JPH084152B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH084152B2 JPH084152B2 JP9580386A JP9580386A JPH084152B2 JP H084152 B2 JPH084152 B2 JP H084152B2 JP 9580386 A JP9580386 A JP 9580386A JP 9580386 A JP9580386 A JP 9580386A JP H084152 B2 JPH084152 B2 JP H084152B2
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- light emitting
- semiconductor light
- emitting device
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W72/50—Bond wires
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
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- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体発光素子に関し、詳細には半導体発
光素子の表面電極の構造に関するものである。
光素子の表面電極の構造に関するものである。
発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体素子等の表
面電極、たとえば発光ダイオードの表面電極は、第３図
に示すように、シングルヘテロまたはダブルヘテロ構造
を有する平板部Ｂの上面の中央に円板形状の電極E1が、
平板部Ｂの下面の全面に電極E2がそれぞれ形成されてい
る。このような発光ダイオードを実際に使用するには、
電極E2をたとえばステム電極10にダイボンディングによ
り取り付け、電極E1とリード端子11とを金等のワイヤ12
を用いてワイヤボンディングによって接続する。
面電極、たとえば発光ダイオードの表面電極は、第３図
に示すように、シングルヘテロまたはダブルヘテロ構造
を有する平板部Ｂの上面の中央に円板形状の電極E1が、
平板部Ｂの下面の全面に電極E2がそれぞれ形成されてい
る。このような発光ダイオードを実際に使用するには、
電極E2をたとえばステム電極10にダイボンディングによ
り取り付け、電極E1とリード端子11とを金等のワイヤ12
を用いてワイヤボンディングによって接続する。
しかしながら、平板部Ｂの上面の電極E1は一般に円板
状でかつ小さくしかも平板部Ｂの表面に突出する状態に
形成したものであるため、たとえば電極E1とリード端子
11とを接続する際に、ワイヤボンディングによって電極
E1にワイヤ12の一端を接着した後にワイヤ12を引っ張る
と、電極E1が平板部Ｂの上面から剥がれてしまうことが
ある。
状でかつ小さくしかも平板部Ｂの表面に突出する状態に
形成したものであるため、たとえば電極E1とリード端子
11とを接続する際に、ワイヤボンディングによって電極
E1にワイヤ12の一端を接着した後にワイヤ12を引っ張る
と、電極E1が平板部Ｂの上面から剥がれてしまうことが
ある。
従って本発明の目的は、ワイヤボンディングを行う際
に半導体発光素子の表面電極が剥がれ難く構成した半導
体発光素子を提供することにある。
に半導体発光素子の表面電極が剥がれ難く構成した半導
体発光素子を提供することにある。
前記目的は、素子の電極形成面に形成された溝に、ワ
イヤボンディングによる接続用の電極を設けてなり、当
該溝の断面形状が、その開口部と底部との間に、該開口
部と同幅であるか、もしくは該開口部より幅広である部
分を有し、該電極の上面部が素子の電極形成面と同高と
なっていることを特徴とする半導体発光素子により達成
される。
イヤボンディングによる接続用の電極を設けてなり、当
該溝の断面形状が、その開口部と底部との間に、該開口
部と同幅であるか、もしくは該開口部より幅広である部
分を有し、該電極の上面部が素子の電極形成面と同高と
なっていることを特徴とする半導体発光素子により達成
される。
以下、本発明の半導体発光素子を図面に基づいて説明
する。
する。
本発明の半導体発光素子の一実施例を、よく知られて
いるAlGaAs/GaAs系0.66μｍ発光波長の面発光ダイオー
ドを例にとって説明する。第１図（ｅ）はその発光ダイ
オードの斜視図で、平板部ＢはGaAs基板B1と、AlGaAs発
光層B2と、AlGaAsバリヤ層B3とを形成したシングルヘテ
ロ接合からなり、バリヤ層B3の表面の中央には円板状電
極E1が埋設され、基板B1の底面の全面には電極E2が設け
られている。
いるAlGaAs/GaAs系0.66μｍ発光波長の面発光ダイオー
ドを例にとって説明する。第１図（ｅ）はその発光ダイ
オードの斜視図で、平板部ＢはGaAs基板B1と、AlGaAs発
光層B2と、AlGaAsバリヤ層B3とを形成したシングルヘテ
ロ接合からなり、バリヤ層B3の表面の中央には円板状電
極E1が埋設され、基板B1の底面の全面には電極E2が設け
られている。
次に、上記のような構造、特に埋設された電極を有す
る構造の発光ダイオードの製造方法の一例を概説する。
る構造の発光ダイオードの製造方法の一例を概説する。
まず、GaAs基板B1上に、発光層となるAl0.35Ga0.65As
結晶層B2と電子の逆流を防止するAl0.5Ga0.5Asバリヤ層
B3とをエピタキシャル成長させたシングルヘテロウェハ
を製作する。このシングルヘテロウェハにつき、ホトリ
ソグラフィを用いてレジストＲの中央部が円形状に貫通
したレジストＲをバリヤ層B3上に形成する（第１図ａ参
照）。レジストＲのパターニング後、例えばCl2、Cl2＋
Ar、Cl2＋H2、CCl4、CCl4＋Ar、CCl4＋H2等のハロゲン
系ガスを用いて反応性イオンエッチング（RIE）、ある
いは反応性イオンビームエッチング（RIBE）によりレジ
ストＲの貫通部分の円形状をそのままバリヤ層B3の一定
の深さまで形成して、円形状溝Ｍを形成する（第１図ｂ
参照）。次に、バリヤ層B3に形成した溝Ｍ内にｐ側電極
E1を、また基板B1の下面の全面にｎ側電極E2を真空蒸着
等の手段によって設ける（第１図ｃ参照）。この時、必
要ならば電解メッキ法等も用いて電極を厚くする。その
後、不必要な電極材料及びレジストＲをリフトオフ法に
より除去することにより、電極E1が素子の表面に埋め込
まれた発光ダイオードが製造される（第１図ｄ及びｅ参
照）。この後、チップ化して個々の発光ダイオードにす
る。なお、本発明においては、溝内に設けられる電極の
接続はワイヤボンディングによって行うため、当該電極
面は、ワイヤとの接着が容易かつ確実になされるよう、
第１図に示すような平面状に形成されることが好まし
い。
結晶層B2と電子の逆流を防止するAl0.5Ga0.5Asバリヤ層
B3とをエピタキシャル成長させたシングルヘテロウェハ
を製作する。このシングルヘテロウェハにつき、ホトリ
ソグラフィを用いてレジストＲの中央部が円形状に貫通
したレジストＲをバリヤ層B3上に形成する（第１図ａ参
照）。レジストＲのパターニング後、例えばCl2、Cl2＋
Ar、Cl2＋H2、CCl4、CCl4＋Ar、CCl4＋H2等のハロゲン
系ガスを用いて反応性イオンエッチング（RIE）、ある
いは反応性イオンビームエッチング（RIBE）によりレジ
ストＲの貫通部分の円形状をそのままバリヤ層B3の一定
の深さまで形成して、円形状溝Ｍを形成する（第１図ｂ
参照）。次に、バリヤ層B3に形成した溝Ｍ内にｐ側電極
E1を、また基板B1の下面の全面にｎ側電極E2を真空蒸着
等の手段によって設ける（第１図ｃ参照）。この時、必
要ならば電解メッキ法等も用いて電極を厚くする。その
後、不必要な電極材料及びレジストＲをリフトオフ法に
より除去することにより、電極E1が素子の表面に埋め込
まれた発光ダイオードが製造される（第１図ｄ及びｅ参
照）。この後、チップ化して個々の発光ダイオードにす
る。なお、本発明においては、溝内に設けられる電極の
接続はワイヤボンディングによって行うため、当該電極
面は、ワイヤとの接着が容易かつ確実になされるよう、
第１図に示すような平面状に形成されることが好まし
い。
このようにして得られた発光ダイオードの電極E1は、
バリヤ層B3の溝Ｍ内に保持された状態にあるので、ワイ
ヤボンディング時の剥がれを抑制することができる。ま
た溝Ｍ内に電極E1を設けたことにより、電極E1と素子の
接触面積が素子の容量増加による変調特性の悪化を生じ
ることなく増加してオーミック抵抗が減少するため、結
果として素子の発光輝度が増加すると共に、素子自体の
放熱特性が向上し、素子の寿命及び高出力化を計ること
ができる。
バリヤ層B3の溝Ｍ内に保持された状態にあるので、ワイ
ヤボンディング時の剥がれを抑制することができる。ま
た溝Ｍ内に電極E1を設けたことにより、電極E1と素子の
接触面積が素子の容量増加による変調特性の悪化を生じ
ることなく増加してオーミック抵抗が減少するため、結
果として素子の発光輝度が増加すると共に、素子自体の
放熱特性が向上し、素子の寿命及び高出力化を計ること
ができる。
本発明の埋設電極を有する半導体発光素子の別の利点
としては、電極を素子の表面に埋め込むものであり、該
電極の上面部が素子の電極形成面と同高となっているた
め、電極と素子の接触面積の増加に起因する素子の容量
増加によって変調特性を悪化させることなく電極の容積
を大きくできると共に、従来においてリフトオフを行う
ためにマスク（SiO2,SiN4）を非常に厚く堆積させてい
たが、薄くてもリフトオフを行うことができる。また、
このような構成によれば、例えば電極が素子の電極形成
面から突出するように形成される場合に比して、電極が
素子に安定して固定され得るものとなり、就中、ワイヤ
との接続後に該ワイヤによって受ける左右方向の応力に
対して特に電極の安定性が高くなる。さらにまた、電極
を素子の電極形成面から突出させることが不要であるた
め、電極を厚く形成する必要がなく、このため例えば真
空蒸着等の方法のみによっても電極形成を行い得、製造
工程の簡略化ならびに製造コストの低減が可能となる。
また、本発明の半導体発光素子の製造に当たって、溝を
形成する際に反応性イオンエッチングを用いれば、自然
酸化膜除去後の素子の表面が非常に清浄となり、この清
浄な素子の表面に電極を形成するので、素子と電極との
接触によるオーミック抵抗を低減できる。
としては、電極を素子の表面に埋め込むものであり、該
電極の上面部が素子の電極形成面と同高となっているた
め、電極と素子の接触面積の増加に起因する素子の容量
増加によって変調特性を悪化させることなく電極の容積
を大きくできると共に、従来においてリフトオフを行う
ためにマスク（SiO2,SiN4）を非常に厚く堆積させてい
たが、薄くてもリフトオフを行うことができる。また、
このような構成によれば、例えば電極が素子の電極形成
面から突出するように形成される場合に比して、電極が
素子に安定して固定され得るものとなり、就中、ワイヤ
との接続後に該ワイヤによって受ける左右方向の応力に
対して特に電極の安定性が高くなる。さらにまた、電極
を素子の電極形成面から突出させることが不要であるた
め、電極を厚く形成する必要がなく、このため例えば真
空蒸着等の方法のみによっても電極形成を行い得、製造
工程の簡略化ならびに製造コストの低減が可能となる。
また、本発明の半導体発光素子の製造に当たって、溝を
形成する際に反応性イオンエッチングを用いれば、自然
酸化膜除去後の素子の表面が非常に清浄となり、この清
浄な素子の表面に電極を形成するので、素子と電極との
接触によるオーミック抵抗を低減できる。
第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、バリヤ層B3に形成
する溝Ｍの径方向の断面形状の変更例を示すものであ
る。（ａ）では溝Ｍの断面形状が、その開口部と底部と
の間に、該開口部より幅広である部分を有するため、ま
た（ｂ）の溝Ｍも同様の形状を呈しているため、（ａ）
及び（ｂ）に示した溝Ｍ内に電極E1を形成すれば、電極
E1はさらに剥がれ難くなる。（ｃ）に示したものは、電
極E1の剥がれを抑制することに加えて、電極E1と素子と
の接触面積を積極的に増大させようとするものであり、
これは反応性イオンエッチング時にマスクとの選択比を
利用することにより形成することができる。（ｄ）はさ
らに別の変更例で、溝Ｍの断面形状は（ａ）に示したも
のと同様であるが、平面形状は第１図（ｅ）の如く円形
ではなく、素子の表面を横断するものである。
する溝Ｍの径方向の断面形状の変更例を示すものであ
る。（ａ）では溝Ｍの断面形状が、その開口部と底部と
の間に、該開口部より幅広である部分を有するため、ま
た（ｂ）の溝Ｍも同様の形状を呈しているため、（ａ）
及び（ｂ）に示した溝Ｍ内に電極E1を形成すれば、電極
E1はさらに剥がれ難くなる。（ｃ）に示したものは、電
極E1の剥がれを抑制することに加えて、電極E1と素子と
の接触面積を積極的に増大させようとするものであり、
これは反応性イオンエッチング時にマスクとの選択比を
利用することにより形成することができる。（ｄ）はさ
らに別の変更例で、溝Ｍの断面形状は（ａ）に示したも
のと同様であるが、平面形状は第１図（ｅ）の如く円形
ではなく、素子の表面を横断するものである。
この他、反応性イオンエッチングは、条件を最適化す
ることにより、GaAs等化合物半導体の結晶方位依存を有
しないエッチングが可能で、さらに高輝度である電極パ
ターン（たとえば素子の平面からみてＸ字形や星形等）
をエッチングすることもできるので、本発明の半導体発
光素子の製造に際し、特に電極形成時に反応性イオンエ
ッチングを用いることが好ましい。
ることにより、GaAs等化合物半導体の結晶方位依存を有
しないエッチングが可能で、さらに高輝度である電極パ
ターン（たとえば素子の平面からみてＸ字形や星形等）
をエッチングすることもできるので、本発明の半導体発
光素子の製造に際し、特に電極形成時に反応性イオンエ
ッチングを用いることが好ましい。
なお、このような埋設電極において、素子と電極を構
成する金属との熱膨張率の相違により、素子に応力が加
わる場合には、電極形成後にアニーリング（たとえば、
約200℃）することによって応力の問題を回避すること
ができる。
成する金属との熱膨張率の相違により、素子に応力が加
わる場合には、電極形成後にアニーリング（たとえば、
約200℃）することによって応力の問題を回避すること
ができる。
また、上述の実施例は、シングルヘテロ構造の面発光
ダイオードであるが、本発明の半導体発光素子は、これ
に限定されることはなく、他の材料（たとえばGaAsP
等）からなる発光ダイオードであってもよく、また面発
光素子に限らず、ストライプ形の発光ダイオードやレー
ザダイオードであっても構わない。
ダイオードであるが、本発明の半導体発光素子は、これ
に限定されることはなく、他の材料（たとえばGaAsP
等）からなる発光ダイオードであってもよく、また面発
光素子に限らず、ストライプ形の発光ダイオードやレー
ザダイオードであっても構わない。
以上説明したように、本発明の半導体発光素子は、素
子の電極形成面に形成された溝に、ワイヤボンディング
により接続用の電極を設けるようにし、さらに、当該溝
の断面形状を、その開口部と底部との間に、該開口部と
同幅であるか、もしくは該開口部より幅広である部分を
有するものとし、さらに、当該電極の上面部が素子の電
極形成面と同高となるようにしたことにより、電極のワ
イヤボンディング時に電極が剥がれ難くなり、また素子
と電極との接触面積が容量増加による変調特性の悪化を
生じることなく増大するので、オーミック抵抗を低減す
ることができ、発光輝度も増大し、しかも素子自体の寿
命を延ばすことができ、非常に有用なものである。
子の電極形成面に形成された溝に、ワイヤボンディング
により接続用の電極を設けるようにし、さらに、当該溝
の断面形状を、その開口部と底部との間に、該開口部と
同幅であるか、もしくは該開口部より幅広である部分を
有するものとし、さらに、当該電極の上面部が素子の電
極形成面と同高となるようにしたことにより、電極のワ
イヤボンディング時に電極が剥がれ難くなり、また素子
と電極との接触面積が容量増加による変調特性の悪化を
生じることなく増大するので、オーミック抵抗を低減す
ることができ、発光輝度も増大し、しかも素子自体の寿
命を延ばすことができ、非常に有用なものである。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の半導体発光素子及び電
極製造方法の一実施例を示す概略工程図、第２図（ａ）
〜（ｄ）は溝の形状の変更例を示す図、第３図（ａ）、
（ｂ）は従来の発光ダイオード及びその使用例を示す図
で、（ａ）は発光ダイオードの断面図、（ｂ）はその実
際の使用時の斜視図である。 B:平板部 B1:基板 B2:発光層 B3:バリヤ層 E1、E2:電極 M:溝 R:レジスト
極製造方法の一実施例を示す概略工程図、第２図（ａ）
〜（ｄ）は溝の形状の変更例を示す図、第３図（ａ）、
（ｂ）は従来の発光ダイオード及びその使用例を示す図
で、（ａ）は発光ダイオードの断面図、（ｂ）はその実
際の使用時の斜視図である。 B:平板部 B1:基板 B2:発光層 B3:バリヤ層 E1、E2:電極 M:溝 R:レジスト
Claims (1)
- 【請求項１】素子の電極形成面に形成された溝に、ワイ
ヤボンディングによる接続用の電極を設けてなり、当該
溝の断面形状が、その開口部と底部との間に、該開口部
と同幅であるか、もしくは該開口部より幅広である部分
を有し、該電極の上面部が素子の電極形成面と同高とな
っ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 |
|---|---|---|---|
| JP9580386A JPH084152B2 (ja) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9580386A JPH084152B2 (ja) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62252180A JPS62252180A (ja) | 1987-11-02 |
| JPH084152B2 true JPH084152B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=14147589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9580386A Expired - Lifetime JPH084152B2 (ja) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084152B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5019666B2 (ja) * | 2000-06-22 | 2012-09-05 | ローム株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2008172040A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Sony Corp | 半導体発光素子、半導体発光素子の製造方法、バックライト、ディスプレイおよび電子機器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5749392Y2 (ja) * | 1976-12-02 | 1982-10-29 | ||
| JPS57103374A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | High-brightness light emitting diode |
| JPS59228718A (ja) * | 1983-06-11 | 1984-12-22 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
-
1986
- 1986-04-24 JP JP9580386A patent/JPH084152B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62252180A (ja) | 1987-11-02 |
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