JPH02250380A - 半導体発光ダイオード - Google Patents
半導体発光ダイオードInfo
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- JPH02250380A JPH02250380A JP1072118A JP7211889A JPH02250380A JP H02250380 A JPH02250380 A JP H02250380A JP 1072118 A JP1072118 A JP 1072118A JP 7211889 A JP7211889 A JP 7211889A JP H02250380 A JPH02250380 A JP H02250380A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
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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。
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）
本発明は光通信、光情報処理などに用いる半導体発光ダ
イオードに関する。
イオードに関する。
（従来の技術）
光通信、光情報処理などに用いる光源として半導体発光
ダイオードには高輝度で高信頼であることが求められて
いる。そこで従来より半導体発光ダイオードにはダブル
ヘテロ構造やメサ構造が採用されている（例えば宇治等
、電子通信学会、信学技報、０ＱＥ−８４−９８（１９
８４）Ｐ、１５−２０）。特にメサ型半導体発光ダイオ
ードは基板垂直方向にダブルヘテロ構造で電流を閉じ込
めた上に基板面方向にも電流を狭窄することができるた
めに低電流高発光効率化に極めて有効である。
ダイオードには高輝度で高信頼であることが求められて
いる。そこで従来より半導体発光ダイオードにはダブル
ヘテロ構造やメサ構造が採用されている（例えば宇治等
、電子通信学会、信学技報、０ＱＥ−８４−９８（１９
８４）Ｐ、１５−２０）。特にメサ型半導体発光ダイオ
ードは基板垂直方向にダブルヘテロ構造で電流を閉じ込
めた上に基板面方向にも電流を狭窄することができるた
めに低電流高発光効率化に極めて有効である。
（発明が解決しようとする課題）
従来メサ構造の側面の絶縁膜としては酸化珪素や窒化珪
素が用いられていた。酸化珪素（以下５ｉ０２と記す）
を絶縁膜として用いた場合、ＧａＡｓにおいてはＷ、
Ｅ、 ５ｐｉｃｅｒ ｅｔ、 ａｌ Ｔｈ１ｎ ５ｏｌ
ｉｄ Ｆｉｌｍｓ、 ５６（１９７９）１で述べられて
いるように ４Ｇａ（ｆｒｏｍ ＧａＡｓ）＋ ５ｉ０２−＋５ｉ（
ｉｎｔｏ ＧａＡｓ）＋ ２Ｇａ２０の反応が生じ、Ｇ
ａは５ｉ０２膜中を容易に拡散するためにＧａＡｓ表面
は高濃度のＧａ空孔が形成される。
素が用いられていた。酸化珪素（以下５ｉ０２と記す）
を絶縁膜として用いた場合、ＧａＡｓにおいてはＷ、
Ｅ、 ５ｐｉｃｅｒ ｅｔ、 ａｌ Ｔｈ１ｎ ５ｏｌ
ｉｄ Ｆｉｌｍｓ、 ５６（１９７９）１で述べられて
いるように ４Ｇａ（ｆｒｏｍ ＧａＡｓ）＋ ５ｉ０２−＋５ｉ（
ｉｎｔｏ ＧａＡｓ）＋ ２Ｇａ２０の反応が生じ、Ｇ
ａは５ｉ０２膜中を容易に拡散するためにＧａＡｓ表面
は高濃度のＧａ空孔が形成される。
ＩｎＰにおいて５ｉ０２膜との界面にＰの蓄積が確認さ
れている。（Ｋ、 Ｋａｎａｚａｗａ ｅｔ、 ａ）
Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ２０（１９
８１） Ｌ２１１） 窒化珪素（以下ＳｉＮと記す）においても半導体表面の
ダングリングボンドに影響を及ぼし価電子軌道を変化さ
せていた。このため従来メサ構造の側面の絶縁膜との界
面において非発光再結合が発生し、発光効率や信頼性に
問題を生じていた。
れている。（Ｋ、 Ｋａｎａｚａｗａ ｅｔ、 ａ）
Ｊｐｎ、 Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ２０（１９
８１） Ｌ２１１） 窒化珪素（以下ＳｉＮと記す）においても半導体表面の
ダングリングボンドに影響を及ぼし価電子軌道を変化さ
せていた。このため従来メサ構造の側面の絶縁膜との界
面において非発光再結合が発生し、発光効率や信頼性に
問題を生じていた。
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決するために本発明は半導体基板上に形成
されたダブルヘテロ積層構造を有するメサ構造を備えだ
半導体発光ダイオードにおいて、該メサ構造の側面に窒
化アルミニウム膜を形成したものである。
されたダブルヘテロ積層構造を有するメサ構造を備えだ
半導体発光ダイオードにおいて、該メサ構造の側面に窒
化アルミニウム膜を形成したものである。
また前記メサ構造の側面に窒化アルミニウム膜と酸化珪
素膜あるいは窒化アルミニウム膜と窒化珪素膜を積層構
造とすることによって一層の信頼性が向上する。
素膜あるいは窒化アルミニウム膜と窒化珪素膜を積層構
造とすることによって一層の信頼性が向上する。
（作用）
本発明者はｘｘｐ−ｖ族化合物半導体と絶縁膜の界面に
発生する非発光再結合中心を少なくす、る為には従来か
ら研究されて来たストレスを少なくすることだけでは無
く、半導体表面の原子の価電子軌道を変化させる事無く
ダングリングボンドを閉じることが重要であることを見
出した。そこで本発明によるＡＩＮ膜はＩＩＩ ＋ Ｖ
族化合物半導体であり非発光再結合中心を非常に減少さ
せることが可能となる。またＡＩＮ膜は抵抗率が１０１
３〜１０１５Ω・Ｃｍと報告されており（Ｃ，５ｉｂｒ
ａｎ ｅｔ、 ａｌ Ｔｈ１ｎ ５ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍ
ｓ、 １０３（１９８３）２１１）メサ構造半導体発光
ダイオードの電流狭窄絶縁膜としては十分な値を有して
いる。またＡＩＮ膜の形成に当たっては２００°Ｃとい
う低温で可能であり、発光層の熱劣化についても良好で
ある。
発生する非発光再結合中心を少なくす、る為には従来か
ら研究されて来たストレスを少なくすることだけでは無
く、半導体表面の原子の価電子軌道を変化させる事無く
ダングリングボンドを閉じることが重要であることを見
出した。そこで本発明によるＡＩＮ膜はＩＩＩ ＋ Ｖ
族化合物半導体であり非発光再結合中心を非常に減少さ
せることが可能となる。またＡＩＮ膜は抵抗率が１０１
３〜１０１５Ω・Ｃｍと報告されており（Ｃ，５ｉｂｒ
ａｎ ｅｔ、 ａｌ Ｔｈ１ｎ ５ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍ
ｓ、 １０３（１９８３）２１１）メサ構造半導体発光
ダイオードの電流狭窄絶縁膜としては十分な値を有して
いる。またＡＩＮ膜の形成に当たっては２００°Ｃとい
う低温で可能であり、発光層の熱劣化についても良好で
ある。
またＡＩＮは吸湿性があり、空気中の湿度により特性が
経時的に変化しやすいという欠点があるため８ｉ０２ま
たは８ｉＮをさらに積層することによって空気中の水分
の影響を受けなくすることが可能となり経時変化もほと
んど無視できるようになる。
経時的に変化しやすいという欠点があるため８ｉ０２ま
たは８ｉＮをさらに積層することによって空気中の水分
の影響を受けなくすることが可能となり経時変化もほと
んど無視できるようになる。
（実施例１）
第１図は本発明の請求項１の発明半導体発光ダイオード
の実施例の断面を示す図である。ＩｎＰ基板１１上にｎ
型ＩｎＰクラッド層１２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、
ｐ型ＩｎＰクラッド層１４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層１５を順次積層した半導体発光ダイオード用ＤＨ
（ダブルヘテロ）構造に活性層を貫通する内径２０ｐｍ
、外径６０ｐｍの同心円状の溝を形成した面発光型半導
体発光ダイオードのメサ側面にＡＩＮ絶縁膜１６を約５
００ＯＡ形成しである。ＡＩＮ膜はＡＩ原料としてＴＭ
Ａ（トリメチルアルミニウム）、Ｎ原料としてＮ２Ｈ４
（ヒドラジン）を用いて、ＭＯＶＰＥ法にて約２００°
Ｃで成膜した。メサ上面のｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層上にはＴｉＰｔ膜を形成しｐ型電極１７とする。ｎ
型ニー基板１１を厚さ約１１００ｐに研磨したのちエツ
チングにより円形レンズ１８を作成し、ｎ型電極１９と
してＡｕＧｅＮｉ膜を形成した。本実施例による半導体
発光ダイオードの初期特性として電流、光出力特性を測
定したところ従来のＳｉＮ絶縁膜を用いた半導体発光ダ
イオードより約３０％向上し、最高先出力も同程度の向
上が認められた。
の実施例の断面を示す図である。ＩｎＰ基板１１上にｎ
型ＩｎＰクラッド層１２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、
ｐ型ＩｎＰクラッド層１４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層１５を順次積層した半導体発光ダイオード用ＤＨ
（ダブルヘテロ）構造に活性層を貫通する内径２０ｐｍ
、外径６０ｐｍの同心円状の溝を形成した面発光型半導
体発光ダイオードのメサ側面にＡＩＮ絶縁膜１６を約５
００ＯＡ形成しである。ＡＩＮ膜はＡＩ原料としてＴＭ
Ａ（トリメチルアルミニウム）、Ｎ原料としてＮ２Ｈ４
（ヒドラジン）を用いて、ＭＯＶＰＥ法にて約２００°
Ｃで成膜した。メサ上面のｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層上にはＴｉＰｔ膜を形成しｐ型電極１７とする。ｎ
型ニー基板１１を厚さ約１１００ｐに研磨したのちエツ
チングにより円形レンズ１８を作成し、ｎ型電極１９と
してＡｕＧｅＮｉ膜を形成した。本実施例による半導体
発光ダイオードの初期特性として電流、光出力特性を測
定したところ従来のＳｉＮ絶縁膜を用いた半導体発光ダ
イオードより約３０％向上し、最高先出力も同程度の向
上が認められた。
（実施例２）
第２図に請求項２の発明の半導体発光ダイオードの実施
例の断面を示す。ＩｎＰ基板１１上にｎ型ＩｎＰクラッ
ド層１２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層１４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１５を順
次積層した半導体発光ダイオード用ＤＨ（ダブルヘテロ
）構造に活性層を貫通する内径２０μｍ、外径６０ｐｍ
の同心円状の溝を形成した面発光型半導体発光ダイオー
ドのメサ側面にＡＩＮ絶縁膜１６を厚さ約５０００人形
成し、その上に５ｉ０２膜２１をピンホールの無いよう
に約５０００人とやや厚く積層した。
例の断面を示す。ＩｎＰ基板１１上にｎ型ＩｎＰクラッ
ド層１２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層１４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１５を順
次積層した半導体発光ダイオード用ＤＨ（ダブルヘテロ
）構造に活性層を貫通する内径２０μｍ、外径６０ｐｍ
の同心円状の溝を形成した面発光型半導体発光ダイオー
ドのメサ側面にＡＩＮ絶縁膜１６を厚さ約５０００人形
成し、その上に５ｉ０２膜２１をピンホールの無いよう
に約５０００人とやや厚く積層した。
メサ上面のｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層上にはＴｉ
Ｐｔ膜を形成しｐ型電極１７とする。ｎ型ＩｎＰ基板１
１を゛厚さ約１００１１ｍに研磨したのちエツチングに
より円形レンズ１８を作成し、ｎ型電極１９としてＡｕ
ＧｅＮｉ膜を形成した。第３図に本実施例による半導体
発光ダイオードの経時変化を調さるために温度９０°Ｃ
，湿度９０％において通電を行ない光出力の変化を調べ
た結果を示す。本発明によ′り高温高湿状態においても
光出力の低下は無く、安定な動作が得られた。
Ｐｔ膜を形成しｐ型電極１７とする。ｎ型ＩｎＰ基板１
１を゛厚さ約１００１１ｍに研磨したのちエツチングに
より円形レンズ１８を作成し、ｎ型電極１９としてＡｕ
ＧｅＮｉ膜を形成した。第３図に本実施例による半導体
発光ダイオードの経時変化を調さるために温度９０°Ｃ
，湿度９０％において通電を行ない光出力の変化を調べ
た結果を示す。本発明によ′り高温高湿状態においても
光出力の低下は無く、安定な動作が得られた。
（発明の効果）
本発明は半導体基板上に形成されたダブルヘテロ積層構
造を有するメサ構造を備えた半導体発光ダイオードにお
いて、該メサ構造の側面に窒化アルミニウム膜を形成し
たことにより発光効率を向上させることが可能となる。
造を有するメサ構造を備えた半導体発光ダイオードにお
いて、該メサ構造の側面に窒化アルミニウム膜を形成し
たことにより発光効率を向上させることが可能となる。
またＡＩＮ膜と５ｉ０２膜あるいはＡＩＮ膜とＳｉＮ膜
を積層することによって、発光効率が向上するだけでな
く、ＡＩＮ膜の欠点である吸湿性も克服して高信頼な半
導体発光ダイオードを得ることができた。
を積層することによって、発光効率が向上するだけでな
く、ＡＩＮ膜の欠点である吸湿性も克服して高信頼な半
導体発光ダイオードを得ることができた。
第１図は本発明の第一の実施例の断面図、第２図は本発
明の第二の実施例の断面図、第３図は本発明の第二の実
施例の特性図をそれぞれ示す。
明の第二の実施例の断面図、第３図は本発明の第二の実
施例の特性図をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）半導体基板上に形成されたダブルヘテロ積層構造を
有するメサ構造を備えた半導体発光ダイオードにおいて
、該メサ構造の側面に窒化アルミニウム膜を形成したこ
とを特徴とする半導体発光ダイオード。 ２）半導体基板上に形成されたダブルヘテロ積層構造を
有するメサ構造を備えた半導体発光ダイオードにおいて
、該メサ構造の側面に窒化アルミニウム膜と酸化珪素膜
あるいは窒化アルミニウム膜と窒化珪素膜を積層構造に
形成したことを特徴とする半導体発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072118A JPH02250380A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 半導体発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072118A JPH02250380A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 半導体発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250380A true JPH02250380A (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=13480119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1072118A Pending JPH02250380A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 半導体発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02250380A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012069970A (ja) * | 2011-11-01 | 2012-04-05 | Toshiba Corp | 半導体素子 |
| CN103078038A (zh) * | 2011-10-26 | 2013-05-01 | 索尼公司 | 发光元件、制造发光元件的方法以及发光装置 |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP1072118A patent/JPH02250380A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103078038A (zh) * | 2011-10-26 | 2013-05-01 | 索尼公司 | 发光元件、制造发光元件的方法以及发光装置 |
| US9455373B2 (en) | 2011-10-26 | 2016-09-27 | Sony Corporation | Light emitting element, method of manufacturing the same, and light emitting device |
| JP2012069970A (ja) * | 2011-11-01 | 2012-04-05 | Toshiba Corp | 半導体素子 |
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