JPH01125990A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH01125990A
JPH01125990A JP62285812A JP28581287A JPH01125990A JP H01125990 A JPH01125990 A JP H01125990A JP 62285812 A JP62285812 A JP 62285812A JP 28581287 A JP28581287 A JP 28581287A JP H01125990 A JPH01125990 A JP H01125990A
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JP
Japan
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layer
mesa
refractive index
substrate
inp
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Application number
JP62285812A
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English (en)
Inventor
Kazutomi Yoshida
吉田　一臣
Hitoshi Mizuochi
水落　均
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18305—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
    • H—ELECTRICITY
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    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2218—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special optical properties
    • H01S5/222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special optical properties having a refractive index lower than that of the cladding layers or outer guiding layers

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野Ｊ この発明は半導体発光装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第２図は例えば三菱電機技報Ｖｏ１．６ＯＮａ８に示さ
れた従来のＩｎＧａＡａＰメサ型面発光ダイオードを示
す断面図である。図において、（１）はＤ−Ｉ口Ｐ基板
、（２）、　（３）、　（４）、　（５）はそれぞれ該
ｎ−工！ＩＩＦ基板（１）上に結晶成長により順次形成
されたｎ−ＩｎＰクフツド層、ＩｎＧａＡａＰ活性層、
Ｐ−ＩｎＰクフツド層、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層、（６）は活性層（３）を切断分離する様にしてメサ
エッチングにより円型に形成されたメサ、（８）は該メ
サ上部に電流注入のための開口部（９）を有して形成さ
れた５１０２絶縁層、（ｌＯ）はＰ−電極、（１１）は
光取り出しのための開口部を有して形成されたロー電極
、（１２）はＳ１樹脂、（１３）Ｆｉ球レンズ、（１４
）は活性層（３）にて発生した光の軌跡である。
次に動作にりいて説明する。ｐ−電極（ｌＯ）とコミ極
（１１）を外部電源回路に接続して所定の順方向電圧を
印加する。これＫより、電流注入開口部（９）よＦ）　
ｎ−ＸｎＰクラッド層（２）−工ｎＧａＡａＰ活性層（
３）−ｐ−ＩＤＥクラッド層（４）より構成されている
ダブｙへテロ接合のメサ部のみに順方向電流が注入され
る。
電流が注入されると、ダブルヘテロ接合の効果によ抄活
性層に電子・正孔対が効率よく閉じ込められ、これは発
光再結合により活性層のバンドギャップにほぼ等師なｆ
ｌ長（２１１，３μｍ）の光を発生せしめて消滅する。
このようにしてメサ部の活性層において発生した光は空
間的に等方向に放射され伝送するが、そのうち球レンズ
（１３）Ｋ到達した光（１４ａ）は、これを透過・屈折
して装置外部へ出射する。
〔発明が解決しようとする問題点Ｊ　・従来のメサ型面
発光ダイオードは以上のように＆成されており、活性層
において発生した光は無指向性であり空間的等方向に放
射されるため、球レンズを通して外部に取り出される光
の割ｅ？（光取り出し効率）が低いという問題点があっ
た。
この発明は上記のような問題点を解消するためＫなされ
たもので、光取抄出し効率の高い面発光ダイオードを得
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段」 この発明に係るメサ型面発光ダイオードは、電流注入の
為の８１ｃ２開口部の下部メサ構造を、少なくともメサ
直径よ抄大きい高さ（深さ）の円柱状に形成し、その周
囲をＩＤＰ半導体基板の塩析率よし低い屈折率の絶縁材
料で埋め込んだものである。
〔作用Ｊ この発明におけるメサ型面発光ダイオードでは、活性層
において発生した光のうち、ＩｎＰ基板−低屈折率絶縁
層界面に到達した光は、それらの屈折率差により、球レ
ンズ方向に塩析あるいは反射するため、効率よく球レン
ズへ伝送せしめる。
〔発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図にりいて脱明する。第１
図において、（１）はｎ−ＩｎＰ基板、（２）　（３）
　（４）　（５）はＩｒＪＰ基板（１）上に結晶成長に
より順次形成されたｎ−Ｉｎ　Ｐクラッド層、Ｉｒ３Ｇ
ａＡｓＰ活性層、ｐ−ＩｎＰクフツド層、ｐ−工ｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層、（６）はＲ工Ｅ（Ｒｌａｃｔｉｖ
ｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｔｃｈｉｎｇ　）などの手法を用いて
形成された円柱状メサ、（７）はメサ溝を埋め込むよう
く形成された低屈折率絶縁層、（８）は円柱状メサ上ｓ
Ｋ電流注入のための８１ａ２關口部（９）を有して形成
された５１０２絶縁層、（ｌＯ）はＰ−電極、（１１）
はｎ−電極、（１２）はＳ１樹脂、（１３）はＳ１樹脂
（１２）より装着された球レンズ、（１４）は光の軌跡
を示し、そのうち（１４ａ）はＩｎＰ基板を透過して直
接球レンズに到る光のＩＩＬ跡（Ｉ）　、（１４ｂ）は
ＩｎＰ基板−低油ｒｒ率絶縁層界面で反射し球レンズに
到る光の軌跡（２）、（１４ｃ）は同界面で屈折して球
レンズに到る光の軌跡（２）である。
次に動作について説明する０発光の原理については従来
のメサ型面発光ダイオードと同じであるが、活性層にお
いて発生した光のうち、よりｒ基板−低屈折率絶縁層界
面に到達したものは、これらの屈折率差によりスネルの
法則に従って球レンズの中心軸（光軸）方向へ反射ある
いは屈折してＩｎＰ基板内を伝搬する。従って活性層に
おいて発生した光を効率よく球レンズに導くことができ
、光取り出し効率が高くなる、すなわち外部光出力が大
きくなる。
なお上記実施例ではｎ型のＩｎＰ基板を用いた１１３Ｇ
ａＡａＰメサ型面発光ダイオードの場合にりいて説明し
たが、基板＜ｐ型のＩｎＰ基板を用いたすなわら図中の
Ｐ、！］が反転した場合であってもよく、またはＡＩＧ
ａＡａなど他の材料を用いたメサ型面発光ダイオードで
あってもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の幼果Ｊ 以上のように、この発明によれば半導体発光装置の活性
層を含む半導体層から半導体基板にかかる頭載を円柱状
メサ形状に形成し、その周囲を半導体基板より低い屈折
率の絶縁材料で埋め込むように構成したので光を効率よ
く外部へ導き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例によるＩｎＧａＡｅＰメサ
型面発光ダイオードを示す構造断面図、第２図は従来の
工ｒ３ＧａＡｓＰメサ型面発光ダイオードを示す構造断
面図である。 図において、（１）はｎ−ＩｎＰ基板、（２）はコーエ
コＰ基板、（２）は！ＩＩ−ＩｎＰクフッド層、（３）
は工ｎＧａＡｓＰ活性層、（４）はＰ−ＩｎＰクフッド
層、（５）はＰ−工ｎＧａＡｓＰコンタクト層、（６）
は円柱状メサ、（７）は低屈折率絶縁層、（８）は５１
０２絶１＆層、（９）は５１ｃ２開口部、（１０）はｐ
−電極、（１１）はｎ−電極、（１２）はＳ１樹脂、（
１３）は球レンズ、（１４）は光の軌跡、（１４ａ）は
光の軌跡（Ｉ）　、（１４ｂ）は光の軌跡（６）、（１
４ｃ）は光の軌跡（２）である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　半導体基板と、該半導体基板上に結晶成長により順次
    形成されたクラツド層、活性層、コンタクト層などの各
    半導体層と、該半導体層上に電流注入の為の開口部を有
    して形成された絶縁層と、該絶縁層上に開口部を通して
    半導体層と接触するように形成された電極とを備えた半
    導体発光装置において、上記絶縁層の開口部より下の半
    導体層及び半導体基板を、該開口部の直径よりわずかに
    大きな直径を有する円柱状に整形し、その周囲を半導体
    基板の屈折率よりも小さい屈折率を有する絶縁材料で埋
    め込んだことを特徴とする半導体発光装置。
JP62285812A 1987-11-11 1987-11-11 半導体発光装置 Pending JPH01125990A (ja)

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