JPH01290270A - 化合物半導体素子の処理方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 イ）産業上の利用分野 本発明はＧａＡＪＡｓ層 および処理方法に関する。

口）従来の技術 近年ＧａＡＪＡｓを用いたシングルへテロあるいはダブ
ルへテロ発光ダイオードが利用されるようになシ、これ
は光出力が高いので表示のみならず通信や遠隔制御ある
いは距１ｌＩＩ１１１Ｉ定と種々の目的に利用される。

ところがこれによシ特に高温多湿環境下での使用におい
て光度低下が著しく不都合であった。

この原因は素子の表面に、発光波長に対して不透明な、
アルミニウム又はガリウムの酸化物が形成被着されるか
らとわかりている。この様な光吸収ないしは遮光性の被
膜を阻止するため、特開昭６２−２０５８５号公報では
ＧａＡＪＡｓ光取シ出し面に厚さ２００〜５０００Ａの
酸化ケイ素被膜を設けるとよいとしておシ、実験してみ
ると一応の効果が認められた。しかし乍ら酸化ケイ素被
膜は緻密さに欠けＧａＡＪＡｓ層 シよくないので、酸化ケイ素被膜を設けたあと数時間放
置してから高温多湿環境下で使用すると再び光度劣化を
招くものが生じるなど、被膜の均質性、安定性を維持す
るのが困難であった。

ハ）発明が解決しようとする拝眉 本発明は上述の点を考慮してなされたものでＱ　ａ　Ａ
　ｌ　Ａ　ｓ結晶表面を安定化させることによって光度
低下を防止した化合物半導体および処理方法を提供する
ものである。

二）課題を解決するための手段 本発明はＧａＡｌ！ＡＳ光取出面を窒素処理するもので
ある。より具体的にはＧ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ層を有す
る光取出面に窒化ケイ素被膜を設けるものである。

また本発明は光取出面を露出させて窒素を含む雰囲気中
で熱処理、もしくは光取出面に窒化膜を設けて熱処理す
るものである。

ホ）作　用 これにより光取出面には光吸収又は遮光性の酸化膜が極
めて形成されに〈〈なシ、安定して高い光度を得られる
。

へ）実施例 第１図は本発明一実施例の化合物半導体素子の模式図で
、シングルへテロＧａＡｌ！Ａｓ発光素子を例にとって
いる。斯る素子はＰ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板は１にｐ−
Ｇ　ａ　Ａ　ｊ’　Ａ　ｓ層（２）、ｎ−ＧａＡｌ！Ａ
ｓ層（３）全順次エピタキシャル成長させ、　Ｐ′１ｌ
Ｌｆｆｌ＋４１とｎｔ［極（５）を設けたものである。

そしてその光放出面には２２０乃至２７０°Ｃプラズマ
ＣＶＤ法によシ窒化ケイ素被１１！ｉ！　（６）が例え
ばα２５μｍ設けられている。

第２図はこの様な化合物半導体素子の通電時間に対する
相対光度を表わした特性図で、高温多湿条件としては通
常４０〜８５°Ｃ１湿度９０〜９５％、通゛ＩＪｔ１！
流１０〜５０１ｋをいうが、Ｃｌ７）ｄテは６５℃、９
５％、２（ＩＩＡの場合を例示している。点線囚は素子
に特別な処理を施こさない場合、短波線■は素子に高分
子被膜を設けた場合でいずれも曲線図はロット平均値を
結び縦線はその通電時間におけるロフト内の光度のばら
つきを示して上述したＣＶＤ窒化ケイ素膜を設けた素子
は直＾ 線状曲線０で示すようにロット内で光度低下が極めて少
なく、通電によりむしろ光度の上昇するものすら多数存
在した。

次いで窒素９０〜７０谷積％、水素１０〜！１０容積％
の雰囲気中で、ウェハから切シ出したばかシの素子を光
取出面を露出して整列させ４５０〜５５０°Ｃ１１０〜
６０分間熱処理した。この様な種々の条件下でいずれも
光度の上昇が見られたが、窒素９０％水素１０％、４６
５°０１５分の熱処理を行なったものを例にとると破線
０の如くになった。

同様にウェハから切り出したばか夛の素子を窒素′ｊＳ
囲気中で加熱し、またはプラズマ中に窒素を送り込み、
光取出面に窒化膜（窒化ガリウム、窒化アルミニウム、
窒化ケイ素等）を形成し、水素中、アルゴン中などで４
００〜７５０°Ｃ熱処理した。これによシ窒化膜が残っ
ているもの、窒化膜が観測できなくなったものなどの素
子が得られたが、いずれも通電において安定した光出力
を得られた。窒化ケイ素薄膜形成後水素ガス中で５００
゛Ｃ１０分熱処理したものを例にとると、−点鎖線■の
如くになった。

この様に、窒素処理によって光度が安定し、かつロフト
内ばらつきも少ない理由について、以下の様に考えられ
る。

まず第１に、結晶表面の酸素を表面処理における窒素が
奪い、表面が不動態となって酸化物が形成されにくくな
っていることが考えられる。

しかし乍ら、この考察は通電によって光度低下が防止さ
れた事の説明にはなっても、光度が所期値より上昇する
ことの説明にはならない。

この点に関してはＧ　ａＡｌ！Ａ　ｓ中の不安定なＧａ
原子が熱処理によって表面又は雰囲気からとシこまれた
窒素Ｎと反応し、ＱａＡｓとＡ　Ｉ　Ａ　ｓの混晶状態
が安定し、その結果不安定なＡＩ！原子が排除されてい
る事による現象と推測している。

ト）発明の効果 以上の如く、光取出面を窒素処理することで長時間高い
ｆｔ、度が保てるのみでなく、処理の均一性が得られる
。

尚上述の例はシングルへテロ発光素子で説明したが活性
層をクラッド層で挾持しｔダブルへテロＧａＡｌ！Ａｓ
発光素子においても適応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の化合物半導体素子の模成因で、
第２図は光度特性図である。 出願人　三洋シ機株式会社外１名 代理人弁理士西野卓銅（外１名） 第１＠ 第２図 通電１間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ＧａＡｌＡｓ層を有する発光素子の少なくとも光取
   出面に窒化ケイ素被膜を設けた事を特徴とする化合物半
   導体素子。 ２）ＧａＡｌＡｓ層を有する発光素子の光取出面を露出
   させて窒素を含む雰囲気中で熱処理をした事を特徴とす
   る化合物半導体素子の処理方法。 ３）ＧａＡｌＡｓ層を有する発光素子の少なくとも光取
   出面に窒化膜を設け、その後熱処理をした事を特徴とす
   る化合物半導体素子の処理方法。