JPH09214001A

JPH09214001A - 点光源発光ダイオード

Info

Publication number: JPH09214001A
Application number: JP2120996A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Sone; 豪紀曽根; Toshihiro Kato; 俊宏加藤
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】収差の小さい点光源発光ダイオードを提供す
る。【解決手段】点光源発光ダイオード１０は、発光層と
して機能する活性層１８と基板１２との間のその活性層
１８からの距離ｄが光取り出し部３８の直径（発光径）
Ｄの1/20以下となる位置に、その活性層１８で発生して
基板１２側に向かう光を表面すなわち光取り出し面３６
に向かって反射する反射層１４が設けられて構成され
る。そのため、基板１２側に向かう光も反射層１４で反
射されて光取り出し面３６から放射されることとなって
高い発光出力が得られるが、このとき、活性層１８から
反射層１４までの距離ｄが発光径Ｄの1/30と小さくされ
ていることから、活性層１８と反射光の仮想的な発光位
置Ｓ_iとの距離（すなわち点光源発光ダイオード１０に
備えられる２つの光源の距離）によって決定される収差
が発光径Ｄに対して十分に小さくされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光取り出し部の直
径（すなわち発光径）の微小な点光源発光ダイオードの
改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】基板上に発光層を含む複数の半導体層が
積層され、その発光層の一部に設けられた発光領域で発
生した光を、その基板とは反対側の半導体層の表面の一
部に設けられた光取り出し部から取り出す形式の面発光
型点光源発光ダイオードが知られている。このような点
光源発光ダイオードは、光取り出し部の直径（すなわち
発光径）を数十〜数百μm 程度と小さくできるため、例
えば、各種センサやエンコーダ等の光の集束性が要求さ
れる光学式測定器の光源として好適に用いられる。

【０００３】ところで、上記のような点光源発光ダイオ
ードでは、発光層で発生した光は半導体層の表面側だけ
ではなく基板側にも向かう。このとき、半導体層の表面
側に向かう光はその表面から放射されるが、基板が発光
波長に対して不透明である場合にはその基板側に向かう
光は吸収されてその表面から放射されない。このため、
光の取り出し効率が悪くなって、このような構造の点光
源発光ダイオードでは高出力を得ることが困難であっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、基板側に向か
う光を表面から取り出すために、発光波長に対して透明
な基板を用いると共に、例えばその基板の裏面を鏡面加
工してその裏面を反射層とすること等によって、基板側
に向かう光をその反射層で反射させて発光出力を高める
ことが考えられている。しかしながら、このとき、反射
層で反射された光は、恰もその反射層表面を対称面とし
た発光層と対称な位置において発光されたことになる。
すなわち、例えば図１(a) に示されるように、反射光の
仮想的な発光位置Ｓ_iは、発光層から反射層７６までの
距離ｄの２倍の距離２ｄだけ発光層の発光位置Ｓから離
隔することとなり、点光源発光ダイオード７８には実質
的に２つの光源Ｓ，Ｓ_iが備えられていることとなる。

【０００５】一般に、点光源発光ダイオードから放射さ
れた光を光学式測定器等で用いるに際しては、上記図１
(a) および同図(b) に示されるように、その光を集光す
るためのレンズ７２或いは平行光とするためのレンズ７
４が用いられるが、反射層７６を備えた点光源発光ダイ
オード７８では、上述のように実質的に２つの光源Ｓ，
Ｓ_iが備えられていることから、図に矢印で光の経路が
示されるように、光を完全に集光し或いは完全な平行光
とすることができない。すなわち、反射層７６を設けて
高出力を得ようとすると、例えば図１(a) に示されるよ
うに収差Ｌが生じることから、所望の照射位置Ｘにおけ
る光の照射径（ビーム径）が大きくなって、光学式測定
器等において高い検出精度或いは測定精度が得られなく
なるのである。

【０００６】しかも、上記の問題は、光源の直径（光源
が円形でない場合には円相当径）に対して２つの光源
Ｓ，Ｓ_iの位置が離れている程、すなわち、微小な発光
径を得るために光取り出し部の直径を小さくする程、光
の照射径に対する収差Ｌが大きくなることから顕著とな
る。なお、例えば上記レンズ７２，７４として表面が非
球面形状とされた非球面レンズを用いれば収差Ｌをある
程度小さくできるが、このような非球面レンズは設計が
難しく、レンズの価格も高価なものとなってしまうので
ある。

【０００７】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的とするところは、収差の小さ
い点光源発光ダイオードを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、基板上に発光層を含
む複数の半導体層が積層され、その発光層の一部に設け
られた発光領域で発生した光をその基板とは反対側の半
導体層の表面の一部に設けられた光取り出し部から取り
出す形式の点光源発光ダイオードであって、前記発光層
と前記基板との間のその発光層からの距離が前記光取り
出し部の面積に対応する円相当径の1/20以下となる位置
に設けられ、その発光層で発生してその基板側に向かう
光を前記表面に向かって反射する反射層を含むことにあ
る。

【０００９】

【発明の効果】このようにすれば、発光ダイオードは、
発光層と基板との間のその発光層からの距離が光取り出
し部の面積に対応する円相当径（以下、発光径という）
の1/20以下となる位置に、その発光層で発生して基板側
に向かう光を表面に向かって反射する反射層が設けられ
て構成される。そのため、基板側に向かう光も反射層で
反射されて表面から放射されることとなって高い発光出
力が得られるが、このとき、発光層から反射層までの距
離が発光径の1/20以下と小さくされていることから、発
光層と反射光の仮想的な発光位置との距離（すなわち発
光ダイオードに備えられる２つの光源の距離）によって
決定される収差が発光径に対して十分に小さくされる。
したがって、各種センサやエンコーダ等の光学式測定器
の光源として好適な収差の小さい点光源発光ダイオード
が得られる。なお、『円相当径』とは、非円形形状の大
きさをその面積と等しい面積を有する円の直径で表した
ものであり、本願においては円形の場合も含めて円相当
径と表現する。

【００１０】

【発明の他の態様】ここで、好適には、前記反射層は、
屈折率が相互に異なる複数の半導体が複数組積層された
半導体多層膜反射層である。このようにすれば、反射層
の反射帯域幅が十分に広くされると共に反射率が十分に
高められるため、一層発光出力が高い点光源発光ダイオ
ードを得ることができる。

【００１１】また、好適には、前記点光源発光ダイオー
ドは、前記発光領域の直下の位置に前記表面とは反対側
の前記基板の裏面からその発光領域に向かって形成され
た凹部を有し、前記反射層は、その凹部底面に備えられ
ているものである。このようにすれば、基板の裏面に反
射層を形成した場合に比較して、反射層と発光層との距
離を凹部の深さに応じて小さくできるため、収差の十分
に小さい発光ダイオードを得ることができる。

【００１２】また、好適には、前記点光源発光ダイオー
ドは、前記発光層と前記表面との間の一部の領域のみが
通電可能とされた電流狭窄構造を形成するための電流ブ
ロック層を備えるものである。このようにすれば、前記
発光層の一部に設けられる発光領域は、その通電可能領
域の直下に形成されることとなる。なお、上記の電流狭
窄構造は、例えば、発光層の上側にその発光層とは導電
型が異なる半導体層を積層して、表面から所定の深さの
領域までその半導体層の一部に所定の不純物を拡散し
て、その一部の導電型を反転することで形成され、或い
は、発光層の上側の上記一部の領域を除く部分に、その
発光層とは導電型が異なる半導体層を積層することで形
成され得る。

【００１３】また、好適には、前記光取り出し部の大き
さ（発光径）は円相当径が100 μm以下であり、前記発
光層と前記反射層との距離は、発光径の1/20以下であ
る。このようにすれば、発光径に対して発光層と反射層
との距離が十分に小さくされているため、発光径が微小
な場合にも、それに対する収差の比を十分に小さくでき
る。なお、光取り出し部は、円形に限られず、矩形や星
型等種々の形状が取られ得る。

【００１４】なお、一般に光取り出し部の直径と発光領
域の直径とは略同様にされるため、「発光層と反射層と
の距離」が発光領域の円相当径の1/20以下とされても同
様な効果が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施例を図面
を参照して説明する。なお、以下の実施例において各部
の寸法は必ずしも正確に描かれていない。

【００１６】図２は、本発明の一実施例の点光源発光ダ
イオード１０の構成を示す図である。図において、点光
源発光ダイオード１０は、例えば有機金属化学気相成長
（MOCVD ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition
）法や分子線エピタキシー（MBE ：Molecular Beam Ep
itaxy）法等によって、基板１２上に順次結晶成長させ
られた反射層１４、第１クラッド層１６、活性層１８、
第２クラッド層２０、狭窄電流通電層２２、ブロック層
２４、エッチング制御層２６、キャップ層２８、および
コンタクト層３０と、基板１２の下面およびコンタクト
層３０の上面にそれぞれ蒸着された下部電極３２および
上部電極３４とから構成されている。本実施例において
は、上記活性層１８が発光層に、反射層１４乃至コンタ
クト層３０が半導体層にそれぞれ相当する。

【００１７】上記基板１２は、例えば300 μm 程度の厚
さのn-GaAs単結晶から成る化合物半導体である。また、
反射層１４は、例えば厚さ74nm程度のn-AlAs単結晶から
成る化合物半導体と、厚さ63nm程度のn-Al_0.2Ga_0.8As単
結晶から成る化合物半導体とが、前者が基板１２側とな
るように交互に例えば30組積層されて成る所謂分布反射
型半導体多層膜反射層（ＤＢＲ）である。上記の両半導
体層の厚さは、活性層１８で発生して基板１２側へ向か
う光がブロック層２４側すなわち光取り出し面３６側に
向かって反射されて、効率的に光が取り出されるよう
に、例えばそれぞれ発光波長の1/4 波長の厚さに設定さ
れている。このとき、反射層１４で反射される反射光
は、恰も、反射層１４の表面から活性層１８とは反対側
に、その反射層１４の表面と活性層１８との間の距離ｄ
と等しい距離ｄだけ離隔した（すなわち、活性層１８か
ら反射層１４側に２ｄだけ離隔した）仮想的な発光位置
Ｓ_iから発光させられることとなる。

【００１８】また、前記第１クラッド層１６は、例えば
1μm 程度の厚さのn-Al_0.45Ga_0.55As単結晶から成る化
合物半導体である。したがって、本実施例においては上
記反射層１４と活性層１８との間の距離ｄは 1μm 程度
とされている。また、活性層１８は、例えば 0.1μm 程
度の厚さのp-GaAs単結晶から成る化合物半導体、第２ク
ラッド層２０は、例えば 1μm 程度の厚さのp-Al_0.45Ga
_0.55As単結晶から成る化合物半導体、狭窄電流通電層２
２は、例えば 1μm 程度の厚さのp-Al_0.1Ga_0.9As単結晶
から成る化合物半導体、ブロック層２４は、例えば 1μ
m 程度の厚さのn-Al_0.1Ga_0.9As単結晶から成る化合物半
導体、エッチング制御層２６は、例えば0.3μm 程度の
厚さのn-Al_0.45Ga_0.55As単結晶から成る化合物半導体、
キャップ層２８は、例えば 2μm 程度の厚さのn-Al_0.1G
a_0.9As単結晶から成る化合物半導体、コンタクト層３０
は、例えば 0.5μm 程度の厚さのn-GaAs単結晶から成る
化合物半導体である。

【００１９】また、下部電極３２は例えば 1μm 程度の
厚さであって、例えば基板１２の下面全面にその基板１
２側から順にAu−Ge合金、NiおよびAuが積層形成された
ものである。また、上部電極３４は、光取り出し面３６
となる半導体層表面すなわちコンタクト層３０の上面の
うち、その中央部に円形領域として形成された光取り出
し部３８よりも外周側の位置に、コンタクト層３０側か
ら順にAu−Zn合金およびAuが積層形成されたものであ
る。これら下部電極３２および上部電極３４は、何れも
オーミック電極である。なお、本実施例においては、上
記光取り出し部３８が、請求の範囲で言う『複数の半導
体層の表面の一部』に相当する。

【００２０】また、前記キャップ層２８およびコンタク
ト層３０は、上部電極３４の内周端よりも僅かに内周側
に位置する部分すなわち光取り出し部３８が円形に除去
されており、これにより発光ダイオード１０の上面に
は、例えば直径30μm 程度の円形の凹部４０が形成され
ている。この凹部４０は、後述の図３に示される工程に
従って点光源発光ダイオード１０を作製するに際して、
図に斜線で示されるような所望形状のドーピング領域４
２を形成するために設けられたものであるが、その凹部
４０においては、下記のようにドーピング深さが深くさ
れていることから、結果として上記光取り出し部３８は
この凹部４０と一致している。

【００２１】上記のドーピング領域４２は、 p型のドー
パントである不純物、例えばZn等が拡散させられた領域
であるが、その拡散深さは、上部電極３４の下側ではキ
ャップ層２８の中間部の深さまで、上部電極３４の内周
側の光取り出し部３８の下側では狭窄電流通電層２２の
中間部の深さまでとされている。このドーピング領域４
２においては、狭窄電流通電層２２の不純物のドーピン
グ濃度が高くされて導電性が高められると共に、ブロッ
ク層２４乃至コンタクト層３０の導電型が反転されて p
型半導体、すなわち第２クラッド層２０および狭窄電流
通電層２２と同じ導電型にされている。これにより、発
光ダイオード１０には、狭窄電流通電層２２とブロック
層２４との間における通電領域すなわち活性層１８の通
電領域４４が、両層２２，２４の境界部におけるドーピ
ング領域４２内とされた電流狭窄構造が形成されてい
る。なお、図においては、この通電領域４４が前記凹部
４０よりも僅かに大きく描かれているが、実際には略等
しい大きさにされている。また、以上の説明から明らか
なように、前記上部電極３４は、前記光取り出し面３６
のうち通電領域４４の上方に位置しない部分に形成され
ている。

【００２２】以上のように構成された発光ダイオード１
０は、下部電極３２および上部電極３４間に所定の動作
電圧が印加されることにより、活性層１８を通る経路で
両電極３２，３４間に通電される。このとき、発光ダイ
オード１０には、上述のように電流狭窄構造が形成され
ているため、専ら活性層１８の前記通電領域４４のみに
通電されて光が発生し、前記光取り出し部３８から取り
出される。すなわち、本実施例においては、光取り出し
部３８の直径（発光径）Ｄは30μm 程度であり、光取り
出し部３８の円相当径（本実施例においては発光径と一
致する）Ｄと発光層（本実施例においては活性層１８）
から反射層１４までの距離ｄとの比は、ｄ／Ｄ＝1/30程
度である。なお、上部電極３４が通電領域４４（すなわ
ち発光領域）の上方には形成されていないことから、活
性層１８で発生した光は、その上部電極３４に遮蔽され
ることなく効率的に取り出されて高い発光効率が得られ
ることとなる。

【００２３】ここで、本実施例においては、点光源発光
ダイオード１０は、発光層として機能する活性層１８と
基板１２との間のその活性層１８からの距離ｄが光取り
出し部３８の直径（すなわち発光径）Ｄの1/20以下（本
実施例においては1/30）となる位置に、その活性層１８
で発生して基板１２側に向かう光を表面すなわち光取り
出し面３６に向かって反射する反射層１４が設けられて
構成される。そのため、基板１２側に向かう光も反射層
１４で反射されて光取り出し面３６から放射されること
となって高い発光出力が得られるが、このとき、活性層
１８から反射層１４までの距離ｄが発光径Ｄの1/30と小
さくされていることから、活性層１８と反射光の仮想的
な発光位置Ｓ_iとの距離（すなわち点光源発光ダイオー
ド１０に備えられる２つの光源の距離）によって決定さ
れる収差が発光径Ｄに対して十分に小さくされる。した
がって、各種センサやエンコーダ等の光学式測定器の光
源として好適な収差の小さい点光源発光ダイオード１０
が得られる。

【００２４】また、本実施例においては、前記反射層１
４は、屈折率が相互に異なる複数の半導体が複数組積層
された分布反射型半導体多層膜反射層（ＤＢＲ）であ
る。このようにすれば、反射層１４の反射帯域幅が十分
に広くされると共に反射率が十分に高められるため、一
層発光出力が高い点光源発光ダイオード１０を得ること
ができる。

【００２５】また、本実施例においては、点光源発光ダ
イオード１０は、前記活性層１８と前記光取り出し面３
６との間の一部の領域のみが通電可能とされた電流狭窄
構造を形成するためのブロック層２４を備えるものであ
る。このようにすれば、前記活性層１８の一部に設けら
れる発光領域は、通電領域４４の直下に形成されること
となる。

【００２６】ところで、前記の点光源発光ダイオード１
０は、例えば図３(a) 〜(c) に示す工程に従って製造さ
れる。先ず、例えば MOCVD法や MBE法等によって基板１
２上に反射層１４乃至コンタクト層３０を順次結晶成長
させて、図３(a) に示すような半導体ウェハ４６を作製
する。なお、図３(a) 〜(c) においては、基板１２およ
び各半導体層の境界線は省略し、 n型半導体と p型半導
体との境界線のみ示している。次に、例えばフォトリソ
グラフィによって、図３(b) に示されるように、半導体
ウェハ４６の上面中央部に凹部５０を形成する。すなわ
ち、凹部５０を形成する部分の外周側に図示しないレジ
ストを形成し、例えば過酸化水素とアンモニア水の混合
液でエッチングすることにより、半導体ウェハ４６の上
側の n型半導体の一部（すなわちコンタクト層３０およ
びキャップ層２８）を除去する。上記の過酸化水素とア
ンモニア水の混合液は、Alの混晶比が小さいAlGaAs系化
合物半導体を除去するものであるため、GaAsから成るコ
ンタクト層３０およびAl_0. ₁Ga_0.9Asから成るキャップ層
２８は除去されるが、Alの混晶比が0.45と大きいエッチ
ング制御層２６は殆ど除去されないのである。なお、上
記の凹部５０は、前記図２において凹部４０に対応する
ものである。

【００２７】その後、レジストを除去して、熱拡散によ
ってZnの拡散処理を行うことにより、図３(c) に示され
るように、凹部５０が形成されていない部分は上側の n
型半導体（キャップ層２８）の中間の深さまで、凹部５
０が形成されている部分は p型半導体（狭窄電流通電層
２２）の中間の深さまで、それぞれZnがドーピングされ
る。上記の拡散処理は、例えば半導体ウェハ４６を拡散
ソースであるZnAs₂ と共に石英アンプル内に真空封入し
て、電気炉等で 600℃程度の温度で24時間程度加熱する
封管法によって行うことができる。なお、加熱が終了し
た後は、拡散ソースの入っている部分のみを水冷するこ
とにより、石英アンプル内に蒸気状となって存在するZn
やAsが水冷部に凝集させられる。

【００２８】上記のように拡散が終了した後、石英アン
プルから半導体ウェハ４６を取り出し、下部電極３２お
よび上部電極３４を形成し、更にダイシングによって個
々の発光ダイオードに対応するブロック毎に切断するこ
とにより、前記図２に示される点光源発光ダイオード１
０が得られる。

【００２９】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の説明において、前述の実施例と共通する部分
は、同一の符号を付して説明を省略する。

【００３０】図４は、他の実施例の点光源発光ダイオー
ド５２の構成を示す図である。図において、点光源発光
ダイオード５２は、前述の実施例と同様にMOCVD 法等に
よって基板１２上に反射層１４、第１クラッド層１６、
活性層１８、第２クラッド層２０、狭窄電流通電層２
２、ブロック層２４が順次結晶成長させられ、そのブロ
ック層２４の表面中央部の例えば直径35μm 程度の円形
領域を除く外周部に、例えば、厚さが2000Å程度のSi₃N
₄から成る拡散制御膜５４が設けられ、更に、基板１２
の下面全面に下部電極３２が、ブロック層２４および拡
散保護膜５４の上面の中央部の例えば直径25μm 程度の
円形領域を除く領域に上部電極３４がそれぞれ設けられ
たものである。この上部電極３４の内周側端部は、拡散
制御膜５４の内周側端部よりも内周側に位置させられて
おり、これにより、上部電極３４の内周側の一部がブロ
ック層２４上に直接に設けられている。なお、本実施例
においては、凹部４０が形成されていないことから、エ
ッチング制御層２６乃至コンタクト層３０は設けられて
いないが、各半導体層の厚さは前述の実施例と同様であ
る。

【００３１】上記の点光源発光ダイオード５２において
も、図に斜線で示されるドーピング領域４２が形成され
ているが、そのドーピング領域４２は、光取り出し面３
６中央部の上記の拡散制御膜５４の内周側端部よりも僅
かに外周側の範囲内において、ブロック層２４を透過し
て狭窄電流通電層２２の中間部の深さまでとされてい
る。したがって、活性層１８内の通電領域４４すなわち
発光領域は、そのブロック層２４のドーピング領域４２
の直下に形成される。なお、拡散制御膜５４は、前述の
図３に示される工程に従って不純物を拡散させるに際し
て、その直下に不純物が拡散されていない領域を形成す
るために設けられているものであるが、上部電極３４の
形成に支障がない場合には、必ずしも不純物の拡散後に
除去される必要はないことから残されているものであ
る。

【００３２】本実施例においては、上部電極３４の内周
側の部分が光取り出し部３８となるが、その直径すなわ
ち発光径Ｄは、例えば25μm 程度である。したがって、
本実施例においても、活性層１８から反射層１４までの
距離ｄと発光径Ｄとの比は、ｄ／Ｄ＝1/25程度と1/20以
下にされており、前述の実施例と同様に収差が小さくさ
れる。

【００３３】図５は、更に他の実施例の点光源発光ダイ
オード５６の要部を示す図である。本実施例において
は、第２クラッド層２０の上面の例えば直径30μm 程度
の円形領域を除く部分に、例えば、前述のブロック層２
４と同様な組成で例えば厚さが0.5 μm 程度のブロック
層５８が設けられており、それら第２クラッド層２０お
よびブロック層５８の上側に、例えば、厚さが5 μm 程
度のキャップ層６０が備えられている。このキャップ層
６０は、例えば、p-Al_0.1Ga_0.9As単結晶から成る化合物
半導体である。また、上部電極３４は、このキャップ層
６０の表面の中央部の直径30μm 程度の領域を除く部分
に設けられており、その内周側の部分が光取り出し部３
８となっている。なお、第２クラッド層２０の下側の部
分の構成は図２、図４に示される点光源発光ダイオード
１０、５２と同様である。

【００３４】このような構成の点光源発光ダイオード５
６においても、活性層１８のうち、ブロック層５８が設
けられていない中央部の領域の直下に位置する部分のみ
が通電領域４４すなわち発光領域となって、点光源が得
られることとなる。すなわち、電流狭窄構造を形成する
ためには、必ずしもZn等の不純物を選択的に拡散させる
必要はないのである。本実施例においても、光取り出し
部３８の直径すなわち発光径Ｄは30μm 程度であるのに
対し、活性層１８から反射層１４までの距離ｄは 1μm
程度であることから、ｄ／Ｄ＝1/30となってその比が十
分に小さいことから、前述の実施例と同様に十分に収差
が小さくされる。

【００３５】図６は、更に他の実施例の点光源発光ダイ
オード６２の構成を示す図である。本実施例において
は、基板１２と第１クラッド層１６との間に反射層１４
が備えられておらず、その基板１２の中央部が第１クラ
ッド層１６まで円錐台状に除去されることにより、その
基板１２の裏面（下部電極３２が設けられている一面）
から活性層１８に向かう凹部６４が形成されると共に、
その凹部６４の底面すなわち第１クラッド層１６の裏面
に、例えば 5対のTiO₂/SiO₂から成る反射鏡６６が例え
ば蒸着等によって設けられている。したがって、下部電
極３２は、上記凹部６４が形成されていない外周側に設
けられているが、上記以外の部分の構成は図２に示され
る点光源発光ダイオード１０と同様である。なお、本実
施例においては、上記反射鏡６６が反射層に相当する。
すなわち、反射層は化合物半導体から成るＤＢＲに限ら
れず、TiO₂/SiO₂等の誘電体膜から構成されても良いの
である。なお、このTiO₂/SiO₂に代えて一層の金属等か
ら反射層を構成することもできる。また、この点光源発
光ダイオード６２は、例えば、液相エピタキシー（LPE
）法等によって各半導体層が結晶成長させられたもの
であるが、MOCVD 法やMBE 法等の他のエピタキシャル成
長技術によって結晶成長させても良い。

【００３６】上記反射鏡６６の直径、すなわち凹部６４
の底面の直径は、例えば50μm 程度、すなわち光取り出
し部３８の直径（すなわち発光径Ｄ＝30μm ）或いは活
性層１８の通電領域４４の直径に比べて大きくされてお
り、活性層１８で発生して基板１２側へ向かう光は、そ
の反射鏡６６で殆ど反射されて光取り出し面３６側へ向
かわされることとなる。したがって、このような構成と
されても、活性層１８で発生した光が効率良く取り出さ
れて、高い発光効率が得られるが、活性層１８から反射
鏡６６までの距離ｄは前述の実施例と同様に1 μm 程度
であることから、発光径Ｄとの比ｄ／Ｄ＝1/30程度と同
様に1/20以下とされて、収差が小さい点光源発光ダイオ
ード６２が得られることとなる。

【００３７】すなわち、本実施例によれば、例えば基板
１２を発光波長に対して透明な材料から構成すると共
に、その裏面を鏡面加工する等によって基板１２の裏面
に反射層を形成した場合に比較して、反射鏡６６と活性
層１８との距離ｄを凹部６４の深さに応じて小さくでき
るため、点光源発光ダイオード６２内に形成される２つ
の光源の距離を可及的に小さくして、収差を十分に小さ
くできるのである。なお、上記凹部６４は、前記図３に
示される凹部５０を形成するための同様なエッチング等
の手法によって容易に形成される。また、上記凹部６４
は、必ずしも基板１２の中央部全体のみを除去して設け
られている必要はない。

【００３８】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。

【００３９】例えば、前述の実施例においては、GaAs／
AlGaAsダブルヘテロ構造の面発光型発光ダイオード１０
について説明したが、そのAlとGaとの組成比は適宜設定
されると共に、GaP ，InP ，InGaAsＰ，InGaAlＰ等から
成るダブルヘテロ構造の発光ダイオードや、単なるpn接
合から成る発光ダイオードにも本発明は同様に適用され
得る。また、基板１２には、例えばAlGaAs等の他の半導
体が用いられても良い。

【００４０】また、前述の実施例においては、ブロック
層２４等の導電型を反転するために不純物としてZnを拡
散させたが、拡散させる不純物の種類は、発光ダイオー
ド１０を構成する半導体の種類等を考慮して適宜定めら
れる。

【００４１】また、前述の実施例においては、基板１２
側に n型半導体が、第２クラッド層１８側に p型半導体
が用いられ、上部電極３４から下部電極３２に向かって
動作電流が流れるようにされていたが、 p型， n型を反
対にして動作電流の流れる方向を反対にしても良い。な
お、この場合は、第２クラッド層１８が n型に、ブロッ
ク層２４が p型になるため、ブロック層２４に拡散させ
る不純物は n型のドーパントが用いられる。

【００４２】また、前述の図２、図４、図６等に示され
る実施例においては、ブロック層２４の中央部の導電型
を反転して、その範囲に通電して発光させるようにした
が、その発光部の位置や形状は適宜変更し得る。例え
ば、発光部の形状を角形等の異なる形状としても良い。

【００４３】また、実施例においては、半導体ウェハ４
６が npn構造となるように積層形成されていたが、例え
ば、np或いはpn構造となるように積層されていても差し
支えない。この場合には、不純物の拡散によって電気抵
抗値が低い部分が形成されて、電流狭窄構造に類似した
構造が構成されることとなるが、この場合にも本発明の
効果を得ることができるのである。

【００４４】その他、一々例示はしないが、本発明はそ
の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】反射層が備えられている点光源発光ダイオード
の収差を説明する図である。

【図２】本発明の一実施例の点光源発光ダイオードの構
成を示す図である。

【図３】(a) 〜(c) は図１の発光ダイオードの製造方法
を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例の点光源発光ダイオードの
構成を示す図である。

【図５】本発明の更に他の実施例の点光源発光ダイオー
ドの構成を示す図である。

【図６】本発明の更に他の実施例の点光源発光ダイオー
ドの構成を示す図である。

【符号の説明】

１０：点光源発光ダイオード１２：基板１４：反射層１６：活性層（発光層）３６：光取り出し面（半導体層の表面）３８：光取り出し部４４：通電領域（発光領域）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に発光層を含む複数の半導体層が
積層され、該発光層の一部に設けられた発光領域で発生
した光を該基板とは反対側の該複数の半導体層の表面の
一部に設けられた光取り出し部から取り出す形式の点光
源発光ダイオードであって、前記発光層と前記基板との間の該発光層からの距離が前
記光取り出し部の面積に対応する円相当径の1/20以下と
なる位置に設けられ、該発光層で発生して該基板側に向
かう光を前記表面に向かって反射する反射層を含むこと
を特徴とする点光源発光ダイオード。
【請求項２】前記反射層は、屈折率が相互に異なる複
数の半導体が複数組積層された半導体多層膜反射層であ
る請求項１の点光源発光ダイオード。
【請求項３】前記発光領域の直下の位置に前記表面と
は反対側の前記基板の裏面から該発光領域に向かって形
成された凹部を有し、前記反射層は、該凹部底面に備え
られているものである請求項１の点光源発光ダイオー
ド。