JPS59175776A - 半導体発光素子の高出力化処理方法 - Google Patents
半導体発光素子の高出力化処理方法Info
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- JPS59175776A JPS59175776A JP58050721A JP5072183A JPS59175776A JP S59175776 A JPS59175776 A JP S59175776A JP 58050721 A JP58050721 A JP 58050721A JP 5072183 A JP5072183 A JP 5072183A JP S59175776 A JPS59175776 A JP S59175776A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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- Power Engineering (AREA)
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明はＧａＡｔＡｓからなる半導体発光素子の高出力
化を図るだめの処理方法に関する。
化を図るだめの処理方法に関する。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕ＧａＡ４Ａｓに
よる半導体発光素子はフォトカノラーや光通信に使用す
る赤外領域の発光素子として重要な地位を占めている。
よる半導体発光素子はフォトカノラーや光通信に使用す
る赤外領域の発光素子として重要な地位を占めている。
特に、同じく赤ＩＡ発光素子と知られているＧａＡｓに
よる半導体発光素子に比較して、素子のｐｎ接合伺近で
発生した光の素子内部での吸収率が小さいため、素子の
外部量子効率が高く、大きな発光出力が得られるという
特長を有している。
よる半導体発光素子に比較して、素子のｐｎ接合伺近で
発生した光の素子内部での吸収率が小さいため、素子の
外部量子効率が高く、大きな発光出力が得られるという
特長を有している。
しかしながら、従来製造されているＧａＡｔＡａの半導
体発光素子についてみると、その発光効率が可能な限り
最良のものであるとは言えない。
体発光素子についてみると、その発光効率が可能な限り
最良のものであるとは言えない。
例えば、ｐｎ接合付近で発生した光のうちには素子表面
で内部に反射してし壕って外部に取り出せない光も存在
する。
で内部に反射してし壕って外部に取り出せない光も存在
する。
１だ、ＧａＡｔＡｓは単結晶ではなく、一般にＧａ１Ｘ
ＡｔＸＡ８で表わされるようにＧａＡｓとＡｔＡｓとの
混晶であり、半導体発光素子に用いられるのは両者の混
晶比Ｘが０ （ｘ≦帆４のものである。
ＡｔＸＡ８で表わされるようにＧａＡｓとＡｔＡｓとの
混晶であり、半導体発光素子に用いられるのは両者の混
晶比Ｘが０ （ｘ≦帆４のものである。
このため、ＧａＡｔＡ３には混晶であることに起因して
必然的に生じる歪が内在されている。従って、この歪に
よる摂動の影響で素子内部に発光波長に対応するエネル
ギーレベルが形成され、光を吸収することも考えられる
。
必然的に生じる歪が内在されている。従って、この歪に
よる摂動の影響で素子内部に発光波長に対応するエネル
ギーレベルが形成され、光を吸収することも考えられる
。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、Ｇ ａ Ａ
ｔＡ ｓによる半導体発光素子の外部量子効率を改善し
、その発光効率を更に向上することを目的としてなされ
たものである。
ｔＡ ｓによる半導体発光素子の外部量子効率を改善し
、その発光効率を更に向上することを目的としてなされ
たものである。
本発明による半導体発光素子の高出力化処理方法は、混
晶比ＸがＯ（ｘ≦帆４のＧａ１−ＸＡ／５ｘＡａからな
り、ｐｎ接合を有する半導体発光素子の表面を硝酸濃度
５０％〜７０％の硝酸水溶液で処理することを主要な特
徴とするものである。
晶比ＸがＯ（ｘ≦帆４のＧａ１−ＸＡ／５ｘＡａからな
り、ｐｎ接合を有する半導体発光素子の表面を硝酸濃度
５０％〜７０％の硝酸水溶液で処理することを主要な特
徴とするものである。
本発明において、使用する硝酸水溶液の濃度を５０％〜
７０チとしたのは、この範囲外では所期の効果が得られ
々いからである。
７０チとしたのは、この範囲外では所期の効果が得られ
々いからである。
また、使用する硝酸水溶液の液温はＯＣ〜３０Ｃの範囲
が望ましい。
が望ましい。
本発明の処理方法は、グイシングされた個々の発光素子
波レットに対して適用してもよく、またウニ／・一段階
において行なってもよい。ただし、ウエノ・一段階で行
なう場合には、後述の理由によシミ極を形成した後に適
用するのが望ましい。
波レットに対して適用してもよく、またウニ／・一段階
において行なってもよい。ただし、ウエノ・一段階で行
なう場合には、後述の理由によシミ極を形成した後に適
用するのが望ましい。
上記本発明によれば、後記実施例の結果から明らかなよ
うに、ＧａＡｔＡ３による半導体発光素子の出力を顕著
に向上することができる。その理由、即ち本発明の作用
は次のように推定される。
うに、ＧａＡｔＡ３による半導体発光素子の出力を顕著
に向上することができる。その理由、即ち本発明の作用
は次のように推定される。
第１［ａ（Ａ）Ｕ、本発明の処理方法を適用する前６つ
、従来のＧ ａ ＡＡＡ ｓ発光素子を示す同面図であ
る。
、従来のＧ ａ ＡＡＡ ｓ発光素子を示す同面図であ
る。
同図において、１ばｐ型層 ａ ＡｔＡ ｓ層、２はｎ
型ＧａＡｔＡｓ層、３．４はＡｕ電極であるｏｐｎ接合
面を構成するｎ型およびｐ型のＧａＡｔＡｓ層１，２は
、両性不純物であるＳｌを含むエピタキシャル成長溶液
を用いた徐冷液相エピタキシャル成長法により、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板上にまずｎ型層２、続いてｐ型層１の頂に連
続的に成長され、その後ｎ型ＧａＡｓ基板を除去して形
成されたものであ；！、）。
型ＧａＡｔＡｓ層、３．４はＡｕ電極であるｏｐｎ接合
面を構成するｎ型およびｐ型のＧａＡｔＡｓ層１，２は
、両性不純物であるＳｌを含むエピタキシャル成長溶液
を用いた徐冷液相エピタキシャル成長法により、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板上にまずｎ型層２、続いてｐ型層１の頂に連
続的に成長され、その後ｎ型ＧａＡｓ基板を除去して形
成されたものであ；！、）。
図示のように、本発明を適用する前のＧａＡｔＡｓ発光
素子は、略鏡面に近い滑らかな表面を有している。これ
に対して、本発明の処理方法を適用した後のＧａＡｔＡ
ｓ発光素子を顕微鏡で観察し、だところ、第１図の）に
示すようにその表面が顕著に粗面化されていることが明
らかになった。このような粗面が形成されるのは、使用
した硝酸水溶液がＧａＡｔＡｓの混晶成分であるＧａＡ
ｓとＡｔＡｓの夫々に対して異なったエツチング特性を
有するだめと考えられる。伺れにしても、こうして形成
された素子表面の微細々凹凸が素子の発光効率向上に大
きく寄与しているととｄ、確かである。なぜなら、外部
量子効率が向−ヒする理由としては、素子表面がエツチ
ングされて表面付近の混晶歪が解除されたことによる寄
与も考えられるが、粗面化を生じないエソチンダ液で処
理した場合には本発明のよう々顕著な出力増大効果が認
められないからである。
素子は、略鏡面に近い滑らかな表面を有している。これ
に対して、本発明の処理方法を適用した後のＧａＡｔＡ
ｓ発光素子を顕微鏡で観察し、だところ、第１図の）に
示すようにその表面が顕著に粗面化されていることが明
らかになった。このような粗面が形成されるのは、使用
した硝酸水溶液がＧａＡｔＡｓの混晶成分であるＧａＡ
ｓとＡｔＡｓの夫々に対して異なったエツチング特性を
有するだめと考えられる。伺れにしても、こうして形成
された素子表面の微細々凹凸が素子の発光効率向上に大
きく寄与しているととｄ、確かである。なぜなら、外部
量子効率が向−ヒする理由としては、素子表面がエツチ
ングされて表面付近の混晶歪が解除されたことによる寄
与も考えられるが、粗面化を生じないエソチンダ液で処
理した場合には本発明のよう々顕著な出力増大効果が認
められないからである。
そこで、更、に素子表面の粗面化による作用を考察すれ
ば、次のような推定が可能である。即ち、ＧａＡｔＡｓ
層１．２は液層エビクキシャル成長法によって形成され
るだめ、その厚さは両者の積層厚でも２００μｍと素子
の平面サイズに比へて極めて薄い。従って、ｐｎ接合面
で発光した光のうち、例えば第１図（Ａ＞で破線で示す
ように素子の一端部の発光面から他端部の表面に入射す
るような光は全反射角以上の角度で素子表面に入射する
場合も多い表考えられる。このような光は総て素子表面
で反射されてしまって外部には取り出せないことになる
。他方、このような光でも第１図（Ｂ）のように素子表
面が粗面化されていれば、第゛２図に示すように素子表
面に対して全反射角よりも小さい角度で入射し、外部に
取り出されることになる。
ば、次のような推定が可能である。即ち、ＧａＡｔＡｓ
層１．２は液層エビクキシャル成長法によって形成され
るだめ、その厚さは両者の積層厚でも２００μｍと素子
の平面サイズに比へて極めて薄い。従って、ｐｎ接合面
で発光した光のうち、例えば第１図（Ａ＞で破線で示す
ように素子の一端部の発光面から他端部の表面に入射す
るような光は全反射角以上の角度で素子表面に入射する
場合も多い表考えられる。このような光は総て素子表面
で反射されてしまって外部には取り出せないことになる
。他方、このような光でも第１図（Ｂ）のように素子表
面が粗面化されていれば、第゛２図に示すように素子表
面に対して全反射角よりも小さい角度で入射し、外部に
取り出されることになる。
なお、本発明の処理方法は上記のように表面の粗面化を
伴うから、ウニ・・一段階で処理を行なう場合には、電
極金属の被着を妨げないように電極３，４を形成した後
に行なうのが望ましい。
伴うから、ウニ・・一段階で処理を行なう場合には、電
極金属の被着を妨げないように電極３，４を形成した後
に行なうのが望ましい。
まだ、本発明の処理方法を電極３．４の形成後に行なう
場合には、硝酸水溶液で電極３，４がエノテンダオフさ
れないように、電極３，４の材料表してＡｕを用いる。
場合には、硝酸水溶液で電極３，４がエノテンダオフさ
れないように、電極３，４の材料表してＡｕを用いる。
ところで、本発明においては上記の硝酸水溶液による処
理に加えて、水酸化プート１，１ウムを過酸化水素水に
溶解したアルカリ性過酸化水素水による処理を併用する
ことにより、ＧａＡｔＡｓ発光素子の発光効率を更に向
上できることが明らかになった。これは、上記アルカリ
性過酸化水素水によってＧａＡｔＡｓ発光素子の表面に
付着している酸化物が除去される゛こと妊よるものであ
る。
理に加えて、水酸化プート１，１ウムを過酸化水素水に
溶解したアルカリ性過酸化水素水による処理を併用する
ことにより、ＧａＡｔＡｓ発光素子の発光効率を更に向
上できることが明らかになった。これは、上記アルカリ
性過酸化水素水によってＧａＡｔＡｓ発光素子の表面に
付着している酸化物が除去される゛こと妊よるものであ
る。
因みに、ＧａＡ４Ａ１＋の表面に形成された酸化物を除
去するだめのエツチング液は従来知られていない。
去するだめのエツチング液は従来知られていない。
なお、このアルカリ性過酸化水素水によるエツチング処
理は、前記硝酸水溶液によるエツチング処理の前後側れ
で行なってもよい。ただし、硝酸水溶液による処理の後
に行なう方がよシ効果的である。
理は、前記硝酸水溶液によるエツチング処理の前後側れ
で行なってもよい。ただし、硝酸水溶液による処理の後
に行なう方がよシ効果的である。
以下に本発明の詳細な説明する。
実施例１
まず、Ｓｉをドー・やントとして従来の製造方法で第１
図（Ａ）に示すＧａＡｊＡｓ赤外発光素子を製造した。
図（Ａ）に示すＧａＡｊＡｓ赤外発光素子を製造した。
次に、とのＧａＡｔＡｓ発光素子を、硝酸０度７０％の
濃硝酸と水とをＩＯ：ｌで混合した４ｃの硝酸水溶液中
に６０秒間浸漬してエンチング処理を行なった。処理後
の素子表面は第１図の）のように粗面化されてぃメｃ０ 実施例２ 水酸化すトリウム：過酸化水素水−２に３００ ｃｃの
割合で水酸化す） リウムを溶解したアルカリ性過酸化
水素水を調製した。次いで、実施例１の処理を終了した
ＧａＡｔＡｓ赤外発光素子を水洗した後、これを室温に
保持した上記アルカリ性過酸化水素水中に更に２０分浸
漬してエツチング処理を行なった。処理後の素子表面を
観察しだところ、処理前に伺着していた酸化物が除去さ
れていることが確認された。
濃硝酸と水とをＩＯ：ｌで混合した４ｃの硝酸水溶液中
に６０秒間浸漬してエンチング処理を行なった。処理後
の素子表面は第１図の）のように粗面化されてぃメｃ０ 実施例２ 水酸化すトリウム：過酸化水素水−２に３００ ｃｃの
割合で水酸化す） リウムを溶解したアルカリ性過酸化
水素水を調製した。次いで、実施例１の処理を終了した
ＧａＡｔＡｓ赤外発光素子を水洗した後、これを室温に
保持した上記アルカリ性過酸化水素水中に更に２０分浸
漬してエツチング処理を行なった。処理後の素子表面を
観察しだところ、処理前に伺着していた酸化物が除去さ
れていることが確認された。
発光効率試験；
上記実施例１および実施例２で得だＧａＡ／Ｊｓ赤外発
光素子の夫々と、何れの処理も行なわない従来のＧａＡ
ｔＡｇ赤外発光累赤外発光日子、これらを通常のＬＥＤ
用ステム上に組み立てた後、エポキシ樹脂で封止して赤
外発光ダイオードランノを製造した（以下、これらを夫
々実施例品１、実施例品２、従来品と言う）。
光素子の夫々と、何れの処理も行なわない従来のＧａＡ
ｔＡｇ赤外発光累赤外発光日子、これらを通常のＬＥＤ
用ステム上に組み立てた後、エポキシ樹脂で封止して赤
外発光ダイオードランノを製造した（以下、これらを夫
々実施例品１、実施例品２、従来品と言う）。
続いて、実施例品１．２および従来品の夫々を同一条件
（通電条件２５ ｒｎＡ ）で発光させ、とれらの発光
光率を測定したところ、第３図に示す結果が得られた。
（通電条件２５ ｒｎＡ ）で発光させ、とれらの発光
光率を測定したところ、第３図に示す結果が得られた。
この結果に示されるように、実施例品１の発光効率は従
来品よシも三十＠チ向上した。また、実施例品２の発光
効率は実施例１よシも更に敵襲改善され、従来品よりも
略４０％高い発光効率が得られた。
来品よシも三十＠チ向上した。また、実施例品２の発光
効率は実施例１よシも更に敵襲改善され、従来品よりも
略４０％高い発光効率が得られた。
実施例３
本発明における硝酸水溶液でのエツチング処理時間の影
響を調べるため、実施例１の処理時間を種々変えて行な
い、その夫々について上記と同様に実施例品１を得だ。
響を調べるため、実施例１の処理時間を種々変えて行な
い、その夫々について上記と同様に実施例品１を得だ。
これら実施例品１について同様の条件で発光効率試験を
行左っだところ、第４図の結果がイ（１られた。
行左っだところ、第４図の結果がイ（１られた。
オた、上記のようにして硝酸水溶液によるエツチング処
理を種々の時間で行在った後、更に実施例２のアルカリ
性過酸化水素水によるエツチング処理を行なって得られ
た実施例品２の発光効率は夫々第５図に示す通りであっ
た。
理を種々の時間で行在った後、更に実施例２のアルカリ
性過酸化水素水によるエツチング処理を行なって得られ
た実施例品２の発光効率は夫々第５図に示す通りであっ
た。
これらの結果に示されるように、硝酸水溶液によるエツ
チング処理時間に比例して発光効率は向上するが、一定
の時間（この場合は約６０秒）で略飽利に達し、６０秒
間の処理で充分な効果を有られることがわかる。
チング処理時間に比例して発光効率は向上するが、一定
の時間（この場合は約６０秒）で略飽利に達し、６０秒
間の処理で充分な効果を有られることがわかる。
以上詳述したように、本発明による高出力化処理方法は
元来発光出力の優れだＧａＡ４Ａｇからなる半導体発光
日子の外部茄子効率を改善し、更に大きな発光出力が得
られる等、顕著な効果を奏するものである。
元来発光出力の優れだＧａＡ４Ａｇからなる半導体発光
日子の外部茄子効率を改善し、更に大きな発光出力が得
られる等、顕著な効果を奏するものである。
第１図（Ａ）は従来のＧａＡｔＡｓ ’ｆ（光素子の表
１ｆｔ１状態を示すｂ９ｒ面図、第１図（１３）は本発
明の、１１５出力化処Ｊ−１］］を施したＧａＡ／−Ａ
ｓ発ｊＬ叱子の表面状態を示す断面図、第２図Ｈ：本発
明における作用を考察した説明図、第３図は本発明の一
実旅ロタ１１にお（づる効果を示すお（図、第４図およ
び第５図ｉｔ本発明の主波部を構成するエツチング処理
の処理時間と効果との関係の一例を示す線図である。 １ □−ｐ 型 ＧａＡＩＡｑ 辰 、 ２
・・・ ｎ 匹Ｐ ＧａＡｌＡｓ 層 、 、′！
。 ４・・・電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦４３８− 丘 牟架皮計（菫蝦済品）
１ｆｔ１状態を示すｂ９ｒ面図、第１図（１３）は本発
明の、１１５出力化処Ｊ−１］］を施したＧａＡ／−Ａ
ｓ発ｊＬ叱子の表面状態を示す断面図、第２図Ｈ：本発
明における作用を考察した説明図、第３図は本発明の一
実旅ロタ１１にお（づる効果を示すお（図、第４図およ
び第５図ｉｔ本発明の主波部を構成するエツチング処理
の処理時間と効果との関係の一例を示す線図である。 １ □−ｐ 型 ＧａＡＩＡｑ 辰 、 ２
・・・ ｎ 匹Ｐ ＧａＡｌＡｓ 層 、 、′！
。 ４・・・電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦４３８− 丘 牟架皮計（菫蝦済品）
Claims (7)
- （１）共晶比ＸがＯ（ｘ≦０．４のＧａ ＋−ＸＡｔｘ
Ａｓからなるｐｎ接合を有する半導体発光素子の表面を
、硝酸濃度５０％〜７０％の硝酸水溶液で処理すること
を特徴とする半導体発光素子の高出力化処理方法。 - （２） 前記硝酸水溶液の液温をＯＣ〜３０Ｃに維持
することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
半導体発光素子の高出力化処理方法。 - （３） 前記Ｇａ１−ＸＡｔｚＡｓ中に含まれるドー
パントがＳｉであることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項または第（２）項記載の半導体発光素子の高出
力化如月１力法。 - （４）共晶比Ｘが０ ＜ ｘ≦０．４のＧａ、−ＸＡｔ
ｚＡｓからなるｐｎ接合を有する半導体発光素子の表面
を、硝酸濃度５０チ〜７０％の硝酸水溶液で処理すると
共に、水酸化ナトリウムを過酸化水素水に溶層したアル
カリ性過酸化水素水で処理することを特徴とする半導体
発光素子の高出力化処理方法。 - （５） 前記アルカリ性過酸化水素水による処理を前
記硝酸水溶液による処理の後に行なうことを特徴とする
特許請求の範囲第（４）項記載の半導体発光素子の高出
力化処理方法。 - （６）前記硝酸水溶液の液温をＯＣ〜３０Ｃに維持する
ことを特徴とする特許請求の範囲第（４）項または第（
５）項記載の半導体発光素子の高出力化処理方法。 - （７）前記Ｇａ １−ＸＡｔｚＡｓ中に含まれるドー・
セントが８１であることを特徴とする特許請求の範囲第
（４）項、第（５）項または第（の項記載の半導体発光
素子の高出力化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58050721A JPS59175776A (ja) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | 半導体発光素子の高出力化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58050721A JPS59175776A (ja) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | 半導体発光素子の高出力化処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59175776A true JPS59175776A (ja) | 1984-10-04 |
Family
ID=12866735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58050721A Pending JPS59175776A (ja) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | 半導体発光素子の高出力化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59175776A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04241475A (ja) * | 1991-01-14 | 1992-08-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | エピタキシャルウエーハ |
| JPH06151959A (ja) * | 1992-11-06 | 1994-05-31 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＧａＡｌＡｓ発光素子の製造方法 |
| EP0732740A3 (de) * | 1995-03-15 | 1998-09-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterbauelement mit Kunststoffumhüllung |
| US6140248A (en) * | 1995-02-23 | 2000-10-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for producing a semiconductor device with a roughened semiconductor surface |
| JP2006210961A (ja) * | 2006-05-10 | 2006-08-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
-
1983
- 1983-03-26 JP JP58050721A patent/JPS59175776A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04241475A (ja) * | 1991-01-14 | 1992-08-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | エピタキシャルウエーハ |
| JPH06151959A (ja) * | 1992-11-06 | 1994-05-31 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＧａＡｌＡｓ発光素子の製造方法 |
| US6140248A (en) * | 1995-02-23 | 2000-10-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for producing a semiconductor device with a roughened semiconductor surface |
| US6309953B1 (en) | 1995-02-23 | 2001-10-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for producing a semiconductor device with a roughened semiconductor surface |
| EP0732740A3 (de) * | 1995-03-15 | 1998-09-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterbauelement mit Kunststoffumhüllung |
| JP2006210961A (ja) * | 2006-05-10 | 2006-08-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
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