JP2003179253A - 光半導体装置の製造方法及び光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置の製造方法及び光半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合
物半導体からなる発光層とＧａＰ基板を、接着界面抵抗
を精度良く制御して貼り合せることが可能な光半導体装
置の製造方法及び光半導体装置を提供すること。 【解決手段】 第１導電型の半導体基板９上に、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる
第１導電型のクラッド層５と、直接或いはノンドープの
同系化合物半導体からなる活性層４を介して、同系化合
物半導体からなる第２導電型のクラッド層３を順次エピ
タキシャル成長させ発光層６を形成する工程と、第２導
電型のＧａＰ基板１表面に、反応ガス、キャリアガスと
ともに第２導電型のドーパントガスを導入し、ＭＯＣＶ
Ｄ法により第２導電型のＧａＰバッファ層２をエピタキ
シャル成長させる工程と、発光層６表面と、ＧａＰバッ
ファ層表面２を接着する工程と、半導体基板９を除去す
る工程と、発光層６表面及びＧａＰ基板１裏面に夫々電
極を形成する工程とを具備する。
物半導体からなる発光層とＧａＰ基板を、接着界面抵抗
を精度良く制御して貼り合せることが可能な光半導体装
置の製造方法及び光半導体装置を提供すること。 【解決手段】 第１導電型の半導体基板９上に、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる
第１導電型のクラッド層５と、直接或いはノンドープの
同系化合物半導体からなる活性層４を介して、同系化合
物半導体からなる第２導電型のクラッド層３を順次エピ
タキシャル成長させ発光層６を形成する工程と、第２導
電型のＧａＰ基板１表面に、反応ガス、キャリアガスと
ともに第２導電型のドーパントガスを導入し、ＭＯＣＶ
Ｄ法により第２導電型のＧａＰバッファ層２をエピタキ
シャル成長させる工程と、発光層６表面と、ＧａＰバッ
ファ層表面２を接着する工程と、半導体基板９を除去す
る工程と、発光層６表面及びＧａＰ基板１裏面に夫々電
極を形成する工程とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体装置の製
造方法に係り、特に高輝度ＬＥＤの基板接着工程に関す
る。
造方法に係り、特に高輝度ＬＥＤの基板接着工程に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、高機能の表示パネルに用いられる
赤色系等のＬＥＤにおいては、例えば、図１０に示すよ
うに、ｎ型ＧａＡｓ基板上１４に、ＩｎＧａＡｌＰ系又
はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ型クラッド
層１５、活性層１６、ｐ型クラッド層１７を夫々エピタ
キシャル成長させた発光層１８が形成されており、ｎ型
ＧａＡｓ基板裏面上及び発光層表面上にそれそれ電極１
９、２０が形成されている。そして、両電極に電圧を印
加することにより発光層において光を発生させ、外部に
取出される。
赤色系等のＬＥＤにおいては、例えば、図１０に示すよ
うに、ｎ型ＧａＡｓ基板上１４に、ＩｎＧａＡｌＰ系又
はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるｎ型クラッド
層１５、活性層１６、ｐ型クラッド層１７を夫々エピタ
キシャル成長させた発光層１８が形成されており、ｎ型
ＧａＡｓ基板裏面上及び発光層表面上にそれそれ電極１
９、２０が形成されている。そして、両電極に電圧を印
加することにより発光層において光を発生させ、外部に
取出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光時
に外部に取出されるべき光はＧａＡｓ基板側にも進み、
そこで吸収されてしまうため、発光効率が低下するとい
う問題があった。そこで発光層直下に反射層を設けて高
効率化を図ったが、十分とはいえなかった。また、Ｇａ
Ａｓ基板を黄色から赤色に対して透明なＧａＰ基板と置
き換えることが検討されたが、格子定数が異なりＩｎＧ
ａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体をエピタ
キシャル成長することができない。
に外部に取出されるべき光はＧａＡｓ基板側にも進み、
そこで吸収されてしまうため、発光効率が低下するとい
う問題があった。そこで発光層直下に反射層を設けて高
効率化を図ったが、十分とはいえなかった。また、Ｇａ
Ａｓ基板を黄色から赤色に対して透明なＧａＰ基板と置
き換えることが検討されたが、格子定数が異なりＩｎＧ
ａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体をエピタ
キシャル成長することができない。
【０００４】そこで、逆に発光層上にＧａＰ基板を貼り
合せる基板接着プロセスが検討された。貼り合せにより
格子定数の異なる結晶を結晶性に影響することなく積層
することが可能となる。
合せる基板接着プロセスが検討された。貼り合せにより
格子定数の異なる結晶を結晶性に影響することなく積層
することが可能となる。
【０００５】しかしながら、ｐ型ＧａＰ基板は、キャリ
ア濃度の制御が困難で、実際キャリア濃度０．５〜５×
Ｅ１８（ｃｍ−３）というばらつきがある状態で供給さ
れるので、これを発光層に直接接着すると、図９に示す
ように、基板接着面のキャリア濃度に支配される接着界
面における抵抗値も大きく変化し、デバイス不良を引き
起こす、という問題があった。
ア濃度の制御が困難で、実際キャリア濃度０．５〜５×
Ｅ１８（ｃｍ−３）というばらつきがある状態で供給さ
れるので、これを発光層に直接接着すると、図９に示す
ように、基板接着面のキャリア濃度に支配される接着界
面における抵抗値も大きく変化し、デバイス不良を引き
起こす、という問題があった。
【０００６】本発明は、従来の光半導体装置の製造方法
における欠点を取り除き、ＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧ
ａＡｓ系の化合物半導体からなる発光層とＧａＰ基板
を、接着界面抵抗を精度良く制御して貼り合せることが
可能な光半導体装置の製造方法及び光半導体装置を提供
することを目的とするものである。
における欠点を取り除き、ＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧ
ａＡｓ系の化合物半導体からなる発光層とＧａＰ基板
を、接着界面抵抗を精度良く制御して貼り合せることが
可能な光半導体装置の製造方法及び光半導体装置を提供
することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置の
製造方法は、第１導電型の半導体基板上に、ＩｎＧａＡ
ｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第１
導電型のクラッド層と、直接、或いはＩｎＧａＡｌＰ系
又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるノンドープ
の活性層を介して、ＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ
系の化合物半導体からなる第２導電型のクラッド層を順
次エピタキシャル成長させ発光層を形成する工程と、第
２導電型のＧａＰ基板表面に、反応ガス、キャリアガス
とともに第２導電型のドーパントガスを導入し、ＭＯＣ
ＶＤ法により第２導電型のＧａＰバッファ層をエピタキ
シャル成長させる工程と、前記発光層表面と、前記Ｇａ
Ｐバッファ層表面を接着する工程と、前記半導体基板を
除去する工程と、前記発光層表面及び前記ＧａＰ基板裏
面に夫々電極を形成する工程とを具備することを特徴と
するものである。
製造方法は、第１導電型の半導体基板上に、ＩｎＧａＡ
ｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第１
導電型のクラッド層と、直接、或いはＩｎＧａＡｌＰ系
又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるノンドープ
の活性層を介して、ＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ
系の化合物半導体からなる第２導電型のクラッド層を順
次エピタキシャル成長させ発光層を形成する工程と、第
２導電型のＧａＰ基板表面に、反応ガス、キャリアガス
とともに第２導電型のドーパントガスを導入し、ＭＯＣ
ＶＤ法により第２導電型のＧａＰバッファ層をエピタキ
シャル成長させる工程と、前記発光層表面と、前記Ｇａ
Ｐバッファ層表面を接着する工程と、前記半導体基板を
除去する工程と、前記発光層表面及び前記ＧａＰ基板裏
面に夫々電極を形成する工程とを具備することを特徴と
するものである。
【０００８】また、本発明の光半導体装置の製造方法に
おいては、前記ドーパントガスは、ｐ型ドーパントガス
のジメチル亜鉛、シクロペンタジエニルマクネシウムの
うち少なくともいずれか、又はｎ型ドーパントガスのＳ
ｉＨ４、Ｈ２Ｓｅのうち少なくともいずれかであること
を特徴としている。
おいては、前記ドーパントガスは、ｐ型ドーパントガス
のジメチル亜鉛、シクロペンタジエニルマクネシウムの
うち少なくともいずれか、又はｎ型ドーパントガスのＳ
ｉＨ４、Ｈ２Ｓｅのうち少なくともいずれかであること
を特徴としている。
【０００９】そして、本発明の光半導体装置の製造方法
においては、不活性ガス雰囲気中で前記発光層表面と前
記ＧａＰバッファ層表面を重ね合わせ、少なくとも２段
階に加熱圧着することにより、前記発光層表面と前記Ｇ
ａＰバッファ層表面を接着することを特徴としている。
においては、不活性ガス雰囲気中で前記発光層表面と前
記ＧａＰバッファ層表面を重ね合わせ、少なくとも２段
階に加熱圧着することにより、前記発光層表面と前記Ｇ
ａＰバッファ層表面を接着することを特徴としている。
【００１０】さらに、本発明の光半導体装置は、第１導
電型のＧａＰ基板と、この表面にエピタキシャル成長し
た第１導電型のＧａＰバッファ層と、このＧａＰバッフ
ァ層上に形成されたＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ
系の化合物半導体からなる第１導電型の第１のクラッド
層と、この第１のクラッド層上に直接、或いはノンドー
プのＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導
体からなる活性層を介して形成されたＩｎＧａＡｌＰ系
又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第２導電型
の第２のクラッド層と、この第２のクラッド層上に形成
された第１の電極と、前記ＧａＰ基板の裏面に形成され
た第２の電極を備え、前記ＧａＰバッファ層の膜厚は１
０μｍ未満で、キャリア濃度は１．０×Ｅ１８（ｃｍ
−３）以上３．０×Ｅ１８（ｃｍ−３）以下に制御され
ていることを特徴とするものである。
電型のＧａＰ基板と、この表面にエピタキシャル成長し
た第１導電型のＧａＰバッファ層と、このＧａＰバッフ
ァ層上に形成されたＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ
系の化合物半導体からなる第１導電型の第１のクラッド
層と、この第１のクラッド層上に直接、或いはノンドー
プのＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導
体からなる活性層を介して形成されたＩｎＧａＡｌＰ系
又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第２導電型
の第２のクラッド層と、この第２のクラッド層上に形成
された第１の電極と、前記ＧａＰ基板の裏面に形成され
た第２の電極を備え、前記ＧａＰバッファ層の膜厚は１
０μｍ未満で、キャリア濃度は１．０×Ｅ１８（ｃｍ
−３）以上３．０×Ｅ１８（ｃｍ−３）以下に制御され
ていることを特徴とするものである。
【００１１】そして、本発明の光半導体装置において
は、前記ＧａＰバッファ層のドーパントは、ｐ型のＺ
ｎ、Ｍｇ又はｎ型のＳｉ、Ｓｅであることを特徴として
いる。
は、前記ＧａＰバッファ層のドーパントは、ｐ型のＺ
ｎ、Ｍｇ又はｎ型のＳｉ、Ｓｅであることを特徴として
いる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について、
図1乃至図９を参照して説明する。
図1乃至図９を参照して説明する。
【００１３】本発明の光半導体装置は、図１に示すよう
に、ｐ型ＧａＰ基板１上にｐ型ＧａＰバッファ層２、ｐ
型クラッド層３、活性層４、ｎ型クラッド層５からなる
発光層６が順次積層され、発光層６上にパターニングさ
れたｎ側電極７がｐ型ＧａＰ基板１裏面側にｐ側電極８
が形成された構造となっている。
に、ｐ型ＧａＰ基板１上にｐ型ＧａＰバッファ層２、ｐ
型クラッド層３、活性層４、ｎ型クラッド層５からなる
発光層６が順次積層され、発光層６上にパターニングさ
れたｎ側電極７がｐ型ＧａＰ基板１裏面側にｐ側電極８
が形成された構造となっている。
【００１４】このような光半導体装置は、以下のように
形成される。まず、図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基
板９の表面に、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉ
ｃＣｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）法により、ｎ型クラッド層５を形成する。反応ガス
には、トリメチルガリウム（以下ＴＭＧ）、トリメチル
アルミニウム（以下ＴＭＡ）、トリメチルインジウム
（以下ＴＭＩｎ）及びホスフィン（以下ＰＨ３）を用
い、ｎ型ドーパントガスのＳｉＨ４とキャリアガスのＨ
２とともにＭＯＣＶＤ装置中に導入し、５００〜９００
℃でエピタキシャル成長させ、Ｉｎ０．４９（Ｇａ
０．３Ａｌ０．７）０．５１Ｐからなる厚さ０．５μｍ
のｎ型クラッド層５が形成される。
形成される。まず、図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基
板９の表面に、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉ
ｃＣｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）法により、ｎ型クラッド層５を形成する。反応ガス
には、トリメチルガリウム（以下ＴＭＧ）、トリメチル
アルミニウム（以下ＴＭＡ）、トリメチルインジウム
（以下ＴＭＩｎ）及びホスフィン（以下ＰＨ３）を用
い、ｎ型ドーパントガスのＳｉＨ４とキャリアガスのＨ
２とともにＭＯＣＶＤ装置中に導入し、５００〜９００
℃でエピタキシャル成長させ、Ｉｎ０．４９（Ｇａ
０．３Ａｌ０．７）０．５１Ｐからなる厚さ０．５μｍ
のｎ型クラッド層５が形成される。
【００１５】次いで、活性層４を形成する。ｎ型クラッ
ド層５形成時と同じ種類の反応ガスを用いてキャリアガ
スのＨ２とともにＭＯＣＶＤ装置中に導入し、同様にし
てノンドープでＧａとＡｌの混晶比の異ならせることに
よりクラッド層よりバンドギャップを小さくしたＩｎ
０．４９（Ｇａ０．７５Ａｌ０．２５）０．５１Ｐから
なる厚さ０．５μｍの活性層４が形成される。
ド層５形成時と同じ種類の反応ガスを用いてキャリアガ
スのＨ２とともにＭＯＣＶＤ装置中に導入し、同様にし
てノンドープでＧａとＡｌの混晶比の異ならせることに
よりクラッド層よりバンドギャップを小さくしたＩｎ
０．４９（Ｇａ０．７５Ａｌ０．２５）０．５１Ｐから
なる厚さ０．５μｍの活性層４が形成される。
【００１６】さらにｐ型クラッド層３を形成する。ｎ型
クラッド層５形成時と同じ種類の反応ガスを用い、ｐ型
ドーパントガスのジメチル亜鉛（以下ＤＭＺ）とキャリ
アガスのＨ２とともにＭＯＣＶＤ装置中に導入し、同様
にしてＩｎ０．４９（Ｇａ０ ．３Ａｌ０．７）０．５１
Ｐからなる厚さ０．５μｍのｐ型クラッド層３が形成さ
れる。このようにしてｎ型クラッド層５、活性層４、ｐ
型クラッド層３からなる発光層６が形成される。
クラッド層５形成時と同じ種類の反応ガスを用い、ｐ型
ドーパントガスのジメチル亜鉛（以下ＤＭＺ）とキャリ
アガスのＨ２とともにＭＯＣＶＤ装置中に導入し、同様
にしてＩｎ０．４９（Ｇａ０ ．３Ａｌ０．７）０．５１
Ｐからなる厚さ０．５μｍのｐ型クラッド層３が形成さ
れる。このようにしてｎ型クラッド層５、活性層４、ｐ
型クラッド層３からなる発光層６が形成される。
【００１７】一方、図３に示すように、ｐ型ＧａＰ基板
１表面に、ＭＯＣＶＤ法によりｐ型バッファ層２を形成
する。反応ガスには、ＴＭＧ及びＰＨ３を用い、ｐ型ド
ーパントガスのＤＭＺとキャリアガスのＨ２とともにＭ
ＯＣＶＤ装置中に導入し、温度：６００〜８００℃、圧
力：３０〜４０Ｔｏｒｒ、ステージ回転数：５００〜１
０００ｒｐｍ、ＴＭＧ流量：５０〜１００ｃｃｍ、ＰＨ
３流量：２００〜１０００ｃｃｍ、ＤＭＺ流量：５〜２
０ｃｃｍでエピタキシャル成長させ、キャリア濃度１．
０×Ｅ１８〜５．０×Ｅ１８（ｃｍ−３）のｐ型ＧａＰ
バッファ層２を０．１〜５．０μｍ形成する。
１表面に、ＭＯＣＶＤ法によりｐ型バッファ層２を形成
する。反応ガスには、ＴＭＧ及びＰＨ３を用い、ｐ型ド
ーパントガスのＤＭＺとキャリアガスのＨ２とともにＭ
ＯＣＶＤ装置中に導入し、温度：６００〜８００℃、圧
力：３０〜４０Ｔｏｒｒ、ステージ回転数：５００〜１
０００ｒｐｍ、ＴＭＧ流量：５０〜１００ｃｃｍ、ＰＨ
３流量：２００〜１０００ｃｃｍ、ＤＭＺ流量：５〜２
０ｃｃｍでエピタキシャル成長させ、キャリア濃度１．
０×Ｅ１８〜５．０×Ｅ１８（ｃｍ−３）のｐ型ＧａＰ
バッファ層２を０．１〜５．０μｍ形成する。
【００１８】次いで、このｐ型ＧａＰバッファ層２と、
先にｎ型ＧａＡｓ基板９上に形成した発光層６を接着さ
せる。ｐ型ＧａＰバッファ層２表面とｐ型クラッド層３
表面を重ね合わせ、Ａｒ雰囲気にて、１回目の熱処理温
度：３５０〜５００℃、２回目の熱処理温度：７００〜
８００℃で、圧力：約５ｋｇ／ｃｍ２で２段階に加熱圧
着することにより、図４に示すように、ｐ型ＧａＰ基板
１上にｐ型ＧａＰバッファ層２、発光層６、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板９が順次積層された状態を得る。
先にｎ型ＧａＡｓ基板９上に形成した発光層６を接着さ
せる。ｐ型ＧａＰバッファ層２表面とｐ型クラッド層３
表面を重ね合わせ、Ａｒ雰囲気にて、１回目の熱処理温
度：３５０〜５００℃、２回目の熱処理温度：７００〜
８００℃で、圧力：約５ｋｇ／ｃｍ２で２段階に加熱圧
着することにより、図４に示すように、ｐ型ＧａＰ基板
１上にｐ型ＧａＰバッファ層２、発光層６、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板９が順次積層された状態を得る。
【００１９】そして、図５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ
基板９をＨ２Ｏ２とＨ２ＳＯ４の混合液によりエッチン
グ除去し、露出したｎ型クラッド層５表面にＡｕ−Ｇｅ
−Ｎｉ合金等公知の電極材料からなるｎ側電極７を形成
し、さらにｐ型ＧａＰ基板１裏面に、Ａｕ−Ｔｉ合金、
Ａｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金等公知の電極材料からなるｐ側電
極８を、夫々真空蒸着等公知の方法により形成すること
により、図１に示すような構造を得る。
基板９をＨ２Ｏ２とＨ２ＳＯ４の混合液によりエッチン
グ除去し、露出したｎ型クラッド層５表面にＡｕ−Ｇｅ
−Ｎｉ合金等公知の電極材料からなるｎ側電極７を形成
し、さらにｐ型ＧａＰ基板１裏面に、Ａｕ−Ｔｉ合金、
Ａｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金等公知の電極材料からなるｐ側電
極８を、夫々真空蒸着等公知の方法により形成すること
により、図１に示すような構造を得る。
【００２０】さらに、ｎ側電極７をパターニング後ワイ
ヤー１０を介して、またｐ側電極８（図示せず）を反射
板１１を介してリード１２と接続し、樹脂１３で封止す
ることにより、図６に示すような光半導体装置が形成さ
れる。
ヤー１０を介して、またｐ側電極８（図示せず）を反射
板１１を介してリード１２と接続し、樹脂１３で封止す
ることにより、図６に示すような光半導体装置が形成さ
れる。
【００２１】このようにして形成された光半導体素子に
おいて、ＧａＰバッファ層２中の深さ方向と面内のキャ
リア濃度をＳＩＭＳ分析により測定したところ、夫々図
７、図８に示すように１．０〜３．０×Ｅ１８（ｃｍ
−３）の範囲で精度良く制御されていることがわかる。
尚、ＧａＰバッファ層２中のキャリア濃度は、素子の規
格により例えば１．０〜５．０×Ｅ１８（ｃｍ−３）の
範囲で設定された所定の濃度範囲に制御することが可能
である。
おいて、ＧａＰバッファ層２中の深さ方向と面内のキャ
リア濃度をＳＩＭＳ分析により測定したところ、夫々図
７、図８に示すように１．０〜３．０×Ｅ１８（ｃｍ
−３）の範囲で精度良く制御されていることがわかる。
尚、ＧａＰバッファ層２中のキャリア濃度は、素子の規
格により例えば１．０〜５．０×Ｅ１８（ｃｍ−３）の
範囲で設定された所定の濃度範囲に制御することが可能
である。
【００２２】また、ＭＯＣＶＤ法により形成されたＧａ
Ｐバッファ層２の表面状態は良好で、何ら表面処理を必
要とすることなく、発光層６との良好な接着性が得ら
れ、界面抵抗の上昇も認められず、図９に界面抵抗と接
着面キャリア濃度との関係を示すように、界面抵抗も精
度良く制御されていることがわかる。
Ｐバッファ層２の表面状態は良好で、何ら表面処理を必
要とすることなく、発光層６との良好な接着性が得ら
れ、界面抵抗の上昇も認められず、図９に界面抵抗と接
着面キャリア濃度との関係を示すように、界面抵抗も精
度良く制御されていることがわかる。
【００２３】尚、本実施形態においては、Ａｒ雰囲気中
での２段階の熱処理によってＧａＰバッファ層と発光層
の接着を行ったが、Ａｒ等不活性ガス雰囲気中とするこ
とにより、従来のＨ２雰囲気において発光層中のＡｓが
抜けてしまうという問題を解消することができ、また、
５００℃以下の低温、７００℃以上の高温での２段階の
熱処理により、応力緩和が促され、後工程におけるボン
ディングの際に接着が剥がれてしまうという問題を解消
することができる。
での２段階の熱処理によってＧａＰバッファ層と発光層
の接着を行ったが、Ａｒ等不活性ガス雰囲気中とするこ
とにより、従来のＨ２雰囲気において発光層中のＡｓが
抜けてしまうという問題を解消することができ、また、
５００℃以下の低温、７００℃以上の高温での２段階の
熱処理により、応力緩和が促され、後工程におけるボン
ディングの際に接着が剥がれてしまうという問題を解消
することができる。
【００２４】このようなＧａＰバッファ層をＭＯＣＶＤ
法により形成する際、良好な膜状態を得るとともに、上
述のようにキャリア濃度を高精度に制御するためには、
成膜時の温度は６００〜８００℃、圧力は１０〜１００
Ｔｏｒｒで、成膜中は温度及び圧力をほぼ一定にする必
要がある。また、成膜効率を考慮すると、膜厚は１０μ
ｍ未満とする必要がある。
法により形成する際、良好な膜状態を得るとともに、上
述のようにキャリア濃度を高精度に制御するためには、
成膜時の温度は６００〜８００℃、圧力は１０〜１００
Ｔｏｒｒで、成膜中は温度及び圧力をほぼ一定にする必
要がある。また、成膜効率を考慮すると、膜厚は１０μ
ｍ未満とする必要がある。
【００２５】本実施形態において、ＧａＰバッファ層を
ｐ型とし、ドーパントをＺｎとしたが、Ｍｇでも良い。
その場合は、ドーパントガスにはペンタジエニルマグネ
シウム（ＰＣ２Ｍｇ）を用いることができる。また、ド
ーパントはＳｉ、Ｓｅ等ｎ型としても良く、その場合
は、ドーパントガスには夫々ＳｉＨ４、Ｈ２Ｓｅを用い
ることができ、ＧａＰ基板はｎ型に、クラッド層の導電
型は夫々逆になる。
ｐ型とし、ドーパントをＺｎとしたが、Ｍｇでも良い。
その場合は、ドーパントガスにはペンタジエニルマグネ
シウム（ＰＣ２Ｍｇ）を用いることができる。また、ド
ーパントはＳｉ、Ｓｅ等ｎ型としても良く、その場合
は、ドーパントガスには夫々ＳｉＨ４、Ｈ２Ｓｅを用い
ることができ、ＧａＰ基板はｎ型に、クラッド層の導電
型は夫々逆になる。
【００２６】また、発光層６にＩｎＧａＡｌＰ系化合物
半導体を用いたが、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を用い
ても良い。また、発光層６において、ｐ型クラッド層
３、ｎ型クラッド層の間に活性層４を介していなくても
良い。また多重量子井戸構造としても良い。さらに、劣
化対策として各クラッド層を２段としても良い。例え
ば、ｎ−ＩｎＡｌＰ第１クラッド層（０．５５μｍ）／
ｎ−Ｉｎ０．４９（Ｇａ０ ．４Ａｌ０．６）０．５Ｐ第
２クラッド層（０．０５μｍ）／ノンドープ活性層
（０．５μｍ）／ｐ−Ｉｎ０．４９（Ｇａ０．４Ａｌ
０．６）０．５Ｐ第２クラッド層（０．０５μｍ）／ｐ
−ＩｎＡｌＰ第１クラッド層（０．５５μｍ）といった
構造をとることができる。
半導体を用いたが、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を用い
ても良い。また、発光層６において、ｐ型クラッド層
３、ｎ型クラッド層の間に活性層４を介していなくても
良い。また多重量子井戸構造としても良い。さらに、劣
化対策として各クラッド層を２段としても良い。例え
ば、ｎ−ＩｎＡｌＰ第１クラッド層（０．５５μｍ）／
ｎ−Ｉｎ０．４９（Ｇａ０ ．４Ａｌ０．６）０．５Ｐ第
２クラッド層（０．０５μｍ）／ノンドープ活性層
（０．５μｍ）／ｐ−Ｉｎ０．４９（Ｇａ０．４Ａｌ
０．６）０．５Ｐ第２クラッド層（０．０５μｍ）／ｐ
−ＩｎＡｌＰ第１クラッド層（０．５５μｍ）といった
構造をとることができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、ＩｎＧａＡｌＰ系又は
ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる発光層とＧａＰ
基板を、接着界面抵抗を精度良く制御して貼り合せるこ
とが可能な光半導体装置の製造方法及び光半導体装置を
提供することができる。
ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる発光層とＧａＰ
基板を、接着界面抵抗を精度良く制御して貼り合せるこ
とが可能な光半導体装置の製造方法及び光半導体装置を
提供することができる。
【図１】 本発明の光半導体装置の構造を示す図。
【図２】 本発明の光半導体装置の製造工程を示す図。
【図３】 本発明の光半導体装置の製造工程を示す図。
【図４】 本発明の光半導体装置の製造工程を示す図。
【図５】 本発明の光半導体装置の製造工程を示す図。
【図６】 本発明の光半導体装置を示す図。
【図７】 本発明の光半導体装置における特性を示す
図。
図。
【図８】 本発明の光半導体装置における特性を示す
図。
図。
【図９】 本発明、従来例における特性を示す図。
【図１０】 従来の光半導体装置の構造を示す図。
１ ｐ型ＧａＰ基板
２ ｐ型ＧａＰバッファ層
３、１７ ｐ型クラッド層
４、１６ 活性層
５、１５ ｎ型クラッド層
６、１８ 発光層
７、１９ ｎ側電極
８、２０ ｐ側電極
９、１４ ｎ型ＧａＡｓ基板
１０ ワイヤー
１１ 反射板
１２ リード
１３ 樹脂
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA21 CA04 CA12 CA34
CA36 CA53 CA57 CA65 CA74
CA77 DB01 FF01
5F045 AA04 AB11 AC01 AC08 AC19
AD09 AD10 AD11 AD12 AE23
AF04 BB04 CA10 CB02 DA59
Claims (5)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板上に、ＩｎＧａ
ＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第
１導電型のクラッド層と、直接、或いはＩｎＧａＡｌＰ
系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなるノンドー
プの活性層を介して、ＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡ
ｓ系の化合物半導体からなる第２導電型のクラッド層を
順次エピタキシャル成長させ発光層を形成する工程と、 第２導電型のＧａＰ基板表面に、反応ガス、キャリアガ
スとともに第２導電型のドーパントガスを導入し、ＭＯ
ＣＶＤ法により第２導電型のＧａＰバッファ層をエピタ
キシャル成長させる工程と、 前記発光層表面と、前記ＧａＰバッファ層表面を接着す
る工程と、 前記半導体基板を除去する工程と、 前記発光層表面及び前記ＧａＰ基板裏面に夫々電極を形
成する工程とを具備することを特徴とする光半導体装置
の製造方法。 - 【請求項２】 前記ドーパントガスは、ｐ型ドーパント
ガスのジメチル亜鉛、シクロペンタジエニルマクネシウ
ムのうち少なくともいずれか、又はｎ型ドーパントガス
のＳｉＨ４、Ｈ２Ｓｅのうち少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 前記発光層表面と前記ＧａＰバッファ層
表面を重ね合わせ、少なくとも２段階に加熱圧着するこ
とにより、前記発光層表面と前記ＧａＰバッファ層表面
を接着することを特徴とする請求項１又は２記載の光半
導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 第１導電型のＧａＰ基板と、この表面に
エピタキシャル成長した第１導電型のＧａＰバッファ層
と、このＧａＰバッファ層上に形成されたＩｎＧａＡｌ
Ｐ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる第１導
電型の第１のクラッド層と、この第１のクラッド層上に
直接、或いはノンドープのＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧ
ａＡｓ系の化合物半導体からなる活性層を介して形成さ
れたＩｎＧａＡｌＰ系又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導
体からなる第２導電型の第２のクラッド層と、この第２
のクラッド層上に形成された第１の電極と、前記ＧａＰ
基板の裏面に形成された第２の電極を備え、前記ＧａＰ
バッファ層の膜厚は１０μｍ未満で、キャリア濃度は
１．０×Ｅ１８（ｃｍ−３）以上３．０×Ｅ１８（ｃｍ
−３）以下に制御されていることを特徴とする光半導体
装置。 - 【請求項５】 前記ＧａＰバッファ層のドーパントは、
ｐ型のＺｎ、Ｍｇ又はｎ型のＳｉ、Ｓｅであることを特
徴とする請求項４記載の光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001379707A JP4065686B2 (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | 光半導体装置の製造方法及び光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001379707A JP4065686B2 (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | 光半導体装置の製造方法及び光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003179253A true JP2003179253A (ja) | 2003-06-27 |
| JP4065686B2 JP4065686B2 (ja) | 2008-03-26 |
Family
ID=19186947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001379707A Expired - Lifetime JP4065686B2 (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | 光半導体装置の製造方法及び光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4065686B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936864B2 (en) | 2003-02-17 | 2005-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
| JP2007019350A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Nuflare Technology Inc | エピタキシャル成長装置 |
| JP2007299846A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sharp Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2008235436A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Sharp Corp | 半導体素子、半導体素子の製造方法、および、半導体装置 |
-
2001
- 2001-12-13 JP JP2001379707A patent/JP4065686B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936864B2 (en) | 2003-02-17 | 2005-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
| JP2007019350A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Nuflare Technology Inc | エピタキシャル成長装置 |
| JP4695934B2 (ja) * | 2005-07-08 | 2011-06-08 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | エピタキシャル成長装置 |
| JP2007299846A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sharp Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2008235436A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Sharp Corp | 半導体素子、半導体素子の製造方法、および、半導体装置 |
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