JPS61104680A - 発光ダイオ−ドの製造方法 - Google Patents

発光ダイオ−ドの製造方法

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JPS61104680A
JPS61104680A JP59226154A JP22615484A JPS61104680A JP S61104680 A JPS61104680 A JP S61104680A JP 59226154 A JP59226154 A JP 59226154A JP 22615484 A JP22615484 A JP 22615484A JP S61104680 A JPS61104680 A JP S61104680A
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JP
Japan
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layer
substrate
conductivity type
light emitting
manufacturing
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JP59226154A
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English (en)
Inventor
Masaru Nakamura
優 中村
Masasue Okajima
岡島 正季
Tadashi Komatsubara
小松原 正
Tetsuo Sadamasa
定政 哲雄
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
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/12Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/0004Devices 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds

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  • Computer Hardware Design (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野] 本発明は、量産性に適した発光ダイオードの製造方法に
係わり、特に有機金属気相成長法を用いた発光ダイオー
ドの製造方法に関する。
〔発明の技術的背頓とその問題点〕
近年、光加入者系伝送システムが急速な広がりを見せ始
めている。その中で、発光ダイオード(LED)は、半
導体レーザ(ID)に比べ安価で信頼性に富み、また1
0とマルチモードファイバとの組合わせで生じるモーダ
ルノイズの問題が無いことから、上記光加入者系伝送シ
ステムのキーデバイスであると見られている。しかしな
がらLEDは安価だとはいえ、一般の電気部品よりは逃
かに高価であることから、LFDの低価格化が)に加入
省系伝)′!(システムの一般普及への最大の課題とイ
j′−)でいる。
IFDの低価格化をMむ大きな要因の一つに、IF’I
’)のつ■ハ製作の歩留りがある。用在、l−El)C
は;1シ相エピクキシ1フル成民法(l PF法)で各
層を成長さ1!るが、このL P F法は一般的につ【
ハ面(^が小さく、またウェハ均一性も悪いことから人
出生に向きとIは言えイrい。また、発光特性的には、
1−P[法では層間界面が急峻でなくだれを(1−シる
ことから、活性層内での発光効率が低下し、効率的にb
 +iれたものではなかった。そのため、月光ノアイバ
人力パワーを−に昇さぜるべく、L[−1)つfハのl
ノンス加工等を行いパワー不足を補つCいたが、このこ
ともIEDの高価格化の一囚どイ蒙つ−Cい/+: 。
一1ノ、1[)においては結晶成長に有機金属気相成長
法(M OCV D法)を用いることが検問されている
が、このM OCV Dン去を1−FDのlll1jj
告(こ用いると、発光効率が著しく低下してしまう。l
r)の場合誘導放出により発光するので活性層における
発光効率の低下は左程大きな問題とならないが、LED
の場合この発光効率の低下は致命的な欠員となる。この
ため、IEDの製造にMOCVD法を用いることは不適
であると考えられていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、発光効率の高い発光ダイオードを安価
に製造することのできる発光タイオー1〜の製造方法を
提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、ペテθ接合構造の結晶成長にMOCV
D法を用いることにあり、さらにIVI OCVD法を
用いても発光効率の低下を抑えることにある。
本発明者等は、LFDの製造に関し、MOCVD法を用
いて各種実験を行ったところ、次のような事実を見出だ
した。即ち、M OCV D法を用いて作製したLED
の発光効率が低下するのは、原料汚染その他の不良要素
、さらに各種のパラメータの不適正にあることを見出だ
した。そこで、原料汚染その他の不良要素をなくし、各
種パラメータを最適に設定し、M OCV D法でIF
Dを作製1ノ1.:どころ、IPF法でのl−F Dと
略同程度若しく(,1そtl、 Iストの発光効率が得
られることが判明した3、ここで、M o c V [
)法は、膜厚や組成の均−flに漠れCおり、さらにつ
丁ハ面積を広くできるど云う4ji lhを角しでいる
。従って、上述した条件r M OCV l)法ヲ用イ
テ1−El)を作製すルコとにJ、す、高91率のl 
E l)を安価に実現できることになる。
本メを明はこのような点に着目し、ペテロ接合構造をM
 ’lる半導体発光ダイオードの製造方法においで、第
1i#電型の半導体基板上に有機金属気相成1処法を用
い、少なくとも第1導電型クラッド層。
活111層及び第2′4電型クラツド層を順次成長形成
し1次い−CL記第2導電型クラッド層上にコンタクト
金属を選択的に付着すると共に該コンタクト金属の周囲
に絶縁膜或いは逆接合を形成して電流狭窄IM iMを
形成するようにした方法である。
〔発明の211宋〕 本発明によれば、MOCVD法を用いることにより、大
口径で均−竹の優れIごつJハを11することができ、
LEDの量産に有効であり、製造二llス1〜の低減を
はかり得る。さらに、MOCVr)法により急峻な界面
が1qられ理想的なr)H構造を形成づることが可能で
ある。このため、キャリアの閉込めが完全となり、発光
効率の向上にも有効である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例方法に係わる
バラス型発光ダイオードの製造工程を示す断面図である
。まず、第1図(a)に示す如くN−GaAS!Ifi
11上にN−QaAsバッファ層12 、 N  G 
ao、6IIA ea、saA S第1クラッド層13
、P−GaAs活性層14及びP  G ao、ai 
A Qas!IAs第2クラッド層15を、M OCV
 D法によって上記類に成長形成する。ここで、各層1
2゜〜、15のキャリア81度及び厚さは下記表に示す
通りである。
イfお、N IIq +ニーパン[・どしてはSeを、
P型ドーパントどじではI nを用いた。結晶成長温度
は、11□い発光すj率と良好/、1表面状態が得られ
る条件か’)75(1[’C1どしIこ。原料どしては
1ヘリメヂルノJす「″ツム[(Ct13) 3 Qa
 ] 、hリメチルアルミニ+:)ム[(C113> 
3A Q、コ及ヒアルシン[As1hlを用いた。P型
ドーパンi〜にはジエチルジンク[(C21−+5) 
2 Z n ]を、N型ドーパントには[1−12Se
1を用いた。また、原料ガス中の■hX元素(Ga、A
g)とV族元素(As)とのtル比は[As1./[G
a+Aff]=30としlこ 。
次に、第1図(b)に示す如く第2クラッド層15上の
全面にAu7n (Zn5%)からなるA−ミンク電極
(コンタク1〜金属)16を厚さ3000〜4000[
人]形成した後、フォI・レジストをマスクとして、+
2−K I−t120 (小量比1:4:4)系エツチ
ング液を用い、直径30[μm]の円形に電極16を残
して他をエツチング除去する。次いで、741ヘレジス
1へを除去し!、:のち、第1図(C)に示す如く全面
にCV[)法によってSiO2膜17膜厚73000 
[人1形成し、続いてフォ1−レジメi〜をマスクとし
CAl1/nオーミック電極16上のSiO2!l!を
選1)り除去する。このときのエツチング液には、弗化
77ン七ニウム溶液を用いた。
次に、第1図(d)に示す如<pIIlり全面にCr(
1000人)、Au (5000人)を舶次形成してP
側電極18を形成した。その後、M仮11の裏面側を研
磨し、3000〜350[μm]厚さの基板11を厚さ
80[μ′m、]程度まで薄くした。次いで、第1図(
e)に示す如く基板11の裏面側にAuGe (Gem
、5%)及ヒA LJ ヲそれぞれ5000 [人]、
1000[人]形成してN1111電極19を形成した
。そして、フォトレジストをマスクとしてA−−ミック
電極16に対向して的?W 15(’) [μm]の円
形にN電極19をエツチング除去Jる。さらに、P側電
極18−トに電界メツ−1−法にJ、す△(1層20を
20[I1m]の厚さで形成した。。
次に、前記第1図(e)に示す状態でN+−14OLl
 −1120系]−ツチング液を用い、N側電極19を
マスクとして基板11及びバッファ層12を前8「iり
)ラド層13に至る深さまでエツチング除去ミノ、)に
出力取出し用窓21を形成した。
かくして得られた発光ダイオードは、MOCV[)法に
J:って実現された高品質な結晶性と急峻で良好な界面
特性を反映して、外部量子効率が3[%1以トと口好な
ものであった。また、光フアイバ出力どして、電流10
0[mA]で、コア径50[t、trnl、クラツド径
125 [μm] G Iファイバに、バッ]ヘジョイ
ントで110[μW]以上と帰れた特↑りを示した。さ
らに、ファイバの先球加工で160[μW]以上という
優れた特性を示した。
ここで、上記光ファイバとの結合効率が向上する理由は
、MOCVD法を用いて各層を成長したので結晶面にだ
れがないためであると考えられる。
即ち、バラス型LEDは第2図に示す如くして光ファイ
バ25と結合されるが、L P F法による1−EDで
は基板エツチングにより露出した第1クラッド層13の
表面にだれが生じているので、活性層12で発光した光
がクラッド層13の表面で散乱する。このため、光ファ
イバ25との結合効率が低下する。これに対しMOCV
D法によるIEDでは、クラッド層13の表面にだれが
生じることなく、該表面は鏡面に近い状態であるので、
1配散乱が生じることなく、結合効率の向トをはかり得
るのである。
また、MOCVD法を用いたことにより、人[1径で均
一性の優れたウェハを得ることができ、開度に有効であ
り製造コストの低減をはかりjりる。
さらに、MOCVD法を用いることにより、クララド層
15の7nドープの量を増やJことが可能となる。この
lζめ、オーミックコンタク1〜で生じるシリーズ抵抗
を小さくすることができ、該抵抗部での光熱を抑え、こ
れにより発光効率のJ:リ一層の白土をはかることも可
能である。
なお、本発明は上)ホした実施例方法に限定されるもの
ではない。例えば、前記M OCV O法にJ:る結晶
成長量の各種条件は、成長すべき半導体層ぞの他の仕様
に応じて適宜変更可能である。また、!ifi 4fj
 I:ツヂングの際に深さの制御を必要とする場合は、
前記バッファ層120代りに第3図に示す如くACを含
む層32を形成し、この層32をJップング停止1一層
として用いることも可能である。
3した、用いる半導体4A利はG a A S 、’ 
G a A Il AS系に限るものではなく、r n
P/I nGaAg1)系’t 4i+ J、く、他の
化合物半導体材料を用いることb ’iiT能である。
また、例えばGaARASのよう<i坩打メ祠判が発光
波長に対し透明である場合、前記した基板エツチングを
省略することも可能であり、しかも基板を加工してレン
ズ作用を持たせたり、種々の応用が考えられる。即ち、
バラス型発光ダイオードに限らず、各種の発光タイオー
ドのIl造に適用することが可能である。その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例方法に係わる
バラス型発光ダイA−ドの製造工程を示す断面図、第2
図は上記ダイオードの効果を説明するための断面図、第
3図は変形例を示す断面図である。 11・N−GaAS基板、12・・・N−GaASバッ
フ1層、13−N −G a A A A s第1クラ
ッド層、14・P−GaAs活性層、15 ・P −G
aAffiAs第2クラッド藤、16−A LJ Z 
n電極(]ンタク1〜金属)、17・・・SiO2膜、
1B・・・CrAu電極、19 ・・・ΔuGe電極、
20−A 14層、21・・・光取出し用窓、25・・
・光ファイバ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 へ11 田 ぐ (Q     r− f−f−容 − 第1図 特開昭6l−104680(5) 第2図 第3図 2、′  □−で19

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板上に有機金属気相成長法
    を用い、少なくとも第1導電型クラッド層、第1若しく
    は第2導電型の活性層及び第2導電型クラッド層を順次
    成長形成する工程と、次いで上記第2導電型クラッド層
    上にコンタクト金属を選択的に形成すると共に該コンタ
    クト金属の周囲に絶縁膜或いは逆接合を形成して電流狭
    窄構造を形成する工程とを含むことを特徴とする発光ダ
    イオードの製造方法。
  2. (2)前記基板の前記コンタクト金属に対応する位置を
    、前記基板の裏面側からエッチングして光出力取出し用
    窓を形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の発光ダイオードの製造方法。
  3. (3)前記基板のエッチングを、前記第1導電型のクラ
    ッド層に達するまで行うことを特徴とする特許請求の範
    囲第2項記載の発光ダイオードの製造方法。
  4. (4)前記基板としてGaAs基板、前記各層としてG
    aAs/GaAlAs系半導体材料を用いたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の発光ダイオードの製
    造方法。
JP59226154A 1984-10-27 1984-10-27 発光ダイオ−ドの製造方法 Pending JPS61104680A (ja)

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KR1019850004136A KR890004477B1 (ko) 1984-10-27 1985-06-12 발광 다이오드의 제조방법
US06/767,425 US4706101A (en) 1984-10-27 1985-08-20 Light emitting diode formed of a compound semiconductor material
DE8585110772T DE3584416D1 (de) 1984-10-27 1985-08-27 Verfahren zur herstellung einer lichtemittierenden diode aus einem verbindungshalbleiter.
EP85110772A EP0181448B1 (en) 1984-10-27 1985-08-27 Method of manufacturing a compound semiconductor light-emitting diode

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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