施形態の半導体発光素子によれば、半
導体基板は、ＧａＡｓあるいはＩｎＰあるいはＺｎＳｅ
あるいはＧａＮからなるので、この半導体基板の上に、
ＧａＡｓあるいはＩｎＰあるいはＺｎＳｅあるいはＧａ
Ｎに格子整合する半導体による半導体層および活性層を
形成して、この半導体発光素子の発光効率を高くでき
る。
導体基板は、ＧａＡｓあるいはＩｎＰあるいはＺｎＳｅ
あるいはＧａＮからなるので、この半導体基板の上に、
ＧａＡｓあるいはＩｎＰあるいはＺｎＳｅあるいはＧａ
Ｎに格子整合する半導体による半導体層および活性層を
形成して、この半導体発光素子の発光効率を高くでき
る。
【００４８】１実施形態の半導体発光素子によれば、多
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
０．４μｍ以下であるので、ＧａＡｓ基板に格子整合す
る例えばＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０≦ｚ
≦１）やＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）等のような屈
折率が３〜３．５の材料を用いた場合に、半導体発光素
子のピーク波長を６５０ｎｍ前後に保持できる。その結
果、高精度の層厚制御をすることなく、例えばＰＯＦの
光源に適した半導体発光素子を、安定して得ることがで
きる。
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
０．４μｍ以下であるので、ＧａＡｓ基板に格子整合す
る例えばＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０≦ｚ
≦１）やＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）等のような屈
折率が３〜３．５の材料を用いた場合に、半導体発光素
子のピーク波長を６５０ｎｍ前後に保持できる。その結
果、高精度の層厚制御をすることなく、例えばＰＯＦの
光源に適した半導体発光素子を、安定して得ることがで
きる。
【００４９】１実施形態の半導体発光素子によれば、多
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
３μｍ以上であるので、ＧａＡｓ基板に格子整合する例
えばＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦
１）やＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）等のような屈折
率が３〜３．５の材料を用いた場合に、半導体発光素子
のピーク波長を６５０ｎｍ前後に保持できる。したがっ
て、高精度の層厚制御をすることなく、例えばＰＯＦの
光源に適した半導体発光素子を、安定して得ることがで
きる。
層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離が
３μｍ以上であるので、ＧａＡｓ基板に格子整合する例
えばＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦
１）やＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）等のような屈折
率が３〜３．５の材料を用いた場合に、半導体発光素子
のピーク波長を６５０ｎｍ前後に保持できる。したがっ
て、高精度の層厚制御をすることなく、例えばＰＯＦの
光源に適した半導体発光素子を、安定して得ることがで
きる。
【００５０】１実施形態の半導体発光素子によれば、量
子井戸活性層は、ＡｌyＧａzＩｎ1- y-zＰ（０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）からなるので、赤色から緑色までの発
光色の波長において、所望の波長を有する半導体発光素
子を得ることができる。
子井戸活性層は、ＡｌyＧａzＩｎ1- y-zＰ（０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）からなるので、赤色から緑色までの発
光色の波長において、所望の波長を有する半導体発光素
子を得ることができる。
【００５１】１実施形態の半導体発光素子によれば、多
層反射膜は、ＧａＡｓ基板に格子整合する材料からなる
ので、この多層反射膜の上に形成する活性層の結晶性を
高くできると共に、上記多層反射膜の反射率を高くでき
て、半導体発光素子の出力を高くできる。
層反射膜は、ＧａＡｓ基板に格子整合する材料からなる
ので、この多層反射膜の上に形成する活性層の結晶性を
高くできると共に、上記多層反射膜の反射率を高くでき
て、半導体発光素子の出力を高くできる。
【００５２】１実施形態の半導体発光素子によれば、多
層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０
≦ｚ≦１）からなるので、ＧａＡｓ基板に格子整合でき
るから、この多層反射膜の上に形成される活性層の結晶
性を高くできると共に、上記多層反射膜の反射率を高く
できて、半導体発光素子の出力を高くできる。
層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０
≦ｚ≦１）からなるので、ＧａＡｓ基板に格子整合でき
るから、この多層反射膜の上に形成される活性層の結晶
性を高くできると共に、上記多層反射膜の反射率を高く
できて、半導体発光素子の出力を高くできる。
【００５３】１実施形態の半導体発光素子によれば、上
記多層反射膜は、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）
からなるので、ＧａＡｓ基板に格子整合できるから、上
記多層反射膜の上に形成される活性層の結晶性を高くで
きると共に、上記多層反射膜の反射率を高くできて、そ
の結果、この半導体発光素子の出力を高くできる。
記多層反射膜は、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦１）
からなるので、ＧａＡｓ基板に格子整合できるから、上
記多層反射膜の上に形成される活性層の結晶性を高くで
きると共に、上記多層反射膜の反射率を高くできて、そ
の結果、この半導体発光素子の出力を高くできる。
【００５４】１実施形態の半導体発光素子によれば、上
記多層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ1- y-zＰ（０≦ｙ≦
１，０≦ｚ≦１）と、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦
１）からなって、ＧａＡｓ基板に格子整合するので、こ
の多層反射膜の上に形成する活性層の結晶性を高くでき
ると共に、上記多層反射膜の反射率を高くできて、半導
体発光素子の出力を高くできる。
記多層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ1- y-zＰ（０≦ｙ≦
１，０≦ｚ≦１）と、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．４≦ｘ≦
１）からなって、ＧａＡｓ基板に格子整合するので、こ
の多層反射膜の上に形成する活性層の結晶性を高くでき
ると共に、上記多層反射膜の反射率を高くできて、半導
体発光素子の出力を高くできる。
【００５５】１実施形態の半導体発光素子によれば、上
記多層反射膜は、上記発光層からの光に対する最大反射
率が８０％以上であるので、この半導体発光素子の出力
を高くできる。
記多層反射膜は、上記発光層からの光に対する最大反射
率が８０％以上であるので、この半導体発光素子の出力
を高くできる。
【図１】 図１（ａ）は、本発明の第１実施形態におけ
る半導体発光素子の平面図を示し、図１（ｂ）は、図１
（ａ）に示すＩ−Ｉ線における断面図である。
る半導体発光素子の平面図を示し、図１（ｂ）は、図１
（ａ）に示すＩ−Ｉ線における断面図である。
【図２】 図１（ａ），（ｂ）に示した半導体発光素子
の発光スペクトルを示す図である。
の発光スペクトルを示す図である。
【図３】 図３（ａ）は、本発明の第２実施形態におけ
る半導体発光素子の平面図を示し、図３（ｂ）は、図３
（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
る半導体発光素子の平面図を示し、図３（ｂ）は、図３
（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図４】 図３（ａ），（ｂ）に示した半導体発光素子
の製造過程において、キャップ層までの半導体層を積層
した状態を示した図である。
の製造過程において、キャップ層までの半導体層を積層
した状態を示した図である。
【図５】 図５（ａ）は、図３（ａ），（ｂ）に示した
半導体発光素子の製造過程において、電流狭窄層をパタ
ーニングした際の半導体発光素子を示した平面図であ
り、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿
う断面図である。
半導体発光素子の製造過程において、電流狭窄層をパタ
ーニングした際の半導体発光素子を示した平面図であ
り、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿
う断面図である。
【図６】 図３（ａ），（ｂ）に示した半導体発光素子
の製造過程において、第２電流拡散層を形成した際の半
導体発光素子を示した断面図である。
の製造過程において、第２電流拡散層を形成した際の半
導体発光素子を示した断面図である。
【図７】 図３（ａ），（ｂ）に示した半導体発光素子
の発光スペクトルを示した図である。
の発光スペクトルを示した図である。
【図８】 量子井戸活性層からの発光光と多層反射膜で
反射された反射光との干渉の谷と谷との間隔を、多層反
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離に対応
して示した図である。
反射された反射光との干渉の谷と谷との間隔を、多層反
射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の距離に対応
して示した図である。
【図９】 従来の半導体発光素子の発光スペクトルを示
した図である。
した図である。
【図１０】 図９の発光スペクトルを有する半導体発光
素子において、ＤＢＲの上面と量子井戸活性層の下面と
の間の距離を数％大きくした場合の発光スペクトルを示
した図である。
素子において、ＤＢＲの上面と量子井戸活性層の下面と
の間の距離を数％大きくした場合の発光スペクトルを示
した図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＧａＡｓバッファー層 ３ ｎ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲ ４ ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層 ５ 量子井戸活性層 ６ ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層 ７ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流拡散層 ８ ｐ型電極 ９ ｎ型電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細羽 弘之 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 村上 哲朗 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA11 CA05 CA34 CA41 CB15 FF14
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体基板上に、順に多層反射膜と、半
導体層と、量子井戸活性層を有する半導体発光素子にお
いて、 発光波長がλ（μｍ）であり、上記多層反射膜と量子井
戸活性層との間に位置する上記半導体層の平均屈折率が
ｎであるとして、 上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の
距離が２λ／ｎ（μｍ）以下であり、かつ、 上記多層反射膜で反射された反射光と、上記量子井戸活
性層からの発光光との間の位相差が、２πの整数倍であ
ることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 半導体基板上に、順に多層反射膜と、半
導体層と、量子井戸活性層を有する半導体発光素子にお
いて、 発光波長がλ（μｍ）であり、上記多層反射膜と量子井
戸活性層との間に位置する上記半導体層の平均屈折率が
ｎであるとして、 上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層の下面との間の
距離が１５λ／ｎ（μｍ）以上であることを特徴とする
半導体発光素子。 - 【請求項３】 上記半導体基板は、ＧａＡｓあるいはＩ
ｎＰあるいはＺｎＳｅあるいはＧａＮからなることを特
徴とする請求項１または２の半導体発光素子。 - 【請求項４】 上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層
の下面との間の距離が０．４μｍ以下であることを特徴
とする請求項１または３の半導体発光素子。 - 【請求項５】 上記多層反射膜の上面と量子井戸活性層
の下面との間の距離が３μｍ以上であることを特徴とす
る請求項２または３の半導体発光素子。 - 【請求項６】 上記量子井戸活性層を有する量子井戸活
性層は、ＡｌyＧａzＩｎ1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０≦ｚ
≦１）からなることを特徴とする請求項１乃至５のいず
れか１つの半導体発光素子。 - 【請求項７】 上記多層反射膜は、ＧａＡｓに格子整合
する材料からなることを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれか１つの半導体発光素子。 - 【請求項８】 上記多層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ
1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）からなることを特
徴とする請求項１乃至６のいずれか１つの半導体発光素
子。 - 【請求項９】 上記多層反射膜は、ＡｌxＧａ1-xＡｓ
（０．４≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項１
乃至６のいずれか１つの半導体発光素子。 - 【請求項１０】 上記多層反射膜は、ＡｌyＧａzＩｎ
1-y-zＰ（０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１）と、ＡｌxＧａ1-x
Ａｓ（０．４≦ｘ≦１）のペアからなることを特徴とす
る請求項１乃至６のいずれか１つの半導体発光素子。 - 【請求項１１】 上記多層反射膜は、上記量子井戸活性
層からの光に対する最大反射率が、８０％以上であるこ
とを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つの半導
体発光素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001052006A JP2002083999A (ja) | 2000-06-21 | 2001-02-27 | 半導体発光素子 |
| US09/883,497 US6548824B2 (en) | 2000-06-21 | 2001-06-19 | Semiconductor light emitting device for stably obtaining peak wave length of emission spectrum |
| TW090115148A TW517400B (en) | 2000-06-21 | 2001-06-21 | Semiconductor light emitting device for stably obtaining peak wave length of emission spectrum |
| US10/270,593 US6924502B2 (en) | 2000-06-21 | 2002-10-16 | Semiconductor light emitting device for stably obtaining peak wave length of emission spectrum |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000186217 | 2000-06-21 | ||
| JP2000-186217 | 2000-06-21 | ||
| JP2001052006A JP2002083999A (ja) | 2000-06-21 | 2001-02-27 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
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|---|---|
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ID=26594364
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|---|---|---|---|
| JP2001052006A Pending JP2002083999A (ja) | 2000-06-21 | 2001-02-27 | 半導体発光素子 |
Country Status (3)
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| JP (1) | JP2002083999A (ja) |
| TW (1) | TW517400B (ja) |
Cited By (3)
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| JP2007533143A (ja) * | 2004-04-14 | 2007-11-15 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 発光ダイオードチップ |
| JP2014116549A (ja) * | 2012-12-12 | 2014-06-26 | Stanley Electric Co Ltd | 多重量子井戸半導体発光素子 |
| JP2015026691A (ja) * | 2013-07-25 | 2015-02-05 | 日本放送協会 | 半導体発光素子 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002083999A (ja) * | 2000-06-21 | 2002-03-22 | Sharp Corp | 半導体発光素子 |
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| US7666188B2 (en) | 2003-12-16 | 2010-02-23 | Depuy Spine, Inc. | Methods and devices for spinal fixation element placement |
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| US7547318B2 (en) | 2004-03-19 | 2009-06-16 | Depuy Spine, Inc. | Spinal fixation element and methods |
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| SG140473A1 (en) | 2006-08-16 | 2008-03-28 | Tinggi Tech Private Ltd | Improvements in external light efficiency of light emitting diodes |
| SG140512A1 (en) * | 2006-09-04 | 2008-03-28 | Tinggi Tech Private Ltd | Electrical current distribution in light emitting devices |
| US7918858B2 (en) * | 2006-09-26 | 2011-04-05 | Depuy Spine, Inc. | Minimally invasive bone anchor extensions |
| US9472719B2 (en) | 2015-02-18 | 2016-10-18 | Epistar Corporation | Light-emitting diode |
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| US5068868A (en) * | 1990-05-21 | 1991-11-26 | At&T Bell Laboratories | Vertical cavity surface emitting lasers with electrically conducting mirrors |
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| JPH07162036A (ja) | 1993-12-08 | 1995-06-23 | Showa Denko Kk | 発光ダイオード |
| KR100363503B1 (ko) * | 1994-01-20 | 2003-02-05 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 표면방출형반도체레이저와그제조방법 |
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| JPH09326505A (ja) | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Daido Steel Co Ltd | 面発光型発光ダイオード |
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-
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- 2001-02-27 JP JP2001052006A patent/JP2002083999A/ja active Pending
- 2001-06-19 US US09/883,497 patent/US6548824B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-21 TW TW090115148A patent/TW517400B/zh not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-10-16 US US10/270,593 patent/US6924502B2/en not_active Expired - Lifetime
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