JPH04179279A - 微小発光領域面発光素子およびその作製方法 - 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】 技術分野 この発明は微小発光領域面発光素子およびその作製方法
に関する。

従来技術 第２図は従来の発光領域を制限した面発光ダイオード（
微小発光領域面発光ＬＥＤという）の構造を示すもので
ある。発光波長８５０ｎｍのＧａＡｓ　／ＡｌＧａＡｓ
系ＬＥＤを例にとってその構造を具体的に述べると、ｐ
型ＧａＡｓ基板１１上に、　ＬＰＥ法。

ＭＯＣＶＤ法等により、ｐ型Ａｌｏ、　ａＧａ　ｏ、　
７Ａｓ下部クラッド層１２．ｐ型または１型ＡｌＧａ　
　　ＡｓＯ，０３０，９７ 活性層１３．ｎ型Ａ（！　ａ、　３Ｇ　ａ　ｏ、　７　
Ａ　Ｓ　１部クラッド層１４およびｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層１５を順次成長させ、その後、下部クラッド層１
２に達するまて円形メサ状にエツチングする。次に、ポ
リイミド樹脂１６によりメサ構造の周囲を埋込み、さら
に、−に。

下にＡ　ｕ　／Ｇ　ｅ　／Ｎ　ｉ等のｎ型オーミック電
極１８およびＡ　ｕ　／Ｚ　ｎ等の■）型オーミック電
極１？を蒸着により形成する。最後に、光を」１方に取
出すために。

上部電極１８とＧａＡｓコンタクト層Ｉ５の一部をエツ
チングにより除去する。この除去された部分が光の出射
領域となる。

しかしながらこのような微小発光領域面発光１、　Ｅ　
Ｄでは光出射領域を形成するために、」二部電極１８の
みならずコンタクト層１５の一部をエツチングにより除
去しなければならないので作製プロセスが複雑化してい
る。

また、活性層１３で発生した光は屈折率の高い（屈折率
３．４Ｎ）上部クラッド層１４から屈折率の低い（屈折
率１，０）空気中に出射することになるので、界面での
屈折率差が大きく、全反射か生じやすく光の取出し効率
が低いという問題がある。

さらにＡ１組成比が比較的高い上部クラッド層１４が空
気と接するため、長期の使用により表面が酸化し２発光
出力が低下してしまう。

発明の目的 この発明は、微小発光領域面発光素子の作製プロセスを
簡素化することを目的とする。

この発明はまた。微小発光領域面発光素子の光取出し効
率を高めることを目的とする。

この発明はさらに、微小発光領域面発光素子の長寿命化
を図ることを目的とする。

発明の構成９作用および効果 この発明による微小発光領域面発光素子は、基板上に少
なくとも下部クラッド層、活性層、上部クラッド層およ
びコンタクト層が形成され、かつ少なくともコンタクト
層、上部クラッド層および活性層がメサ構造に形成され
ており、上部クラッド層およびコンタクト層が活性層で
発生した光に対して透明な材料で形成され、活性層で発
生した光が」二部クラッド層およびコンタクト層を通し
て外部に出射する構造となっているものである。

この発明による微小発光領域面発光素子の作製方法は、
基板上に、少なくとも下部クラット層。

活性層、上部クラッド層およびコンタクト層を順次形成
するとともに少なくともコンタクト層、上部クラッド層
および活性層をメサ状にエツチングするときに、コンタ
クト層を活性層で発生する光に対して透明な材料を用い
て形成し、コンタクト層上にその光出射領域を除いて電
極を形成し、活性層で発生した光がコンタクト層の光出
射領域を通して外部に出射するようにするものである。

発光波長に対して透明なコンタクト層が設けられている
ので、活性層で発生した光をコンタクト層を通して外部
に出射させることが可能となる。

したがって、従来のようにコンタクト層の光出射領域を
エツチングにより除去する必要がなく作製プロセスを簡
略化す・ることかできる。

この発明による微小発光領域面発光素子においては、さ
らにコンタクト層の光出射領域がコンタクト層の屈折率
よりも小さい屈折率をもつ透明誘電体で被覆されている
。

−〇　− この発明による微小発光領域面発光素子の作製方法によ
るとさらに、コンタクト層の光出射領域をコンタクト層
の屈折率よりも小さい屈折率をもつ透明誘電体で被覆す
る。

コンタクト層の光出射領域をコンタクト層の屈折率より
も小さい屈折率をもつ透明誘電体で被覆しているので、
活性層で発生した光はコンタクト層および透明誘電体を
通して外部に出射する。誘電体はコンタクト層よりも屈
折率が小さいので。

空気との界面における屈折率差は小さくなり、光の取出
し効率を高めることができる。さらにコンタクト層は誘
電体で被覆されているので、コンタクト層の劣化を防止
でき、長期間にわたる使用によっても光取出し部の物性
の変化が少なく１発光素子の長寿命化を図ることができ
る。誘電体としては化学的に安定な材料を用いることが
好ましい。

さらに好ましくはコンタクト層を、コンタクト層の屈折
率よりも小さい屈折率をもつ透明絶縁性誘電体で被覆す
るとともにコンタクト用にその一部を除去し、光出射領
域を除いて誘電体−Ｌに電極を形成する。

これによりコンタクト層を保護する誘電体と電極下に設
ける絶縁体とを共用し、かつ同時に形成することができ
るので１作製プロセスの簡素化を図ることが可能となる
。

この発明による微小発光領域面発光素子をＧａＡｓ　／
　ＡＡ　ＧａＡｓ系半導体祠料を用いて作製する場合に
は、コンタクト層をＡＩ’！、　Ｇ　ａ　ｒ□Ａｓ層、
活性層をＡＩ！　ＹＧ　ａ　＋　−、Ａ　ｓ層とし、各
層のＡ４組成比をそれぞれｘ、ｙとすると、　　ｙ　＋
０．０５＜　ｘ　＜　ｙ＋０．２が好ましい。コンタク
ト層のＡ／紹成比Ｘを活性層のＡＡ組組成比上りも太き
くシ、そのバンドギャップを大きくすることにより、コ
ンタクト層は活性層で発生した光を透過させることが好
ましい。コンタクト層のＡ／絹成比Ｘの下限ｙ　＋０．
０５は活性層の光吸収帯を充分に避σＪるためである。

上限ｙ十０．２は、コンタクト層と電極とのオーミック
・コンタクトを確保するためである。

コンタクト層のＡＡ絹成比が０３程度以下であればオー
ミック・コンタクトを確保できるから、ｙの最大値を０
．１　とした場合に、ｙ＋０．２がＡ１組成比のＸの」
−限となる。

実施例 第１図はこの発明による微小発光領域面発光素子の実施
例を示すものであり、この実施例はこの発明を微小発光
領域面発光１、ＥＤに適用したものである。

この微小発光領域面発光ＬＥＤの構造を、その作製方法
を説明することにより明らかにする。

ｐ−ＧａＡｓ基板１上に、　　Ｐ−Ａ１０．３Ｇａ、７
Ａｓ下部クラッド層（厚さＨμｍ）　２．　ｐ−−Ａｎ
ｏ、ｏ３Ｇ　ａ　Ｏ，９７Ａ　Ｓ活性層（厚さ２μｍ）
　３．　　ｎ−Ａ４０．３Ｇａ、７Ａｓ　Ｊ一部クラッ
ド層（厚さ６μｍ）４゜＋ ０、１５　　０．８５ＡＳコンタクト層（厚さ１，５ｎ
−Ａ７！　　　　　Ｇａ μｍ）５をＬＥ［）法を用いて順次結晶成長させ、続い
てコンタクト層５から下部クラッド層２に達するまで円
形メサ状にエツチングする。さらに９円形メサ構造の上
面１周囲および下部クラッド層６の」−面にスパッタリ
ングまたはＣＶＤ法により８１０２膜６を形成する。５
１０２膜６の厚さｄは。

最大の透過率が得られるように、ｃｌ＝（λ／２ｎ）ｍ
　（ｍ＝、２，３．・・・）に設定する。

ここてλは発光波長、ｎはＳｉｎ、膜の屈＋１１率であ
る。Ｓ　ｉ　Ｏ２膜６のコンタクト部（環状）とダイシ
ング・ストリートに当る部分をＨＦ系エッチャントを用
いてエツチングにより除去する。さらに。

基板１の下面にＡｕ／Ｚｎ、　Ａｕ　ｎ電極７を、３１
０２膜６」二にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ、　Ａｕ　ｎ電極８を
形成する。

ｎ電極８は５１０２膜６の除去された環状コンタクト部
を通してコンタクト層５に接触する。最後に、光出射領
域を形成するために９円形メサ構造」二面の中央部にお
いてｎ電極８を、リフトオフ法またはエツチング法によ
り１円形に除去する。

電極７と８との間に電流を流すことにより活性層３で発
光が起り、その光はコンタクト層５および５ｉｎ２膜６
を通して上方に向って外部に出射する。

以」―の構造をもつ微小発光領域ＬＥＤによると。

第２図に示す従来例に比へ３０％の光出力の向上が得ら
れた。また」１記従来例では、８０℃５０ｍＡの条件下
における通電テストで３０００時間で１５％程度の光出
力ダウンかみられたが、この実施例の微小発光領域Ｌ　
Ｅ　Ｄでは光出力ダウンが５％程度に押えられている。

」１記実施例では絶縁性誘電体として５ｉｎ２が使用さ
れているが、　　Ｓｉ、Ｎ４．　　ＡＡ２０．　　等の
無機薄膜、ポリイミド等の有機厚膜を用いることもてき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の微小発光領域ＬＥＤの断面
図である。 第２図は従来例を示す一部切欠き斜視図である。 １　・−１）　−ＧａＡｓ基板。 ２　・ｐ−ＡＡｏ３Ｇａｏ、７Ａｓ上部クラッド層。 ３　・・ｐ−−Ａｎ　　　Ｇａ　　　Ａｓ活性層。 ０．０３　０．９７ ４−−−　ｎ−Ａｌ、　３Ｇａ、　７Ａｓ上部クラッド
層。 −１１＝ ６Ｓ１０２膜。 ７−　Ａｕ／Ｚｎ、　Ａｕ　＋）電極。 ８−　Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ、　Ａｕ　ｎ電極。 以　　上

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に少なくとも下部クラッド層、活性層、上
   部クラッド層およびコンタクト層が形成され、かつ少な
   くともコンタクト層、上部クラッド層および活性層がメ
   サ構造に形成されており、上部クラッド層およびコンタ
   クト層が活性層で発生した光に対して透明な材料で形成
   され、活性層で発生した光が上部クラッド層およびコン
   タクト層を通して外部に出射する、微小発光領域面発光
   素子。
2. （２）コンタクト層の光出射領域がコンタクト層の屈折
   率よりも小さい屈折率をもつ透明誘電体で被覆されてい
   る、請求項（１）に記載の微小発光領域面発光素子。
3. （３）基板上に、少なくとも下部クラッド層、活性層、
   上部クラッド層およびコンタクト層を順次形成するとと
   もに少なくともコンタクト層、上部クラッド層および活
   性層をメサ状にエッチングするときに、コンタクト層を
   活性層で発生する光に対して透明な材料を用いて形成し
   、 コンタクト層上にその光出射領域を除いて電極を形成し
   、 活性層で発生した光がコンタクト層の光出射領域を通し
   て外部に出射するようにする、 微小発光領域面発光素子の作製方法。
4. （４）コンタクト層の光出射領域をコンタクト層の屈折
   率よりも小さい屈折率をもつ透明誘電体で被覆する、請
   求項（３）に記載の微小発光領域面発光素子の作製方法
   。
5. （５）コンタクト層を、コンタクト層の屈折率よりも小
   さい屈折率をもつ透明絶縁性誘電体で被覆するとともに
   コンタクト用にその一部を除去し、光出射領域を除いて
   誘電体上に電極を形成する、請求項（３）に記載の微小
   発光領域面発光素子の作製方法。
6. （６）面発光素子をＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体材
   料をを用いて作製し、コンタクト層をＡｌ＿ｘＧａ＿１
   ＿−＿ｘＡｓ層で形成し、活性層をＡｌ＿ｙＧａ＿１＿
   −＿ｙＡｓ層で形成し、ｙ＋０．０５＜ｘ＜ｙ＋０．２
   とする、請求項（３）から（５）のいずれか一項に記載
   の微小発光領域面発光素子の作製方法。