JPS61281560A - 半導体面発光素子の製造方法 - Google Patents

半導体面発光素子の製造方法

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JPS61281560A
JPS61281560A JP60123071A JP12307185A JPS61281560A JP S61281560 A JPS61281560 A JP S61281560A JP 60123071 A JP60123071 A JP 60123071A JP 12307185 A JP12307185 A JP 12307185A JP S61281560 A JPS61281560 A JP S61281560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
algaas
gaas
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP60123071A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuya Sano
一也 佐野
Yoshiki Shibuya
佳樹 渋谷
Hiroshi Takano
紘 高野
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPS61281560A publication Critical patent/JPS61281560A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

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】 (産業上の利用分野) この発明は光通信又は情報処理用の半導体面発光素子の
製造方法に関する。
(従来の技術) この種の半導体面発光素子の一例が特願昭59−176
3号に提案されている。そこに提案された素子構造をA
 I G a A s / G a A s系の発光ダ
イオードに適用した場合の、その製造方法は以下の通り
となる。
先ず、p型GaAs基板上に電流狭窄のためのn型Ga
As電流ブロック層を一回目の液相エピタキシャル成長
(以下LPE成長と称する場合がある)させる。次に、
電流ブロック層に電流通路用の円形の穴をエツチング形
成し、その後に、二回目のLPE成長を行ってp型Au
GaAsクラッド層、p型AJLGaAs活性層、n型
AlGaAsクラッド層及びn型GaAsキャップ層を
連続して形成する。ここで、連続してとは二回目のLP
E成長工程の途中において、成長炉に対し、ウェハの出
し入れを行わないことを意味する。
(発明が解決しようとする問題点) 上述した構造の素子を発光ピークが870nm以下の発
光素子に応用すると、活性層で発光した光の全パワーの
約50%がGaAs基板に吸収されてしまうという問題
がある。
この吸収を少なくするためには、GaAs基板の代り活
性層よりもエネルギーキャップの大きなAMG aA 
s基板を使用する必要がある。しかしながら、AuGa
Asの表面は酸化され易いため、通常のウェットエツチ
ングを用いて電流ブロック層に電流通路用の穴を形成す
ると、AlGaAs基板が外気に接触し、その表面に酸
化層が形成されてしまう。
これがため、穴形成後のAJIGaAs基板上への二回
目の液相エピタキシャル成長は極めて困難であるという
問題があった。
従って、この発明の目的は、AuGaAs基板の表面に
酸化層を生じさせることなく電流ブロック層に電流通路
用の穴を開けることが出来ると共に、この穴開けに連続
してダブルヘテロ接合を構成する各層を困難無く成長さ
せることが出来る半導体面発光素子の製造方法を提供す
ることにある。
(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明によれば、先ず第
一導電型のGaAs予備基板上に、第一導電型のAlG
aAs層と、第二導電型のGaAs電流ブロック層とを
順次に成長させる。この場合の各層の成長は液相エピタ
キシャル成長はもとより、他の任意好適な方法で行うこ
とが出来る。また、このAlGaAs層のエネルギーギ
ャップを活性層の発光波長に対応するエネルギーキャッ
プよりも大きく設定しておく。
次に、このようにして得られたウェハの電流ブロック層
に厚みの中途までエツチングを行って円形の溝を形成し
、次にウェハを成長炉に入れ、液相エピタキシャル成長
時のメルトバックを用いて、電流ブロック層に、下地の
Al(zaAs層に達する電流通路用の穴を、形成する
続いて、このウェハを成長炉外に取り出さずに、このよ
うな電流通路用の穴が形成されたウェハ」二に、メルト
バンク工程に引き続き、ダブルヘテロ接合を形成するA
uGaAs第一クラッド層、A見GaAs活性層及びA
すGaAs第二クラッド層を順次に液相エピタキシャル
成長させる。
次に(1;aAs″T′−備基板を適当な方法で完全に
除去し、GaAs電流ブロック層の下地のAlGaAs
層をこの面発光素子の本来の基板にする。
尚、以下の説明においてこのAlGaAs層をAIG 
aA s基板と称する場合がある。
続いて、第二クラッド層上に直接、或いは所要に応じて
キャップ層等の層を液相エピタキシャル成長させた後、
蒸着或いはスパッタリング等の通常の半導体技術を用い
てn側及びp側電極をそれぞれ形成し、半導体面発光素
子を完成する。
(作用) このように、この発明によれば、同一の液相エタキシャ
ル成長工程中において、GaAs電流ブロック層に対す
る電流通路用の六開けのためのメルトバックと、−のメ
ルトバック工程に続くダブルヘテロ接合を構成する各層
の成長とを行うので、この液相エピタキシャル成長工程
中に基板となるべきAuGaAs層が外気に露出される
ことがない。従って、このAlGaAs層の表面に酸化
層を生じさせることが無い。従って、ダブルヘテロ接合
層のLPE成長を困難なく行える。
さらに、素子のAJLGaAs基板は光を吸収しないの
で、GaAs層を基板とする従来の場合よりも発光出力
が約二倍程度となる。
(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の半導体装置光素子の
実施例につき説明する。
第1図(A)〜(G)に示す製造工程図を参照して説明
する。尚、各図は主要製造段階でのウェハの状態を示す
断面図であり、断面を表わすハツチング等は一部分を除
き省略しである。各構成成分の寸法、形状及び配置関係
はこの発明が理解出来る程度に概略的に示しであるにす
ぎない。また、以下の実施例では第一導電型をp型とし
、第二導電型をn型として説明する。
この発明においては、先ず、p型GaAs予備基板10
の上にpffiAuGaAs層11及びn型GaAs電
流ブロック層(又は電流狭窄層ともいう)12を、−回
目の液相エピタギシャル成長工程により、順次に連続成
長させ、第1図(A)に示すようなウェハを得る。この
場合、予備基板10の厚みを約350 #Lmとし、A
JIGaAs層11の層厚を約501Lmとし、GaA
s電流ブロック層12の層厚を約10gmとする。また
、このp型AuGaAs層11のエネルギーギャップを
後述する発光のための活性層の発光波長に対応するエネ
ルギーギャップよりも大きく設定する。
次に、このウェハの電流ブロック層12の、発光素子の
中心を含むその付近に下地のAJIG aA s層11
に達する深さの、円形の電流通路用の穴!4を形成する
(第1図(C))。このため、第1図(B)に示すよう
に、GaAs電流ブロック層12に、その厚みの一部分
にわたる(すなわち下地のAuGaAs層11に達しな
い)深さく例えば約5JLmの深さ)の円形の溝16を
エツチング形成する。この場合のエツチング液を硫酸系
の溶液、例えば硫酸:過酸化水素:水=4:1:1の溶
液とする。続いて、このGaAs電流ブロック層12の
メルトバックを行う。このため、溝付きウェハを二回目
の液相エピタキシャル成長を行うための液相エピタキシ
ャル成長炉内に入れる。そして、第1図(C)に示すよ
うに、このLPE成長時に、溝1Bが形成されているn
型GaAs電流ブロック層12の表面を未飽和のGaA
sを溶質とするGa溶液I8に接触させて電流ブロック
層12をエツチングし、p型AJIGaAs層11の表
面を露出させる。このメルトバックを行うためのLPE
成長の条件を、例えば、H2雰囲気中で、温度を約80
0℃とし、約5分間とする。
このメルトバックに引き続き、同一の成長炉中における
同一のLPE成長工程で、穴14が形成されて露出した
AuGaAs層11の表面及び残存する電流ブロック層
12上にダブルヘテロ(DH)接合を構成するP型Af
LGaAsの第一クラッド層20、p型AlGaAs活
性層22及びn型AJIGaAsの第二クラッド層24
を順次にLPE成長させる。
この場合、p型AJIGaAsの第一クラッド層20は
、下地のp型AlGaAs層11の表面を過飽和のGa
溶液に接触させて約2g、mの厚みに成長させて、第1
図(D)に示すようなウェハ状態を得る。この時のLP
E成長条件は、H2雰囲気中で、温度を約795°Cと
し、約2分間とする。
尚、このp型AuGaAsの第一クラッド層20はpn
接合部に注入されたキャリアを活性層22に閉じ込める
作用をする。
次に、これに連続させて、このp型AJLGaAsの第
一クラッド層20の表面を過飽和のGa溶液に接触させ
て、発光のためのp型AJIGaAsの活性層22を約
1pmの厚みに成長させ、第1図(E)に示すようなウ
ェハ状態を得る。この時のLPE成長条件は、H2雰囲
気中で、温度を約794℃とし、約1分間とする。
次に、これに連続させて、このp型AJIGaAs活性
層22の表面を過飽和のGa溶液に接触させて、n型A
見GaAsの第二クラッド層24を、約5gmの厚みに
、成長させ、第1図(F)に示すようなウェハ状態を得
る。この時のLPE成長条件は、H2雰即気中で温度を
約793℃とし約5分間とする。尚、このn型AJLG
aAsの第二クラッド層24はpn接合部に注入された
キャリアを活性層22に閉じ込める作用をする。
次に、p型GaAs予備基板10を、例えば、アンモニ
ア+過酸化水素からなるエツチング液を用いて、完全に
エツチング除去する。このエツチングにより、py!!
iAlGaAs層11がこの面発光素子の本来の基板と
なる。その後に、p型AlGaAs基板11上に電極金
属層例えばCr−Au層を蒸着する。その後、Cr−A
u層に、選釈エツチング或いはリフトオフ工程によって
、p側電極26及び光取り出し窓30を形成する。さら
に、n型AlGaAsの第二クラッド層24上に電極金
属層例えばAu−Ge−Ni合金相を蒸着してn側電極
28を形成し、第1図(G)に示すような半導体発光素
子を完成する。
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。例えば、この発明の発光素子の層構造は内部電流ブ
ロック層を有する層構造であれば、上述の層構造に限定
されるものではない。
また、上述した実施例で説明した数値例はこれにのみ限
定されるものではなく、設計に応じて任意好適な値に変
更しても良い。
yらに、第一導電型をn導電型とし及び第二導電型をp
導電型とし、これに対応して必要な変更を行うことが出
来る。
の結合効率を高める。
(発明の効果) 」二連した説明から明らかなように、この発明の半導体
面発光素子の製造方法によれば、L P E成長炉内で
、GaAs電流ブロック層に対する電流通路用の穴形成
のためのメルトバック工程と、ダブルヘテロ接合を構成
する各層の液相エピタキシャル成長を連続して行うので
、GaAs電流ブロック層の下地のAlGaAs層の表
面が酸化されない。従って、このAuGaAs層1−へ
の上述の液相エピタキシャル成長を困難なく行うことが
出来、成長された各層の結晶性が優れている。
さらに、作製された素子のAuGaAs基板は光を吸収
しないので、n側電極で反射した光も出力として取出す
こ゛とが出来、従って、発光出力が従来よりも二倍程度
に増加する。このため、この素子は光通信だけでなく、
光情報処理の分野にも応用することが出来る。
尚、この発明の方法により製造された面発光素子は、活
性層の湾曲によりレンズ効果を生じ、従って、光出力が
指向性をもち、光ファイバーと
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(G)はこの発明の半導体面発光素子の
製造方法を説明するだめの製造工程図である。 10・・・GaAs予備基板 !1・=A n G a A s層(又はAlGaAs
基板)12・・・G a A”s電流ブロック層14・
・・電流通路用の穴、 18・・・円形の溝18・・・
Ga溶液、     20・・・第一クラ・ンド層22
・・・活性層、     24・・・第二クラ・ンド層
26・・・p側電極、    28・・・n側電極30
・・・光取り出し窓。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第一導電型のGaAs予備基板上に、第一導電型
    のAlGaAs層と、第二導電型のGaAs電流ブロッ
    ク層とを順次に成長させる工程と、 該電流ブロック層に電流通路用の穴を形成するための、
    液相エピタキシャル成長のメルトバック工程と、 該メルトバック工程に引き続き、前記穴付き電流ブロッ
    ク層上に、ダブルヘテロ接合を形成する第一クラッド層
    、活性層及び第二クラッド層を順次に液相エピタキシャ
    ル成長させる工程と、前記GaAs予備基板を除去し、
    前記AlGaAs層を基板にする工程と を含むことを特徴とする半導体面発光素子の製造方法。
JP60123071A 1985-06-06 1985-06-06 半導体面発光素子の製造方法 Pending JPS61281560A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4921817A (en) * 1987-07-09 1990-05-01 Mitsubishi Monsanto Chemical Co. Substrate for high-intensity led, and method of epitaxially growing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4921817A (en) * 1987-07-09 1990-05-01 Mitsubishi Monsanto Chemical Co. Substrate for high-intensity led, and method of epitaxially growing same

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