JPH01149490A - 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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- JPH01149490A JPH01149490A JP62307402A JP30740287A JPH01149490A JP H01149490 A JPH01149490 A JP H01149490A JP 62307402 A JP62307402 A JP 62307402A JP 30740287 A JP30740287 A JP 30740287A JP H01149490 A JPH01149490 A JP H01149490A
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、光通信または情報処理用の半導体発光素子
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
（従来の技術２
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣ
ＴＲＯＮ ＤＩ！ＶＩＣ［！Ｓ（フイイイイ・トランザ
クションズ・オン・エレクトロン・デバイセズ） ＶＯ
Ｌ、ＥＤ−３０，１１ｋＬ４ 、ＡＰＲＩＬ 、 １９
８３、Ｐ２Ｓ５〜３５９に示されたＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系の端面発光ダイオードの構造を第３図に示す。
ＴＲＯＮ ＤＩ！ＶＩＣ［！Ｓ（フイイイイ・トランザ
クションズ・オン・エレクトロン・デバイセズ） ＶＯ
Ｌ、ＥＤ−３０，１１ｋＬ４ 、ＡＰＲＩＬ 、 １９
８３、Ｐ２Ｓ５〜３５９に示されたＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系の端面発光ダイオードの構造を第３図に示す。
第３図＋ａｌは斜視図であり、第３図（ｂｌは第３図（
ａｌの円Ａの部分の拡大図である。この第３図（ａ）、
第３図山）の両図に示す端面発光ダイオードの製造方法
は以下の通りである。
ａｌの円Ａの部分の拡大図である。この第３図（ａ）、
第３図山）の両図に示す端面発光ダイオードの製造方法
は以下の通りである。
まず、液相エピタキシャル法によりｎ−１ｎＰ基板１１
上にｎ−１ｎＰ １２ 、ＩｎＧａＡｓＰ ｌ ３、
ｐ−１ｎＰ１４、ｐ−１ｎＧａＡｓＰ １５を形成す
る。次にｐ−１ｎＧａＡｓＰ １５に幅５０μ長さ
ＪＩＳのストライプをエツチングにより図のように形成
する。
上にｎ−１ｎＰ １２ 、ＩｎＧａＡｓＰ ｌ ３、
ｐ−１ｎＰ１４、ｐ−１ｎＧａＡｓＰ １５を形成す
る。次にｐ−１ｎＧａＡｓＰ １５に幅５０μ長さ
ＪＩＳのストライプをエツチングにより図のように形成
する。
さらに、リフトオフ法により、ＡｎＺｎ １６をｐ −
１ｎＧａＡｓＰ １５のストライプ上に蒸着する。そ
して、この直後、熱処理によりｐ−１ｎＧａＡｓＰ
１５とＡｕＺｎの合金層を形成する。最後にＴｉ１７お
よびＡｕ１８をこの順に蒸着してゆく。
１ｎＧａＡｓＰ １５のストライプ上に蒸着する。そ
して、この直後、熱処理によりｐ−１ｎＧａＡｓＰ
１５とＡｕＺｎの合金層を形成する。最後にＴｉ１７お
よびＡｕ１８をこの順に蒸着してゆく。
ここで、ＩｎＧａＡｓＰ １３は活性層であり、 ｐ−
１ｎＧａＡｓＰＩ５は良好なオーミック接触を得るため
のキ中ソブ層である。
１ｎＧａＡｓＰＩ５は良好なオーミック接触を得るため
のキ中ソブ層である。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記構造の端面発光ダイオードでは、端
面における実効発光領域の幅が５０ｐＩ１１となり、シ
ングルモードファイバと結合した際、結合効率は著しく
低下する。
面における実効発光領域の幅が５０ｐＩ１１となり、シ
ングルモードファイバと結合した際、結合効率は著しく
低下する。
一方、シングルモードファイバと結合するために端面に
おける実効発光領域の幅を２ ｐｍにするには、電極ス
トライプの幅を２ ｐｍ以下にしな（ではならない。し
かし、リフトオフ法により２ ｐｅａｐｍ以下極ストラ
イプを形成するのは難しい。
おける実効発光領域の幅を２ ｐｍにするには、電極ス
トライプの幅を２ ｐｍ以下にしな（ではならない。し
かし、リフトオフ法により２ ｐｅａｐｍ以下極ストラ
イプを形成するのは難しい。
さらに、発光領域を小さくするため活性層の厚さおよび
幅を小さくすると、活性層内で光の共振器が形成されや
すくなり、特に低温においてレーザ発振がしやすくなる
という問題点があった。
幅を小さくすると、活性層内で光の共振器が形成されや
すくなり、特に低温においてレーザ発振がしやすくなる
という問題点があった。
この発明は前記従来技術がもっている問題点のうち、端
面における実効発光領域の幅が大きく、シングルモード
ファイバと結合した際に結合効率が低下する点と、活性
層内での光の共振器が形成し易くなる点について解決し
た半導体発光素子の製造方法を提供するものである。
面における実効発光領域の幅が大きく、シングルモード
ファイバと結合した際に結合効率が低下する点と、活性
層内での光の共振器が形成し易くなる点について解決し
た半導体発光素子の製造方法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、半導体発光素子の製造方法において、半導
体基板上にクラッド層、活性層、クラッド層、キャンプ
層を順次形成したウェハ上にエツチングマスクを形成し
て結晶軸＜ＯＩＤ方向にメサエッチングして活性層をス
トライプ状に形成する工程と、メサエッチングされた部
分に電流ブロック層および光吸収層を形成する工程とを
導入したものである。
体基板上にクラッド層、活性層、クラッド層、キャンプ
層を順次形成したウェハ上にエツチングマスクを形成し
て結晶軸＜ＯＩＤ方向にメサエッチングして活性層をス
トライプ状に形成する工程と、メサエッチングされた部
分に電流ブロック層および光吸収層を形成する工程とを
導入したものである。
（作 用）
この発明によれば、半導体発光素子の製造方法において
、以上のような工程を導入したので、活性層で発光した
光は活性層のないブロック層で吸収され、吸収領域の端
面において反射しなくなり、光の共振器の形成がなく、
かつ活性領域と吸収領域の境界において活性層はブロッ
ク層と接合し、両者の屈折率差が小さく、反射がないよ
うに作用し、したがって、前記問題点を除去できる。
、以上のような工程を導入したので、活性層で発光した
光は活性層のないブロック層で吸収され、吸収領域の端
面において反射しなくなり、光の共振器の形成がなく、
かつ活性領域と吸収領域の境界において活性層はブロッ
ク層と接合し、両者の屈折率差が小さく、反射がないよ
うに作用し、したがって、前記問題点を除去できる。
（実施例）
以下、この発明の半導体発光素子の製造方法の一実施例
について第１図及び第２図に基づき説明する。尚、第１
図は本発明製造方法の工程断面図及び第２図は端面発光
ダイオードの部分断面斜視図である。
について第１図及び第２図に基づき説明する。尚、第１
図は本発明製造方法の工程断面図及び第２図は端面発光
ダイオードの部分断面斜視図である。
まず、第１図（ａｌに示すように、洗浄したｎ−１ｎＰ
基板１上に、液相エピタキシャル法を用いてｎ−ＩｎＰ
２ （エピタキシャル層の厚さ５４１１．キャリ
ア濃度７ ｘｌＯ”ｃｍ−’） 、ＩｎＧａＡｓＰ
３ （エピタキシャル層の厚さ０．２ｐｍ） ｐ−
１ｎＰ４ （エピタキシャル層の厚さ２ ｐｅａ、キ
ャリア濃度７ ＸＩＯ”ｃａ−３） 、Ｉ）−ＩｎＧａ
ＡｓＰ ５ （エピタキシャル層の厚さ０．７ ｐ
ｍ、キャリア濃度３ Ｘ１０１８ｃｍ−’）をこの順に
成長させてウェハを形成する。
基板１上に、液相エピタキシャル法を用いてｎ−ＩｎＰ
２ （エピタキシャル層の厚さ５４１１．キャリ
ア濃度７ ｘｌＯ”ｃｍ−’） 、ＩｎＧａＡｓＰ
３ （エピタキシャル層の厚さ０．２ｐｍ） ｐ−
１ｎＰ４ （エピタキシャル層の厚さ２ ｐｅａ、キ
ャリア濃度７ ＸＩＯ”ｃａ−３） 、Ｉ）−ＩｎＧａ
ＡｓＰ ５ （エピタキシャル層の厚さ０．７ ｐ
ｍ、キャリア濃度３ Ｘ１０１８ｃｍ−’）をこの順に
成長させてウェハを形成する。
ここで、ｎ−１ｎＰ ２およびｐ−１ｎＰ ４はクラ
ッド層、ＩｎＧａＡｓＰ ３は活性層、ｐ−１ｎＧａＡ
ｓＰ ５は良好なオーミック接触を得るためのキャンプ
層である。
ッド層、ＩｎＧａＡｓＰ ３は活性層、ｐ−１ｎＧａＡ
ｓＰ ５は良好なオーミック接触を得るためのキャンプ
層である。
次に、活性層の幅を３ ｐｍ以下にするため、第１図（
ｂ）に示すように、メサエッチングをするが、さきにエ
ピタキシャル層の厚さを形成したウェハ２１にＳｉｎｇ
を膜付けし、ホトリソ手法およびエツチング手法により
、ＳｉＯ□のエツチングマスク２０を形成する。
ｂ）に示すように、メサエッチングをするが、さきにエ
ピタキシャル層の厚さを形成したウェハ２１にＳｉｎｇ
を膜付けし、ホトリソ手法およびエツチング手法により
、ＳｉＯ□のエツチングマスク２０を形成する。
このとき、後述する第２図に示すように、素子内に活性
領域８と吸収領域９とが形成されるように５ＩＯｔのエ
ツチングマスク２０は点線のストライプとなるようにし
、順メサにエツチングされるために、ストライプは結晶
軸＜ＯＩＤ方向に沿っていることが不可欠である。
領域８と吸収領域９とが形成されるように５ＩＯｔのエ
ツチングマスク２０は点線のストライプとなるようにし
、順メサにエツチングされるために、ストライプは結晶
軸＜ＯＩＤ方向に沿っていることが不可欠である。
このエツチングマスク２０を形成した後、硫酸（４０℃
）で表面を洗浄する。この直後、Ｂｒ （臭素）とメタ
ノールの混合液（Ｂｒ １％体積比）を用いてエツチン
グし、順メサを形成する。
）で表面を洗浄する。この直後、Ｂｒ （臭素）とメタ
ノールの混合液（Ｂｒ １％体積比）を用いてエツチン
グし、順メサを形成する。
さらに、第１図（Ｃ１に示すように、５ｉｆｔのエツチ
ングマスク２０を除去せずにｐ−１ｎＧａＡｓＰ ６
による電流ブロック層および光吸収層を形成する。即ち
、液相エピタキシャル法により、ｐ＝ＩｎＧａＡｓＰ
６ （エピタキシャル層の厚さ１−、キャリア濃度５Ｘ
１０”Ｃ１１−”） 、ｎ−１ｎＰ ７ （エピタ
キシャル層の厚さ１１Ｉ１１１キャリア濃度７Ｘ１０”
ω弓）とをこの順に成長させる。
ングマスク２０を除去せずにｐ−１ｎＧａＡｓＰ ６
による電流ブロック層および光吸収層を形成する。即ち
、液相エピタキシャル法により、ｐ＝ＩｎＧａＡｓＰ
６ （エピタキシャル層の厚さ１−、キャリア濃度５Ｘ
１０”Ｃ１１−”） 、ｎ−１ｎＰ ７ （エピタ
キシャル層の厚さ１１Ｉ１１１キャリア濃度７Ｘ１０”
ω弓）とをこの順に成長させる。
このとき、５ｉＯｚのエツチングマスク２０上には結晶
成長せず、さきにエツチングで除去した部分にのみ成長
する。
成長せず、さきにエツチングで除去した部分にのみ成長
する。
さらに、ＳｉＯ！のエツチングマスク２０を除去した後
、電極メタルをＰ側にはＡｎＺｎ／Ｔｉ／Ｐｔ／＾ｎを
、Ｎ側にはＡｎＧａＮｉ／Ｔｉ／ＰＬ／＾ｎを蒸着し、
その直後、オーミック接触を得るため、熱処理により合
金化を施し、襞間によりチップ化しＳｔヒートシンク上
にマウントし、金ワイヤを配線し素子化する。
、電極メタルをＰ側にはＡｎＺｎ／Ｔｉ／Ｐｔ／＾ｎを
、Ｎ側にはＡｎＧａＮｉ／Ｔｉ／ＰＬ／＾ｎを蒸着し、
その直後、オーミック接触を得るため、熱処理により合
金化を施し、襞間によりチップ化しＳｔヒートシンク上
にマウントし、金ワイヤを配線し素子化する。
最後に、電流ブロック層に用いるｐ−１ｎＧａＡｓＰ
６は吸収層としての役目をするため、常に活性層より
エネルギギヤツブの小さな組成を選ばなくてはならない
。
６は吸収層としての役目をするため、常に活性層より
エネルギギヤツブの小さな組成を選ばなくてはならない
。
第２図に示す如く、以上のような構造を持つ端面発光ダ
イオードにおいて、ブロック層として形成した１ｎＧａ
ＡｓＰ ６は、活性層（ｆｉＩ域）８よりエネルギギャ
ップの小さな組成を選ぶことで、活性層８のない領域で
ＩｎＰより吸収効果の大きい吸収層（領域）９となり、
活性層８としてのＩｎＧａＡｓＰ ３において発光した
光は、吸収領域９の端面において反射しなくなり、レー
ザ光を放射するための光の共振器は形成されない。
イオードにおいて、ブロック層として形成した１ｎＧａ
ＡｓＰ ６は、活性層（ｆｉＩ域）８よりエネルギギャ
ップの小さな組成を選ぶことで、活性層８のない領域で
ＩｎＰより吸収効果の大きい吸収層（領域）９となり、
活性層８としてのＩｎＧａＡｓＰ ３において発光した
光は、吸収領域９の端面において反射しなくなり、レー
ザ光を放射するための光の共振器は形成されない。
また、活性領域８と吸収領域９の境界１０において、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ ３は、ＩｎＧａＡｓＰ ６のブロック層
と接合し、両者の屈折率差はきわめて小さく、この界面
での反射はない。そのため、光の放射端面とこの界面に
おいて光の共振器が形成されることはない。
ｎＧａＡｓＰ ３は、ＩｎＧａＡｓＰ ６のブロック層
と接合し、両者の屈折率差はきわめて小さく、この界面
での反射はない。そのため、光の放射端面とこの界面に
おいて光の共振器が形成されることはない。
以上の２点から半導体内での発光は増幅されず、端面か
ら放射される光は自然発光を主体とした位相の不均一な
光となる。すなわち、この半導体発光素子はＬＥＤ （
発光ダイオード）となる。
ら放射される光は自然発光を主体とした位相の不均一な
光となる。すなわち、この半導体発光素子はＬＥＤ （
発光ダイオード）となる。
また、活性層はブロック層内に埋め込んであるため、端
面における実効発光領域の面積を小さくでき、シングル
モードファイバと結合した際、高い結合効率を実現でき
る。
面における実効発光領域の面積を小さくでき、シングル
モードファイバと結合した際、高い結合効率を実現でき
る。
（発明の効果）
以上詳細に説明したようにこの発明によれば、半導体基
板上に２層のクラッド層間にサンドイッチ状に活性層を
形成し、上面にキャップ層を形成したウェハ上に結晶軸
＜０１１＞方向に沿ってメサエッチングして活性層をス
トライプ状に形成し、メサエッチングで除去した部分に
活性層よりエネルギギャップの小さい組成による電流ブ
ロック層と光吸収層のＩｎＧａＡｓＰを形成するように
したので、活性層で発光した光は吸収領域の端面で反射
しなくなり、レーザ光を放射するための光の共振器を形
成しなくなるとともに、活性領域と吸収領域の境界面で
の反射がなくなる。
板上に２層のクラッド層間にサンドイッチ状に活性層を
形成し、上面にキャップ層を形成したウェハ上に結晶軸
＜０１１＞方向に沿ってメサエッチングして活性層をス
トライプ状に形成し、メサエッチングで除去した部分に
活性層よりエネルギギャップの小さい組成による電流ブ
ロック層と光吸収層のＩｎＧａＡｓＰを形成するように
したので、活性層で発光した光は吸収領域の端面で反射
しなくなり、レーザ光を放射するための光の共振器を形
成しなくなるとともに、活性領域と吸収領域の境界面で
の反射がなくなる。
また、端面における実効発光領域の面積が小さく、シン
グルモードファイバと結合した際に結合効率を高くでき
る効果が得られる。
グルモードファイバと結合した際に結合効率を高くでき
る効果が得られる。
第１図（ａｌないし第１図（Ｃ１はこの発明の半導体発
光素子の製造方法に係る一実施例の工程断面図、第２図
は同上実施例により製造された端面発光ダイオードの部
分断面斜視図、第３図（ａｌは従来の半導体発光素子の
斜視図、第３図（ｂｌは第３図ｆａｔの円Ａの部分の拡
大図である。 １−ｎ−１ｎＰ基板、２ ・＝ｎ−１ｎＰ 、 ３−１
ｎＧａＡｓＰ 。 ４ ・”ｐ−１ｎＰ 、 ５ −ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ 、 ６ −ｐ−１ｎＧａＡｓＰ 。 ７・・・ｎ１ｎＰ ｓ ２０・・・エツチングマスク、
２１・・・ウェハ。 未発θ脂工第１ＮＳ 第１図 壬を来−ガ熱働炙−光タイオートめ余０児シ刀第３ 図
（ａ） 才３の（θ）０＃、大口 第 ３ 図（ｂ）
光素子の製造方法に係る一実施例の工程断面図、第２図
は同上実施例により製造された端面発光ダイオードの部
分断面斜視図、第３図（ａｌは従来の半導体発光素子の
斜視図、第３図（ｂｌは第３図ｆａｔの円Ａの部分の拡
大図である。 １−ｎ−１ｎＰ基板、２ ・＝ｎ−１ｎＰ 、 ３−１
ｎＧａＡｓＰ 。 ４ ・”ｐ−１ｎＰ 、 ５ −ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ 、 ６ −ｐ−１ｎＧａＡｓＰ 。 ７・・・ｎ１ｎＰ ｓ ２０・・・エツチングマスク、
２１・・・ウェハ。 未発θ脂工第１ＮＳ 第１図 壬を来−ガ熱働炙−光タイオートめ余０児シ刀第３ 図
（ａ） 才３の（θ）０＃、大口 第 ３ 図（ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （ａ）半導体基板上にクラッド層、活性層、クラッドお
よびキャップ層を順次成長させて形成したウェハ上にエ
ッチングマスクを形成して結晶軸＜０１１＞方向にメサ
エッチングして上記活性層をストライプ状に形成する工
程と、 （ｂ）上記メサエッチングされた部分に上記活性層より
エネルギギャップの小さい電流ブロック層および光吸収
層を液相エピタキシャル法により形成する工程と、 よりなる半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62307402A JPH01149490A (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | 半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62307402A JPH01149490A (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | 半導体発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01149490A true JPH01149490A (ja) | 1989-06-12 |
Family
ID=17968619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62307402A Pending JPH01149490A (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | 半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01149490A (ja) |
-
1987
- 1987-12-07 JP JP62307402A patent/JPH01149490A/ja active Pending
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