JPH0983015A - モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法 - Google Patents
モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法Info
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- JPH0983015A JPH0983015A JP24141495A JP24141495A JPH0983015A JP H0983015 A JPH0983015 A JP H0983015A JP 24141495 A JP24141495 A JP 24141495A JP 24141495 A JP24141495 A JP 24141495A JP H0983015 A JPH0983015 A JP H0983015A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モノリシック発光ダイオードアレイの製造に
おいて、各発光ダイオードのpn接合深さを精度良く制
御すると共にpn接合深さのばらつきを小さくする。 【解決手段】 n-GaAs基板10上にSiO2選択成長マスク12
を形成する。マスク12は、発光領域を露出する窓14と発
光領域周囲の素子分離領域を被覆する分離部16とボンデ
ィングパッド領域を被覆するパッド部18と電極引出し領
域を被覆する引出し部20とを有する。次にMOVPE法
により、n-InGaP クラッド層、ノンドープInGaAsP 活性
層、p-InGaP クラッド層及びp-GaAsコンタクト層を順次
に、露出させた基板10上に成長させる。マスク12の幅、
結晶成長の温度及び圧力を適宜調整することにより、ダ
ブルヘテロ構造の発光ダイオードを構成するこれら各半
導体層を、マスク12上には成長させないように選択的に
結晶成長させる。拡散処理ではなく選択的結晶成長によ
り、各発光ダイオードを素子分離した状態で形成できる
ので、課題を解決できる。
おいて、各発光ダイオードのpn接合深さを精度良く制
御すると共にpn接合深さのばらつきを小さくする。 【解決手段】 n-GaAs基板10上にSiO2選択成長マスク12
を形成する。マスク12は、発光領域を露出する窓14と発
光領域周囲の素子分離領域を被覆する分離部16とボンデ
ィングパッド領域を被覆するパッド部18と電極引出し領
域を被覆する引出し部20とを有する。次にMOVPE法
により、n-InGaP クラッド層、ノンドープInGaAsP 活性
層、p-InGaP クラッド層及びp-GaAsコンタクト層を順次
に、露出させた基板10上に成長させる。マスク12の幅、
結晶成長の温度及び圧力を適宜調整することにより、ダ
ブルヘテロ構造の発光ダイオードを構成するこれら各半
導体層を、マスク12上には成長させないように選択的に
結晶成長させる。拡散処理ではなく選択的結晶成長によ
り、各発光ダイオードを素子分離した状態で形成できる
ので、課題を解決できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、GaAs基板上
に形成されるモノリシック発光ダイオードアレイの製造
方法に関する。
に形成されるモノリシック発光ダイオードアレイの製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】モノリシック発光ダイオードアレイは例
えば線状光源として利用され、その製造方法として、特
公平6−36436号公報に開示されるものがある。こ
の従来方法では、GaAs基板上に、p−GaAlAs
第一キャリア閉じ込め層(下側クラッド層)、p−Ga
AlAs活性層及びn−GaAlAs第二キャリア閉じ
込め層(上側クラッド層)を順次にエピタキシャル成長
させ、然る後、p型不純物を発光領域の特定部分に選択
的に拡散することにより、アレイを構成する複数個の発
光ダイオードをそれぞれ、電気的に分離して画成する。
えば線状光源として利用され、その製造方法として、特
公平6−36436号公報に開示されるものがある。こ
の従来方法では、GaAs基板上に、p−GaAlAs
第一キャリア閉じ込め層(下側クラッド層)、p−Ga
AlAs活性層及びn−GaAlAs第二キャリア閉じ
込め層(上側クラッド層)を順次にエピタキシャル成長
させ、然る後、p型不純物を発光領域の特定部分に選択
的に拡散することにより、アレイを構成する複数個の発
光ダイオードをそれぞれ、電気的に分離して画成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来方法では、一旦結晶成長を行なった後に高温で不純
物拡散等の熱処理を行うと既に結晶成長した部分の不純
物までもが拡散してしまい、その結果、pn接合の位置
がずれて発光効率の低下を招くという問題がある。しか
もpn接合の位置ずれが不均一になると、アレイを構成
する各発光ダイオードの間で、発光強度のばらつきが大
きくなる。
従来方法では、一旦結晶成長を行なった後に高温で不純
物拡散等の熱処理を行うと既に結晶成長した部分の不純
物までもが拡散してしまい、その結果、pn接合の位置
がずれて発光効率の低下を招くという問題がある。しか
もpn接合の位置ずれが不均一になると、アレイを構成
する各発光ダイオードの間で、発光強度のばらつきが大
きくなる。
【0004】さらに上述した従来方法では、拡散マスク
を介して、不純物を選択的に拡散させることにより、個
々の発光ダイオードを電気的に分離する。この拡散マス
クとしては、高温で長時間の加熱に耐えしかもピンホー
ルの少ないものであることが望まれる。しかし、拡散処
理に適したピンホールの少ない膜を形成するには、膜の
作成条件や作成環境を厳格に管理する必要があり、作成
が容易でない。そこで膜を多層に積層してピンホールの
少ない拡散マスクを形成することも行なわれるが、この
場合は工程数が増える。
を介して、不純物を選択的に拡散させることにより、個
々の発光ダイオードを電気的に分離する。この拡散マス
クとしては、高温で長時間の加熱に耐えしかもピンホー
ルの少ないものであることが望まれる。しかし、拡散処
理に適したピンホールの少ない膜を形成するには、膜の
作成条件や作成環境を厳格に管理する必要があり、作成
が容易でない。そこで膜を多層に積層してピンホールの
少ない拡散マスクを形成することも行なわれるが、この
場合は工程数が増える。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、請求項1の発明のモノリシック発光ダイオードア
レイの製造方法は、発光領域をマトリクス状に配列し、
各発光領域にダブルヘテロ構造の発光ダイオードを形成
して、モノリシック発光ダイオードアレイを製造するに
当たり、第一導電型のGaAs基板上に誘電体膜を用い
て、発光領域の基板表面部分は露出し素子分離領域の基
板表面部分は被覆する選択成長マスクを形成する工程
と、第一導電型のInGaP下側クラッド層、第一導電
型、第二導電型もしくはノンドープのInGaAsP活
性層、第二導電型のInGaP上側クラッド層、及び、
第二導電型のGaAsコンタクト層を、選択成長マスク
外に露出した基板表面部分に選択的に結晶成長させる工
程とを含んで成ることを特徴とする。
ため、請求項1の発明のモノリシック発光ダイオードア
レイの製造方法は、発光領域をマトリクス状に配列し、
各発光領域にダブルヘテロ構造の発光ダイオードを形成
して、モノリシック発光ダイオードアレイを製造するに
当たり、第一導電型のGaAs基板上に誘電体膜を用い
て、発光領域の基板表面部分は露出し素子分離領域の基
板表面部分は被覆する選択成長マスクを形成する工程
と、第一導電型のInGaP下側クラッド層、第一導電
型、第二導電型もしくはノンドープのInGaAsP活
性層、第二導電型のInGaP上側クラッド層、及び、
第二導電型のGaAsコンタクト層を、選択成長マスク
外に露出した基板表面部分に選択的に結晶成長させる工
程とを含んで成ることを特徴とする。
【0006】このような方法によれば、まず選択成長マ
スクを第一導電型のGaAs基板上に形成する。この選
択成長マスクには絶縁性を有する種々の誘電体膜を使用
することができ、例えばSiO2 膜、Si3 N4 膜を使
用できる。この選択成長マスクが、発光領域のパターニ
ングの役目を果たすと同時に各発光ダイオード間の電気
的分離を行なうので、発光ダイオードを構成する各半導
体層を結晶成長させた後に素子分離のために拡散処理を
行う必要性を省略することができる。
スクを第一導電型のGaAs基板上に形成する。この選
択成長マスクには絶縁性を有する種々の誘電体膜を使用
することができ、例えばSiO2 膜、Si3 N4 膜を使
用できる。この選択成長マスクが、発光領域のパターニ
ングの役目を果たすと同時に各発光ダイオード間の電気
的分離を行なうので、発光ダイオードを構成する各半導
体層を結晶成長させた後に素子分離のために拡散処理を
行う必要性を省略することができる。
【0007】次に第一導電型のGaAs基板上に、第一
導電型のInGaP下側クラッド層、第一導電型、第二
導電型もしくはノンドープのInGaAsP活性層、第
二導電型のInGaP上側クラッド層、第二導電型のG
aAsコンタクト層の各層を順次に、結晶成長させる。
導電型のInGaP下側クラッド層、第一導電型、第二
導電型もしくはノンドープのInGaAsP活性層、第
二導電型のInGaP上側クラッド層、第二導電型のG
aAsコンタクト層の各層を順次に、結晶成長させる。
【0008】この結晶成長は、これら各半導体層を、選
択成長マスクに覆われた部分以外の部分に選択的に成長
させるように行なう。例えば、有機金属気相成長法ある
いはケミカルビームエピタキシー法等の気相成長法を用
い、選択成長マスクの幅、結晶成長時の温度及び圧力を
適宜調整して、結晶成長を行なうことにより、このよう
な選択的成長を行なうことができる。また液相成長法を
用い、選択成長マスクの幅、結晶成長時の温度を適宜調
整して、結晶成長を行なうことによっても、選択的成長
を行なうことができる。良好な結晶性を有する半導体層
を得ると共に、半導体層の層厚を精度良く制御するため
には、気相成長法特に有機金属気相成長法又はケミカル
ビームエピタキシー法を用いて、結晶成長を行なうのが
好ましい。
択成長マスクに覆われた部分以外の部分に選択的に成長
させるように行なう。例えば、有機金属気相成長法ある
いはケミカルビームエピタキシー法等の気相成長法を用
い、選択成長マスクの幅、結晶成長時の温度及び圧力を
適宜調整して、結晶成長を行なうことにより、このよう
な選択的成長を行なうことができる。また液相成長法を
用い、選択成長マスクの幅、結晶成長時の温度を適宜調
整して、結晶成長を行なうことによっても、選択的成長
を行なうことができる。良好な結晶性を有する半導体層
を得ると共に、半導体層の層厚を精度良く制御するため
には、気相成長法特に有機金属気相成長法又はケミカル
ビームエピタキシー法を用いて、結晶成長を行なうのが
好ましい。
【0009】これら下側クラッド層、活性層、上側クラ
ッド層及びコンタクト層の各半導体層を積層して得たダ
ブルヘテロ構造の発光ダイオードは、ホモ構造の発光ダ
イオードに比して飛躍的に向上した発光効率を有してい
る。
ッド層及びコンタクト層の各半導体層を積層して得たダ
ブルヘテロ構造の発光ダイオードは、ホモ構造の発光ダ
イオードに比して飛躍的に向上した発光効率を有してい
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。しかしながら、説明に用
いる各図はこの発明を理解できる程度に各構成成分の形
状、寸法及び配置関係を概略的に示してあるにすぎな
い。また、各図において同様な構成成分については同一
の符号を付して示し、その重複説明を省略することとす
る。加えて、この発明に様々な変形又は変更を為すこと
ができることは当業者にとって明らかであり、いかなる
意味においてもこの発明を以下の形態に限定するもので
はない。
実施の形態について説明する。しかしながら、説明に用
いる各図はこの発明を理解できる程度に各構成成分の形
状、寸法及び配置関係を概略的に示してあるにすぎな
い。また、各図において同様な構成成分については同一
の符号を付して示し、その重複説明を省略することとす
る。加えて、この発明に様々な変形又は変更を為すこと
ができることは当業者にとって明らかであり、いかなる
意味においてもこの発明を以下の形態に限定するもので
はない。
【0011】1.第1の実施の形態 図1(A)〜(D)は第1の実施の形態の主要工程を段
階的に示す断面図であって、モノリシック発光ダイオー
ドアレイの一素子に着目した製造工程を示す。図2は図
1(A)と同一工程段階の様子を示す平面図、及び、図
3は図1(D)と同一工程段階の様子を示す断面図であ
る。
階的に示す断面図であって、モノリシック発光ダイオー
ドアレイの一素子に着目した製造工程を示す。図2は図
1(A)と同一工程段階の様子を示す平面図、及び、図
3は図1(D)と同一工程段階の様子を示す断面図であ
る。
【0012】図1(A)〜(D)は図2のI−I線に沿
って取った断面に対応する断面を示し、図3は図2のII
−II線に沿って取った断面に対応する断面であって図1
(D)と直交する断面を示す。
って取った断面に対応する断面を示し、図3は図2のII
−II線に沿って取った断面に対応する断面であって図1
(D)と直交する断面を示す。
【0013】(1)第一導電型のGaAs基板上に誘電
体膜を用いて、発光領域の基板表面部分は露出し素子分
離領域の基板表面部分は被覆する選択成長マスクを形成
する工程。
体膜を用いて、発光領域の基板表面部分は露出し素子分
離領域の基板表面部分は被覆する選択成長マスクを形成
する工程。
【0014】まずn−GaAs基板10の基板面10a
上に、スパッタ法又は熱CVD法により、選択成長マス
ク形成用のSiO2 誘電体膜を膜厚0.3μm程度に積
層し、然る後、ホトリソ及びエッチング技術により、S
iO2 誘電体膜をパターニングして、選択成長マスク1
2を形成する(図1(A)及び図2)。
上に、スパッタ法又は熱CVD法により、選択成長マス
ク形成用のSiO2 誘電体膜を膜厚0.3μm程度に積
層し、然る後、ホトリソ及びエッチング技術により、S
iO2 誘電体膜をパターニングして、選択成長マスク1
2を形成する(図1(A)及び図2)。
【0015】選択成長マスク12は、発光領域の基板表
面部分を露出する光取出し窓14と、電極形成領域を兼
ねる素子分離領域の基板表面部分を被覆する素子分離部
16と、さらにこれらに加え、ボンディングパッド領域
を被覆するパッド部18と素子分離領域からボンディン
グパッド領域までを被覆する電極引出し部20とを有す
る。マトリクス状に配列した各発光領域の周囲を、素子
分離部16により取り囲んで、各発光領域を素子分離部
16により島状に分離する。図2中に、発光領域を一転
鎖線で囲んで示す。
面部分を露出する光取出し窓14と、電極形成領域を兼
ねる素子分離領域の基板表面部分を被覆する素子分離部
16と、さらにこれらに加え、ボンディングパッド領域
を被覆するパッド部18と素子分離領域からボンディン
グパッド領域までを被覆する電極引出し部20とを有す
る。マトリクス状に配列した各発光領域の周囲を、素子
分離部16により取り囲んで、各発光領域を素子分離部
16により島状に分離する。図2中に、発光領域を一転
鎖線で囲んで示す。
【0016】選択成長マスク12のパターン形状、寸法
は、設計に応じて任意好適に定めることができる。但
し、選択成長マスク12上に結晶成長させないために、
選択成長マスク12の幅を適宜選択する必要がある。結
晶成長条件にもよるが、ここでは選択成長マスク12の
幅を例えば50μm以下とすることにより、選択成長マ
スク12上への結晶成長を阻止する。
は、設計に応じて任意好適に定めることができる。但
し、選択成長マスク12上に結晶成長させないために、
選択成長マスク12の幅を適宜選択する必要がある。結
晶成長条件にもよるが、ここでは選択成長マスク12の
幅を例えば50μm以下とすることにより、選択成長マ
スク12上への結晶成長を阻止する。
【0017】例えば、発光領域を直線状に配列して線状
光源として利用するモノリシック発光ダイオードアレイ
を製造する場合を考えれば、発光ドット密度62.5μ
m(400DPI)として、素子分離部16を幅W1 が
10μmのロの字パターン、隣接する素子分離部16の
離間間隔W2 を2.5μm、光取出し用窓14を縦横の
幅が40μmの矩形窓、パッド部18を縦横の幅が50
μmの矩形パターンとすることができる。
光源として利用するモノリシック発光ダイオードアレイ
を製造する場合を考えれば、発光ドット密度62.5μ
m(400DPI)として、素子分離部16を幅W1 が
10μmのロの字パターン、隣接する素子分離部16の
離間間隔W2 を2.5μm、光取出し用窓14を縦横の
幅が40μmの矩形窓、パッド部18を縦横の幅が50
μmの矩形パターンとすることができる。
【0018】図示例では、選択成長マスク12を各発光
領域毎に分離して形成したが、離間間隔W2 =0とし
て、これら選択成長マスク12を分離せずに一体に連ね
て形成するようにしても良い。
領域毎に分離して形成したが、離間間隔W2 =0とし
て、これら選択成長マスク12を分離せずに一体に連ね
て形成するようにしても良い。
【0019】また選択成長マスク12上には結晶成長さ
せないようにして素子分離を行なうので、拡散処理は不
要である。拡散マスクの場合には、拡散処理に適したピ
ンホールの少ないものを形成するためにその作成条件や
作成環境を厳格に管理する必要があったが、選択成長マ
スク12の場合にはそのような厳格な管理は不要であ
り、拡散マスクの場合より作成容易な膜、例えば通常の
電気的絶縁に用いるSiO2 、Si3 N4 膜を用いて、
選択成長マスク12を形成できる。或はまた拡散マスク
の場合には多層膜としてピンホールの少ないマスクを形
成する必要があったが、選択成長マスク12の場合は、
拡散マスクの如く多層構造の膜を形成してピンホールを
減少させる必要がないので工程数を減らせるという利点
もある。
せないようにして素子分離を行なうので、拡散処理は不
要である。拡散マスクの場合には、拡散処理に適したピ
ンホールの少ないものを形成するためにその作成条件や
作成環境を厳格に管理する必要があったが、選択成長マ
スク12の場合にはそのような厳格な管理は不要であ
り、拡散マスクの場合より作成容易な膜、例えば通常の
電気的絶縁に用いるSiO2 、Si3 N4 膜を用いて、
選択成長マスク12を形成できる。或はまた拡散マスク
の場合には多層膜としてピンホールの少ないマスクを形
成する必要があったが、選択成長マスク12の場合は、
拡散マスクの如く多層構造の膜を形成してピンホールを
減少させる必要がないので工程数を減らせるという利点
もある。
【0020】(2)第一導電型のInGaP下側クラッ
ド層、第一導電型、第二導電型もしくはノンドープのI
nGaAsP活性層、第二導電型のInGaP上側クラ
ッド層、及び、第二導電型のGaAsコンタクト層を、
選択成長マスク外に露出した基板表面部分に選択的に結
晶成長させる工程。
ド層、第一導電型、第二導電型もしくはノンドープのI
nGaAsP活性層、第二導電型のInGaP上側クラ
ッド層、及び、第二導電型のGaAsコンタクト層を、
選択成長マスク外に露出した基板表面部分に選択的に結
晶成長させる工程。
【0021】次にn−InGaP下側クラッド層22、
ノンドープInGaAsP活性層24、p−InGaP
上側クラッド層26及びp−GaAsコンタクト層28
を、気相成長法例えば有機金属気相成長法(MOVP
E)又はケミカルビームエピタキシー法(CBE)等を
用いて、選択成長マスク12で覆わずに露出させた基板
面10a上に順次に、結晶成長させる(図1(B))。
ノンドープInGaAsP活性層24、p−InGaP
上側クラッド層26及びp−GaAsコンタクト層28
を、気相成長法例えば有機金属気相成長法(MOVP
E)又はケミカルビームエピタキシー法(CBE)等を
用いて、選択成長マスク12で覆わずに露出させた基板
面10a上に順次に、結晶成長させる(図1(B))。
【0022】前述のように選択成長マスク12の幅を5
0μm以下としているので、気相成長させるときの結晶
成長温度を680℃及び結晶成長圧力を55Torrと
することにより、選択成長マスク12上には結晶成長さ
せずに、選択成長マスク12で覆わずに露出させた基板
面10a上に結晶成長させることができる。
0μm以下としているので、気相成長させるときの結晶
成長温度を680℃及び結晶成長圧力を55Torrと
することにより、選択成長マスク12上には結晶成長さ
せずに、選択成長マスク12で覆わずに露出させた基板
面10a上に結晶成長させることができる。
【0023】選択成長マスク12の光取出し用窓14を
介し発光領域の基板面10aを露出させており、従って
発光領域の基板面10a上に順次に積層した下側クラッ
ド層22、活性層24、上側クラッド層26及びコンタ
クト層28により、ダブルヘテロ構造の発光ダイオード
を形成できる。
介し発光領域の基板面10aを露出させており、従って
発光領域の基板面10a上に順次に積層した下側クラッ
ド層22、活性層24、上側クラッド層26及びコンタ
クト層28により、ダブルヘテロ構造の発光ダイオード
を形成できる。
【0024】しかもアレイを構成する各発光ダイオード
の発光領域は、絶縁性を有する選択成長マスク12によ
り島状に分離され、選択成長マスク12上には結晶成長
しないので、各発光領域に形成された発光ダイオードを
素子分離できる。
の発光領域は、絶縁性を有する選択成長マスク12によ
り島状に分離され、選択成長マスク12上には結晶成長
しないので、各発光領域に形成された発光ダイオードを
素子分離できる。
【0025】発光ダイオードを形成する各層の厚さ及び
キャリア濃度は、発光強度が最大となるように設定する
のが好ましい。ノンドープInGaAsP活性層24の
組成は、n−GaAs基板10と格子整合する組成範囲
内であるということを条件に所望の発光波長が得られる
ように適宜決定することができる。例えば、最も長い波
長を所望する場合には組成式Inx Ga1-x Asy P
1-y におけるxを0にyを1に近づければ良く、反対に
最も短い波長を所望する場合にはxを0.5にyを0に
近づければ良い。
キャリア濃度は、発光強度が最大となるように設定する
のが好ましい。ノンドープInGaAsP活性層24の
組成は、n−GaAs基板10と格子整合する組成範囲
内であるということを条件に所望の発光波長が得られる
ように適宜決定することができる。例えば、最も長い波
長を所望する場合には組成式Inx Ga1-x Asy P
1-y におけるxを0にyを1に近づければ良く、反対に
最も短い波長を所望する場合にはxを0.5にyを0に
近づければ良い。
【0026】例えば、発光波長740nmの場合に発光
強度が最大となるようにするには、n−InGaP下側
クラッド層22の厚さを0.3μm及びキャリア濃度を
1×1018cm-3、ノンドープInGaAsP活性層2
4の厚さを0.2μm、p−InGaP上側クラッド層
26の厚さを0.3μm及びキャリア濃度を1×1018
cm-3、p−GaAsコンタクト層28の厚さを0.1
μm及びキャリア濃度を1×1019cm-3とすると良
い。
強度が最大となるようにするには、n−InGaP下側
クラッド層22の厚さを0.3μm及びキャリア濃度を
1×1018cm-3、ノンドープInGaAsP活性層2
4の厚さを0.2μm、p−InGaP上側クラッド層
26の厚さを0.3μm及びキャリア濃度を1×1018
cm-3、p−GaAsコンタクト層28の厚さを0.1
μm及びキャリア濃度を1×1019cm-3とすると良
い。
【0027】(3)発光領域のコンタクト層上の一部か
ら選択成長マスクにかけて電極を形成し、この電極をマ
スクとして用いて、発光領域の露出させたコンタクト層
を選択的にエッチング除去する工程。
ら選択成長マスクにかけて電極を形成し、この電極をマ
スクとして用いて、発光領域の露出させたコンタクト層
を選択的にエッチング除去する工程。
【0028】次に発光領域のp−GaAsコンタクト層
28と接続する電極30を形成するため、その電極材料
を基板面10a全面にわたってp−GaAsコンタクト
層28上及び選択成長マスク12上に積層する。ここで
は、電極材料をAu/Zn合金(AuとZnとの合金)
とAuとし、これらAu/Zn合金及びAuを、蒸着法
によりp−GaAsコンタクト層28上に順次に積層す
る。Au/Zn合金は電極30をp−GaAsコンタク
ト層28とオーミック接続するための電極材料、Auは
ボンディングワイヤをボンディングしやすくするための
電極材料である。
28と接続する電極30を形成するため、その電極材料
を基板面10a全面にわたってp−GaAsコンタクト
層28上及び選択成長マスク12上に積層する。ここで
は、電極材料をAu/Zn合金(AuとZnとの合金)
とAuとし、これらAu/Zn合金及びAuを、蒸着法
によりp−GaAsコンタクト層28上に順次に積層す
る。Au/Zn合金は電極30をp−GaAsコンタク
ト層28とオーミック接続するための電極材料、Auは
ボンディングワイヤをボンディングしやすくするための
電極材料である。
【0029】然る後、フォトリソ及びエッチング技術に
より、電極材料をエッチングして、発光領域のp−Ga
Asコンタクト層28の一部から選択成長マスク12に
かけて電極30を形成する(図1(C))。電極30
を、アレイを構成する各発光ダイオード毎に個別に分断
して、電気的に分離する。この電気的分離のために、隣
接する電極30間に設けた間隙を、図1(C)中に、符
号32を付して示す。
より、電極材料をエッチングして、発光領域のp−Ga
Asコンタクト層28の一部から選択成長マスク12に
かけて電極30を形成する(図1(C))。電極30
を、アレイを構成する各発光ダイオード毎に個別に分断
して、電気的に分離する。この電気的分離のために、隣
接する電極30間に設けた間隙を、図1(C)中に、符
号32を付して示す。
【0030】ここでは発光領域周縁の全周にわたって発
光領域周縁部分のp−GaAsコンタクト層28を、電
極30で覆い(図1(D)及び図3参照)、発光領域中
央部分のp−GaAsコンタクト層28を露出させる窓
30aを、電極30に形成する。このように発光領域周
縁全周にわたってp−GaAsコンタクト層28を覆う
ことにより、発光領域全体にわたって均一に電流を注入
することを促すことができ、従って発光強度を高めるこ
とができる。
光領域周縁部分のp−GaAsコンタクト層28を、電
極30で覆い(図1(D)及び図3参照)、発光領域中
央部分のp−GaAsコンタクト層28を露出させる窓
30aを、電極30に形成する。このように発光領域周
縁全周にわたってp−GaAsコンタクト層28を覆う
ことにより、発光領域全体にわたって均一に電流を注入
することを促すことができ、従って発光強度を高めるこ
とができる。
【0031】尚、電極30の形成を、リフトオフ法によ
って行なっても良い。リフトオフ法による場合には、p
−GaAsコンタクト層28上及び選択マスク12上
に、電極30を形成する領域(電極形成領域)を露出し
電極30を形成しない領域(電極非形成領域)を被覆す
るレジストマスクを形成する。次いでレジストマスク上
に電極材料を積層させ、然る後、電極非形成領域の電極
材料をレジストマスクと共に除去して、電極形成領域に
残存する電極材料から成る電極30を得る。
って行なっても良い。リフトオフ法による場合には、p
−GaAsコンタクト層28上及び選択マスク12上
に、電極30を形成する領域(電極形成領域)を露出し
電極30を形成しない領域(電極非形成領域)を被覆す
るレジストマスクを形成する。次いでレジストマスク上
に電極材料を積層させ、然る後、電極非形成領域の電極
材料をレジストマスクと共に除去して、電極形成領域に
残存する電極材料から成る電極30を得る。
【0032】次に電極30をエッチングマスクとして用
い、発光領域の、電極30で覆わずに露出させたp−G
aAsコンタクト層28をエッチング除去して、p−I
nGaP上側クラッド層26を露出させる(図1(D)
及び図3)。
い、発光領域の、電極30で覆わずに露出させたp−G
aAsコンタクト層28をエッチング除去して、p−I
nGaP上側クラッド層26を露出させる(図1(D)
及び図3)。
【0033】この際、p−GaAsコンタクト層28を
エッチングするためのエッチャントとしてH2 SO4 、
H2 O2 及びH2 Oの混合液を用いたウエットエッチン
グにより、p−GaAsコンタクト層28をエッチング
すると、このエッチャントはp−InGaP上側クラッ
ド層26をエッチングしないので、エッチングをp−I
nGaP上側クラッド層26に達した時点で停止させる
ことができる。
エッチングするためのエッチャントとしてH2 SO4 、
H2 O2 及びH2 Oの混合液を用いたウエットエッチン
グにより、p−GaAsコンタクト層28をエッチング
すると、このエッチャントはp−InGaP上側クラッ
ド層26をエッチングしないので、エッチングをp−I
nGaP上側クラッド層26に達した時点で停止させる
ことができる。
【0034】またAu/Zn合金及びAuから成る電極
30はp−GaAsコンタクト層28のエッチャントに
対して耐性を有するので、電極30をエッチングマスク
として利用することにより、別途エッチングマスクを形
成する手間を省くことができ従って工程を簡略化でき
る。
30はp−GaAsコンタクト層28のエッチャントに
対して耐性を有するので、電極30をエッチングマスク
として利用することにより、別途エッチングマスクを形
成する手間を省くことができ従って工程を簡略化でき
る。
【0035】次に図示せずも、n−GaAs基板10の
他方の基板面10b(図1(D)参照)上に、アレイを
構成する各発光ダイオードに共通のオーミック電極を形
成して、モノリシック発光ダイオードアレイを完成す
る。
他方の基板面10b(図1(D)参照)上に、アレイを
構成する各発光ダイオードに共通のオーミック電極を形
成して、モノリシック発光ダイオードアレイを完成す
る。
【0036】2.第2の実施の形態 第2の実施の形態は、p−GaAsコンタクト層28を
エッチングするためのエッチャントに対し耐性を有さな
いが、安価な電極材料、例えばAlを用いて電極30を
形成する場合に、適している実施の形態である。
エッチングするためのエッチャントに対し耐性を有さな
いが、安価な電極材料、例えばAlを用いて電極30を
形成する場合に、適している実施の形態である。
【0037】図4(A)〜(C)は第2の実施の形態の
主要工程を段階的に示す断面図であって、モノリシック
発光ダイオードアレイの一素子に着目した製造工程を示
す。これら図4(A)〜(D)は図2のI−I線に沿っ
て取った断面に対応する断面を示す。
主要工程を段階的に示す断面図であって、モノリシック
発光ダイオードアレイの一素子に着目した製造工程を示
す。これら図4(A)〜(D)は図2のI−I線に沿っ
て取った断面に対応する断面を示す。
【0038】以下、第1の実施の形態と相違する点につ
き説明し、第1の実施の形態と同様の点については、そ
の詳細な説明を省略する。
き説明し、第1の実施の形態と同様の点については、そ
の詳細な説明を省略する。
【0039】(1)第一導電型のGaAs基板上に誘電
体膜を用いて、発光領域の基板表面部分は露出し素子分
離領域の基板表面部分は被覆する選択成長マスクを形成
する工程。
体膜を用いて、発光領域の基板表面部分は露出し素子分
離領域の基板表面部分は被覆する選択成長マスクを形成
する工程。
【0040】まず、n−GaAs基板10上にSiO2
選択成長マスク12を形成する(図1(A))。
選択成長マスク12を形成する(図1(A))。
【0041】(2)第一導電型のInGaP下側クラッ
ド層、第一導電型、第二導電型もしくはノンドープのI
nGaAsP活性層、第二導電型のInGaP上側クラ
ッド層、及び、第二導電型のGaAsコンタクト層を、
選択成長マスク外に露出した基板表面部分に選択的に結
晶成長させる工程。
ド層、第一導電型、第二導電型もしくはノンドープのI
nGaAsP活性層、第二導電型のInGaP上側クラ
ッド層、及び、第二導電型のGaAsコンタクト層を、
選択成長マスク外に露出した基板表面部分に選択的に結
晶成長させる工程。
【0042】次にn−InGaP下側クラッド層22、
ノンドープInGaAsP活性層24、p−InGaP
上側クラッド層26及びp−GaAsコンタクト層28
を、選択成長マスク12で覆わずに露出させた基板面1
0a上に順次に、結晶成長させる(図1(B))。
ノンドープInGaAsP活性層24、p−InGaP
上側クラッド層26及びp−GaAsコンタクト層28
を、選択成長マスク12で覆わずに露出させた基板面1
0a上に順次に、結晶成長させる(図1(B))。
【0043】(3)発光領域のコンタクト層上の一部を
被覆するようにエッチングマスクを形成し、発光領域の
露出させたコンタクト層を選択的にエッチング除去する
工程。
被覆するようにエッチングマスクを形成し、発光領域の
露出させたコンタクト層を選択的にエッチング除去する
工程。
【0044】次にレジスト又はSiO2 から成るエッチ
ングマスク34を形成する(図4(A))。ここでは、
エッチングマスク34は、選択成長マスク12を被覆す
ると共に発光領域周縁の全周にわたって発光領域周縁部
分のp−GaAsコンタクト層28を被覆し、発光領域
中央部分のp−GaAsコンタクト層28を露出する窓
34aを有する。
ングマスク34を形成する(図4(A))。ここでは、
エッチングマスク34は、選択成長マスク12を被覆す
ると共に発光領域周縁の全周にわたって発光領域周縁部
分のp−GaAsコンタクト層28を被覆し、発光領域
中央部分のp−GaAsコンタクト層28を露出する窓
34aを有する。
【0045】次いでエッチングマスク34を介して、発
光領域の露出させたp−GaAsコンタクト層28をエ
ッチング除去して、発光領域のp−InGaAsP上側
クラッド層26を露出させる(図4(B))。このエッ
チングは、H2 SO4 、H2O2 、H2 Oの混合液をエ
ッチャントとしたウエットエッチングにより、行なえば
良い。
光領域の露出させたp−GaAsコンタクト層28をエ
ッチング除去して、発光領域のp−InGaAsP上側
クラッド層26を露出させる(図4(B))。このエッ
チングは、H2 SO4 、H2O2 、H2 Oの混合液をエ
ッチャントとしたウエットエッチングにより、行なえば
良い。
【0046】(4)エッチングマスクを除去した後、発
光領域に残存するコンタクト層部分から選択成長マスク
にかけてこれらの上側に電極を形成する工程。
光領域に残存するコンタクト層部分から選択成長マスク
にかけてこれらの上側に電極を形成する工程。
【0047】次にエッチングマスク34を除去する。エ
ッチングマスク34をレジストで形成している場合には
レジスト除去剤を、またエッチングマスク34をSiO
2 で形成している場合にはHFを用いれば良い。
ッチングマスク34をレジストで形成している場合には
レジスト除去剤を、またエッチングマスク34をSiO
2 で形成している場合にはHFを用いれば良い。
【0048】然る後、リフトオフ法により、Al電極3
0を形成する(図4(C))。ここではAl電極30
を、発光領域周縁部分に残存させたp−GaAsコンタ
クト層28から、選択成長マスク12にかけて形成す
る。この場合、Al電極30は、発光領域周縁の全周に
わたって発光領域周縁部分のp−GaAsコンタクト層
28と接続しているので、発光領域全体にわたって均一
に電流を注入することを促すことができ、従って発光強
度を高めることができる。
0を形成する(図4(C))。ここではAl電極30
を、発光領域周縁部分に残存させたp−GaAsコンタ
クト層28から、選択成長マスク12にかけて形成す
る。この場合、Al電極30は、発光領域周縁の全周に
わたって発光領域周縁部分のp−GaAsコンタクト層
28と接続しているので、発光領域全体にわたって均一
に電流を注入することを促すことができ、従って発光強
度を高めることができる。
【0049】次に図示せずも、n−GaAs基板10の
他方の基板面10b(図1(D)参照)上に、アレイを
構成する各発光ダイオードに共通のオーミック電極を形
成して、モノリシック発光ダイオードアレイを完成す
る。
他方の基板面10b(図1(D)参照)上に、アレイを
構成する各発光ダイオードに共通のオーミック電極を形
成して、モノリシック発光ダイオードアレイを完成す
る。
【0050】発明は上述した実施の形態に限定されるも
のではなく、従って以下に述べる如く、発明の趣旨の範
囲内で種々の変更を成し得る。
のではなく、従って以下に述べる如く、発明の趣旨の範
囲内で種々の変更を成し得る。
【0051】上述した第1及び第2の実施の形態はいず
れも、発光領域内のp−GaAsコンタクト層28を部
分的にエッチング除去して、発光領域内のp−InGa
P上側クラッド層26を露出させているので、p−Ga
Asコンタクト層28の光吸収が大きい場合に、光出力
を向上させることができる。
れも、発光領域内のp−GaAsコンタクト層28を部
分的にエッチング除去して、発光領域内のp−InGa
P上側クラッド層26を露出させているので、p−Ga
Asコンタクト層28の光吸収が大きい場合に、光出力
を向上させることができる。
【0052】しかしながら、p−GaAsコンタクト層
28の光吸収が小さい場合には、発光領域内のp−Ga
Asコンタクト層28をエッチング除去して、発光領域
内のp−InGaP上側クラッド層26を露出すること
を行なわなくても良い。発光領域全面にわたって残存さ
せたp−GaAsコンタクト層28が、発光領域全体に
わたって均一に、電流を注入することを促し、これが光
出力の向上に寄与すると考えられるからである。この場
合には、p−GaAsコンタクト層28を発光領域全面
にわたって残存させ、このp−GaAsコンタクト層2
8の一部から選択成長マスク12にかけて電極30を形
成すれば良い。
28の光吸収が小さい場合には、発光領域内のp−Ga
Asコンタクト層28をエッチング除去して、発光領域
内のp−InGaP上側クラッド層26を露出すること
を行なわなくても良い。発光領域全面にわたって残存さ
せたp−GaAsコンタクト層28が、発光領域全体に
わたって均一に、電流を注入することを促し、これが光
出力の向上に寄与すると考えられるからである。この場
合には、p−GaAsコンタクト層28を発光領域全面
にわたって残存させ、このp−GaAsコンタクト層2
8の一部から選択成長マスク12にかけて電極30を形
成すれば良い。
【0053】また第一導電型をn型及び第二導電型p型
とするほか、第一導電型をp型及び第二導電型をn型と
しても良い。さらに活性層を、ノンドープの層とするほ
か、第一導電型又は第二導電型の層とすることもでき
る。
とするほか、第一導電型をp型及び第二導電型をn型と
しても良い。さらに活性層を、ノンドープの層とするほ
か、第一導電型又は第二導電型の層とすることもでき
る。
【0054】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明のモノリシック発光ダイオードアレイの製造方法に
よれば、発光ダイオードのpn接合の形成を不純物拡散
ではなく結晶成長により行うので、pn接合深さを精度
良く制御でき、しかもpn接合深さのばらつきを小さく
できる。従って発光ダイオードの発光効率を向上し、し
かも各発光ダイオード間での発光強度のばらつきを小さ
くできる。
発明のモノリシック発光ダイオードアレイの製造方法に
よれば、発光ダイオードのpn接合の形成を不純物拡散
ではなく結晶成長により行うので、pn接合深さを精度
良く制御でき、しかもpn接合深さのばらつきを小さく
できる。従って発光ダイオードの発光効率を向上し、し
かも各発光ダイオード間での発光強度のばらつきを小さ
くできる。
【0055】さらに各発光ダイオード構成する半導体層
を、選択成長マスク外に露出させた基板表面上に選択的
に結晶成長させるという、簡略な工程により、各発光ダ
イオードを素子分離した状態で形成できるという利点が
ある。
を、選択成長マスク外に露出させた基板表面上に選択的
に結晶成長させるという、簡略な工程により、各発光ダ
イオードを素子分離した状態で形成できるという利点が
ある。
【図1】(A)〜(D)は第1の実施の形態の主要工程
を段階的に示す断面図である。
を段階的に示す断面図である。
【図2】図1(A)と同一工程段階の様子を示す平面図
である。
である。
【図3】図1(D)と同一工程段階の様子を示す断面図
である。
である。
【図4】(A)〜(C)は第2の実施の形態の主要工程
を段階的に示す断面図である。
を段階的に示す断面図である。
10:n−GaAs基板 12:SiO2 選択成長マスク 22:n−InGaP下側クラッド層 24:ノンドープInGaAsP活性層 26:p−InGaP上側クラッド層 28:p−GaAsコンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 義則 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 発光領域をマトリクス状に配列し、各発
光領域にダブルヘテロ構造の発光ダイオードを形成し
て、モノリシック発光ダイオードアレイを製造するに当
たり、 第一導電型のGaAs基板上に誘電体膜を用いて、発光
領域の基板表面部分は露出し素子分離領域の基板表面部
分は被覆する選択成長マスクを形成する工程と、 第一導電型のInGaP下側クラッド層、第一導電型、
第二導電型もしくはノンドープのInGaAsP活性
層、第二導電型のInGaP上側クラッド層、及び、第
二導電型のGaAsコンタクト層を、前記選択成長マス
ク外に露出した基板表面部分に選択的に結晶成長させる
工程とを含んで成ることを特徴とするモノリシック発光
ダイオードアレイの製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載のモノリシック発光ダイオ
ードアレイの製造方法において、 発光領域のコンタクト層上の一部から選択成長マスクに
かけて電極を形成し、該電極をマスクとして用いて、前
記発光領域の露出させたコンタクト層を選択的にエッチ
ング除去する工程を含んで成ることを特徴とするモノリ
シック発光ダイオードアレイの製造方法。 - 【請求項3】 請求項1記載のモノリシック発光ダイオ
ードアレイの製造方法において、 発光領域のコンタクト層上の一部を被覆するエッチング
マスクを形成し、前記発光領域の露出させたコンタクト
層を選択的にエッチング除去する工程と、 前記エッチングマスクを除去した後、前記発光領域に残
存するコンタクト層部分から選択成長マスクにかけてこ
れらの上側に電極を形成する工程とを含んで成ることを
特徴とするモノリシック発光ダイオードアレイの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24141495A JPH0983015A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24141495A JPH0983015A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0983015A true JPH0983015A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17073944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24141495A Withdrawn JPH0983015A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | モノリシック発光ダイオードアレイの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0983015A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040013998A (ko) * | 2002-08-09 | 2004-02-14 | 엘지전자 주식회사 | 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법 |
| JP2011029640A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Lg Innotek Co Ltd | 発光素子パッケージ及びその製造方法 |
| JP2013157496A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Sony Corp | 発光素子およびその製造方法、並びに発光装置 |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP24141495A patent/JPH0983015A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040013998A (ko) * | 2002-08-09 | 2004-02-14 | 엘지전자 주식회사 | 표면 방출형 발광 다이오드의 제조방법 |
| JP2011029640A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Lg Innotek Co Ltd | 発光素子パッケージ及びその製造方法 |
| JP2013157496A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Sony Corp | 発光素子およびその製造方法、並びに発光装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |