JP3134382B2 - Semiconductor device having a chirped light reflecting layer - Google Patents

Semiconductor device having a chirped light reflecting layer

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JP3134382B2
JP3134382B2 JP21614691A JP21614691A JP3134382B2 JP 3134382 B2 JP3134382 B2 JP 3134382B2 JP 21614691 A JP21614691 A JP 21614691A JP 21614691 A JP21614691 A JP 21614691A JP 3134382 B2 JP3134382 B2 JP 3134382B2
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light
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alas
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真澄 廣谷
俊宏 加藤
寛源 諏澤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はチャープ状光反射層を備
えた半導体装置の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a semiconductor device having a chirped light reflecting layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信や表示器、センサなどに発光ダイ
オードが多用されている。かかる発光ダイオードは、半
導体基板の上に液相成長法や気相成長法などのエピタキ
シャル成長法により光を発する活性層を形成したもの
で、このような発光ダイオードの一種に、活性層で発生
した光をその活性層と略平行に形成された光取出し面か
ら取り出す面発光型のものがある。
2. Description of the Related Art Light emitting diodes are frequently used in optical communication, displays, sensors, and the like. Such a light-emitting diode is one in which an active layer that emits light is formed on a semiconductor substrate by an epitaxial growth method such as a liquid phase growth method or a vapor phase growth method. From the light extraction surface formed substantially parallel to the active layer.

【0003】ところで、発光ダイオードの光出力は、電
気エネルギーを光エネルギーに変換する際の内部量子効
率と、発生した光を外部に取り出す際の外部量子効率と
によって定まるが、前記面発光型発光ダイオードの場
合、例えばブラッグ反射として知られているように光波
干渉によって光を反射する光反射層を前記活性層を挟ん
で光取出し面と反対側に設け、光取出し面の反対側へ進
行した光を反射して外部量子効率を上げることにより光
出力を向上させるようにしたものが知られている。上記
光反射層は、組成が異なる複数種類の半導体が重ね合わ
された単位半導体層を繰り返し積層した多層構造を成
し、それ等の屈折率の相違に基づいて特定の波長の光を
反射するもので、半導体レーザなどにも用いられてお
り、その一種に、所定の厚さのAlAs半導体とAlX
Ga1-X As半導体とを重ね合わせた単位半導体層を繰
り返し積層したものがある。かかるAlAs半導体およ
びAlX Ga1-X As半導体の厚さTA ,TG は、反射
すべき光の中心波長をλB、AlAs半導体の屈折率を
A 、AlX Ga1-X As半導体の屈折率をnG とする
と、それぞれ次式(1)、(2)に従って求められ、そ
れ等を重ね合わせた単位半導体層の厚さは(TA
G )となる。
The light output of a light emitting diode is determined by the internal quantum efficiency when converting electric energy to light energy and the external quantum efficiency when extracting generated light to the outside. In the case of, for example, a light reflection layer that reflects light by light wave interference as known as Bragg reflection is provided on the opposite side to the light extraction surface with the active layer interposed therebetween, and light traveling to the opposite side of the light extraction surface is provided. There is known a device in which light output is improved by increasing external quantum efficiency by reflection. The light reflection layer has a multilayer structure in which unit semiconductor layers in which a plurality of types of semiconductors having different compositions are overlapped are repeatedly laminated, and reflects light of a specific wavelength based on a difference in refractive index between the layers. , Semiconductor lasers and the like. One type is an AlAs semiconductor having a predetermined thickness and an Al x semiconductor.
There is a type in which a unit semiconductor layer in which a Ga 1-x As semiconductor is overlapped is repeatedly laminated. The thicknesses T A and T G of the AlAs semiconductor and the Al X Ga 1 -X As semiconductor are as follows: the center wavelength of the light to be reflected is λ B , the refractive index of the AlAs semiconductor is n A , and the Al X Ga 1 -X As semiconductor is If the refractive index of the a n G, the following equations (1), determined according to (2), the thickness of the unit semiconductor layers superimposed it like (T a +
T G ).

【0004】[0004]

【数3】 TA =λB /4nA ・・・(1) TG =λB /4nG ・・・(2)T A = λ B / 4n A (1) T G = λ B / 4n G (2)

【0005】しかしながら、このような光反射層で反射
できる光は光波干渉の条件を満たす特定の波長の光だけ
で、その反射波長幅が比較的狭く、且つその波長は上記
(1)式、(2)式に示される如く単位半導体層の厚さ
や屈折率に依存する。したがって、光反射層を構成する
半導体の厚さや組成が少し変化しただけでも、活性層か
ら発せられる光の波長域から反射波長域がずれて光出力
が低下してしまい、製造に非常な困難を伴うという問題
があった。因に、GaAs赤外発光ダイオードの場合、
その発光波長は880nmを中心として約±35nmの
広がりを持っており、この発光波長域を完全にカバーす
るには極めて正確な膜厚制御技術を要する。また、大き
な基板にエピタキシャル成長させる場合、基板面上の膜
厚を厳密に均一に成長させることは困難であり、膜厚の
不均一により反射波長の面内不均一が生じて歩留まりが
低下するといった問題も含んでいた。
However, the light that can be reflected by such a light reflecting layer is only light having a specific wavelength that satisfies the condition of light wave interference, and its reflection wavelength width is relatively narrow, and the wavelength is expressed by the above formula (1), It depends on the thickness and the refractive index of the unit semiconductor layer as shown in the expression 2). Therefore, even if the thickness or composition of the semiconductor constituting the light reflection layer is slightly changed, the reflection wavelength range is deviated from the wavelength range of light emitted from the active layer, and the light output is reduced. There was a problem of accompanying. In the case of a GaAs infrared light emitting diode,
The emission wavelength has a spread of about ± 35 nm centering on 880 nm, and extremely accurate film thickness control technology is required to completely cover this emission wavelength range. Further, when epitaxially growing a large substrate, it is difficult to grow the film thickness strictly and uniformly on the surface of the substrate, and the unevenness of the film thickness causes in-plane non-uniformity of the reflection wavelength, thereby lowering the yield. Was also included.

【0006】これに対し、上記単位半導体層の膜厚を変
化させて反射波長幅を拡大することが考えられている。
すなわち、前記膜厚(TA +TG)を基準厚さTとし
て、AlAs半導体およびAlX Ga1-X As半導体の
膜厚比TA :TG を保持しつつ、基準厚さTに所定の変
厚割合DDを掛算した膜厚T・DDだけ基準厚さTより
も厚いT(1+DD)と、基準厚さTよりも膜厚T・D
Dだけ薄いT(1−DD)との間で、前記単位半導体層
の膜厚を連続的且つ直線的に変化させるのである。この
ように膜厚が変化しているチャープ状の光反射層によれ
ば、製造時の僅かな制御誤差等により各半導体の厚さや
組成が変化しても、活性層から発せられる光の波長域が
光反射層の反射波長域からずれることが良好に防止さ
れ、光反射層による光出力向上効果が十分に得られるよ
うになるとともに、そのような光反射層を備えた面発光
型発光ダイオード,半導体レーザ等の半導体装置を容易
に製造できるようになる。また、大きな基板にエピタキ
シャル成長させる場合でも、基板面上の膜厚の不均一に
より反射波長の面内不均一が生ずることによる歩留まり
の低下が良好に回避されるのであり、更に、短波長側の
光を反射する膜厚が薄い単位半導体層が光の入射側に設
けられている場合には、光反射層を構成する半導体の吸
収端エネルギーにおける波長λC が発光波長域内に含ま
れる場合でも短波長側の光の吸収が軽減されて反射率が
向上する利点がある。本願出願人が先に出願した特願平
3−87602号や特願平3−125139号に記載さ
れている光反射層はその一例である。
On the other hand, it has been considered to increase the reflection wavelength width by changing the thickness of the unit semiconductor layer.
That is, the film thickness (T A + T G ) is set as a reference thickness T, and the film thickness ratio T A : TG of the AlAs semiconductor and the Al x Ga 1 -x As semiconductor is maintained, and a predetermined value is set for the reference thickness T. T (1 + DD) thicker than the reference thickness T by the film thickness T · DD multiplied by the variable thickness ratio DD, and the film thickness T · D than the reference thickness T
The thickness of the unit semiconductor layer is continuously and linearly changed between T (1-DD), which is thinner by D. According to the chirped light-reflective layer whose thickness is changed in this manner, even if the thickness or composition of each semiconductor changes due to a slight control error during manufacturing, the wavelength range of light emitted from the active layer is reduced. Is effectively prevented from deviating from the reflection wavelength range of the light reflecting layer, the light output improving effect of the light reflecting layer can be sufficiently obtained, and a surface emitting light emitting diode having such a light reflecting layer, A semiconductor device such as a semiconductor laser can be easily manufactured. Further, even when epitaxial growth is performed on a large substrate, a decrease in yield due to in-plane non-uniformity of the reflected wavelength due to non-uniform film thickness on the substrate surface is satisfactorily avoided. When a unit semiconductor layer having a small film thickness for reflecting light is provided on the light incident side, even when the wavelength λ C at the absorption edge energy of the semiconductor constituting the light reflection layer is included in the emission wavelength range, the wavelength is short. There is an advantage that the absorption of light on the side is reduced and the reflectance is improved. The light reflecting layers described in Japanese Patent Application Nos. 3-87602 and 3-125139, which were previously filed by the applicant of the present application, are one example.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなチャープ状光反射層は、変厚割合DDや単位半導体
層の積層数N,AlX Ga1-XAs半導体の混晶比Xに
よって反射波長幅や反射率が変動するため、それ等の設
定の仕方によっては実用上満足できる反射波長幅および
反射率を得られないことがあった。例えば、変厚割合D
Dを大きくする程反射波長幅は拡がるものの、全体的に
反射率が低下したり反射波長幅内において局部的に反射
率の落ち込みが生じたりするのである。また、単位半導
体層の積層数Nを多くすれば反射率が向上するが、製造
時間が長くなるとともに製造コストが高くなって好まし
くない。また、混晶比Xが小さい程屈折率nA とnG
の差が大きくなって優れた光波干渉が得られるようにな
り、反射率が向上するため、混晶比Xが異なる毎に面倒
な実験等により変厚割合DDや積層数Nを設定し直す必
要があった。
However, such a chirped light reflecting layer has a reflection wavelength depending on the thickness variation ratio DD, the number N of stacked unit semiconductor layers, and the mixed crystal ratio X of the Al x Ga 1 -x As semiconductor. Since the width and the reflectivity fluctuate, there are cases where a practically satisfactory reflection wavelength width and reflectivity cannot be obtained depending on the setting method. For example, the change rate D
Although the reflection wavelength width increases as D increases, the reflectance decreases as a whole, or the reflectance falls locally within the reflection wavelength width. Further, the reflectance is improved by increasing the number N of the unit semiconductor layers, but it is not preferable because the manufacturing time is increased and the manufacturing cost is increased. Also, as the mixed crystal ratio X is smaller, the difference between the refractive indices n A and n G becomes larger and excellent light wave interference is obtained, and the reflectance is improved. It was necessary to reset the thickness change ratio DD and the number N of layers by a simple experiment or the like.

【0008】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、変厚割合DD,積層
数N,および混晶比Xの関係において実用上満足できる
反射波長幅および反射率が得られるチャープ状光反射層
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a reflection wavelength width which is practically satisfactory in relation to the thickness change ratio DD, the number of layers N, and the mixed crystal ratio X. It is an object of the present invention to provide a chirped light reflecting layer capable of obtaining a reflectance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、AlAs半導体とAlX Ga1-X As
半導体とが重ね合わされた単位半導体層が繰り返し積層
されて入射した光を光波干渉によって反射するととも
に、その単位半導体層の膜厚は、反射すべき光の中心波
長λB およびAlAs半導体の屈折率nA から次式
(1)に従って求められたAlAs半導体の膜厚T
A と、前記中心波長λB およびAlX Ga1-X As半導
体の屈折率nG から次式(2)に従って求められたAl
X Ga1-X As半導体の膜厚TG とを加算した値(TA
+TG )を基準厚さTとして、AlAs半導体およびA
X Ga1-X As半導体の膜厚比TA :TG を保持しつ
つ、基準厚さTに所定の変厚割合DDを掛算した膜厚T
・DDだけ基準厚さTよりも厚いT(1+DD)と、基
準厚さTよりも膜厚T・DDだけ薄いT(1−DD)と
の間で、連続的且つ直線的に変化させられているチャー
プ状光反射層を備えた半導体装置において、
In order to achieve the above object, the present invention provides an AlAs semiconductor and an Al x Ga 1 -x As.
The unit semiconductor layer on which the semiconductor is superposed is repeatedly laminated to reflect incident light by light wave interference, and the film thickness of the unit semiconductor layer is determined by the center wavelength λ B of the light to be reflected and the refractive index n of the AlAs semiconductor. The thickness T of the AlAs semiconductor obtained from A according to the following equation (1)
A , Al calculated from the center wavelength λ B and the refractive index n G of the Al x Ga 1 -x As semiconductor according to the following equation (2).
The value obtained by adding the film thickness TG of the X Ga 1-X As semiconductor (T A
+ T G ) as a reference thickness T, and an AlAs semiconductor and A
The film thickness T obtained by multiplying the reference thickness T by a predetermined thickness change ratio DD while maintaining the film thickness ratio T A : TG of the l x Ga 1-x As semiconductor.
-It is continuously and linearly changed between T (1 + DD) which is thicker than the reference thickness T by DD and T (1-DD) which is thinner by the film thickness T.DD than the reference thickness T. Semiconductor device having a chirped light reflecting layer,

【0010】[0010]

【数4】 TA =λB /4nA ・・・(1) TG =λB /4nG ・・・(2)T A = λ B / 4n A (1) T G = λ B / 4n G (2)

【0011】前記単位半導体層の積層数をNとした時、
前記変厚割合DDおよび前記AlX Ga1-X As半導体
の混晶比Xは、次式(3)および(4)
When the number of the unit semiconductor layers is N,
The thickness change ratio DD and the mixed crystal ratio X of the Al x Ga 1 -x As semiconductor are expressed by the following equations (3) and (4).

【0012】[0012]

【数5】 N≧10+25X ・・・(3) N≧100DD+(100X−10)/2 ・・・(4)N ≧ 10 + 25X (3) N ≧ 100DD + (100X−10) / 2 (4)

【0013】を共に満足することを特徴とする。It is characterized by satisfying both.

【0014】[0014]

【発明の効果】このような本発明によれば、反射波長幅
および反射率について共に実用上満足できるチャープ状
光反射層、具体的には約70%程度以上の反射率が約1
00nm以上の波長幅に亘って得られるチャープ状光反
射層が確実に得られる一方、混晶比Xが異なる場合でも
積層数Nおよび変厚割合DDを容易に設定することがで
きるとともに、積層数Nをできるだけ少なくして製造コ
ストを低減することも可能となる。なお、混晶比X,積
層数N,および変厚割合DDが次式(5)および(6)
を満足するようにすれば、十分な反射波長幅を確保しつ
つより高い反射率が得られるようになる。
According to the present invention, a chirped light-reflective layer having a practically satisfactory reflection wavelength width and reflectivity, specifically, a reflectivity of about 70% or more is about 1%.
While a chirped light reflecting layer obtained over a wavelength width of not less than 00 nm can be reliably obtained, the number of layers N and the thickness change ratio DD can be easily set even when the mixed crystal ratio X is different, and the number of layers can be easily changed. It is also possible to reduce N as much as possible to reduce the manufacturing cost. The mixed crystal ratio X, the number of layers N, and the thickness change ratio DD are expressed by the following equations (5) and (6).
Is satisfied, a higher reflectance can be obtained while securing a sufficient reflection wavelength width.

【0015】[0015]

【数6】 N≧15 ・・・(5) N≧200DD+(100X−20)/2 ・・・(6)N ≧ 15 (5) N ≧ 200DD + (100X−20) / 2 (6)

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の一実施例である半導体装
置としての面発光型発光ダイオード10の構造を説明す
る図で、n−GaAs基板12上にはn−AlAs/n
−AlX Ga1-X As光反射層14、n−Al0.45Ga
0.55Asクラッド層16、p−GaAs活性層18、p
−Al0.45Ga0.55Asクラッド層20、およびp−G
aAsキャップ層22が順次積層されており、クラッド
層16、活性層18、およびクラッド層20によってダ
ブルヘテロ構造が構成されている。キャップ層22の上
面24の一部および基板12の下面には、それぞれ+電
極26、−電極28が設けられており、それ等の間に順
電圧が印加されることにより上記ダブルヘテロ構造の活
性層18から光が発せられ、キャップ層22の上面24
からその光が取り出される。上面24は光取出し面に相
当する。また、上記光反射層14は、基板12側へ進行
した光を光波干渉によって反射するもので、これにより
光出力が向上する。
FIG. 1 is a view for explaining the structure of a surface-emitting type light emitting diode 10 as a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. An n-GaAs substrate 12 has n-AlAs / n
-Al x Ga 1-x As light reflection layer 14, n-Al 0.45 Ga
0.55 As clad layer 16, p-GaAs active layer 18, p
-Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 20 and p-G
The aAs cap layer 22 is sequentially laminated, and the clad layer 16, the active layer 18, and the clad layer 20 form a double hetero structure. A positive electrode 26 and a negative electrode 28 are provided on a part of the upper surface 24 of the cap layer 22 and on the lower surface of the substrate 12, respectively. Light is emitted from the layer 18 and the upper surface 24 of the cap layer 22
From which the light is extracted. The upper surface 24 corresponds to a light extraction surface. The light reflection layer 14 reflects light traveling toward the substrate 12 by light wave interference, thereby improving light output.

【0018】上記面発光型発光ダイオード10の各半導
体は、MOCVD(有機金属化学気相成長)装置を用い
てエピタキシャル成長させたもので、クラッド層16の
膜厚は約2μm、活性層18の膜厚は約0.1μm、ク
ラッド層20の膜厚は約2μm、キャップ層22の膜厚
は約0.1μmである。また、光反射層14は、図2に
示されているように2種類のn−AlAs半導体および
n−AlX Ga1-X As半導体から成る単位半導体層3
0を繰り返し多数積層したもので、n−AlAs半導体
から基板12上に順次積層されている。上記半導体の組
成は、MOCVD装置の反応炉内に導入する原料ガスの
種類や流量によって制御され、膜厚は、原料ガスの流量
や導入時間によって制御される。なお、図1および図2
の各半導体の膜厚は必ずしも正確な割合で図示したもの
ではない。また、光反射層14におけるn−AlX Ga
1-XAs半導体の混晶比Xは、n−AlAs半導体との
屈折率の差を十分に確保する上で0〜0.3程度の範囲
内とすることが望ましい。
Each semiconductor of the above-mentioned surface-emitting type light emitting diode 10 is obtained by epitaxially growing using a MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) apparatus. The thickness of the cladding layer 16 is about 2 μm, and the thickness of the active layer 18 is about 2 μm. Is about 0.1 μm, the thickness of the cladding layer 20 is about 2 μm, and the thickness of the cap layer 22 is about 0.1 μm. As shown in FIG. 2, the light reflecting layer 14 is a unit semiconductor layer 3 composed of two types of n-AlAs semiconductors and n-Al x Ga 1 -x As semiconductors.
0 is repeatedly laminated on the substrate 12 from an n-AlAs semiconductor. The composition of the semiconductor is controlled by the type and flow rate of the source gas introduced into the reaction furnace of the MOCVD apparatus, and the film thickness is controlled by the flow rate and the introduction time of the source gas. 1 and 2
The thicknesses of the respective semiconductors are not necessarily shown in an exact ratio. Further, n-Al X Ga in the light reflection layer 14 is used.
The mixed crystal ratio X of the 1-X As semiconductor is desirably in the range of about 0 to 0.3 in order to ensure a sufficient difference in refractive index from the n-AlAs semiconductor.

【0019】上記光反射層14は、図3に示されている
ように単位半導体層30の厚さが変化するチャープ状を
成し、その単位半導体層30の膜厚は、反射すべき光の
中心波長λB およびn−AlAs半導体の屈折率nA
ら前記(1)式に従って求められるn−AlAs半導体
の膜厚TA と、中心波長λB およびn−AlX Ga1-X
As半導体の屈折率nG から前記(2)式に従って求め
られるn−AlX Ga1-X As半導体の膜厚TG とを加
算した値(TA +TG )を基準厚さTとして、n−Al
As半導体およびn−AlX Ga1-X As半導体の膜厚
比TA :TG を保持しつつ、光の入射側では基準厚さT
に所定の変厚割合DDを掛算した膜厚T・DDだけ基準
厚さTよりも薄く、反対側では基準厚さTよりも膜厚T
・DDだけ厚くなるように、連続的且つ直線的に変化さ
せられている。すなわち、基板12上に最初に形成され
る単位半導体層30の膜厚は最も厚くてT(1+DD)
であり、上部すなわち光の入射側に向かうに従って直線
的に減少して最上層ではT(1−DD)となっているの
であり、全体の膜厚の変化量は2T・DDとなる。ま
た、膜厚が最も厚い最下層の単位半導体層30における
反射波長は、基準厚さTにおける反射波長λB と(1+
DD)との積λB ・(1+DD)となり、膜厚が最も薄
い最上層の単位半導体層30における反射波長は、基準
厚さTにおける反射波長λB と(1−DD)との積λB
・(1−DD)となる。
As shown in FIG. 3, the light reflecting layer 14 has a chirp shape in which the thickness of the unit semiconductor layer 30 changes. and n-AlAs semiconductor film thickness T a obtained according to the equation (1) from the center wavelength lambda B and n-AlAs semiconductor refractive index n a, the center wavelength lambda B and n-Al X Ga 1-X
Wherein As and semiconductor refractive index n G of (2) n-Al X Ga 1-X As semiconductor film thickness T G and the added value obtained in accordance with equation (T A + T G) as reference thickness T, n -Al
While maintaining the thickness ratio T A : T G of the As semiconductor and the n-Al x Ga 1 -x As semiconductor, the reference thickness T on the light incident side.
Is multiplied by a predetermined thickness change ratio DD and is smaller than the reference thickness T by the thickness T · DD, and the thickness T is larger than the reference thickness T on the opposite side.
-It is continuously and linearly changed so as to be thicker by DD. That is, the unit semiconductor layer 30 formed first on the substrate 12 has the largest thickness T (1 + DD)
And decreases linearly toward the upper side, that is, toward the light incident side, and becomes T (1−DD) in the uppermost layer, and the change amount of the entire film thickness is 2T · DD. Further, the reflection wavelength in the lowest unit semiconductor layer 30 having the largest thickness is the reflection wavelength λ B at the reference thickness T and (1+
Product λ B · (1 + DD) next to the DD), the wavelength reflection in the unit semiconductor layer 30 having a thickness of the thinnest top layer, the product of the reference thickness and reflection wavelength lambda B in T and (1-DD) λ B
-It becomes (1-DD).

【0020】ここで、上記混晶比X=0.2、すなわち
n−AlAs半導体とn−Al0.2 Ga0.8 As半導体
とによって前記単位半導体層30が構成されている場合
に、反射すべき光の中心波長λB =880nm、n−A
lAs半導体の屈折率nA =2.97、n−Al0.2
0.8 As半導体の屈折率nG =3.47として、積層
数Nおよび変厚割合DDを種々変更しつつ光反射特性を
シミュレーションにより調べたところ、図4乃至図8に
示す結果が得られた。図4乃至図8は、それぞれ積層数
N=10,15,20,25,および30の場合のシミ
ュレーション結果であり、変厚割合DDは、0,0.0
5,0.1,0.15,0.2,0.25,および0.
3の7通りである。シミュレーションの条件は、光反射
層14に対して光が垂直に入射し、且つ光反射層14に
おける光の吸収を無視したものである。また、入射側の
媒質は前記クラッド層16と同じAl0.45Ga0.55As
半導体で、反対側の媒質は前記基板12と同じn−Ga
As半導体とした。
[0020] Here, when the mixed crystal ratio X = 0.2 to the unit semiconductor layer 30, i.e. by the n-AlAs semiconductor and n-Al 0.2 Ga 0.8 As semiconductor is formed, the light to be reflected Center wavelength λ B = 880 nm, nA
Refractive index of lAs semiconductor n A = 2.97, n-Al 0.2 G
Assuming that the refractive index n G of the a 0.8 As semiconductor was n G = 3.47, the light reflection characteristics were examined by simulation while changing the number N of layers and the thickness change ratio DD variously, and the results shown in FIGS. 4 to 8 were obtained. . 4 to 8 show the simulation results when the number of layers N = 10, 15, 20, 25, and 30, respectively, and the rate of thickness change DD is 0, 0.0
5, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25 and 0.
There are 3 types of 7 types. The simulation conditions are such that light is perpendicularly incident on the light reflection layer 14 and that light absorption in the light reflection layer 14 is ignored. The medium on the incident side is Al 0.45 Ga 0.55 As, which is the same as the cladding layer 16.
In the semiconductor, the opposite medium is the same n-Ga as the substrate 12.
An As semiconductor was used.

【0021】そして、かかるシミュレーション結果に基
づいて、反射率が70%以上の波長幅(nm)を求めて
表にしたものが表1であり、反射率が90%以上の波長
幅(nm)を求めて表にしたものが表2である。これら
の表において、「*」を付した数値は、その数値が示す
反射波長幅の中のごく一部に反射率が70%または90
%より低い部分が含まれていることを意味しており、
「#」を付した数値は、その数値が示す反射波長幅の中
の一部に反射率が70%または90%より低い部分が含
まれていることを意味しており、網掛けを付した数値
は、その数値が示す反射波長幅の中のかなりの部分が反
射率が70%または90%より低いことを意味してお
り、数値のみは、その数値が示す反射波長幅の全部が7
0%または90%以上であることを意味している。な
お、DD=0についてはチャープ状でないため表中への
記載を省略した。
Based on the simulation result, the wavelength width (nm) having a reflectance of 70% or more is obtained and tabulated in Table 1. The wavelength width (nm) having a reflectance of 90% or more is shown in Table 1. Table 2 shows the calculated values. In these tables, the numerical values with “*” indicate that the reflectance is 70% or 90% in only a part of the reflection wavelength width indicated by the numerical values.
% Is included,
The numerical value with “#” means that a part of the reflection wavelength width indicated by the numerical value includes a part whose reflectance is lower than 70% or 90%, and is shaded. The numerical value means that a significant part of the reflection wavelength width indicated by the numerical value has a reflectance lower than 70% or 90%, and only the numerical value indicates that the entire reflection wavelength width indicated by the numerical value is 7%.
It means 0% or 90% or more. Note that DD = 0 is not chirped, so that the description in the table is omitted.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】上記表1および表2において、太い実線よ
りも左下側の部分は前記(3)式および(4)式を満た
す範囲、この場合には混晶比X=0.2で、N≧15お
よびN≧100DD+5を共に満足する範囲であり、反
射率が70%以上の波長幅を示す表1においては、その
波長幅が約100nm以上であるとともに、その波長幅
内における反射率の落込みも少なく、実用上満足できる
反射波長幅および反射率が得られる。なお、十分な反射
波長幅を確保しつつできるだけ積層数Nを少なくする上
で、変厚割合DDは0.1〜0.15程度で、積層数N
は20〜30程度であることが望ましい。
In Tables 1 and 2 above, the portion on the lower left side of the thick solid line is in the range satisfying the above formulas (3) and (4). In this case, the mixed crystal ratio X = 0.2 and N ≧ In Table 1, which is a range satisfying both 15 and N ≧ 100DD + 5, and has a reflectance of 70% or more, in Table 1, the wavelength width is about 100 nm or more, and the reflectance falls within the wavelength width. And a practically satisfactory reflection wavelength width and reflectance can be obtained. In order to reduce the number N of layers as much as possible while securing a sufficient reflection wavelength width, the thickness change ratio DD is about 0.1 to 0.15,
Is preferably about 20 to 30.

【0025】また、反射率が90%以上の波長幅を示す
表2においては、その波長幅が狭くなるとともにその波
長幅内における反射率の落込みも顕著となるため、この
ような高い反射率が広い波長幅に亘って要求される場合
には、二重線で示されているように前記(5)式および
(6)式を満たす範囲内で積層数Nおよび変厚割合DD
を設定することが望ましい。
In Table 2 showing the wavelength width where the reflectance is 90% or more, the wavelength width is narrowed and the drop in the reflectance within the wavelength width becomes remarkable. Is required over a wide wavelength range, the number of layers N and the thickness change ratio DD are within a range that satisfies the expressions (5) and (6) as indicated by the double line.
It is desirable to set

【0026】一方、混晶比X=0、すなわちn−AlA
s半導体とn−GaAs半導体とによって前記単位半導
体層30が構成されている場合について、上記混晶比X
=0.2の場合と同様にしてシミュレーションにより光
反射特性を調べ、反射率が70%以上、90%以上の波
長幅(nm)をそれぞれ求めたところ、表3および表4
に示す結果が得られた。かかる表3および表4におい
て、太い実線よりも左下側の部分は前記(3)式および
(4)式を満たす範囲、この場合には混晶比X=0で、
N≧10およびN≧100DD−5を共に満足する範囲
であり、反射率が70%以上の波長幅を示す表3におい
ては、前記表1と同様に、その波長幅が約100nm以
上であるとともに、その波長幅内における反射率の落込
みも少なく、実用上満足できる反射波長幅および反射率
が得られる。また、反射率が90%以上の波長幅を示す
表4においては、前記表2と同様に、その波長幅が狭く
なるとともにその波長幅内における反射率の落込みも顕
著となるため、このような高い反射率が広い波長幅に亘
って要求される場合には、二重線で示されているように
前記(5)式および(6)式を満たす範囲内で積層数N
および変厚割合DDを設定することが望ましい。
On the other hand, the mixed crystal ratio X = 0, that is, n-AlA
In the case where the unit semiconductor layer 30 is composed of an s semiconductor and an n-GaAs semiconductor, the mixed crystal ratio X
The light reflection characteristics were examined by simulation in the same manner as in the case of = 0.2, and the wavelength widths (nm) at which the reflectance was 70% or more and 90% or more were obtained.
The result shown in FIG. In Tables 3 and 4, the portion on the lower left side of the thick solid line is a range satisfying the above formulas (3) and (4), in which case the mixed crystal ratio X = 0,
In Table 3, which is a range that satisfies both N ≧ 10 and N ≧ 100DD-5, and the reflectance shows a wavelength width of 70% or more, as in Table 1, the wavelength width is about 100 nm or more. In addition, the drop in the reflectance within the wavelength width is small, and a practically satisfactory reflection wavelength width and reflectance can be obtained. Further, in Table 4 showing the wavelength width where the reflectance is 90% or more, as in Table 2, the wavelength width becomes narrow and the drop in the reflectance within the wavelength width becomes remarkable. When a very high reflectivity is required over a wide wavelength width, the number of layers N is within a range satisfying the above-described equations (5) and (6) as shown by the double line.
It is desirable to set the thickness change ratio DD.

【0027】[0027]

【表3】 [Table 3]

【0028】[0028]

【表4】 [Table 4]

【0029】このように、混晶比X,積層数N,および
変厚割合DDが前記(3)式および(4)式を共に満足
する場合には、その反射波長幅および反射率について共
に実用上満足できる光反射層14が確実に得られるので
ある。また、混晶比Xが異なる場合でも、(3)式およ
び(4)式に従って積層数Nおよび変厚割合DDを容易
に設定することができるとともに、積層数Nをできるだ
け少なくして製造コストを低減することも可能となる。
また、十分な反射波長幅を確保しつつより高い反射率が
要求される場合には、混晶比X,積層数N,および変厚
割合DDが前記(5)式および(6)式を共に満足する
ようにすれば良い。
As described above, when the mixed crystal ratio X, the number of laminations N, and the thickness change ratio DD satisfy both the expressions (3) and (4), both the reflection wavelength width and the reflectance are practically used. The above-mentioned satisfactory light reflection layer 14 can be reliably obtained. Further, even when the mixed crystal ratio X is different, the number N of layers and the thickness change ratio DD can be easily set according to the equations (3) and (4), and the number N of layers can be reduced as much as possible to reduce the manufacturing cost. It is also possible to reduce it.
When a higher reflectivity is required while securing a sufficient reflection wavelength width, the mixed crystal ratio X, the number of layers N, and the thickness change ratio DD satisfy the above equations (5) and (6). You should be satisfied.

【0030】次に、実際の光反射特性とシミュレーショ
ン結果との整合性を検討する。先ず、図9に示されてい
るようにGaAs基板100上にチャープ状の光反射層
102を形成したテストピース104を作製する。光反
射層102は、AlAs半導体とAl0.2 Ga0.8 As
半導体とから成る単位半導体層を30層(N=30)積
層したもので、AlAs半導体からGaAs基板100
上に順次積層されている。また、かかる単位半導体層の
膜厚は、前記図3に示されているように上部に向かうに
従って連続的に膜厚が薄くされており、変厚割合DDは
0.15である。AlAs半導体およびAl0.2 Ga
0.8 As半導体の各膜厚は、AlAs半導体の屈折率を
2.97、Al0.2 Ga0.8 As半導体の屈折率を3.
47として、反射すべき光の中心波長λB に応じて計算
した。今回は、λB =880nm,850nmの2種類
を作製したが、λB =880nmの場合、基準厚さTの
部分におけるAlAs半導体の膜厚は880/(4×
2.97)=74.1(nm)であり、Al0.2 Ga
0.8 As半導体の膜厚は880/(4×3.47)=6
3.4(nm)であり、基準厚さTは74.1+63.
4=137.5(nm)である。また、λB =850n
mの場合、基準厚さTの部分におけるAlAs半導体の
膜厚は850/(4×2.97)=71.5(nm)で
あり、Al0.2 Ga0.8 As半導体の膜厚は850/
(4×3.47)=61.2(nm)であり、基準厚さ
Tは71.5+61.2=132.7(nm)である。
Next, the consistency between the actual light reflection characteristics and the simulation results will be examined. First, as shown in FIG. 9, a test piece 104 in which a chirped light reflecting layer 102 is formed on a GaAs substrate 100 is manufactured. The light reflection layer 102 is made of an AlAs semiconductor and Al 0.2 Ga 0.8 As.
30 unit semiconductor layers (N = 30) of semiconductors are laminated, and an AlAs semiconductor is replaced with a GaAs substrate 100.
The layers are sequentially stacked on top. Further, as shown in FIG. 3, the thickness of the unit semiconductor layer is continuously reduced toward the upper part, and the thickness variation ratio DD is 0.15. AlAs semiconductor and Al 0.2 Ga
For each film thickness of the 0.8 As semiconductor, the refractive index of the AlAs semiconductor is 2.97 and the refractive index of the Al 0.2 Ga 0.8 As semiconductor is 3.
47 was calculated according to the center wavelength λ B of the light to be reflected. This time, λ B = 880nm, was produced two kinds of 850 nm, lambda B = For 880 nm, the reference thickness of the AlAs semiconductor in a portion of the thickness T is 880 / (4 ×
2.97) = 74.1 (nm), and Al 0.2 Ga
The thickness of the 0.8 As semiconductor is 880 / (4 × 3.47) = 6
3.4 (nm), and the reference thickness T is 74.1 + 63.
4 = 137.5 (nm). Also, λ B = 850 n
In the case of m, the film thickness of the AlAs semiconductor at the portion of the reference thickness T is 850 / (4 × 2.97) = 71.5 (nm), and the film thickness of the Al 0.2 Ga 0.8 As semiconductor is 850 /
(4 × 3.47) = 61.2 (nm), and the reference thickness T is 71.5 + 61.2 = 132.7 (nm).

【0031】上記光反射層102はMOCVD装置を用
いて作製され、GaAs基板100を反応炉内にセット
して850℃に保持した状態で、バルブ操作により原料
ガスを切り換えてAlAs半導体およびAl0.2 Ga
0.8 As半導体を交互に結晶成長させるとともに、原料
ガスの導入時間を変更して各々の膜厚を制御した。具体
的には、AlAs半導体を形成する際に導入するTMA
(トリメチルアルミニウム)ガスの流量は1.9×10
-5mole/min、10%希釈AsH3 ガスの流量は
400cc/min、20ppm希釈H2 Seガスの流
量は90cc/minである。また、Al0.2 Ga0.8
As半導体を形成する際に導入するTMG(トリメチル
ガリウム)ガスの流量は3.1×10-5mole/mi
n、TMAガスの流量は4.0×10-5mole/mi
n、10%希釈AsH3 ガスの流量は400cc/mi
n、20ppm希釈H2 Seガスの流量は90cc/m
inである。上記AlAs半導体の成長とAl0.2 Ga
0.8 As半導体の成長とを切り換える際にはAsH3
スを10秒間流した。
The light reflection layer 102 is formed by using an MOCVD apparatus. With the GaAs substrate 100 set in a reaction furnace and kept at 850 ° C., the source gas is switched by a valve operation to change the AlAs semiconductor and Al 0.2 Ga.
A 0.8 As semiconductor crystal was grown alternately, and the thickness of each film was controlled by changing the source gas introduction time. Specifically, TMA introduced when forming an AlAs semiconductor
The flow rate of (trimethylaluminum) gas is 1.9 × 10
The flow rate of -5 mole / min, 10% diluted AsH 3 gas is 400 cc / min, and the flow rate of 20 ppm diluted H 2 Se gas is 90 cc / min. In addition, Al 0.2 Ga 0.8
The flow rate of a TMG (trimethylgallium) gas introduced when forming an As semiconductor is 3.1 × 10 −5 mole / mi.
n, the flow rate of the TMA gas is 4.0 × 10 −5 mole / mi
n, the flow rate of the 10% diluted AsH 3 gas is 400 cc / mi.
n, the flow rate of the 20 ppm diluted H 2 Se gas is 90 cc / m
in. Growth of AlAs semiconductor and Al 0.2 Ga
When switching between growth and growth of 0.8 As semiconductor, AsH 3 gas was flowed for 10 seconds.

【0032】そして、このようにして作製したテストピ
ース104を図10に示されている測定装置にセットし
て光反射特性を測定した。図10は、測定装置の光学的
配置を示す図で、Wランプ106から出た光はミラー1
08で反射されてモノクロメータ110に入射し、単色
化された後ブラックボックス112内に入射される。ブ
ラックボックス112は、モノクロメータ110からの
光以外の光を遮断するようになっており、そのモノクロ
メータ110から入射した光は、ミラー114により反
射されてテストピース104に照射される。この時の入
射角は約15゜であり、テストピース104で反射され
た光はミラー116,118で反射された後、検出器1
20に入射させられ、その光強度から反射率が測定され
る。反射率は、予め反射率が判っている標準試料、本実
施例では反射率90%のAl板をテストピース104の
代わりに用いて測定した光強度の測定結果を用いて算出
される。
Then, the test piece 104 manufactured as described above was set in a measuring device shown in FIG. 10, and the light reflection characteristics were measured. FIG. 10 is a diagram showing an optical arrangement of the measuring device.
The light is reflected at 08 and is incident on the monochromator 110, is monochromatized, and is incident on the black box 112. The black box 112 blocks light other than the light from the monochromator 110, and the light incident from the monochromator 110 is reflected by the mirror 114 and applied to the test piece 104. At this time, the incident angle is about 15 °, and the light reflected by the test piece 104 is reflected by the mirrors 116 and 118,
20 and the reflectance is measured from the light intensity. The reflectivity is calculated using a standard sample whose reflectivity is known in advance, in this embodiment, a light intensity measurement result measured using an Al plate having a reflectivity of 90% instead of the test piece 104.

【0033】図11は、λB =880nmとして作製し
たテストピース104の光反射特性の測定結果である。
また、図12は、λB =880nmのテストピース10
4と同じ構成の光反射層について、入射媒質を空気、反
対側の媒質をGaAsとし、光を垂直に入射させるとと
もに光反射層による光の吸収を無視した場合の光反射特
性のシミュレーション結果である。実験では光の入射角
が約15゜であるのに対し、シミュレーションでは垂直
入射であるが、この影響は殆ど無視できる程度のもので
ある。かかる図11および図12から明らかなように、
シミュレーション結果は実際の測定結果と高い整合性を
示しており、前述した各シミュレーション結果は十分に
高い信頼性を有することが判る。
FIG. 11 shows the measurement results of the light reflection characteristics of the test piece 104 manufactured with λ B = 880 nm.
FIG. 12 shows a test piece 10 of λ B = 880 nm.
4 is a simulation result of light reflection characteristics when the incident medium is air and the opposite medium is GaAs, and light is vertically incident and light absorption by the light reflecting layer is ignored for the light reflecting layer having the same configuration as that of FIG. . In the experiment, the incident angle of light is about 15 °, whereas in the simulation, it is normal incidence, but this effect is almost negligible. As is apparent from FIGS. 11 and 12,
The simulation results show high consistency with the actual measurement results, and it can be seen that the above-described simulation results have sufficiently high reliability.

【0034】なお、高反射率の波長幅が、シミュレーシ
ョン結果では僅かに短波長側へずれているが、これは結
晶成長させたAlAs半導体やAl0.2 Ga0.8 As半
導体の膜厚が設計値からずれたか、或いは使用した屈折
率の値が正しくなかったためと考えられる。また、反射
率の低下が生じている部分の深さが異なるのは、膜厚の
ゆらぎによるものと考えられる。更に、前述したシミュ
レーション結果に比較して高反射率領域における局部的
な反射率の落込みが大きいが、これは今回入射媒質を空
気としたためである。
Although the wavelength width of the high reflectivity slightly shifts to the short wavelength side in the simulation result, this is because the film thickness of the AlAs semiconductor or Al 0.2 Ga 0.8 As semiconductor grown by the crystal shifts from the design value. It is considered that the value of the refractive index used was incorrect. Further, it is considered that the difference in the depth of the portion where the reflectance is reduced is caused by the fluctuation of the film thickness. Furthermore, compared to the simulation results described above, the local drop in the local reflectance in the high reflectance region is large, but this is because the incident medium was air this time.

【0035】また、図13および図14は、λB =85
0nmの場合の実験結果およびシミュレーション結果で
あり、上記λB =880nmの場合と同様に高い整合性
が得られた。
FIGS. 13 and 14 show that λ B = 85
These are an experimental result and a simulation result in the case of 0 nm, and high matching was obtained as in the case of λ B = 880 nm.

【0036】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be embodied in other forms.

【0037】例えば、前記実施例ではp−GaAs活性
層18を有するダブルヘテロ構造の面発光型発光ダイオ
ード10について説明したが、他の化合物半導体から成
るダブルヘテロ構造や単一ヘテロ構造の面発光型発光ダ
イオード、ホモ構造の面発光型発光ダイオード、或いは
半導体レーザなどにも本発明は同様に適用され得る。
For example, in the above-described embodiment, the surface emitting light emitting diode 10 having the double hetero structure having the p-GaAs active layer 18 has been described. However, the surface emitting light emitting diode having the double hetero structure made of another compound semiconductor or the single hetero structure is used. The present invention can be similarly applied to a light emitting diode, a homo-structured surface emitting light emitting diode, a semiconductor laser, or the like.

【0038】また、前記光反射層14における基準厚さ
Tは、必ずしも活性層18の発光波長に厳密に対応させ
る必要はなく、発光波長の近傍の波長を反射すべき光の
中心波長λB として設定されても良い。
The reference thickness T of the light reflecting layer 14 does not necessarily have to correspond exactly to the emission wavelength of the active layer 18, and a wavelength near the emission wavelength is set as the central wavelength λ B of light to be reflected. May be set.

【0039】また、前記実施例では積層数Nが30以
下、変厚割合DDが0.3以下の場合について説明した
が、それ以外の範囲のチャープ状光反射層にも本発明は
同様に適用され得る。混晶比Xについても適宜変更され
得る。
In the above embodiment, the case where the number N of layers is 30 or less and the thickness change ratio DD is 0.3 or less has been described. However, the present invention is similarly applied to a chirped light reflecting layer in other ranges. Can be done. The mixed crystal ratio X can also be appropriately changed.

【0040】また、前記実施例の光反射層14は光の入
射側の膜厚が薄くされていたが、InGaAs発光ダイ
オードのように発光波長が880nmより長い場合や、
発光波長が880nm程度であっても光反射層14を構
成しているAlX Ga1-X As半導体の混晶比Xが0.
05以上で光の吸収を無視できる場合など、光の入射側
の膜厚を厚くすることも可能である。
The light reflection layer 14 in the above embodiment has a thin film on the light incident side. However, when the light emission wavelength is longer than 880 nm like an InGaAs light emitting diode,
Even when the emission wavelength is about 880 nm, the Al X Ga 1 -X As semiconductor constituting the light reflection layer 14 has a mixed crystal ratio X of 0.
For example, when the absorption of light is negligible with a value of 05 or more, the film thickness on the light incident side can be increased.

【0041】また、前記実施例ではMOCVD装置を用
いて面発光型発光ダイオード10を作製する場合につい
て説明したが、分子線エピタキシー法など他のエピタキ
シャル成長技術を用いて作製することも可能である。
In the above embodiment, the case where the surface-emitting light emitting diode 10 is manufactured by using the MOCVD apparatus has been described. However, the surface emitting light emitting diode 10 can be manufactured by using another epitaxial growth technique such as a molecular beam epitaxy method.

【0042】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実
施することができる。
Although not specifically exemplified, the present invention can be implemented in various modified and improved modes based on the knowledge of those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例であるチャープ状光反射層を
備えた面発光型発光ダイオードの構造を説明する図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a surface-emitting light emitting diode including a chirped light reflecting layer according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の面発光型発光ダイオードにおける光反射
層を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a light reflection layer in the surface emitting light emitting diode of FIG.

【図3】図2の光反射層における単位半導体層の膜厚変
化を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a change in the thickness of a unit semiconductor layer in the light reflection layer of FIG. 2;

【図4】図3の光反射層において積層数Nが10で変厚
割合DDが種々異なる場合の光反射特性のシミュレーシ
ョン結果である。
4 is a simulation result of light reflection characteristics when the number of laminations N is 10 and the thickness change ratio DD is variously different in the light reflection layer of FIG. 3;

【図5】図3の光反射層において積層数Nが15で変厚
割合DDが種々異なる場合の光反射特性のシミュレーシ
ョン結果である。
FIG. 5 is a simulation result of light reflection characteristics when the number N of layers is 15 and the thickness change ratio DD is variously different in the light reflection layer of FIG. 3;

【図6】図3の光反射層において積層数Nが20で変厚
割合DDが種々異なる場合の光反射特性のシミュレーシ
ョン結果である。
6 is a simulation result of light reflection characteristics when the number N of layers is 20 and the thickness change ratio DD is variously different in the light reflection layer of FIG. 3;

【図7】図3の光反射層において積層数Nが25で変厚
割合DDが種々異なる場合の光反射特性のシミュレーシ
ョン結果である。
7 is a simulation result of light reflection characteristics in the case where the number N of layers is 25 and the thickness change ratio DD is variously different in the light reflection layer of FIG. 3;

【図8】図3の光反射層において積層数Nが30で変厚
割合DDが種々異なる場合の光反射特性のシミュレーシ
ョン結果である。
8 is a simulation result of light reflection characteristics when the number N of layers is 30 and the thickness change ratio DD is variously different in the light reflection layer of FIG. 3;

【図9】本発明にかかる光反射層の実際の光反射特性を
測定するためのテストピースを説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a test piece for measuring actual light reflection characteristics of the light reflection layer according to the present invention.

【図10】図9のテストピースの光反射特性を測定する
ための測定装置の光学的構成を説明する図である。
10 is a diagram illustrating an optical configuration of a measuring device for measuring the light reflection characteristics of the test piece of FIG.

【図11】反射中心波長λB を880nmとして作製し
た図9のテストピースにおける光反射特性の測定結果を
示す図である。
11 is a diagram showing the measurement results of the light reflection characteristics of the test piece of FIG. 9 manufactured with the reflection center wavelength λ B set to 880 nm.

【図12】図11の場合と略同じ条件でシミュレートし
て得られた光反射特性を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating light reflection characteristics obtained by simulation under substantially the same conditions as in FIG. 11;

【図13】反射中心波長λB を850nmとして作製し
た図9のテストピースにおける光反射特性の測定結果を
示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a measurement result of light reflection characteristics of the test piece of FIG. 9 manufactured by setting the reflection center wavelength λ B to 850 nm.

【図14】図13の場合と略同じ条件でシミュレートし
て得られた光反射特性を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating light reflection characteristics obtained by simulation under substantially the same conditions as in FIG. 13;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:面発光型発光ダイオード(半導体装置) 14:チャープ状光反射層 30:単位半導体層 10: Surface-emitting type light emitting diode (semiconductor device) 14: Chirped light reflecting layer 30: Unit semiconductor layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−163882(JP,A) 特開 平3−163883(JP,A) 特開 平1−200678(JP,A) 特開 平3−225885(JP,A) 特開 平3−224285(JP,A) 特開 平4−42589(JP,A) 特開 昭59−36988(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-3-163882 (JP, A) JP-A-3-163883 (JP, A) JP-A-1-200678 (JP, A) JP-A-3-163 225885 (JP, A) JP-A-3-224285 (JP, A) JP-A-4-42589 (JP, A) JP-A-59-36988 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 33/00 H01S 5/00-5/50

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 AlAs半導体とAlX Ga1-X As半
導体とが重ね合わされた単位半導体層が繰り返し積層さ
れて入射した光を光波干渉によって反射するとともに、
該単位半導体層の膜厚は、反射すべき光の中心波長λB
およびAlAs半導体の屈折率nA から次式(1)に従
って求められたAlAs半導体の膜厚TA と、前記中心
波長λB およびAlX Ga1-X As半導体の屈折率nG
から次式(2)に従って求められたAlX Ga1-X As
半導体の膜厚TG とを加算した値(TA +TG )を基準
厚さTとして、AlAs半導体およびAlX Ga1-X
s半導体の膜厚比TA :TG を保持しつつ、基準厚さT
に所定の変厚割合DDを掛算した膜厚T・DDだけ基準
厚さTよりも厚いT(1+DD)と、基準厚さTよりも
膜厚T・DDだけ薄いT(1−DD)との間で、連続的
且つ直線的に変化させられているチャープ状光反射層を
備えた半導体装置において、 【数1】 TA =λB /4nA ・・・(1) TG =λB /4nG ・・・(2) 前記単位半導体層の積層数をNとした時、前記変厚割合
DDおよび前記AlX Ga1-X As半導体の混晶比X
は、次式(3)および(4) 【数2】 N≧10+25X ・・・(3) N≧100DD+(100X−10)/2 ・・・(4) を共に満足することを特徴とするチャープ状光反射層を
備えた半導体装置。
The method according to claim 1] AlAs semiconductor and Al X Ga 1-X As light and is incident been unit semiconductor layer is laminated repeatedly superimposed semiconductor with reflected by optical interference,
The thickness of the unit semiconductor layer is the center wavelength λ B of light to be reflected.
And the thickness T A of the AlAs semiconductor obtained according to and following formulas refractive index n A of the AlAs semiconductor (1), the central wavelength lambda B and Al X Ga 1-X As semiconductor refractive index n G
Al X Ga 1 -X As obtained from the following equation (2)
A value obtained by adding the thickness TG of the semiconductor (T A + T G ) to the reference thickness T is used as an AlAs semiconductor and Al X Ga 1 -X A
The reference thickness T while maintaining the thickness ratio T A : T G of the s semiconductor.
And T (1 + DD), which is greater than the reference thickness T by a thickness T · DD obtained by multiplying the predetermined thickness change ratio DD by T (1 + DD), and T (1-DD) which is thinner by a thickness T · DD than the reference thickness T. In a semiconductor device provided with a chirped light reflecting layer that is continuously and linearly changed between: T A = λ B / 4n A (1) T G = λ B / 4n G (2) When the number of stacked unit semiconductor layers is N, the thickness change ratio DD and the mixed crystal ratio X of the Al x Ga 1 -x As semiconductor
Is a chirp characterized by satisfying both of the following expressions (3) and (4): N ≧ 10 + 25X (3) N ≧ 100DD + (100X−10) / 2 (4) A semiconductor device comprising a light reflecting layer.
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