JPH04130675A - 面発光ダイオード及び発光ダイオードの製造方法 - 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】 ［概要］ 面発光ダイオード、特に光通信用光源として用いられる
面発光型の面発光ダイオード及び発光ダイオードの製造
方法に関し、 結晶成長の時間を大幅に短縮する二とが可能な面発光ダ
イオード及び発光ダイオードの製造方法を提供すること
を目的とし、 光取出し面側に位置するＡ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓウィン
ド層と、前記ＡｌＧａＡｓウィンド層上に形成された第
１のＡｌＧａＡｓクラッド層と、前記第１のＡｌＧａＡ
ｓクラッド層上に形成されたＡｌＧａＡｓ活性層と、前
記Ａ　Ｉ　ＧａＡｓ活性層上に形成された第２のＡ　Ｉ
　ＧａＡｓクラッド層とを有する面発光ダイオードにお
いて、前記ＡｌＧａＡｓウィンド層と前記第１のＡｌＧ
ａＡｓクラッド層との間にＩｎＧａＡｓＰバッファ層が
設けるように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は面発光タイオード、特に光通信用光源として用
いられる面発光型の面発光ダイオード及び発光ダイオー
ドの製造方法に関する。

［従来の技術３ 従来のＡｌＧａＡｓ系の面発光型の発光ダイオードを第
３図に示す。

ｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１０にｎ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層１２とｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１６で挟ま
れたＡｌＧａＡｓ活性層１４が設けられている。ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層１６にはＳ　ｉＯ２１ｅ縁層２０
のコンタクトホールを介して正電極層２２が形成され、
ｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１０には中央が開口した負
電極層２４が形成されている。

これらｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１０、ｎＡｌＧａＡ
ｓクラッド層１２、ＡｌＧａＡｓ活性層１４、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層１６は、ＧａＡｓ基板（図示せず）
に順次積層されて製造される０通常、面発光型発光ダイ
オードはＧａＡｓ基板側から光を取出すため、第３図の
ように不透明なＧａＡｓ基板を除去するようにしている
。ＧａＡｓ基板を除去するため、負電極層２４へのボン
ティジグにも機械的に耐え得るようにＡＩＧａＡ　Ｓウ
ィンド層１０を５０μｍ程度まで厚く形成する必要があ
る。

［発明か解決しようとする課題］ 面発光型発光ダイオードにおけるｎ　　ＡｌＧａＡｓク
ランド層１２、ＡｌＧａＡｓ活性層１４、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクランド層１６は非常に薄く、正確な膜厚制御が必
要ななめ、その形成に当たっては膜厚制御を正確に行う
ことかできる過冷却法等の結晶成長方法で製造していた
。

しかしながら、過冷却法等の結晶成長方法は膜厚を正確
に制御できるものの、結晶成長するのに時間がかかるの
で、非常に厚いＡｌＧａＡｓウィンド層１２の形成に長
時間を必要とするという問題があった。また、過冷却法
では一様に結晶成長できる面積が３０　ｍ　ｍ　Ｚ程度
と限度がありコストアツプを招いていた。

本発明の目的は、結晶成長の時間を大福に短縮すること
が可能な面発光ダイオード及び発光ダイオードの製造方
法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、光取出し面側に位置するＡｌＧａＡｓウィ
ンド層と、前記ＡｌＧａＡｓウィンド層上に形成された
第１のＡｌＧａＡｓクラッド層と、前記第１のＡｌＧａ
Ａｓクラッド層上に形成されたＡｌＧａＡｓ活性層と、
前記ＡｌＧａＡｓ活性層上に形成された第２のＡ　Ｉ　
Ｇ　ａ　Ａ　ｓクラッド層とを有する面発光ダイオード
において、前記ＡｌＧａＡｓウィンド層と前記第１のＡ
ｌＧａＡｓクラッド層との間にＩｎＧａＡｓＰバッファ
層が設けられていることを特徴とする面発光ダイオード
によって達成される。

上記目的は、ＧａＡｓ基板上に、第１の結晶成長方法に
より、Ａ　ｌＧａＡｓウィンド層とＩｎＧａＡｓＰバッ
ファ層を順次積層する工程と、前記Ｉ　ｎＧａＡｓＰバ
ッファ層上に、前記第１の結晶成長方法より成長速度の
遅い第２の結晶成長方法により、第１のＡｌＧａＡｓク
ラッド層とＡｌＧａＡｓ活性層と第２のＡｌＧａＡｓク
ランド層を順次Ｍ層する工程と、前記Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基
板をエツチング除去する工程とを有することを特徴とす
る発光ダイオードの製造方法によって達成される。

［作用］ 本発明によれは、ＡｌＧａＡｓウィンド層と第１のＡｌ
ＧａＡｓクラッド層との間にＩｎＧａＡｓＰバッファ層
を設けたので、ＡｌＧａＡｓウィンド層と、Ａ　Ｉ　Ｇ
　ａ　Ａ　ｓクラッド層及びＡｌＧａＡｓ活性層とを断
続成長させることが可能であり、それぞれに適した結晶
成長法を選択することにより、結晶成長の時間を大幅に
短縮することができる。

［実施例］ 本発明の一実施例による発光ダイオードを第１図を用い
て説明する。第３図に示す従来の発光ダイオードと同一
の構成要素には同一の符号を付している。

約５０μｍ厚さのｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１０に約
０．５μｍ厚さのｎ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層３０が
形成されている。このｎ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層３
０に、約２μｍ厚さのｎＡｌＧａＡｓクラッド層１２と
、約１μｍ厚さのＡｌＧａＡｓ活性層１４と、約２μｍ
厚さのＰＡｌＧａＡｓクラッド層１６が順次積層されて
いる。ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１６にはＳｉＯ２絶
縁層２０が形成され、このＳ　］　０２絶縁層２０の中
央に開口されたコンタクトホールを介して正電極層２２
がコンタクトしている。ｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１
０には中央が開口した負電極層２４がコンタクトしてい
る。

ＡｌＧａＡｓ活性層１４で発光した光は、ｎＩｎＧａＡ
ｓＰバッファ層３０及びｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１
０を透過して負電極層２４側に出射される。

本実施例では、ｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１０とｎ−
ＡｌＧａＡｓクラッド層１２の間に約０５μｍ厚さのｎ
−ＩｎＧａＡｓＰバンファ層３０が形成されている点に
特徴があるっ、：のｎ−ＩｎＧ　ａ　Ａ　ｓ　Ｐバッフ
ｙｌｌｉ１３０は、発光タイオードの製造工程中におい
てｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１０を大気による劣化か
ら保護する機能を有するものである。

また、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰバツフｙ　Ｎ　３０はＩｎ　
　Ｇａ　　　　Ａｓ　　Ｐ　　　　なる組成をしておｘ
　　　１−ｘ　　　ｙ　　１−ｙ す、組成比ｙにより光の透過特性を変更することができ
る。組成比ｙの値が大きいほど透過波長が長くなる。す
なわち、Ｉｎ　　Ｇａ　　　　ＡＳ＜Ｖｘ　　　　　１
−ｘ ＝１）で透過波長が最も長く、Ｉｎ　　Ｇａ□−８Ｐ（
ｙ＝ｏ）で透過波長が最も短くなり、発光する光が透過
するようにその透過特性を自由に調整できる。

本実施例の発光ダイオードの製造方法を第２図を用いて
説明する。

まず、ＧａＡｓ基板３２上に、正確な膜厚制御はできな
いが結晶成長速度の速い温度差法（第１の結晶成長方法
）により、約５０μｍ厚さのｎＡｌＧａＡｓウィンド層
１０とエピタキシャル成長させ、続いて、ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓウィンド層１０を保護するためのｎ−１ｎＧａＡｓ
ｒ）バッファ層３０を約０．５μｍ厚さたけエピタキシ
ャル成長させる（第２図（ａ））。温度差法は、正確な
膜厚制御はできないが結晶成長速度が速いため、過冷却
法等に比べて極めて短時間て厚いｎ−ＡｌＧａＡｓウィ
ンド層１０を形成することかできる。

次に、半製品を温度差法（第１の結晶成長方法）の結晶
成長装置から過冷却法（第２の結晶成長方法）の結晶成
長装置に移動させる。このときｎＩ　ｎＧａＡｓＰバッ
ファ層３０が大気に晒されるが、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰバ
ッファ層３０は酸化に強いため表面が劣化されず、その
後のエピタキシャル成長が可能である。すなわち、ｎ−
ＩｎＧａＡｓＰバッファ層３０上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１２と、ＡｌＧａＡｓ活性層１４と、ＰＡ　
Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓクラッド層１６を順次エピタキシャ
ル成長させる（第２図（ｂ））。過冷却法は、結晶成長
速度は遅いが膜厚制御を正確に行うことができるため、
ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッドＮ１２、ＡｌＧａＡｓ活性層
１４、ｐ−ＡｌＧａＡｓクランド層１６の成長に適して
いる。

次に、ＧａＡｓ基板３２をエツチング除去してｎ　−Ａ
　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓウィンド層１０を露出させる（第
２図（Ｃ））。

次に、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１６上にＳｉＯ２絶
縁層２０を形成し２、このＳｉＯ２絶縁層２０の中央に
コンタクトホールを形成する（第２図（ｄ））。

次に、Ｓ　ｉＯ２絶縁層２０上に圧電極１２２を形成し
、コンタクトホールを介してｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層１６にコンタクトさせる。続いて、ｎ−ＡｌＧａＡｓ
ウィンド層１０に中央が開口した負電極層２４を形成す
る（第２図（ｅ））。

このように本実施例によれば、ｎ−ＡｌＧａＡｓウィン
ド層１０上に酸化に強いｎ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層
３０を形成したので、ｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１０
と、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１２、ＡｌＧａＡｓ活
性層１４、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１６とで、結晶
成長装置を変更する断続成長が可能となり、それぞれの
層の成長にＡ適な結晶成長法を選択して、結晶成長時間
を大幅に短縮することができる。

本発明は上記実施例に限らす種々の変形が可能である。

例えば、上記実施例では、結晶成長速度は遅いが膜厚制
御を正確に行うことができる結晶成長方法として過冷却
法を用いたが、ＭＯＣＶＤ法を用いてもよい。

また、上記実施例では、正確な膜厚制御はできないが結
晶成長速度の速い結晶成長方法として温度差法を用いた
が、他の結晶成長方法を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、ＡｌＧａＡｓウィンド層
とＡｌＧａＡｓクラッド層との間にＩｎＧａＡｓＰバッ
ファ層を設けたので、ＡｌＧａＡｓウィンド層と、Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層及びＡｌＧａＡｓ活性層とを断続成
長させることが可能であり、それぞれに適した結晶成長
法を選択することにより、結晶成長の時間を大幅に短縮
することがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による発光ダイオードの断面
図、 第２図は本発明の一実施例による発光ダイオードの製造
方法の工程断面図、 第３図は従来の発光ダイオードの断面図である。 図において、 １Ｏ−−−ｎ−ＡｌＧａＡｓウィンド層１２　・＝　ｎ
　−Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓクラッド層１４−・・Ａｌ
ＧａＡｓ活性層 １６−−−ｐ−ＡＩ　ＧａＡｓクラッド層２０−　Ｓ　
ｉ　Ｏ２！ｅ　Ｈ！ ２２・・・正電極層 ２４・・・負電極層 ３０・−ｎ−Ｉ　ｎＧａＡｓＰバッファ層２・・・Ｇａ
Ａｓ基板 出顆人 富 士 通 株 式 本発明の一実施例による光光夕゛イオードの断面図第１
図 本発明の一実施例による発光タイオードのＭ選方法の工
程断面図第２図（その１） 本弁明の一実雇ポリによる発光ダイオードの製通方法の
］￥断面図第２図（その２） イ疋来の発光タイオードの断面図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光取出し面側に位置するＡｌＧａＡｓウインド層と
   、前記ＡｌＧａＡｓウインド層上に形成された第１のＡ
   ｌＧａＡｓクラッド層と、前記第１のＡｌＧａＡｓクラ
   ッド層上に形成されたＡｌＧａＡｓ活性層と、前記Ａｌ
   ＧａＡｓ活性層上に形成された第２のＡｌＧａＡｓクラ
   ッド層とを有する面発光ダイオードにおいて、 前記ＡｌＧａＡｓウインド層と前記第１のＡｌＧａＡｓ
   クラッド層との間にＩｎＧａＡｓＰバッファ層が設けら
   れていることを特徴とする面発光ダイオード。 ２、ＧａＡｓ基板上に、第１の結晶成長方法により、Ａ
   ｌＧａＡｓウインド層とＩｎＧａＡｓＰバッファ層を順
   次積層する工程と、 前記ＩｎＧａＡｓＰバッファ層上に、前記第１の結晶成
   長方法より成長速度の遅い第２の結晶成長方法により、
   第１のＡｌＧａＡｓクラッド層とＡｌＧａＡｓ活性層と
   第２のＡｌＧａＡｓクラッド層を順次積層する工程と、 前記ＧａＡｓ基板をエッチング除去する工程とを有する
   ことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。 ３、請求項２記載の発光ダイオードの製造方法において
   、 前記第１の結晶成長方法は温度差法であり、前記第２の
   結晶成長方法は過冷却法又はＭＯＣＶＤ法であることを
   特徴とする発光ダイオードの製造方法。