JPH071798B2 - 発光ダイオ−ド - Google Patents
発光ダイオ−ドInfo
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- JPH071798B2 JPH071798B2 JP21650586A JP21650586A JPH071798B2 JP H071798 B2 JPH071798 B2 JP H071798B2 JP 21650586 A JP21650586 A JP 21650586A JP 21650586 A JP21650586 A JP 21650586A JP H071798 B2 JPH071798 B2 JP H071798B2
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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
- H01L33/02—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 characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/305—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table characterised by the doping materials
-
- 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
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
- H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発光ダイオードに関し、特に光通信等に適用す
る発光ダイオードに関する。
る発光ダイオードに関する。
情報伝送の高度化に伴ない、光通信等を目的とする発光
ダイオードでは、高速応答の重要性が急激に増大してい
る。
ダイオードでは、高速応答の重要性が急激に増大してい
る。
従来、この種の発光ダイオードは、ｐ型の活性層と、こ
の活性層を上下から挟むｎ型及びｐ型のクラッド層とを
有するダブルヘテロ積層構造を備え、高速応答を実現す
るために、活性僧にｐ型不純物、例えばZnの高濃度のド
ーピングを行ない、キャリアライフタイムを短縮する構
成となっていた。この詳細はジャーナル オブ ライト
ウェーブ テクノロジー（Journal of Lightwave Techn
ology）第LT−３巻,1985年,1217〜1222頁に記載されて
いる。
の活性層を上下から挟むｎ型及びｐ型のクラッド層とを
有するダブルヘテロ積層構造を備え、高速応答を実現す
るために、活性僧にｐ型不純物、例えばZnの高濃度のド
ーピングを行ない、キャリアライフタイムを短縮する構
成となっていた。この詳細はジャーナル オブ ライト
ウェーブ テクノロジー（Journal of Lightwave Techn
ology）第LT−３巻,1985年,1217〜1222頁に記載されて
いる。
上述した従来の発光ダイオードは、活性層にZn等のｐ型
不純物を高濃度にドーピングしてパルス立上り及び立下
り時間を短縮し、応答速度を高速化する構成となってい
るので、ｐ型不純物濃度を増す程応答時間が短くなるも
のの、同時に光出力も著しく低下するという問題点があ
った。
不純物を高濃度にドーピングしてパルス立上り及び立下
り時間を短縮し、応答速度を高速化する構成となってい
るので、ｐ型不純物濃度を増す程応答時間が短くなるも
のの、同時に光出力も著しく低下するという問題点があ
った。
又、高濃度ドーピングすると、結晶表面の荒れが生じ易
く、歩留りも低下するといった結晶成長上の問題点もあ
った。
く、歩留りも低下するといった結晶成長上の問題点もあ
った。
このため、発光ダイオードの駆動回路により、パルスの
立上り，立下りにピーキングをかけたり、DCバイアス電
流を印加し、高速化を図ったりすることが不可欠であっ
た。
立上り，立下りにピーキングをかけたり、DCバイアス電
流を印加し、高速化を図ったりすることが不可欠であっ
た。
このように、活性層へのｐ型不純物の高濃度化による高
速応答化には限界があった。
速応答化には限界があった。
本発明の目的は、光出力や歩留りを損なうことなく、ま
た駆動回路に頼らなくても高速化をはかることのできる
発光ダイオードを提供することにある。
た駆動回路に頼らなくても高速化をはかることのできる
発光ダイオードを提供することにある。
本発明の発光ダイオードは、半導体基板上にｐ型の活性
層と、この活性層を上下から挟むｎ型及びｐ型のクラッ
ド層とを有するダブルへてろ積層構造を備えた発光ダイ
オードにおいて、前記活性層の前記ｎ型のクラッド層と
のpn接合に近接した領域にｐ型不純物高濃度領域を設け
て構成される。
層と、この活性層を上下から挟むｎ型及びｐ型のクラッ
ド層とを有するダブルへてろ積層構造を備えた発光ダイ
オードにおいて、前記活性層の前記ｎ型のクラッド層と
のpn接合に近接した領域にｐ型不純物高濃度領域を設け
て構成される。
本発明者の研究結果によると、発光ダイオードの応答速
度を制限している要因は立下り時間にある。
度を制限している要因は立下り時間にある。
即ち、発光ダイオードに印加される駆動パルスがオフに
なり、発光ダイオードの印加電圧がOVになる過程で活性
層に注入されていたキャリアは再結合により失なわれ
る。活性層はｐ型にドーピングされているため、活性層
内の電子の消滅が光の立下りを主に決めてる。この時、
電子はpn接合の空間電荷により活性層内でpn接合側、即
ちｎ型のクラッド層の側に集まる。
なり、発光ダイオードの印加電圧がOVになる過程で活性
層に注入されていたキャリアは再結合により失なわれ
る。活性層はｐ型にドーピングされているため、活性層
内の電子の消滅が光の立下りを主に決めてる。この時、
電子はpn接合の空間電荷により活性層内でpn接合側、即
ちｎ型のクラッド層の側に集まる。
ここで、本発明の発光ダイオードにおいては、活性層の
ｎ型クラッド層とのpn接合に近接した領域にｐ型不純物
高濃度領域が設けてある。即ち、電子の集まる領域でｐ
型不純物濃度高くなっている。電子の再結合による消滅
速度は、再結合の相手である正孔の濃度が高い程大き
い。
ｎ型クラッド層とのpn接合に近接した領域にｐ型不純物
高濃度領域が設けてある。即ち、電子の集まる領域でｐ
型不純物濃度高くなっている。電子の再結合による消滅
速度は、再結合の相手である正孔の濃度が高い程大き
い。
従って、本発明においては、この領域での電子の再結合
速度を大きくすることができ、その結果、光の立下り時
間を著しく短縮することができる。
速度を大きくすることができ、その結果、光の立下り時
間を著しく短縮することができる。
さらにパルスのピーク時、即ち高電流注入時の光出力に
関しても、改善が得られる。高電流注入時には、キャリ
アは活性層全体に分布する。発光効率はｐ型不純物濃度
が大きい程低下するが、本発明においては、活性層のｐ
濃度を部分的に高くしているため、活性層全体としての
ｐ型不純物濃度はそれ程高くならず、従って高い光出力
が得られる。
関しても、改善が得られる。高電流注入時には、キャリ
アは活性層全体に分布する。発光効率はｐ型不純物濃度
が大きい程低下するが、本発明においては、活性層のｐ
濃度を部分的に高くしているため、活性層全体としての
ｐ型不純物濃度はそれ程高くならず、従って高い光出力
が得られる。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図である。
ｎ型InPの半導体基板11上に、InPのｎ型クラッド層12、
Zn濃度が１×1019cm-3、厚さ0.1μｍのｐ型InGaAsPのｐ
型高濃度領域13、Zn濃度が７×1018cm-3、厚さ0.4μｍ
のｐ型InGaAsPのｐ型低濃度領域14、InPのｐ型クラッド
層15、ｐ型InGaAsPのコンタクト層16を順次形成する。
ここで、ｐ型高濃度領域13及びｐ型低濃度領域14により
活性層30を形成している。
Zn濃度が１×1019cm-3、厚さ0.1μｍのｐ型InGaAsPのｐ
型高濃度領域13、Zn濃度が７×1018cm-3、厚さ0.4μｍ
のｐ型InGaAsPのｐ型低濃度領域14、InPのｐ型クラッド
層15、ｐ型InGaAsPのコンタクト層16を順次形成する。
ここで、ｐ型高濃度領域13及びｐ型低濃度領域14により
活性層30を形成している。
次に、コンタクト層16の表面にSiO2膜17を形成した後、
ホトレジスタによりSiO2膜17を選択エッチングして直径
20μｍの電流注入口18を形成し、その上にTiPt膜を形成
してｐ型電極19とする。
ホトレジスタによりSiO2膜17を選択エッチングして直径
20μｍの電流注入口18を形成し、その上にTiPt膜を形成
してｐ型電極19とする。
次に、半導体基板11を厚さ約100μｍに研磨した後、表
面に光取出し窓20を有するAuGe膜を形成してｎ型電極21
とし、本発明の第１の実施例の発光ダイオードが形成さ
れる。
面に光取出し窓20を有するAuGe膜を形成してｎ型電極21
とし、本発明の第１の実施例の発光ダイオードが形成さ
れる。
この第１実施例では、活性層30内にｐ型高濃度領域13が
pn接合に接して形成されており、このｐ型高濃度領域13
での電子再結合速度を大きくしている。
pn接合に接して形成されており、このｐ型高濃度領域13
での電子再結合速度を大きくしている。
従って、駆動パルスをオフにすると、活性層30内の電子
がこのｐ型高濃度領域13で急速に再結合し消滅する。そ
の結果、光出力の立下りのすそ引きは著しく短縮され
る。
がこのｐ型高濃度領域13で急速に再結合し消滅する。そ
の結果、光出力の立下りのすそ引きは著しく短縮され
る。
これを、ｐ型高濃度領域13のない従来の発光ダイオード
に比べると、光出力はほぼ同等でかつ光出力の立下り時
間は40％程度、又はこれを上まわる程に短縮することが
できた。
に比べると、光出力はほぼ同等でかつ光出力の立下り時
間は40％程度、又はこれを上まわる程に短縮することが
できた。
また、ｐ型高濃度領域13の表面は、高濃度ドーピングの
ため荒れやすくなるが、引き続きｐ型低濃度領域14が形
成されており、これらは共に活性層30を構成しているの
で、これを領域の境界面の荒れは特に問題とはならず歩
留りを低下させることはない。
ため荒れやすくなるが、引き続きｐ型低濃度領域14が形
成されており、これらは共に活性層30を構成しているの
で、これを領域の境界面の荒れは特に問題とはならず歩
留りを低下させることはない。
第２図は本発明の第２の実施例を示す側面図である。
この第２の実施例では、活性層30のｐ型不純物濃度分布
は第１の実施例と同一であるが、活性層30を貫く円形状
の溝22を形成し、この溝22により電流狭窄を行なってい
る。
は第１の実施例と同一であるが、活性層30を貫く円形状
の溝22を形成し、この溝22により電流狭窄を行なってい
る。
この第２の実施例では、溝22により寄生容量が大幅に低
減し、その結果、応答時間が著しく短縮される。
減し、その結果、応答時間が著しく短縮される。
さらに、電流の横方向閉じ込めが顕著なため、発光強度
分布の「だれ」がなくなり光ファイバへの結合効率が大
幅に改善される。
分布の「だれ」がなくなり光ファイバへの結合効率が大
幅に改善される。
この第２の実施例の発光ダイオードを第１の実施例の発
光ダイオードと比べると、立下り時間が約1/2に短縮で
き、光出力も60％程度増大することができた。
光ダイオードと比べると、立下り時間が約1/2に短縮で
き、光出力も60％程度増大することができた。
なお、第１及び第２の実施例においては、活性層30のｐ
型不純物濃度分布が、ｎ型クラッド層12とのpn接合に近
接した領域で層厚方向にステップ状に変化している例を
示したが、この領域での濃度が徐々に変化するようにし
ても同様の効果が得られる。また、このような濃度分布
は、気相エピタキシャル成長法を用いれば極めて容易に
実現することができる。
型不純物濃度分布が、ｎ型クラッド層12とのpn接合に近
接した領域で層厚方向にステップ状に変化している例を
示したが、この領域での濃度が徐々に変化するようにし
ても同様の効果が得られる。また、このような濃度分布
は、気相エピタキシャル成長法を用いれば極めて容易に
実現することができる。
以上説明したように本発明は、活性層のｎ型のクラッド
層とのpn接合に近接した領域にｐ型不純物高濃度領域を
設けた構造とすることにより、光出力や歩留まりを損う
ことなく、応答速度を高速化することができる効果があ
る。
層とのpn接合に近接した領域にｐ型不純物高濃度領域を
設けた構造とすることにより、光出力や歩留まりを損う
ことなく、応答速度を高速化することができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図はそれぞれ本発明の第１及び第２の実
施例の断面図である。 11……半導体基板、12……ｎ型クラッド層、13……ｐ型
高濃度領域、14……ｐ型低濃度領域、15……ｐ型クラッ
ド層、16……コンタクト層、17,17a……SiO2膜、18,18a
……電流注入口、19,19a……ｐ型電極、20……光取出し
窓、21……ｎ型電極、22……溝、30……活性層。
施例の断面図である。 11……半導体基板、12……ｎ型クラッド層、13……ｐ型
高濃度領域、14……ｐ型低濃度領域、15……ｐ型クラッ
ド層、16……コンタクト層、17,17a……SiO2膜、18,18a
……電流注入口、19,19a……ｐ型電極、20……光取出し
窓、21……ｎ型電極、22……溝、30……活性層。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上にｐ型の活性層と、この活性
層を上下から挟むｎ型及びｐ型のクラッド層とを有する
ダブルヘテロ積層構造を備えた発光ダイオードにおい
て、前記活性層の前記ｎ型のクラッド層とのpn接合に近
接した領域にｐ型不純物高濃度領域を設けたことを特徴
とする発光ダイオード。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21650586A JPH071798B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 発光ダイオ−ド |
| DE8787307928T DE3780239T2 (de) | 1986-09-12 | 1987-09-08 | Licht emittierende diode mit doppelter heterostruktur. |
| EP87307928A EP0260110B1 (en) | 1986-09-12 | 1987-09-08 | A double heterostructure light emitting diode |
| US07/095,712 US4862230A (en) | 1986-09-12 | 1987-09-14 | Double heterostructure light emitting diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21650586A JPH071798B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 発光ダイオ−ド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6370580A JPS6370580A (ja) | 1988-03-30 |
| JPH071798B2 true JPH071798B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=16689479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21650586A Expired - Lifetime JPH071798B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 発光ダイオ−ド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4862230A (ja) |
| EP (1) | EP0260110B1 (ja) |
| JP (1) | JPH071798B2 (ja) |
| DE (1) | DE3780239T2 (ja) |
Families Citing this family (9)
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| GB9415528D0 (en) * | 1994-08-01 | 1994-09-21 | Secr Defence | Mid infrared emitting diode |
| US6664571B1 (en) | 1998-09-30 | 2003-12-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Surface-emitting diode radiation source |
| CN100334745C (zh) * | 1999-11-05 | 2007-08-29 | 洲磊科技股份有限公司 | 发光半导体装置及其制作方法 |
| KR101506264B1 (ko) * | 2008-06-13 | 2015-03-30 | 삼성전자주식회사 | 발광 소자, 발광 장치 및 상기 발광 소자의 제조 방법 |
| JP2013546161A (ja) * | 2010-09-21 | 2013-12-26 | クワンタム エレクトロ オプト システムズ エスディーエヌ． ビーエイチディー． | 発光およびレーザ半導体方法およびデバイス |
| US9768345B2 (en) * | 2013-12-20 | 2017-09-19 | Apple Inc. | LED with current injection confinement trench |
| CN108292669B (zh) * | 2015-09-11 | 2019-08-02 | Abb瑞士股份有限公司 | 关断型功率半导体器件及其制造方法 |
| JP6662092B2 (ja) | 2016-02-23 | 2020-03-11 | 株式会社デンソー | 化合物半導体装置の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3977016A (en) * | 1972-07-12 | 1976-08-24 | U.S. Philips Corporation | Electroluminescent device and method of manufacturing same |
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| JPS5890789A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-30 | Nec Corp | 半導体発光ダイオ−ド |
| JPS58142583A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-24 | Hitachi Ltd | 発光素子 |
| JPS58197784A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-17 | Nec Corp | 発光ダイオ−ド |
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-
1986
- 1986-09-12 JP JP21650586A patent/JPH071798B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-09-08 DE DE8787307928T patent/DE3780239T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-08 EP EP87307928A patent/EP0260110B1/en not_active Expired
- 1987-09-14 US US07/095,712 patent/US4862230A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0260110A3 (en) | 1989-04-05 |
| US4862230A (en) | 1989-08-29 |
| EP0260110A2 (en) | 1988-03-16 |
| EP0260110B1 (en) | 1992-07-08 |
| DE3780239T2 (de) | 1993-02-25 |
| DE3780239D1 (de) | 1992-08-13 |
| JPS6370580A (ja) | 1988-03-30 |
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