JPS6327072A - 端面発光型ダイオ−ドおよびその製造方法 - 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】 〔概要〕 本発明はＮ型層とＰ型層およびこれらの層の間に形成さ
れた活性層とを有する端面発光型ダイオードにおいて、
少なくとも光放射端面の一つは斜めに形成されており、
かつ該端面には光透過特性の良好な絶縁膜が形成されて
いることを特徴どし、これにより端面で反射してダイオ
ード内部に戻る光の量を減らすことがａＴ　ｔＦ＝とな
る。従って光の発振する田植電流値が高く、アナログ信
号通信に適した特性を得ることができる。

本発明の製造方法はＮ型層と活性層とＰ型層からなる三
層構造の層を形成する工程と、前記三層構造の層をエツ
チングして該三層の端面を斜めに形成する工程と、前記
端面およびＮ型層又はＰ型層の１に絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜の一部を除去して電流狭窄用の開口部
を形成する工程と、重犯電流狭窄用の開口部の上に電極
を形成する工程とを有することを特徴とし、これにより
光の発振する閾値電流値が高く、アナログ信号変調に適
した端面発光型ダイオードを得ることができる。また端
面は斜めに形成されているのでこの端面１にウェハー状
態で端面の保護膜を形成することができるとともに、該
保護膜はＮ型層又はＰ型層の上に形成される絶縁膜と同
時に形成するので工程がより簡単になる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は発光型ダイオードに関し、更に詳しく言えば端
面発光型ダイオードとその製造方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

第４図は従来例に係る端面発光型ダイオードの斜視図で
あり、ｌはｎ　　ＩｎＰ基板、２はｎ−１ｎＰ基板１」
−に形成されたｎ−ＩｎＰ層（クラッド）Ｍ）、３＋ｔ
α−［、Ｐ膜２上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ層（活性
層）、４は１．Ｃ，Ａ、Ｐ膜３上に形成されたｐ　　Ｉ
ｎＰ層、５はｐ　−ＩｎＰ層４Ｘ：、に形成されたＰ　
　ＩｎＧａＡｓＰ層である。また６はＰ−Ｉｎｌｌｌｉ
ａＡｓＰ層５の１に形成された絶縁膜であり、−部が除
去されて電流狭窄用の開口部７が形成されている。８は
絶縁膜６の上に形成されたＴＩＩＩ！２゜９はＰＬ膜で
あり、これらの金属膜は開口？ｓ７を介してｐ−ｔ。Ｇ
ａ　Ａ、　Ｐ層５とオーミックコンタクトを形成してい
る。１０はＰ【膜９上に形成されたワイヤポンディング
用のＡｕ　メッキ膜である。１１はＩｎＧａＡｓＰ層３
（活性層）を含む各層の露出した端面を保護するための
保護膜であり、１２はｎ−ＩｎＰ基板ｌとオーミックコ
ンタクトを形成するＡｕＧｅ　　Ａｕ膜、１３はダイス
ポンド用のＡ、メッキ膜である。

次に第４図の発光型ダイオードを使用する場合について
説「Ｊｌすると、Ａ、メッキ膜１０と１３との間に電流
を流すと、該電流は開口部７によってＩｎＧａＡｓＰ層
３の一部に集中的に流れる。これによりＩｎＧａＡｓＰ
層３で生成した光は、図において矢印で示す方向に射出
する。

ところで発光型ダイオードは、レーザと異なり、Ａ、メ
ッキ膜１０．１３間に供給された′ＩＩｉ流の大きさに
比例した光を得、これをアナログ光通信に利用すること
等を目的としている。しかし端面発光型ダイオードは構
造的には毛導体レーザと同様であるから、′電流がある
イめを越えて流れるとき（閾値電流という、）、供給′
Ｉｋ流と生成光とのリニア特性がくずれ、特定の波長の
光のみが強く射出されるというレーザ特性を示す、従っ
て発光型ダイオードとして用いるときには１幅広いリニ
ア特性が４１ｔられるように、出来るだけ閾値電流を大
きくすることが望まれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はかかる点に鑑みて創作されたものであり、アナ
ログ光通信に適した特性を有する発光型ダイオードの提
供を目的とする。

また該発光型ダイオードの製造方法の提供を目的とする
。

〔問題点を解決するためのｆ段〕

本発明はＮｙ！１層とＰ型層およびこれらの層の間に形
成された活性層とを有する端面発光型ダイオードにおい
て、少なくとも光放射端面の一つは斜めに形成されてお
り、かつ該端面には光透過特性の良好な絶縁膜が形成さ
れていることを特徴とする。

また本発明端面発光型ダイオードの製造方法はＮ型層と
活性層とＰ型層からなる三層構造のエピタキシャル層を
形成する工程と、前記三層構造のエピタキシャル層をエ
ツチングして該三層の端面を斜めに形成する工程と、前
記端面およびＮ型層又はＰ型層の１に絶縁膜を形成する
工程と、前記絶縁膜の一部を除去して電流狭窄用の開口
部を形成する−［程と、前記電流狭窄用の開口部の旧に
電極を形成する工程とを有することを特徴とする特〔作
用〕 本発明の端面発光型ダイオードによれば端面のすくなく
とも１つは斜めに形成されているので、該端面において
反射した光の一部は活性層の方向とは異なる方向に反射
する。すなわち活性層に戻ってくる反射光が減少するの
でレーザー発振に必要な電流悶イめが高くなり１発光型
ダイオードの特性が改良される。

また本９．１１の端面発光型ダイオードの製造方法によ
れば、端面を斜めに形成しているので、ウェハー状態で
該端面上に無反射膜兼保護膜を形成できる。また該保護
膜と電流狭窄用に用いる絶縁膜とを同一の膜により形成
するので、工程が筒中になる。

〔実施例〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説１１す
る。第１図は本発明の実施例に係る端面発光型ダイオー
ドの斜視図であり、第２図は第１図の矢視断面図である
。

第４図（従来例の端面発光型ダイオード）と同じ番号で
示すものは同じものを示している。

第４図と異なる点は、ＩｎＧａＡｓＰ層３（活性層）を
含む各層の端面が創めに形成されていることと。

該端面の１に形成される保護膜と電流狭窄用にＰ　　Ｉ
ｎＧａＡ５Ｐ層５（コンタクト層）の七に形成される絶
縁膜が同一のＳｉＮ膜１４により形成されていることで
ある。なおＳｉＮＫ１１４の膜Ｊ’Ｊは発光波長を効果
的に取り出すため、次の無反射条件により設定される。

ｄ＝入◇／　４　ｎ　。

ここでｄ：膜厚、λ０　二発光波長、ｎ＝絶縁膜の屈折
率である。

次に実施例の作用効果について説明する。

Ａ、メッキ膜１０側からＡｕ　メッキ１ｌＱ１３側へ電
流を流すと、該’ｌｔｔ流は開口部７により狭窄されて
ＩｎＧａＡｓＰ層３（活性層）の一部に集中して流れる
。　ＩｎＧａＡｓＰ層３にはこの電流量に応じた光の量
が生成される。生成された光はＩｎＧａＡｓＰ層３を通
り、その一部は端面において反射される。しかし実施例
では端面が斜めに形成されているから、反射の：ｔＳｌ
の法則に従う反射光はＩｎＧａＡｓＰ層３（活性層）側
に戻らない、このためレーザ発振に必要な電ｔｔＬ田値
は高くなるので、電流量と生成光とのリニア関係を幅広
く維持することが可悌となる。

従ってアナログ光通信に適した特性を得ることができる
。また端面には無反射条件を満たす膜厚の５ＩＮＩ模１
４が形成されているので、端面から射出する透過光の量
が増加し、高出力化を図ることができる。

次に未発ＩＪＩの実施例に係る端面発光ダイオードの製
造方法について説明する。第３図（ａ）〜（ｆ）はその
製造工程を示す断面図である。

（１）第３図（ａ）に示すように、（１００）（７）ｎ
　　ＩｎＰ基板基板上にエピタキシャル成長法により、
バッファ層兼クラッド層のｎ−１ｎＰ層２を３〜５ル成
長し、次いで所望の発光波長組成のｔ、ｃａａ、ｐ膜３
（活性層）を１棒程度成長する。更にその上にＰ型のク
ラッド層のｐ−１，Ｐ層４を３棒程度成長し、次いでコ
ンタクト層のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層５をｌル程度成長す
る０次に端面エッチ川のマスクとして約３０００人の５
１０２膜１５をスパッタ法又はＣＶＤＩにより成長し、
更に（ｔｏｏ）Ｉ、Ｐノ人板１の＜Ｏｌｌ＞方向に光放
射端面を形成するため、＜０１１＞方向と直交する＜０
１１＞方向にＳＩＯ？Ｗ２１５のパターニングを行う。

（２）次に同図（ｂ）に示すように、化学反応によるエ
ツチングによりすくなくとも活性層のＩｎＧａＡｓＰ層
３を越える深さまでエツチングする。このとさのエツチ
ング用のエッチャントとしてはブロム：メチルアルコー
ル：　ＨＣ！Ｌ：ＨＮＯｚ　＝１：２００：５０：１０
０（容桔比）の組成のものが９！ましく、これによりＩ
ｎＰ層やＩｎＧａＡｓＰ層を均一にエツチングして、３
５〜６０’の傾斜をもつ光放射端面を＋１ｆ現性良く形
成することができる。なおイオンミーリング法により傾
斜端面を形成することちり濠である。

（３）次に同図（Ｃ）に示すように、全面にＳ、Ｎ膜１
４をウェハー状態で形成する。この５ｕｌｔ模ｌ４は電
流狭窄用の絶縁膜としての機走の外に端面保護の無反射
膜としての機走も兼ねるので、ｙ２厚としてはｄ＝１８
００人（入ｏ　＝１３００ｎｍ、ｎ＝１．８とする）が
選択される。このように端面の保護膜（ＳｔＮ＋模１４
）はウェハー状ｊ８で形成するものであるから、半導体
素子をチップ化又はアレイ化した後に各端面をＬ方に向
けて保護膜を形成するという従来の製造方法の煩雑さか
ら解放される。また電流狭窄用の絶縁膜と端面保護用の
保護膜は５ｉｌｌ　１１２　ｔ　４の形成により同時に
形成されるものであるから、製造工程が簡単となる。

（４）次いで同図（ｄ）に示すように、５ｉｌｌ膜１４
の−・部をエツチングしてコンタクト用の開口部７を形
成する。

（５）次に同図（ｅ）に示すようにそれぞれ約１０００
人の膜厚のＴｉ膜８およびＰｔ１ｆ１９を連続蒸着する
。これによりＳ、ＮＩＩ！２１４との密着性が良好で、
かつＰ　−ＩｎＧａＡｓＰ層５とのオーミックなコンタ
クトを形成する金属層を形成することができる。更にそ
の丘にワイヤポンディング川の約３終のＡ、メジ＋１Ｉ
２１Ｏを形成した後に、ドライエツチング法によりＰＩ
　Ｅ！９　、　Ｔｉ　ｉ［８を除去してＰ側電極製造工
程をＡ＝ｔ−（する。

（８）次に同図（ｆ）に示すように、ｎ　　ＩｎＰ基板
１の背面を適当量研磨して全体の厚さをｌＯＯ〜ｔＳＯ
，程度にし、蒸着法によりウェハー背面にＡｕＧｅ　　
Ａｕ等のｎ型オーミー２り金属を形成する。更にダイス
ポンドを容易にするため、Ａｕ　メッキ１膜１３を形成
してウェハープロセスは完了する。なお後に行われる半
導体素子の７レイ化やチップ化は襞間等の一般的な方法
が選ばれる。

なお本発明の実施例ではプレーナ型の端面発光ダイオー
ドについ２て説明したが、埋め込み型にも適用すること
がＭ　鋤であるし、結晶材料もＩｎＰ系に限らずＧａＡ
ｓ系やＧａＰ系等のその他の化合物半導体についても適
用可上である。更に形成される傾斜端面の敗は必要に応
じて選択されるものである。

〔発ＩＩの効果〕

以と説り１したように、本発明の端面発光型ダイオード
によれば、該端面の少なくとも１つが斜めに形成されて
いるので、該端面において反射した光のうち活性層方向
に戻る光の埴を減らすことができる。これによりレーザ
発振に必要な内偵電流が高くなるので、アナログ光変調
に適した改良された特性が（１られる。

また本発明の端面発光型ダイオードの製造方法によれば
ウェハー状態で、かつ電流狭窄用の絶縁膜のａ１＠を兼
ねた端面保＝へ用の保護膜を形成することができるので
、製造工程が筒中になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る端面発光型ダイオードの
斜視図。 第２図は第１図の矢視断面図。 第３ＵＡは本発明の実施例に係る端面発光型ダイオード
の製造方法を説明する断面図。 第４図は従来例に係る端面発光型ダイオードの創視図で
ある。 （符号の説ＩＪ１） ｌ・・・ｎ−ＩｎＰ基板、 ２＝・ｎ　　ＩｎＰ層（クラッド層）、３　”・ＴｎＧ
ａＡｓＰ層（活性層）。 ４・・・Ｐ　−ｔｎｐ層（クラッド層）、５・”　ｐ　
−１ｎＧａＡｓＰ層（コンタクト層）、６・・・絶縁膜
。 ７・・−関ｌ１部、 ８・・・ＴＩ膜。 ９・・・ＰＬｌｌ！２゜ １０　、　ｌ　３−Ａ、　　メッキ膜、ｉｉ・・・保護
膜。 １２−ＡｕＧｅ　　Ａｕｖ、 １４・・・ＳＩＮ　Ｉ模。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ型層とＰ型層およびこれらの層の間に形成され
   た活性層とを有する端面発光型ダイオードにおいて、少
   なくとも光放射端面の一つは斜めに形成されており、か
   つ該端面には光透過特性の良好な絶縁膜が形成されてい
   ることを特徴とする端面発光型ダイオード。
2. （２）Ｎ型層と活性層とＰ型層からなる三層構造の層を
   形成する工程と、 前記三層構造の層をエッチングして該三層の端面を斜め
   に形成する工程と、 前記端面およびＮ型層又はＰ型層の上に絶縁膜を形成す
   る工程と、 前記絶縁膜の一部を除去して電流狭窄用の開口部を形成
   する工程と、 前記電流狭窄用の開口部の上に電極を形成する工程とを
   有することを特徴とする端面発光型ダイオードの製造方
   法。
3. （３）前記絶縁膜は前記端面での放射光の透過が良好と
   なるような膜厚と屈折率を有するものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の端面発光型ダイオ
   ードの製造方法。