JPH05190893A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH05190893A JPH05190893A JP237992A JP237992A JPH05190893A JP H05190893 A JPH05190893 A JP H05190893A JP 237992 A JP237992 A JP 237992A JP 237992 A JP237992 A JP 237992A JP H05190893 A JPH05190893 A JP H05190893A
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- semiconductor layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光の減衰や生産性及び製造歩留りの低下を招
くことなく、クラッド層表面で全反射する光の量を減ら
すことができ、光取出し効率の向上をはかり得る半導体
発光装置を提供すること。 【構成】 n−GaAs基板11と、この基板11上に
n−InGaAlPクラッド層12,InGaAlP活
性層13及びp−InGaAlPクラッド層14を積層
してなるダブルヘテロ構造部(第1の化合物半導体層)
とを具備し、基板11と反対側の面上の一部に形成され
た電極17以外の面上から光を取出す半導体発光装置に
おいて、ダブルヘテロ構造部上に、これよりもバンドギ
ャップが大きく、且つ格子定数の大きいp−GaAlA
s光取出し層(第2の化合物半導体層)15を形成し、
素子表面を光取出し方向に向かって凸状に湾曲させたこ
とを特徴とする。
くことなく、クラッド層表面で全反射する光の量を減ら
すことができ、光取出し効率の向上をはかり得る半導体
発光装置を提供すること。 【構成】 n−GaAs基板11と、この基板11上に
n−InGaAlPクラッド層12,InGaAlP活
性層13及びp−InGaAlPクラッド層14を積層
してなるダブルヘテロ構造部(第1の化合物半導体層)
とを具備し、基板11と反対側の面上の一部に形成され
た電極17以外の面上から光を取出す半導体発光装置に
おいて、ダブルヘテロ構造部上に、これよりもバンドギ
ャップが大きく、且つ格子定数の大きいp−GaAlA
s光取出し層(第2の化合物半導体層)15を形成し、
素子表面を光取出し方向に向かって凸状に湾曲させたこ
とを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体発光装置に係わり、特に活性層にInGaA
lP系材料を用いた半導体発光装置に関する。
いた半導体発光装置に係わり、特に活性層にInGaA
lP系材料を用いた半導体発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】InGaAlP系材料は、窒化物を除く
III-V族化合物半導体混晶中で最大の直接遷移型エネル
ギーギャップを有し、0.5〜0.6μm帯の発光素子
材料として注目されている。特に、GaAsを基板と
し、これに格子整合するInGaAlPによる発光部を
持つpn接合型発光ダイオード(LED)は、従来のG
aPやGaAsP等の間接遷移型の材料を用いたものに
比べ、赤色から緑色の高輝度の発光が可能である。高輝
度のLEDを形成するには、発光効率を高めることはも
とより、素子内部での光吸収や、発光部と電極の相対的
位置関係等により、外部への有効な光取出しを実現する
ことが重要である。
III-V族化合物半導体混晶中で最大の直接遷移型エネル
ギーギャップを有し、0.5〜0.6μm帯の発光素子
材料として注目されている。特に、GaAsを基板と
し、これに格子整合するInGaAlPによる発光部を
持つpn接合型発光ダイオード(LED)は、従来のG
aPやGaAsP等の間接遷移型の材料を用いたものに
比べ、赤色から緑色の高輝度の発光が可能である。高輝
度のLEDを形成するには、発光効率を高めることはも
とより、素子内部での光吸収や、発光部と電極の相対的
位置関係等により、外部への有効な光取出しを実現する
ことが重要である。
【0003】図5に、InGaAlP発光部を有する従
来のLEDの素子構造断面を示す。このLEDは、n−
GaAs基板1の一主面に、n−InGaAlPクラッ
ド層2,n−InGaAlP活性層3,p−InGaA
lPクラッド層4,p−InGaP中間エネルギーギャ
ップ層5及びp−GaAsコンタクト層6を順次積層形
成し、コンタクト層6上にp側電極7を、基板1の下面
にn側電極8を設けることにより構成される。
来のLEDの素子構造断面を示す。このLEDは、n−
GaAs基板1の一主面に、n−InGaAlPクラッ
ド層2,n−InGaAlP活性層3,p−InGaA
lPクラッド層4,p−InGaP中間エネルギーギャ
ップ層5及びp−GaAsコンタクト層6を順次積層形
成し、コンタクト層6上にp側電極7を、基板1の下面
にn側電極8を設けることにより構成される。
【0004】各層のAl組成は高い発光効率が得られる
ように設定され、発光層となる活性層3のエネルギーギ
ャップは2つのクラッド層2,4より小さい、所謂ダブ
ルヘテロ接合が形成されている。そして、発光層からの
光は電極7を除く素子表面、即ち電極7の周辺部から上
方向に取出されるものとなっている。
ように設定され、発光層となる活性層3のエネルギーギ
ャップは2つのクラッド層2,4より小さい、所謂ダブ
ルヘテロ接合が形成されている。そして、発光層からの
光は電極7を除く素子表面、即ち電極7の周辺部から上
方向に取出されるものとなっている。
【0005】ところで、図5に示したような構造では、
発光部9から出てきた光のうち、クラッド層4の表面で
全反射角となる光は、上面には出てこられず、発光層3
で吸収されたり、下方に出射されてしまう。これらのこ
とから発光素子としては、表面を樹脂でモールドした
り、ドーム状に研磨したり、或いは表面を荒らしたりし
て、出射光に対し全反射角がなくなるような対策が施さ
れている。
発光部9から出てきた光のうち、クラッド層4の表面で
全反射角となる光は、上面には出てこられず、発光層3
で吸収されたり、下方に出射されてしまう。これらのこ
とから発光素子としては、表面を樹脂でモールドした
り、ドーム状に研磨したり、或いは表面を荒らしたりし
て、出射光に対し全反射角がなくなるような対策が施さ
れている。
【0006】しかしながら、この種の半導体発光装置に
あっては次のような問題があった。即ち、素子表面を樹
脂でモールドすると樹脂による光の減衰があり、また素
子表面を研磨したり荒らすことは、工程の複雑化を招く
と共に生産性及び製造歩留りの低下を招く要因となる。
あっては次のような問題があった。即ち、素子表面を樹
脂でモールドすると樹脂による光の減衰があり、また素
子表面を研磨したり荒らすことは、工程の複雑化を招く
と共に生産性及び製造歩留りの低下を招く要因となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、In
GaAlP等からなる発光部を持つ半導体発光装置にお
いては、発光部からの出射光のうち、クラッド層表面に
全反射角で入射する光を有効に取出すことができなかっ
た。また、これを解決するために樹脂モールドや表面研
磨等を行うと、光の減衰や生産性及び製造歩留りの低下
を招くという問題があった。
GaAlP等からなる発光部を持つ半導体発光装置にお
いては、発光部からの出射光のうち、クラッド層表面に
全反射角で入射する光を有効に取出すことができなかっ
た。また、これを解決するために樹脂モールドや表面研
磨等を行うと、光の減衰や生産性及び製造歩留りの低下
を招くという問題があった。
【0008】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、光の減衰や生産性及び
製造歩留りの低下を招くことなく、クラッド層表面で全
反射する光の量を減らすことができ、光取出し効率の向
上をはかり得る半導体発光装置を提供することにある。
ので、その目的とするところは、光の減衰や生産性及び
製造歩留りの低下を招くことなく、クラッド層表面で全
反射する光の量を減らすことができ、光取出し効率の向
上をはかり得る半導体発光装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、光取出
し側の表面の形状を工夫することにより、光取出し効率
の向上をはかることにある。
し側の表面の形状を工夫することにより、光取出し効率
の向上をはかることにある。
【0010】即ち本発明は、化合物半導体基板と、この
基板上に形成されて発光部を成す第1の化合物半導体層
と、この第1の化合物半導体層上に形成された該半導体
層よりもバンドギャップが大きい第2の化合物半導体層
と、この第2の半導体層上の一部に形成された光取出し
側電極と、前記基板の裏面に形成された基板側電極とを
具備し、第2の化合物半導体層の電極以外の面から光を
取出す半導体発光装置において、第2の化合物半導体層
の格子定数を第1の化合物半導体層よりも大きくし、第
2の化合物半導体層を光取出し方向に向かって凸状に湾
曲させるようにしたものである。また、本発明の望まし
い実施態様としては、次のものがあげられる。
基板上に形成されて発光部を成す第1の化合物半導体層
と、この第1の化合物半導体層上に形成された該半導体
層よりもバンドギャップが大きい第2の化合物半導体層
と、この第2の半導体層上の一部に形成された光取出し
側電極と、前記基板の裏面に形成された基板側電極とを
具備し、第2の化合物半導体層の電極以外の面から光を
取出す半導体発光装置において、第2の化合物半導体層
の格子定数を第1の化合物半導体層よりも大きくし、第
2の化合物半導体層を光取出し方向に向かって凸状に湾
曲させるようにしたものである。また、本発明の望まし
い実施態様としては、次のものがあげられる。
【0011】(1) 基板の格子定数をa1,膜厚をb1、
第1の化合物半導体層の格子定数をa2,膜厚をb2、
第2の化合物半導体層の格子定数をa3,膜厚をb3と
したとき、 a1=a2 a3>a1 b3/(b1+b2)≧0.03 が満足するように設定する。ここで、b3/(b1+b
2)を0.03以上とした理由は、膜厚b3が余り薄く
なると、第2の化合物半導体層の湾曲が殆ど認められ
ず、十分な光取出し効率の向上が達成できないからであ
る。 (2) 上記の (1)に加え、
第1の化合物半導体層の格子定数をa2,膜厚をb2、
第2の化合物半導体層の格子定数をa3,膜厚をb3と
したとき、 a1=a2 a3>a1 b3/(b1+b2)≧0.03 が満足するように設定する。ここで、b3/(b1+b
2)を0.03以上とした理由は、膜厚b3が余り薄く
なると、第2の化合物半導体層の湾曲が殆ど認められ
ず、十分な光取出し効率の向上が達成できないからであ
る。 (2) 上記の (1)に加え、
【0012】b3/(b1+b2)≦1 0.0007≦(a3−a1)/a1≦0.008 が満足するように設定する。ここで、b3/(b1+b
2)を1以下とした理由は、膜厚b3が極端に厚くなる
と、第2の化合物半導体層の湾曲が殆ど認められなくな
ると共に、第2の化合物半導体表面に達する光が少なく
なるためである。また、(a3−a1)/a1は、明確
に規定できるものではないが、これが余り小さいと湾曲
が少なくなり、逆に余り大きいと結晶面が荒れる。本発
明者らの実験によれば、上記範囲であれば、十分な湾曲
が達成でき良好な結晶面から得られることが確認されて
いる。 (3) 基板としてGaAsを用い、第1の化合物半導体層
としてInGaAlPを用い、第2の化合物半導体層と
してGaAlAsを用いる。
2)を1以下とした理由は、膜厚b3が極端に厚くなる
と、第2の化合物半導体層の湾曲が殆ど認められなくな
ると共に、第2の化合物半導体表面に達する光が少なく
なるためである。また、(a3−a1)/a1は、明確
に規定できるものではないが、これが余り小さいと湾曲
が少なくなり、逆に余り大きいと結晶面が荒れる。本発
明者らの実験によれば、上記範囲であれば、十分な湾曲
が達成でき良好な結晶面から得られることが確認されて
いる。 (3) 基板としてGaAsを用い、第1の化合物半導体層
としてInGaAlPを用い、第2の化合物半導体層と
してGaAlAsを用いる。
【0013】
【作用】本発明によれば、基板及びその上の第1の化合
物半導体層よりも格子定数が大きく適当な膜厚を有する
第2の化合物半導体層を形成することにより、その格子
定数の差から第2の化合物半導体層は第1の化合物半導
体層側で圧縮される。これにより、第2の化合物半導体
層は光取出し方向に向かって凸上に湾曲することにな
り、素子表面をドーム形状に加工することができる。従
って、発光部から第2の化合物半導体層側に出射した光
に対して全反射角となる面がなくなり(若しくは少なく
なり)、光を有効に取出すことができる。
物半導体層よりも格子定数が大きく適当な膜厚を有する
第2の化合物半導体層を形成することにより、その格子
定数の差から第2の化合物半導体層は第1の化合物半導
体層側で圧縮される。これにより、第2の化合物半導体
層は光取出し方向に向かって凸上に湾曲することにな
り、素子表面をドーム形状に加工することができる。従
って、発光部から第2の化合物半導体層側に出射した光
に対して全反射角となる面がなくなり(若しくは少なく
なり)、光を有効に取出すことができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を参照して
説明する。
説明する。
【0015】図1は、本発明の第1の実施例に係わる半
導体発光装置の概略構造を示す断面図である。図中11
はn−GaAs基板であり、この基板11の一主面上
に、 n−In0.5 (Ga1-x Alx )0.5 Pクラッド層12 In0.5 (Ga1-y Aly )0.5 P活性層13 p−In0.5 (Ga1-z Alz )0.5 Pクラッド層14 p−Ga1-p Alp As層15 p−GaAsコンタクト層16 が順次積層され、コンタクト層16は円形に加工されて
いる。そして、コンタクト層16上にAu−Znからな
るp側電極17が形成され、基板11の他方の主面には
Au−Geからなるn側電極18が形成されている。
導体発光装置の概略構造を示す断面図である。図中11
はn−GaAs基板であり、この基板11の一主面上
に、 n−In0.5 (Ga1-x Alx )0.5 Pクラッド層12 In0.5 (Ga1-y Aly )0.5 P活性層13 p−In0.5 (Ga1-z Alz )0.5 Pクラッド層14 p−Ga1-p Alp As層15 p−GaAsコンタクト層16 が順次積層され、コンタクト層16は円形に加工されて
いる。そして、コンタクト層16上にAu−Znからな
るp側電極17が形成され、基板11の他方の主面には
Au−Geからなるn側電極18が形成されている。
【0016】ここで、InGaAlP各層のAl組成
x,y,zは、高い発光効率が得られるように、y≦
x,y≦zが満足するように設定されている。即ち、発
光層となる活性層13のエネルギーギャップはp−nの
2つのクラッド層12,14よりも小さいダブルヘテロ
接合が形成されている。なお、これらのInGaAlP
層12〜14(第1の化合物半導体層)は、基板である
GaAsに格子整合している。
x,y,zは、高い発光効率が得られるように、y≦
x,y≦zが満足するように設定されている。即ち、発
光層となる活性層13のエネルギーギャップはp−nの
2つのクラッド層12,14よりも小さいダブルヘテロ
接合が形成されている。なお、これらのInGaAlP
層12〜14(第1の化合物半導体層)は、基板である
GaAsに格子整合している。
【0017】また、第2の化合物半導体層であるp−G
aAlAs層15のAl組成pは、活性層13の発光波
長に対して透明となるように、活性層13よりもバンド
ギャップが大きく選ばれている。なお、以下ではこのよ
うなダブルヘテロ構造を持つLEDについて説明する
が、光の取出し効率を考える上では、活性層部の層構造
は本質ではなく、シングルヘテロ接合構造やホモ接合構
造、さらには量子井戸構造でも同様に考えることができ
る。
aAlAs層15のAl組成pは、活性層13の発光波
長に対して透明となるように、活性層13よりもバンド
ギャップが大きく選ばれている。なお、以下ではこのよ
うなダブルヘテロ構造を持つLEDについて説明する
が、光の取出し効率を考える上では、活性層部の層構造
は本質ではなく、シングルヘテロ接合構造やホモ接合構
造、さらには量子井戸構造でも同様に考えることができ
る。
【0018】図1に示した構造において、各層の厚さ,
キャリア濃度は、以下に括弧内に示すように設定されて
いる。 n−GaAs基板11 (80μm, 3×1018
cm-3) n−InGaAlP クラッド層12(1μm, 5×1017
cm-3) InGaAlP活性層13 (0.5μm, アンドー
プ ) p−InGaAlP クラッド層14(0.2μm,4×1017
cm-3) p−GaAlAs層15 (7μm, 3×1018
cm-3) p−GaAsコンタクト層 (0.1μm,3×1018
cm-3) である。
キャリア濃度は、以下に括弧内に示すように設定されて
いる。 n−GaAs基板11 (80μm, 3×1018
cm-3) n−InGaAlP クラッド層12(1μm, 5×1017
cm-3) InGaAlP活性層13 (0.5μm, アンドー
プ ) p−InGaAlP クラッド層14(0.2μm,4×1017
cm-3) p−GaAlAs層15 (7μm, 3×1018
cm-3) p−GaAsコンタクト層 (0.1μm,3×1018
cm-3) である。
【0019】上記構造が従来の構造と異なる点は、p−
InGaAlPクラッド層14上にそれよりも格子定数
の大きいp−GaAlAs層15を形成したことであ
り、この構造の優位性について以下に説明する。
InGaAlPクラッド層14上にそれよりも格子定数
の大きいp−GaAlAs層15を形成したことであ
り、この構造の優位性について以下に説明する。
【0020】図5に示すような従来構造において、活性
層3から表面方向に放出された光のうち、クラッド層4
の表面で全反射角となる光は反射されて裏面方向に向け
られる。そして、発光層3で吸収されたり、GaAs基
板1に吸収されてしまう。このため、この光は素子外部
へは取出すことができず、光取出し効率の低下の原因の
一つとなっていた。
層3から表面方向に放出された光のうち、クラッド層4
の表面で全反射角となる光は反射されて裏面方向に向け
られる。そして、発光層3で吸収されたり、GaAs基
板1に吸収されてしまう。このため、この光は素子外部
へは取出すことができず、光取出し効率の低下の原因の
一つとなっていた。
【0021】これに対し図1に示すような本実施例の構
造では、GaAs基板11及びこれに格子整合した発光
部InGaAlP層を有する第1の化合物半導体層上
に、これらの層よりも格子定数の大きい第2の化合物半
導体層(光取出し層)15を積層することによって、そ
の格子定数差から応力が生じ、素子表面はドーム形状に
なる。
造では、GaAs基板11及びこれに格子整合した発光
部InGaAlP層を有する第1の化合物半導体層上
に、これらの層よりも格子定数の大きい第2の化合物半
導体層(光取出し層)15を積層することによって、そ
の格子定数差から応力が生じ、素子表面はドーム形状に
なる。
【0022】具体的には、クラッド層14よりも光取出
し層15の方が格子定数が大きいので、クラッド層14
との接合面において光取出し層15には格子間を圧縮す
るような力が加わり、接合面近傍での光取出し層15は
面方向に対して縮むことになる。接合面から離れると光
取出し層15は本来の格子定数で成長されることにな
る。従って、光取出し層15はクラッド層14との接合
面側が縮み、接合面と反対側はそのままであるため、光
取出し方向に沿って凸状に湾曲することになる。その結
果、図2に示すように、発光層からの光は光取出し層1
5の表面に入射する際に全反射角よりも小さい入射角と
なり、光取出し層の表面で全反射されることなく上側に
取出せる。
し層15の方が格子定数が大きいので、クラッド層14
との接合面において光取出し層15には格子間を圧縮す
るような力が加わり、接合面近傍での光取出し層15は
面方向に対して縮むことになる。接合面から離れると光
取出し層15は本来の格子定数で成長されることにな
る。従って、光取出し層15はクラッド層14との接合
面側が縮み、接合面と反対側はそのままであるため、光
取出し方向に沿って凸状に湾曲することになる。その結
果、図2に示すように、発光層からの光は光取出し層1
5の表面に入射する際に全反射角よりも小さい入射角と
なり、光取出し層の表面で全反射されることなく上側に
取出せる。
【0023】本実施例に用いたGaAs基板11に格子
整合したp−InGaAlPクラッド層14とp−Ga
AlAs光取出し層15の格子定数は、それぞれpクラ
ッド層14で 0.565325(nm) 、光取出し層15で 0.565
953(nm) となっており、その格子不整合の割合は0.2
22%である。また、GaAs基板11を含めた発光部
の膜厚は約80μm、光取出し層15の膜厚は7μmと
した。こような格子不整合量,膜厚の関係から、素子表
面を光取出しに有効なドーム形状にすることができる。
整合したp−InGaAlPクラッド層14とp−Ga
AlAs光取出し層15の格子定数は、それぞれpクラ
ッド層14で 0.565325(nm) 、光取出し層15で 0.565
953(nm) となっており、その格子不整合の割合は0.2
22%である。また、GaAs基板11を含めた発光部
の膜厚は約80μm、光取出し層15の膜厚は7μmと
した。こような格子不整合量,膜厚の関係から、素子表
面を光取出しに有効なドーム形状にすることができる。
【0024】なお、各層の格子定数及び膜厚に関して考
察したところ、次のような結果が得られた。第2の化合
物半導体層の格子定数a3は、前述した湾曲(ドーム形
状)が生じるように、基板の格子定数をa1及び第1の
化合物半導体層の格子定数をa2(=a1)よりもある
程度以上大きくする必要があるが、余り大きくし過ぎる
と第2の化合物半導体層の結晶面が荒れてしまう。a1
の範囲を明確に規定することはできないが、本発明者ら
の実験によれば、 0.0007≦(a3−a1)/a1≦0.008 の範囲であれば、十分な湾曲が達成でき良好な結晶面か
ら得られることが確認された。
察したところ、次のような結果が得られた。第2の化合
物半導体層の格子定数a3は、前述した湾曲(ドーム形
状)が生じるように、基板の格子定数をa1及び第1の
化合物半導体層の格子定数をa2(=a1)よりもある
程度以上大きくする必要があるが、余り大きくし過ぎる
と第2の化合物半導体層の結晶面が荒れてしまう。a1
の範囲を明確に規定することはできないが、本発明者ら
の実験によれば、 0.0007≦(a3−a1)/a1≦0.008 の範囲であれば、十分な湾曲が達成でき良好な結晶面か
ら得られることが確認された。
【0025】また、第2の化合物半導体層の膜厚b3も
十分な湾曲が達成できるようにある程度厚くする必要が
あるが、逆に余り厚くし過ぎると湾曲が生じなくなる。
図3は、膜厚b3の割合に対する光取出し効率の変化を
示す特性図である。図中の横軸はb3/(b1+b2)
であり、○印は(a3−a1)/a1=0.001、●
印は(a3−a1)/a1=0.015としたときのデ
ータである。この図から、 b3/(b1+b2)≧0.03 の範囲であれば、第2の化合物半導体層が十分に湾曲
し、十分な光取出し効率の向上が達成できるのが分か
る。但し、b3>(b1+b2)となると、第2の化合
物半導体層の湾曲が殆ど認められなくなるため、b3≦
(b1+b2)にする必要があった。
十分な湾曲が達成できるようにある程度厚くする必要が
あるが、逆に余り厚くし過ぎると湾曲が生じなくなる。
図3は、膜厚b3の割合に対する光取出し効率の変化を
示す特性図である。図中の横軸はb3/(b1+b2)
であり、○印は(a3−a1)/a1=0.001、●
印は(a3−a1)/a1=0.015としたときのデ
ータである。この図から、 b3/(b1+b2)≧0.03 の範囲であれば、第2の化合物半導体層が十分に湾曲
し、十分な光取出し効率の向上が達成できるのが分か
る。但し、b3>(b1+b2)となると、第2の化合
物半導体層の湾曲が殆ど認められなくなるため、b3≦
(b1+b2)にする必要があった。
【0026】上述した積層構造で、InGaAlP活性
層のAl組成yに0.3を用いて素子を構成し、順方向
に電圧を印加し電流を流したところ、590nmにピー
ク波長を有し、従来構造に比べて5倍の光出力を持つ発
光が得られた。
層のAl組成yに0.3を用いて素子を構成し、順方向
に電圧を印加し電流を流したところ、590nmにピー
ク波長を有し、従来構造に比べて5倍の光出力を持つ発
光が得られた。
【0027】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例では活性層の組成としてIn
0.5 (Ga0.7 Al0.3 )0.5 Pを用いたが、Al組成
を変化させることにより赤色から緑色域に亘る可視光領
域の発光を得ることができる。さらに、クラッド層の組
成は実施例ではIn0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 Pを
用いたが、キャリアの閉じ込めに十分な活性層とのバン
ドギャップ差があればよく、この組成に限るものではな
い。
るものではない。実施例では活性層の組成としてIn
0.5 (Ga0.7 Al0.3 )0.5 Pを用いたが、Al組成
を変化させることにより赤色から緑色域に亘る可視光領
域の発光を得ることができる。さらに、クラッド層の組
成は実施例ではIn0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 Pを
用いたが、キャリアの閉じ込めに十分な活性層とのバン
ドギャップ差があればよく、この組成に限るものではな
い。
【0028】また、実施例ではInGaAlP活性層と
GaAlAs光取出し層との間にInGaAlPクラッ
ド層を形成したが、InGaAlP活性層の上に直接G
aAlAs光取出し層を形成した構造としても、同様の
効果を得ることができる。但し、この構造とした場合、
前述した応力が直接発光層である活性層に加わるため、
素子の発光特性がやや劣ってしまう。しかしながら、p
−GaAlAs光取出し層を設けることにより従来構造
より遥かに高い光の導出効率が得られるため、この構造
を採用する優位性は高い。さらに、上に述べた構造以外
にもAl組成の異なるInGaAlPで形成された発光
部上にGaAlAs層を形成した構造、或いはInGa
AlP層とGaAlAs層とで発光部を形成した構造と
した場合においても同上の効果が得られることは言うま
でもない。
GaAlAs光取出し層との間にInGaAlPクラッ
ド層を形成したが、InGaAlP活性層の上に直接G
aAlAs光取出し層を形成した構造としても、同様の
効果を得ることができる。但し、この構造とした場合、
前述した応力が直接発光層である活性層に加わるため、
素子の発光特性がやや劣ってしまう。しかしながら、p
−GaAlAs光取出し層を設けることにより従来構造
より遥かに高い光の導出効率が得られるため、この構造
を採用する優位性は高い。さらに、上に述べた構造以外
にもAl組成の異なるInGaAlPで形成された発光
部上にGaAlAs層を形成した構造、或いはInGa
AlP層とGaAlAs層とで発光部を形成した構造と
した場合においても同上の効果が得られることは言うま
でもない。
【0029】また、GaAlAs層のAl組成層は、実
施例では0.8を用いたが、発光部からの発光波長に対
して透明であるのに十分なバンドギャップを持っておれ
ばよく、この組成に限るものではない。実施例では光取
出し層としてGaAlAs層を用いたが、発光部からの
発光波長に対して透明であり、発光部と基板の格子定数
よりも大きいものであればよく、GaAlAsに限るも
のではない。図4に、各種材料におけるバンドギャップ
と格子定数の関係を示す。このように上記条件に該当す
る材料の組み合わせは多くある。但し、その格子不整合
の割合があまり大きいものについてはその素子の特性に
与える悪影響が大きくなってしまう。
施例では0.8を用いたが、発光部からの発光波長に対
して透明であるのに十分なバンドギャップを持っておれ
ばよく、この組成に限るものではない。実施例では光取
出し層としてGaAlAs層を用いたが、発光部からの
発光波長に対して透明であり、発光部と基板の格子定数
よりも大きいものであればよく、GaAlAsに限るも
のではない。図4に、各種材料におけるバンドギャップ
と格子定数の関係を示す。このように上記条件に該当す
る材料の組み合わせは多くある。但し、その格子不整合
の割合があまり大きいものについてはその素子の特性に
与える悪影響が大きくなってしまう。
【0030】また、第2の化合物半導体層の格子定数
は、必ずしも一定である必要はなく、階段状に変化させ
たり、連続的に変化させるようにしてもよい。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。
は、必ずしも一定である必要はなく、階段状に変化させ
たり、連続的に変化させるようにしてもよい。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。
【0031】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、第
2の化合物半導体層の格子定数を第1の化合物半導体層
のそれよりも大きくすることによって、第2の化合物半
導体層を光取出し方向に向かって湾曲させることができ
る。従って、光の減衰や生産性及び製造歩留りの低下を
招くことなく、クラッド層表面で全反射する光の量を減
らすことができ、光取出し効率の向上をはかることが可
能となる。
2の化合物半導体層の格子定数を第1の化合物半導体層
のそれよりも大きくすることによって、第2の化合物半
導体層を光取出し方向に向かって湾曲させることができ
る。従って、光の減衰や生産性及び製造歩留りの低下を
招くことなく、クラッド層表面で全反射する光の量を減
らすことができ、光取出し効率の向上をはかることが可
能となる。
【図1】本発明の一実施例に係わる半導体発光装置の概
略構造を示す断面図、
略構造を示す断面図、
【図2】実施例における光取出し効率向上の効果を説明
するための模式図、
するための模式図、
【図3】第2の化合物半導体層の膜厚と光取出し効率と
の関係を示す特性図、
の関係を示す特性図、
【図4】可視領域におけるバンドギャップと格子定数と
の関係を示す特性図、
の関係を示す特性図、
【図5】従来の問題点を説明するための素子構造断面
図。
図。
11…n−GaAs基板、 12…n−In0.5 (Ga1-x Alx )0.5 Pクラッド
層、 13…In0.5 (Ga1-y Aly )0.5 P活性層、 14p−In0.5 (Ga1-z Alz )0.5 Pクラッド
層、 15p−Ga1-p Alp As光取出し層、 16…p−GaAsコンタクト層、 17…p側電極、 18…n側電極。
層、 13…In0.5 (Ga1-y Aly )0.5 P活性層、 14p−In0.5 (Ga1-z Alz )0.5 Pクラッド
層、 15p−Ga1-p Alp As光取出し層、 16…p−GaAsコンタクト層、 17…p側電極、 18…n側電極。
Claims (2)
- 【請求項1】化合物半導体基板と、この基板上に形成さ
れて発光部を成す第1の化合物半導体層と、この第1の
化合物半導体層上に形成された該半導体層よりもバンド
ギャップが大きく、且つ格子定数の大きい第2の化合物
半導体層と、この第2の化合物半導体層上の一部に形成
された光取出し側電極と、前記基板の裏面に形成された
基板側電極とを具備し、前記第2の化合物半導体層は、
光取出し方向に向かって凸状に湾曲していることを特徴
とする半導体発光装置。 - 【請求項2】前記基板の格子定数をa1,膜厚をb1、
第1の化合物半導体層の格子定数をa2,膜厚をb2、
第2の化合物半導体層の格子定数をa3,膜厚をb3と
したとき、膜厚及び格子定数を次のように設定したこと
を特徴とする請求項1記載の半導体発光装置。 a1=a2 a3>a1 b3/(b1+b2)≧0.03
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP237992A JPH05190893A (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP237992A JPH05190893A (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05190893A true JPH05190893A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11527608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP237992A Pending JPH05190893A (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05190893A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6847056B2 (en) | 2001-01-31 | 2005-01-25 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Light emitting device |
KR100714630B1 (ko) * | 2006-03-17 | 2007-05-07 | 삼성전기주식회사 | 압력인가에 의한 파장변환형 발광 소자 |
US7553685B2 (en) | 2002-08-07 | 2009-06-30 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of fabricating light-emitting device and light-emitting device |
-
1992
- 1992-01-09 JP JP237992A patent/JPH05190893A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6847056B2 (en) | 2001-01-31 | 2005-01-25 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Light emitting device |
US7553685B2 (en) | 2002-08-07 | 2009-06-30 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of fabricating light-emitting device and light-emitting device |
KR100714630B1 (ko) * | 2006-03-17 | 2007-05-07 | 삼성전기주식회사 | 압력인가에 의한 파장변환형 발광 소자 |
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