JP2002141551A - 発光ダイオード - Google Patents
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- emitting diode
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
- H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
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- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
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- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光ダイオードにおいて、高出力化を実現
し、微小スポットに絞り込める光量を増加させる。 【解決手段】 サファイア基板11上に、n-GaN低温バッ
ファ層12、n-GaNバッファ層13 、n-In0.05Ga0.95Nバッ
ファ層14、n-Al0.15Ga0.85Nクラッド層15、n-GaN光ガイ
ド層16、アンドープ活性層17、p-GaN光ガイド層18、p-A
l0.15Ga0.85Nクラッド層19、p-GaNキャップ層20を成長
する。次に、発光領域以外のエピ層をn-GaNバッファ層1
3が露出するまでエッチング除去する。次に同様のプロ
セスを用いて、4μｍ幅のリッジ状のストライプ領域を
残して、p-Al0.15Ga0.85Nクラッド層19の途中までエッ
チング除去してリッジ型の導波構造を形成する。光出射
端面から対向する端面までの長さを３０μｍ以上２５０
μｍ以下とする。
し、微小スポットに絞り込める光量を増加させる。 【解決手段】 サファイア基板11上に、n-GaN低温バッ
ファ層12、n-GaNバッファ層13 、n-In0.05Ga0.95Nバッ
ファ層14、n-Al0.15Ga0.85Nクラッド層15、n-GaN光ガイ
ド層16、アンドープ活性層17、p-GaN光ガイド層18、p-A
l0.15Ga0.85Nクラッド層19、p-GaNキャップ層20を成長
する。次に、発光領域以外のエピ層をn-GaNバッファ層1
3が露出するまでエッチング除去する。次に同様のプロ
セスを用いて、4μｍ幅のリッジ状のストライプ領域を
残して、p-Al0.15Ga0.85Nクラッド層19の途中までエッ
チング除去してリッジ型の導波構造を形成する。光出射
端面から対向する端面までの長さを３０μｍ以上２５０
μｍ以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ストライプ状の導
波構造を有する発光ダイオードに関するものである。
波構造を有する発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高品位写真のプリントシステムと
して、本出願人により、赤色光源として半導体レーザを
用い、青および緑色光源としてSHG（Second Harmonic G
eneration）を利用した半導体レーザ励起固体レーザを
用い、通常の可視光露光用の感材を露光する露光システ
ムを備えたデジタルプリント装置「Frontier」が製品化
されている。また、赤外光２波長および赤色光１波長の
半導体レーザ光を用いて、ＣＭＹ（Cyan、Magenta、Yel
low）発色する感光材料を露光する比較的安価なシステ
ム「ピクトログラフィー」も製品化されている。これら
の露光システムは光源にレーザ光を用いているためポリ
ゴンなどを用いた高速の光ビーム走査露光が可能である
ため、高速にプリントを出力することができる。また、
走査にドラムなどの高速の紙送りを用いる必要がなく連
続紙による供給などの簡便な紙送りが可能である。
して、本出願人により、赤色光源として半導体レーザを
用い、青および緑色光源としてSHG（Second Harmonic G
eneration）を利用した半導体レーザ励起固体レーザを
用い、通常の可視光露光用の感材を露光する露光システ
ムを備えたデジタルプリント装置「Frontier」が製品化
されている。また、赤外光２波長および赤色光１波長の
半導体レーザ光を用いて、ＣＭＹ（Cyan、Magenta、Yel
low）発色する感光材料を露光する比較的安価なシステ
ム「ピクトログラフィー」も製品化されている。これら
の露光システムは光源にレーザ光を用いているためポリ
ゴンなどを用いた高速の光ビーム走査露光が可能である
ため、高速にプリントを出力することができる。また、
走査にドラムなどの高速の紙送りを用いる必要がなく連
続紙による供給などの簡便な紙送りが可能である。
【０００３】前者においては、特性が最も安定であり、
かつ安価である三原色に感度を合わせた通常のカラーペ
ーパを用いることができる。しかしながら、赤色には半
導体レーザを使うことができるが、緑色および青色の半
導体レーザは実用化されていない。このため、レーザ素
子としてはガスレーザあるいは半導体レーザ励起固体レ
ーザ第２高調波（SHG：Second Harmonic Generation）
によるレーザ光源を用いることにより、小型かつ高品位
のレーザ光を比較的安価に提供することが可能となる。
また、初段の電気−光変換は半導体レーザであるため信
頼性も向上する。
かつ安価である三原色に感度を合わせた通常のカラーペ
ーパを用いることができる。しかしながら、赤色には半
導体レーザを使うことができるが、緑色および青色の半
導体レーザは実用化されていない。このため、レーザ素
子としてはガスレーザあるいは半導体レーザ励起固体レ
ーザ第２高調波（SHG：Second Harmonic Generation）
によるレーザ光源を用いることにより、小型かつ高品位
のレーザ光を比較的安価に提供することが可能となる。
また、初段の電気−光変換は半導体レーザであるため信
頼性も向上する。
【０００４】一方、後者においては、市販の半導体レー
ザ（例えば、発振波長810nm、750nm、680nm）を用いる
ことが可能であるが、これらの波長に感度を合わせた特
別の感材を用いる必要があり汎用性が低くプリントのコ
ストが高くなる。また、これらは市販の半導体レーザに
合わせるため、通常より長波長側へ感度をシフトさせて
いる。このため、一般的にはより短波長用の感材と比べ
て耐久性は低くなるなど、取り扱いに特別の注意を要す
る。また、このような方法では、プリント装置は上記固
体レーザを用いた場合より安価に作製できるが、感光材
料として半導体レーザの波長に合わせた特別のものを用
意する必要がある。このため、材料費が高くなって運転
費やプリントコストが高くなってしまう。
ザ（例えば、発振波長810nm、750nm、680nm）を用いる
ことが可能であるが、これらの波長に感度を合わせた特
別の感材を用いる必要があり汎用性が低くプリントのコ
ストが高くなる。また、これらは市販の半導体レーザに
合わせるため、通常より長波長側へ感度をシフトさせて
いる。このため、一般的にはより短波長用の感材と比べ
て耐久性は低くなるなど、取り扱いに特別の注意を要す
る。また、このような方法では、プリント装置は上記固
体レーザを用いた場合より安価に作製できるが、感光材
料として半導体レーザの波長に合わせた特別のものを用
意する必要がある。このため、材料費が高くなって運転
費やプリントコストが高くなってしまう。
【０００５】これらの装置の更なるコストダウンにはキ
ーデバイスであるレーザ光源のコストダウンが必須であ
る。赤色半導体レーザは高密度光磁気ディスクやDVD用
光源として低価格化が進んでおり問題ないが、青および
緑色については半導体レーザが得られる見通しがないた
め、現状の固体レーザでは部品および組立コスト壁とな
って半導体レーザのような低価格化は装置の構成上困難
である。
ーデバイスであるレーザ光源のコストダウンが必須であ
る。赤色半導体レーザは高密度光磁気ディスクやDVD用
光源として低価格化が進んでおり問題ないが、青および
緑色については半導体レーザが得られる見通しがないた
め、現状の固体レーザでは部品および組立コスト壁とな
って半導体レーザのような低価格化は装置の構成上困難
である。
【０００６】また、従来の銀塩写真のデジタルプリント
装置の光源としては、RGBの三原色にて発光するレーザ
光源を用いることが理想的である。汎用の銀塩感材のよ
うに感度が高い材料を用いる場合、感材上での光強度は
１μＷ程度の低光出力でよい。従って、コストの高いレ
ーザではなく、発光スポット径が小さいこと、およびビ
ームの放射角度が狭いレーザ光の利点を備えたLEDであ
ってもよい。
装置の光源としては、RGBの三原色にて発光するレーザ
光源を用いることが理想的である。汎用の銀塩感材のよ
うに感度が高い材料を用いる場合、感材上での光強度は
１μＷ程度の低光出力でよい。従って、コストの高いレ
ーザではなく、発光スポット径が小さいこと、およびビ
ームの放射角度が狭いレーザ光の利点を備えたLEDであ
ってもよい。
【０００７】現在、LED（Light Emitting Diode）とし
て、1997年発行の「The Blue LaserDiode」,S.Nakamura
and G.Fasol, Springer, Berlinにおいて、青および緑
の高輝度のLEDがInGaN系の材料を用いて実現されてい
る。このLEDは、他の赤色などのLEDと同様に数百μｍ角
程度の発光面を有しており、光は発散光である。従っ
て、高精細なプリンタを構成するため、このLEDを光源
に用いて数十μｍ径のスポットを形成しようとすると、
発散光を光学系の有限な開口に結合する光量が極めて小
さくなること、および1/2〜1/10程度の縮小光学系によ
り結像するためレンズと光源との距離が相対的に離れる
ため更に結合効率が低下するという問題がある。
て、1997年発行の「The Blue LaserDiode」,S.Nakamura
and G.Fasol, Springer, Berlinにおいて、青および緑
の高輝度のLEDがInGaN系の材料を用いて実現されてい
る。このLEDは、他の赤色などのLEDと同様に数百μｍ角
程度の発光面を有しており、光は発散光である。従っ
て、高精細なプリンタを構成するため、このLEDを光源
に用いて数十μｍ径のスポットを形成しようとすると、
発散光を光学系の有限な開口に結合する光量が極めて小
さくなること、および1/2〜1/10程度の縮小光学系によ
り結像するためレンズと光源との距離が相対的に離れる
ため更に結合効率が低下するという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記問題を解決するた
めに、特開平11-074559号において、本発明者らによ
り、微小発光領域を有する光導波構造を有する半導体発
光素子および露光装置が提案されている。上記公報のス
トライプ構造を有する半導体発光素子では、誘導放出を
伴わない完全に自然放出光の領域で微小スポットに集光
できることが分かっている。
めに、特開平11-074559号において、本発明者らによ
り、微小発光領域を有する光導波構造を有する半導体発
光素子および露光装置が提案されている。上記公報のス
トライプ構造を有する半導体発光素子では、誘導放出を
伴わない完全に自然放出光の領域で微小スポットに集光
できることが分かっている。
【０００９】従来、このようなストライプ状の導波領域
を有する発光ダイオードは、半導体レーザと同様の設計
を用いて作製してきた。しかしながら、共振器を用いな
い発光ダイオードにおいては、半導体レーザと同じ設計
が最適ではないことが明らかになってきた。特に、半導
体レーザにおいては共振器端面の反射率と共振器長とが
共振器の損失の大きな要因となるため、設計因子として
重要である。一方、誘導放出をほとんどあるいは全く伴
わない発光ダイオードにおいては、同様のストライプ構
造をもっていても、共振器として働かないため、全く設
計が異なる。更に、自然放出光は導波効率も高くないた
めストライプ後方で発光した光は活性層での自己吸収も
あり有効に前端面から利用されていない。
を有する発光ダイオードは、半導体レーザと同様の設計
を用いて作製してきた。しかしながら、共振器を用いな
い発光ダイオードにおいては、半導体レーザと同じ設計
が最適ではないことが明らかになってきた。特に、半導
体レーザにおいては共振器端面の反射率と共振器長とが
共振器の損失の大きな要因となるため、設計因子として
重要である。一方、誘導放出をほとんどあるいは全く伴
わない発光ダイオードにおいては、同様のストライプ構
造をもっていても、共振器として働かないため、全く設
計が異なる。更に、自然放出光は導波効率も高くないた
めストライプ後方で発光した光は活性層での自己吸収も
あり有効に前端面から利用されていない。
【００１０】本発明は上記事情に鑑みて、ストライプ状
の光導波構造を有する発光ダイオードであって、さらに
有効な光導波を行うことによって、高出力化を実現し、
微小スポットに絞り込める光量が増加した発光ダイオー
ドを提供することを目的とするものである。
の光導波構造を有する発光ダイオードであって、さらに
有効な光導波を行うことによって、高出力化を実現し、
微小スポットに絞り込める光量が増加した発光ダイオー
ドを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の発光ダイオード
は、ＩｎＧａＮ、ＧａＮおよびＡｌＧａＮのうち少なく
とも一つからなる活性層を有し、ストライプ状の導波構
造を備えた発光ダイオードにおいて、光出射端面から該
端面と対向する端面までの長さが３０μｍ以上２５０μ
ｍ以下であることを特徴とするものである。
は、ＩｎＧａＮ、ＧａＮおよびＡｌＧａＮのうち少なく
とも一つからなる活性層を有し、ストライプ状の導波構
造を備えた発光ダイオードにおいて、光出射端面から該
端面と対向する端面までの長さが３０μｍ以上２５０μ
ｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１２】前記端面に高反射コーティングが施されて
いることが望ましい。
いることが望ましい。
【００１３】高反射コーティングの反射率は出射する波
長の光に対して５０％以上であることが望ましい。
長の光に対して５０％以上であることが望ましい。
【００１４】
【発明の効果】本発明の発光ダイオードによれば、光出
射端面から対向する端面までの長さ（以下デバイス長と
記載する）を３０μｍ以上２５０μｍ以下とすることに
より、光導波において無駄な領域が除去されて有効な領
域のみが残されているので、導波効率を向上でき、高出
力化が可能である。よって、微小スポットでの集光パワ
ーも増大させることができる。デバイス長３０μｍが現
在考えられる製造工程上の素子作製の限界である。
射端面から対向する端面までの長さ（以下デバイス長と
記載する）を３０μｍ以上２５０μｍ以下とすることに
より、光導波において無駄な領域が除去されて有効な領
域のみが残されているので、導波効率を向上でき、高出
力化が可能である。よって、微小スポットでの集光パワ
ーも増大させることができる。デバイス長３０μｍが現
在考えられる製造工程上の素子作製の限界である。
【００１５】従来、デバイス長は300μｍ以上であった
ので、同一ウエハから得られる素子数を従来の１．５倍
以上に増加させることができる。このため大幅なコスト
ダウンが可能である。
ので、同一ウエハから得られる素子数を従来の１．５倍
以上に増加させることができる。このため大幅なコスト
ダウンが可能である。
【００１６】また、有効な導波長をとり、さらに光出射
端面に対向する端面に高反射コーティングを施した場
合、後端面近傍の発光量を有効に前端面に導くことがで
き、さらなる高出力化が可能である。
端面に対向する端面に高反射コーティングを施した場
合、後端面近傍の発光量を有効に前端面に導くことがで
き、さらなる高出力化が可能である。
【００１７】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を用い
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１８】本発明の第１の実施の形態によるInGaN系
青色発光ダイオードについて製造過程と共に説明する。
その断面模式図を図１に示す。
青色発光ダイオードについて製造過程と共に説明する。
その断面模式図を図１に示す。
【００１９】図１に示すように、サファイアC面基板11
上にMOCVD法を用いて、n-ＧａＮ低温バッファ層12、n-
ＧａＮバッファ層13（Siドープ、厚さ5μｍ）、n-Ｉｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層14（Siドープ、厚さ0.1μ
ｍ）、n-Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層15(Siドープ、
厚さ0.4μｍ)、n-ＧａＮ光ガイド層16(Siドープ、厚さ
0.12μｍ)、アンドープ活性層17、p-ＧａＮ光ガイド層1
8(Mgドープ、厚さ0.12μｍ)、p-Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層19(Mgドープ、厚さ0.4μｍ)、p-ＧａＮキャッ
プ層20(Mgドープ、厚さ0.3 μｍ)を成長する。その後窒
素ガス雰囲気中で熱処理によりｐ型不純物を活性化す
る。
上にMOCVD法を用いて、n-ＧａＮ低温バッファ層12、n-
ＧａＮバッファ層13（Siドープ、厚さ5μｍ）、n-Ｉｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層14（Siドープ、厚さ0.1μ
ｍ）、n-Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層15(Siドープ、
厚さ0.4μｍ)、n-ＧａＮ光ガイド層16(Siドープ、厚さ
0.12μｍ)、アンドープ活性層17、p-ＧａＮ光ガイド層1
8(Mgドープ、厚さ0.12μｍ)、p-Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層19(Mgドープ、厚さ0.4μｍ)、p-ＧａＮキャッ
プ層20(Mgドープ、厚さ0.3 μｍ)を成長する。その後窒
素ガス雰囲気中で熱処理によりｐ型不純物を活性化す
る。
【００２０】活性層17は、アンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95
Ｎ（厚さ10nｍ）、アンドープＩｎ0 .28Ｇａ0.72Ｎ量子
井戸層（厚さ3nm）、アンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ
（厚さ5nｍ）、アンドープＩｎ0.28Ｇａ0.72Ｎ量子井戸
層（厚さ3nm）、アンドープＩｎ0 .05Ｇａ0.95Ｎ（厚さ1
0nｍ）、アンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ（厚さ10nｍ）の2
重量子井戸構造とする。
Ｎ（厚さ10nｍ）、アンドープＩｎ0 .28Ｇａ0.72Ｎ量子
井戸層（厚さ3nm）、アンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ
（厚さ5nｍ）、アンドープＩｎ0.28Ｇａ0.72Ｎ量子井戸
層（厚さ3nm）、アンドープＩｎ0 .05Ｇａ0.95Ｎ（厚さ1
0nｍ）、アンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ（厚さ10nｍ）の2
重量子井戸構造とする。
【００２１】次に、フォトリソグラフィとエッチングに
より発光領域以外の不要部分を除去する。この後、塩素
イオンを用いたRIBE (reactive ion beam etching) に
より発光領域以外のエピ層をn-GaNバッファ層13が露出
するまでエッチング除去する。この際に本発光ダイオー
ドの光出射面を形成する。次に同様のプロセスを用い
て、4μｍ幅のリッジ状のストライプ領域を残して、p-
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層19の途中までエッチング
除去する。SiN膜21をプラズマCVDで全面に製膜した後、
SiN膜21に電流注入のためのストライプ状窓（幅４μ
ｍ）およびｎ電極形成領域をエッチング除去する。その
後、ｎ電極23としてTi/Al/Ti/Au、ｐ電極22としてNi/Au
を蒸着・窒素中アニールしてオーミック電極を形成し
て、発光ダイオード100を完成させる。
より発光領域以外の不要部分を除去する。この後、塩素
イオンを用いたRIBE (reactive ion beam etching) に
より発光領域以外のエピ層をn-GaNバッファ層13が露出
するまでエッチング除去する。この際に本発光ダイオー
ドの光出射面を形成する。次に同様のプロセスを用い
て、4μｍ幅のリッジ状のストライプ領域を残して、p-
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層19の途中までエッチング
除去する。SiN膜21をプラズマCVDで全面に製膜した後、
SiN膜21に電流注入のためのストライプ状窓（幅４μ
ｍ）およびｎ電極形成領域をエッチング除去する。その
後、ｎ電極23としてTi/Al/Ti/Au、ｐ電極22としてNi/Au
を蒸着・窒素中アニールしてオーミック電極を形成し
て、発光ダイオード100を完成させる。
【００２２】本実施の形態による発光ダイオードは端面
発光のストライプ構造を有し、青色の470nm帯域にて発
光する。チップは幅300μmであり、長さ200μmであり、
片側の光出射端面には２％の低反射コーティング膜が形
成されている。上記の条件で作製した発光ダイオードは
発光スポット径としては4μｍ×１μｍ程度の微小発光
が得られる。これは通常の発光ダイオードと比べると極
めて小さく、プリンタの露光光源として十分な特性を有
する。
発光のストライプ構造を有し、青色の470nm帯域にて発
光する。チップは幅300μmであり、長さ200μmであり、
片側の光出射端面には２％の低反射コーティング膜が形
成されている。上記の条件で作製した発光ダイオードは
発光スポット径としては4μｍ×１μｍ程度の微小発光
が得られる。これは通常の発光ダイオードと比べると極
めて小さく、プリンタの露光光源として十分な特性を有
する。
【００２３】ここで、本発明による発光ダイオードと従
来技術による発光ダイオードの微小スポットへの集光能
力を図２に示す光学系を用いて評価した。評価方法は、
上記実施の形態によるの端面発光ダイード100からの出
射光をレンズ101（NA=0.5、倍率20倍、焦点距離3.2mm）
により、100μｍ径のピンホール109上に集光し、ピンホ
ール透過後の光パワーとダイオード100の前端面からの
全出射パワーとを比較した。上記実施の形態による発光
ダイオードでは、駆動電流26mA、全出射パワー70μＷの
時、ピンホール透過後の光パワーとして1.8μＷが得ら
れた。
来技術による発光ダイオードの微小スポットへの集光能
力を図２に示す光学系を用いて評価した。評価方法は、
上記実施の形態によるの端面発光ダイード100からの出
射光をレンズ101（NA=0.5、倍率20倍、焦点距離3.2mm）
により、100μｍ径のピンホール109上に集光し、ピンホ
ール透過後の光パワーとダイオード100の前端面からの
全出射パワーとを比較した。上記実施の形態による発光
ダイオードでは、駆動電流26mA、全出射パワー70μＷの
時、ピンホール透過後の光パワーとして1.8μＷが得ら
れた。
【００２４】次に、上記実施の形態と同様の構造でデバ
イス長が異なる素子の同一駆動電流におけるピンホール
透過後の光パワーを評価した。そのデバイス長とピンホ
ール透過後の光パワーをプロットした結果を図３に示
す。
イス長が異なる素子の同一駆動電流におけるピンホール
透過後の光パワーを評価した。そのデバイス長とピンホ
ール透過後の光パワーをプロットした結果を図３に示
す。
【００２５】200μｍ以下の長さでは電流密度の上昇お
よび前端面からの光出射に有効な長さとデバイス長とが
合致するため、良好な集光パワーが得られている。
よび前端面からの光出射に有効な長さとデバイス長とが
合致するため、良好な集光パワーが得られている。
【００２６】後端面に８０％の高反射コーティングを施
すと、さらに１０％以上の前端面出力上昇が得られる。
デバイス長が500μｍでは後端面に高反射コーティング
しても前端面出力の上昇はわずかであり、デバイス長を
短くすることにより、後端面近傍での発光が有効に前端
面へ導波・放射されていることがわかる。
すと、さらに１０％以上の前端面出力上昇が得られる。
デバイス長が500μｍでは後端面に高反射コーティング
しても前端面出力の上昇はわずかであり、デバイス長を
短くすることにより、後端面近傍での発光が有効に前端
面へ導波・放射されていることがわかる。
【００２７】次に、本発明の第２の実施の形態によるIn
GaN系青色発光ダイオードについてその製造過程と併せ
て説明する。その断面図を図４に示す。
GaN系青色発光ダイオードについてその製造過程と併せ
て説明する。その断面図を図４に示す。
【００２８】本実施の形態による発光ダイオードは、基
本的な層構造および製法は上記第１の実施の形態と同様
であり、各要素には同符号を付し説明を省略する。
本的な層構造および製法は上記第１の実施の形態と同様
であり、各要素には同符号を付し説明を省略する。
【００２９】実施の形態ではストライプ幅4μｍに対し
て、n-GaN光ガイド層16およびp-GaN光ガイド層18、の厚
みをそれぞれ1.5μｍと厚く設定し、リッジ加工を、n-G
aN光ガイド層16がストライプ部以外で除去されるまで行
っている。このように、光ガイド層全体をストライプ状
とすることにより、自然放出光が有効に端面に導波され
るため、集光効率が向上する。
て、n-GaN光ガイド層16およびp-GaN光ガイド層18、の厚
みをそれぞれ1.5μｍと厚く設定し、リッジ加工を、n-G
aN光ガイド層16がストライプ部以外で除去されるまで行
っている。このように、光ガイド層全体をストライプ状
とすることにより、自然放出光が有効に端面に導波され
るため、集光効率が向上する。
【００３０】次に、本発明の第３の実施の形態によるIn
GaN系青色発光ダイオードについてその製造過程と共に
説明する。その断面図を図５に示す。基本的な構造およ
び製法は、基板にn型の導電性を有する6H-SiC基板31を
用いていることを除いては前記第１の実施の形態と同様
であり、各要素には同符号を付し説明を省略する。
GaN系青色発光ダイオードについてその製造過程と共に
説明する。その断面図を図５に示す。基本的な構造およ
び製法は、基板にn型の導電性を有する6H-SiC基板31を
用いていることを除いては前記第１の実施の形態と同様
であり、各要素には同符号を付し説明を省略する。
【００３１】図５に示すように、本実施の形態による発
光ダイオードにおいては、基板としてn型の導電性を有
する6H-SiC基板31を用いている。このため、基板裏面よ
りｎ型電極をとっている構成となっている。
光ダイオードにおいては、基板としてn型の導電性を有
する6H-SiC基板31を用いている。このため、基板裏面よ
りｎ型電極をとっている構成となっている。
【００３２】上記３つの実施の形態では、青色領域に発
光波長を有する発光ダイオードについて記述したが、緑
あるいはそれ以上の長波長領域あるいは450nm以下の紫
あるいは更に短波長の紫外領域に発光波長を有する発光
ダイオードについても、本発明を適用できることは言う
までもない。例えば、紫外ではGaNあるいはAlGaNを活性
層とし、AlGaN光ガイド層、AlGaNクラッド層を有する発
光ダイオードについても適用可能である。クラッド層と
してAlGaN/GaN超格子などを用いることもできる。
光波長を有する発光ダイオードについて記述したが、緑
あるいはそれ以上の長波長領域あるいは450nm以下の紫
あるいは更に短波長の紫外領域に発光波長を有する発光
ダイオードについても、本発明を適用できることは言う
までもない。例えば、紫外ではGaNあるいはAlGaNを活性
層とし、AlGaN光ガイド層、AlGaNクラッド層を有する発
光ダイオードについても適用可能である。クラッド層と
してAlGaN/GaN超格子などを用いることもできる。
【００３３】また、上記実施の形態では、素子構造とし
ては絶縁膜を形成したリッジ形状によるストライプ構造
を記したが、AlGaN等による埋め込み構造などの、これ
までストライプ構造の半導体レーザに採用されてきた種
々の構造を適用できることは言うまでもない。
ては絶縁膜を形成したリッジ形状によるストライプ構造
を記したが、AlGaN等による埋め込み構造などの、これ
までストライプ構造の半導体レーザに採用されてきた種
々の構造を適用できることは言うまでもない。
【００３４】本発明による発光ダイオードは、微小スポ
ットでの光パワーが増大しているため、高速かつ高品位
なプリンタへの応用が可能である。
ットでの光パワーが増大しているため、高速かつ高品位
なプリンタへの応用が可能である。
【図１】本発明の第１の実施の形態による発光ダイオー
ドの断面図
ドの断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態による発光ダイオー
ドを用いた集光光学系
ドを用いた集光光学系
【図３】デバイス長とピンホール内集光パワーとの関係
を示すグラフ
を示すグラフ
【図４】本発明の第２の実施の形態による発光ダイオー
ドの断面図
ドの断面図
【図５】本発明の第３の実施の形態による発光ダイオー
ドの断面図
ドの断面図
11 サファイアC面基板 12 n-GaN低温バッファ層 13 n-GaNバッファ層 14 n-In0.05Ga0.95Nバッファ層 15 n-Al0.15Ga0.85Nクラッド層 16 n-GaN光ガイド層 17 アンドープ活性層 18 p-GaN光ガイド層 19 p-Al0.15Ga0.85Nクラッド層 20 p-GaNキャップ層 21 SiN膜 22 ｐ電極 23 ｎ電極
Claims (3)
- 【請求項１】 ＩｎＧａＮ、ＧａＮおよびＡｌＧａＮの
うち少なくとも一つからなる活性層を有し、ストライプ
状の導波構造を備えた発光ダイオードにおいて、 光出射端面から該端面と対向する端面までの長さが３０
μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする発光ダ
イオード。 - 【請求項２】 前記端面に高反射コーティングが施され
ていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項３】 前記高反射コーティングの反射率が出射
する波長の光に対して５０％以上であることを特徴とす
る請求項２記載の発光ダイオード。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332679A JP2002141551A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 発光ダイオード |
| US09/984,388 US6888165B2 (en) | 2000-10-31 | 2001-10-30 | Light-emitting diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332679A JP2002141551A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002141551A true JP2002141551A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18808853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000332679A Pending JP2002141551A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 発光ダイオード |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6888165B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002141551A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7212556B1 (en) * | 1999-02-17 | 2007-05-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device optical disk apparatus and optical integrated unit |
| JP3767496B2 (ja) * | 2002-03-01 | 2006-04-19 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光型発光素子およびその製造方法、光モジュール、光伝達装置 |
| JP4956119B2 (ja) * | 2006-09-27 | 2012-06-20 | キヤノン株式会社 | 発光素子およびそれを用いた表示素子 |
| KR20110093476A (ko) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | 삼성엘이디 주식회사 | 기상 증착 시스템, 발광소자 제조방법 및 발광소자 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05347430A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-12-27 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光装置 |
| JPH0818097A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Sharp Corp | 発光ダイオード |
| JPH0897514A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-12 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH09307190A (ja) * | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 |
| JPH10270804A (ja) * | 1997-03-26 | 1998-10-09 | Hitachi Ltd | 光情報処理装置およびこれに適した固体光源および半導体発光装置 |
| JPH10321957A (ja) * | 1997-05-16 | 1998-12-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置、半導体発光装置、および光情報処理装置 |
| JPH118439A (ja) * | 1997-06-17 | 1999-01-12 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JPH1174559A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体発光素子および露光装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537433A (en) * | 1993-07-22 | 1996-07-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitter |
| JP3599896B2 (ja) * | 1995-05-19 | 2004-12-08 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法 |
| EP0898345A3 (en) * | 1997-08-13 | 2004-01-02 | Mitsubishi Chemical Corporation | Compound semiconductor light emitting device and method of fabricating the same |
| US6233265B1 (en) * | 1998-07-31 | 2001-05-15 | Xerox Corporation | AlGaInN LED and laser diode structures for pure blue or green emission |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000332679A patent/JP2002141551A/ja active Pending
-
2001
- 2001-10-30 US US09/984,388 patent/US6888165B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05347430A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-12-27 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光装置 |
| JPH0818097A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Sharp Corp | 発光ダイオード |
| JPH0897514A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-12 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH09307190A (ja) * | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 |
| JPH10270804A (ja) * | 1997-03-26 | 1998-10-09 | Hitachi Ltd | 光情報処理装置およびこれに適した固体光源および半導体発光装置 |
| JPH10321957A (ja) * | 1997-05-16 | 1998-12-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置、半導体発光装置、および光情報処理装置 |
| JPH118439A (ja) * | 1997-06-17 | 1999-01-12 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JPH1174559A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体発光素子および露光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020050600A1 (en) | 2002-05-02 |
| US6888165B2 (en) | 2005-05-03 |
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