JPH07249830A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
半導体発光素子の製造方法Info
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- JPH07249830A JPH07249830A JP3944394A JP3944394A JPH07249830A JP H07249830 A JPH07249830 A JP H07249830A JP 3944394 A JP3944394 A JP 3944394A JP 3944394 A JP3944394 A JP 3944394A JP H07249830 A JPH07249830 A JP H07249830A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 AlGaInN系エピタキシャル結晶にファブ・リ
ペロー・キャビテイを形成する半導体発光素子の製造方
法を提供する。 【構成】 ウルツ鉱型結晶構造を有するAlGaInN系のエ
ピタキシャル結晶において、エピタキシャル結晶面に垂
直に溝を切り、溝の側面上にエピタキシャル結晶を成長
せしめることによって良好なファブリ・ペロー・キャビ
テイを形成する。具体的には図１に示すとおり、AlGaIn
N系エピタキシャル結晶層12-16に溝18を掘り、その側壁
に結晶成長層19をつけることによって平坦な反射面が形
成される。 【効果】 AlGaInN系のエピタキシャル結晶に従来困難
であったファブリ・ペロー・キャビテイを作り込むこと
が出来る。
ペロー・キャビテイを形成する半導体発光素子の製造方
法を提供する。 【構成】 ウルツ鉱型結晶構造を有するAlGaInN系のエ
ピタキシャル結晶において、エピタキシャル結晶面に垂
直に溝を切り、溝の側面上にエピタキシャル結晶を成長
せしめることによって良好なファブリ・ペロー・キャビ
テイを形成する。具体的には図１に示すとおり、AlGaIn
N系エピタキシャル結晶層12-16に溝18を掘り、その側壁
に結晶成長層19をつけることによって平坦な反射面が形
成される。 【効果】 AlGaInN系のエピタキシャル結晶に従来困難
であったファブリ・ペロー・キャビテイを作り込むこと
が出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子の製造方
法にかかわる。
法にかかわる。
【０００２】
【従来の技術】可視光領域の発光素子は従来、主として
III−Ｖ族化合物半導体のうちの燐化物あるいは砒化物
結晶を用いて製造されてきた。例えば赤色にはGaAsP,Ga
P,AlGaInP，緑色にはGaPなどが使われている。最近、よ
り波長の短い青色光を発する素子の研究開発が盛んに行
われているが、これには禁制帯幅のより広い窒化物結晶
が使われている。発光素子は通常サファイア結晶の(000
1)面上にAlGaInN系の結晶から成るホモ接合あるいはヘ
テロ接合を有機金属気相成長法によって形成することに
よって作られる。これは（0001)面上での結晶成長がも
っとも良質な結晶を与えるからである。発光ダイオード
の場合は光はチップの上面からとりだすのであまり問題
はないが、今後半導体レーザを作っていく場合にはレー
ザ発振のためのキャビテイをどのように形成するかが大
きな問題となる。
III−Ｖ族化合物半導体のうちの燐化物あるいは砒化物
結晶を用いて製造されてきた。例えば赤色にはGaAsP,Ga
P,AlGaInP，緑色にはGaPなどが使われている。最近、よ
り波長の短い青色光を発する素子の研究開発が盛んに行
われているが、これには禁制帯幅のより広い窒化物結晶
が使われている。発光素子は通常サファイア結晶の(000
1)面上にAlGaInN系の結晶から成るホモ接合あるいはヘ
テロ接合を有機金属気相成長法によって形成することに
よって作られる。これは（0001)面上での結晶成長がも
っとも良質な結晶を与えるからである。発光ダイオード
の場合は光はチップの上面からとりだすのであまり問題
はないが、今後半導体レーザを作っていく場合にはレー
ザ発振のためのキャビテイをどのように形成するかが大
きな問題となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】問題点の第一はサファ
イアという固いセラミック基板結晶を用いていることで
ある。発光ダイオードの場合はダイアモンド・ソーでウ
エハをチップに切り出せば問題ない。しかし光をチップ
の側面から取り出すedge-emitting LED(Light Emitting
Diodes)やレーザの場合にはウエーハからチップにする
ときに、きれいに割れる必要がある。不規則に割れた
り、割った面が荒れていたりすると光の取りだしに支障
が生ずるからである。とくにレーザの場合はきれいに劈
開面が出来て平行性のよい鏡面が得られなければならな
い。第二の問題点は基板結晶ならびにその上につけるエ
ピタキシャル結晶がともにウルツ鉱型の結晶であって容
易に劈開出来る結晶面を有していないことである。結晶
が薄い場合は(0001)面を辛うじて劈開面として用いうる
が、本発明の対象となっている窒化物のエピタキシアル
成長の場合には上述のように(0001)面が結晶成長面にな
るので、通常のレーザ構造においてはキャビテイの反射
面として用いることは出来ない。(0001)面に垂直な鏡面
を劈開以外の方法で如何に形成するかがこの材料系で半
導体レーザを実現するための鍵となる。
イアという固いセラミック基板結晶を用いていることで
ある。発光ダイオードの場合はダイアモンド・ソーでウ
エハをチップに切り出せば問題ない。しかし光をチップ
の側面から取り出すedge-emitting LED(Light Emitting
Diodes)やレーザの場合にはウエーハからチップにする
ときに、きれいに割れる必要がある。不規則に割れた
り、割った面が荒れていたりすると光の取りだしに支障
が生ずるからである。とくにレーザの場合はきれいに劈
開面が出来て平行性のよい鏡面が得られなければならな
い。第二の問題点は基板結晶ならびにその上につけるエ
ピタキシャル結晶がともにウルツ鉱型の結晶であって容
易に劈開出来る結晶面を有していないことである。結晶
が薄い場合は(0001)面を辛うじて劈開面として用いうる
が、本発明の対象となっている窒化物のエピタキシアル
成長の場合には上述のように(0001)面が結晶成長面にな
るので、通常のレーザ構造においてはキャビテイの反射
面として用いることは出来ない。(0001)面に垂直な鏡面
を劈開以外の方法で如何に形成するかがこの材料系で半
導体レーザを実現するための鍵となる。
【０００４】本発明の目的は、上記問題点を解決した半
導体発光素子の製造方法を提供することにある。
導体発光素子の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は劈開によらず
に結晶成長によっ平坦な結晶面を形成し、これをレーザ
キャビテイの反射面として用いることによって達成され
る。まず、(0001)ウエハ上に成長したAlGaInN系結晶層
の表面を保護膜（例えばSiO2膜）を堆積することによっ
て保護し、ついでフォトリソグラフ技術とエッチングな
どの食刻技術によりウエハ上に平行な溝を形成する。溝
の側面は出来るだけ表面に対して垂直になるように実験
条件を選ぶ。このウエハを結晶成長炉にいれて溝の部分
にAlGaInN系の結晶を成長する。溝の加工によって生じ
ていた溝表面の凹凸は結晶の成長と共にしだいにならさ
れて平坦な側面を形成する。
に結晶成長によっ平坦な結晶面を形成し、これをレーザ
キャビテイの反射面として用いることによって達成され
る。まず、(0001)ウエハ上に成長したAlGaInN系結晶層
の表面を保護膜（例えばSiO2膜）を堆積することによっ
て保護し、ついでフォトリソグラフ技術とエッチングな
どの食刻技術によりウエハ上に平行な溝を形成する。溝
の側面は出来るだけ表面に対して垂直になるように実験
条件を選ぶ。このウエハを結晶成長炉にいれて溝の部分
にAlGaInN系の結晶を成長する。溝の加工によって生じ
ていた溝表面の凹凸は結晶の成長と共にしだいにならさ
れて平坦な側面を形成する。
【０００６】
【作用】上記の手段によりウエハ上に平行に切られた溝
の側面は結晶面で規定される平面となるので、ウルツ鉱
型AlGaInNの(0001)エピタキシャルウエハ上に反射率が
高く平行度の良いキャビテイを形成することが出来る。
の側面は結晶面で規定される平面となるので、ウルツ鉱
型AlGaInNの(0001)エピタキシャルウエハ上に反射率が
高く平行度の良いキャビテイを形成することが出来る。
【０００７】
【実施例】本発明を図１にもとづいて説明する。結晶の
成長には有機金属気相エピタキシャル成長法を用いる。
トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリメ
チルインジウムをIII族元素のプレカーサとし、アンモ
ニアをＶ族元素のプレカーサとして用いる。サファイア
の(0001)基板結晶11を結晶成長炉に入れて1000℃に加熱
したのち、上記プリカーサをその上に流してGaN層12、A
lGaInN層13、GaInN層14、AlGaInN層15、GaN層16の各層
をそれぞれ10μｍ、1μｍ、0.1μｍ、1μｍ、2μｍ成長
させた五層構造を形成する。この構造によりキャリアの
閉じ込めと光の導波が可能となる。このウエハを取りだ
してその表面上にSiO2膜17をつけ、フォトリソグラフと
SiCl4を用いたドライエッチングによって前記五層の窒
化物結晶の上に幅500μｍの［11-20］方向に平行な溝18
を500μｍごとに形成する。このウエハを再び結晶成長
炉に入れてAlGaN層19を5μｍ成長すると、溝の側面に平
行性の良い一対のファブリ・ペロー反射面20が形成され
た。このウエハを反射面に直角に幅400μｍに切り出
し、波長442μｍの紫外線で励起すると波長480nmの青色
光のレーザ発振を示した。本実施例では溝の方向を[11-
20]方向に取った例を示したが、[1-100]方向でも良い
し、この二つの面の間の結晶面を用いても良い。
成長には有機金属気相エピタキシャル成長法を用いる。
トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリメ
チルインジウムをIII族元素のプレカーサとし、アンモ
ニアをＶ族元素のプレカーサとして用いる。サファイア
の(0001)基板結晶11を結晶成長炉に入れて1000℃に加熱
したのち、上記プリカーサをその上に流してGaN層12、A
lGaInN層13、GaInN層14、AlGaInN層15、GaN層16の各層
をそれぞれ10μｍ、1μｍ、0.1μｍ、1μｍ、2μｍ成長
させた五層構造を形成する。この構造によりキャリアの
閉じ込めと光の導波が可能となる。このウエハを取りだ
してその表面上にSiO2膜17をつけ、フォトリソグラフと
SiCl4を用いたドライエッチングによって前記五層の窒
化物結晶の上に幅500μｍの［11-20］方向に平行な溝18
を500μｍごとに形成する。このウエハを再び結晶成長
炉に入れてAlGaN層19を5μｍ成長すると、溝の側面に平
行性の良い一対のファブリ・ペロー反射面20が形成され
た。このウエハを反射面に直角に幅400μｍに切り出
し、波長442μｍの紫外線で励起すると波長480nmの青色
光のレーザ発振を示した。本実施例では溝の方向を[11-
20]方向に取った例を示したが、[1-100]方向でも良い
し、この二つの面の間の結晶面を用いても良い。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、ウルツ鉱型の結晶構造
を有するAlGaInN系結晶において、従来形成困難であっ
たファブリ・ペロー・キャビテイを形成することが出来
る。
を有するAlGaInN系結晶において、従来形成困難であっ
たファブリ・ペロー・キャビテイを形成することが出来
る。
【図１】AlGaInN系エピタキシャル結晶による光導波構
造の断面図。
造の断面図。
【符号の説明】 11…(0001)サファイア基板結晶、12…GaN層、13…AlGaN
層、14…GaInN層、15…AlGaN層、16…GaN層、17…SiO2
膜、18…溝、19…AlGaN層。
層、14…GaInN層、15…AlGaN層、16…GaN層、17…SiO2
膜、18…溝、19…AlGaN層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大歳 創 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】AlGaInN系窒化物結晶の(0001)エピタキシ
ャル結晶層の表面を保護膜で保護し、ついで該(0001)面
と直角に交わる相対する結晶面を露出形成し、しかるの
ちに該露出結晶面上にAlGaInN系の結晶を成長し、最後
に上記保護膜を取り去ることを特徴とする半導体発光素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3944394A JPH07249830A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3944394A JPH07249830A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 半導体発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249830A true JPH07249830A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12553169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3944394A Pending JPH07249830A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07249830A (ja) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114665375A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-06-24 | 度亘激光技术（苏州）有限公司 | 半导体芯片制造方法 |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP3944394A patent/JPH07249830A/ja active Pending
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