JP2001068727A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光波長の放射角依存性が小さい半導体発光
素子を提供する 【解決手段】 ｎ型ＧaＡs基板１上に、所定の間隔を置
いて、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5Ｇa0.5ＡsのＤＢＲ層３及
びｐ型(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl 0.5Ｉn0.5Ｐ
のＤＢＲ層７を、反射スペクトルの中心が６５０nmであ
り共振波長も６５０nmになるように形成する。量子井戸
活性層(発光層)５を、両ＤＢＲ層３,７で成る共振器中
に生じる定在波の腹の位置に発光ピーク波長が６５０nm
になるように形成する。ｐ型電極１２に囲まれた光出射
面としてのｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層１０の表面に
格子パターン１５を形成する。こうして、光出射面を粗
面化することによって発光層５から放射された光を種々
の方向に散乱させ、発光波長の放射角依存性を小さくす
る。
素子を提供する 【解決手段】 ｎ型ＧaＡs基板１上に、所定の間隔を置
いて、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5Ｇa0.5ＡsのＤＢＲ層３及
びｐ型(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl 0.5Ｉn0.5Ｐ
のＤＢＲ層７を、反射スペクトルの中心が６５０nmであ
り共振波長も６５０nmになるように形成する。量子井戸
活性層(発光層)５を、両ＤＢＲ層３,７で成る共振器中
に生じる定在波の腹の位置に発光ピーク波長が６５０nm
になるように形成する。ｐ型電極１２に囲まれた光出射
面としてのｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層１０の表面に
格子パターン１５を形成する。こうして、光出射面を粗
面化することによって発光層５から放射された光を種々
の方向に散乱させ、発光波長の放射角依存性を小さくす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、伝送用(特にＩ
ＥＥＥ１３９４用)および表示用等に用いられる半導体
発光素子、および、その製造方法に関する。
ＥＥＥ１３９４用)および表示用等に用いられる半導体
発光素子、および、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信や表示パネル等に半導体発
光素子が広く用いられている。その場合に用いられる半
導体発光素子は、発光効率が高いこと、更に光通信用の
半導体発光素子においては応答速度が高速であることが
重要であり、近年開発が盛んに行われている。
光素子が広く用いられている。その場合に用いられる半
導体発光素子は、発光効率が高いこと、更に光通信用の
半導体発光素子においては応答速度が高速であることが
重要であり、近年開発が盛んに行われている。
【０００３】通常の面発光型のＬＥＤ(発光ダイオード)
では高速応答性が余りよくなく、１００Ｍbps〜２００
Ｍbps程度が限界である。そこで、共鳴キャビティ(Reso
nantCavity)型ＬＥＤと呼ばれる半導体発光素子が開発
されている。この共鳴キャビティ型ＬＥＤは、２つのミ
ラーで形成された共振器によって発生する定在波の腹の
位置が発光層になるようにすることによって自然放出光
を制御し、高速応答および高効率を実現する半導体発光
素子である(特公平１０−２７４４５０３号公報、米国
特許：５２２６０５３)。
では高速応答性が余りよくなく、１００Ｍbps〜２００
Ｍbps程度が限界である。そこで、共鳴キャビティ(Reso
nantCavity)型ＬＥＤと呼ばれる半導体発光素子が開発
されている。この共鳴キャビティ型ＬＥＤは、２つのミ
ラーで形成された共振器によって発生する定在波の腹の
位置が発光層になるようにすることによって自然放出光
を制御し、高速応答および高効率を実現する半導体発光
素子である(特公平１０−２７４４５０３号公報、米国
特許：５２２６０５３)。
【０００４】特に、最近、比較的短い距離の通信にＰＯ
Ｆ(プラスチック・オプティカル・ファイバ)が利用され始
め、このＰＯＦの低損失な波長領域である６５０nmでの
高効率な発光が可能なＡlＧaＩnＰ系の半導体材料を発
光層とする共鳴キャビティ型ＬＥＤが開発されている
（High Brightness Visible Resonant Cavity LightEmi
tting Diode: IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS Vo
l.10 No.12 DECEMBER1998)。
Ｆ(プラスチック・オプティカル・ファイバ)が利用され始
め、このＰＯＦの低損失な波長領域である６５０nmでの
高効率な発光が可能なＡlＧaＩnＰ系の半導体材料を発
光層とする共鳴キャビティ型ＬＥＤが開発されている
（High Brightness Visible Resonant Cavity LightEmi
tting Diode: IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS Vo
l.10 No.12 DECEMBER1998)。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の共鳴キャビティ型ＬＥＤにおいては、以下のような
問題がある。すなわち、従来の共鳴キャビティ型ＬＥＤ
おいては、垂直方向の共振波長λ1と斜め方向の共振波
長λ2との大小関係がλ1＞λ2となり、ＬＥＤチップか
らの放射角度によってピーク波長が異なるという特性が
ある。通常、この放射角依存性は０.２nm/deg〜０.３nm
/deg程度である。このことは、上記ＬＥＤチップを表示
用として使用する場合には、見る角度によって色が変化
してしまうという問題が発生する。
来の共鳴キャビティ型ＬＥＤにおいては、以下のような
問題がある。すなわち、従来の共鳴キャビティ型ＬＥＤ
おいては、垂直方向の共振波長λ1と斜め方向の共振波
長λ2との大小関係がλ1＞λ2となり、ＬＥＤチップか
らの放射角度によってピーク波長が異なるという特性が
ある。通常、この放射角依存性は０.２nm/deg〜０.３nm
/deg程度である。このことは、上記ＬＥＤチップを表示
用として使用する場合には、見る角度によって色が変化
してしまうという問題が発生する。
【０００６】また、上記ＬＥＤチップを通信用として使
用する場合には、例えばプラスチックファイバによる通
信用光源に使用する場合には、垂直方向でプラスチック
ファイバの損失が小さい６５０nmにピークを持つように
作製したＬＥＤチップでは、斜め方向の発光光を利用す
るような光学系では６５０nmよりもピーク波長が短くな
るため使用できないという問題が発生する。
用する場合には、例えばプラスチックファイバによる通
信用光源に使用する場合には、垂直方向でプラスチック
ファイバの損失が小さい６５０nmにピークを持つように
作製したＬＥＤチップでは、斜め方向の発光光を利用す
るような光学系では６５０nmよりもピーク波長が短くな
るため使用できないという問題が発生する。
【０００７】そこで、この発明の目的は、発光波長の放
射角依存性が小さい半導体発光素子およびその製造方法
を提供することにある。
射角依存性が小さい半導体発光素子およびその製造方法
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、ＧaＡs基板上に所
定の間隔を有して形成された一対の多層反射膜で成る共
振器と,上記共振器内における定在波の腹の位置に形成
された発光層を有する半導体発光素子において、上記発
光層に対してＧaＡs基板とは反対側に位置する上記多層
反射膜上には、層数が１以上であって最上層の表面が粗
面化されている半導体層が形成されていることを特徴と
している。
め、第１の発明の半導体発光素子は、ＧaＡs基板上に所
定の間隔を有して形成された一対の多層反射膜で成る共
振器と,上記共振器内における定在波の腹の位置に形成
された発光層を有する半導体発光素子において、上記発
光層に対してＧaＡs基板とは反対側に位置する上記多層
反射膜上には、層数が１以上であって最上層の表面が粗
面化されている半導体層が形成されていることを特徴と
している。
【０００９】上記構成によれば、半導体発光素子の表面
は粗面化されている。したがって、図７(a)に示すよう
に、発光層から放射された光は、本半導体発光素子の表
面から外部に出射される際に種々の方向に散乱されるこ
とになる。その結果、発光波長の放射角依存性が小さく
なる。
は粗面化されている。したがって、図７(a)に示すよう
に、発光層から放射された光は、本半導体発光素子の表
面から外部に出射される際に種々の方向に散乱されるこ
とになる。その結果、発光波長の放射角依存性が小さく
なる。
【００１０】また、上記第１の発明の半導体発光素子
は、上記発光層を、単層あるいは複数層から成るＡlyＧ
azＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)層で構成するこ
とが望ましい。
は、上記発光層を、単層あるいは複数層から成るＡlyＧ
azＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)層で構成するこ
とが望ましい。
【００１１】上記構成によれば、上記発光層が、単層又
は複数層から成るＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０≦
ｚ≦１)層で構成されている。したがって、波長が５６
０nm〜６６０nmの発光光が得られる。
は複数層から成るＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０≦
ｚ≦１)層で構成されている。したがって、波長が５６
０nm〜６６０nmの発光光が得られる。
【００１２】また、上記第１の発明の半導体発光素子
は、上記発光層に対してＧaＡs基板側に位置する多層反
射膜を,ＡlxＧa1-xＡs(０≦ｘ≦１)層で構成し、上記発
光層に対して上記ＧaＡs基板とは反対側に位置する多層
反射膜を,ＡlyＧazＩn1-y-zＰ（０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦
１)層で構成することが望ましい。
は、上記発光層に対してＧaＡs基板側に位置する多層反
射膜を,ＡlxＧa1-xＡs(０≦ｘ≦１)層で構成し、上記発
光層に対して上記ＧaＡs基板とは反対側に位置する多層
反射膜を,ＡlyＧazＩn1-y-zＰ（０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦
１)層で構成することが望ましい。
【００１３】上記構成によれば、上記発光層に対して上
記ＧaＡs基板側に位置する多層反射膜はＡlxＧa1-xＡs
(０≦ｘ≦１)で形成されているので、上記ＧaＡs基板と
の熱膨張孫数の差が小さい。したがって、結晶成長時と
結晶成長後との温度差による転移が発生し難い。このこ
とによって、上記多層反射膜の層数を多くすることが可
能になり、容易に高反射率が得られる。
記ＧaＡs基板側に位置する多層反射膜はＡlxＧa1-xＡs
(０≦ｘ≦１)で形成されているので、上記ＧaＡs基板と
の熱膨張孫数の差が小さい。したがって、結晶成長時と
結晶成長後との温度差による転移が発生し難い。このこ
とによって、上記多層反射膜の層数を多くすることが可
能になり、容易に高反射率が得られる。
【００１４】一方、上記発光層に対して上記ＧaＡs基板
とは反対側に位置する多層反射膜はＡlyＧazＩn1-y-zＰ
(０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)で形成されているので、ＧaＡ
s基板に格子整合する層が最もＡlを含む場合でも２５％
程度であり、ＡlxＧa1-xＡs(０≦ｘ≦１)で形成した場
合(５０％)の１/２である。したがって、耐湿性が大き
く向上される。
とは反対側に位置する多層反射膜はＡlyＧazＩn1-y-zＰ
(０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)で形成されているので、ＧaＡ
s基板に格子整合する層が最もＡlを含む場合でも２５％
程度であり、ＡlxＧa1-xＡs(０≦ｘ≦１)で形成した場
合(５０％)の１/２である。したがって、耐湿性が大き
く向上される。
【００１５】また、第２の発明の半導体発光素子の製造
方法は、ＧaＡs基板上に所定の間隔を有して形成された
一対の多層反射膜で成る共振器と,上記共振器内におけ
る定在波の腹の位置に形成された発光層とを有する半導
体発光素子の製造方法であって、上記発光層に対してＧ
aＡs基板とは反対側に位置する上記多層反射膜上に,層
数が１以上の半導体層を形成する工程と、上記半導体層
における最上層の表面を粗面化する工程を備えたことを
特徴としている。
方法は、ＧaＡs基板上に所定の間隔を有して形成された
一対の多層反射膜で成る共振器と,上記共振器内におけ
る定在波の腹の位置に形成された発光層とを有する半導
体発光素子の製造方法であって、上記発光層に対してＧ
aＡs基板とは反対側に位置する上記多層反射膜上に,層
数が１以上の半導体層を形成する工程と、上記半導体層
における最上層の表面を粗面化する工程を備えたことを
特徴としている。
【００１６】上記構成によれば、一対の多層反射膜で成
る共振器上に形成された半導体層における最上層の表面
は粗面化されている。したがって、上記多層反射膜の反
射率を低下させることなく、上記発光層から放射された
光は、本半導体発光素子の表面から外部に出射される際
に種々の方向に散乱される。その結果、発光波長の放射
角依存性が小さくなる。
る共振器上に形成された半導体層における最上層の表面
は粗面化されている。したがって、上記多層反射膜の反
射率を低下させることなく、上記発光層から放射された
光は、本半導体発光素子の表面から外部に出射される際
に種々の方向に散乱される。その結果、発光波長の放射
角依存性が小さくなる。
【００１７】また、上記第２の発明の半導体発光素子の
製造方法は、上記半導体層における最上層の表面に対す
る粗面化を、フォトリソグラフィおよびエッチングによ
って光散乱用のパターンを形成することによって行なう
ことが望ましい。
製造方法は、上記半導体層における最上層の表面に対す
る粗面化を、フォトリソグラフィおよびエッチングによ
って光散乱用のパターンを形成することによって行なう
ことが望ましい。
【００１８】上記構成によれば、上記半導体層における
最上層の表面に、フォトリソグラフィおよびエッチング
によって光を散乱するようなパターンを形成するので、
精度の高い微細パターンが形成される。したがって、発
光波長の放射角依存性が小さくなるように表面粗面化の
程度が制御される。
最上層の表面に、フォトリソグラフィおよびエッチング
によって光を散乱するようなパターンを形成するので、
精度の高い微細パターンが形成される。したがって、発
光波長の放射角依存性が小さくなるように表面粗面化の
程度が制御される。
【００１９】また、上記第２の発明の半導体発光素子の
製造方法は、上記半導体層における最上層の表面に対す
る粗面化を研磨によって行なうことが望ましい。
製造方法は、上記半導体層における最上層の表面に対す
る粗面化を研磨によって行なうことが望ましい。
【００２０】上記構成によれば、上記半導体層における
最上層の表面を研磨することによって粗面化するので、
上記光散乱用のパターンを形成する場合のごとく複雑な
フォトリソグラフィ工程を必要とはせず、より簡単な方
法によって半導体発光素子が作成される。
最上層の表面を研磨することによって粗面化するので、
上記光散乱用のパターンを形成する場合のごとく複雑な
フォトリソグラフィ工程を必要とはせず、より簡単な方
法によって半導体発光素子が作成される。
【００２１】また、上記第２の発明の半導体発光素子の
製造方法は、上記半導体層を,ＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦
ｙ≦１,０≦ｚ≦１)で形成し、上記半導体層における最
上層の表面に対する粗面化を,少なくとも上記半導体層
を塩酸中で煮沸することによって行なうことが望まし
い。
製造方法は、上記半導体層を,ＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦
ｙ≦１,０≦ｚ≦１)で形成し、上記半導体層における最
上層の表面に対する粗面化を,少なくとも上記半導体層
を塩酸中で煮沸することによって行なうことが望まし
い。
【００２２】上記構成によれば、塩酸中で煮沸すること
によって上記半導体層における最上層の表面に対する粗
面化を行なうので、上記研磨による場合のようにウェハ
全体を別の基板やシート等に貼り付けて保持する工程お
よび洗浄する工程を必要とはしない。したがって、より
簡単な方法によって半導体発光素子が作成される。
によって上記半導体層における最上層の表面に対する粗
面化を行なうので、上記研磨による場合のようにウェハ
全体を別の基板やシート等に貼り付けて保持する工程お
よび洗浄する工程を必要とはしない。したがって、より
簡単な方法によって半導体発光素子が作成される。
【００２３】また、第３の発明は、ＧaＡs基板上に所定
の間隔を有して形成された一対の多層反射膜で成る共振
器と,上記共振器内における定在波の腹の位置に形成さ
れた発光層を有する半導体発光素子の製造方法であっ
て、上記発光層に対してＧaＡs基板とは反対側に位置す
る上記多層反射膜上に,上記ＧaＡs基板に対して格子定
数が０.５％以上異なるＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦
１,０≦ｚ≦１)層を含む層数が１以上の半導体層を形成
することによって,上記半導体層における最上層の表面
を粗面化する工程を備えたことを特徴としている。
の間隔を有して形成された一対の多層反射膜で成る共振
器と,上記共振器内における定在波の腹の位置に形成さ
れた発光層を有する半導体発光素子の製造方法であっ
て、上記発光層に対してＧaＡs基板とは反対側に位置す
る上記多層反射膜上に,上記ＧaＡs基板に対して格子定
数が０.５％以上異なるＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦
１,０≦ｚ≦１)層を含む層数が１以上の半導体層を形成
することによって,上記半導体層における最上層の表面
を粗面化する工程を備えたことを特徴としている。
【００２４】上記構成によれば、上記発光層に対してＧ
aＡs基板とは反対側に位置する多層反射膜上に形成され
た半導体層の表面が、格子定数差によって粗面化され
る。こうして、一連の結晶成長工程のみによって上記半
導体層の表面が粗面化されるので、結晶成長の後に別途
上記粗面化を行なう工程を設ける必要がなく、さらに簡
単な方法によって半導体発光素子が作成される。
aＡs基板とは反対側に位置する多層反射膜上に形成され
た半導体層の表面が、格子定数差によって粗面化され
る。こうして、一連の結晶成長工程のみによって上記半
導体層の表面が粗面化されるので、結晶成長の後に別途
上記粗面化を行なう工程を設ける必要がなく、さらに簡
単な方法によって半導体発光素子が作成される。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。
態により詳細に説明する。
【００２６】＜第１実施の形態＞図１は本実施の形態の
半導体発光素子における表面図であり、図２は、図１に
おけるＡ−Ａ矢視断面図である。
半導体発光素子における表面図であり、図２は、図１に
おけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２７】本実施の形態における半導体発光素子は、
ＡlＧaＩnＰ系のものであり、以下のようにして形成さ
れる。図３に示すように、(１００)から[０１１]の方向
に１５°だけ傾斜したｎ型のＧaＡs基板１上に、膜厚が
１μmのｎ型ＧaＡsバッファ層２、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl
0.5Ｇa0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ(ディストリビューテ
ッド・ブラッグ・リフレクター)層３、ｎ型(Ａl0.7Ｇ
a0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層４、量子井戸活性層
５、ｐ型(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
６、ｐ型(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5
Ｐの１２ペアのＤＢＲ層７、膜厚が３μmのｐ型Ａl0.5
Ｇa0.5Ａs電流拡散層８、膜厚が０.１μmであるｐ型(Ａ
l0.1Ｇa0.9)0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストップ層９、膜厚
が３μmであるｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層１０を、Ｍ
ＯＣＶＤ(有機金属化学蒸着)法によって順次積層する。
尚、量子井戸活性層５は、その井戸層はＧaＩnＰであ
り、バリア層は(Ａl0.5Ｇa0.5)0.5Ｉn0.5Ｐである。
ＡlＧaＩnＰ系のものであり、以下のようにして形成さ
れる。図３に示すように、(１００)から[０１１]の方向
に１５°だけ傾斜したｎ型のＧaＡs基板１上に、膜厚が
１μmのｎ型ＧaＡsバッファ層２、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl
0.5Ｇa0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ(ディストリビューテ
ッド・ブラッグ・リフレクター)層３、ｎ型(Ａl0.7Ｇ
a0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層４、量子井戸活性層
５、ｐ型(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
６、ｐ型(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5
Ｐの１２ペアのＤＢＲ層７、膜厚が３μmのｐ型Ａl0.5
Ｇa0.5Ａs電流拡散層８、膜厚が０.１μmであるｐ型(Ａ
l0.1Ｇa0.9)0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストップ層９、膜厚
が３μmであるｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層１０を、Ｍ
ＯＣＶＤ(有機金属化学蒸着)法によって順次積層する。
尚、量子井戸活性層５は、その井戸層はＧaＩnＰであ
り、バリア層は(Ａl0.5Ｇa0.5)0.5Ｉn0.5Ｐである。
【００２８】ここで、上記ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5Ｇa
0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層３、および、ｐ型(Ａl0.2
Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペアの
ＤＢＲ層７は、反射スペクトルの中心が６５０nmになる
ように形成し、この２つのＤＢＲ層３,７で形成される
共振器の共振波長も６５０nmになるように共振器長を調
整する。本実施の形態においては、上記共振器長を１.
５波長分とした。さらに、量子井戸活性層５は、上記共
振器中に生じる定在波の腹の位置に位置し、発光ピーク
波長は６５０nmになるように形成する。
0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層３、および、ｐ型(Ａl0.2
Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペアの
ＤＢＲ層７は、反射スペクトルの中心が６５０nmになる
ように形成し、この２つのＤＢＲ層３,７で形成される
共振器の共振波長も６５０nmになるように共振器長を調
整する。本実施の形態においては、上記共振器長を１.
５波長分とした。さらに、量子井戸活性層５は、上記共
振器中に生じる定在波の腹の位置に位置し、発光ピーク
波長は６５０nmになるように形成する。
【００２９】次に、図４及び図５(図４のＢ−Ｂ矢視断
面図)に示すように、上記ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層
１０の表面に、ＣＶＤ(化学蒸着)法によってＳiＯ2膜１
１を形成し、フォトリソグラフィおよび希釈ＨＦでのエ
ッチングによって７０μmφの円形の電流経路１４を形
成する。
面図)に示すように、上記ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層
１０の表面に、ＣＶＤ(化学蒸着)法によってＳiＯ2膜１
１を形成し、フォトリソグラフィおよび希釈ＨＦでのエ
ッチングによって７０μmφの円形の電流経路１４を形
成する。
【００３０】その後、図１および図２に示すように、上
記ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層１０およびＳiＯ2膜１
１上に、ＡuＺn/Ｍo/Ａuをスパッタし、フォトリソグラ
フィによるパターニングを行って表面電極を形成する。
そして、熱処理を行ってｐ型電極１２を形成する。
記ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層１０およびＳiＯ2膜１
１上に、ＡuＺn/Ｍo/Ａuをスパッタし、フォトリソグラ
フィによるパターニングを行って表面電極を形成する。
そして、熱処理を行ってｐ型電極１２を形成する。
【００３１】その後、上記ｐ型のＡl0.5Ｇa0.5Ａs光散
乱層１０におけるｐ型電極１２が形成されていない円形
の電流経路１４内に、フォトリソグラフィおよび硫酸/
過酸化水素系エッチャントによって５μmピッチの格子
パターン１５を形成する。その場合、上記エッチング
は、ｐ型(Ａl0.1Ｇa0.9)0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストッ
プ層９に達するまで行うことによって、エッチング深さ
を制御する。そして、ｎ型ＧaＡs基板１を約２８０μm
の膜厚まで研磨し、この研磨した面にＡuＧe/Ａuを蒸着
し、熱処理することによってｎ型電極１３を形成する。
乱層１０におけるｐ型電極１２が形成されていない円形
の電流経路１４内に、フォトリソグラフィおよび硫酸/
過酸化水素系エッチャントによって５μmピッチの格子
パターン１５を形成する。その場合、上記エッチング
は、ｐ型(Ａl0.1Ｇa0.9)0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストッ
プ層９に達するまで行うことによって、エッチング深さ
を制御する。そして、ｎ型ＧaＡs基板１を約２８０μm
の膜厚まで研磨し、この研磨した面にＡuＧe/Ａuを蒸着
し、熱処理することによってｎ型電極１３を形成する。
【００３２】このようにして形成された半導体発光素子
は、上記電流経路１４内における光出射面となるｐ型Ａ
l0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層１０に格子パターン１５を形成
している。したがって、図７(a)に示すように、発光層
としての量子井戸活性層５から放射された光が外部に出
射される際に種々の方向に散乱されることになり、図６
に示すように、発光波長の放射角依存性がｐ型Ａl0.5Ｇ
a0.5Ａs光散乱層１０に格子パターンを形成しない場合
(図７(b)の場合に相当)よりも小さくなっている。
は、上記電流経路１４内における光出射面となるｐ型Ａ
l0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層１０に格子パターン１５を形成
している。したがって、図７(a)に示すように、発光層
としての量子井戸活性層５から放射された光が外部に出
射される際に種々の方向に散乱されることになり、図６
に示すように、発光波長の放射角依存性がｐ型Ａl0.5Ｇ
a0.5Ａs光散乱層１０に格子パターンを形成しない場合
(図７(b)の場合に相当)よりも小さくなっている。
【００３３】また、上記発光層(量子井戸活性層)５に対
してｎ型ＧaＡs基板１側に位置する多層反射膜(ｎ型Ａl
Ａs/ｎ型Ａl0.5Ｇa0.5ＡsのＤＢＲ層)３は、ＡlＧaＡs
系の材料で形成されている。したがって、その全膜厚は
約３μmであるがｎ型ＧaＡs基板１との熱膨張率差が小
さいので、ｎ型ＧaＡs基板１の反りやダークラインの発
生は認められない。さらに、層数を３０ペアとすること
で９９％以上の高反射率を実現している。
してｎ型ＧaＡs基板１側に位置する多層反射膜(ｎ型Ａl
Ａs/ｎ型Ａl0.5Ｇa0.5ＡsのＤＢＲ層)３は、ＡlＧaＡs
系の材料で形成されている。したがって、その全膜厚は
約３μmであるがｎ型ＧaＡs基板１との熱膨張率差が小
さいので、ｎ型ＧaＡs基板１の反りやダークラインの発
生は認められない。さらに、層数を３０ペアとすること
で９９％以上の高反射率を実現している。
【００３４】また、上記発光層(量子井戸活性層)５に対
してｎ型ＧaＡs基板１とは反対側の多層反射膜(ｐ型(Ａ
l0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5ＰのＤＢＲ
層)７はＡlＧaＩnＰ系の材料で形成されている。したが
って、表面近傍における最も多くＡlを含む層がＡl0.5
Ｉn0.5Ｐであり、耐湿性は問題にならない。更に、この
多層反射膜７のピーク反射率は約７０％であり、共鳴キ
ャビティ構造としては十分な反射率が得られている。
してｎ型ＧaＡs基板１とは反対側の多層反射膜(ｐ型(Ａ
l0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5ＰのＤＢＲ
層)７はＡlＧaＩnＰ系の材料で形成されている。したが
って、表面近傍における最も多くＡlを含む層がＡl0.5
Ｉn0.5Ｐであり、耐湿性は問題にならない。更に、この
多層反射膜７のピーク反射率は約７０％であり、共鳴キ
ャビティ構造としては十分な反射率が得られている。
【００３５】尚、ＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０≦
ｚ≦１)多層反射膜の場合、２０ペア〜３０ペアを超え
るとｎ型ＧaＡs基板１との熱膨張率差によって転移が発
生し易くなる。しかしながら、共鳴キャビティ型ＬＥＤ
の場合には、ｎ型ＧaＡs基板１とは反対側の多層反射膜
７に対しては、ｎ型ＧaＡs基板１側の多層反射膜３ほど
の高反射率は要求されない。したがって、通常、上記多
層反射膜７には２０ペアを超える層数は必要がなく、転
移は発生しないのである。
ｚ≦１)多層反射膜の場合、２０ペア〜３０ペアを超え
るとｎ型ＧaＡs基板１との熱膨張率差によって転移が発
生し易くなる。しかしながら、共鳴キャビティ型ＬＥＤ
の場合には、ｎ型ＧaＡs基板１とは反対側の多層反射膜
７に対しては、ｎ型ＧaＡs基板１側の多層反射膜３ほど
の高反射率は要求されない。したがって、通常、上記多
層反射膜７には２０ペアを超える層数は必要がなく、転
移は発生しないのである。
【００３６】本実施の形態における半導体発光素子を、
温度８０℃,湿度８５％中で５０mＡの通電試験を行った
ところ、１０００時間経過後であっても初期光出力の９
０％の光出力を有していた。また、本半導体発光素子は
電流狭窄構造を有しており、内部量子効率および外部出
射効率が共に高く、初期光出力は２０mＡで１.６mＷと
高い光出力が得られた。
温度８０℃,湿度８５％中で５０mＡの通電試験を行った
ところ、１０００時間経過後であっても初期光出力の９
０％の光出力を有していた。また、本半導体発光素子は
電流狭窄構造を有しており、内部量子効率および外部出
射効率が共に高く、初期光出力は２０mＡで１.６mＷと
高い光出力が得られた。
【００３７】上述のごとく、本実施の形態においては、
上記ｎ型ＧaＡs基板１上に、所定の間隔を置いて、ｎ型
ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5Ｇa0.5ＡsのＤＢＲ層３及びｐ型(Ａl
0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5ＰのＤＢＲ層
７を、反射スペクトルの中心が６５０nmであり共振波長
も６５０nmになるように形成する。そして、量子井戸活
性層(発光層)５を、上記両ＤＢＲ層３,７で成る共振器
中に生じる定在波の腹の位置に、発光ピーク波長が６５
０nmになるように形成する。さらに、ｐ型電極１２に囲
まれた光出射面としてのｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層
１０の表面に格子パターン１５を形成している。
上記ｎ型ＧaＡs基板１上に、所定の間隔を置いて、ｎ型
ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5Ｇa0.5ＡsのＤＢＲ層３及びｐ型(Ａl
0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5ＰのＤＢＲ層
７を、反射スペクトルの中心が６５０nmであり共振波長
も６５０nmになるように形成する。そして、量子井戸活
性層(発光層)５を、上記両ＤＢＲ層３,７で成る共振器
中に生じる定在波の腹の位置に、発光ピーク波長が６５
０nmになるように形成する。さらに、ｐ型電極１２に囲
まれた光出射面としてのｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層
１０の表面に格子パターン１５を形成している。
【００３８】したがって、本実施の形態における半導体
発光素子の表面は粗面となり、発光層５から放射された
光は種々の方向に散乱される。その結果、発光波長の放
射角依存性を小さくすることができるのである。
発光素子の表面は粗面となり、発光層５から放射された
光は種々の方向に散乱される。その結果、発光波長の放
射角依存性を小さくすることができるのである。
【００３９】また、上記発光層としての量子井戸活性層
５を、単層あるいは複数層からなるＡlyＧazＩn1-y-zＰ
(０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１)層で形成している。したがっ
て、５６０nm〜６６０nm程度の光を発光させることがで
きる。
５を、単層あるいは複数層からなるＡlyＧazＩn1-y-zＰ
(０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１)層で形成している。したがっ
て、５６０nm〜６６０nm程度の光を発光させることがで
きる。
【００４０】＜第２実施の形態＞図８は本実施の形態の
半導体発光素子における表面図であり、図９は、図８に
おけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
半導体発光素子における表面図であり、図９は、図８に
おけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【００４１】本実施の形態における半導体発光素子はＡ
lＧaＩnＰ系であり、以下のようにして形成される。図
１０に示すように、(１００)から[０１１]の方向に１５
°だけ傾斜したｎ型のＧaＡs基板２１上に、膜厚が１μ
mのｎ型ＧaＡsバッファ層２２、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5
Ｇa0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層２３、ｎ型(Ａl0.7Ｇa
0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層２４、量子井戸活性層
２５、ｐ型(Ａl0.7Ｇa 0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
２６、ｐ型の(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉ
n0.5Ｐの１２ペアのＤＢＲ層２７、膜厚が１０μｍのｐ
型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs電流拡散層２８を、ＭＯＣＶＤ法に
よって順次積層する。尚、量子井戸活性層２５は、その
井戸層はＧaＩnＰであり、バリア層は(Ａl0.5Ｇa0.5)
0.5Ｉn0.5Ｐである。
lＧaＩnＰ系であり、以下のようにして形成される。図
１０に示すように、(１００)から[０１１]の方向に１５
°だけ傾斜したｎ型のＧaＡs基板２１上に、膜厚が１μ
mのｎ型ＧaＡsバッファ層２２、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5
Ｇa0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層２３、ｎ型(Ａl0.7Ｇa
0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層２４、量子井戸活性層
２５、ｐ型(Ａl0.7Ｇa 0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
２６、ｐ型の(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉ
n0.5Ｐの１２ペアのＤＢＲ層２７、膜厚が１０μｍのｐ
型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs電流拡散層２８を、ＭＯＣＶＤ法に
よって順次積層する。尚、量子井戸活性層２５は、その
井戸層はＧaＩnＰであり、バリア層は(Ａl0.5Ｇa0.5)
0.5Ｉn0.5Ｐである。
【００４２】ここで、上記ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5Ｇa
0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層２３、および、ｐ型(Ａl
0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペア
のＤＢＲ層２７は、反射スペクトルの中心が６５０nmに
なるように形成し、この２つのＤＢＲ層２３,２７で形
成される共振器の共振波長も６５０nmになるように共振
器長を調整する。本実施の形態においては、上記共振器
長を１.５波長分とした。さらに、量子井戸活性層２５
は、上記共振器中に生じる定在波の腹の位置に位置し、
発光ピーク波長は６５０nmになるように形成する。
0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層２３、および、ｐ型(Ａl
0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペア
のＤＢＲ層２７は、反射スペクトルの中心が６５０nmに
なるように形成し、この２つのＤＢＲ層２３,２７で形
成される共振器の共振波長も６５０nmになるように共振
器長を調整する。本実施の形態においては、上記共振器
長を１.５波長分とした。さらに、量子井戸活性層２５
は、上記共振器中に生じる定在波の腹の位置に位置し、
発光ピーク波長は６５０nmになるように形成する。
【００４３】その後、図１１に示すように、上記膜厚が
１０μmのｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs電流拡散層２８の表面
を、発光光を散乱するように数μmだけ研磨して粗面化
する。
１０μmのｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs電流拡散層２８の表面
を、発光光を散乱するように数μmだけ研磨して粗面化
する。
【００４４】次に、図１２および図１３(図１２のＤ−
Ｄ矢視断面図)に示すように、上記ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs
電流拡散層２８の表面に、ＣＶＤ法によってＳiＯ2膜２
９を形成し、フォトリソグラフィおよび希釈ＨＦでのエ
ッチングによって７０μmφの円形の電流経路３２を形
成する。
Ｄ矢視断面図)に示すように、上記ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs
電流拡散層２８の表面に、ＣＶＤ法によってＳiＯ2膜２
９を形成し、フォトリソグラフィおよび希釈ＨＦでのエ
ッチングによって７０μmφの円形の電流経路３２を形
成する。
【００４５】その後、図８および図９に示すように、上
記ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs電流拡散層２８およびＳiＯ2膜
２９上に、ＡuＺn/Ｍo/Ａuをスパッタし、フォトリソグ
ラフィによるパターニングを行って表面電極を形成す
る。そして、熱処理を行ってｐ型電極３０を形成する。
さらに、ｎ型ＧaＡs基板２１を約２８０μmの膜厚まで
研磨し、この研磨した面にＡuＧe/Ａuを蒸着し、熱処理
することによってｎ型電極３１を形成する。
記ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs電流拡散層２８およびＳiＯ2膜
２９上に、ＡuＺn/Ｍo/Ａuをスパッタし、フォトリソグ
ラフィによるパターニングを行って表面電極を形成す
る。そして、熱処理を行ってｐ型電極３０を形成する。
さらに、ｎ型ＧaＡs基板２１を約２８０μmの膜厚まで
研磨し、この研磨した面にＡuＧe/Ａuを蒸着し、熱処理
することによってｎ型電極３１を形成する。
【００４６】このようにして形成された半導体発光素子
は、第１実施の形態に比して、ウェハ表面に格子パター
ンを形成して粗面化する際の複雑なフォトリソグラフィ
の工程が必要なくなり、工程を簡略化することができ
る。尚、発光波長の放射角依存性については、第１実施
の形態同様十分小さくなっている。
は、第１実施の形態に比して、ウェハ表面に格子パター
ンを形成して粗面化する際の複雑なフォトリソグラフィ
の工程が必要なくなり、工程を簡略化することができ
る。尚、発光波長の放射角依存性については、第１実施
の形態同様十分小さくなっている。
【００４７】また、耐湿性に関しても第１実施の形態と
同様に全く問題なく、温度８０℃,湿度８５％中で２０m
Ａの通電試験を行ったところ、１０００時間経過後であ
っても初期光出力の９０％の光出力を有していた。ま
た、初期光出力は２０mＡで１.６mＷと十分高い光出力
が得られた。
同様に全く問題なく、温度８０℃,湿度８５％中で２０m
Ａの通電試験を行ったところ、１０００時間経過後であ
っても初期光出力の９０％の光出力を有していた。ま
た、初期光出力は２０mＡで１.６mＷと十分高い光出力
が得られた。
【００４８】＜第３実施の形態＞図１４は本実施の形態
の半導体発光素子における表面図であり、図１５は、図
１４におけるＥ−Ｅ矢視断面図である。
の半導体発光素子における表面図であり、図１５は、図
１４におけるＥ−Ｅ矢視断面図である。
【００４９】本実施の形態における半導体発光素子はＡ
lＧaＩnＰ系であり、以下のようにして形成される。図
１６に示すように、(１００)から[０１１]の方向に１５
°だけ傾斜したｎ型のＧaＡs基板４１上に、膜厚が１μ
mのｎ型ＧaＡsバッファ層４２、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.7
Ｇa0.3Ａsの７０ペアのＤＢＲ層４３、ｎ型(Ａl0.7Ｇa
0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層４４、量子井戸活性層
４５、ｐ型(Ａl0.7Ｇa 0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
４６、ｐ型(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl 0.5Ｉn
0.5Ｐの１８ペアのＤＢＲ層４７、膜厚０.１５μmのｐ
型ＡlＧaＩnＰ中間層４８、膜厚が１μmのｐ型ＡlＧaＩ
nＰ第１電流拡散層４９、膜厚が０.３μmのｎ型ＡlＧa
ＩnＰ電流狭窄層５０、膜厚０.０１μmのｎ型のＧaＡs
キャップ層５１を、ＭＯＣＶＤ法によって順次積層す
る。尚、量子井戸活性層４５は、その井戸層は(Ａl0.3
Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐであり、バリア層は(Ａl0.5Ｇa0.5)
0.5Ｉn0.5Ｐである。
lＧaＩnＰ系であり、以下のようにして形成される。図
１６に示すように、(１００)から[０１１]の方向に１５
°だけ傾斜したｎ型のＧaＡs基板４１上に、膜厚が１μ
mのｎ型ＧaＡsバッファ層４２、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.7
Ｇa0.3Ａsの７０ペアのＤＢＲ層４３、ｎ型(Ａl0.7Ｇa
0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層４４、量子井戸活性層
４５、ｐ型(Ａl0.7Ｇa 0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
４６、ｐ型(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl 0.5Ｉn
0.5Ｐの１８ペアのＤＢＲ層４７、膜厚０.１５μmのｐ
型ＡlＧaＩnＰ中間層４８、膜厚が１μmのｐ型ＡlＧaＩ
nＰ第１電流拡散層４９、膜厚が０.３μmのｎ型ＡlＧa
ＩnＰ電流狭窄層５０、膜厚０.０１μmのｎ型のＧaＡs
キャップ層５１を、ＭＯＣＶＤ法によって順次積層す
る。尚、量子井戸活性層４５は、その井戸層は(Ａl0.3
Ｇa0.7)0.5Ｉn0.5Ｐであり、バリア層は(Ａl0.5Ｇa0.5)
0.5Ｉn0.5Ｐである。
【００５０】ここで、上記ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.7Ｇa
0.3Ａsの７０ペアのＤＢＲ層４３、および、ｐ型(Ａl
0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１８ペア
のＤＢＲ層４７は、反射スペクトルの中心が５７０nmに
なるように形成し、この２つのＤＢＲ層４３,４７で形
成される共振器の共振波長も５７０nmになるように共振
器長を調整する。本実施の形態においては、上記共振器
長を１.５波長分とした。さらに、量子井戸活性層４５
は、上記共振器中に生じる定在波の腹の位置に位置し、
発光ピーク波長は５７０nmになるように形成する。
0.3Ａsの７０ペアのＤＢＲ層４３、および、ｐ型(Ａl
0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１８ペア
のＤＢＲ層４７は、反射スペクトルの中心が５７０nmに
なるように形成し、この２つのＤＢＲ層４３,４７で形
成される共振器の共振波長も５７０nmになるように共振
器長を調整する。本実施の形態においては、上記共振器
長を１.５波長分とした。さらに、量子井戸活性層４５
は、上記共振器中に生じる定在波の腹の位置に位置し、
発光ピーク波長は５７０nmになるように形成する。
【００５１】その後、図１７および図１８(図１７のＦ
−Ｆ矢視断面図)に示すように、ｎ型ＧaＡsキャップ層
５１を硫酸/過酸化水素系エッチャントで除去する。そ
うした後、フォトリソグラフィおよび硫酸/過酸化水素
系エッチャントによって、ｎ型ＡlＧaＩnＰ電流狭窄層
５０をｐ型ＡlＧaＩnＰ第１電流拡散層４９に達するま
でエッチングする。このときのエッチングによって７０
μｍφの円形の電流経路５５を形成する。
−Ｆ矢視断面図)に示すように、ｎ型ＧaＡsキャップ層
５１を硫酸/過酸化水素系エッチャントで除去する。そ
うした後、フォトリソグラフィおよび硫酸/過酸化水素
系エッチャントによって、ｎ型ＡlＧaＩnＰ電流狭窄層
５０をｐ型ＡlＧaＩnＰ第１電流拡散層４９に達するま
でエッチングする。このときのエッチングによって７０
μｍφの円形の電流経路５５を形成する。
【００５２】次に、図１９及び図２０(図１９のＧ−Ｇ
矢視断面図)に示すように、膜厚が７μmのｐ型ＡlＧaＩ
nＰ第２電流拡散層５２を、ｎ型ＡlＧaＩnＰ電流狭窄層
５０およびｐ型ＡlＧaＩnＰ第１電流拡散層４９の上に
再成長する。
矢視断面図)に示すように、膜厚が７μmのｐ型ＡlＧaＩ
nＰ第２電流拡散層５２を、ｎ型ＡlＧaＩnＰ電流狭窄層
５０およびｐ型ＡlＧaＩnＰ第１電流拡散層４９の上に
再成長する。
【００５３】その後、図１４および図１５に示すよう
に、上記ｐ型ＡlＧaＩnＰ第２電流拡散層５２上にＡuＢ
e/Ａuを蒸着し、フォトリソグラフィおよびＡuエッチャ
ントによるエッチングによって表面電極を形成する。そ
して、熱処理を行ってｐ型電極５３を形成する。次に、
ウェハを、６５℃〜７０℃の塩酸中で煮沸する。その際
に、ｐ型ＡlＧaＩnＰ第２電流拡散層５２の表面におけ
るｐ型電極５３が形成されていない領域が粗面になる。
さらに、ｎ型ＧaＡs基板４１を約２８０μmの膜厚まで
研磨し、この研磨した面にＡuＧe/Ａuを蒸着し、熱処理
することによってｎ型電極５４を形成する。
に、上記ｐ型ＡlＧaＩnＰ第２電流拡散層５２上にＡuＢ
e/Ａuを蒸着し、フォトリソグラフィおよびＡuエッチャ
ントによるエッチングによって表面電極を形成する。そ
して、熱処理を行ってｐ型電極５３を形成する。次に、
ウェハを、６５℃〜７０℃の塩酸中で煮沸する。その際
に、ｐ型ＡlＧaＩnＰ第２電流拡散層５２の表面におけ
るｐ型電極５３が形成されていない領域が粗面になる。
さらに、ｎ型ＧaＡs基板４１を約２８０μmの膜厚まで
研磨し、この研磨した面にＡuＧe/Ａuを蒸着し、熱処理
することによってｎ型電極５４を形成する。
【００５４】このようにして形成された半導体発光素子
は、第２実施の形態に比して、ウェハ表面を研磨して粗
面化するためにウェハをシートあるいは他のウェハ等に
貼り付けたり、研磨後に取り外して洗浄したりする工程
が全く必要なく、工程の簡略化が可能となる。尚、発光
波長の放射角依存性については、第１,第２実施の形態
同様十分小さくなっている。
は、第２実施の形態に比して、ウェハ表面を研磨して粗
面化するためにウェハをシートあるいは他のウェハ等に
貼り付けたり、研磨後に取り外して洗浄したりする工程
が全く必要なく、工程の簡略化が可能となる。尚、発光
波長の放射角依存性については、第１,第２実施の形態
同様十分小さくなっている。
【００５５】また、上記発光層(量子井戸活性層)４５に
対してｎ型ＧaＡs基板４１側に位置する多層反射膜(ｎ
型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.7Ｇa0.3Ａsの７０ペアのＤＢＲ層)
４３はＡlＧaＡs系の材料で形成されている。したがっ
て、その全膜厚は約７μmと第１,第２実施の形態の場合
よりも更に厚くなっているが、ｎ型ＧaＡs基板４１との
熱膨張率差が小さいので、ｎ型ＧaＡs基板４１の反りや
ダークラインの発生は認められない。その結果、層数を
７０ペアと多くすることが可能になり、９９％以上の高
反射率を実現できるのである。
対してｎ型ＧaＡs基板４１側に位置する多層反射膜(ｎ
型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.7Ｇa0.3Ａsの７０ペアのＤＢＲ層)
４３はＡlＧaＡs系の材料で形成されている。したがっ
て、その全膜厚は約７μmと第１,第２実施の形態の場合
よりも更に厚くなっているが、ｎ型ＧaＡs基板４１との
熱膨張率差が小さいので、ｎ型ＧaＡs基板４１の反りや
ダークラインの発生は認められない。その結果、層数を
７０ペアと多くすることが可能になり、９９％以上の高
反射率を実現できるのである。
【００５６】また、上記発光層(量子井戸活性層)４５に
対してｎ型ＧaＡs基板４１とは反対側の多層反射膜(ｐ
型(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１
８ペアのＤＢＲ層)４７はＡlＧaＩnＰ系の材料で形成さ
れているので、第１,第２実施の形態の場合と同様に耐
湿性の問題はない。温度８０℃,湿度８５％中で５０mＡ
の通電試験を行ったところ、１０００時間経過後であっ
ても初期光出力の１０５％の光出力を有していた。
対してｎ型ＧaＡs基板４１とは反対側の多層反射膜(ｐ
型(Ａl0.4Ｇa0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１
８ペアのＤＢＲ層)４７はＡlＧaＩnＰ系の材料で形成さ
れているので、第１,第２実施の形態の場合と同様に耐
湿性の問題はない。温度８０℃,湿度８５％中で５０mＡ
の通電試験を行ったところ、１０００時間経過後であっ
ても初期光出力の１０５％の光出力を有していた。
【００５７】また、初期光出力は、発光部上における枝
状電極５６の面積を、第１,第２実施の形態の楊合より
も小さくしていることによって、約１割だけ光取り出し
効率が向上して０.４mＷを呈した。
状電極５６の面積を、第１,第２実施の形態の楊合より
も小さくしていることによって、約１割だけ光取り出し
効率が向上して０.４mＷを呈した。
【００５８】＜第４実施の形態＞図２１は本実施の形態
の半導体発光素子における表面図であり、図２２は、図
２１におけるＨ−Ｈ矢視断面図である。
の半導体発光素子における表面図であり、図２２は、図
２１におけるＨ−Ｈ矢視断面図である。
【００５９】本実施の形態における半導体発光素子はＡ
lＧaＩnＰ系であり、以下のようにして形成される。図
２３に示すように、(１００)から[０１１]の方向に１５
°だけ傾斜したｎ型のＧaＡs基板６１上に、膜厚が１μ
mのｎ型ＧaＡsバッファ層６２、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5
Ｇa0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層６３、ｎ型(Ａl0.7Ｇa
0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層６４、量子井戸活性層
６５、ｐ型(Ａl0.7Ｇa 0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
６６、ｐ型(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl 0.5Ｉn
0.5Ｐの１２ペアのＤＢＲ層６７、膜厚が０.１５μmの
ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層６８、膜厚が１μmのｐ型Ａl
0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第１電流拡散層６９、膜厚が０.
３μmのｎ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ電流狭窄層７０、
膜厚０.０１μmのｎ型のＧaＡsキャップ層７１を、ＭＯ
ＣＶＤ法によって順次積層する。尚、量子井戸活性層６
５は、その井戸層はＧaＩnＰであり、バリア層は(Ａl
0.5Ｇa0.5) 0.5Ｉn0.5Ｐである。
lＧaＩnＰ系であり、以下のようにして形成される。図
２３に示すように、(１００)から[０１１]の方向に１５
°だけ傾斜したｎ型のＧaＡs基板６１上に、膜厚が１μ
mのｎ型ＧaＡsバッファ層６２、ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5
Ｇa0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層６３、ｎ型(Ａl0.7Ｇa
0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッド層６４、量子井戸活性層
６５、ｐ型(Ａl0.7Ｇa 0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッド層
６６、ｐ型(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl 0.5Ｉn
0.5Ｐの１２ペアのＤＢＲ層６７、膜厚が０.１５μmの
ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層６８、膜厚が１μmのｐ型Ａl
0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第１電流拡散層６９、膜厚が０.
３μmのｎ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ電流狭窄層７０、
膜厚０.０１μmのｎ型のＧaＡsキャップ層７１を、ＭＯ
ＣＶＤ法によって順次積層する。尚、量子井戸活性層６
５は、その井戸層はＧaＩnＰであり、バリア層は(Ａl
0.5Ｇa0.5) 0.5Ｉn0.5Ｐである。
【００６０】ここで、上記ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.5Ｇa
0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層６３、および、ｐ型(Ａl
0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペア
のＤＢＲ層６７は、反射スペクトルの中心が６５０nmに
なるように形成し、この２つのＤＢＲ層６３,６７で形
成される共振器の共振波長も６５０nmになるように共振
器長を調整する。本実施の形態においては、上記共振器
長を１.５波長分とした。さらに、量子井戸活性層６５
は、上記共振器中に生じる定在波の腹の位置に位置し、
発光ピーク波長は６５０nmになるように形成する。
0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層６３、および、ｐ型(Ａl
0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペア
のＤＢＲ層６７は、反射スペクトルの中心が６５０nmに
なるように形成し、この２つのＤＢＲ層６３,６７で形
成される共振器の共振波長も６５０nmになるように共振
器長を調整する。本実施の形態においては、上記共振器
長を１.５波長分とした。さらに、量子井戸活性層６５
は、上記共振器中に生じる定在波の腹の位置に位置し、
発光ピーク波長は６５０nmになるように形成する。
【００６１】その後、図２４および図２５(図２４のＩ
−Ｉ矢視断面図)に示すように、ｎ型ＧaＡsキャップ層
７１を硫酸/過酸化水素系エッチャントで除去する。そ
うした後、フォトリソグラフィおよび硫酸/過酸化水素
系エッチャントによって、ｎ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01
Ｐ電流狭窄層７０をｐ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第１
電流拡散層６９に達するまでエッチングする。このとき
のエッチングによって７０μｍφの円形の電流経路７５
を形成する。
−Ｉ矢視断面図)に示すように、ｎ型ＧaＡsキャップ層
７１を硫酸/過酸化水素系エッチャントで除去する。そ
うした後、フォトリソグラフィおよび硫酸/過酸化水素
系エッチャントによって、ｎ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01
Ｐ電流狭窄層７０をｐ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第１
電流拡散層６９に達するまでエッチングする。このとき
のエッチングによって７０μｍφの円形の電流経路７５
を形成する。
【００６２】次に、図２６及び図２７(図２６における
Ｊ−Ｊ矢視断面図)に示すように、膜厚が７μmのｐ型Ａ
l0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第２電流拡散層７２を、ｎ型Ａl
0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ電流狭窄層７０およびｐ型Ａl
0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第１電流拡散層６９の上に再成長
する。この段階で、格子定数がｎ型ＧaＡs基板６１に対
して約３.６％小さく且つ膜厚が約８μmのＡl0.01Ｇa
0.98Ｉn0.01Ｐ層が、ｐ型（Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/
ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペアのＤＢＲ層６７上に形成
されており、ウェハ表面は粗面になっている。
Ｊ−Ｊ矢視断面図)に示すように、膜厚が７μmのｐ型Ａ
l0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第２電流拡散層７２を、ｎ型Ａl
0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ電流狭窄層７０およびｐ型Ａl
0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第１電流拡散層６９の上に再成長
する。この段階で、格子定数がｎ型ＧaＡs基板６１に対
して約３.６％小さく且つ膜厚が約８μmのＡl0.01Ｇa
0.98Ｉn0.01Ｐ層が、ｐ型（Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/
ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペアのＤＢＲ層６７上に形成
されており、ウェハ表面は粗面になっている。
【００６３】その後、図２１および図２２に示すよう
に、上記ｐ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第２電流拡散層
７２上にＡuＢe/Ａuを蒸着し、フォトリソグラフィおよ
びＡuエッチャントによるエッチングによって表面電極
を形成する。そして、熱処理を行ってｐ型電極７３を形
成する。さらに、ｎ型ＧaＡs基板６１を約２８０μmの
膜厚まで研磨し、この研磨した面にＡuＧe/Ａuを蒸着
し、熱処理することによってｎ型電極７４を形成する。
に、上記ｐ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第２電流拡散層
７２上にＡuＢe/Ａuを蒸着し、フォトリソグラフィおよ
びＡuエッチャントによるエッチングによって表面電極
を形成する。そして、熱処理を行ってｐ型電極７３を形
成する。さらに、ｎ型ＧaＡs基板６１を約２８０μmの
膜厚まで研磨し、この研磨した面にＡuＧe/Ａuを蒸着
し、熱処理することによってｎ型電極７４を形成する。
【００６４】このようにして形成された半導体発光素子
においては、第１〜第３実施の形態に比して、結晶成長
後に別途ウェハ表面を粗面化する工程が全く必要なく、
工程の簡略化が可能となる。尚、発光波長の放射角依存
性については、表面の粗面化の程度が小さいために、図
２８に示すように、第１〜第３実施の形態の場合よりや
や依存性は大きい。しかしながら、粗面化がない場合よ
りは依存性が大幅に小さくなっている。
においては、第１〜第３実施の形態に比して、結晶成長
後に別途ウェハ表面を粗面化する工程が全く必要なく、
工程の簡略化が可能となる。尚、発光波長の放射角依存
性については、表面の粗面化の程度が小さいために、図
２８に示すように、第１〜第３実施の形態の場合よりや
や依存性は大きい。しかしながら、粗面化がない場合よ
りは依存性が大幅に小さくなっている。
【００６５】また、耐湿性に関しても全く問題はない。
温度８０℃,湿度８５％中で５０mＡの通電試験を行った
ところ、１０００時間経過後であっても初期光出力の９
０％の光出力を有していた。また、初期光出力は、２０
mＡで１.７mＷと十分高い出力が得られた。
温度８０℃,湿度８５％中で５０mＡの通電試験を行った
ところ、１０００時間経過後であっても初期光出力の９
０％の光出力を有していた。また、初期光出力は、２０
mＡで１.７mＷと十分高い出力が得られた。
【００６６】
【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
半導体発光素子は、一対の多層反射膜で成る共振器内に
おける定在波の腹の位置に発光層を有し、この発光層に
対してＧaＡs基板とは反対側に位置する上記多層反射膜
上に表面が粗面化された半導体層が形成されているの
で、上記発光層から放射された光を、本半導体発光素子
の表面から外部に出射される際に種々の方向に散乱させ
ることができる。したがって、発光波長の放射角依存性
を小さくすることができる。
半導体発光素子は、一対の多層反射膜で成る共振器内に
おける定在波の腹の位置に発光層を有し、この発光層に
対してＧaＡs基板とは反対側に位置する上記多層反射膜
上に表面が粗面化された半導体層が形成されているの
で、上記発光層から放射された光を、本半導体発光素子
の表面から外部に出射される際に種々の方向に散乱させ
ることができる。したがって、発光波長の放射角依存性
を小さくすることができる。
【００６７】また、上記第１の発明の半導体発光素子
は、上記発光層を、単層あるいは複数層から成るＡlyＧ
azＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)層で構成すれ
ば、波長が５６０nm〜６６０nmの発光光を得ることがで
きる。
は、上記発光層を、単層あるいは複数層から成るＡlyＧ
azＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)層で構成すれ
ば、波長が５６０nm〜６６０nmの発光光を得ることがで
きる。
【００６８】また、上記第１の発明の半導体発光素子
は、上記発光層に対してＧaＡs基板側に位置する多層反
射膜をＡlxＧa1-xＡs(０≦ｘ≦１)層で構成すれば、Ｇa
Ａs基板との熱膨張孫数の差を小さくして結晶成長時と
結晶成長後との温度差による転移を発生し難くできる。
したがって、上記多層反射膜の層数を多くして、容易に
高反射率を得ることができる。
は、上記発光層に対してＧaＡs基板側に位置する多層反
射膜をＡlxＧa1-xＡs(０≦ｘ≦１)層で構成すれば、Ｇa
Ａs基板との熱膨張孫数の差を小さくして結晶成長時と
結晶成長後との温度差による転移を発生し難くできる。
したがって、上記多層反射膜の層数を多くして、容易に
高反射率を得ることができる。
【００６９】さらに、上記発光層に対して上記ＧaＡs基
板とは反対側に位置する多層反射膜をＡlyＧazＩn1-y-z
Ｐ(０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)層で構成すれば、上記ＧaＡ
s基板に格子整合する層が含むＡl量を最大２５％程度に
でき、ＡlxＧa1-xＡs(０≦ｘ≦１)で形成した場合(５０
％)の１/２にできる。したがって、耐湿性を大きく向上
できる。
板とは反対側に位置する多層反射膜をＡlyＧazＩn1-y-z
Ｐ(０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)層で構成すれば、上記ＧaＡ
s基板に格子整合する層が含むＡl量を最大２５％程度に
でき、ＡlxＧa1-xＡs(０≦ｘ≦１)で形成した場合(５０
％)の１/２にできる。したがって、耐湿性を大きく向上
できる。
【００７０】また、第２の発明の半導体発光素子の製造
方法は、一対の多層反射膜で成る共振器内における定在
波の腹の位置に発光層を形成し、この発光層に対してＧ
aＡs基板とは反対側に位置する上記多層反射膜上に、層
数が１以上の半導体層を形成し、上記半導体層における
最上層の表面を粗面化するので、上記多層反射膜の反射
率を低下させることなく、上記発光層から放射された光
を、本半導体発光素子の表面から外部に出射する際に種
々の方向に散乱させることができる。したがって、発光
波長の放射角依存性を小さくできる。
方法は、一対の多層反射膜で成る共振器内における定在
波の腹の位置に発光層を形成し、この発光層に対してＧ
aＡs基板とは反対側に位置する上記多層反射膜上に、層
数が１以上の半導体層を形成し、上記半導体層における
最上層の表面を粗面化するので、上記多層反射膜の反射
率を低下させることなく、上記発光層から放射された光
を、本半導体発光素子の表面から外部に出射する際に種
々の方向に散乱させることができる。したがって、発光
波長の放射角依存性を小さくできる。
【００７１】また、上記第２の発明の半導体発光素子の
製造方法は、上記半導体層における最上層の表面に対す
る粗面化を、フォトリソグラフィおよびエッチングによ
って光散乱用のパターンを形成することによって行なえ
ば、精度の高い光散乱用の微細パターンを形成できる。
したがって、発光波長の放射角依存性が小さくなるよう
に、表面粗面化の程度を制御できる。
製造方法は、上記半導体層における最上層の表面に対す
る粗面化を、フォトリソグラフィおよびエッチングによ
って光散乱用のパターンを形成することによって行なえ
ば、精度の高い光散乱用の微細パターンを形成できる。
したがって、発光波長の放射角依存性が小さくなるよう
に、表面粗面化の程度を制御できる。
【００７２】また、上記第２の発明の半導体発光素子の
製造方法は、上記半導体層における最上層の表面に対す
る粗面化を研磨によって行なえば、上記光散乱用パター
ンを形成する場合のような複雑なフォトリソグラフィ工
程を必要とはせず、より簡単な方法によって半導体発光
素子を製造できる。
製造方法は、上記半導体層における最上層の表面に対す
る粗面化を研磨によって行なえば、上記光散乱用パター
ンを形成する場合のような複雑なフォトリソグラフィ工
程を必要とはせず、より簡単な方法によって半導体発光
素子を製造できる。
【００７３】また、上記第２の発明の半導体発光素子の
製造方法では、上記半導体層をＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０
≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)で形成し、少なくとも上記半導体
層を塩酸中で煮沸することによって上記半導体層におけ
る最上層の表面に対する粗面化を行なえば、上記研磨に
よる粗面化の場合のように、ウェハ全体を別の基板やシ
ート等に貼り付けて保持する工程および洗浄する工程を
必要とはしない。したがって、より簡単な方法によって
半導体発光素子を製造できる。
製造方法では、上記半導体層をＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０
≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)で形成し、少なくとも上記半導体
層を塩酸中で煮沸することによって上記半導体層におけ
る最上層の表面に対する粗面化を行なえば、上記研磨に
よる粗面化の場合のように、ウェハ全体を別の基板やシ
ート等に貼り付けて保持する工程および洗浄する工程を
必要とはしない。したがって、より簡単な方法によって
半導体発光素子を製造できる。
【００７４】また、第３の発明は、一対の多層反射膜で
成る共振器内における定在波の腹の位置に発光層を形成
し、この発光層に対してＧaＡs基板とは反対側に位置す
る上記多層反射膜上に、上記ＧaＡs基板に対して格子定
数が０.５％以上異なるＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦
１,０≦ｚ≦１)層を含む半導体層を形成するので、上記
半導体層の表面を格子定数差によって粗面化できる。し
たがって、一連の結晶成長工程のみによって上記半導体
層の表面を粗面化でき、結晶成長の後に別途上記粗面化
を行なう工程を設ける必要がない。すなわち、この発明
によれば、さらに簡単な方法によって半導体発光素子を
製造できる。
成る共振器内における定在波の腹の位置に発光層を形成
し、この発光層に対してＧaＡs基板とは反対側に位置す
る上記多層反射膜上に、上記ＧaＡs基板に対して格子定
数が０.５％以上異なるＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦
１,０≦ｚ≦１)層を含む半導体層を形成するので、上記
半導体層の表面を格子定数差によって粗面化できる。し
たがって、一連の結晶成長工程のみによって上記半導体
層の表面を粗面化でき、結晶成長の後に別途上記粗面化
を行なう工程を設ける必要がない。すなわち、この発明
によれば、さらに簡単な方法によって半導体発光素子を
製造できる。
【図１】 この発明の半導体発光素子における表面図で
ある。
ある。
【図２】 図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】 図２に示す半導体発光素子の製造工程を示す
図である。
図である。
【図４】 図３に続く製造工程を示す表面図である。
【図５】 図４におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６】 図１に示す半導体発光素子におけるピーク波
長の放射各依存性を示す図である。
長の放射各依存性を示す図である。
【図７】 図１に示す半導体発光素子における粗面化に
よる効果の説明図である。
よる効果の説明図である。
【図８】 図１とは異なる半導体発光素子における表面
図である。
図である。
【図９】 図８におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１０】 図９に示す半導体発光素子の製造工程を示
す図である。
す図である。
【図１１】 図１０に続く製造工程を示す図である。
【図１２】 図１１に続く製造工程を示す表面図であ
る。
る。
【図１３】 図１２におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図１４】 図１および図８とは異なる半導体発光素子
における表面図である。
における表面図である。
【図１５】 図１４におけるＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図１６】 図１５に示す半導体発光素子の製造工程を
示す図である。
示す図である。
【図１７】 図１６に続く製造工程を示す表面図であ
る。
る。
【図１８】 図１７におけるＦ−Ｆ矢視断面図である。
【図１９】 図１８に続く製造工程を示す表面図であ
る。
る。
【図２０】 図１９におけるＧ−Ｇ矢視断面図である。
【図２１】 図１,図８および図１４とは異なる半導体
発光素子における表面図である。
発光素子における表面図である。
【図２２】 図２１におけるＨ−Ｈ矢視断面図である。
【図２３】 図２２に示す半導体発光素子の製造工程を
示す図である。
示す図である。
【図２４】 図２３に続く製造工程を示す表面図であ
る。
る。
【図２５】 図１９におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図２６】 図２５に続く製造工程を示す表面図であ
る。
る。
【図２７】 図２６におけるＪ−Ｊ矢視断面図である。
【図２８】 図２１に示す半導体発光素子におけるピー
ク波長の放射各依存性を示す図である。
ク波長の放射各依存性を示す図である。
１,２１,４１,６１…ｎ型ＧaＡs基板、２,２２,４２,６
２…ｎ型ＧaＡsバッファ層、３,２３,６３…ｎ型ＡlＡs
/ｎ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層、４,２４,
４４,６４…ｎ型(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッ
ド層、５,２５,４５,６５…量子井戸活性層、６,２６,
４６,６６…ｐ型(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッ
ド層、７,２７,６７…ｐ型(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/
ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペアのＤＢＲ層、８,２８…
ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs電流拡散層、９…ｐ型(Ａl0.1Ｇa
0.9)0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストップ層、１０…ｐ型Ａl
0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層、 １１,２９…ＳiＯ2膜、１２,
３０,５３,７３…ｐ型電極、 １３,３１,５４,７４
…ｎ型電極、１４,３２,５５,７５…電流経路、 １
５…格子パターン、４３…ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.7Ｇa
0.3Ａsの７０ペアのＤＢＲ層、４７…ｐ型(Ａl0.4Ｇa
0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１８ペアのＤＢ
Ｒ層、４８,６８…ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層、４９…ｐ型
ＡlＧaＩnＰ第１電流拡散層、５０…ｎ型ＡlＧaＩnＰ電
流狭窄層、５１,７１…ｎ型ＧaＡsキャップ層、５２…
ｐ型ＡlＧaＩnＰ第２電流拡散層、５６…枝状電極、６
９…ｐ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第１電流拡散層、７
０…ｎ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ電流狭窄層、７２…
ｐ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第２電流拡散層。
２…ｎ型ＧaＡsバッファ層、３,２３,６３…ｎ型ＡlＡs
/ｎ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａsの３０ペアのＤＢＲ層、４,２４,
４４,６４…ｎ型(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第１クラッ
ド層、５,２５,４５,６５…量子井戸活性層、６,２６,
４６,６６…ｐ型(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5Ｉn0.5Ｐ第２クラッ
ド層、７,２７,６７…ｐ型(Ａl0.2Ｇa0.8)0.5Ｉn0.5Ｐ/
ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１２ペアのＤＢＲ層、８,２８…
ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs電流拡散層、９…ｐ型(Ａl0.1Ｇa
0.9)0.5Ｉn0.5Ｐエッチングストップ層、１０…ｐ型Ａl
0.5Ｇa0.5Ａs光散乱層、 １１,２９…ＳiＯ2膜、１２,
３０,５３,７３…ｐ型電極、 １３,３１,５４,７４
…ｎ型電極、１４,３２,５５,７５…電流経路、 １
５…格子パターン、４３…ｎ型ＡlＡs/ｎ型Ａl0.7Ｇa
0.3Ａsの７０ペアのＤＢＲ層、４７…ｐ型(Ａl0.4Ｇa
0.6)0.5Ｉn0.5Ｐ/ｐ型Ａl0.5Ｉn0.5Ｐの１８ペアのＤＢ
Ｒ層、４８,６８…ｐ型ＡlＧaＩnＰ中間層、４９…ｐ型
ＡlＧaＩnＰ第１電流拡散層、５０…ｎ型ＡlＧaＩnＰ電
流狭窄層、５１,７１…ｎ型ＧaＡsキャップ層、５２…
ｐ型ＡlＧaＩnＰ第２電流拡散層、５６…枝状電極、６
９…ｐ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第１電流拡散層、７
０…ｎ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ電流狭窄層、７２…
ｐ型Ａl0.01Ｇa0.98Ｉn0.01Ｐ第２電流拡散層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中津 弘志 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 AA14 CA05 CA12 CA23 CA34 CA35 CA36 CA65 CA74 CA93 CB03
Claims (8)
- 【請求項１】 ＧaＡs基板上に所定の間隔を有して形成
された一対の多層反射膜で成る共振器と、上記共振器内
における定在波の腹の位置に形成された発光層を有する
半導体発光素子において、 上記発光層に対してＧaＡs基板とは反対側に位置する上
記多層反射膜上には、層数が１以上であって最上層の表
面が粗面化されている半導体層が形成されていることを
特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体発光素子におい
て、 上記発光層は、単層あるいは複数層から成るＡlyＧazＩ
n1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０≦ｚ≦１)層で構成されている
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体発光素子におい
て、 上記発光層に対してＧaＡs基板側に位置している上記多
層反射膜はＡlxＧa1-xＡs(０≦ｘ≦１)層で構成され、 上記発光層に対して上記ＧaＡs基板とは反対側に位置す
る上記多層反射膜は、ＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,
０≦ｚ≦１)層で構成されていることを特徴とする半導
体発光素子。 - 【請求項４】 ＧaＡs基板上に所定の間隔を有して形成
された一対の多層反射膜で成る共振器と、上記共振器内
における定在波の腹の位置に形成された発光層とを有す
る半導体発光素子の製造方法であって、 上記発光層に対してＧaＡs基板とは反対側に位置する上
記多層反射膜上に、層数が１以上の半導体層を形成する
工程と、 上記半導体層における最上層の表面を粗面化する工程を
備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の半導体発光素子の製造
方法において、 上記半導体層における最上層の表面に対する粗面化は、
フォトリソグラフィおよびエッチングによって光散乱用
のパターンを形成することによって行われることを特徴
とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４に記載の半導体発光素子の製造
方法において、 上記半導体層における最上層の表面に対する粗面化は、
研磨することによって行われることを特徴とする半導体
発光素子の製造方法。 - 【請求項７】 請求項４に記載の半導体発光素子の製造
方法において、 上記半導体層は、ＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０≦
ｚ≦１)で形成され、 上記半導体層における最上層の表面に対する粗面化は、
少なくとも上記半導体層を塩酸中で煮沸することによっ
て行われることを特徴とする半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項８】 ＧaＡs基板上に所定の間隔を有して形成
された一対の多層反射膜で成る共振器と、上記共振器内
における定在波の腹の位置に形成された発光層を有する
半導体発光素子の製造方法であって、 上記発光層に対してＧaＡs基板とは反対側に位置する上
記多層反射膜上に、上記ＧaＡs基板に対して格子定数が
０.５％以上異なるＡlyＧazＩn1-y-zＰ(０≦ｙ≦１,０
≦ｚ≦１)層を含む層数が１以上の半導体層を形成する
ことによって、上記半導体層における最上層の表面を粗
面化する工程を備えたことを特徴とする半導体発光素子
の製造方法。
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| SE0002996A SE520385C2 (sv) | 1999-08-25 | 2000-08-24 | Ljusemitterande halvledaranordning och metod för tillverkning av anordningen |
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| US10/900,212 US7348195B2 (en) | 1999-08-25 | 2004-07-28 | Semiconductor light-emitting device and method for fabricating the device |
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| SE (1) | SE520385C2 (ja) |
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