JPS592383A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPS592383A JPS592383A JP57111212A JP11121282A JPS592383A JP S592383 A JPS592383 A JP S592383A JP 57111212 A JP57111212 A JP 57111212A JP 11121282 A JP11121282 A JP 11121282A JP S592383 A JPS592383 A JP S592383A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epitaxial layer
- type
- light emitting
- regions
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H29/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
- H10H29/10—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00
- H10H29/14—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00 comprising multiple light-emitting semiconductor components
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- 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】
〔発明の技術分野〕
この発明は、ＧａＡａ 系の化合物半導体を基板とす
る半導体発光装置に係わり、特に光プリンタ等に用いら
れる半導体発光装置に関するものである。
る半導体発光装置に係わり、特に光プリンタ等に用いら
れる半導体発光装置に関するものである。
光プリンタ用光源としては、従来よりＧａＡｌＡｓを活
性層とする半導体レーザが提案され開発されてきたが、
最近これに代わるものとして、発光ダイオードを高密度
に集積して使用する方法が提案され、開発が行なわれて
いる。このような発光ダイオードアレイは、例えば第１
図（ん。
性層とする半導体レーザが提案され開発されてきたが、
最近これに代わるものとして、発光ダイオードを高密度
に集積して使用する方法が提案され、開発が行なわれて
いる。このような発光ダイオードアレイは、例えば第１
図（ん。
（至）に示すようにして形成する。
まず、第１図の（５）のようにｎ型ＧａＡｓ基板５上に
第１のｎ型層ａＡｓＰ層６を気相成長し、さらにこの第
１のｎ型層ａＡｓＰ層６上に第２のｎ型層ａＡ＠Ｐ層７
を気相成長して気相成長ウェー八８を形成する。上記第
１のｎ型層ａＡｓＰ層６および＠２のｎ型層ａＡｓＰ層
７はそれぞれＧａＡｓ ｙ Ｐ、 ｙ 、 ＧａＡａ
ｘ Ｐ、 Ｘ （ｘ＜ｙ＜ｔ）となるもので、＠２のＧ
ａＡｓＰ層７が活性層となっている。
第１のｎ型層ａＡｓＰ層６を気相成長し、さらにこの第
１のｎ型層ａＡｓＰ層６上に第２のｎ型層ａＡ＠Ｐ層７
を気相成長して気相成長ウェー八８を形成する。上記第
１のｎ型層ａＡｓＰ層６および＠２のｎ型層ａＡｓＰ層
７はそれぞれＧａＡｓ ｙ Ｐ、 ｙ 、 ＧａＡａ
ｘ Ｐ、 Ｘ （ｘ＜ｙ＜ｔ）となるもので、＠２のＧ
ａＡｓＰ層７が活性層となっている。
次に、」１記気相成長つェーへ８表面にＳｉｎ。
膜等の絶縁膜な被着し、この絶縁膜に拡散窓をパターニ
ングし、このパターニングされた膜をマスクとして亜鉛
等の不純物を上記ウェーハ８に拡散させ、第１図（均に
示すように複数のＶ型領域９．９・・・を形成する。こ
の後、適宜このウェーハＢをダイシングし、カソード電
極およびアノード電極をパターニングして適当な外囲器
に組み込み製品とする。
ングし、このパターニングされた膜をマスクとして亜鉛
等の不純物を上記ウェーハ８に拡散させ、第１図（均に
示すように複数のＶ型領域９．９・・・を形成する。こ
の後、適宜このウェーハＢをダイシングし、カソード電
極およびアノード電極をパターニングして適当な外囲器
に組み込み製品とする。
しかし、上記のような発光ダイオードアレイは、発光出
力が小さいこと、ウェーハ８内に形成された各発光領域
の発光出力のバラツキが非常に大きいこと等の欠点があ
る。
力が小さいこと、ウェーハ８内に形成された各発光領域
の発光出力のバラツキが非常に大きいこと等の欠点があ
る。
特に、光プリンタ用の発光ダイオードアレイでは発光特
性のばらつきが製品化への大きな問題となっており、極
めて歩留の悪いものであつた。
性のばらつきが製品化への大きな問題となっており、極
めて歩留の悪いものであつた。
これらの欠点は、Ｇａｋｓ 基板５上に格子定数の異
なるＧａＡｓＰを成長させるために、Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｐ結晶内に結晶欠陥がばらついて発生することが原因の
一つとして掲げられる。
なるＧａＡｓＰを成長させるために、Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｐ結晶内に結晶欠陥がばらついて発生することが原因の
一つとして掲げられる。
加えて、亜鉛等の不純物を拡散させ？ｎ接合を得るが、
この拡散工程は一般に結晶表面を傷つけやすく、活性領
域となる第２のｎ型層ａＡｓＰ層７に結晶欠陥を発生せ
しめ、発光出力やそのばらつきにさらに悪影響を及ぼし
ていた。
この拡散工程は一般に結晶表面を傷つけやすく、活性領
域となる第２のｎ型層ａＡｓＰ層７に結晶欠陥を発生せ
しめ、発光出力やそのばらつきにさらに悪影響を及ぼし
ていた。
この発明は、上記のような点に鑑みなされたもので、発
光領域となる活性層にＰｎ接合を得るための不純物拡散
工程を行なう必要がなく、ウェーハ内の各発光領域の発
光出力が高くそのばらつきの小さい微細化および高集積
化可能な半導体発光袋ぽを提供しようとするものである
。
光領域となる活性層にＰｎ接合を得るための不純物拡散
工程を行なう必要がなく、ウェーハ内の各発光領域の発
光出力が高くそのばらつきの小さい微細化および高集積
化可能な半導体発光袋ぽを提供しようとするものである
。
すなわち、この発明に係る半導体発光装置は、例えばＧ
ａＡｓ 、等の一導電型の半導体基板に同一導電型の
例えばＧ ａ Ａ ｌムＳによる第１のエピタキシャル
層を形成し、この第１のエピタキシャル層トに、逆導電
型の＠２のエピタキシャル層を形成１７、第１のエピタ
キシャル層に達しこのエピタキシャル層と同一導電型の
分離領域を上記第２のエピタキシャル層表面より拡散形
成ｌ７、この分離領域で分離された第２のエピタキシャ
ル層による島領域と第１のエピタキシャル層とのｔ＝”
接合部を発光部としたものである。
ａＡｓ 、等の一導電型の半導体基板に同一導電型の
例えばＧ ａ Ａ ｌムＳによる第１のエピタキシャル
層を形成し、この第１のエピタキシャル層トに、逆導電
型の＠２のエピタキシャル層を形成１７、第１のエピタ
キシャル層に達しこのエピタキシャル層と同一導電型の
分離領域を上記第２のエピタキシャル層表面より拡散形
成ｌ７、この分離領域で分離された第２のエピタキシャ
ル層による島領域と第１のエピタキシャル層とのｔ＝”
接合部を発光部としたものである。
以下図面を参照してこの発明の一実施例につき説明する
。＠２図（Ｎ−（ト）はその製造過程を示すもので、ｊ
Ｍ２図（Ａｔに示す２０は、面方位（１００）±０．５
なる亜鉛を添加したＶ型ＧａＡｓ基板であり、この
ＧａＡｓ 基板２０上に金属ガリウム、ＧａＡｓ
多結晶、金属アルミニウムおよび金属亜鉛を溶融混合し
た融液によりＰ型の第１のエピタキシャル層２１を液相
成長させる。
。＠２図（Ｎ−（ト）はその製造過程を示すもので、ｊ
Ｍ２図（Ａｔに示す２０は、面方位（１００）±０．５
なる亜鉛を添加したＶ型ＧａＡｓ基板であり、この
ＧａＡｓ 基板２０上に金属ガリウム、ＧａＡｓ
多結晶、金属アルミニウムおよび金属亜鉛を溶融混合し
た融液によりＰ型の第１のエピタキシャル層２１を液相
成長させる。
そして、さらにこのＰ型の＠１のエピタキシャル層２ｚ
ｆ−には、金属ガリウム、ＧａＡｓ 多結晶、金属ア
ルミニウムおよび金属テルリウムを溶融混合した融液に
よりｎ型の第２のエピタキシャル層２２を１０μｍ 以
下の層厚で液相成長させる。
ｆ−には、金属ガリウム、ＧａＡｓ 多結晶、金属ア
ルミニウムおよび金属テルリウムを溶融混合した融液に
よりｎ型の第２のエピタキシャル層２２を１０μｍ 以
下の層厚で液相成長させる。
その後、このようにして形成した半導体ウェーハ２３上
に、第２図（ト）に示すように例えば８ＩＯ０等の絶縁
膜２４を被着する。
に、第２図（ト）に示すように例えば８ＩＯ０等の絶縁
膜２４を被着する。
次に、絶縁膜２４を、ｎ型の第２のエピタキシャル層２
２の発光領域となるべき部分を覆うマスクとなるように
写真蝕刻１７、第２図（Ｑに示すような絶縁膜２４ａ、
ｉ！４Ｂ・・・ を形成する。
２の発光領域となるべき部分を覆うマスクとなるように
写真蝕刻１７、第２図（Ｑに示すような絶縁膜２４ａ、
ｉ！４Ｂ・・・ を形成する。
その後、第２図（至）に示すように、この絶縁膜２４ａ
、２４ａ・・・をマスクとして半導体ウェー７１２３に
亜鉛を拡散し、ｊＭ２のエピタキシャル層２２へＰ型の
第１のエピタキシャル層２１に達するｐ型分離領域２５
を形成する。また、ｎ型の第２のエピタキシャル層２２
は、このＰ型の分離領域２５にて分割され、Ｐ型の領域
に浮かぶｎ型島領域２６ｍ、２６ｂ・・・となり、この
ｎ型島領域２５ｍ、２６ｂ・・・は第１のエビタキシャ
ル層２１とＩＰ ｎ接合を形成して、発光ダイオードの
発光領域となる。
、２４ａ・・・をマスクとして半導体ウェー７１２３に
亜鉛を拡散し、ｊＭ２のエピタキシャル層２２へＰ型の
第１のエピタキシャル層２１に達するｐ型分離領域２５
を形成する。また、ｎ型の第２のエピタキシャル層２２
は、このＰ型の分離領域２５にて分割され、Ｐ型の領域
に浮かぶｎ型島領域２６ｍ、２６ｂ・・・となり、この
ｎ型島領域２５ｍ、２６ｂ・・・は第１のエビタキシャ
ル層２１とＩＰ ｎ接合を形成して、発光ダイオードの
発光領域となる。
次に、第２図（坤に示すように８１０２等による絶縁膜
２７をウェー八２．″Ｉ十、に被着し、ｎ型島領域２６
ａ、２６ｂ・・・が露出すると共に、Ｐ型分離領域２５
が絶縁膜２７で覆れた状態となるように写真蝕刻する。
２７をウェー八２．″Ｉ十、に被着し、ｎ型島領域２６
ａ、２６ｂ・・・が露出すると共に、Ｐ型分離領域２５
が絶縁膜２７で覆れた状態となるように写真蝕刻する。
その後、第２図ａ）に示すように、金にベリリウムを微
量添加した電極薄膜２８をＰ型のＧａＡｓ 基板２０
裏面に形成する。また、つ工−ハ２３の表面には、各「
・型島領域２６８．ｊ１６ｂ・・・の縁部にそれぞれ接
続する金にゲルマニウムを微量添加し、た金属電極２９
ａ、２９ｂ・・・をバターニングし、発光ダイオードア
レイとする。
量添加した電極薄膜２８をＰ型のＧａＡｓ 基板２０
裏面に形成する。また、つ工−ハ２３の表面には、各「
・型島領域２６８．ｊ１６ｂ・・・の縁部にそれぞれ接
続する金にゲルマニウムを微量添加し、た金属電極２９
ａ、２９ｂ・・・をバターニングし、発光ダイオードア
レイとする。
この第４図（１１に示す装置の電極薄膜２８および金属
電極２９Ｃ間に順電圧を印加すると、ｎ型島領域２６ｃ
のｒｎ接合部付近が発光し、金属電極２９Ｃの５１
１０部３０より光が外部に放射される。
電極２９Ｃ間に順電圧を印加すると、ｎ型島領域２６ｃ
のｒｎ接合部付近が発光し、金属電極２９Ｃの５１
１０部３０より光が外部に放射される。
このようにしてダイオードアレイを形成し、ｎ型ＧａＡ
ｌＡｓ層２２の厚さを１０μｍ 以下にした場合、Ｐ型
分離領域２５の横方向拡散は１０μｍ 程度を見込めば
良く、Ｐ型分離領域２５の間隔すなわち発光領域となる
ｎ型島領域２６ｍ、２６ｂ・・・の間隔は充分に３０μ
ｍ 以下にすることができる。
ｌＡｓ層２２の厚さを１０μｍ 以下にした場合、Ｐ型
分離領域２５の横方向拡散は１０μｍ 程度を見込めば
良く、Ｐ型分離領域２５の間隔すなわち発光領域となる
ｎ型島領域２６ｍ、２６ｂ・・・の間隔は充分に３０μ
ｍ 以下にすることができる。
さらに、例えば、上記ｎ型ＯａＡ、ｌＡｓ層２２の層厚
な６μｍ、９１下にした場合には発光領域の間隔を２０
μｍ 以下にでき微細化が可能どなる。
な６μｍ、９１下にした場合には発光領域の間隔を２０
μｍ 以下にでき微細化が可能どなる。
次にこの実施例による発光ダイオードアレイと第１図に
示した発光ダイオードアレイにつき素子の特性を比較す
る。この場合、発光波長はいずれも７ Ｑ Ｑ ｎ ｍ
とした。
示した発光ダイオードアレイにつき素子の特性を比較す
る。この場合、発光波長はいずれも７ Ｑ Ｑ ｎ ｍ
とした。
まず、発光効率は、従来のものでは０．０５％であるの
に対しこの実施例によるものでは０５％に向上した。
に対しこの実施例によるものでは０５％に向上した。
また、発光領域の面積を８０μｍＸｇＱμｍ とし、各
発光領域間の間隔を４０μｍ に設定して１２８ 個の
発光領域を一列に集積した発光装置を多数形成した場合
、同一発光装置内における全ての発光領域の各発光出力
のバラツキが１．２倍以内に抑えられている発光装置の
割合は、従来５％程闇であったのに対し、この実施例に
よるものでは５０％に改善された。
発光領域間の間隔を４０μｍ に設定して１２８ 個の
発光領域を一列に集積した発光装置を多数形成した場合
、同一発光装置内における全ての発光領域の各発光出力
のバラツキが１．２倍以内に抑えられている発光装置の
割合は、従来５％程闇であったのに対し、この実施例に
よるものでは５０％に改善された。
さらに、ダイオードアレイとして配列する各素子（発光
領域）の光漏話の状態は、各素子を１個おきに点灯して
、発光部分と非発光部分との光出力の比で見た場合、従
来のものが「１００；４」であるのに対し、この実施例
のものでは［１００：５Ｊ であった。これは、−素
子あたりの発光効率が約１０倍に改善されていることを
鑑みれば問題にならない。
領域）の光漏話の状態は、各素子を１個おきに点灯して
、発光部分と非発光部分との光出力の比で見た場合、従
来のものが「１００；４」であるのに対し、この実施例
のものでは［１００：５Ｊ であった。これは、−素
子あたりの発光効率が約１０倍に改善されていることを
鑑みれば問題にならない。
このように発光素子の特性が改善［７たのは、半導体ウ
ェーへのＧａＡｓ 基板とＧａＡｌＡｓ＋による液相
成長層との結晶格子定数が良く一致するために結晶欠陥
が著しく減少Ｉ７、ウェーハ内の特性のばらつきが小さ
くなったことの他ＩＱ。
ェーへのＧａＡｓ 基板とＧａＡｌＡｓ＋による液相
成長層との結晶格子定数が良く一致するために結晶欠陥
が著しく減少Ｉ７、ウェーハ内の特性のばらつきが小さ
くなったことの他ＩＱ。
＠１のエピタキシャル層２１と第２のエビタキンヤル１
１２２とで形成するｐｎ接合面を発光部としており、従
来のように結晶欠陥を発生せしめる拡散工程の影響が殆
んどなくなったためである。
１２２とで形成するｐｎ接合面を発光部としており、従
来のように結晶欠陥を発生せしめる拡散工程の影響が殆
んどなくなったためである。
また、」１記のように結晶欠陥が著しく減少し発光効率
が高まったため、第２のエピタキシャル層２２を極めて
薄くしても実用的な発光出力を得られる。このため、Ｐ
型分離領域２５は浅い拡散で形成でき、それに伴い、発
光領域のパターンを微細化および高集積化することがで
きる。
が高まったため、第２のエピタキシャル層２２を極めて
薄くしても実用的な発光出力を得られる。このため、Ｐ
型分離領域２５は浅い拡散で形成でき、それに伴い、発
光領域のパターンを微細化および高集積化することがで
きる。
以上のようにこの発明によれば、発光領域となる活性層
にＰｎ接合を得るための不純物拡散を行なう必要がなく
、ウェーハ内の各発光素子の発光出力のばらつきが小さ
く発光出力の高い微細化および高集積化可能な半導体発
光装置を提供でき、特に光プリンタ用の発光ダイオード
アレイの製造歩留に゛は大いに寄与する。
にＰｎ接合を得るための不純物拡散を行なう必要がなく
、ウェーハ内の各発光素子の発光出力のばらつきが小さ
く発光出力の高い微細化および高集積化可能な半導体発
光装置を提供でき、特に光プリンタ用の発光ダイオード
アレイの製造歩留に゛は大いに寄与する。
第１図（５）、（８１は従来の半導体発光装置をその製
造工程と共に示す図、第２図（Ａｌ−（ト）はこの発明
の一実施例に係る半導体発光装置をその製造過程と共に
示す図である。 ２０ ・＝ Ｇａ Ａ、ｓ 基板、 ２ノ・・第１のエピタキシャル層、 ２２・・・第２のエピタキシャル層、 ２３・・・ウェーハ、 ２５・・・Ｐ型分離領域、 ２６ａ、２６ｂ・・・ ・・・ｎ型島領域。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 （Ａ） （Ｂ） 第２図 第２図
造工程と共に示す図、第２図（Ａｌ−（ト）はこの発明
の一実施例に係る半導体発光装置をその製造過程と共に
示す図である。 ２０ ・＝ Ｇａ Ａ、ｓ 基板、 ２ノ・・第１のエピタキシャル層、 ２２・・・第２のエピタキシャル層、 ２３・・・ウェーハ、 ２５・・・Ｐ型分離領域、 ２６ａ、２６ｂ・・・ ・・・ｎ型島領域。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 （Ａ） （Ｂ） 第２図 第２図
Claims (2)
- （１）−導電型の半導体基板上に形成されそれと同一導
電型の第１のエピタキシャル層と、この第１のエピタキ
シャル層上に形成されそれと逆導電型の第２のエピタキ
シャル層と、上記第１のエピタキシャル層と同一導電型
でこの第１のエピタキシャル層に達するまで上記第２の
半導体層内に拡散形成されこの第２のエピタキシャル層
を複数の島領域に分割する分離領域とを具備したことを
特徴とする半導体発光装置。 - （２） 上記第１のエピタキシャル層は亜鉛を主たる
不純物として含むｐ型のＧａＡｌＡｓ系の液相成長層で
あり、上記ｇＪ２のエピタキシャル層はテルリウムを主
たる不純物として含むｎ型のＧａＡｌＡｓ系の液相成長
層であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57111212A JPS592383A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57111212A JPS592383A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS592383A true JPS592383A (ja) | 1984-01-07 |
Family
ID=14555361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57111212A Pending JPS592383A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS592383A (ja) |
-
1982
- 1982-06-28 JP JP57111212A patent/JPS592383A/ja active Pending
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