JPH0429374A - 面出射型半導体発光素子およびその作製方法 - Google Patents
面出射型半導体発光素子およびその作製方法Info
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- JPH0429374A JPH0429374A JP2132694A JP13269490A JPH0429374A JP H0429374 A JPH0429374 A JP H0429374A JP 2132694 A JP2132694 A JP 2132694A JP 13269490 A JP13269490 A JP 13269490A JP H0429374 A JPH0429374 A JP H0429374A
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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】
発明の要約
結晶成長後、成長用基板をエツチング等により除去し、
新たな基板としてＳｉを用いることで放熱特性に優れた
高出力発光素子が得られる。作製が容易でかつ均一性の
優れたものであり、後加工も容易であるから、ＬＥＤア
レーや面発光レーザ等への応用、展開も可能である。
新たな基板としてＳｉを用いることで放熱特性に優れた
高出力発光素子が得られる。作製が容易でかつ均一性の
優れたものであり、後加工も容易であるから、ＬＥＤア
レーや面発光レーザ等への応用、展開も可能である。
技術分野
この発明は面出射型半導体発光素子およびその作製方法
に関する。
に関する。
従来技術とその問題点
面出射型半導体発光素子では発光した多くの光が成長用
基板で吸収されてしまうので、その光出力を向上させる
ために、成長用基板上に発光層を含む複数層の結晶層を
結晶成長させたのち、成長用基板をエツチング等で取り
去る方法が一般的にとられている。
基板で吸収されてしまうので、その光出力を向上させる
ために、成長用基板上に発光層を含む複数層の結晶層を
結晶成長させたのち、成長用基板をエツチング等で取り
去る方法が一般的にとられている。
この方法の問題点としては以下の点が挙げられる。
結晶成長層の一部を基板として使用することになるため
結晶成長層が全体として２００μｍ以上必要となり、成
長時間が異常に長くなる。
結晶成長層が全体として２００μｍ以上必要となり、成
長時間が異常に長くなる。
成長膜厚の制御性が悪いため光出力の均一性が悪く、場
合によっては必要な後加工も困難である。
合によっては必要な後加工も困難である。
結晶成長層の熱伝導が除去される成長用基板のそれより
も悪いために高出力動作特発熱しやすい。
も悪いために高出力動作特発熱しやすい。
上記の従来の方法およびその問題点を、第４図および第
５図を参照して具体的に説明する。高出力発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）を例に挙げる。
５図を参照して具体的に説明する。高出力発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）を例に挙げる。
ＬＥＤを高出力化する方法には大きく分けて次の２つが
ある。
ある。
１、ダブルへテロ（ＤＢ）構造にすることで内部発光効
率を向上させる。
率を向上させる。
２、光の取出し効率を向上させる。
特に２．の光の取出し効率を向上させる手法として結晶
成長用基板を除去してこの基板による光の吸収をなくシ
２反射させることにより外部に出射させている。
成長用基板を除去してこの基板による光の吸収をなくシ
２反射させることにより外部に出射させている。
第４図（＾）、（Ｂ）はＧａ −Ａ、７７−Ａｓ系半導
体材料を用いてＬＥＤを製造するプロセスを示している
。
体材料を用いてＬＥＤを製造するプロセスを示している
。
ＧａＡｓ基板１１上にｎ−Ｇａ、３Ａ ＩＩ、７Ａｓク
ラッド層１２．Ｇａ Ａｊ） Ａｓ活性層１３．
ｐ−Ｇａｏ、３Ａ ”ｏ、ｙＯ，ｅ Ｏ，４ Ａｓクラッド層１４およびｐＧａｏ、５Ａｌ’ｏ、５Ａ
Ｆｉ層１５を順次成長させる（第４図（＾））。
ラッド層１２．Ｇａ Ａｊ） Ａｓ活性層１３．
ｐ−Ｇａｏ、３Ａ ”ｏ、ｙＯ，ｅ Ｏ，４ Ａｓクラッド層１４およびｐＧａｏ、５Ａｌ’ｏ、５Ａ
Ｆｉ層１５を順次成長させる（第４図（＾））。
この構造はＤＨ構造であるから内部発光効率は高い。し
かし、基板１１として用いたＧａＡｓがＧａ ｏ、６Ａ
Ω。４ Ａ ｓ活性層１３で発生した光の吸収体として
働くため、 ＧａＡｓ基板１１が存在すると等方的に発
光する光のうち半分近くは吸収され外に出射しないため
に光出力が向上しない。そこでＧａＡｓ基板１１のみを
エツチング等で除去する（第４図（Ｂ））。
かし、基板１１として用いたＧａＡｓがＧａ ｏ、６Ａ
Ω。４ Ａ ｓ活性層１３で発生した光の吸収体として
働くため、 ＧａＡｓ基板１１が存在すると等方的に発
光する光のうち半分近くは吸収され外に出射しないため
に光出力が向上しない。そこでＧａＡｓ基板１１のみを
エツチング等で除去する（第４図（Ｂ））。
そして、第５図に示すように、最上層のｐＧ ａ ｏ
、 ｓ Ａ Ｉ ｏ 、 ５Ａ ５層１５を新たな基板
として使用し、素子を上下反転した状態で、この基板Ｉ
５の下面に電極Ｉ７を、クラッド層Ｉ２の上面の一部に
電極１８をそれぞれ形成する。
、 ｓ Ａ Ｉ ｏ 、 ５Ａ ５層１５を新たな基板
として使用し、素子を上下反転した状態で、この基板Ｉ
５の下面に電極Ｉ７を、クラッド層Ｉ２の上面の一部に
電極１８をそれぞれ形成する。
’Ｇａ−Ａｌ−Ａｓ系材料の場合、ＡＩの含有量の高い
組成はどエネルギ・ギャップが広くなるため、ｃ ａ
ｏ 、 ｅ Ａ１ ｏ 、 ４ Ａ Ｓ活性層１３に対
してＡ１組成比の高いｐ−Ｇａｏ、５Ａ Ｉ、ｓＡｓ層
１５をここでは基板の代わりとしている訳である。この
ようにして。
組成はどエネルギ・ギャップが広くなるため、ｃ ａ
ｏ 、 ｅ Ａ１ ｏ 、 ４ Ａ Ｓ活性層１３に対
してＡ１組成比の高いｐ−Ｇａｏ、５Ａ Ｉ、ｓＡｓ層
１５をここでは基板の代わりとしている訳である。この
ようにして。
Ｇａ 、６Ａ １０．４Ａｓ活性層１３から等方的に発
光した光に対して基板Ｉ５は透明体として働くため、基
板１５側に向う先は電極１７で反射され、基板Ｉ５内で
往復して上面に出射する。これにより、上記２．の光の
取出し効率の向上が達成される。
光した光に対して基板Ｉ５は透明体として働くため、基
板１５側に向う先は電極１７で反射され、基板Ｉ５内で
往復して上面に出射する。これにより、上記２．の光の
取出し効率の向上が達成される。
しかしながら、基板として使うには結晶成長層は２００
μｍ以上の厚さが必要であり、結晶成長時間が異常に長
くかかる。
μｍ以上の厚さが必要であり、結晶成長時間が異常に長
くかかる。
また、結晶成長層が厚くなると各層の膜厚もばらつくた
め、光出力の面内ばらつきが大きくなったり１発光領域
を限定するような後加工も難しくなる。
め、光出力の面内ばらつきが大きくなったり１発光領域
を限定するような後加工も難しくなる。
さらに、 Ｇａ −Ａ、９−Ａｓ系の材料の場合、Ａ
ｇ含有量が増える１渉ど熱伝導率が悪（なるため、基板
材料をＧａＡｓからＧ ａ ｏ 、 ５Ａ〜、５Ａｓに
変更することで放熱特性が悪くなり、素子自体が発熱し
やすくなる１等の問題点がある。
ｇ含有量が増える１渉ど熱伝導率が悪（なるため、基板
材料をＧａＡｓからＧ ａ ｏ 、 ５Ａ〜、５Ａｓに
変更することで放熱特性が悪くなり、素子自体が発熱し
やすくなる１等の問題点がある。
発明の目的
この発明は、成長用基板を除去しても結晶成長層を新た
な基板として使用する必要のない面出対型半導体発光素
子およびその作製方法を提供することを目的とする。
な基板として使用する必要のない面出対型半導体発光素
子およびその作製方法を提供することを目的とする。
発明の構成１作用および効果
この発明による面出対型半導体発光素子の作製方法は、
成長用基板上に発光領域を含む結晶層を成長させ、その
後、結晶層の最上層に新たな基板としてＳｉ基板を接合
しかつ成長用基板を除去することを接合とする。
成長用基板上に発光領域を含む結晶層を成長させ、その
後、結晶層の最上層に新たな基板としてＳｉ基板を接合
しかつ成長用基板を除去することを接合とする。
好ましくは、結晶層の最上層にＡｕ膜を形成し、このＡ
ｕ膜にＳｉ基板を接した状態で加温することによりＡＵ
とＳｉの合金反応を利用してＳｉ基板を接合する。
ｕ膜にＳｉ基板を接した状態で加温することによりＡＵ
とＳｉの合金反応を利用してＳｉ基板を接合する。
この発明による面出対型半導体発光素子は、成長用基板
上に結晶成長した発光領域を含みかつ成長用基板が除去
された結晶成長層が新たなＳｉ基板に接合されてなるこ
とを接合とする。
上に結晶成長した発光領域を含みかつ成長用基板が除去
された結晶成長層が新たなＳｉ基板に接合されてなるこ
とを接合とする。
好ましくは、結晶成長層とＳｉ基板との接合面がＳｉと
Ａｕとの合金で形成されている。
Ａｕとの合金で形成されている。
この発明によると、結晶成長層にＳｉ基板が接合されて
いるから結晶成長層を基板として用いる必要はなく、結
晶成長層はせいぜい数ｌＯμｍで済むので成長時間が短
くて済む。
いるから結晶成長層を基板として用いる必要はなく、結
晶成長層はせいぜい数ｌＯμｍで済むので成長時間が短
くて済む。
また、成長膜厚がそれほど厚くなく通常レベルなので制
御性がよく、光出力の均一性がよい。さらに後加工が必
要であっても容易である。
御性がよく、光出力の均一性がよい。さらに後加工が必
要であっても容易である。
さらにＳｉ基板を用いているため熱伝導性が向上し発熱
の影響が少なくなる。
の影響が少なくなる。
Ｓｉ基板の接合のためにＡｕを用いると、 ＡｕとＳｉ
の共晶部分が光の反射層として働くため光の取比し効率
が優れたものとなる。
の共晶部分が光の反射層として働くため光の取比し効率
が優れたものとなる。
実施例の説明
第１図はこの発明による面出対型半導体発光素子の作製
方法の一例を示しており、第２図は作製された面出対型
半導体発光素子の構造および動作状態を示している。
方法の一例を示しており、第２図は作製された面出対型
半導体発光素子の構造および動作状態を示している。
ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡＪ７Ａｓクラッ０．３
０．７ ド層２ 、 Ｇａ ｏ、６Ａ Ｄ、４Ａｓ活性層３およ
びｐ−Ｇａ 、３Ａ １１ｏ、７Ａｓクラッド層４を順
次成長させる（第１図（Ａ））。この構造はＤＨ構造で
あるから内部発光効率が高い。
０．７ ド層２ 、 Ｇａ ｏ、６Ａ Ｄ、４Ａｓ活性層３およ
びｐ−Ｇａ 、３Ａ １１ｏ、７Ａｓクラッド層４を順
次成長させる（第１図（Ａ））。この構造はＤＨ構造で
あるから内部発光効率が高い。
ｐ Ｇａｏ、ａＡΩｏ 、 ７Ａ Ｓクラッド層４上に
オーミック電極を形成し、その最上層にはＡｕが露出す
るようにしておく。
オーミック電極を形成し、その最上層にはＡｕが露出す
るようにしておく。
そして、このオーミック電極上にｐ−３ｔ基板５を置き
、加熱することにより、Ｓ１基板５とｐＧ ａ ｏ 、
ａ Ａ ４１’ ｏ 、 ７Ａ Ｓクラッド層４とを
接着させる（第１図（Ｂ））。ＳｉとＡｕは第２図に示
すような状態図に従って合金化するからＡｕとＳｉを直
接接触させながら熱処理することによりｐ−Ｇａ ｏ、
３Ａ Ｄ、７Ａｓクラッド層４とＳｉ基板５を接着する
ことができる。クラッド層４とＳ１基板５との接合面は
ＡＬＩとＳｉの合金化領域６となる。
、加熱することにより、Ｓ１基板５とｐＧ ａ ｏ 、
ａ Ａ ４１’ ｏ 、 ７Ａ Ｓクラッド層４とを
接着させる（第１図（Ｂ））。ＳｉとＡｕは第２図に示
すような状態図に従って合金化するからＡｕとＳｉを直
接接触させながら熱処理することによりｐ−Ｇａ ｏ、
３Ａ Ｄ、７Ａｓクラッド層４とＳｉ基板５を接着する
ことができる。クラッド層４とＳ１基板５との接合面は
ＡＬＩとＳｉの合金化領域６となる。
最後にＧａＡｓ基板１をエツチング等により除去する（
第１図（Ｃ））。
第１図（Ｃ））。
そして、第２図に示すように、この素子を上下反転し、
Ｓｉ基板５の下面に電＠７を、クラツド層２上面の一部
に電極８を設ける。
Ｓｉ基板５の下面に電＠７を、クラツド層２上面の一部
に電極８を設ける。
この実施例においては、成長層（クラッド層２．４およ
び活性層３）がトータルでせいぜい数１０μｍで済むの
で成長時間が短くて済む。
び活性層３）がトータルでせいぜい数１０μｍで済むの
で成長時間が短くて済む。
また、成長膜厚が通常レベルなので膜厚制御性がよく光
出力の均一性がよく、後加工が必要であったとしても容
易である。
出力の均一性がよく、後加工が必要であったとしても容
易である。
ＧａＡｓおよびＳｉの熱伝導率はそれぞれ０，１３およ
び０．３６ ｃａｌ／ ｃｍ−ｓｅｃ−ｄｅｇであるか
らＳｉ基板を用いることにより従来より放熱特性が向上
する。
び０．３６ ｃａｌ／ ｃｍ−ｓｅｃ−ｄｅｇであるか
らＳｉ基板を用いることにより従来より放熱特性が向上
する。
さらに、 ＡｕＳｉ合金化領域は活性層３で発光する光
に対して反射体として働くから（第２図参照）光の取出
し効率の点でも優れている。
に対して反射体として働くから（第２図参照）光の取出
し効率の点でも優れている。
この発明による面出対型半導体発光素子はＧａＡｓ系の
材料に限定されないのはいうまでもな０゜また１面出射
型発光素子であればレーザ・ダイオード（ＬＤ）でもＬ
ＥＤでもよく、アレー化してもよい。上記実施例ではＳ
ｉ基板と接着する層がクラッド層となっているが、光を
透過する層であればクラッド層とＳｉ基板との間に介在
させてもよい。
材料に限定されないのはいうまでもな０゜また１面出射
型発光素子であればレーザ・ダイオード（ＬＤ）でもＬ
ＥＤでもよく、アレー化してもよい。上記実施例ではＳ
ｉ基板と接着する層がクラッド層となっているが、光を
透過する層であればクラッド層とＳｉ基板との間に介在
させてもよい。
第１図（Ａ）から（Ｃ）はこの発明による面出対型半導
体発光素子の作製方法を示すものである。 第２図は作製された面出対型半導体発光素子の構成を示
す断面図である。 第３図はＳｉとＡｕとの状態図を示すグラフである。 第４図（Ａ）および（Ｂ）は従来の面出対型半導体発光
素子の作製方法を示すものであり、第５図は従来の面出
対型半導体発光素子を示す断面図である。 １・・・ＧａＡｓ基板。 ２−ｎ−Ｇａ、、３Ａ ｐ、７Ａｓクラッド層。 ３５．、Ｇａｏ、６Ａｇｏ、４Ａｓ活性層。 ４−ｐ−Ｇａ０．３Ａ ｐｏ、７Ａｓクラツ５・・・ｐ
−５ｉ基板。 ６・・・ＡｕＳｉ合金化領域。 ド層。
体発光素子の作製方法を示すものである。 第２図は作製された面出対型半導体発光素子の構成を示
す断面図である。 第３図はＳｉとＡｕとの状態図を示すグラフである。 第４図（Ａ）および（Ｂ）は従来の面出対型半導体発光
素子の作製方法を示すものであり、第５図は従来の面出
対型半導体発光素子を示す断面図である。 １・・・ＧａＡｓ基板。 ２−ｎ−Ｇａ、、３Ａ ｐ、７Ａｓクラッド層。 ３５．、Ｇａｏ、６Ａｇｏ、４Ａｓ活性層。 ４−ｐ−Ｇａ０．３Ａ ｐｏ、７Ａｓクラツ５・・・ｐ
−５ｉ基板。 ６・・・ＡｕＳｉ合金化領域。 ド層。
Claims (4)
- （１）成長用基板上に発光領域を含む結晶層を成長させ
、 その後、結晶層の最上層に新たな基板としてＳｉ基板を
接合しかつ成長用基板を除去する、面出射型半導体発光
素子の作製方法。 - （２）結晶層の最上層にＡｕ膜を形成し、このＡｕ膜に
Ｓｉ基板を接した状態で加温することによりＡｕとＳｉ
の合金反応を利用してＳｉ基板を接合する、請求項（１
）に記載の面出射型半導体発光素子の作製方法。 - （３）成長用基板上に結晶成長した発光領域を含みかつ
成長用基板が除去された結晶成長層が新たなＳｉ基板に
接合されてなる面出射型半導体発光素子。 - （４）結晶成長層とＳｉ基板との接合面がＳｉとＡｕと
の合金で形成されている請求項（３）に記載の面出射型
半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2132694A JPH0429374A (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 面出射型半導体発光素子およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2132694A JPH0429374A (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 面出射型半導体発光素子およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0429374A true JPH0429374A (ja) | 1992-01-31 |
Family
ID=15087361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2132694A Pending JPH0429374A (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 面出射型半導体発光素子およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0429374A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-05-24 JP JP2132694A patent/JPH0429374A/ja active Pending
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