JPH0715033A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH0715033A JPH0715033A JP15759293A JP15759293A JPH0715033A JP H0715033 A JPH0715033 A JP H0715033A JP 15759293 A JP15759293 A JP 15759293A JP 15759293 A JP15759293 A JP 15759293A JP H0715033 A JPH0715033 A JP H0715033A
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- light
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L33/20—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 with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/24—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 with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction
-
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- H01L33/08—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 with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高出力且つ高応答速度の半導体発光装置、特
に光通信用の光源に利用して好適な面発光型ＬＥＤを提
供する。 【構成】 ＬＥＤ１００は、半導体基板１０の主面の中
央部が凹凸形状をなし、その凹凸形状に沿って発光層２
２を含む半導体多層膜２０及び絶縁膜３０が順次積層さ
れ、その絶縁膜３０の開口部３０ａにオーミック電極４
０が設けられてなる構造をしている。半導体基板１０の
裏面には、オーミック電極５０及び光取り出し用開口部
５０ａが開けられている。発光層２２は、さらに複数の
井戸層が積層されてなる多重量子井戸構造になってい
る。 【効果】 発光領域に注入される電流の密度が低くな
り、高出力に至るまで電流−光出力特性の直線性がよ
く、利用可能な発光強度の最大値が大きくなるので、信
号の伝送速度の上限をより高くすることができる。従っ
て、高出力且つ高応答速度の何れも満足させることがで
き、光通信用の光源として好適である。
に光通信用の光源に利用して好適な面発光型ＬＥＤを提
供する。 【構成】 ＬＥＤ１００は、半導体基板１０の主面の中
央部が凹凸形状をなし、その凹凸形状に沿って発光層２
２を含む半導体多層膜２０及び絶縁膜３０が順次積層さ
れ、その絶縁膜３０の開口部３０ａにオーミック電極４
０が設けられてなる構造をしている。半導体基板１０の
裏面には、オーミック電極５０及び光取り出し用開口部
５０ａが開けられている。発光層２２は、さらに複数の
井戸層が積層されてなる多重量子井戸構造になってい
る。 【効果】 発光領域に注入される電流の密度が低くな
り、高出力に至るまで電流−光出力特性の直線性がよ
く、利用可能な発光強度の最大値が大きくなるので、信
号の伝送速度の上限をより高くすることができる。従っ
て、高出力且つ高応答速度の何れも満足させることがで
き、光通信用の光源として好適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光装置の構造
に関し、特に面発光型の発光ダイオードの構造に関す
る。
に関し、特に面発光型の発光ダイオードの構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光通信の光源として用いられる半導体発
光素子には、レーザ・ダイオード（ＬＤ）の他に発光ダ
イオード（ＬＥＤ）がある。ＬＥＤ、特に活性層（発光
層）に対して垂直な方向に光を取り出すことができる所
謂面発光型ＬＥＤは、ＬＤよりも、温度変動に起因する
光出力変動が少ない、アナログ信号を伝送するのに適し
ている、電流の大きさを簡便に設定することができるな
どの利点を有しているため、加入者系の光通信網におけ
る近距離通信の光信号源として重要である。
光素子には、レーザ・ダイオード（ＬＤ）の他に発光ダ
イオード（ＬＥＤ）がある。ＬＥＤ、特に活性層（発光
層）に対して垂直な方向に光を取り出すことができる所
謂面発光型ＬＥＤは、ＬＤよりも、温度変動に起因する
光出力変動が少ない、アナログ信号を伝送するのに適し
ている、電流の大きさを簡便に設定することができるな
どの利点を有しているため、加入者系の光通信網におけ
る近距離通信の光信号源として重要である。
【０００３】従来の面発光型ＬＥＤは、図９に示すよう
に、ＩｎＰなどの半導体基板１上にクラッド層（又は、
バッファー層）２、発光層３、クラッド層４、コンタク
ト層（キャップ層）５が順次平坦に積層された構造をな
している。そして、コンタクト層５上に積層された絶縁
膜６の開口部６ａにて電極７がコンタクト層５にオーミ
ック接触している。一方、半導体基板１の裏面にはその
基板１にオーミック接触する電極８が形成され、その電
極８の中央には光取り出し用開口部８ａが開けられてい
る。上記電極７，８間に電圧を印加して電極７から８に
向かって電流を流すことにより、発光層３で光が発生
し、上記開口部８ａより素子外部へ放射される。
に、ＩｎＰなどの半導体基板１上にクラッド層（又は、
バッファー層）２、発光層３、クラッド層４、コンタク
ト層（キャップ層）５が順次平坦に積層された構造をな
している。そして、コンタクト層５上に積層された絶縁
膜６の開口部６ａにて電極７がコンタクト層５にオーミ
ック接触している。一方、半導体基板１の裏面にはその
基板１にオーミック接触する電極８が形成され、その電
極８の中央には光取り出し用開口部８ａが開けられてい
る。上記電極７，８間に電圧を印加して電極７から８に
向かって電流を流すことにより、発光層３で光が発生
し、上記開口部８ａより素子外部へ放射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記構造のＬＥＤにあ
っては、光通信における伝送路である光ファイバーのコ
アーに光を効率よく入射させることができるように、発
光層３の狭い領域（発光領域）に電流が注入されるよう
になっている。そのため、発光領域に注入される電流密
度が高くなり、発光に関与しない電流の比率が急激に増
してしまう。つまり、注入される電流値がある値を超え
ると、発光強度が電流の大きさに比例しない状態、所謂
発光の飽和状態となってしまうという欠点があった。
っては、光通信における伝送路である光ファイバーのコ
アーに光を効率よく入射させることができるように、発
光層３の狭い領域（発光領域）に電流が注入されるよう
になっている。そのため、発光領域に注入される電流密
度が高くなり、発光に関与しない電流の比率が急激に増
してしまう。つまり、注入される電流値がある値を超え
ると、発光強度が電流の大きさに比例しない状態、所謂
発光の飽和状態となってしまうという欠点があった。
【０００５】この飽和状態の発生は、オージェ再結合過
程による非発光再結合、或は発光層内に注入されたキャ
リアがクラッド層２，４に漏れ出す所謂キャリアのオー
バーフロー現象が原因である。そして、これら非発光再
結合やオーバーフロー現象は、非発光再結合により発生
した熱で発光層の温度が上昇することにより、更に促進
されてしまう。
程による非発光再結合、或は発光層内に注入されたキャ
リアがクラッド層２，４に漏れ出す所謂キャリアのオー
バーフロー現象が原因である。そして、これら非発光再
結合やオーバーフロー現象は、非発光再結合により発生
した熱で発光層の温度が上昇することにより、更に促進
されてしまう。
【０００６】従って、ＬＥＤを光通信に応用する場合、
上記発光の飽和状態とならない電流域で発光させなけれ
ばならず、実際に利用可能な発光強度の最大値は小さく
なってしまうという問題があった。そのため、所定の信
号純度（シグナル−ノイズ比）を維持するには、発光強
度に反比例して決まる信号の伝送速度の上限、即ちデジ
タル信号のパルス周期（ビットレート）の上限が低くな
ってしまうという問題を生じていた。従って、高出力及
び高応答速度の何れも満足するのは無理であった。
上記発光の飽和状態とならない電流域で発光させなけれ
ばならず、実際に利用可能な発光強度の最大値は小さく
なってしまうという問題があった。そのため、所定の信
号純度（シグナル−ノイズ比）を維持するには、発光強
度に反比例して決まる信号の伝送速度の上限、即ちデジ
タル信号のパルス周期（ビットレート）の上限が低くな
ってしまうという問題を生じていた。従って、高出力及
び高応答速度の何れも満足するのは無理であった。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、高出力且つ高応答速度の半導体発光装
置、特に光通信用の光源に利用して好適な面発光型ＬＥ
Ｄを提供することを目的としている。
されたもので、高出力且つ高応答速度の半導体発光装
置、特に光通信用の光源に利用して好適な面発光型ＬＥ
Ｄを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に発光層を有する半導体多層膜よりなる発光領域が形成
され、さらにその上にオーミック電極が形成されてなる
半導体発光装置において、少なくとも前記発光領域にお
ける前記発光層は、複数の凸部又は複数の凹部を有する
凹凸状に成形されており、その凹凸状に沿って前記オー
ミック電極が形成されているようにしたものである。ま
た、上記発光層は、比較的小さな禁制帯幅の領域と比較
的大きな禁制帯幅の領域とが交互に設けられてなる多重
量子井戸構造になっているとする。
に発光層を有する半導体多層膜よりなる発光領域が形成
され、さらにその上にオーミック電極が形成されてなる
半導体発光装置において、少なくとも前記発光領域にお
ける前記発光層は、複数の凸部又は複数の凹部を有する
凹凸状に成形されており、その凹凸状に沿って前記オー
ミック電極が形成されているようにしたものである。ま
た、上記発光層は、比較的小さな禁制帯幅の領域と比較
的大きな禁制帯幅の領域とが交互に設けられてなる多重
量子井戸構造になっているとする。
【０００９】
【作用】上記手段によれば、発光領域における発光層が
凹凸状に成形されているため、従来の発光層が平坦な構
造のものに較べて、発光層の面積が大きくなる。例え
ば、発光層において、一辺の長さＷの平面正方形をなす
凸部が一辺の長さ２Ｗの正方形の桝目の中央に設けられ
ており、凹凸構造の段差（高さ）が長さＬである時（図
２及び図３参照）、発光層の面積はＳ１は、平坦な構造
における同面積Ｓ２に対し、次式で表される。 Ｓ１／Ｓ２＝１＋（Ｌ／Ｗ） この式においてＬ／Ｗで表されたアスペクトレシオが１
以下の場合には、凹凸をエッチングにより容易に形成可
能であるので、その範囲にけるＳ１／Ｓ２の最大値は、
Ｌ＝Ｗの時に得られ、その時の値は２となる。即ち、発
光層を凹凸形状とすることにより、その面積が最大、従
来の２倍となる。
凹凸状に成形されているため、従来の発光層が平坦な構
造のものに較べて、発光層の面積が大きくなる。例え
ば、発光層において、一辺の長さＷの平面正方形をなす
凸部が一辺の長さ２Ｗの正方形の桝目の中央に設けられ
ており、凹凸構造の段差（高さ）が長さＬである時（図
２及び図３参照）、発光層の面積はＳ１は、平坦な構造
における同面積Ｓ２に対し、次式で表される。 Ｓ１／Ｓ２＝１＋（Ｌ／Ｗ） この式においてＬ／Ｗで表されたアスペクトレシオが１
以下の場合には、凹凸をエッチングにより容易に形成可
能であるので、その範囲にけるＳ１／Ｓ２の最大値は、
Ｌ＝Ｗの時に得られ、その時の値は２となる。即ち、発
光層を凹凸形状とすることにより、その面積が最大、従
来の２倍となる。
【００１０】従って、従来の場合と同じ大きさの電流を
発光領域に流しても、その領域に注入される実効的なキ
ャリア濃度が低くなり、発光の飽和状態の生じる電流値
が高くなる。即ち、従来よりも高電流を流して発光強度
を高くしても発光の飽和状態が起き難く、高出力に至る
まで電流−光出力特性の直線性がよくなる。そのため、
利用できる発光強度の最大値が大きくなるので、光通信
用の発光源として使用した場合に、所定の信号純度を維
持可能な信号の伝送速度の上限がより高くなる。また、
発光領域自体は従来のものに較べて大きくならないの
で、光ファイバーのコアーに光を効率よく入射させるこ
とができ、光ファイバーとの結合効率が向上する。
発光領域に流しても、その領域に注入される実効的なキ
ャリア濃度が低くなり、発光の飽和状態の生じる電流値
が高くなる。即ち、従来よりも高電流を流して発光強度
を高くしても発光の飽和状態が起き難く、高出力に至る
まで電流−光出力特性の直線性がよくなる。そのため、
利用できる発光強度の最大値が大きくなるので、光通信
用の発光源として使用した場合に、所定の信号純度を維
持可能な信号の伝送速度の上限がより高くなる。また、
発光領域自体は従来のものに較べて大きくならないの
で、光ファイバーのコアーに光を効率よく入射させるこ
とができ、光ファイバーとの結合効率が向上する。
【００１１】さらに、凹凸状の発光層に沿ってオーミッ
ク電極が形成されているため、電極面積が広くなって電
極抵抗が低くなる。この抵抗はダイオードと直列に接続
されているため、この抵抗において消費される電力が低
減され、発光素子に投入した電力のうち発光出力として
取り出される電力の割合が高くなる。即ち、発光効率が
向上する。加えて、その電極抵抗における発熱が低減
し、発光層の温度上昇が抑制される。従って、オージェ
再結合等の非発光再結合の寄与が低減されるので、発光
の飽和状態がより一層起こり難くなる。
ク電極が形成されているため、電極面積が広くなって電
極抵抗が低くなる。この抵抗はダイオードと直列に接続
されているため、この抵抗において消費される電力が低
減され、発光素子に投入した電力のうち発光出力として
取り出される電力の割合が高くなる。即ち、発光効率が
向上する。加えて、その電極抵抗における発熱が低減
し、発光層の温度上昇が抑制される。従って、オージェ
再結合等の非発光再結合の寄与が低減されるので、発光
の飽和状態がより一層起こり難くなる。
【００１２】
【実施例】本発明に係る半導体発光装置の一例を、図１
乃至図８に示し、説明する。図１には、本発明に係る半
導体発光装置を適用したＬＥＤが示されている。同図に
示すように、このＬＥＤ１００は、ｎ−ＩｎＰ（以下、
導電型がｎ型の時は「ｎ−」と記述し、ｐ型の時は「ｐ
−」と記述する。）などからなる半導体基板１０の主面
の中央部が凹凸形状をなしており、その主面上に半導体
多層膜２０及び絶縁膜３０が順次積層され、その絶縁膜
３０の中央部、即ち前記凹凸形状部分に対応する箇所に
設けられた開口部３０ａにてｐ−電極４０が半導体多層
膜２０にオーミック接触してなる構造をしている。一
方、半導体基板１０の裏面には、その基板１０にオーミ
ック接触するｎ−電極５０が形成され、その電極５０の
中央には光取り出し用開口部５０ａが開けられており、
半導体多層膜２０中の発光層２２（図２参照）で発せら
れた光はその開口部５０ａよりＬＥＤ１００の外部へ放
射される。
乃至図８に示し、説明する。図１には、本発明に係る半
導体発光装置を適用したＬＥＤが示されている。同図に
示すように、このＬＥＤ１００は、ｎ−ＩｎＰ（以下、
導電型がｎ型の時は「ｎ−」と記述し、ｐ型の時は「ｐ
−」と記述する。）などからなる半導体基板１０の主面
の中央部が凹凸形状をなしており、その主面上に半導体
多層膜２０及び絶縁膜３０が順次積層され、その絶縁膜
３０の中央部、即ち前記凹凸形状部分に対応する箇所に
設けられた開口部３０ａにてｐ−電極４０が半導体多層
膜２０にオーミック接触してなる構造をしている。一
方、半導体基板１０の裏面には、その基板１０にオーミ
ック接触するｎ−電極５０が形成され、その電極５０の
中央には光取り出し用開口部５０ａが開けられており、
半導体多層膜２０中の発光層２２（図２参照）で発せら
れた光はその開口部５０ａよりＬＥＤ１００の外部へ放
射される。
【００１３】図２には、ＬＥＤ１００の凹凸形状部分が
拡大して示されている。同図に示すように、半導体多層
膜２０は、クラッド層（又は、バッファー層）２１、発
光層（活性層）２２、クラッド層２３、コンタクト層
（キャップ層）２４が順次積層されてなる構造をしてお
り、半導体基板１０の凹凸形状に沿って設けられてい
る。ここで、例えば、クラッド層２１はｎ−ＩｎＰなど
からなり、発光層２２とクラッド層２３とコンタクト層
２４はｐ−ＩｎＧａＡｓＰなどからなる。
拡大して示されている。同図に示すように、半導体多層
膜２０は、クラッド層（又は、バッファー層）２１、発
光層（活性層）２２、クラッド層２３、コンタクト層
（キャップ層）２４が順次積層されてなる構造をしてお
り、半導体基板１０の凹凸形状に沿って設けられてい
る。ここで、例えば、クラッド層２１はｎ−ＩｎＰなど
からなり、発光層２２とクラッド層２３とコンタクト層
２４はｐ−ＩｎＧａＡｓＰなどからなる。
【００１４】図３には、上述した凹凸形状部分における
凸部１１の配置の一例が示されている。同図に示すよう
に、その凸部１１は、例えば、発光層２２における平面
形状が一辺の長さＷの正方形をなしており、一辺の長さ
２Ｗの正方形の桝目（一点鎖線で示した。）の中央に設
けられている。そして、その凸部１１の発光層２２にお
ける高さＬは、好ましくは前記Ｗ以下である（図２参
照）。なお、半導体基板１０においての凸部１１の高さ
を半導体多層膜２０の厚さの少なくとも２倍以上とす
る。また、半導体基板１０においての隣り合う凸部１
１，１１間の距離も半導体多層膜２０の厚さの少なくと
も２倍以上とするが、好ましくは、上述したように、発
光層２２において、凸部１１の一辺の長さ（Ｗ）と隣り
合う凸部１１，１１間の距離（Ｗ）とが略等しくなるよ
うにするのがよい。
凸部１１の配置の一例が示されている。同図に示すよう
に、その凸部１１は、例えば、発光層２２における平面
形状が一辺の長さＷの正方形をなしており、一辺の長さ
２Ｗの正方形の桝目（一点鎖線で示した。）の中央に設
けられている。そして、その凸部１１の発光層２２にお
ける高さＬは、好ましくは前記Ｗ以下である（図２参
照）。なお、半導体基板１０においての凸部１１の高さ
を半導体多層膜２０の厚さの少なくとも２倍以上とす
る。また、半導体基板１０においての隣り合う凸部１
１，１１間の距離も半導体多層膜２０の厚さの少なくと
も２倍以上とするが、好ましくは、上述したように、発
光層２２において、凸部１１の一辺の長さ（Ｗ）と隣り
合う凸部１１，１１間の距離（Ｗ）とが略等しくなるよ
うにするのがよい。
【００１５】図４には、発光層２２が拡大して示されて
いる。同図に模式的に示したように、発光層２２は、さ
らに複数層、特にその数を限定しないが、例えば５層の
半導体層（井戸層）２２０，２２１，２２２，２２３，
２２４が障壁層を介して積層されてなる多重量子井戸構
造になっている。それら各井戸層２２０，…間の厚さｔ
は、ＩｎＧａＡｓＰの場合にはその屈折率が３．６程度
であるため、好ましくは次式を満たすとよい。 ｔ＝λ／２ｎ （λは真空中における発光波長、ｎは
発光層２２の実質的な屈折率である。）この式を満たす
厚さの時には、位相が揃い易く、隣合う井戸層２２０と
２２１、２２１と２２２、２２２と２２３、２２３と２
２４、においては、発せられた各光の電界強度の大きい
ところ（振幅でいうと腹に当たるところ）が相互に一致
するので相互作用を起こし易く、反射の効果も生じる。
つまり、各井戸層２２０，…で発せられた光が、相互に
干渉し合って増幅されることになる。
いる。同図に模式的に示したように、発光層２２は、さ
らに複数層、特にその数を限定しないが、例えば５層の
半導体層（井戸層）２２０，２２１，２２２，２２３，
２２４が障壁層を介して積層されてなる多重量子井戸構
造になっている。それら各井戸層２２０，…間の厚さｔ
は、ＩｎＧａＡｓＰの場合にはその屈折率が３．６程度
であるため、好ましくは次式を満たすとよい。 ｔ＝λ／２ｎ （λは真空中における発光波長、ｎは
発光層２２の実質的な屈折率である。）この式を満たす
厚さの時には、位相が揃い易く、隣合う井戸層２２０と
２２１、２２１と２２２、２２２と２２３、２２３と２
２４、においては、発せられた各光の電界強度の大きい
ところ（振幅でいうと腹に当たるところ）が相互に一致
するので相互作用を起こし易く、反射の効果も生じる。
つまり、各井戸層２２０，…で発せられた光が、相互に
干渉し合って増幅されることになる。
【００１６】図５には、上記量子井戸構造をなす発光層
２２のエネルギーバンド図が模式的に示されている。同
図に示すように、バンド構造は、比較的小さな禁制帯幅
（バンドギャップ）ＥLの領域と比較的大きな禁制帯幅
ＥHの領域とが交互に繰り返された構造となっている。
なお、同図において、ＥCは伝導帯のエネルギーレベル
を表し、ＥVは価電子帯のエネルギーレベルを表してい
る。
２２のエネルギーバンド図が模式的に示されている。同
図に示すように、バンド構造は、比較的小さな禁制帯幅
（バンドギャップ）ＥLの領域と比較的大きな禁制帯幅
ＥHの領域とが交互に繰り返された構造となっている。
なお、同図において、ＥCは伝導帯のエネルギーレベル
を表し、ＥVは価電子帯のエネルギーレベルを表してい
る。
【００１７】以上の構造のＬＥＤの製造プロセスに付い
て図１及び図２を参考にして説明する。先ず、半導体基
板１０の主面にレジストを塗布し、上述した凹凸形状に
対応したパターンを有するマスクを用いて、露光・現像
を行い、そのマスクパターンをレジストに転写する。そ
して、ベーク処理を行った後、レジストの残存部分をエ
ッチングマスクとして、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共
鳴）エッチャーにより半導体基板１０をエッチングす
る。エッチングマスクを除去した後、ＭＯＣＶＤ（有機
金属化学気相成長）法によりクラッド層２１、発光層２
２、クラッド層２３、コンタクト層２４を順次エピタキ
シャル成長させる。
て図１及び図２を参考にして説明する。先ず、半導体基
板１０の主面にレジストを塗布し、上述した凹凸形状に
対応したパターンを有するマスクを用いて、露光・現像
を行い、そのマスクパターンをレジストに転写する。そ
して、ベーク処理を行った後、レジストの残存部分をエ
ッチングマスクとして、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共
鳴）エッチャーにより半導体基板１０をエッチングす
る。エッチングマスクを除去した後、ＭＯＣＶＤ（有機
金属化学気相成長）法によりクラッド層２１、発光層２
２、クラッド層２３、コンタクト層２４を順次エピタキ
シャル成長させる。
【００１８】さらに、コンタクト層２４上に絶縁膜３０
及び電極４０を形成する。電極４０は、コンタクト層２
４上に堆積させた金属膜（例えば、ＡｕＺｎ／Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ）をアロイ化等の工程によりオーミック性半導
体−金属接触させることにより得られる。また、半導体
基板１０の裏面に光取り出し用開口部５０ａ及びｎ−電
極５０を設ける。
及び電極４０を形成する。電極４０は、コンタクト層２
４上に堆積させた金属膜（例えば、ＡｕＺｎ／Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ）をアロイ化等の工程によりオーミック性半導
体−金属接触させることにより得られる。また、半導体
基板１０の裏面に光取り出し用開口部５０ａ及びｎ−電
極５０を設ける。
【００１９】次に、具体例及び従来例を示す。 （具体例及び従来例）この具体例では、図６に示すよう
に、光取り出し用開口部５０ａにモノリシックレンズ６
０が形成されてなるＬＥＤ１１０を用いた。また、従来
例では、図９に示したＬＥＤにおいて、光取り出し用開
口部８ａにモノリシックレンズを形成してなるものを用
いた。何れも発光波長は１．５μｍ帯である。具体例に
おいては、従来例よりも発光出力が５０％向上した。ま
た、それぞれのスペクトルを測定して比較したところ、
具体例では従来例よりもエネルギーが若干高い方にシフ
トしているとともに、半値幅も２０nm狭くなっていた。
に、光取り出し用開口部５０ａにモノリシックレンズ６
０が形成されてなるＬＥＤ１１０を用いた。また、従来
例では、図９に示したＬＥＤにおいて、光取り出し用開
口部８ａにモノリシックレンズを形成してなるものを用
いた。何れも発光波長は１．５μｍ帯である。具体例に
おいては、従来例よりも発光出力が５０％向上した。ま
た、それぞれのスペクトルを測定して比較したところ、
具体例では従来例よりもエネルギーが若干高い方にシフ
トしているとともに、半値幅も２０nm狭くなっていた。
【００２０】なお、ＬＥＤ１１０においては、図３に示
した升目の大きさ、即ちＷを１μｍ、ＥＣＲエッチャー
による半導体基板１０のエッチング量を約１μｍ、半導
体多層膜２０の厚さを０．４μｍ、凹凸形状部分の大き
さを直径約２０μｍ、モノリシックレンズ６０の曲率半
径を１３０μｍとした。
した升目の大きさ、即ちＷを１μｍ、ＥＣＲエッチャー
による半導体基板１０のエッチング量を約１μｍ、半導
体多層膜２０の厚さを０．４μｍ、凹凸形状部分の大き
さを直径約２０μｍ、モノリシックレンズ６０の曲率半
径を１３０μｍとした。
【００２１】なお、半導体基板１０や半導体多層膜２０
の各層やｐ−電極４０などの材質は上記実施例のものに
限定されないのはいうまでもない。即ち、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ系のＬＥＤに限らず、ＡｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａＡ
ｓ系など種々の材質よりなるＬＥＤにおいても同様の効
果が得られる。また、凹凸形状部分の大きさや半導体多
層膜２０の厚さなどの各種寸法に付いても上記実施例の
数値に限定されないのはいうまでもない。例えば凸部１
１の平面正方形の一辺の長さは、０．５〜１０μｍ程度
の間で任意に設定することができる。さらに、発光波長
に付いても特に限定せず、任意である。
の各層やｐ−電極４０などの材質は上記実施例のものに
限定されないのはいうまでもない。即ち、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ系のＬＥＤに限らず、ＡｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａＡ
ｓ系など種々の材質よりなるＬＥＤにおいても同様の効
果が得られる。また、凹凸形状部分の大きさや半導体多
層膜２０の厚さなどの各種寸法に付いても上記実施例の
数値に限定されないのはいうまでもない。例えば凸部１
１の平面正方形の一辺の長さは、０．５〜１０μｍ程度
の間で任意に設定することができる。さらに、発光波長
に付いても特に限定せず、任意である。
【００２２】さらにまた、発光層２２が量子井戸構造と
なっていなくても従来に較べて高出力が得られるのは勿
論であるし、井戸層の数も１層でもよいし、２層以上で
もよい。また、凸部１１の代わりに、凹部（穴）が形成
されていてもよい。
なっていなくても従来に較べて高出力が得られるのは勿
論であるし、井戸層の数も１層でもよいし、２層以上で
もよい。また、凸部１１の代わりに、凹部（穴）が形成
されていてもよい。
【００２３】また、図７に示したように、半導体基板１
０の裏側に設けた穴５０ｂにレンズ７０を樹脂８０で固
定してなるレンズ付型ＬＥＤ１２０にも本発明を適用す
ることができるのはいうまでもない。さらに、図８に示
すように、凸部１１の平面形状が円形であってもよい
し、その他の形状であってもよい。
０の裏側に設けた穴５０ｂにレンズ７０を樹脂８０で固
定してなるレンズ付型ＬＥＤ１２０にも本発明を適用す
ることができるのはいうまでもない。さらに、図８に示
すように、凸部１１の平面形状が円形であってもよい
し、その他の形状であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明に係る半導体発光装置によれば、
発光領域における発光層が凹凸状に成形されており、そ
の凹凸状に沿ってオーミック電極が形成されてなる構造
であるため、発光領域に注入される電流の密度が低くな
り、高出力に至るまで電流−光出力特性の直線性がよ
く、従来よりも利用可能な発光強度の最大値が大きくな
るので、信号の伝送速度の上限をより高くすることがで
きる。従って、高出力且つ高応答速度の何れも満足させ
ることができ、光通信用の光源として好適である。さら
に、出力特性や応答特性の性能は、上記発光層を多重量
子井戸構造とすることにより、一層優れたものとなる。
発光領域における発光層が凹凸状に成形されており、そ
の凹凸状に沿ってオーミック電極が形成されてなる構造
であるため、発光領域に注入される電流の密度が低くな
り、高出力に至るまで電流−光出力特性の直線性がよ
く、従来よりも利用可能な発光強度の最大値が大きくな
るので、信号の伝送速度の上限をより高くすることがで
きる。従って、高出力且つ高応答速度の何れも満足させ
ることができ、光通信用の光源として好適である。さら
に、出力特性や応答特性の性能は、上記発光層を多重量
子井戸構造とすることにより、一層優れたものとなる。
【図１】本発明に係る半導体発光装置を適用したＬＥＤ
の一例を示す模式断面図である。
の一例を示す模式断面図である。
【図２】そのＬＥＤにおける凹凸形状部分を拡大して示
す模式断面図である。
す模式断面図である。
【図３】そのＬＥＤにおける凸部の配置の一例を示す模
式平面図である。
式平面図である。
【図４】そのＬＥＤの発光層を拡大して示す模式断面図
である。
である。
【図５】量子井戸構造をなす発光層のエネルギーバンド
構造を示す模式図である。
構造を示す模式図である。
【図６】本発明に係る半導体発光装置を適用したモノリ
シックレンズ型のＬＥＤの例を示す模式断面図である。
シックレンズ型のＬＥＤの例を示す模式断面図である。
【図７】本発明に係る半導体発光装置を適用した球レン
ズ付型のＬＥＤの例を示す模式断面図である。
ズ付型のＬＥＤの例を示す模式断面図である。
【図８】凸部の配置の他の例を示す模式平面図である。
【図９】従来のＬＥＤの模式断面図である。
１０ 半導体基板 １１ 凸部 ２０ 半導体多層膜 ２２ 発光層 ４０ ｐ−電極（オーミック電極） １００，１１０，１２０ ＬＥＤ（半導体発光装置）
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に発光層を有する半導体多
層膜よりなる発光領域が形成され、さらにその上にオー
ミック電極が形成されてなる半導体発光装置において、
少なくとも前記発光領域における前記発光層は、複数の
凸部又は複数の凹部を有する凹凸状に成形されており、
その凹凸状に沿って前記オーミック電極が形成されてい
ることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】 上記発光層は、比較的小さな禁制帯幅の
領域と比較的大きな禁制帯幅の領域とが交互に設けられ
てなる多重量子井戸構造になっていることを特徴とする
請求項１記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15759293A JPH0715033A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15759293A JPH0715033A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715033A true JPH0715033A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15653085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15759293A Pending JPH0715033A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715033A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004114420A1 (ja) * | 2003-06-18 | 2004-12-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 発光装置 |
| US6946687B2 (en) | 2000-07-10 | 2005-09-20 | Osram Gmbh | Radiation-emitting semiconductor chip with a radiation-emitting active layer |
| EP1784873A2 (en) * | 2004-08-06 | 2007-05-16 | Northrop Grumman Corporation | Semiconductor light source and method of making |
| JP2007142483A (ja) * | 1996-03-22 | 2007-06-07 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 発光素子 |
| KR100755658B1 (ko) * | 2006-03-09 | 2007-09-04 | 삼성전기주식회사 | 발광다이오드 패키지 |
| KR20140137226A (ko) * | 2013-05-22 | 2014-12-02 | 엘지디스플레이 주식회사 | 발광 다이오드 및 이의 제조방법 |
| JP2018006687A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | 国立大学法人京都大学 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP15759293A patent/JPH0715033A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007142483A (ja) * | 1996-03-22 | 2007-06-07 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 発光素子 |
| JP2011029667A (ja) * | 1996-03-22 | 2011-02-10 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 発光素子 |
| US6946687B2 (en) | 2000-07-10 | 2005-09-20 | Osram Gmbh | Radiation-emitting semiconductor chip with a radiation-emitting active layer |
| WO2004114420A1 (ja) * | 2003-06-18 | 2004-12-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 発光装置 |
| EP1784873A2 (en) * | 2004-08-06 | 2007-05-16 | Northrop Grumman Corporation | Semiconductor light source and method of making |
| EP1784873A4 (en) * | 2004-08-06 | 2011-05-18 | Northrop Grumman Systems Corp | SEMICONDUCTOR LIGHT SOURCE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME |
| KR100755658B1 (ko) * | 2006-03-09 | 2007-09-04 | 삼성전기주식회사 | 발광다이오드 패키지 |
| KR20140137226A (ko) * | 2013-05-22 | 2014-12-02 | 엘지디스플레이 주식회사 | 발광 다이오드 및 이의 제조방법 |
| JP2018006687A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | 国立大学法人京都大学 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
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