JPS63119279A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPS63119279A JPS63119279A JP61227547A JP22754786A JPS63119279A JP S63119279 A JPS63119279 A JP S63119279A JP 61227547 A JP61227547 A JP 61227547A JP 22754786 A JP22754786 A JP 22754786A JP S63119279 A JPS63119279 A JP S63119279A
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Landscapes
- Led Devices (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。
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〕
本発明は、面発光型半導体発光素子に関し、特にテープ
などの検査用、OA[器などの表示用または光フアイバ
通信用に最適な半導体発光素子に関するものである。
などの検査用、OA[器などの表示用または光フアイバ
通信用に最適な半導体発光素子に関するものである。
〔従来の技術・発明が解決しようとする問題点〕半導体
板材(基板)に対して垂直方向に光を放出する半導体発
光素子は、光ファイバとの結合が容易であり、また、面
発光体として一次元或いは二次元のアレイ構造を形成す
ることによりテープなどの検査用、OA情報機器などの
表示用または光フアイバ通信用として種々の用途が期待
されることから、半導体レーザや発光ダイオードの研究
分野において開発が進められてきている。
板材(基板)に対して垂直方向に光を放出する半導体発
光素子は、光ファイバとの結合が容易であり、また、面
発光体として一次元或いは二次元のアレイ構造を形成す
ることによりテープなどの検査用、OA情報機器などの
表示用または光フアイバ通信用として種々の用途が期待
されることから、半導体レーザや発光ダイオードの研究
分野において開発が進められてきている。
しかして本発明者等は上記基板に対して垂直方向に発光
する発光素子として、第12図、第13図及び第15図
に示したような構造の発光素子を提案している。まず第
12図に示した発光素子は、基板Bと、その片面上に設
けた円柱状突起Pと、円柱状突起Pの側周面及び基板B
の上面に設けたp側電極E1と、基板Bの下面に設けた
n側電極E2とからなるものである。円柱状突起P内に
は基板Bに対して垂直方向に延在するpn接合PNが、
また基板Bの上面と電極E1との間には5i02や5i
Naからなる絶縁膜10が存在している。ここにおいて
pn接合PNはp型不純物としてたとえば亜鉛(Zn
)の拡散によって形成されたものである。また第13図
に示した発光素子は突起Pに特徴がある。すなわち、基
板Bの片面上に設けた突起Pが該面上を横切って延在す
る一条の細長い四角柱状を呈し、しかもこの突起Pの長
さは少なくとも100〜75,000/、mである。そ
のため突起P内に延在するpn接合PNも、突起I〕の
側面に沿って突起Pを縦断する方向に存在する。さらに
第15図に示す発光素子は、基板Bに切頭円錐台形状の
貫通孔1−Tを形成し、この貫通孔Hの内壁面にZnを
拡散させて内壁面に沿って延在するpn接合1)Nを含
むZn拡散領域を形成したものであり、V↑通孔1)の
内壁面及び基板Bの下面に電極E1が、基板Bの」二面
に環状の電極E2がそれぞれ設りられている。
する発光素子として、第12図、第13図及び第15図
に示したような構造の発光素子を提案している。まず第
12図に示した発光素子は、基板Bと、その片面上に設
けた円柱状突起Pと、円柱状突起Pの側周面及び基板B
の上面に設けたp側電極E1と、基板Bの下面に設けた
n側電極E2とからなるものである。円柱状突起P内に
は基板Bに対して垂直方向に延在するpn接合PNが、
また基板Bの上面と電極E1との間には5i02や5i
Naからなる絶縁膜10が存在している。ここにおいて
pn接合PNはp型不純物としてたとえば亜鉛(Zn
)の拡散によって形成されたものである。また第13図
に示した発光素子は突起Pに特徴がある。すなわち、基
板Bの片面上に設けた突起Pが該面上を横切って延在す
る一条の細長い四角柱状を呈し、しかもこの突起Pの長
さは少なくとも100〜75,000/、mである。そ
のため突起P内に延在するpn接合PNも、突起I〕の
側面に沿って突起Pを縦断する方向に存在する。さらに
第15図に示す発光素子は、基板Bに切頭円錐台形状の
貫通孔1−Tを形成し、この貫通孔Hの内壁面にZnを
拡散させて内壁面に沿って延在するpn接合1)Nを含
むZn拡散領域を形成したものであり、V↑通孔1)の
内壁面及び基板Bの下面に電極E1が、基板Bの」二面
に環状の電極E2がそれぞれ設りられている。
これらの発光素子はいずれも電極IiL E2間に電流
を流すことにより、第12図及び第13図に示したもの
では突起[)から、第15図に示したものでは貫通孔1
)から基板Bに対して垂直方向にそれぞれ光をメ攻出す
ることができる。
を流すことにより、第12図及び第13図に示したもの
では突起[)から、第15図に示したものでは貫通孔1
)から基板Bに対して垂直方向にそれぞれ光をメ攻出す
ることができる。
ところで、第12図及び第13図からも明らかであるが
、第12図に示すものの突起Pの径方向における断面、
並びに第13図に示すものの突起Pの横断方向におりる
断面を示した第14図において、本来この種の発光素子
は基板Bに対して垂直方向に発光することを目的とする
ものであり、それがために突起■)の側周面及び側面の
電極E1からpn接合PNを含む活性領域に電流が効率
良く注入されるように、基板Bの上面と電極[!1との
間に絶縁膜10を介在させている。この絶縁膜10によ
り、基板Bの上面の電極E1から、基板Bの下面の電極
E2に無駄な電流が流れるのを阻止している。第15図
のものも同様であり、基板Bの下面の電極E1から上面
の電極E2に電流が直接流れるのを基板Bの下面と電極
E1との間に介在させた絶縁膜10によって防いでいる
。
、第12図に示すものの突起Pの径方向における断面、
並びに第13図に示すものの突起Pの横断方向におりる
断面を示した第14図において、本来この種の発光素子
は基板Bに対して垂直方向に発光することを目的とする
ものであり、それがために突起■)の側周面及び側面の
電極E1からpn接合PNを含む活性領域に電流が効率
良く注入されるように、基板Bの上面と電極[!1との
間に絶縁膜10を介在させている。この絶縁膜10によ
り、基板Bの上面の電極E1から、基板Bの下面の電極
E2に無駄な電流が流れるのを阻止している。第15図
のものも同様であり、基板Bの下面の電極E1から上面
の電極E2に電流が直接流れるのを基板Bの下面と電極
E1との間に介在させた絶縁膜10によって防いでいる
。
しかしながら、絶縁膜10は発光による活性領域での発
熱の放散を妨げる作用をし、第12図及び第13図のも
のでは基板Bの上面の電極E1からの放熱が、また第1
5図のものでは基板Bの下面の電極[!1からの放熱が
悪化し、延いては活性領域だけでなく素子全体がかなり
の高温になる恐れがある。また絶縁膜10を設けたこと
により、特に第14図に点線で囲んだ部分及びこれに準
する部分などにおいて短絡して素子が破損することもあ
る。
熱の放散を妨げる作用をし、第12図及び第13図のも
のでは基板Bの上面の電極E1からの放熱が、また第1
5図のものでは基板Bの下面の電極[!1からの放熱が
悪化し、延いては活性領域だけでなく素子全体がかなり
の高温になる恐れがある。また絶縁膜10を設けたこと
により、特に第14図に点線で囲んだ部分及びこれに準
する部分などにおいて短絡して素子が破損することもあ
る。
従って本発明の目的は、テープなどの検査用、OA機器
などの表示用または光フアイバ通信用に最適で光の集束
性に優れかつ高輝度に発光すると共に、SiO□やSi
N<などからなる絶縁膜を設けることなく発光による熱
の放散の改善された半導体発光素子を提供することにあ
る。
などの表示用または光フアイバ通信用に最適で光の集束
性に優れかつ高輝度に発光すると共に、SiO□やSi
N<などからなる絶縁膜を設けることなく発光による熱
の放散の改善された半導体発光素子を提供することにあ
る。
前記[1的は、半導体板材と、該半導体板材に設番」た
p型不純物領域を形成するための部分と、該p型不純物
領域形成部分に半導体板材に対して垂直方向に延在する
pn接合を含むp型不純物領域を有し、p型不純物領域
形成部分を含む部分に設けたAu7.nからなるp側電
極と、半導体板材の任意の箇所に設けたn側電極とから
なる半導体発光素子により達成される。
p型不純物領域を形成するための部分と、該p型不純物
領域形成部分に半導体板材に対して垂直方向に延在する
pn接合を含むp型不純物領域を有し、p型不純物領域
形成部分を含む部分に設けたAu7.nからなるp側電
極と、半導体板材の任意の箇所に設けたn側電極とから
なる半導体発光素子により達成される。
本発明の半導体発光素子は、基本的には本発明者等が先
に提案している第12図、第13図及び第15図に示し
たもの、すなわちp型不純物領域(たとえばp型不純物
としてZnを拡散すること)によりpn接合を形成し、
pn接合を含む活性領域に効率良く電流が注入されるよ
うにSiO□や5iNnなどからなる絶縁膜を設けたも
のを改良したものである。
に提案している第12図、第13図及び第15図に示し
たもの、すなわちp型不純物領域(たとえばp型不純物
としてZnを拡散すること)によりpn接合を形成し、
pn接合を含む活性領域に効率良く電流が注入されるよ
うにSiO□や5iNnなどからなる絶縁膜を設けたも
のを改良したものである。
それ故、本発明の半導体発光素子において、その特徴と
しては、p側電極[!■の材料に通常使用しているCr
−AuをAuZnに変えたことである。これは、突起
Pまたは基板Bがn型GaAsからなる場合、突起Pに
p型不純物として、例えばZnを拡散させると拡散領域
はn型GaAsになり、このp型不純物領域(n型Ga
As)に対してはZnをp゛ ドーパントにしたAuZ
nがあるからであり、しかもこの1)uZnは、p型不
純物領域とのみオーミックコンタクトを示すので、活性
領域に効率良く電流が注入されると共に、n型GaAs
に対してはオーミックコンタクトを示さないので、活性
領域以外の部分には無駄な電流が流れないからである。
しては、p側電極[!■の材料に通常使用しているCr
−AuをAuZnに変えたことである。これは、突起
Pまたは基板Bがn型GaAsからなる場合、突起Pに
p型不純物として、例えばZnを拡散させると拡散領域
はn型GaAsになり、このp型不純物領域(n型Ga
As)に対してはZnをp゛ ドーパントにしたAuZ
nがあるからであり、しかもこの1)uZnは、p型不
純物領域とのみオーミックコンタクトを示すので、活性
領域に効率良く電流が注入されると共に、n型GaAs
に対してはオーミックコンタクトを示さないので、活性
領域以外の部分には無駄な電流が流れないからである。
これにより、SiO□やSiN<などからなる絶縁膜は
不要になり、発光による熱の放散も改善されることにな
る。しかしてp型不純物領域を形成する方法としては、
上記の拡散による方法の他、エピタキシャル成長時にp
型不純物としてZnなどを含んだ層を成長させる方法で
もよく、特に限定されるものではなく、どのような方法
を用いても同じ作用・効果を得ることができる。
不要になり、発光による熱の放散も改善されることにな
る。しかしてp型不純物領域を形成する方法としては、
上記の拡散による方法の他、エピタキシャル成長時にp
型不純物としてZnなどを含んだ層を成長させる方法で
もよく、特に限定されるものではなく、どのような方法
を用いても同じ作用・効果を得ることができる。
さらにAuZn電極に金(Au)からなる放熱層を設け
たものでは、放熱が−・段と向」二するが、Auは電気
及び熱伝導性に優れている上、^uZn電極に対して非
常に付着し易いからである。
たものでは、放熱が−・段と向」二するが、Auは電気
及び熱伝導性に優れている上、^uZn電極に対して非
常に付着し易いからである。
なお本発明において、使用されている「半導体板材(基
板)に対して垂直方向に延在するpn接合を含むp型不
純物領域」の文章のうち“垂直方向”という語句の意味
は、基板に対して角度90度の直角方向のみと限定的に
解釈する必要はなく、基板に対して90度より若干大き
い、または小さい傾斜角度をも包含する。
板)に対して垂直方向に延在するpn接合を含むp型不
純物領域」の文章のうち“垂直方向”という語句の意味
は、基板に対して角度90度の直角方向のみと限定的に
解釈する必要はなく、基板に対して90度より若干大き
い、または小さい傾斜角度をも包含する。
以下、本発明の半′1.q体発光素子を実施例に基づい
て説明する。
て説明する。
本発明の半導体発光素子の第一の実施例を第1図及び第
3図に示す。この発光素子は、図からも明らかj、C、
!うに本発明者等が先に提案している第13図に示した
ものと!、(本釣には同一であり、n型G様Sからなる
半導体板材(基板)Bと、その基板Bの片面上において
一方の端縁から他方の端縁まで直線的に設けたn型Ga
Asからなる細長い一条の四角柱状突起Pと、突起Pの
両側面及び基板Bの突起Pを形成した側の面(基板Bの
上面)に設けたAuZnからなるp側電極E1と、基板
Bの下面に設けたn側電極E2と、p側電極El上に設
けたAuからなる放熱層1とで構成されている。突起P
内には、その両側面に沿ってp型不純物としてZnが拡
散され、基板Bに対して垂直方向に延在するZn拡散領
域が形成され、その拡散フロントでpn接合PNが形成
されている。
3図に示す。この発光素子は、図からも明らかj、C、
!うに本発明者等が先に提案している第13図に示した
ものと!、(本釣には同一であり、n型G様Sからなる
半導体板材(基板)Bと、その基板Bの片面上において
一方の端縁から他方の端縁まで直線的に設けたn型Ga
Asからなる細長い一条の四角柱状突起Pと、突起Pの
両側面及び基板Bの突起Pを形成した側の面(基板Bの
上面)に設けたAuZnからなるp側電極E1と、基板
Bの下面に設けたn側電極E2と、p側電極El上に設
けたAuからなる放熱層1とで構成されている。突起P
内には、その両側面に沿ってp型不純物としてZnが拡
散され、基板Bに対して垂直方向に延在するZn拡散領
域が形成され、その拡散フロントでpn接合PNが形成
されている。
本実施例の発光素子は、p型不純物領域をp型不純物(
たとえばZn)を拡散させることにより形成したもので
、電極E1.82間に電流を注入した場合、突起P内の
pn接合PNを含む活性領域によって、突起Pから突起
Pの全長にわたって実質的に基板Bに対して垂直方向に
かつ線状に発光する。
たとえばZn)を拡散させることにより形成したもので
、電極E1.82間に電流を注入した場合、突起P内の
pn接合PNを含む活性領域によって、突起Pから突起
Pの全長にわたって実質的に基板Bに対して垂直方向に
かつ線状に発光する。
しかも、電流は突起Pの両側面の電極[1からpn接合
PMを含む活性領域を通って基板Bの下面の電極E2に
流れるが、基板Bの上面の電極I!1から電極I!2に
は流れないので、活性領域への電流の注入効率が向−1
ニし、その結果として発光輝度が増大することになる。
PMを含む活性領域を通って基板Bの下面の電極E2に
流れるが、基板Bの上面の電極I!1から電極I!2に
は流れないので、活性領域への電流の注入効率が向−1
ニし、その結果として発光輝度が増大することになる。
これは前述した如くp型不純物領域とし゛(の7.n拡
散領域に対してのみ^uZn電極E1がオーミックコン
タクトを呈するからである。また、基板BにSin、や
SiN4などからなる絶縁膜を設けていないので、基板
Bの上面の電極Elからも熱が効率良く放散され、素子
全体が高温になるようなことはなく、素子が破1封する
ようなこともない。さらには電極El上にAllからな
る放熱層1を設けたことにより、放熱が一段と向上する
他、発光輝度の増大、発光素子の寿命の向上、発光素子
の発光波長出力の安定などの効果が付加される。
散領域に対してのみ^uZn電極E1がオーミックコン
タクトを呈するからである。また、基板BにSin、や
SiN4などからなる絶縁膜を設けていないので、基板
Bの上面の電極Elからも熱が効率良く放散され、素子
全体が高温になるようなことはなく、素子が破1封する
ようなこともない。さらには電極El上にAllからな
る放熱層1を設けたことにより、放熱が一段と向上する
他、発光輝度の増大、発光素子の寿命の向上、発光素子
の発光波長出力の安定などの効果が付加される。
このような発光素子は、基板Bに対して垂直方向に延在
する活性領域を有する構造であることにより、活性領域
からの光は集束性に優れ、かつ高輝度で均一に発光する
ので、検査、表示または通信用とし°ζ最適であり、た
とえば第1図に示した発光素子を光ファイバと結合して
通信用として使用する場合には、突起Pの全長にわたっ
て整合するように光ファイバを一直線状(−次元)にア
レイ化したものを突起Pの頂上面に簡単に結合できる。
する活性領域を有する構造であることにより、活性領域
からの光は集束性に優れ、かつ高輝度で均一に発光する
ので、検査、表示または通信用とし°ζ最適であり、た
とえば第1図に示した発光素子を光ファイバと結合して
通信用として使用する場合には、突起Pの全長にわたっ
て整合するように光ファイバを一直線状(−次元)にア
レイ化したものを突起Pの頂上面に簡単に結合できる。
第2図及び第3図に示す第二の実施例も第12図のもの
と基本構造に差異はないが、p側電極E1がAuZnか
らなり、この電極El上にAuからなる放熱層1を設け
たことを特徴とし、第一の実施例のものと同様に活性領
域への電流の注入効率が良く、放熱にも優れている。
と基本構造に差異はないが、p側電極E1がAuZnか
らなり、この電極El上にAuからなる放熱層1を設け
たことを特徴とし、第一の実施例のものと同様に活性領
域への電流の注入効率が良く、放熱にも優れている。
上記の第−及び第二の実施例において、突起■〕の横断
方向及び径方向の断面形状は、共に第4図(alに示し
たように長方形状を呈するが、これは特に限定はなく、
たとえばfblに示す如(台形状及び切頭円錐台形状に
して光ファイバに対して一層結合し易いように光を集束
させるもよく、或いは(C1のように逆台形状及び逆切
頭円錐台形状とし使用目的に応して適度に発散しても構
わない。
方向及び径方向の断面形状は、共に第4図(alに示し
たように長方形状を呈するが、これは特に限定はなく、
たとえばfblに示す如(台形状及び切頭円錐台形状に
して光ファイバに対して一層結合し易いように光を集束
させるもよく、或いは(C1のように逆台形状及び逆切
頭円錐台形状とし使用目的に応して適度に発散しても構
わない。
さらに、突起Pの平面形状も長方形状及び円形状である
必要はなく、第5図(81〜tc+に示すように、第一
の実施例では側面の両方または一方に、第二の実施例で
は側周面に四角形、三角形または半円形などの凹部を形
成してもよい。突起Pの平面形状をこのような形状にす
ることによって、凹部を設けないものに比べて活性領域
での基板Bに対して平行方向への光の励起が抑制され、
基板Bに対して垂直方向への光の励起がより促進される
と共に、実質上活性領域が増大するので、効率の良いか
つ輝度の高い垂直方向の発光が得られることになる。
必要はなく、第5図(81〜tc+に示すように、第一
の実施例では側面の両方または一方に、第二の実施例で
は側周面に四角形、三角形または半円形などの凹部を形
成してもよい。突起Pの平面形状をこのような形状にす
ることによって、凹部を設けないものに比べて活性領域
での基板Bに対して平行方向への光の励起が抑制され、
基板Bに対して垂直方向への光の励起がより促進される
と共に、実質上活性領域が増大するので、効率の良いか
つ輝度の高い垂直方向の発光が得られることになる。
−に記第一及び第二の実施例の変更例を第6図に示す。
この変更例でばAuZn電極nilのAu放熱層1をさ
らに厚く設けてあり、Auの特性からして放熱が−・層
高まる。
らに厚く設けてあり、Auの特性からして放熱が−・層
高まる。
第7図に示した発光素子は、第1図に示したものを二次
元アレイ化したもの、すなわち基板B上に互いに平行な
細長い三条の突起Pを設けたもので、光ファイバと結合
するには、三列に整列させて二次元アレイ化した光ファ
イバを使用すればよい。用途に応じて基板B上に多条の
突起Pを設けた発光素手番J、光ファイバとの結合が容
易であり、実用上極めて便利なものである。
元アレイ化したもの、すなわち基板B上に互いに平行な
細長い三条の突起Pを設けたもので、光ファイバと結合
するには、三列に整列させて二次元アレイ化した光ファ
イバを使用すればよい。用途に応じて基板B上に多条の
突起Pを設けた発光素手番J、光ファイバとの結合が容
易であり、実用上極めて便利なものである。
次に、第1図に示した第一の実施例の半導体発光素子の
製造方法の一例を、n型GaAs基板を用いた場合につ
いて第8図(al〜(klを参照しながら説明する。こ
こにおいて使用する基板は、発光素子の用途に応じた一
条の突起の長さを縦方向または横方向に有するものを使
用すればよく、たとえば突起の全長が1〜2印である発
光素子を製造する場合は、それに応じた長さを有する基
板を用いればよい。また、基板の厚さは通常は300〜
500戸である。
製造方法の一例を、n型GaAs基板を用いた場合につ
いて第8図(al〜(klを参照しながら説明する。こ
こにおいて使用する基板は、発光素子の用途に応じた一
条の突起の長さを縦方向または横方向に有するものを使
用すればよく、たとえば突起の全長が1〜2印である発
光素子を製造する場合は、それに応じた長さを有する基
板を用いればよい。また、基板の厚さは通常は300〜
500戸である。
まず、n型GaAs基板B(第8図(al参照)の上面
全体に自体既知のマスキング剤(たとえば窒化ケイ素、
酸化ケイ素などが例示され、これらは電子ビーム蒸着、
スパッタ、CVD法などによって適用される)でマスク
層Mを施す(第8図Tbl参照)。
全体に自体既知のマスキング剤(たとえば窒化ケイ素、
酸化ケイ素などが例示され、これらは電子ビーム蒸着、
スパッタ、CVD法などによって適用される)でマスク
層Mを施す(第8図Tbl参照)。
次に、フォトリソグラフィを行うべく、マスク層Mの」
二面にレジストRを塗布して、所望の幅及び長さのパタ
ーン(−条の突起Pの平面形状であってこの場合は細長
い長方形のパターン、第5図ta+〜(C1に示したよ
うな形状にする場合はそれと同一のパターン)をマスク
層Mの上面のほぼ中央に露光・現像しく第8図Tbl参
照)、マスク層MをNl(、F−1)F系バツフアエツ
チングなどによりエツチングしてパターン化する(第8
図Tbl参照)。
二面にレジストRを塗布して、所望の幅及び長さのパタ
ーン(−条の突起Pの平面形状であってこの場合は細長
い長方形のパターン、第5図ta+〜(C1に示したよ
うな形状にする場合はそれと同一のパターン)をマスク
層Mの上面のほぼ中央に露光・現像しく第8図Tbl参
照)、マスク層MをNl(、F−1)F系バツフアエツ
チングなどによりエツチングしてパターン化する(第8
図Tbl参照)。
エツチング後、たとえば反応性イオンエツチング法(R
IB)または反応性イオンビームエツチング法(RIB
E)により上記n型GaAs基板Bを所定の深さまでイ
オンエツチングし、基板B上に所定の高さを有するn型
GaAsからなる細長い一条の突起■〕を形成する(第
8図Tbl参照)。当該突起Pの頂」二面には、上記の
工程の際に施与したマスク層M及びレジストRが存在し
ているが、該マスク層M及びレジストRを残存させて置
きマスク状態にした後に、p型の不純物としてZnの拡
散を行って、突起I)内にその両側面に沿って基板Bに
対して垂直方向に延在する拡散領域(活性領域を含む)
を、また基板B内にその上面に沿って基板Bに対して平
行方向に延在する拡散領域をそれぞれ形成して、この領
域をp型不純物領域であるp型GaAsとし、これによ
りZnの拡散していない領域と拡散フロントとの界面に
pn接合PIJを形成する(第8図(fl参照)。
IB)または反応性イオンビームエツチング法(RIB
E)により上記n型GaAs基板Bを所定の深さまでイ
オンエツチングし、基板B上に所定の高さを有するn型
GaAsからなる細長い一条の突起■〕を形成する(第
8図Tbl参照)。当該突起Pの頂」二面には、上記の
工程の際に施与したマスク層M及びレジストRが存在し
ているが、該マスク層M及びレジストRを残存させて置
きマスク状態にした後に、p型の不純物としてZnの拡
散を行って、突起I)内にその両側面に沿って基板Bに
対して垂直方向に延在する拡散領域(活性領域を含む)
を、また基板B内にその上面に沿って基板Bに対して平
行方向に延在する拡散領域をそれぞれ形成して、この領
域をp型不純物領域であるp型GaAsとし、これによ
りZnの拡散していない領域と拡散フロントとの界面に
pn接合PIJを形成する(第8図(fl参照)。
拡散工程の後に、基板B内に延在する拡散領域を除去す
べく、RIEまたはRIBEにより再びn型GaAs基
板Bをイオンエツチングしく第8図(gl参照)、また
基板Bの下面にn側の電極材として、例えばAu−Ge
からなる電極E2を真空蒸着などの手段によって設け(
第8図th+参照)、突起Pの両側面、突起P上のレジ
ス)Rの上面及び基板Bの上面にp側の電極材としてA
u −Znからなる電極[!■を同様に真空蒸着などの
手段によって設け(第8図ill参照)、さらに電極b
l上にAuからなる放熱層1を真空蒸着などを用いて設
ける(第8図(」)参照)。
べく、RIEまたはRIBEにより再びn型GaAs基
板Bをイオンエツチングしく第8図(gl参照)、また
基板Bの下面にn側の電極材として、例えばAu−Ge
からなる電極E2を真空蒸着などの手段によって設け(
第8図th+参照)、突起Pの両側面、突起P上のレジ
ス)Rの上面及び基板Bの上面にp側の電極材としてA
u −Znからなる電極[!■を同様に真空蒸着などの
手段によって設け(第8図ill参照)、さらに電極b
l上にAuからなる放熱層1を真空蒸着などを用いて設
ける(第8図(」)参照)。
その後、突起P上のAu放熱層1、電極[!1、レジス
トR及びマスク層Mをリフトオフ法により除去する(第
8図fkl参照)ことにより、第1図fal、(blに
示した如く基板B上に細長い一条の突起Pを有し、突起
P内に基板Bに対して垂直方向に延在するpn接合PN
を含む活性領域を有し、かつ基板B内に絶縁膜を有しな
い半導体発光素子が製造される。
トR及びマスク層Mをリフトオフ法により除去する(第
8図fkl参照)ことにより、第1図fal、(blに
示した如く基板B上に細長い一条の突起Pを有し、突起
P内に基板Bに対して垂直方向に延在するpn接合PN
を含む活性領域を有し、かつ基板B内に絶縁膜を有しな
い半導体発光素子が製造される。
さらに第9図及び第10図に第三の実施例を示す。
これは第15図のものの改良で、p側電極[!1がAu
Znからなり、電極[1上にAu放熱層1を設けてあり
、第一・及び第二の実施例のものと同様の作用・効果が
得られる。
Znからなり、電極[1上にAu放熱層1を設けてあり
、第一・及び第二の実施例のものと同様の作用・効果が
得られる。
以下に第三の実施例の製法の一例をn型GaAs基板を
用いた場合について第1)図01参照(klを参照しな
がら説明する。
用いた場合について第1)図01参照(klを参照しな
がら説明する。
まず、四角柱状のn 1GaAs基板B(第1)図+8
1参照)の下面全体(図中では工程の都合上基板Bを逆
様にしである)に自体既知のマスキング剤(たとえば窒
化ケイ素、酸化ケイ素などが例示され、これらは電子ビ
ーム蒸竹、スパッタ、CVD法などによって適用される
)でマスク層Mを施す(第1)図(bl参照)。次にフ
ォトリソグラフィを行うべく、マスク層間上にレジスI
−Rを塗布して、環状のパターン(基板Bのほぼ中央に
円形を形成するパターン)をマスク層Mに露光・現像し
く第3図(C1参照)、マスク層MをCFJガスを用い
たRIEなどによりエツチングしてパターン化する(第
1)図(1)参照)。
1参照)の下面全体(図中では工程の都合上基板Bを逆
様にしである)に自体既知のマスキング剤(たとえば窒
化ケイ素、酸化ケイ素などが例示され、これらは電子ビ
ーム蒸竹、スパッタ、CVD法などによって適用される
)でマスク層Mを施す(第1)図(bl参照)。次にフ
ォトリソグラフィを行うべく、マスク層間上にレジスI
−Rを塗布して、環状のパターン(基板Bのほぼ中央に
円形を形成するパターン)をマスク層Mに露光・現像し
く第3図(C1参照)、マスク層MをCFJガスを用い
たRIEなどによりエツチングしてパターン化する(第
1)図(1)参照)。
エツチング後、たとえばRIEまたはRTBEにより上
記n型GaAs基板Bの中央に穴を開け、テーパをもた
せながらイオンエツチングして基板Bに穴を貫通し、基
板Bに切頭円錐台形状の貫通孔Hを形成する(第1)図
(e)参照)。基板Bの下面には、上記の工程の際に施
与したマスクNM及びレジストRが存在しているが、該
マスク層M及びレジストRを残存させて基板Bの下面を
マスク状態にして置いた後に、p型の不純物としてたと
えばZnの拡散を行って、貫通孔Hの内壁面に沿って基
板Bに対して垂直方向に延在する拡散領域(活性領域を
含む)を形成して、この領域をp型不純物領域であるp
型GaAsとし、これによりZnの拡散していない領域
と拡散フロントとの界面にpn接合PNを形成する(第
1)図(fl参照)。なおこの工程(flで基板Bの上
面にも拡散領域が形成されるが、この領域は研磨により
削り取る。
記n型GaAs基板Bの中央に穴を開け、テーパをもた
せながらイオンエツチングして基板Bに穴を貫通し、基
板Bに切頭円錐台形状の貫通孔Hを形成する(第1)図
(e)参照)。基板Bの下面には、上記の工程の際に施
与したマスクNM及びレジストRが存在しているが、該
マスク層M及びレジストRを残存させて基板Bの下面を
マスク状態にして置いた後に、p型の不純物としてたと
えばZnの拡散を行って、貫通孔Hの内壁面に沿って基
板Bに対して垂直方向に延在する拡散領域(活性領域を
含む)を形成して、この領域をp型不純物領域であるp
型GaAsとし、これによりZnの拡散していない領域
と拡散フロントとの界面にpn接合PNを形成する(第
1)図(fl参照)。なおこの工程(flで基板Bの上
面にも拡散領域が形成されるが、この領域は研磨により
削り取る。
拡散工程の後に、基板Bの下面のマスク層M及びレジス
トRを1il14.F−1)F系バソフアエツヂングな
どによってリフトオフする(第1)図(gl参照)。そ
して、貫通孔Hの内壁面及び基板Bの下面にp側の電極
材としてAu−Znからなる電極E1を、Zn、^Uの
順に行うスパッタか、またはAu −Zn合金を真空蒸
着などの手段によって設け、さらに電極bl上にAuか
らなる放熱層1を真空蒸着などを用いて設ける(第1)
図(1)参照)。次にフォトリングラフィを行うべく、
逆様にした状態の基板Bの上面において露出する拡散領
域を覆うようにレジストR”を塗布して、これをパター
ン化しく第1)図(1)参照)、基板Hの上面及びレジ
ス)R”上にn側の電極材としてたとえばAu−Geか
らなる電極E2を電極E1と同様に真空蒸着などの手段
によって設け(第1)図01参照)、その後、レジスト
R°上の不要な電極[2をレジストR゛ と共にリフト
オフ法により除去する(第1)図(ト))参照)ことに
より、第9図に示した構造の発光素子が製造される。
トRを1il14.F−1)F系バソフアエツヂングな
どによってリフトオフする(第1)図(gl参照)。そ
して、貫通孔Hの内壁面及び基板Bの下面にp側の電極
材としてAu−Znからなる電極E1を、Zn、^Uの
順に行うスパッタか、またはAu −Zn合金を真空蒸
着などの手段によって設け、さらに電極bl上にAuか
らなる放熱層1を真空蒸着などを用いて設ける(第1)
図(1)参照)。次にフォトリングラフィを行うべく、
逆様にした状態の基板Bの上面において露出する拡散領
域を覆うようにレジストR”を塗布して、これをパター
ン化しく第1)図(1)参照)、基板Hの上面及びレジ
ス)R”上にn側の電極材としてたとえばAu−Geか
らなる電極E2を電極E1と同様に真空蒸着などの手段
によって設け(第1)図01参照)、その後、レジスト
R°上の不要な電極[2をレジストR゛ と共にリフト
オフ法により除去する(第1)図(ト))参照)ことに
より、第9図に示した構造の発光素子が製造される。
」二速の実施例の発光素子は、n型GaAs基板のみを
用いて製造したものであるが、発光材料を変えることに
より、すなわち化合物半導体の禁制帯幅の異なる材料を
使用することにより、発光波長を種々に変えることも可
能である。発光材料としては、m−v族化合物半導体で
あるGaAs、 GaP、八1GaAs、、 InP、
InGaAsP、 rnGaP、 InAsS
b、 GaAsP、、 GaN。
用いて製造したものであるが、発光材料を変えることに
より、すなわち化合物半導体の禁制帯幅の異なる材料を
使用することにより、発光波長を種々に変えることも可
能である。発光材料としては、m−v族化合物半導体で
あるGaAs、 GaP、八1GaAs、、 InP、
InGaAsP、 rnGaP、 InAsS
b、 GaAsP、、 GaN。
InAsP、 InAsSbなど、m−vr族化合物半
導体であるZn5e、 ZnS、 ZnO1CdSe、
CdTeなど、IV−’t/I族化合物半導体である
PbTe、 Pb5nTeXPbSnSeなど、更にI
V−IV族化合物半導体であるSiCなどがあり、それ
ぞれの材料の長所を活かして適用することが可能である
。また本発明において、電極El、E2は、実施例に示
す大きさ及び形状に特定されるものではなく、基板Bに
対して垂直方向に発光しうる限り、任意の大きさ及び形
状で設けることができ、特にp側電極であるAuZn電
極E1はZn拡散領域に効率良く電流を注入でき、かつ
発光による熱を十分に放散できるのならば、その大きさ
及び形状が限定されることはない。
導体であるZn5e、 ZnS、 ZnO1CdSe、
CdTeなど、IV−’t/I族化合物半導体である
PbTe、 Pb5nTeXPbSnSeなど、更にI
V−IV族化合物半導体であるSiCなどがあり、それ
ぞれの材料の長所を活かして適用することが可能である
。また本発明において、電極El、E2は、実施例に示
す大きさ及び形状に特定されるものではなく、基板Bに
対して垂直方向に発光しうる限り、任意の大きさ及び形
状で設けることができ、特にp側電極であるAuZn電
極E1はZn拡散領域に効率良く電流を注入でき、かつ
発光による熱を十分に放散できるのならば、その大きさ
及び形状が限定されることはない。
以上説明したように、本発明の半導体発光素子&j、半
導体板材(基板)にp型不純物領域を形成し、このp型
不純物領域の部分に^uZnからなるp側電極を設け、
基板に5i02や5iNaなどからなる絶縁膜を設けて
いないので、pn接合を含む活性領域に電流が効率良く
注入され、発光による熱の放散に優れ、破損するような
こともないと共に、優れた集束性かつ輝度の高い発光が
得られ、テープなどの検査用、OA機器などの表示用ま
たは光フアイバ通信用として最適なものであり、光ファ
イバとの結合が容易であり、しかもその製造工程も簡単
で大量生産することができ、製造工程において任意の発
光パターンを得ることができ、さらにAuZn電極」二
に篩からなる放熱層を設けたものでは、放熱が一段と向
上するなど、実用上非常に有用なものである。
導体板材(基板)にp型不純物領域を形成し、このp型
不純物領域の部分に^uZnからなるp側電極を設け、
基板に5i02や5iNaなどからなる絶縁膜を設けて
いないので、pn接合を含む活性領域に電流が効率良く
注入され、発光による熱の放散に優れ、破損するような
こともないと共に、優れた集束性かつ輝度の高い発光が
得られ、テープなどの検査用、OA機器などの表示用ま
たは光フアイバ通信用として最適なものであり、光ファ
イバとの結合が容易であり、しかもその製造工程も簡単
で大量生産することができ、製造工程において任意の発
光パターンを得ることができ、さらにAuZn電極」二
に篩からなる放熱層を設けたものでは、放熱が一段と向
上するなど、実用上非常に有用なものである。
第1図は本発明の半導体発光素子の第一の実施例の斜視
図、第2図は本発明の半導体発光素子の第二の実施例の
斜視図、第3図は第一の実施例の突起の横断方向かつ第
二の実施例の突起の径方向における断面図、第4図+a
l〜fc]は第1図及び第2図に示した発光素子の突起
の横断方向かつ径方向における断面形状の変更例を示す
断面図、第5図+al〜(C1は第1図に示した発光素
子の突起の平面形状の変更例を示す平面図、第6図は第
1図及び第2図に示した発光素子の変更例の断面図、第
7図は第1図に示した発光素子を二次元アレイ化したも
のの斜視図、第8図ial〜□□□)は第1図に示した
発光素子の製作工程の一例を示す流れ図、第9図は本発
明の半導体発光素子の第三の実施例の斜視図、第10図
は第9図に示した発光素子の断面図、第1)図は第9図
に示した発光素子の製作工程の一例を示す流れ図、第1
2図及び第13図は本発明者等が先に提案している半導
体発光素子の斜視図、第14図は第12図に示したもの
の突起の径方向かつ第13図に示したものの突起の横断
方向における断面図、第15図は本発明者等が先に提案
している半導体発光素子の一部破断斜視図である。 B :半導体板材(基板) P :突起 1):貫通孔 El :I)側ΔuZn電極[!2
: n側電極 PN :pn接合 1 ;^U放熱層 M :マスク層 R,、R1ニレジスト 特許出願人 新技術開発事業団(ばか6名)(a) (a) 第4図 (日) (こ) 第5図 (b)(こ)
図、第2図は本発明の半導体発光素子の第二の実施例の
斜視図、第3図は第一の実施例の突起の横断方向かつ第
二の実施例の突起の径方向における断面図、第4図+a
l〜fc]は第1図及び第2図に示した発光素子の突起
の横断方向かつ径方向における断面形状の変更例を示す
断面図、第5図+al〜(C1は第1図に示した発光素
子の突起の平面形状の変更例を示す平面図、第6図は第
1図及び第2図に示した発光素子の変更例の断面図、第
7図は第1図に示した発光素子を二次元アレイ化したも
のの斜視図、第8図ial〜□□□)は第1図に示した
発光素子の製作工程の一例を示す流れ図、第9図は本発
明の半導体発光素子の第三の実施例の斜視図、第10図
は第9図に示した発光素子の断面図、第1)図は第9図
に示した発光素子の製作工程の一例を示す流れ図、第1
2図及び第13図は本発明者等が先に提案している半導
体発光素子の斜視図、第14図は第12図に示したもの
の突起の径方向かつ第13図に示したものの突起の横断
方向における断面図、第15図は本発明者等が先に提案
している半導体発光素子の一部破断斜視図である。 B :半導体板材(基板) P :突起 1):貫通孔 El :I)側ΔuZn電極[!2
: n側電極 PN :pn接合 1 ;^U放熱層 M :マスク層 R,、R1ニレジスト 特許出願人 新技術開発事業団(ばか6名)(a) (a) 第4図 (日) (こ) 第5図 (b)(こ)
Claims (5)
- (1)半導体板材と、該半導体板材に設けたp型不純物
領域を形成するための部分と、該p型不純物領域形成部
分に半導体板材に対して垂直方向に延在するpn接合を
含むp型不純物領域を有し、p型不純物領域形成部分を
含む部分に設けたAuZnからなるp側電極と、半導体
板材の任意の箇所に設けたn側電極とからなることを特
徴とする半導体発光素子。 - (2)前記AuZn電極の表面上に金からなる放熱層を
設けてなることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載の半導体発光素子。 - (3)前記p型不純物領域形成部分が半導体板材の片面
上に設けた柱状突起であることを特徴とする特許請求の
範囲第(1)項または第(2)項記載の半導体発光素子
。 - (4)前記p型不純物領域形成部分が半導体板材の片面
上に設けた該面上を横切って延在する一条の突起である
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項または第(
2)項記載の半導体発光素子。 - (5)前記p型不純物領域形成部分が半導体板材に形成
した貫通孔であることを特徴とする特許請求の範囲第(
1)項または第(2)項記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61227547A JPS63119279A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61227547A JPS63119279A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63119279A true JPS63119279A (ja) | 1988-05-23 |
Family
ID=16862608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61227547A Pending JPS63119279A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63119279A (ja) |
-
1986
- 1986-09-25 JP JP61227547A patent/JPS63119279A/ja active Pending
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