JPS592381A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents

半導体発光装置の製造方法

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JPS592381A
JPS592381A JP57111210A JP11121082A JPS592381A JP S592381 A JPS592381 A JP S592381A JP 57111210 A JP57111210 A JP 57111210A JP 11121082 A JP11121082 A JP 11121082A JP S592381 A JPS592381 A JP S592381A
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JP
Japan
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type
layer
liquid phase
epitaxial growth
light
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Pending
Application number
JP57111210A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Iizuka
飯塚 佳男
Tetsuo Sekiwa
関和 哲男
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004Devices characterised by their operation
    • H01L33/002Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
    • H01L33/0025Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、GaAAAsを用い特に赤外領域で高出力の
発光ダイオードとして使用する場合に適した半導体発光
装置の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景及びその問題点〕
フォトカブラ、光センサ等に使用される発光ダイオード
は、主としてN型GaAs基板上に、液相成長法によシ
両性不純物で必るSlを添加し、徐冷成長によりN型、
P型GaAs液相成長1−を形成することによって得ら
れている。しかるにこの場合、81不i物を発光中心と
する発光は。
QaAsのバンドギヤ、fよりも低エネルギーとはいえ
、GaAa結晶中での光の吸収は非常に大きく。
内部発光効率に比較して、実際素子の外部に取如出され
る光は少なくなってしまう。
七のi3c書の一方法として、GaAtAm  を用い
た素子が提案されてしる。この場−&81不純物が、両
性を示すことは上述の場合と同様であるが、N型GaA
s基板上に、Ga 1−xAZxA a I−を徐冷式
液相成長法によって形成した場合、一般にAtの成長1
嚢中への偏析は極めて大きく、成長層中でのAtAsの
混成比は、例えば第1図に示すようなものにな9、成長
層表面でId−AtA1混成比は極めて小さいものにな
ってしまう。この場合成長開始温度、及び成長開始時の
液相中へのムtの添加量を制御することによ如、PN接
合形成部のAt混晶比を制御することができ、従ってL
ED (発光ダイオード)として用いた場合に発光波長
は制御することかで趣る。しかしながら、第1図に示す
AtAm混晶比組成をもった素子をLBiiDとして用
いた場合、PN接合部で発光した光は、GaA1基板、
及び液相成長層表面のAtAm混晶比組成の低い部分で
殆んど吸収され、 LED外部に取シ出される光は側面
からの僅かな光にすぎない。
この不都合を改書するため、液相成長終了後にGaAa
基板を除去し、液相成長層部分のみを用いてT、ED 
t−製造することが行なわれている。この場合PN接合
部で発光し九九は、液相成長層表面即ちP型層側では殆
んど吸収されるものの、AtAs混晶比が発光領域より
高いN型1@側では余如吸収されず、外部に光を取シ出
すことがで龜る。このような構造のIJDを製造するこ
とにより、従来のGaAaのLEDの2倍程度の発光出
力を得ることができる。
上述したようにS1添〃0のGaAtAaを用いたLE
Dは非常にも内的であるが、製造技術的に大きな問題が
おった。即ち上記素子では、実際の素子の厚さは液相成
長層の厚さを反訣したものでおるが、徐冷成長による場
合、それは高々200μ程度が限界でおるという問題で
ある。
通常のLEDでは、素子厚は300μ程度でお択200
μ厚では素子製造工程での歩留りが極めて低くなってし
まうわけでおる。またGIIAI基板の除去は、エツチ
ングないしラッピングによるが、いずれの場合もGaA
a基板のみを選択的に除去する決め手がないことも問題
である。
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に罐みてなされたもので、素子特性を
損なわずに、工程から基板除去のノロセスを除くことが
でき、以って歩貿p向上を図シ得る半導体発光装置の製
造方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明による素子は、P型GaAa基板上に、81俺加
のP振Ga 1− XALxA畠液相成長層、N戯G 
a 、−yAZyAm液相成長層を順次形成することに
よね得る。この場合上記N型層のバンドイヤ、ノを広げ
るため、上記x、yの関係をx<yと設計する。PN接
合近傍のP型層で発光した光は、発光領域よシも禁制帯
幅の広いN型層を透過してNfi層表面よシ取シ出すこ
とがで龜る。このようにして基板除去工程を必要とせず
、かつ従来素子と同等以上の性能をもつ素子が得られる
ようにしたものである。
5− 〔発明の実施例〕 第1実施例 第2図(、)は同実施例の構造及び特性図でおる。
図示される如くこのものは、(100)面を有するZn
添加のP mGaAg基板上に、S1添加のP型Gル、
−、AZxA s層を液相エピタキシャル成長法で形成
し、引き続いて該P型層上に、To添加のN型Ga 4
.At、As層を液相エピタキシャル成長法で形成する
ことによって得た。ここで上記X、yは0 (x (1
* O< 3’ < ’でおり、PN接合近傍でx=0
.10 、 y=0.50とした。第2図(b)に同図
(、)の素子の不純物濃度分布を示す。ここでNDはド
ナー濃度、N□はアクセノタ濃度である。
第2図(、)に示される素子におっては、x<yとして
、バンドギヤッノエネルイが大になるようにAtAs混
晶比゛を上げたため、P型GaAs基板方向への光は吸
収され−るが、N JiGaAtAs I−を通して光
を外部へ取シ出すことができ、良好な発光が得られるも
のである。
6− 第2実施例 第3図(−)は同実施例の構造及び%性図でおる。
このものは、(IQO)GaAs基板上に、Zn添加の
第1のP型Ga、1At、As層を液相エピタキシャル
成長法で形成し、該P型層上に、S1添加の第2のP型
Ga 1−XAZXAm I−を液相エピタキシャル成
長法で形成し、咳P型層上に、To添加のN型層 A+
 −yAZy A’ir層を液相エピタキシャル成長法
で形成することによって得た。ここで上記2は0くz 
(lでおり、z =0.50 、 x=0.10 、3
’=0.50とした。第3図(b)に同図(^)の素子
の不純物濃度分布を示す。
第3図(&)に示される素子にあっては、接合部をダブ
ルへテロ構造とした丸め、よ多発光量が上げられるもの
である。
第3実施例 第4図(、)は同実施例の構造及び特性図である。
このものは、(100) GaAm基板上に、 81及
びZn添加のP fi Ga 、−XAZXAm層を液
相エピタキシャル成長法で形成し、該P型層上に、T・
添加のN型Ga、□AZyA a I−を液相エピタキ
シャル成長法で形成することによって得た。ここでX=
0.10 、 y=Q、50としだ。第4図(b)に同
図(、)の素子の不純物濃度分布を示す。この場合上記
Znが入るため、P型Qa1 、AtxAs l−の函
度分布が安定化でき、歩留υ向上が期待できるもので必
る。
従って上記実施例によれば、従来例で説明したような歩
留りの低下をもたらす基板除去工程がなく、従来例では
総合歩留りが30饅であったものが、第1実施例では5
0チ、第2、第3実施例では80qb程度に改善された
。また従来例の方法を用いて製造された素子は、索子表
面からpN接合までの深さが50μ〜100μと深いた
め、PN接合部の分離はダイシングによって行なわれ、
素子形状は第5図に示すようなものが一般的でおった。
図中11はP型Qa7QAa層、12はN型GaAtA
s層、13.14は電極である。これに対し本発明の実
施例による素子では、 GaAs基板が残存するため、
索子表面からPN接合までの深さが30μ程度以下でお
如、PN接合部の分離を、表面からのエツチングによっ
て行なうことが可能になりた。このような方法で得た素
子を第6図に示す。図中21はP型GaAs基板、st
yはP型層^AAA壽層、23はN型QaAtAs J
im、24,21jは電極である。またGaAsないし
GxAtAsを材料とする発光素子は、応力によってダ
ークラインが発生し、発光出力の急激な低下をもたらす
ことは広く知られている。このような現象は本構造の素
子でも観察されるが、第5図、第6図に示した各素子を
エポキシ樹脂で封止し、順方向に通電して発光出力の変
化を観察したところ、第7図に示すように発光出力の変
化に大きな相異が見られた。図中mは第5図に示す素子
の発光出力比の特性図、nは第6図に示す素子の発光出
力比特性図である。この特性の相異は、第5図の素子で
はPN接合近傍に多くの欠陥が存在するのに対し、第6
図の素子では、それが殆んどないことによると思われる
。このように本発明は通電劣化にも有効であ9− ることか判明した。第8図に本発明による素子の発光効
率の初特性を、従来例と比較して示した。ここに示した
ように、第1ないしKc3夾施実施いずれもが、従来例
のものより高い皿を示した。これは1発光波長に対する
表面N型層の透過率が、本発明による素子の方が高いこ
とによ如、更に第2実施例ではGaAs基板と81添加
のP型層亀AtAm層との間に、高AtAs #J晶比
のP型層があるためでおる。
なお本発明は上記実施例のみに限られることなく、種々
の応用が可能である。例えば上記第2、第3の実施例で
は、P型不純物としてZnO代シに、Go不純物を用い
た場合でも同様の結果が得られている。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、バンドイヤ、ゾエネ
ルイが大になるようにAtA s混晶比を上げるもので
おるから、基板除去工程が不要となって歩留わが向上し
、また通電劣化1発光効率%性に優れる等の利点を有し
た半導体発光装10− 蝋の製造方法が提供でらるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の千尋体発光装置の構成及び特性説明図、
第2図ないし第4図は本発明の実施例の構成及び特性説
明図、第5図は従来の千尋体発光装置fの構成図、第6
図は本発明の実施例の素子構成図、第7図、第8図は同
構成の特性図である。 21 ・・・P 型GaAs 周板、2 J ・” P
 mGaAtAg層、2  B  −” N #1Ga
^!Ai  1lli 。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第3図 (a) 60p へ条匁簡 第4図 (a) PWGaAs&a 0        50μ 成゛長方崎 (b) 60IJ 広長方簡 (b) 5OIJ へ長万勉 第5図 第7図 通電時■     ワ■ 第 6 図 Lり神第 8 図 (

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)P型GaAa基板上に、S1添加のP型Ga 1
     + xALxA a層を液相エピタキシャル成長法で
    形成し、前記P型Ga、−xAtXAII層上に、N型
    Ga 、−yAt、As層を液相エピタキシャル成長法
    で形成し、前記Xとyにはx<yの関係があることを特
    徴とする半導体発光装置の製造方法。
  2. (2)P型GaAs基板上に、Zn tたはGo添加の
    P型G a 1− zAt、A 1層を液相エビタキ7
    ヤル成長法で形成し、前記G a 、1ktk m層上
    に81添加のP型G a 、−xAZxA a mを液
    相エピタキシャル成長法で形成し、前記P型G a 1
    − xALxA s J−上にN型G a 、−yAL
    yA s層を液相エピタキシャル成長法で形成し、前記
    Xとyにはx<yの関係があることを特徴とする半導体
    発光装置の製造方法。
  3. (3)P型GAAI基板上に、旧とZnまたはG。 とを添加したP型G&、−xALrA畠層を液相エピタ
    キシャル成長法で形成し、前記P型G a 1−XAL
    XA s jet上にN型G al−yALyA s 
    /−を液相エピタキシャル成長法で形成し、前記Xとy
    にはx<yの関係があることを特徴とする半導体発光装
    置の製造方法0
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04247670A (ja) * 1990-10-04 1992-09-03 Telefunken Electronic Gmbh 半導体装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57103373A (en) * 1980-12-18 1982-06-26 Oki Electric Ind Co Ltd Light emitting diode and preparation thereof

Patent Citations (1)

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