JPH0590633A - 発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
発光ダイオード及びその製造方法Info
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- JPH0590633A JPH0590633A JP24558191A JP24558191A JPH0590633A JP H0590633 A JPH0590633 A JP H0590633A JP 24558191 A JP24558191 A JP 24558191A JP 24558191 A JP24558191 A JP 24558191A JP H0590633 A JPH0590633 A JP H0590633A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】プラスチックファイバ用の通信用発光ダイオー
ドを安価に提供する。 【構成】ＧａＡｓ基板８上にメサ部１０をホトリソグラ
フにより形成する。メサ部１０を形成した基板８上にス
ライドボート法によりｐｎ接合を構成するエピタキシャ
ル層を成長させる。液相エピタキシャル成長法では、成
長しようとする表面に凹凸があると、エピタキシャル層
は凹部に成長しようとする。このため、第１層のｎ型Ｇ
ａＡｓ電流阻止層７はメサ部１０の無い部分にのみ成長
する。続けて、第２層のｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
６、第３層のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層５、第４層のｎ型
ＧａＡｌＡｓクラッド層４、第５層のｎ型ＧａＡｓコン
タクト層２を成長する。成長終了後、蒸着とホトリソグ
ラフによりウェハの裏面にｐ側電極９を、表面にｎ側電
極１を形成する。
ドを安価に提供する。 【構成】ＧａＡｓ基板８上にメサ部１０をホトリソグラ
フにより形成する。メサ部１０を形成した基板８上にス
ライドボート法によりｐｎ接合を構成するエピタキシャ
ル層を成長させる。液相エピタキシャル成長法では、成
長しようとする表面に凹凸があると、エピタキシャル層
は凹部に成長しようとする。このため、第１層のｎ型Ｇ
ａＡｓ電流阻止層７はメサ部１０の無い部分にのみ成長
する。続けて、第２層のｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層
６、第３層のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層５、第４層のｎ型
ＧａＡｌＡｓクラッド層４、第５層のｎ型ＧａＡｓコン
タクト層２を成長する。成長終了後、蒸着とホトリソグ
ラフによりウェハの裏面にｐ側電極９を、表面にｎ側電
極１を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はファイバとの結合に適し
た面発光型の発光ダイオード及びその製造方法に関する
ものである。
た面発光型の発光ダイオード及びその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】高輝度、高速応答性が要求される光ファ
イバ通信用発光素子としては、半導体レーザの他に、安
価な発光ダイオードも用いられている。この発光ダイオ
ードには面発光型発光ダイオードと端面発光型発光ダイ
オードの２種類がある。特に、前者の面発光型発光ダイ
オードは、接合面に垂直方向に光を取り出す構造である
から、ファイバとの結合性に優れている。
イバ通信用発光素子としては、半導体レーザの他に、安
価な発光ダイオードも用いられている。この発光ダイオ
ードには面発光型発光ダイオードと端面発光型発光ダイ
オードの２種類がある。特に、前者の面発光型発光ダイ
オードは、接合面に垂直方向に光を取り出す構造である
から、ファイバとの結合性に優れている。
【０００３】例えばＧａＡｌＡｓ系面発光型発光ダイオ
ードは、図４に示すように、拡散領域４６を設けること
でファイバ４７のコア径よりも小面積の活性領域（発光
部）４１にのみ流す構造で電流狭窄を行い高輝度を得て
いる。また、エピタキシャル層４３側を下にし基板４４
側を上にし、光取出し部となるチップ中央の基板部分を
エッチングにより取り除いて穴４２を形成している。こ
の構造では穴４２にファイバ７を挿入できるので、特に
活性層４５で発光した光をファイバ４７に結合しやすい
という特長を有している。また発光部４１がヒートシン
ク４８に近く放熱がよいため、寿命が長い発光ダイオー
ドを製作できる。このため光通信用としては、この構造
の発光ダイオードが最も広く用いられている。
ードは、図４に示すように、拡散領域４６を設けること
でファイバ４７のコア径よりも小面積の活性領域（発光
部）４１にのみ流す構造で電流狭窄を行い高輝度を得て
いる。また、エピタキシャル層４３側を下にし基板４４
側を上にし、光取出し部となるチップ中央の基板部分を
エッチングにより取り除いて穴４２を形成している。こ
の構造では穴４２にファイバ７を挿入できるので、特に
活性層４５で発光した光をファイバ４７に結合しやすい
という特長を有している。また発光部４１がヒートシン
ク４８に近く放熱がよいため、寿命が長い発光ダイオー
ドを製作できる。このため光通信用としては、この構造
の発光ダイオードが最も広く用いられている。
【０００４】それに対し図５に示すように、基板５４は
下側で、エピタキシャル層５３が上側になる構造の面発
光型発光ダイオードも提案されている。この構造では、
電流阻止層５５に穴５２を設けることで電流狭窄を行
い、高輝度を得ている。また、基板５４にエッチング穴
を開ける必要がないので製造プロセスが容易である。更
に、図４に示した発光ダイオードと異なり、基板５４が
下側にあり発光部となる活性層５７とボンディングされ
るｐ側電極５１との間隔が長いため、ダイボンディング
時に発生する歪が活性層５７まで影響を与えないため高
い信頼性を実現できる。
下側で、エピタキシャル層５３が上側になる構造の面発
光型発光ダイオードも提案されている。この構造では、
電流阻止層５５に穴５２を設けることで電流狭窄を行
い、高輝度を得ている。また、基板５４にエッチング穴
を開ける必要がないので製造プロセスが容易である。更
に、図４に示した発光ダイオードと異なり、基板５４が
下側にあり発光部となる活性層５７とボンディングされ
るｐ側電極５１との間隔が長いため、ダイボンディング
時に発生する歪が活性層５７まで影響を与えないため高
い信頼性を実現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、図５
の面発光型発光ダイオードは構造的にも、特性的にも優
れているが、これを製作するためには、エピタキシャル
成長を２回に分けて行う必要がある。つまり、まずｐ型
ＧａＡｓ基板５４上にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５５を成
長させる。成長後、小面積の活性領域にのみ電流を流し
て高輝度を得るために、そのエピタキシャルウェハにホ
トリソグラフにより円形の穴５２を掘る。次にｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓクラッド層５６、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層５
７、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層５８、ｎ型ＧａＡｌＡ
ｓキャップ層５９の４層を連続で成長させる。
の面発光型発光ダイオードは構造的にも、特性的にも優
れているが、これを製作するためには、エピタキシャル
成長を２回に分けて行う必要がある。つまり、まずｐ型
ＧａＡｓ基板５４上にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５５を成
長させる。成長後、小面積の活性領域にのみ電流を流し
て高輝度を得るために、そのエピタキシャルウェハにホ
トリソグラフにより円形の穴５２を掘る。次にｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓクラッド層５６、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層５
７、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層５８、ｎ型ＧａＡｌＡ
ｓキャップ層５９の４層を連続で成長させる。
【０００６】エピタキシャル成長では層数もさることな
がら、エピタキシャル成長回数がエピタキシャルウェハ
の価格をを大きく左右する。特に、プラスチックファイ
バ用の発光ダイオードは、今後広い分野で使用されるこ
とが予想されるが、廉価であることがますます重要とな
る。また、発光ダイオードの製作においては、エピタキ
シャルウェハの製作費が最も高い。従って、エピタキシ
ャルウェハを安価に生産できる構造の発光ダイオードが
切に望まれている。
がら、エピタキシャル成長回数がエピタキシャルウェハ
の価格をを大きく左右する。特に、プラスチックファイ
バ用の発光ダイオードは、今後広い分野で使用されるこ
とが予想されるが、廉価であることがますます重要とな
る。また、発光ダイオードの製作においては、エピタキ
シャルウェハの製作費が最も高い。従って、エピタキシ
ャルウェハを安価に生産できる構造の発光ダイオードが
切に望まれている。
【０００７】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消して、構造が簡単で安価な面発光型の発光ダイオ
ード及びその製造方法を提供することにある。
を解消して、構造が簡単で安価な面発光型の発光ダイオ
ード及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の発光ダイオード
は、裏面に全面電極を設けた基板上にｐｎ接合層を形成
し、その表面に中央に穴の開いた周囲電極を設け、その
周囲電極の穴から接合面に垂直方向の光を取り出す面発
光型の発光ダイオードにおいて、前記基板上に電流阻止
層、活性層、クラッド層を順次設け、前記周囲電極の穴
に対応する基板上に、基板から電流阻止層を貫いて前記
活性層に達するメサ部を設けたものである。
は、裏面に全面電極を設けた基板上にｐｎ接合層を形成
し、その表面に中央に穴の開いた周囲電極を設け、その
周囲電極の穴から接合面に垂直方向の光を取り出す面発
光型の発光ダイオードにおいて、前記基板上に電流阻止
層、活性層、クラッド層を順次設け、前記周囲電極の穴
に対応する基板上に、基板から電流阻止層を貫いて前記
活性層に達するメサ部を設けたものである。
【０００９】また、本発明の発光ダイオードは、裏面に
全面電極を設けた基板上にｐｎ接合層を形成し、その表
面に中央に穴の開いた周囲電極を設け、その周囲電極の
穴から接合面に垂直方向の光を取り出す面発光型の発光
ダイオードにおいて、前記基板上に電流阻止層、第１の
クラッド層、活性層、第２のクラッド層を順次設け、前
記周囲電極の穴に対応する基板上に、基板から電流阻止
層を貫いて前記第１のクラッド層に達するメサ部を設け
たものである。
全面電極を設けた基板上にｐｎ接合層を形成し、その表
面に中央に穴の開いた周囲電極を設け、その周囲電極の
穴から接合面に垂直方向の光を取り出す面発光型の発光
ダイオードにおいて、前記基板上に電流阻止層、第１の
クラッド層、活性層、第２のクラッド層を順次設け、前
記周囲電極の穴に対応する基板上に、基板から電流阻止
層を貫いて前記第１のクラッド層に達するメサ部を設け
たものである。
【００１０】これらの発光ダイオードにおいて、大きな
電流を流す場合には、クラッド層または第２のクラッド
層上にさらにコンタクト層を設け、このコンタクト層上
に周囲電極を設けることが好ましい。
電流を流す場合には、クラッド層または第２のクラッド
層上にさらにコンタクト層を設け、このコンタクト層上
に周囲電極を設けることが好ましい。
【００１１】そして、本発明の発光ダイオードの製造方
法は、基板上にｐｎ接合層をエピタキシャル成長させ、
裏面に全面電極、表面に中央に穴の開いた周囲電極を形
成して、その周囲電極の穴から接合面に垂直方向の光を
取り出す面発光型の発光ダイオードの製造方法におい
て、前記基板上に電流狭窄を行うメサ部を形成し、この
メサ部を形成した基板上に、メサ部の回りの凹部を埋め
る電流阻止層を液相エピタキシャル成長させ、この電流
阻止層により回りの凹部を埋められたメサ部及び電流阻
止層上にさらに活性層、クラッド層を前記電流阻止層と
ともに連続して液相エピタキシャル成長させるようにし
たものである。
法は、基板上にｐｎ接合層をエピタキシャル成長させ、
裏面に全面電極、表面に中央に穴の開いた周囲電極を形
成して、その周囲電極の穴から接合面に垂直方向の光を
取り出す面発光型の発光ダイオードの製造方法におい
て、前記基板上に電流狭窄を行うメサ部を形成し、この
メサ部を形成した基板上に、メサ部の回りの凹部を埋め
る電流阻止層を液相エピタキシャル成長させ、この電流
阻止層により回りの凹部を埋められたメサ部及び電流阻
止層上にさらに活性層、クラッド層を前記電流阻止層と
ともに連続して液相エピタキシャル成長させるようにし
たものである。
【００１２】さらに、本発明の発光ダイオードの製造方
法は、基板上にｐｎ接合層をエピタキシャル成長させ、
裏面に全面電極、表面に中央に穴の開いた周囲電極を形
成して、その周囲電極の穴から接合面に垂直方向の光を
取り出す面発光型の発光ダイオードの製造方法におい
て、前記基板上に電流狭窄を行うメサ部を形成し、この
メサ部を形成した基板上に、メサ部の回りの凹部を埋め
る電流阻止層を液相エピタキシャル成長させ、この電流
阻止層により回りの凹部を埋められたメサ部及び電流阻
止層上にさらに第１のクラッド層、活性層、第２のクラ
ッド層を前記電流阻止層とともに連続して液相エピタキ
シャル成長させるようにしたものである。
法は、基板上にｐｎ接合層をエピタキシャル成長させ、
裏面に全面電極、表面に中央に穴の開いた周囲電極を形
成して、その周囲電極の穴から接合面に垂直方向の光を
取り出す面発光型の発光ダイオードの製造方法におい
て、前記基板上に電流狭窄を行うメサ部を形成し、この
メサ部を形成した基板上に、メサ部の回りの凹部を埋め
る電流阻止層を液相エピタキシャル成長させ、この電流
阻止層により回りの凹部を埋められたメサ部及び電流阻
止層上にさらに第１のクラッド層、活性層、第２のクラ
ッド層を前記電流阻止層とともに連続して液相エピタキ
シャル成長させるようにしたものである。
【００１３】これらの発光ダイオードの製造方法におい
て、大きな電流を流す発光ダイオードを作る場合には、
クラッド層または第２のクラッド層上にさらにコンタク
ト層を連続して液相エピタキシャル成長させ、このコン
タクト層上に周囲電極を設けることが好ましい。
て、大きな電流を流す発光ダイオードを作る場合には、
クラッド層または第２のクラッド層上にさらにコンタク
ト層を連続して液相エピタキシャル成長させ、このコン
タクト層上に周囲電極を設けることが好ましい。
【００１４】
【作用】本発明の発光ダイオードでは、基板上にメサ部
を設け、その回りの凹部に電流阻止層を形成するという
簡単な構成で、電流狭窄構造を作ることができる。
を設け、その回りの凹部に電流阻止層を形成するという
簡単な構成で、電流狭窄構造を作ることができる。
【００１５】また、本発明の発光ダイオードの製造方法
では、エピタキシャル成長に先立って、基板上に電流阻
止層との組合せで電流狭窄を行うメサ部を形成してお
く。このメサ部を形成して表面に凹凸のできた基板上
に、液相エピタキシャル成長により電流阻止層を形成す
る。すると、液相エピタキシャル特有の成長メカニズム
により凹凸部の凹部のみ、すなわちメサ部の回りの凹部
のみに電流阻止層が形成される。この電流阻止層の形成
は通常の液相エピタキシャル成長と何ら変るところがな
いので、この電流阻止層及びメサ部上にさらに液相エピ
タキシャル成長により連続して活性層、クラッド層を成
長することができる。従って、多層液相エピタキシャル
成長装置を使えば、１回のエピタキシャル成長で、中央
光取り出しができる面発光型の発光ダイオード用エピタ
キシャルウェハが製作できる。
では、エピタキシャル成長に先立って、基板上に電流阻
止層との組合せで電流狭窄を行うメサ部を形成してお
く。このメサ部を形成して表面に凹凸のできた基板上
に、液相エピタキシャル成長により電流阻止層を形成す
る。すると、液相エピタキシャル特有の成長メカニズム
により凹凸部の凹部のみ、すなわちメサ部の回りの凹部
のみに電流阻止層が形成される。この電流阻止層の形成
は通常の液相エピタキシャル成長と何ら変るところがな
いので、この電流阻止層及びメサ部上にさらに液相エピ
タキシャル成長により連続して活性層、クラッド層を成
長することができる。従って、多層液相エピタキシャル
成長装置を使えば、１回のエピタキシャル成長で、中央
光取り出しができる面発光型の発光ダイオード用エピタ
キシャルウェハが製作できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図３を用いて
説明する。
説明する。
【００１７】本実施例の内容を説明するための発光ダイ
オードチップの構造を図１示す。このダブルヘテロ（Ｄ
Ｈ）構造の発光ダイオードチップは、４００μｍ×４０
０μｍの大きさである。この素子は、ｐ型のＧａＡｓ基
板８の中央に直径４０μｍ、高さ５μｍの柱状のメサ部
１０が形成されている。柱状メサ部の断面形状は円、、
楕円、矩形、角形等任意の形状でよい。メサ部１０の周
囲の凹部には厚さ３μｍのｎ型ＧａＡｓ電流阻止層７が
設けられている。この上には、厚さ５μｍ，キャリア濃
度５×１０17ｃｍ-3 ，ＡｌＡｓ混晶比０．３のｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層６が設けられる。従って、メサ部
１０は基板８から電流阻止層７を貫いてクラッド層６に
達する電流狭窄部を構成する。
オードチップの構造を図１示す。このダブルヘテロ（Ｄ
Ｈ）構造の発光ダイオードチップは、４００μｍ×４０
０μｍの大きさである。この素子は、ｐ型のＧａＡｓ基
板８の中央に直径４０μｍ、高さ５μｍの柱状のメサ部
１０が形成されている。柱状メサ部の断面形状は円、、
楕円、矩形、角形等任意の形状でよい。メサ部１０の周
囲の凹部には厚さ３μｍのｎ型ＧａＡｓ電流阻止層７が
設けられている。この上には、厚さ５μｍ，キャリア濃
度５×１０17ｃｍ-3 ，ＡｌＡｓ混晶比０．３のｐ型Ｇ
ａＡｌＡｓクラッド層６が設けられる。従って、メサ部
１０は基板８から電流阻止層７を貫いてクラッド層６に
達する電流狭窄部を構成する。
【００１８】このクラッド層６上にさらに、厚さ１μ
ｍ，キャリア濃度３×１０18ｃｍ−3 ，ＡｌＡｓ混晶比
０．０７のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層５、厚さ３０μｍ，
キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3 ，ＡｌＡｓ混晶比０．
３のｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４、厚さ１μｍ，キャ
リア濃度２×１０18ｃｍ-3 のｎ型ＧａＡｓコンタクト
層２の３層が形成されている。素子の裏面には、全面に
ｐ側電極９が形成されている。表面には、ｎ側電極１が
形成されているが、ｎ側電極１とｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層２の中央には、直径１００μｍの光取り出し用の穴
３が開いている。
ｍ，キャリア濃度３×１０18ｃｍ−3 ，ＡｌＡｓ混晶比
０．０７のｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層５、厚さ３０μｍ，
キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3 ，ＡｌＡｓ混晶比０．
３のｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層４、厚さ１μｍ，キャ
リア濃度２×１０18ｃｍ-3 のｎ型ＧａＡｓコンタクト
層２の３層が形成されている。素子の裏面には、全面に
ｐ側電極９が形成されている。表面には、ｎ側電極１が
形成されているが、ｎ側電極１とｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層２の中央には、直径１００μｍの光取り出し用の穴
３が開いている。
【００１９】この発光ダイオードに電流を流すと、基板
８側から正孔が活性層５に、コンタクト層２側から電子
が活性層５に注入される。この際、メサ部１０以外はｎ
型ＧａＡｓ電流阻止層７により覆われているため、正孔
はメサ部１０の真上の部分に高密度で注入される。この
ため発光出力が高くなると共に応答速度も速くなる。ま
たチップ中央で光るためファイバへも光を結合しやす
い。
８側から正孔が活性層５に、コンタクト層２側から電子
が活性層５に注入される。この際、メサ部１０以外はｎ
型ＧａＡｓ電流阻止層７により覆われているため、正孔
はメサ部１０の真上の部分に高密度で注入される。この
ため発光出力が高くなると共に応答速度も速くなる。ま
たチップ中央で光るためファイバへも光を結合しやす
い。
【００２０】次に図２及び図３を用いて、この発光ダイ
オードの製作方法について述べる。なお、図２では便宜
上チップサイズの基板を示してあるが、実際はウェハサ
イズの基板に対して処理が行われる。まずＧａＡｓ基板
８（図２（Ａ））に、ホトリソグラフによりメサ部１０
を形成する（図２（Ｂ））。メサ部１０は直径４０μｍ
で高さ５μｍであるが、そのメサ部１０は基板８上に４
００μｍ間隔でマトリックス状に並んでいる。基板８上
に形成するエピタキシャル層は液相エピタキシャル法の
一つであるスライドボート法により成長させた。
オードの製作方法について述べる。なお、図２では便宜
上チップサイズの基板を示してあるが、実際はウェハサ
イズの基板に対して処理が行われる。まずＧａＡｓ基板
８（図２（Ａ））に、ホトリソグラフによりメサ部１０
を形成する（図２（Ｂ））。メサ部１０は直径４０μｍ
で高さ５μｍであるが、そのメサ部１０は基板８上に４
００μｍ間隔でマトリックス状に並んでいる。基板８上
に形成するエピタキシャル層は液相エピタキシャル法の
一つであるスライドボート法により成長させた。
【００２１】図３に示す五層成長用スライドボート２０
に、ＧａＡｓ基板２１と原料をセットする。原料は、第
一層用溶液溜３１にＧａ，ＧａＡｓ多結晶およびｎ型ド
ーパントであるＴｅを、第二層用溶液溜３２にＧａ，Ａ
ｌ，ＧａＡｓ多結晶およびｐ型ドーパントである亜鉛
を、第三層用溶液溜３３にＧａ，Ａｌ，ＧａＡｓ多結晶
およびｐ型ドーパントである亜鉛を、第四層用溶液溜３
４にＧａ，Ａｌ，ＧａＡｓ多結晶およびｎ型ドーパント
であるＴｅを、第五層用溶液溜３５にＧａ，ＧａＡｓ多
結晶およびｎ型ドーパントであるＴｅを用いた。スライ
ドボート２０を図示しない反応管内にセットし、反応管
内の空気を排気後、水素ガスを導入する。その状態で同
じく図示しないエピタキシャル炉の温度を８２５℃まで
昇温した。その状態に保持し、Ｇａ溶液中にＡｌ、Ｇａ
Ａｓ多結晶とドーパントを溶かす。均一に溶けたらエピ
タキシャル炉の温度を下げ始める。スライドボート２０
の基板ホルダ２２を移動させ、ＧａＡｓ基板２１と第一
層用溶液３６を接触させる。液相エピタキシャル成長法
では、成長しようとする表面に凹凸があると、エピタキ
シャル層は凹部に成長しようとする（図２（Ｃ））。従
って、電流阻止層であるｎ型ＧａＡｓ層７はメサ部１０
の無い部分にのみ成長する。所定の厚さが成長したら、
基板ホルダ２２を移動させ基板２１を第一層用溶液３６
から第二層用溶液３７の下に移動する。さらに第二層が
成長したら、基板ホルダ２２を移動させ第三層用溶液３
８の下へ移動する。この要領で第五層が成長したら、ま
た基板ホルダ２２を移動させ、成長溶液とエピタキシャ
ルウェハ２１を分離する（図２（Ｄ））。エピタキシャ
ル成長が終了したら、エピタキシャル炉のヒータを切り
温度を下げる。この成長は、従来のＤＨ構造発光ダイオ
ード等の成長と同じであり、従来と同じ成長法を採用す
る上でなんら問題は無い。このエピタキシャルウェハの
表面と裏面に、蒸着とホトリソグラフにより裏面にｐ側
電極９、表面にｎ側電極１を形成する。表面は中央に１
００μｍの穴が開いた周囲電極である。裏面は全面電極
である。この技術も既存の発光ダイオード技術をそのま
ま使用できる。電極形成後、ウェハをスクライビングし
てチップを切出す。この発光ダイオードチップについて
発光出力と応答特性を測定したところ、順方向電流５０
ｍＡで、発光出力２．０ｍＷ、遮断周波数３０ＭＨｚが
得られた。
に、ＧａＡｓ基板２１と原料をセットする。原料は、第
一層用溶液溜３１にＧａ，ＧａＡｓ多結晶およびｎ型ド
ーパントであるＴｅを、第二層用溶液溜３２にＧａ，Ａ
ｌ，ＧａＡｓ多結晶およびｐ型ドーパントである亜鉛
を、第三層用溶液溜３３にＧａ，Ａｌ，ＧａＡｓ多結晶
およびｐ型ドーパントである亜鉛を、第四層用溶液溜３
４にＧａ，Ａｌ，ＧａＡｓ多結晶およびｎ型ドーパント
であるＴｅを、第五層用溶液溜３５にＧａ，ＧａＡｓ多
結晶およびｎ型ドーパントであるＴｅを用いた。スライ
ドボート２０を図示しない反応管内にセットし、反応管
内の空気を排気後、水素ガスを導入する。その状態で同
じく図示しないエピタキシャル炉の温度を８２５℃まで
昇温した。その状態に保持し、Ｇａ溶液中にＡｌ、Ｇａ
Ａｓ多結晶とドーパントを溶かす。均一に溶けたらエピ
タキシャル炉の温度を下げ始める。スライドボート２０
の基板ホルダ２２を移動させ、ＧａＡｓ基板２１と第一
層用溶液３６を接触させる。液相エピタキシャル成長法
では、成長しようとする表面に凹凸があると、エピタキ
シャル層は凹部に成長しようとする（図２（Ｃ））。従
って、電流阻止層であるｎ型ＧａＡｓ層７はメサ部１０
の無い部分にのみ成長する。所定の厚さが成長したら、
基板ホルダ２２を移動させ基板２１を第一層用溶液３６
から第二層用溶液３７の下に移動する。さらに第二層が
成長したら、基板ホルダ２２を移動させ第三層用溶液３
８の下へ移動する。この要領で第五層が成長したら、ま
た基板ホルダ２２を移動させ、成長溶液とエピタキシャ
ルウェハ２１を分離する（図２（Ｄ））。エピタキシャ
ル成長が終了したら、エピタキシャル炉のヒータを切り
温度を下げる。この成長は、従来のＤＨ構造発光ダイオ
ード等の成長と同じであり、従来と同じ成長法を採用す
る上でなんら問題は無い。このエピタキシャルウェハの
表面と裏面に、蒸着とホトリソグラフにより裏面にｐ側
電極９、表面にｎ側電極１を形成する。表面は中央に１
００μｍの穴が開いた周囲電極である。裏面は全面電極
である。この技術も既存の発光ダイオード技術をそのま
ま使用できる。電極形成後、ウェハをスクライビングし
てチップを切出す。この発光ダイオードチップについて
発光出力と応答特性を測定したところ、順方向電流５０
ｍＡで、発光出力２．０ｍＷ、遮断周波数３０ＭＨｚが
得られた。
【００２２】以上述べたように本実施例によれば、構造
簡単、低価格の発光ダイオードでありながら高輝度化、
高速応答化が図れる。従って、低価格のプラスチックフ
ァイバ用として最適である。特に、プラスチックファイ
バは、装置間等近距離での通信に使用され、その使用量
は非常に多い。それに応えるためには、特性が良好で低
価格の発光ダイオードを供給できるかに否かに掛かって
いる。本実施例により特性の良好な電流狭窄型発光ダイ
オードを１回の液相エピタキシャルで成長できるように
なったので、プラスチックファイバ用の低価格発光ダイ
オードが生産できる。
簡単、低価格の発光ダイオードでありながら高輝度化、
高速応答化が図れる。従って、低価格のプラスチックフ
ァイバ用として最適である。特に、プラスチックファイ
バは、装置間等近距離での通信に使用され、その使用量
は非常に多い。それに応えるためには、特性が良好で低
価格の発光ダイオードを供給できるかに否かに掛かって
いる。本実施例により特性の良好な電流狭窄型発光ダイ
オードを１回の液相エピタキシャルで成長できるように
なったので、プラスチックファイバ用の低価格発光ダイ
オードが生産できる。
【００２３】なお、上記実施例ではＤＨ構造の発光ダイ
オードについて説明したが、本発明は第二層のクラッド
層を省略してシングルヘテロ（ＳＨ）構造とした発光ダ
イオードにも適用できる。また表面に周囲電極を形成す
るために、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層を成長させている
が、電流が少なければｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層上に
直接形成してもよい。また、本発明はＧａＡｓ／ＧａＡ
ｌＡｓ系発光ダイオードの他に、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐ系，（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）−（Ｐ，Ａｓ）系、（Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ）−（Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ）系、（Ｐ，Ｓ
ｎ）−（Ｓｅ，Ｔｅ）系にも適用できる。
オードについて説明したが、本発明は第二層のクラッド
層を省略してシングルヘテロ（ＳＨ）構造とした発光ダ
イオードにも適用できる。また表面に周囲電極を形成す
るために、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層を成長させている
が、電流が少なければｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層上に
直接形成してもよい。また、本発明はＧａＡｓ／ＧａＡ
ｌＡｓ系発光ダイオードの他に、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐ系，（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）−（Ｐ，Ａｓ）系、（Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ）−（Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ）系、（Ｐ，Ｓ
ｎ）−（Ｓｅ，Ｔｅ）系にも適用できる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば次の効果を発揮する。
【００２５】（１）本発明の発光ダイオードによれば、
基板から電流阻止層を貫いて活性層もしくはクラッド層
に達するメサ部を設けるという簡単な構造で電流狭窄を
図るようにしたので、高輝度、高速応答性を得ることが
できる。
基板から電流阻止層を貫いて活性層もしくはクラッド層
に達するメサ部を設けるという簡単な構造で電流狭窄を
図るようにしたので、高輝度、高速応答性を得ることが
できる。
【００２６】（２）本発明の発光ダイオードの製造方法
によれば、メサ部の形成された基板上に液相エピタキシ
ャル成長により電流阻止層を形成するようにしたことに
より、メサ部の回りの凹部にのみ電流阻止層が形成され
るので、既存のエピタキシャル成長法がそのまま利用で
き、しかもその上に他のエピタキシャル層を連続して成
長できるので、エピタキシャル層の形成は、途中で分断
されることなく、１回の液相エピタキシャル成長で済ま
すことができ、従って安価な面発光型の発光ダイオード
を得ることができる。
によれば、メサ部の形成された基板上に液相エピタキシ
ャル成長により電流阻止層を形成するようにしたことに
より、メサ部の回りの凹部にのみ電流阻止層が形成され
るので、既存のエピタキシャル成長法がそのまま利用で
き、しかもその上に他のエピタキシャル層を連続して成
長できるので、エピタキシャル層の形成は、途中で分断
されることなく、１回の液相エピタキシャル成長で済ま
すことができ、従って安価な面発光型の発光ダイオード
を得ることができる。
【図１】本発明の実施例による面発光型発光ダイオード
の構造を示す断面図。
の構造を示す断面図。
【図２】本実施例によるエピタキシャル成長を説明する
工程図。
工程図。
【図３】本実施例で使用する多層エピタキシャル成長装
置の概略断面図。
置の概略断面図。
【図４】従来の面発光型発光ダイオード構造の一例を示
す断面図。
す断面図。
【図５】従来の面発光型発光ダイオード構造の他の例を
示す斜視断面図。
示す斜視断面図。
１ ｎ側電極（周囲電極） ２ ｎ型ＧａＡｓコンタクト層 ３ 光取り出し用の穴 ４ ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層（第２のクラッド層） ５ ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層 ６ ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層（第１のクラッド層） ７ ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層 ８ ｐ型ＧａＡｓ基板 ９ ｐ側電極（全面電極） １０ メサ部
Claims (4)
- 【請求項１】裏面に全面電極を設けた基板上にｐｎ接合
層を形成し、その表面に中央に穴の開いた周囲電極を設
け、その周囲電極の穴から接合面に垂直方向の光を取り
出す面発光型の発光ダイオードにおいて、前記基板上に
電流阻止層、活性層、クラッド層を順次設け、前記周囲
電極の穴に対応する基板上に、基板から電流阻止層を貫
いて前記活性層に達するメサ部を設けたことを特長とす
る発光ダイオード。 - 【請求項２】裏面に全面電極を設けた基板上にｐｎ接合
層を形成し、その表面に中央に穴の開いた周囲電極を設
け、その周囲電極の穴から接合面に垂直方向の光を取り
出す面発光型の発光ダイオードにおいて、前記基板上に
電流阻止層、第１のクラッド層、活性層、第２のクラッ
ド層を順次設け、前記周囲電極の穴に対応する基板上
に、基板から電流阻止層を貫いて前記第１のクラッド層
に達するメサ部を設けたことを特長とする発光ダイオー
ド。 - 【請求項３】基板上にｐｎ接合層をエピタキシャル成長
させ、裏面に全面電極、表面に中央に穴の開いた周囲電
極を形成して、その周囲電極の穴から接合面に垂直方向
の光を取り出す面発光型の発光ダイオードの製造方法に
おいて、前記基板上にメサ部を形成し、このメサ部を形
成した基板上に、メサ部の回りの凹部を埋める電流阻止
層を液相エピタキシャル成長させ、この電流阻止層によ
り回りの凹部を埋められたメサ部及び電流阻止層上にさ
らに活性層、クラッド層を前記電流阻止層とともに連続
して液相エピタキシャル成長させたことを特徴とする発
光ダイオードの製造方法。 - 【請求項４】基板上にｐｎ接合層をエピタキシャル成長
させ、裏面に全面電極、表面に中央に穴の開いた周囲電
極を形成して、その周囲電極の穴から接合面に垂直方向
の光を取り出す面発光型の発光ダイオードの製造方法に
おいて、前記基板上にメサ部を形成し、このメサ部を形
成した基板上に、メサ部の回りの凹部を埋める電流阻止
層を液相エピタキシャル成長させ、この電流阻止層によ
り回りの凹部を埋められたメサ部及び電流阻止層上にさ
らに第１のクラッド層、活性層、第２のクラッド層を前
記電流阻止層とともに連続して液相エピタキシャル成長
させたことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24558191A JPH0590633A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24558191A JPH0590633A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590633A true JPH0590633A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17135859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24558191A Pending JPH0590633A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0590633A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008091949A (ja) * | 2007-12-14 | 2008-04-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物系化合物半導体素子及びその作製方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5963781A (ja) * | 1977-05-06 | 1984-04-11 | ウエスタ−ン・エレクトリツク・カムパニ−・インコ−ポレ−テツド | 発光構体 |
| JPS62226674A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Nec Corp | 発光ダイオ−ド |
| JPS6421990A (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor light-emitting device |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP24558191A patent/JPH0590633A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5963781A (ja) * | 1977-05-06 | 1984-04-11 | ウエスタ−ン・エレクトリツク・カムパニ−・インコ−ポレ−テツド | 発光構体 |
| JPS62226674A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Nec Corp | 発光ダイオ−ド |
| JPS6421990A (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor light-emitting device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008091949A (ja) * | 2007-12-14 | 2008-04-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物系化合物半導体素子及びその作製方法 |
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