JP3463788B2 - Method for manufacturing semiconductor light emitting device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor light emitting device

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JP3463788B2
JP3463788B2 JP34976297A JP34976297A JP3463788B2 JP 3463788 B2 JP3463788 B2 JP 3463788B2 JP 34976297 A JP34976297 A JP 34976297A JP 34976297 A JP34976297 A JP 34976297A JP 3463788 B2 JP3463788 B2 JP 3463788B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置の光源等
に使用される半導体発光素子及びその製造方法に関し、
特に高輝度GaP発光ダイオード及びその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device used for a light source of a display device and a method of manufacturing the same.
In particular, it relates to a high brightness GaP light emitting diode and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、表示装置等に使用される半導体
発光素子は輝度が高いほど消費電力が少なくて済むた
め、高輝度化された半導体発光素子が望まれる。特に屋
外での使用には外乱光の影響を受けやすいため、より高
輝度化された半導体発光素子が望まれる。
2. Description of the Related Art In general, a semiconductor light emitting element used in a display device or the like consumes less power as the luminance is higher, so that a semiconductor light emitting element having high luminance is desired. In particular, a semiconductor light emitting device with higher brightness is desired because it is easily affected by ambient light when used outdoors.

【0003】この種の半導体発光素子の一例として、G
aP発光ダイオードがある。このGaP発光ダイオード
には、赤色発光及び緑色発光のものがあるが、高輝度を
要求される屋外表示用としてはNドープGaPからなる
緑色発光ダイオードが主流である。
As an example of this type of semiconductor light emitting device, G
There is an aP light emitting diode. This GaP light emitting diode includes red light emitting diode and green light emitting diode, but a green light emitting diode made of N-doped GaP is mainly used for outdoor displays requiring high brightness.

【0004】図9(A)に従来のGaP発光ダイオード
の断面構造を示す。このGaP発光ダイオードは、n型
GaP基板31上に、エピタキシャル成長により第1の
n型GaP層32、第2のn型GaP層33及びp型G
aP層34が順次積層された構造、即ち、n−n−n−
p構造を有する。また、p型GaP層34の上面には光
取出側p型電極35が形成され、n型GaP基板31の
下面にはn型電極30が形成されている。このGaP発
光ダイオードでは、pn接合を形成する第2のn型Ga
P層33が低キャリア濃度とされている。
FIG. 9A shows a sectional structure of a conventional GaP light emitting diode. This GaP light emitting diode has a first n-type GaP layer 32, a second n-type GaP layer 33 and a p-type G formed on an n-type GaP substrate 31 by epitaxial growth.
A structure in which the aP layer 34 is sequentially stacked, that is, n-n-n-
It has a p structure. A light extraction side p-type electrode 35 is formed on the upper surface of the p-type GaP layer 34, and an n-type electrode 30 is formed on the lower surface of the n-type GaP substrate 31. In this GaP light emitting diode, the second n-type Ga forming a pn junction is used.
The P layer 33 has a low carrier concentration.

【0005】このGaP発光ダイオードは、発光の再結
合過程が間接遷移である。このため、このGaP発光ダ
イオードを高輝度化するには、その結晶品位の向上、特
に、pn接合近傍の結晶性の向上が重要である。
In this GaP light emitting diode, the recombination process of light emission is an indirect transition. Therefore, in order to increase the brightness of this GaP light emitting diode, it is important to improve its crystal quality, especially, the crystallinity in the vicinity of the pn junction.

【0006】また、GaP発光ダイオードは発光波長に
対して結晶の光吸収量が小さく、結晶全体から外へ光が
放射される事から、高輝度化する上で光の取出効率を向
上させることも重要である。
Further, since the GaP light emitting diode has a small amount of light absorption of the crystal with respect to the emission wavelength and emits light from the entire crystal to the outside, it is possible to improve the light extraction efficiency in order to increase the brightness. is important.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従って、従来例のGa
P発光ダイオードにおいては、結晶品位を向上させるた
めにキャリア濃度を低く抑えている。しかしながら、こ
の場合には、結晶サイズに対する電流の拡がりが悪くな
り、極端な場合には光取出側p型電極35の直下のみが
発光することになる。即ち、図9(B)に示したよう
に、pn接合近傍の発光部における発光強度Ibの分布
が光取出側p型電極35の直下に集中するようになり、
光の取出効率が低くなるといった問題が生じる。
Therefore, the Ga of the conventional example is
In the P light emitting diode, the carrier concentration is kept low in order to improve the crystal quality. However, in this case, the spread of the current with respect to the crystal size becomes poor, and in an extreme case, only the portion directly below the light extraction side p-type electrode 35 emits light. That is, as shown in FIG. 9B, the distribution of the emission intensity Ib in the light emitting portion near the pn junction is concentrated immediately below the light extraction side p-type electrode 35.
There arises a problem that the light extraction efficiency becomes low.

【0008】この問題を解決する方法として、例えば、
特開平6−97498号公報には、ヘテロ接合を有する
発光ダイオードのエピタキシャル層構造に電流阻止層を
形成し、これにより電流の拡がりを良くすることが記載
されている。
As a method for solving this problem, for example,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-97498 describes that a current blocking layer is formed in an epitaxial layer structure of a light emitting diode having a heterojunction to improve current spreading.

【0009】従って、GaP発光ダイオードについて
も、このヘテロ接合を有する発光ダイオードの場合と同
様に電流阻止層を設けることが考えられる。
Therefore, it is conceivable to provide the GaP light emitting diode with the current blocking layer as in the case of the light emitting diode having this heterojunction.

【0010】しかしながら、GaP発光ダイオードに上
記の方法を適用した場合には、以下の点で問題がある。
However, when the above method is applied to a GaP light emitting diode, there are the following problems.

【0011】(1)製造効率が低下し、GaP発光ダイ
オードの製造原価が高くなるといった問題がある。
(1) There is a problem that the manufacturing efficiency is lowered and the manufacturing cost of the GaP light emitting diode is increased.

【0012】その理由は、GaP発光ダイオードの結晶
成長は液相エピタキシャル成長法で行うので、通常は1
溶液にて成長できるのに対し、電流阻止層を設ける場合
には複数の溶液が必要となるのに加え、製造工程が複雑
になり工程数が増加して製造時間が長くなるためであ
る。
The reason is that the crystal growth of the GaP light emitting diode is performed by the liquid phase epitaxial growth method.
This is because growth can be performed in a solution, but in the case of providing a current blocking layer, a plurality of solutions are required, and the manufacturing process is complicated, the number of processes is increased, and the manufacturing time is lengthened.

【0013】また、図9に示す従来例のGaP発光ダイ
オードは、n−n−n−p構造を有する。一般的なGa
P発光ダイオードの場合、そのエピタキシャル成長に使
用される単結晶基板はn型が普及している。このため、
pn接合形成エピタキシャル成長の前に電流阻止層を設
ける場合には、電流阻止層はp型となる。従って、エピ
タキシャル成長に必要な溶液数は最小の2溶液となる。
The conventional GaP light emitting diode shown in FIG. 9 has an n-n-n-p structure. General Ga
In the case of a P light emitting diode, an n type is widely used as a single crystal substrate used for its epitaxial growth. For this reason,
When the current blocking layer is provided before the pn junction formation epitaxial growth, the current blocking layer is p-type. Therefore, the number of solutions required for epitaxial growth is the minimum of two solutions.

【0014】但し、この場合には、電流阻止層での少数
キャリアとなる電子の拡散長が長いため、電流阻止層の
層厚を厚く成長させる必要があり、次工程で電流阻止層
をエッチング加工する上で不利となる。
However, in this case, since the diffusion length of electrons which are minority carriers in the current blocking layer is long, it is necessary to grow the current blocking layer to a large thickness, and the current blocking layer is etched in the next step. It is disadvantageous in doing.

【0015】他方、層厚を薄くする場合には、p型キャ
リア濃度を高くする必要がある。そのために、ドーパン
トにZnを用いると、次のpn接合を形成するエピタキ
シャル成長時の熱によりZnの拡散が起こるために、電
流阻止層がその機能を損なうという別の問題が生じる。
On the other hand, when the layer thickness is reduced, it is necessary to increase the p-type carrier concentration. Therefore, when Zn is used as the dopant, another problem arises in that the current blocking layer impairs its function because Zn diffuses due to heat during epitaxial growth for forming the next pn junction.

【0016】この問題に対し、一旦、n型GaP基板上
にpn接合を形成するエピタキシャル成長を行った後
に、n型電流阻止層をエピタキシャル成長させ、エッチ
ング加工をした後に、さらにp型GaP層をエピタキシ
ャル成長させる手法が考えられる。しかしながら、この
方法による場合には、n型の電流阻止層を形成すること
ができるが、溶液が少なくとも3種類以上必要となり、
製造効率が低下し、GaP発光ダイオードの製造原価が
高くなるといった問題が生じる。
To solve this problem, the pn junction is first formed on the n-type GaP substrate, the n-type current blocking layer is epitaxially grown, the etching process is performed, and then the p-type GaP layer is further epitaxially grown. A method can be considered. However, according to this method, an n-type current blocking layer can be formed, but at least three types of solutions are required,
There is a problem that the manufacturing efficiency is lowered and the manufacturing cost of the GaP light emitting diode is increased.

【0017】(2)光取出側電極のパターニング時に、
電流阻止層と光取出側電極とのアライメントを行う上で
の問題がある。
(2) When patterning the electrode on the light extraction side,
There is a problem in performing alignment between the current blocking layer and the light extraction side electrode.

【0018】一般にヘテロ接合を有する発光ダイオード
に電流阻止層を設ける場合には、光取出側電極のパター
ニング時に、電流阻止層と光取出側電極とのアライメン
トを行うのに、パターニング面の裏側から赤外線を透過
させる方法をとる。ヘテロ接合を有する発光ダイオード
の場合は、電流阻止層とそれを覆うエピタキシャル層と
の屈折率差により、透過光に光路差が生じるので、電流
阻止層のパターンが観察できる。従って、これを利用し
てアライメントを行う。
Generally, when a current blocking layer is provided in a light emitting diode having a heterojunction, an infrared ray is applied from the back side of the patterning surface to align the current blocking layer and the light extraction side electrode when patterning the light extraction side electrode. Take the method of transmitting. In the case of a light emitting diode having a heterojunction, an optical path difference occurs in transmitted light due to a difference in refractive index between the current blocking layer and the epitaxial layer covering the current blocking layer, so that the pattern of the current blocking layer can be observed. Therefore, this is used for alignment.

【0019】しかしながら、GaP発光ダイオードの場
合はホモ接合であるため、電流阻止層とそれを覆うエピ
タキシャル層との屈折率に差がなく、上記のアライメン
ト方法が用いることができない。
However, since the GaP light emitting diode has a homojunction, there is no difference in refractive index between the current blocking layer and the epitaxial layer covering it, and the above alignment method cannot be used.

【0020】そこで、例えば、電流阻止層を形成する前
にオリエンテーション・フラットをウェハに設け、あら
かじめパターニング方向を定めておく方法が考えられ
る。
Therefore, for example, a method may be considered in which an orientation flat is provided on the wafer before forming the current blocking layer and the patterning direction is determined in advance.

【0021】しかしながら、この方法による場合には、
電流阻止層の形成から光取出側電極の形成までにいくつ
ものプロセスを経るため、ウェハ割れによリパターニン
グの方向が判らなくなるおそれがある。また、電流阻止
層を形成した後に、エピタキシャル成長させるため、ウ
ェハに設けたオリエンテーション・フラット部の形状が
僅かに変化し、パターンずれを起こすおそれがある。
However, in the case of this method,
Since a number of processes are performed from the formation of the current blocking layer to the formation of the electrode on the light extraction side, there is a possibility that the direction of repatterning may not be known due to wafer cracking. In addition, since the epitaxial growth is performed after forming the current blocking layer, the shape of the orientation flat portion provided on the wafer may be slightly changed, which may cause pattern shift.

【0022】本発明は、こうした従来技術の課題を解決
するものであり、pn接合近傍の発光部の結晶性が良好
であり、かつ、光の取出効率が高く、高輝度で特性の安
定した半導体発光素子及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and is a semiconductor in which the crystallinity of the light emitting portion near the pn junction is good, the light extraction efficiency is high, the brightness is high, and the characteristics are stable. An object is to provide a light emitting device and a method for manufacturing the same.

【0023】また、本発明の他の目的は、光取出側電極
のパターニング時に、電流阻止層と光取出側電極とのア
ライメントを精度良く行える半導体発光素子の製造方法
を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, which can accurately align the current blocking layer and the light extraction side electrode when patterning the light extraction side electrode.

【0024】更に、本発明の他の目的は、液相エピタキ
シャル成長に必要な溶液の種類を少なくでき、製造効率
を向上でき製造原価の低減が図れる半導体発光素子の製
造方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device which can reduce the kinds of solutions required for liquid phase epitaxial growth, improve the manufacturing efficiency and reduce the manufacturing cost.

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【0032】[0032]

【0033】[0033]

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】 本発明の半導体発光素子
の製造方法は、第1導電型GaP基板上に第1の第1導
電型GaP層、第1の第2導電型GaP層及び第2の第
1導電型GaP層を順次、1溶液にて連続して液相エピ
タキシャル成長させる成長工程と、該第2の第1導電型
GaP層の中央部が残るようにエッチング処理を行い、
第1導電型電流阻止層を形成する工程と、該第1の第2
導電型GaP層及び該電流阻止層の上に第2の第2導電
型GaP層を液相エピタキシャル成長させる再成長工程
と、該第2の第2導電型GaP層上に、該電流阻止層の
形成領域に対応する部分に光取出側第2導電型電極を形
成する電極形成工程とを包含してなり、そのことにより
上記目的が達成される。
According to a method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, a first conductivity type GaP layer, a first second conductivity type GaP layer and a second conductivity type GaP layer are formed on a first conductivity type GaP substrate. Of the first conductivity type GaP layer are successively subjected to liquid phase epitaxial growth with one solution, and an etching process is performed so that the central portion of the second first conductivity type GaP layer remains.
A step of forming a first conductivity type current blocking layer, and a step of forming the first second
A regrowth step of liquid phase epitaxially growing a second second conductivity type GaP layer on the conductivity type GaP layer and the current blocking layer, and forming the current blocking layer on the second second conductivity type GaP layer. An electrode forming step of forming a light-extraction-side second-conductivity-type electrode in a portion corresponding to the region is included, whereby the above object is achieved.

【0035】好ましくは、前記成長工程において、前記
第1の第2導電型GaP層及び前記第2の第1導電型G
aP層を、NH3ガスを供給して液相エピタキシャル成
長におけるバックグラウンドキャリア濃度で形成する。
Preferably, in the growth step, the first and second conductivity type GaP layers and the second and first conductivity type GP layers are used.
The aP layer is formed with a background carrier concentration in liquid phase epitaxial growth by supplying NH 3 gas.

【0036】また、好ましくは、前記再成長工程におけ
る成長温度を800℃〜900℃の範囲とする。
Further, preferably, the growth temperature in the regrowth step is in the range of 800 ° C to 900 ° C.

【0037】また、好ましくは、前記再成長工程におい
て、ドーパントとしてZnを用いる。
Preferably, Zn is used as a dopant in the regrowth step.

【0038】また、本発明の半導体発光素子の製造方法
は、電流阻止層及び第2の第2導電型GaP層を形成す
る際に、該電流阻止層の不純物濃度と該第2の第2導電
型GaP層の不純物濃度との間に差を設け、該電流阻止
層の屈折率と該第2の第2導電型GaP層の屈折率との
間に差を設ける工程と、該光取出側第2導電型電極のパ
ターニング時に、該光取出側第2導電型電極と反対側の
基板外方より光を照射する工程と、該電流阻止層と該第
2の第2導電型GaP層との透過光の強度差を利用し
て、該電流阻止層と該光取出側第2導電型電極とのアラ
イメントを行う工程とを包含してなり、そのことにより
上記目的が達成される。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, when the current blocking layer and the second GaP layer of the second conductivity type are formed, the impurity concentration of the current blocking layer and the second conductivity of the second conductivity type are formed. A difference between the impurity concentration of the type GaP layer and a difference between the refractive index of the current blocking layer and the refractive index of the second second conductivity type GaP layer; When patterning the second conductivity type electrode, a step of irradiating light from the outside of the substrate on the side opposite to the light extraction side second conductivity type electrode, and transmission of the current blocking layer and the second second conductivity type GaP layer The method includes the step of aligning the current blocking layer and the light-extraction-side second-conductivity-type electrode by utilizing the difference in light intensity, whereby the above object is achieved.

【0039】以下に、本発明の作用を図1を参照して説
明する。
The operation of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0040】上記構成によれば、第1導電型電流阻止層
4が第1の第2導電型GaP層3上の略中央部に重畳し
て形成されると共に、第2の第2導電型GaP層5を挟
んで、この電流阻止層4の形成領域に対応する部分に光
取出側第2導電型電極6が形成される。しかも、この電
流阻止層4及び第1の第2導電型GaP層3は低キャリ
ア濃度である。
According to the above structure, the first-conductivity-type current blocking layer 4 is formed so as to overlap the substantially central portion of the first second-conductivity-type GaP layer 3, and the second second-conductivity-type GaP is formed. A second conductivity type electrode 6 on the light extraction side is formed in a portion corresponding to the formation region of the current blocking layer 4 with the layer 5 interposed therebetween. Moreover, the current blocking layer 4 and the first second conductivity type GaP layer 3 have a low carrier concentration.

【0041】電流阻止層4及び第1の第2導電型GaP
層3は、キャリア濃度を低くしたので、結晶品位が向上
し光の透過性が向上する。また、電流阻止層4を設けた
ことで、電流の拡がりが良くなり光の取出効率が向上す
る。従って、半導体発光素子の高輝度化を図ることが可
能となる。
Current blocking layer 4 and first and second conductivity type GaP
Since the layer 3 has a low carrier concentration, the crystal quality is improved and the light transmittance is improved. Further, by providing the current blocking layer 4, the spread of the current is improved and the light extraction efficiency is improved. Therefore, it is possible to increase the brightness of the semiconductor light emitting device.

【0042】また、電流阻止層4と第1の第2導電型G
aP層3との接合面におけるキャリア濃度が最低とさ
れ、かつ、電流阻止層4及び第1の第2導電型GaP層
3のキャリア濃度がこの接合面から各層の層厚方向に向
かって増加する構造とする。発明者らの実験結果によれ
ば、結晶品位が一層向上して光の透過性が一段と向上で
きることが確認された。
Further, the current blocking layer 4 and the first and second conductivity type G
The carrier concentration in the joint surface with the aP layer 3 is minimized, and the carrier concentrations in the current blocking layer 4 and the first second conductivity type GaP layer 3 increase from the joint surface in the layer thickness direction of each layer. The structure. According to the experimental results of the inventors, it was confirmed that the crystal quality was further improved and the light transmittance was further improved.

【0043】具体的には、これらのキャリア濃度を図5
に示す5×1015cm-3〜20×1015cm-3の範囲に
設定することが望ましい。
Specifically, these carrier concentrations are shown in FIG.
It is desirable to set it in the range of 5 × 10 15 cm −3 to 20 × 10 15 cm −3 shown in FIG.

【0044】他方、キャリア濃度を低くすると、電流阻
止層4での少数キャリアとなる電子の拡散長が長くなる
が、エピタキシャル成長を液相エピタキシャル成長法に
より行うので、電流阻止層4を厚くすることができ、電
流阻止層4の機能が低下することがなくなる。具体的に
は、電流阻止層4の層厚を5μm以上とすることが望ま
しい。
On the other hand, when the carrier concentration is low, the diffusion length of electrons which become minority carriers in the current blocking layer 4 becomes long, but since the epitaxial growth is performed by the liquid phase epitaxial growth method, the current blocking layer 4 can be made thick. Therefore, the function of the current blocking layer 4 does not deteriorate. Specifically, it is desirable that the current blocking layer 4 has a layer thickness of 5 μm or more.

【0045】その結果、電流が半導体発光素子内で光取
出側第2導電型電極6の周囲に拡がることによって、発
光強度の分布が第2導電型電極6の直下に集中すること
がなくなり、発光強度Iaの分布が図1(B)に示すよ
うになる。即ち、従来発光していなかった第2導電型電
極6の周囲部分を発光させることで、光取り出し効率を
向上させ、光度を向上させることが可能となる。従っ
て、半導体発光素子の高輝度化を図ることが可能とな
る。
As a result, the current spreads around the light-extraction-side second-conductivity-type electrode 6 in the semiconductor light-emitting element, so that the distribution of the emission intensity is not concentrated immediately below the second-conductivity-type electrode 6 and the light-emission is prevented. The distribution of the intensity Ia is as shown in FIG. That is, it is possible to improve the light extraction efficiency and the luminous intensity by causing the peripheral portion of the second conductivity type electrode 6 that has not conventionally emitted light to emit light. Therefore, it is possible to increase the brightness of the semiconductor light emitting device.

【0046】加えて、電流阻止層4が発光波長に対して
透明となるように設定すれば、光の減衰量を低減でき、
一層の光度の向上を図ることが可能となるので、半導体
発光素子の高輝度化を図る上で有効である。
In addition, if the current blocking layer 4 is set to be transparent with respect to the emission wavelength, the amount of light attenuation can be reduced,
Since it is possible to further improve the luminous intensity, it is effective in increasing the brightness of the semiconductor light emitting element.

【0047】また、電流阻止層4においてキャリアとな
る不純物の偏析係数を、第1の第2導電型GaP層3に
おいてキャリアとなる不純物の偏析係数より小さくする
ことにより、電流阻止層4は第1導電型となる。
By setting the segregation coefficient of impurities serving as carriers in the current blocking layer 4 to be smaller than the segregation coefficient of impurities serving as carriers in the first second conductivity type GaP layer 3, the current blocking layer 4 becomes the first. It becomes conductive type.

【0048】このため、液相エピタキシャル成長に必要
な溶液は2種類でよくなり、製造工程も単純化され工程
数が削減され、製造時間も短縮される。従って、製造効
率の向上及び半導体発光素子の製造原価の低減を図るこ
とが可能となる。
Therefore, two kinds of solutions are required for the liquid phase epitaxial growth, the manufacturing process is simplified, the number of processes is reduced, and the manufacturing time is shortened. Therefore, it is possible to improve the manufacturing efficiency and reduce the manufacturing cost of the semiconductor light emitting device.

【0049】上記成長工程において、NH3ガスを供給
すると、NH3ガスとGaP溶液中のSiが反応して、
キャリア濃度が急速に低下し、GaP溶液中のSi濃度
よりもカーボン製エピタキシャル成長ボートより供給さ
れるp型不純物である炭素Cやn型GaP基板1より供
給されるn型不純物であるS等の残留不純物濃度が優位
となる。このため、エピタキシャル成長の極性はバック
グラウンドキャリア濃度が支配することになる。従っ
て、ウェハを徐冷していくと、残留不純物の偏析係数の
差に起因して、まず偏析係数が1より大きいp型不純物
であるC等により第1のNドープp型GaP層3が形成
され、次に偏析係数が1より小さいn型不純物であるS
等により第2のNドープn型GaP層4’が形成され
る。
In the growth step, when NH 3 gas is supplied, the NH 3 gas reacts with Si in the GaP solution,
The carrier concentration decreases rapidly, and carbon C, which is a p-type impurity supplied from the carbon epitaxial growth boat, and S, which is an n-type impurity supplied from the n-type GaP substrate 1, remain more than the Si concentration in the GaP solution. The impurity concentration becomes dominant. Therefore, the polarity of epitaxial growth is dominated by the background carrier concentration. Therefore, as the wafer is gradually cooled, the first N-doped p-type GaP layer 3 is formed by C or the like, which is a p-type impurity having a segregation coefficient larger than 1, due to the difference in segregation coefficient of residual impurities. S, which is an n-type impurity having a segregation coefficient smaller than 1,
As a result, the second N-doped n-type GaP layer 4 ′ is formed.

【0050】上記再成長工程において、成長温度を80
0℃〜900℃の範囲とすると、液相エピタキシャル成
長における成長速度が小さくなるので、第2の第2導電
型GaP層5において空孔等の発生が多くなり結晶品位
が低下する。このため、電流阻止層4の光吸収係数と第
2の第2導電型GaP層5の光吸収係数との間に差を設
けることができる。
In the regrowth step, the growth temperature is set to 80.
When the temperature is in the range of 0 ° C. to 900 ° C., the growth rate in the liquid phase epitaxial growth becomes small, so that holes and the like are frequently generated in the second second conductivity type GaP layer 5, and the crystal quality deteriorates. Therefore, a difference can be provided between the light absorption coefficient of the current blocking layer 4 and the light absorption coefficient of the second GaP layer 5 of the second conductivity type.

【0051】また、上記再成長工程において、ドーパン
トとしてZnを用い、Znのドープ量を多くすると光の
吸収量が増加する関係を利用して、電流阻止層4の光吸
収係数と第2の第2導電型GaP層5の光吸収係数との
間に差を設けることができる。
In the re-growth step, Zn is used as a dopant, and the light absorption coefficient of the current blocking layer 4 and the second absorption coefficient are increased by utilizing the relationship that the absorption amount of light increases as the doping amount of Zn increases. A difference can be provided between the two-conduction type GaP layer 5 and the light absorption coefficient.

【0052】しかも、ドーパントとしてZnを用いる
と、Znの偏析係数がほぼ1であることから、図5に示
すように均一な濃度プロファイルが得られるので、半導
体発光素子の特性を安定化することが可能となる。尚、
偏析係数がほぼ1であるものであれば、Zn以外の元
素、例えばMg等を用いても同様の作用が得られる。
Moreover, when Zn is used as the dopant, since the segregation coefficient of Zn is approximately 1, a uniform concentration profile can be obtained as shown in FIG. 5, so that the characteristics of the semiconductor light emitting device can be stabilized. It will be possible. still,
If the segregation coefficient is approximately 1, the same effect can be obtained by using an element other than Zn, such as Mg.

【0053】但し、Znのドープ量をあまり多くする
と、光の取り出し効率が低下するので、第2の第2導電
型GaP層5のキャリア濃度を1×1018cm-3〜5×
1018cm-3の範囲とすることが望ましい。尚、このキ
ャリア濃度の範囲をとる場合には、成長温度をどのよう
な範囲に設定してもよくなる。
However, if the doping amount of Zn is too large, the light extraction efficiency is lowered. Therefore, the carrier concentration of the second GaP layer 5 of the second conductivity type is 1 × 10 18 cm −3 to 5 ×.
It is desirable to set it in the range of 10 18 cm −3 . When the carrier concentration range is set, the growth temperature may be set to any range.

【0054】また、光吸収係数と屈折率との間には逆相
関関係があるので、上記のように電流阻止層4の光吸収
係数と第2の第2導電型GaP層5の光吸収係数との間
に差を設けることで、電流阻止層4の屈折率と第2の第
2導電型GaP層5の屈折率との間に差が生じる。この
ため、電極形成工程において、光取出側第2導電型電極
6と反対側の基板外方より光を照射すると、上記の屈折
率差に起因して、電流阻止層4と第2の第2導電型Ga
P層5との透過光に強度差が生じるので、これにより得
られる透過像を利用して電流阻止層と第2の第2導電型
GaP層とを識別することが可能となる。従って、ホモ
接合を有する半導体発光素子にあっても、光取出側第2
導電型電極6のパターニング時に、電流阻止層4とのア
ライメントを精度良く行うことが可能となる。
Further, since there is an inverse correlation between the light absorption coefficient and the refractive index, the light absorption coefficient of the current blocking layer 4 and the light absorption coefficient of the second second conductivity type GaP layer 5 are as described above. The difference between the refractive index of the current blocking layer 4 and the refractive index of the second second-conductivity-type GaP layer 5 is caused by providing the difference between the current blocking layer 4 and the current blocking layer 4. Therefore, in the electrode forming step, when light is irradiated from the outside of the substrate on the side opposite to the light extraction side second conductivity type electrode 6, the current blocking layer 4 and the second second layer are caused due to the difference in the refractive index. Conductivity type Ga
Since an intensity difference occurs in the transmitted light from the P layer 5, it is possible to distinguish the current blocking layer and the second second conductivity type GaP layer by using the transmission image obtained thereby. Therefore, even in a semiconductor light emitting device having a homojunction, the second light extraction side second
When patterning the conductivity type electrode 6, alignment with the current blocking layer 4 can be performed accurately.

【0055】[0055]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づき具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【0056】図1(A)に本発明のGaP発光ダイオー
ドの断面構造を示す。このGaP発光ダイオードは、n
型GaP基板(ウェハ)1上に、液相エピタキシャル成
長により第1のn型GaP層2及び第1のp型GaP層
3が順次積層され、このp型GaP層3の略中央部にG
aPからなるn型電流阻止層4が重畳され、このn型電
流阻止層4を覆うように、第1のp型GaP層3及びn
型電流阻止層4の上に第2のp型GaP層5が積層され
た構造、即ち、内部にn型電流阻止層4を設けたn−n
−p−p構造を有する。
FIG. 1A shows a sectional structure of the GaP light emitting diode of the present invention. This GaP light emitting diode is
A first n-type GaP layer 2 and a first p-type GaP layer 3 are sequentially stacked on a Ga-type GaP substrate (wafer) 1 by liquid phase epitaxial growth.
The n-type current blocking layer 4 made of aP is superposed, and the first p-type GaP layer 3 and the n-type current blocking layer 4 are formed so as to cover the n-type current blocking layer 4.
Structure in which the second p-type GaP layer 5 is laminated on the type current blocking layer 4, that is, nn in which the n-type current blocking layer 4 is provided inside
-P-p structure.

【0057】また、第2のp型GaP層5の上面にはn
型電流阻止層4の形成領域に対応する部分に光取出側p
型電極6が形成され、n型GaP基板1の下面にはn型
電極7が形成されている。このGaP発光ダイオードで
は、第1のp型GaP層3及びn型電流阻止層4が低キ
ャリア濃度とされている。
On the upper surface of the second p-type GaP layer 5, n
The light extraction side p is formed in a portion corresponding to the formation region of the mold current blocking layer 4.
The mold electrode 6 is formed, and the n-type electrode 7 is formed on the lower surface of the n-type GaP substrate 1. In this GaP light emitting diode, the first p-type GaP layer 3 and the n-type current blocking layer 4 have a low carrier concentration.

【0058】本発明のGaP発光ダイオードの製造方法
を図2の製造工程図と図3及び図4の液相エピタキシャ
ル成長の温度プログラムに基づいて説明する。
A method of manufacturing the GaP light emitting diode of the present invention will be described based on the manufacturing process chart of FIG. 2 and the temperature program of liquid phase epitaxial growth of FIGS. 3 and 4.

【0059】ウェハを成長装置内にセットし、キャリア
ガスとして水素ガスを用い、流量4L(リットル)/m
inで供給し、温度1000℃にてn型GaP基板1上
にGaP溶液を浸す(図2(A)、図3a部参照)。
The wafer is set in the growth apparatus, hydrogen gas is used as a carrier gas, and the flow rate is 4 L (liter) / m.
in, and the GaP solution is dipped on the n-type GaP substrate 1 at a temperature of 1000 ° C. (see FIG. 2A and FIG. 3A).

【0060】次に、ウェハを徐冷速度0.5℃/min
にて900℃まで冷却する。このとき、Siがドーピン
グされ、n型GaP基板1上には第1のn型GaP層2
が形成される(図2(B)、図3b部参照)。
Next, the wafer is slowly cooled at a rate of 0.5 ° C./min.
At 900 ° C. At this time, Si is doped and the first n-type GaP layer 2 is formed on the n-type GaP substrate 1.
Are formed (see FIG. 2B and FIG. 3B).

【0061】次に、900℃にてNH3ガスを水素ガス
と共に供給する。このとき、900℃を約30分保持さ
せる(図3c部参照)。これは、NH3ガスとGaP溶
液を反応させる時間である。その結果、NH3ガスとG
aP溶液中のSiが反応して、キャリア濃度が急速に低
下し、GaP溶液中のSi濃度よりもカーボン製エピタ
キシャル成長ボートより供給されるp型不純物である炭
素Cやn型GaP基板1より供給されるn型不純物であ
るS等の残留不純物濃度が優位となる。
Next, NH 3 gas is supplied together with hydrogen gas at 900 ° C. At this time, 900 ° C. is held for about 30 minutes (see FIG. 3c). This is the time for reacting the NH 3 gas and the GaP solution. As a result, NH 3 gas and G
Si in the aP solution reacts, the carrier concentration is rapidly reduced, and it is supplied from the carbon C or n-type GaP substrate 1, which is a p-type impurity supplied from the carbon epitaxial growth boat, compared to the Si concentration in the GaP solution. The concentration of residual impurities such as S, which is an n-type impurity, becomes dominant.

【0062】次に、ウェハを850℃まで徐冷速度0.
5℃/minにて冷却する。このとき、残留不純物濃度
が優位となっており、エピタキシャル成長の極性はバッ
クグラウンドキャリア濃度が支配している。従って、残
留不純物の偏析係数の差に起因して、まず偏析係数が1
より大きいp型不純物であるC等により第1のNドープ
p型GaP層3が形成され、次に偏析係数が1より小さ
いn型不純物であるS等により第2のNドープn型Ga
P層4’が形成される(図2(B)、図3d部参照)。
形成された各層のキャリア濃度は、5×1015cm-3
20×1015cm-3の範囲である。これで第1回目の成
長を終了し、ウェハを成長装置から取り出す。
Next, the wafer is cooled to 850 ° C. at a slow cooling rate of 0.
Cool at 5 ° C / min. At this time, the residual impurity concentration is dominant, and the polarity of epitaxial growth is dominated by the background carrier concentration. Therefore, due to the difference in the segregation coefficient of the residual impurities, first, the segregation coefficient is 1
The first N-doped p-type GaP layer 3 is formed by C, which is a larger p-type impurity, and then the second N-doped n-type Ga is formed by S, which is an n-type impurity having a segregation coefficient smaller than 1.
A P layer 4'is formed (see FIG. 2B, FIG. 3d).
The carrier concentration of each formed layer is 5 × 10 15 cm −3 or more.
It is in the range of 20 × 10 15 cm −3 . With this, the first growth is completed, and the wafer is taken out from the growth apparatus.

【0063】次に、ウェハ表面にSiO2膜を形成して
80μmφ〜120μmφ程度のパターニングを行い、
エッチングを実施して第2のNドープn型GaP層4’
の周縁部を除去してn型電流阻止層4を形成する(図2
(C)参照)。SiO2膜を除去し、再度軽いエッチン
グを実施する。その後、ウェハを再度成長装置にセット
し、第2回目のエピタキシャル成長を実施する。
Next, an SiO 2 film is formed on the surface of the wafer, and patterning of about 80 μmφ to 120 μmφ is performed.
Second N-doped n-type GaP layer 4'is formed by etching.
The peripheral portion of the is removed to form the n-type current blocking layer 4 (see FIG. 2).
(See (C)). The SiO 2 film is removed and light etching is performed again. After that, the wafer is set in the growth apparatus again, and the second epitaxial growth is performed.

【0064】図4に第2回目の液相エピタキシャル成長
の温度プログラムを示す。
FIG. 4 shows a temperature program for the second liquid phase epitaxial growth.

【0065】キャリアガスは第1回目と同様に、水素ガ
スを用い、流量4L(リットル)/minで供給し、温
度900℃にてウェハ上にGaP溶液を浸す(図4e部
参照)。
As with the first time, hydrogen gas was used as the carrier gas, and the carrier gas was supplied at a flow rate of 4 L (liter) / min, and the GaP solution was immersed on the wafer at a temperature of 900 ° C. (see FIG. 4e).

【0066】次に、ウェハを徐冷速度0.5℃/min
にて850℃まで冷却させる。このとき、Znがドーピ
ングされ第2のp型GaP層5が形成される(図2
(D)、図4f部参照)。この第2のp型GaP層5の
キャリア濃度は、7×1017cm-3〜20×1017cm
-3の範囲である。これで、第2回目の成長を終了する。
Next, the wafer is slowly cooled at a rate of 0.5 ° C./min.
To cool to 850 ° C. At this time, Zn is doped to form the second p-type GaP layer 5 (FIG. 2).
(D), see FIG. 4f). The carrier concentration of the second p-type GaP layer 5 is 7 × 10 17 cm −3 to 20 × 10 17 cm.
The range is -3 . This completes the second growth.

【0067】尚、第2回目のエピタキシャル成長を上記
よりも高い温度で実施する場合には、形成された第2の
p型GaP層5のキャリア濃度が、1×1018cm-3
5×1018cm-3の範囲であればよい。
When the second epitaxial growth is carried out at a temperature higher than the above, the carrier concentration of the second p-type GaP layer 5 formed is 1 × 10 18 cm −3 or more.
It may be in the range of 5 × 10 18 cm −3 .

【0068】各エピタキシャル層の層厚は、第1のn型
GaP層2が40μm、第1のp型GaP層3が20μ
m、n型電流阻止層4が5μm、第2のp型GaP層5
が10μmである。
The thickness of each epitaxial layer is 40 μm for the first n-type GaP layer 2 and 20 μm for the first p-type GaP layer 3.
m, n-type current blocking layer 4 is 5 μm, second p-type GaP layer 5
Is 10 μm.

【0069】また、図5に光取出側p型電極6直下のキ
ャリア濃度をショットキー法にて測定した結果を示す。
ここで、縦軸は不純物濃度を、横軸はエピタキシャル成
長方向を表す。各エピタキシャル層のキャリア濃度は、
第1のn型GaP層2が2×1017cm-3、第1のp型
GaP層3が0.5×1016cm-3〜2×1016
-3、n型電流阻止層4が0.5×1016cm-3〜3×
1016cm-3、第2のp型GaP層5が2×1018cm
-3である。
FIG. 5 shows the result of measuring the carrier concentration just below the p-type electrode 6 on the light extraction side by the Schottky method.
Here, the vertical axis represents the impurity concentration and the horizontal axis represents the epitaxial growth direction. The carrier concentration of each epitaxial layer is
The first n-type GaP layer 2 is 2 × 10 17 cm −3 , and the first p-type GaP layer 3 is 0.5 × 10 16 cm −3 to 2 × 10 16 c.
m −3 , n-type current blocking layer 4 is 0.5 × 10 16 cm −3 to 3 ×
10 16 cm −3 , the second p-type GaP layer 5 is 2 × 10 18 cm
-3 .

【0070】図5に示したように、n型電流阻止層4と
第1のp型GaP層3との接合面におけるキャリア濃度
が最低とされ、かつ、n型電流阻止層4及び第1のp型
GaP層3のキャリア濃度が接合面から各層の層厚方向
に向かって増加する関係をなしている。
As shown in FIG. 5, the carrier concentration at the junction between the n-type current blocking layer 4 and the first p-type GaP layer 3 is minimized, and the n-type current blocking layer 4 and the first There is such a relationship that the carrier concentration of the p-type GaP layer 3 increases from the junction surface in the layer thickness direction of each layer.

【0071】尚、電流阻止層4においてキャリアとなる
不純物の偏析係数を、第1のp型GaP層3においてキ
ャリアとなる不純物の偏析係数より小さくすることによ
り、電流阻止層4はn型となる。
By setting the segregation coefficient of impurities serving as carriers in the current blocking layer 4 to be smaller than the segregation coefficient of impurities serving as carriers in the first p-type GaP layer 3, the current blocking layer 4 becomes n-type. .

【0072】また、第2のp型GaP層5のドーパント
としてZnを用いると、Znの偏析係数がほぼ1である
ことから、図5に示すように均一な濃度プロファイルが
得られるので、半導体発光素子の特性を安定化すること
ができる。
When Zn is used as the dopant for the second p-type GaP layer 5, since the segregation coefficient of Zn is about 1, a uniform concentration profile is obtained as shown in FIG. The characteristics of the device can be stabilized.

【0073】但し、Znのドープ量をあまり多くする
と、光の取り出し効率が低下するので、第2の第2導電
型GaP層5のキャリア濃度を1×1018cm-3〜5×
1018cm-3の範囲とすることが望ましい。尚、このキ
ャリア濃度の範囲をとる場合には、成長温度をどのよう
な範囲に設定してもよくなる。
However, if the doping amount of Zn is too large, the light extraction efficiency is lowered. Therefore, the carrier concentration of the second second conductivity type GaP layer 5 is 1 × 10 18 cm −3 to 5 ×.
It is desirable to set it in the range of 10 18 cm −3 . When the carrier concentration range is set, the growth temperature may be set to any range.

【0074】次に、この基板の電流阻止層4に合わせて
光取出側p型電極6の形成を行い、0.30mm口に分
割し、GaP発光ダイオードとした場合におけるその光
度を測定した。その結果、従来のGaP発光ダイオード
の光度を100(発光色:黄緑、発光波長λp:565
nm付近)とすると、本発明のGaP発光ダイオードで
は140の光度が得られた。これは、従来のGaP発光
ダイオードの発光強度Ibの分布が図9(B)に示すよ
うに光取出側p型電極35の直下に集中していたのに対
し、本発明のGaP発光ダイオードでは、電流が発光ダ
イオード内で光取出側p型電極6の周囲に拡がることに
よって、発光強度Iaの分布が図1(B)に示すように
なり、従来発光していなかった光取出側p型電極6の周
囲部分が発光することで、光度の向上効果が得られたた
めである。
Next, a p-type electrode 6 on the light extraction side was formed in accordance with the current blocking layer 4 of this substrate and divided into 0.30 mm apertures, and the luminous intensity of the GaP light emitting diode was measured. As a result, the luminous intensity of the conventional GaP light emitting diode is 100 (light emitting color: yellowish green, light emitting wavelength λp: 565
(around nm), the GaP light emitting diode of the present invention obtained a luminous intensity of 140. This is because the distribution of the emission intensity Ib of the conventional GaP light emitting diode is concentrated immediately below the light extraction side p-type electrode 35 as shown in FIG. 9 (B), whereas in the GaP light emitting diode of the present invention, By spreading the current around the light extraction side p-type electrode 6 in the light emitting diode, the distribution of the emission intensity Ia becomes as shown in FIG. 1 (B), and the light extraction side p-type electrode 6 that has not conventionally emitted light is shown. This is because the effect of improving the luminous intensity was obtained by emitting light in the peripheral portion of.

【0075】次に、電極形成工程において、光取出側p
型電極6のパターニング時にn型電流阻止層4とのアラ
イメントを行う方法を図6〜図8に基づいて説明する。
Next, in the electrode forming step, the light extraction side p
A method of performing alignment with the n-type current blocking layer 4 when patterning the mold electrode 6 will be described with reference to FIGS.

【0076】この方法は、図6に示すアライメント装置
を用いて行われる。成長装置から取り出されたウェハ1
2は、アライメント装置のステージ11上に載置され
る。ステージ11の下方には、アライメント用光源10
が設けられ、ウェハ12を挟んで上方にはCCDカメラ
14が設けられている。尚、ステージ11には、アライ
メント用光源10からの光が通過する部分に開口16が
設けられている。また、CCDカメラ14の側方には、
露光用光源15が設けられている。
This method is performed using the alignment apparatus shown in FIG. Wafer 1 taken out from the growth apparatus
2 is placed on the stage 11 of the alignment apparatus. The alignment light source 10 is provided below the stage 11.
Is provided, and a CCD camera 14 is provided above the wafer 12. The stage 11 is provided with an opening 16 at a portion through which the light from the alignment light source 10 passes. Also, on the side of the CCD camera 14,
An exposure light source 15 is provided.

【0077】次に、図7及び図8に基づいてアライメン
ト工程を説明する。
Next, the alignment process will be described with reference to FIGS.

【0078】まず、エピタキシャル成長させたウェハ1
2を基板側からウェハ12の厚さが280μmになるま
でラッピングし、さらにポリッシングを行い、ウェハ1
2の表面を鏡面状態とする(図8のステップS1)。
First, the epitaxially grown wafer 1
2 is lapped from the substrate side until the thickness of the wafer 12 becomes 280 μm, and further polished,
The surface of No. 2 is mirror-finished (step S1 in FIG. 8).

【0079】次に、鏡面状態とされたウェハ12の表面
にn型電極材料を蒸着し、n型電極を形成する。この
時、後の光取出側p型電極6の形成時のために、ウェハ
端の一部(R領域)はn型電極を形成しないようにする
(図8のステップS2)。
Next, an n-type electrode material is vapor-deposited on the surface of the mirror-finished wafer 12 to form an n-type electrode. At this time, in order to form the p-type electrode 6 on the light extraction side later, the n-type electrode is not formed on a part (R region) of the wafer edge (step S2 in FIG. 8).

【0080】次に、ウェハ12のエピタキシャル成長層
の表面にp型電極材料を蒸着し、光取出側p型電極6を
形成する。この時、先と同様にウェハ端の一部(R領
域)はp型電極6を形成しないようにする(図8のステ
ップS2)。
Next, a p-type electrode material is vapor-deposited on the surface of the epitaxial growth layer of the wafer 12 to form the p-type electrode 6 on the light extraction side. At this time, similarly to the above, the p-type electrode 6 is not formed on a part (R region) of the wafer edge (step S2 in FIG. 8).

【0081】次に、光取出側p型電極6のパターニング
時にn型電流阻止層4とのアライメントを行う手順を説
明する。
Next, a procedure for performing alignment with the n-type current blocking layer 4 when patterning the p-type electrode 6 on the light extraction side will be described.

【0082】ステージ11上に載置されたウェハ12の
上面にレジストを塗布する(図8のステップS3)。
A resist is applied to the upper surface of the wafer 12 placed on the stage 11 (step S3 in FIG. 8).

【0083】p側フォトマスク13のマスクパターンM
はn型電流阻止層4の形状と同寸法とするか、又はそれ
よりも少し大きくする。
Mask pattern M of the p-side photomask 13
Has the same size as the shape of the n-type current blocking layer 4 or slightly larger than it.

【0084】アライメント用光源10からの光、例えば
赤外線L1をステージの開口部16からウェハ12の裏
面側に照射し、先の電極を形成していないウェハ端の一
部(R領域)から赤外線L1を透過させる。この時、C
CDカメラ14にてその透過光L2を観察すると、図7
に示すようにn型電流阻止層4と第2のp型GaP層5
との界面が、透過光の明暗差によりリング状の暗部から
なる輪郭Pが確認できる。
Light from the alignment light source 10, for example, infrared rays L1 is radiated from the opening 16 of the stage to the back surface side of the wafer 12, and the infrared rays L1 are emitted from a part (R region) of the wafer edge where the previous electrode is not formed. Through. At this time, C
When the transmitted light L2 is observed by the CD camera 14, FIG.
, The n-type current blocking layer 4 and the second p-type GaP layer 5 are
At the interface with and, the contour P composed of a ring-shaped dark portion can be confirmed by the difference in brightness of transmitted light.

【0085】尚、屈折率差を設けるには、上記2回目の
成長工程において、一例として、ドーパントとしてZn
を用い、Znのドープ量を多くすると光の吸収量が増加
する関係を利用して、電流阻止層の光吸収係数と第2の
第2導電型GaP層の光吸収係数との間に差を設ける。
光吸収係数と屈折率との間には逆相関関係があるので、
n型電流阻止層4と第2のp型GaP層5とに屈折率差
が生じる。
In order to provide the difference in the refractive index, in the second growth step, for example, Zn is used as the dopant.
By using the relationship that the absorption amount of light increases as the doping amount of Zn increases, the difference between the light absorption coefficient of the current blocking layer and the light absorption coefficient of the second second-conductivity-type GaP layer is determined. Set up.
Since there is an inverse correlation between the light absorption coefficient and the refractive index,
A difference in refractive index occurs between the n-type current blocking layer 4 and the second p-type GaP layer 5.

【0086】また、別の方法としては、上記2回目の成
長工程において、成長温度を800℃〜900℃の範囲
として、液相エピタキシャル成長における成長速度を小
さくして、第2の第2導電型GaP層に空孔等を多く発
生させて結晶品位を低下させることで、電流阻止層の光
吸収係数と第2の第2導電型GaP層の光吸収係数との
間に差を設けることもできる。
As another method, in the second growth step, the growth temperature in the range of 800 ° C. to 900 ° C. is set to reduce the growth rate in the liquid phase epitaxial growth, and the second second conductivity type GaP is used. It is also possible to provide a difference between the light absorption coefficient of the current blocking layer and the light absorption coefficient of the second second-conductivity-type GaP layer by reducing the crystal quality by generating a large number of holes or the like in the layer.

【0087】上記R領域を利用して、この透過像Nとフ
ォトマスク13のマスクパターンMとのアライメントを
行う(図8のステップS4)。
Using the R region, the transmission image N and the mask pattern M of the photomask 13 are aligned (step S4 in FIG. 8).

【0088】ステージ11上に載置されたウェハ12と
フォトマスク13とのアライメントがなされた状態で、
ステージ11を露光用光源15側に移動させ、露光用光
源15により露光を行い、光取出側p型電極6のパター
ンを形成する(図8のステップS4)。
With the wafer 12 placed on the stage 11 and the photomask 13 aligned,
The stage 11 is moved to the exposure light source 15 side, and exposure is performed by the exposure light source 15 to form a pattern of the light extraction side p-type electrode 6 (step S4 in FIG. 8).

【0089】電極材料をエッチングした後、レジストを
剥離しアロイングして、光取出側p型電極6の形成を完
了する(図8のステップS5〜ステップS7)。
After etching the electrode material, the resist is peeled off and alloyed to complete the formation of the light extraction side p-type electrode 6 (steps S5 to S7 in FIG. 8).

【0090】以上の工程を経て、図1(A)に示す構造
のGaP発光ダイオードが作製される。
Through the above steps, a GaP light emitting diode having the structure shown in FIG. 1A is manufactured.

【0091】尚、上記実施形態において説明したGaP
発光ダイオードを構成する各半導体層及び電極の導電型
をp型とn型とで逆の関係としてもよい。
The GaP described in the above embodiment is used.
The conductivity type of each semiconductor layer and electrode forming the light emitting diode may be reversed between the p type and the n type.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体発
光素子によれば、電流阻止層及び第1の第2導電型Ga
P層は、キャリア濃度を低くしたので、結晶品位が向上
し光の透過性が向上する。また、電流阻止層を設けたこ
とで、電流の拡がりが良くなり光の取出効率が向上す
る。従って、半導体発光素子の高輝度化を図ることが可
能となる。
As described above, according to the semiconductor light emitting device of the present invention, the current blocking layer and the first and second conductivity type Ga are provided.
Since the P layer has a low carrier concentration, the crystal quality is improved and the light transmittance is improved. Further, by providing the current blocking layer, the spread of the current is improved and the light extraction efficiency is improved. Therefore, it is possible to increase the brightness of the semiconductor light emitting device.

【0093】また、特に請求項2記載の半導体発光素子
によれば、電流阻止層と第1の第2導電型GaP層との
接合面におけるキャリア濃度が最低とされ、かつ、電流
阻止層及び第1の第2導電型GaP層のキャリア濃度が
この接合面から各層の層厚方向に向かって増加する構造
をなすので、結晶品位を一層向上して光の透過性を一段
と向上することができる。
In particular, according to the semiconductor light emitting device of the second aspect, the carrier concentration at the junction surface between the current blocking layer and the first second conductivity type GaP layer is minimized, and the current blocking layer and the first blocking layer are formed. Since the carrier concentration of the first GaP layer of the second conductivity type increases from the bonding surface in the layer thickness direction of each layer, the crystal quality can be further improved and the light transmittance can be further improved.

【0094】また、特に請求項5記載の半導体発光素子
によれば、電流阻止層を発光波長に対して透明となるよ
うに設定するので、一層の光度の向上を図ることがで
き、半導体発光素子の高輝度化を図る上で有効である。
In particular, according to the semiconductor light emitting device of the fifth aspect, since the current blocking layer is set to be transparent with respect to the emission wavelength, the luminous intensity can be further improved and the semiconductor light emitting device can be further improved. It is effective in achieving higher brightness.

【0095】また、特に請求項6記載の半導体発光素子
によれば、電流阻止層及び第1の第2導電型GaP層の
キャリア濃度を5×1015cm-3〜20×1015cm-3
の範囲に設定するので、光の透過性を一層向上すること
ができる。
In particular, according to the semiconductor light emitting device of the sixth aspect, the carrier concentrations of the current blocking layer and the first second conductivity type GaP layer are 5 × 10 15 cm −3 to 20 × 10 15 cm −3.
Since the range is set to, the light transmittance can be further improved.

【0096】また、特に請求項7記載の半導体発光素子
によれば、電流阻止層の層厚を5μm以上とするので、
電流阻止層の機能の低下を防止することができる。
In particular, according to the semiconductor light emitting element of the seventh aspect, since the layer thickness of the current blocking layer is 5 μm or more,
It is possible to prevent deterioration of the function of the current blocking layer.

【0097】また、特に請求項8記載の半導体発光素子
によれば、第2の第2導電型GaP層のキャリア濃度を
1×1018cm-3〜5×1018cm-3の範囲とするの
で、光の取り出し効率が低下するのを防止できる。しか
もこの場合には、成長温度をどのような範囲に設定して
もよくなる。
Further, according to the semiconductor light emitting device of the eighth aspect, the carrier concentration of the second GaP layer of the second conductivity type is in the range of 1 × 10 18 cm −3 to 5 × 10 18 cm −3. Therefore, it is possible to prevent the light extraction efficiency from decreasing. Moreover, in this case, the growth temperature may be set to any range.

【0098】また、特に請求項3記載の半導体発光素子
によれば、電流阻止層においてキャリアとなる不純物の
偏析係数を、第1の第2導電型GaP層においてキャリ
アとなる不純物の偏析係数より小さくするので、電流阻
止層は第1導電型とすることができる。
In particular, according to the semiconductor light emitting device of the third aspect, the segregation coefficient of the impurity which becomes the carrier in the current blocking layer is smaller than the segregation coefficient of the impurity which becomes the carrier in the first second conductivity type GaP layer. Therefore, the current blocking layer can be of the first conductivity type.

【0099】また、特に請求項10記載の半導体発光素
子の製造方法によれば、液相エピタキシャル成長に必要
な溶液は2種類で良くなり、製造効率の向上と半導体発
光素子の製造原価の低減を図ることができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the tenth aspect of the present invention, two kinds of solutions are required for the liquid phase epitaxial growth, which improves the manufacturing efficiency and reduces the manufacturing cost of the semiconductor light emitting device. be able to.

【0100】また、特に請求項11記載の半導体発光素
子の製造方法によれば、上記成長工程において、NH3
ガスを供給して液相エピタキシャル成長を行うので、第
1の第2導電型GaP層及び第2の第1導電型GaP層
をバックグラウンドキャリア濃度で形成することができ
る。
According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the eleventh aspect, in particular, in the growing step, NH 3
Since the liquid phase epitaxial growth is performed by supplying the gas, the first second conductivity type GaP layer and the second first conductivity type GaP layer can be formed with the background carrier concentration.

【0101】また、特に請求項12記載の半導体発光素
子の製造方法によれば、上記再成長工程において、成長
温度を800℃〜900℃の範囲とするので、液相エピ
タキシャル成長における成長速度を小さくして、第2の
第2導電型GaP層に空孔等を多く発生させて結晶品位
を低下させることで、電流阻止層の光吸収係数と第2の
第2導電型GaP層の光吸収係数との間に差を設けるこ
とができる。
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the twelfth aspect, since the growth temperature is set in the range of 800 ° C. to 900 ° C. in the re-growth step, the growth rate in liquid phase epitaxial growth is reduced. Then, a large number of holes and the like are generated in the second second conductivity type GaP layer to lower the crystal quality, so that the light absorption coefficient of the current blocking layer and the light absorption coefficient of the second second conductivity type GaP layer are reduced. There can be a difference between the two.

【0102】また、特に請求項13記載の半導体発光素
子の製造方法によれば、上記再成長工程において、ドー
パントとしてZnを用いるので、Znのドープ量を変え
ることで、電流阻止層の光吸収係数と第2の第2導電型
GaP層の光吸収係数との間に差を設けることができ
る。しかも、均一な濃度プロファイルが得られるので、
半導体発光素子の特性を安定化することができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the thirteenth aspect, since Zn is used as the dopant in the re-growth step, the light absorption coefficient of the current blocking layer is changed by changing the doping amount of Zn. And a light absorption coefficient of the second GaP layer of the second conductivity type can be provided with a difference. Moreover, since a uniform concentration profile can be obtained,
The characteristics of the semiconductor light emitting device can be stabilized.

【0103】また、特に請求項14記載の半導体発光素
子の製造方法によれば、光取出側第2導電型電極のパタ
ーニング時に、この屈折率差に起因する電流阻止層と第
2の第2導電型GaP層との透過光に強度差を利用して
電流阻止層と第2の第2導電型GaP層とを識別する。
このため、ホモ接合を有する半導体発光素子にあって
も、電流阻止層と光取出側電極とのアライメントを精度
良く行うことが可能となる。
According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 14, particularly, at the time of patterning the light-extraction side second conductivity type electrode, the current blocking layer and the second second conductivity caused by the difference in the refractive index. The current blocking layer and the second GaP layer of the second conductivity type are distinguished from each other by utilizing the intensity difference in the transmitted light from the GaP layer of the second conductivity type.
Therefore, even in a semiconductor light emitting device having a homojunction, the current blocking layer and the light extraction side electrode can be accurately aligned.

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

【図1】本発明の半導体発光素子の断面構造図(A)、
及び、そのpn接合近傍の発光部における発光強度分布
(B)を示す図である。
FIG. 1 is a sectional structural view (A) of a semiconductor light emitting device of the present invention,
FIG. 3 is a diagram showing a light emission intensity distribution (B) in a light emitting portion near the pn junction.

【図2】本発明の半導体発光素子の製造工程を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図3】本発明の半導体発光素子の第1回目の液相エピ
タキシャル成長温度プログラムを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a first liquid phase epitaxial growth temperature program of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図4】本発明の半導体発光素子の第2回目の液相エピ
タキシャル成長温度プログラムを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a second liquid phase epitaxial growth temperature program for the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図5】本発明の半導体発光素子のp型電極直下のキャ
リア濃度プロファイルを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a carrier concentration profile immediately below a p-type electrode of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図6】本発明の半導体発光素子の電極形成工程におい
て、電極パターニング時に、電流阻止層と光取出側電極
とのアライメントを行う方法を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of aligning a current blocking layer and a light extraction side electrode during electrode patterning in the electrode forming step of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図7】本発明の半導体発光素子の電極形成工程におい
て、電極パターニング面の裏側から赤外線を透過させた
場合の透過像としての電流阻止層の輪郭が観察できる様
子を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing how the contour of the current blocking layer can be observed as a transmission image when infrared rays are transmitted from the back side of the electrode patterning surface in the electrode forming step of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図8】本発明の半導体発光素子の電極形成工程におい
て、電極パターニング時に、電流阻止層と光取出側電極
とのアライメントを行う手順を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a procedure for performing alignment between the current blocking layer and the light extraction side electrode during electrode patterning in the electrode forming step of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図9】従来の半導体発光素子の断面構造図(A)、及
び、そのpn接合近傍の発光部における発光強度分布
(B)を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional structural view (A) of a conventional semiconductor light emitting device and a light emission intensity distribution (B) in a light emitting portion near the pn junction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaP単結晶 2 第1のn型GaP層 3 第1のp型GaP層 4’ 第2のn型GaP層 4 n型電流阻止層 5 第2のp型GaP層 6 p型電極 7 n型電極 10 アライメント用光源 11 ステージ 12 ウェハ 13 フォトマスク 14 CCDカメラ 15 露光用光源 16 開口 1 n-type GaP single crystal 2 First n-type GaP layer 3 First p-type GaP layer 4'second n-type GaP layer 4 n-type current blocking layer 5 Second p-type GaP layer 6 p-type electrode 7 n-type electrode 10 Alignment light source 11 stages 12 wafers 13 Photomask 14 CCD camera 15 Light source for exposure 16 openings

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−97498(JP,A) 特開 平4−212479(JP,A) 特開 平4−229665(JP,A) 特開 平6−29570(JP,A) 特開 平6−196753(JP,A) 特開 昭55−63889(JP,A) 特開 昭48−88874(JP,A) 特開 平7−326792(JP,A) 特開 平6−342935(JP,A) 特開 昭56−32779(JP,A) 特開 平9−293896(JP,A) 特開 昭55−75277(JP,A) 特開 平2−288373(JP,A) 特開 昭52−116072(JP,A) 特開 昭54−162494(JP,A) 特開 昭52−6094(JP,A) 特開 昭54−133093(JP,A) 特開 平6−120561(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50 Continuation of front page (56) Reference JP-A-6-97498 (JP, A) JP-A-4-212479 (JP, A) JP-A-4-229665 (JP, A) JP-A-6-29570 (JP , A) JP-A-6-196753 (JP, A) JP-A-55-63889 (JP, A) JP-A-48-88874 (JP, A) JP-A-7-326792 (JP, A) JP-A-7-326792 6-342935 (JP, A) JP 56-32779 (JP, A) JP 9-293896 (JP, A) JP 55-75277 (JP, A) JP 2-288373 (JP, A) A) JP-A-52-116072 (JP, A) JP-A-54-162494 (JP, A) JP-A-52-6094 (JP, A) JP-A-54-133093 (JP, A) JP-A-6 -120561 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 33/00 H01S 5/00-5/50

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1導電型GaP基板上に第1の第1導
電型GaP層、第1の第2導電型GaP層及び第2の第
1導電型GaP層を順次、1溶液にて連続して液相エピ
タキシャル成長させる成長工程と、 該第2の第1導電型GaP層の中央部が残るようにエッ
チング処理を行い、第1導電型電流阻止層を形成する工
程と、 該第1の第2導電型GaP層及び該電流阻止層の上に第
2の第2導電型GaP層を液相エピタキシャル成長させ
る再成長工程と、 該第2の第2導電型GaP層上に、該電流阻止層の形成
領域に対応する部分に光取出側第2導電型電極を形成す
る電極形成工程とを包含する半導体発光素子の製造方
法。
1. A first conductivity type GaP layer, a first second conductivity type GaP layer, and a second first conductivity type GaP layer are successively formed on a first conductivity type GaP substrate by one solution. And a growth step of performing liquid phase epitaxial growth, a step of performing an etching process so that the central portion of the second first-conductivity-type GaP layer remains, and forming a first-conductivity-type current blocking layer; A regrowth step of liquid-phase epitaxially growing a second second-conductivity GaP layer on the second-conductivity-type GaP layer and the current-blocking layer; and a step of forming the current-blocking layer on the second second-conductivity-type GaP layer. An electrode forming step of forming a light-extraction-side second-conductivity-type electrode in a portion corresponding to a formation region.
【請求項2】 前記成長工程において、前記第1の第2
導電型GaP層及び前記第2の第1導電型GaP層を、
NH3ガスを供給して液相エピタキシャル成長における
バックグラウンドキャリア濃度で形成する請求項1記載
の半導体発光素子の製造方法。
2. In the growing step, the first second
A conductive GaP layer and the second first conductive GaP layer,
2. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1 , wherein an NH 3 gas is supplied to form the semiconductor light emitting device at a background carrier concentration in liquid phase epitaxial growth.
【請求項3】 前記再成長工程における成長温度を80
0℃〜900℃の範囲とした請求項1又は請求項2記載
の半導体発光素子の製造方法。
3. The growth temperature in the regrowth step is set to 80.
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1 or 2 , wherein the temperature is in the range of 0 ° C to 900 ° C.
【請求項4】 前記再成長工程において、ドーパントと
してZnを用いた請求項1〜請求項3のいずれかに記載
の半導体発光素子の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1 , wherein Zn is used as a dopant in the regrowth step.
【請求項5】 電流阻止層を覆うように、第2の第2導
電型GaP層が形成され、かつ、該第2の第2導電型G
aP層を挟んで、該電流阻止層の形成領域に対応する部
分に形成された光取出側第2導電型電極が形成された半
導体発光素子の製造方法であって、 前記 電流阻止層及び前記第2の第2導電型GaP層を形
成する際に、該電流阻止層の不純物濃度と該第2の第2
導電型GaP層の不純物濃度との間に差を設け、該電流
阻止層の屈折率と該第2の第2導電型GaP層の屈折率
との間に差を設ける工程と、 該光取出側第2導電型電極のパターニング時に、該光取
出側第2導電型電極と反対側の基板外方より光を照射す
る工程と、該電流阻止層と該第2の第2導電型GaP層
との透過光の強度差を利用して、該電流阻止層と該光取
出側第2導電型電極とのアライメントを行う工程とを包
含する半導体発光素子の製造方法。
5. A second second conductor so as to cover the current blocking layer.
And a second GaP layer of the second conductivity type.
A portion corresponding to the formation region of the current blocking layer with the aP layer interposed therebetween.
The second extraction electrode on the light extraction side formed in the half
A method of manufacturing a conductive light emitting device, the current blocking layer and in forming the second second-conductivity-type GaP layer, a second impurity concentration and the second of the current blocking layer
A step of providing a difference between the impurity concentration of the conductivity type GaP layer and a difference between the refractive index of the current blocking layer and the refractive index of the second second conductivity type GaP layer; and the light extraction side. When patterning the second conductivity type electrode, a step of irradiating light from the outside of the substrate on the side opposite to the light extraction side second conductivity type electrode, the current blocking layer and the second second conductivity type GaP layer A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising the step of aligning the current blocking layer and the light-extraction-side second-conductivity-type electrode by utilizing a difference in intensity of transmitted light.
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