JP3600479B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は化合物半導体発光素子に関し、特に、素子表面の配線構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体発光素子においては、発光効率や応答速度の向上を目的とする手段の一つとして、素子内に電流阻止層を設けて電流密度を上げるようにした発光素子が広く用いられている。このような発行素子のなかには、ボンディングパッド直下に電流阻止層を設けた構造の半導体発光素子も用いられている。通常、ボンディングバッドは円形のものが一般的である。この場合直下に設ける電流阻止パタンについてもボンディングパッドと相似形のものが用いられる。この電流阻止パタンは、エピタキシャル成長を行った後、ウェットエッチングにより所望のパターンに仕上げるが、エッチングされた断面形状は基板の面方位により仕上がり形状に差が生じる。すなわち、図1に示すように、(100)を主面とするG
【外5】
1)面に平行な仕上がり断面形状は逆メサ形状でとなる。後の電極蒸着工程において、電流阻止部外の発光面となる領域に配線する場合、電流阻止部の逆メサ断面に配線を行うと配線に断切れを生じる。又、順メサ断面に配線をした場合でも
【外6】
面に配線をすることは、困難であり又、電流阻止パタンと配線の合わせ精度(±5μm)を考慮するとさらに配線断切れの発生する危険性は高まる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このように円形の電流阻止パタンを用いた場合、たとえ順メサ断面に配線を行った場合でも配線断切れの可能性はあり、このようにして作製した半導体発光素子の断切れが原因による外観不良、発光不良は実際に1ウエハ当たり0.5%程度発生していた。又、完全な断切れとはならず、初期特性としては問題ない素子であっても外囲器に収められた最終製品状態では、高温高湿あるいは、摂氏0℃以下の低温での長期信頼性が求められる。こうした条件下では、外囲器の主材料であるエポキシ樹脂の膨張、収縮により素子にストレスが加わわり前述の半断切れ部から断線を引き起こし、発光不良又は、発光強度劣化等の長期信頼性を損なう可能性がある。
【0004】
したがって本発明の目的は、上記の従来の発光素子における配線断切れやこれに起因する発光不良又は、発光強度劣化等の問題点を除去し、良好な発光特性と高い信頼性を有する発光素子を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体発光素子は、(100)を主面とするGaAs基板上に電流阻止層を含む化合物半導体層が積層され、前記電流阻止層上にボンディングパッドが設けられ、ボンディングパッドに一端が接続され、他端が前記電流阻止層領域外の前記化合物半導体層上に延長配線されるオーミックコンタクト配線を備えた発光素子において、前記オーミックコンタクト配線下にこの配線を横切って形成される前記電流阻止層のエッチング端面の方向が、前記GaAs基板の(011)
【外7】
ものである。
【0006】
また、本発明の半導体発光素子においては、前記電流阻止層はボンディングパッドが積層される本体部と、この本体部周辺に形成され、直線辺部を有する配線取り出し部とを備え、この配線取り出し部の前記直線辺部は前記GaAs基板の
【外8】
特徴とするものである。
【0007】
さらに、本発明の半導体発光素子においては、前記電流阻止層の本体部はほぼ円形であり、前記配線取り出し部の直線辺部は、前記GaAs基板の(011)
【外9】
置されていることを特徴とするものである。
【0008】
さらに、本発明の半導体発光素子においては、前記GaAs基板の(011)
【外10】
ラットであることを特徴とするものである。
【0009】
さらに、本発明の半導体発光素子においては、前記配線取り出し部は、前記円形電流阻止層の周辺から突出形成されていることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図2乃至図3により説明する。なお、図2乃至図5は、本発明の化合物半導体発光素子の製造工程を示す化合物半導体発光素子断面図であるが、これらの図中図2乃至図4においては、本発明の発光素子製造工程の効果を明確化するために、比較例をとしての製造工程を併記している。これらの各工程には、本発明の各工程の番号にダッシュを付してその対応関係を示している。この比較例は、配線断切れの極端な例としを示すため、図6のX−X‘で示すように、オーミックコンタクト配線の方向を本発明の実施形態のそれに対して90゜変化した場合の製造工程を示すものである。図6は本発明の化合物半導体発光素子の製造に用いるGaAs基板を構成するウェーのオリエンテーションフラットと電流阻止層、オーミックコンタクト配線等の各パタンとの位置関係、方向関係を示す上面図である。
【0011】
図2乃至図5により、本発明の発光素子製造工程を比較例を参照しつつ説明する。図2の1)に示すように、(100)を主面とするn−GaAs基板1上にn−GaAsバッファ層2、n−GaAlPクラッド層3、InGaAlPアクティブ層4、InGaAlPクラッド層5、p−GaAsコンタクト層6、n−InGaAlP電流阻止層7をMOCVD法を用いて順次形成する。
【0012】
次に、図2の2)に示すように、n−InGaAlP電流阻止層7上に電流阻止層レジストパタン8をPEP法により配置する。このレジストパタン形状は、図6(A)(B)(C)に示すように、Φ110μmmの円形部31の円周上に、20μm×5μmの矩形突起32を円の中心に対して対称の位置に、2個配置したものである。なお、電流阻止層レジストパタン8はn−GaAs基板1の(0
【外11】
3に0.1゜以下のズレの範囲でパタン8の矩形突起32の長辺(20μmm)ライン(図の破線34で示す。)が平行になるよう配置する。その後、図2の3)に示すように、露出したパタン8の周囲のn−InGaAlP電流阻止層7を70℃に加熱したリン酸液にてエッチングを行い除去する。このとき、のに対して、比較例では、図2の3’)に示すように、電流阻止層7の断面は逆メサ状にエッチングされる。
【0013】
その後、図2の4)に示すように、電流阻止層レジストパタン8を剥離する。その後図3の5)に示すように、ウェハー上にOCD膜を塗布し、アニールを行いSiO2膜9を形成する。次いで、このSiO2膜9上に、図3の6)に示すように、レジスト剤10’を前面に塗布した後、図3の7)に示すように、ボンディングパッド部となる電極レジストパタン10をPEP法により形成する。この電極レジストパターン10は、図6(C)に示すように、Φ100μmの円形部35に直径方向に延長配置された5μm幅の細線からなるオーミックコンタクト配線部36を組み合わせた形状のパターンである。この電極レジストパターン10は、前記電流阻止層レジストパタン8に対し、Φ100μmの円形部35がΦ110μmの円形部31内に配置されるとともに、オーミックコンタクト配線部36が矩形突起32の20μm幅内に収まるよう配置する。
【0014】
その後、図4の8)に示すように、露出したSiO2膜9をフッ化アンモニウム水溶液にてエッチング除去し、その部分に図4の9)に示すように、それぞれ厚さ500ÅのAu層11、2000ÅのAuZn(Znが3wt%)層12、1000ÅのAu層13、1500ÅのMo層14、1500ÅののAu層15、500ÅのMo層16そして5000ÅのAu層17からなる電極材を抵抗加熱法と電子ビーム過熱法を併用して蒸着する。この工程においては、Au系電極材11乃至17は、順メサ状の電流阻止層7の端部においてもp−GaAsコンタクト層6表面に密着形成されるが、比較例の場合は、図4の9’)に示すように、逆メサ状の電流阻止層7の端部においてはp−GaAsコンタクト層6表面に密着せずに空隙を生じたり、段切れを生ずる結果となる。
【0015】
その後、図4の10)に示すように、電極レジストパタン10を剥離、蒸着部以外のSiO2膜9をフッ化アンモニウム水溶液にてエッチング除去する。
【0016】
そして、図5の11)に示すように、n−GaAs基板1の裏面に厚さ2000ÅのAuGe(Geが0.5wt%)層18を抵抗加然法により蒸着し、オーミックコンタクトを得る目的で、Arガス1.3l/minの雰囲気中で、380℃にて30秒間熱処理を行った。その後素子が形成されたウェハーを所定のサイズにダイシング分離して本発明の半導体発光素子を得た。
【0017】
上述した本発明の実施形態においては、図4の9’)、10’)の比較例と対比すると明らかなように、電流阻止層7上に配線されるAu系電極材11乃至17は、電流阻止層7端部においてもp−GaAsコンタクト層6表面に密着形成され、コンタクト層6との間に空隙を生じたり、配線の段切れを生ずることがない。
【0018】
図7はこのようにして得られた本発明の半導体発光素子の上面図である。同図においてはず2乃至図6と同一部分には同一の番号を付している。オーミックコンタクト配線部36は発光面となるp−GaAsコンタクト層6上に、電流阻止層7の周囲に円形又は正方形のリング状にオーミックコンタクト配線されている。
【0019】
図8は本発明に係る発光素子の他の実施形態を示す図で、電流阻止層パターン51とボンディングパッド52そしてオーミックコンタクト配線53を示す平面図である。本実施形態は、(100)を主面とするn−GaAs基板上にMOCVD法により化合物半導体層を積層する工程以降のプロセスを含めて一連の製造工程は、前述の実施形態と同様である。相違点は、図8(A)(B)に示すように、電流阻止層パタン51が正方形であることである。すなわち、電流阻止層パタン51は一辺の長さが130μmの正方形部と、この正方形部の一辺に配線取り出し部となる一辺の長さが30μmの正方形の突起部54により構成されている。また、Au系電極材からなるボンディングパッド52は、図8(C)に示すように、一辺の長さが120μmの正方形であり、この一辺からボンディングパッド部とオーミックコンタクト部(図示せず)を結ぶ、幅30μmのオーミックコンタクト配線43が導出されている。そしてボンディングパッド52は全体が電流阻止層パタン51の正方形部内に収まるように配置され、また、オーミックコンタクト配線43はその線幅が電流阻止層パタン51の突起部内に収まるように配置される。
【0020】
重要な点は、本実施形態においても配線取り出し部となる電流阻止層パタン51の突起部の一辺が前述の実施形態と同様に、n−GaAs基板の(011)面にへき開法によりあらかじめ形成されているオリエンテーションフラット33に0.1°以下のズレの範囲で平行になるよう配置していることである。これによって、オーミックコンタクト配線53がその上面に積層される電流阻止層断面を理想的な順メサ形状に保つことができる。
【0021】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、n−GaAs基板1として(100)を主面とするGaAs基板を用いたが、必ずしも(100)面に限らず、(100)面に対して、数度乃至15°程度傾いた面を有する基板を用いても良い。
【外12】
ているオリエンテーションフラット33を方向の基準として用いたが、面方位さえ特定できれば、必ずしもウェハーにオリエンテーションフラットを設ける必要はない。
【0022】
さらに、前記電流阻止層の一部に形成される配線取り出し部は、必ずしも図6の矩形突起32や図8の突起部54のような形状である必要はなく、図示しないが、電流阻止層の周辺部に形成された凹部、あるいは電流阻止層の円弧の一部を直線により除去して形成される形状でもよい。すなわち、電流阻止層領域の一部に基板の面方向を示す直線部が形成されていれば形状はどのようなものであってもよい。
【0023】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、配線断切れやこれに起因する発光不良又は、発光強度劣化等の問題点を除去し、良好な発光特性と高い信頼性を有する発光素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の化合物半導体発光素子の問題点を説明するための半導体基板の斜視図である。
【図2】本発明の化合物半導体発光素子の製造工程を示す化合物半導体発光素子断面図である。
【図3】本発明の化合物半導体発光素子の製造工程を示す化合物半導体発光素子断面図である。
【図4】本発明の化合物半導体発光素子の製造工程を示す化合物半導体発光素子断面図である。
【図5】本発明の化合物半導体発光素子の製造工程を示す化合物半導体発光素子断面図である。
【図6】本発明の化合物半導体発光素子の製造に用いるGaAs基板を構成するウェハーのオリエンテーションフラットと電流阻止層、オーミックコンタクト配線等の各パタンとの位置関係、方向関係を示す上面図である。
【図7】本発明の半導体発光素子の上面図である。
【図8】本発明に係る発光素子の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1 n−GaAs基板
2 n−GaAsバッファ層
3 n−GaAlPクラッド層
4 InGaAlPアクティブ層
5 InGaAlPクラッド層
6 p−GaAsコンタクト層
7 n−InGaAlP電流阻止層
8 電流阻止層レジストパタン
9 SiO2膜
10 電極レジストパタン
11−17 Au系電極材
31 円形部
32 矩形突起
33 オリエンテーションフラット
35 円形部
36 オーミックコンタクト配線部
Claims (4)
- 前記配線取り出し部は、前記円形電流阻止層の周辺から突出形成されていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22717699A JP3600479B2 (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP22717699A JP3600479B2 (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
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JP2001053335A JP2001053335A (ja) | 2001-02-23 |
JP3600479B2 true JP3600479B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=16856687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22717699A Expired - Lifetime JP3600479B2 (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3600479B2 (ja) |
-
1999
- 1999-08-11 JP JP22717699A patent/JP3600479B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2001053335A (ja) | 2001-02-23 |
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