JPH09293895A - Semiconductor light emitting element - Google Patents

Semiconductor light emitting element

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JPH09293895A
JPH09293895A JP10587396A JP10587396A JPH09293895A JP H09293895 A JPH09293895 A JP H09293895A JP 10587396 A JP10587396 A JP 10587396A JP 10587396 A JP10587396 A JP 10587396A JP H09293895 A JPH09293895 A JP H09293895A
Authority
JP
Japan
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gallium arsenide
layer
conductivity type
arsenide layer
aluminum
Prior art date
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Application number
JP10587396A
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Japanese (ja)
Inventor
Genichi Ogawa
元一 小川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Publication of JPH09293895A publication Critical patent/JPH09293895A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable accurate etching of an upper part of a gallium arsenide layer for connection with an electrode, accurate control of thickness of the gallium arsenide and suppression of dispersion of emitted light with a uniform driving voltage of a light emitting layer, diode; by setting an aluminum composition ratio in the aluminum gallium arsenide layer which exhibits conductivity type at a suitable value. SOLUTION: In the semiconductor light emitting element, a gallium arsenide layer 3 of one conductivity type, an aluminum gallium arsenide layer 4 (Al, Ga1-x , As), an aluminum gallium arsenide layer 5 (Al, Ga1-y , As) of the other conductivity type and a gallium arsenide layer 7 of the other conductivity type are sequentially formed on a single crystal substrate 1. Electrodes are connected to the gallium arsenide layer 4 of one conductivity type and the gallium arsenide layer 7 of the other conductivity type. The aluminum gallium arsenide layer 4 (Al, Ga1-x , As) is set to have an aluminum composition ratio x satisfying relationship 0.5<=x<1.0.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子に関
し、特にページプリンタ用感光ドラムの除電用光源など
に用いられる半導体発光素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a semiconductor light emitting device used as a light source for static elimination of a photosensitive drum for a page printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体発光素子を図4及び図5に
示す。図5は、図4のA−A線断面図である。図4及び
図5において、21は単結晶半導体基板、22は島状半
導体層、23は個別電極、24は共通電極である。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor light emitting device is shown in FIGS. FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. 4 and 5, 21 is a single crystal semiconductor substrate, 22 is an island-shaped semiconductor layer, 23 is an individual electrode, and 24 is a common electrode.

【0003】単結晶半導体基板21は、例えばシリコン
(Si)やガリウム砒素(GaAs)などの半導体基板
から成る。島状半導体層22は、ガリウム砒素やアルミ
ニウムガリウム砒素などの化合物半導体層などから成
り、一導電型不純物を含有する層22aと逆導電型不純
物を含有する層22bの界面部分で半導体接合部が形成
される。この島状半導体層22は例えばMOCVD(有
機金属化学気相成長)法やMBE(分子線エピタキシ)
法でガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素などから
成る単結晶半導体層を形成した後に、メサエッチングな
どによって島状に形成される。
The single crystal semiconductor substrate 21 is made of a semiconductor substrate such as silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs). The island-shaped semiconductor layer 22 is made of a compound semiconductor layer such as gallium arsenide or aluminum gallium arsenide, and a semiconductor junction is formed at the interface between the layer 22a containing one conductivity type impurity and the layer 22b containing opposite conductivity type impurity. To be done. The island-shaped semiconductor layer 22 is formed by, for example, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method or MBE (molecular beam epitaxy).
After a single crystal semiconductor layer made of gallium arsenide, aluminum gallium arsenide, or the like is formed by a method, it is formed in an island shape by mesa etching or the like.

【0004】島状半導体層22の表面部分には、例えば
窒化シリコン膜(Six y )などから成る保護膜25
が形成されており、この保護膜25の表面部分には、例
えば金(Au)などから成る個別電極23が形成されて
いる。この個別電極23は、保護膜25に形成されたス
ルーホールを介して逆導電型不純物を含有する半導体層
22bに接続されている。この個別電極23は、島状半
導体層22のうちの逆導電型不純物を含有する層22b
の上面部分から壁面部分を経由して、半導体基板21の
端面近傍まで、隣接する島状半導体層22ごとに交互に
他の端面側に延在するように形成されている。また、半
導体基板21の裏面側のほぼ全面には共通電極24が形
成されている。
[0004] On the surface portion of the island-shaped semiconductor layer 22, for example a protective film 25 made of a silicon nitride film (Si x N y)
Are formed, and individual electrodes 23 made of, for example, gold (Au) are formed on the surface of the protective film 25. This individual electrode 23 is connected to a semiconductor layer 22b containing an impurity of the opposite conductivity type via a through hole formed in the protective film 25. This individual electrode 23 is formed of a layer 22 b containing an impurity of the opposite conductivity type in the island-shaped semiconductor layer 22.
Is formed so as to extend alternately to the other end face side for each adjacent island-shaped semiconductor layer 22 from the upper surface part to the vicinity of the end face of the semiconductor substrate 21 via the wall face part. A common electrode 24 is formed on almost the entire back surface of the semiconductor substrate 21.

【0005】島状半導体層22、個別電極23および共
通電極24で個々の発光ダイオードが構成され、この発
光ダイオードは半導体基板21上に一列状に並ぶように
形成される。この場合、例えば個別電極23が発光ダイ
オードのアノード電極となり、共通電極24がカソード
電極となる。なお、個別電極23はその広幅部分におい
て外部回路とボンディングワイヤーなどで接続される。
The island-shaped semiconductor layer 22, the individual electrodes 23, and the common electrode 24 constitute individual light emitting diodes, and the light emitting diodes are formed on the semiconductor substrate 21 so as to be arranged in a line. In this case, for example, the individual electrode 23 becomes the anode electrode of the light emitting diode, and the common electrode 24 becomes the cathode electrode. In addition, the individual electrode 23 is connected to an external circuit at its wide portion by a bonding wire or the like.

【0006】このような半導体発光素子では、例えば個
別電極23から共通電極24に向けて順方向に電流に流
すと、逆導電型不純物を含有する層22bには電子が注
入され、一導電型不純物を含有する層22aには正孔が
注入される。これらの少数キャリアの一部が多数キャリ
アと発光再結合することによって光を生じる。また、列
状に形成された発光素子のいずれかの個別電極23を選
択して電流を流して発光させることにより、例えばペー
ジプリンタ用感光ドラムの除電用光源として用いられ
る。
In such a semiconductor light emitting device, for example, when a current is passed in the forward direction from the individual electrode 23 toward the common electrode 24, electrons are injected into the layer 22b containing impurities of opposite conductivity type, and impurities of one conductivity type are introduced. Holes are injected into the layer 22a containing. Some of these minority carriers emit light by radiative recombination with majority carriers. In addition, by selecting any one of the individual electrodes 23 of the light emitting elements formed in a row and applying a current to emit light, the light emitting element is used as, for example, a charge eliminating light source of a photosensitive drum for a page printer.

【0007】ところが、この従来の半導体発光素子で
は、半導体基板21の表面側に形成した島状半導体層2
2上に、個別電極23を設けると共に、半導体基板21
の裏面側に共通電極24を設けていることから、個別電
極23と共通電極24の形成工程が2回になり、製造工
程が煩雑になるという問題があった。また、個別電極2
3と共通電極24が半導体基板21の表裏両面にある
と、ワイヤボンディング法などによって外部回路と接続
する際に、その接続作業が困難であるという問題もあっ
た。
However, in this conventional semiconductor light emitting device, the island-shaped semiconductor layer 2 formed on the front surface side of the semiconductor substrate 21.
The individual electrode 23 is provided on the semiconductor substrate 21
Since the common electrode 24 is provided on the back surface side of the above, there is a problem that the forming process of the individual electrode 23 and the common electrode 24 is performed twice and the manufacturing process becomes complicated. In addition, the individual electrode 2
If 3 and the common electrode 24 are on both front and back surfaces of the semiconductor substrate 21, there is also a problem that the connection work is difficult when connecting to an external circuit by a wire bonding method or the like.

【0008】そこで、本出願人は特願平7−19285
7号において、図6に示すように、半導体基板21上
に、一導電型不純物を含有する下層半導体層22aを設
けると共に、この下層半導体層22a上に逆導電型不純
物を含有する上層半導体層22bを設け、下層半導体層
22aの露出部分に共通電極24a、24bを接続して
設け、上層半導体層22bに個別電極23を接続して設
けることを提案した。
Therefore, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. 7-19285.
In No. 7, as shown in FIG. 6, a lower semiconductor layer 22a containing an impurity of one conductivity type is provided on a semiconductor substrate 21, and an upper semiconductor layer 22b containing an impurity of opposite conductivity type is formed on the lower semiconductor layer 22a. It is proposed that the common electrodes 24a and 24b are connected to the exposed portion of the lower semiconductor layer 22a and the individual electrode 23 is connected to the upper semiconductor layer 22b.

【0009】このように構成すると、半導体基板21の
同じ側に個別電極23と共通電極24a、24bを設け
ることができ、個別電極23と共通電極24a、24b
を一回の工程で同時に形成できることから、半導体発光
素子の製造工程が簡略化されると共に、個別電極23と
共通電極24a、24bが同じ側に位置することからワ
イヤーボンディング法などによる外部回路との接続作業
も容易になる。
With this configuration, the individual electrode 23 and the common electrodes 24a and 24b can be provided on the same side of the semiconductor substrate 21, and the individual electrode 23 and the common electrodes 24a and 24b can be provided.
Since the semiconductor light emitting device can be simultaneously formed in one step, the manufacturing process of the semiconductor light emitting device is simplified, and since the individual electrode 23 and the common electrodes 24a and 24b are located on the same side, it is possible to form an external circuit by a wire bonding method or the like. Connection work becomes easy.

【0010】なお、図6に示すように、共通電極24
a、24bは隣接する島状半導体層22ごとに異なる群
に属するように二群に分けて設けられ、個別電極23
は、接続された共通電極24a、24bが異なる隣接す
る島状半導体層22毎に同じ個別電極23に接続される
ように設けられている。
As shown in FIG. 6, the common electrode 24
a and 24b are provided in two groups so as to belong to different groups for each adjacent island-shaped semiconductor layer 22, and the individual electrodes 23
Are provided so that the connected common electrodes 24a and 24b are connected to the same individual electrode 23 for each different adjacent island-shaped semiconductor layers 22.

【0011】このように共通電極24a、24bを二群
に分けて設け、隣接する島状半導体層22が同じ個別電
極に接続されるように個別電極23を設けると、電極パ
ターンが簡素化され、電極の短絡などを防止できると共
に、発光ダイオードを高精細化させても、これら電極2
3と外部回路との接続面積を大きくとることができると
いう利点がある。
As described above, when the common electrodes 24a and 24b are provided in two groups and the individual electrodes 23 are provided so that the adjacent island-shaped semiconductor layers 22 are connected to the same individual electrode, the electrode pattern is simplified. It is possible to prevent short-circuiting of the electrodes, etc.
3 has an advantage that the connection area between the external circuit 3 and the external circuit can be increased.

【0012】このような半導体発光素子では、個別電極
23と共通電極24a、24bの組合せを選択して電流
を流すことによって、各発光ダイオードを選択的に発光
させる。
In such a semiconductor light emitting element, each light emitting diode is selectively caused to emit light by selecting a combination of the individual electrode 23 and the common electrodes 24a and 24b and passing an electric current.

【0013】この従来の半導体発光素子における島状半
導体層22の具体的な構成は、図7に示すように、シリ
コン(Si)などから成る半導体基板21上に、例えば
ガリウム砒素などから成るバッファ層26、n+ 型ガリ
ウム砒素層27、n型アルミニウムガリウム砒素層2
8、p型アルミニウムガリウム砒素層29、及びp+
ガリウム砒素層30とする。バッファ層26、n+ 型ガ
リウム砒素層27、及びn型アルミニウムガリウム砒素
層28で図5に示す下層半導体層22aが構成され、p
型アルミニウムガリウム砒素層29及びp+ 型ガリウム
砒素層30で図5に示す上層半導体層22bが構成され
る。なお、n型アルミニウムガリウム砒素(Alx Ga
1-x As)層28のアルミニウム組成xはx=0.35
程度に設定され、p型アルミニウムガリウム砒素(Al
Z Ga1-Z As)層29の下層部分のアルミニウム組成
zはz=0.1程度に設定される。
As shown in FIG. 7, a concrete structure of the island-shaped semiconductor layer 22 in this conventional semiconductor light emitting device is such that a buffer layer made of, for example, gallium arsenide is provided on a semiconductor substrate 21 made of silicon (Si) or the like. 26, n + type gallium arsenide layer 27, n type aluminum gallium arsenide layer 2
8, p-type aluminum gallium arsenide layer 29, and p + -type gallium arsenide layer 30. The buffer layer 26, the n + -type gallium arsenide layer 27, and the n-type aluminum gallium arsenide layer 28 form the lower semiconductor layer 22a shown in FIG.
The upper type aluminum gallium arsenide layer 29 and the p + type gallium arsenide layer 30 constitute the upper semiconductor layer 22b shown in FIG. Note that n-type aluminum gallium arsenide (Al x Ga
The aluminum composition x of the 1-x As) layer 28 is x = 0.35.
P-type aluminum gallium arsenide (Al
The aluminum composition z of the lower part of the Z Ga 1 -Z As) layer 29 is set to approximately z = 0.1.

【0014】このような構造で、n+ 型ガリウム砒素層
27の一部を露出させるには、p+型ガリウム砒素層3
0、p型アルミニウムガリウム砒素層29、及びn型ア
ルミニウムガリウム砒素層28の一部をエッチングす
る。ところが、アルミニウムガリウム砒素層のアルミニ
ウム組成が0.35以下の場合、アルミニウムガリウム
砒素層はエッチングできるが、ガリウム砒素層はエッチ
ングできないエッチング液はない。つまり、アルミニウ
ムガリウム砒素のアルミニウム組成が0.35以下の場
合、n型のアルミニウムガリウム砒素層28とn+ 型ガ
リウム砒素層27はエッチングの選択性がない。
With such a structure, to expose a part of the n + -type gallium arsenide layer 27, the p + -type gallium arsenide layer 3 is used.
0, part of the p-type aluminum gallium arsenide layer 29 and the n-type aluminum gallium arsenide layer 28 are etched. However, when the aluminum composition of the aluminum gallium arsenide layer is 0.35 or less, the aluminum gallium arsenide layer can be etched, but there is no etching solution that cannot etch the gallium arsenide layer. That is, when the aluminum composition of aluminum gallium arsenide is 0.35 or less, the n-type aluminum gallium arsenide layer 28 and the n + -type gallium arsenide layer 27 have no etching selectivity.

【0015】このため、n+ 型ガリウム砒素層27の一
部を露出させる場合、p+ 型ガリウム砒素層30、p型
アルミニウムガリウム砒素層29、及びn型アルミニウ
ムガリウム砒素層28がエッチングされる時間を見計ら
ってエッチング液から引き上げる時間制御でエッチング
を行うが、p+ 型ガリウム砒素層30、p型アルミニウ
ムガリウム砒素層29、及びn型アルミニウムガリウム
砒素層28を時間制御でエッチングすると、アンダーエ
ッチングやオーバーエッチングを誘発し、n+型ガリウ
ム砒素層27の膜厚が不均一になって発光ダイオードの
駆動電圧のバラつきを誘発し、発光バラつきを誘発する
という問題があった。
Therefore, when exposing a part of the n + -type gallium arsenide layer 27, the time during which the p + -type gallium arsenide layer 30, the p-type aluminum gallium arsenide layer 29, and the n-type aluminum gallium arsenide layer 28 are etched. While etched in a time control to increase the etchant sure to allow, when etching the p + -type GaAs layer 30, p-type aluminum gallium arsenide layer 29, and n-type aluminum gallium arsenide layer 28 with time control, under-etching and over There is a problem in that etching is induced and the film thickness of the n + -type gallium arsenide layer 27 becomes non-uniform, causing variations in the driving voltage of the light emitting diode and inducing variations in light emission.

【0016】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、発光ダイオードの駆動電圧の
バラつきを解消できる発光ダイオードアレイの製造方法
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a light emitting diode array capable of eliminating variations in driving voltage of the light emitting diodes.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体発光素子によれば、単結晶基板
上に、一導電型を呈するガリウム砒素層、一導電型を呈
するアルミニウムガリウム砒素層(Alx Ga1-x
s)、他の導電型を呈するアルミニウムガリウム砒素層
(Aly Ga1-y As)、及び他の導電型を呈するガリ
ウム砒素層を順次積層して形成し、前記一導電型を呈す
るガリウム砒素層と他の導電型を呈するガリウム砒素に
電極を接続して成る半導体発光素子において、前記一導
電型を呈するアルミニウムガリウム砒素層(Alx Ga
1-x As)のアルミニウムの組成比xを0.5≦x<
1.0に設定した。
In order to achieve the above object, according to the semiconductor light emitting device of the present invention, a gallium arsenide layer exhibiting one conductivity type and an aluminum gallium exhibiting one conductivity type are formed on a single crystal substrate. Arsenic layer (Al x Ga 1-x A
s), aluminum gallium arsenide layer exhibiting other conductivity type (Al y Ga 1-y As ), and other conductive type formed by sequentially laminating a GaAs layer exhibiting, gallium arsenide layer exhibiting the first conductivity type And a semiconductor light emitting device formed by connecting an electrode to gallium arsenide having another conductivity type, the aluminum gallium arsenide layer (Al x Ga) having one conductivity type.
1-x As) aluminum composition ratio x is 0.5 ≦ x <
It was set to 1.0.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき詳細に説明する。図1及び図2は、本発明に
係る半導体発光素子の一実施形態を示す図であり、1は
半導体基板、2はバッファ層、3は一導電型を呈するガ
リウム砒素層、4は一導電型を呈するアルミニウムガリ
ウム砒素層、5は逆導電型を呈する第一のアルミニウム
ガリウム砒素層、6は逆導電型を呈する第二のアルミニ
ウムガリウム砒素層、7は逆導電型を呈するガリウム砒
素層、8(8a、8b)は共通電極、9は個別電極、1
0は保護膜である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 are views showing an embodiment of a semiconductor light emitting device according to the present invention, in which 1 is a semiconductor substrate, 2 is a buffer layer, 3 is a gallium arsenide layer exhibiting one conductivity type, and 4 is a conductivity type. , A first aluminum gallium arsenide layer having a reverse conductivity type, 6 a second aluminum gallium arsenide layer having a reverse conductivity type, 7 a gallium arsenide layer having a reverse conductivity type, and 8 ( 8a, 8b) are common electrodes, 9 are individual electrodes, 1
0 is a protective film.

【0019】半導体基板1は、例えばシリコン(Si)
やガリウム砒素(GaAs)などの単結晶半導体基板か
ら成り、1000Ωcm以上の電気抵抗率を有する。
The semiconductor substrate 1 is, for example, silicon (Si).
And a single crystal semiconductor substrate such as gallium arsenide (GaAs) and have an electrical resistivity of 1000 Ωcm or more.

【0020】バッファ層2は、ガリウム砒素などから成
る。このバッファ層2は、例えばMOCVD法やMBE
法などで形成される。すなわち、半導体基板1の自然酸
化膜を800℃〜1000℃の高温で除去し、次に45
0℃以下の低温で核となるアモルファスガリウム砒素膜
をMOCVD法やMBE法で0.1〜2μm程度の厚み
に成長させた後、500℃〜700℃まで昇温して再結
晶化し、ガリウム砒素単結晶膜を成長させて形成する
(二段階成長法)。この場合、ガリウムの原料として
は、トリメチルガリウム((CH3 3 Ga)などが用
いられ、砒素の原料としてはアルシン(AsH3 )など
が用いられる。次に、750℃〜1000℃の高温での
アニールと600℃以下の低温への急冷を数回繰り返す
(温度サイクル法)等のポストアニールを行う。このバ
ッファ層2は、基板1としてシリコン(Si)を用いた
場合に、このシリコンとこの上に形成するガリウム砒素
層3との格子不整合を緩和するために設けるものであ
る。
The buffer layer 2 is made of gallium arsenide or the like. The buffer layer 2 is formed, for example, by MOCVD or MBE.
It is formed by the method. That is, the natural oxide film on the semiconductor substrate 1 is removed at a high temperature of 800 ° C. to 1000 ° C., and then 45
After growing an amorphous gallium arsenide film serving as a nucleus at a low temperature of 0 ° C. or lower to a thickness of about 0.1 to 2 μm by MOCVD or MBE, the temperature is raised to 500 ° C. to 700 ° C. to recrystallize gallium arsenide. A single crystal film is grown and formed (two-step growth method). In this case, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga) or the like is used as the raw material of gallium, and arsine (AsH 3 ) or the like is used as the raw material of arsenic. Next, post annealing such as annealing at a high temperature of 750 ° C. to 1000 ° C. and rapid cooling to a low temperature of 600 ° C. or less is repeated several times (temperature cycle method) is performed. The buffer layer 2 is provided to alleviate lattice mismatch between the silicon and the gallium arsenide layer 3 formed thereon when silicon (Si) is used as the substrate 1.

【0021】次に、一導電型を呈するガリウム砒素層3
を形成する。このガリウム砒素層3もMOCVD法やM
BE法などで厚みの0.5〜2μm程度に形成される。
この一導電型を呈するガリウム砒素層3は、S、Se、
Te、Ge、Siなどの半導体不純物を1×1017〜1
×1019cm-3程度含有する。この一導電型を呈するガ
リウム砒素層3 はオーミックコンタクト層として機能す
る。
Next, the gallium arsenide layer 3 having one conductivity type
To form This gallium arsenide layer 3 is also formed by MOCVD or M
It is formed to a thickness of about 0.5 to 2 μm by the BE method or the like.
The gallium arsenide layer 3 having this one conductivity type is formed of S, Se,
Semiconductor impurities such as Te, Ge, and Si are added at 1 × 10 17 to 1
The content is about 10 19 cm -3 . The gallium arsenide layer 3 having this one conductivity type functions as an ohmic contact layer.

【0022】次に、一導電型不純物を含有するアルミニ
ウムガリウム砒素層4を形成する。このアルミニウムガ
リウム砒素層4は、0.5〜2μm程度の厚みに形成さ
れ、MOCVD法やMBE法などで形成される。このア
ルミニウムガリウム砒素層4は、S、Se、Te、G
e、Siなどの一導電型半導体不純物を1×1016〜1
×1018cm-3程度に含有し、クラッド層とし機能する
ものである。
Next, the aluminum gallium arsenide layer 4 containing an impurity of one conductivity type is formed. The aluminum gallium arsenide layer 4 is formed to have a thickness of about 0.5 to 2 μm and is formed by MOCVD or MBE. The aluminum gallium arsenide layer 4 is made of S, Se, Te, G.
1 × 10 16 to 1 of one conductivity type semiconductor impurity such as e or Si
× contained approximately 10 18 cm -3, and functions as a clad layer.

【0023】次に、逆導電型不純物を含有する第一のア
ルミニウムガリウム砒素層5を形成する。この第一のア
ルミニウムガリウム砒素層5は、0.1〜0.5μm提
訴の厚みに形成され、MOCVD法やMBE法などで形
成される。この逆導電型不純物を含有する第一のアルミ
ニウムガリウム砒素層5はZn、Cd、Sr、Ba、R
aなどを1×1016〜1×1018cm-3程度含有し、発
光層として機能するものである。
Next, a first aluminum gallium arsenide layer 5 containing impurities of opposite conductivity type is formed. The first aluminum gallium arsenide layer 5 is formed to a thickness of 0.1 to 0.5 μm and is formed by the MOCVD method or the MBE method. The first aluminum gallium arsenide layer 5 containing the impurities of the opposite conductivity type is Zn, Cd, Sr, Ba, R.
It contains about 1 × 10 16 to 1 × 10 18 cm −3 of a and functions as a light emitting layer.

【0024】次に、逆導電型不純物を含有する第二のア
ルミニウムガリウム砒素層6を形成する。この第二のア
ルミニウムガリウム砒素層6は、0.5〜2μm程度の
厚みに形成され、MOCVD法やMBE法などで形成さ
れる。この逆導電型不純物を含有する第二のアルミニウ
ムガリウム砒素層6は、クラッド層として機能するもの
である。
Next, a second aluminum gallium arsenide layer 6 containing impurities of opposite conductivity type is formed. The second aluminum gallium arsenide layer 6 is formed to have a thickness of about 0.5 to 2 μm and is formed by MOCVD method, MBE method or the like. The second aluminum gallium arsenide layer 6 containing the impurities of the opposite conductivity type functions as a cladding layer.

【0025】次に、逆導電型不純物を多量に含有するガ
リウム砒素層7を形成する。このガリウム砒素層7は、
0.01〜0.1μm程度の厚みに形成され、MOCV
D法やMBE法などで形成される。この逆導電型不純物
を多量に含有するガリウム砒素層7は、Zn、Cd、S
r、Ba、Raなどを1×1018〜1×1020cm-3
度含有し、オーミックコンタクト層として機能する。
Next, a gallium arsenide layer 7 containing a large amount of impurities of opposite conductivity type is formed. This gallium arsenide layer 7 is
MOCV formed with a thickness of about 0.01 to 0.1 μm
It is formed by the D method or the MBE method. The gallium arsenide layer 7 containing a large amount of impurities of the opposite conductivity type is Zn, Cd, S.
It contains about 1 × 10 18 to 1 × 10 20 cm −3 of r, Ba, Ra and the like, and functions as an ohmic contact layer.

【0026】各化合物半導体層2〜7上には保護膜10
が形成され、この保護膜10上には共通電極8と個別電
極9が形成される。共通電極8はスルーホールを介して
逆導電型不純物を多量を含有するガリウム砒素層3に接
続され、個別電極9はスルーホールを介して一導電型不
純物を多量に含有するガリウム砒素層7に接続される。
保護膜10は窒化シリコン膜や酸化シリコン膜で構成さ
れ、プラズマCVD法などで形成される。共通電極8と
個別電極9は金(Au)やクロム(Cr)などで構成さ
れ、真空蒸着法などで形成される。
A protective film 10 is formed on each of the compound semiconductor layers 2 to 7.
Is formed, and the common electrode 8 and the individual electrode 9 are formed on the protective film 10. The common electrode 8 is connected to the gallium arsenide layer 3 containing a large amount of impurities of opposite conductivity type through the through hole, and the individual electrode 9 is connected to the gallium arsenide layer 7 containing a large amount of impurity of one conductivity type through the through hole. To be done.
The protective film 10 is composed of a silicon nitride film or a silicon oxide film and is formed by a plasma CVD method or the like. The common electrode 8 and the individual electrode 9 are made of gold (Au), chromium (Cr), or the like, and are formed by a vacuum vapor deposition method or the like.

【0027】図3は、各化合物半導体層2〜7のアルミ
ニウム組成を示す図である。半導体基板1、バッファ層
2、一導電型半導体不純物を含有するガリウム砒素層
3、及び逆導電型半導体不純物を含有するガリウム砒素
層7はアルミニウムは含有しない。一導電型半導体不純
物を含有するアルミニウムガリウム砒素(Alx Ga
1-x As)層4のアルミニウム組成xと、逆導電型半導
体不純物を含有する第二のアルミニウムガリウム砒素
(Aly Ga1-y As)層6のアルミニウムガリウム砒
素層6のアルミニウムの組成yをそれぞれ0.5≦x<
1.0、0.5≦y<1.0とし、逆導電型半導体不純
物を含有する第一のアルミニウムガリウム砒素(AlZ
Ga1-Z As)層5のアルミニウムの組成比zをz<
x、z<yとする。
FIG. 3 shows the aluminum composition of each compound semiconductor layer 2-7. The semiconductor substrate 1, the buffer layer 2, the gallium arsenide layer 3 containing one conductivity type semiconductor impurity, and the gallium arsenide layer 7 containing the opposite conductivity type semiconductor impurity do not contain aluminum. Aluminum gallium arsenide (Al x Ga) containing one conductivity type semiconductor impurity
1-x As) layer and the fourth aluminum composition x, the composition y of aluminum in the second aluminum gallium arsenide (Al y Ga 1-y As ) layer of aluminum gallium arsenide layer 6 of 6 containing opposite conductivity type semiconductor impurity 0.5 ≦ x <
1.0, 0.5 ≦ y <1.0, and the first aluminum gallium arsenide (Al Z
The composition ratio z of aluminum of the Ga 1 -Z As) layer 5 is z <
Let x and z <y.

【0028】一導電型半導体不純物を含有するアルミニ
ウムガリウム砒素(Alx Ga1-xAs)層4のアルミ
ニウム組成xをそれぞれ0.5≦x<1.0とする理由
は、ガリウム砒素層とのエッチングの選択性を持たせる
ためである。すなわち、アルミニウムガリウム砒素(A
x Ga1-x As)層4のアルミニウム組成xがx=
0.5になるとx=0.4の場合に比較して、アルミニ
ウムガリウム砒素のエッチングレートは数10倍〜数1
00倍となり、ガリウム砒素(GaAs)との選択エッ
チング性が向上する。
The reason why the aluminum compositions x of the aluminum gallium arsenide (Al x Ga 1 -x As) layers 4 containing one conductivity type semiconductor impurities are 0.5 ≦ x <1.0 respectively is that they are different from the gallium arsenide layer. This is to have etching selectivity. That is, aluminum gallium arsenide (A
The aluminum composition x of the l x Ga 1-x As) layer 4 is x =
At 0.5, the etching rate of aluminum gallium arsenide is several tens of times to several 1 as compared with the case of x = 0.4.
This is 00 times, and the selective etching property with gallium arsenide (GaAs) is improved.

【0029】また、逆導電型半導体不純物を含有する第
一のアルミニウムガリウム砒素(AlZ Ga1-Z As)
層5のアルミニウムの組成比zをz<x、z<yとする
理由は、発光層となる逆導電型半導体不純物を含有する
第一のアルミニウムガリウム砒素(AlZ Ga1-Z
s)層5の両側に、禁制帯幅の広いアルミニウムガリウ
ム砒素層4、6を設けることによって発光領域の両側を
透明とし、p−n接合部で発光した光を効率よく外部へ
取り出せるようにするためである。
Further, the first aluminum gallium arsenide (Al Z Ga 1 -Z As) containing a reverse conductivity type semiconductor impurity is used.
The reason for setting the aluminum composition ratio z of the layer 5 to z <x and z <y is that the first aluminum gallium arsenide (Al Z Ga 1 -Z A
s) By providing aluminum gallium arsenide layers 4 and 6 having a wide band gap on both sides of the layer 5, both sides of the light emitting region are made transparent so that the light emitted at the pn junction can be efficiently extracted to the outside. This is because.

【0030】次に、上記のような半導体発光素子におけ
るガリウム砒素層3の一部を露出させる方法を説明す
る。半導体基板1上の全面もしくは、部分的に各層2〜
7を形成し、硫酸過酸化水素系のエッチング液で島状に
エッチングする。オーミックコンタクト層7、逆導電型
不純物を含有する第二のアルミニウムガリウム砒素層
6、逆導電型不純物を含有する第一のアルミニウムガリ
ウム砒素層5、一導電型不純物を含有するアルミニウム
ガリウム砒素層4をフッ酸(HF)系水溶液でエッチン
グする。この場合、アルミニウムガリウム砒素(Alx
Ga1-x As)のアルミニウムの組成比xは0.5≦x
<1.0に設定されており、下層のガリウム砒素(Ga
As)との選択エッチング性を有する。したがって、一
導電型不純物を含有するガリウム砒素層3上に、アルミ
ニウムガリウム砒素層が残ったり、ガリウム砒素層3を
オーバーエッチングすることが極力防止される。
Next, a method of exposing a part of the gallium arsenide layer 3 in the above semiconductor light emitting device will be described. The entire surface of the semiconductor substrate 1 or part of each layer 2
7 is formed, and is etched in an island shape with a sulfuric acid / hydrogen peroxide-based etching solution. An ohmic contact layer 7, a second aluminum gallium arsenide layer 6 containing an impurity of opposite conductivity type, a first aluminum gallium arsenide layer 5 containing an impurity of opposite conductivity type, and an aluminum gallium arsenide layer 4 containing an impurity of one conductivity type. Etching is performed with a hydrofluoric acid (HF) -based aqueous solution. In this case, aluminum gallium arsenide (Al x
Ga 1-x As) aluminum composition ratio x is 0.5 ≦ x
It is set to <1.0, and gallium arsenide (Ga) in the lower layer is set.
It has a selective etching property with As). Therefore, it is possible to prevent the aluminum gallium arsenide layer from remaining on the gallium arsenide layer 3 containing an impurity of one conductivity type or overetching the gallium arsenide layer 3 as much as possible.

【0031】この後、保護膜10と共通電極8及び個別
電極9を形成して完成する。共通電極8及び個別電極9
は金属膜を同時に形成して同時にパターニングすること
により形成される。
After that, the protective film 10, the common electrode 8 and the individual electrode 9 are formed and completed. Common electrode 8 and individual electrode 9
Is formed by simultaneously forming a metal film and patterning at the same time.

【0032】上記実施形態では、一導電型半導体不純物
を含有するアルミニウムガリウム砒素(Alx Ga1-x
As)層4のアルミニウム組成xと逆導電型半導体不純
物を含有する第二のアルミニウムガリウム砒素(Aly
Ga1-y As)層6のアルミニウムの組成比yをそれぞ
れ0.5≦x≦1.0、0.5≦y≦1.0とし、逆導
電型半導体不純物を含有する第一のアルミニウムガリウ
ム砒素(AlZ Ga1-Z As)層5のアルミニウムの組
成比zをz<x、z<yとすることについて述べたが、
一導電型半導体不純物を含有するアルミニウムガリウム
砒素層4のアルミニウム組成比xが0.5≦x<1.0
であれば一導電型半導体不純物を含有するガリウム砒素
層3とのエッチングの大きな選択性が得られ、他の化合
物半導体層5、6のアルミニウム組成比y、zは種々選
択できる。
In the above embodiment, aluminum gallium arsenide (Al x Ga 1 -x) containing one conductivity type semiconductor impurity is used.
The second aluminum gallium arsenide (Al y) containing semiconductor impurities of the opposite conductivity type to the aluminum composition x of the As layer 4 is used.
Ga 1-y As) layer 6 has aluminum composition ratios y of 0.5 ≦ x ≦ 1.0 and 0.5 ≦ y ≦ 1.0, respectively, and first aluminum gallium containing a reverse conductivity type semiconductor impurity. It has been described that the aluminum composition ratio z of the arsenic (Al Z Ga 1 -Z As) layer 5 is z <x and z <y.
The aluminum composition ratio x of the aluminum gallium arsenide layer 4 containing one conductivity type semiconductor impurity is 0.5 ≦ x <1.0.
In that case, a large etching selectivity with respect to the gallium arsenide layer 3 containing one conductivity type semiconductor impurity can be obtained, and the aluminum composition ratios y and z of the other compound semiconductor layers 5 and 6 can be variously selected.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体発光
素子によれば、単結晶基板上に、一導電型を呈するガリ
ウム砒素層、一導電型を呈するアルミニウムガリウム砒
素層(Alx Ga1-x As)、他の導電型を呈するアル
ミニウムガリウム砒素層(Aly Ga1-y As)、及び
他の導電型を呈するガリウム砒素層を順次積層して形成
し、前記一導電型を呈するガリウム砒素層と他の導電型
を呈するガリウム砒素に電極を接続して成る半導体発光
素子において、前記一導電型を呈するアルミニウムガリ
ウム砒素層(Alx Ga1-x As)のアルミニウムの組
成比xを0.5≦x<1.0に設定したことから、電極
を接続するガリウム砒素層の上層部分を正確にエッチン
グでき、もってガリウム砒素層の膜厚を正確に制御で
き、発光ダイオードの駆動電圧が均一化して発光バラツ
キが減少する。
As described above, according to the semiconductor light emitting device of the present invention, a gallium arsenide layer having one conductivity type and an aluminum gallium arsenide layer having one conductivity type (Al x Ga 1) are formed on a single crystal substrate. -x As), aluminum gallium arsenide layer exhibiting other conductivity type (Al y Ga 1-y As ), and gallium arsenide layer was formed by laminating exhibiting other conductivity type gallium exhibiting the one conductivity type In a semiconductor light emitting device formed by connecting an electrode to an arsenic layer and gallium arsenide having another conductivity type, the aluminum composition ratio x of the aluminum gallium arsenide layer having one conductivity type (Al x Ga 1 -x As) is 0. Since 0.5 ≦ x <1.0, the upper layer portion of the gallium arsenide layer that connects the electrodes can be accurately etched, and thus the film thickness of the gallium arsenide layer can be accurately controlled. Dynamic voltage is equalized luminous variation is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る半導体発光素子の一実施形態を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体発光素子の一実施形態を示
す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図3】本発明に係る半導体発光素子の一実施形態を示
す各化合物半導体層のアルミニウム組成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an aluminum composition of each compound semiconductor layer showing an embodiment of a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図4】従来の半導体発光素子を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a conventional semiconductor light emitting device.

【図5】図4のA−A線断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図6】従来の他の半導体発光素子を示す平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view showing another conventional semiconductor light emitting device.

【図7】図6のA−A線断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・半導体基板、2・・・バッファ層、3・・・ガ
リウム砒素層、4・・・一導電型半導体不純物を含有す
るアルミニウムガリウム砒素層、5・・・他の導電型半
導体不純物を含有する第一のアルミニウムガリウム砒素
層、6・・・他の導電型半導体不純物を含有する第二の
アルミニウムガリウム砒素層、7・・・他の導電型半導
体不純物を含有するガリウム砒素層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Buffer layer, 3 ... Gallium arsenide layer, 4 ... Aluminum gallium arsenide layer containing one conductivity type semiconductor impurity, 5 ... Other conductivity type semiconductor impurities First aluminum gallium arsenide layer containing 6 ... Second aluminum gallium arsenide layer containing other conductivity type semiconductor impurities, 7 ... Gallium arsenide layer containing other conductivity type semiconductor impurities

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単結晶基板上に、一導電型を呈するガリ
ウム砒素層、一導電型を呈するアルミニウムガリウム砒
素層(Alx Ga1-x As)、逆導電型を呈する第一の
アルミニウムガリウム砒素層(AlZ Ga1-Z As)、
逆導電型を呈する第一のアルミニウムガリウム砒素層
(Aly Ga1-y As)、及び逆導電型を呈するガリウ
ム砒素層を順次積層して形成し、前記一導電型を呈する
ガリウム砒素層と逆導電型を呈するガリウム砒素に電極
を接続して成る半導体発光素子において、前記一導電型
を呈するアルミニウムガリウム砒素層(Alx Ga1-x
As)のアルミニウムの組成比xを0.5≦x<1.0
に設定したことを特徴とする半導体発光素子。
1. A gallium arsenide layer having one conductivity type, an aluminum gallium arsenide layer having one conductivity type (Al x Ga 1 -x As), and a first aluminum gallium arsenide having an opposite conductivity type on a single crystal substrate. Layer (Al Z Ga 1-Z As),
A first aluminum gallium arsenide layer (Al y Ga 1-y As) having the opposite conductivity type and a gallium arsenide layer having the opposite conductivity type are sequentially stacked to form a layer opposite to the one conductivity type gallium arsenide layer. In a semiconductor light emitting device formed by connecting an electrode to gallium arsenide exhibiting conductivity type, the aluminum gallium arsenide layer exhibiting one conductivity type (Al x Ga 1-x
As) aluminum composition ratio x is 0.5 ≦ x <1.0
A semiconductor light-emitting device characterized by being set to.
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