JPS60127768A - 面発光型ダイオ−ドの製造方法 - Google Patents

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） この発明は内部に電流狭窄層を有する半導体面発光型ダ
イオードの製造方法に関する。

（技術的背景） 従来から種々の構造の面発光゛型ダイオードが提案され
ている。しかし、従来知られた発光ダイオードでは、ダ
イオードのほぼ中央表面部分から活性層に向かう方向に
亜鉛の不純物添加が行なわれて、電流狭窄領域を形成し
、発光領域を画成する構造となっている。

しかしながら、このような亜鉛拡散一工程は時間が掛り
、その制御も困難であり、さらに、亜鉛の含有量が多く
なってしまい、そのために結晶性が悪くなるという欠点
があった。

（発明の目的） ゝこの発明の目的は、亜鉛の拡散を行わずに、エピタキ
シャル成長法と半導体層のメルトバックを利用して、内
部に電流狭窄層を有する構造の良質の面発光型ダイオー
ドを簡単かつ制御容易に製造する方法を提供するにある
。

（発明の構成） この発明の目的の達成を図るため、この発明においては
、電流狭窄層を形成するに当り、下地層上に電流狭窄層
として供する半導体層をエピタキシャル成長させ、次に
この半導体層の厚さの一部分にわたり穴をエツチング形
成し、次にこの半導体層をメルトバックさせてこの穴の
底部分に残存する半導体層を除去して前述の下ｉｌ！！
層を露出させ、次にこの下地層の露出面及び穴の周囲の
残存半導体層上に所要の他の半導体層を順次に液相エピ
タキシャル成長させることを要旨とする。

（実施例の説明） 以下、図面によりこの発明の面発光型ダイオードの製造
方法の実施例につき説明する。

第１図〜第５図はこの発明の第一実施例を説明するため
の製造工程図で、各図はそれぞれ主要製造段階でのダイ
オードの状態を断面図として示しているが、図示の複雑
化を回避するために断面を表わすハツチングは省略して
いる。また、各図において、同一　の構成成分には同一
の符合を付して示す。さらに、各図はこの発明の構成が
理解出来る程度に概略的に示しであるにすぎない。

この第一実施例では、Ｇａ／ＩＷＡｓ系材料を使用系材
上導体面発光型ダイオードであって、電流狭窄層を活性
層に対し基板とは反対側に形成する例につき説明する。

先ず、ｐｆＳ、１図に示すように、ｎ−ＧａＡｓ１．％
板１を用意し、この基板１上に下側クラッド層２である
ｎ　−Ｎ）ｘ−Ｇａ＋−ｘＡｓ層（〜４ｇｍの厚さ）、
活性層３であるｐ　ｍｙ　ＧＢ＋、、７Ａｓ　、　Ｈｌ
及び上側クランド層を形成する第一層４ａであるｐ　−
Ｍｙ　Ｇａ＋−ｘＡｓ層（〜１ｇｍの厚さ）を順次にエ
ピタキシャル成長させる。

続いて、この発明では、この」下側クラッド層である第
一層４ａを下地層として、その上に電流狭窄層として供
するｎ　−ＧａＡｓ半導体層５をエピタキシャル成長さ
せる。この半導体層５の厚さを〜３ルｍとし、その導電
型を下地層４ａの導電型とは反対導電型とし、そのキャ
リア濃度は最終的に形成される電流狭窄層の厚さに対応
して定められるが、この場合にはその濃度を〜３　Ｘ　
１０　ｃｍ−３という大きな値とし電流狭窄層として充
分に機能出来るようになしている。

尚、この場合、ここで成長させた下側クラッド層２、活
性層３及びこの第一層４ａにおける組成比はＸ　＞　ｚ
　＞　ｙとなるように選定して下側クラ・ンド層２から
の光の反射を大きくし、上側クラッド層の第一層４ａか
らの光の取り出し効率を大きくするようになしている。

そして、これら各層のエピタキシャル成長は同一炉中で
の一回の連続成長工程で順次に行っても良いし、或いは
、別の炉を用いた成長工程で行っても良い。またこのエ
ピタキシャル成長は液相、気相、有機金属化合物熱分解
、分子線その他の方法のいずれの方法を用いて行っても
良いこと明らかである。

次に、この発明によれば、第２図に示すように、上述の
エピタキシャル成長層が形成された基板ｌを成長炉から
取り出し、この半導体層５に化学エツチング又はドライ
エツチングにより通常のマスキング技術を用いて穴開け
を行う。この穴６は、注入キャリアを活性層に流しかつ
光を取り出す部分に設ける。この穴６の深さを、この穴
６の底部分における半導体層５ａが次に行われるべきメ
ルトバック処理に好適な厚さとなるように、制御して設
定する。この実施例では、この穴６の深さを〜２．５　
ｋｍとする。従って、底部分の半導体層５ａの厚さは〜
０．５　ｋｍとなる。

次に、この発明によれば、第３図に示すように、穴６が
形成されたこの半導体層５をその全面にわたり約１７Ｌ
ｍの厚さだけメルトバックさせる。このメルトバック処
理をＨｚカス雰囲気中で行うのが好適であるが、この半
導体層５及び下地層４ａの表面を汚染しない雰囲気中で
行うことも可能である。この場合、ＧａＡｓ層５の方が
Ｍｘ　Ｇａ＋−ｒＡｓＡｓ層よりも容易にメルトバック
するので、このメルトバック処理により六６の底部分以
外の部分５ｂの半導体層を残存させ、この、穴６の底部
分の半導体層５ａだけを除去して、この穴６ｑ部分の下
地層４ａを容易に露出させることが出来る。この発明に
おいて、このようなメルトバック処理を行うのは、空気
にさらされたＡＱｘ　Ｇａ＋−ｘＡｓの第一層（下地層
）　４ａ上には上側クラッド層の第二層となるべき後述
する同一成分の紘−ｐＧａｐ　Ａｓ層（Ｐ＝Ｚを　含む
）が成長しないの、で、この第一層４ａが空気にさらさ
れないようにすること、及び、このタラッド層の第一層
４ａの露出表面及び残存半導体層５ｂの面を化学的及び
物理的に奇麗な表面に保っためであるや 次に、第４図に示すように、成長炉中で、この下地層で
ある第一層４ａ及び半導体層５上に、この第一層４ａと
同一の導電型であってかつ同一の材料からなる層、すな
わち、ｐ　−Ｍｙ　Ｇａｐ−ｚＡｓ層４ｂを液相エピタ
キシャル成長させ、続いて、この層４ｂ上にｐ−、Ｇａ
Ａｓ層７を液相エピタキシャル成長させる。このｐ　Ａ
Ｑｒ　Ｇａｒ−ｘＡｓ層４ｂは上側クラッド層の第二層
を形成しており、第一層４ａと共に上側タラ７Ｆ層４を
構成する。また、ｐ−ＧａＡｓ層７はコンタクト層を構
成する。この場合、この第二層４ｂの組成比は第一層４
ａの組成比と等しいがそれに近い値とすることにより、
光取り出しの際、反射による光の損失が生じないように
するのが好ましい。

次に、第５図に示すように、コンタクト層７に例えばＣ
ｒＡｕからなるＰ側電極８及び基板ｌの下側面には例え
ばＡｕＧｅＮ　ｉかうなるｎ側電極９を蒸着して形成す
る。続いて、このＰ側電極８に通常の技術を用いて光取
り出し用の穴１０ａを開け、続いて、この穴１０ａを介
してＧａＡｓの選択エツチングを行ってコンタクト層７
に光取り出し用穴１０ｂを開けて上側クラッド層４の面
を露出させる。よって、両穴１０ａ　、　１０ｂにより
光取り出し窓■０を形成する。

次に、このようにして製造された面発光型ダイオードの
動作につき簡単に説明する。

このダイオードのｎ側電極９を接地し、Ｐ側電極８に正
電位を加えると、活性層３に電流が注入され、この電流
の注入領域は電流狭窄層５ａによって、第５図に３ａで
示す斜線で示した領域に制限される。この注入領域３ａ
で発光した光は」ニ方に向かって光取り出し窓１０から
放出される。

第６図はこの発明の第２実施例を説明するための面発光
型ダイオードの略図的断面図であって、この場合には、
基板と活性層との間に電流狭窄層を設けた構造の面発光
型ダイオードである。尚、この図において、第１図〜第
５図に示した構成成分と同一の構成成分については同一
の符合を付して示す。

この実施例の場合には、基板ｌをｐ−ＧａＡｓ層とし、
この基板ｌを下地層として、その上側に電流狭窄層とし
て供するｎ　−ＧａＡｓ半導体層５をエピタキシャル成
長させる。続いて、この半導体層５に前述の実施例の場
合と同様に六６を開け、　Ｈ２或いは他の雰囲気中でメ
ルトバックを行って穴６の底部分の半導体層（図示して
いない）を除去して基板１を露出させ、一方、六６外の
半導体ｉ５ｂを残存させて電流狭窄層とする。すなわち
、メルト／へツタの後、この基板１の露出面及び残存半
導体層５ｂ上にｐ　−Ｍｙ−Ｇａｔ−χＡｓ層を下側ク
ラッド層２としてエピタキシャル成長させ、続いて、順
次に、ｐ　−Ａ！１ｙＧａ＋−７Ａｓ活性層３、ｎ　−
Ｍｚ　Ｇａｔ−ｘＡｓ上側クラッド層４、ｎ−ＧａＡｓ
コンタクト層７をエピタキシャル成長させる。そして、
第一実施例の場合と同様に、電極８及び９を蒸着により
形成した後、光取り出し＊１０を形成する。

この構造の面発光型ダイオードにおいても、前述の実施
例と同様に、電流狭窄層５ｂにより注入電流は斜線で示
した電流注入領域３ａに制限されてこの領域で発光し、
光取り出し窓１０から光を放出することが出来る。

（発明の効果） 上述したところからも明らかなように、この発明の面発
光型ダイオードの製造方法によれば、従来のような亜鉛
（Ｚｎ）拡散工程を利用せずに、エピタキシャル成長法
によって電流狭窄層をダイオードの内部に形成すること
が出来るので、製造プロセスが簡単でその制御も容易と
なり、しかも、製造時間の短縮を図ることが出来るとい
う利点がある。

さらに、電流狭窄層を形成すべき半導体層の穴開は後に
Ｈ２或いは他の雰囲気中でメルトバックを行って下地層
を露出させ、その後に残存半導体層及びこの下地層の露
出面上に所要の別の半導体層をエピタキシャル成長させ
る方法であるので、下地層の露出面が空気にさらされた
り、或いは。

他の化学的又は物理的な汚染を受ることが無く、従って
結晶品質の良くかつ歩留まりの良い面発光型タイオード
を製造することが出来るという利点がある。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
いこと明らかである。

例えば、上述した実施例では、ＧａＡＱＡｓ系材料のタ
系材−ドにつき説明したが、ＩｎＧａＡｓＰ系材料であ
ってもこの発明を適用して同様な効果を達成することが
出来る。

さらに、各構成成分の導電型を反対導電型に置換えても
良い。また、各構成成分の形状、配置、寸法等やダイオ
ードの製造上の条件は、製造すべきダイオードに見合っ
た条件とか、或いは、ダイオードの使用目的とか、その
他の条件に応じ適切に選定し得ること明らかである。

このように、この発明では下地層上に電流狭窄層とすべ
き半導体層をエピタキシャル成長させ、然る後、この半
導体層に六開けを行い、次いで、Ｈ２等のガス雰囲気中
でメルトバックを行って、下地層が空気にさらされない
ような状態で下地層を露出させ、よって、この下地層の
露出面及び電流狭窄層としての半導体層」二に別の所要
の半導体層をエピタキシャル成長させるので、色々な構
造の発光受光素子の製造に応用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の面発光型ダイオードの製造
方法の一実施例の説明に供する図で、主要製造工程段階
でのダイオードの状態をそれぞれ略図的に示す断面図、 第６図はこの発明の面発光型ダイオードの製造方法の他
の実施例の説明に供するダイオードの断面図である。 １・・・基板（又は下地層） ２・・・下側クラッド層 ３・・・活性層、　３ａ・・・（活性層の）注入領域４
・・・上側クラッド層 ４ａ・・・下地層（又は上側クラッド層の第一層）４ｂ
・・・（上側クラッド層の）第二層５・・・（電流狭窄
層として供する）半導体層５ａ・・・（六６の底部分の
）半導体層５ｂ・・・電流狭窄層又は（六６以外の部分
の）残存半導体層 ６・・・穴、　７・・・コンタクト層 ８．９・・・電極、　１０・・・光取り出し窓１０ａ　
、　Ｉｏｂ・・・（光取り出し用）穴。 特許出願人　沖電気工業株式会社 手続補正書（嵯） ｌ事件の表示　特願昭５８−２３５８１２号２発明の名
称 面発光型ダイオードの製造方法 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所（〒−１０５） 東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号 名称（０２９）沖電気工業株式会社 代表者　橋本　南海男 ４代理人　〒１７０　山（９８８）５５８３住所　東京
都豊島区東池袋１丁目２０番地５６補正の内容 別紙の通り （１）、明細書、第４頁第１６行のｒ　〜３Ｘ１０　ｃ
ｍ−３Ｊをｌ’　３　Ｘ　１０”ｃｍ−’以上ｊと訂正
する。 （２）、同、第５頁第１行のｒｘ＞ｚ＞ｙ」を「噌≧Ｚ
＞Ｖｊ　と訂正する。 （３）、同、第９亘第１４行の「エピタキシャル」を「
エピタキシャルｊと訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に電流狭窄層を有する構造の面発光型ダイオードを
   製造するに当り、下地層上に電流狭窄層として供しかつ
   下地層と導電型の異なる半導体層をエピタキシャル成長
   させ、次に該半導体層の厚さの一部分にわたり穴をエツ
   チング形成し、次に該半導体層をメツ？ドパツクさせて
   鎖式の底部分に残存する半導体層を除去して前記下地層
   を露出させ、次に該下地層の露出面及び前記穴の周囲に
   残存した半導体層上に所要の他の半導体層を順次に１＆
   相エピノキシヤル成長させることを特徴とする面発光型
   ダイオードの製造方法。