JPH06120559A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体発光装置及びその製造方法

Info

Publication number
JPH06120559A
JPH06120559A JP28559092A JP28559092A JPH06120559A JP H06120559 A JPH06120559 A JP H06120559A JP 28559092 A JP28559092 A JP 28559092A JP 28559092 A JP28559092 A JP 28559092A JP H06120559 A JPH06120559 A JP H06120559A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
substrate
layer
semiconductor
emitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28559092A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuyoshi Yatani
光芳 八谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP28559092A priority Critical patent/JPH06120559A/ja
Publication of JPH06120559A publication Critical patent/JPH06120559A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的強度が強く、かつ製造しやすく、また
発光効率の良い半導体発光装置とその製造方法を提供す
る。 【構成】 発光ダイオード1は、電流狭窄部2と、n−
GaAs基板3上に反射層4、n−GaAlAsクラッ
ド層5、p−GaAlAs活性層6、p−GaAlAs
クラッド層7、p−GaAlAsコンタクト層8を有機
金属気相成長法(MOCVD法)や分子線エピタキシー
法(MBE法)等の結晶成長技術によって順次積層した
半導体層と、n−GaAs基板3下面に設置したN電極
11と、p−GaAlAsコンタクト層8上面にSiO
2 絶縁膜9を介して設置したP電極12とで構成されて
いる。また、電流狭窄部2は、基板3表層面より不純物
を拡散して形成した、この基板3とは電気導電性の異な
るP型半導体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバー或いは空
間を介した光通信用途の面発光型半導体発光装置に関す
るものである。
【0001】
【従来の技術】近年、光ファイバ或いは空間を介した光
通信用途として面発光型の半導体発光装置が使用されて
いる。これらの半導体発光装置として電流狭窄部を有し
た発光ダイオードが研究開発され使用されている。この
電流狭窄部を有した発光ダイオードは、電流狭窄部によ
って発光ダイオードの半導体結晶内を流れる電流を狭窄
することで活性層の発光領域を狭窄し、発光ダイオード
より出力される光をできるだけ細く出力させ断面積の小
さい光ファイバに光を有効に入力させている。また、電
流を狭窄することにより、その発光出力も高くなり、速
応答性も良くなるので、光通信用素子として好適な発光
ダイオードとすることができる。以下図面と共に電流狭
窄部を有した発光ダイオードの従来例について説明す
る。
【0002】図3は、電流狭窄部を有した発光ダイオー
ドの一従来例の側断面図である。図3において、従来の
発光ダイオード21は、p−GaAlAsクラッド層2
3、GaAs活性層24、n−GaAlAsクラッド層
25で構成された二重ヘテロ構造の半導体結晶に、n−
GaAlAsウィンド層26を積層した構造になってい
る。そしてp−GaAlAsクラッド層23の下面には
SiO2 絶縁膜による電流狭窄部22が形成され、この
SiO2 絶縁膜に形成したコンタクトホールを介してP
電極28が設置され、上記n−GaAlAsウィンド層
26上面には中央部が開口したN電極27が設置してあ
る。
【0003】この発光ダイオード21において電流を流
すと、P電極28がSiO2 絶縁膜によってクラッド層
23と絶縁されている部分では電流が流れず、コンタク
トホールを介してP電極28がクラッド層23と接して
いる部分だけ流れる。このように電流を狭窄すること
で、活性層24の発光領域が小さくなるため光出力窓よ
り出力する光を細くすることができる。また、発光ダイ
オード21は、図示しない基板上に上述の半導体結晶を
液相成長法等によって順次積層し、その後に基板を除去
し、クラッド層23下面に電流狭窄部を形成していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な発光ダイオード21は、発光した光を吸収して発光損
失を招く基板を除去するため、発光ダイオードチップの
強度が低下してしまい、製造途中に発光ダイオードチッ
プを破損してしまう恐れがある。さらに、チップの機械
的強度低下は、応力が加わることでその発光ダイオード
の特性を劣化させてしまう原因となってしまうので、チ
ップの扱いは慎重に行わなければならず製造しづらいも
のであった。
【0005】一方、近年では、膜厚制御性に優れた有機
金属気相成長法(MOCVD法)や分子線エピタキシー
法(MBE法)等、数μm程度の半導体結晶製膜に適す
る製造方法によって半導体発光装置を製造する試みがな
されている。この技術によって、結晶層の薄膜制御性が
向上し、均一性のある薄膜を製造できるようになった。
しかし、これら有機金属気相成長法、及び分子線エピタ
キシー法は薄膜制御性には優れているが逆に10μm以
上の厚膜を製造するのには適していないので基板として
用いるGaAs結晶をエッチング除去できるまでの厚膜
を成長させることができない。そのため、従来から基板
と活性層との間に、発光した光を反射するための反射層
を形成して基板による光の吸収を防いで発光した光を有
効に外部に出力する構造の発光ダイオードが研究、開発
されている。この反射層を基板と活性層との間に設ける
ことで、基板を除去する必要がなくなったので、機械的
強度の強い半導体発光装置を製造することができる。
【0006】そこで、従来の基板を除去しなくてはなら
なかった電流狭窄部を有した発光ダイオードを、上述の
ような利点を有した反射層を形成して機械的強度の強い
発光ダイオードチップとする場合、この電流狭窄部をど
の部分にどの様に形成させるかが問題となってくる。
【0007】そこで、本発明は電流狭窄部を有した半導
体発光装置において、機械的強度が強く、かつ製造しや
すく、また発光効率の良い半導体発光装置とその製造方
法を提供するを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するための手段として、電流狭窄部によって半導体結
晶内を流れる電流を狭窄して活性層の発光領域を狭窄
し、かつ前記発光領域から発光する光を前記活性層と平
行な面に形成した光出力窓から取り出す半導体発光装置
において、前記半導体発光装置は、基板に不純物を拡散
することでこの基板と電気導電性の異なる半導体とした
前記電流狭窄部と、前記基板と前記活性層との間に、活
性層から基板方向へ発光した光を前記出力窓の方向へ反
射するための反射層とを有することを特徴とする半導体
発光装置を提供しようとするものである。
【0009】また、本発明は、上記目的を達成するため
の手段として、電流狭窄部によって半導体結晶内を流れ
る電流を狭窄して活性層の発光領域を狭窄し、かつ前記
発光領域から発光する光を前記活性層と平行な面に形成
した光出力窓から取り出す半導体発光装置の製造方法に
おいて、基板に不純物を拡散してこの基板と電気導電性
の異なる半導体を形成することで前記電流狭窄部を形成
することを特徴とする半導体発光装置の製造方法を提供
しようとするものである。
【0010】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の一実施例
を発光ダイオードを基にして説明する。なお、上述した
従来の発光ダイオード21と同様な部分はその説明を省
略する。図1は、本発明の半導体発光装置の一実施例を
示す側断面図である。図1において、発光ダイオード1
は、電流狭窄部2と、n−GaAs基板3上に反射層
4、n−GaAlAsクラッド層5、p−GaAlAs
活性層6、p−GaAlAsクラッド層7、p−GaA
lAsコンタクト層8を有機金属気相成長法(MOCV
D法)や分子線エピタキシー法(MBE法)等の結晶成
長技術によって順次積層した半導体層と、n−GaAs
基板3下面に設置したN電極11と、p−GaAlAs
コンタクト層8上面にSiO2 絶縁膜9を介して設置し
たP電極12とで構成されている。また、上記電流狭窄
部2は、基板3表層面より不純物を拡散して形成した、
この基板3とは電気導電性の異なるP型半導体である。
【0011】上記反射層4は、例えばn−GaAs半導
体層とn−Ga0.3 Al0.7 As半導体層とを1組とし
て25組積層した多層反射層である。この反射層4によ
って、基板3へ到達しようとする光のほぼ100%をS
iO2 絶縁膜9によって形成した光出力窓10の方向に
反射することができる。ここで、光出力窓10のSiO
2 絶縁膜9は、コンタクト層8より出力しようとする光
が、このコンタク層8と、空気との屈折率の違いによっ
てコンタクト層8表面で反射され、この光がまた反射層
4で反射する多重反射現象を防止するための反射防止膜
であり、その膜厚は、発光波長λに対してλ/(4n)
(nはSiO2 の屈折率)に設定される。このように発
光ダイオード1の活性層6で発光した光のほぼ100%
が光出力窓10より出力され、発光効率の良い発光ダイ
オードとなっている。
【0012】次に、図2を用いて、上述の発光ダイオー
ド1の製造方法について説明する。図2は、発光ダイオ
ード1の製造工程を示す図である。最初に、同図(A)
において、n−GaAs基板3の表層部に直径50μm
の範囲を除いてZnを通常の封管法で選択拡散すること
により、P型の半導体層による電流狭窄部2を形成す
る。拡散条件は、温度600℃、時間1時間、拡散源Z
nAs2 であり、選択拡散マスクにプラズマCVDによ
るSiNx を用いる。次に同図(B)において、基板3
上に上述の多層反射層4をMOCVD法によって形成す
る。その後同図(C)に示すようにn−Ga0.6 Al
0.4 Asクラッド層5、p−GaAs活性層6、p−G
0.6 Al0.4 Asクラッド層7、及びp−Ga0.9
0.1 Asコンタクト層8を順次積層する。次に同図
(D)において、コンタクト層8上面にスパッタ法によ
りSiO2 絶縁膜9を形成する。前述したように、この
SiO2 絶縁膜9の膜厚は、λ/(4n)とする。その
後フォトリソグラフ法及びCF4系ガスによるリアクテ
ィブイオンエッチング法でSiO2 絶縁膜9をリング状
にエッチング除去する。なおこのリング状にエッチング
除去した内側のSiO2 絶縁膜9は、前述した反射防止
膜10であり、活性層6で発生した光の出力窓10でも
ある。そしてその光出力窓10の位置は活性層6の発光
領域のほぼ上部に位置している。次に同図(E)に示す
ように、基板3の下面にN電極11を、SiO2 絶縁膜
9上面にP電極12を形成する。このSiO2 絶縁膜9
上面のP電極12は光出力窓10以外のSiO2 絶縁膜
9の上面に形成され、リング状にエッチング除去した部
分を介してP電極12とコンタクト層8が接するように
なる。
【0013】なお、前述した反射層4において本実施例
では、多層反射層が1組のものとして説明したが、反射
中心波長の異なる多層反射層を多数組み積層することも
可能である。多層反射層を多数組み積層することで反射
層4の反射スペクトルの半値幅が広がり、活性層6より
発光する光の発光波長範囲のほぼ全域をカバーすること
ができ、また反射層4の反射中心波長が、活性層6の発
光中心波長から多少ずれても反射スペクトルの半値幅が
広いので極端に発光効率を損ねることもなくなる。
【0014】さらに、本実施例ではGaAs/GaAl
As系の発光ダイオードを用いて説明したが、本発明は
これに限らず、例えばGaP、InP、InGaAl
P、InGaAsP等の発光ダイオードについても適用
可能である。そして本実施例で用いた具体的な数値や、
材料は全て一例であってこれらのものに限定されること
もなく、また発光ダイオードでなく他の半導体発光素子
でもその効果は十分にある。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体発光
装置によれば、基板に不純物を拡散することでこの基板
と電気導電性の異なる半導体とした電流狭窄部と、前記
基板と前記活性層との間に、活性層から基板方向へ発光
した光を前記出力窓の方向へ反射するための反射層とを
有しているので、従来よりある電流狭窄による効果を無
くすこともなく、かつ反射層によって発光効率がさらに
良くなる。また、基板を残した構造の半導体発光装置で
あって、基板に不純物を拡散してこの基板と電気導電性
の異なる半導体を形成することで電流狭窄部を形成する
ので、機械的強度が低下することもなく、電流狭窄部の
形成の工程においても困難な点が無く製造しやすい半導
体発光装置とすることができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体発光装置の一実施例を示す側断
面図である。
【図2】発光ダイオード1の製造工程を示す図である。
【図3】電流狭窄部を有した発光ダイオードの一従来例
の側断面図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオード 2 電流狭窄部 3 基板 4 反射層 5 クラッド層 6 活性層 7 クラッド層 10 光出力窓

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電流狭窄部によって半導体結晶内を流れる
    電流を狭窄して活性層の発光領域を狭窄し、かつ前記発
    光領域から発光する光を前記活性層と平行な面に形成し
    た光出力窓から取り出す半導体発光装置において、 前記半導体発光装置は、基板に不純物を拡散することで
    この基板と電気導電性の異なる半導体とした前記電流狭
    窄部と、前記基板と前記活性層との間に、活性層から基
    板方向へ発光した光を前記出力窓の方向へ反射するため
    の反射層とを有することを特徴とする半導体発光装置。
  2. 【請求項2】電流狭窄部によって半導体結晶内を流れる
    電流を狭窄して活性層の発光領域を狭窄し、かつ前記発
    光領域から発光する光を前記活性層と平行な面に形成し
    た光出力窓から取り出す半導体発光装置の製造方法にお
    いて、 基板に不純物を拡散してこの基板と電気導電性の異なる
    半導体を形成することで前記電流狭窄部を形成すること
    を特徴とする半導体発光装置の製造方法。 【0001】
JP28559092A 1992-09-30 1992-09-30 半導体発光装置及びその製造方法 Pending JPH06120559A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28559092A JPH06120559A (ja) 1992-09-30 1992-09-30 半導体発光装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28559092A JPH06120559A (ja) 1992-09-30 1992-09-30 半導体発光装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06120559A true JPH06120559A (ja) 1994-04-28

Family

ID=17693524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28559092A Pending JPH06120559A (ja) 1992-09-30 1992-09-30 半導体発光装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06120559A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007533143A (ja) * 2004-04-14 2007-11-15 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 発光ダイオードチップ
US7402838B2 (en) 1998-03-12 2008-07-22 Nichia Corporation Nitride semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7402838B2 (en) 1998-03-12 2008-07-22 Nichia Corporation Nitride semiconductor device
US7947994B2 (en) 1998-03-12 2011-05-24 Nichia Corporation Nitride semiconductor device
JP2007533143A (ja) * 2004-04-14 2007-11-15 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 発光ダイオードチップ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5719892A (en) Hybrid mirror structure for a visible emitting VCSEL
RU2633643C2 (ru) Vcsel с внутрирезонаторными контактами
JP2006302919A (ja) 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
JP2002353568A (ja) 半導体レーザとそれを用いた光モジュール及び光通信システム
JP6221236B2 (ja) 面発光レーザアレイ及びその製造方法
US6552369B2 (en) Light emitting diode and fabricating method thereof
JP2884603B2 (ja) 半導体レーザ素子
JP2010147321A (ja) 発光装置
JP2000299492A (ja) 量子井戸型発光ダイオード
JP2002076433A (ja) 半導体発光素子
JP2010192603A (ja) 発光装置
JP4136401B2 (ja) 面発光半導体レーザ素子及び光伝送システム
JPH05283796A (ja) 面発光型半導体レーザ
US9735545B1 (en) Vertical cavity surface emitting laser with composite reflectors
US6852557B1 (en) Method of fabricating long-wavelength VCSEL and apparatus
JPH1027945A (ja) 面発光素子
JPH06338634A (ja) 半導体発光素子アレイ
JP2855729B2 (ja) 面発光レーザ及びその製造方法
JPH06151955A (ja) 半導体発光素子
JPH06120559A (ja) 半導体発光装置及びその製造方法
JP2003209282A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP2003017806A (ja) 化合物半導体発光素子とその製造方法および化合物半導体発光装置
US6770915B2 (en) Light emitting element with multiple multi-layer reflectors and a barrier layers
JP2689694B2 (ja) 面発光半導体レーザの製造方法
JP2006190762A (ja) 半導体レーザ