JP3189723B2 - 面発光型半導体装置及びそれを用いた発光モジュール - Google Patents
面発光型半導体装置及びそれを用いた発光モジュールInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は面発光型の半導体装置
及びこの半導体装置を使用した発光装置に関する。
及びこの半導体装置を使用した発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来面発光型の半導体装置の発光強度分
布を発光面で均一化する方法としては、特開昭５９−１
８１０７９号公報や特開平５−２５３９７９号公報に開
示されている方法がある。前者では半絶縁性半導体基板
上に発光部、ｎ型半導体部、ｐ型半導体部を同一平面上
に形成し、電流を半導体基板と平行な方向に流すことに
より、発光部で発光させるものである。
布を発光面で均一化する方法としては、特開昭５９−１
８１０７９号公報や特開平５−２５３９７９号公報に開
示されている方法がある。前者では半絶縁性半導体基板
上に発光部、ｎ型半導体部、ｐ型半導体部を同一平面上
に形成し、電流を半導体基板と平行な方向に流すことに
より、発光部で発光させるものである。
【０００３】後者は、発光層及びこれを厚み方向に挟ん
でｎ型半導体層、ｐ型半導体層を半導体基板の一方の面
に厚み方向に連続して積層し、かつ発光素子の実装の容
易化のため発光層の下側にある半導体層の電極も、上側
にある半導体層の電極と同様に半導体基板に対し同じ側
の面に形成される。電流は半導体基板に垂直な方向に流
れ、光も半導体基板に対し垂直方向に出射される。
でｎ型半導体層、ｐ型半導体層を半導体基板の一方の面
に厚み方向に連続して積層し、かつ発光素子の実装の容
易化のため発光層の下側にある半導体層の電極も、上側
にある半導体層の電極と同様に半導体基板に対し同じ側
の面に形成される。電流は半導体基板に垂直な方向に流
れ、光も半導体基板に対し垂直方向に出射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記いずれの
従来例においても発光の強度分布の均一化はまだ充分に
達成されておらず、その結果、光学系との結合が困難で
ある、即ち出射光の利用が容易でないという問題があ
る。即ち、発光強度分布が一様でない面発光素子を光学
系に利用する場合、例えば光ファイバーと光学的に結合
する場合には、光ファイバーの端面を発光面のピーク位
置に位置するように機械的に微調整して位置決めしなけ
ればならないという高度な技能の作業を要し、実装コス
トの増大を招く結果となる。
従来例においても発光の強度分布の均一化はまだ充分に
達成されておらず、その結果、光学系との結合が困難で
ある、即ち出射光の利用が容易でないという問題があ
る。即ち、発光強度分布が一様でない面発光素子を光学
系に利用する場合、例えば光ファイバーと光学的に結合
する場合には、光ファイバーの端面を発光面のピーク位
置に位置するように機械的に微調整して位置決めしなけ
ればならないという高度な技能の作業を要し、実装コス
トの増大を招く結果となる。
【０００５】前記の最初の従来例においては、電子と正
孔の移動度の違いによりｐ型電極に近い個所で発光して
発光強度のピークを形成し、発光強度分布が不均一とな
る。これを避けるには抵抗の高い発光層を厚くし、かつ
印加電圧を高くしなければならないが、この場合、製造
困難、消費電力増加、発熱量増加などの問題を生ずる。
孔の移動度の違いによりｐ型電極に近い個所で発光して
発光強度のピークを形成し、発光強度分布が不均一とな
る。これを避けるには抵抗の高い発光層を厚くし、かつ
印加電圧を高くしなければならないが、この場合、製造
困難、消費電力増加、発熱量増加などの問題を生ずる。
【０００６】後者の従来例では、ｐ型半導体層とｎ型半
導体層のシート抵抗の比を一定範囲に設定しなければ、
キャリアの経路が発光層内で均一にならない。従って高
精度に均一なシート抵抗を有する半導体層を形成しなけ
ればならないが、この形成が容易でないという問題があ
る。
導体層のシート抵抗の比を一定範囲に設定しなければ、
キャリアの経路が発光層内で均一にならない。従って高
精度に均一なシート抵抗を有する半導体層を形成しなけ
ればならないが、この形成が容易でないという問題があ
る。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】本願発明の面発光型半導体
装置は、半絶縁性半導体基板上に、発光層を、第１導電
型の半導体層と第２導電型の半導体層により厚み方向に
挟んだ構造を備え、かつ前記第１導電型の半導体層と前
記第２導電型の半導体層との間に電流を流すことにより
前記発光層で発生した光が、前記二つの半導体層の少な
くとも一方を通過して前記厚み方向に出射される面発光
型半導体装置において、前記第１導電型の半導体層又は
前記第２導電型の半導体層のいずれか一方に、前記発光
層を流れる電流の経路を制御する制御電極を少なくとも
１つ備えていることを特徴とする。
装置は、半絶縁性半導体基板上に、発光層を、第１導電
型の半導体層と第２導電型の半導体層により厚み方向に
挟んだ構造を備え、かつ前記第１導電型の半導体層と前
記第２導電型の半導体層との間に電流を流すことにより
前記発光層で発生した光が、前記二つの半導体層の少な
くとも一方を通過して前記厚み方向に出射される面発光
型半導体装置において、前記第１導電型の半導体層又は
前記第２導電型の半導体層のいずれか一方に、前記発光
層を流れる電流の経路を制御する制御電極を少なくとも
１つ備えていることを特徴とする。
【０００８】従って、本願発明の面発光型半導体装置
は、上記構成により前記制御電極に印加する電圧を変化
させて、発光層内を流れる電子と正孔からなるキャリア
の経路を変えることにより、両キャリアの再結合位置を
適宜調整して、再結合により生ずる発光強度分布を制御
することができる。勿論発光強度分布の均一化を図るこ
とも可能である。
は、上記構成により前記制御電極に印加する電圧を変化
させて、発光層内を流れる電子と正孔からなるキャリア
の経路を変えることにより、両キャリアの再結合位置を
適宜調整して、再結合により生ずる発光強度分布を制御
することができる。勿論発光強度分布の均一化を図るこ
とも可能である。
【０００９】この結果、前記制御電極に印加される電圧
を適宜調整することにより、任意の発光強度分布が得ら
れるので、後述のように光ファイバのような微細な光線
束を利用する光学系の光源として用いる場合等において
は、本発明の発光装置と光ファイバ等とを相互に近接す
る位置で機械的に結合し、制御電極に印加される電圧を
調整して、発光強度分布のピーク位置を光ファイバの端
面の近傍に位置させることにより、容易に光学的に結合
することができるようになる。即ち、本発明は、光学系
において光源としての利用が極めて容易な面発光型半導
体装置を提供する。
を適宜調整することにより、任意の発光強度分布が得ら
れるので、後述のように光ファイバのような微細な光線
束を利用する光学系の光源として用いる場合等において
は、本発明の発光装置と光ファイバ等とを相互に近接す
る位置で機械的に結合し、制御電極に印加される電圧を
調整して、発光強度分布のピーク位置を光ファイバの端
面の近傍に位置させることにより、容易に光学的に結合
することができるようになる。即ち、本発明は、光学系
において光源としての利用が極めて容易な面発光型半導
体装置を提供する。
【００１０】さらに、本願発明の発光モジュールは、前
記面発光型半導体装置に関する発明の利用発明であり、
光ファイバーと光学的に結合したことを特徴とする。本
発明により、光ファイバと前記面発光型半導体装置とを
容易、かつ高精度で光学的に結合することが可能な光モ
ジュールを提供できる。
記面発光型半導体装置に関する発明の利用発明であり、
光ファイバーと光学的に結合したことを特徴とする。本
発明により、光ファイバと前記面発光型半導体装置とを
容易、かつ高精度で光学的に結合することが可能な光モ
ジュールを提供できる。
【００１１】
【発明の実施の態様】本願発明の実施の態様を、図１乃
至図４に基づいて説明する。なお、同一の要素には同一
の番号を付し重複する説明を省略する。
至図４に基づいて説明する。なお、同一の要素には同一
の番号を付し重複する説明を省略する。
【００１２】（実施の態様１）図１（ａ）に本願発明に
よる面発光型半導体装置の断面図を、図１（ｂ）に平面
図を示す。まず、半絶縁性半導体基板１０の上側の面
に、順次ｎ＋型半導体層１１、 ｎ型半導体層１２、発
光層１３、 ｐ型半導体層１４、ｐ＋型半導体層１５が
エピタキシアル成長により形成される。
よる面発光型半導体装置の断面図を、図１（ｂ）に平面
図を示す。まず、半絶縁性半導体基板１０の上側の面
に、順次ｎ＋型半導体層１１、 ｎ型半導体層１２、発
光層１３、 ｐ型半導体層１４、ｐ＋型半導体層１５が
エピタキシアル成長により形成される。
【００１３】ｐ型の導電型の電極であるｐ型電極２２は
ｐ＋型半導体層１５上に、ｎ型の導電型の電極であるｎ
型電極２１は ｎ＋型半導体層１１上にあり、かつ、こ
れら電極は光領域３３を挟んで対向する位置に設けられ
ている。またｐ＋型半導体層１５上には、ｐ型電極２２
に対し光領域３３を挟んで対向する位置に２つの制御電
極３１が形成されている。
ｐ＋型半導体層１５上に、ｎ型の導電型の電極であるｎ
型電極２１は ｎ＋型半導体層１１上にあり、かつ、こ
れら電極は光領域３３を挟んで対向する位置に設けられ
ている。またｐ＋型半導体層１５上には、ｐ型電極２２
に対し光領域３３を挟んで対向する位置に２つの制御電
極３１が形成されている。
【００１４】ここで半絶縁性半導体基板１０はＩｎＰか
らなる。ｎ型の導電型の半導体層１１、１２は、 Ｉｎ
Ｐからなるｎ型の導電型の、不純物濃度が高く２×１０
19／ｃｍ3で、厚さ０．４μｍのｎ＋型半導体層１１
と、 ＩｎＰからなるｎ型の導電型の不純物濃度が５×
１０17／ｃｍ3で厚さ２μｍの ｎ型半導体層１２とから
なる積層構造である。
らなる。ｎ型の導電型の半導体層１１、１２は、 Ｉｎ
Ｐからなるｎ型の導電型の、不純物濃度が高く２×１０
19／ｃｍ3で、厚さ０．４μｍのｎ＋型半導体層１１
と、 ＩｎＰからなるｎ型の導電型の不純物濃度が５×
１０17／ｃｍ3で厚さ２μｍの ｎ型半導体層１２とから
なる積層構造である。
【００１５】ｐ型の導電型を有する半導体層１４、１５
は、 ＩｎＰからなるｐ型の導電型の、不純物濃度が高
く濃度が１×１０19／ｃｍ３で、厚さ０．２μｍのｐ＋
型半導体層１５と、 ＩｎＰからなりｐ型の導電型の不
純物濃度が７×１０17／ｃｍ3で厚さ２μｍからなる ｐ
型半導体層１４とからなる積層構造である。
は、 ＩｎＰからなるｐ型の導電型の、不純物濃度が高
く濃度が１×１０19／ｃｍ３で、厚さ０．２μｍのｐ＋
型半導体層１５と、 ＩｎＰからなりｐ型の導電型の不
純物濃度が７×１０17／ｃｍ3で厚さ２μｍからなる ｐ
型半導体層１４とからなる積層構造である。
【００１６】なお、本願では、各半導体層の導電型につ
いて、キャリアが電子の場合をｎ型、正孔の場合をp型
というが、また最初に注目する導電型を第１導電型、他
の導電型を第２導電型ともいう。従って、第１導電型が
ｎ型の場合は、第２導電型はｐ型となる。第１導電型が
ｐ型の場合は、第２導電型はｎ型となる。
いて、キャリアが電子の場合をｎ型、正孔の場合をp型
というが、また最初に注目する導電型を第１導電型、他
の導電型を第２導電型ともいう。従って、第１導電型が
ｎ型の場合は、第２導電型はｐ型となる。第１導電型が
ｐ型の場合は、第２導電型はｎ型となる。
【００１７】発光層１３は、ノンドープの真性のＩｎＧ
ａＡｓＰからなる、厚さ０．２μｍのｉ型半導体層であ
る。ｎ型電極２１はｎ型オーミック接合を得るためにＡ
ｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを合金化熱処理したものを用いた。
一方、p型電極２２及び制御電極３１はｐ型オーミック
接合を得るためにＡｕＺｎを合金化熱処理したものを用
いた。
ａＡｓＰからなる、厚さ０．２μｍのｉ型半導体層であ
る。ｎ型電極２１はｎ型オーミック接合を得るためにＡ
ｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを合金化熱処理したものを用いた。
一方、p型電極２２及び制御電極３１はｐ型オーミック
接合を得るためにＡｕＺｎを合金化熱処理したものを用
いた。
【００１８】発光層１３は、図１（ｂ）の点線で囲まれ
た１０μｍ平方の広さの中央部にキャリアが流入して発
光し、周辺部は高抵抗化された層で取り巻かれ、この周
辺部にはキャリアが流入することなく発光しない構造と
なっている。この発光層１３のこの高抵抗層で囲まれた
中央部で発生した光は厚み方向に各半導体層を進み出射
する。
た１０μｍ平方の広さの中央部にキャリアが流入して発
光し、周辺部は高抵抗化された層で取り巻かれ、この周
辺部にはキャリアが流入することなく発光しない構造と
なっている。この発光層１３のこの高抵抗層で囲まれた
中央部で発生した光は厚み方向に各半導体層を進み出射
する。
【００１９】本願では、説明の便宜上この発光層１３の
中央部を含み、この部分と厚み方向に重なる各半導体層
を貫通する観念上の領域、すなわち図１（ａ）、（ｂ）
の点線で囲まれた領域を光領域３３ということにする。
この領域の、発生した光が外界に出射する側の面を光出
射面という。なお、光領域３３は、必ずしも光が存在す
る領域と一致するものではない。
中央部を含み、この部分と厚み方向に重なる各半導体層
を貫通する観念上の領域、すなわち図１（ａ）、（ｂ）
の点線で囲まれた領域を光領域３３ということにする。
この領域の、発生した光が外界に出射する側の面を光出
射面という。なお、光領域３３は、必ずしも光が存在す
る領域と一致するものではない。
【００２０】この面発光型半導体装置を実際に発光させ
た時の実効的な量子効率は、制御電極３１の備わってい
ない同一の構造のものが０．５％であったのに対し、制
御電極３１へのバイアス電圧を調整することで１．０％
にまで高めることができた。即ち、本願の面発光型半導
体装置は、出力分布を制御できるだけでなく、発光効率
を増加することもできる。
た時の実効的な量子効率は、制御電極３１の備わってい
ない同一の構造のものが０．５％であったのに対し、制
御電極３１へのバイアス電圧を調整することで１．０％
にまで高めることができた。即ち、本願の面発光型半導
体装置は、出力分布を制御できるだけでなく、発光効率
を増加することもできる。
【００２１】これは、制御電極３１のない構造では、電
子と正孔の移動度の相違により、光の発光は主にｐ型電
極２２の近傍で起こり発光層１３の発光面で均一に生じ
ないからである。即ち電子は容易にｎ型電極からｐ型電
極に移動できるのに対し、正孔は移動が容易ではなく、
光領域３３を外れた周辺のｐ型電極近傍で電子と再結合
して発光し、光出射面から光が完全には出射しないこと
によるものである。
子と正孔の移動度の相違により、光の発光は主にｐ型電
極２２の近傍で起こり発光層１３の発光面で均一に生じ
ないからである。即ち電子は容易にｎ型電極からｐ型電
極に移動できるのに対し、正孔は移動が容易ではなく、
光領域３３を外れた周辺のｐ型電極近傍で電子と再結合
して発光し、光出射面から光が完全には出射しないこと
によるものである。
【００２２】これに対し、制御電極３１を設けこれに適
当な正のバイアス電圧を印加すると、ｎ型電極２１から
注入される電子の移動経路をこの電圧で変化させること
ができるようになるのに加え、この制御電極３１から注
入される正孔とも電子は再結合するようになり、発光中
心を発光層１３の中央に移動させることが可能となるの
で実効的な量子効率が向上する。
当な正のバイアス電圧を印加すると、ｎ型電極２１から
注入される電子の移動経路をこの電圧で変化させること
ができるようになるのに加え、この制御電極３１から注
入される正孔とも電子は再結合するようになり、発光中
心を発光層１３の中央に移動させることが可能となるの
で実効的な量子効率が向上する。
【００２３】本構造の面発光型半導体装置と光ファイバ
とを光結合させる場合は、たとえ光ファイバーの端面が
光出射面の中央部になくとも、二つの制御電極３１の各
々のバイアス電圧を調整することで発光強度のピーク位
置を希望する位置に移動させ、容易に光ファイバと光結
合させることが可能となり、結合効率の向上及び実装作
業の容易化を図ることができる。
とを光結合させる場合は、たとえ光ファイバーの端面が
光出射面の中央部になくとも、二つの制御電極３１の各
々のバイアス電圧を調整することで発光強度のピーク位
置を希望する位置に移動させ、容易に光ファイバと光結
合させることが可能となり、結合効率の向上及び実装作
業の容易化を図ることができる。
【００２４】本面発光型半導体装置の積層構造はこの実
施態様に限られるものではなく、ｐ型の導電型の半導体
層１４、１５とｎ型の導電型の半導体層１１、１２、及
び各々に対応する導電型の電極２２、２１を入れ替えて
も、全く同じ様に機能させることができる。
施態様に限られるものではなく、ｐ型の導電型の半導体
層１４、１５とｎ型の導電型の半導体層１１、１２、及
び各々に対応する導電型の電極２２、２１を入れ替えて
も、全く同じ様に機能させることができる。
【００２５】また制御電極３１は、本実施態様では発光
層１３の上に形成されるｐ＋型半導体層１５上に設けら
れているが、この個所に制限されるものでなく、ｎ＋型
半導体層１１上で光領域３３を挟んでｎ型電極２１と対
向する位置に設けてもよい。
層１３の上に形成されるｐ＋型半導体層１５上に設けら
れているが、この個所に制限されるものでなく、ｎ＋型
半導体層１１上で光領域３３を挟んでｎ型電極２１と対
向する位置に設けてもよい。
【００２６】（実施の態様２）図２は本願発明の第２の
実施態様を示す図である。本実施態様では半導体基板１
０は、ｎ型の導電型の、前記ｎ＋半導体層と同程度に高
濃度に不純物をドープした高濃度半導体基板を使用し、
その高濃度半導体基板上に順にｎ＋型半導体層１１、
ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４、ｐ
＋型半導体層１５をエピタキシアル成長させる。そして
高濃度半導体基板１０の裏面上に二種類の電極、即ちｎ
型電極２１、及び制御電極３１をそれぞれ光領域３３を
挟んで対向する位置に形成し、一方高濃度半導体基板表
面側のｐ＋型半導体層１５の上にｐ型電極２２を設けて
いる。
実施態様を示す図である。本実施態様では半導体基板１
０は、ｎ型の導電型の、前記ｎ＋半導体層と同程度に高
濃度に不純物をドープした高濃度半導体基板を使用し、
その高濃度半導体基板上に順にｎ＋型半導体層１１、
ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４、ｐ
＋型半導体層１５をエピタキシアル成長させる。そして
高濃度半導体基板１０の裏面上に二種類の電極、即ちｎ
型電極２１、及び制御電極３１をそれぞれ光領域３３を
挟んで対向する位置に形成し、一方高濃度半導体基板表
面側のｐ＋型半導体層１５の上にｐ型電極２２を設けて
いる。
【００２７】本発明により、半導体基板１０上にも電極
を形成可能となり、電極形成位置の自由度が拡大され、
設計、製造、実装などが容易になる。
を形成可能となり、電極形成位置の自由度が拡大され、
設計、製造、実装などが容易になる。
【００２８】本実施態様においては、高濃度半導体基板
１０の裏面に２種類の電極を備えた構成としているがこ
れに限定されるものではなく、光領域３３を挟んでｐ型
電極２２と対向するｎ＋型半導体層１１上の表面側の位
置にｎ型電極２１を設け、高濃度半導体基板１０の裏面
の電極は制御電極３１のみとする構成も可能である。
１０の裏面に２種類の電極を備えた構成としているがこ
れに限定されるものではなく、光領域３３を挟んでｐ型
電極２２と対向するｎ＋型半導体層１１上の表面側の位
置にｎ型電極２１を設け、高濃度半導体基板１０の裏面
の電極は制御電極３１のみとする構成も可能である。
【００２９】また導電性の型も、ｎ型とｐ型を入れ替え
た構成、すなわち、ｐ型の導電型の、 ｐ＋型半導体層
１５と同程度に不純物を高濃度にドープした高濃度半導
体基板１０の上に、ｐ＋型半導体層／ｐ型半導体層／発
光層／ｎ型半導体層／ｎ＋型半導体層を順次成長し、高
濃度半導体基板１０の裏面にはｐ型電極２２と制御電極
３１を、光領域３３を挟んでｐ型電極と対向するｎ＋型
半導体層上の表面側の位置にｎ型電極２１を設けること
も可能である。
た構成、すなわち、ｐ型の導電型の、 ｐ＋型半導体層
１５と同程度に不純物を高濃度にドープした高濃度半導
体基板１０の上に、ｐ＋型半導体層／ｐ型半導体層／発
光層／ｎ型半導体層／ｎ＋型半導体層を順次成長し、高
濃度半導体基板１０の裏面にはｐ型電極２２と制御電極
３１を、光領域３３を挟んでｐ型電極と対向するｎ＋型
半導体層上の表面側の位置にｎ型電極２１を設けること
も可能である。
【００３０】（実施の態様３）図３は、図１に示す面発
光型半導体装置の構成において表面側に半導体の多層膜
からなる高反射率の多層膜４２を、半導体基板１０とｎ
＋型半導体層１１との間に半導体の多層膜から成る高反
射率の多層反射膜４１を設けたものである。本実施態様
の面発光型半導体装置は、レーザ発振器の光源等として
の用途を有する。
光型半導体装置の構成において表面側に半導体の多層膜
からなる高反射率の多層膜４２を、半導体基板１０とｎ
＋型半導体層１１との間に半導体の多層膜から成る高反
射率の多層反射膜４１を設けたものである。本実施態様
の面発光型半導体装置は、レーザ発振器の光源等として
の用途を有する。
【００３１】多層反射膜４１の構成としては、例えばＳ
ｉをそれぞれドープしたＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰからな
る半導体の積層を２８．５組連続的に成長したもの、表
面側の多層膜４２としてはＺｎをそれぞれドープしたＩ
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰからなる半導体の積層を２８組連
続成長したものが使用できる。
ｉをそれぞれドープしたＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰからな
る半導体の積層を２８．５組連続的に成長したもの、表
面側の多層膜４２としてはＺｎをそれぞれドープしたＩ
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰからなる半導体の積層を２８組連
続成長したものが使用できる。
【００３２】また表面側の多層膜４２に限ってはアモル
ファスＳｉ／ＳｉＯ２からなる誘電体の積層を複数組形
成したものも使用可能である。これら多層反射膜４１、
多層膜４２の挿入により発光層１３で発光した光が効率
的に反射され、発光効率の向上が可能となる。
ファスＳｉ／ＳｉＯ２からなる誘電体の積層を複数組形
成したものも使用可能である。これら多層反射膜４１、
多層膜４２の挿入により発光層１３で発光した光が効率
的に反射され、発光効率の向上が可能となる。
【００３３】なお、多層反射膜４１としては、半導体の
積層からなる多層膜に限定されるものでなく、誘電体の
積層からなる多層膜であっても良い。
積層からなる多層膜に限定されるものでなく、誘電体の
積層からなる多層膜であっても良い。
【００３４】また、多層膜４２は、高反射率の多層反射
膜に限定されるものではなく、低反射率の反射防止膜と
することもできる。その場合、図３に例示した面発光型
半導体装置は発光ダイオードとして動作し、ｎ＋半導体
層１１側の多層反射膜４１、ｐ＋半導体層１５側の反射
防止機能を有する多層膜４２のいづれか一方でも発光効
率を向上させることが可能である。
膜に限定されるものではなく、低反射率の反射防止膜と
することもできる。その場合、図３に例示した面発光型
半導体装置は発光ダイオードとして動作し、ｎ＋半導体
層１１側の多層反射膜４１、ｐ＋半導体層１５側の反射
防止機能を有する多層膜４２のいづれか一方でも発光効
率を向上させることが可能である。
【００３５】また以上の実施態様においては、発光層１
３の光領域３３の周辺部を高抵抗化して非発光領域とし
ているが、これに限定されるものではなく、例えば電流
阻止層等を光領域３３の周辺部の発光層１３の上下に設
け電流が周辺部に流入しない構造、すなわち、発光層１
３にキャリアが集中される構造であれば、本願発明の効
果を奏することができる。
３の光領域３３の周辺部を高抵抗化して非発光領域とし
ているが、これに限定されるものではなく、例えば電流
阻止層等を光領域３３の周辺部の発光層１３の上下に設
け電流が周辺部に流入しない構造、すなわち、発光層１
３にキャリアが集中される構造であれば、本願発明の効
果を奏することができる。
【００３６】 また、以上の実施態様においては、制御
電極をオーミック電極としているが、これに制限される
ことはなく、ショットキーバリア電極やＭＩＳ（ｍｅｔ
ａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ）型電極、ＭＯＳ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型電極も使用できる。
電極をオーミック電極としているが、これに制限される
ことはなく、ショットキーバリア電極やＭＩＳ（ｍｅｔ
ａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ）型電極、ＭＯＳ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型電極も使用できる。
【００３７】（実施の態様４）図４は本願発明の面発光
型半導体装置を組込んだ発光モジュールの例である。面
発光型半導体装置５１は図示しないアノード電極、カソ
ード電極及び二つの制御電極の計４つの電極を有してい
て、対応するリードピン５２ａ乃至５２ｄが面発光型半
導体装置５１を封止するパッケージから取出される。面
発光型半導体装置５１は絶縁基板５３上に搭載されてい
て、かつ透明樹脂５４で表面を被われている。透明樹脂
５４は面発光型半導体装置５１の光領域３３を中心とす
る半球形状をしていて、平凸レンズの機能を有してお
り、光出射面から放射状に出射される光線束を収束光線
束とする等の機能を有する集光手段を兼ねている。
型半導体装置を組込んだ発光モジュールの例である。面
発光型半導体装置５１は図示しないアノード電極、カソ
ード電極及び二つの制御電極の計４つの電極を有してい
て、対応するリードピン５２ａ乃至５２ｄが面発光型半
導体装置５１を封止するパッケージから取出される。面
発光型半導体装置５１は絶縁基板５３上に搭載されてい
て、かつ透明樹脂５４で表面を被われている。透明樹脂
５４は面発光型半導体装置５１の光領域３３を中心とす
る半球形状をしていて、平凸レンズの機能を有してお
り、光出射面から放射状に出射される光線束を収束光線
束とする等の機能を有する集光手段を兼ねている。
【００３８】この面発光型半導体装置５１と光結合する
光ファイバ５５の先端にはフェルール５６が取付られて
いて、このフェルール５６と、面発光型半導体装置５１
を搭載するパッケージに設けられているスリーブ５７が
嵌合することで、面発光型半導体装置５１と光ファイバ
５５とが機械的、光学的に結合される。
光ファイバ５５の先端にはフェルール５６が取付られて
いて、このフェルール５６と、面発光型半導体装置５１
を搭載するパッケージに設けられているスリーブ５７が
嵌合することで、面発光型半導体装置５１と光ファイバ
５５とが機械的、光学的に結合される。
【００３９】ここで光ファイバのコア径はシングルモー
ドファイバの場合には数ミクロン乃至サブミクロン程度
しかなく、製造工程中でここに面発光型半導体装置５１
からの光を集光することは容易でない。
ドファイバの場合には数ミクロン乃至サブミクロン程度
しかなく、製造工程中でここに面発光型半導体装置５１
からの光を集光することは容易でない。
【００４０】本願発明の面発光型半導体装置５１は、制
御電極３１を備えているので、その発光中心を、制御電
極３１に印加するバイアス電圧を変化させることで、出
射した光線束の方向を調整し光学系の入射口に集光する
ことが容易となる。特に本実施態様の様に、面発光型半
導体装置５１をモジュールに組込み、樹脂封止した後で
も、極めて容易に精度の高い光結合が可能となる。
御電極３１を備えているので、その発光中心を、制御電
極３１に印加するバイアス電圧を変化させることで、出
射した光線束の方向を調整し光学系の入射口に集光する
ことが容易となる。特に本実施態様の様に、面発光型半
導体装置５１をモジュールに組込み、樹脂封止した後で
も、極めて容易に精度の高い光結合が可能となる。
【００４１】尚、前記実施態様では、本願発明の面発光
型半導体装置の利用発明として光ファイバを結合した光
モジュールを開示したが、これに限られるものではな
く、広く光強度分布を制御できることが効用を有する多
くの光学系との結合が可能である。
型半導体装置の利用発明として光ファイバを結合した光
モジュールを開示したが、これに限られるものではな
く、広く光強度分布を制御できることが効用を有する多
くの光学系との結合が可能である。
【００４２】
【発明の効果】本願発明は、各種光学系の光源としての
利用が極めて容易な面発光型半導体装置及びこれと光フ
ァイバとを光学的に結合した光モジュールを提供する。
特に、本願発明の面発光型半導体装置の主要構成である
前記制御電極に印加される電圧を適宜調整することによ
り、任意の発光強度分布が得られるので、光ファイバの
ような微細な光線束を利用する光学系の光源として用い
る場合等において、制御電極に印加される電圧を調整し
て、発光強度分のピーク位置を光ファイバの端面の近傍
に位置させることができるようになり、極めて容易に精
度の高い光結合を実現できる。
利用が極めて容易な面発光型半導体装置及びこれと光フ
ァイバとを光学的に結合した光モジュールを提供する。
特に、本願発明の面発光型半導体装置の主要構成である
前記制御電極に印加される電圧を適宜調整することによ
り、任意の発光強度分布が得られるので、光ファイバの
ような微細な光線束を利用する光学系の光源として用い
る場合等において、制御電極に印加される電圧を調整し
て、発光強度分のピーク位置を光ファイバの端面の近傍
に位置させることができるようになり、極めて容易に精
度の高い光結合を実現できる。
【００４３】
【図１】本願発明の面発光型半導体装置を示す図であ
る。
る。
【図２】高濃度半導体基板の裏面に電極を有する、本願
発明の面発光型半導体装置を示す図である。
発明の面発光型半導体装置を示す図である。
【図３】反射膜及び反射防止膜を有する、本願発明の面
発光型半導体装置を示す図である。
発光型半導体装置を示す図である。
【図４】本願発明の面発光型半導体装置と光ファイバを
光学的に結合した発光モジュールを示す図である。
光学的に結合した発光モジュールを示す図である。
１０:半導体基板 １１：ｎ＋型半導体層 １２：ｎ型半導体層 １３：発光層 １３ａ：高抵抗層 １４：ｐ型半導体層 １５：ｐ＋型半導体層 ２１：ｎ型電極 ２２：ｐ型電極 ３１：制御電極 ３３：光領域 ４１：多層反射膜 ４２：多層膜 ５１：面発光型半導体装置 ５２：リードピン ５３：絶縁基板 ５４：透明樹脂 ５５：光ファイバ ５６：フェルール ５７：スリーブ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 5/183
Claims (7)
- 【請求項１】半絶縁性半導体基板上に、発光層を第１導
電型の半導体層と第２導電型の半導体層により厚み方向
に挟んだ構造を備え、かつ前記第１導電型の半導体層と
第２導電型の半導体層との間に電流を流すことにより前
記発光層で発生した光が、前記二つの半導体層の少なく
とも一方を通過して前記厚み方向に出射される面発光型
半導体装置において、前記第１導電型の半導体層又は第
２導電型の半導体層のいづれか一方に、前記発光層を流
れる電流の径路を制御する制御電極を少なくとも一つ備
えていることを特徴とする面発光型半導体装置。 - 【請求項２】 前記前記発光層に対し発生した光の出射
面と反対側の、前記発光層に接して形成された前記第１
導電型又は第２導電型の半導体層の外側に、多層の半導
体層若しくは多層の誘電体層からなる多層反射膜を備え
ていることを特徴とする請求項１に記載の面発光型半導
体装置。 - 【請求項３】 前記前記発光層に対し出射面と同じ側
の、前記発光層に接して形成された前記第１導電型又は
第２導電型の半導体層の外側に、多層の半導体層若しく
は多層の誘電体層からなる多層膜を備えていることを特
徴とする請求項１に記載の面発光型半導体装置。 - 【請求項４】 前記制御電極がオーミック電極であるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいづれか１項に記載の
面発光型半導体装置。 - 【請求項５】 前記制御電極がショットキー電極である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいづれか１項に記載
の面発光型半導体装置。 - 【請求項６】 前記制御電極がＭＩＳ電極であることを
特徴とする請求項１乃至３のいづれか１項に記載の面発
光型半導体装置。 - 【請求項７】 光ファイバと請求項１乃至６のいづれか
１項に記載の面発光型半導体装置とを光学的に結合した
ことを特徴とする発光モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4316597A JP3189723B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 面発光型半導体装置及びそれを用いた発光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4316597A JP3189723B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 面発光型半導体装置及びそれを用いた発光モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242562A JPH10242562A (ja) | 1998-09-11 |
| JP3189723B2 true JP3189723B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=12656273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4316597A Expired - Fee Related JP3189723B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 面発光型半導体装置及びそれを用いた発光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189723B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101938150B1 (ko) * | 2017-01-25 | 2019-01-14 | 계명대학교 산학협력단 | 약 복용 지원 장치 |
| KR101952495B1 (ko) * | 2017-02-17 | 2019-02-26 | 경남대학교 산학협력단 | 약복용 시간을 알려주는 스마트 약상자 |
| KR102101917B1 (ko) * | 2015-06-03 | 2020-04-17 | 누비젠 | 센서-기반 투약 시스템들 |
| KR102247243B1 (ko) * | 2019-06-11 | 2021-05-03 | 김도연 | 스마트 약통 유닛 및 이를 이용한 스마트 약복용 모니터링 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4501194B2 (ja) * | 1999-12-08 | 2010-07-14 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
-
1997
- 1997-02-27 JP JP4316597A patent/JP3189723B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| KR102101917B1 (ko) * | 2015-06-03 | 2020-04-17 | 누비젠 | 센서-기반 투약 시스템들 |
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| KR102247243B1 (ko) * | 2019-06-11 | 2021-05-03 | 김도연 | 스마트 약통 유닛 및 이를 이용한 스마트 약복용 모니터링 방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10242562A (ja) | 1998-09-11 |
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