JPH0247876A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH0247876A JPH0247876A JP63199424A JP19942488A JPH0247876A JP H0247876 A JPH0247876 A JP H0247876A JP 63199424 A JP63199424 A JP 63199424A JP 19942488 A JP19942488 A JP 19942488A JP H0247876 A JPH0247876 A JP H0247876A
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- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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。
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〕
本発明は発光ダイオードに関する。
最近の光通信等の光応用装置の普及に伴い、ますます発
光ダイオードの発光効率の向上が要望されている。
光ダイオードの発光効率の向上が要望されている。
第４図は従来の発光ダイオードの一例の断面模式図であ
る。
る。
発光ダイオードは、ｎ型ＧａＡｓ基板１にｎ聖人！！０
・３’５ＧａＯ−６’５ＡＳ層２．ｐ型入ｅ ０．０５
ｃａ０．９５Ａｓの活性層３．Ｐ型Ａ１！０．３５ａａ
Ｏ−６５Ａ！＋のクラッド層４及びｎ型ｋｅ ｏ、１５
Ｇａｏ、８５ｋＢのブロック１！５を順次積層し、ブロ
ック層５側から直径３０μｍ程度の円形の領域にＺｎを
クラッド層４に達する深さまで拡散する。
・３’５ＧａＯ−６’５ＡＳ層２．ｐ型入ｅ ０．０５
ｃａ０．９５Ａｓの活性層３．Ｐ型Ａ１！０．３５ａａ
Ｏ−６５Ａ！＋のクラッド層４及びｎ型ｋｅ ｏ、１５
Ｇａｏ、８５ｋＢのブロック１！５を順次積層し、ブロ
ック層５側から直径３０μｍ程度の円形の領域にＺｎを
クラッド層４に達する深さまで拡散する。
これにより素子形成後にダイオード電流はブロック層５
は通らずｐ側電極９がらｌｎ拡散Ｒ７ｂを通して流れ、
活性層３にも拡散層７ｂ近傍にのみダイオード電流が流
れて発光領域４．が発光することができる。
は通らずｐ側電極９がらｌｎ拡散Ｒ７ｂを通して流れ、
活性層３にも拡散層７ｂ近傍にのみダイオード電流が流
れて発光領域４．が発光することができる。
さらにブロック層５の表面にｐ型電極９及びＧａＡｓ基
板１の表面にｎ側電極１０を形成し、次に、ｎ側電極１
０及びＧａＡｓ基板１に光取り出し用の開化部１１を設
け、ｎ型半導体層２の表面を露出する。
板１の表面にｎ側電極１０を形成し、次に、ｎ側電極１
０及びＧａＡｓ基板１に光取り出し用の開化部１１を設
け、ｎ型半導体層２の表面を露出する。
光通信では一般に光ファイバの細いコアを通して光を伝
送する。
送する。
そのため、発光素子から発する光線の内、はぼ一定の方
向を向いた光線のみが光ファイバに入射されるが、その
方向から大きく外れた光線は光ファイバに入射すること
が非常に難かしい。
向を向いた光線のみが光ファイバに入射されるが、その
方向から大きく外れた光線は光ファイバに入射すること
が非常に難かしい。
上記の面発光ダイオードでは、活性層３に垂直な光軸方
向のｎ （ｌｕｌｌ電極１０にあけた開孔部１１より放
射光Ｌ′が、光ファイバに入射される。
向のｎ （ｌｕｌｌ電極１０にあけた開孔部１１より放
射光Ｌ′が、光ファイバに入射される。
ただし放射光Ｌ′は発光領域４．から開孔部１１に直接
達しな順光Ｌｎの他の光も含んでいる。
達しな順光Ｌｎの他の光も含んでいる。
すなわち、開孔部１１と逆方向へ放射された逆光もｐ型
電極っで反射して開孔部１１から光ｌ。
電極っで反射して開孔部１１から光ｌ。
として放射される。
また、開孔部底面のｎ型半導体層２の露出面では、半導
体チップの外の空気又は窒素との屈折率差が大きいため
、順光の約３０％の光ｅ４が内部に反射する。
体チップの外の空気又は窒素との屈折率差が大きいため
、順光の約３０％の光ｅ４が内部に反射する。
チップが樹脂で覆れている場合は１０〜２０％の反射と
なる。
なる。
この反射光１４もｐ側電極９で再び反射し、順光となり
開孔部１１に戻りその７０％が放射されＬ′に加わる。
開孔部１１に戻りその７０％が放射されＬ′に加わる。
この様に反射側の電極９での光の反射により、発光効率
が大幅に改善されている。
が大幅に改善されている。
上述した従来の発光ダイオードでは、第４図に示すよう
に反射側の電ｆｉ９がブロック層５の表面に直接形成さ
れており、かつ良好なオーミック接触を得るため電極形
成後熱処理を行なっている。
に反射側の電ｆｉ９がブロック層５の表面に直接形成さ
れており、かつ良好なオーミック接触を得るため電極形
成後熱処理を行なっている。
このため電極９とブロック層５とが反応して両層の界面
は、鏡面状ではなく荒れた面Ｒとなり、逆光を反射する
場合も乱反射光１ｑ、１６となってしまい、全反射光の
うち光ファイバに入射できる活性層３に垂直な光軸方向
へ放射される光Ｌ′は著しく減少してしまうという欠点
があった。
は、鏡面状ではなく荒れた面Ｒとなり、逆光を反射する
場合も乱反射光１ｑ、１６となってしまい、全反射光の
うち光ファイバに入射できる活性層３に垂直な光軸方向
へ放射される光Ｌ′は著しく減少してしまうという欠点
があった。
本発明の目的は、発光効率のよい発光ダイオードを提供
することにある。
することにある。
本発明の発光ダイオードは、一導電型の半導体層と、該
半導体層よりも禁制帯幅が小さく一部に発光領域を有す
る半導体の活性層と、該活性層よりも禁制帯幅が大きい
逆導電型の半導体のクラッド層と、一導電型のブロック
層と、表面の逆導電側の金属電極との積層体を含み、か
つ前記クラッド層と前記ブロック層との界面の前記発光
領域に対応する部分に逆導電型の拡散層を有する発光ダ
イオードにおいて、前記金属電極の前記発光領域に対応
する部分に鏡面部を設けて構成されている。
半導体層よりも禁制帯幅が小さく一部に発光領域を有す
る半導体の活性層と、該活性層よりも禁制帯幅が大きい
逆導電型の半導体のクラッド層と、一導電型のブロック
層と、表面の逆導電側の金属電極との積層体を含み、か
つ前記クラッド層と前記ブロック層との界面の前記発光
領域に対応する部分に逆導電型の拡散層を有する発光ダ
イオードにおいて、前記金属電極の前記発光領域に対応
する部分に鏡面部を設けて構成されている。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図である。
次に、発光ダイオードの製造方法について説明する。
第４図に記載した従来と同の方法でｎ型ＧａＡｓ基板１
上にｎ型＾ｅ ０．３５ｃａ０．６５Ａｓ層２．ｐ型Ａ
２０−０５Ｇａ０・９５Ａ５の活性層３．ｐ型ｋｅ ０
４５ｃａ０．６５＋’ｌ！！のクラッド層４及びｎ型Ａ
Ｉ ０．１．ａａＯ９８５ＡＳブロックＮ５とを順次積
層し、発光領域にダイオード電流を注入するために直径
約３０μｍの円形部分にクラッド層４に達する深さまで
Ｚｎを拡散し拡散層７を形成する。
上にｎ型＾ｅ ０．３５ｃａ０．６５Ａｓ層２．ｐ型Ａ
２０−０５Ｇａ０・９５Ａ５の活性層３．ｐ型ｋｅ ０
４５ｃａ０．６５＋’ｌ！！のクラッド層４及びｎ型Ａ
Ｉ ０．１．ａａＯ９８５ＡＳブロックＮ５とを順次積
層し、発光領域にダイオード電流を注入するために直径
約３０μｍの円形部分にクラッド層４に達する深さまで
Ｚｎを拡散し拡散層７を形成する。
次に、拡散層７を中心にして直径約６０μｍの部分にブ
ロックＮ５を突き抜けない程度の浅い拡散を行ない拡散
層７．を形成する。
ロックＮ５を突き抜けない程度の浅い拡散を行ない拡散
層７．を形成する。
次に、ブロック層５の表面にＳ ｉ０２膜を３００ｎｍ
の厚さに成長させ、拡散層７を中心とする直径約４０μ
ｍの５ｉ０２膜８を残して、その他の部分は５ｉ０２膜
を取り除く。
の厚さに成長させ、拡散層７を中心とする直径約４０μ
ｍの５ｉ０２膜８を残して、その他の部分は５ｉ０２膜
を取り除く。
次に、その表面にｐ側電極９としてＴｉ、ＰＬ、＾Ｕを
順次蒸着させる。
順次蒸着させる。
次に、ＧａＡｓ基板１側には、ウェーハの厚さが約１０
０μｍになるように研磨を行なってからＡｕＧｅ、＾ｕ
Ｎｉを蒸着し、熱処理をしてからさらにその上にＴｉ、
Ａｕを蒸着しｎ側電極１０を形成する。
０μｍになるように研磨を行なってからＡｕＧｅ、＾ｕ
Ｎｉを蒸着し、熱処理をしてからさらにその上にＴｉ、
Ａｕを蒸着しｎ側電極１０を形成する。
最後に、光を取り出すために、ｎ側電極１０及びＧａＡ
ｓ基板１に開孔部１１をあけ、発光領域近傍のｎ型層２
を露出させる。
ｓ基板１に開孔部１１をあけ、発光領域近傍のｎ型層２
を露出させる。
この面発光ダイオードでは、５ｉ０２膜８周辺の浅い拡
散層７ａとｐ側電極９が接した部分からダイオード電流
が浅い拡散層７１．深い拡散層７を通って活性層３に流
れて発光が起こる。
散層７ａとｐ側電極９が接した部分からダイオード電流
が浅い拡散層７１．深い拡散層７を通って活性層３に流
れて発光が起こる。
ダイオード電流はクラッド層４で少し横方向に広がるた
め、発光領域は発光強度分布の半値幅で深い拡散層７よ
り少し大きい直径の約３５μｍ程度になる。
め、発光領域は発光強度分布の半値幅で深い拡散層７よ
り少し大きい直径の約３５μｍ程度になる。
第２図は第１図のＡ部の拡大模式図である。
放射光りは直接開孔部１１に向って外へ放射される順光
ＬＤの他に、ｐ側型ｆｉ９側からの反射する光ｅ１．ｌ
！２もある。
ＬＤの他に、ｐ側型ｆｉ９側からの反射する光ｅ１．ｌ
！２もある。
このとき発光領域４１近傍では、ｐｉｌｌ電極９とブロ
ック層５の間に発光領域４ａよりも少し大きい５ｉ０２
膜８が有るため、電極とブロック層５の界面が熱反応に
よって荒れるということがなく、５ｉ０２膜の両側に鏡
面状態が保たれた鏡面部Ｍｌ及びＭ２が形成されている
。
ック層５の間に発光領域４ａよりも少し大きい５ｉ０２
膜８が有るため、電極とブロック層５の界面が熱反応に
よって荒れるということがなく、５ｉ０２膜の両側に鏡
面状態が保たれた鏡面部Ｍｌ及びＭ２が形成されている
。
このため、従来の発光領域４．の近傍で電極つとブロッ
ク層５が直接接している場合の電極９の表面の荒れ面Ｒ
に比べ、本実施例の発光ダイオードでは裏面の電極９で
の反射時に乱反射が減少し、反射光！！ｔ 、 （！２
が増大するので光ファイバへの結合効率が約１０％程度
改善され、ファイバ入力パワーが増加する。
ク層５が直接接している場合の電極９の表面の荒れ面Ｒ
に比べ、本実施例の発光ダイオードでは裏面の電極９で
の反射時に乱反射が減少し、反射光！！ｔ 、 （！２
が増大するので光ファイバへの結合効率が約１０％程度
改善され、ファイバ入力パワーが増加する。
また、光を反射する時５ｉ０２膜８・ｐ側電極９量鏡面
部Ｍ１及びブロック層５・５ｉ０２膜８間鏡面部Ｍ２か
らそれぞれ反射した二つの光ｅ＋ 、ｅ２か干渉して打
消すことがないように、ＳｉＯ□膜８の厚さは、発光波
長をλ、５ｉ０２膜の屈折率をｋとすると（λ／２ｋ）
の自然数倍であることが望ましい。
部Ｍ１及びブロック層５・５ｉ０２膜８間鏡面部Ｍ２か
らそれぞれ反射した二つの光ｅ＋ 、ｅ２か干渉して打
消すことがないように、ＳｉＯ□膜８の厚さは、発光波
長をλ、５ｉ０２膜の屈折率をｋとすると（λ／２ｋ）
の自然数倍であることが望ましい。
第３図は本発明の第２の実施例の断面図である。
ｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ型層（！ ｏ、３ｑＧａｏ−６
ｓＡｓ層２、ｐ型ｈｅ Ｏ，０５ｃａ０．９５ＡＳの活
性層３、ｐ型ｋｌ Ｏ，３５Ｇａｏ−ｃ＋５八Ｓのクラ
・ンド層４、ｎ型ｋｅ ｏ、１５０＆ｏ、ｓｑ＾Ｓのブ
ロック層５を従来と同一の工程で順次積層する。
ｓＡｓ層２、ｐ型ｈｅ Ｏ，０５ｃａ０．９５ＡＳの活
性層３、ｐ型ｋｌ Ｏ，３５Ｇａｏ−ｃ＋５八Ｓのクラ
・ンド層４、ｎ型ｋｅ ｏ、１５０＆ｏ、ｓｑ＾Ｓのブ
ロック層５を従来と同一の工程で順次積層する。
次に、ｐ型Ａｆｆ ０−１５Ｇ！０．０８５＾Ｓのキャ
ップ層６をブロック層５の表面に形成してから発光領域
４ａにダイオード電流を注入するため、クラッド層４に
達する拡散層７を形成する。
ップ層６をブロック層５の表面に形成してから発光領域
４ａにダイオード電流を注入するため、クラッド層４に
達する拡散層７を形成する。
さらに拡散層７よりも少し大きい部分に５ｉ０２膜８を
形成して、その上からｐ側電極９を形成する。
形成して、その上からｐ側電極９を形成する。
本実施例では、ブロック層５の上にｐ型半導体のキャッ
プ層６が有るため、ダイオード電流はキャップ層６を横
方向に伝わって拡散層７に流れる。
プ層６が有るため、ダイオード電流はキャップ層６を横
方向に伝わって拡散層７に流れる。
これにより第１の実施例のようにＳｉＯ□膜８周辺から
ダイオード電流を伝える層を作るための拡散層７．の形
成の必要がなく、ＰＲ工程及び拡散工程が１回ずつ減ら
すことができるという利点がある。
ダイオード電流を伝える層を作るための拡散層７．の形
成の必要がなく、ＰＲ工程及び拡散工程が１回ずつ減ら
すことができるという利点がある。
さらに本実施例では、ＧａＡｓ基板１全てを取り去り、
ｎ型入（！ ０．５５ＧａＯ−６９ＡＳ層２が露出する
まで研磨する。
ｎ型入（！ ０．５５ＧａＯ−６９ＡＳ層２が露出する
まで研磨する。
露出したｎ型半導体層２の表面の光取り出し部には反射
防止膜として１１００ｎのシリコン窒化膜１２を形成し
、その部分を除いたｎ型層２の表面に、ｎ＠電極１０を
形成する。
防止膜として１１００ｎのシリコン窒化膜１２を形成し
、その部分を除いたｎ型層２の表面に、ｎ＠電極１０を
形成する。
本実施例においても、５ｉ０２膜８がない従来の発光ダ
イオードに比べて、ファイバ入力パワーの増大が得られ
た。
イオードに比べて、ファイバ入力パワーの増大が得られ
た。
本発明は上述の第１及び第２の実施例のように、入ｅ
ｘＧａｔｔ−ｘ）ＡＳ系半導体の他に、１．、Ｇａ（１
−Ｘ）＾５ｙＰ（１−ｙｌ系など他の半導体よりなる発
光ダイオードでも効果がある。
ｘＧａｔｔ−ｘ）ＡＳ系半導体の他に、１．、Ｇａ（１
−Ｘ）＾５ｙＰ（１−ｙｌ系など他の半導体よりなる発
光ダイオードでも効果がある。
以上説明したように本発明は、面発光型の発光ダイオー
ドにおいて、光を取り出す面と反対の面で電極を形成す
る金属層と半導体層の間の少なくとも発光部近傍に誘電
体膜を有することにより、金属層と半導体層とが反応す
ることにより起こる金属層と半導体層との界面の荒れを
防ぎ鏡面部が形成されるので、それによって電極で反射
するときの乱反射を減らして、光ファイバへの入射量を
増加させることができるという効果がある。
ドにおいて、光を取り出す面と反対の面で電極を形成す
る金属層と半導体層の間の少なくとも発光部近傍に誘電
体膜を有することにより、金属層と半導体層とが反応す
ることにより起こる金属層と半導体層との界面の荒れを
防ぎ鏡面部が形成されるので、それによって電極で反射
するときの乱反射を減らして、光ファイバへの入射量を
増加させることができるという効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図、第２図は第１
図のＡ部の拡大模式図、第３図は本発明の第２の実施例
の断面図、第４図は従来の発光ダイオードの一例の断面
模式図である。 ２−・−ｎ型ＡＪ？ ０．３５Ｇａ０．６５ＡＳ層、３
・・・活性層、４・・・クラッド層、４□・・・発光領
域、７．７ａ・・・拡散層、９・・・ｐ側電極、Ｍ、、
Ｍ２・・・第１及び第２の°鏡面部。
図のＡ部の拡大模式図、第３図は本発明の第２の実施例
の断面図、第４図は従来の発光ダイオードの一例の断面
模式図である。 ２−・−ｎ型ＡＪ？ ０．３５Ｇａ０．６５ＡＳ層、３
・・・活性層、４・・・クラッド層、４□・・・発光領
域、７．７ａ・・・拡散層、９・・・ｐ側電極、Ｍ、、
Ｍ２・・・第１及び第２の°鏡面部。
Claims (1)
- 一導電型の半導体層と、該半導体層よりも禁制帯幅が
小さく一部に発光領域を有する半導体の活性層と、該活
性層よりも禁制帯幅が大きい逆導電型の半導体のクラッ
ド層と、一導電型のブロック層と、表面の逆導電側の金
属電極との積層体を含み、かつ前記クラッド層と前記ブ
ロック層との界面の前記発光領域に対応する部分に逆導
電型の拡散層を有する発光ダイオードにおいて、前記金
属電極の前記発光領域に対応する部分に鏡面部を設けた
ことを特徴とする発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63199424A JPH0247876A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63199424A JPH0247876A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0247876A true JPH0247876A (ja) | 1990-02-16 |
Family
ID=16407581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63199424A Pending JPH0247876A (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0247876A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991002391A1 (en) * | 1989-08-02 | 1991-02-21 | Australian Electro Optics Pty. Ltd. | A diode laser system emitting a high quality laser beam of circular cross-section perpendicular to the mounting base |
| JP2015170717A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | 大同特殊鋼株式会社 | 点光源発光ダイオード |
-
1988
- 1988-08-09 JP JP63199424A patent/JPH0247876A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991002391A1 (en) * | 1989-08-02 | 1991-02-21 | Australian Electro Optics Pty. Ltd. | A diode laser system emitting a high quality laser beam of circular cross-section perpendicular to the mounting base |
| JP2015170717A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | 大同特殊鋼株式会社 | 点光源発光ダイオード |
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