JPH07106632A - 半導体発光素子アレイ装置 - Google Patents
半導体発光素子アレイ装置Info
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- JPH07106632A JPH07106632A JP26829993A JP26829993A JPH07106632A JP H07106632 A JPH07106632 A JP H07106632A JP 26829993 A JP26829993 A JP 26829993A JP 26829993 A JP26829993 A JP 26829993A JP H07106632 A JPH07106632 A JP H07106632A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高密度、高出力な、異なる複数の波長の光を
発光せしめる半導体発光素子アレイ装置を提供する。 【構成】 基板7上にバッファ層8,n型第一クラッド
層9a,n型第一活性層4a,n型第二クラッド層9
b,p型第二活性層4bが順次積層され、p型第二活性
層4b及びn型第二クラッド層9bがストライプ状にエ
ッチングされている。更に、p型第三クラッド層9c,
n型電流狭窄層10が積層され、電流狭窄溝10aが形
成されている。更に、p型第四クラッド層9d,p型コ
ンタクト層11が積層され、p型第四クラッド層9d及
びp型コンタクト層11に分離溝13が形成され各発光
素子14に分離されている。p型第二活性層4bとn型
第二クラッド層9bとがpn接合して第二発光部6bが
形成され、p型第二活性層4aとp型第三クラッド層9
cとがpn接合して第一発光部6aが形成され、第一発
光部6a,第二発光部6bが交互にアレイ配列方向に形
成されている。
発光せしめる半導体発光素子アレイ装置を提供する。 【構成】 基板7上にバッファ層8,n型第一クラッド
層9a,n型第一活性層4a,n型第二クラッド層9
b,p型第二活性層4bが順次積層され、p型第二活性
層4b及びn型第二クラッド層9bがストライプ状にエ
ッチングされている。更に、p型第三クラッド層9c,
n型電流狭窄層10が積層され、電流狭窄溝10aが形
成されている。更に、p型第四クラッド層9d,p型コ
ンタクト層11が積層され、p型第四クラッド層9d及
びp型コンタクト層11に分離溝13が形成され各発光
素子14に分離されている。p型第二活性層4bとn型
第二クラッド層9bとがpn接合して第二発光部6bが
形成され、p型第二活性層4aとp型第三クラッド層9
cとがpn接合して第一発光部6aが形成され、第一発
光部6a,第二発光部6bが交互にアレイ配列方向に形
成されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光装置に係
り、特に複数の発光中心波長の異なる光を発光する端面
発光型の半導体発光素子アレイ装置に関するものであ
る。
り、特に複数の発光中心波長の異なる光を発光する端面
発光型の半導体発光素子アレイ装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、光プリンタ用光源として、あるい
は光を用いた情報処理用素子として半導体発光素子を高
密度に集積することが提案され、開発が進められてい
る。また、実際に発光素子アレイを使用する状況下で
は、発光中心波長の異なる複数の波長の発光を同時に、
又は独立して駆動できるような発光素子アレイ装置が望
まれている。
は光を用いた情報処理用素子として半導体発光素子を高
密度に集積することが提案され、開発が進められてい
る。また、実際に発光素子アレイを使用する状況下で
は、発光中心波長の異なる複数の波長の発光を同時に、
又は独立して駆動できるような発光素子アレイ装置が望
まれている。
【0003】発光素子の集積方法としては、基板上に形
成されたp−nヘテロ接合構造あるいは2重ヘテロ構造
を、必要な部分をエッチング除去してメサ構造にする方
法、また、不純物拡散によりそれぞれの発光ドットを分
離する方法が提案され面発光型のアレイとして実施され
ている。発光材料としては、例えばGaAsPのシング
ルヘテロ接合や、それより高輝度が期待できるAlGa
As二重ヘテロ接合が使用されている。実際の発光素子
としては、大きい発光強度を期待できるがモードホッピ
ングやコヒーレンシ、あるいは発光強度のコントロール
に問題のあるLD(レーザーダイオード)や、作成が比
較的簡単で発光強度のコントロールも単純な電流制御が
可能だが発光強度は比較的小さいLED(ライトエミッ
ティングダイオード)が一般的に用いられている。
成されたp−nヘテロ接合構造あるいは2重ヘテロ構造
を、必要な部分をエッチング除去してメサ構造にする方
法、また、不純物拡散によりそれぞれの発光ドットを分
離する方法が提案され面発光型のアレイとして実施され
ている。発光材料としては、例えばGaAsPのシング
ルヘテロ接合や、それより高輝度が期待できるAlGa
As二重ヘテロ接合が使用されている。実際の発光素子
としては、大きい発光強度を期待できるがモードホッピ
ングやコヒーレンシ、あるいは発光強度のコントロール
に問題のあるLD(レーザーダイオード)や、作成が比
較的簡単で発光強度のコントロールも単純な電流制御が
可能だが発光強度は比較的小さいLED(ライトエミッ
ティングダイオード)が一般的に用いられている。
【0004】このように、現在用いられている素子構造
はそれぞれ一長一短があるものであるが、最近、その両
方の特徴を合せ持った素子としてSLD(スーパールミ
ネッセントダイオード)が注目されている。この素子
は、基本的に端面発光型とすることで十分な距離の電流
注入部で誘導利得を得ることができるため、非常に高出
力を達成できると共に、共振器を形成しないため発振状
態には至らず発光強度の電流制御が容易という特徴をも
っている。
はそれぞれ一長一短があるものであるが、最近、その両
方の特徴を合せ持った素子としてSLD(スーパールミ
ネッセントダイオード)が注目されている。この素子
は、基本的に端面発光型とすることで十分な距離の電流
注入部で誘導利得を得ることができるため、非常に高出
力を達成できると共に、共振器を形成しないため発振状
態には至らず発光強度の電流制御が容易という特徴をも
っている。
【0005】次に、従来例の2種類の波長の光を発光す
る発光ダイオードについて説明する。図4は、従来例の
2種類の波長の光を発光する発光ダイオードの構造を示
す断面図である。同図において、発光ダイオード20
は、図示しないp型基板上に、p型クラッド層21a,
第一活性層22a,n型クラッド層21b,第二活性層
22bからの光は反射して第一活性層22aからの光は
透過するような選択的な反射層23、n型クラッド層2
1c,第二活性層22b,p型クラッド層21dが順次
積層されている。
る発光ダイオードについて説明する。図4は、従来例の
2種類の波長の光を発光する発光ダイオードの構造を示
す断面図である。同図において、発光ダイオード20
は、図示しないp型基板上に、p型クラッド層21a,
第一活性層22a,n型クラッド層21b,第二活性層
22bからの光は反射して第一活性層22aからの光は
透過するような選択的な反射層23、n型クラッド層2
1c,第二活性層22b,p型クラッド層21dが順次
積層されている。
【0006】そして、エッチングによりp型クラッド層
21d,第二活性層22b,n型クラッド層21c,反
射層23を除去しn型クラッド層21b上に形成した電
極形成面に電極24を、基板を除去しp型クラッド層2
1aの下面全面に電極25を、p型クラッド層21dの
上面に電極26を設置した構造になっている。ここで、
光導電効果により、バンドギャップより大きいエネルギ
ーを持つ光は吸収されてしまうので、第一の活性層22
aからの光のほうが、第二の活性層22bからの光より
もエネルギーが小さいように第一の活性層22aと第二
の活性層22bの組成が選ばれている。そして、第一の
活性層22aは電極24,25により、また、第二の活
性層22bは電極24,26によりそれぞれ独立して電
流が注入され、p型クラッド層21d上面の光出力窓2
7より光が出力される。
21d,第二活性層22b,n型クラッド層21c,反
射層23を除去しn型クラッド層21b上に形成した電
極形成面に電極24を、基板を除去しp型クラッド層2
1aの下面全面に電極25を、p型クラッド層21dの
上面に電極26を設置した構造になっている。ここで、
光導電効果により、バンドギャップより大きいエネルギ
ーを持つ光は吸収されてしまうので、第一の活性層22
aからの光のほうが、第二の活性層22bからの光より
もエネルギーが小さいように第一の活性層22aと第二
の活性層22bの組成が選ばれている。そして、第一の
活性層22aは電極24,25により、また、第二の活
性層22bは電極24,26によりそれぞれ独立して電
流が注入され、p型クラッド層21d上面の光出力窓2
7より光が出力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のような面発光型
の集積化発光素子アレイを作製する場合は、例えば不純
物拡散によりそれぞれの発光部を分離するか、あるいは
二重ヘテロ構造にフォトリソ加工を行いメサエッチング
によって発光部の分離を行い、発光素子アレイを形成す
るのが一般的である。近年の高密度化の要求を受けて、
これらの各発光素子間の距離は少なくとも20μm以下
にする必要がある。しかしながら、拡散による各発光素
子の分離でこの距離を達成するには、拡散深さを10μ
m程度以下にコントロ−ルする必要があり、従来の拡散
工程で再現性良くこれを達成するのは困難であった。
の集積化発光素子アレイを作製する場合は、例えば不純
物拡散によりそれぞれの発光部を分離するか、あるいは
二重ヘテロ構造にフォトリソ加工を行いメサエッチング
によって発光部の分離を行い、発光素子アレイを形成す
るのが一般的である。近年の高密度化の要求を受けて、
これらの各発光素子間の距離は少なくとも20μm以下
にする必要がある。しかしながら、拡散による各発光素
子の分離でこの距離を達成するには、拡散深さを10μ
m程度以下にコントロ−ルする必要があり、従来の拡散
工程で再現性良くこれを達成するのは困難であった。
【0008】また、二重へテロ構造の発光素子アレイを
製造する場合には、一般的にAlGaAsを液相成長法
(LPE)によって成長させているが、エッチングによ
って微細加工する場合には、膜厚を数μm以下にする必
要があり、液相成長法によって膜厚を薄く制御するのは
困難であり、再現性が悪かった。そして、MOCVD法
やMBE法によって積層する場合は、細かな制御が可能
なため、膜厚を薄くして微細加工可能にすることもでき
るが、膜厚を薄くすると、各発光素子の発光出力が低下
して高出力が得られないという課題があった。
製造する場合には、一般的にAlGaAsを液相成長法
(LPE)によって成長させているが、エッチングによ
って微細加工する場合には、膜厚を数μm以下にする必
要があり、液相成長法によって膜厚を薄く制御するのは
困難であり、再現性が悪かった。そして、MOCVD法
やMBE法によって積層する場合は、細かな制御が可能
なため、膜厚を薄くして微細加工可能にすることもでき
るが、膜厚を薄くすると、各発光素子の発光出力が低下
して高出力が得られないという課題があった。
【0009】また、従来例の2種類の波長の光を発光す
る発光ダイオード20を応用した2種類の波長の光を発
光する面発光型の半導体発光素子アレイ装置の作成で
は、高密度な集積や電極の形成等において非常に難しい
という問題点があった。
る発光ダイオード20を応用した2種類の波長の光を発
光する面発光型の半導体発光素子アレイ装置の作成で
は、高密度な集積や電極の形成等において非常に難しい
という問題点があった。
【0010】そこで本発明は、異なる活性層を複数形成
して端面発光型の半導体発光素子アレイ装置を作製する
ことにより、複数の波長の光を発光する半導体発光素子
アレイ装置を提供し、また、この半導体発光素子アレイ
装置の発光素子をより高密度化、高出力化とすることを
目的とする。
して端面発光型の半導体発光素子アレイ装置を作製する
ことにより、複数の波長の光を発光する半導体発光素子
アレイ装置を提供し、また、この半導体発光素子アレイ
装置の発光素子をより高密度化、高出力化とすることを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
アレイ装置は、半導体結晶層を多層積層して形成した複
数の発光素子をアレイ状に平行に配列し、この配列方向
と直交方向の一端面から発光せしめる端面発光型の半導
体発光素子アレイ装置において、少なくとも、前記半導
体結晶層は、基板上に第一活性層を積層し、前記第一活
性層と伝導型が異なる第二活性層を、前記第一活性層上
部に前記直交方向に平行で前記配列方向に複数アレイ状
に形成し、前記第二活性層の間隙部の、前記第一活性層
を、それぞれpn接合部を形成することにより第一発光
部とし、前記第二活性層を、それぞれpn接合部を形成
することにより第二発光部とし、前記第一発光部と、前
記第二発光部とにそれぞれ独立して電流を注入して発光
せしめることにより前述の目的を達成するものである。
アレイ装置は、半導体結晶層を多層積層して形成した複
数の発光素子をアレイ状に平行に配列し、この配列方向
と直交方向の一端面から発光せしめる端面発光型の半導
体発光素子アレイ装置において、少なくとも、前記半導
体結晶層は、基板上に第一活性層を積層し、前記第一活
性層と伝導型が異なる第二活性層を、前記第一活性層上
部に前記直交方向に平行で前記配列方向に複数アレイ状
に形成し、前記第二活性層の間隙部の、前記第一活性層
を、それぞれpn接合部を形成することにより第一発光
部とし、前記第二活性層を、それぞれpn接合部を形成
することにより第二発光部とし、前記第一発光部と、前
記第二発光部とにそれぞれ独立して電流を注入して発光
せしめることにより前述の目的を達成するものである。
【0012】また、本発明の半導体発光素子アレイ装置
は、上述のような半導体発光素子アレイ装置であって、
少なくとも、前記半導体結晶層は、基板上に伝導型が同
じである下部クラッド層と第一活性層とを積層し、前記
第一活性層と伝導型が異なる第二活性層を、前記第一活
性層上部に前記直交方向に平行で前記配列方向に複数ア
レイ状に形成し、前記第一活性層と伝導型の異なる上部
クラッド層を、前記第一活性層上面と前記第二活性層上
面に形成し、前記第二活性層の間隙部の、前記第一活性
層を、それぞれ前記下部クラッド層と、前記上部クラッ
ド層とで挟み込んで第一発光部とし、前記第二活性層下
部の前記第一活性層をクラッド層の一部として用いて、
前記第二活性層を、前記第二活性層下部の前記第一活性
層及び前記下部クラッド層を含むクラッド層と、前記上
部クラッド層とで挟み込んで第二発光部としたことによ
り前述の目的を達成するものである。
は、上述のような半導体発光素子アレイ装置であって、
少なくとも、前記半導体結晶層は、基板上に伝導型が同
じである下部クラッド層と第一活性層とを積層し、前記
第一活性層と伝導型が異なる第二活性層を、前記第一活
性層上部に前記直交方向に平行で前記配列方向に複数ア
レイ状に形成し、前記第一活性層と伝導型の異なる上部
クラッド層を、前記第一活性層上面と前記第二活性層上
面に形成し、前記第二活性層の間隙部の、前記第一活性
層を、それぞれ前記下部クラッド層と、前記上部クラッ
ド層とで挟み込んで第一発光部とし、前記第二活性層下
部の前記第一活性層をクラッド層の一部として用いて、
前記第二活性層を、前記第二活性層下部の前記第一活性
層及び前記下部クラッド層を含むクラッド層と、前記上
部クラッド層とで挟み込んで第二発光部としたことによ
り前述の目的を達成するものである。
【0013】また、本発明の半導体発光素子アレイ装置
は、上述のような半導体発光素子アレイ装置であって、
前記各発光素子は、前記直交方向に前記発光素子と対応
する電流狭窄溝が形成された電流狭窄層と、前記半導体
結晶層上面から前記直交方向に前記電流狭窄層まで達す
る分離溝とによって電気的に分離したことにより前述の
目的を達成するものである。
は、上述のような半導体発光素子アレイ装置であって、
前記各発光素子は、前記直交方向に前記発光素子と対応
する電流狭窄溝が形成された電流狭窄層と、前記半導体
結晶層上面から前記直交方向に前記電流狭窄層まで達す
る分離溝とによって電気的に分離したことにより前述の
目的を達成するものである。
【0014】また、本発明の半導体発光素子アレイ装置
は、上述のような半導体発光素子アレイ装置であって、
前記半導体結晶層の、前記直交方向の一方の端面側を電
流注入部、他方の端面側を光吸収部として、前記電流注
入部に前記発光素子を形成し、前記一方の端面を光出射
面とし、前記光吸収部では光を吸収するよう構成したこ
とにより前述の目的を達成するものである。
は、上述のような半導体発光素子アレイ装置であって、
前記半導体結晶層の、前記直交方向の一方の端面側を電
流注入部、他方の端面側を光吸収部として、前記電流注
入部に前記発光素子を形成し、前記一方の端面を光出射
面とし、前記光吸収部では光を吸収するよう構成したこ
とにより前述の目的を達成するものである。
【0015】
【実施例】図1は本発明の半導体発光素子アレイ装置の
一実施例の構造を示す平面図である。図2は図1のA−
A線断面の側面図である。図3は図1のB−B線断面の
側面図である。これらの図に示す半導体発光素子アレイ
装置1は、端面反射による帰還が起こらない工夫をし、
一方向に進む光に誘導放出による利得を与えて増幅し、
端面から光を放出する構造で、いわゆるスーパールミネ
ッセントダイオード(SLD)構造をなしてアレイを形
成している。2は電流注入部で、3は光吸収部である。
電流注入部2には電流は注入されるが、光吸収部3には
電流は注入されず、光の吸収領域となって、光帰還を防
いでおり、電流注入部2で発生した光は活性層4a,4
bを進むうちに一方向性的に増幅され、電流注入部2側
の端面の光出射面5から光は放出される。また、組成の
異なる第一活性層4aと第二活性層4bが形成され、そ
れぞれ第一発光部6a,第二発光部6bがアレイ配列方
向に交互に形成され、それぞれ独立して発光されるよう
に構成されている。
一実施例の構造を示す平面図である。図2は図1のA−
A線断面の側面図である。図3は図1のB−B線断面の
側面図である。これらの図に示す半導体発光素子アレイ
装置1は、端面反射による帰還が起こらない工夫をし、
一方向に進む光に誘導放出による利得を与えて増幅し、
端面から光を放出する構造で、いわゆるスーパールミネ
ッセントダイオード(SLD)構造をなしてアレイを形
成している。2は電流注入部で、3は光吸収部である。
電流注入部2には電流は注入されるが、光吸収部3には
電流は注入されず、光の吸収領域となって、光帰還を防
いでおり、電流注入部2で発生した光は活性層4a,4
bを進むうちに一方向性的に増幅され、電流注入部2側
の端面の光出射面5から光は放出される。また、組成の
異なる第一活性層4aと第二活性層4bが形成され、そ
れぞれ第一発光部6a,第二発光部6bがアレイ配列方
向に交互に形成され、それぞれ独立して発光されるよう
に構成されている。
【0016】半導体発光素子アレイ装置1は、n型Ga
As基板7上にn型GaAsバッファ層8,n型AlG
aInP第一クラッド層9a,n型GaInP第一活性
層4aが順次積層され、n型AlGaAs第二クラッド
層9bがアレイ配列方向と直交方向にストライプ状に形
成され、その上面でpn接合してp型GaAs第二活性
層4bが形成され、第二発光部6bが形成されている。
そして、この半導体結晶層上面全体にp−AlGaAs
第三クラッド層9c,n−GaAs電流狭窄層10が順
次積層されており、第三クラッド層9cは第一活性層4
aと第二活性層4b上面に接し、特に4aとはpn接合
して第一発光部4aが形成されている。この第一活性層
4a,第二活性層4bはどちらもその上面と下面とを伝
導型の異なるクラッド層で挟み込まれるダブルヘテロ接
合を形成している。また、電流狭窄層10は、電流注入
部2において、アレイ配列方向と直交方向の電流狭窄溝
10aがアレイ配列方向に複数形成されている。
As基板7上にn型GaAsバッファ層8,n型AlG
aInP第一クラッド層9a,n型GaInP第一活性
層4aが順次積層され、n型AlGaAs第二クラッド
層9bがアレイ配列方向と直交方向にストライプ状に形
成され、その上面でpn接合してp型GaAs第二活性
層4bが形成され、第二発光部6bが形成されている。
そして、この半導体結晶層上面全体にp−AlGaAs
第三クラッド層9c,n−GaAs電流狭窄層10が順
次積層されており、第三クラッド層9cは第一活性層4
aと第二活性層4b上面に接し、特に4aとはpn接合
して第一発光部4aが形成されている。この第一活性層
4a,第二活性層4bはどちらもその上面と下面とを伝
導型の異なるクラッド層で挟み込まれるダブルヘテロ接
合を形成している。また、電流狭窄層10は、電流注入
部2において、アレイ配列方向と直交方向の電流狭窄溝
10aがアレイ配列方向に複数形成されている。
【0017】更に、この半導体結晶層上にp型AlGa
As第四クラッド層9d,p型GaAsコンタクト層1
1が積層され、その上に電極12が設けられている。こ
れらは、電流注入部2において、アレイ配列方向と直交
方向の分離溝13によって、アレイ配列方向に複数分離
されて複数の発光素子14が形成されている。光吸収部
3には、コンタクト層11の上に絶縁層15である窒化
膜または酸化膜が形成されており、各発光素子14上の
電極12は、絶縁層15上まで引き伸ばされており、絶
縁層15上では千鳥形状のボンディングパッド12aが
形成されている。また、光出射面5である端面にはSi
N等の表面無反射層16が形成され、基板7下面全体に
は電極17が形成されている。なお、n型GaInP第
一活性層4aは、不純物濃度の極めて低いもので構成す
れば、発光強度を高めることができる。
As第四クラッド層9d,p型GaAsコンタクト層1
1が積層され、その上に電極12が設けられている。こ
れらは、電流注入部2において、アレイ配列方向と直交
方向の分離溝13によって、アレイ配列方向に複数分離
されて複数の発光素子14が形成されている。光吸収部
3には、コンタクト層11の上に絶縁層15である窒化
膜または酸化膜が形成されており、各発光素子14上の
電極12は、絶縁層15上まで引き伸ばされており、絶
縁層15上では千鳥形状のボンディングパッド12aが
形成されている。また、光出射面5である端面にはSi
N等の表面無反射層16が形成され、基板7下面全体に
は電極17が形成されている。なお、n型GaInP第
一活性層4aは、不純物濃度の極めて低いもので構成す
れば、発光強度を高めることができる。
【0018】このような構造の半導体発光素子アレイ装
置1は、第四クラッド層9dにアレイ配列方向と直交方
向に設けられた分離溝13と電流狭窄層10によって、
各発光素子14が電気的に分離されているので、各発光
素子14を独立して動作させることができる。電流狭窄
溝10aの下部の活性層が発光部となるが、第二活性層
4bの第二発光部6bの下部の第一活性層4aはクラッ
ド層の一部として機能し、発光しない。各発光部6a,
6bから発光した光は、誘導放出により増幅されて、一
方向性的に光出射面5から外部に出力される。また、光
吸収部3上部には、絶縁層15を介して電極12のボン
ディングパッド12aが形成され、電流は注入されるこ
とがないので、光吸収部3は光の吸収領域となる。
置1は、第四クラッド層9dにアレイ配列方向と直交方
向に設けられた分離溝13と電流狭窄層10によって、
各発光素子14が電気的に分離されているので、各発光
素子14を独立して動作させることができる。電流狭窄
溝10aの下部の活性層が発光部となるが、第二活性層
4bの第二発光部6bの下部の第一活性層4aはクラッ
ド層の一部として機能し、発光しない。各発光部6a,
6bから発光した光は、誘導放出により増幅されて、一
方向性的に光出射面5から外部に出力される。また、光
吸収部3上部には、絶縁層15を介して電極12のボン
ディングパッド12aが形成され、電流は注入されるこ
とがないので、光吸収部3は光の吸収領域となる。
【0019】次に、この半導体発光素子アレイ装置1の
製造方法を説明する。n型GaAs基板7上にn型Ga
Asバッファ層8,n型AlGaInP第一クラッド層
9a,n型GInP第一活性層4a,n型AlGaAs
第二クラッド層9b,p型GaAs第二活性層4bをM
OCVD法により、順次積層する。
製造方法を説明する。n型GaAs基板7上にn型Ga
Asバッファ層8,n型AlGaInP第一クラッド層
9a,n型GInP第一活性層4a,n型AlGaAs
第二クラッド層9b,p型GaAs第二活性層4bをM
OCVD法により、順次積層する。
【0020】そして、n型AlGaAs第二クラッド層
9及びp型GaAs第二活性層4bを、その電流注入部
2においてアレイ配列方向と直交方向にストライプ状に
フォトリソ工程によりエッチングする。このとき、選択
エッチングによりp型GInP第一活性層4aはエッチ
ングしない。
9及びp型GaAs第二活性層4bを、その電流注入部
2においてアレイ配列方向と直交方向にストライプ状に
フォトリソ工程によりエッチングする。このとき、選択
エッチングによりp型GInP第一活性層4aはエッチ
ングしない。
【0021】再び、MOCVD法により、p型AlGa
As第三クラッド層9c,n型GaAs電流狭窄層10
を積層する。そして、フォトリソ工程によりエッチング
マスクを設けて、アンモニア/過酸化水素水系のエッチ
ング液を使用してエッチングを行い、電流狭窄層10の
電流注入部2にアレイ配列方向と直交方向の電流狭窄溝
10aをストライプ状に複数形成する。このとき、この
エッチング溶液は、第三クラッド層9cをほとんどエッ
チングしないので、正確な選択エッチングが可能であ
る。ここで、電流狭窄溝10aは第二活性層4b上方
と、第二活性層4bが取り除かれた部分の第一活性層4
a上方に形成されている。
As第三クラッド層9c,n型GaAs電流狭窄層10
を積層する。そして、フォトリソ工程によりエッチング
マスクを設けて、アンモニア/過酸化水素水系のエッチ
ング液を使用してエッチングを行い、電流狭窄層10の
電流注入部2にアレイ配列方向と直交方向の電流狭窄溝
10aをストライプ状に複数形成する。このとき、この
エッチング溶液は、第三クラッド層9cをほとんどエッ
チングしないので、正確な選択エッチングが可能であ
る。ここで、電流狭窄溝10aは第二活性層4b上方
と、第二活性層4bが取り除かれた部分の第一活性層4
a上方に形成されている。
【0022】さらに、MOCVD法により、p型AlG
aAs第四クラッド層9d,p型GaAsコンタクト層
11を積層する。その後、フォトリソ工程によりエッチ
ングマスクを設けて、アンモニア/過酸化水素水系のエ
ッチング液及び塩酸系のエッチング液を用いて、第四ク
ラッド層9d及びコンタクト層11を、電流注入部2に
おいて上面から電流狭窄層10までアレイ配列方向と直
交方向に選択エッチングして分離溝13を形成し、各発
光素子14に分離する。また、このとき、電流狭窄層1
0をエッチングストッパー層として利用することによ
り、精度の良いエッチングを可能としている。
aAs第四クラッド層9d,p型GaAsコンタクト層
11を積層する。その後、フォトリソ工程によりエッチ
ングマスクを設けて、アンモニア/過酸化水素水系のエ
ッチング液及び塩酸系のエッチング液を用いて、第四ク
ラッド層9d及びコンタクト層11を、電流注入部2に
おいて上面から電流狭窄層10までアレイ配列方向と直
交方向に選択エッチングして分離溝13を形成し、各発
光素子14に分離する。また、このとき、電流狭窄層1
0をエッチングストッパー層として利用することによ
り、精度の良いエッチングを可能としている。
【0023】そして、光吸収部3上面に絶縁層15とな
る窒化膜あるいは酸化膜を形成する。最後に、電極12
となる金属を蒸着してフォトリソ工程後にエッチングま
たはリフトオフ法により、分離された各発光素子14上
から絶縁層15上面に至って、電極12及びボンディン
グパット12aを形成する。また、同様に基板7下面全
体にも電極12を形成する。なお、必要に応じて、光出
射面5である端面にSiN等の表面無反射層16を形成
する。
る窒化膜あるいは酸化膜を形成する。最後に、電極12
となる金属を蒸着してフォトリソ工程後にエッチングま
たはリフトオフ法により、分離された各発光素子14上
から絶縁層15上面に至って、電極12及びボンディン
グパット12aを形成する。また、同様に基板7下面全
体にも電極12を形成する。なお、必要に応じて、光出
射面5である端面にSiN等の表面無反射層16を形成
する。
【0024】以上のような本発明の一実施例の半導体発
光素子アレイ装置1は、第一活性層は電流狭窄溝10a
下部で第二クラッド層9bとpn接合し、第一発光部6
aを形成する。第二活性層9b下部の第一活性層4aは
クラッド層として機能して、第二活性層4bは第三クラ
ッド層9cとpn接合し、第二発光部6bを形成する。
従って、波長の異なる光が、それぞれ第一発光部6aと
第二発光部6bとから発せられる。これらは、電気的に
分離されているので独立して駆動することができる。
光素子アレイ装置1は、第一活性層は電流狭窄溝10a
下部で第二クラッド層9bとpn接合し、第一発光部6
aを形成する。第二活性層9b下部の第一活性層4aは
クラッド層として機能して、第二活性層4bは第三クラ
ッド層9cとpn接合し、第二発光部6bを形成する。
従って、波長の異なる光が、それぞれ第一発光部6aと
第二発光部6bとから発せられる。これらは、電気的に
分離されているので独立して駆動することができる。
【0025】また、第一活性層6a及び第二活性層6b
はその上面と下面を伝導型の異なるクラッド層で挟み込
まれる、いわゆるダブルヘテロ接合により発光部を形成
しているので、発光出力を非常に高くすることができ
る。
はその上面と下面を伝導型の異なるクラッド層で挟み込
まれる、いわゆるダブルヘテロ接合により発光部を形成
しているので、発光出力を非常に高くすることができ
る。
【0026】また、誘導放出による高い利得が得られる
端面発光型のSLD構造とすると共に、アレイ配列方向
と直交方向の電流狭窄溝10aを有する電流狭窄層10
と、上面からアレイ配列方向と直交方向に電流狭窄層1
0まで達する分離溝13とによって各発光素子14を電
気的に分離して構成したので、各発光素子14の高出力
化と高密度化が実現できる。
端面発光型のSLD構造とすると共に、アレイ配列方向
と直交方向の電流狭窄溝10aを有する電流狭窄層10
と、上面からアレイ配列方向と直交方向に電流狭窄層1
0まで達する分離溝13とによって各発光素子14を電
気的に分離して構成したので、各発光素子14の高出力
化と高密度化が実現できる。
【0027】また、電流狭窄溝10aのエッチングにお
いては第三クラッド層9cをエッチングストッパーとし
て、また、分離溝13のエッチングにおいては電流狭窄
層10をエッチングストッパーとして利用して製造する
ことにより、製造時のエッチング制御が容易にできるの
で、特にクラッド層を薄くする必要がない。従って、高
出力が得られ、各発光素子14の分離を精度良く、より
高密度に行うことができる。
いては第三クラッド層9cをエッチングストッパーとし
て、また、分離溝13のエッチングにおいては電流狭窄
層10をエッチングストッパーとして利用して製造する
ことにより、製造時のエッチング制御が容易にできるの
で、特にクラッド層を薄くする必要がない。従って、高
出力が得られ、各発光素子14の分離を精度良く、より
高密度に行うことができる。
【0028】更に、光吸収部3上部に絶縁層15を形成
して、その上面に引き渡された電極12のボンディング
パッド12aを千鳥形状とすることで、高密度実装に不
可欠な高密度配線も精度良く可能となる。
して、その上面に引き渡された電極12のボンディング
パッド12aを千鳥形状とすることで、高密度実装に不
可欠な高密度配線も精度良く可能となる。
【0029】なお、本実施例で用いた材料や製造方法等
は、これらに限定されるものではなく、適宜変更可能で
ある。また、本実施例は、SLD構造の半導体発光素子
アレイ装置としたが、これに限定されるものではなく、
例えば端面発光型のLEDやLD等に関しては、本実施
例の光吸収部は形成されていないが、主要となる発光素
子の構成は同様に構成することができ、同様の効果が得
られる。また、本実施例では、第一活性層上部に第二ク
ラッド層、第二活性層を積層し、これらをエッチングし
て、アレイ状に配列したが、第二活性層のみを積層し、
エッチングによりアレイ状に配列してもよい。このと
き、第二活性層は第一活性層とpn接合し、第二発光部
が形成される。また、本実施例では、2種類の活性層を
積層し、2種類の異なる波長の光を発光せしめるもので
あったが、2種類以上の光を発光せしめる方法として
は、例えば、第二活性層4bは、ストライプ状に形成さ
れるから、これを列単位で異なる活性層を形成して構成
すれば、複数の異なる波長の光を発光せしめる半導体発
光素子アレイ装置を提供できる。
は、これらに限定されるものではなく、適宜変更可能で
ある。また、本実施例は、SLD構造の半導体発光素子
アレイ装置としたが、これに限定されるものではなく、
例えば端面発光型のLEDやLD等に関しては、本実施
例の光吸収部は形成されていないが、主要となる発光素
子の構成は同様に構成することができ、同様の効果が得
られる。また、本実施例では、第一活性層上部に第二ク
ラッド層、第二活性層を積層し、これらをエッチングし
て、アレイ状に配列したが、第二活性層のみを積層し、
エッチングによりアレイ状に配列してもよい。このと
き、第二活性層は第一活性層とpn接合し、第二発光部
が形成される。また、本実施例では、2種類の活性層を
積層し、2種類の異なる波長の光を発光せしめるもので
あったが、2種類以上の光を発光せしめる方法として
は、例えば、第二活性層4bは、ストライプ状に形成さ
れるから、これを列単位で異なる活性層を形成して構成
すれば、複数の異なる波長の光を発光せしめる半導体発
光素子アレイ装置を提供できる。
【0030】
【発明の効果】以上のような構成よりなる本発明の半導
体発光素子アレイ装置によれば、半導体結晶層を多層積
層して形成した複数の発光素子をアレイ状に平行に配列
し、この配列方向と直交方向の一端面から発光せしめる
端面発光型の半導体発光素子アレイ装置において、少な
くとも、前記半導体結晶層は、基板上に第一活性層を積
層し、前記第一活性層と伝導型が異なる第二活性層を、
前記第一活性層上部に前記直交方向に平行で前記配列方
向に複数アレイ状に形成し、前記第二活性層の間隙部
の、前記第一活性層を、それぞれpn接合部を形成する
ことにより第一発光部とし、前記第二活性層を、それぞ
れpn接合部を形成することにより第二発光部とし、前
記第一発光部と、前記第二発光部とにそれぞれ独立して
電流を注入して発光せしめるよう構成したので、複数の
波長の異なる光を発光する端面発光型の半導体発光素子
アレイ装置を提供することができる。
体発光素子アレイ装置によれば、半導体結晶層を多層積
層して形成した複数の発光素子をアレイ状に平行に配列
し、この配列方向と直交方向の一端面から発光せしめる
端面発光型の半導体発光素子アレイ装置において、少な
くとも、前記半導体結晶層は、基板上に第一活性層を積
層し、前記第一活性層と伝導型が異なる第二活性層を、
前記第一活性層上部に前記直交方向に平行で前記配列方
向に複数アレイ状に形成し、前記第二活性層の間隙部
の、前記第一活性層を、それぞれpn接合部を形成する
ことにより第一発光部とし、前記第二活性層を、それぞ
れpn接合部を形成することにより第二発光部とし、前
記第一発光部と、前記第二発光部とにそれぞれ独立して
電流を注入して発光せしめるよう構成したので、複数の
波長の異なる光を発光する端面発光型の半導体発光素子
アレイ装置を提供することができる。
【0031】また、少なくとも、前記半導体結晶層は、
基板上に伝導型が同じである下部クラッド層と第一活性
層とを積層し、前記第一活性層と伝導型が異なる第二活
性層を、前記第一活性層上部に前記直交方向に平行で前
記配列方向に複数アレイ状に形成し、前記第一活性層と
伝導型の異なる上部クラッド層を、前記第一活性層上面
と前記第二活性層上面に形成し、前記第二活性層の間隙
部の、前記第一活性層を、それぞれ前記下部クラッド層
と、前記上部クラッド層とで挟み込んで第一発光部と
し、前記第二活性層下部の前記第一活性層をクラッド層
の一部として用いて、前記第二活性層を、前記第二活性
層下部の前記第一活性層及び前記下部クラッド層を含む
クラッド層と、前記上部クラッド層とで挟み込んで第二
発光部としたので、高出力な、複数の波長の異なる光を
発光する端面発光型の半導体発光素子アレイ装置を提供
することができる。
基板上に伝導型が同じである下部クラッド層と第一活性
層とを積層し、前記第一活性層と伝導型が異なる第二活
性層を、前記第一活性層上部に前記直交方向に平行で前
記配列方向に複数アレイ状に形成し、前記第一活性層と
伝導型の異なる上部クラッド層を、前記第一活性層上面
と前記第二活性層上面に形成し、前記第二活性層の間隙
部の、前記第一活性層を、それぞれ前記下部クラッド層
と、前記上部クラッド層とで挟み込んで第一発光部と
し、前記第二活性層下部の前記第一活性層をクラッド層
の一部として用いて、前記第二活性層を、前記第二活性
層下部の前記第一活性層及び前記下部クラッド層を含む
クラッド層と、前記上部クラッド層とで挟み込んで第二
発光部としたので、高出力な、複数の波長の異なる光を
発光する端面発光型の半導体発光素子アレイ装置を提供
することができる。
【0032】また、前記各発光素子は、前記直交方向に
前記発光素子と対応する電流狭窄溝が形成された電流狭
窄層と、前記半導体結晶層上面から前記直交方向に前記
電流狭窄層まで達する分離溝とによって電気的に分離し
たので、高密度でかつ高出力な、複数の波長の異なる光
を発光する半導体発光素子アレイ装置を容易に提供する
ことができる。
前記発光素子と対応する電流狭窄溝が形成された電流狭
窄層と、前記半導体結晶層上面から前記直交方向に前記
電流狭窄層まで達する分離溝とによって電気的に分離し
たので、高密度でかつ高出力な、複数の波長の異なる光
を発光する半導体発光素子アレイ装置を容易に提供する
ことができる。
【0033】また、前記半導体結晶層の、前記直交方向
の一方の端面側を電流注入部、他方の端面側を光吸収部
として、前記電流注入部に前記発光素子を形成し、前記
一方の端面を光出射面とし、前記光吸収部では光を吸収
するよう構成したので、更に、高密度でかつ高出力な、
複数の波長の異なる光を発光する半導体発光素子アレイ
装置を容易に提供することができる。
の一方の端面側を電流注入部、他方の端面側を光吸収部
として、前記電流注入部に前記発光素子を形成し、前記
一方の端面を光出射面とし、前記光吸収部では光を吸収
するよう構成したので、更に、高密度でかつ高出力な、
複数の波長の異なる光を発光する半導体発光素子アレイ
装置を容易に提供することができる。
【図1】本発明の半導体発光素子アレイ装置の一実施例
の構造を示す平面図である。
の構造を示す平面図である。
【図2】図1のA−A線断面の側面図である。
【図3】図1のB−B線断面の側面図である。
【図4】従来例の2種類の波長の光を発光する発光ダイ
オードの構造を示す断面図である。
オードの構造を示す断面図である。
1 半導体発光素子アレイ装置 2 電流注入部 3 光吸収部 4a 第一活性層 4b 第二活性層 5 光出射面 6a 第一発光部 6b 第二発光部 7 基板 9a 第一クラッド層(下部クラッド層) 9b 第二クラッド層(下部クラッド層) 9c 第三クラッド層(上部クラッド層) 9d 第四クラッド層(上部クラッド層) 10 電流狭窄層 10a 電流狭窄溝 12 電極 13 分離溝 14 発光素子 15 絶縁膜 16 無反射膜
Claims (4)
- 【請求項1】半導体結晶層を多層積層して形成した複数
の発光素子をアレイ状に平行に配列し、この配列方向と
直交方向の一端面から発光せしめる端面発光型の半導体
発光素子アレイ装置において、 少なくとも、前記半導体結晶層は、基板上に第一活性層
を積層し、 前記第一活性層と伝導型が異なる第二活性層を、前記第
一活性層上部に前記直交方向に平行で前記配列方向に複
数アレイ状に形成し、 前記第二活性層の間隙部の、前記第一活性層を、それぞ
れpn接合部を形成することにより第一発光部とし、 前記第二活性層を、それぞれpn接合部を形成すること
により第二発光部とし、 前記第一発光部と、前記第二発光部とにそれぞれ独立し
て電流を注入して発光せしめることを特徴とする半導体
発光素子アレイ装置。 - 【請求項2】少なくとも、前記半導体結晶層は、基板上
に伝導型が同じである下部クラッド層と第一活性層とを
積層し、 前記第一活性層と伝導型が異なる第二活性層を、前記第
一活性層上部に前記直交方向に平行で前記配列方向に複
数アレイ状に形成し、 前記第一活性層と伝導型の異なる上部クラッド層を、前
記第一活性層上面と前記第二活性層上面に形成し、 前記第二活性層の間隙部の、前記第一活性層を、それぞ
れ前記下部クラッド層と、前記上部クラッド層とで挟み
込んで第一発光部とし、 前記第二活性層下部の前記第一活性層をクラッド層の一
部として用いて、 前記第二活性層を、前記第二活性層下部の前記第一活性
層及び前記下部クラッド層を含むクラッド層と、前記上
部クラッド層とで挟み込んで第二発光部としたことを特
徴とする請求項1記載の半導体発光素子アレイ装置。 - 【請求項3】前記各発光素子は、前記直交方向に前記発
光素子と対応する電流狭窄溝が形成された電流狭窄層
と、前記半導体結晶層上面から前記直交方向に前記電流
狭窄層まで達する分離溝とによって電気的に分離したこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の半導体発光素子ア
レイ装置。 - 【請求項4】前記半導体結晶層の、前記直交方向の一方
の端面側を電流注入部、他方の端面側を光吸収部とし
て、前記電流注入部に前記発光素子を形成し、前記一方
の端面を光出射面とし、前記光吸収部では光を吸収する
よう構成したことを特徴とする請求項1又は2又は3記
載の半導体発光素子アレイ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26829993A JPH07106632A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 半導体発光素子アレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26829993A JPH07106632A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 半導体発光素子アレイ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07106632A true JPH07106632A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17456603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26829993A Pending JPH07106632A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 半導体発光素子アレイ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07106632A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009094144A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Canon Inc | 発光素子の製造方法 |
JP2010525583A (ja) * | 2007-05-01 | 2010-07-22 | エグザロス・アクチェンゲゼルシャフト | 光源および装置 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP26829993A patent/JPH07106632A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010525583A (ja) * | 2007-05-01 | 2010-07-22 | エグザロス・アクチェンゲゼルシャフト | 光源および装置 |
JP2009094144A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Canon Inc | 発光素子の製造方法 |
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