JPH0677531A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体発光素子及びその製造方法

Info

Publication number
JPH0677531A
JPH0677531A JP25228792A JP25228792A JPH0677531A JP H0677531 A JPH0677531 A JP H0677531A JP 25228792 A JP25228792 A JP 25228792A JP 25228792 A JP25228792 A JP 25228792A JP H0677531 A JPH0677531 A JP H0677531A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
crystal
semiconductor
layer
semiconductor light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25228792A
Other languages
English (en)
Inventor
Takehisa Koyama
剛久 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP25228792A priority Critical patent/JPH0677531A/ja
Priority to US08/112,669 priority patent/US5406095A/en
Publication of JPH0677531A publication Critical patent/JPH0677531A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高発光出力、高集積、及び発光出力のばらつ
きの無い半導体発光素子及びその製造方法を提供する。 【構成】 発光層6の結晶をその発光層結晶より禁制帯
幅が広く互いに伝導型の異なる二つの結晶層5、7で挟
み込むように接合した二重ヘテロ構造8と、基板結晶2
との間に発光層6結晶よりも禁制帯幅が広く伝導型が基
板結晶2と同一であると共に2種以上の異なる屈折率を
有する半導体結晶を複数積層した反射層4を設ける。ま
た、分離溝12を形成するためのメサエッチングは、基
板結晶2と反射層4との両者において、選択的にエッチ
ングをするなエッチング液を用いることで反射層4と基
板結晶2との境界面14で停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子及びそ
の製造方法に係わり、特にメサ構造の面発光半導体発光
素子を有する半導体発光素子モノリシックアレイ及びそ
の製造方法に関するものである。
【0001】
【従来の技術】近年、半導体発光素子を光プリンタ用光
源あるいは光を用いた情報用素子に使用するために高密
度に集積するための技術が提案または開発されている。
これらの発光素子は発光ダイオードをリニアに集積する
ことでアレイ化した発光素子を用いているが、プリンタ
の小型化、高画質化によってより高い集積度が求められ
てきている。発光素子の集積度を高くするには、基板結
晶上のそれぞれの素子の間隔を50μm以下にしなくて
はならない。従来より、発光素子を電気的に分離する方
法として、エッチング液を用いて素子と素子の間に分離
溝を形成する方法や、素子と素子との間に不純物を拡散
させて行う方法などがあった。上記のように、素子と素
子との間隔を50μm以下にするには、エッチングや、
拡散の性質上、分離溝の深さ、または不純物拡散による
拡散深さを10μm以下程度にする必要がある。
【0002】不純物の拡散によって発光素子を分離する
技術が特開昭59−2382号公報によって開示されて
いる。この発光素子は、まず液相成長法によって基板結
晶上にp型GaAlAs層、n型GaAlAsを順次積
層して半導体ウェーハを形成する。そして次に、このウ
ェーハ表面にSiO2 等の絶縁膜を被着し、n型GaA
lAs層の発光領域とすべき部分に対応したところの絶
縁膜を残すように写真蝕刻する。そして、この絶縁膜を
マスクとしてウェーハ表面から亜鉛を拡散してp型Ga
AlAs層に達するp型分離領域を形成してn型GaA
lAs層の分離を行って発光素子を分離するものであ
る。このような発光素子によればp型分離領域を形成す
るn型GaAlAs層を10μm以下と薄くすれば、亜
鉛の拡散は浅いもので良いので素子の間隔を50μm以
下にすることができた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
半導体発光素子アレイの製造方法では不純物拡散法を用
いてpn接合を形成しているが、この方法で得られるホ
モ接合の半導体発光素子は、二重ヘテロ接合のものに比
べ発光出力が劣った。また、10μm以上の膜厚の成長
に適している液相成長法を用いて薄膜を形成させるた
め、10μm以下の薄膜を形成すると膜厚の均一性に欠
け、特に分離された発光素子の発光出力のばらつきを十
分に小さくすることは困難であった。そこで近年、有機
金属気相成長法(MOCVD法)や分子線エピタキシー
法(MBE法)等、数μm程度の半導体結晶製膜に適す
る製造方法が開発された。この技術によって、結晶層の
薄膜制御性が向上し、均一性のある薄膜を製造できるよ
うになった。
【0004】しかし、この有機金属気相成長法、及び分
子線エピタキシー法は薄膜制御性には優れているが逆に
10μm以上の厚膜を製造するのには適していない。よ
って基板結晶として用いるGaAs結晶をエッチング除
去できるまでの厚膜を成長させることができないため、
基板結晶を取り除くことができず、基板結晶の光吸収に
よる光出力の損失を招いた。また、基板結晶を除去でき
るだけの厚膜を生成する場合でも、基板結晶上の半導体
発光素子を電気的に分離するためのメサエッチングは、
前述したように素子の高集積のために基板結晶上の厚膜
の途中で停止しなければならなので、分離溝の深さの均
一性に欠け、それによって分離された発光素子のインピ
ーダンスのばらつきが生じ、結局発光出力がばらついて
しまった。
【0005】そこで、本発明は上記の点に着目してなさ
れたものであり、半導体発光素子を基板結晶上で二重ヘ
テロ構造で構成するに当たり、基板結晶による光の吸収
による発光損失を無くすために二重ヘテロ構造と基板結
晶との間に反射層を設けて基板結晶による光吸収を無く
して発光出力を向上させると共に、メサエッチングの均
一性を向上させることで発光出力のばらつきを無くした
高出力の半導体発光素子及びその製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するための手段として、伝導型の異なる半導体結晶層
で発光層を挟み込むように接合した二重ヘテロ構造の半
導体を基板結晶上でメサ構造を有した分離溝によって複
数個に分離してアレイ化した半導体発光素子であって、
前記基板結晶と、前記二重ヘテロ構造との間に、前記発
光層結晶よりも禁制帯幅が大きく伝導型が前記基板結晶
と同一であり、かつ少なくとも2種以上の異なる屈折率
を有した半導体結晶を複数組積層した反射層を設けたこ
とを特徴とする半導体発光素子を提供しようとするもの
である。また、前記二重ヘテロ構造の膜厚の合計が20
μm以下であることを特徴とする半導体発光素子を提供
しようとするものである。また、基板結晶上に、反射
層、二重ヘテロ構造より成る半導体結晶を順次積層した
後に、メサエッチングによって分離溝を形成して複数個
のメサ構造の半導体発光素子を互いに分離して製造する
半導体発光素子の製造方法であって、前記メサエッチン
グは前記反射層と前記基板結晶との境界面で停止するこ
とを特徴とする半導体発光素子の製造方法を提供しよう
とするものである。
【0007】
【実施例】以下、添付図面を用いて本発明の一実施例を
説明する。図1は、本発明の一実施例の半導体発光素子
の側断面図である。同図において、本実施例の半導体発
光素子1は、n−GaAs基板(基板結晶)2上に、n
−GaAsバッファ層3、反射層4、n−Al0.7 Ga
0.3 Asクラッド層5、p−Al0.3 Ga0.7 As発光
層6、p−Al0.7 Ga0.3 Asクラッド層7を順次積
層し、n−GaAs基板2の下面とp−Al0.7 Ga
0.3 Asクラッド層7の上面とにそれぞれ設けた電極1
5、16によって構成されている。この半導体発光素子
1において、発光層6から上側に出力された光はそのま
ま発光面17から外部に出るが、下側に出力された光
は、反射層4によって反射された後に発光面17から外
部へ出力される。これによって、発光層6から下側に出
力された光は反射層4に反射され、基板結晶2に吸収さ
れない構造となっている。
【0008】次に図2を用いて、本実施例の半導体発光
素子1の製造方法について説明する。図2(A)〜
(D)は、本発明の一実施例の半導体発光素子の製造工
程を示したもので、各図は主要製造工程での側断面図を
概略的に示している。最初に、n−GaAs基板2上
に、0.5μmのn−GaAsバッファ層3を積層し、
次に膜厚50nmのn−Al0.45Ga0.55Asと、膜厚
57nmのn−AlAsとを1組として全部で25組積
層した反射層4を積層する。ここで、反射層4を構成す
る部材の膜厚dは、その反射率の中心波長が発光波長の
ピークに適合するように選ぶのであるが、通常この膜厚
dは、部材の屈折率をn、中心波長をλp としたとき、
d=λp /(4n)で与えられる。即ち、発光層6から
出力される光の中心波長λp によってその膜厚dが決定
される。また、n−Al0.45Ga0.55Asとn−AlA
sとで形成される反射層を積層する組数を増やすことに
よって最大反射率を向上させることもできるが、本実施
例においては、実験結果によって25組積層させた。そ
して次に、この反射層4の上にn−Al0.7 Ga0.3
sクラッド層5を5μm、p−Al0.3 Ga0.7 As発
光層6を0.5μm、p−Al0.7 Ga0.3Asクラッ
ド層7を2μmを有機金属気相成長法、または分子線エ
ピタキシー法等を用いて順次積層した二重ヘテロ構造8
を形成して、図2(A)に示すようなウェーハ9とす
る。
【0009】次に、ウェーハ9表面に、CVD法等を用
いてSiO2 膜10を被着して図2(B)に示す構造と
し、通常のリソグラフィー技術を用いてSiO2 膜10
を図2(C)に示すように所望のパターンにエッチング
する。次に、残ったSiO2 膜10をエッチングマスク
として塩酸エッチング液を用いて分離溝12を形成する
のであるが、基板結晶2と反射層4とを構成する半導体
結晶との両者において、選択的にエッチングを行うよう
なエッチング液を用いているのでn−GaAsバッファ
層2はエッチングされないため、メサエッチングは反射
層4とn−GaAsバッファ層3との境界面14で停止
し、図2(D)に示す構造のウェーハ11となる。そし
て、この後にエッチングマスクとして被着したSiO2
膜10を除去し、p−Al0.7 Ga0.3 Asクラッド層
7の上面に電極15を、n−GaAs基板2の下面に電
極16をそれぞれ設置すれば図1に示す半導体発光素子
1を得ることができる。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体発光
素子によれば発光層を挟み込むように接合した二重ヘテ
ロ構造で形成し、かつ前記基板結晶と、前記二重ヘテロ
構造との間に、前記発光層結晶よりも禁制帯幅が大きく
伝導型が前記基板結晶と同一であり、かつ少なくとも2
種以上の異なる屈折率を有した半導体結晶を複数組積層
した反射層を設けたので、高出力の半導体発光素子を得
ることができる。また、反射層を設けることで二重ヘテ
ロ構造を薄く形成できるので、高い集積度の半導体発光
素子を得ることができる。また、半導体発光素子の製造
方法において、基板結晶と反射層とを構成する半導体結
晶は組成又は材料が異なるため、両者において選択的に
エッチングを行うようなエッチング液を用いて分離溝を
形成するので、メサエッチングが基板結晶と反射層との
境界面で停止し分離溝の深さが均一となり分離された素
子同士間の発光出力のばらつきが無くなる等の効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の半導体発光素子の側断面図
である。
【図2】本発明の半導体発光素子の製造工程を示した図
である。
【符号の説明】 1 半導体発光素子 2 n−GaAs基板 3 n−GaAsバッファ層 4 反射層 5 n−Al0.7 Ga0.3 Asクラッド層 6 p−Al0.3 Ga0.7 As発光層 7 p−Al0.7 Ga0.3 Asクラッド層 8 二重ヘテロ構造

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】伝導型の異なる半導体結晶層で発光層を挟
    み込むように接合した二重ヘテロ構造の半導体を基板結
    晶上でメサ構造を有した分離溝によって複数個に分離し
    てアレイ化した半導体発光素子であって、 前記基板結晶と、前記二重ヘテロ構造との間に、前記発
    光層結晶よりも禁制帯幅が大きく伝導型が前記基板結晶
    と同一であり、かつ少なくとも2種以上の異なる屈折率
    を有した半導体結晶を複数組積層した反射層を設けたこ
    とを特徴とする半導体発光素子。
  2. 【請求項2】請求項1記載の半導体発光素子において、 前記二重ヘテロ構造の膜厚の合計が20μm以下である
    ことを特徴とする半導体発光素子。
  3. 【請求項3】基板結晶上に、反射層、二重ヘテロ構造よ
    り成る半導体結晶を順次積層した後に、メサエッチング
    によって分離溝を形成して複数個のメサ構造の半導体発
    光素子を互いに分離して製造する半導体発光素子の製造
    方法であって、 前記メサエッチングは前記反射層と前記基板結晶との境
    界面で停止することを特徴とする半導体発光素子の製造
    方法。 【0001】
JP25228792A 1992-08-27 1992-08-27 半導体発光素子及びその製造方法 Pending JPH0677531A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25228792A JPH0677531A (ja) 1992-08-27 1992-08-27 半導体発光素子及びその製造方法
US08/112,669 US5406095A (en) 1992-08-27 1993-08-26 Light emitting diode array and production method of the light emitting diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25228792A JPH0677531A (ja) 1992-08-27 1992-08-27 半導体発光素子及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0677531A true JPH0677531A (ja) 1994-03-18

Family

ID=17235159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25228792A Pending JPH0677531A (ja) 1992-08-27 1992-08-27 半導体発光素子及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0677531A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5501990A (en) * 1994-05-09 1996-03-26 Motorola, Inc. High density LED arrays with semiconductor interconnects
US7229848B2 (en) 1993-12-17 2007-06-12 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for fabricating self-assembling microstructures
KR101018936B1 (ko) * 2005-01-28 2011-03-02 엘지이노텍 주식회사 대면적 발광 다이오드 및 그의 제조 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7229848B2 (en) 1993-12-17 2007-06-12 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for fabricating self-assembling microstructures
US5501990A (en) * 1994-05-09 1996-03-26 Motorola, Inc. High density LED arrays with semiconductor interconnects
KR101018936B1 (ko) * 2005-01-28 2011-03-02 엘지이노텍 주식회사 대면적 발광 다이오드 및 그의 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7732237B2 (en) Quantum dot based optoelectronic device and method of making same
US5739552A (en) Semiconductor light emitting diode producing visible light
US5903586A (en) Long wavelength vertical cavity surface emitting laser
JPH11233893A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
KR900009229B1 (ko) 선택적 에피택시법에 의한 표면 방출형 AlGaAs/GaAs 반도체 레이저 다이오드의 제조방법
US7965753B2 (en) Monolithic semiconductor laser
US6693934B2 (en) Wavelength division multiplexed vertical cavity surface emitting laser array
US5478774A (en) Method of fabricating patterned-mirror VCSELs using selective growth
JPH06151955A (ja) 半導体発光素子
JPH06338634A (ja) 半導体発光素子アレイ
JPH0677531A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JPH1027945A (ja) 面発光素子
JPH06132608A (ja) 半導体レーザ及びその製造方法
US20060208265A1 (en) Light emitting diode and light emitting diode array
US5006907A (en) Crosstalk preventing laser diode array
JPH06326409A (ja) 面発光素子
JPH05327121A (ja) 面出射形半導体レーザ
US5239190A (en) Light emitting device and method for manufacturing the same
JPH0738147A (ja) 半導体発光装置
JPH05190982A (ja) 半導体インデックスガイドレーザダイオード
JPS5879791A (ja) 2波長埋め込みヘテロ構造半導体レ−ザ
JPH06188456A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JPH06350132A (ja) 半導体発光素子アレイ
JPH0983015A (ja) モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法
JPH09260779A (ja) 半導体面発光レーザ及びその製造方法