JP2002280602A - 垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光送信モジュール - Google Patents
垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光送信モジュールInfo
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- H01L33/60—Reflective elements
Abstract
(57)【要約】
【課題】 垂直共振器型発光ダイオードは、素子の応答
特性を高めるためには、素子のサイズを小さくする必要
があるが、素子のサイズを小さくすることにより光出力
が低下してしまう。 【解決手段】 素子表面に光を取り出すための開口部を
有する電極１０１の周辺部において、第１の半導体分布
ブラッグ反射型ミラーにまで到達する光取り出し用の溝
１１１を形成して、素子の側面方向に発光した光を基板
表面方向に取り出すことにより光取り出し効率を改善す
る。
特性を高めるためには、素子のサイズを小さくする必要
があるが、素子のサイズを小さくすることにより光出力
が低下してしまう。 【解決手段】 素子表面に光を取り出すための開口部を
有する電極１０１の周辺部において、第１の半導体分布
ブラッグ反射型ミラーにまで到達する光取り出し用の溝
１１１を形成して、素子の側面方向に発光した光を基板
表面方向に取り出すことにより光取り出し効率を改善す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の一主面と垂
直方向に光を出射する垂直共振器型発光ダイオードに関
する。
直方向に光を出射する垂直共振器型発光ダイオードに関
する。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振器型発光ダイオードは、垂直共
振器型面発光レーザと類似な構造をした発光素子で、光
出射側の反射率を低く設定することにより、レーザ発振
を抑えて動作させる発光素子であり、例えば、IEEE PHO
TONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.10, NO.12, pp.1685-
1687, December 12, 1998により開示されているものが
知られている。
振器型面発光レーザと類似な構造をした発光素子で、光
出射側の反射率を低く設定することにより、レーザ発振
を抑えて動作させる発光素子であり、例えば、IEEE PHO
TONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.10, NO.12, pp.1685-
1687, December 12, 1998により開示されているものが
知られている。
【０００３】垂直共振器型発光ダイオードは、通常のＬ
ＥＤと比べると、共振器構造を有するため、１）発光ス
ペクトル線幅が狭い、２）出射光の指向性が高い、３）
自然放出によるキャリア寿命が短い、などの特徴があ
る。
ＥＤと比べると、共振器構造を有するため、１）発光ス
ペクトル線幅が狭い、２）出射光の指向性が高い、３）
自然放出によるキャリア寿命が短い、などの特徴があ
る。
【０００４】このため、垂直共振器型発光ダイオード
は、光ＬＡＮや光データリンク向けの送信光源として非
常に適しており、特に伝送速度が１００Ｍｂｐｓ〜１Ｇ
ｂｐｓ程度において重要な役割を果たす発光素子である
が、その応答特性は、素子サイズに大きく依存する。
は、光ＬＡＮや光データリンク向けの送信光源として非
常に適しており、特に伝送速度が１００Ｍｂｐｓ〜１Ｇ
ｂｐｓ程度において重要な役割を果たす発光素子である
が、その応答特性は、素子サイズに大きく依存する。
【０００５】即ち、素子サイズが小さいほど、同じ電流
を注入したときの活性層のキャリア密度が高く、また、
発光ダイオードの応答特性を支配するキャリア寿命は、
キャリア密度が高いほど短い。従って、一般に素子サイ
ズが小さいほど素子の応答特性は高くなる。
を注入したときの活性層のキャリア密度が高く、また、
発光ダイオードの応答特性を支配するキャリア寿命は、
キャリア密度が高いほど短い。従って、一般に素子サイ
ズが小さいほど素子の応答特性は高くなる。
【０００６】しかしながら、素子サイズを小さくするこ
とは素子の発光面積を小さくすることを意味しており、
素子サイズを小さくするとそれに伴って光出力も低下し
てしまう問題がある。
とは素子の発光面積を小さくすることを意味しており、
素子サイズを小さくするとそれに伴って光出力も低下し
てしまう問題がある。
【０００７】素子サイズを小さくすることによる光出力
低下の大きな要因としては、垂直共振器型発光ダイオー
ドが平板上の基板の一主面と垂直方向に光を出射する素
子であるにもかかわらず、基板の一主面上の発光面積が
素子サイズの減少に伴って減少してしまうため、実効的
な活性領域の面積に対する基板端面の面積割合が大きく
なり、基板端面側へ漏れる光の割合が大きくなってしま
うことが考えられる。
低下の大きな要因としては、垂直共振器型発光ダイオー
ドが平板上の基板の一主面と垂直方向に光を出射する素
子であるにもかかわらず、基板の一主面上の発光面積が
素子サイズの減少に伴って減少してしまうため、実効的
な活性領域の面積に対する基板端面の面積割合が大きく
なり、基板端面側へ漏れる光の割合が大きくなってしま
うことが考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の垂直
共振器型発光ダイオードは、素子の応答特性を高めるた
めに素子サイズを小さくすると、光出力が低下してしま
う問題があった。
共振器型発光ダイオードは、素子の応答特性を高めるた
めに素子サイズを小さくすると、光出力が低下してしま
う問題があった。
【０００９】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたもので、光出力が大きく且つ応答特性に優れた垂
直共振器型発光ダイオードを提供することを目的とす
る。
されたもので、光出力が大きく且つ応答特性に優れた垂
直共振器型発光ダイオードを提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明では、基板と、その基板上に形
成された第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー層と、そ
の第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー上に形成された
半導体発光層と、その半導体発光層上に形成された第２
半導体分布ブラッグ反射型ミラー層と、その第２半導体
分布ブラッグ反射型ミラー層上に設けられた、前記半導
体発光層からの光取り出し部と、前記第２半導体分布ブ
ラッグ反射型ミラー層上の前記光取り出し部の周囲に設
けられた第１電極と、前記第１半導体分布ブラッグ反射
型ミラー層、半導体発光層、及び第２半導体分布ブラッ
グ反射型ミラー層を介して前記第１電極に通電するよう
に前記基板に形成された第２電極と、前記第１電極周辺
部の前記第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー層、半導
体発光層、及び第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層
が部分的に除去され、前記半導体発光層、及び第２半導
体分布ブラッグ反射型ミラー層の各層を貫通し、且つ第
１半導体分布ブラッグ反射型ミラー層に達するように形
成された溝とを有し、前記溝の内壁が前記溝内に出射し
た前記半導体発光層からの光の一部を反射するように構
成されている垂直共振器型発光ダイオードを提供する。
に、請求項１に係る発明では、基板と、その基板上に形
成された第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー層と、そ
の第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー上に形成された
半導体発光層と、その半導体発光層上に形成された第２
半導体分布ブラッグ反射型ミラー層と、その第２半導体
分布ブラッグ反射型ミラー層上に設けられた、前記半導
体発光層からの光取り出し部と、前記第２半導体分布ブ
ラッグ反射型ミラー層上の前記光取り出し部の周囲に設
けられた第１電極と、前記第１半導体分布ブラッグ反射
型ミラー層、半導体発光層、及び第２半導体分布ブラッ
グ反射型ミラー層を介して前記第１電極に通電するよう
に前記基板に形成された第２電極と、前記第１電極周辺
部の前記第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー層、半導
体発光層、及び第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層
が部分的に除去され、前記半導体発光層、及び第２半導
体分布ブラッグ反射型ミラー層の各層を貫通し、且つ第
１半導体分布ブラッグ反射型ミラー層に達するように形
成された溝とを有し、前記溝の内壁が前記溝内に出射し
た前記半導体発光層からの光の一部を反射するように構
成されている垂直共振器型発光ダイオードを提供する。
【００１１】この構成の垂直共振器型発光ダイオードで
は、第１電極周辺部において、第１半導体分布ブラッグ
反射型ミラー層に達する溝が形成されているため、半導
体発光層で発光した光のうち、素子の側面方向（すなわ
ち半導体発光層の層厚方向と異なる方向）に漏れた光
は、溝の第１電極に近い側の内壁付近から溝内に放射さ
れるとともに、溝の内壁で反射を繰り返しながら、前記
溝が開口している素子表面方向に伝播される。その結
果、従来素子の内部で減衰させてしまっていた半導体発
光層の側面方向への光の大部分を、本構成の垂直共振器
型発光ダイオードでは、素子の外部へ取り出すことが可
能になり、素子の光出力を増大させることが可能とな
る。
は、第１電極周辺部において、第１半導体分布ブラッグ
反射型ミラー層に達する溝が形成されているため、半導
体発光層で発光した光のうち、素子の側面方向（すなわ
ち半導体発光層の層厚方向と異なる方向）に漏れた光
は、溝の第１電極に近い側の内壁付近から溝内に放射さ
れるとともに、溝の内壁で反射を繰り返しながら、前記
溝が開口している素子表面方向に伝播される。その結
果、従来素子の内部で減衰させてしまっていた半導体発
光層の側面方向への光の大部分を、本構成の垂直共振器
型発光ダイオードでは、素子の外部へ取り出すことが可
能になり、素子の光出力を増大させることが可能とな
る。
【００１２】次に、請求項２に係る発明では、溝の内壁
が前記半導体発光層からの光に対し凹なる表面で構成さ
れているため、溝内へ放射された光を、効率よく素子表
面側へ取り出すことが可能となる。
が前記半導体発光層からの光に対し凹なる表面で構成さ
れているため、溝内へ放射された光を、効率よく素子表
面側へ取り出すことが可能となる。
【００１３】また、請求項３に係る発明のように、溝の
断面が略Ｕ字状となるように構成すれば、溝内へ放射さ
れた光を、より効率よく素子表面側へ取り出すことが可
能となる。
断面が略Ｕ字状となるように構成すれば、溝内へ放射さ
れた光を、より効率よく素子表面側へ取り出すことが可
能となる。
【００１４】更に、請求項４に係る発明では、前記溝
は、前記第１電極の周辺部において、略リング状に形成
されているため、半導体発光層の側面全方向への光を溝
内へ放射させ、効率よく素子表面側へ取り出すことが可
能となる。
は、前記第１電極の周辺部において、略リング状に形成
されているため、半導体発光層の側面全方向への光を溝
内へ放射させ、効率よく素子表面側へ取り出すことが可
能となる。
【００１５】請求項５に係る発明では、前記半導体発光
層からの光を反射する前記溝の内壁に、反射膜が設けら
れている垂直共振器型発光ダイオードを提供する。
層からの光を反射する前記溝の内壁に、反射膜が設けら
れている垂直共振器型発光ダイオードを提供する。
【００１６】この構成の垂直共振器型発光ダイオードで
は、半導体発光層からの光を反射する溝の内壁に反射膜
が設けてあるため、溝の内に放射された光は、溝内壁の
反射膜により反射され、溝内の光が溝の周囲の半導体内
部に再入射することがない。従って、溝内へ放射された
光を、より効率よく素子表面側へ取り出すことが可能と
なる。
は、半導体発光層からの光を反射する溝の内壁に反射膜
が設けてあるため、溝の内に放射された光は、溝内壁の
反射膜により反射され、溝内の光が溝の周囲の半導体内
部に再入射することがない。従って、溝内へ放射された
光を、より効率よく素子表面側へ取り出すことが可能と
なる。
【００１７】また、請求項６に係る発明では、前記第１
半導体分布ブラッグ反射型ミラー層、及び第２半導体分
布ブラッグ反射型ミラー層が、少なくとも前記光取り出
し部の下に位置する部分を除き電気的に高抵抗化され、
その高抵抗化された前記第１半導体分布ブラッグ反射型
ミラー層、及び第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層
が前記溝内壁に達するよう形成されている垂直共振器型
発光ダイオードを提供する。
半導体分布ブラッグ反射型ミラー層、及び第２半導体分
布ブラッグ反射型ミラー層が、少なくとも前記光取り出
し部の下に位置する部分を除き電気的に高抵抗化され、
その高抵抗化された前記第１半導体分布ブラッグ反射型
ミラー層、及び第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層
が前記溝内壁に達するよう形成されている垂直共振器型
発光ダイオードを提供する。
【００１８】この構成の垂直共振器型発光ダイオードで
は、第１電極周辺部において、第１半導体分布ブラッグ
反射型ミラー層に達する溝が形成されているため、半導
体発光層で発光した光のうち、素子の側面方向（すなわ
ち半導体発光層の層厚方向と異なる方向）に漏れた光
は、溝の第１電極に近い側の内壁付近から溝内に放射さ
れるとともに、溝の内壁で反射を繰り返しながら、前記
溝が開口している素子表面方向に伝播される。その結
果、従来素子の内部で減衰させてしまっていた半導体発
光層の側面方向への光の大部分を、本構成の垂直共振器
型発光ダイオードでは、素子の外部へ取り出すことが可
能になり、素子の光出力を増大させることが可能とな
る。
は、第１電極周辺部において、第１半導体分布ブラッグ
反射型ミラー層に達する溝が形成されているため、半導
体発光層で発光した光のうち、素子の側面方向（すなわ
ち半導体発光層の層厚方向と異なる方向）に漏れた光
は、溝の第１電極に近い側の内壁付近から溝内に放射さ
れるとともに、溝の内壁で反射を繰り返しながら、前記
溝が開口している素子表面方向に伝播される。その結
果、従来素子の内部で減衰させてしまっていた半導体発
光層の側面方向への光の大部分を、本構成の垂直共振器
型発光ダイオードでは、素子の外部へ取り出すことが可
能になり、素子の光出力を増大させることが可能とな
る。
【００１９】また、溝の内壁面の一部が高抵抗化してい
るため、溝内壁の表面に沿って漏れ電流が流れることが
ない。従って、溝内壁の表面に劣化防止のための保護膜
等を設けなくても信頼性の高い素子を得ることができ
る。
るため、溝内壁の表面に沿って漏れ電流が流れることが
ない。従って、溝内壁の表面に劣化防止のための保護膜
等を設けなくても信頼性の高い素子を得ることができ
る。
【００２０】更に、請求項７に係る発明では、前記第１
半導体分布ブラッグ反射型ミラー層、及び第２半導体分
布ブラッグ反射型ミラー層が、Ａｌ組成の高い半導体層
を有し、その半導体層の一部が前記溝から選択的に横方
向に酸化されている垂直共振器型発光ダイオードを提供
する。
半導体分布ブラッグ反射型ミラー層、及び第２半導体分
布ブラッグ反射型ミラー層が、Ａｌ組成の高い半導体層
を有し、その半導体層の一部が前記溝から選択的に横方
向に酸化されている垂直共振器型発光ダイオードを提供
する。
【００２１】この構成の垂直共振器型発光ダイオードで
は、選択的に酸化された層の屈折率が小さいので、半導
体発光層側面方向の光を二つの選択酸化層の間に閉じ込
めることができる。この閉じ込めにより溝内に達するま
での光の減衰を抑制し、溝から効率よく光を取り出すこ
とができる。
は、選択的に酸化された層の屈折率が小さいので、半導
体発光層側面方向の光を二つの選択酸化層の間に閉じ込
めることができる。この閉じ込めにより溝内に達するま
での光の減衰を抑制し、溝から効率よく光を取り出すこ
とができる。
【００２２】請求項８に係る発明では、前記半導体発光
層が、Ｉｎ1-x(Ｇａ1-yＡｌy)xＰ系材料の活性層を有
し、発光波長が６２０〜６９０ｎｍである垂直共振器型
発光ダイオードを提供する。
層が、Ｉｎ1-x(Ｇａ1-yＡｌy)xＰ系材料の活性層を有
し、発光波長が６２０〜６９０ｎｍである垂直共振器型
発光ダイオードを提供する。
【００２３】この構成の垂直共振器型発光ダイオードで
は、プラスチック光ファイバの伝送損失が小さい赤色波
長帯で発光が得られるので、プラスチックファイバを使
った光伝送用の送信光源に適した光源を得ることが可能
である。
は、プラスチック光ファイバの伝送損失が小さい赤色波
長帯で発光が得られるので、プラスチックファイバを使
った光伝送用の送信光源に適した光源を得ることが可能
である。
【００２４】請求項９に係る発明では、本発明の垂直共
振器型発光ダイオードと、その垂直共振器型発光ダイオ
ードの光取り出し部及び溝からの光を入射させる光ファ
イバーと有する光送信モジュールを提供する。
振器型発光ダイオードと、その垂直共振器型発光ダイオ
ードの光取り出し部及び溝からの光を入射させる光ファ
イバーと有する光送信モジュールを提供する。
【００２５】本発明の垂直共振器型発光ダイオードの発
光面積は非常に大きいが、プラスチックファイバによれ
ばコア径が非常に大きな光ファイバを得ることができる
ため、溝からの光も効率よく光ファイバに結合させるこ
とが可能である。
光面積は非常に大きいが、プラスチックファイバによれ
ばコア径が非常に大きな光ファイバを得ることができる
ため、溝からの光も効率よく光ファイバに結合させるこ
とが可能である。
【００２６】請求項１０に係る発明では、前記光ファイ
バーの受光端の直径を垂直共振器型発光ダイオードの溝
の直径よりも充分に大きくした光送信モジュールを提供
する。
バーの受光端の直径を垂直共振器型発光ダイオードの溝
の直径よりも充分に大きくした光送信モジュールを提供
する。
【００２７】この構成の光送信モジュールによれば、垂
直共振器型発光ダイオードの発光光を損失なく光ファイ
バーに結合させることができる。
直共振器型発光ダイオードの発光光を損失なく光ファイ
バーに結合させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。 （第１の実施形態）本発明の第１の実施形態は、活性層
にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸構造を用いた、発光波
長が約６６５ｎｍの赤色垂直共振器型発光ダイオードで
ある。
面を用いて説明する。 （第１の実施形態）本発明の第１の実施形態は、活性層
にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸構造を用いた、発光波
長が約６６５ｎｍの赤色垂直共振器型発光ダイオードで
ある。
【００２９】図１は、本実施形態に係わる垂直共振器型
ダイオードの概略構成を示す断面図である。また、図２
は、図１により示される垂直共振器型発光ダイオードの
素子上面の概略構成を示す。尚、図２に示される一点鎖
線Ａ−Ａ’における断面が図１に相当する。
ダイオードの概略構成を示す断面図である。また、図２
は、図１により示される垂直共振器型発光ダイオードの
素子上面の概略構成を示す。尚、図２に示される一点鎖
線Ａ−Ａ’における断面が図１に相当する。
【００３０】本実施形態に係わる垂直共振器型ダイオー
ドでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１０８の一主面上に、ｎ型の
ＡｌＧａＡｓ系分布反射型ミラー（以下、分布反射型ミ
ラーをＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラー
と称する。）１０７、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１
０６、発光ピーク波長が６５５ｎｍとなるように調整さ
れたＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸活性層１０５、ｐ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０４、ＡｌＧａＡｓ系ｐ型
ＤＢＲミラー１０３、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２
がＭＯＣＶＤ法により順次結晶成長される。
ドでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１０８の一主面上に、ｎ型の
ＡｌＧａＡｓ系分布反射型ミラー（以下、分布反射型ミ
ラーをＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラー
と称する。）１０７、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１
０６、発光ピーク波長が６５５ｎｍとなるように調整さ
れたＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸活性層１０５、ｐ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０４、ＡｌＧａＡｓ系ｐ型
ＤＢＲミラー１０３、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２
がＭＯＣＶＤ法により順次結晶成長される。
【００３１】また、ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラーには、
光学膜厚が共振波長(６６５ｎｍ)の１／４の厚さとなる
ようＡｌ0.98Ｇａ0.02ＡｓとＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとを交
互に積層した構造が用られる。
光学膜厚が共振波長(６６５ｎｍ)の１／４の厚さとなる
ようＡｌ0.98Ｇａ0.02ＡｓとＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとを交
互に積層した構造が用られる。
【００３２】ｎ側ＤＢＲミラーには、Ａｌ0.98Ｇａ0.02
Ａｓから３０．５周期の積層が繰り返され、最終層をＡ
ｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓとした構造が採用される。一方、ｐ
側ＤＢＲミラーには、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓから１０周
期の積層が繰り返され、最終層をＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓと
した構造が採用される。これにより、活性層の上下のＤ
ＢＲミラーによる共振器構造の共振波長は約６６５ｎｍ
となるように構成される。
Ａｓから３０．５周期の積層が繰り返され、最終層をＡ
ｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓとした構造が採用される。一方、ｐ
側ＤＢＲミラーには、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓから１０周
期の積層が繰り返され、最終層をＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓと
した構造が採用される。これにより、活性層の上下のＤ
ＢＲミラーによる共振器構造の共振波長は約６６５ｎｍ
となるように構成される。
【００３３】また、発光領域となる直径７０μｍの円形
領域を除いた領域には、選択的にプロトンがイオン注入
され高抵抗領域１１０が形成され、電流狭窄部が設けら
れる。このとき、イオン注入条件は加速電圧２００ｋ
Ｖ、ドーズ量１×１０15ｃｍ-2である。このような半導
体層の最上層であるｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２の
表面に、図２に示されるようなパターンのｐ側電極１０
１、及びボンディングパッド１０１ａが形成される。図
示されるように、ｐ側電極１０１においては、光を取り
出すために、発光領域の直上に直径６０μｍの円形の開
口部が設けられる。
領域を除いた領域には、選択的にプロトンがイオン注入
され高抵抗領域１１０が形成され、電流狭窄部が設けら
れる。このとき、イオン注入条件は加速電圧２００ｋ
Ｖ、ドーズ量１×１０15ｃｍ-2である。このような半導
体層の最上層であるｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２の
表面に、図２に示されるようなパターンのｐ側電極１０
１、及びボンディングパッド１０１ａが形成される。図
示されるように、ｐ側電極１０１においては、光を取り
出すために、発光領域の直上に直径６０μｍの円形の開
口部が設けられる。
【００３４】更に、ｐ側電極１０１、及びボンディング
パッド１０１ａの周囲は、ＧａＡｓ基板１０８に達する
まで選択的にエッチングされ、断面が略Ｕ字状の溝１１
１が形成される。この溝１１１のうち、少なくとも前記
開口部を囲むｐ側電極１０１の周辺部に設けられた略リ
ング状の溝は、前記ｐ側電極１０１の開口部下の電流注
入領域から発光した光のうちの素子側面方向に広がる光
を溝内で反射させ、そのような反射を繰り返しながらｐ
側電極１０１の設けられた素子表面側へ導くように形成
される。
パッド１０１ａの周囲は、ＧａＡｓ基板１０８に達する
まで選択的にエッチングされ、断面が略Ｕ字状の溝１１
１が形成される。この溝１１１のうち、少なくとも前記
開口部を囲むｐ側電極１０１の周辺部に設けられた略リ
ング状の溝は、前記ｐ側電極１０１の開口部下の電流注
入領域から発光した光のうちの素子側面方向に広がる光
を溝内で反射させ、そのような反射を繰り返しながらｐ
側電極１０１の設けられた素子表面側へ導くように形成
される。
【００３５】前記略リング状の溝の断面形状としては、
略Ｕ字状に限らずＶ字状でも良く、溝幅が溝底部ほど狭
くなるような形状であれば効率よく光を表面側へ取り出
すことができる。しかしながら、前記略リング状の溝
は、前記素子側面方向に広がる光をｐ側電極１０１の設
けられた素子表面側へ導くために、次に説明するような
表面状態の内側壁部分１１１ａ、及び溝１１１の外側に
残された半導体層により形作られる外側壁部分１１１ｂ
が必要である。
略Ｕ字状に限らずＶ字状でも良く、溝幅が溝底部ほど狭
くなるような形状であれば効率よく光を表面側へ取り出
すことができる。しかしながら、前記略リング状の溝
は、前記素子側面方向に広がる光をｐ側電極１０１の設
けられた素子表面側へ導くために、次に説明するような
表面状態の内側壁部分１１１ａ、及び溝１１１の外側に
残された半導体層により形作られる外側壁部分１１１ｂ
が必要である。
【００３６】即ち、外側壁部分１１１ｂは、前記素子側
面方向に広がる光を溝１１１内に反射するか、或いは素
子表面側へ効率よく反射する表面状態が必要である。一
方、内側壁部分１１１ａは、前記素子側面方向に広がる
光を溝１１１内に放射する必要があるばかりでなく、溝
１１１内に放射された光が内側壁部分１１１ａに入射す
る角度で外側壁部分１１１ｂにより反射された場合に
は、その光を更に溝１１１内に反射するか、或いは素子
表面側へ効率よく反射する表面状態が必要である。
面方向に広がる光を溝１１１内に反射するか、或いは素
子表面側へ効率よく反射する表面状態が必要である。一
方、内側壁部分１１１ａは、前記素子側面方向に広がる
光を溝１１１内に放射する必要があるばかりでなく、溝
１１１内に放射された光が内側壁部分１１１ａに入射す
る角度で外側壁部分１１１ｂにより反射された場合に
は、その光を更に溝１１１内に反射するか、或いは素子
表面側へ効率よく反射する表面状態が必要である。
【００３７】このような、内側壁部分１１１ａ、及び外
側壁部分１１１ｂの表面状態を得るために、溝１１１内
の表面の平滑度や、底部から内側壁部分１１１ａ及び外
側壁部分１１１ｂ上端にかけての傾斜並びに、内側壁部
分１１１ａ及び外側壁部分１１１ａ表面の曲率等は反射
効果を考慮して適切なエッチング条件により制御され
る。
側壁部分１１１ｂの表面状態を得るために、溝１１１内
の表面の平滑度や、底部から内側壁部分１１１ａ及び外
側壁部分１１１ｂ上端にかけての傾斜並びに、内側壁部
分１１１ａ及び外側壁部分１１１ａ表面の曲率等は反射
効果を考慮して適切なエッチング条件により制御され
る。
【００３８】尚、ｎ型ＧａＡｓ基板１０８の下面には、
裏面研磨が施され、全面にｎ側電極１０９が形成され
る。
裏面研磨が施され、全面にｎ側電極１０９が形成され
る。
【００３９】このようにして作製した垂直共振器型発光
ダイオードでは、素子側面方向に広がる光を素子表面側
へ効率よく取り出せるので、光出力を増大させることが
可能である。
ダイオードでは、素子側面方向に広がる光を素子表面側
へ効率よく取り出せるので、光出力を増大させることが
可能である。
【００４０】図３は、図１に示した本発明の垂直共振器
型発光ダイオードと、７０μｍの円形領域に電流を狭窄
させた従来の垂直共振器型発光ダイオードの光出力特性
を示したものである。丸プロットの在る曲線が本発明、
四角プロットの在る曲線が従来の垂直共振器型発光ダイ
オードの光出力特性である。溝１１１を設けた本発明の
垂直共振器型発光ダイオードでは、通電電流２５ｍＡに
おいて、従来に較べ少なくとも光出力２０％の増大が確
認できた。 （第２の実施形態）本発明の第２の実施形態も、前記第
１の実施形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重
量子井戸構造を用いた、発光波長が約６６５ｎｍの赤色
垂直共振器型発光ダイオードである。
型発光ダイオードと、７０μｍの円形領域に電流を狭窄
させた従来の垂直共振器型発光ダイオードの光出力特性
を示したものである。丸プロットの在る曲線が本発明、
四角プロットの在る曲線が従来の垂直共振器型発光ダイ
オードの光出力特性である。溝１１１を設けた本発明の
垂直共振器型発光ダイオードでは、通電電流２５ｍＡに
おいて、従来に較べ少なくとも光出力２０％の増大が確
認できた。 （第２の実施形態）本発明の第２の実施形態も、前記第
１の実施形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重
量子井戸構造を用いた、発光波長が約６６５ｎｍの赤色
垂直共振器型発光ダイオードである。
【００４１】図４は、本発明の第２の実施形態に係わる
垂直共振器型発光ダイオードの概略構成を示す断面図で
ある。また図５は、図４により示される垂直共振器型発
光ダイオードの素子上面の概略構成を示す。尚、図５に
示される一点鎖線Ｂ−Ｂ’における断面が図４に相当す
る。
垂直共振器型発光ダイオードの概略構成を示す断面図で
ある。また図５は、図４により示される垂直共振器型発
光ダイオードの素子上面の概略構成を示す。尚、図５に
示される一点鎖線Ｂ−Ｂ’における断面が図４に相当す
る。
【００４２】本実施形態に係わる垂直共振器型ダイオー
ドは、前記第１の実施形態と比較すると、溝２１１の外
側壁部分２１１ｂに光を反射するための金属反射膜２１
３が設けられていること、溝２１１が閉じたリング状に
されていること、及び溝２１１内にＳｉＯ2膜２１２が
設けられていること等は異なっているが、他の構成は前
記第１の実施形態と同様である。
ドは、前記第１の実施形態と比較すると、溝２１１の外
側壁部分２１１ｂに光を反射するための金属反射膜２１
３が設けられていること、溝２１１が閉じたリング状に
されていること、及び溝２１１内にＳｉＯ2膜２１２が
設けられていること等は異なっているが、他の構成は前
記第１の実施形態と同様である。
【００４３】従って、本実施形態に係わる垂直共振器型
ダイオードにおいても、ｎ型ＧａＡｓ基板２０８の一主
面上に、ｎ型のＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２０７、ｎ
型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層２０６、ＩｎＧａＡｌＰ系
多重量子井戸活性層２０５、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層２０４、ＡｌＧａＡｓ系ｐ型ＤＢＲミラー２０３、
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０２、高抵抗領域２１０に
よる電流狭窄部が存在し、更に、ｎ型ＧａＡｓ基板２０
８の研磨された下面全面には、ｎ側電極２０９が前記第
１の実施形態と同様に設けられている。
ダイオードにおいても、ｎ型ＧａＡｓ基板２０８の一主
面上に、ｎ型のＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２０７、ｎ
型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層２０６、ＩｎＧａＡｌＰ系
多重量子井戸活性層２０５、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッ
ド層２０４、ＡｌＧａＡｓ系ｐ型ＤＢＲミラー２０３、
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０２、高抵抗領域２１０に
よる電流狭窄部が存在し、更に、ｎ型ＧａＡｓ基板２０
８の研磨された下面全面には、ｎ側電極２０９が前記第
１の実施形態と同様に設けられている。
【００４４】本実施形態では、前記ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層２０２、及び高抵抗領域２１０による電流狭窄部
までが前記第１の実施形態と同様に設けられたものに、
内縁径１００μｍで、外縁径１４０μｍのリング状の溝
２１１が前記電流狭窄部に対し同心円状にｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２０２表面からエッチングにより形成され
る。
クト層２０２、及び高抵抗領域２１０による電流狭窄部
までが前記第１の実施形態と同様に設けられたものに、
内縁径１００μｍで、外縁径１４０μｍのリング状の溝
２１１が前記電流狭窄部に対し同心円状にｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２０２表面からエッチングにより形成され
る。
【００４５】溝２１１が形成された後で、溝２１１内の
表面及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０２表面は、化学
気相成長法（ＣＶＤ）により堆積されたＳｉＯ2膜２１
２で覆われるが、高抵抗領域２１０に囲まれた電流狭窄
部上の少なくとも直径７０μｍの範囲においては、Ｓｉ
Ｏ2膜２１２が円形状に除去され、ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層２０２表面が発光光の取り出し部として露出され
る。
表面及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０２表面は、化学
気相成長法（ＣＶＤ）により堆積されたＳｉＯ2膜２１
２で覆われるが、高抵抗領域２１０に囲まれた電流狭窄
部上の少なくとも直径７０μｍの範囲においては、Ｓｉ
Ｏ2膜２１２が円形状に除去され、ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層２０２表面が発光光の取り出し部として露出され
る。
【００４６】また、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０２表
面には、その面内での内径が６０μｍ、外径が８０μｍ
のリング状のｐ側電極２０１が、溝２１１の外側壁部分
２１１ｂには光を反射するための金属反射膜２１３が、
更に、溝２１１の外側になるＳｉＯ2膜２１２上には、
ｐ側電極２０１と接続する接続部２０１ｂを有するボン
ディングパッド２０１ａが、夫々ＴｉＰｔＡｕ等の金属
層として形成される。
面には、その面内での内径が６０μｍ、外径が８０μｍ
のリング状のｐ側電極２０１が、溝２１１の外側壁部分
２１１ｂには光を反射するための金属反射膜２１３が、
更に、溝２１１の外側になるＳｉＯ2膜２１２上には、
ｐ側電極２０１と接続する接続部２０１ｂを有するボン
ディングパッド２０１ａが、夫々ＴｉＰｔＡｕ等の金属
層として形成される。
【００４７】尚、前記溝２１１、ｐ側電極２０１、金属
反射膜２１３、及び発光光の取り出し部は、電流狭窄部
と同心円状に配置されるが、これらｐ側電極２０１、金
属反射膜２１３、ボンディングパッド２０１ａ及び接続
部２０１ｂは、次のようなリフト・オフ法により、同時
に形成することができる。
反射膜２１３、及び発光光の取り出し部は、電流狭窄部
と同心円状に配置されるが、これらｐ側電極２０１、金
属反射膜２１３、ボンディングパッド２０１ａ及び接続
部２０１ｂは、次のようなリフト・オフ法により、同時
に形成することができる。
【００４８】即ち、電流狭窄部上のｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層２０２表面が露出された発光光の取り出し部と、
ｐ側電極２０１の外周縁（リング状電極の中心から４０
μｍ）より外側のＳｉＯ2膜２１２上、並びに溝２１１
の内側壁部２１１ａ、更にはボンディングパッド２０１
ａ及び接続部２０１ｂの形成予定部を除く、溝２１１よ
りも外側のＳｉＯ2膜２１２上にレジスト層を形成し、
その後にＴｉＰｔＡｕ層を全面に被着する。この状態で
前記レジスト層をその上にある金属層と共に除去するこ
とで各金属層は同時にパターニングされる。
クト層２０２表面が露出された発光光の取り出し部と、
ｐ側電極２０１の外周縁（リング状電極の中心から４０
μｍ）より外側のＳｉＯ2膜２１２上、並びに溝２１１
の内側壁部２１１ａ、更にはボンディングパッド２０１
ａ及び接続部２０１ｂの形成予定部を除く、溝２１１よ
りも外側のＳｉＯ2膜２１２上にレジスト層を形成し、
その後にＴｉＰｔＡｕ層を全面に被着する。この状態で
前記レジスト層をその上にある金属層と共に除去するこ
とで各金属層は同時にパターニングされる。
【００４９】また、最後に裏面研磨の上ｎ側電極２０９
が形成されるのは前記第１の実施形態と同様である。
が形成されるのは前記第１の実施形態と同様である。
【００５０】このような垂直共振器型発光ダイオードで
は、溝２１１により、第１の実施形態と同様に光取り出
し効率を高くすることができる。更に、リング状の溝２
１１の外側壁面２１１ｂにｐ側電極２０１と同じ金属層
を用いた金属反射膜２１３が形成されているため、溝２
１１の外側壁面２１１ｂでの反射率が第１の実施形態よ
り高くなり、光取り出し効率もより高くなる。 （第３の実施形態）図６は、本発明の第３の実施形態に
係わる垂直共振器型発光ダイオードの概略構成を示す断
面図である。本発明の第３の実施形態も、前記第１の実
施形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井
戸構造を用いた、発光波長が約６６５ｎｍの赤色垂直共
振器型発光ダイオードである。
は、溝２１１により、第１の実施形態と同様に光取り出
し効率を高くすることができる。更に、リング状の溝２
１１の外側壁面２１１ｂにｐ側電極２０１と同じ金属層
を用いた金属反射膜２１３が形成されているため、溝２
１１の外側壁面２１１ｂでの反射率が第１の実施形態よ
り高くなり、光取り出し効率もより高くなる。 （第３の実施形態）図６は、本発明の第３の実施形態に
係わる垂直共振器型発光ダイオードの概略構成を示す断
面図である。本発明の第３の実施形態も、前記第１の実
施形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井
戸構造を用いた、発光波長が約６６５ｎｍの赤色垂直共
振器型発光ダイオードである。
【００５１】本実施形態に係わる垂直共振器型ダイオー
ドでは、ｎ型ＧａＡｓ基板３０８の一主面上に、ｎ型の
ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー３０７、ｎ型ＩｎＧａＡｌ
Ｐクラッド層３０６、発光ピーク波長が６５５ｎｍとな
るように調整されたＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸活性
層３０５、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３０４、Ａｌ
ＧａＡｓ系ｐ型ＤＢＲミラー３０３、ｐ型ＧａＡｓコン
タクト層３０２がＭＯＣＶＤ法により順次結晶成長され
る。
ドでは、ｎ型ＧａＡｓ基板３０８の一主面上に、ｎ型の
ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー３０７、ｎ型ＩｎＧａＡｌ
Ｐクラッド層３０６、発光ピーク波長が６５５ｎｍとな
るように調整されたＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸活性
層３０５、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３０４、Ａｌ
ＧａＡｓ系ｐ型ＤＢＲミラー３０３、ｐ型ＧａＡｓコン
タクト層３０２がＭＯＣＶＤ法により順次結晶成長され
る。
【００５２】また、ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラーには、
光学膜厚が共振波長(６６５ｎｍ)の１／４の厚さとなる
ようＡｌ0.98Ｇａ0.02ＡｓとＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとを交
互に積層した構造が用られる。
光学膜厚が共振波長(６６５ｎｍ)の１／４の厚さとなる
ようＡｌ0.98Ｇａ0.02ＡｓとＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとを交
互に積層した構造が用られる。
【００５３】ｎ側ＤＢＲミラーには、Ａｌ0.98Ｇａ0.02
Ａｓから３０．５周期の積層が繰り返されるが、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系多重量子井戸活性層３０５に最も近い最終層
は、一部が後で説明する選択酸化層３１０となるＡｌＡ
ｓとされる。一方、ｐ側ＤＢＲミラーでは、ＩｎＧａＡ
ｌＰ系多重量子井戸活性層３０５に最も近い最初の層が
前記選択酸化層３１０となるＡｌＡｓとされ、Ａｌ0.98
Ｇａ0.02Ａｓから１０周期の積層が繰り返され、最終層
をＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとした構造が採用される。これに
より、活性層の上下のＤＢＲミラーによる共振器構造の
共振波長は約６６５ｎｍとなるように構成される。
Ａｓから３０．５周期の積層が繰り返されるが、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系多重量子井戸活性層３０５に最も近い最終層
は、一部が後で説明する選択酸化層３１０となるＡｌＡ
ｓとされる。一方、ｐ側ＤＢＲミラーでは、ＩｎＧａＡ
ｌＰ系多重量子井戸活性層３０５に最も近い最初の層が
前記選択酸化層３１０となるＡｌＡｓとされ、Ａｌ0.98
Ｇａ0.02Ａｓから１０周期の積層が繰り返され、最終層
をＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓとした構造が採用される。これに
より、活性層の上下のＤＢＲミラーによる共振器構造の
共振波長は約６６５ｎｍとなるように構成される。
【００５４】また、このような半導体層の最上層である
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２の表面からＧａＡｓ基
板３０８に達するまで前記各半導体層が選択的にエッチ
ングされ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２の表面にお
いて、内径１００μｍ、外径１４０μｍとなるようなリ
ング状で断面が略Ｕ字状の溝３１１が形成される。
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２の表面からＧａＡｓ基
板３０８に達するまで前記各半導体層が選択的にエッチ
ングされ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０２の表面にお
いて、内径１００μｍ、外径１４０μｍとなるようなリ
ング状で断面が略Ｕ字状の溝３１１が形成される。
【００５５】更に、活性層上下のＤＢＲミラーに形成さ
れたＡｌＡｓ層は、水蒸気雰囲気中の熱処理により、溝
３１１内の露出部分から横方向に酸化され、リング状の
溝３１１の中心から直径７０μｍの範囲を残して選択酸
化層３１０とされ、電流狭窄構造が設けられる。
れたＡｌＡｓ層は、水蒸気雰囲気中の熱処理により、溝
３１１内の露出部分から横方向に酸化され、リング状の
溝３１１の中心から直径７０μｍの範囲を残して選択酸
化層３１０とされ、電流狭窄構造が設けられる。
【００５６】前記選択酸化層３１０が形成された後で、
溝３１１内の表面及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０２
表面は、化学気相成長法（ＣＶＤ）により堆積されたＳ
ｉＯ 2膜３１２で覆われるが、選択酸化層３１０に囲ま
れた電流狭窄部上の少なくとも直径７０μｍの範囲にお
いては、ＳｉＯ2膜３１２が円形状に除去され、ｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層３０２表面が発光光の取り出し部と
して露出される。
溝３１１内の表面及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０２
表面は、化学気相成長法（ＣＶＤ）により堆積されたＳ
ｉＯ 2膜３１２で覆われるが、選択酸化層３１０に囲ま
れた電流狭窄部上の少なくとも直径７０μｍの範囲にお
いては、ＳｉＯ2膜３１２が円形状に除去され、ｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層３０２表面が発光光の取り出し部と
して露出される。
【００５７】また、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０２表
面の前記発光光取り出し部の周りには、その面内での内
径が６０μｍ、外径が８０μｍのリング状のｐ側電極３
０１が、更に、溝３１１の外側になるＳｉＯ2膜３１２
上には、ｐ側電極３０１と接続する接続部を有するボン
ディングパッドが、夫々ＴｉＰｔＡｕ等の金属層として
形成される。
面の前記発光光取り出し部の周りには、その面内での内
径が６０μｍ、外径が８０μｍのリング状のｐ側電極３
０１が、更に、溝３１１の外側になるＳｉＯ2膜３１２
上には、ｐ側電極３０１と接続する接続部を有するボン
ディングパッドが、夫々ＴｉＰｔＡｕ等の金属層として
形成される。
【００５８】また、最後に裏面研磨の上、ｎ側電極３０
９が形成されるのは前記第１及び第２の実施形態と同様
である。
９が形成されるのは前記第１及び第２の実施形態と同様
である。
【００５９】このような垂直共振器型発光ダイオードで
は、溝３１１により、第１の実施形態と同様に光取り出
し効率を高くすることができる。更に、発光層の上下に
設けられたＡｌＡｓ層の選択酸化層３１０は屈折率が小
さいため、上下の選択酸化層３１０間に入射した光は二
つの選択酸化層３１０の間に閉じ込められ、溝３１１か
ら効率よく外部へ取り出すことができる。 （第４の実施形態）本発明の第４の実施形態は、上述し
た第１の実施形態乃至第３の実施形態の赤色垂直共振器
型発光ダイオードとプラスチック製光ファイバとを組合
せた光送信モジュールである。
は、溝３１１により、第１の実施形態と同様に光取り出
し効率を高くすることができる。更に、発光層の上下に
設けられたＡｌＡｓ層の選択酸化層３１０は屈折率が小
さいため、上下の選択酸化層３１０間に入射した光は二
つの選択酸化層３１０の間に閉じ込められ、溝３１１か
ら効率よく外部へ取り出すことができる。 （第４の実施形態）本発明の第４の実施形態は、上述し
た第１の実施形態乃至第３の実施形態の赤色垂直共振器
型発光ダイオードとプラスチック製光ファイバとを組合
せた光送信モジュールである。
【００６０】図７は、本実施形態に係わる光送信モジュ
ールの光結合の要部構成を示した断面図である。第１の
実施形態乃至第３の実施形態で詳述した光取り出し溝の
設けられた赤色垂直共振器型発光ダイオード７０４は、
ヒートシンクを兼ねるサブマウント７０３上に実装さ
れ、パッケージケース７０２中に組み込まれる。
ールの光結合の要部構成を示した断面図である。第１の
実施形態乃至第３の実施形態で詳述した光取り出し溝の
設けられた赤色垂直共振器型発光ダイオード７０４は、
ヒートシンクを兼ねるサブマウント７０３上に実装さ
れ、パッケージケース７０２中に組み込まれる。
【００６１】赤色垂直共振器型発光ダイオード７０４の
直上からサブマウント７０３とは反対方向に伸びるプラ
スチック製光ファイバ７０１は、コア部７０１ａの中心
軸に赤色垂直共振器型発光ダイオード７０４から放射さ
れる光の中心が一致するように光学的に位置決めされて
パッケージケース７０２と結合される。
直上からサブマウント７０３とは反対方向に伸びるプラ
スチック製光ファイバ７０１は、コア部７０１ａの中心
軸に赤色垂直共振器型発光ダイオード７０４から放射さ
れる光の中心が一致するように光学的に位置決めされて
パッケージケース７０２と結合される。
【００６２】この光送信モジュールに組み込まれた赤色
垂直共振器型発光ダイオード７０４のチップサイズは、
約４００μｍ×４００μｍで、ｐ側電極の発光光取り出
し部の直径は７０μｍ、その周辺を取り囲む溝の外径は
１５０μｍである。
垂直共振器型発光ダイオード７０４のチップサイズは、
約４００μｍ×４００μｍで、ｐ側電極の発光光取り出
し部の直径は７０μｍ、その周辺を取り囲む溝の外径は
１５０μｍである。
【００６３】一方、プラスチック製光ファイバ７０１に
はマルチステップ型のファイバを採用した。マルチステ
ップ型プラスチック製光ファイバのコア径は、７００μ
ｍであり、クラッド部７０１ｂの外径は７５０μｍであ
る。
はマルチステップ型のファイバを採用した。マルチステ
ップ型プラスチック製光ファイバのコア径は、７００μ
ｍであり、クラッド部７０１ｂの外径は７５０μｍであ
る。
【００６４】従って、赤色垂直共振器型発光ダイオード
７０４の溝を含む全発光径に対して、プラスチック光フ
ァイバのコア径は４倍以上の大きさがあり、赤色垂直共
振器型発光ダイオード７０４のプラスチック製光ファイ
バ７０１側への光は、充分にコア部７０１ａに入射す
る。
７０４の溝を含む全発光径に対して、プラスチック光フ
ァイバのコア径は４倍以上の大きさがあり、赤色垂直共
振器型発光ダイオード７０４のプラスチック製光ファイ
バ７０１側への光は、充分にコア部７０１ａに入射す
る。
【００６５】このような構成の光送信モジュールでは、
従来の発光ダイオードを用いた光送信モジュールと比
べ、光源の光出力が増大した分だけ、伝送距離を長くす
ることが可能である。尚、図７では、モジュールとして
の光結合の要部構成のみを示したが、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲において、駆動用のＩＣ、レンズなどの光
学部品、及びモールド用樹脂等を構成要素として含むも
のであって良い。
従来の発光ダイオードを用いた光送信モジュールと比
べ、光源の光出力が増大した分だけ、伝送距離を長くす
ることが可能である。尚、図７では、モジュールとして
の光結合の要部構成のみを示したが、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲において、駆動用のＩＣ、レンズなどの光
学部品、及びモールド用樹脂等を構成要素として含むも
のであって良い。
【００６６】上述の本願の実施形態においては、何れ
も、赤色の垂直共振器型発光ダイオードについて説明し
たが、赤色に限らず種々の発光波長の垂直共振器型発光
ダイオードを用いることができる。また、本発明は各実
施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
も、赤色の垂直共振器型発光ダイオードについて説明し
たが、赤色に限らず種々の発光波長の垂直共振器型発光
ダイオードを用いることができる。また、本発明は各実
施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
【００６７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、垂直共振器型発光ダイオードの発光領域の周辺部
に、基板側のＤＢＲミラーにまで到達する溝が形成され
ているため、電流注入で発光した光のうち、素子の側面
方向に広がった光を溝を介して素子の表面側へ取り出す
ことが可能である。これにより、垂直共振器型発光ダイ
オードの光取り出し効率が改善され、光出力が増大す
る。
れば、垂直共振器型発光ダイオードの発光領域の周辺部
に、基板側のＤＢＲミラーにまで到達する溝が形成され
ているため、電流注入で発光した光のうち、素子の側面
方向に広がった光を溝を介して素子の表面側へ取り出す
ことが可能である。これにより、垂直共振器型発光ダイ
オードの光取り出し効率が改善され、光出力が増大す
る。
【図１】 第１の実施形態に係わる垂直共振器型発光ダ
イオードの構成を示す断面図。
イオードの構成を示す断面図。
【図２】 第１の実施形態に係わる垂直共振器型発光ダ
イオードの部分上面図。
イオードの部分上面図。
【図３】 本発明の効果を示す光出力特性図
【図４】 第２の実施形態に係わる垂直共振器型発光ダ
イオードの構成を示す断面図。
イオードの構成を示す断面図。
【図５】 第２の実施形態に係わる垂直共振器型発光ダ
イオードの部分上面図。
イオードの部分上面図。
【図６】 第３の実施形態に係わる垂直共振器型発光ダ
イオードの構成を示す断面図。
イオードの構成を示す断面図。
【図７】 第４の実施形態に係わる光送信モジュールの
要部断面図。
要部断面図。
１０１，２０１，３０１…ｐ側電極 １０２，２０２，３０２…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 １０３，２０３，３０３…ＡｌＧａＡｓ系ｐ型ＤＢＲミ
ラー １０４，２０４，３０４…ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド
層 １０５，２０５，３０５…ＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱＷ活性
層 １０６，２０６，３０６…ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド
層 １０７，２０７，３０７…ＡｌＧａＡｓ系ｎ型ＤＢＲミ
ラー １０８，２０８，３０８…ｎ型ＧａＡｓ基板 １０９，２０９，３０９…ｎ側電極 １１０，２０２…高抵抗領域 ３１０…選択酸化層 １１１，２１１，３１１…溝 ２１２，３１２…ＳｉＯ2膜 ２１３…金属反射膜 ７０１…プラスチック製光ファイバ ７０１ａ…コア部 ７０１ｂ…クラッド部 ７０２…パッケージケース ７０３…サブマウント ７０４…赤色垂直共振器型発光ダイオード
ラー １０４，２０４，３０４…ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド
層 １０５，２０５，３０５…ＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱＷ活性
層 １０６，２０６，３０６…ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド
層 １０７，２０７，３０７…ＡｌＧａＡｓ系ｎ型ＤＢＲミ
ラー １０８，２０８，３０８…ｎ型ＧａＡｓ基板 １０９，２０９，３０９…ｎ側電極 １１０，２０２…高抵抗領域 ３１０…選択酸化層 １１１，２１１，３１１…溝 ２１２，３１２…ＳｉＯ2膜 ２１３…金属反射膜 ７０１…プラスチック製光ファイバ ７０１ａ…コア部 ７０１ｂ…クラッド部 ７０２…パッケージケース ７０３…サブマウント ７０４…赤色垂直共振器型発光ダイオード
Claims (10)
- 【請求項１】基板と、 その基板上に形成された第１半導体分布ブラッグ反射型
ミラー層と、 その第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー上に形成され
た半導体発光層と、 その半導体発光層上に形成された第２半導体分布ブラッ
グ反射型ミラー層と、 その第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層上に設けら
れた、前記半導体発光層からの光取り出し部と、 前記第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層上の前記光
取り出し部の周囲に設けられた第１電極と、 前記第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー層、半導体発
光層、及び第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層を介
して前記第１電極に通電するように前記基板に形成され
た第２電極と、 前記第１電極周辺部の前記第１半導体分布ブラッグ反射
型ミラー層、半導体発光層、及び第２半導体分布ブラッ
グ反射型ミラー層が部分的に除去され、前記半導体発光
層、及び第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層の各層
を貫通し、且つ第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー層
に達するように形成された溝とを有し、 前記溝の内壁が前記溝内に出射した前記半導体発光層か
らの光の一部を反射するように構成されていることを特
徴とする垂直共振器型発光ダイオード。 - 【請求項２】前記溝の内壁は前記半導体発光層からの光
に対し凹なる表面で構成されていることを特徴とする請
求項１に記載の垂直共振器型発光ダイオード。 - 【請求項３】前記溝は、断面が略Ｕ字状であることを特
徴とする請求項２に記載の垂直共振器型発光ダイオー
ド。 - 【請求項４】前記溝は、前記第１電極の周辺部におい
て、略リング状に形成されていることを特徴とする請求
項１に記載の垂直共振器型発光ダイオード。 - 【請求項５】前記半導体発光層からの光を反射する前記
溝の内壁の外側に、反射膜が設けられていることを特徴
とする請求項１乃至４に記載の垂直共振器型発光ダイオ
ード。 - 【請求項６】前記第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー
層、及び第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層は、少
なくとも前記光取り出し部の下に位置する部分を除き電
気的に高抵抗化され、その高抵抗化された前記第１半導
体分布ブラッグ反射型ミラー層、及び第２半導体分布ブ
ラッグ反射型ミラー層が前記溝内壁に達するよう形成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の垂直共振器
型発光ダイオード。 - 【請求項７】前記第１半導体分布ブラッグ反射型ミラー
層、及び第２半導体分布ブラッグ反射型ミラー層は、Ａ
ｌ組成の高い半導体層を有し、その半導体層の一部は前
記溝から選択的に横方向に酸化されていることを特徴と
する請求項６に記載の垂直共振器型発光ダイオード。 - 【請求項８】前記半導体発光層は、Ｉｎ1-x(Ｇａ1-yＡ
ｌy)xＰ系材料が用いられた活性層を有し、発光波長が
６２０〜６９０ｎｍであることを特徴とする請求項１に
記載の垂直共振器型発光ダイオード。 - 【請求項９】請求項１記載の垂直共振器型発光ダイオー
ドと、その垂直共振器型発光ダイオードの光取り出し部
及び溝からの光を入射させる光ファイバーと有すること
を特徴とする光送信モジュール。 - 【請求項１０】前記光ファイバーの受光端の直径は垂直
共振器型発光ダイオードの溝の直径よりも充分に大きく
されていることを特徴とする光送信モジュール。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001079981A JP2002280602A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | 垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光送信モジュール |
| US10/092,434 US6661031B2 (en) | 2001-03-21 | 2002-03-08 | Resonant-cavity light-emitting diode and optical transmission module using the light-emitting diode |
| US10/660,666 US6881984B2 (en) | 2001-03-21 | 2003-09-12 | Resonant-cavity light-emitting diode and optical transmission module using the light-emitting diode |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001079981A JP2002280602A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | 垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光送信モジュール |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002280602A true JP2002280602A (ja) | 2002-09-27 |
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| JP2001079981A Pending JP2002280602A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | 垂直共振器型発光ダイオード及びその発光ダイオードを用いた光送信モジュール |
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