JP3638418B2

JP3638418B2 - 半導体発光装置

Info

Publication number: JP3638418B2
Application number: JP29705297A
Authority: JP
Inventors: 勝信北田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2017-10-29
Also published as: JPH11135836A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は半導体発光装置に関し、特にページプリンタ用感光ドラムの露光用光源などに用いられる半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体発光装置を図４に示す。図４において、１１はシリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などから成る単結晶半導体基板、１２はガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）などから成る一導電型半導体層、１３はガリウム砒素やアルミニウムガリウム砒素などから成る逆導電型半導体層、１４は逆導電型半導体層１３に接続して設けられた個別電極、１５は一導電型半導体層１２に接続して設けられた共通電極である。なお、図４中、１６は窒化シリコン（ＳｉＮ_X）などから成る絶縁膜である。
【０００３】
逆導電型半導体層１３は、一導電型半導体層１２よりも小面積に形成されており、一導電型半導体層１２の一部に露出部Ｒができるように形成されている。この一導電型半導体層１２の露出部Ｒ上の絶縁膜１６に形成されたコンタクトホールＣ₁を介して共通電極１５が一導電型半導体層１２に接続されている。
【０００４】
また、逆導電型半導体層１３上の絶縁膜１６に形成されたコンタクトホールＣ₂を介して個別電極１４が逆導電型半導体層１３に接続されている。この個別電極１４は、図５に示すように、逆導電型半導体層１３の長さ方向にわたって接続されたり、図６に示すように、逆導電型半導体層１３の幅方向にわたって接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５に示す従来の半導体発光装置のように、個別電極１４が逆導電型半導体層１３の長さ方向にわたって逆導電型半導体層１３に接続されると、この個別電極１４と逆導電型半導体層１３との接続部Ｃ₂は、共通電極１５と一導電型半導体層１２との接続部Ｃ₁よりも幅狭になることから、個別電極１４から共通電極１５に向けて電流を流した場合、半導体層１２、１３中での電流の広がりがなく、電流が局所的に集中して流れることによって発光ばらつきが発生すると共に、発光素子が劣化し易くなるという問題があった。
【０００６】
また、図６に示す従来の他の半導体発光装置では、逆導電型半導体層１３の幅方向にわたって形成されたコンタクトホールＣ₂を介して個別電極１４が逆導電型半導体層１３に接続されており、個別電極１４から共通電極１５へ向かって流れる電流は、図５に示す半導体発光装置よりも拡がるものの、逆導電型半導体層１３における発光部の幅Ｗ₂と、個別電極１４の接続部の幅は同一であるから、コンタクトホールＣ₂の幅Ｗ₃は必然的に発光部の幅Ｗ₂よりも幅狭となり、共通電極１５寄りの発光部の両端側Ｓ部分の発光強度が小さく、発光ばらつきが発生するという問題があった。なお、発光部は窒化シリコンなどから成る絶縁膜１６（図４参照）で被覆されることから、発光部の側壁部Ｗ近傍の光は、この絶縁膜１６で反射し、この側壁部Ｗの発光強度は大きい。
【０００７】
本発明は、このような従来装置の問題点に鑑みてなされたものであり、共通電極寄りの発光部の両端側の発光強度が小さいという従来装置の問題を解消した半導体発光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体発光装置では、基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体層を積層して形成し、この一導電型半導体層に幅方向の略全長にわたって直線状に共通電極を接続して設けると共に、逆導電型半導体層に幅方向の略全長にわたって直線状に個別電極を接続して設けた半導体発光装置において、前記逆導電型半導体層と前記個別電極との接続部の前記一導電型半導体層と逆導電型半導体を、前記一導電型半導体層と前記共通電極との接続部の前記一導電型半導体層よりも幅広となるように形成すると共に、前記一導電型半導体層と共通電極との接続部よりも、前記逆導電型半導体層と個別電極との接続部を幅広に形成した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示す平面図、図２は本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示す断面図であり、１は基板、２は一導電型半導体層、３は逆導電型半導体層、４は個別電極、５は共通電極、６は絶縁膜である。
【００１１】
基板１は、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などから成る単結晶半導体基板、或いはサファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）などから成る単結晶絶縁基板で構成される。単結晶半導体基板の場合、（１００）面を＜０１１＞方向に２〜７°オフさせた基板などが好適に用いられる。サファイアの場合、Ｃ面基板などが好適に用いられる。
【００１２】
一導電型半導体層２は、バッファ層２ａ、オーミックコンタクト層２ｂ、クラッド層２ｃなどで構成される。バッファ層２ａは２〜４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層２ｂは０．０１〜０．１μｍ程度の厚みに形成され、クラッド層２ｃは０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成される。バッファ層２ａとオーミックコンタクト層２ｂはガリウム砒素などで形成され、クラッド層２ｃはアルミミニウムガリウム砒素などで形成される。オーミックコンタクト層２ｂは、シリコン（Ｓｉ）やセレン（Ｓｅ）などの一導電型半導体不純物を１×１０¹⁸〜１０²²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³程度含有し、クラッド層２ｃは１×１０¹⁶〜１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³程度含有する。なお、バッファ層２ａは、基板１と半導体層２、３との格子定数の不整合に基づくミスフィット転位を防止するために形成するものであり、必ずしも半導体不純物を含有させる必要はない。
【００１３】
逆導電型半導体層３は、発光層３ａ、第２のクラッド層３ｂ、および第２のオーミックコンタクト層３ｃで構成される。発光層３ａと第２のクラッド層３ｂは、０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層３ｃは、０．０１〜０．１μｍ程度の厚みに形成される。また、発光層３ａと第２のクラッド層３ｂはアルミニウムガリウム砒素などで形成され、第２のオーミックコンタクト層３ｃはガリウム砒素などで形成される。発光層３ａと第２のクラッド層３ｂとは、電子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮してアルミニウムウ砒素（ＡｌＡｓ）とガリウム砒素（ＧａＡｓ）の混晶比を異ならしめるように形成される。発光層３ａと第２のクラッド層３ｂとは亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０¹⁶〜１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³程度含有し、第２のオーミックコンタクト層３ｃは１×１０¹⁹〜１０²²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³程度含有する。
【００１４】
絶縁膜６は窒化シリコン（ＳｉＮ_X）などから成り、３０００Å程度の厚みに形成される。個別電極４と共通電極５は金／クロム（Ａｕ／Ｃｒ）などから成り、厚み１μｍ程度に形成される。
【００１５】
本発明の半導体発光装置は、図３に示すように、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３から成る島状の半導体層を基板１上に列状に並べて形成し、隣接する島状の半導体層ごとに同じ個別電極４に接続され、この同じ個別電極４に接続された下部の一導電型半導体層２が異なる共通電極５に接続されるように、二群に分けて接続される。個別電極４と共通電極５を選択して電流を流すことによって、列状に形成された島状の半導体層を選択的に発光させ、ページプリンタ用感光ドラムの露光用光源として用いられる。
【００１６】
本発明に係る半導体発光装置は、図１に示すように、逆導電型半導体層３の幅をＷ₁、発光部の幅をＷ₂、逆導電型半導体層３と個別電極４とのコンタクト部の幅をＷ₃とすると、Ｗ₁＞Ｗ₃≧Ｗ₂となるように設定して形成する。Ｗ₁はエッチング（ＳｉＮ_Xのサイドエッチング）との関係から、Ｗ₁＝Ｗ₃＋２×１．５μｍ程度に設定する。このように、Ｗ₁＝Ｗ₃＋２×１．５μｍに設定すると、Ｗ₁＞Ｗ₃≧Ｗ₂にでき、発光部の幅Ｗ₂の全域にわたって電流を流すことができるようになり、共通電極５寄りの発光部の両端部Ｓの発光強度を向上させることができる。
【００１７】
次に、上述のような半導体発光素子の製造方法を説明する。まず、単結晶基板１上に、一導電型半導体層２と逆導電型半導体層３をＭＯＣＶＤ法などで積層して形成する。これらの半導体層２、３を形成する場合、基板温度をまず４００〜５００℃に設定して２００〜２０００Åの厚みにアモルファス状のガリウム砒素膜を形成した後、基板温度を７００〜９００℃に上げて所望厚みの半導体層２、３を形成する。
【００１８】
この場合、原料ガスとしては、ＴＭＧ（（ＣＨ₃）₃Ｇａ）、ＴＥＧ（（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｇａ）、アルシン（ＡｓＨ₃）、ＴＭＡ（（ＣＨ₃）₃Ａｌ）、ＴＥＡ（（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ａｌ）などが用いられ、導電型を制御するためのガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ₄）、セレン化水素（ＳｅＨ₂）、ＴＭＺ（（ＣＨ₃）₃Ｚｎ）などが用いられ、キャリアガスとしてはＨ₂などが用いられる。
【００１９】
次に、隣接する素子同志が電気的に分離されるように、半導体層２、３が島状にパターニングされる。この場合、上述したように、逆導電型半導体層３の幅をＷ₁、発光部の幅をＷ₂、逆導電型半導体層３と個別電極４とのコンタクト部の幅をＷ₃とすると、Ｗ₁＞Ｗ₃≧Ｗ₂になるようにエッチングされる。また、一導電型半導体層２と共通電極５との接続部が逆導電型半導体層３から露出するようにエッチングされる。このような半導体層２、３のエッチングは、硫酸過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチングやＣＣｌ₂Ｆ₄ガスを用いたドライエッチングなどで行われる。
【００２０】
次に、シランガス（ＳｉＨ₄）とアンモニアガス（ＮＨ₃）を用いたプラズマＣＶＤ法などで窒化シリコン（ＳｉＮ_X）などから成る絶縁膜６を形成して、コンタクトホールＣ₁、Ｃ₂を形成した後、蒸着法やスパッタリング法でクロムと金を蒸着してパターニングすることにより、個別電極４と共通電極５とを形成する。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る半導体発光装置によれば、逆導電型半導体層と個別電極との接続部の一導電型半導体層と逆導電型半導体を、一導電型半導体層と共通電極との接続部の一導電型半導体層よりも幅広となるように形成すると共に、一導電型半導体層と共通電極との接続部よりも、逆導電型半導体層と個別電極との接続部を幅広に形成したことから、発光部の全域にわたって電流を流すことができ、共通電極寄りの発光部の両端部の発光強度を向上させることができる。電流が局所的に集中して流れることを解消でき、電流が集中することによる発光ばらつきと発光素子の劣化を防止できる。また、個別電極と逆導電型半導体層との接続面積を広くすることができ、発光層の電流密度が下がって信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明に係る半導体発光装置の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る半導体発光装置をアレイ状に並べた状態を示す平面図である。
【図４】従来の半導体発光装置を示す断面図である。
【図５】従来の半導体発光装置を示す平面図である。
【図６】従来の他の半導体発光装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１‥‥‥基板、２‥‥‥一導電型半導体層、３‥‥‥逆導電型半導体層、４‥‥‥個別電極、５‥‥‥共通電極、６‥‥‥絶縁膜

Claims

基板上に一導電型半導体層と逆導電型半導体層を積層して形成し、この一導電型半導体層に幅方向の略全長にわたって直線状に共通電極を接続して設けると共に、逆導電型半導体層に幅方向の略全長にわたって直線状に個別電極を接続して設けた半導体発光装置において、前記逆導電型半導体層と前記個別電極との接続部の前記一導電型半導体層と逆導電型半導体を、前記一導電型半導体層と前記共通電極との接続部の前記一導電型半導体層よりも幅広となるように形成すると共に、前記一導電型半導体層と共通電極との接続部よりも、前記逆導電型半導体層と個別電極との接続部を幅広に形成したことを特徴とする半導体発光装置。