JP3507716B2 - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
半導体発光素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子の
製造方法に関し、特に、高輝度の半導体発光素子の製造
方法に関する。
製造方法に関し、特に、高輝度の半導体発光素子の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信や情報表示パネル等に半導
体発光素子が広く用いられている。これらの半導体発光
素子は、高輝度であることが重要である。半導体発光素
子の輝度すなわち効率は、内部量子効率と外部出射効率
によって決まり、このうち外部出射効率は、素子構造に
大きく影響される。
体発光素子が広く用いられている。これらの半導体発光
素子は、高輝度であることが重要である。半導体発光素
子の輝度すなわち効率は、内部量子効率と外部出射効率
によって決まり、このうち外部出射効率は、素子構造に
大きく影響される。
【０００３】半導体発光素子では、発光波長に対して透
明な基板を用いることが外部出射効率を向上させること
を目的として一般に行われている。これは、発光波長に
対して不透明な基板を用いた場合に、半導体発光素子の
上面への出射光しか利用できないのに対し、発光波長に
対して透明な基板を用いた場合には、上面だけでなく４
つの側面からも光を取り出すことができるからである。
また、半導体発光素子の下面における反射光も、発光波
長に対して透明な基板を用いた場合には、上面及び側面
から出射させることが可能となる。
明な基板を用いることが外部出射効率を向上させること
を目的として一般に行われている。これは、発光波長に
対して不透明な基板を用いた場合に、半導体発光素子の
上面への出射光しか利用できないのに対し、発光波長に
対して透明な基板を用いた場合には、上面だけでなく４
つの側面からも光を取り出すことができるからである。
また、半導体発光素子の下面における反射光も、発光波
長に対して透明な基板を用いた場合には、上面及び側面
から出射させることが可能となる。
【０００４】この発光波長に対して透明な基板を用いる
製造方法は、ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料を用いた赤
外半導体発光素子、ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を用い
た赤色又は赤外半導体発光素子、ＧａＡｓＰ系の半導体
材料を用いた黄色半導体発光素子、ＧａＰ系の半導体材
料を用いた緑色半導体発光素子等に適用されている。
製造方法は、ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料を用いた赤
外半導体発光素子、ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を用い
た赤色又は赤外半導体発光素子、ＧａＡｓＰ系の半導体
材料を用いた黄色半導体発光素子、ＧａＰ系の半導体材
料を用いた緑色半導体発光素子等に適用されている。
【０００５】一方、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子
においては、発光波長に対して透明な基板を用いる製造
方法として、例えば特開平６−２９６０４０号公報に開
示されているようなものが知られている。この従来の半
導体発光素子の製造方法は、図５（ａ）又は（ｂ）に示
すように、発光波長に対して不透明なＧａＡｓ基板５１
上に発光層５３を含む複数の半導体層５５をエピタキシ
ャル成長し、この上に発光波長に対して透明なＧａＰ基
板５８を配設後熱処理を施すことによって上面に発光層
５３を含む複数の半導体層５５をエピタキシャル成長形
成したＧａＡｓ基板５１とＧａＰ基板５８とをウエハー
接合し、更に発光波長に対して不透明なＧａＡｓ基板５
１を除去して半導体発光素子を得る。
においては、発光波長に対して透明な基板を用いる製造
方法として、例えば特開平６−２９６０４０号公報に開
示されているようなものが知られている。この従来の半
導体発光素子の製造方法は、図５（ａ）又は（ｂ）に示
すように、発光波長に対して不透明なＧａＡｓ基板５１
上に発光層５３を含む複数の半導体層５５をエピタキシ
ャル成長し、この上に発光波長に対して透明なＧａＰ基
板５８を配設後熱処理を施すことによって上面に発光層
５３を含む複数の半導体層５５をエピタキシャル成長形
成したＧａＡｓ基板５１とＧａＰ基板５８とをウエハー
接合し、更に発光波長に対して不透明なＧａＡｓ基板５
１を除去して半導体発光素子を得る。
【０００６】また、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子
での他の製造方法として、例えば特開平６−３０２８５
７号公報に開示されているようなものが知られている。
この他の従来の半導体発光素子の製造方法は、図６
（ａ）乃至（ｃ）に示すように、発光波長に対して不透
明なＧａＡｓ基板６１上に発光層６３を含む複数の半導
体層６５をエピタキシャル成長し、その後ＧａＰ電流拡
散層６６を数１０μｍ成長し、発光波長に対して不透明
なＧａＡｓ基板６１を除去し、除去した面にＧａＰ基板
６８を配設後熱処理を施すことによってウエハー接合し
て半導体発光素子を得る。この場合、発光層上に成長す
るＧａＰ電流拡散層６６は、成長時間とＧａＡｓ基板６
１を除去した後のエピタキシャル成長層６７の機械的強
度との兼ね合いで、一般に５０〜１００μｍ程度であ
る。これは、５０μｍ以下であるとＧａＡｓ基板６１を
除去した後のエピタキシャル成長層６７を取り扱う時に
割れやすく、１００μｍ以上であると成長時間が長くな
り半導体発光素子のコストが高くなるからである。
での他の製造方法として、例えば特開平６−３０２８５
７号公報に開示されているようなものが知られている。
この他の従来の半導体発光素子の製造方法は、図６
（ａ）乃至（ｃ）に示すように、発光波長に対して不透
明なＧａＡｓ基板６１上に発光層６３を含む複数の半導
体層６５をエピタキシャル成長し、その後ＧａＰ電流拡
散層６６を数１０μｍ成長し、発光波長に対して不透明
なＧａＡｓ基板６１を除去し、除去した面にＧａＰ基板
６８を配設後熱処理を施すことによってウエハー接合し
て半導体発光素子を得る。この場合、発光層上に成長す
るＧａＰ電流拡散層６６は、成長時間とＧａＡｓ基板６
１を除去した後のエピタキシャル成長層６７の機械的強
度との兼ね合いで、一般に５０〜１００μｍ程度であ
る。これは、５０μｍ以下であるとＧａＡｓ基板６１を
除去した後のエピタキシャル成長層６７を取り扱う時に
割れやすく、１００μｍ以上であると成長時間が長くな
り半導体発光素子のコストが高くなるからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体発光
素子の製造方法においては、下記に示すようなような問
題点があった。
素子の製造方法においては、下記に示すようなような問
題点があった。
【０００８】（１）発光波長に対して不透明なＧａＡｓ
基板上に発光層をエピタキシャル成長し、この上に発光
波長に対して透明なＧａＰ基板を配設後熱処理を施すこ
とによって上面にエピタキシャル成長層を形成したＧａ
Ａｓ基板とＧａＰ基板とをウエハー接合し、更に発光波
長に対して不透明なＧａＡｓ基板を除去するという製造
方法の場合は、発光波長に対して不透明なＧａＡｓ基板
か、発光波長に対して透明なＧａＰ基板のうち、いずれ
か一方をｐ型基板にする必要がある。
基板上に発光層をエピタキシャル成長し、この上に発光
波長に対して透明なＧａＰ基板を配設後熱処理を施すこ
とによって上面にエピタキシャル成長層を形成したＧａ
Ａｓ基板とＧａＰ基板とをウエハー接合し、更に発光波
長に対して不透明なＧａＡｓ基板を除去するという製造
方法の場合は、発光波長に対して不透明なＧａＡｓ基板
か、発光波長に対して透明なＧａＰ基板のうち、いずれ
か一方をｐ型基板にする必要がある。
【０００９】ところが、ｐ型基板は、通常抵抗率を低く
するためｐ型ドーパント（例えば、Ｚｎ、Ｍｇ等）を１
×１０19ｃｍ-3程度ドーピングしなければならず、ｐ型
ドーパントの拡散係数が大きいこともあり、エピタキシ
ャル成長あるいは、ウエハー接合の高温処理時に発光層
にドーパントが拡散し、内部量子効率の低下が生じ、半
導体発光素子の輝度が低下するという問題点があった。
するためｐ型ドーパント（例えば、Ｚｎ、Ｍｇ等）を１
×１０19ｃｍ-3程度ドーピングしなければならず、ｐ型
ドーパントの拡散係数が大きいこともあり、エピタキシ
ャル成長あるいは、ウエハー接合の高温処理時に発光層
にドーパントが拡散し、内部量子効率の低下が生じ、半
導体発光素子の輝度が低下するという問題点があった。
【００１０】（２）発光波長に対して不透明なＧａＡｓ
基板上に発光層をエピタキシャル成長し、その後ＧａＰ
電流拡散層を数１０μｍ成長し、発光波長に対して不透
明なＧａＡｓ基板を除去し、除去した面にＧａＰ基板を
配設後熱処理を施すことによってウエハー接合するとい
う製造方法では、ＧａＡｓ基板を除去してからＧａＰ基
板を接合するまでの間、数１０μｍのかなり薄い基板を
取り扱う必要があり、ウエハー割れにより、量産時には
歩留りが低下するという問題点があった。
基板上に発光層をエピタキシャル成長し、その後ＧａＰ
電流拡散層を数１０μｍ成長し、発光波長に対して不透
明なＧａＡｓ基板を除去し、除去した面にＧａＰ基板を
配設後熱処理を施すことによってウエハー接合するとい
う製造方法では、ＧａＡｓ基板を除去してからＧａＰ基
板を接合するまでの間、数１０μｍのかなり薄い基板を
取り扱う必要があり、ウエハー割れにより、量産時には
歩留りが低下するという問題点があった。
【００１１】（３）また、上記（２）の問題点に加え
て、ＧａＡｓ基板にｎ型を用いた場合、数１０μｍのＧ
ａＰ電流拡散層はｐ型であるので、数μｍの電流拡散層
を形成する場合よりもドーパントの総量は多くなり、結
果的に発光層へドーパントは拡散しやすくなるという問
題点があった。
て、ＧａＡｓ基板にｎ型を用いた場合、数１０μｍのＧ
ａＰ電流拡散層はｐ型であるので、数μｍの電流拡散層
を形成する場合よりもドーパントの総量は多くなり、結
果的に発光層へドーパントは拡散しやすくなるという問
題点があった。
【００１２】（４）一方、上記（２）の問題点に加え
て、ＧａＡｓ基板にｐ型を用いた場合、ｐ型ＧａＡｓ基
板のドーパント量はｎ型ＧａＡｓ基板に比べて多いの
で、ドーパント拡散が更に多くなる。その結果、発光効
率の低下が生じてしまい、光吸収基板を透明基板に置き
換える効果は小さくなるという問題点があった。
て、ＧａＡｓ基板にｐ型を用いた場合、ｐ型ＧａＡｓ基
板のドーパント量はｎ型ＧａＡｓ基板に比べて多いの
で、ドーパント拡散が更に多くなる。その結果、発光効
率の低下が生じてしまい、光吸収基板を透明基板に置き
換える効果は小さくなるという問題点があった。
【００１３】本発明の目的は、活性層からの発光をチッ
プの上面に加えて側面からも取り出すことが可能で、且
つ活性層へのドーパントの拡散を抑制することにり、高
輝度の半導体発光素子を提供することにある。
プの上面に加えて側面からも取り出すことが可能で、且
つ活性層へのドーパントの拡散を抑制することにり、高
輝度の半導体発光素子を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みなされたもので、半導体発光素子の製造方法におい
て、請求項１に係わる発明の半導体発光素子は、基板上
に半導体層が積層形成されてなる半導体発光素子の製造
方法において、ノンドープ型ＧａＡｓ基板上に単層ある
いは複数層からなるｐ型半導体層を積層する工程と、ｐ
型半導体層上にＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料の単層あ
るいは複数層からなる発光層を積層する工程と、発光層
上にｎ型の単層あるいは複数層からなる半導体層を積層
する工程と、ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ厚膜層を形成
する工程と、ノンドープ型ＧａＡｓ基板を除去する工程
とを有することを特徴としている。
鑑みなされたもので、半導体発光素子の製造方法におい
て、請求項１に係わる発明の半導体発光素子は、基板上
に半導体層が積層形成されてなる半導体発光素子の製造
方法において、ノンドープ型ＧａＡｓ基板上に単層ある
いは複数層からなるｐ型半導体層を積層する工程と、ｐ
型半導体層上にＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料の単層あ
るいは複数層からなる発光層を積層する工程と、発光層
上にｎ型の単層あるいは複数層からなる半導体層を積層
する工程と、ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ厚膜層を形成
する工程と、ノンドープ型ＧａＡｓ基板を除去する工程
とを有することを特徴としている。
【００１５】上記構成によれば、ｐ型基板を使用してい
ないので、高温処理時のｐ型ドーパントの活性層への拡
散が抑制され、高い内部量子効率が維持され高輝度の半
導体発光素子を得ることが可能になる。
ないので、高温処理時のｐ型ドーパントの活性層への拡
散が抑制され、高い内部量子効率が維持され高輝度の半
導体発光素子を得ることが可能になる。
【００１６】また、請求項２に係わる発明の半導体発光
素子は、基板上に半導体層が積層形成されてなる半導体
発光素子の製造方法において、ｎ型ＧａＡｓ基板上に単
層あるいは複数層からなるｐ型半導体層を積層する工程
と、ｐ型半導体層上にＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料の
単層あるいは複数層からなる発光層を積層する工程と、
発光層上にｎ型の単層あるいは複数層からなる半導体層
を積層する工程と、ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ厚膜層
を形成する工程と、ｎ型ＧａＡｓ基板を除去する工程と
を有することを特徴としている。
素子は、基板上に半導体層が積層形成されてなる半導体
発光素子の製造方法において、ｎ型ＧａＡｓ基板上に単
層あるいは複数層からなるｐ型半導体層を積層する工程
と、ｐ型半導体層上にＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料の
単層あるいは複数層からなる発光層を積層する工程と、
発光層上にｎ型の単層あるいは複数層からなる半導体層
を積層する工程と、ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ厚膜層
を形成する工程と、ｎ型ＧａＡｓ基板を除去する工程と
を有することを特徴としている。
【００１７】上記構成によれば、ｐ型基板を使用してい
ないので、高温処理時のｐ型ドーパントの活性層への拡
散が抑制され、高い内部量子効率が維持され高輝度の半
導体発光素子を得ることが可能になる。更に、ＧａＡｓ
基板がｎ型であるので、ｎ型ＧａＡｓ基板上にエピタキ
シャル成長するｐ型半導体層からのＧａＡｓ基板へのｐ
型ドーパントの拡散が抑制されるので、ｐ型電極のオー
ミックコンタクトが得られ易く、ｐ型半導体層の抵抗率
も低く維持されるので、より動作電圧の低い半導体発光
素子を得ることが可能になる。
ないので、高温処理時のｐ型ドーパントの活性層への拡
散が抑制され、高い内部量子効率が維持され高輝度の半
導体発光素子を得ることが可能になる。更に、ＧａＡｓ
基板がｎ型であるので、ｎ型ＧａＡｓ基板上にエピタキ
シャル成長するｐ型半導体層からのＧａＡｓ基板へのｐ
型ドーパントの拡散が抑制されるので、ｐ型電極のオー
ミックコンタクトが得られ易く、ｐ型半導体層の抵抗率
も低く維持されるので、より動作電圧の低い半導体発光
素子を得ることが可能になる。
【００１８】また、請求項３に係わる発明は、請求項１
又は２に係わる半導体発光素子の製造方法において、ｎ
型ＧａＰ厚膜層を形成する行程が、ｎ型半導体層上にｎ
型ＧａＰ基板を配設する行程と、ｎ型ＧａＰ基板を高温
処理によりｎ型半導体層上面に接合する行程とを含むこ
とを特徴としている。
又は２に係わる半導体発光素子の製造方法において、ｎ
型ＧａＰ厚膜層を形成する行程が、ｎ型半導体層上にｎ
型ＧａＰ基板を配設する行程と、ｎ型ＧａＰ基板を高温
処理によりｎ型半導体層上面に接合する行程とを含むこ
とを特徴としている。
【００１９】上記構成によれば、ｎ型ＧａＰ基板を高温
処理によりｎ型半導体層上面に接合形成しているので、
十分に厚いｎ型ＧａＰ基板を容易に作製することがで
き、ウエハー割れによる処理歩留の低下を防ぐことが可
能になる。
処理によりｎ型半導体層上面に接合形成しているので、
十分に厚いｎ型ＧａＰ基板を容易に作製することがで
き、ウエハー割れによる処理歩留の低下を防ぐことが可
能になる。
【００２０】また、請求項４に係わる発明は、請求項１
又は２に係わる半導体発光素子の製造方法において、ｎ
型ＧａＰ厚膜層を形成する行程が、ｎ型半導体層上にｎ
型ＧａＰ成長層をエピタキシャル成長する行程を含むこ
とを特徴としている。
又は２に係わる半導体発光素子の製造方法において、ｎ
型ＧａＰ厚膜層を形成する行程が、ｎ型半導体層上にｎ
型ＧａＰ成長層をエピタキシャル成長する行程を含むこ
とを特徴としている。
【００２１】上記構成によれば、ｎ型半導体層上にｎ型
ＧａＰ厚膜層をエピタキシャル成長で形成しているの
で、請求項３に比べて製造工程を簡略化することができ
るので、より効率良く半導体発光素子を製造することが
可能になる。
ＧａＰ厚膜層をエピタキシャル成長で形成しているの
で、請求項３に比べて製造工程を簡略化することができ
るので、より効率良く半導体発光素子を製造することが
可能になる。
【００２２】また、請求項５又は６に係わる発明は、請
求項１乃至４に係わる半導体発光素子の製造方法におい
て、ノンドープ型又はｎ型ＧａＡｓ基板上に積層する単
層あるいは複数層からなるｐ型半導体層が、少なくとも
発光層からの光の発光波長に対して透明な電流拡散層を
含むことを特徴とし、更に電流拡散層はＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層、（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ
1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、ＧａＰ層の中から
選ばれた単層あるいは複数層からなることを特徴として
いる。
求項１乃至４に係わる半導体発光素子の製造方法におい
て、ノンドープ型又はｎ型ＧａＡｓ基板上に積層する単
層あるいは複数層からなるｐ型半導体層が、少なくとも
発光層からの光の発光波長に対して透明な電流拡散層を
含むことを特徴とし、更に電流拡散層はＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層、（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ
1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、ＧａＰ層の中から
選ばれた単層あるいは複数層からなることを特徴として
いる。
【００２３】上記構成によれば、前記発光層からの光の
発光波長に対して透明な電流拡散層を備えているので、
ｐ型電極からの電流が拡散しやすくなり、ｐ型電極に吸
収される光を減少させることが可能になる。更に、（Ａ
ｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、
ＧａＰ層はＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層
に比べてＡｌ含有量が少ないので耐湿性を向上すること
が可能になる。
発光波長に対して透明な電流拡散層を備えているので、
ｐ型電極からの電流が拡散しやすくなり、ｐ型電極に吸
収される光を減少させることが可能になる。更に、（Ａ
ｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、
ＧａＰ層はＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層
に比べてＡｌ含有量が少ないので耐湿性を向上すること
が可能になる。
【００２４】また、請求項７に係わる発明は、請求項６
に係わる半導体発光素子の製造方法において、ノンドー
プ型又はｎ型ＧａＡｓ基板上に少なくとも（ＡｌyＧａ
1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層又はＧ
ａＰ層を形成後にＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．
９）層を形成することを特徴としている。
に係わる半導体発光素子の製造方法において、ノンドー
プ型又はｎ型ＧａＡｓ基板上に少なくとも（ＡｌyＧａ
1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）層又はＧ
ａＰ層を形成後にＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．
９）層を形成することを特徴としている。
【００２５】上記構成によれば、活性層上にＡｌxＧａ
1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層、更にその外側に少
なくとも（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０
≦ｚ≦１）層、又はＧａＰ層を備えているので、Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層単層の場合に比
べて耐湿性を向上することが可能になる。
1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層、更にその外側に少
なくとも（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０
≦ｚ≦１）層、又はＧａＰ層を備えているので、Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層単層の場合に比
べて耐湿性を向上することが可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００２７】（第１の実施の形態）図１（ａ）乃至
（ｃ）は本発明の第１の実施の形態において形成された
半導体発光素子を示す図であり、図１（ａ）は側面図、
図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は底面図である。
（ｃ）は本発明の第１の実施の形態において形成された
半導体発光素子を示す図であり、図１（ａ）は側面図、
図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は底面図である。
【００２８】第１の実施の形態において形成された半導
体発光素子１００の構造は、例えばｎ型ＧａＰ基板１上
に、ｎ型ＧａＰキャップ層２、ｎ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）
0.77Ｉｎ0.23Ｐ中間層３、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッ
ド層４、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層５、ｐ型Ａｌ0.5
Ｉｎ0.5Ｐクラッド層６、ｐ型Ａｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電
流拡散層７等の複数の半導体層が順次積層されている。
そして、半導体発光素子１００の上下面には、例えばＡ
ｕＺｎ／Ｍｏ／Ａｕからなる円形状のｐ型電極８と、例
えばＡｕＳｉからなる４個の円形状のｎ型電極９が形成
されている。
体発光素子１００の構造は、例えばｎ型ＧａＰ基板１上
に、ｎ型ＧａＰキャップ層２、ｎ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）
0.77Ｉｎ0.23Ｐ中間層３、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッ
ド層４、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層５、ｐ型Ａｌ0.5
Ｉｎ0.5Ｐクラッド層６、ｐ型Ａｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電
流拡散層７等の複数の半導体層が順次積層されている。
そして、半導体発光素子１００の上下面には、例えばＡ
ｕＺｎ／Ｍｏ／Ａｕからなる円形状のｐ型電極８と、例
えばＡｕＳｉからなる４個の円形状のｎ型電極９が形成
されている。
【００２９】次に、第１の実施の形態における半導体発
光素子の製造方法について詳細に説明する。
光素子の製造方法について詳細に説明する。
【００３０】図２（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第１の実
施の形態を用いた半導体発光素子の製造方法を示す工程
図である。
施の形態を用いた半導体発光素子の製造方法を示す工程
図である。
【００３１】図２（ａ）に示すようにノンドープ型Ｇａ
Ａｓ基板１０上に、ｐ型ＧａＡｓバッファー層１１（１
μｍ）、ｐ型Ａｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散層７（５μ
ｍ）、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層６（１μｍ）、
ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層５（０．５μｍ）、ｎ型Ａ
ｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層４（１μｍ）、ｎ型（Ａｌ0.
2Ｇａ0.8）0.77Ｉｎ0.23Ｐ中間層３（０．１５μｍ）、
ｎ型ＧａＰキャップ層２（１μｍ）等を、例えば有機金
属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により順次成長す
る。又、ｐ型ドーパントとしては、例えば、Ｚｎ、Ｍｇ
等が使用される。尚、成長方法としては、上記以外に分
子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）、有機金属分子
線エピタキシャル成長法（ＭＯＭＢＥ法）等色々な方法
が利用可能である。又、電流拡散層はＡｌxＧａ1-xＡｓ
（０．６＜ｘ＜０．９）層、（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-z
Ｐ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、ＧａＰ層の中から任意
に選択可能であり、単層で形成しても良いし、あるいは
複数層の組合せで形成しても良い。
Ａｓ基板１０上に、ｐ型ＧａＡｓバッファー層１１（１
μｍ）、ｐ型Ａｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散層７（５μ
ｍ）、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層６（１μｍ）、
ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層５（０．５μｍ）、ｎ型Ａ
ｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層４（１μｍ）、ｎ型（Ａｌ0.
2Ｇａ0.8）0.77Ｉｎ0.23Ｐ中間層３（０．１５μｍ）、
ｎ型ＧａＰキャップ層２（１μｍ）等を、例えば有機金
属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により順次成長す
る。又、ｐ型ドーパントとしては、例えば、Ｚｎ、Ｍｇ
等が使用される。尚、成長方法としては、上記以外に分
子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）、有機金属分子
線エピタキシャル成長法（ＭＯＭＢＥ法）等色々な方法
が利用可能である。又、電流拡散層はＡｌxＧａ1-xＡｓ
（０．６＜ｘ＜０．９）層、（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-z
Ｐ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、ＧａＰ層の中から任意
に選択可能であり、単層で形成しても良いし、あるいは
複数層の組合せで形成しても良い。
【００３２】次に、図２（ｂ）に示すように、ノンドー
プ型ＧａＡｓ基板１０の表面をポリッシュした後、硫
酸：過酸化水素系のエッチャントで処理する。また、ｎ
型ＧａＰ基板１を同様に硫酸：過酸化水素系エッチャン
トで処理する。各々の基板を十分に純水洗浄、乾燥した
後、表面同士を密着させ８００℃で１時間水素中で処理
する。こうすることにより、ノンドープ型ＧａＡｓ基板
１０上のｎ型ＧａＰキャップ層２とｎ型ＧａＰ基板１が
接合される。
プ型ＧａＡｓ基板１０の表面をポリッシュした後、硫
酸：過酸化水素系のエッチャントで処理する。また、ｎ
型ＧａＰ基板１を同様に硫酸：過酸化水素系エッチャン
トで処理する。各々の基板を十分に純水洗浄、乾燥した
後、表面同士を密着させ８００℃で１時間水素中で処理
する。こうすることにより、ノンドープ型ＧａＡｓ基板
１０上のｎ型ＧａＰキャップ層２とｎ型ＧａＰ基板１が
接合される。
【００３３】更に、図２（ｃ）に示すようにアンモニ
ア：過酸化水素系エッチャントによりノンドープ型Ｇａ
Ａｓ基板１０及びｐ型ＧａＡｓバッファー層１１をエッ
チング除去する。この時のアンモニア／過酸化水素の比
率はノンドープ型ＧａＡｓ基板１０及びｐ型ＧａＡｓバ
ッファー層１１の両方がＡｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散
層７に対して選択的にエッチングできる比率を任意に選
ぶ。その後硫酸によりＡｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散層
７表面の酸化膜を除去する。
ア：過酸化水素系エッチャントによりノンドープ型Ｇａ
Ａｓ基板１０及びｐ型ＧａＡｓバッファー層１１をエッ
チング除去する。この時のアンモニア／過酸化水素の比
率はノンドープ型ＧａＡｓ基板１０及びｐ型ＧａＡｓバ
ッファー層１１の両方がＡｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散
層７に対して選択的にエッチングできる比率を任意に選
ぶ。その後硫酸によりＡｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散層
７表面の酸化膜を除去する。
【００３４】最後に、ｎ型ＧａＰ基板１の厚さを所定の
厚さにし、ｐ型Ａｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散層７上に
例えばＡｕＺｎ／Ｍｏ／Ａｕにより円形状のｐ型電極
（１００μｍφ：図示せず）を形成し、ｎ型ＧａＰ基板
１上に例えばＡｕＳｉにより４個の円形状のｎ型電極
（５０μｍφ：図示せず）を形成して半導体発光素子を
得る。
厚さにし、ｐ型Ａｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散層７上に
例えばＡｕＺｎ／Ｍｏ／Ａｕにより円形状のｐ型電極
（１００μｍφ：図示せず）を形成し、ｎ型ＧａＰ基板
１上に例えばＡｕＳｉにより４個の円形状のｎ型電極
（５０μｍφ：図示せず）を形成して半導体発光素子を
得る。
【００３５】このようにして得られた半導体発光素子
は、発光波長に対し不透明な基板を用いた場合のｂａｒ
ｅ−チップ（ベアーチップ）での外部量子効率が３〜４
％程度であったものが、第１の実施の形態を用いた半導
体発光素子では、ｎ型ＧａＰ基板方向に向かう光やチッ
プ表面で全反射された光等も取り出すことができるの
で、ｂａｒｅ−チップでの外部量子効率が７〜８％と約
２倍に向上した。
は、発光波長に対し不透明な基板を用いた場合のｂａｒ
ｅ−チップ（ベアーチップ）での外部量子効率が３〜４
％程度であったものが、第１の実施の形態を用いた半導
体発光素子では、ｎ型ＧａＰ基板方向に向かう光やチッ
プ表面で全反射された光等も取り出すことができるの
で、ｂａｒｅ−チップでの外部量子効率が７〜８％と約
２倍に向上した。
【００３６】また、ＧａＡｓ基板とＧａＰ基板とが共に
ｐ型の基板を使用して製造した場合の半導体発光素子の
外部量子効率は、１〜２％と光吸収基板を用いた構造の
ものよりも低下するが、本第１の実施の形態では、ノン
ドープ型ＧａＡｓ基板１０とｎ型ＧａＰ基板１を使用し
ているので、複数の半導体層のエピタキシャル成長時や
ノンドープ型ＧａＡｓ基板１０上のｎ型ＧａＰキャップ
層２とｎ型ＧａＰ基板１の接合時の高温における、ｐ型
ドーパントの発光層への拡散による発光効率の低下は最
小限度に抑えられており、外部量子効率は向上する。従
って、ノンドープ型ＧａＡｓ基板１０とｎ型ＧａＰ基板
１とを使用することは、ドーパントの拡散を抑制する効
果が十分大きいことがわかる。
ｐ型の基板を使用して製造した場合の半導体発光素子の
外部量子効率は、１〜２％と光吸収基板を用いた構造の
ものよりも低下するが、本第１の実施の形態では、ノン
ドープ型ＧａＡｓ基板１０とｎ型ＧａＰ基板１を使用し
ているので、複数の半導体層のエピタキシャル成長時や
ノンドープ型ＧａＡｓ基板１０上のｎ型ＧａＰキャップ
層２とｎ型ＧａＰ基板１の接合時の高温における、ｐ型
ドーパントの発光層への拡散による発光効率の低下は最
小限度に抑えられており、外部量子効率は向上する。従
って、ノンドープ型ＧａＡｓ基板１０とｎ型ＧａＰ基板
１とを使用することは、ドーパントの拡散を抑制する効
果が十分大きいことがわかる。
【００３７】また、上記半導体発光素子の製造方法によ
ると、２インチφのｐ型ＧａＰ基板が数万円／枚の価格
であるのに対し、ｎ型ＧａＰ基板１は数千円／枚とリー
ズナブルであるので、製造した半導体発光素子のコスト
低下を実現することもできる。
ると、２インチφのｐ型ＧａＰ基板が数万円／枚の価格
であるのに対し、ｎ型ＧａＰ基板１は数千円／枚とリー
ズナブルであるので、製造した半導体発光素子のコスト
低下を実現することもできる。
【００３８】（第２の実施の形態）図３（ａ）乃至
（ｃ）は本発明の第２の実施の形態において形成された
半導体発光素子を示す図であり、図３（ａ）は側面図、
図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は底面図である。
（ｃ）は本発明の第２の実施の形態において形成された
半導体発光素子を示す図であり、図３（ａ）は側面図、
図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は底面図である。
【００３９】第２の実施の形態において形成された半導
体発光素子２００の構造は、例えばｎ型ＧａＰ成長層３
１上に、ｎ型ＧａＰキャップ層３２、ｎ型（Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8）0.77Ｉｎ0.23Ｐ中間層３３、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層３４、ｐ型（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ活性層３５、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３
６、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層３７、ｐ型（Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８等の複数の半導
体層が順次積層されている。そして、半導体発光素子２
００の上下面には、例えばＡｕＢｅ／Ｍｏ／Ａｕからな
る円形状のｐ型電極３９と、例えばＡｕＳｉからなる４
個の円形状のｎ型電極４０が形成されている。
体発光素子２００の構造は、例えばｎ型ＧａＰ成長層３
１上に、ｎ型ＧａＰキャップ層３２、ｎ型（Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8）0.77Ｉｎ0.23Ｐ中間層３３、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層３４、ｐ型（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ活性層３５、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３
６、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層３７、ｐ型（Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８等の複数の半導
体層が順次積層されている。そして、半導体発光素子２
００の上下面には、例えばＡｕＢｅ／Ｍｏ／Ａｕからな
る円形状のｐ型電極３９と、例えばＡｕＳｉからなる４
個の円形状のｎ型電極４０が形成されている。
【００４０】次に、第２の実施の形態における半導体発
光素子の製造方法について詳細に説明する。
光素子の製造方法について詳細に説明する。
【００４１】図４（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第２の実
施の形態を用いた半導体発光素子の製造方法を示す工程
図である。
施の形態を用いた半導体発光素子の製造方法を示す工程
図である。
【００４２】図４（ａ）に示すようにｎ型ＧａＡｓ基板
４１上に、ｐ型ＧａＡｓバッファー層４２（１μｍ）、
ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８（０．
１μｍ）、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層３７（５
μｍ）、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３６（１μ
ｍ）、ｐ型（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層３５
（０．５μｍ）、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３４
（１μｍ）、ｎ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.77Ｉｎ0.23Ｐ中
間層３３（０．１５μｍ）、ｎ型ＧａＰキャップ層３２
（１μｍ）等を、例えば有機金属化学気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ法）により順次成長する。又、ｐ型ドーパントと
しては、例えば、Ｚｎ、Ｍｇ等が使用される。尚、成長
方法としては、上記以外に分子線エピタキシャル成長法
（ＭＢＥ法）、有機金属分子線エピタキシャル成長法
（ＭＯＭＢＥ法）等色々な方法が利用可能である。又、
保護層は（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０
≦ｚ≦１）、ＧａＰ層等の中から電流拡散層よりもＡｌ
含有量の少ない材料を任意に選択可能であり、単層で形
成しても良いし、あるいは複数層の組合せで形成しても
良い。
４１上に、ｐ型ＧａＡｓバッファー層４２（１μｍ）、
ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８（０．
１μｍ）、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層３７（５
μｍ）、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３６（１μ
ｍ）、ｐ型（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層３５
（０．５μｍ）、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３４
（１μｍ）、ｎ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.77Ｉｎ0.23Ｐ中
間層３３（０．１５μｍ）、ｎ型ＧａＰキャップ層３２
（１μｍ）等を、例えば有機金属化学気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ法）により順次成長する。又、ｐ型ドーパントと
しては、例えば、Ｚｎ、Ｍｇ等が使用される。尚、成長
方法としては、上記以外に分子線エピタキシャル成長法
（ＭＢＥ法）、有機金属分子線エピタキシャル成長法
（ＭＯＭＢＥ法）等色々な方法が利用可能である。又、
保護層は（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０
≦ｚ≦１）、ＧａＰ層等の中から電流拡散層よりもＡｌ
含有量の少ない材料を任意に選択可能であり、単層で形
成しても良いし、あるいは複数層の組合せで形成しても
良い。
【００４３】次に、図４（ｂ）に示すように、例えば液
相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）によりｎ型ＧａＰ
成長層３１を１００〜１５０μｍの厚さまでエピタキシ
ャル成長させる。尚、成長方法としては、上記以外に気
相エピタキシャル成長法（ＶＰＥ法）、有機金属化学気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等色々な方法が利用可能であ
る。
相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）によりｎ型ＧａＰ
成長層３１を１００〜１５０μｍの厚さまでエピタキシ
ャル成長させる。尚、成長方法としては、上記以外に気
相エピタキシャル成長法（ＶＰＥ法）、有機金属化学気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等色々な方法が利用可能であ
る。
【００４４】更に、図４（ｃ）に示すように、アンモニ
ア：過酸化水素系エッチャントによりｎ型ＧａＡｓ基板
４１及びｐ型ＧａＡｓバッファー層４２をエッチングす
る。この時のアンモニア／過酸化水素の比率はｎ型Ｇａ
Ａｓ基板４１及びｐ型ＧａＡｓバッファー層４２がｐ型
（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８に対して選
択的にエッチングできる比率を任意に選ぶ。
ア：過酸化水素系エッチャントによりｎ型ＧａＡｓ基板
４１及びｐ型ＧａＡｓバッファー層４２をエッチングす
る。この時のアンモニア／過酸化水素の比率はｎ型Ｇａ
Ａｓ基板４１及びｐ型ＧａＡｓバッファー層４２がｐ型
（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８に対して選
択的にエッチングできる比率を任意に選ぶ。
【００４５】最後に、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ保護層３８上に例えばＡｕＢｅ／Ｍｏ／Ａｕによ
り円形状のｐ型電極（１００μｍφ：図示せず）を形成
し、ｎ型ＧａＰ成長層３１上に例えばＡｕＳｉにより４
個の５０μｍφの円形状のｎ型電極（５０μｍφ：図示
せず）を形成して半導体発光素子を得る。
0.5Ｐ保護層３８上に例えばＡｕＢｅ／Ｍｏ／Ａｕによ
り円形状のｐ型電極（１００μｍφ：図示せず）を形成
し、ｎ型ＧａＰ成長層３１上に例えばＡｕＳｉにより４
個の５０μｍφの円形状のｎ型電極（５０μｍφ：図示
せず）を形成して半導体発光素子を得る。
【００４６】このようにして得られた半導体発光素子
は、発光波長に対し不透明な基板を用いた場合のｂａｒ
ｅ−チップでの外部量子効率が１〜１．５％程度であっ
たものが、第２の実施の形態を用いた半導体発光素子で
は、ｎ型ＧａＰ成長層３１方向に向かう光やチップ表面
で全反射された光等も取り出すことができるので、ｂａ
ｒｅ−チップでの外部量子効率が２〜３％と約２倍に向
上した。
は、発光波長に対し不透明な基板を用いた場合のｂａｒ
ｅ−チップでの外部量子効率が１〜１．５％程度であっ
たものが、第２の実施の形態を用いた半導体発光素子で
は、ｎ型ＧａＰ成長層３１方向に向かう光やチップ表面
で全反射された光等も取り出すことができるので、ｂａ
ｒｅ−チップでの外部量子効率が２〜３％と約２倍に向
上した。
【００４７】また、第１の実施の形態の場合と異なり、
ｎ型ＧａＡｓ基板４１を使用しているので、エピタキシ
ャル成長時の高温におけるｐ型ＧａＡｓバッファー層４
２、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８、
ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層３７からのｎ型Ｇａ
Ａｓ基板４１中へのｐ型ドーパントの拡散が抑制される
ので、抵抗率が低く維持される。従って、ｐ型電極を形
成するｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８
の表面のアクセプタ濃度を高く保つことができ、容易に
オーミックコンタクトが得られるので、従来に比べ０．
０５〜０．１Ｖの動作電圧の低下が実現できる。更にウ
エハー表面のポリッシュ工程が不要であるので、工程の
簡略化が可能である。
ｎ型ＧａＡｓ基板４１を使用しているので、エピタキシ
ャル成長時の高温におけるｐ型ＧａＡｓバッファー層４
２、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８、
ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層３７からのｎ型Ｇａ
Ａｓ基板４１中へのｐ型ドーパントの拡散が抑制される
ので、抵抗率が低く維持される。従って、ｐ型電極を形
成するｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８
の表面のアクセプタ濃度を高く保つことができ、容易に
オーミックコンタクトが得られるので、従来に比べ０．
０５〜０．１Ｖの動作電圧の低下が実現できる。更にウ
エハー表面のポリッシュ工程が不要であるので、工程の
簡略化が可能である。
【００４８】また、上記半導体発光素子の製造方法によ
ると、２インチφのノンドープ型のＧａＡｓ基板が１〜
２万円／枚の価格であるのに対し、ｎ型のＧａＡｓ基板
４１は数千円／枚であり、第１の実施の形態に比べても
更なる半導体発光素子のコスト低下を実現することがで
きる。
ると、２インチφのノンドープ型のＧａＡｓ基板が１〜
２万円／枚の価格であるのに対し、ｎ型のＧａＡｓ基板
４１は数千円／枚であり、第１の実施の形態に比べても
更なる半導体発光素子のコスト低下を実現することがで
きる。
【００４９】また、本第２の実施の形態では光の吸収を
より少なくするために、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡
散層３７のＡｌ混晶比を０．７０程度に高く設定してい
るが、この層の酸化防止のためにｐ型（Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８を表面に備えていえ
る。このｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３
８は、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層３７よりもＡ
ｌの含有量が少ないので、半導体発光素子の耐湿性が向
上するという特徴がある。高温、高湿（８５℃、９０
％）下での通電試験（５０ｍＡ）では、ｐ型（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８のない構造では１０
００時間で初期光度の７０％まで劣化したものがあった
が、同条件で本実施例の半導体発光素子は、１０００時
間での光度劣化は劣化の大きいものでも初期光度の９０
％までであり、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保
護層３８が有効に機能していることが示されている。
より少なくするために、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡
散層３７のＡｌ混晶比を０．７０程度に高く設定してい
るが、この層の酸化防止のためにｐ型（Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８を表面に備えていえ
る。このｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３
８は、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層３７よりもＡ
ｌの含有量が少ないので、半導体発光素子の耐湿性が向
上するという特徴がある。高温、高湿（８５℃、９０
％）下での通電試験（５０ｍＡ）では、ｐ型（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層３８のない構造では１０
００時間で初期光度の７０％まで劣化したものがあった
が、同条件で本実施例の半導体発光素子は、１０００時
間での光度劣化は劣化の大きいものでも初期光度の９０
％までであり、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保
護層３８が有効に機能していることが示されている。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、ノンドープ型又はｎ型
ＧａＡｓ基板上に単層あるいは複数層からなるｐ型半導
体層を積層する工程と、ｐ型半導体層上にＡｌＧａＩｎ
Ｐ系の半導体材料の単層あるいは複数層からなる発光層
を積層する工程と、発光層上にｎ型の単層あるいは複数
層からなる半導体層を積層する工程と、ｎ型半導体層上
にｎ型ＧａＰ厚膜層を形成する工程と、ノンドープ型又
はｎ型ＧａＡｓ基板を除去する工程とを有しており、ｐ
型基板及び厚膜層を使用することなく透明基板型半導体
発光素子を作製してるので、高温処理時のｐ型ドーパン
トの活性層への拡散が抑制され、高い内部量子効率が維
持され高輝度の半導体発光素子を得ることが可能にな
る。更に、ＧａＡｓ基板がｎ型である場合は、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板上にエピタキシャル成長するｐ型半導体層から
のＧａＡｓ基板へのｐ型ドーパントの拡散が抑制される
ので、ｐ型電極のオーミックコンタクトが得られ易く、
ｐ型半導体層の抵抗率も低く維持されるので、より動作
電圧の低い半導体発光素子を得ることが可能になる。
ＧａＡｓ基板上に単層あるいは複数層からなるｐ型半導
体層を積層する工程と、ｐ型半導体層上にＡｌＧａＩｎ
Ｐ系の半導体材料の単層あるいは複数層からなる発光層
を積層する工程と、発光層上にｎ型の単層あるいは複数
層からなる半導体層を積層する工程と、ｎ型半導体層上
にｎ型ＧａＰ厚膜層を形成する工程と、ノンドープ型又
はｎ型ＧａＡｓ基板を除去する工程とを有しており、ｐ
型基板及び厚膜層を使用することなく透明基板型半導体
発光素子を作製してるので、高温処理時のｐ型ドーパン
トの活性層への拡散が抑制され、高い内部量子効率が維
持され高輝度の半導体発光素子を得ることが可能にな
る。更に、ＧａＡｓ基板がｎ型である場合は、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板上にエピタキシャル成長するｐ型半導体層から
のＧａＡｓ基板へのｐ型ドーパントの拡散が抑制される
ので、ｐ型電極のオーミックコンタクトが得られ易く、
ｐ型半導体層の抵抗率も低く維持されるので、より動作
電圧の低い半導体発光素子を得ることが可能になる。
【００５１】従って、ＧａＡｓ基板とＧａＰ基板とが共
にｐ型基板を使用して製造した場合の半導体発光素子の
外部量子効率は、光吸収基板を用いた構造のものよりも
低下するが、ノンドープ型ＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＰ基
板を使用する場合は、複数の半導体層のエピタキシャル
成長時やＧａＡｓ基板上のｎ型ＧａＰキャップ層とｎ型
ＧａＰ基板の接合時の高温における、ｐ型ドーパントの
発光層への拡散による発光効率の低下は最小限度に抑え
られており、外部量子効率は向上する。故に、ノンドー
プ型ＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＰ基板とを使用する場合
の、ドーパントの拡散を抑制する効果は十分大きい。ま
た、ｎ型ＧａＡｓ基板を使用する場合は、エピタキシャ
ル成長時の高温におけるｐ型半導体層からｎ型ＧａＡｓ
基板中へのｐ型ドーパントの拡散が抑制されるので、抵
抗率が低く維持される。従って、ｐ型電極を形成する部
分のｐ型半導体層表面のアクセプタ濃度を高く保つこと
ができ、容易にオーミックコンタクトが得られるので、
従来に比べ動作電圧の低下が実現できる。
にｐ型基板を使用して製造した場合の半導体発光素子の
外部量子効率は、光吸収基板を用いた構造のものよりも
低下するが、ノンドープ型ＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＰ基
板を使用する場合は、複数の半導体層のエピタキシャル
成長時やＧａＡｓ基板上のｎ型ＧａＰキャップ層とｎ型
ＧａＰ基板の接合時の高温における、ｐ型ドーパントの
発光層への拡散による発光効率の低下は最小限度に抑え
られており、外部量子効率は向上する。故に、ノンドー
プ型ＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＰ基板とを使用する場合
の、ドーパントの拡散を抑制する効果は十分大きい。ま
た、ｎ型ＧａＡｓ基板を使用する場合は、エピタキシャ
ル成長時の高温におけるｐ型半導体層からｎ型ＧａＡｓ
基板中へのｐ型ドーパントの拡散が抑制されるので、抵
抗率が低く維持される。従って、ｐ型電極を形成する部
分のｐ型半導体層表面のアクセプタ濃度を高く保つこと
ができ、容易にオーミックコンタクトが得られるので、
従来に比べ動作電圧の低下が実現できる。
【００５２】また、ｎ型ＧａＰ厚膜層を形成する行程
が、ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ基板を配設する行程
と、ｎ型ＧａＰ基板を高温処理によりｎ型半導体層上面
に接合する行程とを有しており、ｎ型ＧａＰ基板を高温
処理によりｎ型半導体層上面に接合形成しているので、
十分に厚いｎ型ＧａＰ基板を容易に作製することがで
き、ウエハー割れによる処理歩留の低下を防ぐことが可
能になる。
が、ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ基板を配設する行程
と、ｎ型ＧａＰ基板を高温処理によりｎ型半導体層上面
に接合する行程とを有しており、ｎ型ＧａＰ基板を高温
処理によりｎ型半導体層上面に接合形成しているので、
十分に厚いｎ型ＧａＰ基板を容易に作製することがで
き、ウエハー割れによる処理歩留の低下を防ぐことが可
能になる。
【００５３】従って、従来のｐ型ＧａＰ基板を接合形成
する場合に比べ、価格の安価なｎ型ＧａＰ基板を利用で
きるので、製品歩留の向上とあわせ製造コストが大幅に
低減できる。
する場合に比べ、価格の安価なｎ型ＧａＰ基板を利用で
きるので、製品歩留の向上とあわせ製造コストが大幅に
低減できる。
【００５４】また、ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ厚膜層
をエピタキシャル成長で形成しているので、半導体基板
を整合する方法に比べて更に製造工程を簡略化すること
ができるので、より効率良く半導体発光素子を製造する
ことが可能になる。
をエピタキシャル成長で形成しているので、半導体基板
を整合する方法に比べて更に製造工程を簡略化すること
ができるので、より効率良く半導体発光素子を製造する
ことが可能になる。
【００５５】従って、例えばウエハー表面のポリッシュ
工程の省略や、ｎ型ＧａＰ基板は使用せず価格の安価な
ｎ型のＧａＡｓ基板のみを使用する等、製造コストが大
幅に低減できる。
工程の省略や、ｎ型ＧａＰ基板は使用せず価格の安価な
ｎ型のＧａＡｓ基板のみを使用する等、製造コストが大
幅に低減できる。
【００５６】また、ノンドープ型又はｎ型ＧａＡｓ基板
上に積層する単層あるいは複数層からなるｐ型半導体層
が、少なくとも発光層からの光の発光波長に対して透明
な電流拡散層を備え、更に電流拡散層はＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層、（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ
1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、ＧａＰ層の中から
選ばれた単層あるいは複数層により形成されているの
で、ｐ型電極からの電流が拡散しやすくなり、ｐ型電極
に吸収される光を減少させることが可能になる。
上に積層する単層あるいは複数層からなるｐ型半導体層
が、少なくとも発光層からの光の発光波長に対して透明
な電流拡散層を備え、更に電流拡散層はＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層、（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ
1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、ＧａＰ層の中から
選ばれた単層あるいは複数層により形成されているの
で、ｐ型電極からの電流が拡散しやすくなり、ｐ型電極
に吸収される光を減少させることが可能になる。
【００５７】従って、発光層全体に電流を注入できるの
で、発光層からの光の外部出射効率が向上する。更に、
（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）、ＧａＰ層はＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．
９）層に比べてＡｌ含有量が少ないので耐湿性を向上す
ることが可能になる。
で、発光層からの光の外部出射効率が向上する。更に、
（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１）、ＧａＰ層はＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．
９）層に比べてＡｌ含有量が少ないので耐湿性を向上す
ることが可能になる。
【００５８】また、ノンドープ型又はｎ型ＧａＡｓ基板
上に少なくとも（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）層又はＧａＰ層を形成後にＡｌxＧａ
1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層を形成しているの
で、耐湿性を向上することが可能になる。
上に少なくとも（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）層又はＧａＰ層を形成後にＡｌxＧａ
1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層を形成しているの
で、耐湿性を向上することが可能になる。
【００５９】従って、高温、高湿下での半導体発光素子
の光度劣化が小さくなり、信頼性が向上する。
の光度劣化が小さくなり、信頼性が向上する。
【図１】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施の形
態において形成された半導体発光素子の側面図、上面図
及び底面図。
態において形成された半導体発光素子の側面図、上面図
及び底面図。
【図２】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施の形
態による半導体発光素子の製造方法を示す工程図。
態による半導体発光素子の製造方法を示す工程図。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第２の実施の形
態において形成された半導体発光素子の側面図、上面図
及び底面図。
態において形成された半導体発光素子の側面図、上面図
及び底面図。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第２の実施の形
態による半導体発光素子の製造方法を示す工程図。
態による半導体発光素子の製造方法を示す工程図。
【図５】（ａ）又は（ｂ）は、従来例による半導体発光
素子の製造方法を示す工程図。
素子の製造方法を示す工程図。
【図６】（ａ）乃至（ｃ）は、他の従来例による半導体
発光素子の製造方法を示す工程図。
発光素子の製造方法を示す工程図。
１ ｎ型ＧａＰ基板
２、３２ ｎ型ＧａＰキャップ層
３、３３ ｎ型（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.77Ｉｎ0.23Ｐ中間
層 ４、３４ ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ５ ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層 ６、３６ ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ７ ｐ型Ａｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散層 １０ ノンドープ型ＧａＡｓ基板 １１、４２ ｐ型ＧａＡｓバッファー層 ３１ ｎ型ＧａＰ成長層 ３５ ｐ型（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層 ３７ ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層 ３８ ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層 ４１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １００、２００ 半導体発光素子
層 ４、３４ ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ５ ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層 ６、３６ ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ７ ｐ型Ａｌ0.68Ｇａ0.32Ａｓ電流拡散層 １０ ノンドープ型ＧａＡｓ基板 １１、４２ ｐ型ＧａＡｓバッファー層 ３１ ｎ型ＧａＰ成長層 ３５ ｐ型（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層 ３７ ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流拡散層 ３８ ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ保護層 ４１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １００、２００ 半導体発光素子
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 33/00
H01S 5/00 - 5/50
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に半導体層が積層形成されてなる
半導体発光素子の製造方法において、 ノンドープ型ＧａＡｓ基板上に単層あるいは複数層から
なるｐ型半導体層を積層する工程と、 前記ｐ型半導体層上にＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料の
単層あるいは複数層からなる発光層を積層する工程と、
前記発光層上にｎ型の単層あるいは複数層からなる半導
体層を積層する工程と、 前記ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ厚膜層を形成する工程
と、 前記ノンドープ型ＧａＡｓ基板を除去する工程と、 を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２】 基板上に半導体層が積層形成されてなる
半導体発光素子の製造方法において、 ｎ型ＧａＡｓ基板上に単層あるいは複数層からなるｐ型
半導体層を積層する工程と、 前記ｐ型半導体層上にＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料の
単層あるいは複数層からなる発光層を積層する工程と、 前記発光層上にｎ型の単層あるいは複数層からなる半導
体層を積層する工程と、 前記ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ厚膜層を形成する工程
と、 前記ｎ型ＧａＡｓ基板を除去する工程と、 を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記ｎ型ＧａＰ厚膜層を形成する行程
は、 前記ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ基板を配設する行程
と、 前記ｎ型ＧａＰ基板を高温処理により前記ｎ型半導体層
上面に接合する行程と、 を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体
発光素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記ｎ型ＧａＰ厚膜層を形成する行程
は、 前記ｎ型半導体層上にｎ型ＧａＰ成長層をエピタキシャ
ル成長する行程を含むことを特徴とする請求項１又は２
に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記ノンドープ型又は前記ｎ型ＧａＡｓ
基板上に積層する単層あるいは複数層からなる前記ｐ型
半導体層は、 少なくとも前記発光層からの光の発光波長に対して透明
な電流拡散層を含むことを特徴とする請求項１乃至４に
記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記電流拡散層は、 ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層、（Ａｌy
Ｇａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、Ｇ
ａＰ層の中から選ばれた単層あるいは複数層からなるこ
とを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子の製造
方法。 - 【請求項７】 前記電流拡散層は、 前記ノンドープ型又は前記ｎ型ＧａＡｓ基板上に少なく
とも前記（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＰ（０≦ｙ≦１、０
≦ｚ≦１）層又は前記ＧａＰ層を形成後に前記ＡｌxＧ
ａ1-xＡｓ（０．６＜ｘ＜０．９）層を形成することを
特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36870998A JP3507716B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36870998A JP3507716B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 半導体発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000196139A JP2000196139A (ja) | 2000-07-14 |
| JP3507716B2 true JP3507716B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=18492537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36870998A Expired - Fee Related JP3507716B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507716B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7166865B2 (en) | 2003-10-31 | 2007-01-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same |
| US7541621B2 (en) | 2004-08-25 | 2009-06-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting device having a current narrowing portion and manufacturing method for semiconductor light emitting device |
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| CN1319183C (zh) * | 2002-10-11 | 2007-05-30 | 夏普株式会社 | 半导体发光器件以及制造半导体发光器件的方法 |
| JP4225510B2 (ja) | 2005-07-06 | 2009-02-18 | 昭和電工株式会社 | 化合物半導体発光ダイオードおよびその製造方法 |
| JP5306589B2 (ja) | 2006-11-17 | 2013-10-02 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP5277646B2 (ja) | 2008-01-25 | 2013-08-28 | 信越半導体株式会社 | 化合物半導体基板の製造方法 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP36870998A patent/JP3507716B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US7541621B2 (en) | 2004-08-25 | 2009-06-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting device having a current narrowing portion and manufacturing method for semiconductor light emitting device |
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| JP2000196139A (ja) | 2000-07-14 |
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