JPH0832111A - Semiconductor light emitting element as well as light emitting device, photodetector, optical information processor, and photocoupler utilizing the element - Google Patents

Semiconductor light emitting element as well as light emitting device, photodetector, optical information processor, and photocoupler utilizing the element

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JPH0832111A
JPH0832111A JP18627594A JP18627594A JPH0832111A JP H0832111 A JPH0832111 A JP H0832111A JP 18627594 A JP18627594 A JP 18627594A JP 18627594 A JP18627594 A JP 18627594A JP H0832111 A JPH0832111 A JP H0832111A
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JP
Japan
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light emitting
layer
emitting device
semiconductor
current
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Application number
JP18627594A
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Japanese (ja)
Inventor
Masashi Yanagase
雅司 柳ケ瀬
Hiroshi Imamoto
浩史 今本
Toshiyuki Takahashi
敏幸 高橋
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Publication of JPH0832111A publication Critical patent/JPH0832111A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a highly reliable semiconductor light emitting element having a high luminous efficiency. CONSTITUTION:An n-AlGaln lower clad layer 2, p<->-GaInP active layer 3, p- AlGaInP upper clad layer 4, lower p-AlGaAs current diffusing layer 5, high- resistance layer 6, and upper p-AlGaAs current diffusing layer 5 are successively formed on an n-GaAs substrate 1 by growing crystals. The high-resistance layer 6 is formed by temporarily changing the dopant from Zn to Mg. Therefore, the electric current injected from a p-side electrode is sufficiently diffused in the lateral direction in cross section by the layer 6 and injected to nearly all area of the active layer 3. Since the layer 6 can be formed in a thin layer, the injected current can be increased without increasing the electrical resistance of a light emitting element. Since the layer 6 is thin, in addition, a semiconductor layer having excellent crystallinity can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子並びに当
該半導体発光素子を利用した発光装置、光学検知装置、
光学情報処理装置及び光結合装置に関する。具体的に
は、光通信又は光情報処理等の分野で重要である高効
率、高出力の表面出射型半導体発光素子と、それらの半
導体発光素子を用いた発光装置、光学検知装置、光学的
情報処理装置及び光結合装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device, a light emitting device using the semiconductor light emitting device, an optical detecting device,
The present invention relates to an optical information processing device and an optical coupling device. Specifically, a high-efficiency, high-power surface emitting semiconductor light emitting element, which is important in the field of optical communication or optical information processing, and a light emitting device using the semiconductor light emitting element, an optical detection device, and optical information. The present invention relates to a processing device and an optical coupling device.

【0002】[0002]

【従来の技術】発光効率の向上ならびに光出力の高出力
化を目指した半導体発光素子の一つとして、特開平3−
171679号公報に開示されたものがある。この発光
素子Nの断面構造を図16に示す。発光素子Nは、n−
GaAs基板61の上にn−InGaAlP下クラッド
層62、InGaAlP活性層63、p−InGaAl
P上クラッド層64、p−GaAlAs電流拡散層65
及びp−GaAsキャップ層66が順次積層され、この
キャップ層66の上にAu−Znからなるp側電極67
及びn−GaAs基板61の下面にAu−Geからなる
n側電極68が形成されている。
2. Description of the Related Art As one of semiconductor light emitting devices aiming at improvement of light emission efficiency and high light output, Japanese Laid-Open Patent Publication No.
There is one disclosed in Japanese Patent No. 171679. The cross-sectional structure of this light emitting element N is shown in FIG. The light emitting element N is n-
On the GaAs substrate 61, an n-InGaAlP lower clad layer 62, an InGaAlP active layer 63, and p-InGaAl.
P upper clad layer 64, p-GaAlAs current spreading layer 65
And a p-GaAs cap layer 66 are sequentially stacked, and a p-side electrode 67 made of Au-Zn is formed on the cap layer 66.
An n-side electrode 68 made of Au-Ge is formed on the lower surface of the n-GaAs substrate 61.

【0003】この発光素子Nにおいて、p側電極67か
ら注入された電流は図16の破線で示すように電流拡散
層65において断面横方向に拡散され、p側電極67直
下に流れる電流割合が減少し、p側電極67の周辺領域
に対応する活性層63に注入される電流が増加する。こ
の結果、活性層63で発光された光のうちp側電極領域
により遮られる発光量が減少するとともにp側電極67
の周辺領域からの発光量が増加し、発光素子Nの発光効
率が向上する。
In the light emitting device N, the current injected from the p-side electrode 67 is diffused in the lateral direction of the cross section in the current diffusion layer 65 as shown by the broken line in FIG. 16, and the proportion of the current flowing directly below the p-side electrode 67 is reduced. However, the current injected into the active layer 63 corresponding to the peripheral region of the p-side electrode 67 increases. As a result, the amount of light emitted from the active layer 63 that is blocked by the p-side electrode region is reduced and the p-side electrode 67 is reduced.
The amount of light emitted from the peripheral region of the light emitting element N increases and the light emitting efficiency of the light emitting element N improves.

【0004】ここにおいて、電流拡散層65において注
入された電流を横方向に十分に拡散させるためには、電
流拡散層65の厚さを十分に大きくする必要がある。し
かし、電流拡散層65の厚さを大きくすれば、電流拡散
層65の抵抗が大きくなり注入電流が減少する。このた
め、発光素子Nにあっては抵抗率の低い材料を用いて電
流拡散層65を構成している。
Here, in order to sufficiently diffuse the current injected in the current diffusion layer 65 in the lateral direction, it is necessary to make the thickness of the current diffusion layer 65 sufficiently large. However, if the thickness of the current diffusion layer 65 is increased, the resistance of the current diffusion layer 65 increases and the injection current decreases. Therefore, in the light emitting element N, the current diffusion layer 65 is made of a material having a low resistivity.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、抵抗率
の低い材料を用いたとしても比較的厚い電流拡散層65
を形成する必要があるため、結晶性に優れた電流拡散層
65を成長させにくいという問題点があった。また、電
流拡散層65と上クラッド層64などとの熱膨張係数の
違いによるストレスが大きく発光素子Nの信頼性にも問
題があった。さらには、電流拡散層65の成長時間の増
加に伴い、製造コストが高くなるという問題点があっ
た。
However, even if a material having a low resistivity is used, the current spreading layer 65 having a relatively large thickness is used.
Therefore, there is a problem in that it is difficult to grow the current diffusion layer 65 having excellent crystallinity. In addition, the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the current diffusion layer 65 and the upper cladding layer 64 is large, and there is a problem in the reliability of the light emitting element N. Further, there is a problem that the manufacturing cost increases as the growth time of the current diffusion layer 65 increases.

【0006】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、厚い膜厚の
電流拡散層を用いることなく注入電流を横方向に拡散さ
せることにより上記問題点を解決することを目的として
いる。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional example, and an object thereof is to diffuse an injection current in a lateral direction without using a thick current diffusion layer. The purpose is to solve the above problems.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体発
光素子は、基板の上方に活性層が形成され、活性層上に
複数の半導体層が積層され、当該半導体層上に部分的に
表面電極が形成され、基板の下方に裏面電極が形成され
た表面出射型の半導体発光素子において、活性層と表面
電極との間の前記半導体層内に高抵抗層を設けたことを
特徴としている。
According to a first semiconductor light emitting device of the present invention, an active layer is formed above a substrate, a plurality of semiconductor layers are laminated on the active layer, and the semiconductor layer is partially formed on the semiconductor layer. A front emission type semiconductor light emitting device in which a front surface electrode is formed and a back surface electrode is formed below a substrate is characterized in that a high resistance layer is provided in the semiconductor layer between an active layer and the front surface electrode. .

【0008】このとき、前記高抵抗層を表面電極と活性
層との間の電流経路の一部領域を横断するように形成す
ることとしてもよい。また、前記表面電極の電流注入領
域の直下の少なくとも全体もしくは一部に設けることと
してもよい。
At this time, the high resistance layer may be formed so as to cross a partial region of a current path between the surface electrode and the active layer. Further, it may be provided on at least the whole or a part immediately below the current injection region of the surface electrode.

【0009】本発明の第2の半導体発光素子は、基板の
上方に活性層が形成され、活性層上に複数の半導体層が
積層され、当該半導体層上に部分的に表面電極が形成さ
れ、基板の下方に裏面電極が形成された表面出射型の半
導体発光素子において、前記半導体層内に当該半導体層
と逆導電型の逆導電層を形成し、逆導電層に独立して電
圧印加可能としたことを特徴としている。
In a second semiconductor light emitting device of the present invention, an active layer is formed above a substrate, a plurality of semiconductor layers are laminated on the active layer, and a surface electrode is partially formed on the semiconductor layer. In a front emission type semiconductor light emitting device having a back electrode formed below a substrate, a reverse conductive layer having a reverse conductivity type to the semiconductor layer is formed in the semiconductor layer, and voltage can be independently applied to the reverse conductive layer. It is characterized by having done.

【0010】上記半導体発光素子にあっては、前記活性
層に注入する注入電流の流れる領域を制限する電流狭窄
構造を設けてもよい。また、前記基板と前記活性層との
間に多層反射膜を設けるのが好ましい。
In the above semiconductor light emitting device, a current constriction structure may be provided to limit a region where an injection current injected into the active layer flows. Further, it is preferable to provide a multilayer reflective film between the substrate and the active layer.

【0011】本発明の第1の発光装置は本発明の半導体
発光素子と当該半導体発光素子の出射光を略平行光に変
換するレンズとから構成され、本発明の発光装置は本発
明の半導体発光素子と当該半導体発光素子の出射光を集
束させるレンズとから構成される。
The first light emitting device of the present invention comprises the semiconductor light emitting element of the present invention and a lens for converting the emitted light of the semiconductor light emitting element into substantially parallel light. The light emitting device of the present invention is the semiconductor light emitting device of the present invention. It is composed of an element and a lens that focuses the emitted light of the semiconductor light emitting element.

【0012】また、本発明の光学情報処理装置は、本発
明の発光装置と当該発光装置の出射光を走査する走査手
段と受光手段とを備えている。
Further, the optical information processing apparatus of the present invention comprises the light emitting device of the present invention, a scanning means for scanning the emitted light of the light emitting device, and a light receiving means.

【0013】さらに、本発明の光結合装置は、本発明の
発光装置と当該発光装置の出射光を反射する反射手段と
受光手段とを備えている。
Further, the optical coupling device of the present invention comprises the light emitting device of the present invention, a reflecting means for reflecting the light emitted from the light emitting device, and a light receiving means.

【0014】[0014]

【作用】本発明による第1の半導体発光素子は、活性層
と表面電極との間の半導体層内に高抵抗層を設けている
ので、表面電極から注入された電流は高抵抗層の存在に
よって半導体層の断面横方向に拡散される。この結果、
高抵抗層を通過した注入電流は活性層のほぼ全面にわた
って注入され、活性層で発光された光は表面電極周辺の
上面発光窓から効率よく出射させることができる。この
高抵抗層は高い抵抗値を有しているため、比較的薄い膜
厚で十分に横方向に拡散させることができる。したがっ
て、発光素子の信頼性が損なわれることなく半導体層を
形成することができる。また、高抵抗層の膜厚は薄いの
で表面電極と裏面電極との間の電気抵抗も小さくて済
み、大きな電流が注入されて発光素子の出力を高くする
ことができる。
In the first semiconductor light emitting device according to the present invention, since the high resistance layer is provided in the semiconductor layer between the active layer and the surface electrode, the current injected from the surface electrode depends on the existence of the high resistance layer. It is diffused in the lateral direction of the cross section of the semiconductor layer. As a result,
The injection current that has passed through the high resistance layer is injected over almost the entire surface of the active layer, and the light emitted in the active layer can be efficiently emitted from the top emission window around the surface electrode. Since this high resistance layer has a high resistance value, it can be sufficiently diffused laterally with a relatively thin film thickness. Therefore, the semiconductor layer can be formed without impairing the reliability of the light emitting element. Further, since the high resistance layer is thin, the electrical resistance between the front surface electrode and the back surface electrode can be small, and a large current can be injected to increase the output of the light emitting element.

【0015】このとき、表面電極と活性層との間の電流
経路の一部領域を横断するように高抵抗層を設けると、
注入された電流は高抵抗層の存在しない領域を流れるの
で、表面電極と裏面電極の間の電気抵抗をより小さくす
ることができる。このため、より大きな電流が注入さ
れ、さらに発光効率を高めることができる。
At this time, if the high resistance layer is provided so as to cross a partial region of the current path between the surface electrode and the active layer,
Since the injected current flows through the region where the high resistance layer does not exist, the electric resistance between the front surface electrode and the back surface electrode can be further reduced. Therefore, a larger current is injected, and the light emission efficiency can be further improved.

【0016】さらに、高抵抗層を表面電極の電流注入領
域直下の少なくとも全体若しくは一部に設けることにす
れば、表面電極から注入された電流がまっすぐに活性層
に流れるのを阻止し、発光窓と対応する活性層領域へ電
流を注入させることができる。したがって、より一層発
光素子の発光効率を高めることができる。特に、電流狭
窄構造をした発光素子にあっては、発光層と対応する活
性層領域の中心部にまで電流を注入させることができる
ので、いわゆるリング発光を解消し、均一な発光領域を
得ることができる。
Further, if the high-resistance layer is provided on at least the whole or part of the surface electrode immediately below the current injection region, the current injected from the surface electrode is prevented from flowing straight to the active layer, and the light emitting window is provided. Current can be injected into the active layer region corresponding to. Therefore, the luminous efficiency of the light emitting element can be further improved. In particular, in a light emitting device having a current confinement structure, a current can be injected into the central portion of the active layer region corresponding to the light emitting layer, so that so-called ring emission is eliminated and a uniform light emitting region is obtained. You can

【0017】本発明の第2の半導体発光素子にあって
は、活性層と表面電極との間の半導体層内に形成された
逆導電型の逆導電層は、電圧が印加されていない状態に
あっては高抵抗層として働き、表面電極から注入された
電荷は断面横方向に拡散され、逆導電層上面に蓄積され
る。このとき、逆導電層に電圧を印加すれば逆導電層は
低抵抗層へと変わり、横方向に拡散された状態で蓄積さ
れた電荷は一気に活性層に注入される。したがって第2
の発光素子にあっても、薄い逆導電層によって横方向に
十分電流拡散させることができ、信頼性のある高発光効
率及び高出力の発光素子とすることができる。
In the second semiconductor light emitting device of the present invention, the reverse conductive type reverse conductive layer formed in the semiconductor layer between the active layer and the surface electrode is in a state where no voltage is applied. It acts as a high resistance layer, and the charges injected from the surface electrode are diffused in the lateral direction of the cross section and accumulated on the upper surface of the reverse conductive layer. At this time, if a voltage is applied to the reverse conductive layer, the reverse conductive layer changes to a low resistance layer, and the charges accumulated in the laterally diffused state are injected into the active layer at once. Therefore the second
Even in the light emitting device, the thin reverse conductive layer can sufficiently diffuse current in the lateral direction, and can be a light emitting device with high reliability and high light emission efficiency.

【0018】また、電流狭窄構造の発光素子とすること
によって、発光窓に対応する活性層の領域に電流を注入
することができるので、さらに発光効率を高めることが
できる。
Further, since the light emitting device having the current confinement structure can inject current into the region of the active layer corresponding to the light emitting window, the light emitting efficiency can be further improved.

【0019】さらに基板と活性層との間に多層反射膜を
設けると、活性層から基板側へ出射された光を多層反射
膜で反射させることにより表面電極側から外部へ出射さ
せることができるので、より一層発光効率を向上させる
ことができる。
Further, if a multilayer reflective film is provided between the substrate and the active layer, the light emitted from the active layer to the substrate side can be reflected from the multilayer reflective film to be emitted to the outside from the surface electrode side. Moreover, the luminous efficiency can be further improved.

【0020】またこれらの半導体発光素子を発光装置や
光学検知装置、光学情報処理装置あるいは光結合装置に
用いることにより、高分解能化させることができる。
Further, by using these semiconductor light emitting elements in a light emitting device, an optical detection device, an optical information processing device or an optical coupling device, it is possible to increase the resolution.

【0021】[0021]

【実施例】図1に示すものは、本発明の一実施例である
発光素子Aを示す断面構造図である。2はn−AlGa
InP下クラッド層、3はp-−GaInP(もしくは
-−AlGaInP)活性層、4はp−AlGaIn
P上クラッド層、5はp−AlGaAs電流拡散層、6
は高抵抗層であって、発光素子AはGaAs基板1の上
に下クラッド層2、活性層3、上クラッド層4及び下側
の電流拡散層5を結晶成長させ、続いて高抵抗層6及び
上側の電流拡散層5をそれぞれ結晶成長させた後、さら
にその上にp+−GaAsキャップ層7が形成されてい
る。これらのp型半導体層(活性層3からキャップ層
7)には例えばドーパントとしてZnが用いられてお
り、高抵抗層6はその抵抗率が高くなるようにドーパン
トを例えばMgに一時的に変えることによって結晶成長
させ、薄い膜厚の高抵抗層6を形成しいる。なお、この
高抵抗層6は電流拡散層5よりも高抵抗であるが、通常
の駆動電圧では電流が流れない程の絶縁層ではない。次
いで、キャップ層7の上にはp側電極8が形成され、G
aAs基板1の下面にはn側電極9が形成されている。
EXAMPLE FIG. 1 is a sectional structural view showing a light emitting device A which is one example of the present invention. 2 is n-AlGa
InP lower cladding layer, 3 is a p -- GaInP (or p -- AlGaInP) active layer, and 4 is a p-AlGaIn
P upper clad layer, 5 is a p-AlGaAs current diffusion layer, 6
Is a high resistance layer, and in the light emitting device A, the lower clad layer 2, the active layer 3, the upper clad layer 4 and the lower current diffusion layer 5 are crystal-grown on the GaAs substrate 1, and then the high resistance layer 6 is formed. After crystal growth of the current diffusion layer 5 and the current diffusion layer 5 on the upper side, the p + -GaAs cap layer 7 is further formed thereon. Zn, for example, is used as a dopant in these p-type semiconductor layers (from the active layer 3 to the cap layer 7), and the high resistance layer 6 temporarily changes the dopant to, for example, Mg so as to increase its resistivity. Crystal growth is performed to form a thin high resistance layer 6. The high resistance layer 6 has a higher resistance than the current diffusion layer 5, but is not an insulating layer to which a current does not flow at a normal driving voltage. Then, a p-side electrode 8 is formed on the cap layer 7, and G
An n-side electrode 9 is formed on the lower surface of the aAs substrate 1.

【0022】この発光素子Aにおける計算によって求め
た注入電流の流れ方を図2(a)に示す。高抵抗層6に
あっては抵抗率が高く電流が流れにくくなっており、図
2(a)に示すように、p側電極8から注入された電流
(図中の破線。以下同じ)は、高抵抗層6の存在により
上側の電流拡散層5において断面横方向へ十分に拡散さ
れる。拡散された注入電流は活性層3のほぼ全域に注入
され、活性層3のほぼ全領域から光が発光される。した
がって、発光された光をp側電極8が形成されていない
表面領域つまり発光窓10から効率よく取り出すことが
できる。一方、電流拡散層65が形成されただけの高抵
抗層のない従来の発光素子Nにあっては、図2(b)に
示すように本発明の発光素子Aと同じの電流拡散層65
の厚さにした場合には横方向に十分に注入電流が拡散さ
れていないことが分かる。このように、電流拡散層5内
に高抵抗層6を設けることにより注入電流を断面横方向
に十分に拡散させ、発光効率を高めることができる。ま
た、高抵抗層6の膜厚を厚くすることなく注入された電
流を拡散させることができるので、p側電極8とn側電
極9との間の電気抵抗が大きくならず、注入電流を大き
くすることができるので発光素子Aの光出力をより大き
くすることもできる。さらに、結晶構造が比較的良好な
状態で高抵抗層6等を形成させることができるので、発
光素子Aの信頼性も損なわれることがない。
FIG. 2A shows how the injection current flows in the light emitting device A, which is obtained by calculation. In the high resistance layer 6, the resistivity is high and it is difficult for current to flow. As shown in FIG. 2A, the current injected from the p-side electrode 8 (broken line in the figure; the same applies hereinafter) is Due to the presence of the high resistance layer 6, the current diffusion layer 5 on the upper side is sufficiently diffused in the lateral direction of the cross section. The diffused injection current is injected into almost the entire area of the active layer 3, and light is emitted from almost the entire area of the active layer 3. Therefore, the emitted light can be efficiently extracted from the surface region where the p-side electrode 8 is not formed, that is, the light emitting window 10. On the other hand, in the conventional light emitting device N without the high resistance layer in which the current spreading layer 65 is simply formed, as shown in FIG. 2B, the same current spreading layer 65 as the light emitting device A of the present invention.
It can be seen that the injection current is not sufficiently diffused in the lateral direction when the thickness is set to. Thus, by providing the high resistance layer 6 in the current diffusion layer 5, the injected current can be sufficiently diffused in the lateral direction of the cross section, and the light emission efficiency can be improved. Further, since the injected current can be diffused without increasing the film thickness of the high resistance layer 6, the electric resistance between the p-side electrode 8 and the n-side electrode 9 does not increase, and the injection current increases. Therefore, the light output of the light emitting element A can be increased. Further, since the high resistance layer 6 and the like can be formed in a state where the crystal structure is relatively good, the reliability of the light emitting element A is not impaired.

【0023】上記発光素子Aにあってはドーパントを変
えることにより高抵抗層6を形成したが、ドーパントを
変えることなく異種のドーパントを加える、例えばZn
ドーパントにMgを加えることにより高抵抗層6を形成
することにしてもよく、ドーピング濃度を減らすことに
より高抵抗層6を形成することもできる。このように結
晶成長時にドーパントの種類を変えたり濃度を調整する
ことによって簡単に高抵抗層6を形成することができ、
製造コストを上げることなく発光素子Aを作製すること
ができる。特にドーパントを変えることにすれば薄い高
抵抗層6で注入電流を拡散させることができるので、発
光素子Aを薄くできる点で好都合である。また、これ以
外にも結晶成長された電流拡散層5に不純物イオンをイ
オン注入することによって高抵抗層6を形成してもよ
く、さらには他の異なる半導体材料を用いて高抵抗層6
を形成することとしてもよい。前者の方法によればイオ
ンの注入条件を変えることにより所望する領域に高抵抗
層6を簡単に形成できる点で好ましく、後者の方法によ
ればさらに薄い高抵抗層6を形成できる点で好ましい。
また、以下に述べるような多重量子障壁構造を用いるこ
とによりさらに薄い高抵抗層6を形成することもでき
る。
In the light emitting device A, the high resistance layer 6 is formed by changing the dopant, but a different kind of dopant is added without changing the dopant, for example Zn.
The high resistance layer 6 may be formed by adding Mg to the dopant, or the high resistance layer 6 may be formed by reducing the doping concentration. In this way, the high resistance layer 6 can be easily formed by changing the type of dopant or adjusting the concentration during crystal growth.
The light emitting element A can be manufactured without increasing the manufacturing cost. In particular, if the dopant is changed, the injection current can be diffused by the thin high resistance layer 6, which is advantageous in that the light emitting device A can be made thin. Alternatively, the high resistance layer 6 may be formed by implanting impurity ions into the crystal-grown current diffusion layer 5, and the high resistance layer 6 may be formed using another different semiconductor material.
May be formed. The former method is preferable in that the high resistance layer 6 can be easily formed in a desired region by changing the ion implantation conditions, and the latter method is preferable in that a further thin high resistance layer 6 can be formed.
Further, by using a multiple quantum barrier structure as described below, it is possible to form a thinner high resistance layer 6.

【0024】図3は本発明の別な実施例である発光素子
Bの断面構造図であって、高抵抗層6に多重量子障壁構
造を利用したものである。多重量子障壁構造とは、ポテ
ンシャルバリアの不連続点で量子力学的に反射する電子
波の特性を利用して、ポテンシャルバリアを仮想的に高
めたものをいい、ポテンシャルの異なるウエル層とバリ
ア層とが交互に積層されて構成される。この時、ウエル
層とバリア層との境目などのポテンシャル不連続点で電
子波の反射が起きるが、各反射点で反射された電子波の
位相が、それぞれ反射点が一つ移動する度にπのn倍
(n=1、2、3、…、の整数)ずつずれているときに
は、入射された電子波は共振し、強く反射される。すな
わち、ウエル層の厚さをd1、バリア層の厚さをd2
し、入射する電子波のエネルギーをEとすれば、 (2m1 *×(E−ΔEc))1/2×(d1/h) = (2m2 *×(E−ΔEc))1/2×(d2/h) = 1/4 の関係を満たすようにウエル層及びバリア層の材料及び
厚さを設計すれば、多重量子障壁構造を形成することが
できる。なおここで、m1 *、m2 *はそれぞれウエル層及
びバリア層における電子の有効質量、ΔEcは障壁ポテ
ンシャル、hはプランク定数である。また、伝導帯の電
子だけでなく価電子帯のホールについても同様なことが
言える。
FIG. 3 is a cross-sectional structural view of a light emitting device B according to another embodiment of the present invention, in which the high resistance layer 6 uses a multiple quantum barrier structure. The multi-quantum barrier structure is a structure in which the potential barrier is virtually enhanced by utilizing the characteristics of electron waves that are quantum mechanically reflected at the discontinuity points of the potential barrier. Are alternately laminated. At this time, an electron wave is reflected at a potential discontinuity point such as a boundary between the well layer and the barrier layer. The phase of the electron wave reflected at each reflection point changes by π each time the reflection point moves by one. When shifted by n times (n = 1, 2, 3, ...), the incident electron wave resonates and is strongly reflected. That is, if the thickness of the well layer is d 1 , the thickness of the barrier layer is d 2, and the energy of the incident electron wave is E, then (2m 1 * × (E−ΔEc)) 1/2 × (d 1 / h) = (2m 2 * × (E−ΔEc)) 1/2 × (d 2 / h) = 1/4 If the materials and thicknesses of the well layer and the barrier layer are designed so as to satisfy the relationship , A multiple quantum barrier structure can be formed. Here, m 1 * and m 2 * are effective masses of electrons in the well layer and the barrier layer, ΔEc is the barrier potential, and h is Planck's constant. The same applies to holes in the valence band as well as electrons in the conduction band.

【0025】具体的に説明すると発光素子Bにあって
は、ドーピングされていないAlxGa1-xInP(x=
0.7)層6aとドーピングされていないAlxGa1-x
nP(x=0.2)層6bが交互に10層ずつ積層されて多
重量子障壁構造をなし、高抵抗層6が形成されている。
この2種類の半導体層6a、6bは5原子層(mono lay
er)ずつ重なって一つの単位半導体層を構成しており、
この単位半導体層が繰り返し10ペア積層されて高抵抗
層6が構成されている。この多重量子障壁構造からなる
高抵抗層6によってp側電極8から注入された電流は断
面横方向に十分拡散される結果、発光素子Bの発光効率
を高めることができる。
More specifically, in the light emitting device B, undoped Al x Ga 1-x InP (x =
0.7) Layer 6a and undoped Al x Ga 1-x I
The nP (x = 0.2) layers 6b are alternately laminated by 10 layers to form a multiple quantum barrier structure, and the high resistance layer 6 is formed.
The two types of semiconductor layers 6a and 6b are five atomic layers
er) are overlapped with each other to form one unit semiconductor layer,
The high resistance layer 6 is configured by repeatedly stacking 10 pairs of the unit semiconductor layers. The current injected from the p-side electrode 8 is sufficiently diffused in the lateral direction of the cross section by the high resistance layer 6 having the multiple quantum barrier structure, so that the luminous efficiency of the light emitting element B can be improved.

【0026】多重量子障壁構造を利用した高抵抗層6に
あっては、上述したように適当な半導体材料及びウエル
層とバリア層の厚さや周期を選択することによって、所
望する条件の高抵抗層6を簡単に形成することができ、
特に本実施例のように数原子層の半導体層6a、6bを
10ペア程度繰り返して積層すればよいので、非常に薄
い高抵抗層6を形成できる点で有利である。
In the high resistance layer 6 utilizing the multiple quantum barrier structure, the high resistance layer under desired conditions can be obtained by selecting appropriate semiconductor materials and the thickness and period of the well layer and the barrier layer as described above. 6 can be easily formed,
In particular, as in the present embodiment, the semiconductor layers 6a and 6b of several atomic layers may be repeatedly laminated for about 10 pairs, which is advantageous in that a very thin high resistance layer 6 can be formed.

【0027】図4(a)に示すものは本発明の別な実施
例である発光素子Cを示す断面構造図であって、高抵抗
層6はp側電極8から注入された電流経路の一部領域を
横断するようにして電流拡散層5内に設けられている。
この高抵抗層6は、半導体チップ11(GaAs基板1
からキャップ層7)を形成した後に水素イオンを所定の
領域に層状にイオン注入することによって形成してあ
る。この発光素子Cにおいては図4(b)に示すように
p側電極8から注入された電流は高抵抗層6によって断
面横方向に拡散されるとともに、一部電流は高抵抗層6
の設けられていない電流拡散層5を通って活性層3に注
入される。このような構造にすれば注入された電流は高
抵抗層6の設けられていない領域を通るので、p側電極
8とn側電極9との間の電気抵抗が少なくなり活性層3
への注入電流が増加する結果、発光効率をさらに高める
ことができる。また、このように高抵抗層6を一部領域
に設けることで高抵抗層6両側に多くの注入電流が流
れ、発光窓10からの発光量を大きくすることができ
る。さらに、絶縁層を設ける場合に比べ、p側電極8と
n側電極9との間の電気抵抗が小さくなる点でも都合が
よい。
FIG. 4A is a sectional structural view showing a light emitting device C which is another embodiment of the present invention, in which the high resistance layer 6 is one of the current paths injected from the p-side electrode 8. It is provided in the current spreading layer 5 so as to cross the partial region.
The high resistance layer 6 is formed on the semiconductor chip 11 (GaAs substrate 1
Is formed by ion-implanting hydrogen ions into a predetermined region in layers. In this light emitting element C, as shown in FIG. 4B, the current injected from the p-side electrode 8 is diffused in the lateral direction of the cross section by the high resistance layer 6, and a part of the current is partially absorbed.
Is injected into the active layer 3 through the current spreading layer 5 not provided with. With such a structure, the injected current passes through the region where the high resistance layer 6 is not provided, so that the electric resistance between the p-side electrode 8 and the n-side electrode 9 is reduced and the active layer 3 is formed.
As a result of an increase in the injection current into the device, the light emission efficiency can be further improved. Further, by providing the high resistance layer 6 in a partial region as described above, a large amount of injection current flows on both sides of the high resistance layer 6 and the amount of light emitted from the light emitting window 10 can be increased. Further, it is also convenient in that the electric resistance between the p-side electrode 8 and the n-side electrode 9 becomes smaller than that when an insulating layer is provided.

【0028】このようなイオン注入法を用いれば、マス
ク形状を変えることにより簡単に所望する領域に高抵抗
層6を形成できる。このため、p側電極8から離れた領
域に高抵抗層6を設けないことも容易に可能であって、
図示したようにp側電極8の電流注入領域直下の全部領
域(一部の領域であってもよい)に設けることにすれ
ば、p側電極8から注入された電流がまっすぐ活性層3
に流れるのを防止し、発光窓10に対応する活性層3領
域に電流を注入することができるので、特に好都合であ
る。
By using such an ion implantation method, the high resistance layer 6 can be easily formed in a desired region by changing the mask shape. Therefore, it is possible to easily dispose the high resistance layer 6 in a region away from the p-side electrode 8,
As shown in the figure, if it is provided in the entire region (may be a partial region) immediately below the current injection region of the p-side electrode 8, the current injected from the p-side electrode 8 is straightened.
Is particularly advantageous because it can be prevented from flowing into the active layer 3 and current can be injected into the region of the active layer 3 corresponding to the light emitting window 10.

【0029】さらに、注入イオンの種類や注入エネルギ
ー強度、ドーズ量や注入後のアニール条件を適当に変え
ることにより、任意の高抵抗層6を容易に形成すること
ができる。
Further, by appropriately changing the type of implanted ions, the implantation energy intensity, the dose amount and the annealing conditions after implantation, it is possible to easily form an arbitrary high resistance layer 6.

【0030】図5に示すものは本発明のさらに別な実施
例である発光素子Dを示す断面構造図である。発光素子
Dにあってはn−GaAs基板1と下クラッド層2との
間に多層反射膜層12が設けられている。多層反射膜層
12は屈折率の異なる2つの半導体層、例えばn−Al
As層12aとn−AlGaAs層12bを交互に積層
した構造となっている。ここで、AlAs層12aの屈
折率をn1、AlGaAs層12bの屈折率をn2、活性
層3で発光された光の中心波長(真空中)をλとした
時、2つの半導体層12a、12bの膜厚d1、d2は d1 = λ/4n1 …… d2 = λ/4n2 …… となるように形成されている。
FIG. 5 is a sectional structural view showing a light emitting device D which is still another embodiment of the present invention. In the light emitting device D, the multilayer reflective film layer 12 is provided between the n-GaAs substrate 1 and the lower cladding layer 2. The multilayer reflective film layer 12 is composed of two semiconductor layers having different refractive indices, for example, n-Al.
It has a structure in which As layers 12a and n-AlGaAs layers 12b are alternately laminated. Here, when the refractive index of the AlAs layer 12a is n 1 , the refractive index of the AlGaAs layer 12b is n 2 , and the central wavelength (in vacuum) of the light emitted from the active layer 3 is λ, the two semiconductor layers 12a, The film thicknesses d 1 and d 2 of 12b are formed such that d 1 = λ / 4n 1 ... D 2 = λ / 4n 2 .

【0031】この多層反射膜層12によって活性層3か
らGaAs基板1方向へ出射された光は発光窓10へと
反射され、さらに発光効率を向上させることができる。
また、少しずつ異なる波長λ1,λ2,…,λiに対して d11=λ1/4n1、d12=λ1/4n2(第1番目の多層反射膜層) d21=λ2/4n1、d22=λ2/4n2(第2番目の多層反射膜層) ・ ・ ・ ・ di1=λi/4n1、di2=λi/4n2(第i番目の多層反射膜層) となるように数ペアずつのi層の多層反射膜層12を積
層することによりλ1からλiまでの波長を有するブロー
ドな光を反射させることができ、活性層3で発光された
幅広い波長の光を隈無く発光窓10から取り出すことが
できる。また、斜め入射光も効率よく反射することがで
きる。
Light emitted from the active layer 3 toward the GaAs substrate 1 is reflected by the multilayer reflective film layer 12 toward the light emitting window 10, and the light emitting efficiency can be further improved.
Further, different wavelengths lambda 1 little by little, λ 2, ..., λ d 11 = λ 1 / 4n 1, d 12 = λ 1 / 4n 2 ( 1st multilayer reflective film layer) with respect to i d 21 = λ 2 / 4n 1 , d 22 = λ 2 / 4n 2 (second multilayer reflective film layer) ・ ・ ・ ・ d i1 = λ i / 4n 1 , d i2 = λ i / 4n 2 (i-th multilayer) By laminating several pairs of i-layered multilayer reflective film layers 12 so as to form a reflective film layer), it is possible to reflect broad light having a wavelength from λ 1 to λ i , and the active layer 3 emits light. The generated light having a wide wavelength can be taken out from the light emitting window 10 without any trouble. Also, obliquely incident light can be efficiently reflected.

【0032】図6(a)は本発明のさらに別な実施例で
ある発光素子Eを示す断面構造図である。発光素子Eは
電流狭窄構造をしており、電流拡散層5の上に形成した
キャップ層7及び絶縁層13をエッチングして発光窓1
0を開口し、絶縁層13の上面全面に設けたp側電極8
を開口領域の内周域でキャップ層7に接触させてある。
この発光素子Eにあっては、p側電極8から注入された
電流は図6(b)に示すように、高抵抗層6で断面横方
向に拡散される結果、発光窓10に対応する活性層3の
領域に電流が注入される。従来、電流狭窄構造をした発
光素子においては、発光窓10に対応する活性層3の領
域、特に中心領域には電流が注入されにくく、いわゆる
リング発光を生じていたが、このように高抵抗層6を設
けることにより発光窓10に対応する活性層3の中心領
域まで注入電流を拡散することができ、均一な発光領域
を得ることができる点で特に効果が大きい。また図7に
示す発光素子Fのように、p側電極8からの電流経路を
妨げるようにしてp型電極の電流注入領域直下の領域
に、高抵抗層6を設けることとしてもよい。このような
構造の発光素子Fにあっては、活性層3の発光窓10に
対応する領域により多くの電流を注入することができ
る。
FIG. 6A is a sectional structural view showing a light emitting device E which is still another embodiment of the present invention. The light emitting element E has a current confinement structure, and the cap layer 7 and the insulating layer 13 formed on the current diffusion layer 5 are etched to form the light emitting window 1
P-side electrode 8 provided on the entire upper surface of the insulating layer 13 by opening 0
Are brought into contact with the cap layer 7 in the inner peripheral region of the opening region.
In the light emitting element E, the current injected from the p-side electrode 8 is diffused in the lateral direction of the cross section in the high resistance layer 6 as shown in FIG. Current is injected in the region of layer 3. Conventionally, in a light emitting device having a current constriction structure, current is hardly injected into the region of the active layer 3 corresponding to the light emitting window 10, particularly in the central region, and so-called ring light emission is generated. By providing 6, the injection current can be diffused to the central region of the active layer 3 corresponding to the light emission window 10, and a uniform light emission region can be obtained, which is particularly effective. Further, like the light emitting element F shown in FIG. 7, the high resistance layer 6 may be provided in a region immediately below the current injection region of the p-type electrode so as to obstruct the current path from the p-side electrode 8. In the light emitting device F having such a structure, a larger amount of current can be injected into the region of the active layer 3 corresponding to the light emitting window 10.

【0033】また、図8(a)に示すものは本発明のさ
らに別な実施例である発光素子Gの断面構造図であっ
て、電流拡散層5の上に形成されたキャップ層7及びp
側電極8をエッチングして発光窓10を開口してある。
また、高抵抗層6よりも下方の電流拡散層5には発光窓
10と対応する領域の外周領域に絶縁層13が形成して
あって、絶縁層13の内周領域が電流経路領域となった
電流狭窄構造となっている。この発光素子Gにあって
は、電流狭窄構造を構成する絶縁層13よりも上方に高
抵抗層6が形成されており、p側電極8から注入された
電流は図8(b)に示すように、高抵抗層6によって断
面横方向に拡散され(この場合は電流経路に向う。)、
拡散された電流は絶縁層13に囲まれた電流経路領域に
流れ、活性層3の発光窓10と対向する領域近傍に注入
される。この結果、高抵抗層6によって発光窓10に対
応する領域よりも外側の注入電流は絶縁層13によって
電流経路領域に集められ、活性層3に流れる電流量が多
くなる。したがって、さらに発光素子Gの発光量を増や
すことができ、発光効率をより一層高めることができ
る。
FIG. 8A is a sectional structural view of a light emitting device G which is still another embodiment of the present invention, in which the cap layer 7 and p formed on the current diffusion layer 5 are formed.
The side electrode 8 is etched to open the light emitting window 10.
Further, the current diffusion layer 5 below the high resistance layer 6 has the insulating layer 13 formed in the outer peripheral region of the region corresponding to the light emitting window 10, and the inner peripheral region of the insulating layer 13 becomes the current path region. It has a current constriction structure. In this light emitting element G, the high resistance layer 6 is formed above the insulating layer 13 forming the current constriction structure, and the current injected from the p-side electrode 8 is as shown in FIG. And is diffused laterally in the cross section by the high resistance layer 6 (in this case, toward the current path),
The diffused current flows into the current path region surrounded by the insulating layer 13 and is injected in the vicinity of the region of the active layer 3 facing the light emitting window 10. As a result, the injected current outside the region corresponding to the light emitting window 10 is collected by the high resistance layer 6 in the current path region by the insulating layer 13, and the amount of current flowing through the active layer 3 increases. Therefore, the light emission amount of the light emitting element G can be further increased, and the light emission efficiency can be further enhanced.

【0034】電流狭窄構造は、発光素子Eのようにp側
電極8直下に絶縁層13を設けたり、発光素子Gのよう
に電流拡散層5に絶縁層13を設けることにより形成す
ることができる。絶縁層13は例えば水素イオンを電流
拡散層5などにイオン注入したり、ドーパントを注入し
ながら結晶成長させることによって設けることができる
が、発光素子Gのように高抵抗層6より下方で活性層3
により近いところに電流狭窄構造を形成した方がより狭
窄効果は大きく働くという利点がある。
The current constriction structure can be formed by providing the insulating layer 13 immediately below the p-side electrode 8 as in the light emitting element E or by providing the insulating layer 13 in the current diffusion layer 5 as in the light emitting element G. . The insulating layer 13 can be provided, for example, by ion-implanting hydrogen ions into the current diffusion layer 5 or the like, or by performing crystal growth while injecting a dopant. However, like the light-emitting element G, the insulating layer 13 is located below the high resistance layer 6 and is an active layer. Three
There is an advantage that the current constriction structure is formed closer to the point where the current constriction effect is greater.

【0035】また図9に示すように、第1の実施例であ
る発光素子Aと同様にして結晶成長により半導体チップ
14(GaAs基板1からキャップ層7)を得た後、発
光窓10を除く領域において半導体チップ14のキャッ
プ層7から下クラッド層2に至る領域をエッチングして
発光窓10の下にメサ部15を形成し、メサ部15の外
周面からGaAs基板1の上面にわたる領域にSiO2
などの絶縁層13を形成し、絶縁層13の上からメサ部
15の外周面にp側電極8を形成するとともにp側電極
8をキャップ層7の上面外周に接触させることとしても
よい。この発光素子Hによると、p側電極8から注入さ
れた電流が流れない半導体チップ14領域をエッチング
除去されているので電流狭窄効果を最も高くすることが
でき、発光素子Hの発光効率をさらに向上させることが
できる。
Further, as shown in FIG. 9, after the semiconductor chip 14 (from the GaAs substrate 1 to the cap layer 7) is obtained by crystal growth in the same manner as the light emitting device A of the first embodiment, the light emitting window 10 is removed. In the region, the region from the cap layer 7 of the semiconductor chip 14 to the lower clad layer 2 is etched to form the mesa portion 15 under the light emitting window 10, and SiO 2 is formed in the region extending from the outer peripheral surface of the mesa portion 15 to the upper surface of the GaAs substrate 1. 2
Alternatively, the p-side electrode 8 may be formed on the outer peripheral surface of the mesa portion 15 from above the insulating layer 13, and the p-side electrode 8 may be brought into contact with the outer periphery of the upper surface of the cap layer 7. According to the light emitting device H, the region of the semiconductor chip 14 where the current injected from the p-side electrode 8 does not flow is removed by etching, so that the current constriction effect can be maximized, and the light emitting efficiency of the light emitting device H is further improved. Can be made.

【0036】図10に示すものは本発明のさらに別な実
施例である発光素子Iを示す断面構造図である。発光素
子Iは、n−GaAs基板1の上にn−AlGaInP
下クラッド層2、p-−AlGaInPもしくはp-−G
aInP活性層3、p−AlGaInP上クラッド層
4、下側のp−AlGaAs電流拡散層5を結晶成長
し、続いて、n型の逆導電層16、上側のp−AlGa
As電流拡散層5及びp+−GaAsキャップ層7を順
次結晶成長して半導体チップ17を得た後、半導体チッ
プ17のp側電極8を形成する領域を除くキャップ層7
を除去するとともに、逆導電層16までの上側の電流拡
散層5を一部除去してある。p型半導体層(活性層3か
らキャップ層7)は例えばZnをドープしながら結晶成
長させることにより形成され、ドーパントをZnからS
iに一時的に変えて結晶成長させることにより逆導電型
の逆導電層16が形成されている。上側の電流拡散層5
が除去されて露出された逆導電層16上面にはゲート電
極18が形成されていて、外部からゲート電圧を印加す
ることができるようになっている。また、キャップ層7
上面にはp側電極8が、GaAs基板1の下にはn側電
極9がそれぞれ形成されている。
FIG. 10 is a sectional structural view showing a light emitting device I which is still another embodiment of the present invention. The light emitting device I is composed of n-AlGaInP on the n-GaAs substrate 1.
Lower cladding layer 2, p -- AlGaInP or p -- G
The aInP active layer 3, the p-AlGaInP upper cladding layer 4, and the lower p-AlGaAs current diffusion layer 5 are crystal-grown, and subsequently, the n-type reverse conductive layer 16 and the upper p-AlGa are formed.
After crystallizing the As current diffusion layer 5 and the p + -GaAs cap layer 7 sequentially to obtain the semiconductor chip 17, the cap layer 7 of the semiconductor chip 17 excluding the region where the p-side electrode 8 is formed.
And the current diffusion layer 5 on the upper side up to the reverse conductive layer 16 is partially removed. The p-type semiconductor layer (active layer 3 to cap layer 7) is formed by crystal growth while doping Zn, for example, and the dopant is changed from Zn to S.
The reverse conductive layer 16 of the reverse conductive type is formed by temporarily changing to i and growing the crystal. Upper current spreading layer 5
A gate electrode 18 is formed on the upper surface of the reverse conductive layer 16 which is exposed by removing the gate electrode 18 so that a gate voltage can be applied from the outside. In addition, the cap layer 7
A p-side electrode 8 is formed on the upper surface, and an n-side electrode 9 is formed below the GaAs substrate 1.

【0037】この発光素子Iにあっては、ゲート電極1
8にゲート電圧が印加されていない状態にあっては、逆
導電層16とその下の電流拡散層5の間が逆バイアスと
なって逆導電層16は絶縁層に近い高抵抗層として働
き、電流がほどんど流れない状態となっている。このた
め、p側電極8から注入された電荷は、図11(a)に
示すようにあたかもダムのごとく逆導電層16によって
せき止められ、電流拡散層5の断面横方向に拡散され逆
導電層16上面に蓄積される。この後、正のゲート電圧
をゲート電極18に印加すると、逆導電層16は低抵抗
層となって導電性となり、サイリスタにゲートオン信号
が印加されたのと同様な働きを示し、図11(b)に示
すように逆導電層16上面に蓄積された電荷は横方向に
拡散された状態で一気に活性層3に注入される。この結
果、活性層3のほとんどの領域において電荷が一気に流
れ込み、発光素子Iの発光効率や最大光出力を高めるこ
とができる。
In this light emitting element I, the gate electrode 1
When the gate voltage is not applied to 8, the reverse conductive layer 16 and the current diffusion layer 5 thereunder are reverse biased, and the reverse conductive layer 16 functions as a high resistance layer close to the insulating layer. The current is almost not flowing. Therefore, the charges injected from the p-side electrode 8 are dammed by the reverse conductive layer 16 like a dam as shown in FIG. 11A, diffused in the lateral direction of the cross section of the current diffusion layer 5, and are reversed. Accumulates on the upper surface. After that, when a positive gate voltage is applied to the gate electrode 18, the reverse conductive layer 16 becomes a low resistance layer and becomes conductive, exhibiting the same function as the gate-on signal is applied to the thyristor, as shown in FIG. ), Charges accumulated on the upper surface of the reverse conductive layer 16 are injected into the active layer 3 all at once in a state of being diffused in the lateral direction. As a result, charges flow into the active layer 3 at a stretch, and the luminous efficiency and maximum light output of the light emitting device I can be increased.

【0038】なおこの発光素子Iにあっては、ゲート電
圧を印加した状態にしておくと逆導電層16は低抵抗層
として働くので、p側電極8から注入された電荷は逆導
電層16上面に蓄積されない。このため、横方向に拡散
されることなく注入電流がp側電極8から活性層3へと
流れ、図11(c)に示すようにp側電極8直下の活性
層3領域近傍にのみ電流が注入されるようになる。した
がって、ゲート電極18にパルス状電圧を印加してパル
ス光源として利用するのが望ましい。
In the light emitting device I, the reverse conductive layer 16 acts as a low resistance layer when the gate voltage is applied, so that the charges injected from the p-side electrode 8 are on the upper surface of the reverse conductive layer 16. Does not accumulate in. Therefore, the injected current flows from the p-side electrode 8 to the active layer 3 without being laterally diffused, and the current flows only in the vicinity of the active layer 3 region directly below the p-side electrode 8 as shown in FIG. 11C. Will be injected. Therefore, it is desirable to apply a pulsed voltage to the gate electrode 18 and use it as a pulsed light source.

【0039】また、逆導電層16の形成にあっては不純
物をドープしながら結晶成長させるのみならず、半導体
チップ17を結晶成長させた後にイオン注入を行なうこ
とによってもよい。イオン注入することにすれば、単一
なドーパントでもって結晶成長を簡単に行なうことがで
きるという利点がある。さらには、異なる半導体材料を
用いて逆導電層16を形成することもでき、この場合に
は、適当なエッチャントを用いることによって逆導電層
16をエッチストップ層として利用することができるの
で、簡単に上側の電流拡散層5を除去することができ
る。
Further, in forming the reverse conductive layer 16, not only crystal growth may be performed while doping impurities, but also ion implantation may be performed after crystal growth of the semiconductor chip 17. Ion implantation has an advantage that crystal growth can be easily performed with a single dopant. Further, the reverse conductive layer 16 can be formed by using different semiconductor materials. In this case, the reverse conductive layer 16 can be used as an etch stop layer by using an appropriate etchant, so that the reverse conductive layer 16 can be easily formed. The upper current spreading layer 5 can be removed.

【0040】また、図示はしないが、発光素子Eや発光
素子Gなどのように電流狭窄構造をした発光素子に逆導
電層を形成させることとしてもよい。この場合も、発光
窓に対応する活性層3の領域、特に中心領域に十分に電
流を注入させることができるので、より発光効率を高め
リング発光を解消させる点で効果も大きいのはいうまで
もない。
Although not shown, the reverse conductive layer may be formed on a light emitting element having a current constriction structure such as the light emitting element E or the light emitting element G. In this case as well, it is needless to say that the current can be sufficiently injected into the region of the active layer 3 corresponding to the light emitting window, particularly in the central region, so that the light emitting efficiency is further enhanced and the ring light emission is eliminated. Absent.

【0041】以上の各実施例においては、p型の半導体
層(活性層3からキャップ層7)を用いて説明したが、
もちろんn型の半導体層を用いて発光素子を形成するこ
ともできる。また、高抵抗層6や逆導電層16は電流拡
散層5内に設けてあるが、必ずしも電流拡散層5内に設
ける必要もなく電流拡散層5の上側若しくは下側など活
性層3とキャップ層7との間に設けておけば、p側電極
8から注入された電流を断面横方向に拡散することがで
きる。また、電流拡散層5を設けることにより高抵抗層
6や逆導電層16の効果をより高めることができるが、
電流拡散層5を設ける必要は必ずしもない。また、絶縁
層13を下クラッド層2などに設けるなど電流狭窄構造
を活性層3よりも下方に設けることとしてもよい。
In each of the above-mentioned embodiments, the p-type semiconductor layer (active layer 3 to cap layer 7) is used for explanation.
Of course, a light emitting element can also be formed using an n-type semiconductor layer. Further, although the high resistance layer 6 and the reverse conductive layer 16 are provided in the current diffusion layer 5, they do not necessarily have to be provided in the current diffusion layer 5, such as the upper side or the lower side of the current diffusion layer 5 and the active layer 3 and the cap layer. If it is provided in between, the current injected from the p-side electrode 8 can be diffused in the lateral direction of the cross section. Further, the effect of the high resistance layer 6 and the reverse conductive layer 16 can be further enhanced by providing the current diffusion layer 5, but
It is not always necessary to provide the current spreading layer 5. Further, the current constriction structure may be provided below the active layer 3 by providing the insulating layer 13 in the lower cladding layer 2 or the like.

【0042】このように本発明にあっては、高い発光効
率でしかも出力の大きい小型の発光素子を提供すること
ができる。特に電流狭窄構造をしたものにあっては、高
出力の微小発光径の発光素子とすることができる。した
がって、このような発光素子を利用することにより、高
い分解能を有する高性能な光学装置を提供することがで
きる。以下にその具体例について説明する。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a small-sized light emitting device which has a high luminous efficiency and a large output. In particular, a device having a current constriction structure can be used as a light emitting device having a high output and a small light emitting diameter. Therefore, by using such a light emitting element, a high-performance optical device having high resolution can be provided. A specific example will be described below.

【0043】図12は本発明の半導体発光素子21を利
用した光学式距離センサJの概略を示す説明図である。
この光学式距離センサJは、本発明の発光素子21及び
コリメートレンズ22からなる投光部と、受光レンズ2
3及び位置検出素子24からなる受光部とから構成され
ている。
FIG. 12 is an explanatory view showing the outline of an optical distance sensor J using the semiconductor light emitting device 21 of the present invention.
The optical distance sensor J includes a light projecting portion including a light emitting element 21 and a collimating lens 22 of the present invention, and a light receiving lens 2.
3 and a light receiving portion including the position detecting element 24.

【0044】また、図12は当該距離センサJによって
対象物25が有する凹凸の段差qを計測する場合を表わ
している。半導体発光素子21から出射された光はコリ
メートレンズ22で平行光化された後、対象物25上に
照射されてビームスポットSP1、SP2を生成し、それ
ぞれビームスポットSP1、SP2の反射像を位置検出素
子24上に結像させる。これらの結像位置は、位置検出
素子24の信号線26、27で得た信号比をもって検出
でき、その位置ずれ量より三角測量の原理を用いて段差
qが算出される。
FIG. 12 shows a case where the distance sensor J measures the unevenness q of the unevenness of the object 25. The light emitted from the semiconductor light emitting device 21 is collimated by the collimator lens 22 and then irradiated onto the object 25 to generate beam spots SP 1 and SP 2, which are reflected by the beam spots SP 1 and SP 2 , respectively. An image is formed on the position detecting element 24. These image forming positions can be detected by the signal ratio obtained by the signal lines 26 and 27 of the position detecting element 24, and the step q is calculated from the position shift amount using the principle of triangulation.

【0045】本発明の半導体発光素子21は、高出力で
かつ微小発光径のものである。通常の発光ダイオードす
なわちその光の出射面積が350μm角程度あるので、
長距離の検出や高精度の検出は難しいが、このような距
離センサJに本発明による半導体発光素子21を用いれ
ば、長距離検出が可能で、しかもビームスポット径が小
さく、分解能を向上させることができる。レーザーダイ
オードを用いれば、長距離で高精度の検出が可能になる
が、レーザー光線を用いるためにその安全面で問題があ
る。これに対し、本発明の半導体発光素子21のような
構造の高出力、微小発光径の発光ダイオードを作製すれ
ば、 長距離でも検出可能で、しかもビームスポット径
が小さく、分解能も高い安全な素子を得ることができ
る。
The semiconductor light emitting device 21 of the present invention has a high output and a small light emission diameter. Since a normal light emitting diode, that is, the emission area of the light is about 350 μm square,
It is difficult to detect a long distance or highly accurate, but if the semiconductor light emitting device 21 according to the present invention is used for such a distance sensor J, long distance detection is possible, and further, the beam spot diameter is small and the resolution is improved. You can If a laser diode is used, high-precision detection can be performed over a long distance, but there is a problem in safety because a laser beam is used. On the other hand, if a light emitting diode with a high output and a small light emitting diameter having a structure like the semiconductor light emitting element 21 of the present invention is manufactured, it is possible to detect even at a long distance, and the beam spot diameter is small, and the resolution is high. Can be obtained.

【0046】図13は本発明による半導体発光素子31
を用いたバーコードリーダKを示す斜視図である。この
バーコードリーダKは、半導体発光素子31、投光側集
光レンズ32、回転多面鏡33、回転多面鏡33を一定
方向に一定速度で回転させるスキャナモータ34、等速
走査レンズ35、受光側集光レンズ36、受光素子37
から構成されている。
FIG. 13 shows a semiconductor light emitting device 31 according to the present invention.
It is a perspective view which shows the barcode reader K using. This bar code reader K includes a semiconductor light emitting element 31, a light projecting side condenser lens 32, a rotary polygon mirror 33, a scanner motor 34 for rotating the rotary polygon mirror 33 in a certain direction at a constant speed, a constant velocity scanning lens 35, and a light receiving side. Condensing lens 36, light receiving element 37
It consists of

【0047】しかして、半導体発光素子31から出射さ
れた光は投光側集光レンズ32を通り、回転多面鏡33
で反射されるとともに水平方向にスキャンされ、等速走
査レンズ35で等速化された後、バーコード38上で集
光され、バーコード38上を走査される。さらに、バー
コード38からの反射光は、受光側集光レンズ36によ
り受光素子37上に集光されて検知され、バーコード信
号が得られる。
Thus, the light emitted from the semiconductor light emitting element 31 passes through the light projecting side condenser lens 32 and passes through the rotating polygon mirror 33.
The light is reflected by the laser beam, is scanned in the horizontal direction, is made uniform in velocity by the constant velocity scanning lens 35, is condensed on the barcode 38, and is scanned on the barcode 38. Further, the reflected light from the bar code 38 is condensed and detected on the light receiving element 37 by the light receiving side condensing lens 36, and a bar code signal is obtained.

【0048】このようなバーコードリーダKにおいて、
例えば面発光型の従来のLED(発光径400μm)を
用い、焦点距離f=15mmの集光レンズで250mm
先のバーコード上に集光したとすると、その集光性の悪
さのため、バーコード上でのビーム径は約6.7mm以
上に大きくなり、バーコード(一般的に、最小線幅は
0.2mm)は到底読取ることができない。
In such a bar code reader K,
For example, a conventional surface emitting LED (light emission diameter 400 μm) is used, and a focal length f = 15 mm is 250 mm with a condenser lens.
If the light is focused on the above bar code, the beam diameter on the bar code becomes larger than about 6.7 mm due to the poor light converging property, and the bar code (generally, the minimum line width is 0 .2 mm) cannot be read at all.

【0049】これに対し、本発明による半導体発光素子
31を用いたバーコードリーダKにあっては、その発光
径を10μm程度に微小発光径化できるので、同一条件
で集光させた場合でもバーコード上のビーム径をバーコ
ードの最小線幅以下(0.2mm弱)まで絞ることがで
き、バーコードを読み取ることができる。
On the other hand, in the bar code reader K using the semiconductor light emitting device 31 according to the present invention, since the light emitting diameter can be made as small as about 10 μm, even if the light is focused under the same conditions, the bar code reader K can be used. The beam diameter on the code can be narrowed down to the minimum line width of the barcode (less than 0.2 mm), and the barcode can be read.

【0050】図14に示すものは光結合装置であって、
具体的には、本発明による半導体発光素子41を光源と
して用いた平面配置型フォトカプラLである。このフォ
トカプラLは半導体発光素子41と半導体受光素子42
がそれぞれリードフレーム44、45にダイボンディン
グされており、さらに別なリードフレーム43、46に
ワイヤボンディングされており、その状態で透明エポキ
シ樹脂47内に封止されている、また、透明エポキシ樹
脂47の表面には不透明な樹脂膜48が形成されてい
る。一般にフォトカプラは発光素子と受光素子とが対面
した形状のものが多いが、この平面配置型フォトカプラ
Lは発光素子41と受光素子42が同一平面上に配置さ
れていることが特徴となっている。
FIG. 14 shows an optical coupling device,
Specifically, it is a planar arrangement type photocoupler L using the semiconductor light emitting device 41 according to the present invention as a light source. The photocoupler L includes a semiconductor light emitting element 41 and a semiconductor light receiving element 42.
Are die-bonded to the lead frames 44 and 45, respectively, and are wire-bonded to the other lead frames 43 and 46, and are sealed in the transparent epoxy resin 47 in that state. An opaque resin film 48 is formed on the surface of the. In general, many photocouplers have a shape in which a light emitting element and a light receiving element face each other, but this planar arrangement type photocoupler L is characterized in that the light emitting element 41 and the light receiving element 42 are arranged on the same plane. There is.

【0051】このような平面配置型フォトカプラLの場
合、成形が簡単にできるので、作製が容易になるが、発
光強度を大きくしないと高い結合効率が得られない点が
問題である。このような形状のフォトカプラLにおいて
は、従来の半導体発光素子を用いるよりも本発明に係る
発光素子41を用いた方が高出力の発光が得られるの
で、高い結合効率を得ることができる。また、透明エポ
キシ樹脂47を楕円球状に成形し、発光素子41、受光
素子42を楕円球の各焦点に来るように配置すると、効
率よくカップリングできるが、この際本発明による発光
素子41を用いれば、発光径が小さいので、より高い結
合効率を得ることができる。
In the case of such a plane-arranged photocoupler L, it is easy to manufacture because it can be easily molded, but a problem is that high coupling efficiency cannot be obtained unless the emission intensity is increased. In the photocoupler L having such a shape, higher output light can be obtained by using the light emitting element 41 according to the present invention than by using the conventional semiconductor light emitting element, and thus high coupling efficiency can be obtained. Further, when the transparent epoxy resin 47 is molded into an elliptic spherical shape and the light emitting element 41 and the light receiving element 42 are arranged so as to come to the respective focal points of the elliptic spherical shape, the coupling can be efficiently performed. In this case, the light emitting element 41 according to the present invention is used. Since the emission diameter is small, higher coupling efficiency can be obtained.

【0052】図15に発光装置の一例として投光器Mに
ついて説明する。この投光器Mは、本発明の半導体発光
素子51を一方のリードフレーム52の上にダイボンデ
ィングすると共に他方のリードフレーム53にワイヤボ
ンディングした状態で透明エポキシ樹脂等の封止樹脂5
4で所定形状に低圧注型して封止し、全体として角ブロ
ック状の外形に構成されている。封止樹脂54の表面に
は多数の環状レンズ単位を同心状に配列したフレネル型
平板状レンズ55が一体形成されると共に、表面の両側
にはフレネル型平板状レンズ55と同じ高さ、あるいは
フレネル型平板状レンズ55よりもやや高いアゴ部56
を突設してあり、アゴ部56によってフレネル型平板状
レンズ55を保護している。
FIG. 15 illustrates a projector M as an example of the light emitting device. In this projector M, a semiconductor light emitting device 51 of the present invention is die-bonded onto one lead frame 52 and wire-bonded to the other lead frame 53, and a sealing resin 5 such as a transparent epoxy resin is used.
At 4, a low pressure is cast into a predetermined shape and sealed to form a square block-shaped outer shape as a whole. On the surface of the sealing resin 54, a Fresnel type flat plate lens 55 in which a large number of annular lens units are concentrically arranged is integrally formed, and on both sides of the surface, the same height as the Fresnel type flat plate lens 55, or Fresnel. A jaw 56 that is slightly higher than the plate lens 55
And the jaw portion 56 protects the Fresnel type flat lens 55.

【0053】この投光器Mの場合、半導体発光素子51
は、高い発光効率で、しかも微小な発光領域を有するも
のであるから、フレネル型平板状レンズ55により光の
指向特性が狭小化し、出力が強く、かつ細いビームが長
距離においても得られる。例えば、フレネル型平板状レ
ンズ55を焦点距離f=4.5mm、レンズ直径3.5
mmとし、半導体発光素子51の発光窓を直径20μm
にしたとき、1mの距離におけるビーム径は直径4mm
程度である。しかるに、従来より用いられている通常の
発光ダイオード(すなわち、その光の出射面積が350
μm角程度のもの)では、直径70mm程度まで広がっ
てしまうので、本発明による半導体発光素子51を用い
て投光器Mを作製することにより大きなメリットが得ら
れる。
In the case of this projector M, the semiconductor light emitting element 51
Has a high luminous efficiency and has a minute light emitting region. Therefore, the Fresnel type flat plate lens 55 narrows the directional characteristics of light, and a strong output and a thin beam can be obtained even at a long distance. For example, a Fresnel type flat lens 55 is used, a focal length f = 4.5 mm and a lens diameter 3.5.
mm, and the diameter of the light emitting window of the semiconductor light emitting element 51 is 20 μm.
The beam diameter at a distance of 1 m is 4 mm.
It is a degree. However, a conventional light emitting diode that has been conventionally used (that is, the light emission area thereof is 350
In the case of (μm square), the diameter spreads to about 70 mm, so that a great advantage can be obtained by manufacturing the projector M using the semiconductor light emitting device 51 according to the present invention.

【発明の効果】本発明による第1の半導体発光素子にあ
っては、活性層と表面電極との間の半導体層内の高抵抗
層を設けることにより、膜厚を厚くすることなく断面横
方向に十分に注入電流を拡散させ、活性層の全領域に大
きい電流を注入することができる。したがって、結晶構
造のよい半導体層を形成させることができ、信頼性を損
なうことなく、高い発光効率及び高出力の発光素子を提
供することができる。
In the first semiconductor light emitting device according to the present invention, by providing the high resistance layer in the semiconductor layer between the active layer and the surface electrode, the cross-sectional lateral direction can be increased without increasing the film thickness. It is possible to sufficiently inject the injection current into the active layer and inject a large current into the entire region of the active layer. Therefore, a semiconductor layer having a good crystal structure can be formed, and a light-emitting element with high emission efficiency and high output can be provided without impairing reliability.

【0054】このとき、表面電極と活性層との間の電流
経路の一部領域を横断するように高抵抗層を設けると、
注入された電流は高抵抗層の存在しない領域を流れるの
で、表面電極と裏面電極の間の電気抵抗をより小さくす
ることができる。このため、より大きな電流が注入さ
れ、さらに発光効率を高めることができる。
At this time, if the high resistance layer is provided so as to cross a partial region of the current path between the surface electrode and the active layer,
Since the injected current flows through the region where the high resistance layer does not exist, the electric resistance between the front surface electrode and the back surface electrode can be further reduced. Therefore, a larger current is injected, and the light emission efficiency can be further improved.

【0055】さらに、高抵抗層を表面電極の電流注入領
域直下の少なくとも全体若しくは一部に設けることにす
れば、表面電極から注入された電流がまっすぐに活性層
に流れるのを阻止し、発光窓と対応する活性層領域へ電
流を注入させることができる。したがって、より一層発
光素子の発光効率を高めることができる。特に、電流狭
窄構造をした発光素子にあっては、発光層と対応する活
性層領域の中心部にまで電流を注入させることができる
ので、いわゆるリング発光を解消し、均一な発光領域を
得ることができる。
Further, if the high-resistance layer is provided on at least the whole or a part of the surface electrode immediately below the current injection region, the current injected from the surface electrode is prevented from flowing straight to the active layer, and the light emitting window is provided. Current can be injected into the active layer region corresponding to. Therefore, the luminous efficiency of the light emitting element can be further improved. In particular, in a light emitting device having a current confinement structure, a current can be injected into the central portion of the active layer region corresponding to the light emitting layer, so that so-called ring emission is eliminated and a uniform light emitting region is obtained. You can

【0056】本発明の第2の発光素子にあっては、活性
層と表面電極との間の半導体層内に形成された逆導電型
の逆導電層によって表面電極から注入された電荷は断面
横方向に拡散され、逆導電層上面に蓄積される。このと
き、逆導電層に独立して電圧を印加すれば逆導電層は低
抵抗層へと変わり、横方向に拡散された状態で蓄積され
た電荷は一気に活性層に注入される。したがって、薄い
逆導電層によって注入電流を断面横方法に十分拡散させ
ることができ、信頼性を損なうことなく高い発光効率及
び高出力の発光素子を提供することができる。
In the second light emitting device of the present invention, the charges injected from the surface electrode by the reverse conductive type reverse conductive layer formed in the semiconductor layer between the active layer and the surface electrode are cross-sectional. Diffuses in the direction and accumulates on the upper surface of the reverse conductive layer. At this time, if a voltage is independently applied to the reverse conductive layer, the reverse conductive layer changes to a low resistance layer, and the charges accumulated in the laterally diffused state are injected into the active layer at a stroke. Therefore, the injection current can be sufficiently diffused in the cross-sectional lateral direction by the thin reverse conductive layer, and it is possible to provide a light emitting device with high luminous efficiency and high output without impairing reliability.

【0057】また、電流狭窄構造の発光素子とすること
によって、発光窓に対応する活性層の領域に電流を注入
することができるので、さらに発光効率を高めることが
できる。
Further, by using a light emitting device having a current constriction structure, a current can be injected into the region of the active layer corresponding to the light emitting window, so that the light emitting efficiency can be further improved.

【0058】さらに基板と活性層との間に多層反射膜を
設けると、活性層から基板側へ出射された光を多層反射
膜で反射させることにより表面電極側から外部へ出射さ
せることができるので、さらに発光効率を向上させるこ
とができる。
Further, when a multilayer reflective film is provided between the substrate and the active layer, the light emitted from the active layer to the substrate side can be reflected from the multilayer reflective film to be emitted from the surface electrode side to the outside. Further, the luminous efficiency can be further improved.

【0059】また、これらの半導体発光素子を発光装置
や光学検知装置、光学情報処理装置あるいは光結合装置
に用いることにより、高分解能化させることができる。
Further, by using these semiconductor light emitting elements in a light emitting device, an optical detecting device, an optical information processing device or an optical coupling device, it is possible to increase the resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である半導体発光素子を示す
断面構造図である。
FIG. 1 is a cross-sectional structural view showing a semiconductor light emitting device that is an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は同上の半導体発光素子における注入電
流の電流経路を示す説明図、(b)は従来例の半導体発
光素子における注入電流の電流経路を示す説明図であ
る。
FIG. 2A is an explanatory diagram showing a current path of an injection current in the above semiconductor light emitting element, and FIG. 2B is an explanatory diagram showing a current path of an injection current in a conventional semiconductor light emitting element.

【図3】本発明の別な実施例である半導体発光素子を示
す断面構造図である。
FIG. 3 is a sectional structural view showing a semiconductor light emitting device which is another embodiment of the present invention.

【図4】(a)は本発明のさらに別な実施例である半導
体発光素子を示す断面構造図、(b)は当該発光素子に
おける注入電流の電流経路を示す説明図である。
FIG. 4A is a sectional structural view showing a semiconductor light emitting device which is still another embodiment of the present invention, and FIG. 4B is an explanatory view showing a current path of an injection current in the light emitting device.

【図5】本発明のさらに別な実施例である半導体発光素
子を示す断面構造図である。
FIG. 5 is a sectional structural view showing a semiconductor light emitting element which is still another embodiment of the present invention.

【図6】(a)は本発明のさらに別な実施例である半導
体発光素子を示す断面構造図、(b)は当該発光素子に
おける注入電流の電流経路を示す説明図である。
FIG. 6A is a sectional structural view showing a semiconductor light emitting element which is still another embodiment of the present invention, and FIG. 6B is an explanatory view showing a current path of an injection current in the light emitting element.

【図7】本発明のさらに別な実施例である半導体発光素
子を示す断面構造図である。
FIG. 7 is a sectional structural view showing a semiconductor light emitting device which is still another embodiment of the present invention.

【図8】(a)は本発明のさらに別な実施例である半導
体発光素子を示す断面構造図、(b)は当該発光素子に
おける注入電流の電流経路を示す説明図である。
FIG. 8A is a sectional structural view showing a semiconductor light emitting element which is still another embodiment of the present invention, and FIG. 8B is an explanatory view showing a current path of an injection current in the light emitting element.

【図9】本発明のさらに別な実施例である半導体発光素
子を示す断面構造図である。
FIG. 9 is a sectional structural view showing a semiconductor light emitting device which is still another embodiment of the present invention.

【図10】本発明のさらに別な実施例である半導体発光
素子を示す断面構造図である。
FIG. 10 is a sectional structural view showing a semiconductor light emitting device which is still another embodiment of the present invention.

【図11】(a)(b)(c)は、同上の発光素子にお
ける動作説明図である。
11 (a), (b) and (c) are operation explanatory views of the above light emitting element.

【図12】本発明による半導体発光素子を用いた距離セ
ンサの構成を示す概略図である。
FIG. 12 is a schematic view showing a configuration of a distance sensor using a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図13】本発明による半導体発光素子を用いたバーコ
ードリーダを示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing a bar code reader using the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図14】本発明による半導体発光素子を用いた平面配
置型フォトカプラを示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a planar arrangement type photocoupler using a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図15】本発明による半導体発光素子を用いた投光器
を示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing a projector using a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図16】従来例である半導体発光素子の断面構造図で
ある。
FIG. 16 is a cross-sectional structural diagram of a semiconductor light emitting device that is a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 3 活性層 4 上クラッド層 5 電流拡散層 6 高抵抗層 8 p側電極 10 発光窓 12 多層反射膜層 16 逆導電型の逆導電層 18 ゲート電極 21、31、41、51 半導体発光素子 22 コリメートレンズ 33 回転多面鏡 42 半導体受光素子 55 フレネル型平板状レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 GaAs substrate 3 Active layer 4 Upper clad layer 5 Current diffusion layer 6 High resistance layer 8 p-side electrode 10 Light emitting window 12 Multi-layer reflection film layer 16 Reverse conductive type reverse conductive layer 18 Gate electrode 21, 31, 41, 51 Semiconductor light emission Element 22 Collimating lens 33 Rotating polygonal mirror 42 Semiconductor light receiving element 55 Fresnel type flat lens

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の上方に活性層が形成され、活性層
上に複数の半導体層が積層され、当該半導体層上に部分
的に表面電極が形成され、基板の下方に裏面電極が形成
された表面出射型の半導体発光素子において、 活性層と表面電極との間の前記半導体層内に高抵抗層を
設けたことを特徴とする半導体発光素子。
1. An active layer is formed above a substrate, a plurality of semiconductor layers are stacked on the active layer, a front surface electrode is partially formed on the semiconductor layer, and a back surface electrode is formed below the substrate. In the surface emitting semiconductor light emitting device, a high resistance layer is provided in the semiconductor layer between the active layer and the surface electrode.
【請求項2】 前記高抵抗層は、前記表面電極と前記活
性層との間の電流経路の一部領域を横断するように形成
されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体発
光素子。
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the high resistance layer is formed so as to cross a partial region of a current path between the surface electrode and the active layer. element.
【請求項3】 前記高抵抗層は、前記表面電極の電流注
入領域の直下の少なくとも全体もしくは一部に設けられ
ていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体
発光素子。
3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the high resistance layer is provided at least in whole or in a portion directly below the current injection region of the surface electrode.
【請求項4】 基板の上方に活性層が形成され、活性層
上に複数の半導体層が積層され、当該半導体層上に部分
的に表面電極が形成され、基板の下方に裏面電極が形成
された表面出射型の半導体発光素子において、 前記半導体層内に当該半導体層と逆導電型の逆導電層を
形成し、逆導電層に独立して電圧印加可能としたことを
特徴とする半導体発光素子。
4. An active layer is formed above a substrate, a plurality of semiconductor layers are stacked on the active layer, a front surface electrode is partially formed on the semiconductor layer, and a back surface electrode is formed below the substrate. In the surface emission type semiconductor light emitting element, a semiconductor light emitting element is characterized in that a reverse conductive layer having a reverse conductivity type to the semiconductor layer is formed in the semiconductor layer, and voltage can be independently applied to the reverse conductive layer. .
【請求項5】 前記活性層に注入する注入電流の流れる
領域を制限する電流狭窄構造を有する請求項1、2、3
又は4に記載の半導体発光素子。
5. A current confinement structure for limiting a region where an injection current injected into the active layer flows.
Alternatively, the semiconductor light emitting device according to the item 4.
【請求項6】 前記基板と前記活性層との間に多層反射
膜を設けたことを特徴とする請求項1、2、3、4又は
5に記載の半導体発光素子。
6. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a multilayer reflective film is provided between the substrate and the active layer.
【請求項7】 請求項1、2、3、4、5又は6に記載
の半導体発光素子と、当該半導体発光素子の出射光を略
平行光に変換するレンズとからなる発光装置。
7. A light-emitting device comprising the semiconductor light-emitting element according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, and a lens for converting light emitted from the semiconductor light-emitting element into substantially parallel light.
【請求項8】 請求項1、2、3、4、5又は6に記載
の半導体発光素子と、当該半導体発光素子の出射光を集
束させるレンズとからなる発光装置。
8. A light emitting device comprising the semiconductor light emitting element according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, and a lens for converging light emitted from the semiconductor light emitting element.
【請求項9】 請求項7又は8に記載の発光装置と、受
光手段とを備えた光学検知装置。
9. An optical detection device comprising the light emitting device according to claim 7 or 8, and a light receiving means.
【請求項10】 請求項7又は8に記載の発光装置と、
当該発光装置の出射光を走査する走査手段と、受光手段
とを備えた光学情報処理装置。
10. A light emitting device according to claim 7,
An optical information processing device comprising: a scanning unit that scans emitted light of the light emitting device; and a light receiving unit.
【請求項11】 請求項7又は8に記載の発光装置と、
当該発光装置の出射光を反射する反射手段と、受光手段
とを備えた光結合装置。
11. A light emitting device according to claim 7,
An optical coupling device comprising a reflecting means for reflecting the emitted light of the light emitting device and a light receiving means.
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