JPH0284785A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH0284785A JPH0284785A JP63003862A JP386288A JPH0284785A JP H0284785 A JPH0284785 A JP H0284785A JP 63003862 A JP63003862 A JP 63003862A JP 386288 A JP386288 A JP 386288A JP H0284785 A JPH0284785 A JP H0284785A
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Classifications
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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-
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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
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
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- H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
-
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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
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- H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
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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】
斑盃欠１
本発明は半導体発光装置しこ関し、装置内で発光した光
を基板に対し垂直に取り出すことのできる半導体発光装
置に関する。
を基板に対し垂直に取り出すことのできる半導体発光装
置に関する。
従来技術
従来、発光した光を基板に対し垂直に取り出す半導体発
光装置には、例えば半導体基板の主表面に対しほぼ垂直
な方向に突起部を有するＣＴＪ型発光発光素子光領域に
位置整合させて半導体基板の裏面にエツチングによる穴
が形成されてｌ、％るＢｕｒｒｕｓ型面発光素子、また
は活性領域の上下に反射構造を有する面発光半導体レー
ザ等があった。
光装置には、例えば半導体基板の主表面に対しほぼ垂直
な方向に突起部を有するＣＴＪ型発光発光素子光領域に
位置整合させて半導体基板の裏面にエツチングによる穴
が形成されてｌ、％るＢｕｒｒｕｓ型面発光素子、また
は活性領域の上下に反射構造を有する面発光半導体レー
ザ等があった。
ＣＴＪ型発光発光素子合、 ｐ−ｎ接合が装置に形成さ
れている突起部だけでなく、突起部の下部から基板に平
行な部分ｌこも延在して形成されているため、高注入電
流時には、基板に平行なｐ−ｎ接合からも発光するよう
になり、このため発光効率が向上しないという問題があ
った。また、突起部に活性領域があることから放熱効率
が悪く、さらに機械的強度も弱いという欠点があった。
れている突起部だけでなく、突起部の下部から基板に平
行な部分ｌこも延在して形成されているため、高注入電
流時には、基板に平行なｐ−ｎ接合からも発光するよう
になり、このため発光効率が向上しないという問題があ
った。また、突起部に活性領域があることから放熱効率
が悪く、さらに機械的強度も弱いという欠点があった。
Ｂｕｒｒｕｓ型面発光素子の場合は、活性層が基板面に
対して平行な方向に延在して形成されており、光を取り
出す方向と異なるため、光の出力方向に大きな利得を得
ることができなかった。したがって、この装置はスーパ
ールミネセント動作やレーザ発振を行なうには適当な構
造ではなかった。製作の面においても、基板の裏面にエ
ツチングによる穴を形成しなければならないため、ｐ拡
散領域とエツチングの穴との位置整合が必要となり、装
置の製作が困難なものとなっていた。また、エツチング
によって形成される穴が非常に大きなものとなり、例え
ば形成される穴口体の直径が発光領域の直径の約１０倍
以上も必要となるため、装置を一次元または二次元の７
レイ状に配置する場合には集積度を増大させることがで
きないという問題があった。
対して平行な方向に延在して形成されており、光を取り
出す方向と異なるため、光の出力方向に大きな利得を得
ることができなかった。したがって、この装置はスーパ
ールミネセント動作やレーザ発振を行なうには適当な構
造ではなかった。製作の面においても、基板の裏面にエ
ツチングによる穴を形成しなければならないため、ｐ拡
散領域とエツチングの穴との位置整合が必要となり、装
置の製作が困難なものとなっていた。また、エツチング
によって形成される穴が非常に大きなものとなり、例え
ば形成される穴口体の直径が発光領域の直径の約１０倍
以上も必要となるため、装置を一次元または二次元の７
レイ状に配置する場合には集積度を増大させることがで
きないという問題があった。
活性領域の一ヒ下に反射構造を有する面発光半導体レー
ザの場合には、活性領域の近傍に反射構造が形成されて
いるため、光出力の取り出し部として基板に大きい穴を
形成させることが必要となり、装置自体の機械的強度が
大きく低下するという問題があった。また、この構造で
は、上部の電極が基板に形成された穴の周囲に配置され
、その上、活性領域を基板に対して垂直方向、つまり光
の出力方向に長く形成させることができないことから電
流を活性領域に集中させることができず、電流注入効率
の向上が望めなかった。したがって、しきい値電流を低
下させることができないという問題が生じていた。製作
の面においてもこの構造では、基板に形成される穴を活
性領域の下に配置されている円形状の電極と位置整合さ
せることによって形成させることが必要となるため、製
作工程における再現性が困難なものとなっていた。
ザの場合には、活性領域の近傍に反射構造が形成されて
いるため、光出力の取り出し部として基板に大きい穴を
形成させることが必要となり、装置自体の機械的強度が
大きく低下するという問題があった。また、この構造で
は、上部の電極が基板に形成された穴の周囲に配置され
、その上、活性領域を基板に対して垂直方向、つまり光
の出力方向に長く形成させることができないことから電
流を活性領域に集中させることができず、電流注入効率
の向上が望めなかった。したがって、しきい値電流を低
下させることができないという問題が生じていた。製作
の面においてもこの構造では、基板に形成される穴を活
性領域の下に配置されている円形状の電極と位置整合さ
せることによって形成させることが必要となるため、製
作工程における再現性が困難なものとなっていた。
以上のように従来提案されている半導体発光装置は、構
造面、強度面、または発光効率の面から満足のゆく装置
を得ることができなかった。
造面、強度面、または発光効率の面から満足のゆく装置
を得ることができなかった。
目 的
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、電流注入
効率がよく、発光出力の高い半導体発光素子および半導
体レーザを提供することを目的と構 成 本発明は上記の目的を達成させるため、半導体基板と、
半導体基板の主表面に形成され、 ｐ−ｎ接合を有し、
ｐ−ｎ接合近傍において主表面に対して実質的に垂直な
方向に発光を生じる発光層と、発光層に電流を注入する
′電極とを有する半導体発光装置において、基板上に主
表面に対して実質的に平行な方向に電流阻止層と、基板
上に主表面に対して実質的に垂直な方向に形成された凹
部を有し、 ｐ−ｎ接合は、主として凹部の側面に形成
されていることを特徴としたものである。以下、本発明
の実施例に基づいて具体的に説明する。
効率がよく、発光出力の高い半導体発光素子および半導
体レーザを提供することを目的と構 成 本発明は上記の目的を達成させるため、半導体基板と、
半導体基板の主表面に形成され、 ｐ−ｎ接合を有し、
ｐ−ｎ接合近傍において主表面に対して実質的に垂直な
方向に発光を生じる発光層と、発光層に電流を注入する
′電極とを有する半導体発光装置において、基板上に主
表面に対して実質的に平行な方向に電流阻止層と、基板
上に主表面に対して実質的に垂直な方向に形成された凹
部を有し、 ｐ−ｎ接合は、主として凹部の側面に形成
されていることを特徴としたものである。以下、本発明
の実施例に基づいて具体的に説明する。
本発明は、第１導電型半導体基板の上に１層または２層
からなる電流阻止層が積層され、電流阻止層の上に第２
導電型の半導体層が積層され、第２導電型の半導体層の
上に電極の形成を容易にするための第２導電型のキャッ
プ層が積層されている。また、第２導電型の半導体層に
は、基板の主表面側、つまり各層の積層側に基板に対し
て垂直な方向に略凹部が形成されており、略凹部の段差
下部は第１導電型半導体基板に達するように形成されて
いる。
からなる電流阻止層が積層され、電流阻止層の上に第２
導電型の半導体層が積層され、第２導電型の半導体層の
上に電極の形成を容易にするための第２導電型のキャッ
プ層が積層されている。また、第２導電型の半導体層に
は、基板の主表面側、つまり各層の積層側に基板に対し
て垂直な方向に略凹部が形成されており、略凹部の段差
下部は第１導電型半導体基板に達するように形成されて
いる。
第１導電型を形成させる不純物を拡散することにより略
凹部の側面、または略凹部の側面および凹部の底面に第
１導電型の活性領域が形成される。
凹部の側面、または略凹部の側面および凹部の底面に第
１導電型の活性領域が形成される。
前記キャップ層は、第２導電型の半導体層の上部にだけ
積層されており、このキャップ層の上には第２導電型側
の電極が形成されている。第１導電型側の電極は基板裏
面、つまり各層の積層側と反対側の基板面に形成されて
いる。
積層されており、このキャップ層の上には第２導電型側
の電極が形成されている。第１導電型側の電極は基板裏
面、つまり各層の積層側と反対側の基板面に形成されて
いる。
以上の構造を有することにより、第１導電型側の電極と
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域において発
光が生じ、光出力を基板に対してほぼ垂直の方向に取り
出すことができる。
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域において発
光が生じ、光出力を基板に対してほぼ垂直の方向に取り
出すことができる。
なお、上記の第１導電型半導体基板と第２導電型の半導
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
第１図には本発明による半導体発光装置の一実施例の断
面斜視図が示されている。
面斜視図が示されている。
ｐ型ガリウム・砒素（ＧａＡｓ）基板１０１の上に高抵
抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０が積層され、ｉ型（ｉａＡ
ｓ層１３０の上にｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャル層１０
２が積層されている。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１
０２には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側
に基板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１
４０が形成されおり、略凹部１４０の段差下部は基板＋
０１に達するように形成されている。
抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０が積層され、ｉ型（ｉａＡ
ｓ層１３０の上にｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャル層１０
２が積層されている。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１
０２には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側
に基板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１
４０が形成されおり、略凹部１４０の段差下部は基板＋
０１に達するように形成されている。
また、不純物の亜鉛（Ｚｎ）等を略凹部１４０の内部側
面に、拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成
される。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側
面に沿って形成され、その下部は基板＋０１に達してい
る。ｐ型拡散債域１３１が形成されたことによって、
ｐ−ｎ接合は基板１０１に対してほぼ垂直に形成される
。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層＋０２の上には、第１
図に示されているように略凹部１４０に位置整合させて
ｎ側電極１０７が形成され、基板１０１の裏面、つまり
各層の積層側と反対側の基板面にはｐ側電極１０６が形
成されている。
面に、拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成
される。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側
面に沿って形成され、その下部は基板＋０１に達してい
る。ｐ型拡散債域１３１が形成されたことによって、
ｐ−ｎ接合は基板１０１に対してほぼ垂直に形成される
。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層＋０２の上には、第１
図に示されているように略凹部１４０に位置整合させて
ｎ側電極１０７が形成され、基板１０１の裏面、つまり
各層の積層側と反対側の基板面にはｐ側電極１０６が形
成されている。
ｐ側電極１０Ｂとｎ側電極１０７の両電極に電流を通す
ことにより、前述した基板１０１に対しほぼ垂直に形成
されたｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結合
による発光が生じる。発光した光は、 ｎ側電極！０７
側、つまり装置の上部の開口部１５０から基板１０１に
対して垂直上方に光出力として取り出すことができる。
ことにより、前述した基板１０１に対しほぼ垂直に形成
されたｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結合
による発光が生じる。発光した光は、 ｎ側電極！０７
側、つまり装置の上部の開口部１５０から基板１０１に
対して垂直上方に光出力として取り出すことができる。
第２図には、第１図に示されている実施例における高抵
抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１３２
とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなるブロック層を
使用した場合の例が示されている。
抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１３２
とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなるブロック層を
使用した場合の例が示されている。
この例では、ブロック層が上記のように構成されている
ため、装置に順方向の電圧を加えた場合にブロック層が
逆バイアスの状態となり、電流阻止層として有効に機能
させることができる。
ため、装置に順方向の電圧を加えた場合にブロック層が
逆バイアスの状態となり、電流阻止層として有効に機能
させることができる。
第３図には、本発明を適用した他の例が示されている。
Ｐ型ＧａＡｓ基板１０１の上にｐ型アルミニウム・ガリ
ウム・砒素（ＡＩＧａＡｓ）エピタキシャル層１３４が
積層され、Ｐ型Ａ ｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４
の上に高抵抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０が積層され、ｉ
型ＧａＡｓ層１３０の上にｎ型ＧａＡｓエピタキシャル
層１０２が積層され、さらにその上にｎ型ＧａＡｓキャ
ップＭ１３５が形成されている。ｎ型ＧａＡｓキャップ
層１３５には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積
層側に基板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹
部１４０が形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ
型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４に達するように
形成されている。
ウム・砒素（ＡＩＧａＡｓ）エピタキシャル層１３４が
積層され、Ｐ型Ａ ｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４
の上に高抵抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０が積層され、ｉ
型ＧａＡｓ層１３０の上にｎ型ＧａＡｓエピタキシャル
層１０２が積層され、さらにその上にｎ型ＧａＡｓキャ
ップＭ１３５が形成されている。ｎ型ＧａＡｓキャップ
層１３５には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積
層側に基板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹
部１４０が形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ
型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４に達するように
形成されている。
また、不純物の亜鉛（Ｚｎ）等を略凹部１４０の内部側
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型Ａ ｌＧａＡｓエピ
タキシャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１
が形成されたことによって、 ｐ−ｎ接合が基板１０１
に対してほぼ垂直に形成される。ｎ型キャップ層１３５
の上には、第１図に示されている実施例と同様に略凹部
１４０に位置整合させてｎ側電極１０７が形成され、基
板１０１の裏面にはｐ側電極１０６が形成されている。
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型Ａ ｌＧａＡｓエピ
タキシャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１
が形成されたことによって、 ｐ−ｎ接合が基板１０１
に対してほぼ垂直に形成される。ｎ型キャップ層１３５
の上には、第１図に示されている実施例と同様に略凹部
１４０に位置整合させてｎ側電極１０７が形成され、基
板１０１の裏面にはｐ側電極１０６が形成されている。
ｐ側電極１０６とｎ側電極１０６の両電極に順方向の電
圧を加えて電流を通すことにより、光出力を装置上部の
開口部１５０から基板１０１に対して垂直上方に取り出
すことができる。
圧を加えて電流を通すことにより、光出力を装置上部の
開口部１５０から基板１０１に対して垂直上方に取り出
すことができる。
この実施例における装置では、ｐ型ＧａＡｇ基板１０１
やｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４のキャリア
濃度が活性領域のキャリア濃度に依存することなく制御
することができる。また、ｐ型ＧａＡｇ基板１０１の上
に、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１よりもエネルギーギャップ
の大きいｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４が積
層されているため、注入されたキャリアが増動に活性領
域内に流れ込むことができ、電流注入効率を向上させる
ことができる。
やｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４のキャリア
濃度が活性領域のキャリア濃度に依存することなく制御
することができる。また、ｐ型ＧａＡｇ基板１０１の上
に、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１よりもエネルギーギャップ
の大きいｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４が積
層されているため、注入されたキャリアが増動に活性領
域内に流れ込むことができ、電流注入効率を向上させる
ことができる。
なお、この例における装置では１基板１０１の上に積層
したｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４に、ｐ型
ＧａＡｓエピタキシャル層を使用することができる。
したｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４に、ｐ型
ＧａＡｓエピタキシャル層を使用することができる。
第４図には、第３図に示されている実施例における高抵
抗層のｉ型ＧａＡｓＭ１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１３２
とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなるブロック層を
使用した場合の例が示されている。
抗層のｉ型ＧａＡｓＭ１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１３２
とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなるブロック層を
使用した場合の例が示されている。
この例では、ブロック層が上記のように構成されている
ため、第２図に示されている実施例と同様、装置に順方
向の電圧を加えた場合にブロック層が逆バイアスの状態
となり、電流阻止層として有効に機能させることができ
る。
ため、第２図に示されている実施例と同様、装置に順方
向の電圧を加えた場合にブロック層が逆バイアスの状態
となり、電流阻止層として有効に機能させることができ
る。
第５図には、第４図に示されている実施例におけるｎ型
ＧａＡｓエピタキシャル層１０２に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
エピタキシャル層１２２を使用した場合の例が示されて
いる。
ＧａＡｓエピタキシャル層１０２に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
エピタキシャル層１２２を使用した場合の例が示されて
いる。
この例の場合、ＡｌＧａＡｓのエネルギーギャップがＧ
ａＡｓのエネルギーギャップよりも大きいため、発光波
長の短波長化を実現させることができる。
ａＡｓのエネルギーギャップよりも大きいため、発光波
長の短波長化を実現させることができる。
第６図には、第５図に示されている実施例における電流
阻止層、つまりｐ型ＧａＡｓ層１３２とｎ型ＧａＡｓ層
１３３との一対からなるブロック層に高抵抗層のｉ型Ｇ
ａＡｓ層１３０を使用した例が示されている。
阻止層、つまりｐ型ＧａＡｓ層１３２とｎ型ＧａＡｓ層
１３３との一対からなるブロック層に高抵抗層のｉ型Ｇ
ａＡｓ層１３０を使用した例が示されている。
この例においても、第５図に示されている実施例と同様
、Ａ ｌＧａＡｓのエネルギーギャップがＧａＡｓのエ
ネルギーギャップよりも太きいため、光波長の短波長化
を実現させることができる。
、Ａ ｌＧａＡｓのエネルギーギャップがＧａＡｓのエ
ネルギーギャップよりも太きいため、光波長の短波長化
を実現させることができる。
第７図には、本発明を適用した他の例が示されている。
本実施例は、第３図に示されている実施例におけるｎ型
ＧａＡｇエピタキシャル層１０２に、ＧａＡｓ層とＡｌ
ＧａＡｓ層とからなる多層積層１１７を使用した場合の
例である。多層状層１１７は、第９図に示されているよ
うに、ＧａＡｓ層２０１ とＡｌＧａＡｓ層２０２ と
が交互に積層された構造になっており、その各層の層厚
は、発光波長の各層内媒質内波長の１７４に実質的に等
しくなる厚さ、またはそれぞれ約３０ｍｍより薄い厚さ
になっている。前者の場合、つまり層厚が発光波長の各
層内媒質内波長の１／４に実質的に等しい場合は、多層
構造の積層数を変化させることにより、発光して基板１
０１に対して垂直に進む光の反射率を変化させることが
できる。したがって、光共振器構造を構成することがで
きることから、光出力をレーザ光として取り出すことが
可能となる。また、後者の場合、つまり層厚が約３０ｎ
ｍより薄い厚さの場合には、多層積層１１７が量子井戸
構造になり、量子効果によってキャリアを有効に閉じ込
めることができるため、電流注入効率の向上および発光
効率の増大を促進させることが可能となる。
ＧａＡｇエピタキシャル層１０２に、ＧａＡｓ層とＡｌ
ＧａＡｓ層とからなる多層積層１１７を使用した場合の
例である。多層状層１１７は、第９図に示されているよ
うに、ＧａＡｓ層２０１ とＡｌＧａＡｓ層２０２ と
が交互に積層された構造になっており、その各層の層厚
は、発光波長の各層内媒質内波長の１７４に実質的に等
しくなる厚さ、またはそれぞれ約３０ｍｍより薄い厚さ
になっている。前者の場合、つまり層厚が発光波長の各
層内媒質内波長の１／４に実質的に等しい場合は、多層
構造の積層数を変化させることにより、発光して基板１
０１に対して垂直に進む光の反射率を変化させることが
できる。したがって、光共振器構造を構成することがで
きることから、光出力をレーザ光として取り出すことが
可能となる。また、後者の場合、つまり層厚が約３０ｎ
ｍより薄い厚さの場合には、多層積層１１７が量子井戸
構造になり、量子効果によってキャリアを有効に閉じ込
めることができるため、電流注入効率の向上および発光
効率の増大を促進させることが可能となる。
第８図には、第７図に示されている実施例における電流
阻止層、つまりｉ型ＧａＡｓ層１３０にｐ型ＧａＡｓ層
１３２とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなるブロッ
ク層を使用した例が示されている。
阻止層、つまりｉ型ＧａＡｓ層１３０にｐ型ＧａＡｓ層
１３２とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなるブロッ
ク層を使用した例が示されている。
この例においても、多層積層１１７が形成されているこ
とから第７図に示されている実施例と同様の効果を得る
ことができる。また、高抵抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０
に、ｐ型ＧａＡｓ層１３２とｎ型ＧａＡｓ層１３３から
なるブロック層が使用されているため、装置に順方向の
電圧を加えた場合にブロック層が逆バイアスの状態とな
り、電流阻止層として有効に機能させることができる。
とから第７図に示されている実施例と同様の効果を得る
ことができる。また、高抵抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０
に、ｐ型ＧａＡｓ層１３２とｎ型ＧａＡｓ層１３３から
なるブロック層が使用されているため、装置に順方向の
電圧を加えた場合にブロック層が逆バイアスの状態とな
り、電流阻止層として有効に機能させることができる。
なお、基板１０１の上に積層したｐ型ＡｌＧａＡｓエピ
タキシャル層１３４に、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層
を使用することができる。
タキシャル層１３４に、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層
を使用することができる。
第１０図には、本発明を適用した他の例が示されている
。
。
この例では、第３図に示されている実施例のｐ型ＧａＡ
ｓ基板１０１に、開口部３００が形成されている。開口
部３００は、第１０図に示されているように、基板１０
１の主表面の各層の積層側と反対側、つまり基板１０１
の裏面に、基板１０１の主表面側に形成されている凹部
に位置整合させて形成されている、この構造によれば、
ｐ−ｎ接合部１０８において発光した光が基板１０１
で吸収されることがなく、光出力を効率よく外部に取り
出すことができる。
ｓ基板１０１に、開口部３００が形成されている。開口
部３００は、第１０図に示されているように、基板１０
１の主表面の各層の積層側と反対側、つまり基板１０１
の裏面に、基板１０１の主表面側に形成されている凹部
に位置整合させて形成されている、この構造によれば、
ｐ−ｎ接合部１０８において発光した光が基板１０１
で吸収されることがなく、光出力を効率よく外部に取り
出すことができる。
第１１図には、本発明を適用した他の例が示されている
。
。
ｐ型ＧａＡｓ基板１０１ （７）上にｐ型ＡｌＣ１ａＡ
ｓｚビタキシャル層１３４が積層され、ｐ型ＡｌＧａＡ
ｓエピタキシャル層１３４の上に下部反射層１１２が積
層され、下部反射層１１２の上に高抵抗層のｉ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１３０が積層され、ｉ型ＡｌＧａＡｓ層１３０
の上にｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２が積層され
、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２の上に上部反射
層１１１が積層され、さらにその上にｎ型ＧａＡｓキャ
ップ層１３５が形成されている。ｎ型ＧａＡｓキャップ
層１３５には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積
層側に基板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹
部１４０が形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ
型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４に達するように
形成されている。
ｓｚビタキシャル層１３４が積層され、ｐ型ＡｌＧａＡ
ｓエピタキシャル層１３４の上に下部反射層１１２が積
層され、下部反射層１１２の上に高抵抗層のｉ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１３０が積層され、ｉ型ＡｌＧａＡｓ層１３０
の上にｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２が積層され
、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２の上に上部反射
層１１１が積層され、さらにその上にｎ型ＧａＡｓキャ
ップ層１３５が形成されている。ｎ型ＧａＡｓキャップ
層１３５には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積
層側に基板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹
部１４０が形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ
型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４に達するように
形成されている。
また、不純物の亜鉛（Ｚｎ）等を略凹部１４０の内部側
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型ＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル暦１３４に達している。ｐ型拡散望域１３ｉが
形成されたことによって、ｐ−ｎ接合が基板１０１に対
してほぼ垂直に形成される。ｎ型ＧａＡｓキャップ層１
３５の上には、第１図に示されている実施例と同様に略
凹部１４０に位置整合させてｎ側電極１０７が形成され
、基板１０１の裏面にはｐ側電極１０６が形成されてい
る。
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型ＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル暦１３４に達している。ｐ型拡散望域１３ｉが
形成されたことによって、ｐ−ｎ接合が基板１０１に対
してほぼ垂直に形成される。ｎ型ＧａＡｓキャップ層１
３５の上には、第１図に示されている実施例と同様に略
凹部１４０に位置整合させてｎ側電極１０７が形成され
、基板１０１の裏面にはｐ側電極１０６が形成されてい
る。
本実施例における下部反射層１１２および上部反射層１
１１は、ＧａＡｓ層とＡ ｌＧａＡｓ層とが交互に積層
された多層積層構造になっており、その各層の層厚は、
発光波長のＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層内媒質内波長の
１ハに実質的に等しくなっている。
１１は、ＧａＡｓ層とＡ ｌＧａＡｓ層とが交互に積層
された多層積層構造になっており、その各層の層厚は、
発光波長のＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層内媒質内波長の
１ハに実質的に等しくなっている。
本実施例によれば、本装置は下部反射層１１２および上
部反射層１１１が形成されていることから、光共振器構
造を構成する。したがって、光出力をレーザ光として取
り出すことが可能となる。発光した光は、上下に進行し
て上記の共振器で反射されて利得を生じ、上部反射層１
１１の反射率を下部反射層１１２の反射率よりも小さく
することによってレーザ光を基板１０１に対して垂直方
向に取り出すことができる。
部反射層１１１が形成されていることから、光共振器構
造を構成する。したがって、光出力をレーザ光として取
り出すことが可能となる。発光した光は、上下に進行し
て上記の共振器で反射されて利得を生じ、上部反射層１
１１の反射率を下部反射層１１２の反射率よりも小さく
することによってレーザ光を基板１０１に対して垂直方
向に取り出すことができる。
なお、この実施例においては、下部反射層１１２および
上部反射層１１１にＧａＡｓ層とＡ ｌＧａＡｓ層とが
交互に積層された多層積層構造を使用したが、例えば一
方のＡｌＧａＡｓ層が他方のＡ ｌＧａＡｓ層のエネル
ギーギャップより大きいというようにエネルギーギャッ
プの異なる２種類のＡｌＧａＡｓ層を使用することも可
能である。また、この実施例においては、電流阻止層に
ｉ型Ａ ｌＧａＡｓ層１３０を使用したが、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１３２とｎ型Ａ ｌＧａＡｓ層１３３との一対
からなるブロック層を使用使用することがでさる。基板
１０１の上に積層したｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル
層１３４は、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を使用する
ことができる。
上部反射層１１１にＧａＡｓ層とＡ ｌＧａＡｓ層とが
交互に積層された多層積層構造を使用したが、例えば一
方のＡｌＧａＡｓ層が他方のＡ ｌＧａＡｓ層のエネル
ギーギャップより大きいというようにエネルギーギャッ
プの異なる２種類のＡｌＧａＡｓ層を使用することも可
能である。また、この実施例においては、電流阻止層に
ｉ型Ａ ｌＧａＡｓ層１３０を使用したが、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１３２とｎ型Ａ ｌＧａＡｓ層１３３との一対
からなるブロック層を使用使用することがでさる。基板
１０１の上に積層したｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル
層１３４は、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を使用する
ことができる。
第１２図には、第１１図に示されている実施例のｐ型Ｇ
ａＡｓ基板１０１に、開口部３００が形成されている例
が示されている。開口部３００は、基板＋０１の主表面
の各層の積層側と反対側、つまり基板１０１の裏面に、
基板１０１の主表面側に形成されている凹部に位置整合
させて形成されおり、その最上部はｐ型ＡｌＧａＡｓエ
ピタキシャル層１３４に達している。また、この例では
、開口部３００の最上部に金属または誘電体多層膜等か
らなる下部反射層１１２が形成されており、上部反射層
１１１と光共振器構造を構成している。
ａＡｓ基板１０１に、開口部３００が形成されている例
が示されている。開口部３００は、基板＋０１の主表面
の各層の積層側と反対側、つまり基板１０１の裏面に、
基板１０１の主表面側に形成されている凹部に位置整合
させて形成されおり、その最上部はｐ型ＡｌＧａＡｓエ
ピタキシャル層１３４に達している。また、この例では
、開口部３００の最上部に金属または誘電体多層膜等か
らなる下部反射層１１２が形成されており、上部反射層
１１１と光共振器構造を構成している。
下部反射層１１２の誘電体多層膜は、例えば酸化アルミ
ニウム膜、アモルファスシリコン膜、酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜、酸化亜鉛膜または酸化チタン膜等、任
意の膜を使用することができる。
ニウム膜、アモルファスシリコン膜、酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜、酸化亜鉛膜または酸化チタン膜等、任
意の膜を使用することができる。
第１３図には、本発明を適用した他の例が示されている
。
。
この例における装置は、第１２図に示されている装置の
上部反射層１１１に誘電体多層反射膜を使用しており、
この上部反射層１１１は、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル
層１０２とｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５の間ではなく
、第１３図に示されているように光出力１２０の取り出
し部である開口部１５０に位置整合させて形成され、下
部反射層１１２と光共振器構造を構成している。
上部反射層１１１に誘電体多層反射膜を使用しており、
この上部反射層１１１は、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル
層１０２とｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５の間ではなく
、第１３図に示されているように光出力１２０の取り出
し部である開口部１５０に位置整合させて形成され、下
部反射層１１２と光共振器構造を構成している。
なお、上部反射層１１１の誘電体多層反射膜は、例えば
酸化アルミニウム膜、アモルファスシリコン膜、酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、酸化亜鉛膜または酸化チタ
ン膜等、任意の膜を組み合わせることにより使用するこ
とができる。
酸化アルミニウム膜、アモルファスシリコン膜、酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、酸化亜鉛膜または酸化チタ
ン膜等、任意の膜を組み合わせることにより使用するこ
とができる。
本実施例の構造によれば、上部反射層１１１である誘電
体多層反射膜の反射率を下部反射層１１２の反射率より
も小さくすることにより、発光した先出をｎ側電極側の
開口部１５０から光出力１２０として取り出すことがで
き、上部反射層１１１である誘電体多層反射膜の反射率
を下部反射層１１２の反射率よりも大きくすることによ
り、発光した光をｐ側電極側の開口部３００から光出力
１２１ として取り出すことができる。以上のことから
、上部反射層ｌｉｔの反射率と下部反射層１１２の反射
率を調整することによって、活性領域において発生した
光出力を開口部１５０側と、開口部３００側とに任意の
第１４図には、本発明を適用した他の例が示されている
。
体多層反射膜の反射率を下部反射層１１２の反射率より
も小さくすることにより、発光した先出をｎ側電極側の
開口部１５０から光出力１２０として取り出すことがで
き、上部反射層１１１である誘電体多層反射膜の反射率
を下部反射層１１２の反射率よりも大きくすることによ
り、発光した光をｐ側電極側の開口部３００から光出力
１２１ として取り出すことができる。以上のことから
、上部反射層ｌｉｔの反射率と下部反射層１１２の反射
率を調整することによって、活性領域において発生した
光出力を開口部１５０側と、開口部３００側とに任意の
第１４図には、本発明を適用した他の例が示されている
。
この例における装置は、第１１図に示されている装置の
上部反射層１１１に誘電体多層反射膜を使用しており、
この上部反射層１１１は、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル
層１０２とｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５の間ではなく
、第１３図に示されている実施例と同様に光出力１２０
の取り出し部である開口部１５０に位置整合させて形成
されており、下部反射層１１２と光共振器構造を構成し
ている。
上部反射層１１１に誘電体多層反射膜を使用しており、
この上部反射層１１１は、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル
層１０２とｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５の間ではなく
、第１３図に示されている実施例と同様に光出力１２０
の取り出し部である開口部１５０に位置整合させて形成
されており、下部反射層１１２と光共振器構造を構成し
ている。
なお、本実施例の上部反射層１１１に使用されている誘
電体多層反射膜は、第１３図に示されている実施例と同
様、例えば酸化アルミニウム膜、アモルファスシリコン
膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化亜鉛膜また
は酸化チタン膜等、任意の膜を組み合わせることにより
使用することができる。
電体多層反射膜は、第１３図に示されている実施例と同
様、例えば酸化アルミニウム膜、アモルファスシリコン
膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化亜鉛膜また
は酸化チタン膜等、任意の膜を組み合わせることにより
使用することができる。
第１５図には１本発明を適用した他の例が示されている
。
。
この装置は、第３図に示されている装置の凹部の内部に
、発光領域において発光した光を吸収しない物質が充填
されているものである。この例の構造によれば、活性領
域の放熱効率が上昇し、しかも機械的な強度も向上させ
ることができる。
、発光領域において発光した光を吸収しない物質が充填
されているものである。この例の構造によれば、活性領
域の放熱効率が上昇し、しかも機械的な強度も向上させ
ることができる。
なお、装置の凹部に充填する物質は、上述したように発
光した光を吸収しない物質であり、導電性または絶縁性
の物質を使用する。
光した光を吸収しない物質であり、導電性または絶縁性
の物質を使用する。
この例における構造は、第１図から第１４図に示された
実施例の装置等、他の装置にも応用することができる。
実施例の装置等、他の装置にも応用することができる。
第１Ｂ図には、発光した光出力を取り出す開口部１５０
にレンズ５００が配置された例が示されている。
にレンズ５００が配置された例が示されている。
このレンズ５００は、発光した光を集光させるためのも
のであり、活性領域の上部の開口部１５０に位置整合さ
せて配置されている。レンズ５００の材料は、例えばガ
ラス、石英、プラスティックまたは高分子材料等の導電
性または絶縁性の物質を使用することができる。
のであり、活性領域の上部の開口部１５０に位置整合さ
せて配置されている。レンズ５００の材料は、例えばガ
ラス、石英、プラスティックまたは高分子材料等の導電
性または絶縁性の物質を使用することができる。
本実施例によれば、開口部１５０にレンズ５００が配置
されているため２発光した光を特定の方向へ大きい光出
力として取り出すことができる。また、発光した光を一
点に集光させることができるため、光ファイバ等への光
出力の結合効率を増大させることができる。なお、この
例における構造は、第１図から第１５図に示された実施
例の装置等、他の装置にも応用することができる。
されているため２発光した光を特定の方向へ大きい光出
力として取り出すことができる。また、発光した光を一
点に集光させることができるため、光ファイバ等への光
出力の結合効率を増大させることができる。なお、この
例における構造は、第１図から第１５図に示された実施
例の装置等、他の装置にも応用することができる。
第１７図および第１８図は、第３図に示されている実施
例の半導体発光装置をに行ｘｉ列に配置した場合の例の
断面図と正面図が示されている。
例の半導体発光装置をに行ｘｉ列に配置した場合の例の
断面図と正面図が示されている。
この構造におけるｎ側電極１０７とｐ側電極１０８は、
図に示されているように個々の素子において共通の電極
になるように構成されている。
図に示されているように個々の素子において共通の電極
になるように構成されている。
これらの実施例によれば、二次元アレイ状の半導体発光
装置を実現させることができるため、発光面積の大面積
化が可能となり、総発光出力を増大させることができる
。
装置を実現させることができるため、発光面積の大面積
化が可能となり、総発光出力を増大させることができる
。
なお、この例における構造は、本実施例においては第３
図に示されている実施例の半導体発光装置を使用したが
、第１図から第１８図に示された実施例の装置等、他の
装置にも応用することができる。
図に示されている実施例の半導体発光装置を使用したが
、第１図から第１８図に示された実施例の装置等、他の
装置にも応用することができる。
第１８図および第２０図は、第３図に示されている実施
例の半導体発光装置をに行×ｊ列の二次元状に配置した
場合の例の断面斜視図と正面図が示されている。
例の半導体発光装置をに行×ｊ列の二次元状に配置した
場合の例の断面斜視図と正面図が示されている。
この例の構造では、第１９図に示されているように各素
子の間に高抵抗層１３１３が形成されており、各発光素
子間において電気的な素子分離を行なっている。この高
抵抗層１３８は、ｎ−ＧａＡｓ型キャップ層１３５から
ｎ−ＧａＡｓ型キャップ層１３５に対して垂直下方、つ
まりｐ型ＧａＡｓ基板１０１に向ってｎ−ＧａＡｓまた
はｎ−Ａ ｌＧａＡｓからなるエピタキシャル層を通り
、 １−ＡＩＧａＡｓ、またはｎ−ＡｌＧａＡｓ２：ｐ
−ＡｌＧａＡｓの組合せからなる。 １−ＧａＡｓ層に
相当する電流阻止層１３０に達するように形成されてい
る。また、ｎ−ＧａＡｓ型キャップ層１３５およびｎ側
電極１０？も素子間で分離されており、ｎ側型１１０７
はそれぞれ所定の配線用電極２１０に接続されている。
子の間に高抵抗層１３１３が形成されており、各発光素
子間において電気的な素子分離を行なっている。この高
抵抗層１３８は、ｎ−ＧａＡｓ型キャップ層１３５から
ｎ−ＧａＡｓ型キャップ層１３５に対して垂直下方、つ
まりｐ型ＧａＡｓ基板１０１に向ってｎ−ＧａＡｓまた
はｎ−Ａ ｌＧａＡｓからなるエピタキシャル層を通り
、 １−ＡＩＧａＡｓ、またはｎ−ＡｌＧａＡｓ２：ｐ
−ＡｌＧａＡｓの組合せからなる。 １−ＧａＡｓ層に
相当する電流阻止層１３０に達するように形成されてい
る。また、ｎ−ＧａＡｓ型キャップ層１３５およびｎ側
電極１０？も素子間で分離されており、ｎ側型１１０７
はそれぞれ所定の配線用電極２１０に接続されている。
ｐ側電極１０１３は、個々の素子において共通の電極に
なるように構成されている。
なるように構成されている。
本実施例によれば、ｋ行×ｊ列の二次元状に配置された
半導体発光装置の各素子の間に高抵抗層１３Ｂが形成さ
れ、各発光素子間において電気的な素子分離を行な、い
、またｎ側電極１０７も素子間で分離され所定の配線用
電極２１０に接続されているため、ｐ側電極１０８と任
意の素子のｎ側電極１０？との間に順方向の電圧を加え
電流を流すことにより、ｋ行×ｊ列の二次元アレイ状の
半導体発光装置の任意の位置に配置された素子から光出
力を取り出すことができる。
半導体発光装置の各素子の間に高抵抗層１３Ｂが形成さ
れ、各発光素子間において電気的な素子分離を行な、い
、またｎ側電極１０７も素子間で分離され所定の配線用
電極２１０に接続されているため、ｐ側電極１０８と任
意の素子のｎ側電極１０？との間に順方向の電圧を加え
電流を流すことにより、ｋ行×ｊ列の二次元アレイ状の
半導体発光装置の任意の位置に配置された素子から光出
力を取り出すことができる。
なお、この例における構造は、本実施例においては第３
図に示されている実施例の半導体発光装置を使用したが
、第１図から第１６図に示された実施例の装置等、他の
装置にも応用することができる。
図に示されている実施例の半導体発光装置を使用したが
、第１図から第１６図に示された実施例の装置等、他の
装置にも応用することができる。
第２１図は、第１Ｏ図に示されている実施例の半導体発
光装置をに行Ｘｊ列の二次元状に配置した場合の例の断
面斜視図が示されている。
光装置をに行Ｘｊ列の二次元状に配置した場合の例の断
面斜視図が示されている。
この例の構造では、第１８図および第２０図において示
されている実施例と同様に各素子の間に高抵抗層１３Ｂ
が形成されており、各発光素子間において電気的な素子
分離を行なっている。この例における高抵抗層１３８は
、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１から基板１０１に対して垂直
上方、つまり各層の積層側に向−、テ１−ＡＩＧａＡｓ
、またはｎ−ＡｌＧａＡｓとｐ−Ａ ｌＧａＡｓの組合
せからなる、１−ＧａＡｓ層に相当する電流阻止層１３
０に達するように形成されている。
されている実施例と同様に各素子の間に高抵抗層１３Ｂ
が形成されており、各発光素子間において電気的な素子
分離を行なっている。この例における高抵抗層１３８は
、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１から基板１０１に対して垂直
上方、つまり各層の積層側に向−、テ１−ＡＩＧａＡｓ
、またはｎ−ＡｌＧａＡｓとｐ−Ａ ｌＧａＡｓの組合
せからなる、１−ＧａＡｓ層に相当する電流阻止層１３
０に達するように形成されている。
また、ｐ側電極１０［（は、第２０図に示されている実
施例におけるｎ側電極１０７と同様に素子間で分離され
ており、ｐ側電極１０６はそれぞれ所定の配線用電極に
接続されている。ｎ側電極１０７は、個々の素子におい
て共通の電極になるように構成されている。
施例におけるｎ側電極１０７と同様に素子間で分離され
ており、ｐ側電極１０６はそれぞれ所定の配線用電極に
接続されている。ｎ側電極１０７は、個々の素子におい
て共通の電極になるように構成されている。
本実施例によれば、ｋ行×ｊ列の二次元状に配置された
半導体発光：Ｈ置の各素子の基板１０１側の間に高抵抗
層１３Ｂが形成され、各発光素子間において電気的な素
子分離を行ない、またｐ側電極１０８も素子間で分離さ
れ所定の配線用電極に接続されているため、ｐ側電極１
０Ｂと任意の素子のｎ側電極１０７との間に順方向の電
圧を加え電流を流すことにより、ｋ行×ｊ列の二次元ア
レイ状の半導体発光装置の任意の位置に配置された素子
から光出力を取り出すことができる。
半導体発光：Ｈ置の各素子の基板１０１側の間に高抵抗
層１３Ｂが形成され、各発光素子間において電気的な素
子分離を行ない、またｐ側電極１０８も素子間で分離さ
れ所定の配線用電極に接続されているため、ｐ側電極１
０Ｂと任意の素子のｎ側電極１０７との間に順方向の電
圧を加え電流を流すことにより、ｋ行×ｊ列の二次元ア
レイ状の半導体発光装置の任意の位置に配置された素子
から光出力を取り出すことができる。
なお、この例における構造は、本実施例においては第１
Ｏ図に示されている実施例の半導体発光装置を使用した
が、第１図から第１Ｂ図に示された実施例の装置等、他
の装置にも応用することができる。
Ｏ図に示されている実施例の半導体発光装置を使用した
が、第１図から第１Ｂ図に示された実施例の装置等、他
の装置にも応用することができる。
以上の実施例において、基板１０１はＧａＡｓ以外にＩ
ｎＰ 、 ＧａＰ 、またはＧａＡｇＰ等を使用するこ
とができる。
ｎＰ 、 ＧａＰ 、またはＧａＡｇＰ等を使用するこ
とができる。
また、基板１０１上のエピタキシャル層１３４としては
、ＧａＡｇ以外にＡｌＧａＡｇ、 ＧａＡｓＰ 、 Ｉ
ｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ 、 Ｉｎ
Ｐ 、またはＩｎＧａＰ等を使用することができる。
、ＧａＡｇ以外にＡｌＧａＡｇ、 ＧａＡｓＰ 、 Ｉ
ｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ 、 Ｉｎ
Ｐ 、またはＩｎＧａＰ等を使用することができる。
電流阻止層１３０としては、ＧａＡｓ以外にＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓＰ 、 ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡＩＧａＩ
ｎＰ 、 ＧａＰ 、 １ｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等
を使用することができる。
ｓ、ＧａＡｓＰ 、 ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡＩＧａＩ
ｎＰ 、 ＧａＰ 、 １ｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等
を使用することができる。
発光部を有するＧａＡｓ層１０２は、ＧａＡｓ以外にＧ
ａＡｓＰ 、 ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ 、 Ａ
ｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ、１ｎＰまたは１ｎＧａＰ等
を使用することができる。
ａＡｓＰ 、 ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ 、 Ａ
ｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ、１ｎＰまたは１ｎＧａＰ等
を使用することができる。
反射鏡または量子井戸構造等を形成する多層積層は、Ｇ
ａＡｓとＡｌＧａＡｓとの組合せ以外に、エネルギーギ
ャップの異なる２種類のＡｌＧａＡｇの組合せ、ＩｎＰ
と１ｎＧａＰとの組合せ、ＩｎＧａＡｓＰと１ｎＰとの
組合せ、 ＧａＡｓＰと（ｉａＰとの組合せ、ＧａＡｓ
とＧａＡｓＰとの組合せ、ＩｎＰとＡｌＧａ１ｎＰとの
組合せ、または１ ｎＧａＰとＡ ＩＧａ ＩｎＰとの
組合せ等を使用することができる。
ａＡｓとＡｌＧａＡｓとの組合せ以外に、エネルギーギ
ャップの異なる２種類のＡｌＧａＡｇの組合せ、ＩｎＰ
と１ｎＧａＰとの組合せ、ＩｎＧａＡｓＰと１ｎＰとの
組合せ、 ＧａＡｓＰと（ｉａＰとの組合せ、ＧａＡｓ
とＧａＡｓＰとの組合せ、ＩｎＰとＡｌＧａ１ｎＰとの
組合せ、または１ ｎＧａＰとＡ ＩＧａ ＩｎＰとの
組合せ等を使用することができる。
以上第１図〜第２１図の実施例に示された本発明の装置
は、半導体基板の主表面に対して実質的に垂直な方向に
は凹部が形成され、 ｐ−ｎ接合が凹部の側面に光出力
の方向に長く形成されているため、発光効率が向上し、
しかも活性領域における放熱特性がよくなる。また、基
板の主表面に基板に対して実質的に平行な方向に電流阻
止層が形成されているため、二つの電極間に電流を流し
た場合に、この電流阻止層によって発光領域への電流注
入効率が向上する。
は、半導体基板の主表面に対して実質的に垂直な方向に
は凹部が形成され、 ｐ−ｎ接合が凹部の側面に光出力
の方向に長く形成されているため、発光効率が向上し、
しかも活性領域における放熱特性がよくなる。また、基
板の主表面に基板に対して実質的に平行な方向に電流阻
止層が形成されているため、二つの電極間に電流を流し
た場合に、この電流阻止層によって発光領域への電流注
入効率が向上する。
したがって、発光領域において生じた光出力を高い発光
出力として基板に対し垂直方向に取り出すことができる
。また、製作面からみても、基板に穴を開ける必要がな
いため、素子自体の強度が高くなり、高密度アレイ化の
実現が可能となり、発光出力の大きい半導体発光素子あ
るいはレーザを製作する１とができる 本発明によればまた、半導体基板と、半導体基板の主表
面に形成され、 ｐ−ｎ接合を有し、 ｐ−ｎ接合近傍
において主表面に対して実質的に垂直な方向に発光を生
じる発光層と、発光層に電流を注入する電極とを有する
半導体発光装置において、基板↓に主表面に対して実質
的に平行な方向に、発光層ノエネルギーギャップ幅より
も大きいエネルギーギャップ幅を有する半導体層を含む
少なくとも３層の積層構造からなる電流阻止層と、基板
上の積層部に主表面に対して実質的に垂直な方向に形成
された凹部を有し、ｐ−ｎ接合は、主として凹部の側面
に沿って形成されている。
出力として基板に対し垂直方向に取り出すことができる
。また、製作面からみても、基板に穴を開ける必要がな
いため、素子自体の強度が高くなり、高密度アレイ化の
実現が可能となり、発光出力の大きい半導体発光素子あ
るいはレーザを製作する１とができる 本発明によればまた、半導体基板と、半導体基板の主表
面に形成され、 ｐ−ｎ接合を有し、 ｐ−ｎ接合近傍
において主表面に対して実質的に垂直な方向に発光を生
じる発光層と、発光層に電流を注入する電極とを有する
半導体発光装置において、基板↓に主表面に対して実質
的に平行な方向に、発光層ノエネルギーギャップ幅より
も大きいエネルギーギャップ幅を有する半導体層を含む
少なくとも３層の積層構造からなる電流阻止層と、基板
上の積層部に主表面に対して実質的に垂直な方向に形成
された凹部を有し、ｐ−ｎ接合は、主として凹部の側面
に沿って形成されている。
この実施例の装置では、第１導電型半導体基板の上に発
光領域を含む第２導電型の半導体層のエネルギーギャッ
プ幅よりも大きいエネルギーギャップ幅を有する半導体
層を含む少なくとも３層の積層構造からなる電流阻止層
が積層され、電流阻止層の上に第２導電型の半導体層が
積層され、第２導電型の半導体層の上に電極の形成を容
易にするための第２導電型のキャップ層が積層されてい
る。また、第２導電型の半導体層には、基板の主表面側
、つまり各層の積層側に基板に対して垂直な方向に略凹
部が形成されており、略凹部の段差下部は第１導電型半
導体基板に達するように形成されている。
光領域を含む第２導電型の半導体層のエネルギーギャッ
プ幅よりも大きいエネルギーギャップ幅を有する半導体
層を含む少なくとも３層の積層構造からなる電流阻止層
が積層され、電流阻止層の上に第２導電型の半導体層が
積層され、第２導電型の半導体層の上に電極の形成を容
易にするための第２導電型のキャップ層が積層されてい
る。また、第２導電型の半導体層には、基板の主表面側
、つまり各層の積層側に基板に対して垂直な方向に略凹
部が形成されており、略凹部の段差下部は第１導電型半
導体基板に達するように形成されている。
第１導電型を形成させる不純物を拡散することにより略
凹部の側面、または略凹部の側面および凹部の底面に第
１導電型の活性領域が形成される。
凹部の側面、または略凹部の側面および凹部の底面に第
１導電型の活性領域が形成される。
前記キャップ層は、第２導電型の半導体層の上部にだけ
積層されており、このキャップ層の上には第２導電型側
の電極が形成されている。第１導電型側の電極は基板裏
面、つまり各層の積層側と反対側の基板面に形成されて
いる。
積層されており、このキャップ層の上には第２導電型側
の電極が形成されている。第１導電型側の電極は基板裏
面、つまり各層の積層側と反対側の基板面に形成されて
いる。
以上の構造を有することにより、第１導電型側の電極と
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域において発
光が生じ、光出力を基板に対してほぼ垂直の方向に取り
出すことができる。
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域において発
光が生じ、光出力を基板に対してほぼ垂直の方向に取り
出すことができる。
なお、上記の第１導電型半導体基板と第２導電型の半導
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
また、本装置は前記キャップ層を形成しない場合におい
ても、実施することが可能である。
ても、実施することが可能である。
第２２図にはこの半導体発光装置の一実施例の断面斜視
図が示されている。
図が示されている。
ｐ型ガリウム・砒素（ＧａＡｓ）基板１０１の上にｎ型
ＧａＡｓ層１３３が′積層され、ｎ型ＧａＡｓ層１３３
の上にｐ型ＡｌＧａＡｓ層１３２が積層され、ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ層１３２の上にはｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５が
積層されおり、さらにｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５の上に
ｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャル層１０２が積層されてい
る。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２には、基板１
０１の主表面側、つまり各層の積層側に基板１０１に対
して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１４０が形成されお
り、略凹部１４０の段差下部は基板１０１に達するよう
に形成されている。
ＧａＡｓ層１３３が′積層され、ｎ型ＧａＡｓ層１３３
の上にｐ型ＡｌＧａＡｓ層１３２が積層され、ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ層１３２の上にはｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５が
積層されおり、さらにｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５の上に
ｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャル層１０２が積層されてい
る。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２には、基板１
０１の主表面側、つまり各層の積層側に基板１０１に対
して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１４０が形成されお
り、略凹部１４０の段差下部は基板１０１に達するよう
に形成されている。
また、不純物の亜鉛（Ｚｎ）等を略凹部１４０の内部側
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部は基板１０１に達している
。ｐ型拡散領域１３１が形成されたことによって、 ｐ
−ｎ接合は基板１０１に対してほぼ垂直に形成される。
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部は基板１０１に達している
。ｐ型拡散領域１３１が形成されたことによって、 ｐ
−ｎ接合は基板１０１に対してほぼ垂直に形成される。
ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２の上には、第ｎ図
に示されているように略凹部１４０に位置整合させてｎ
側電極１０７が形成され、基板１０１の裏面、つまり各
層の積層側と反対側の基板面にはｐ側電極１０６が形成
されている。
に示されているように略凹部１４０に位置整合させてｎ
側電極１０７が形成され、基板１０１の裏面、つまり各
層の積層側と反対側の基板面にはｐ側電極１０６が形成
されている。
ｐ側電極１０Ｂと ｎ側電極１０７の画電極に電流を通
すことにより、前述した基板１０１に対しほぼ垂直に形
成されたｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結
合による発光が生じる０発光した光は、 ｎ側電極１０
？側、つまり装置の上部の開口部１５０から基板１０１
に対して垂直上方に光出力として取り出すことができる
。
すことにより、前述した基板１０１に対しほぼ垂直に形
成されたｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結
合による発光が生じる０発光した光は、 ｎ側電極１０
？側、つまり装置の上部の開口部１５０から基板１０１
に対して垂直上方に光出力として取り出すことができる
。
本実施例の構造では、発光領域を有するｎ型ＧａＡｓ層
エピタキシャル層１０２のエネルギーギャップ幅よりも
大きいエネルギーギャップ幅を有するｎ型ＡｌＧａＡｓ
層１２５ とｐ型ＡｌＧａＡｓ層１３２、およびｎ型Ｇ
ａＡｓ層１３３の３層からなる積層構造が、電流阻止層
１７０を形成している。このため、装置に順方向の電圧
を加えた場合に、ｎ型ＧａＡｓ層１３３とｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ層１３２の間が逆バイアスの状態となって高い抵抗
領域となり、また、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層１３２とｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ層１２５ノ間の拡散電位が発光部の拡散電
位よりも大きくなる。
エピタキシャル層１０２のエネルギーギャップ幅よりも
大きいエネルギーギャップ幅を有するｎ型ＡｌＧａＡｓ
層１２５ とｐ型ＡｌＧａＡｓ層１３２、およびｎ型Ｇ
ａＡｓ層１３３の３層からなる積層構造が、電流阻止層
１７０を形成している。このため、装置に順方向の電圧
を加えた場合に、ｎ型ＧａＡｓ層１３３とｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ層１３２の間が逆バイアスの状態となって高い抵抗
領域となり、また、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層１３２とｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ層１２５ノ間の拡散電位が発光部の拡散電
位よりも大きくなる。
したがって、二つの電極に電流を流した場合に漏れ電流
を有効に防止することができ、発光領域への電流注入効
率をより一層向上させることができる。
を有効に防止することができ、発光領域への電流注入効
率をより一層向上させることができる。
第２３図には、第２２図に示されている装置の構造を適
用した他の例が示されている。
用した他の例が示されている。
本実施例の装置は、第２２図に示されている実施例にお
ける装置の ｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャル層１０２に
ｎ型Ａ ｌＧａＡｓ層エピタキシャル層１２２を使用し
、電流阻止層１７０は、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層エピタキシ
ャル層１０２のＡ１組成比よりも大きいＡ１組成比を有
するｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５とｐ型ＡｌＧａＡｓ層１
３２、およびｎ型ＧａＡｓ層１３３の３層からなる積層
構造を使用している。
ける装置の ｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャル層１０２に
ｎ型Ａ ｌＧａＡｓ層エピタキシャル層１２２を使用し
、電流阻止層１７０は、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層エピタキシ
ャル層１０２のＡ１組成比よりも大きいＡ１組成比を有
するｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５とｐ型ＡｌＧａＡｓ層１
３２、およびｎ型ＧａＡｓ層１３３の３層からなる積層
構造を使用している。
本実施例では、発光領域を有するｎ型ＧａＡｓ層エピタ
キシャル層１０２にｎ型ＡｌＧａＡｓ層エピタキシャル
層１２２を使用しているため、ｎ型ＧａＡｓに比べ発光
部のエネルギーギャップ幅が大きくなり、発光波長の短
波長化を実現させることができる。しかも、電流阻止層
１７０のｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｐ型ＡＩＧａ
ＡｓＪ’ｉ＃１３２のＡ】組成比が、 ｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ層エピタキシャル層１２２のＡ１組成比よりも大きく
なるように形成されているため、第２２図に示されてい
る装置の電流阻止層１７０と同様の効果を得ることがで
きる。
キシャル層１０２にｎ型ＡｌＧａＡｓ層エピタキシャル
層１２２を使用しているため、ｎ型ＧａＡｓに比べ発光
部のエネルギーギャップ幅が大きくなり、発光波長の短
波長化を実現させることができる。しかも、電流阻止層
１７０のｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｐ型ＡＩＧａ
ＡｓＪ’ｉ＃１３２のＡ】組成比が、 ｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ層エピタキシャル層１２２のＡ１組成比よりも大きく
なるように形成されているため、第２２図に示されてい
る装置の電流阻止層１７０と同様の効果を得ることがで
きる。
第２４図には、第２２図に示されている実施例の装置の
電流阻止層１７０がｉ型ＧａＡｓ層１３７．Ｐ型ＧａＡ
ｓ層１３２、およびｎ型ＧａＡｓ層１３３から形成され
ている場合の例が示されている。
電流阻止層１７０がｉ型ＧａＡｓ層１３７．Ｐ型ＧａＡ
ｓ層１３２、およびｎ型ＧａＡｓ層１３３から形成され
ている場合の例が示されている。
この例では、電流阻止層１７０にｉ型ＧａＡｓ層１３？
を含んでいるため、第２２図に示されている実施例の装
置と同様に電極間に電流を流した場合に漏れ・電流を有
効に防止することができ、発光領域への電流注入効率を
向上させることができる。
を含んでいるため、第２２図に示されている実施例の装
置と同様に電極間に電流を流した場合に漏れ・電流を有
効に防止することができ、発光領域への電流注入効率を
向上させることができる。
なお、電流阻止層１７０におけるｉ型ＧａＡｓ層１３７
にｉ型Ａ ｌＧａＡｓを使用することができ、また、ｐ
型ＧａＡｓ層１３２にはｐ型ＡｌＧａＡｓを使用するこ
とができる。
にｉ型Ａ ｌＧａＡｓを使用することができ、また、ｐ
型ＧａＡｓ層１３２にはｐ型ＡｌＧａＡｓを使用するこ
とができる。
第２５図には、第２４図に示されている実施例の装置の
ｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャル層１０２にｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層エピタキシャル層１２２を使用した場合の例が示
されている。
ｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャル層１０２にｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層エピタキシャル層１２２を使用した場合の例が示
されている。
本実施例では、発光領域を有するｎ型ＧａＡｓ層エピタ
キシャル層１０２にｎ型ＡｌＧａＡｓ層エピタキシャル
層１２２を使用しているため、ｎ型ＧａＡｇに比べ発光
部のエネルギーギャップ幅が大きくなり、発光波長の短
波長化を実現させることができる。しかも、電流阻止層
１７０にｉ型ＧａＡｓ層１３７を含んでいるため、電極
間に電流を流した場合の漏れ電流を有効に防止すること
ができる。
キシャル層１０２にｎ型ＡｌＧａＡｓ層エピタキシャル
層１２２を使用しているため、ｎ型ＧａＡｇに比べ発光
部のエネルギーギャップ幅が大きくなり、発光波長の短
波長化を実現させることができる。しかも、電流阻止層
１７０にｉ型ＧａＡｓ層１３７を含んでいるため、電極
間に電流を流した場合の漏れ電流を有効に防止すること
ができる。
なお、本実施例における電流阻止層１７０のｉ型ＧａＡ
ｓ層１３７にｉ型Ａ ｌＧａＡｓを使用することができ
、また、ｐ型ＧａＡｓ層１３２にはｐ型ＡｌＧａＡｓを
使用することができる。この積層構造にした場合には、
電流阻止層１７０のｉ型ＡｌＧａＡｓ層１３７およびｐ
型ＡｌＧａＡｓ層１３２のＡ１組成比が、 ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層エピタキシャル層１２２のＡ１組成比よりも大
きくなるように形成することによって、第２２図に示さ
れている装置の電流阻止層１７０と同様の効果を得るこ
とができる。
ｓ層１３７にｉ型Ａ ｌＧａＡｓを使用することができ
、また、ｐ型ＧａＡｓ層１３２にはｐ型ＡｌＧａＡｓを
使用することができる。この積層構造にした場合には、
電流阻止層１７０のｉ型ＡｌＧａＡｓ層１３７およびｐ
型ＡｌＧａＡｓ層１３２のＡ１組成比が、 ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層エピタキシャル層１２２のＡ１組成比よりも大
きくなるように形成することによって、第２２図に示さ
れている装置の電流阻止層１７０と同様の効果を得るこ
とができる。
また、以上の実施例における電流阻止層１７０のうちｎ
型ＧａＡｓＭ１３３には、ｎ型ＧａＡｓでなくｎ型Ａｌ
ＧａＡｓを使用することがマきる。
型ＧａＡｓＭ１３３には、ｎ型ＧａＡｓでなくｎ型Ａｌ
ＧａＡｓを使用することがマきる。
以上の第２２図〜第２５図の実施例において、基板１０
１はＧａＡｓ以外にＴｎＰ 、ＧａＰ 、 ＧａＡｓＰ
、またはＡｌＧａＡｓ等を使用することができる。
１はＧａＡｓ以外にＴｎＰ 、ＧａＰ 、 ＧａＡｓＰ
、またはＡｌＧａＡｓ等を使用することができる。
電流阻止層１７０を形成する各層の物質は、本実施例に
示したＧａＡｓ、 ＡＩＧａＡ、ｓ以外に、ＧａＡｓＰ
、ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡｌＧａ１ｎＰ 、 （ｉａＰ
、 ＩｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等を使用することが
できる。
示したＧａＡｓ、 ＡＩＧａＡ、ｓ以外に、ＧａＡｓＰ
、ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡｌＧａ１ｎＰ 、 （ｉａＰ
、 ＩｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等を使用することが
できる。
発光部を有するＧａＡｓ層１０２は、本実施例に示した
ＡｌＧａＡｓ以外にＧａＡｓＰ 、 ）ｎＧａＡｓＰ
、 ＡｌＧａ１ｎＰ、ＧａＰ 、 ＩｎＰ 、またはＩ
ｎＧａＰ等を使用することができる。
ＡｌＧａＡｓ以外にＧａＡｓＰ 、 ）ｎＧａＡｓＰ
、 ＡｌＧａ１ｎＰ、ＧａＰ 、 ＩｎＰ 、またはＩ
ｎＧａＰ等を使用することができる。
以上第２２図〜第２５図に示された装置によれば、電流
阻止層に発光領域を有するｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャ
ル層のエネルギーギャップ幅よりも大きいエネルギーギ
ャップ幅を宥する半導体層を含む少なくとも３層の積層
構造からなる電流阻止層を使用しているため、二つの電
極に電流を流した場合に漏れ電流を有効に防止すること
ができ、発光領域への電流注入効率を一層向上させるこ
とができる。しかも、装置には、半導体基板の主表面に
対して実質的に垂直な方向には凹部が形成され、ｐ−ｎ
接合が凹部の側面に光出力の方向に長く形成されている
ことから、発光効率が向上し、活性領域における放熱特
性がよくなる。
阻止層に発光領域を有するｎ型ＧａＡｓ層エピタキシャ
ル層のエネルギーギャップ幅よりも大きいエネルギーギ
ャップ幅を宥する半導体層を含む少なくとも３層の積層
構造からなる電流阻止層を使用しているため、二つの電
極に電流を流した場合に漏れ電流を有効に防止すること
ができ、発光領域への電流注入効率を一層向上させるこ
とができる。しかも、装置には、半導体基板の主表面に
対して実質的に垂直な方向には凹部が形成され、ｐ−ｎ
接合が凹部の側面に光出力の方向に長く形成されている
ことから、発光効率が向上し、活性領域における放熱特
性がよくなる。
したがって、発光領域において生じた光出力を高い発光
出力として基板に対し垂直方向に取り出すことができる
。
出力として基板に対し垂直方向に取り出すことができる
。
また、この構造では、基板に穴を開ける必要がないため
、素子自体の強度が高くなり、高密度アレイ化が可能と
なり、発光出力の大きい半導体発光素子あるいはレーザ
を製作することができる。
、素子自体の強度が高くなり、高密度アレイ化が可能と
なり、発光出力の大きい半導体発光素子あるいはレーザ
を製作することができる。
本発明ではさらに、半導体基板と、半導体基板の主表面
に形成され、 ｐ−ｎ接合を有し、 ｐ−ｎ接合近傍に
おいて主表面に対して実質的に垂直な方向に発光を生じ
る発光層と、発光層に電流を注入する一対の電極とを有
する半導体発光装置において、基板上に主表面に対して
実質的に平行な方向に形成された電流阻止層と、一対の
電極のうち一方の電極に接する半導体層の一部に形成さ
れた電流狭窄領域と、基板上の積層部に主表面に対して
実質的に垂直な方向に形成された凹部を有し、 ｐ−ｎ
接合は、主として凹部の側面に沿って形成されている。
に形成され、 ｐ−ｎ接合を有し、 ｐ−ｎ接合近傍に
おいて主表面に対して実質的に垂直な方向に発光を生じ
る発光層と、発光層に電流を注入する一対の電極とを有
する半導体発光装置において、基板上に主表面に対して
実質的に平行な方向に形成された電流阻止層と、一対の
電極のうち一方の電極に接する半導体層の一部に形成さ
れた電流狭窄領域と、基板上の積層部に主表面に対して
実質的に垂直な方向に形成された凹部を有し、 ｐ−ｎ
接合は、主として凹部の側面に沿って形成されている。
この装置は、第１導電型半導体基板の上に第１導電型の
半導体層が積層され、第１導電型の半導体層の上に１層
または複数の層からなる電流阻止層が積層され、電流阻
止層の上に第２導電型の半導体層が積層され、第２導電
型の半導体層の上に電極の形成を容易にするための第２
導電型のキャップ層が積層されている。また、第２導電
型の半導体層には、基板の主表面側、つまり各層の積層
側に基板に対して垂直な方向に略凹部が形成されおり、
略凹部の段差下部は第１導電型の半導体層に達するよう
に形成されている。
半導体層が積層され、第１導電型の半導体層の上に１層
または複数の層からなる電流阻止層が積層され、電流阻
止層の上に第２導電型の半導体層が積層され、第２導電
型の半導体層の上に電極の形成を容易にするための第２
導電型のキャップ層が積層されている。また、第２導電
型の半導体層には、基板の主表面側、つまり各層の積層
側に基板に対して垂直な方向に略凹部が形成されおり、
略凹部の段差下部は第１導電型の半導体層に達するよう
に形成されている。
第１導電型を形成させる不純物を拡散することにより略
凹部の側面、または略凹部の側面および凹部の底面に第
１導電型の活性領域が形成される。
凹部の側面、または略凹部の側面および凹部の底面に第
１導電型の活性領域が形成される。
前記キャップ層は、第２導電型の半導体層の上部にだけ
積層されている。また、キャップ層と第２導電型の半導
体層の一部には、漏れ電流を防止するための第１導電型
の電流狭窄領域が形成されている。この電流狭窄領域は
、キャップ層から第２導電型半導体層にかけて形成され
ており、第２導電型の半導体層の活性領域および活性領
域の近傍を除く部分に形成され、その下部は電流阻止層
に達しないように形成されている。
積層されている。また、キャップ層と第２導電型の半導
体層の一部には、漏れ電流を防止するための第１導電型
の電流狭窄領域が形成されている。この電流狭窄領域は
、キャップ層から第２導電型半導体層にかけて形成され
ており、第２導電型の半導体層の活性領域および活性領
域の近傍を除く部分に形成され、その下部は電流阻止層
に達しないように形成されている。
前記キャップ層の上には第２導電型側の電極が形成され
、第１導電型側の電極は基板裏面、つまり各層の積層側
と反対側の基板面に形成されている。
、第１導電型側の電極は基板裏面、つまり各層の積層側
と反対側の基板面に形成されている。
以上の構造を有することにより、第１導電型側の電極と
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域において発
光が生じ、光出力を基板に対してほぼ垂直の方向に取り
出すことができる。
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域において発
光が生じ、光出力を基板に対してほぼ垂直の方向に取り
出すことができる。
また、上述した電流狭窄領域は、装置に順方向の電圧が
印加され、活性領域で発光する発光動作時に、逆バイア
スの状態となり、空乏層が広がって高抵抗領域となるた
め、光出力とは無関係の漏れ電流を著しく軽減させるこ
とができる。したがって、活性領域に有効に電流を注入
させることができるため、発光効率が向上し１発光出力
が増大する。
印加され、活性領域で発光する発光動作時に、逆バイア
スの状態となり、空乏層が広がって高抵抗領域となるた
め、光出力とは無関係の漏れ電流を著しく軽減させるこ
とができる。したがって、活性領域に有効に電流を注入
させることができるため、発光効率が向上し１発光出力
が増大する。
なお、上記の第１導電型半導体基板と第２導電型の半導
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
第２６図にはこの構造による半導体発光装置の一実施例
の断面斜視図が示されている。
の断面斜視図が示されている。
ｐ型ガリウム中砒素（ＧａＡｓ）基板１０１の上にｐ型
ＧａＡｓエピタキシャル層１３４が積層され、ｐ型Ｇａ
Ａｓエピタキシャル層１３４の上にｉ型Ｇ＆Ａｓからな
る高抵抗層の電流阻止層１３０が積層され、電流阻止層
１３０の上にｎ型むａＡｓ層エピタキシャル層１０２が
積層されている。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２
には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側に基
板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒形の略凹部１４
０が形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ型Ｇａ
Ａｓエピタキシャル層１３４に達するように形成されて
いる。
ＧａＡｓエピタキシャル層１３４が積層され、ｐ型Ｇａ
Ａｓエピタキシャル層１３４の上にｉ型Ｇ＆Ａｓからな
る高抵抗層の電流阻止層１３０が積層され、電流阻止層
１３０の上にｎ型むａＡｓ層エピタキシャル層１０２が
積層されている。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２
には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側に基
板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒形の略凹部１４
０が形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ型Ｇａ
Ａｓエピタキシャル層１３４に達するように形成されて
いる。
また、不純物の亜鉛（Ｚｎ）等を略凹部１４０の内部側
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型ＧａＡｓエピタキシ
ャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１が形成
されたことによって、 ｐ−ｎ接合は基板１０１に対し
てほぼ垂直に形成される。
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型ＧａＡｓエピタキシ
ャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１が形成
されたことによって、 ｐ−ｎ接合は基板１０１に対し
てほぼ垂直に形成される。
ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２の上には、第２６
図に示されているように略凹部１４０に位置整合させて
ｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５が形成されている。
図に示されているように略凹部１４０に位置整合させて
ｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５が形成されている。
キャップ層１３５とエピタキシャル層１０２の一部に、
例えばｐ型の領域を形成させる不純物の拡散、あるいは
イオン注入等の方法によって、漏れ電流を防止するため
のｐ−ＧａＡｓ領域の電流狭窄層１３８が形成される。
例えばｐ型の領域を形成させる不純物の拡散、あるいは
イオン注入等の方法によって、漏れ電流を防止するため
のｐ−ＧａＡｓ領域の電流狭窄層１３８が形成される。
この電流狭窄Ｎ１３８は、キャップ層１３５からｎ型Ｇ
ａＡｓエピタキシャルＲ１０２にかけて形成されており
、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２の活性領域１３
１および活性領域１３１の近傍を除く部分に形成され、
その下部は電流阻止層１３０に達しないように形成され
ている。
ａＡｓエピタキシャルＲ１０２にかけて形成されており
、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２の活性領域１３
１および活性領域１３１の近傍を除く部分に形成され、
その下部は電流阻止層１３０に達しないように形成され
ている。
ｎ側電極１０７がｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５の上に
形成され、基板１０１の裏面、つまり各層の積層側と反
対側の基板面にはｐ側電極１０６が形成されている。
形成され、基板１０１の裏面、つまり各層の積層側と反
対側の基板面にはｐ側電極１０６が形成されている。
ｐ側電極１０Ｂとｎ側電極１０７の側電極に電流を通す
ことにより、前述した基板１０１に対しほぼ垂直に形成
されたｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結合
による発光が生じる。発光した光は、ｎ側電極１０７側
、つまり装置の上部の開口部１５０から基板１０１に対
して垂直上方に光出力１２０として取り出すことができ
る。
ことにより、前述した基板１０１に対しほぼ垂直に形成
されたｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結合
による発光が生じる。発光した光は、ｎ側電極１０７側
、つまり装置の上部の開口部１５０から基板１０１に対
して垂直上方に光出力１２０として取り出すことができ
る。
第２７図には、第２６図に示されている実施例における
ｉ型ＧａＡｓの電流阻止層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１
３２とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなるブロック
層を使用した場合の例が示されている。
ｉ型ＧａＡｓの電流阻止層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１
３２とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなるブロック
層を使用した場合の例が示されている。
この例では、ブロック層が上記のように構成されている
ため、装置に順方向の電圧を加えた場合にブロック層が
逆バイアスの状態となり、電流阻市層として有効に機能
する。したがって、前述した電流狭窄層１３８とともに
漏れ電流をより一層抑制することができる。
ため、装置に順方向の電圧を加えた場合にブロック層が
逆バイアスの状態となり、電流阻市層として有効に機能
する。したがって、前述した電流狭窄層１３８とともに
漏れ電流をより一層抑制することができる。
以上第２６図および第２７図に示された実施例において
、基板１０１はＧａＡｓ以外にＩｎＰ 、 ＧａＰ 、
またはＧａＡｓＰ等を使用することができる。
、基板１０１はＧａＡｓ以外にＩｎＰ 、 ＧａＰ 、
またはＧａＡｓＰ等を使用することができる。
電流阻止層１３０を構成する１層または複数の層は、Ｇ
ａＡｓ以外にＧａＡｇＰ 、 ＡｌＧａＡｓ、 ＩｎＧ
ａＡｓＰ、ＡｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ 、 ＩｎＰま
たはＩ ｎＧａＰ等を使用することができる。
ａＡｓ以外にＧａＡｇＰ 、 ＡｌＧａＡｓ、 ＩｎＧ
ａＡｓＰ、ＡｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ 、 ＩｎＰま
たはＩ ｎＧａＰ等を使用することができる。
発光部を有するＧａＡｓ層１０２は、ＧａＡｓ以外にＧ
ａＡｓＰ 、 ＡｌＧａＡｓ、 ＩｎＧａＡｓＰ 、
Ａｌ（ｉａｌｎＰ 、 ＧａＰ、ＩｎＰまたはＩｎＧａ
Ｐ等を使用することができる。
ａＡｓＰ 、 ＡｌＧａＡｓ、 ＩｎＧａＡｓＰ 、
Ａｌ（ｉａｌｎＰ 、 ＧａＰ、ＩｎＰまたはＩｎＧａ
Ｐ等を使用することができる。
第２６図および第２７図に示された装置は、基板の主表
面に対して実質的に平行な電流阻止層１３０が形成され
ており、しかもキャップ層１３５とエピタキシャル層１
０２の一部には電流狭窄層１３８が形成され、装置に順
方向の電圧が印加され、活性領域で発光する発光動作時
に、この電流狭窄層１３８が逆バイアスの状態となり、
空乏層が広がって高抵抗領域となるため、光出力に寄与
しない漏れ電流を著しく軽減させ、微小なものとするこ
とができる。したがって、活性領域に有効に電流を注入
させることができるため、発光効率が向上し、発光出力
が増大する。
面に対して実質的に平行な電流阻止層１３０が形成され
ており、しかもキャップ層１３５とエピタキシャル層１
０２の一部には電流狭窄層１３８が形成され、装置に順
方向の電圧が印加され、活性領域で発光する発光動作時
に、この電流狭窄層１３８が逆バイアスの状態となり、
空乏層が広がって高抵抗領域となるため、光出力に寄与
しない漏れ電流を著しく軽減させ、微小なものとするこ
とができる。したがって、活性領域に有効に電流を注入
させることができるため、発光効率が向上し、発光出力
が増大する。
しかも、装置には、半導体基板１０１の主表面に対して
実質的に垂直な方向には凹部１４０が形成され、活性領
域を形成する ｐ−ｎ接合１０８が凹部１４０の側面に
光出力１２０の取り出し方向に長く形成されていること
から、高い発光効率が得られ、また活性領域が積層内部
にあるため放熱特性が良好である。したがって、発光領
域において生じた光を大きな発光出力１２０として基板
１０１に対し垂直方向に取り出すことができる。
実質的に垂直な方向には凹部１４０が形成され、活性領
域を形成する ｐ−ｎ接合１０８が凹部１４０の側面に
光出力１２０の取り出し方向に長く形成されていること
から、高い発光効率が得られ、また活性領域が積層内部
にあるため放熱特性が良好である。したがって、発光領
域において生じた光を大きな発光出力１２０として基板
１０１に対し垂直方向に取り出すことができる。
また、この構造では、基板裏面に光出力取出口としての
大きな凹部を形成する必要がないため、素子自体の強度
が高くなり、高密度アレイ化が可能となり、発光出力の
大き−い半導体発光素子あるいはレーザを製作すること
ができる。
大きな凹部を形成する必要がないため、素子自体の強度
が高くなり、高密度アレイ化が可能となり、発光出力の
大き−い半導体発光素子あるいはレーザを製作すること
ができる。
本発明によればまた、半導体基板の主表面に形成され、
ｐ−ｎ接合を宥し、 ｐ−ｎ接合近傍において主表面
に対して実質的に垂直な方向に発光を生じる発光層と、
発光層に電流を注入する一対の電極とを有する半導体発
光装置において、基板上に主表面に対して実質的に平行
な方向に形成された第１の電流阻止層と、基板上の積層
部に主表面に対して実質的に垂直な方向に形成された凹
部とを有し、ｐ−ｎ接合は、主として凹部の側面に沿っ
て形成され、一対の電極のうち凹部の上部に位置整合さ
せて配設された電極と、ａ滑部の上部との間には第２の
電流阻止層が形成されている。
ｐ−ｎ接合を宥し、 ｐ−ｎ接合近傍において主表面
に対して実質的に垂直な方向に発光を生じる発光層と、
発光層に電流を注入する一対の電極とを有する半導体発
光装置において、基板上に主表面に対して実質的に平行
な方向に形成された第１の電流阻止層と、基板上の積層
部に主表面に対して実質的に垂直な方向に形成された凹
部とを有し、ｐ−ｎ接合は、主として凹部の側面に沿っ
て形成され、一対の電極のうち凹部の上部に位置整合さ
せて配設された電極と、ａ滑部の上部との間には第２の
電流阻止層が形成されている。
本発明によるこの構造を有する装置は、第１導電型半導
体基板の上に第１導電型の半導体層が積層され、第１導
電型の半導体層の上に１層または複数の層からなる電流
阻止層が積層され、電流阻止層の上に第２導電型の半導
体層が積層され、第２導電型の半導体層の上に電極の形
成を容易にするだめの第２導電型のキャップ層が積層さ
れている。また、第２導電型の半導体層には、基板の主
表面側、つまり各層の積層側に基板に対して垂直な方向
に略凹部が形成されおり、略凹部の段差下部は第１導電
型の半導体層に達するように形成されている。
体基板の上に第１導電型の半導体層が積層され、第１導
電型の半導体層の上に１層または複数の層からなる電流
阻止層が積層され、電流阻止層の上に第２導電型の半導
体層が積層され、第２導電型の半導体層の上に電極の形
成を容易にするだめの第２導電型のキャップ層が積層さ
れている。また、第２導電型の半導体層には、基板の主
表面側、つまり各層の積層側に基板に対して垂直な方向
に略凹部が形成されおり、略凹部の段差下部は第１導電
型の半導体層に達するように形成されている。
第１導電型を形成させる不純物を拡散することにより略
凹部の側面に第１導電型の領域が形成され、基板に対し
て垂直方向に活性領域が形成される。
凹部の側面に第１導電型の領域が形成され、基板に対し
て垂直方向に活性領域が形成される。
前記キャップ層は、第２導電型の半導体層の上部にだけ
積層されている。また、キャップ層の上には、漏れ電流
を防止するための絶縁層が形成されている。この絶縁層
は、キャップ層の上部のうち第２導電型の半導体層に形
成された活性領域の近傍を除く部分に形成されている。
積層されている。また、キャップ層の上には、漏れ電流
を防止するための絶縁層が形成されている。この絶縁層
は、キャップ層の上部のうち第２導電型の半導体層に形
成された活性領域の近傍を除く部分に形成されている。
絶縁層と、絶縁層の形成されていないキャップ層の上に
は第２導電型側の電極が形成され、第１導電型側の電極
は基板裏面、つまり各層の積層側と反対側の基板面に形
成されている。
は第２導電型側の電極が形成され、第１導電型側の電極
は基板裏面、つまり各層の積層側と反対側の基板面に形
成されている。
以上の構造を有することにより、第１導電型側の電極と
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域においてキ
ャリアの再結合による発光が生じ、光出力を基板に対し
てほぼ垂直の方向に取り出すことができる。
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域においてキ
ャリアの再結合による発光が生じ、光出力を基板に対し
てほぼ垂直の方向に取り出すことができる。
なお、上記の第１導電型半導体基板と第２導電型の半導
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
第２８図にはこの例による構造を有する半導体発光装置
の一実施例の断面斜視図が示されている。
の一実施例の断面斜視図が示されている。
ｐ型ガリウム・砒素（ＧａＡｓ）基板１０１の上にｐ型
ＧａＡｓエピタキシャル層１３４が積層され、ｐ型Ｇａ
Ａｓエピタキシャル層１３４の上にｉ型ＧａＡｓからな
る高抵抗層の電流阻止層１３０が積層され、電流阻止層
１３０の上に ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２が
積層されている。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２
には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側に基
板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１４０
が形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ型ＧａＡ
ｓエピタキシャル層１３４に達するように形成されてい
る。
ＧａＡｓエピタキシャル層１３４が積層され、ｐ型Ｇａ
Ａｓエピタキシャル層１３４の上にｉ型ＧａＡｓからな
る高抵抗層の電流阻止層１３０が積層され、電流阻止層
１３０の上に ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２が
積層されている。ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２
には、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側に基
板１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１４０
が形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ型ＧａＡ
ｓエピタキシャル層１３４に達するように形成されてい
る。
また、不純物の亜鉛（Ｚｎ）等を略凹部１４０の内部側
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐｆｉＧａＡｓエピタキ
シャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１が形
成されたことによって、ｐ−ｎ接合は基板１０１に対し
てほぼ垂直に形成される。
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐｆｉＧａＡｓエピタキ
シャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１が形
成されたことによって、ｐ−ｎ接合は基板１０１に対し
てほぼ垂直に形成される。
ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２の上には、第２８
図に示されているように略凹部１４０に位置整合させて
ｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５が形成されている。
図に示されているように略凹部１４０に位置整合させて
ｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５が形成されている。
キャップ層１３５の上には、漏れ電流を抑制するための
絶縁層１３８が形成されている。この絶縁層１３９は図
に示されているように、キャップ９１３５の上部のうち
ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２に形成された活性
領域１３１の近傍を除く部分、つまり装置上部の開口部
１５０の近傍を除く部分に形成されている。
絶縁層１３８が形成されている。この絶縁層１３９は図
に示されているように、キャップ９１３５の上部のうち
ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層１０２に形成された活性
領域１３１の近傍を除く部分、つまり装置上部の開口部
１５０の近傍を除く部分に形成されている。
ｎ側オーミック電極１０７が絶縁層１３９の上部と、絶
縁層１３９の形成されていないキャップ層１３５の上に
形成され、基板１０１の裏面、つまり各層の積層側と反
対側の基板面にはｐ側電極１０Ｂが形成されている。
縁層１３９の形成されていないキャップ層１３５の上に
形成され、基板１０１の裏面、つまり各層の積層側と反
対側の基板面にはｐ側電極１０Ｂが形成されている。
ｐ側電極１０Ｂとｎ側電極１０７の側電極に電流を通す
ことにより、前述した基板１０１に対しほぼ垂直に形成
されたｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結合
による発光が生じる０発光した光は、 ｎ側電極１０７
側、つまり装置の上部の開口部１５０から基板１０１に
対して垂直上方に光出力１２０として取り出すことがで
きる。
ことにより、前述した基板１０１に対しほぼ垂直に形成
されたｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結合
による発光が生じる０発光した光は、 ｎ側電極１０７
側、つまり装置の上部の開口部１５０から基板１０１に
対して垂直上方に光出力１２０として取り出すことがで
きる。
第２８図には、第２８図に示されている実施例における
ｉ型ＧａＡｓの電流阻止層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１
３２とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなる電流阻止
層を使用した場合の例が示されている。
ｉ型ＧａＡｓの電流阻止層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１
３２とｎ型ＧａＡｓ層１３３との一対からなる電流阻止
層を使用した場合の例が示されている。
この例では、電流阻止層が上記のように構成されている
ため、装置に順方向の電圧を加えた場合にブロック層が
逆バイアスの状態となり、電流阻止層として有効に機能
する。したがって、前述した絶縁層１３９とともに漏れ
電流をより一層抑制することができる。
ため、装置に順方向の電圧を加えた場合にブロック層が
逆バイアスの状態となり、電流阻止層として有効に機能
する。したがって、前述した絶縁層１３９とともに漏れ
電流をより一層抑制することができる。
第３０図および第３１図には、第２８図に示されている
実施例の半導体発光装置をに行×ｊ列の二次元状に配置
した場合の例の断面斜視図と正面図が示されている。
実施例の半導体発光装置をに行×ｊ列の二次元状に配置
した場合の例の断面斜視図と正面図が示されている。
この例の構造では、第３０図に示されているように各素
子の間に高抵抗層１３６が形成されており、各発光素子
間において電気的な素子分離を行なっている。この高抵
抗層１３ｆｉは、図のように絶縁層１３９の下部から絶
縁層１３９に対して垂直下方、つまりｐ型ＧａＡｓ基板
１０１に向ってキャップ層１３５およびｎ型ＧａＡｓエ
ピタキシャル層１０２を通り、ｉ型ＧａＡｓ層１３０に
達するように形成されている。また、ｎ−ＧａＡｓ型キ
’Ｆ−／ブ層１１５およびｎ側電極１０７も素子間で分
離されており、ｎ側電極１０７はそれぞれ所定の配線用
電極２１０に接続されている。ｐ側電極１０Ｂは、個々
の素子において共通の電極になるように構成されている
。
子の間に高抵抗層１３６が形成されており、各発光素子
間において電気的な素子分離を行なっている。この高抵
抗層１３ｆｉは、図のように絶縁層１３９の下部から絶
縁層１３９に対して垂直下方、つまりｐ型ＧａＡｓ基板
１０１に向ってキャップ層１３５およびｎ型ＧａＡｓエ
ピタキシャル層１０２を通り、ｉ型ＧａＡｓ層１３０に
達するように形成されている。また、ｎ−ＧａＡｓ型キ
’Ｆ−／ブ層１１５およびｎ側電極１０７も素子間で分
離されており、ｎ側電極１０７はそれぞれ所定の配線用
電極２１０に接続されている。ｐ側電極１０Ｂは、個々
の素子において共通の電極になるように構成されている
。
本実施例によれば、に行×ｊ列の二次元状に配置された
半導体発光装置の各素子の間に高抵抗層１３６が形成さ
れ、装置上部の開口部１５０の近傍を除く部分のキャッ
プ層１３５とｎ側電極１０７の間、およびｎ側電極１０
７が形成されていない部分のキャップ層１３５の上部全
域に絶縁層１３９が形成されている。
半導体発光装置の各素子の間に高抵抗層１３６が形成さ
れ、装置上部の開口部１５０の近傍を除く部分のキャッ
プ層１３５とｎ側電極１０７の間、およびｎ側電極１０
７が形成されていない部分のキャップ層１３５の上部全
域に絶縁層１３９が形成されている。
このように各発光素子間において電気的な素子分離を行
ない、またｎ側電極１０７も素子間で分離され所定の配
線用電極２１０に接続されているため、Ｐ側電極１０６
と任意の素子のｎ側電極１０７との間に順方向の電圧を
加え電流を流すことにより、ｋ行×ｊ列の二次元アレイ
状の半導体発光装置の任意の位置に配置された素子から
光出力を取り出すことができる。
ない、またｎ側電極１０７も素子間で分離され所定の配
線用電極２１０に接続されているため、Ｐ側電極１０６
と任意の素子のｎ側電極１０７との間に順方向の電圧を
加え電流を流すことにより、ｋ行×ｊ列の二次元アレイ
状の半導体発光装置の任意の位置に配置された素子から
光出力を取り出すことができる。
なお、この例における構造は１本実施例においては第２
８図に示されている実施例の半導体発光装置を使用した
が、第２９図に示された実施例の装置にも適用すること
ができる。また１本発明の他の実施例にも応用すること
ができることは言うまでもない。
８図に示されている実施例の半導体発光装置を使用した
が、第２９図に示された実施例の装置にも適用すること
ができる。また１本発明の他の実施例にも応用すること
ができることは言うまでもない。
以上の第２８図〜第３１図の実施例の装置において、基
板１０１はＧａＡｓ以外に１ｎＰ 、 ＧａＰ 、また
はＧａＡｇＰ等を使用することができる。
板１０１はＧａＡｓ以外に１ｎＰ 、 ＧａＰ 、また
はＧａＡｇＰ等を使用することができる。
電流阻止層１３０を構成する１層または複数の層は、Ｇ
ａＡｓ以外にＧａＡｓＰ 、 Ａｌ（ｉａＡｓ、ＩｎＧ
ａＡｓＰ、ＡｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ 、 ＩｎＰま
たはＩ ｎＧａＰ等を使用することができる。
ａＡｓ以外にＧａＡｓＰ 、 Ａｌ（ｉａＡｓ、ＩｎＧ
ａＡｓＰ、ＡｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ 、 ＩｎＰま
たはＩ ｎＧａＰ等を使用することができる。
発光部を有するエピタキシャル層１０２は、（ｉａＡｓ
以外にＧａＡｓＰ 、 ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ
ＡｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ 、 １ｎＰまたは１ ｎ
ＧａＰ等を使用することができる。
以外にＧａＡｓＰ 、 ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ
ＡｌＧａ１ｎＰ 、 ＧａＰ 、 １ｎＰまたは１ ｎ
ＧａＰ等を使用することができる。
絶縁層１３８は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ア
ルミニウム酸化膜、もしくはアルミニウム窒化膜等の絶
縁膜、またはｉ型ＧａＡｓ、もしくはアモルファスシリ
コン等の高抵抗層等を使用することができる。
ルミニウム酸化膜、もしくはアルミニウム窒化膜等の絶
縁膜、またはｉ型ＧａＡｓ、もしくはアモルファスシリ
コン等の高抵抗層等を使用することができる。
以上第２８図〜第３１図に示された構造による装置は、
基板の主表面に対して実質的に平行な電流阻止層１３０
が形成されており、しかもｎ型（ｉａＡｓエピタキシャ
ル層１０２に形成された活性領域の近傍を除くキャップ
層１３５とｎ側電極１０７の間には絶縁層１３９が形成
されているため、装置に順方向の電圧が印加された場合
に光出力に寄与しない漏れ電流を著しく軽減させ、微小
なものとすることができる。したがって、活性領域に有
効に電流を注入させることができるため、発光効率が向
上し、発光出力が増大する。
基板の主表面に対して実質的に平行な電流阻止層１３０
が形成されており、しかもｎ型（ｉａＡｓエピタキシャ
ル層１０２に形成された活性領域の近傍を除くキャップ
層１３５とｎ側電極１０７の間には絶縁層１３９が形成
されているため、装置に順方向の電圧が印加された場合
に光出力に寄与しない漏れ電流を著しく軽減させ、微小
なものとすることができる。したがって、活性領域に有
効に電流を注入させることができるため、発光効率が向
上し、発光出力が増大する。
しかも、装置には、半導体基板１０１の主表面に対して
実質的に垂直な方向には凹部１４０が形成され、ｐ−ｎ
接合１０８が凹部１４０の側面に光出力１２０の方向に
長く形成されていることから、発光効率が向上し、活性
領域における放熱特性がよくなる。したがって、発光領
域において生じた光を高い発光出力１２０として基板１
０１に対し垂直方向に取り出すことができる。
実質的に垂直な方向には凹部１４０が形成され、ｐ−ｎ
接合１０８が凹部１４０の側面に光出力１２０の方向に
長く形成されていることから、発光効率が向上し、活性
領域における放熱特性がよくなる。したがって、発光領
域において生じた光を高い発光出力１２０として基板１
０１に対し垂直方向に取り出すことができる。
また、これらの実施例からも明らかなように、この構造
では装置の製造において複雑な工程を行う必要がなく、
容易に漏れ電流を抑制させることができる。
では装置の製造において複雑な工程を行う必要がなく、
容易に漏れ電流を抑制させることができる。
さらに、基板にエツチングで光取り出し口を形成する必
要がないため、素子自体の強度が高くなり、高密度アレ
イ化が可能となり、発光出力の大きい半導体発光素子あ
るいは半導体レーザを製作することができる。
要がないため、素子自体の強度が高くなり、高密度アレ
イ化が可能となり、発光出力の大きい半導体発光素子あ
るいは半導体レーザを製作することができる。
本発明ではさらに、半導体基板と、半導体基板の主表面
に形成され、 ｐ−ｎ接合を有し、 ｐ−ｎ接合近傍に
おいて主表面に対して実質的に垂直な方向に発光を生じ
る発光層と、発光層に電流を注入する電極とを有する半
導体発光装置において、この装置は基板上に主表面に対
して実質的に平行な方向に形成された電流阻止層と、発
光層を挟み込むように形成された少なくとも２層からな
る閉込層と、基板上の積層部に主表面に対して実質的に
垂直な方向に形成された凹部を有し、ｐ−ｎ接合は、主
として凹部の側面に沿って形成されている。
に形成され、 ｐ−ｎ接合を有し、 ｐ−ｎ接合近傍に
おいて主表面に対して実質的に垂直な方向に発光を生じ
る発光層と、発光層に電流を注入する電極とを有する半
導体発光装置において、この装置は基板上に主表面に対
して実質的に平行な方向に形成された電流阻止層と、発
光層を挟み込むように形成された少なくとも２層からな
る閉込層と、基板上の積層部に主表面に対して実質的に
垂直な方向に形成された凹部を有し、ｐ−ｎ接合は、主
として凹部の側面に沿って形成されている。
この構造による装置は、第１導電型半導体基板の上に１
層または複数の層からなる電流阻止層が積層され、電流
阻止層の上には少なくとも３層の第２導電型の半導体層
が積層され、第２導電型の半導体層の上には電極の形成
を容易にするための第２導電型のキャップ層が積層され
ている。なお、電流阻止層の上に形成された第２導電型
の半導体層はエネルギーギャップの小さい半導体層をそ
れよりも大きいエネルギーギャップを有する半導体層に
より挟み込むように形成され、電流閉込層を形成してい
る。電流閉込層を形成するエネルギーギャップの大きい
半導体層の層厚は、少なくとも約３０ｎｍに形成され、
かつ発光波長のこの層内での波長の１／４以外の厚さで
ある。
層または複数の層からなる電流阻止層が積層され、電流
阻止層の上には少なくとも３層の第２導電型の半導体層
が積層され、第２導電型の半導体層の上には電極の形成
を容易にするための第２導電型のキャップ層が積層され
ている。なお、電流阻止層の上に形成された第２導電型
の半導体層はエネルギーギャップの小さい半導体層をそ
れよりも大きいエネルギーギャップを有する半導体層に
より挟み込むように形成され、電流閉込層を形成してい
る。電流閉込層を形成するエネルギーギャップの大きい
半導体層の層厚は、少なくとも約３０ｎｍに形成され、
かつ発光波長のこの層内での波長の１／４以外の厚さで
ある。
また、第２導電型の半導体層には、基板の主表面側、つ
まり各層の積層側に基板に対して垂直な方向に略凹部が
形成されており、略凹部の段差下部は第１導電型半導体
基板に達するように形成されている。
まり各層の積層側に基板に対して垂直な方向に略凹部が
形成されており、略凹部の段差下部は第１導電型半導体
基板に達するように形成されている。
第１導電型を形成させる不純物を拡散することにより略
凹部の側面、または略凹部の側面および凹部の底面に第
１導電型の活性領域が形成される。
凹部の側面、または略凹部の側面および凹部の底面に第
１導電型の活性領域が形成される。
前記キャップ層は、第２導電型の半導体層の上部にだけ
積層されており、このキャップ層の上には第２導電型側
の電極が形成されている。第１導電型側の電極は基板裏
面、つまり各層の積層側と反対側の基板面に形成されて
いる。
積層されており、このキャップ層の上には第２導電型側
の電極が形成されている。第１導電型側の電極は基板裏
面、つまり各層の積層側と反対側の基板面に形成されて
いる。
以上の構造を有することにより、第１導電型側の電極と
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域において発
光が生じ、光出力を基板に対してほぼ垂直の方向に取り
出すことができる。
第２導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、上
記活性領域にキャリアが注入され、活性領域において発
光が生じ、光出力を基板に対してほぼ垂直の方向に取り
出すことができる。
なお、上記の第１導電型半導体基板と第２導電型の半導
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
体層は、同一の物質からなる半導体を使用してもよく、
また異った物質からなる半導体を使用してもよい。
第３２図には以上の構造を有する半導体発光装置の一実
施例の断面斜視図が示されている。
施例の断面斜視図が示されている。
ｐ型ガリウム・砒素（ＧａＡｓ）基板１０１の上にｐ型
アルミニウム嘩ガリウム・砒素（ＡＩＧａＡｓ）エピタ
キシャル層１３４が積層され、Ｐ型ＡｌＧａＡｓ二ビタ
キシャル層１３４の上に高抵抗層のｌ型ＧａＡｓ層１３
０が積層され、ｌ型ＧａＡｓ層１３０の上にｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１２５ 、 ｎ型ＧａＡｓＪｉ１２７ 、お
よびｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４５が積層され、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１４５の上にはｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５
が積層されている。ｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５には
、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側に基板１
０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１４０が形
成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ型Ａ ｌＧａ
Ａｓエピタキシャル層１３４に達するように形成されて
いる。
アルミニウム嘩ガリウム・砒素（ＡＩＧａＡｓ）エピタ
キシャル層１３４が積層され、Ｐ型ＡｌＧａＡｓ二ビタ
キシャル層１３４の上に高抵抗層のｌ型ＧａＡｓ層１３
０が積層され、ｌ型ＧａＡｓ層１３０の上にｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１２５ 、 ｎ型ＧａＡｓＪｉ１２７ 、お
よびｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４５が積層され、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１４５の上にはｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５
が積層されている。ｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５には
、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側に基板１
０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１４０が形
成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ型Ａ ｌＧａ
Ａｓエピタキシャル層１３４に達するように形成されて
いる。
また、不純物の亜鉛（Ｚｎ）等を略凹部１４０の内部側
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型ＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１が
形成されたことによって、ｐ−ｎ接合１０８は基板１０
１に対してほぼ垂直に形成される。ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層１３５の上には、第３２図に示されているように略
凹部１４０に位置整合させてｎ側電極１０７が形成され
、基板１０１の裏面、つまり各層の積層側と反対側の基
板面にはｐ側電極１０［ｉが形成されている。
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型ＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１が
形成されたことによって、ｐ−ｎ接合１０８は基板１０
１に対してほぼ垂直に形成される。ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層１３５の上には、第３２図に示されているように略
凹部１４０に位置整合させてｎ側電極１０７が形成され
、基板１０１の裏面、つまり各層の積層側と反対側の基
板面にはｐ側電極１０［ｉが形成されている。
ｐ側電極１０６とｎ側電極１０？の側電極に順方向の電
圧を加えて電流を通すことにより、光出力を装置上部の
開口部１５０から基板１０１に対しほぼ垂直上方に取り
出すことができる。
圧を加えて電流を通すことにより、光出力を装置上部の
開口部１５０から基板１０１に対しほぼ垂直上方に取り
出すことができる。
この実施例の装置では、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１やｐ型
Ａ ｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４のキャリア濃度
に依存することなく制御することができる。また、この
構造ではｎ型ＧａＡｓ層１２７がｎ型ＧａＡｓ層１２７
のエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップ
を有するｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層１４５によって挟み込まれていることから、ｎ型
ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４５
が電流閉込層として機能するため、注入されたキャリア
をｎ型ＧａＡｓ層１２７に形成されたｐ−ｎ接合１０８
において効率よく再結合させることができる。なお、ｎ
型ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４
５の層厚は約３Ｏｎ＋＋以上であり、かつ発光出力の媒
質内波長の１／４以外の厚さに形成されている。
Ａ ｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４のキャリア濃度
に依存することなく制御することができる。また、この
構造ではｎ型ＧａＡｓ層１２７がｎ型ＧａＡｓ層１２７
のエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップ
を有するｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ層１４５によって挟み込まれていることから、ｎ型
ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４５
が電流閉込層として機能するため、注入されたキャリア
をｎ型ＧａＡｓ層１２７に形成されたｐ−ｎ接合１０８
において効率よく再結合させることができる。なお、ｎ
型ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｎ型ＡｌＧａＡｓ層１４
５の層厚は約３Ｏｎ＋＋以上であり、かつ発光出力の媒
質内波長の１／４以外の厚さに形成されている。
またこの装置では、ｐ型Ａ ｌＧａＡｇエピタキシャル
層１３４にｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を使用するこ
とも可能である。
層１３４にｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を使用するこ
とも可能である。
第３３図には、第３２図に示されている実施例における
高抵抗層のｌ型ＧａＡｓ層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１
３２．ｎ型ＧａＡｓ層１３３、およびｐ型Ａ ｌＧａＡ
ｓ層１４１の３層からなるブロック層を使用した場合の
例が示されている。
高抵抗層のｌ型ＧａＡｓ層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１
３２．ｎ型ＧａＡｓ層１３３、およびｐ型Ａ ｌＧａＡ
ｓ層１４１の３層からなるブロック層を使用した場合の
例が示されている。
この例では、ブロック層が上記のように構成されている
ため、第３２図における装置と同様、順方向の電圧を加
えた場合にブロック層が逆バイアスの状態となり、電流
阻止層として有効に機能させることができる。
ため、第３２図における装置と同様、順方向の電圧を加
えた場合にブロック層が逆バイアスの状態となり、電流
阻止層として有効に機能させることができる。
なお、第３２図および第３３図に示された装置のｎ型Ｇ
ａＡｓ層１２？に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｎ
型ＡｌＧａＡｓ層１４５のエネルギーギャップよりも小
さいエネルギーギャップを有するｎ型ＡｌＧａＡｓ層を
使用することも可能である。この場合には、Ａ ｌＧａ
ＡｓのエネルギーギャップがＧａＡｓのエネルギーギャ
ップよりも大きいため、発光波長の短波長化を実現させ
ることができる。
ａＡｓ層１２？に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５およびｎ
型ＡｌＧａＡｓ層１４５のエネルギーギャップよりも小
さいエネルギーギャップを有するｎ型ＡｌＧａＡｓ層を
使用することも可能である。この場合には、Ａ ｌＧａ
ＡｓのエネルギーギャップがＧａＡｓのエネルギーギャ
ップよりも大きいため、発光波長の短波長化を実現させ
ることができる。
第３４図には、第３２図に示された装置の構造を適用し
た他の例が示されている。
た他の例が示されている。
ｐ型ＧａＡｇ基板１０１の上にｐ型アルミニウム・ガリ
ウム台砒素（ＡＩＧａＡｓ）エピタキシャル層１３４が
積層され、Ｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４の
上に高抵抗層のｌ型ＧａＡｓ層１３０が積層され、ｌ型
ＧａＡｓ層１３０ノ上にｎ型ＧａＡｓ層１２７とｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ層１２５とが図に示されているように交互に
積層され、さらにその上にｎ型ＧａＡｓキャップ層１３
５が形成されている。ｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５に
は、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側に基板
１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１４０が
形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ型ＡｌＧａ
Ａｓエピタキシャル層１３４に達するように形成されて
いる。
ウム台砒素（ＡＩＧａＡｓ）エピタキシャル層１３４が
積層され、Ｐ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４の
上に高抵抗層のｌ型ＧａＡｓ層１３０が積層され、ｌ型
ＧａＡｓ層１３０ノ上にｎ型ＧａＡｓ層１２７とｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ層１２５とが図に示されているように交互に
積層され、さらにその上にｎ型ＧａＡｓキャップ層１３
５が形成されている。ｎ型ＧａＡｓキャップ層１３５に
は、基板１０１の主表面側、つまり各層の積層側に基板
１０１に対して垂直な方向にほぼ円筒の略凹部１４０が
形成されおり、略凹部１４０の段差下部はｐ型ＡｌＧａ
Ａｓエピタキシャル層１３４に達するように形成されて
いる。
また、不純物の亜鉛（Ｚｎ）等を略凹部１４０の内部側
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型ＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１が
形成されたことによって、ｐ−ｎ接合が基板１０１に対
してほぼ垂直に形成される。ｎ型キャップ層１３５の上
には、第１図に示されている実施例と同様に略凹部１４
０に位置整合させてｎ側電極１０７が形成され、基板１
０１の裏面にはｐ側電極１０Ｂが形成されている。
面に拡散させることによりｐ型拡散領域１３１が形成さ
れる。このｐ型拡散領域１３１は、略凹部１４０の側面
に沿って形成され、その下部はｐ型ＡｌＧａＡｓエピタ
キシャル層１３４に達している。ｐ型拡散領域１３１が
形成されたことによって、ｐ−ｎ接合が基板１０１に対
してほぼ垂直に形成される。ｎ型キャップ層１３５の上
には、第１図に示されている実施例と同様に略凹部１４
０に位置整合させてｎ側電極１０７が形成され、基板１
０１の裏面にはｐ側電極１０Ｂが形成されている。
この例の構造では、ｎ型ＧａＡｓ層１２７とｎ型Ａ ｌ
ＧａＡｓ層１２５とが交互に複数積層された積層構造を
有し、ｎ型Ａ ｌＧａＡｓ層１２５のエネルギーギャッ
プがｎ型ＧａＡｓＦ１２？のエネルギーキャップよりも
大きいことから、複数のｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５は電
流閉込層として機能する。したがって、ｐ側電極１０Ｂ
とｎ側電極１０Ｂの側電極に順方向の電圧を加えて電流
を通すことにより注入されたキャリアは、複数のｎ型Ｇ
ａＡｓ層１２７に形成されたｐ−ｎ接合１０８において
効率よく再結合し、光出力１２０を装置上部の開口部１
５０から基板１０１に対して垂直上方に取り出すことが
できる。なお、ｎ型ＧａＡｓ層１２７およびｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１２５の層厚は約３０ｎｍ以上であり、かつ発
光出力の媒質内波長の １７４以外の厚さに形成されて
いる。
ＧａＡｓ層１２５とが交互に複数積層された積層構造を
有し、ｎ型Ａ ｌＧａＡｓ層１２５のエネルギーギャッ
プがｎ型ＧａＡｓＦ１２？のエネルギーキャップよりも
大きいことから、複数のｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５は電
流閉込層として機能する。したがって、ｐ側電極１０Ｂ
とｎ側電極１０Ｂの側電極に順方向の電圧を加えて電流
を通すことにより注入されたキャリアは、複数のｎ型Ｇ
ａＡｓ層１２７に形成されたｐ−ｎ接合１０８において
効率よく再結合し、光出力１２０を装置上部の開口部１
５０から基板１０１に対して垂直上方に取り出すことが
できる。なお、ｎ型ＧａＡｓ層１２７およびｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層１２５の層厚は約３０ｎｍ以上であり、かつ発
光出力の媒質内波長の １７４以外の厚さに形成されて
いる。
またこの実施例における装置では、ｐ型ＧａＡｓ基板１
０１やｐ型Ａ ｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４のキ
ャリア濃度が活性領域のキャリア濃度に依存することな
く制御することができる。
０１やｐ型Ａ ｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４のキ
ャリア濃度が活性領域のキャリア濃度に依存することな
く制御することができる。
この例における装置では、基板１０１の上に積層したｐ
型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４に、ｐ型ＧａＡ
ｓエピタキシャル層を使用することも可能である。
型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル層１３４に、ｐ型ＧａＡ
ｓエピタキシャル層を使用することも可能である。
第３５図には、第３４図に示されている実施例における
高抵抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１
３２．ｎ型ＧａＡｓ層１３３．およびｐ型ＡｌＧａＡｓ
層１４１の３層からなるブロック層を使用した場合の例
が示されている。
高抵抗層のｉ型ＧａＡｓ層１３０に、ｐ型ＧａＡｓ層１
３２．ｎ型ＧａＡｓ層１３３．およびｐ型ＡｌＧａＡｓ
層１４１の３層からなるブロック層を使用した場合の例
が示されている。
この例では、ブロック層が上記のように構成されている
ため、第３３図に示されている実施例と同様、装置に順
方向の電圧を加えた場合にブロック層が逆バイアスの状
態となり、電流阻止層として有効に機能させることがで
きる。
ため、第３３図に示されている実施例と同様、装置に順
方向の電圧を加えた場合にブロック層が逆バイアスの状
態となり、電流阻止層として有効に機能させることがで
きる。
なお、なお、第３４図および第３５図に示された装置の
ｎ型ＧａＡｓ層１２７に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５の
エネルギーギャップよりも小さいエネルギーギャップを
有するｎ型Ａ ｌＧａＡｓ層を使用することも可能であ
り、この場合にはＡｌＧａＡｓのエネルギーギャップが
ＧａＡｓのエネルギーギャップよりも大きいため、発光
波長の短波長化を実現させることができる。
ｎ型ＧａＡｓ層１２７に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２５の
エネルギーギャップよりも小さいエネルギーギャップを
有するｎ型Ａ ｌＧａＡｓ層を使用することも可能であ
り、この場合にはＡｌＧａＡｓのエネルギーギャップが
ＧａＡｓのエネルギーギャップよりも大きいため、発光
波長の短波長化を実現させることができる。
以上第３２図〜第３５図の実施例の装置において、基板
１０１はＧａＡｓ以外にＩｎＰ 、 ＧａＰ 、または
ＧａＡｓＰ等を使用することができる。
１０１はＧａＡｓ以外にＩｎＰ 、 ＧａＰ 、または
ＧａＡｓＰ等を使用することができる。
基板１０１の上に形成されたｐ型エピタキシャル層１３
４は、実施例に使用したＡｌＧａＡｓあるいはＧａＡｓ
以外にＧａＡｓＰ 、 ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡｌＧａ
１ｎＰ、ＧａＰ 、 ＩｎＰ 、またはＩ ｎ（ｉａＰ
等を使用することができる。
４は、実施例に使用したＡｌＧａＡｓあるいはＧａＡｓ
以外にＧａＡｓＰ 、 ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡｌＧａ
１ｎＰ、ＧａＰ 、 ＩｎＰ 、またはＩ ｎ（ｉａＰ
等を使用することができる。
電流阻止層１３０は、ＧａＡｓ以外にＡｌＧａＡｓ、Ｇ
ａＡｓＰ 、 ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡＩＧａＩｎＰ
、 ＧａＰ 、 ＩｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等を使用
することができる。
ａＡｓＰ 、 ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡＩＧａＩｎＰ
、 ＧａＰ 、 ＩｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等を使用
することができる。
ｎ型ＧａＡｓ層１２７は、ＧａＡｓ以外にＧａＡｓＰＡ
ＩＧａＡｓ、 ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡＩＧａＩｎＰ
、 ＧａＰ 、 ＩｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等を使用
することができる。
ＩＧａＡｓ、 ＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡＩＧａＩｎＰ
、 ＧａＰ 、 ＩｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等を使用
することができる。
電流閉込層を形成するＡ ｌＧａＡｓ層１２５およびＡ
ｌＣｌａＡｓ層１４５は、ＡｌＧａＡｓ以外にＧａＡｓ
ＰＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡＩＧａＩｎＰ 、 ＧａＰ
、 ＧａＡｓ、 ＩｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等を使用
することができる。
ｌＣｌａＡｓ層１４５は、ＡｌＧａＡｓ以外にＧａＡｓ
ＰＩｎＧａＡｓＰ 、 ＡＩＧａＩｎＰ 、 ＧａＰ
、 ＧａＡｓ、 ＩｎＰ 、またはＩｎＧａＰ等を使用
することができる。
なお、以上に示された本発明の実施例における凹部の形
成は、特に塩素系ガスを使用するドライエツチングによ
るものが有効に行なうことができる。ただし、他の方法
によるものでも形成することができることは言うまでも
ない。
成は、特に塩素系ガスを使用するドライエツチングによ
るものが有効に行なうことができる。ただし、他の方法
によるものでも形成することができることは言うまでも
ない。
また、以上の各実施例における凹部の横断面はほぼ円形
に形成されているが、円形に限らず方形や多角形等に形
成してもよい。
に形成されているが、円形に限らず方形や多角形等に形
成してもよい。
参考のため、面発光半導体レーザとして従来提案されて
いるものの例が第３６図〜第３８図に示されている。
いるものの例が第３６図〜第３８図に示されている。
第３６図には、半導体基板の主表面に対しほぼ垂直な方
向に突起部を有するＣＴＪ型発光発光素子されている。
向に突起部を有するＣＴＪ型発光発光素子されている。
ＣＴＪ型発光発光素子造では、ｐ−ｎ接合が装置に形成
されている突起部だけでなく、突起部下部から基板に平
行な部分にも延在して形成されているため、高注入電流
時には基板に平行なｐ−ｎ接合からも発光するようにな
り、このため発光効率が向上しないという問題があった
。また、突起部に活性領域があることから放熱効率が悪
く、さらに機械的強度も弱いという欠点を有している。
されている突起部だけでなく、突起部下部から基板に平
行な部分にも延在して形成されているため、高注入電流
時には基板に平行なｐ−ｎ接合からも発光するようにな
り、このため発光効率が向上しないという問題があった
。また、突起部に活性領域があることから放熱効率が悪
く、さらに機械的強度も弱いという欠点を有している。
第３７図には、発光領域に位置整合させて半導体基板の
裏面にエツチングによる穴が形成されているＢｕｒｒｕ
ｓ型面発光素子が示されている。
裏面にエツチングによる穴が形成されているＢｕｒｒｕ
ｓ型面発光素子が示されている。
Ｂｕｒｒｕｓ型面発光素子の構造では、活性層が基板面
に対して平行な方向に延在して形成されいるため、光を
取り出す方向、つまり基板に対して垂直な方向とは異な
ってしまい、光の出力方向に大きな利得を得ることがで
きない。したがって、この装置の構造はスーパールミネ
セント動作やレーザ発振を行なうには適当な構造とはい
えない。製作の面においても、基板の裏面にエツチング
による穴を形成しなければならないため、ｐ拡散領域と
形成するエツチングの穴との位置整合が必要となり、装
置の製作が困難なものとなる。また、エツチングによっ
て形成される穴が図に示されているように非常に大きな
ものとなり、例えば形成される穴口体の直径が発光領域
の直径の約１０倍以上必要となるため、装置を一次元ま
たは二次元のアレイ状に配置する場合には集積度を増大
させることができない。
に対して平行な方向に延在して形成されいるため、光を
取り出す方向、つまり基板に対して垂直な方向とは異な
ってしまい、光の出力方向に大きな利得を得ることがで
きない。したがって、この装置の構造はスーパールミネ
セント動作やレーザ発振を行なうには適当な構造とはい
えない。製作の面においても、基板の裏面にエツチング
による穴を形成しなければならないため、ｐ拡散領域と
形成するエツチングの穴との位置整合が必要となり、装
置の製作が困難なものとなる。また、エツチングによっ
て形成される穴が図に示されているように非常に大きな
ものとなり、例えば形成される穴口体の直径が発光領域
の直径の約１０倍以上必要となるため、装置を一次元ま
たは二次元のアレイ状に配置する場合には集積度を増大
させることができない。
第３８図には、活性領域の上下に反射構造を有する面発
光半導体レーザが示されている。
光半導体レーザが示されている。
この面発光半導体レーザの場合には、活性領域の近傍に
反射構造が形成されているため、光出力の取り出し部と
して基板に大きい穴を形成させることが必要となり、装
置自体の機械的強度が太きく低下するという問題が起こ
る。また、この構造では、上部の電極が基板に形成され
た穴の周囲に配置され、その上、活性領域を基板に対し
て垂直方向、つまり光の出力方向に長く形成させること
ができないことから電流を活性領域に集中させることが
できず、電流注入効率の向上が望めない。
反射構造が形成されているため、光出力の取り出し部と
して基板に大きい穴を形成させることが必要となり、装
置自体の機械的強度が太きく低下するという問題が起こ
る。また、この構造では、上部の電極が基板に形成され
た穴の周囲に配置され、その上、活性領域を基板に対し
て垂直方向、つまり光の出力方向に長く形成させること
ができないことから電流を活性領域に集中させることが
できず、電流注入効率の向上が望めない。
したがちて、しきい値電流を低下させることができない
という問題が生じる。
という問題が生じる。
製作の面においてもこの構造では、基板に形成される穴
を活性領域の下に配置されている円形状の電極と位置整
合させることによって形成させることが必要となるため
、製作工程における再現性が困難なものとなる。
を活性領域の下に配置されている円形状の電極と位置整
合させることによって形成させることが必要となるため
、製作工程における再現性が困難なものとなる。
しかし、第１図〜第３５図の実施例に示された本発明の
装置は、半導体基板の主表面に対して実質的に垂直な方
向には凹部が形成され、ｐ−ｎ接合が凹部の側面に光出
力の方向に長く形成されているため、発光効率が向上し
、しかも活性領域における放熱特性がよくなる。さらに
、本発明の装置は以上の構造に電流阻止層１３５、電流
狭窄層１３８、絶縁層１３９、あるいは電流閉込層等の
層が１つ、または複数、あるいはそれらを組み合わせて
形成されているため、二つの電極間に電流を流した場合
に発光領域への電流注入効率が向上する。
装置は、半導体基板の主表面に対して実質的に垂直な方
向には凹部が形成され、ｐ−ｎ接合が凹部の側面に光出
力の方向に長く形成されているため、発光効率が向上し
、しかも活性領域における放熱特性がよくなる。さらに
、本発明の装置は以上の構造に電流阻止層１３５、電流
狭窄層１３８、絶縁層１３９、あるいは電流閉込層等の
層が１つ、または複数、あるいはそれらを組み合わせて
形成されているため、二つの電極間に電流を流した場合
に発光領域への電流注入効率が向上する。
したがって、発光領域において生じた光出力を高い発光
出力として基板に対し垂直方向に取り出すことができる
。さらに、製作面からみても、基板に穴を開ける必要が
ないため、素子自体の強度が高くなり、高密度アレイ化
の実現が可能となり、発光出力の大きい半導体発光素子
あるいはレーザを製作することができる。
出力として基板に対し垂直方向に取り出すことができる
。さらに、製作面からみても、基板に穴を開ける必要が
ないため、素子自体の強度が高くなり、高密度アレイ化
の実現が可能となり、発光出力の大きい半導体発光素子
あるいはレーザを製作することができる。
九−１
本発明によれば、半導体発光装置に半導体基板の主表面
に対して実質的に平行な方向に電流阻止層が形成され、
また、基板の主表面に対して実質的に垂直な方向には凹
７Ｈ３が形成され、 ｐ−ｎ接合が主として該凹部の側
面に形成されているため、二つの電極間に電流を流した
場合に、発光領域への電流注入効率が向上し、しかも、
活性領域における放熱特性がよくなる。
に対して実質的に平行な方向に電流阻止層が形成され、
また、基板の主表面に対して実質的に垂直な方向には凹
７Ｈ３が形成され、 ｐ−ｎ接合が主として該凹部の側
面に形成されているため、二つの電極間に電流を流した
場合に、発光領域への電流注入効率が向上し、しかも、
活性領域における放熱特性がよくなる。
また、本発明によれば上記の構造に電流阻止層、電流狭
窄層、絶縁層、あるいは電流閉込層等の各層が１つ、ま
たは複数、あるいはそれらを組み合わせて形成されてい
るため、二つの電極間に電流を流した場合に発光領域へ
の電流注入効率が向上し、発光領域において生じた光出
力を高い発光出力として基板に対し垂直方向に取り出す
ことができる。
窄層、絶縁層、あるいは電流閉込層等の各層が１つ、ま
たは複数、あるいはそれらを組み合わせて形成されてい
るため、二つの電極間に電流を流した場合に発光領域へ
の電流注入効率が向上し、発光領域において生じた光出
力を高い発光出力として基板に対し垂直方向に取り出す
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第８図は本発明による半導体発光装置の一実施
例を部分的に示す断面斜視図、第９図は、第７図および
第８図に示す実施例の多層構造の一例を示す拡大断面図
、 第１θ図〜第１８図は本発明による半導体発光装置の他
の実施例を部分的に示す断面斜視図、第１７図〜第２１
図は本発明による半導体発光装置を二次元アレー状にし
た場合の実施例を示す断面図、断面斜視図、および正面
図、 第２２図〜第２９図は本発明による半導体発光装置の他
の実施例を部分的に示す断面斜視図、第３０図は第２８
図に示されている装置を二次元アレイ状にした場合の実
施例を示す断面斜視図、第３１図は第３０図に示されて
いる実施例の装置の正面図、 第３２図〜第３５図は本発明による半導体発光装置の他
の実施例を部分的に示す断面斜視図、第３８図〜第３８
図は従来技術による半導体発光装置の例を示す断面図お
よび断面斜視図である。 部 の の説明 ０００．基板 、ｎ型エピタキシャル層 ｐ側電極 ｎ側電極 ｐ−ｎ接合 ００．上部反射層 、下部反射層 電流阻止層 ｐ型拡散領域 ｐ型エピタキシャル層 ｎ型キャップ層 電流狭窄層 絶縁層 略凹部 開口部 第１図 で二）ノ田
例を部分的に示す断面斜視図、第９図は、第７図および
第８図に示す実施例の多層構造の一例を示す拡大断面図
、 第１θ図〜第１８図は本発明による半導体発光装置の他
の実施例を部分的に示す断面斜視図、第１７図〜第２１
図は本発明による半導体発光装置を二次元アレー状にし
た場合の実施例を示す断面図、断面斜視図、および正面
図、 第２２図〜第２９図は本発明による半導体発光装置の他
の実施例を部分的に示す断面斜視図、第３０図は第２８
図に示されている装置を二次元アレイ状にした場合の実
施例を示す断面斜視図、第３１図は第３０図に示されて
いる実施例の装置の正面図、 第３２図〜第３５図は本発明による半導体発光装置の他
の実施例を部分的に示す断面斜視図、第３８図〜第３８
図は従来技術による半導体発光装置の例を示す断面図お
よび断面斜視図である。 部 の の説明 ０００．基板 、ｎ型エピタキシャル層 ｐ側電極 ｎ側電極 ｐ−ｎ接合 ００．上部反射層 、下部反射層 電流阻止層 ｐ型拡散領域 ｐ型エピタキシャル層 ｎ型キャップ層 電流狭窄層 絶縁層 略凹部 開口部 第１図 で二）ノ田
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板と、 該半導体基板の主表面に形成され、ｐ−ｎ接合を有し、
該ｐ−ｎ接合近傍において前記主表面に対して実質的に
垂直な方向に発光を生じる発光層と、該発光層に電流を
注入する電極とを有する半導体発光装置において、 該装置は、前記基板上に前記主表面に対して実質的に平
行な方向に形成された電流阻止層と、前記基板上の積層
部に前記主表面に対して実質的に垂直な方向に形成され
た凹部を有し、 前記ｐ−ｎ接合は、主として該凹部の側面に沿って形成
されていることを特徴とする半導体発光装置。 ２、半導体基板と、 該半導体基板の主表面に形成され、ｐ−ｎ接合を有し、
該ｐ−ｎ接合近傍において前記主表面に対して実質的に
垂直な方向に発光を生じる発光層と、該発光層に電流を
注入する電極とを有する半導体発光装置において、 該装置は、前記基板上に前記主表面に対して実質的に平
行な方向に、前記発光層のエネルギーギャップ幅よりも
大きいエネルギーギャップ幅を有する半導体層を含む少
なくとも３層の積層構造からなる電流阻止層と、 前記基板上の積層部に前記主表面に対して実質的に垂直
な方向に形成された凹部を有し、 前記ｐ−ｎ接合は、主として該凹部の側面に沿って形成
されていることを特徴とする半導体発光装置。 ３、半導体基板と、 該半導体基板の主表面に形成され、ｐ−ｎ接合を有し、
該ｐ−ｎ接合近傍において前記主表面に対して実質的に
垂直な方向に発光を生じる発光層と、該発光層に電流を
注入する一対の電極とを有する半導体発光装置において
、 該装置は、前記基板上に前記主表面に対して実質的に平
行な方向に形成された電流阻止層と、前記一対の電極の
うち一方の電極に接する半導体層の一部に形成された電
流狭窄領域と、 前記基板上の積層部に前記主表面に対して実質的に垂直
な方向に形成された凹部を有し、 前記ｐ−ｎ接合は、主として該凹部の側面に沿って形成
されていることを特徴とする半導体発光装置。 ４、半導体基板と、 該半導体基板の主表面に形成され、ｐ−ｎ接合を有し、
該ｐ−ｎ接合近傍において前記主表面に対して実質的に
垂直な方向に発光を生じる発光層と、該発光層に電流を
注入する一対の電極とを有する半導体発光装置において
、 該装置は、前記基板上に前記主表面に対して実質的に平
行な方向に形成された第１の電流阻止層と、 前記基板上の積層部に前記主表面に対して実質的に垂直
な方向に形成された凹部とを有し、前記ｐ−ｎ接合は、
主として該凹部の側面に沿って形成され、前記一対の電
極のうち該凹部の上部に位置整合させて配設された電極
と、前記積層部の上部との間には第２の電流阻止層が形
成されていることを特徴とする半導体発光装置。 ５、半導体基板と、 該半導体基板の主表面に形成され、ｐ−ｎ接合を有し、
該ｐ−ｎ接合近傍において前記主表面に対して実質的に
垂直な方向に発光を生じる発光層と、該発光層に電流を
注入する電極とを有する半導体発光装置において、 該装置は、前記基板上に前記主表面に対して実質的に平
行な方向に形成された電流阻止層と、前記発光層を挟み
込むように形成された少なくとも２層からなる閉込層と
、 前記基板上の積層部に前記主表面に対して実質的に垂直
な方向に形成された凹部を有し、 前記ｐ−ｎ接合は、主として該凹部の側面に沿って形成
されていることを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63003862A JPH0284785A (ja) | 1987-03-03 | 1988-01-13 | 半導体発光装置 |
| GB8804954A GB2203894B (en) | 1987-03-03 | 1988-03-02 | Surface emission type semiconductor light-emitting device |
| DE3806957A DE3806957A1 (de) | 1987-03-03 | 1988-03-03 | Lichtemittierende halbleitereinrichtung |
| US07/163,770 US4897846A (en) | 1987-03-03 | 1988-03-03 | Surface emission type semiconductor light-emitting device |
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4668387 | 1987-03-03 | ||
| JP62-46683 | 1987-03-03 | ||
| JP62-156615 | 1987-06-25 | ||
| JP62-265220 | 1987-10-22 | ||
| JP62-274738 | 1987-10-31 | ||
| JP63003862A JPH0284785A (ja) | 1987-03-03 | 1988-01-13 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0284785A true JPH0284785A (ja) | 1990-03-26 |
Family
ID=26337507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63003862A Pending JPH0284785A (ja) | 1987-03-03 | 1988-01-13 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0284785A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012064772A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Sharp Corp | ダイオード |
| US9190590B2 (en) | 2010-09-01 | 2015-11-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting element and production method for same, production method for light-emitting device, illumination device, backlight, display device, and diode |
-
1988
- 1988-01-13 JP JP63003862A patent/JPH0284785A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9190590B2 (en) | 2010-09-01 | 2015-11-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting element and production method for same, production method for light-emitting device, illumination device, backlight, display device, and diode |
| JP2012064772A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Sharp Corp | ダイオード |
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