JPS6142175A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPS6142175A JPS6142175A JP16306384A JP16306384A JPS6142175A JP S6142175 A JPS6142175 A JP S6142175A JP 16306384 A JP16306384 A JP 16306384A JP 16306384 A JP16306384 A JP 16306384A JP S6142175 A JPS6142175 A JP S6142175A
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Links
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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
- H01L33/44—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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (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】
〔利用分野〕
本発明は半導体発光ダイオード及び半導体レーザダイオ
ード等の半導体発光素子の改良に関する。
ード等の半導体発光素子の改良に関する。
半導体発光素子は電気・光変換効率（発光効率）が高く
、また注入電流の変調によりて発光強度の変調が極めて
容易に行なえるところから、近年光フアイバ通信用の光
源として実用化が進められている。ＧａＡｓ／ＧａＡＪ
ＡｓｈるいはＩ ｎｐ／ Ｉ ｎＧａＡｓ等の化合物半
導体を組成とする。このような光フアイバ通信用の半導
体発光素子は発光効率を高めるための二重ヘテロ接合構
造と光ファイバとの結合に際して重要な高輝度を得るた
めの電流狭窄構造を備えている。８ｉ０２等の絶縁膜を
利用した絶縁膜狭穿は半導体発光ダイオードをはじめと
する半導体発光素子の電流狭窄構造としてよく用いられ
ている。一方、電流狭窄構造によって極めて高密度の電
流（通常５〜４０に〜―）を通じて動作する光フアイバ
通信用の半導体発光素子では高電流密度動作に起用する
特性の経時劣化を防止することが大きな課題となってい
る。高電流密度動作が引起す劣化要因の極めて大きなも
のとして電極材料と半導体結晶との反応ないし、電極材
料の半導体結晶中への侵入によるものが従来から良く知
られている。従来半導体発光素子では、このような電極
起因の劣化防止の丸めの例えばオーム接触を得るための
Ａｌ Ｚ１合金の薄膜上に電極反応阻止用の金属である
Ｔｉ／Ｐｔの２層膜あるいはｃｒの単層族を介してヒー
トシンクへの接着に必要な厚いＡｕメッキ層を設けてい
る。Ａｕメンキ層から半導体結晶中へＡｕが侵入し素子
特性が劣化する現偉をこＱ’ｒｉ、’ｐｔあるいはＣｒ
を直接にオーム接触用金属として利用する場合でも電極
反応阻止金属としての機能を果すことが素子の高信頼化
のためには不可欠となっている。
、また注入電流の変調によりて発光強度の変調が極めて
容易に行なえるところから、近年光フアイバ通信用の光
源として実用化が進められている。ＧａＡｓ／ＧａＡＪ
ＡｓｈるいはＩ ｎｐ／ Ｉ ｎＧａＡｓ等の化合物半
導体を組成とする。このような光フアイバ通信用の半導
体発光素子は発光効率を高めるための二重ヘテロ接合構
造と光ファイバとの結合に際して重要な高輝度を得るた
めの電流狭窄構造を備えている。８ｉ０２等の絶縁膜を
利用した絶縁膜狭穿は半導体発光ダイオードをはじめと
する半導体発光素子の電流狭窄構造としてよく用いられ
ている。一方、電流狭窄構造によって極めて高密度の電
流（通常５〜４０に〜―）を通じて動作する光フアイバ
通信用の半導体発光素子では高電流密度動作に起用する
特性の経時劣化を防止することが大きな課題となってい
る。高電流密度動作が引起す劣化要因の極めて大きなも
のとして電極材料と半導体結晶との反応ないし、電極材
料の半導体結晶中への侵入によるものが従来から良く知
られている。従来半導体発光素子では、このような電極
起因の劣化防止の丸めの例えばオーム接触を得るための
Ａｌ Ｚ１合金の薄膜上に電極反応阻止用の金属である
Ｔｉ／Ｐｔの２層膜あるいはｃｒの単層族を介してヒー
トシンクへの接着に必要な厚いＡｕメッキ層を設けてい
る。Ａｕメンキ層から半導体結晶中へＡｕが侵入し素子
特性が劣化する現偉をこＱ’ｒｉ、’ｐｔあるいはＣｒ
を直接にオーム接触用金属として利用する場合でも電極
反応阻止金属としての機能を果すことが素子の高信頼化
のためには不可欠となっている。
しかしながら従来の絶縁膜狭窄形の半導体発光素子では
第３図に示すように単に絶縁膜６を一様に表面に堆積し
た後、電流注入開口６ｂをフォトリングラフィとエツチ
ングによって形成し、その上に多層膜構造の電流注入電
極を蒸着等によって設けていた。このような従来例では
絶縁膜６の電流注入部開口境界部の段差６ｄのために境
界部側壁では蒸着金属の膜厚が薄くなり、この部分で金
属膜が途切れやすくなるという欠点が見られた。
第３図に示すように単に絶縁膜６を一様に表面に堆積し
た後、電流注入開口６ｂをフォトリングラフィとエツチ
ングによって形成し、その上に多層膜構造の電流注入電
極を蒸着等によって設けていた。このような従来例では
絶縁膜６の電流注入部開口境界部の段差６ｄのために境
界部側壁では蒸着金属の膜厚が薄くなり、この部分で金
属膜が途切れやすくなるという欠点が見られた。
この電極反応阻止用金属膜に生じた途切れは、素子の高
温動作や高電流密度拗作時において上部金属層組成の半
導体層への侵入を招き信頼性の低下原因となっていた。
温動作や高電流密度拗作時において上部金属層組成の半
導体層への侵入を招き信頼性の低下原因となっていた。
またこの欠点を除去するために絶縁膜を薄くした場合に
は逆に絶縁膜中のピンホール欠陥の発生頻度が増大し素
子特性上の良品率を低下させるという欠点が生じた。
は逆に絶縁膜中のピンホール欠陥の発生頻度が増大し素
子特性上の良品率を低下させるという欠点が生じた。
本発明の目的は上述の欠点を除去する高信頼の半導体発
光素子を提供することにある。
光素子を提供することにある。
本発明によれば二重ヘテロ接合構造を有する半導体ウェ
ハー表面に凸状に加工された電流注入部を有しかつ上記
凸部の段差の厚さと同程度の厚さに上記半導体ウェハー
表面上へ絶縁膜をなし、かつこの絶縁膜上に上記電流注
入部が開口されており絶縁膜の厚さが上記電流注入部開
口境界部において段差なく形成され電流注入電極層が一
様に形成されていることを特徴とする半導体発光素子が
得られる。
ハー表面に凸状に加工された電流注入部を有しかつ上記
凸部の段差の厚さと同程度の厚さに上記半導体ウェハー
表面上へ絶縁膜をなし、かつこの絶縁膜上に上記電流注
入部が開口されており絶縁膜の厚さが上記電流注入部開
口境界部において段差なく形成され電流注入電極層が一
様に形成されていることを特徴とする半導体発光素子が
得られる。
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例から得られる半導体発光素子
の断面図、＃１２図はその実施例の主要工程における断
面概略図を表わす図である。製造される半導体発光素子
はｎ−ＩｎＰからなる半導体基板１上にエピタキシャル
成長されたｎ−１，Ｐからなるバッフ７層２゜Ｉｎ ０
．７４ ０ａ０．５６人ｓｏ、５６ Ｐｏ、４４
からなる活性層３、Ｐ−Ｉ ｎ Ｐからなる閉じ込め層
４、Ｐ−ＩｎＯ，８４Ｇａ０．１６Ａｓ０．３６ Ｆ
’０．６４ からなる電極形成層５をもってなる通常
よく知られた二重ヘテロ接合構造と電流性入部開口６ｂ
Ｊこよって電流狭穿を行なう８ ｉｏ、からなる絶縁膜
６、Ｔｉからなるオーム接触用金属膜７、ｐｔからなる
電極反応阻止用金属膜８・Ａｕメッキ／ｉ１９、及び光
り取り出し窓１１をもちＡｕ Ｇｅ Ｕｉ金合金らなる
ｎｇＡ電極１０から構成されている。本素子は発光ダイ
オードとして周知の通り、Ａｕメッキ層９＃こ正、ｎ側
電極１０に負の電圧を印加すると発光領域３ａに注入さ
れ九電流によって１．３μｍ波長の発光が得られ、光取
り出し窓１１から外部へ取り出される。
の断面図、＃１２図はその実施例の主要工程における断
面概略図を表わす図である。製造される半導体発光素子
はｎ−ＩｎＰからなる半導体基板１上にエピタキシャル
成長されたｎ−１，Ｐからなるバッフ７層２゜Ｉｎ ０
．７４ ０ａ０．５６人ｓｏ、５６ Ｐｏ、４４
からなる活性層３、Ｐ−Ｉ ｎ Ｐからなる閉じ込め層
４、Ｐ−ＩｎＯ，８４Ｇａ０．１６Ａｓ０．３６ Ｆ
’０．６４ からなる電極形成層５をもってなる通常
よく知られた二重ヘテロ接合構造と電流性入部開口６ｂ
Ｊこよって電流狭穿を行なう８ ｉｏ、からなる絶縁膜
６、Ｔｉからなるオーム接触用金属膜７、ｐｔからなる
電極反応阻止用金属膜８・Ａｕメッキ／ｉ１９、及び光
り取り出し窓１１をもちＡｕ Ｇｅ Ｕｉ金合金らなる
ｎｇＡ電極１０から構成されている。本素子は発光ダイ
オードとして周知の通り、Ａｕメッキ層９＃こ正、ｎ側
電極１０に負の電圧を印加すると発光領域３ａに注入さ
れ九電流によって１．３μｍ波長の発光が得られ、光取
り出し窓１１から外部へ取り出される。
本実施例の主要部形成を述べると第２図（ａ）に示した
ように半導体基板１上へ上記２〜５の各層をエピタキシ
ャル成長した後第２図（ｂ）に示すようにフォトリング
ラフィと化学エツチング化より直径３０μｍ程度の電流
注入部６ａを凸状に加工しである。凸部とエツチングさ
れたエピタキシャル層の表面との段差は約０．３μｍ″
′ｃおる。第２図（Ｃ）にはＣＶＤ法により厚さ約Ｏ１
３μｍの絶縁膜６を電流注入部が凸状に加工された半導
体ウェハー表面上へｊｌｌｉ８したものが示しである。
ように半導体基板１上へ上記２〜５の各層をエピタキシ
ャル成長した後第２図（ｂ）に示すようにフォトリング
ラフィと化学エツチング化より直径３０μｍ程度の電流
注入部６ａを凸状に加工しである。凸部とエツチングさ
れたエピタキシャル層の表面との段差は約０．３μｍ″
′ｃおる。第２図（Ｃ）にはＣＶＤ法により厚さ約Ｏ１
３μｍの絶縁膜６を電流注入部が凸状に加工された半導
体ウェハー表面上へｊｌｌｉ８したものが示しである。
第２図ｆｄ）に示しであるのはフォトリングラフィによ
り［流注入部６ａと同心円状の直径３０μｍ程腿の電流
注入開口６ｂを形成して、その部分の絶縁膜６を例えば
１−１．０：ＨＦ（１：３０）溶液でエツチングにより
除去しであるものである。上６Ｃ電流注入部６ａの凸部
表面と化学エツチングされたエピタキシャル層の表面と
の段差約０．３μｍは絶縁膜６で堆積されており、凸部
の表面に堆積された絶縁膜６が除去されれは前記半導体
基板１上へエピタキシャル成長した時と同様に表ＩＴ［
ｉは平坦に形成されている。
り［流注入部６ａと同心円状の直径３０μｍ程腿の電流
注入開口６ｂを形成して、その部分の絶縁膜６を例えば
１−１．０：ＨＦ（１：３０）溶液でエツチングにより
除去しであるものである。上６Ｃ電流注入部６ａの凸部
表面と化学エツチングされたエピタキシャル層の表面と
の段差約０．３μｍは絶縁膜６で堆積されており、凸部
の表面に堆積された絶縁膜６が除去されれは前記半導体
基板１上へエピタキシャル成長した時と同様に表ＩＴ［
ｉは平坦に形成されている。
第２図（ｅ）には真空蒸Ｎ法にエリ庫さ０．１μｍのオ
ーム接触用金属膜７及び厚さ０．２μｍの電極反応阻止
用金属膜８を電流性入部開口６ｂ及び絶縁膜６上に蒸着
し、次いで真空蒸着法とフォトリングラフィによってｎ
ｓ’ｒｔ極１０を形成してメッキ法によりＡｕメッキ層
９が形成された状態が示されている。
ーム接触用金属膜７及び厚さ０．２μｍの電極反応阻止
用金属膜８を電流性入部開口６ｂ及び絶縁膜６上に蒸着
し、次いで真空蒸着法とフォトリングラフィによってｎ
ｓ’ｒｔ極１０を形成してメッキ法によりＡｕメッキ層
９が形成された状態が示されている。
実施例では第２図（ｂ）に示すように絶縁膜６の厚さ量
だけあらかじめ化学エツチングにより段差を設けである
ので第２図（ｄ）に示した通り凸部の表面に堆積された
絶縁膜６をエツチングによって除くだけで′城流注入開
口埼界部が段差なく得られこのため本夾施例から得られ
る半導体発光素子は電流性入部開口６ｂの境界部６Ｇの
側壁と電流注入部６ａの＠壁は％！！着しており従来例
の欠点であった金属膜の途切れとこれが引き起す信頼性
低下を防止することができる。また、絶縁族を薄くする
必要はなくピンホール欠陥による素子特注上の良品率低
下はない。
だけあらかじめ化学エツチングにより段差を設けである
ので第２図（ｄ）に示した通り凸部の表面に堆積された
絶縁膜６をエツチングによって除くだけで′城流注入開
口埼界部が段差なく得られこのため本夾施例から得られ
る半導体発光素子は電流性入部開口６ｂの境界部６Ｇの
側壁と電流注入部６ａの＠壁は％！！着しており従来例
の欠点であった金属膜の途切れとこれが引き起す信頼性
低下を防止することができる。また、絶縁族を薄くする
必要はなくピンホール欠陥による素子特注上の良品率低
下はない。
なお上述の実施例でｔよ半導体素子が発光ダイオードで
るるとしたが、もちろんこれに限らす′ＨＬ他反応阻止
用金属膜の途切れが人＠な１ｆｉ幀注低下要因となって
いる半導体レーザダイ、１−ドに対しても同体な効果が
期待できる。また上述の実施例では絶縁膜に接する部分
の寛極栴迫をＴｉ／Ｐｔ／人Ｕの多層構成としたがかた
らずしもこれに限定せず良く知らｎたＡｕ Ｚｎ／Ｔｉ
／Ｅ’Ｌ／Ａｕ 構成、あるいは人ｕＺｎ／Ｃｒ／Ａ
ｕ 構成等であってもよい。
るるとしたが、もちろんこれに限らす′ＨＬ他反応阻止
用金属膜の途切れが人＠な１ｆｉ幀注低下要因となって
いる半導体レーザダイ、１−ドに対しても同体な効果が
期待できる。また上述の実施例では絶縁膜に接する部分
の寛極栴迫をＴｉ／Ｐｔ／人Ｕの多層構成としたがかた
らずしもこれに限定せず良く知らｎたＡｕ Ｚｎ／Ｔｉ
／Ｅ’Ｌ／Ａｕ 構成、あるいは人ｕＺｎ／Ｃｒ／Ａ
ｕ 構成等であってもよい。
最後に本発明が肩゛する特赦を要約すれば′＃、極反応
阻止用金Ｒ膜の途切れを生じないため高信頼な半導体発
光素子が得られることである。
阻止用金Ｒ膜の途切れを生じないため高信頼な半導体発
光素子が得られることである。
第１図は本発明の一実施例から得られる半導体発光素子
の断面図、第２図は一実施例にかかわる主要工程の断面
概略図、第３図は従来例の半導体発光素子の断面図であ
る。図中 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・バッファ層
、３・・・・・・は活性層、３ａ・・・・・・発光領域
、４・・・・・−°４じ込め層、５・・・・・・を極形
成Ｊｄ、６・・・・・・絶縁族、６ａ・・・・・・電流
注入部、６ｂ・・・・・・電流性入部開口、６Ｃ・・・
・・・絶縁膜と電流注入部との境界部、６ｄ・・・・・
・絶縁族の電流注入部開口境界部の段差、７・・・・・
・オーム接触用金ｉ腰、８・・・・・・電極反応阻止用
金属膜、９・・・・・・Ａｕメッキ層、ｌＯ・・・・・
・＋１１１ｉ１ ’ｉｔ極、１１・・・・・・光取り出
し窓である。 第 １ 同 捲 ２ ａ 第３ 図
の断面図、第２図は一実施例にかかわる主要工程の断面
概略図、第３図は従来例の半導体発光素子の断面図であ
る。図中 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・バッファ層
、３・・・・・・は活性層、３ａ・・・・・・発光領域
、４・・・・・−°４じ込め層、５・・・・・・を極形
成Ｊｄ、６・・・・・・絶縁族、６ａ・・・・・・電流
注入部、６ｂ・・・・・・電流性入部開口、６Ｃ・・・
・・・絶縁膜と電流注入部との境界部、６ｄ・・・・・
・絶縁族の電流注入部開口境界部の段差、７・・・・・
・オーム接触用金ｉ腰、８・・・・・・電極反応阻止用
金属膜、９・・・・・・Ａｕメッキ層、ｌＯ・・・・・
・＋１１１ｉ１ ’ｉｔ極、１１・・・・・・光取り出
し窓である。 第 １ 同 捲 ２ ａ 第３ 図
Claims (1)
- 二重ヘテロ接合構造を有する半導体ウェハー表面に凸
状に加工された電流注入部を有し、かつ前記半導体ウェ
ハー表面上に形成された前記凸部の段差の厚さと同程度
の厚さの絶縁膜を有し、かつ該絶縁膜上に前記電流注入
部が開口されており、該絶縁膜の厚さが前記電流注入部
開口境界部において段差なく形成され電流注入電極層が
一様に形成されていることを特徴とする半導体発光素子
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16306384A JPS6142175A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16306384A JPS6142175A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142175A true JPS6142175A (ja) | 1986-02-28 |
Family
ID=15766472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16306384A Pending JPS6142175A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142175A (ja) |
-
1984
- 1984-08-02 JP JP16306384A patent/JPS6142175A/ja active Pending
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