DE112012005828T5

DE112012005828T5 - Licht emittierendes Halbleiter-Element

Info

Publication number: DE112012005828T5
Application number: DE112012005828.3T
Authority: DE
Inventors: c/o Graduate School of Engineeri Noda Susumu; c/o Hamamatsu Photonics K.K. Kurosaka Yoshitaka; c/o Hamamatsu Photonics K.K. Watanabe Akiyoshi; c/o Hamamatsu Photonics K.K. Hirose Kazuyoshi; c/o Hamamatsu Photonics K.K. Sugiyama Takahiro
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Kyoto University NUC
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Kyoto University NUC
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-12-04
Also published as: JP2013161965A; US20150034901A1; CN104106184A; WO2013118358A1; CN104106184B

Abstract

Ein Licht emittierendes Halbleiterelement beinhaltet eine Elektrode 8, eine Aktivschicht 3, eine Photonik-Kristallschicht 4 und eine Elektrode 9. Leitfähigkeitstypen zwischen der Aktivschicht 3 und der Elektrode 8 und zwischen der Aktivschicht 3 und der Elektrode 9 unterscheiden sich voneinander. Die Elektrode 8 ist mit einer Öffnung 8a versehen. Die Elektrode 8, die Aktivschicht 3, die Photonik-Kristallschicht 4 und die Elektrode 9 werden längs der X-Achse gestapelt. Die X-Achse passiert einen zentralen Teil 8a2 der Öffnung 8a bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der X-Achse. Die Elektrode 9 beinhaltet ein Ende 9e1, das in der Richtung entgegengesetzt zur Y-Achsen-Richtung bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der X-Achse positioniert ist, und ein Ende 9e2, welches in der Y-Achsen-Richtung positioniert ist. Die Öffnung 8a weist ein Ende 8e1 auf, das in der Richtung entgegengesetzt zur Y-Achsen-Richtung positioniert ist, bei Sicht aus der X-Achse, und ein Ende 8e2, das in der Y-Achsen-Richtung positioniert ist. Das Ende 9e1 der Elektrode 9 und das Ende 8e1 der Elektrode 8a koinzidieren im Wesentlichen miteinander bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der X-Achse.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Licht emittierendes Halbleiterelement.
Hintergrund
In Patentliteratur 1 wird eine Oberflächen-emittierende Laserlichtquelle mit zweidimensionaler photonischer Kristallstruktur offenbart. Die Oberflächen-emittierende Laserlichtquelle von Patentliteratur 1 beinhaltet eine fensterförmige Elektrode, an welcher eine Öffnung ohne Elektrodenmaterial vorgesehen ist, eine Aktivschicht, und eine rechteckförmige Rückoberflächen-Elektrode mit einer kleineren Fläche als derjenigen der Öffnung der fensterförmigen Elektrode. Die fensterförmige Elektrode ist auf einer Licht-Emissionsseite eines Elementsubstrats vorgesehen. Die Rückoberflächen-Elektrode ist auf einer Montageoberfläche auf der Seite entgegengesetzt der fensterförmigen Elektrode vorgesehen. Es wird ein elektrischer Strom aus der fensterförmigen Elektrode und der Rückoberflächen-Elektrode der aktiven Schicht zugeführt. Die Distanz zwischen der Rückoberflächen-Elektrode und der aktiven Schicht ist kleiner als die Distanz zwischen dem Elementsubstrat und der aktiven Schicht und der Bereich des in die aktive Schicht injizierten Stroms entspricht der Größe der Rückoberflächen-Elektrode.
Zitateliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: WO 2007/029538

Nicht-Patentliteratur

Nicht-Patentliteratur 1: Hirose et al, Effects of Non-lasing Band in Two-Dimensional Photonic Crystal Lasers, Fortschritte des 59. Treffens der Japanischen Gesellschaft für Angewandte Physik und Verwandte Gesellschaften.

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Probleme
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass ein sehr schwaches Rauschmuster an der Peripherie eines in der Oberflächen-normalen Richtung im Licht-emittierenden Halbleiterelement emittierten Lichtstrahls existiert, der eine zweidimensionale photonische Kristallstruktur aufweist, wie oben beschrieben (Nicht-Patentliteratur 1). Das Rauschmuster wird erzeugt, weil das Licht in einem oszillierenden Zustand einer inelastischen Streuung unterworfen wird, aufgrund beispielsweise einer Störung in den Photonenkristallen, und durch die Photonenkristalle gebrochen wird. Als Ergebnis der Untersuchung des Licht-emittierenden Halbleiterelements, bei dem ein Rauschmuster erzeugt wird, haben die Erfinder gefunden, dass das dem Rauschmuster entsprechende Licht (nachfolgend Rauschlicht bezeichnet) aus der Strominjektionsfläche heraus leckt, das heißt in eine Fläche, in der die Emission von Licht nicht auftritt. Das Rauschlicht ist ein Problem, weil, falls beispielsweise eine optische Verbindung auf mehreren Kanälen gebildet wird, die optische Verbindung ein Übersprechen auf angrenzende Kanäle verursachen kann. Es wurde geschlossen, dass das an der Peripherie der Rückoberflächen-Elektrode erzeugte Licht das Rauschlicht ist, und es gibt auch ein Problem, das dass emittierte Rauschlicht stärker wird, wenn die Fläche der Öffnung größer als die Fläche der Rückoberflächen-Elektrode ist, wie im Falle von Patentliteratur 1, und eine optische Ausgabe nicht ausreichend erhalten wird, wenn umgekehrt die Fläche der Rückseiten-Elektrode nicht größer als die Fläche der Öffnung ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Hinblick auf die obigen Probleme gemacht worden ist, ist es, ein Lichtemittierendes Halbleiterelement bereitzustellen, das beispielsweise hinreichend die optische Ausgabe erhalten kann und die Emission des durch die Photonenkristalle verursachten Rauschlichts reduzieren kann.
Problemlösung
Ein Licht-emittierendes Halbleiterelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine erste Elektrode, eine Halbleitereinheit eines Gruppe IV–V Verbindungs-Halbleiters und eine zweite Elektrode. Die Halbleitereinheit ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen. Die Halbleitereinheit beinhaltet eine aktive Schicht und eine Photonik-Kristallschicht. Die Photonik-Kristallschicht ist an allen Positionen zwischen der aktiven Schicht und der ersten Elektrode, und zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Elektrode vorgesehen. Leitfähigkeitstypen zwischen der aktiven Schicht und der ersten Elektrode und zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Elektrode unterscheiden sich voneinander. Die erste Elektrode ist mit einer Öffnung versehen. Die erste Elektrode, die aktive Schicht, die Photonik-Kristallschicht und die zweite Elektrode werden längs einer Referenzachse gestapelt. Die Referenzachse passiert einen zentralen Teil der Öffnung bei Sicht aus einer Achsenlinienrichtung der Referenzachse. Die zweite Elektrode beinhaltet ein bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der Referenzachse in einer ersten Richtung positioniertes erstes Ende, und ein in einer zweiten Richtung, die eine Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung ist, positioniertes zweites Ende. Die Öffnung weist ein in der ersten Richtung bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der Referenzachse positioniertes drittes Ende und ein in der zweiten Richtung positioniertes viertes Ende auf. Das erste Ende der zweiten Elektrode und das dritte Ende der Öffnung koinzidieren im Wesentlichen miteinander, bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der Referenzachse.
Mit diesem Licht-emittierenden Halbleiterelement koinzidieren das Ende der zweiten Elektrode und das Ende der Öffnung im Wesentlichen miteinander bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der Referenzachse. Als Ergebnis wird nur das Rauschlicht nahe dem äußeren Umfang der Öffnung durch die erste Elektrode blockiert. Daher kann die optische Ausgabe hinreichend erhalten werden und kann die Emission des Rauschlichts, das durch die Photonik-Kristalle verursacht wird, reduziert werden.
Ein Licht-emittierendes Halbleiterelement gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine erste Elektrode, eine Halbleitereinheit von Gruppe III–V Verbindungs-Halbleitern und eine zweite Elektrode. Die Halbleitereinheit ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen. Die Halbleitereinheit beinhaltet eine aktive Schicht und eine Photonik-Kristallschicht. Die Photonik-Kristallschicht ist an Positionen zwischen der aktiven Schicht und der ersten Elektrode sowie zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Elektrode vorgesehen; wobei sich Leitfähigkeitstypen zwischen der aktiven Schicht und der ersten Elektrode und zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Elektrode, voneinander unterscheiden, wobei die erste Elektrode eine Öffnung enthält. Ein Minimalwert einer Intensität von Licht, das aus der aktiven Schicht und der Photonik-Kristallschicht abgegeben wird und die Öffnung erreicht, ist nicht weniger als A% (10 ≤ A ≤ 30) eines Maximalwerts der Intensität des Lichts, das aus der aktiven Schicht und der Photonik-Kristallschicht abgegeben wird und die Öffnung erreicht.
Bei diesem Licht-emittierenden Halbleiterelement passiert das am äußeren Umfang der Öffnung vorkommende schwache Rauschlicht die Öffnung nicht. Als Ergebnis kann die optische Ausgabe hinreichend erhalten werden und kann die Emission von Rauschlicht, das durch die Photonik-Kristalle verursacht wird, reduziert werden, weil nur das Rauschlicht am äußeren Umfang der Öffnung unterdrückt wird.
Im Licht-emittierenden Halbleiterelement gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung nimmt eine Transmissionslicht-Intensität der ersten Elektrode ab, wenn eine Distanz ab dem äußeren Umfang der Öffnung zunimmt. Als Ergebnis kann die Emission des durch die Photonik-Kristalle verursachten Rauschlichtes reduziert werden, weil die Transmissionslicht-Intensität des Rauschlichts an dem äußeren Kantenbereich der Öffnung reduziert werden kann. Das Auftreten von Seitenkeulen, die durch eine rasche Änderung bei der Lichtintensität erzeugt werden, kann unterdrückt werden.
Das Licht-emittierende Halbleiterelement gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine verteilte Bragg-Reflektor-(DBR)-Schicht. Die DBR-Schicht kann auf der Referenzachse vorgesehen sein und ist an Positionen zwischen der ersten Elektrode und der Photonik-Kristallschicht oder zwischen der zweiten Elektrode und der Photonik-Kristallschicht vorgesehen. Durch die auf diese Weise bereitgestellte DBR-Schicht kann die Intensität des emittierten Lichts zwischen der Referenzachsenrichtung und anderen Richtungen variiert werden. während eine beabsichtigte optische Ausgabe längs der Referenzachsenrichtung emittiert wird, wird das Rauschlicht in von der Referenzachse abweichenden Richtungen emittiert, wodurch die Emission des Rauschlichts in anderen Richtungen als der Referenzachsenrichtung reduziert werden kann.
Das Licht-emittierende Halbleiterelement gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine erste BDR-Schicht und eine zweite DBR-Schicht. Die erste BDR ist zwischen der ersten Elektrode und der Photonik-Kristallschicht vorgesehen und die zweite BDR-Schicht ist zwischen der zweiten Elektrode und der Photonik-Kristallschicht vorgesehen. Folglich kann durch die vorgesehenen DBR-Schichten die Intensität des emittierten Lichtes zwischen der Referenzachsen-Richtung und anderen Richtungen variiert werden. Während die beabsichtigte optische Ausgabe längs der Referenzachsenrichtung emittiert wird, wird das Rauschlicht in von der Referenzachse abweichenden Richtungen emittiert, wodurch die Emission von Rauschlicht in anderen Richtungen als der Referenzachsenrichtung reduziert werden kann.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Ein Licht emittierendes Halbleiterelement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise hinreichend die optische Ausgabe erhalten und die Emission von Rauschlicht, das durch die Photonik-Kristalle verursacht wird, reduzieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das ein Licht-emittierendes Halbleiterelement gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
2 ist ein Diagramm, das das Licht-emittierende Halbleiterelement gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
3 ist ein Diagramm, das das Licht-emittierende Halbleiterelement gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
4 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen Passier-Intensität von, eine Öffnung passierendem Licht und einer Position einer Elektrode im Licht-emittierenden Halbleiterelement gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
5A bis 5I sind Diagramme, welche ein Verfahren der Herstellung des Licht-emittierenden Halbleiterelements illustrieren.
6J bis 6M sind Diagramme, welche das Verfahren der Herstellung des Licht-emittierenden Halbleiterelements illustrieren.
7 ist ein Diagramm, das ein Licht emittierendes Halbleiterelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
8 ist ein Diagramm, das einen Zustand von Lichtreflektion im Licht-emittierenden Halbleiterelement gemäß der zweiten Ausführungsform erläutert.
9A bis 9E sind Diagramme, die Reflektions-Charakteristika von Licht entsprechend Einfallswinkeln des Lichtes des Licht-emittierenden Halbleiterelements gemäß der zweiten Ausführungsform erläutern.
10 ist ein Diagramm, das ein Licht-emittierendes Halbleiterelement gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
11A bis 11E sind Diagramme, welche Transmissions-Charakteristika von Licht entsprechend Einfallswinkeln des Lichtes des Licht-emittierenden Halbleiterelements gemäß der dritten Ausführungsform erläutern.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen eines Licht-emittierenden Halbleiterelements gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es werden dieselben Bezugszeichen denselben Elementen gegeben und deren wiederholte Beschreibung wird vermieden.
(Erste Ausführungsform)
Ein Licht-emittierendes Halbleiterelement 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das, was ein Endflächen-emittierendes Photonik-Kristall-Laserelement genannt wird. Wenn ein orthogonales XYZ-Koordinatensystem eingestellt wird, die X-Achse in der Elementdickenrichtung eingestellt wird, und die Y-Achse und die Z-Achse in Richtungen orthogonal zur X-Achse eingestellt werden, wird eine Laserstrahl-Emissionsoberfläche parallel zur YZ-Ebene positioniert. Die X-Achse entspricht einer Referenzachse. Ein Laserstrahl LA wird längs der X-Achsenrichtung aus dem Licht emittierenden-Halbleiterelement 10 emittiert.
Wie in 1 illustriert, beinhaltet das Licht-emittierende Halbleiterelement 10 in der Reihenfolge längs der X-Achse ab einem Halbleitersubstrat 1, eine n-Plattierschicht 2, eine Aktivschicht 3, eine Photonik-Kristallschicht 4, eine p-Plattierschicht 5, eine Kontaktschicht 6 und einer Elektrode 9. In der nachfolgenden Beschreibung wird der Ursprung des orthogonalen XYZ-Koordinatensystems im Halbleitersubstrat 1 eingestellt, ist die Richtung, in der die n-Plattierschicht 2 auf dem Halbleitersubstrat 1 vorgesehen ist, die X-Achsen-Positivrichtung, ist die rechte Richtung auf der Oberfläche von 1 die Y-Achsen-Positivrichtung und ist die Tiefenrichtung der Oberfläche von 1 die Z-Achsen-Positivrichtung. Die X-Achsen-Negativrichtungsseite des Halbleitersubstrats 1 ist mit einem Anti-Reflexfilm 7 und einer Elektrode 8 versehen. Der Leitfähigkeitstyp zwischen der Aktivschicht 3 und der Elektrode 8 ist der n-Typ und der Leitfähigkeitstyp zwischen der Aktivschicht 3 und der Elektrode 9 ist der p-Typ. Das Halbleitersubstrat 1, die n-Plattierschicht 2, die Aktivschicht 3, die Photonik-Kristallschicht 4, die p-Plattierschicht 5, die Kontaktschicht 6 und die Elektrode 9 sind auf der X-Achse angeordnet. Das Halbleitersubstrat 1, die n-Plattierschicht 2, die Aktivschicht 3, die Photonik-Kristallschicht 4, die p-Plattierschicht 5 und die Kontaktschicht 6 dienen als eine Halbleitereinheit von Gruppe III–V Verbindungshalbleitern. Die Halbleitereinheit ist zwischen der Elektrode 8 und der Elektrode 9 vorgesehen. Die Elektrode 9, die Aktivschicht 3, die Photonik-Kristallschicht 4 und die Elektrode 9 werden längs der X-Achse, welche als die Referenzachse dient, gestapelt.
Das Halbleitersubstrat 1 ist quaderförmig (kuboid). Das Material des Halbleitersubstrats 1 ist beispielsweise GaAs. Die Dicke des Halbleitersubstrats 1 ist beispielsweise 80 μm bis 350 μm.
Die n-Plattierschicht 2 ist auf der X-Achsen-Positivrichtungsseite des Halbleitersubstrats 1 ausgebildet. Das Material der n-Plattierschicht 2 ist beispielsweise AlGaAs. Die Dicke der n-Plattierschicht 2 reicht beispielsweise von 1,0 μm bis 3,0 μm.
Die Aktivschicht 3 liefert Licht an die Photonik-Kristallschicht 4. Die Aktivschicht 3 ist zwischen der n-Plattierschicht 2 und der Photonik-Kristallschicht 4 positioniert. Die Aktivschicht 3 beinhaltet beispielsweise eine Quantum-Wannenschicht. Die Aktivschicht 3 hat eine laminierte Struktur von AlGaAs und InGaAs. Die Dicke der Aktivschicht 3 beträgt beispielsweise 10 nm bis 100 nm.
Die Photonik-Kristallschicht 4 ist vorgesehen, um Oszillationen zu stabilisieren. Die Photonik-Kristallschicht 4 erzeugt einen Laserstrahl durch optische Resonanz. Die Photonik-Kristallschicht 4 bestimmt die Wellenlänge des resonierenden Laserstrahls. Die Photonik-Kristallschicht 4 ist zwischen der Aktivschicht 3 und der p-Plattierschicht 5 positioniert. Die Materialien der Photonik-Kristallschicht 4 sind beispielsweise GaAs und AlGaAs. Die Dicke der Photonik-Kristallschicht 4 beträgt beispielsweise 100 nm bis 400 nm. Beispielsweise ist die Photonik-Kristallschicht 4 wie folgt gebildet: eine Basissicht 4a, die aus GaAs hergerstellt ist, ist mit einer Mehrzahl von Löchern in gleichmäßigen Intervallen versehen; und dann werden aus AlGaAs hergestellte vergrabene Schichten 4b in den Löchern wachsen gelassen. Man beachte, dass dasselbe Material wie dasjenige der Photonik-Kristallschicht 4 in Kristallmustern der Photonik-Kristallschicht 4 begraben werden kann, oder eine Struktur, in der Luft rückgehalten ist, als die Kristallmuster der Photonik-Kristallschicht 4 verwendet werden kann.
Die p-Plattierschicht 5 ist auf der X-Achsen-Positivrichtungsseite der Photonik-Kristallschicht 4 vorgesehen. Das Material der Photonik-Kristallschicht 4 ist beispielsweise AlGaAs vom p-Typ. Die Dicke der p-Plattierschicht 5 beträgt beispielsweise 1,0 μm bis 3,0 μm.
Die Kontaktschicht 6 ist auf der X-Achsen-Positivrichtungsseite der p-Plattierschicht 5 vorgesehen. Das Material der Kontaktschicht 6 ist beispielsweise GaAs. Die Dicke der Kontaktschicht 6 beträgt beispielsweise 50 nm bis 500 nm. Eine Isolierschicht F aus beispielsweise SiO₂ oder SiN_x wird nach Bedarf auf der Kontaktschicht 6 vorgesehen.
Der Anti-Reflexfilm 7 ist auf der X-Achsen-Negativrichtungsseite des Halbleitersubstrats 1 vorgesehen. Das Material des Anti-Reflexfilms 7 ist beispielsweise SiN.
Die Elektrode 8 ist auf der X-Achsen-Negativrichtungsseite des Halbleitersubstrats 1 vorgesehen. Die Elektrode 8 ist an einem Teil vorgesehen, an welchem der Anti-Reflexfilm 7 nicht vorkommt. Die Form der Elektrode 8 ist beispielsweise im Wesentlichen quaderförmig. Die Elektrode 8 weist beispielsweise eine quadratische Fläche auf, wie in 2 illustriert. Die Distanz ab der Elektrode 8 bis zur Aktivschicht 3 beträgt beispielsweise 100 μm. Beispiele der Materialien, die in der Elektrode 8 verwendet werden können, beinhalten Metalle wie etwa Au, Ge und NI und Legierungen derselben.
Die Elektrode 8 weist eine Öffnung 8a auf. Die Öffnung 8a ist auf der X-Achse positioniert. Die Form der Öffnung 8a ist quadratisch. Die Länge einer Seite der Öffnung 8a ist L2. Wenn beispielsweise die Distanz zwischen einem Ende der Z-Achsen-Positivrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende der Z-Achsen-Positivrichtungsseite der Öffnung 8a ZF3 ist; die Distanz zwischen einem Ende der Z-Achsen-Negativrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende der Z-Achsen-Negativrichtungsseite der Öffnung 8a ZB3 ist; die Distanz zwischen einem Ende der Y-Achsen-Negativrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements und einem Ende der Y-Achsen-Negativrichtungsseite der Öffnung 8a YL3 ist und die Distanz zwischen einem Ende der Y-Achsen-Positivrichtungsseite des Licht emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende auf der Y-Achsen-Positivrichtungsseite der Öffnung 8a YR3 beträgt, gilt, dass ZF3 = ZB3 = YL3 = YR3. Der Laserstrahl LA wird aus der Öffnung 8a aus dem Licht-emittierenden Halbleiterelement 10 emittiert. Bei Sicht aus der X-Achse weist die Öffnung 8a ein Ende 8e1 (drittes Ende) auf, das in der Y-Achsen-Negativrichtung (erste Richtung) positioniert ist und ein Ende 8e2 (viertes Ende), das in der Y-Achsen-Positivrichtung (zweite Richtung) positioniert ist, welche die Richtung entgegengesetzt zur Y-Achsen-Negativrichtung ist. Die planaren Formen der Elektrode 8 und der Öffnung 8a müssen nicht quadratisch sein, sondern können anders geformt sein, wie etwa rechteckig, kreisförmig oder hexagonal. Die Elektrode 8 weist einen zentralen Teil 8a2 auf. Alle Distanzen ab dem zentralen Teil 8a2 zu entsprechenden Seiten der Elektrode 8 sind im Wesentlichen die gleichen.
Die Elektrode 9 ist auf der X-Achsen-Positivrichtungsseite auf der Kontaktschicht 6 vorgesehen. Die Form der Elektrode 9 ist beispielsweise im Wesentlichen kubusförmig. Die Elektrode 9 ist in einer in der Isolationsschicht F ausgebildeten Öffnung vorgesehen. Beispiele der Materialien, die in der Elektrode 9 verwendet werden können, beinhalten Metalle, wie etwa Au, Cr und Ti in derselben Weise wie im Fall der Elektrode 8.
Wie beispielsweise in 3 illustriert, wenn die Distanz zwischen einem Ende der Z-Achsen-Negativrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende der Z-Achsen-Negativrichtungsseite der Elektrode 9 ZF1 ist, die Distanz zwischen dem Ende der Z-Achsen-Positivrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende der Z-Achsen-Positivrichtungsseite der Elektrode 9 ZB1 ist; die Distanz zwischen dem Ende der Y-Achsen-Positivrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende der Y-Achsen-Positivrichtungsseite der Elektrode 9 YR1 ist und die Distanz zwischen dem Ende der Y-Achsen-Negativrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende der Y-Achsen-Negativrichtungsseite der Elektrode 9 YL1 ist, gilt, dass ZF1 = ZB1 = YR1 = YL1.
Die Elektrode 9 hat eine Kontaktoberfläche 9a auf der X-Achsen-Negativrichtungsseite der Elektrode 9. Die Kontaktoberfläche 9a ist eine Oberfläche, welche die Kontaktschicht 6 kontaktiert. Die Form der Kontaktoberfläche 9a ist quadratförmig. Die Länge einer Seite der Kontaktoberfläche 9a beträgt L1. Wenn beispielsweise die Distanz zwischen dem Ende der Z-Achsen-Negativrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende auf der Z-Achsen-Negativrichtungsseite der Kontaktoberfläche 9a ZF2 ist; die Distanz zwischen dem Ende der Z-Achsen-Positivrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende der Z-Achsen-Positivrichtungsseite auf der Kontaktoberfläche 9a ZB2 ist; die Distanz zwischen dem Ende der Y-Achsen-Positivrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelement 10 und einem Ende auf der Y-Achsen-Positivrichtungsseite der Kontaktoberfläche 9a YR2 ist und die Distanz zwischen dem Ende auf der Y-Achsen-Negativrichtungsseite des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 und einem Ende der Y-Achsen-Negativrichtungsseite der Kontaktoberfläche 9a YL2 ist, gilt, dass ZF2 = ZB2 = YR2 = YL2. Bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der X-Achse weist die Elektrode 9 ein Ende 9e1 (erstes Ende), das in der Y-Achsen-Negativrichtung positioniert ist, und ein Ende 9e2 (zweites Ende), das in der Y-Achsen-Positivrichtung positioniert ist, auf. Die Elektrode 9 weist einen zentralen Teil 9a2 auf. Alle Distanzen ab dem zentralen Teil 9a2 zu entsprechenden Seiten der Elektrode 9 sind im Wesentlichen die gleichen.
Wie in 1 illustriert, ist die Distanz von der Elektrode 9 zur Aktivschicht 3 viel kleiner als die Distanz von der Elektrode 8 zur Aktivschicht 3 und beträgt beispielsweise mehrere Mikrometer. Daher entspricht der Bereich der in die Aktivschicht 3 injizierten Stromversorgung der Kontaktoberfläche 9a. Die Form der Kontaktoberfläche 9a muss nicht quadratisch sein, sondern kann jegliche Form sein, welche dieselbe ist wie diejenige der Öffnung 8a. Die X-Achse passiert den zentralen Teil 8a2 der Öffnung 8a in der YZ-Ebene (siehe 2), die orthogonal zur Richtung ist, in der die Elektrode 8, die Aktivschicht 3, die Photonik-Kristallschicht 4 und die Elektrode 9 gestapelt sind.
Ein Betrieb des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10, das wie oben konfiguriert ist, wird kurz beschrieben. Wenn eine Antriebsspannung angelegt wird und ein Strom zwischen der Elektrode 8 und der Elektrode 9 passiert, konzentrieren sich Träger in der Aktivschicht 3. In einer Fläche, wo sich die Träger konzentrieren, kombinieren Elektronen und Löcher und es tritt Lichtemission auf. Bei der Lichtemission wird Resonanz in Kernschichten von der n-Plattierschicht 2 zur p-Plattierschicht 5 durch die Photonik-Kristallschicht 4 erschaffen und es wird der Laserstrahl LA erzeugt. Der Laserstrahl LA wird aus der Öffnung 8a aus dem Licht-emittierenden Halbleiterelement 10 emittiert.
Es ist gefunden worden, dass, wenn die Photonik-Kristalle in einem konventionellen Licht emittierenden Halbleiterelement verwendet werden, ein sehr schwaches Rauschmuster an der Peripherie des in der X-Achsenrichtung emittierten Laserstrahls existiert (siehe beispielsweise Nicht-Patentliteratur 1). Dieses Rauschmuster wird erzeugt, weil das Licht in einem oszillierenden Zustand beispielsweise aufgrund der Störung in den Photonik-Kristallen einer inelastischen Streuung unterworfen ist, und durch die Photonik-Kristalle gebrochen wird. Bezüglich des Licht emittierenden Halbleiterelements, bei dem das Rauschmuster erzeugt wird, ist gefunden worden, dass das dem Rauschmuster entsprechende Rauschlicht aus der Strom-Injektionsfläche herausleckt, das heißt in eine Fläche, in der die Lichtemission nicht auftritt. Dieses Rauschlicht ist ein Problem, weil, falls beispielsweise eine optische Verbindung an mehreren Kanälen gebildet wird, die optische Verbindung ein Übersprechen in angrenzende Kanäle verursachen kann.
Daher koinzidieren im Licht-emittierenden Halbleiterelement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein äußerer Umfang 8a1 der Öffnung 8a der Elektrode 8 und ein äußerer Umfang 9a1 der Kontaktoberfläche 9a der Elektrode 9 im Wesentlichen in der zur X-Achse orthogonalen YZ-Ebene miteinander. Wenn beispielsweise 6L eine positive Realzahl viel kleiner als die Länge L1 der Seite der Kontaktoberfläche 9a und der Länge L2 der Seite der Öffnung 8a ist, gilt, dass L2 = L1 ± δL.
Der Wert von δL kann durch einen Absolutwert repräsentiert werden, beispielsweise mehrere Mikrometer, oder kann durch einen Relativwert repräsentiert werden, beispielsweise 1% der Länge L2 der Seite der Öffnung 8a. Beispielsweise wie im Graphen von 4 illustriert, falls in der Intensitätsverteilung von die Öffnung 8a erreichendem Licht die Intensität maximal im zentralen Teil 8a2 der Öffnung 8a ist und abnimmt, wenn eine Position weiter vom zentralen Teil 8a2 zum äußeren Umfang 8a1 in der YZ-Ebene weg liegt, können die Teile, in denen die Lichtintensität ein Referenzwert (wie etwa 20% des Maximalwerts) oder weniger ist, als δL eingestellt werden. Auf diese Weise wird der Wert von δL so eingestellt, dass das Rauschlicht nicht aus der Öffnung 8a emittiert wird.
Wie oben beschrieben, koinzidieren das Ende 9e1 der Elektrode 9 und das Ende 8e1 der Öffnung 8a im Wesentlichen miteinander, bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der X-Achse, wie in 1 illustriert. Als Ergebnis wird das am äußeren Umfang 9a1 der Elektrode 9 existierende Rauschlicht an einem Teil blockiert, der außerhalb der Öffnung 8a der Elektrode 8 positioniert ist. Damit wird das oben beschriebene Problem gelöst, weil das Rauschlicht nicht aus der Öffnung 8a emittiert wird.
Der Minimalwert der Intensität des Lichts, das aus der Aktivschicht 3 und der Photonik-Kristallschicht 4 ausgegeben wird und die Öffnung 8a erreicht, ist nicht kleiner als A% (10 ≤ A ≤ 30 erfüllend) des Maximalwerts der Intensität des Lichts, das aus der Aktivschicht 3 und der Photonik-Kristallschicht 4 ausgegeben wird und die Öffnung 8a erreicht. Falls die Intensität des Lichts, das die Öffnung 8a erreicht, wie im Graphen von 4 illustriert, verteilt ist, ist die Intensität des, den äußeren Umfang 8a1 erreichenden Lichts nicht kleiner als 20% der Intensität des den zentralen Teil 8a2 erreichenden Lichts. Auf diese Weise wird verhindert, indem der Minimalwert der Intensität des Lichtes, das die Öffnung 8a erreicht, beispielsweise zu 20% oder mehr gemacht wird, dass das am äußeren Umfang 8a1 der Öffnung 8a existierende schwache Rauschlicht die Öffnung 8a passiert. Daher kann die Emission von Rauschlicht aus dem Licht-emittierenden Halbleiterelement 10 reduziert werden.
Die Transmissions-Lichtintensität der Elektrode 8 nimmt ab, wenn eine Distanz ab dem äußeren Umfang der Öffnung 8a zunimmt. Die Transmissions-Lichtintensität der Elektrode 8 wird kontinuierlich durch beispielsweise ein absorptives Neutraldichte-(ND)-Filter reduziert. Spezifisch, wenn die Elektrode 8 gebildet wird, wird die Transmittanz reduziert, wenn eine Distanz vom äußeren Umfang 8a1 der Öffnung 8a aus zunimmt, beispielsweise durch kontinuierliches Ändern der Dichte von dünnen Filmen des ND-Filters am äußeren Umfang 8a1 der Öffnung 8a. Auf diese Weise kann die Emission von Rauschlicht am äußeren Umfang 8a1 der Öffnung 8a durch Reduzieren der Transmittanz, wenn eine Distanz ab dem äußeren Umfang 8a1 der Öffnung 8a zunimmt, reduziert werden. Die Transmittanz mag nicht kontinuierlich, sondern beispielsweise in einer stufenweisen Art geändert werden. Es kann ein reflektiver ND-Filter anstelle des absorptiven ND-Filters verwendet werden. Beispielen von verwendbaren reflektiven ND-Filtern beinhalten einen Filter, der durch Dampfabscheiden von Metalldünnfilmen von beispielsweise Chrom hergestellt wird, so dass die Dichte variiert, und ein Filter, die durch Anwenden von Dampfabscheiden auf die Öffnung der Elektrode 9 gebildet ist, so dass die Dichte variiert.
Es wird eine Beschreibung eines Beispiel eines Verfahrens der Herstellung des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 der ersten Ausführungsform, konfiguriert wie oben beschrieben, unter Bezugnahme auf 5A bis 5I und 6J bis 6M gemacht. Die aus AlGaAs gemachte n-Plattierschicht 2, die Aktivschicht 3 mit der laminierten Struktur von AlGaAs und InGaAs und die aus GaAs hergestellte Basisschicht 4a werden sequentiell epitaxial auf dem aus GaAs (5A) hergestellten Halbleitersubstrat 1 durch die metallorganische chemische Dampfabscheidung (MOCVD) oder andere Techniken wachsen gelassen.
Dann wird eine aus SiN hergestellte Maskenschicht FL1 auf die Basisschicht 4a unter Verwendung von plasmaverstärkter chemischer Dampfabscheidung (PCVD) ausgebildet und es wird ein Resist RG1 auf die Maskenschicht FL1 aufgebracht (5B). Die zweidimensionalen Mikromuster werden unter Verwendung einer Elektronenstrahl-Zeichenvorrichtung gezeichnet und werden so entwickelt, dass sie zweidimensionale (oder eindimensionale) Mikromuster (entsprechend Positionen der begrabenen Schichten 4b) im Resist RG1 (5C) ausbilden. Hierdurch werden eine Mehrzahl von als die Mikromuster dienenden Löchern H1 im Resist RG1 ausgebildet. Die Löcher H1 erreichen eine Oberfläche der Maskenschicht FL1.
Dann wird die Maskenschicht FL1 unter Verwendung des Resists RG1 als eine Maske geätzt und somit werden die Mikromuster des Resists auf die Maskenschicht FL1 übertragen (5D). Reaktives Ionenätzen (RIE) kann als dieses Ätzen verwendet werden. Ein Fluor-basiertes Gas (CF₄, CHF₃, oder C₂F₆) können als Ätzgas für SiN verwendet werden. Es werden durch diese Ätzung Löcher H2 in der Maskenschicht FL1 gebildet. Die Löcher H2 erreichen eine Oberfläche der Basisschicht 4a.
Dann wird das Resist RG1 in eine Stripping-Lösung eingetaucht. Weiterhin wird das Resist RG1 verascht, so dass das Resist RG1 entfernt wird (5E). Photoanregungs-Veraschung oder Plasma-Veraschung können als die Veraschung verwendet werden. Hierdurch verbleibt nur die Maskenschicht FL1, die eine Mehrzahl von Löchern H3 aufweist, auf der Basisschicht 4a.
Unter Verwendung der Maskenschicht FL1 als einer Maske wird die Basisschicht 4a geätzt und somit werden die Mikromuster der Maskenschicht FL1 auf die Basisschicht 4a übertragen (5F). Bei dieser Ätzung wird Trockenätzung verwendet. Bei der Trockenätzung kann ein Chlor-basiertes oder Fluor-basiertes Gas als ein Ätzgas verwendet werden. Beispiele verwendbarer Ätzgase beinhalten ein Haupt-Ätzgas wie etwa Cl₂, SiCl₄ oder SF₆, gemischt beispielsweise mit Ar-Gas. Die Tiefe der in der Basisschicht 4a gebildeten Löcher H4 beträgt beispielsweise ungefähr 100 nm. die Tiefe der Löcher H4 ist kleiner als die Dicke der Basisschicht 4a. Die Löcher H4 können eine Oberfläche einer als eine Basis für die Basisschicht 4a dienenden Halbleiterschicht erreichen.
Dann wird nur die Maskenschicht FL1, die aus SiN hergestellt ist, durch reaktives Ionenätzen (RIE) entfernt und somit werden offene Endflächen von Löchern H5, die sich zu Löchern H4 fortsetzen, exponiert. Mit anderen Worten wird die Oberfläche der Basisschicht 4a exponiert (5G). Wie oben beschrieben, kann ein Fluor-basiertes Gas (CF₄, CHF₃, oder C₂F₆) als Ätzgas für SiN verwendet werden. Danach wird eine Oberflächenbehandlung, wie etwa Oberflächenreinigung, einschließlich thermischer Reinigung der Basisschicht 4a, durchgeführt.
Dann werden unter Verwendung der MOCVD die begrabenen Schichten 4b in den Löchern H5 ausgebildet (neu wachsen gelassen) (5H). Bei diesem Neuwachsprozess wird AlGaAs auf die Oberfläche der Basisschicht 4a geliefert. Geliefertes AlGaAs hat ein höheres Kompositionsverhältnis an Al als dasjenige der Basisschicht 4a. In einer Anfangsstufe des Neuwachsens füllt AlGaAs die Löcher H5 und bildet die begrabenen Schichten 4b. Wenn die Löcher H5 gefüllt worden sind, wird danach zugeführtes AlGaAs als eine Pufferschicht auf der Basisschicht 4a gestapelt. Danach werden unter Verwendung der MOCVD die aus AlGaAs hergestellte p-Plattierschicht 5 und die aus GaAs hergestellte Kontaktschicht 6 sequentiell auf der Photonik-Kristallschicht 4 wachsen gelassen (5I). Ein Kompositionsverhältnis X an Al in der p-Plattierschicht 5 ist mehr als oder gleich dem Kompositionsverhältnis X von Al in den vergrabenen Schichten 4b und kann so eingestellt werden, dass beispielsweise X = 0,4. Das oben beschriebene Kristallwachstum ist jeweils epitaxiales Wachstum und Kristall-Orientierungen der entsprechenden Halbleiterschichten sind die gleichen.
Dann wird ein Resist RG2 auf die Kontaktschicht 6 aufgebracht (6J). Danach wird ein Öffnungsmuster zum Platzieren der Elektrode 9 am Resist RG2 ausgebildet (6K). Unter Verwendung des Resists RG2 mit dem Öffnungsmuster als einer Maske wird Elektrodenmaterial 9b auf dem Resist RG2 und einer exponierten Oberfläche der Kontaktschicht 6 abgeschieden (6L). Beispielsweise kann Dampfablagerung oder -Zerstäubung zur Bildung des Elektrodenmaterials 9b verwendet werden. Danach wird der Resist RG2 durch Lift-Off entfernt, um das quadratische Elektrodenmaterial 9b auf der Kontaktschicht 6 zurück zu lassen und damit wird die Elektrode 9 gebildet.
Es wird beispielsweise Spiegelpolierung auf die Oberfläche auf der X-Achsen-Negativrichtungsseite des Halbleitersubstrats 1 aufgebracht und danach wird der aus beispielsweise SiN hergestellte Anti-Reflexfilm 7 auf derselben Oberfläche unter Verwendung von beispielsweise der PCVD gebildet. Der Anti-Reflexfilm 7 wird nur von einem Teil der Form der Elektrode 8 unter Verwendung von beispielsweise Photo-Lithographie entfernt und die Elektrode 8 wird unter Verwendung weiterer Photo-Lithographie und von Vakuum-Dampfabscheidung ausgebildet (6M). Wie oben beschrieben, werden die Elektroden 8 und 9 ausgebildet und somit wird das Licht-emittierende Halbleiterelement 10 komplettiert. Wenn die Elektroden 8 und 9 gebildet sind, werden die Dimensionen der Kontaktoberfläche 9a der Elektrode 9 eingestellt, um mit dem Abmessungen der Öffnung 8a der Elektrode 8 überein zu stimmen.
(Zweite Ausführungsform)
Das Folgende beschreibt ein Licht-emittierendes Halbleiterelement 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7, 8 und 9A bis 9E. Ein Punkt, in welchem sich das Licht-emittierende Halbleiterelement 20 der zweiten Ausführungsform vom Licht-emittierenden Halbleiterelement 10 der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist, dass eine p-Typ-Verteilungs-Bragg-Reflektor-(DBR)-Schicht 25 zwischen der Photonik-Kristallschicht 4 und der p-Plattierschicht 5 vorgesehen ist, wie in 7 illustriert.
Die DBR-Schicht 25 ist auf der X-Achse vorgesehen. Eine Oberfläche 25a auf der X-Achsen-Positivrichtungsseite der DBR-Schicht 25 und eine Oberfläche 25b auf der X-Achsen-Negativrichtungsseite der DBR-Schicht 25 kontaktieren die p-Plattierschicht 5 bzw. die Photonik-Kristallschicht 4. Die DBR-Schicht 25 reflektiert beispielsweise einen durch die Photonik-Kristallschicht 4 erzeugten Laserstrahl LB und emittiert ein reflektiertes Licht LC an die Photonik-Kristallschicht 4, wie in 8 illustriert. Die DBR-Schicht 25 wird auch eine Spiegelschicht genannt. Die DBR-Schicht 25 weist eine Mehrschicht-Halbleiterstruktur auf, in der beispielsweise AlGaAs-Schichten mit unterschiedlichen Al-Zusammensetzungs-Verhältnissen abwechselnd gestapelt sind. Die DBR-Schicht 25 wandelt die Intensität des reflektierten Lichts anhand des Winkels des Einfalls des Einfallslichtes um. Beispielsweise gibt es ein in der X-Achsen-Richtung ankommendes Einfallslicht LD und ein Einfallslicht LI und LF, die beide unter einem Winkel zur X-Achse hineinkommen, wie in 9E illustriert, die DBR-Schicht 25 weist eine Funktion zum Reduzieren der Intensitäten des reflektierten Lichts LH des Einfallslichts LE und des reflektierten Lichts LI des Einfallslichts LF auf unter die Intensität des reflektierten Lichts LG des Einfallslichts LD auf. Beispielsweise wenn es eine Reflektions-Charakteristik des reflektierten Lichts LG, LH und LI gibt, wie in 9A bis 9C illustriert, wird eine Wellenlänge λ1 durch die DBR-Schicht 25 so bestimmt, dass die Intensität des reflektierten Lichts LG höher als jene des reflektierten Lichts LH und LI ist (9D).
Ein Verfahren zur Herstellung des Licht-emittierenden Halbleiterelements der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich vom Verfahren der Herstellung des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 der ersten Ausführungsform nur in dem Prozess des Wachsenlassens der p-Plattierschicht 5 und der Kontaktschicht 6 auf der Photonik-Kristallschicht 4 (5I). Spezifisch werden die DBR-Schicht 25, die p-Plattierschicht 5 und die Kontaktschicht 6 sequentiell auf der Photonik-Kristallschicht 4 wachsen gelassen. Prozesse danach (Prozesse von 6J und später) sind dieselben wie jene des Verfahrens der Herstellung des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 der ersten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben, kann im Licht-emittierenden Halbleiterelement 20 der zweiten Ausführungsform die Reflektions-Intensität von Licht durch die DBR-Schicht 25 zwischen der X-Achsen-Richtung und anderen Richtungen variiert werden und somit kann das in andere Richtungen als die X-Achsen-Richtung emittierte reflektierte Licht in seiner Intensität auf einen Pegel unterhalb demjenigen des in der X-Achsen-Richtung emittierten reflektierten Lichts reduziert werden. Daher kann das in anderen Richtungen als der X-Achsen-Richtung emittierte Rauschlicht reduziert werden. Anstelle der DBR-Schicht 25 kann beispielsweise ein Einzelschicht-Metallreflektionsfilm aus beispielsweise Al, Au oder Ag als die Spiegelschicht verwendet werden.
(Dritte Ausführungsform)
Das Nachfolgende beschreibt ein Licht-emittierendes Halbleiterelement 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 10 und 11A bis 11E. Ein Punkt, in welchem das Licht-emittierende Halbleiterelement 30 der dritten Ausführungsform sich vom Licht-emittierenden Halbleiterelement 10 der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist, dass eine DBR-Schicht 35 zwischen der n-Plattierschicht 2 und der Aktivschicht 3 vorgesehen ist, wie in 10 illustriert.
Die DBR-Schicht 35 ist auf der X-Achse vorgesehen. Eine Oberfläche 35a auf der X-Achsen-Positivrichtungsseite der DBR-Schicht 35 und eine Oberfläche 35b auf der X-Achsen-Negativrichtungsseite der DBR-Schicht 35 kontaktieren die Aktivschicht 3 bzw. die n-Plattierschicht 2. Die DBR-Schicht 35 weist eine Funktion des Transmittierens des durch die Photonik-Kristallschicht 4 erzeugten Laserstrahls auf. In derselben Weise wie im Falle der DBR-Schicht 25 weist die DBR-Schicht 35 eine Mehrschicht-Halbleiterstruktur auf, in der beispielsweise AlGaAs-Schichten mit verschiedenen Al-Zusammensetzungs-Verhältnissen abwechselnd gestapelt werden. Die DBR-Schicht 35 wandelt die Intensität des transmittierten Lichts gemäß dem Einfallswinkel von Einfallslicht um. Beispielsweise in dem Fall, bei dem es in der X-Achsen-Richtung eingehendes Einfallslicht LJ gibt, und Einfallslicht LK und LL, die alle in einem Winkel zur X-Achse einfallen, wie in 11E illustriert, weist die DBR-Schicht 35 eine Funktion zum Reduzieren der Intensitäten transmittierten Lichts LN des Einfallslichts LK und transmittierten Lichts LO des Einfallslichts LL auf unter die Intensität des transmittierten Lichts LM des Einfallslichts A auf. Wenn es Transmissions-Charakteristika des transmittierten Lichts LM, LN und LO gibt, wie in 11A bis 11C illustriert, wird eine Wellenlänge λ2 durch die DBR-Schicht 35 bestimmt, so dass die Intensität des transmittierten Lichts LM höher als jene des transmittierten Lichts LN und LO ist (11D).
Ein Verfahren zur Herstellung des Licht-emittierenden Halbleiterelements 30 der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom Verfahren des Herstellens des Licht-emittierenden Halbleiterelements 10 der ersten Ausführungsform nur im Prozess des Wachsenlassens der n-Plattierschicht 2, der Aktivschicht 3 und der Basisschicht 4a auf dem Halbleitersubstrat 1 (5A). Spezifisch werden die n-Plattierschicht 2, die DBR-Schicht 35, die Aktivschicht 3 und die Basisschicht 4a epitaxial auf dem Halbleitersubstrat 1 durch die metallorgansch-chemische Dampfabscheidung (MOCVD) oder andere Techniken wachsen gelassen. Prozesse danach (Prozesse von 5B und später) sind die gleichen wie jene des Verfahrens der Herstellung der Licht emittierenden Halbleiterelements 10 der ersten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben, kann im Licht-emittierenden Halbleiterelement 30 der dritten Ausführungsform die Transmissions-Lichtintensität durch die DBR-Schicht 35 zwischen der X-Achsen-Richtung und anderen Richtungen variiert werden, und somit kann das in anderen Richtungen als der X-Achsen-Richtung emittierte, transmittierte Licht in seiner Intensität auf einen Pegel unter demjenigen des in der X-Achsen-Richtung emittierten, transmittierten Lichts reduziert werden. Daher kann das in anderen Richtungen als der X-Achsen-Richtung emittierte Rauschlicht in derselben Weise wie im Falle des Licht-emittierenden Halbleiterelements 20 der zweiten Ausführungsform reduziert werden.
Die zweite Ausführungsform und die dritte Ausführungsform beinhalten entweder die DBR-Schicht 25 oder die DBR-Schicht 35 und können konsequenter Weise die Intensität des emittierten Lichts zwischen der X-Achsen-Richtung und anderen Richtungen variieren. Daher kann das in anderen Richtungen als der Referenzachsenrichtung emittierte Rauschlicht reduziert werden. Die Konfiguration kann so sein, dass eine DBR-Schicht in entweder Positionen zwischen der Elektrode 8 und der Photonik-Kristallschicht 4 oder zwischen der Elektrode 9 und der Photonik-Kristallschicht 4 vorgesehen ist. Weiterhin kann die Konfiguration so sein, dass die DBR-Schichten in beiden Positionen zwischen der Elektrode 8 und der Photonik-Kristallschicht 4 und zwischen der Elektrode 9 und der Photonik-Kristallschicht 4 vorgesehen sind.
Das Obige sind Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Folglich kann die Konfiguration so sein, dass beispielsweise die Photonik-Kristallschicht 4 an entweder Positionen zwischen der aktiven Schicht 3 und der Elektrode 8 oder zwischen der Aktivschicht 3 und der Elektrode 9 vorgesehen ist. Die Konfiguration von Materialien, Filmdicken und Schichten kann angemessen verändert werden, vorausgesetzt, dass die Konfiguration die Aktivschicht 3, die Photonik-Kristallschicht 4, und die Elektroden 8 und 9 enthält.
Industrielle Anwendbarkeit
Mit dem Licht-emittierenden Halbleiterelement 10, 20 oder 30 kann die optische Ausgabe hinreichend erhalten werden und kann die Emission von durch die Photonik-Kristalle verursachtem Rauschlicht reduziert werden.
Bezugszeichenliste

1 ... Halbleitersubstrat, 2 ... n-Plattierschicht, 3 ... Aktivschicht, 4 ... Photonik-Kristallschicht, 5 ... p-Plattierschicht, 6 ... Kontaktschicht, 7 ... Anti-Reflexfilm, 8 ... Elektrode (erste Elektrode), 8a ... Öffnung, 8a1 ... äußerer Umfang, 8a2 ... zentraler Teil (Zentralteil der Öffnung), 8e1 ... Ende (drittes Ende), 8e2 ... Ende (viertes Ende), 9 ... Elektrode (zweite Elektrode), 9a ... Kontaktteil, 9a1 ... äußerer Umfang, 9a2 ... zentraler Teil, 9e1 ... Ende (erstes Ende), 9e2 ... Ende (zweites Ende), 10, 20, 30 ... Licht-emittierendes Halbleiterelement, 25, 35 ... DBR-Schicht, F ... Isolationsschicht.

Claims

Licht-emittierendes Halbleiterelement, umfassend: eine erste Elektrode, eine Halbleitereinheit eines Gruppe III–V Verbindungs-Halbleiters; und eine zweite Elektrode, wobei die Halbleitereinheit zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen ist, die Halbleitereinheit eine aktive Schicht und eine Photonik-Kristallschicht beinhaltet, die Photonik-Kristallschicht an Positionen zwischen der aktiven Schicht und der ersten Elektrode, oder zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Elektrode vorgesehen ist, Leitfähigkeitstypen zwischen der aktiven Schicht und der ersten Elektrode und zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Elektrode sich voneinander unterscheiden, die erste Elektrode mit einer Öffnung versehen ist, die erste Elektrode, die aktive Schicht, die Photonik-Kristallschicht und die zweite Elektrode längs einer Referenzachse gestapelt werden, die Referenzachse einen zentralen Teil der Öffnung bei Sicht aus einer Achsenlinienrichtung der Referenzachse passiert, die zweite Elektrode ein bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der Referenzachse in einer ersten Richtung positioniertes erstes Ende, und ein in einer zweiten Richtung, die eine Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung ist, positioniertes zweites Ende umfasst, die Öffnung ein in der ersten Richtung bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der Referenzachse positioniertes drittes Ende und ein in der zweiten Richtung positioniertes viertes Ende aufweist, und das erste Ende der zweiten Elektrode und das dritte Ende der Öffnung im Wesentlichen miteinander koinzidieren, bei Sicht aus der Achsenlinienrichtung der Referenzachse.
Licht-emittierendes Halbleiterelement umfassend: eine erste Elektrode; eine Halbleitereinheit von Gruppe III–V Verbindungs-Halbleitern; und eine zweite Elektrode, wobei die Halbleitereinheit zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen ist, die Halbleitereinheit eine aktive Schicht und eine Photonik-Kristallschicht beinhaltet, die Photonik-Kristallschicht an Positionen zwischen der aktiven Schicht und der ersten Elektrode sowie zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Elektrode vorgesehen ist; wobei sich Leitfähigkeitstypen zwischen der aktiven Schicht und der ersten Elektrode und zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Elektrode voneinander unterscheiden, die erste Elektrode mit einer Öffnung versehen ist, und ein Minimalwert einer Intensität von Licht, das aus der aktiven Schicht und der Photonik-Kristallschicht abgegeben wird und die Öffnung erreicht, nicht weniger als A% (10 ≤ A ≤ 30) eines Maximalwerts der Intensität des Lichts, das aus der aktiven Schicht und der Photonik-Kristallschicht abgegeben wird und die Öffnung erreicht, ist.
Licht-emittierendes Halbleiterelement gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Transmissions-Lichtintensität der ersten Elektrode abnimmt, mit steigender Distanz ab einem äußeren Umfang der Öffnung.
Licht-emittierendes Halbleiterelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend eine verteilte Bragg-Reflektor-(DBR)-Schicht, wobei die DBR-Schicht an Positionen zwischen der ersten Elektrode und der Photonik-Kristallschicht oder zwischen der zweiten Elektrode und der Photonik-Kristallschicht vorgesehen ist.
Licht-emittierendes Halbleiterelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend eine erste DBR-Schicht und eine zweite DBR-Schicht, wobei die erste DBR-Schicht zwischen der ersten Elektrode und der Photonik-Kristallschicht vorgesehen ist, und die zweite DBR-Schicht zwischen der zweiten Elektrode und der Photonik-Kristallschicht vorgesehen ist.