JPS61170080A - 化合物半導体装置 - Google Patents

化合物半導体装置

Info

Publication number
JPS61170080A
JPS61170080A JP60010107A JP1010785A JPS61170080A JP S61170080 A JPS61170080 A JP S61170080A JP 60010107 A JP60010107 A JP 60010107A JP 1010785 A JP1010785 A JP 1010785A JP S61170080 A JPS61170080 A JP S61170080A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
type
growth
growth layer
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
Application number
JP60010107A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuro Kato
哲朗 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP60010107A priority Critical patent/JPS61170080A/ja
Publication of JPS61170080A publication Critical patent/JPS61170080A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials

Landscapes

  • 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。

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装置に関し、特に高効率でかつ量産
性に優れた安価な発光ダイオード累子に関する。
〔従来の技術〕
発光ダイオードは低消費電力、高信頼性を特徴とし、近
年その用途は急増している。特に赤、黄。
緑等の可視LEDは主として表示用に、赤外LEDにシ
リコン受光素子と組合せて用いることにより1ホトアイ
ソレータとして使用されている場合が多い。一方、ごく
最近になってOA機器・FA機器の開発゛・普及に伴い
、光フアイバー機器の光源や、高速のホトアイソレータ
(ホトカプラ)のLEDとして、従来以上に高出力、高
速応答の集子に対する市場の要求が日増しに強くなって
いる。
この市場要求に対し、LEDの材料面からみると、従来
工りGaAsp及び8iドープG a A s等がある
。前者は比較的高速応答が可能であるが、発光効率が著
しく低く、te後者は逆に高発光効率であるが、応答速
度が遅く、また発光波長(λ2=950OA )の点か
ら言っても特に光フアイバー用光源等には適当とぎえな
い。これらの材料に変わって最近2〜3年デバイスの量
産化が進んだ材料としてG a 1−、A J x A
 sがある。Ga□−xAJxAsは通常CaAs  
基板上に液相エピタキシャル成長法にxn形成されるが
、現在市場に供給され始めている素子をエピタキシャル
層構造で分類すると、シンプルへテロ(SH)構造とダ
ブルへテロ(DH)構造とにわけられる。8H構造(第
3図]は通常P型GaAs基板6上に20〜30tt厚
のP型G a x ++ xAJxAsエピタキシャル
層7を、続いてやIrXD20〜30μ厚のn型Gaニ
ーy A J y Asエピタキシャル鳩8を前記の液
相成長法に10形成する。このときのAlAs混晶比H
pfflにおいては発光中心波長λ、に応じて% p−
”接合界面においてx=0.30〜0.35程度とする
。一方n層においては少なくともpHIより大きな11
1を選ぶことが必要であり、通常p−n界面でy=α6
0〜O,SO,表面でy=Q、59〜0.801!度の
値を選択する。このLりな値を選択することに19%1
層からp層への電子注入効率が大巾に同上すると共に、
p層内で発光した光がほとんどn層内で吸収を受けるこ
となく外部へと9出される。
これに対し、DH構造(第4図)は工り高効率かつ高速
応答性を計ったもので、P型G a A s基板ll上
に液相成長法i/c、にり:;200μ程度の厚膜Ga
sイAA’、As12(V、≧α4)t−成長させ、そ
の上へP型Ga1−w=ん−A s 、クラッド層13
(W2O,7)、アンドープGa□−xAJxAs活性
層14(λ、=660nmの場合X′:、α35〕、n
型Ga、−、AJ、Asクラッド層15(y≧α7)、
n型Ga1−、AlzAsキャyプ層16 (o、4s
<s≦0.7)’に形成後、GaAs基板11をエツチ
ングに工9全面的に除去する。このニブな構造にすると
前述し几従来のSH槽構造比較し几場合、注入電子が活
性層内にとじこめられるため高速応答が可能となり、ま
た活性層内のA41!As混晶比傾斜が小さいことと、
長面G a A s基板を全面的に除去し、反射光を利
用できること等にエフ、高効率化が計られる。このDH
構造は基本的には厚膜成長技術と多層成長技術に支えら
れたものであり、これまでの民生用LEDの構造(厚膜
としてpt”2層)エフもむしろレーザ等の素子構造、
考え方を適用したものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、以上前述した素子構造においては、以下
に述べる15に極めて大きな問題点を含む、即ち、まず
従来の8H構造GaA11AB 素子に関しては5p−
n接合及びp層内において発光した光のうち、基板側へ
向うものがGaAsKより10096吸収されて言りま
でもなく外部効率の点で不利である。また、GaAs 
トGa 1−、AjxAs $1高温(例えば800℃
]における格子定数の一致は良いが、熱膨張係数が異な
るために、室温付近くおいては内部応力が大きくなり、
結果としてG a Z ++、AdxAs面1gIを凸
として大きなそりを持つ、特に前述し几従来の8H構造
においては、2つの界面(基板とP型Ga1−xAjx
As及びP型Ga 1−xAlxAsとnm Ga、y
hl、hs)において、同じ方向へそる力が働くことに
なり、後工程におけるウェハース処理においてわれ、ク
ラック等の要因として見逃すことにできない。
一方、DH構造GaAjA3素子に関しては、外部効率
及び高速応答性において従来のSH槽構造比し、大巾に
優れているが、前述したようにこれを液相成長法にLD
影形成る場合、成長層の数だけ独立のGa溶液が必要と
なり、素子のコストとして数倍から士数倍が見積られ、
冒頭に述べた工うな特に民生機器の分野における展開に
極めて困難となる。さらに、同様の理由にエフl成長バ
ッチで生産可能な素子数も極めて制限される。また、成
長方式を従来の液相成長法によらず、近年レーザ素子等
の分野において開発が進んでいるMOCVI)法等を導
入した場合においても、やはD大型ウェハースの多数枚
成長については面内バラツキの問題もちD%DH構造素
子の量産化は容易ではない。
〔問題点t−解決するための手段〕
本発明は前述した従来方法の欠点に鑑みなされたもので
発光効率の点で特に優れ、高品質で、かつ量産性に富む
素子構造を提供することを目的とする。
即ち、本発明に所定の尋電型の半導体基板上に、禁制帯
幅が基板より大きく、かつ50μ以上の厚さを有する、
基板と同一導電型の第1層が形成され、この第1層上に
、禁制帯幅が@1層LD大きく、基板及び第1層と逆の
導電型の第2層が形成された構成において、基板の少な
くとも一部を除去することにLD第1層t−繕出させ、
高輝度化を実現するものである。
この構成から明らかなように、本発明によれば素子の製
造コストヲ従来の8H構造素子と同等としたまま高輝度
化を社ることができる。また応答速度については本発明
による素子構造においては活性NI(通常第1層)の不
純物濃友又t!AJAs混晶比の選択範囲が発光効率が
改善された分だけ広がるため、この点についても有利と
なる。
〔実施例〕
本発明による素子構造並びにその効果を実施例を用いて
さらに詳細に説明する。
第1図は本実施例において製作されたG a A I 
A a赤色発光ダイオードのウエノ1−断面図である。
P型(100)GaAs基板1上に通常の徐冷液相エピ
タキシャル成長法を用いてP型G a A I A n
層2 ’e 100μ形成する。このときの仕込量はG
a1g当り AAi 3.4mg、 GaAs多結晶6
6mgであり、900’0から800℃ まで成長を行
なった。P型GaAJAs層2を形成後、成長溶液を変
えてn型GaAA’As層3t−30μ形成する。この
ときの仕込量はGa1g当DAJ3.7mg、GaAs
多結晶16mgであり、800”0から750℃まで成
長した。各層のA IA s  混晶比分布を第2図に
示す。尚、p層及びn層の添加不純物にZn及びTeで
あり、不純物濃度は各々4〜6 X 1017cm−3
及び1〜5X1017cm−3である。結晶成長終了後
、アンそニア・過酸化水素系のエッチャントでPIJI
GaAs基板lt−全面的に除去し九後、n側電極4及
びpat極5t−形成する。
このとき、P側電極5は本発明の素子構造を有効にする
ために、ドツト状の部分電極とする。このようにすれば
%p−n接合界面及びp層内で発し、下方へ進んだ光の
うち、電極以外に当たったものは大部分反射に19上面
又は側面Lり取り出すことが可能となる。メサエッチ工
程、ペレット化を行なった後所定ステムに組立てる。こ
のときのソルダーは通常の銀ペーストを使用したが、ソ
ルダーを同発光波長での反射率が高い材料を選択するこ
とにより、さらに発光効率を同上させることができる。
この素子は発光中心波長(λp)が660nmであり、
Iy==20mA  における全発光出力(エボキンモ
ールド有〕は3.2mW  であった。この1直は本発
明に工らない従来のSH構造において得られる最大の発
光出力が2.OmWであることを考えれば60%の出力
改善が実現されたことになる。
応答速度についてに立より時間(tr)が5Qns。
立下り時間(1f)が7Qnsであった。この値はP 
−G a A IA n層2(1)AIAs混晶比混晶
比率純物濃度により決定されるため、従来のi9H構造
素子と原理的に同等であるが、出力が改善された分だけ
応答速度を決定するパラメータの選択範囲が拡大される
。たとえば発光中心波長’t660nmとした場合、本
実施例において不純物濃度をIX 10” %m−3と
することにより tr=40nSが実現されるが、この
時の発光出力u I F =20 mAにおいてZOm
Wであった。即ち、この結果全従来のSH構造素子と比
較することに19発光出力が同等で、応答速度のみを速
くすることができたことになる。
〔発明の効果〕
以上実施例を用いて具体的に説明した工うに、本発明に
よる素子構造、即ち光吸収体である基板t−除去した広
禁制帯幅材料によるp−n接合素子構造とすることによ
り、従来素子に比し、素子の製造コストを上げることな
く高効率化を計ることができ、このことに同時に応答速
度の点でも有利な方向°でパラメータの設定をすること
が可能となる。また、第1W、長層の厚さは作業性、ダ
イポンディング性の点で少なくとも50μ以上あれば本
質的な問題はない。反対にG a A s基板を除去す
ることにより前述した如くウェハースのそりが軽減され
、谷工程でのウェハースわれによるロスが大巾に減少さ
せることができる。
尚、本実施例並びに説明は主としてGaAJAs発光ダ
イオードの場合を対象としたが、本発明にこの材料に限
定されないことrc言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例で用いられたG a 1 + 
zAJxAs赤色LEDウェハースの断面図、II2図
は@1図の素子のAlAs混晶比Xの深さ方向分布、I
!3図は従来のシングルヘテ0(Sa)構造Ga□−8
AJxAs LEDウェハースの断面図、W/E4図は
ダブルへテロ(DH)構造Ga1−XAJXAILED
ウェハースの断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1導電型の半導体基板上に形成された、禁制帯幅が該
    半導体基板より大で、かつ50μ以上の厚さを有する第
    1導電型の第1の成長層と、前記第1の成長層上に形成
    され、禁制帯幅が前記第1の成長層より大なる第2導電
    型の第2の成長層を有する構成において、 前記半導体基板の少なくとも一部が除去されることによ
    り、前記第1の成長層の一部又は全部が露出されている
    ことを特徴とする化合物半導体装置。
JP60010107A 1985-01-23 1985-01-23 化合物半導体装置 Pending JPS61170080A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60010107A JPS61170080A (ja) 1985-01-23 1985-01-23 化合物半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60010107A JPS61170080A (ja) 1985-01-23 1985-01-23 化合物半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61170080A true JPS61170080A (ja) 1986-07-31

Family

ID=11741089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60010107A Pending JPS61170080A (ja) 1985-01-23 1985-01-23 化合物半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61170080A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6436089A (en) * 1987-07-31 1989-02-07 Shinetsu Handotai Kk Light-emitting semiconductor device
JPH02146779A (ja) * 1988-11-28 1990-06-05 Mitsubishi Monsanto Chem Co ダブルヘテロ型エピタキシャル・ウエハ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6436089A (en) * 1987-07-31 1989-02-07 Shinetsu Handotai Kk Light-emitting semiconductor device
JPH02146779A (ja) * 1988-11-28 1990-06-05 Mitsubishi Monsanto Chem Co ダブルヘテロ型エピタキシャル・ウエハ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3069533B2 (ja) 化合物半導体発光素子
KR100323997B1 (ko) 발광다이오드및그제조방법
Fletcher et al. The growth and properties of high performance AlGalnP emitters using a lattice mismatched GaP window layer
JP6452651B2 (ja) 半導体光デバイスの製造方法および半導体光デバイス
US7422915B2 (en) Light emitting diode and method for manufacturing the same
KR940005764B1 (ko) 레이저 다이오드 어레이 및 그 제조방법
JPH07193275A (ja) 発光ダイオード及びその製造方法
US3998672A (en) Method of producing infrared luminescent diodes
JP2763008B2 (ja) ダブルヘテロ型エピタキシャル・ウエハおよび発光ダイオード
JP3959434B2 (ja) 発光ダイオード素子
JPS61183977A (ja) 発光素子及びその製造方法
GB2033155A (en) Light emissive diode structure
JP4232281B2 (ja) AlGaInP発光ダイオード
US4447822A (en) Light emitting diode
JPH0531316B2 (ja)
JPS6086879A (ja) 半導体発光素子の製造方法
JP2005136136A (ja) 半導体装置の製造方法およびウエーハの製造方法
JP3353703B2 (ja) エピタキシャルウエーハ及び発光ダイオード
JPS5958878A (ja) 半導体発光装置
JPH0770758B2 (ja) 発光半導体装置
JPH05175547A (ja) 半導体発光素子
JPS5987881A (ja) 光半導体装置の製造方法
KR100278630B1 (ko) 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법
JPS6175573A (ja) 発光ダイオ−ドの製造方法
Nuese Diode sources for 1.0 to 1.2 µm emission