JP2908173B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧａＡｓ基板上にｐｎ
接合面をＧａＡｌＡｓ系材料を用いて形成した発光領域
を備えるモノリシック型ＬＥＤ等の半導体発光素子に関
し、特に、例えばカメラに内蔵されるオートフォーカス
機能の赤外光源等に使用され、発光領域端からの光漏れ
が少なく、発光素子間隔が狭く、且つ高い測距性能を実
現する半導体発光素子に関する。
接合面をＧａＡｌＡｓ系材料を用いて形成した発光領域
を備えるモノリシック型ＬＥＤ等の半導体発光素子に関
し、特に、例えばカメラに内蔵されるオートフォーカス
機能の赤外光源等に使用され、発光領域端からの光漏れ
が少なく、発光素子間隔が狭く、且つ高い測距性能を実
現する半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に、従来の半導体発光素子の断面図
を示す。本従来例は、モノリシック型ＧａＡｌＡｓ赤外
ＬＥＤで、３点発光素子を備える構成となっている。
を示す。本従来例は、モノリシック型ＧａＡｌＡｓ赤外
ＬＥＤで、３点発光素子を備える構成となっている。
【０００３】同図において、本従来例の半導体発光素子
は、ｐ型ＧａＡｓ基板１０６上に通電領域部１０８を有
する、電流狭窄構造のダブルヘテロ接合型ＧａＡｌＡｓ
層（ｎ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓクラッド層１０２、ｐ型Ｇ
ａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ｇａ1-w Ａｌw Ａ
ｓクラッド層１０４、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ電流狭窄
層１０５）を順次成長させ、通電領域部１０８上から光
を外部に取り出すように開口させたオーミック電極１０
１を形成した後、隣り合った発光素子間をハーフダイシ
ングによりｐｎ接合部を切断して電気的なアイソレーシ
ョンを施し、各発光素子を独立に動作させる構造となっ
ている。
は、ｐ型ＧａＡｓ基板１０６上に通電領域部１０８を有
する、電流狭窄構造のダブルヘテロ接合型ＧａＡｌＡｓ
層（ｎ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓクラッド層１０２、ｐ型Ｇ
ａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ｇａ1-w Ａｌw Ａ
ｓクラッド層１０４、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ電流狭窄
層１０５）を順次成長させ、通電領域部１０８上から光
を外部に取り出すように開口させたオーミック電極１０
１を形成した後、隣り合った発光素子間をハーフダイシ
ングによりｐｎ接合部を切断して電気的なアイソレーシ
ョンを施し、各発光素子を独立に動作させる構造となっ
ている。
【０００４】このような構造の半導体発光素子を、例え
ばカメラに内蔵されるオートフォーカス機能の赤外光源
として使用する場合、半導体発光素子から発光した光
は、コリメートレンズを通って、ほぼ平行光となって、
被射体に投光される。一方、被射体で反射した光の位置
を受光素子で観測され、被射体までの距離が三角測量方
式により測定される。
ばカメラに内蔵されるオートフォーカス機能の赤外光源
として使用する場合、半導体発光素子から発光した光
は、コリメートレンズを通って、ほぼ平行光となって、
被射体に投光される。一方、被射体で反射した光の位置
を受光素子で観測され、被射体までの距離が三角測量方
式により測定される。
【０００５】上述のように本従来例では、電気的なアイ
ソレーションの方法として、ハーフダイシング技術を用
いている。従って、例えば発光素子Ａ１に通電すると、
通電領域部１０８上の発光ｈと共に、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌ
z Ａｓ活性層１０３でガイドされた光ｈ’が、ダイシン
グされた箇所から当該半導体発光素子外部に放出され
る。この時、半導体発光素子上部から光の強度分布（ニ
アフィールドパターン）を見ると、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz
Ａｓ活性層１０３からの光ｈ’は、通電領域部１０８上
の光ｈの発光強度に対して、ある程度のレベルの強度を
持っている。
ソレーションの方法として、ハーフダイシング技術を用
いている。従って、例えば発光素子Ａ１に通電すると、
通電領域部１０８上の発光ｈと共に、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌ
z Ａｓ活性層１０３でガイドされた光ｈ’が、ダイシン
グされた箇所から当該半導体発光素子外部に放出され
る。この時、半導体発光素子上部から光の強度分布（ニ
アフィールドパターン）を見ると、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz
Ａｓ活性層１０３からの光ｈ’は、通電領域部１０８上
の光ｈの発光強度に対して、ある程度のレベルの強度を
持っている。
【０００６】例えばオートフォーカス用の光源として使
用する場合、ダイシング領域から放出される光ｈ’、即
ちｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層１０３から横方向に漏
れた光ｈ’も受光部で検出されるため、誤測距の原因と
なり、ピントがずれる等の問題が生じる。この問題を避
けるため、通常、通電領域部１０８と発光素子端の間隔
ｄを一定量設け、光を減衰させることで横方向の光量を
抑えている。
用する場合、ダイシング領域から放出される光ｈ’、即
ちｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層１０３から横方向に漏
れた光ｈ’も受光部で検出されるため、誤測距の原因と
なり、ピントがずれる等の問題が生じる。この問題を避
けるため、通常、通電領域部１０８と発光素子端の間隔
ｄを一定量設け、光を減衰させることで横方向の光量を
抑えている。
【０００７】図４の（２）に、この通電領域部１０８と
発光素子端の間隔ｄと発光素子端の通電領域部１０８上
の発光強度に対する相対強度の関係を示す。例えば、相
対強度を３[%] 以下に抑えるためには、間隔ｄを８０[
μm]以上設ける必要がある。このため、隣接する発光素
子間の間隔ｄを縮小することに限界があり、発光素子間
隔が狭く且つ測距性能を高めた半導体発光素子の実現が
困難であった。
発光素子端の間隔ｄと発光素子端の通電領域部１０８上
の発光強度に対する相対強度の関係を示す。例えば、相
対強度を３[%] 以下に抑えるためには、間隔ｄを８０[
μm]以上設ける必要がある。このため、隣接する発光素
子間の間隔ｄを縮小することに限界があり、発光素子間
隔が狭く且つ測距性能を高めた半導体発光素子の実現が
困難であった。
【０００８】尚、上記光漏れの原因としては、ハーフダ
イシング技術を用いているため、図３（２）（図８の点
線で囲った部分の拡大図）に示すように、ダイシングの
形状が順メサ形状、即ち発光素子表面の開口部間隔ｄ１
がｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層１０３近傍の発光領域
の間隔ｄ２より広くなっていることによる。例えば、ハ
ーフダイシングの深さを６０[ μm]で行なった場合、隣
接する素子間の表面開口部間隔ｄ１は３５[ μm]、発光
領域間隔ｄ２は３２[ μm]である。このため、発光素子
端より放出された光の一部が半導体発光素子の上部から
も検出されることとなる。
イシング技術を用いているため、図３（２）（図８の点
線で囲った部分の拡大図）に示すように、ダイシングの
形状が順メサ形状、即ち発光素子表面の開口部間隔ｄ１
がｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層１０３近傍の発光領域
の間隔ｄ２より広くなっていることによる。例えば、ハ
ーフダイシングの深さを６０[ μm]で行なった場合、隣
接する素子間の表面開口部間隔ｄ１は３５[ μm]、発光
領域間隔ｄ２は３２[ μm]である。このため、発光素子
端より放出された光の一部が半導体発光素子の上部から
も検出されることとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
半導体発光素子では、ハーフダイシング技術を用いてお
り、アイソレーション部の形状が順メサ形状となってい
ることにより、アイソレーション部から横方向に光が漏
れる。この問題を避けるために、通電領域部と発光素子
端の間隔を一定量設け、光を減衰させることで横方向の
光量を抑えている方法が取られるが、これは高集積化の
制限となり、例えばオートフォーカス用の光源として使
用する場合に、発光素子間隔が狭く且つ測距性能を高め
た半導体発光素子の実現が難しいという欠点があった。
半導体発光素子では、ハーフダイシング技術を用いてお
り、アイソレーション部の形状が順メサ形状となってい
ることにより、アイソレーション部から横方向に光が漏
れる。この問題を避けるために、通電領域部と発光素子
端の間隔を一定量設け、光を減衰させることで横方向の
光量を抑えている方法が取られるが、これは高集積化の
制限となり、例えばオートフォーカス用の光源として使
用する場合に、発光素子間隔が狭く且つ測距性能を高め
た半導体発光素子の実現が難しいという欠点があった。
【００１０】本発明は、上記問題点を解決するもので、
その目的は、ドライエッチングプロセスの一種であるＲ
ＩＥ（反応性イオンエッチング；Reactive Ion Etchin
g）技術を用いることにより、発光領域（活性層近傍）
端からの光漏れを低減させ、発光素子間隔が狭く、例え
ばオートフォーカス用の光源として使用する場合にも高
い測距性能を実現する半導体発光素子を提供することで
ある。
その目的は、ドライエッチングプロセスの一種であるＲ
ＩＥ（反応性イオンエッチング；Reactive Ion Etchin
g）技術を用いることにより、発光領域（活性層近傍）
端からの光漏れを低減させ、発光素子間隔が狭く、例え
ばオートフォーカス用の光源として使用する場合にも高
い測距性能を実現する半導体発光素子を提供することで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の特徴は、図１に示す如く、ＧａＡｓ
基板と、ＧａＡｓ基板の上部に形成され、通電領域が設
けられた電流狭窄層と、電流狭窄層の上部にｐｎ接合面
を形成して成る発光領域とを有する複数の電流狭窄型発
光ダイオードを具備し、複数の発光ダイオードは、ｐｎ
接合面に対してほぼ垂直に形成された複数の溝により電
気的に分離されており、複数の溝それぞれの側面に露出
している発光領域の端面は、溝内部に向かって傾いてい
ることである。
に、本発明の第１の特徴は、図１に示す如く、ＧａＡｓ
基板と、ＧａＡｓ基板の上部に形成され、通電領域が設
けられた電流狭窄層と、電流狭窄層の上部にｐｎ接合面
を形成して成る発光領域とを有する複数の電流狭窄型発
光ダイオードを具備し、複数の発光ダイオードは、ｐｎ
接合面に対してほぼ垂直に形成された複数の溝により電
気的に分離されており、複数の溝それぞれの側面に露出
している発光領域の端面は、溝内部に向かって傾いてい
ることである。
【００１２】また、本発明の第２の特徴は、請求項１に
記載の半導体発光素子において、前記溝は、少なくとも
三塩化ホウ素ガス、塩素ガス、及びアルゴンガスからな
るガスのうち少なくとも一つを用いた反応性イオンエッ
チング法により形成されることである。
記載の半導体発光素子において、前記溝は、少なくとも
三塩化ホウ素ガス、塩素ガス、及びアルゴンガスからな
るガスのうち少なくとも一つを用いた反応性イオンエッ
チング法により形成されることである。
【００１３】また、本発明の第３の特徴は、請求項１に
記載の半導体発光素子において、前記溝は、ＳｉＣ
ｌ4 ，ＨＣｌ，ＰＣｌ3 ，ＣＨ4 ＋Ｈ2 ，ＢＢｒ3 ，或
いはＨＢｒから成るガスのうち少なくとも一つのガスを
用いて、反応性イオンエッチング法により形成されるこ
とである。
記載の半導体発光素子において、前記溝は、ＳｉＣ
ｌ4 ，ＨＣｌ，ＰＣｌ3 ，ＣＨ4 ＋Ｈ2 ，ＢＢｒ3 ，或
いはＨＢｒから成るガスのうち少なくとも一つのガスを
用いて、反応性イオンエッチング法により形成されるこ
とである。
【００１４】更に、本発明の第３の特徴は、請求項１ま
たは２に記載の半導体発光素子において、前記発光領域
を形成する材料は、ＧａＡｌＡｓまたはＩｎＧａＡｌＰ
であることである。
たは２に記載の半導体発光素子において、前記発光領域
を形成する材料は、ＧａＡｌＡｓまたはＩｎＧａＡｌＰ
であることである。
【００１５】更に、本発明の第５の特徴は、請求項１ま
たは２に記載の半導体素子で、ｎ型Ｇａｌ（１−ｙ）・
Ａｌ（ｙ）・Ａｓのクラッド層、前記ｎ型クラッド層下
に形成される。Ｇａｌ（１−ｚ）・Ａｌ（ｚ）・Ａｓの
活性層、ｐ型Ｇａｌ（１−ｗ）・Ａｌ（ｗ）・Ａｓクラ
ッド層及び前記基板上に形成されるｎ型Ｇａ（１−ｘ）
・Ａｌ（ｘ）・Ａｓ電流狭窄部からなるダブルヘテロ構
造に於て、アルミニウム（Ａｌ）ｘ，ｙ，ｚ，ｗの結晶
比が以下の関係を満たすことである。
たは２に記載の半導体素子で、ｎ型Ｇａｌ（１−ｙ）・
Ａｌ（ｙ）・Ａｓのクラッド層、前記ｎ型クラッド層下
に形成される。Ｇａｌ（１−ｚ）・Ａｌ（ｚ）・Ａｓの
活性層、ｐ型Ｇａｌ（１−ｗ）・Ａｌ（ｗ）・Ａｓクラ
ッド層及び前記基板上に形成されるｎ型Ｇａ（１−ｘ）
・Ａｌ（ｘ）・Ａｓ電流狭窄部からなるダブルヘテロ構
造に於て、アルミニウム（Ａｌ）ｘ，ｙ，ｚ，ｗの結晶
比が以下の関係を満たすことである。
【００１６】
【外２】
【００１７】
【作用】本発明の第１、第２、及び第３の特徴の半導体
発光素子では、図１に示す如く、反応性イオンエッチン
グ技術を用いることにより、複数の発光ダイオードを電
気的に分離する溝を形成している。この溝は、ｐｎ接合
面にほぼ垂直で、より詳細には、それぞれの溝の側面に
露出している発光領域の端面が溝内側に傾いている形状
となっている。
発光素子では、図１に示す如く、反応性イオンエッチン
グ技術を用いることにより、複数の発光ダイオードを電
気的に分離する溝を形成している。この溝は、ｐｎ接合
面にほぼ垂直で、より詳細には、それぞれの溝の側面に
露出している発光領域の端面が溝内側に傾いている形状
となっている。
【００１８】例えば、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）ガス、
塩素（Ｃｌ2 ）ガス、及びアルゴン（Ａｒ）ガスの混合
ガスを用いて、ＧａＡｌＡｓ系材料をエッチングする。
この場合、アルゴンガスの導入によりスパッタ作用を持
たせることで、発光素子間の断面形状を上述のように
（図３（１）参照）改善することができ、発光ダイオー
ド端からの光漏れを低減できる。即ち、隣り合った発光
素子間（アイソレーション領域）の発光領域（活性層近
傍）の間隔Ｄ２を発光ダイオード表面の開口部間隔Ｄ１
と同等またはより広くすることで、発光ダイオード端の
発光領域からの光が、発光ダイオード上部方向に放射さ
れても、ＧａＡｌＡｓ結晶で反射されて表面に出てくる
光量を低く抑えることができる。
塩素（Ｃｌ2 ）ガス、及びアルゴン（Ａｒ）ガスの混合
ガスを用いて、ＧａＡｌＡｓ系材料をエッチングする。
この場合、アルゴンガスの導入によりスパッタ作用を持
たせることで、発光素子間の断面形状を上述のように
（図３（１）参照）改善することができ、発光ダイオー
ド端からの光漏れを低減できる。即ち、隣り合った発光
素子間（アイソレーション領域）の発光領域（活性層近
傍）の間隔Ｄ２を発光ダイオード表面の開口部間隔Ｄ１
と同等またはより広くすることで、発光ダイオード端の
発光領域からの光が、発光ダイオード上部方向に放射さ
れても、ＧａＡｌＡｓ結晶で反射されて表面に出てくる
光量を低く抑えることができる。
【００１９】この時、上記エッチングの目的のために、
ＳｉＣｌ4 ，ＨＣｌ，ＰＣｌ3 ，ＣＨ4 ＋Ｈ2 ，ＢＢｒ
3 ，ＨＢｒ等のガスを利用してもよい。
ＳｉＣｌ4 ，ＨＣｌ，ＰＣｌ3 ，ＣＨ4 ＋Ｈ2 ，ＢＢｒ
3 ，ＨＢｒ等のガスを利用してもよい。
【００２０】従って、例えばオートフォーカス用の光源
として使用する場合にも、発光素子間隔が狭く、且つ測
距性能を高めた半導体発光素子の実現が可能となる。
として使用する場合にも、発光素子間隔が狭く、且つ測
距性能を高めた半導体発光素子の実現が可能となる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００２２】図１に本発明の一実施例に係る半導体発光
素子の断面図を示す。本実施例の半導体発光素子は、ダ
ブルヘテロ（ＤＨ）構造のモノリシック型ＧａＡｌＡｓ
ＬＥＤで、３点発光素子を備える構成となっている。
素子の断面図を示す。本実施例の半導体発光素子は、ダ
ブルヘテロ（ＤＨ）構造のモノリシック型ＧａＡｌＡｓ
ＬＥＤで、３点発光素子を備える構成となっている。
【００２３】また、図２は本実施例の半導体発光素子の
製造工程を説明する図である。
製造工程を説明する図である。
【００２４】先ず、ｐ型ＧａＡｓ基板６上に、任意の間
隔Ｙ１，Ｙ２で複数の通電領域部８を持つｎ型ＧａＡｓ
電流狭窄層５（不純物濃度５×１０17cm-3，層の厚さ５
μm）を形成する（図２（１）参照）。
隔Ｙ１，Ｙ２で複数の通電領域部８を持つｎ型ＧａＡｓ
電流狭窄層５（不純物濃度５×１０17cm-3，層の厚さ５
μm）を形成する（図２（１）参照）。
【００２５】次に、その表面に、ｐ型Ｇａ0.7 Ａｌ0.3
Ａｓクラッド層４（不純物濃度１×１０18cm-3，層の厚
さ５μm ）、ｐ型Ｇａ0.97Ａｌ0.03Ａｓ活性層３（不純
物濃度５×１０17cm-3，層の厚さ１μm ）、及びｎ型Ｇ
ａ0.7 Ａｌ0.3 Ａｓクラッド層２（不純物濃度１×１０
18cm-3，層の厚さ１０μm ）を順次成長させたダブルヘ
テロ構造型のＧａＡｌＡｓ層を形成する。また、通電領
域部８から光を発光素子の上部に取り出せるように開口
させたオーミック電極１を形成する。この時、隣接する
発光素子間で、後述の反応性イオンエッチング法により
ＧａＡｌＡｓ層をエッチングする領域の電極も同様に、
フォトレジストパターニング法を用いて除去しておく
（図２（２）参照）。
Ａｓクラッド層４（不純物濃度１×１０18cm-3，層の厚
さ５μm ）、ｐ型Ｇａ0.97Ａｌ0.03Ａｓ活性層３（不純
物濃度５×１０17cm-3，層の厚さ１μm ）、及びｎ型Ｇ
ａ0.7 Ａｌ0.3 Ａｓクラッド層２（不純物濃度１×１０
18cm-3，層の厚さ１０μm ）を順次成長させたダブルヘ
テロ構造型のＧａＡｌＡｓ層を形成する。また、通電領
域部８から光を発光素子の上部に取り出せるように開口
させたオーミック電極１を形成する。この時、隣接する
発光素子間で、後述の反応性イオンエッチング法により
ＧａＡｌＡｓ層をエッチングする領域の電極も同様に、
フォトレジストパターニング法を用いて除去しておく
（図２（２）参照）。
【００２６】次に、反応性イオンエッチング法でエッチ
ングする領域にのみ開口させるように、ＳｉＯ2 スパッ
タ膜９等の反応性イオンエッチング用保護マスクをＧａ
ＡｌＡｓウェーハ表面に形成する（図２（３）参照）。
ングする領域にのみ開口させるように、ＳｉＯ2 スパッ
タ膜９等の反応性イオンエッチング用保護マスクをＧａ
ＡｌＡｓウェーハ表面に形成する（図２（３）参照）。
【００２７】次に、上記ウェーハをドライエッチング容
器にセットして、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）及び塩素
（Ｃｌ2 ）のエッチング用反応ガスを容器内に導入し、
放電等の手段によって励起してプラズマ状態とし、ハロ
ゲンラジカルやイオン等の活性種を作り、ＧａＡｌＡｓ
材料との反応やスパッタ作用によりエッチングを行な
う。この時、異方性エッチング状態で、更には活性層３
近傍の発光領域の間隔Ｄ２（図３（１）参照）を、発光
素子表面の間隔Ｄ１と同等或いはより広くエッチングで
きるようにアルゴン（Ａｒ）ガスを導入し、そのスパッ
タ作用を利用している（図２（４）参照）。
器にセットして、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）及び塩素
（Ｃｌ2 ）のエッチング用反応ガスを容器内に導入し、
放電等の手段によって励起してプラズマ状態とし、ハロ
ゲンラジカルやイオン等の活性種を作り、ＧａＡｌＡｓ
材料との反応やスパッタ作用によりエッチングを行な
う。この時、異方性エッチング状態で、更には活性層３
近傍の発光領域の間隔Ｄ２（図３（１）参照）を、発光
素子表面の間隔Ｄ１と同等或いはより広くエッチングで
きるようにアルゴン（Ａｒ）ガスを導入し、そのスパッ
タ作用を利用している（図２（４）参照）。
【００２８】具体的には、三塩化ホウ素ガス流量＝４０
[sccm]、塩素ガス流量＝１５[sccm]、アルゴンガス流量
＝３０[sccm]、容器内圧力＝０．０５[Torr]である。ま
た、この時のエッチング速度は約２[ μm/分] である。
反応性イオンエッチング後の形状は、電気的アイソレー
ションを確実に行なうため、エッチング深さは２５[μ
m]、隣接する発光素子表面の間隔Ｄ１は３０[ μm]、ま
た発光領域となるｐ型Ｇａ0.97Ａｌ0.03Ａｓ活性層３の
間隔Ｄ２は３２[ μm]である。
[sccm]、塩素ガス流量＝１５[sccm]、アルゴンガス流量
＝３０[sccm]、容器内圧力＝０．０５[Torr]である。ま
た、この時のエッチング速度は約２[ μm/分] である。
反応性イオンエッチング後の形状は、電気的アイソレー
ションを確実に行なうため、エッチング深さは２５[μ
m]、隣接する発光素子表面の間隔Ｄ１は３０[ μm]、ま
た発光領域となるｐ型Ｇａ0.97Ａｌ0.03Ａｓ活性層３の
間隔Ｄ２は３２[ μm]である。
【００２９】これにより、ｐ型Ｇａ0.97Ａｌ0.03Ａｓ活
性層３からの光が、発光素子上部方向に放射されても、
ＧａＡｌＡｓ結晶で反射されて表面に出てくる光量を低
く抑えることができる。
性層３からの光が、発光素子上部方向に放射されても、
ＧａＡｌＡｓ結晶で反射されて表面に出てくる光量を低
く抑えることができる。
【００３０】図４（１）に、本実施例の半導体発光素子
の通電領域部８と発光素子端の間隔Ｄ[ μm]と発光素子
端の通電領域部８上の発光強度に対する相対強度の関係
を示す。従来のハーフダイシング技術によるもの（同図
（２）参照）と比較して、同じ相対強度に対して約半分
の間隔Ｄで良いことが分かる。
の通電領域部８と発光素子端の間隔Ｄ[ μm]と発光素子
端の通電領域部８上の発光強度に対する相対強度の関係
を示す。従来のハーフダイシング技術によるもの（同図
（２）参照）と比較して、同じ相対強度に対して約半分
の間隔Ｄで良いことが分かる。
【００３１】オートフォーカス用の光源として使用する
場合、発光素子端からの光漏れによる誤測距を抑えるた
めに、相対強度比を３[%] 以下にする必要がある。この
場合、従来例では約８０[ μm]の間隔ｄが必要であった
が本実施例では約４０[ μm]の間隔Ｄを取ればよく、半
減させることが可能となる。
場合、発光素子端からの光漏れによる誤測距を抑えるた
めに、相対強度比を３[%] 以下にする必要がある。この
場合、従来例では約８０[ μm]の間隔ｄが必要であった
が本実施例では約４０[ μm]の間隔Ｄを取ればよく、半
減させることが可能となる。
【００３２】尚、図示していないが、発光素子表面の間
隔Ｄ１と活性層３近傍の発光領域の間隔Ｄ２がほぼ同じ
である場合についても、図４（１）と同様の相対強度比
のグラフが得られている。
隔Ｄ１と活性層３近傍の発光領域の間隔Ｄ２がほぼ同じ
である場合についても、図４（１）と同様の相対強度比
のグラフが得られている。
【００３３】以上、本実施例では、ダブルヘテロ（Ｄ
Ｈ）構造のモノリシック型ＧａＡｌＡｓＬＥＤについて
述べたが、シングルヘテロ（ＳＨ）構造のＧａＡｌＡｓ
ＬＥＤについても適用可能である。
Ｈ）構造のモノリシック型ＧａＡｌＡｓＬＥＤについて
述べたが、シングルヘテロ（ＳＨ）構造のＧａＡｌＡｓ
ＬＥＤについても適用可能である。
【００３４】また、ｎ型Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓクラッド層
２、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層３、ｐ型Ｇａ1-w Ａ
ｌw Ａｓクラッド層４、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ電流狭
窄層５のＡｌ結晶比ｘ，ｙ，ｚ，及びｗは、ダブルヘテ
ロ構造の場合、次の関係を満たすものであればよい。
２、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層３、ｐ型Ｇａ1-w Ａ
ｌw Ａｓクラッド層４、ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ電流狭
窄層５のＡｌ結晶比ｘ，ｙ，ｚ，及びｗは、ダブルヘテ
ロ構造の場合、次の関係を満たすものであればよい。
【００３５】 ０≦ｘ≦０．４ ｚ＜ｙ，ｗ ０≦ｚ≦０．４ 例えば、本実施例では、ｐ型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層
３のＡｌ混晶比ｚを０．０３とし赤外ＬＥＤで述べた
が、活性層３のＡｌ混晶比ｚが直接遷移型となる０から
０．４の範囲（赤外から赤色領域）についても適用可能
である。
３のＡｌ混晶比ｚを０．０３とし赤外ＬＥＤで述べた
が、活性層３のＡｌ混晶比ｚが直接遷移型となる０から
０．４の範囲（赤外から赤色領域）についても適用可能
である。
【００３６】ここで、図５（１）から図５（３）及び図
６（１）と図６（２）を参照して、図１及び図３（１）
に示す実施例の変形例について説明する。
６（１）と図６（２）を参照して、図１及び図３（１）
に示す実施例の変形例について説明する。
【００３７】図５（１）に於ては、アイソレーション部
即ちＲＩＥ形状が直線的になっている。図５（２）に於
ては、ＲＩＥ形状が底面で広くエッチングされている。
また、図５（３）に示す如く、ＲＩＥ形状は或る曲率を
もっている。
即ちＲＩＥ形状が直線的になっている。図５（２）に於
ては、ＲＩＥ形状が底面で広くエッチングされている。
また、図５（３）に示す如く、ＲＩＥ形状は或る曲率を
もっている。
【００３８】更に、図６（１）に於ては、上部電極１が
クラッド層２の端より内側に形成され、図６（２）に於
ては、前記電極１が前記クラッド層２の端より外側に形
成される。
クラッド層２の端より内側に形成され、図６（２）に於
ては、前記電極１が前記クラッド層２の端より外側に形
成される。
【００３９】更に、以上の実施例では、図１に示す如
く、アイソレーション部の溝は電流狭窄層５を貫通して
基板６に達して形成されているが、図７（１）及び図７
に示す如く前記電流狭窄層５を貫通しなくとも良い。例
えば、図７（１）に示す如く、アイソレーション溝の底
面は電流狭窄層５の上面よりβだけ離れた位置にあり、
この時βは活性層３の厚さαより小さいことが望まし
い。更に、図７（２）に示す如く、アイソレーション溝
の底面は電流狭窄層５に入り込んで多少とも電流狭窄層
を削る形となるが、電流狭窄層５を貫通しない位置にと
どまる。
く、アイソレーション部の溝は電流狭窄層５を貫通して
基板６に達して形成されているが、図７（１）及び図７
に示す如く前記電流狭窄層５を貫通しなくとも良い。例
えば、図７（１）に示す如く、アイソレーション溝の底
面は電流狭窄層５の上面よりβだけ離れた位置にあり、
この時βは活性層３の厚さαより小さいことが望まし
い。更に、図７（２）に示す如く、アイソレーション溝
の底面は電流狭窄層５に入り込んで多少とも電流狭窄層
を削る形となるが、電流狭窄層５を貫通しない位置にと
どまる。
【００４０】また、光漏れはモノリシック型ＬＥＤ素子
の周辺部の発光領域（活性層３近傍）からも発生し、誤
測距の原因となる。このため、隣接する発光素子間の断
面と同等の形状とすれば、即ち発光領域部の端面が発光
素子表面の端面よりもｐｎ接合面の方線方向の内側にあ
れば、更に誤測距の発生を減少させることが可能とな
る。
の周辺部の発光領域（活性層３近傍）からも発生し、誤
測距の原因となる。このため、隣接する発光素子間の断
面と同等の形状とすれば、即ち発光領域部の端面が発光
素子表面の端面よりもｐｎ接合面の方線方向の内側にあ
れば、更に誤測距の発生を減少させることが可能とな
る。
【００４１】更に、本実施例では、３点発光素子につい
て述べたが、２点または４点以上の発光素子を有する構
成についても適用可能であり、また、発光点が２次元的
に任意の配置を取ることも可能である。
て述べたが、２点または４点以上の発光素子を有する構
成についても適用可能であり、また、発光点が２次元的
に任意の配置を取ることも可能である。
【００４２】又赤〜緑色発光が可能なＩｎＧａＡｌＰを
用いた発光素子についてもＧａＡｌＡｓと同様に適用可
能である。この時、結晶比はＩｎ（０．５）［Ｇａｌ
（１−
用いた発光素子についてもＧａＡｌＡｓと同様に適用可
能である。この時、結晶比はＩｎ（０．５）［Ｇａｌ
（１−
【外３】 。
【００４３】更に、ＧａＡｌＡ3 と同様、ＧａＰやＧａ
Ａｓ（１−ｘ）Ｐ（ｘ）等も適用可
Ａｓ（１−ｘ）Ｐ（ｘ）等も適用可
【外４】
【００４４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、反応性イ
オンエッチング技術を用いることにより、複数の発光ダ
イオードを電気的に分離する溝を、ｐｎ接合面にほぼ垂
直で、より詳細には、それぞれの溝の側面に露出してい
る発光領域の端面が溝内部に傾いている形状としたの
で、溝側面に露出した発光領域端面から出る光は発光領
域端面自体で反射し、溝開口部から外部に漏れることが
抑制される。従って、発光ダイオード端からの光漏れを
低減することができる半導体発光素子を提供することが
可能となる。
オンエッチング技術を用いることにより、複数の発光ダ
イオードを電気的に分離する溝を、ｐｎ接合面にほぼ垂
直で、より詳細には、それぞれの溝の側面に露出してい
る発光領域の端面が溝内部に傾いている形状としたの
で、溝側面に露出した発光領域端面から出る光は発光領
域端面自体で反射し、溝開口部から外部に漏れることが
抑制される。従って、発光ダイオード端からの光漏れを
低減することができる半導体発光素子を提供することが
可能となる。
【００４５】例えば、オートフォーカス用の光源として
使用する場合にも、発光素子の間隔を狭くすることがで
き、また誤測距の発生比率を従来の５[%] から１[%] 以
下に減少させることができ、結果として、チップ面積を
縮小でき、製品コストを低減させることができ、且つ測
距性能を高めた半導体発光素子を提供することができ
る。
使用する場合にも、発光素子の間隔を狭くすることがで
き、また誤測距の発生比率を従来の５[%] から１[%] 以
下に減少させることができ、結果として、チップ面積を
縮小でき、製品コストを低減させることができ、且つ測
距性能を高めた半導体発光素子を提供することができ
る。
【図１】本発明の一実施例に係る半導体発光素子（ダブ
ルヘテロ構造のモノリシック型ＧａＡｌＡｓＬＥＤ）の
断面図である。
ルヘテロ構造のモノリシック型ＧａＡｌＡｓＬＥＤ）の
断面図である。
【図２】図２（１）から図２（４）は実施例の半導体発
光素子の製造工程を説明する図である。
光素子の製造工程を説明する図である。
【図３】アイソレーション部の拡大断面図であり、図３
（１）は実施例、図３（２）は従来例である。
（１）は実施例、図３（２）は従来例である。
【図４】通電領域部と発光素子端の間隔と、発光素子端
の通電領域部上の発光強度に体する相対強度の関係を説
明する図であり、図４（１）は実施例、図４（２）は従
来例である。
の通電領域部上の発光強度に体する相対強度の関係を説
明する図であり、図４（１）は実施例、図４（２）は従
来例である。
【図５】図５（１）から図５（３）は、本実施例に係わ
るアイソレーション部の別の実施例を示した断面図であ
る。
るアイソレーション部の別の実施例を示した断面図であ
る。
【図６】図６（１）と図６（２）は、本実施例に係るア
イソレーション部の断面図で、電極１の変形例を示して
いる。
イソレーション部の断面図で、電極１の変形例を示して
いる。
【図７】図７（１）と図７（２）は、図３（１）に示さ
れる本実施例の基本例に於けるアイソレーション部の断
面の変形例で、アイソレーション溝の深さが基本例と違
っている。
れる本実施例の基本例に於けるアイソレーション部の断
面の変形例で、アイソレーション溝の深さが基本例と違
っている。
【図８】従来の半導体発光素子の断面図である。
１，１０１ … ｎ側オーミック電極 ２，１０２ … ｎ型Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 Ａｓクラッド層
（ｎ型Ｇａ1-y ＡｌyＡｓクラッド層） ３，１０３ … ｐ型Ｇａ0.97Ａｌ0.03Ａｓ活性層（ｐ
型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層） ４，１０４ … ｐ型Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 Ａｓクラッド層
（ｐ型Ｇａ1-w ＡｌwＡｓクラッド層） ５，１０５ … ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ電流狭窄層 ｘ，ｙ，ｚ，ｗ … Ａｌ混晶比 ６，１０６ … ｐ型ＧａＡｓ半導体基板 ７，１０７ … ｐ側オーミック電極 ８，１０８ … 通電領域部 ９ … ＳｉＯ2 スパッタ膜 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ａ１，Ｂ１，Ｃ１ … 発光素子 Ｈ，ｈ … （電極）開口部からの発光 Ｈ’ … 反応性イオンエッチング部からの発光 ｈ’ … ハーフダイシング部からの発光 Ｄ，ｄ … 通電領域部から発光素子端までの間隔 Ｄ１，ｄ１ … 隣接する発光素子表面の間隔 Ｄ２，ｄ２ … 隣接する発光素子の発光領域（活性層
近傍）の間隔
（ｎ型Ｇａ1-y ＡｌyＡｓクラッド層） ３，１０３ … ｐ型Ｇａ0.97Ａｌ0.03Ａｓ活性層（ｐ
型Ｇａ1-z Ａｌz Ａｓ活性層） ４，１０４ … ｐ型Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 Ａｓクラッド層
（ｐ型Ｇａ1-w ＡｌwＡｓクラッド層） ５，１０５ … ｎ型Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ電流狭窄層 ｘ，ｙ，ｚ，ｗ … Ａｌ混晶比 ６，１０６ … ｐ型ＧａＡｓ半導体基板 ７，１０７ … ｐ側オーミック電極 ８，１０８ … 通電領域部 ９ … ＳｉＯ2 スパッタ膜 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ａ１，Ｂ１，Ｃ１ … 発光素子 Ｈ，ｈ … （電極）開口部からの発光 Ｈ’ … 反応性イオンエッチング部からの発光 ｈ’ … ハーフダイシング部からの発光 Ｄ，ｄ … 通電領域部から発光素子端までの間隔 Ｄ１，ｄ１ … 隣接する発光素子表面の間隔 Ｄ２，ｄ２ … 隣接する発光素子の発光領域（活性層
近傍）の間隔
Claims (6)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ基板と、該ＧａＡｓ基板の上部
に形成され、通電領域が設けられた電流狭窄層と、該電
流狭窄層の上部にｐｎ接合面を形成して成る発光領域と
を有する複数の電流狭窄型発光ダイオードを具備し、 前記複数の発光ダイオードは、前記ｐｎ接合面に対して
ほぼ垂直に形成された複数の溝により電気的に分離され
ており、 前記複数の溝それぞれの側面に露出している前記発光領
域の端面は、溝内部に向かって傾いていることを特徴と
する半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記溝は、少なくとも三塩化ホウ素ガ
ス、塩素ガス、及びアルゴンガスのうちから少なくとも
一つのガスを用いた反応性イオンエッチング法により形
成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光
素子。 - 【請求項３】 前記溝は、ＳｉＣｌ4，ＨＣｌ，ＰＣ
ｌ3，ＣＨ4とＨ2，ＢＢｒ3，或いは、ＨＢｒから成るガ
スのうち少なくとも一つのガスを用いて、反応性イオン
エッチング法により形成されることを特徴とする請求項
１に記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記発光領域を形成する材料は、ＧａＡ
ｌＡｓ，ＩｎＧａＡｌＰ，ＧａＰまたはＧａＡｓＰであ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発
光素子。 - 【請求項５】 ｎ型Ｇａ（１−ｙ）・Ａｌ（ｙ）・Ａｓ
のクラッド層、前記ｎ型クラッド層下に形成されるｐ型
Ｇａ（１−ｚ）・Ａｌ（ｚ）・Ａｓの活性層、ｐ型Ｇａ
（１−ｗ）・Ａｌ（ｗ）・Ａｓクラッド層及び前記基板
上に形成されるｎ型Ｇａ（１−ｘ）・Ａｌ（ｘ）・Ａｓ
電流狭窄部から成るダブルヘテロ構造において、アルミ
ニウム（Ａｌ）ｘ、ｙ、ｚ、ｗの結晶比が以下の関係を
満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の半導体発光素子。 ０≦ｘ，ｚ≦０．４ ｚ＜ｙ，ｗ - 【請求項６】 前記発光領域を形成する材料であるＩｎ
（０．５）［Ｇａ（１−ｘ）Ａｌ（ｘ）］（０．５）Ｐ
またはＧａＡｓ（１−ｘ）Ｐ（ｘ）の結晶比が以下の関
係を満たすことを特徴とする請求項４記載の半導体発光
素子。 ０≦ｘ＜１
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8889293A JP2908173B2 (ja) | 1992-04-16 | 1993-04-15 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9640092 | 1992-04-16 | ||
| JP4-96400 | 1992-04-16 | ||
| JP8889293A JP2908173B2 (ja) | 1992-04-16 | 1993-04-15 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629573A JPH0629573A (ja) | 1994-02-04 |
| JP2908173B2 true JP2908173B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=26430234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8889293A Expired - Fee Related JP2908173B2 (ja) | 1992-04-16 | 1993-04-15 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2908173B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10033496A1 (de) * | 2000-07-10 | 2002-01-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterchip für die Optoelektronik |
| JP4670151B2 (ja) * | 2001-01-12 | 2011-04-13 | 日亜化学工業株式会社 | 面発光型発光素子及びその製造方法 |
| CN112310305B (zh) * | 2020-10-19 | 2022-05-27 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 显示模组及显示装置 |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP8889293A patent/JP2908173B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0629573A (ja) | 1994-02-04 |
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