JPH05327018A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体発光装置及びその製造方法

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JPH05327018A
JPH05327018A JP14996992A JP14996992A JPH05327018A JP H05327018 A JPH05327018 A JP H05327018A JP 14996992 A JP14996992 A JP 14996992A JP 14996992 A JP14996992 A JP 14996992A JP H05327018 A JPH05327018 A JP H05327018A
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JP
Japan
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light emitting
mesa
compound semiconductor
groove
semiconductor
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JP14996992A
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English (en)
Inventor
Masashi Yoshimura
雅司 吉村
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極の蒸着工程における不要部分への金属付
着を防止して、光出力特性を均一させる。 【構成】 発光部分7の列の両側面にこの列と平行方向
に形成した逆メサ型のエッチング溝に、高抵抗の化合物
半導体の埋め込み層12が埋められて、電気的に分離さ
れたままエッチング前と同様の平坦な表面状態になって
いるので、その後、各発光部分7を分離する順メサ型の
エッチング溝を形成しても発光部分7に出っ張った角の
部分ができることはない。その結果、電極10を蒸着す
る際に必要のない部分にまで、金属が蒸着されることが
なくなり、発光部分7から発光される光を遮ったり、p
n接合部分をショートさせることがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モノリシック発光ダイ
オードアレイなどの半導体発光装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、発光ダイオードアレイは、光
源としてLEDプリンタ装置に使用されるなど各種装置
に使用されている。そして、単結晶基板上にエピタキシ
ャル成長させた各層からなる化合物半導体の表面に複数
の発光部分(発光ダイオード部)を列状に形成したモノ
リシック発光ダイオードアレイでは、それぞれの発光部
分が、選択拡散法やメサ型エッチング法などによって各
々分離されている。そして、例えば、GaAs基板上に
GaAsP層をエピタキシャル成長させた化合物半導体
の発光部分の分離を選択拡散法によって行う場合は、エ
ピタキシャル成長されたGaAsP層の各発光部分の境
界部分にZnを拡散する方法が多く採られているが、こ
の方法は、拡散マスクとGaAsP層表面との界面にZ
nが拡散しやすく、製造歩留まりが悪くなるという欠点
があった。
【0003】そこで、基板表面に凹凸を形成して各発光
部分を分離するメサ型エッチング法が多く用いられてい
る。このメサ型エッチング法を図5〜図8と共に説明す
る。図5はエッチング前の化合物半導体を示す斜視図、
図6は図5に示す化合物半導体をエッチングした半導体
発光装置のA−A断面図、図7は同じくB−B断面図、
図8は発光部分を示す一部拡大斜視図である。
【0004】図5に示す化合物半導体は、(1 0
0)p型GaAs基板1上に、p型Alw Ga1-w As
バッファ層2、p型Alx Ga1-x Asクラッド層3、
p型Aly Ga1-y As活性層4及びn型Alz Ga
1-z Asクラッド層5をLPE(液相成長法)等の手法
によって順次エピタキシャル結晶成長したものである
(但し、y<x,z)。そして、この上にSiO2 、S
iN等のエッチングマスク6を図のように設けて、パタ
ーニングしたのち、塩酸系或いはリン酸系のエッチャン
トを使用してエッチングを行うと図6,図7のようにエ
ッチングされて発光部分7が分離される。
【0005】一般に、III −V族化合物半導体結晶はエ
ッチング方向に異方性が強く存在し、(1 0 0)面
を<0 1 1>方向の溝を形成するようにメサエッチ
ングすると、その溝の側面の稜角は鋭角(逆メサ)とな
り、<0 −1 1>方向の溝を形成するようにメサエ
ッチングすると、その溝の側面の稜角は鈍角(順メサ)
となる。したがって、この例では、発光部分7の並ぶ列
方向(アレイ方向)の結晶軸が<0 −1 1>方向で
あるので、この列と平行方向にエッチングされる溝は図
7に示すように順メサ型のエッチング溝となり、この溝
と垂直方向では、結晶軸が<0 1 1>方向であるの
で、各発光部分7を分離するためにその間にエッチング
される溝は、図6に示すように逆メサ型のエッチング溝
となる。そして、n型Alz Ga1-z Asクラッド層5
上全体に保護膜8を設けて、発光部分7上の電極コンタ
クト部分にスルーホール9を設けた後、リフトオフ法に
よって電極10を順メサ型のエッチング溝上を這うよう
に(アレイ方向とは垂直方向に)、引き出している(図
8)。なお、逆メサ型のエッチング溝上に金属を蒸着す
ると断切れを生じるので、逆メサ型のエッチング溝上を
這うようにして電極を引き出すのは好ましくない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】リフトオフ法では電極
材料を蒸着する前にレジストのパターニングを行うが、
レジストは、段差のある基板表面では均一に塗布するこ
とが難しく、出っ張った段差の角となる部分では薄くな
ってしまう。そして、上述し、図8に示したような従来
構造の半導体発光装置では、発光部分7のメサ型にエッ
チングされた4つの角の部分に塗布されたレジストが薄
くなり、現像時にこの部分のレジストが解けて保護膜8
が露出し、電極10の金属蒸着時にこの部分にも金属1
0a〜10dが蒸着されてしまうことがあった。このた
め、n型Alz Ga1-z Asクラッド層5とp型Alx
Ga1-x Asクラッド層3とがこの金属10a〜10d
によって接続されてショートしたり、発光部分7の上面
から発光される光の妨げになったりして、各発光部分7
の出力光レベルが均一にならないなどの問題点があっ
た。また、角の部分への金属付着を防止するためにレジ
スト全体を厚く塗布すると、パターニングの線幅の精度
が取り難くなり、良好な電極形状が得られなくなるの
で、あまり厚くすることができないという課題があっ
た。そこで本発明は、発光部分に出っ張った角となる部
分をなくした構造にし、電極の蒸着工程における不要部
分への金属付着を防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、pn接合を有する化合物半導体に列状に
形成された複数の発光部分を有する半導体発光装置にお
いて、前記各発光部分は順メサ形状の溝とこの順メサ形
状の溝と垂直方向に設けられた逆メサ形状の溝によって
各々分離されていると共に、この逆メサ形状の溝に高抵
抗の化合物半導体が埋め込まれていることを特徴とする
半導体発光装置、及び、pn接合を有する化合物半導体
の表面に複数の発光部分を列状に形成する半導体発光装
置の製造方法であって、単結晶基板上にpn接合を形成
するように化合物半導体をエピタキシャル成長させる工
程と、この化合物半導体表面をpn接合が露出するまで
エッチングして逆メサ形状の溝を形成する工程と、この
逆メサ形状の溝に高抵抗の化合物半導体を選択成長させ
る工程と、前記化合物半導体表面を前記逆メサ形状の溝
と垂直方向にpn接合が露出するまでエッチングして順
メサ形状の溝を形成する工程とを含むことを特徴とする
半導体発光装置の製造方法を提供しようとするものであ
る。
【0008】
【実施例】本発明の半導体発光装置の一実施例を図面と
共に説明する。図1は本実施例の半導体発光装置を示す
斜視図、図2は図1に示す半導体発光装置のC−C断面
図、図3は図1に示す半導体発光装置のD−D断面図、
図4はエッチング前の化合物半導体を示す斜視図であ
る。
【0009】まず、図1に示す半導体発光装置の製造方
法を説明する。図4に示す化合物半導体は、(1 0
0)p型GaAs基板1上に、p型Alw Ga1-w As
バッファ層2、p型Alx Ga1-x Asクラッド層3、
p型Aly Ga1-y As活性層4及びn型Alz Ga
1-z Asクラッド層5をそれぞれLPE(液相成長法)
等の手法によって順次エピタキシャル結晶成長させたも
のである(但し、y<x,z)。そして、このn型Al
z Ga1-z Asクラッド層5上全面にプラズマCVD法
により、SiO2 、SiN等のエッチングマスク6を付
けた後、逆メサ型のエッチング溝を設けるために、エッ
チングマスク6を図のように<0 1 1>方向のスト
ライプ状にドライエッチングする。次に、塩酸系或いは
リン酸系のエッチャントを使用して、このエッチングマ
スク6のない部分をp型Alx Ga1-x Asクラッド層
3の途中までエッチングを行い、発光部分7の並ぶ列方
向(アレイ方向)と平行方向の逆メサ型のエッチング溝
を得る。
【0010】さらに、この化合物半導体をMOCVD装
置にいれて、高抵抗のアンドープGaAs埋め込み層1
2を逆メサ型のエッチング溝にMOCVD法(有機金属
気相成長法)により選択成長させて、化合物半導体基板
表面をほぼ平らの状態にする。この埋め込み層12はそ
の抵抗値を107 Ω・cm以上とすることにより、埋め込
み層12の両側は実用上電気的に絶縁された状態とな
る。そしてこのとき、化合物半導体基板温度とGaAs
の組成比を適当に選ぶことにより、GaAsを高抵抗と
することができる。また、逆メサ型のエッチング溝以外
には凹凸がないので、GaAs埋め込み層12を平らな
状態で成長させることができる。さらに、GaAsの成
長レートは安定しているので、GaAs埋め込み層12
の高さを容易に制御することができる。
【0011】そして、平坦になった化合物半導体基板表
面に再度エッチングマスク6を付けて、今度は各発光部
分7を分離するために、その間の発光部分7の並ぶ列方
向とは垂直方向にp型Alx Ga1-x Asクラッド層3
の途中までエッチングを行う。このとき、エッチング溝
の結晶軸は<0 −1 1>方向であるので、順メサ型
のエッチング溝が形成され、この順メサ型のエッチング
溝によって、各発光部分7が分割される。その後、n型
Alz Ga1-z Asクラッド層5側の表面全体にSiN
等の保護膜8を設けた後、発光部分7上の電極コンタク
ト部分にスルーホール9をドライエッチングにて設け、
発光部分7の列方向とは垂直方向に引き出すようにAu
GeNi合金を蒸着して電極10を設ける。さらに、p
型GaAs基板1の裏面を研磨してから、AuBeを全
面に蒸着して電極11とする。
【0012】このようにしてできた半導体発光装置は、
図2に示すように発光部分7の列の両側面にこの列と平
行方向に形成した逆メサ型のエッチング溝に、高抵抗の
化合物半導体の埋め込み層12が埋められて、電気的に
分離されたままエッチング前と同様の平坦な表面状態に
なっているので、その後、各発光部分7を分離する順メ
サ型のエッチング溝を形成しても発光部分7に出っ張っ
た角の部分ができることはない。その結果、電極10を
蒸着する際に必要のない部分にまで、金属が蒸着される
ことがなくなり、発光部分7から発光される光を遮った
り、pn接合部分をショートさせることがなくなる。そ
して、埋め込み層12をまたいで蒸着される電極10
は、平坦な面上を這わせることになるので、容易に各電
極10の形状を均一にすることができ、電極形状による
特性のばらつきをより少なくすることが可能となる。な
お、埋め込み層12が発光部分7の表面よりも高くなっ
ても発光部分7には出っ張った角となる部分ができない
ので、発光部分7上の不要部分に電極材料が蒸着される
ことはなく、上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。
【0013】また、発光部分の列を上記実施例とは垂直
方向の<0 −1 1>方向に形成することも可能であ
る。この場合、発光部分の列の両側面にこの列と平行方
向に順メサ型のエッチング溝を形成し、各発光部分を分
離するように発光部分の列とは垂直方向に逆メサ型のエ
ッチング溝を形成して、この逆メサ型のエッチング溝に
高抵抗の化合物半導体の埋め込み層を形成する構成とな
る。このときは、電極を順メサ型のエッチング溝上を這
わせることになり、埋め込み層上を這わせる場合に比べ
て特性のばらつきが多少生じるが、各発光部分を分離す
る溝が逆メサ型のエッチング溝であるので、各発光部分
をより近接させて形成することが可能となる。その結
果、半導体発光装置を小型化したり、一定面積内により
多くの発光部分を形成したりすることができる。そし
て、この場合でも、発光部分に出っ張った角の部分がで
きないので、電極を蒸着する際に必要のない部分にま
で、金属が蒸着されることがなくなり、発光部分から発
光される光を遮ったり、pn接合部分をショートさせる
ことがなくなる。
【0014】
【発明の効果】本発明の半導体発光装置は、各発光部分
が順メサ形状の溝とこの順メサ形状の溝と垂直方向に設
けられた逆メサ形状の溝によって各々分離されていると
共に、この逆メサ形状の溝に高抵抗の化合物半導体が埋
め込まれているので、電極を蒸着する際のレジストのパ
ターニングにおいて、レジストに覆われずに露出する部
分がなくなり、電極材料が余計な部分に付着してnクラ
ッド層からpクラッド層へショートすることがなくなっ
て、最適な電極配線が可能となる。また、電極材料が発
光部分の不要な部分にも付着して発光される光の妨げに
なることがなくなるので、各発光部分における電流−光
出力特性がほぼ均一となるという効果がある。
【0015】さらに、複数の発光部分は列状方向と平行
方向に形成された逆メサ形状の溝によって分離されると
共に、列状方向と垂直方向に形成された順メサ形状の溝
によって各々分離され、逆メサ形状の溝に高抵抗の化合
物半導体が埋め込まれているていると共に、複数の発光
部分に接続される各々の電極が前記高抵抗の化合物半導
体上を通って引き出されている場合には、電極を平坦な
面上に蒸着することができ、電極形状も容易に均一化し
て特性のばらつきをより少なくすることができる。
【0016】そして、逆メサ形状の溝を形成した後、順
メサ形状の溝を形成する前に高抵抗の化合物半導体を逆
メサ形状の溝に選択成長させているので、この化合物半
導体を発光部分と同じ高さまで、平らに成長させること
ができ、電極を平坦な面上に蒸着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体発光装置の一実施例を示す斜視
図である。
【図2】図1に示す一実施例のC−C断面図である。
【図3】図1に示す一実施例のD−D断面図である。
【図4】本発明の半導体発光装置のパターニング例を示
す斜視図である。
【図5】従来の半導体発光装置のパターニング例を示す
斜視図である。
【図6】図5に示す従来例のエッチング後のA−A断面
図である。
【図7】図5に示す従来例のエッチング後のB−B断面
図である。
【図8】従来の半導体発光装置を示す一部拡大斜視図で
ある。
【符号の説明】
1 p型GaAs基板 2 p型Alw Ga1-w Asバッファ層 3 p型Alx Ga1-x Asクラッド層 4 p型Aly Ga1-y As活性層 5 n型Alz Ga1-z Asクラッド層 6 エッチングマスク 7 発光部分 8 保護膜 9 スルーホール 10,11 電極 12 埋め込み層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】pn接合を有する化合物半導体に列状に形
    成された複数の発光部分を有する半導体発光装置におい
    て、 前記各発光部分は順メサ形状の溝とこの順メサ形状の溝
    と垂直方向に設けられた逆メサ形状の溝によって各々分
    離されていると共に、この逆メサ形状の溝に高抵抗の化
    合物半導体が埋め込まれていることを特徴とする半導体
    発光装置。
  2. 【請求項2】pn接合を有する化合物半導体に列状に形
    成された複数の発光部分を有する半導体発光装置におい
    て、 前記複数の発光部分は前記列状方向と平行方向に形成さ
    れた逆メサ形状の溝によって分離されると共に、前記列
    状方向と垂直方向に形成された順メサ形状の溝によって
    各々分離され、 前記逆メサ形状の溝に高抵抗の化合物半導体が埋め込ま
    れているていると共に、前記複数の発光部分に接続され
    る各々の電極が前記高抵抗の化合物半導体上を通って引
    き出されていることを特徴とする半導体発光装置。
  3. 【請求項3】pn接合を有する化合物半導体の表面に複
    数の発光部分を列状に形成する半導体発光装置の製造方
    法であって、 単結晶基板上にpn接合を形成するように化合物半導体
    をエピタキシャル成長させる工程と、 この化合物半導体表面をpn接合が露出するまでエッチ
    ングして逆メサ形状の溝を形成する工程と、 この逆メサ形状の溝に高抵抗の化合物半導体を選択成長
    させる工程と、 前記化合物半導体表面を前記逆メサ形状の溝と垂直方向
    にpn接合が露出するまでエッチングして順メサ形状の
    溝を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体発光
    装置の製造方法。
JP14996992A 1992-05-18 1992-05-18 半導体発光装置及びその製造方法 Pending JPH05327018A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000114589A (ja) * 1998-09-30 2000-04-21 Kyocera Corp 半導体発光装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000114589A (ja) * 1998-09-30 2000-04-21 Kyocera Corp 半導体発光装置

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