JPH02114675A - 半導体発光素子ならびにその製造方法 - Google Patents

半導体発光素子ならびにその製造方法

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JPH02114675A
JPH02114675A JP63268952A JP26895288A JPH02114675A JP H02114675 A JPH02114675 A JP H02114675A JP 63268952 A JP63268952 A JP 63268952A JP 26895288 A JP26895288 A JP 26895288A JP H02114675 A JPH02114675 A JP H02114675A
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JP
Japan
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conductivity type
layer
cladding layer
contact layer
light emitting
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JP63268952A
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Hiroshi Okuda
奥田 寛
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 光通信用長波長面発光型ダイオードの新規な半導体発光
素子に関する。
〔従来の技術〕
第2図は従来の半導体発光素子の断面図である。
図に示すように、上から順に1はn側の第1電極、2は
n−1n Pの基板、3はn−1n Pの第1クラッド
層、4はp−1nl−XGaXAS+−y Pyの活性
層、5はp−I n Pの第2クラッド層、6はp−1
nl−2G a z A S +−w P wのコンタ
クト層、7は5iNXの絶縁膜、8はp型の第2電極と
積層されている。光通信用長波長面発光型ダイオードに
おいて、活性層4をそれよりもバンドギャップの大きい
第1クラッド層3、第2クラッド層5で挾み込むダブル
ヘテロ構造の面発光型になっている。
この素子は基板にInPを使用しているため、活性層4
での発光に対して透明である(光通信素子工学、米津宏
雄、工学図書株式会社版、第131頁〜第133頁))
〔発明が解決しようとする課題〕
第2図において高速応答化を実施するため従来の活性層
に不純物を、例えば、p型不純半導体であるZnをI 
X 10”〜I X 1019cm−3と高濃度にドー
プして添加していた。然し高濃度に添加するため逆耐圧
が低く、且つ逆耐圧電圧は不安定で時間と共に変動する
。特にp−n接合が露出している端面での逆耐圧劣化が
顕著で、長期に順方向に通電中に逆耐圧が初期の数分の
工程度に減少する場合がある。このようなサンプルの端
面を化学エツチングで清浄にすると逆耐圧が初期の値に
回復する。このように、従来端面でのp−n接合位置は
活性層4中または第1クラッド層3との界面にあり、長
期に順方向に通電中素子端面での電流リークが発生し逆
耐圧劣化を多発していた。
そこでこれをな(す必要があった。
〔課題を解決するための手段〕
第1導電型の基板上に順次第1導電型の第1クラッド層
、第1導電型または第2導電型の活性層、第2導電型の
第2クラッド層、第2導電型のコンタクト層をエピタキ
シャル成長し、第1導電型の基板に第1電極、第2導電
型のコンタクト層上に絶縁層を介して第2電極を設けた
ダブルヘテロ型半導体発光素子において、素子の中央部
分を除く素子の端面を含む周辺部全部にわたって、第2
導電型のコンタクト層側より第1導電型不純物を選択的
に拡散し、その拡散フロントが第1導電型の第1クラッ
ド層中に達しその領域のp−n接合が、第1導電型の第
1クラッド層中に形成された半導体発光素子で、かつ素
子中央部の非拡散領域内に発光領域を持った構造とした
〔作用〕
チップ周囲の端面のp−n接合はバンドギャップの大き
い第1導電型の第1クラッド層内に形成されるため、チ
ップ周辺の逆耐圧が高くなり、端面での逆耐圧劣化が無
くなり、逆耐圧特性の信顛性に優れたLEDが実現でき
る。このチップ周辺のみ第1導電型の第1クラッド層内
にp−n接合を形成するにはコンタクト層からの上記選
択拡散により容易に製作できる。
C実施例〕 以下第1導電型としてn型、第2導電型としてp型につ
いて説明する。
第1図は本発明素子の構造を示す断面図である。
図において、9はZn拡散領域、31はSiN。
の選択拡散膜で、他の記号は前出のものを使用する。基
板2は第1導電型のn−fnP、第1クラッド層3は第
1導電型のn−1n P、活性層4は第1導電型あるい
は第2導電型のp−(またはn−)In+−X Gay
 As、、py 、第2クラッド層5は第2導電型のp
−1n P、コンタクト層6は第2導電型のp−In+
−g Qa、ASI−1,lPw 、絶縁膜7は5iN
X、選択拡散膜31はSiNえの材料を使用する。上記
端面でのp−n接合位置をバンドギャップの大きい第1
導電型の第1クラッド層3内に形成することを特徴とし
ている。
本構造は図中に斜線を施したように、p型不純物である
Znをコンタクト層6側から選択拡散を行い、p−n接
合が第1クラッド層3中に形成されるように拡散を行っ
ている。バンドギャップの大きい所にp−n接合が形成
されているため端面での降伏電圧はバルク中の活性N4
内または第1クラッド層3との界面における降伏電圧よ
り高く端面でのリーク電流が激減し、長期間の通電にお
いても端面での逆耐圧劣化がなくなる。逆耐圧特性の信
頬度に優れた素子が得られる。
第3図は本発明の素子の製造工程図である。
(al  エピタキシャル成長工程。
n−1n Pの基板2  (n=2X10”cm−j 
)上に順次n−1n Pの第1クラッド層3 (n=5
x10”cm−’  、5μm)、p−(またはn−)
In1−g G a X A S H−y P yの活
性層4 (pまたはn= l x l Q”cm−’ 
   l pm、 2μm0. 95 eV)、pin
Pの第2クラッド層5 (pm2X10”cm−’  
  1 pm)、、p−I J−、Ga、As+−wP
wのコンタクト層6  (pm5xl O”cm−’0
.5μm、Eg=1.0eV)をエピタキシャル成長さ
せる。
(bl  選択拡散膜形成工程 選択拡散膜としてSiN、膜をコンタクト層6上全面に
デポジションし、チップ周囲の素子端面の20μm幅の
5iNX膜をホトエツチング加工で除去し、選択拡散膜
31を形成する。
(C)  選択拡散工程 p型不純物であるZnの選択拡散を行い、拡散条件とし
て温度600度C拡散時間1時間拡散ソースZnP、で
、Znの拡散領域9を形成する。
その拡散深さを4μmにする。
(d)  絶縁膜形成工程 選択拡散した後、5iNXの選択拡散膜31を除去し、
あらためてコンタクト層6全面に絶縁膜としてSiN、
膜をデポジションし、チップ中央部に直径30μmの窓
をSiN、膜にホトエツチング工程によりあけ、絶縁膜
7を形成する。
fel  p側およびn側電極形成工程素子の絶縁膜7
側にp側の第2電極8を形成し、ウェハの厚みが100
μm程度になるまで基板2の厚さを減らす。最後に基板
2上にn側の第1電極金属を全面を蒸着し発光部直上の
金属を直径100μmにわたり除去し、光取り出し窓を
形成し、第1電極1の形成が終了し第1図のLEDが得
られる。
本発明において、基板2のキャリア濃度はバルク抵抗に
よる電圧降下が顕著にならない濃度1×10 ”c m
−3〜I X I Q 19c m−’  であればよ
い。第1クラッド層3のキャリア濃度は、良好な逆耐圧
特性が得られる範囲のキャリア濃度に抑えられていれば
よく、5 X 10 ”c m−’  以下であればよ
い。低濃度側はバルク抵抗が顕著にならない5 X 1
0”cm−’  以上で、第1クラツドN3の厚みはエ
ピタキシャル成長が容易に行なえる3〜20μmであれ
ばよい。活性層4のキャリア濃度は結晶性が良好なpま
たはn= I X 10”cm−3〜I X l 01
9cm−’  の範囲で、その厚みは注入キャリアの拡
散長より小さい0.1μm〜3゜0μmであればよい。
p−1n Pの第2クラッド層5のキャリア濃度はバル
ク抵抗による電圧降下が顕著にならない濃度p= I 
X 10”〜I X I Q”cm−’  で、その厚
みは0.5〜2.c+mであればよい。p−rn+−z
aa z A S 1−HP @のコンタクトN6のキ
ャリア濃度は第2クラッド層5と同じ理由でpm5X1
0”c m−”  〜l x l Q ”cz−”  
その厚みは0゜2〜1μmであればよい。第3図(bl
において選択拡散膜31のチップ周囲における除去幅と
しては5〜100μmの任意の幅に取ればよい。また第
3図tc)において選択拡散により形成されたp−n接
合位置は第1クラッド層3内にあればよい。活性層4の
バンドギャップエネルギーは第1クラッド層3のそれよ
りも小さい0.7〜1,3eVでればよい、コンタクト
層6のバンドギャップエネルギーはオーミック特性が良
好に取れる0、7〜1.356Vであればよい。
〔発明の効果〕
チップ周囲の端面のp−n接合をクラッド層内に形成す
ることにより、逆耐圧が時間的に変動せず、逆耐圧特性
の信軌性に優れたLEDが製作できた。
本発明は説明の都合上、第1導電型、第2導電型を持っ
た材料で説明した。
また、p型拡散不純物としてZn使用したが、その他に
Cd、Mgでも差し支えない。また本発明において、n
型とp型を入れ替えた構造でも同様の効果が得られる。
そして本構造はGa+−x AlXAs/GaAs系、
I n+−+t GaXASI−y p、/GaAs系
、In1−、GaXASI−、Sb、/InSb系、G
a、−xAj!xAsl−y sb、/GaSb系にも
適用できることは容易に類推可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明素子の構造を示す断面図、第2図は従来
素子の構造を示す断面図、第3図は本発明の素子の製造
工程図である。 lは第1電極、2は基板、3は第1クラッド層、4は活
性層、5は第2クラッド層、6はコンタクト層、7は絶
縁膜、8は第2電極、9は拡散領域、31は選択拡散膜
。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人   弁理士  玉蟲久五部 (a)エピタキ/ヤル成長工穆 (d)絶縁膜形成工程 本発明素子の構造を示す断面図 第  1  図 従来素子の構造を示す断面図 第  2  図 (C)選択拡散工程 本発明素子の製造過程を示す図 第  3  図 1、事件の表示 昭和63年特許願第268952号 2、発明の名称 半導体発光素子ならびにその製造方法 3、補正をする者 住 所 大阪市中央区北浜四丁目5番33号名 称 (
213)住友電気工業株式会社代表者川上哲部 4、代理人 6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄1;1
/ (11明細書第5頁第13行に 「第1導電型不純物」 とあるを 「第2導電型不純物」 と補正する。 (2)明細書第8頁第16行に 「温度600度C」 とあるを 「温度600℃」 と補正する。 (3)明細書第10頁第12行乃至第1[p=5xlQ
M7.:l J とあるを rp=lxl O”cni’ J と補正する。 3行に

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の基板上に順次第1導電型の第1クラ
    ッド層、第1導電型または第2導電型の活性層、第2導
    電型の第2クラッド層、第2導電型のコンタクト層をエ
    ピタキシャル成長し、第1導電型の基板上に第1電極、
    第2導電型のコンタクト層上に絶縁層を介して第2電極
    を設けたダブルヘテロ型半導体発光素子において、 素子の中央部分を除く素子の端面を含む周辺部全部にわ
    たつて、第2導電型のコンタクト層側より第2導電型不
    純物を選択的に選択拡散し、その拡散フロントが第1導
    電型の第1クラッド層中に達しその領域のp−n接合が
    、第1導電型の第1クラッド層中に形成された半導体発
    光素子で、 かつ素子中央部の非拡散領域内に発光領域を持つことを
    特徴とする半導体発光素子。
  2. (2)第1導電型の基板上に順次第1導電型の第1クラ
    ッド層、第1導電型または第2導電型の活性層、第2導
    電型の第2クラッド層、第2導電型のコンタクト層をエ
    ピタキシャル成長し、第1導電型の基板に第1電極、第
    2導電型のコンタクト層上に絶縁層を介して第2電極を
    設けたダブルヘテロ型半導体発光素子において、 絶縁膜を第2導電型のコンタクト層上全面にデポジショ
    ンし、チップ周囲をホトエッチング加工で除去して選択
    拡散膜を製造する工程と、 前記選択拡散膜側から第2導電型のコンタクト層に素子
    の端面を含む周辺部全部にわたつて第2導電型の不純物
    の選択拡散を行い、該選択拡散の拡散フロントは第1導
    電型の第1クラッド層中に達し、かつそのp−n接合を
    該第1導電型の第1クラッド層中に形成される拡散領域
    を形成する工程と、 前記選択領域を形成後、あらためて第2導電型のコンタ
    クト層の全面に絶縁膜をデポジションし、チップ中央部
    の該絶縁膜に発光用窓を形成する工程と、 素子の両端に電極を形成する工程とを具えたことを特徴
    とする半導体発光素子の製造方法。
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