JP3408017B2 - Method for manufacturing semiconductor light emitting device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor light emitting device

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JP3408017B2 JP11871895A JP11871895A JP3408017B2 JP 3408017 B2 JP3408017 B2 JP 3408017B2 JP 11871895 A JP11871895 A JP 11871895A JP 11871895 A JP11871895 A JP 11871895A JP 3408017 B2 JP3408017 B2 JP 3408017B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ素子や発
光ダイオード(LED)などの半導体発光素子製造方
法に関し、特にそのプロセス中に発光層の蛍光寿命の測
定を行うものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser device or a light emitting diode (LED), and more particularly to a method for measuring the fluorescence lifetime of a light emitting layer during the process.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、III−V族化合物半導体装置の作
製技術の発達は著しく、情報処理や通信の分野ですでに
その実用化が進んでいる。これらは高品質の結晶成長技
術と微細な構造の加工技術の発達によるものである。中
でも半導体レーザーやLEDなどの発光素子では、特に
高品質な薄層結晶成長処理が不可欠であると同時に、こ
のような結晶成長後の素子構造形成のためのエッチン
グ、埋め込み再成長、電極形成、劈開、実装などの複雑
な処理工程を必要とするものが多い。
2. Description of the Related Art In recent years, the technology for producing III-V group compound semiconductor devices has been remarkably developed, and its practical application has already progressed in the fields of information processing and communication. These are due to the development of high quality crystal growth technology and microstructure processing technology. In particular, in light-emitting devices such as semiconductor lasers and LEDs, high-quality thin-layer crystal growth processing is indispensable, and at the same time, etching, embedded regrowth, electrode formation, and cleavage for forming the device structure after such crystal growth are performed. Many require complicated processing steps such as mounting.

【0003】以下、赤色半導体レーザ素子の製造プロセ
スを例に挙げて、従来の半導体発光素子の製造方法につ
いて説明する。
A conventional method for manufacturing a semiconductor light emitting device will be described below by taking a manufacturing process for a red semiconductor laser device as an example.

【0004】図2及び図11はそれぞれ従来の赤色半導
体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図であ
り、図2(a)〜図2(d)は主要工程での素子の断面
構造を示す図、図11は上記製造プロセスにおける処理
P1〜P11の流れを示す図である。
2 and 11 are views for explaining a conventional manufacturing process of a red semiconductor laser device, and FIGS. 2A to 2D show sectional structures of the device in main steps. FIG. 11 and FIG. 11 are diagrams showing the flow of processes P1 to P11 in the manufacturing process.

【0005】図において、101は赤色半導体レーザ素
子で、そのn型GaAs基板1上にはn型GaAsバッ
ファ層20を介して発光部101aが設けられている。
この発光部101aは、Ga0.4In0.6P活性層22
を、その下側のn型(Al0.7Ga0.30.5In0.5P下
クラッド層21と、その上側のp型(Al0.7Ga0.3
0 .5In0.5P上クラッド層23により挟み込んでなる構
造を有している。
In the figure, reference numeral 101 is a red semiconductor laser device, and a light emitting portion 101a is provided on an n-type GaAs substrate 1 via an n-type GaAs buffer layer 20.
The light emitting portion 101a includes a Ga 0.4 In 0.6 P active layer 22.
The lower n-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P lower cladding layer 21 and the upper p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ).
And a sandwich is made structure by 0 .5 In 0.5 P upper cladding layer 23.

【0006】この上クラッド層23上には、GaInP
エッチストップ層24を介してメサストライプ部29a
が設けられており、該メサストライブ部29aの両側に
は、その高さが該メサストライプ部29aと同じ程度と
なるようn型GaAs電流狭窄層29が形成されてい
る。ここで、上記メサストライプ部29aは、上記エッ
チストップ層24上に、p型(Al0.7Ga0.30.5
0.5Pクラッド層25、p型Ga0.5In0.5P薄層2
6、及びp型GaAsコンタクト層27を順次積層して
なる構造となっている。
On the upper clad layer 23, GaInP is formed.
Mesa stripe portion 29a through the etch stop layer 24
And n-type GaAs current constriction layers 29 are formed on both sides of the mesa stripe portion 29a so that the height thereof is about the same as that of the mesa stripe portion 29a. Here, the mesa stripe portion 29a is formed on the etch stop layer 24 by p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 I.
n 0.5 P clad layer 25, p-type Ga 0.5 In 0.5 P thin layer 2
6 and a p-type GaAs contact layer 27 are sequentially laminated.

【0007】そして、該コンタクト層27及び電流狭窄
層29の表面上には、p型電極3が形成され、一方上記
n型GaAs基板1の裏面側には、n型電極2が形成さ
れている。
A p-type electrode 3 is formed on the surfaces of the contact layer 27 and the current constriction layer 29, while an n-type electrode 2 is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 1. .

【0008】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0009】半導体結晶の成長技術としては、液相成長
法、分子線エピタキシー法、有機金属化学気相成長法な
どが代表的である。ここでは分子線エピタキシー法を用
いて、半導体レーザ素子の発光部の薄層結晶成長を含む
処理について説明する。
Typical examples of semiconductor crystal growth techniques include liquid phase epitaxy, molecular beam epitaxy, and metalorganic chemical vapor deposition. Here, a process including thin-layer crystal growth of a light emitting portion of a semiconductor laser device will be described using a molecular beam epitaxy method.

【0010】n型GaAs基板1に化学エッチングによ
り前処理P1を施した後、該基板1を基板ホルダに装着
し、分子線エピタキシー装置に導入する。この装置内で
GaAs基板1の熱クリーニングを行った後、図2
(a)に示す半導体レーザ101の発光部101aを構
成する半導体層の結晶成長を行う(処理P2)。
After performing pretreatment P1 on the n-type GaAs substrate 1 by chemical etching, the substrate 1 is mounted on a substrate holder and introduced into a molecular beam epitaxy apparatus. After heat-cleaning the GaAs substrate 1 in this apparatus, as shown in FIG.
Crystal growth of the semiconductor layer forming the light emitting portion 101a of the semiconductor laser 101 shown in (a) is performed (process P2).

【0011】すなわち、n型GaAs基板1上にn型G
aAsバッファ層20を成長し、続いて、n型(Al
0.7Ga0.30.5In0.5P下クラッド層21、Ga0.4
In0.6P活性層22、p型(Al0.7Ga0.30.5In
0.5P上クラッド層23を順次結晶成長し、さらに続い
てGaInPエッチストップ層24、p型(Al0.7
0.30.5In0.5Pクラッド層25、p型Ga0.5In
0.5P薄層26、及びp型GaAsコンタクト層27を
順次結晶成長する(図2(a))。
That is, n-type G is formed on the n-type GaAs substrate 1.
The aAs buffer layer 20 is grown, and then n-type (Al
0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P lower cladding layer 21, Ga 0.4
In 0.6 P active layer 22, p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In
The 0.5 P upper clad layer 23 is sequentially crystal-grown, and then the GaInP etch stop layer 24 and the p-type (Al 0.7 G
a 0.3 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer 25, p-type Ga 0.5 In
The 0.5 P thin layer 26 and the p-type GaAs contact layer 27 are sequentially crystal-grown (FIG. 2A).

【0012】このときの結晶成長条件は活性層での発光
効率が十分に高くなるように細心の注意を払わなければ
ならない。例えば成長温度に関しては最適成長条件の±
10℃程度に設定しなければならない。
At this time, it is necessary to pay close attention to the crystal growth conditions so that the luminous efficiency in the active layer is sufficiently high. For example, regarding the growth temperature, the optimum growth condition ±
It must be set to about 10 ° C.

【0013】この後、成長基板を分子線エピタキシー装
置から取り出し、素子構造形成工程に移る。
After that, the growth substrate is taken out from the molecular beam epitaxy apparatus, and the device structure forming process is performed.

【0014】この工程では、上記p型GaAsコンタク
ト層27上にAl23などの薄層28を真空蒸着により
形成し、その後フォトリソグラフィと化学エッチングに
より選択的なエッチング処理を行う。この時、図2
(b)に示すように半導体層のエッチングを、上記Ga
InPエッチストップ層24に達するまで行って、上記
半導体層27,26,25からなる、幅約5μmのメサ
ストライプ部29aを形成する(処理P3)。
[0014] In this step, a thin layer 28 such as Al 2 0 3 on the p-type GaAs contact layer 27 was formed by vacuum deposition, then performing selective etching by photolithography and chemical etching. At this time,
As shown in (b), the semiconductor layer is etched by
The process is performed until the InP etch stop layer 24 is reached, and a mesa stripe portion 29a made of the semiconductor layers 27, 26, 25 and having a width of about 5 μm is formed (process P3).

【0015】そして、再び分子線エピタキシー装置に上
記成長基板を導入し、図2(c)に示すように、上記メ
サストライプ部29aのAl23薄層28をマスクとし
て、該メサストライプ部29aの両側にn型GaAs電
流狭窄層29を選択的に成長する(処理P4)。
Then, the growth substrate is introduced into the molecular beam epitaxy apparatus again, and as shown in FIG. 2C, the Al 2 O 3 thin layer 28 of the mesa stripe portion 29a is used as a mask to form the mesa stripe portion 29a. The n-type GaAs current confinement layer 29 is selectively grown on both sides of the (process P4).

【0016】このときメサストライプ上部には多結晶G
aAs層29bが成長するが、この多結晶GaAs層2
9bは、その後の化学エッチングによりAl23薄層2
8とともに除去する(処理P5)。
At this time, polycrystalline G is formed on the upper part of the mesa stripe.
Although the aAs layer 29b grows, this polycrystalline GaAs layer 2
9b is an Al 2 O 3 thin layer 2 formed by the subsequent chemical etching.
And 8 (process P5).

【0017】さらにウエハ(基板)を裏面側から加工し
て約100μmまで薄層化した後、上記メサストライプ
部29a及び電流狭窄層29上にAuZn及びAuを順
次真空蒸着するとともに、上記基板1の裏面側にNi及
びAuGeを順次真空蒸着し、熱処理工程を経て、図2
(d)に示すように、基板表面側にAu/AuZn構造
のp型オーミック電極を、基板裏面側にAuGe/Ni
構造のn型オーミック電極を形成する(処理P6)。
Further, the wafer (substrate) is processed from the back surface side to be thinned to about 100 μm, and AuZn and Au are sequentially vacuum-deposited on the mesa stripe portion 29a and the current confinement layer 29, and at the same time, the substrate 1 is formed. Ni and AuGe are sequentially vacuum-deposited on the back surface side, and a heat treatment process is performed.
As shown in (d), a p-type ohmic electrode having an Au / AuZn structure is formed on the front surface side of the substrate, and AuGe / Ni is formed on the rear surface side of the substrate.
An n-type ohmic electrode having a structure is formed (Process P6).

【0018】次に、基板をこれがバー状となるようメサ
ストライプ部29aに垂直な方向に劈開して(処理P
7)、長さ約800μmのレーザ共振器を形成し、劈開
両端面に反射率制御のための誘電体薄層を真空蒸着によ
り成長する(処理P8)。
Next, the substrate is cleaved in the direction perpendicular to the mesa stripe portion 29a so that it has a bar shape (process P).
7) A laser resonator having a length of about 800 μm is formed, and a dielectric thin layer for controlling the reflectance is grown on both ends of the cleave by vacuum evaporation (Process P8).

【0019】そして、上記バー状に劈開した基板を、さ
らに各メサストライプ毎に分割してレーザチップに切り
出す(処理P9)。このようにチップに切り出されたレ
ーザチップについて、そのパルス駆動により発振閾値な
どの素子特性を確認して良品選別を行い(処理P1
0)、良品のみをレーザ素子用ステムにマウントし(処
理P11)、配線を施して半導体レーザ素子を完成す
る。
Then, the substrate cleaved in the bar shape is further divided into each mesa stripe and cut into laser chips (process P9). With respect to the laser chip thus cut into chips, the element characteristics such as the oscillation threshold are confirmed by pulse driving, and non-defective products are selected (process P1
0), only non-defective products are mounted on the laser element stem (process P11), and wiring is performed to complete the semiconductor laser element.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な工程を経て作製された半導体レーザ素子の特性は、ウ
エハ内の均一性がよく表面欠陥なども低いためウエハ内
良品歩留まりは極めて高い。この場合、特性の再現性や
全体的な良品歩留まりを決定しているのはウエハ間の良
品歩留まりである。
By the way, the characteristics of the semiconductor laser device manufactured through the above-described steps have a high uniformity in the wafer and a low surface defect, and the yield of non-defective products in the wafer is extremely high. In this case, it is the yield of non-defective products between wafers that determines the reproducibility of characteristics and the overall yield of non-defective products.

【0021】ところが、素子構造などに起因する不良
は、素子の形成工程中に顕微鏡などで検査することによ
り管理できるが、素子特性に最も大きな影響をもつ最初
の結晶成長工程である発光部の形成工程における結晶品
質の不良は、素子形成工程中に顕微鏡などで検査するこ
とは困難である。
However, defects due to the element structure and the like can be managed by inspecting with a microscope or the like during the element forming process, but the formation of the light emitting portion which is the first crystal growth step having the greatest effect on the element characteristics. Poor crystal quality in the process is difficult to inspect with a microscope or the like during the device forming process.

【0022】また、成長技術の発達により結晶品質の不
良の発生率も比較的低くなってきているが、ごくまれに
成長条件のずれや成長用材料の純度の悪化に起因する不
良が発生することがある。
Further, the rate of occurrence of defects in crystal quality has become relatively low due to the development of growth techniques, but in rare cases defects due to deviation of growth conditions or deterioration of purity of growth material occur. There is.

【0023】もしこれが発生した場合の素子歩留まりへ
の影響は大きい。また不良の発生がチップ分割後のパル
ス駆動評価の時まで明らかにならないことも大きな問題
である。通常、半導体レーザ素子の製造過程における発
光部の結晶成長(処理P2)までに要する時間は、約5
時間程度であるが、この後のストライプ形成工程(処理
P3)からチップ分割(処理P9)までは、のべ40時
間以上の処理時間を要する。このため不良の発見に遅れ
が生じ、成長不良に対する対策ができないため多数の成
長ウエハに不良が発生する可能性が高い。
If this occurs, the device yield is greatly affected. It is also a big problem that the occurrence of defects is not revealed until the pulse drive evaluation after chip division. Usually, the time required for crystal growth of the light emitting portion (process P2) in the manufacturing process of the semiconductor laser device is about 5
It takes about 40 hours or more in total from the subsequent stripe forming process (process P3) to chip division (process P9). For this reason, there is a delay in finding defects, and it is not possible to take measures against growth defects, so that defects are likely to occur in a large number of growth wafers.

【0024】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、生産性に大きな影響を与える発
光部の成長工程での不良を早期に発見し、素子の良品歩
留まりを向上することができる半導体発光素子の製造方
法を得ることが本発明の目的である。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and early finds defects in the growth process of the light emitting portion, which greatly affects the productivity, and improves the yield of non-defective devices. It is an object of the present invention to obtain a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that can be manufactured.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体発
光素子の製造方法は、半導体基板上にエピタキシャル成
長により、活性層を含む発光部を形成する工程と、該半
導体基板上に形成された活性層をウエハ状態で光励起
し、該活性層からの発光光の減衰時間である蛍光寿命を
測定し、基準蛍光寿命値以上で閾値電流密度がばらつか
ない値となる蛍光寿命と閾値電流密度との相関関係に対
して、この基準蛍光寿命値以上の蛍光寿命を有するもの
のみを良品として選別することにより良品判断を行う工
程と、該エピタキシャル成長を行った基板の良品選別を
行う工程と、その後、該良品と判定された基板に対し
て、素子構造の形成処理を行う工程とを含む。
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention is an epitaxial growth on a semiconductor substrate.
A step of forming a light emitting portion including an active layer according to the length;
Photoexcitation of active layer formed on conductive substrate in wafer state
The fluorescence lifetime which is the decay time of the light emitted from the active layer.
Measure and determine if the threshold current density varies above the reference fluorescence lifetime value.
The correlation between the fluorescence lifetime and the threshold current density
And have a fluorescence lifetime of at least this standard fluorescence lifetime value
A process to judge non-defective products by selecting only non-defective products.
And a step of selecting a non-defective product of the substrate on which the epitaxial growth is performed, and then, for a substrate determined to be the non-defective product.
And a step of forming the element structure.

【0026】また、前記発光部の形成後、前記蛍光寿命
の測定を行う前に、該発光部の表面部分を構成する半導
体層の一部を選択的にエッチング除去する工程を含み、
前記蛍光寿命の測定工程では、前記励起光を、該半導体
層のエッチング除去された部分から活性層に導入する。
また、前記蛍光寿命を測定するための励起光が、発光層
で吸収され、クラッド層で吸収されない波長である。
Further, after forming the light emitting portion, prior to the measurement of the fluorescence lifetime, including the step of selectively etching away a portion of the semiconductor layer constituting the surface portion of the light emitting portion,
In the step of measuring the fluorescence lifetime, the excitation light is introduced into the active layer from a portion of the semiconductor layer which is removed by etching.
Further, the excitation light for measuring the fluorescence lifetime has a wavelength that is absorbed by the light emitting layer and not absorbed by the cladding layer.

【0027】[0027]

【作用】この発明においては、半導体基板上にエピタキ
シャル成長された発光部の結晶性評価を、活性層を光励
起した時に発生する該活性層からの発光光の減衰時間で
ある蛍光寿命を測定することにより行っているため、測
定のレイアウトの変化、資料表面の汚れ、発光層に影響
を及ぼさない層での表面状態の異常、層構造の微妙な揺
らぎなど素子特性にあまり影響しないような要因に左右
されずに、もっとも重要な発光層の結晶性を再現性よく
判断することができる。
In the present invention, the crystallinity of the light emitting portion epitaxially grown on the semiconductor substrate is evaluated by measuring the fluorescence lifetime which is the decay time of the emitted light from the active layer when the active layer is photoexcited. Since the measurement is performed, it is affected by factors that do not affect the device characteristics such as changes in the measurement layout, dirt on the surface of the material, abnormal surface conditions in layers that do not affect the light emitting layer, and subtle fluctuations in the layer structure. Without this, the crystallinity of the most important light emitting layer can be judged with good reproducibility.

【0028】また、この蛍光寿命測定を用いる結晶性の
評価方法は、発光部の活性層に励起光を照射するだけ
で、結晶性評価のための活性層発光光を得ることができ
るので、半導体基板上に発光部を構成する半導体層を成
長した直後に、ウエハ状態で実施でき、早期に基板不良
の要因を把握しウエハ歩留まりの低下を最小限に低減で
きる。つまり、生産性に大きな影響を与える発光部の成
長工程での不良を早期に発見し、素子の良品歩留まりを
向上することができる。
Further, in the crystallinity evaluation method using the fluorescence lifetime measurement, the active layer emission light for crystallinity evaluation can be obtained only by irradiating the active layer of the light emitting portion with excitation light. Immediately after the semiconductor layer forming the light emitting portion is grown on the substrate, it can be carried out in a wafer state, the cause of the substrate defect can be grasped at an early stage, and the reduction in the wafer yield can be minimized. That is, it is possible to early find a defect in the growth process of the light emitting portion, which has a great influence on the productivity, and improve the yield of non-defective devices.

【0029】また、この発明においては、前記発光部の
形成後、前記蛍光寿命の測定を行う前に、該発光部の表
面部分を構成する半導体層の一部を選択的にエッチング
除去し、蛍光寿命の測定工程では、前記励起光を、該半
導体層のエッチング除去された部分から活性層に導入す
るので、ウエハ分割などによる後工程の複雑化やチップ
取れ数の低下に大きな影響を与えずに、表面側の励起光
の吸収層を部分的に除去することができ、これにより、
製造プロセスにおける生産性の低下をほとんど招くこと
なく、発光層としての活性層の励起効率を高めて、測定
精度を飛躍的に向上することができる。
Further, in the present invention, after the formation of the light emitting portion and before the measurement of the fluorescence lifetime, a part of the semiconductor layer constituting the surface portion of the light emitting portion is selectively removed by etching to remove the fluorescent light. In the step of measuring the lifetime, the excitation light is introduced into the active layer from the portion of the semiconductor layer that has been removed by etching, so that it does not significantly affect the complexity of subsequent steps and the reduction in the number of chips that can be obtained due to wafer division or the like. , It is possible to partially remove the absorption layer of the excitation light on the surface side.
The excitation efficiency of the active layer as the light emitting layer can be increased and the measurement accuracy can be dramatically improved with almost no decrease in productivity in the manufacturing process.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0031】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
による赤色半導体レーザの製造方法を説明するための図
であり、該製造方法における処理P1,P2,P2a,
P2b,P3〜P11の流れを示している。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram for explaining a manufacturing method of a red semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention, wherein processes P1, P2, P2a,
The flow of P2b and P3 to P11 is shown.

【0032】また、本実施例の製造方法により製造され
る赤色半導体レーザの素子構造は、図2に示す、従来の
製造方法によるものと同一であり、ここでは、素子構造
の説明は省略する。
The element structure of the red semiconductor laser manufactured by the manufacturing method of this embodiment is the same as that of the conventional manufacturing method shown in FIG. 2, and the description of the element structure is omitted here.

【0033】以下、製造方法について説明する。The manufacturing method will be described below.

【0034】まず、従来の方法と同様、n型GaAs基
板1に化学エッチングにより前処理P1を施した後、該
基板1を基板ホルダに装着して分子線エピタキシー装置
に導入する。この装置内で、GaAs基板の熱クリーニ
ングを行った後、図2(a)に示す半導体レーザの発光
部101aの結晶成長を含む処理を行う。
First, similarly to the conventional method, the n-type GaAs substrate 1 is subjected to pretreatment P1 by chemical etching, and then the substrate 1 is mounted on a substrate holder and introduced into a molecular beam epitaxy apparatus. In this apparatus, after the GaAs substrate is thermally cleaned, processing including crystal growth of the light emitting portion 101a of the semiconductor laser shown in FIG. 2A is performed.

【0035】すなわち、従来の方法と同様にして、2イ
ンチ径のn型GaAs基板(ウエハ)1上にn型GaA
sバッファ層20、n型(Al0.7Ga0.30.5In0.5
P下クラッド層21、Ga0.4In0.6P活性層22、p
型(Al0.7Ga0.30.5In0 .5P上クラッド層23、
GaInPエッチストップ層24、p型(Al0.7Ga0
.30.5In0.5Pクラッド層25、p型Ga0.5In0.5
P薄層26、及びp型GaAsコンタクト層27を順次
結晶成長する(処理2)。ここで、活性層の層厚は20
nmとした。
That is, in the same manner as the conventional method, n-type GaA is formed on an n-type GaAs substrate (wafer) 1 having a diameter of 2 inches.
s buffer layer 20, n-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5
P lower clad layer 21, Ga 0.4 In 0.6 P active layer 22, p
Type (Al 0.7 Ga 0.3) 0.5 In 0 .5 P upper cladding layer 23,
GaInP etch stop layer 24, p-type (Al 0.7 Ga 0
.3 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer 25, p-type Ga 0.5 In 0.5
The P thin layer 26 and the p-type GaAs contact layer 27 are sequentially crystal-grown (process 2). Here, the layer thickness of the active layer is 20.
nm.

【0036】この後成長基板を分子線エピタキシー装置
より取り出し、結晶性評価工程に移る。
After that, the growth substrate is taken out from the molecular beam epitaxy apparatus, and the crystallinity evaluation step is performed.

【0037】まず、成長済みの2インチ径ウエハ(基
板)上にフォトマスクを用いてエッチング処理を施し、
その表面のp型GaAsコンタクト層を約2mm径の範
囲でエッチング除去する(処理P2a)。このときのエ
ッチング液としては硫酸、過酸化水素水、水の混合物や
アンモニア水と過酸化水素水の混合物などが適当であ
る。
First, an etching process is performed on a grown wafer (substrate) having a diameter of 2 inches by using a photomask,
The p-type GaAs contact layer on the surface is removed by etching within a range of about 2 mm in diameter (process P2a). As the etching solution at this time, sulfuric acid, hydrogen peroxide solution, a mixture of water, a mixture of ammonia water and hydrogen peroxide solution, and the like are suitable.

【0038】次に、p型GaAs層を除去した部分に波
長580nmのパルス色素レーザを用いて活性層のみを
光励起し、そこから発生した活性層発光光の発光減衰時
間を測定する(処理P2b)。ここで用いられる発光測
定装置は一般的に用いられている時分解フォトルミネッ
センス装置である。励起波長を580nmに選ぶと、活
性層より表面側の他の層での光吸収はほとんどなく活性
層を効率よく励起できる。この場合活性層での発光波長
は680nmである。励起光の強度を約10μJ/cm
2とすると活性層発光光の減衰時定数は結晶中でのキャ
リアの非発光再結合寿命に支配される。
Next, only the active layer is photoexcited with a pulsed dye laser having a wavelength of 580 nm in the portion where the p-type GaAs layer is removed, and the emission decay time of the active layer emission light generated therefrom is measured (process P2b). . The luminescence measurement device used here is a generally used time-resolved photoluminescence device. When the excitation wavelength is selected to be 580 nm, there is almost no light absorption in other layers on the surface side of the active layer, and the active layer can be excited efficiently. In this case, the emission wavelength of the active layer is 680 nm. Excitation light intensity of about 10 μJ / cm
When 2 , the decay time constant of the light emitted from the active layer is dominated by the non-radiative recombination lifetime of carriers in the crystal.

【0039】このためこの結晶性評価工程で、最初の結
晶成長工程で形成された発光層の結晶性を正確に判断で
きる。図3には、このときの活性層発光寿命と素子の発
振閾値電流密度の関係の実験値を示す。これは、多くの
ウエハに対し実際に幅100μmのストライプ電極を有
する半導体レーザ素子を用いて測定した結果である。こ
のようにウエハ間で発光寿命はばらつくことがありこれ
がレーザ素子の最も基礎的でかつ実用上重要な発振閾値
電流密度と非常によく相関していることが判った。
Therefore, in this crystallinity evaluation step, the crystallinity of the light emitting layer formed in the first crystal growth step can be accurately judged. FIG. 3 shows experimental values of the relationship between the emission lifetime of the active layer and the oscillation threshold current density of the device at this time. This is the result of measurement using a semiconductor laser device having stripe electrodes with a width of 100 μm for many wafers. As described above, it was found that the emission lifetime varies from wafer to wafer, which correlates very well with the most basic and practically important oscillation threshold current density of the laser device.

【0040】したがって、この評価工程では、少なくと
も発光寿命が4ns以上のウエハを良品と判定するのが
望ましく、このように良品と判定されたウエハのみを以
後の工程に移すことにより、完成された半導体レーザ素
子における発振閾値電流密度のばらつきを抑えることが
可能となる。上記のような発光寿命のばらつきは結晶成
長条件のずれや成長材科の純度の低下に起因することが
多いため、この評価工程での管理により、これらの素子
不良を引き起こす要因を早急に排除することができる。
Therefore, in this evaluation step, it is desirable to judge a wafer having a light emission life of at least 4 ns as a non-defective product, and only the wafer judged to be a non-defective product in this way is moved to the subsequent steps to complete the semiconductor. It is possible to suppress variations in the oscillation threshold current density in the laser element. Since the variation of the light emission lifetime as described above is often caused by the deviation of the crystal growth conditions and the deterioration of the purity of the growth material family, the factors causing these device defects are promptly eliminated by the management in this evaluation process. be able to.

【0041】その後は、従来の製造方法と同様の処理P
3〜P11を行う。
After that, the same process P as in the conventional manufacturing method is performed.
Perform 3 to P11.

【0042】簡単に説明すると、上記p型GaAsコン
タクト層27上にAl23などの薄層28を形成した
後、図2(b)に示すように、フォトリソグラフィと化
学エッチングにより幅約5μmのメサストライプ部29
aを形成する(処理P3)。
Briefly, after forming a thin layer 28 such as Al 2 O 3 on the p-type GaAs contact layer 27, as shown in FIG. 2B, a width of about 5 μm is obtained by photolithography and chemical etching. The mesa stripe part 29
a is formed (process P3).

【0043】そして、上記メサストライプ部29aのA
23薄層28をマスクとする選択成長により、図2
(c)に示すように、該メサストライプ部29aの両側
にn型GaAs電流狭窄層29を選択的に成長する(処
理P4)。さらに、この時メサストライプ上部に成長し
た多結晶GaAs層29bを化学エッチングによりAl
23薄層28とともに除去する(処理P5)。
A of the mesa stripe portion 29a
As a result of selective growth using the l 2 0 3 thin layer 28 as a mask, as shown in FIG.
As shown in (c), n-type GaAs current confinement layers 29 are selectively grown on both sides of the mesa stripe portion 29a (process P4). Further, at this time, the polycrystalline GaAs layer 29b grown on the upper portion of the mesa stripe is chemically etched to form Al.
Removed with 2 0 3 thin layer 28 (process P5).

【0044】さらに、ウエハ(基板)を約100μmま
で薄層化した後、図2(d)に示すように、上記メサス
トライプ部29a及び電流狭窄層29上にAu/AuZ
n構造のp型オーミック電極を、基板裏面側にAuGe
/Ni構造のn型オーミック電極を形成する(処理P
6)。
Further, after the wafer (substrate) is thinned to about 100 μm, Au / AuZ is formed on the mesa stripe portion 29a and the current constriction layer 29 as shown in FIG. 2 (d).
The n-type p-type ohmic electrode is formed on the back side of the substrate by AuGe.
/ Ni structure n-type ohmic electrode is formed (Process P
6).

【0045】次に、基板をこれがバー状となるようメサ
ストライプ部29aに垂直な方向に劈開して(処理P
7)、長さ約800μmのレーザ共振器を形成し、劈開
両端面に反射率制御のための誘電体薄層を真空蒸着によ
り成長する(処理P8)。
Next, the substrate is cleaved in a direction perpendicular to the mesa stripe portion 29a so that the substrate has a bar shape (process P).
7) A laser resonator having a length of about 800 μm is formed, and a dielectric thin layer for controlling the reflectance is grown on both ends of the cleave by vacuum evaporation (Process P8).

【0046】そして、上記バー状に劈開した基板を、さ
らに各メサストライプ毎に分割してレーザチップに切り
出し(処理P9)、このようにチップに切り出されたレ
ーザチップについて、そのパルス駆動により発振閾値な
どの素子特性の確認を行って良品選別し(処理10)、
良品のみをレーザ素子用ステムにマウントして(処理1
1)、配線を施して半導体レーザ素子を完成する。
The substrate cleaved in the bar shape is further divided into mesa stripes and cut into laser chips (process P9). With respect to the laser chips thus cut out, the oscillation threshold is generated by pulse driving. Confirm the element characteristics such as and select good products (Process 10),
Mount only the good product on the stem for laser device (Process 1
1), wiring is performed to complete the semiconductor laser device.

【0047】このように本実施例における発光層の評価
は、2インチ径のウエハの極一部分をエッチングするの
みで行えるため、その後の製造プロセスに影響を与える
ことがない。この評価工程としてはフォトルミネッセン
スの強度を用いることも可能であるが、生産工程として
再現性を維持するのは困難である。何故ならばフォトル
ミネッセンス強度は励起光源の強度や測定のレイアウ
ト、試料の表面状態、さらに積層構造に非常に敏感なた
めである。
As described above, the light emitting layer in this embodiment can be evaluated only by etching a very small portion of the wafer having a diameter of 2 inches, so that it does not affect the subsequent manufacturing process. Although it is possible to use the intensity of photoluminescence as this evaluation step, it is difficult to maintain reproducibility as a production step. This is because the photoluminescence intensity is very sensitive to the intensity of the excitation light source, the layout of measurement, the surface condition of the sample, and the laminated structure.

【0048】これに対し本実施例では、半導体基板上に
エピタキシャル成長された発光部101aの結晶性評価
を、活性層22を光励起した時に発生する該活性層22
からの発光光の減衰時間である蛍光寿命を測定すること
により行っているため、測定のレイアウトの変化、資料
表面の汚れ、発光層に影響を及ぼさない層での表面状態
の異常、層構造の微妙な揺らぎなど素子特性にあまり影
響しないような要因に左右されずに、もっとも重要な発
光層としての活性層の結晶性を再現性よく判断すること
ができる。
On the other hand, in this embodiment, the crystallinity of the light emitting portion 101a epitaxially grown on the semiconductor substrate is evaluated when the active layer 22 is photoexcited.
Since the measurement is performed by measuring the fluorescence lifetime, which is the decay time of the emitted light from, the layout of the measurement is changed, the surface of the sample is dirty, the surface condition is abnormal in the layer that does not affect the light emitting layer, and the layer structure is The crystallinity of the active layer, which is the most important light emitting layer, can be determined with good reproducibility without being influenced by factors such as subtle fluctuations that do not significantly affect the device characteristics.

【0049】また、この蛍光寿命測定を用いる結晶性の
評価方法は、発光部の活性層22に励起光を照射するだ
けで、結晶性評価のための活性層発光光を得ることがで
きるので、半導体基板上に発光部101aを構成する半
導体層を成長した直後に、ウエハ状態で実施でき、早期
に基板不良の要因を把握しウエハ歩留まりの低下を最小
限に低減できる。つまり、生産性に大きな影響を与える
発光部の成長工程での不良を早期に発見し、素子の良品
歩留まりを向上することができる。
In the crystallinity evaluation method using the fluorescence lifetime measurement, the active layer emission light for crystallinity evaluation can be obtained only by irradiating the active layer 22 of the light emitting portion with excitation light. Immediately after the semiconductor layer forming the light emitting portion 101a is grown on the semiconductor substrate, it can be carried out in a wafer state, the cause of the substrate defect can be grasped at an early stage, and the reduction in the wafer yield can be minimized. That is, it is possible to early find a defect in the growth process of the light emitting portion, which has a great influence on the productivity, and improve the yield of non-defective devices.

【0050】(実施例2)図4は本発明の第2の実施例
による赤色半導体レーザの製造方法を説明するための図
であり、上記製造方法における処理P1,P2,P2
c,P2d,P3a,P4a,P6〜P11の流れを示
している。また図5は、本実施例の赤外半導体レーザの
製造方法の主要工程における素子構造を示す断面図であ
る。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing method of a red semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention, wherein processes P1, P2 and P2 in the manufacturing method are performed.
The flow of c, P2d, P3a, P4a, and P6 to P11 is shown. Further, FIG. 5 is a cross-sectional view showing the element structure in the main steps of the method for manufacturing an infrared semiconductor laser of this embodiment.

【0051】図において、102は本実施例の赤色半導
体レーザ素子で、そのn型GaAs基板1上にはn型G
aAsバッファ層20を介して発光部102aが設けら
れている。この発光部102aは、Al0.1Ga0.9As
活性層31を、その下側のn型Al0.5Ga0.5As下ク
ラッド層30と、その上側のp型Al0.5Ga0.5As上
クラッド層32により挟み込んでなる構造を有してい
る。
In the figure, reference numeral 102 denotes a red semiconductor laser device of this embodiment, which has an n-type G on the n-type GaAs substrate 1.
The light emitting unit 102a is provided via the aAs buffer layer 20. The light emitting portion 102a is made of Al 0.1 Ga 0.9 As.
The active layer 31 has a structure in which it is sandwiched between an n-type Al 0.5 Ga 0.5 As lower cladding layer 30 on the lower side thereof and a p-type Al 0.5 Ga 0.5 As upper cladding layer 32 on the upper side thereof.

【0052】そして、該上クラッド層32上には、その
中央部にストライプ溝33aを有するn型GaAs電流
狭窄層33が形成されており、該電流狭窄層33上に
は、該ストライプ溝33aを埋め込むよう、p型Al
0.5Ga0.5Asクラッド層34が形成されている。この
クラッド層34上には、p型GaAsコンタクト層35
を介してp型電極3が形成され、基板裏面側にはn型電
極2が形成されている。
An n-type GaAs current confinement layer 33 having a stripe groove 33a at the center thereof is formed on the upper cladding layer 32, and the stripe groove 33a is formed on the current confinement layer 33. P-type Al to be embedded
A 0.5 Ga 0.5 As clad layer 34 is formed. A p-type GaAs contact layer 35 is formed on the clad layer 34.
The p-type electrode 3 is formed through the substrate, and the n-type electrode 2 is formed on the back surface side of the substrate.

【0053】次に、780nm帯半導体レーザの製造方
法について説明する。
Next, a method of manufacturing a 780 nm band semiconductor laser will be described.

【0054】まず、n型GaAs基板1の前処理P1を
行い、その後該基板1を有機金属気相成長装置に導入
し、半導体レーザの発光部の結晶成長を含む結晶成長処
理を行う。
First, the pretreatment P1 of the n-type GaAs substrate 1 is performed, and then the substrate 1 is introduced into the metal-organic vapor phase epitaxy apparatus, and the crystal growth process including the crystal growth of the light emitting portion of the semiconductor laser is performed.

【0055】すなわち、図5(a)に示すように、2イ
ンチ径のn型GaAs基板1上にn型Al0.5Ga0.5
s下クラッド層30、Al0.1Ga0.9As活性層31、
p型Al0.5Ga0.5As上クラッド層32及びn型Ga
s電流ブロック層33を順次結晶成長する(処理P
2)。
That is, as shown in FIG. 5A, n-type Al 0.5 Ga 0.5 A is formed on an n-type GaAs substrate 1 having a diameter of 2 inches.
s lower clad layer 30, Al 0.1 Ga 0.9 As active layer 31,
p-type Al 0.5 Ga 0.5 As upper cladding layer 32 and n-type Ga
Successively grown an A s current blocking layer 33 (process P
2).

【0056】この後、成長基板を有機金属気相成長装置
より取り出し、結晶性評価工程に移る。
After that, the growth substrate is taken out from the metal-organic vapor phase epitaxy apparatus, and the crystallinity evaluation step is performed.

【0057】成長済みの2インチ径ウエハ上にフォトマ
スクを用いてエッチング処理を施し、その表面の型G
aAs電流狭窄層33を約2mm径の範囲でエッチング
除去する(処理P2c)。このときのエッチング液とし
ては硫酸、過酸化水素水、水の混合物やアンモニア水
過酸化水素水の混合物などを用いると所望の層のみ選択
的にエッチングできる。
Etching is performed on the grown wafer having a diameter of 2 inches using a photomask, and the n- type G
The aAs current constriction layer 33 is removed by etching within a diameter range of about 2 mm (process P2c). At this time, when a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution, water or a mixture of ammonia water and hydrogen peroxide solution is used as an etching solution, only a desired layer can be selectively etched.

【0058】次に、n型GaAs層を除去した部分に波
長580nmのパルス色素レーザを用いて活性層のみを
光励起し、そこから発生した活性層発光の発光減衰時間
を測定する(処理P2d)。励起波長を580nmに選
ぶと、活性層より表面側の他の半導体層での光吸収はほ
とんどなく活性層を効率よく励起できる。この場合活性
層の発光波長は780nmである。
Next, a pulse dye laser having a wavelength of 580 nm is used to optically excite only the active layer in the portion where the n-type GaAs layer is removed, and the emission decay time of the active layer emission generated therefrom is measured (process P2d). When the excitation wavelength is selected to be 580 nm, there is almost no light absorption in other semiconductor layers on the surface side of the active layer, and the active layer can be excited efficiently. In this case, the emission wavelength of the active layer is 780 nm.

【0059】励起光の強度を約10μJ/cm2とする
と活性層発光の減衰時定数は結晶中でのキャリアの非発
光再結合寿命に支配される。
When the intensity of the excitation light is set to about 10 μJ / cm 2 , the decay time constant of the light emission of the active layer is dominated by the non-radiative recombination lifetime of carriers in the crystal.

【0060】このためこの工程にて、最初の結晶成長工
程により形成された発光層の結晶性を正確に判断でき
る。この場合も図3に示したものと同様に活性層発光寿
命と素子の発振閾値電流密度の関係が得られる。この実
施例では、発光寿命(蛍光寿命)が大きくなるに従っ
て、発振閾値電流密度が低下し、発光寿命が10ns以
上になると、発振閾値電流密度がほぼ一定値になるとい
う関係が得られた。従って、本実施例の素子に対しては
少なくとも発光寿命が10ns以上のウエハのみを以後
の工程に移すことが望ましく、これにより、完成された
半導体レーザ素子における発振閾値電流密度のばらつき
を抑えることができる。
Therefore, in this step, the crystallinity of the light emitting layer formed by the first crystal growth step can be accurately judged. Also in this case, the relationship between the emission lifetime of the active layer and the oscillation threshold current density of the device can be obtained as in the case shown in FIG. In this example, the oscillation threshold current density decreases as the emission lifetime (fluorescence lifetime) increases, and when the emission lifetime becomes 10 ns or more, the oscillation threshold current density has a substantially constant value. Therefore, for the device of this embodiment, it is desirable to move only the wafer having an emission lifetime of 10 ns or more to the subsequent process, and thereby suppress the variation of the oscillation threshold current density in the completed semiconductor laser device. it can.

【0061】上記のような発光寿命のばらつきは結晶成
長条件のずれや成長材科の純度の低下に起因することが
多いためこの工程での管理により、これらの素子不良の
要因を早急に排除することができる。
The variation of the light emission lifetime as described above is often caused by the deviation of the crystal growth conditions and the deterioration of the purity of the growth material. Therefore, by controlling in this step, the factors of these element defects are promptly eliminated. be able to.

【0062】次に、図5(b)に示すようにフォトリソ
グラフィと化学エッチングによりp型AlGaAs層3
2まで達する5μmのストライプ溝33aを形成する
(処理P3a)。そして図5(c)に示すように、液相
成長装置によりp型Al0.5Ga0.5Asクラッド層3
4、p型GaAsコンタクト(キャップ)層35を成長
する(処理P4a)。
Next, as shown in FIG. 5B, the p-type AlGaAs layer 3 is formed by photolithography and chemical etching.
A 5 μm stripe groove 33a reaching 2 is formed (process P3a). Then, as shown in FIG. 5C, a p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 3 was formed by a liquid phase growth apparatus.
4. P-type GaAs contact (cap) layer 35 is grown (process P4a).

【0063】さらにウエハを裏面側から加工して約10
0μmまで薄層化した後、真空蒸着処理より、図5
(d)に示すように、コンタクト層35上にAu/Au
Zn構造のp型オーミック電極3を、基板裏面側にAu
Ge/Ni構造のn型オーミック電極2を形成する(処
理P6)。
Further, the wafer is processed from the back side to about 10
After thinning to 0 μm, vacuum deposition process
As shown in (d), Au / Au is formed on the contact layer 35.
A Zn-type p-type ohmic electrode 3 is formed on the back side of the substrate by Au.
An n-type ohmic electrode 2 having a Ge / Ni structure is formed (process P6).

【0064】次に、基板をこれがバー状となるようスト
ライプ溝に垂直な方向に劈開し(処理P7)、約250
μmのレーザ共振器を形成し、劈開両端面に端面保護の
ための誘電体薄層を真空蒸着により成長する(処理P
8)。
Next, the substrate is cleaved in the direction perpendicular to the stripe grooves so that it becomes bar-shaped (process P7), and about 250
A μm laser resonator is formed, and a dielectric thin layer for protecting the end faces is grown on both ends of the cleave by vacuum deposition (Process P).
8).

【0065】そして、上記バー状に劈開した基板を、さ
らに各ストライプ溝部毎に分割してレーザチップに切り
出し(処理P9)、このようにチップに切り出されたレ
ーザチップについて、そのパルス駆動により発振閾値な
どの素子特性を確認して良品選別し(処理P10)、良
品のみをレーザ素子用ステムにマウントし(処理P1
1)、配線を施して半導体レーザ素子を完成する。
Then, the substrate cleaved in the shape of the bar is further divided into stripe grooves and cut into laser chips (process P9). With respect to the laser chips thus cut, an oscillation threshold value is obtained by pulse driving. Check the device characteristics such as, and select good products (process P10), mount only good products on the laser device stem (process P1).
1), wiring is performed to complete the semiconductor laser device.

【0066】このような構成の第2の実施例において
も、上記第1の実施例と同様の効果がある。
The second embodiment having such a structure also has the same effect as that of the first embodiment.

【0067】(実施例3)図6は本発明の第3の実施例
による高輝度発光ダイオード(LED)の製造方法の主
要工程における素子構造を示す断面図、図7は、上記第
3の実施例による発光ダイオードの活性層蛍光寿命とL
EDチップ輝度との関係を示す図である。また図10は
本実施例及び後述する第4,第5実施例の、結晶性評価
工程を導入したLED製造プロセスにおける処理の流れ
をまとめて示している。
(Embodiment 3) FIG. 6 is a sectional view showing an element structure in a main step of a method of manufacturing a high brightness light emitting diode (LED) according to a third embodiment of the present invention, and FIG. Fluorescence lifetime and L of active layer of light emitting diode according to example
It is a figure which shows the relationship with ED chip brightness. In addition, FIG. 10 collectively shows the processing flow in the LED manufacturing process in which the crystallinity evaluation step is introduced in this embodiment and fourth and fifth embodiments described later.

【0068】一般に、高輝度LEDの構造は大きく3種
類に分けられるため、この実施例では、その中の第1の
構造,つまりGaP電流拡散層を有する素子構造につい
て製造方法を説明する。
In general, the structure of a high-brightness LED is roughly classified into three types. Therefore, in this example, the manufacturing method will be described for the first structure among them, that is, the device structure having a GaP current diffusion layer.

【0069】図6において、103は本実施例の高輝度
発光ダイオードで、そのn型GaAs基板1上にはn型
GaAsバッファ層20を介して発光部103aが設け
られている。この発光部103aは、ノンドープ(Al
0.3Ga0.70.5In0.5P活性層41を、その下側のn
型Al0.5In0.5P下クラッド層40と、その上側のp
型Al0.5In0.5Pクラッド層42とにより挟み込んで
なる構造を有し、該上クラッド層42上には、p型Ga
P電流拡散層43が配置されている。この拡散層43上
にはp型電極4が形成され、基板1の裏面側にはn型電
極2が形成されている。
In FIG. 6, reference numeral 103 is a high-intensity light emitting diode of this embodiment, and a light emitting portion 103a is provided on the n type GaAs substrate 1 via an n type GaAs buffer layer 20. This light emitting portion 103a is made of non-doped (Al
0.3 Ga 0.7 ) 0.5 In 0.5 P active layer 41 with n below
Type Al 0.5 In 0.5 P lower clad layer 40 and p above it
Type Al 0.5 In 0.5 P clad layer 42 and a p-type Ga layer on the upper clad layer 42.
The P current diffusion layer 43 is arranged. A p-type electrode 4 is formed on the diffusion layer 43, and an n-type electrode 2 is formed on the back surface side of the substrate 1.

【0070】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0071】n型GaAs基板1の前処理P1を行い、
該基板1を有機金属気相成長装置に導入し、図6(a)
に示すダブルヘテロ型のLEDの発光層を成長する。
Pretreatment P1 of the n-type GaAs substrate 1 is performed,
The substrate 1 was introduced into a metal-organic vapor phase epitaxy apparatus, and as shown in FIG.
The light emitting layer of the double hetero type LED shown in FIG.

【0072】すなわち、まず、2インチ又は3インチ径
のn型GaAs基板1に前処理P1を施した後、該基板
1上にn型GaAsバッファ層20を成長し、続いて、
n型Al0.5In0.5Pクラッド層40、ノンドープ(A
0.3Ga0.70.5In0.5P活性層41、p型Al0.5
In0.5Pクラッド層42を順次結晶成長し(処理P
2)、さらに続いてp型GaP電流拡散層43を結晶成
長する(処理P4b)。
That is, first, after performing pretreatment P1 on the n-type GaAs substrate 1 having a diameter of 2 inches or 3 inches, the n-type GaAs buffer layer 20 is grown on the substrate 1, and then,
n-type Al 0.5 In 0.5 P cladding layer 40, non-doped (A
l 0.3 Ga 0.7 ) 0.5 In 0.5 P active layer 41, p-type Al 0.5
The In 0.5 P clad layer 42 is sequentially crystal-grown (process P
2) Then, the p-type GaP current diffusion layer 43 is further crystal-grown (process P4b).

【0073】この後、成長基板を結晶成長装置より取り
出し、結晶性評価工程に移る。
After that, the growth substrate is taken out of the crystal growth apparatus and the crystallinity evaluation step is performed.

【0074】上述した本実施例の素子構造では、GaP
電流拡散層は、活性層での発光が均一なるよう活性層へ
の電流注入が均一に行われるようにするもので、また発
光波長590nmの光は吸収しないようにようにしてあ
る。
In the device structure of this embodiment described above, GaP
The current diffusion layer is for uniformly injecting current into the active layer so that light emission in the active layer is uniform, and is designed not to absorb light having an emission wavelength of 590 nm.

【0075】ここでは、高輝度LED構造において発光
層の蛍光寿命を測定するために、550nmのパルス色
素レーザ光を用いて活性層のみを選択的に励起し、発生
した蛍光減衰時間を測定する。GaP電流拡散層43は
吸収端が547nmであり、間接遷移吸収であるため、
励起波長が550nmであっても電流拡散層での光吸収
はほとんどなく活性層を効率よく励起できる。この場合
の活性層発光寿命と素子の発光特性の関係は図7に示す
通りであり、これは活性層幅0.6μm、活性層のAl
混晶比0.3の場合の測定結果である。
Here, in order to measure the fluorescence lifetime of the light-emitting layer in the high-brightness LED structure, only the active layer is selectively excited by using a pulsed dye laser beam of 550 nm, and the generated fluorescence decay time is measured. Since the GaP current diffusion layer 43 has an absorption edge of 547 nm and is an indirect transition absorption,
Even if the excitation wavelength is 550 nm, there is almost no light absorption in the current diffusion layer, and the active layer can be excited efficiently. The relationship between the emission lifetime of the active layer and the emission characteristics of the device in this case is as shown in FIG. 7, where the width of the active layer is 0.6 μm and the Al of the active layer is
It is a measurement result when the mixed crystal ratio is 0.3.

【0076】このように、ウエハ間では発光寿命がばら
つくことがあり、レーザ素子同様、発光寿命が発光特性
に大きく影響していることがわかった。したがってこの
評価工程において少なくとも蛍光寿命が15ns以上の
ウエハのみを以後の工程に移し、それ以下は特性不良と
してロットアウトにすることが望ましい。これにより、
十分な発光特性のよい発光ダイオードが得られる。
As described above, it was found that the light emission life may vary between wafers, and the light emission life greatly affects the light emission characteristics as in the laser device. Therefore, in this evaluation step, it is desirable that only wafers having a fluorescence lifetime of at least 15 ns be transferred to the subsequent steps, and those below that should be lot-out because of poor characteristics. This allows
A light emitting diode having a sufficient light emitting characteristic can be obtained.

【0077】このような発光寿命のばらつきは成長条件
のずれや成長材科の純度の低下または成長装置の不具合
に起因することが多いために、この結晶性評価工程での
管理によりこれらの素子不良の要因を早急に排除するこ
とができる。
Such variations in light emission life are often caused by a deviation in growth conditions, a decrease in the purity of the growth material, or a defect in the growth apparatus. Therefore, these element defects are caused by the management in this crystallinity evaluation step. The factor of can be eliminated immediately.

【0078】このように、結晶性評価工程を通過したウ
エハにのみ、図6(b)のようにその表面側及び裏面側
にそれぞれp型電極4、n型電極3をつけて(処理P
6)、LEDの素子化工程に入れる。
As described above, only on the wafer that has passed the crystallinity evaluation step, the p-type electrode 4 and the n-type electrode 3 are attached to the front surface side and the back surface side, respectively, as shown in FIG.
6) Enter the LED element process.

【0079】この素子化工程では、ウエハのスクライブ
処理P7,チップ分割処理P9により、LEDチップを
形成し、さらにLEDチップのパルス駆動により素子特
性を確認して良品選別し(処理P10)、良品のみをリ
ードフレームにマウントし(処理P11a)、樹脂モー
ルドを行って(処理P12)、発光ダイオードを完成す
る。
In this element formation process, LED chips are formed by wafer scribing process P7 and chip division process P9, and the element characteristics are confirmed by pulse driving of the LED chips to select good products (process P10). Is mounted on a lead frame (process P11a), and resin molding is performed (process P12) to complete the light emitting diode.

【0080】本実施例においても、上述したのようなプ
ロセスによって、素子化工程に投入するウエハを、結晶
性評価工程で選別することによって、素子化処理後の歩
留まりを向上させ、特性,品質の安定化を図ることがで
きる。
Also in this embodiment, by selecting the wafers to be put into the elementizing step in the crystallinity evaluation step by the above-described process, the yield after the elementizing process is improved and the characteristics and quality are improved. Stabilization can be achieved.

【0081】(実施例4)図8は、本発明の第4の実施
例によるAlGaAs電流拡散層を持つ高輝度LEDの
製造方法を説明するための図であり、該製造方法におけ
る主要工程における素子の断面構造を示している。
(Embodiment 4) FIG. 8 is a diagram for explaining a method of manufacturing a high-brightness LED having an AlGaAs current diffusion layer according to a fourth embodiment of the present invention, and elements in the main steps of the manufacturing method. The cross-sectional structure of is shown.

【0082】この実施例の高輝度発光ダイオード104
は、上記第3の実施例の高輝度発光ダイオード103に
おけるp型GaP電流拡散層43に代えて、p型Al
0.7Ga0.3As電流拡散層44を用い、該電流拡散層4
4上にp型(Al0.5Ga0.50.5In0.5P保護層45
形成している。また、この実施例では、p型電極4
は、上記保護層45上にp型GaAsキャップ層46を
介して配置している。その他の構成は上記第3の実施例
の素子構造と同一である。
High brightness light emitting diode 104 of this embodiment
Instead of the p-type GaP current diffusion layer 43 in the high-intensity light-emitting diode 103 of the third embodiment, p-type Al
0.7 Ga 0.3 As current diffusion layer 44 is used.
P-type (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P protective layer 45 on
Is formed. In addition, in this embodiment, the p-type electrode 4
Are arranged on the protective layer 45 via a p-type GaAs cap layer 46. The other structure is the same as the element structure of the third embodiment.

【0083】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0084】まず、n型GaAs基板1の前処理P1を
行った後、該基板1を有機金属気相成長装置に導入し、
図8(a)に示すダブルヘテロ型のLEDを構成する発
光層を成長する。
First, after performing pretreatment P1 on the n-type GaAs substrate 1, the substrate 1 is introduced into a metal-organic chemical vapor deposition apparatus,
A light emitting layer forming the double hetero LED shown in FIG. 8A is grown.

【0085】すなわち、2インチ又は3インチ径のn型
GaAs基板1上にn型GaAsバッファ層20を成長
し、続いてn型Al0.5In0.5Pクラッド層40、ノン
ドープ(Al0.3Ga0.70.5In0.5P活性層41、p
型Al0.5In0.5Pクラッド層42を順次結晶成長し
(処理P2)、さらに続いて、p型Al0.7Ga0.3As
電流拡散層44の結晶成長(処理P4b)を行い、p型
(Al0.5Ga0.50.5In0.5P保護層45、及びp型
GaAsキャップ層46の結晶成長を行う。
That is, the n-type GaAs buffer layer 20 is grown on the n-type GaAs substrate 1 having a diameter of 2 inches or 3 inches, and then the n-type Al 0.5 In 0.5 P clad layer 40 and the non-doped (Al 0.3 Ga 0.7 ) 0.5 are formed. In 0.5 P active layer 41, p
Type Al 0.5 In 0.5 P clad layer 42 is sequentially crystal-grown (process P2), and then p type Al 0.7 Ga 0.3 As
Crystal growth of the current diffusion layer 44 (process P4b) is performed, and crystal growth of the p-type (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P protective layer 45 and the p-type GaAs cap layer 46 is performed.

【0086】その後、p型GaAsキャップ層46を、
p型電極4のパターンとなるように選択的にエッチング
するか(処理P4c)、あるいはウエハ面内の一部のみ
を部分エッチングしてから、結晶性評価工程に入る。
Then, the p-type GaAs cap layer 46 is formed,
The crystallinity evaluation step is performed after selectively etching the surface of the p-type electrode 4 (process P4c) or partially etching only a part of the wafer surface.

【0087】該結晶性評価工程では、上記第3の実施例
の素子構造と同様、蛍光寿命評価用の励起波長は550
nmであることが望ましいが、GaAsキャップ層46
は550nmの波長を吸収するため、発光層に550n
mの励起波長を到達させるためには、GaAsキャップ
層を部分エッチングしてから評価工程に移る必要があ
る。ただし、GaAsキャップ層が〜500オングスト
ロームと十分薄い場合には励起光吸収率は低くなり、エ
ッチングする必要はない。この場合も、活性層発光寿命
と素子の発光特性の関係は図7に示すようになる。
In the crystallinity evaluation step, as in the device structure of the third embodiment, the excitation wavelength for fluorescence lifetime evaluation was 550.
nm is desirable, but the GaAs cap layer 46
Absorbs a wavelength of 550 nm, the light emitting layer is 550 n
In order to reach the excitation wavelength of m, it is necessary to partially etch the GaAs cap layer and then move to the evaluation step. However, if the GaAs cap layer is thin enough to have a thickness of about 500 angstroms, the absorption rate of excitation light will be low, and etching is not necessary. Also in this case, the relationship between the emission lifetime of the active layer and the emission characteristics of the device is as shown in FIG.

【0088】この実施例の高輝度LEDにおいても、第
3の実施例の素子構造のLEDと同様な特性を示してお
り、発光寿命は発光特性に大きく影響していることがわ
かった。
The high-brightness LED of this example also showed the same characteristics as the LED of the element structure of the third example, and it was found that the light emission life greatly affected the light emission characteristics.

【0089】したがってこの評価工程において少なくと
も蛍光寿命が15ns以上のウエハのみを以後の工程に
移し、それ以下は特性不良としてロットアウトにするこ
とが望ましい。
Therefore, in this evaluation step, it is desirable that at least wafers having a fluorescence lifetime of 15 ns or more are moved to the subsequent steps, and if the wafers have a fluorescence lifetime of 15 ns or more, the wafers having a fluorescence lifetime of 15 ns or less are considered to be defective and are lot out.

【0090】このような発光寿命のばらつきは成長条件
のずれや成長材科の純度の低下または成長装置の不具合
に起因することが多いために、この結晶性評価工程での
管理によりこれらの素子不良の要因を早急に排除するこ
とができる。
Such variations in light emission lifetime are often caused by a shift in growth conditions, a reduction in the purity of the growth material, or a defect in the growth apparatus. Therefore, these element defects are caused by the management in this crystallinity evaluation step. The factor of can be eliminated immediately.

【0091】その後、上記のように、結晶性評価工程を
通過したウエハのみに対して電極形成処理を施して(処
理P6)、図8(c)のように、上記キャップ層46上
にp型電極4を形成し、一方基板の裏面側にn型電極2
を形成して、LEDの素子化工程に入れる。このLED
の素子化工程では、上記第3の実施例と同様の処理P7
〜P10,P11a,P12により、発光ダイオードが
形成される。
Thereafter, as described above, only the wafer that has passed the crystallinity evaluation step is subjected to an electrode forming process (process P6), and the p-type layer is formed on the cap layer 46 as shown in FIG. 8C. The electrode 4 is formed, and the n-type electrode 2 is formed on the back side of the one substrate.
Are formed and put into the LED element formation process. This LED
In the element forming process of step P7, the same process P7 as in the third embodiment is performed.
A light emitting diode is formed by P10, P11a, and P12.

【0092】本実施例においても、上記のようなプロセ
スによって、素子化工程に投入するウエハを、結晶性評
価工程で選別することによって、素子化処理後の歩留ま
りを向上させ、特性,品質の安定化を図ることができ
る。
Also in the present embodiment, the wafers to be put into the elementizing process are selected in the crystallinity evaluation step by the above-described process, so that the yield after the elementizing process is improved and the characteristics and quality are stabilized. Can be realized.

【0093】(実施例5)図9は、本発明の第5の実施
例による、内部に電流ブロック層を持つ高輝度LEDの
製造方法を説明するための図であり、該製造方法におけ
る主要工程における素子の断面構造を示している。
(Embodiment 5) FIG. 9 is a view for explaining a method of manufacturing a high-brightness LED having a current block layer inside according to a fifth embodiment of the present invention, and the main steps in the manufacturing method. 2 shows a cross-sectional structure of the element in FIG.

【0094】図において、105は本実施例の高輝度発
光ダイオードで、そのn型GaAs基板1上にはn型G
aAsバッファ層20を介して発光部103aが設けら
れている。この発光部103aは、ノンドープ(Al
0.3Ga0.70.5In0.5P活性層41を、その下側のn
型Al0.5In0.5P下クラッド層40と、その上側のp
型Al0.5In0.5Pクラッド層42とにより挟み込んで
なる構造を有し、該上クラッド層42上の中央部分に
は、n型(AlxGa1-x0.5In0.5P(x=0.5〜1.
0)電流ブロック層47が配置されている。
In the figure, reference numeral 105 denotes a high-intensity light emitting diode of this embodiment, which has an n-type G on the n-type GaAs substrate 1.
The light emitting unit 103a is provided via the aAs buffer layer 20. This light emitting portion 103a is made of non-doped (Al
0.3 Ga 0.7 ) 0.5 In 0.5 P active layer 41 with n below
Type Al 0.5 In 0.5 P lower clad layer 40 and p above it
Has a structure comprising sandwiched by the type Al 0.5 In 0.5 P cladding layer 42, the central portion on the upper cladding layer 42, n-type (Al x Ga 1-x) 0.5 In 0.5 P (x = 0.5~ 1.
0) The current blocking layer 47 is arranged.

【0095】そして、電流ブロック層47及び上クラッ
ド層42上には、p型Al 0.7 Ga0.3As電流拡散層4
4が設けられ、その表面には、p型(Al0.5Ga0.5
0.5In0.5P保護層45が形成されている。
The p-type Al 0.7 Ga 0.3 As current diffusion layer 4 is formed on the current blocking layer 47 and the upper cladding layer 42.
4 is provided on the surface of which is p-type (Al 0.5 Ga 0.5 ).
A 0.5 In 0.5 P protective layer 45 is formed.

【0096】また、この保護層45上には、p型GaA
sキャップ層46を介してp型電極4が配置され、上記
基板1の裏面側にはn型電極2が形成されている。
Further, on the protective layer 45, p-type GaA is formed.
The p-type electrode 4 is arranged via the s cap layer 46, and the n-type electrode 2 is formed on the back surface side of the substrate 1.

【0097】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0098】まず、n型GaAs基板1の前処理P1を
行った後、該基板1を有機金属気相成長装置に導入し、
図9(a)に示すLED用のダブルヘテロ型の発光層を
成長する。
First, after performing pretreatment P1 on the n-type GaAs substrate 1, the substrate 1 is introduced into a metal-organic chemical vapor deposition apparatus,
A double hetero type light emitting layer for LED shown in FIG. 9A is grown.

【0099】すなわち、2インチ又は3インチ径のn型
GaAs基板1上にn型GaAsバッファ層20を結晶
成長し、続いて、n型Al0.5In0.5Pクラッド層4
0、ノンドープ(Al0.3Ga0.70.5In0.5P活性層
41、及びp型Al0.5In0.5Pクラッド属42を順次
結晶成長し(処理P2)、さらに続いて、n型(Alx
Ga1-x0.5In0.5P電流ブロック層47を結晶成長
する。
That is, the n-type GaAs buffer layer 20 is crystal-grown on the n-type GaAs substrate 1 having a diameter of 2 inches or 3 inches, and then the n-type Al 0.5 In 0.5 P clad layer 4 is formed.
0, a non-doped (Al 0.3 Ga 0.7 ) 0.5 In 0.5 P active layer 41, and a p-type Al 0.5 In 0.5 P clad layer 42 are sequentially crystal-grown (process P2), followed by n-type (Al x
The Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P current blocking layer 47 is crystal-grown.

【0100】次に、成長基板を結晶成長装置より取り出
し、結晶性評価工程(処理P2c)に移る。
Next, the growth substrate is taken out of the crystal growth apparatus and the crystallinity evaluation step (process P2c) is performed.

【0101】本実施例の素子構造では、上記第4実施例
におけるキャップ層はないので、エッチング工程なし
に、550nmのパルス色素レーザ光は活性層のみを選
択的に励起できる。この場合の活性層発光寿命と素子の
発光特性の関係は、図7に示す通りである。
In the device structure of this embodiment, since the cap layer in the fourth embodiment is not provided, the pulse dye laser beam of 550 nm can selectively excite only the active layer without the etching step. The relationship between the active layer emission life and the emission characteristics of the device in this case is as shown in FIG.

【0102】上記第3及び第4の実施例と違って、本実
施例の素子構造は電極4直下部分には、電流が流れない
ために、外部量子効率が第3及び第4の実施例の構造に
比べて約1.5倍高いが、蛍光寿命とLEDの輝度の対
応は良く、上記第3及び第4実施例の素子と同様に、蛍
光寿命が発光特性に大きく影響していることがわかっ
た。
Unlike the third and fourth embodiments described above, in the device structure of the present embodiment, since no current flows in the portion directly below the electrode 4, the external quantum efficiency is the same as that of the third and fourth embodiments. Although it is about 1.5 times higher than the structure, the correspondence between the fluorescence lifetime and the brightness of the LED is good, and the fluorescence lifetime greatly influences the light emission characteristics as in the case of the elements of the third and fourth embodiments. all right.

【0103】このように、ウエハ間では、発光寿命がば
らつくことがあり、レーザ素子同様、この評価工程にお
いて少なくとも蛍光寿命が10ns以上のウエハのみを
以後の工程に移行させ、それ以下は特性不良としてロッ
トアウトにすることが望ましい。
As described above, the emission lifetime may vary among the wafers, and like the laser device, only wafers having a fluorescence lifetime of 10 ns or more are moved to the subsequent steps in this evaluation process, and the wafers having a fluorescence lifetime of 10 ns or less are considered to have poor characteristics. Lot out is desirable.

【0104】なお、この実施例では、上記第3,第4の
実施例の素子と比べて、同じ発光寿命値に対する光出力
値が高いため、上記第3,第4の実施例の素子と同じ程
度の輝度を得たい場合は、上記のように発光寿命値が1
0ns以上のものを良品と判定すればよいが、さらに高
い輝度の素子を得たい場合は、発光寿命値が15ns以
上のものを良品と判定するというように、判定基準を高
くする必要がある。
In this embodiment, the light output value for the same emission lifetime value is higher than that of the elements of the third and fourth embodiments, and therefore the same as the elements of the third and fourth embodiments. If you want to obtain a certain level of brightness, the emission lifetime value is 1 as described above.
It is only necessary to determine that the product having a quality of 0 ns or more is a non-defective product. However, in order to obtain a device having higher brightness, it is necessary to raise the determination standard such that the device having a light emission lifetime value of 15 ns or more is determined to be a non-defective product.

【0105】このような発光寿命のばらつきは成長条件
のずれや成長材の純度の低下または成長装置の不具合
に起因することが多いために、この結晶性評価工程での
管理によりこれらの素子不良の要因を早急に排除するこ
とができる。
[0105] For this variation of the light emission life is often attributed to malfunction of the reduction or growth device purity displacement or growth materials of the growth conditions, these defective elements by the management of this crystalline evaluation process The factor of can be eliminated immediately.

【0106】そして、図9(b)に示すように、電流ブ
ロック層47を、後工程で形成されるp型電極のパター
ンと同一となるよう選択エッチングした(処理P2d)
後に、図9(c)のように、p型Al 0.7 Ga0.3As電
流拡散層44、p型(Al0.5Ga0.50.5In0.5P保
護層45、p型GaAsキャップ層46を順次晶成長
する(処理P4b)。なお、該p型GaAsキャップ層
46は、この時点でパターニングして、上記電流ブロッ
ク層47上にのみ残すようにしてもよい(処理P4c)
が、ここでは、電極形成後にキャップ層46のパターニ
ングを行う。
Then, as shown in FIG. 9B, the current blocking layer 47 was selectively etched so as to have the same pattern as the p-type electrode formed in the subsequent step (process P2d).
Later, as shown in FIG. 9 (c), the sequential crystal growth of the p-type Al 0.7 Ga 0.3 As current spreading layer 44, p-type (Al 0.5 Ga 0.5) 0.5 In 0.5 P protective layer 45, p-type GaAs cap layer 46 (Process P4b). The p-type GaAs cap layer 46 may be patterned at this point so that it remains only on the current blocking layer 47 (process P4c).
However, here, the cap layer 46 is patterned after the electrodes are formed.

【0107】次に、図9(d)のように、上記キャップ
層46上にp型電極4を形成し、基板の裏面側にn型電
極3を形成した(処理P6)後、p型電極3のパターン
と同一になるようにp型GaAsキャップ層46を選択
エッチングする。
Next, as shown in FIG. 9D, after the p-type electrode 4 is formed on the cap layer 46 and the n-type electrode 3 is formed on the back surface side of the substrate (process P6), the p-type electrode is formed. The p-type GaAs cap layer 46 is selectively etched so as to have the same pattern as that of No. 3.

【0108】その後は、LEDの素子化工程にて、上記
第3の実施例と同様の処理P7〜P10,P11a,P
12により、発光ダイオードが形成される。
Thereafter, in the LED element forming process, the same processes P7 to P10, P11a, and P as in the third embodiment are performed.
A light emitting diode is formed by 12.

【0109】このように本実施例では、図9(a)に示
すようにダブルヘテロ発光層を成長した後、蛍光寿命を
評価する工程を挿入できるために、発光特性が悪いロッ
トが、そのまま時間がかかる再成長工程にまわされるの
を回避して、発光特性のよいダブルヘテロ層を有する基
板のみを無駄なく次工程に流すことができる。これによ
り歩留まりの向上や特性の均一性が図れるのみならず、
装置の稼働率が向上し、生産性の向上とコストダウンに
寄与することができる。
As described above, in this embodiment, since the step of evaluating the fluorescence lifetime can be inserted after growing the double hetero emission layer as shown in FIG. However, it is possible to prevent the substrate from having to be subjected to such a re-growth step, and to pass only the substrate having the double hetero layer having good light emission characteristics to the next step without waste. As a result, not only can yield improvement and uniformity of characteristics be achieved, but
The operation rate of the device is improved, which can contribute to productivity improvement and cost reduction.

【0110】[0110]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、蛍光寿命
との間で相関を有する非発光再結合寿命の値によって結
晶性を判断しウエハの良否を判断するので、生産性に大
きな影響を与える発光層の成長工程での不良を再現性よ
く、しかもウエハの形状を破壊することなく早期に発見
することができ、素子の良品歩留まりを大幅に向上する
ことができる効果がある。
By the present invention as described above, according to the present invention lever, since it is determined the quality of the determination to the wafer crystallinity by the value of non-radiative recombination lifetime with a correlation between the fluorescence lifetime, productivity It is possible to detect defects in the growth process of the light emitting layer, which has a great influence, with good reproducibility, and to detect them early without destroying the shape of the wafer, and it is possible to significantly improve the yield of non-defective devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による赤色半導体レーザ
の製造方法を説明するための図であり、上記製造方法に
おける処理の流れを示している。
FIG. 1 is a diagram for explaining a manufacturing method of a red semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention, showing a processing flow in the manufacturing method.

【図2】上記第1の実施例及び従来技術による赤色半導
体レーザの製造方法の主要工程における素子構造を示す
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an element structure in main steps of the method for manufacturing a red semiconductor laser according to the first embodiment and the conventional technique.

【図3】上記第1の実施例の製造方法により製造される
赤色半導体レーザの活性層蛍光寿命と発振閾値電流密度
の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an active layer fluorescence lifetime and an oscillation threshold current density of a red semiconductor laser manufactured by the manufacturing method of the first embodiment.

【図4】本発明の第2の実施例による赤色半導体レーザ
の製造方法を説明するための図であり、上記製造方法に
おける処理の流れを示している。
FIG. 4 is a view for explaining the manufacturing method of the red semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention, showing the flow of processing in the manufacturing method.

【図5】本発明の第2の実施例による赤外半導体レーザ
の製造方法の主要工程における素子構造を示す断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view showing an element structure in a main step of a method for manufacturing an infrared semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例による発光ダイオードの
製造方法の主要工程における素子構造を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing an element structure in a main process of a method for manufacturing a light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.

【図7】上記第3の実施例による発光ダイオードの活性
層蛍光寿命とLEDチップ輝度との関係を示す図であ
る。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the active layer fluorescence lifetime and the LED chip brightness of the light emitting diode according to the third embodiment.

【図8】本発明の第4の実施例による発光ダイオードの
製造方法の主要工程における素子構造を示す断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view showing an element structure in a main process of a method for manufacturing a light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第6の実施例による発光ダイオードの
製造方法の主要工程における素子構造を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing an element structure in a main process of a method for manufacturing a light emitting diode according to a sixth embodiment of the present invention.

【図10】上記第3,第4,及び第5の実施例の発光ダ
イオードの製造工程における処理の流れをまとめて示す
図である。
FIG. 10 is a diagram collectively showing a process flow in a manufacturing process of the light emitting diode of the third, fourth, and fifth embodiments.

【図11】従来の赤色半導体レーザの製造方法における
処理の流れを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a process flow in a conventional method for manufacturing a red semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs基板 2 n型電極 3,4 p型電極 20 n型GaAsバッファ層 21 n型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッド層 22 Ga0.4In0.6P活性層 23 p型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッド層 24 GaInPエッチストップ層 25 p型(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pクラッド層
25 26 p型Ga0.5In0.5P薄層 27 p型GaAsコンタクト層 28 Al23薄膜 29 n型GaAs電流狭さく層 30 n型Al0.5Ga0.5Asクラッド層 31 Al0.1Ga0.9As活性層 32 p型Al0.5Ga0.5Asクラッド層 33 n型GaAs電流ブロック層 34 p型Al0.5Ga0.5Asクラッド層 35 p型GaAsコンタクト層 40 n型Al0.5In0.5Pクラッド層 41 ノンドープ(Al0.3Ga0.70.5In0.5P活性
層 42 p型Al0.5In0.5Pクラッド層 43 p型GaP電流拡散層 44 p型Al0.7Ga0.3As電流拡散層 45 p型(Al0.5Ga0.50.5In0.5P保護層 46 p型GaAsキャップ層 47 n型(AlxGa1-x0.5In0.5P(x=0.5〜
1.0)電流ブロック層 101,102 半導体レーザ 101a 102a,103a 発光部 103,104,105 高輝度発光ダイオード
1 n-type GaAs substrate 2 n-type electrode 3,4 p-type electrode 20 n-type GaAs buffer layer 21 n-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P clad layer 22 Ga 0.4 In 0.6 P active layer 23 p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P clad layer 24 GaInP etch stop layer 25 p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P clad layer 25 26 p-type Ga 0.5 In 0.5 P thin layer 27 p-type GaAs contact layer 28 Al 2 0 3 thin 29 n-type GaAs current narrowing layer 30 n-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 31 Al 0.1 Ga 0.9 As active layer 32 p-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 33 n-type GaA s current blocking layer 34 p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 35 p-type GaAs contact layer 40 n-type Al 0.5 In 0.5 P clad layer 41 undoped (Al 0.3 Ga 0.7 ) 0.5 In 0 .5 P active layer 42 p-type Al 0.5 In 0.5 P clad layer 43 p-type GaP current diffusion layer 44 p-type Al 0.7 Ga 0.3 As current diffusion layer 45 p-type (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P protective layer 46 p Type GaAs cap layer 47 n-type (Al x Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P (x = 0.5 to
1.0) Current blocking layers 101, 102 Semiconductor lasers 101a 102a, 103a Light emitting parts 103, 104, 105 High brightness light emitting diodes

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−226564(JP,A) 特開 平7−50331(JP,A) 特開 平5−291624(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-226564 (JP, A) JP-A-7-50331 (JP, A) JP-A-5-291624 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上にエピタキシャル成長によ
り、活性層を含む発光部を形成する工程と、 該半導体基板上に形成された活性層をウエハ状態で光励
起し、該活性層からの発光光の減衰時間である蛍光寿命
を測定し、基準蛍光寿命値以上で閾値電流密度がばらつ
かない値となる蛍光寿命と閾値電流密度との相関関係に
対して、この基準蛍光寿命以上の蛍光寿命を有するも
ののみを良品として選別することにより良品判断を行う
工程と、 該エピタキシャル成長を行った基板の良品選別を行う工
程と、 その後、該良品と判定された基板に対して、素子構造の
形成処理を行う工程とを含む半導体発光素子の製造方
法。
1. A step of forming a light emitting portion including an active layer on a semiconductor substrate by epitaxial growth, and the active layer formed on the semiconductor substrate is optically excited in a wafer state to attenuate light emitted from the active layer. The fluorescence lifetime, which is the time, is measured, and the fluorescence lifetime is equal to or greater than the reference fluorescence lifetime value, with respect to the correlation between the fluorescence lifetime and the threshold current density, which is a value at which the threshold current density does not vary above the reference fluorescence lifetime value. A step of determining a non-defective product by selecting only the non-defective product, a step of selecting a non-defective product of the substrate on which the epitaxial growth has been performed, and then performing a process for forming an element structure on the substrate judged to be the non-defective product. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
【請求項2】 前記発光部の形成後、前記蛍光寿命の測
定を行う前に、該発光部の表面部分を構成する半導体層
の一部を選択的にエッチング除去する工程を含み、 前記蛍光寿命の測定工程では、前記励起光を、該半導体
層のエッチング除去された部分から活性層に導入する請
求項に記載の半導体発光素子の製造方法。
2. The method includes the step of selectively etching away a part of a semiconductor layer forming a surface portion of the light emitting portion after forming the light emitting portion and before measuring the fluorescence lifetime. in the measuring step, the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1 for introducing the excitation light, the active layer from the etched portions of the semiconductor layer.
【請求項3】 前記蛍光寿命を測定するための励起光
が、発光層で吸収され、クラッド層で吸収されない波長
である請求項ないし請求項のいずれかに記載の半導
体発光素子の製造方法。
Wherein the fluorescence lifetime excitation light for measuring is absorbed by the light-emitting layer, a method of manufacturing a semiconductor device as claimed in any of claims 1 to 2 is a wavelength not absorbed by the cladding layer .
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