JPH1126815A - 面発光型発光ダイオード - Google Patents
面発光型発光ダイオードInfo
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- JPH1126815A JPH1126815A JP17730097A JP17730097A JPH1126815A JP H1126815 A JPH1126815 A JP H1126815A JP 17730097 A JP17730097 A JP 17730097A JP 17730097 A JP17730097 A JP 17730097A JP H1126815 A JPH1126815 A JP H1126815A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光強度分布が比較的均一な面発光型発光ダ
イオードをできるだけ安価に提供する。 【解決手段】 厚さが１μｍ程度でキャリア濃度が１×
１０16程度のp-Al0.1Ga0 .9As単結晶から成る高抵抗層２
２を、第２クラッド層２０と狭窄電流通電層２４との間
に設け、その高抵抗層２２で電流が堰止められることに
より、ブロック層（電流狭窄部）２６で定められた通電
領域４４内で電流を分散させ、活性層１８から放出され
て光取出し面３８から取り出される光の強度分布を均一
化する。
イオードをできるだけ安価に提供する。 【解決手段】 厚さが１μｍ程度でキャリア濃度が１×
１０16程度のp-Al0.1Ga0 .9As単結晶から成る高抵抗層２
２を、第２クラッド層２０と狭窄電流通電層２４との間
に設け、その高抵抗層２２で電流が堰止められることに
より、ブロック層（電流狭窄部）２６で定められた通電
領域４４内で電流を分散させ、活性層１８から放出され
て光取出し面３８から取り出される光の強度分布を均一
化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面発光型発光ダイオ
ードに係り、特に、発光強度分布の改善を図る技術に関
するものである。
ードに係り、特に、発光強度分布の改善を図る技術に関
するものである。
【０００２】
(a) 基板上に発光層を含む複数の半導体層が積層されて
いるとともに、(b) その積層された半導体層の上面に設
けられた環状の第１電極と、(c) その第１電極の内側に
設けられた光取出し面と、(d) 前記基板の裏面に設けら
れた第２電極とを有し、前記第１電極と第２電極との間
に通電されることにより前記発光層から面垂直方向へ放
出された光が前記光取出し面から発せられる面発光型発
光ダイオードが知られている。このような発光ダイオー
ドは、一般に、光取出し面の略真下部分のみを電流が流
れるようにする電流狭窄部が設けられ、できるだけ光取
出し面の真下のみから光が放出されるようにして、高い
光取出し効率が得られるようになっている。また、光取
出し面の大きさ（例えば直径寸法）を数十〜数百μm 程
度と小さくできるため、光センサや光学式エンコーダな
どの各種の計測装置や光ファイバー通信等の光源として
広く用いられている。
いるとともに、(b) その積層された半導体層の上面に設
けられた環状の第１電極と、(c) その第１電極の内側に
設けられた光取出し面と、(d) 前記基板の裏面に設けら
れた第２電極とを有し、前記第１電極と第２電極との間
に通電されることにより前記発光層から面垂直方向へ放
出された光が前記光取出し面から発せられる面発光型発
光ダイオードが知られている。このような発光ダイオー
ドは、一般に、光取出し面の略真下部分のみを電流が流
れるようにする電流狭窄部が設けられ、できるだけ光取
出し面の真下のみから光が放出されるようにして、高い
光取出し効率が得られるようになっている。また、光取
出し面の大きさ（例えば直径寸法）を数十〜数百μm 程
度と小さくできるため、光センサや光学式エンコーダな
どの各種の計測装置や光ファイバー通信等の光源として
広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の面発光型発光ダイオードにおいては、光取出
し面の中央部分程発光強度が低くなって発光近視野像
（Near Field Pattern;NFP）が不均一になるという問題
があった。すなわち、通電電流は一対の電極間を最短距
離で流れようとするため、環状の第１電極の中央部分で
ある光取出し面の中央部分では電流が流れにくく、中央
部分の発光強度が低くなってしまうのである。この現象
は通電電流が大きい程顕著となる。
うな従来の面発光型発光ダイオードにおいては、光取出
し面の中央部分程発光強度が低くなって発光近視野像
（Near Field Pattern;NFP）が不均一になるという問題
があった。すなわち、通電電流は一対の電極間を最短距
離で流れようとするため、環状の第１電極の中央部分で
ある光取出し面の中央部分では電流が流れにくく、中央
部分の発光強度が低くなってしまうのである。この現象
は通電電流が大きい程顕著となる。
【０００４】このようにＮＦＰの分布が不均一である
と、発光ダイオードの光をレンズを用いて絞ったり、レ
ンズを用いて平行光を得たりして光センサや光学式エン
コーダなどの計測装置の光源として用いた場合、十分に
光を絞れなかったり、良好な平行光が得られなかったり
して、それ等の計測装置の分解能が制約される。また、
光ファイバーと結合させた場合には、その結合効率も悪
くなる。
と、発光ダイオードの光をレンズを用いて絞ったり、レ
ンズを用いて平行光を得たりして光センサや光学式エン
コーダなどの計測装置の光源として用いた場合、十分に
光を絞れなかったり、良好な平行光が得られなかったり
して、それ等の計測装置の分解能が制約される。また、
光ファイバーと結合させた場合には、その結合効率も悪
くなる。
【０００５】また、発光ダイオードの発光出力に着目す
ると、光取出し面の周辺部の発光層で生じた光は、光取
出し面と環状の第１電極が近い場合、生じた光の一部は
電極に遮蔽されて発光ダイオードの外部へ取り出されな
い。このため、ＮＦＰの分布が不均一で光取出し面の周
辺部での発光強度が大きいと、発光ダイオードの全発光
量に対する電極によって遮蔽される光の割合が増えるた
め発光ダイオード全体としての発光出力が損なわれるこ
ととなる。
ると、光取出し面の周辺部の発光層で生じた光は、光取
出し面と環状の第１電極が近い場合、生じた光の一部は
電極に遮蔽されて発光ダイオードの外部へ取り出されな
い。このため、ＮＦＰの分布が不均一で光取出し面の周
辺部での発光強度が大きいと、発光ダイオードの全発光
量に対する電極によって遮蔽される光の割合が増えるた
め発光ダイオード全体としての発光出力が損なわれるこ
ととなる。
【０００６】また、発光ダイオードの寿命に着目する
と、光取出し面の周辺部に電流が集中し、電流密度が相
対的に高くなる。このため、局部的に劣化が生じ易くな
ることによって寿命が低下する。
と、光取出し面の周辺部に電流が集中し、電流密度が相
対的に高くなる。このため、局部的に劣化が生じ易くな
ることによって寿命が低下する。
【０００７】これに対し、例えば特開平８−２０４２２
８号公報には、不純物拡散によって電流狭窄部を形成す
るための凹部の底の中央部分に更に凹部を設け、中央部
分の拡散深さを更に深くすることにより、その中央部分
を電流が流れ易くして発光強度分布を均一化することが
提案されているが、エッチング処理などを２回行う必要
があるため製造が複雑でコスト高になるなど、必ずしも
十分に満足できるものではなかった。
８号公報には、不純物拡散によって電流狭窄部を形成す
るための凹部の底の中央部分に更に凹部を設け、中央部
分の拡散深さを更に深くすることにより、その中央部分
を電流が流れ易くして発光強度分布を均一化することが
提案されているが、エッチング処理などを２回行う必要
があるため製造が複雑でコスト高になるなど、必ずしも
十分に満足できるものではなかった。
【０００８】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、発光強度分布が比較
的均一な面発光型発光ダイオードをできるだけ安価に提
供することにある。
もので、その目的とするところは、発光強度分布が比較
的均一な面発光型発光ダイオードをできるだけ安価に提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、第１発明は、(a) 基板上に発光層を含む複数の半
導体層が積層されているとともに、(b) その積層された
半導体層の上面に設けられた環状の第１電極と、(c) そ
の第１電極の内側に設けられた光取出し面と、(d) 前記
基板の裏面に設けられた第２電極とを有し、前記第１電
極と第２電極との間に通電されることにより前記発光層
から面垂直方向へ放出された光が前記光取出し面から発
せられる面発光型発光ダイオードにおいて、(e) 他の半
導体層よりもキャリア濃度が低い高抵抗層を設けたこと
を特徴とする。
めに、第１発明は、(a) 基板上に発光層を含む複数の半
導体層が積層されているとともに、(b) その積層された
半導体層の上面に設けられた環状の第１電極と、(c) そ
の第１電極の内側に設けられた光取出し面と、(d) 前記
基板の裏面に設けられた第２電極とを有し、前記第１電
極と第２電極との間に通電されることにより前記発光層
から面垂直方向へ放出された光が前記光取出し面から発
せられる面発光型発光ダイオードにおいて、(e) 他の半
導体層よりもキャリア濃度が低い高抵抗層を設けたこと
を特徴とする。
【００１０】第２発明は、第１発明の面発光型発光ダイ
オードにおいて、(a) 前記光取出し面の略真下部分のみ
を電流が流れるようにする電流狭窄部が前記高抵抗層の
近くに設けられているとともに、(b) その高抵抗層の厚
さは２μm 以下でキャリア濃度は１×１０17以下である
ことを特徴とする。
オードにおいて、(a) 前記光取出し面の略真下部分のみ
を電流が流れるようにする電流狭窄部が前記高抵抗層の
近くに設けられているとともに、(b) その高抵抗層の厚
さは２μm 以下でキャリア濃度は１×１０17以下である
ことを特徴とする。
【００１１】第３発明は、第２発明の面発光型発光ダイ
オードにおいて、(a) 前記第１電極はｐ型電極で、(b)
前記電流狭窄部はその第１電極と前記発光層との間に設
けられており、(c) 前記高抵抗層はその電流狭窄部と発
光層との間に設けられていることを特徴とする。
オードにおいて、(a) 前記第１電極はｐ型電極で、(b)
前記電流狭窄部はその第１電極と前記発光層との間に設
けられており、(c) 前記高抵抗層はその電流狭窄部と発
光層との間に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】このような面発光型発光ダイオードにお
いては、他の半導体層よりもキャリア濃度が低い高抵抗
層が設けられているため、その高抵抗層によって電流が
光取出し面全体に広げられる。これにより、発光強度分
布が均一化されるとともに、環状の第１電極によって遮
蔽される光の割合が少なくなって発光出力が増大する。
また、局部的に電流密度が高くなって寿命が低下するこ
とが回避される。
いては、他の半導体層よりもキャリア濃度が低い高抵抗
層が設けられているため、その高抵抗層によって電流が
光取出し面全体に広げられる。これにより、発光強度分
布が均一化されるとともに、環状の第１電極によって遮
蔽される光の割合が少なくなって発光出力が増大する。
また、局部的に電流密度が高くなって寿命が低下するこ
とが回避される。
【００１３】一方、本発明では、キャリア濃度が低い高
抵抗層を設けるだけで良いため、例えば有機金属化学気
相成長（MOCVD ：Metal Organic Chemical Vapor Depos
ition ）法や分子線エピタキシー（MBE ：Molecular Be
am Epitaxy）法等の結晶成長技術を用いて基板上に一連
の半導体層を結晶成長させる際に、不純物（ドナーやア
クセプタ）の添加量を少なくした半導体層（高抵抗層）
を形成するだけで良く、容易且つ安価に製造できる。
抵抗層を設けるだけで良いため、例えば有機金属化学気
相成長（MOCVD ：Metal Organic Chemical Vapor Depos
ition ）法や分子線エピタキシー（MBE ：Molecular Be
am Epitaxy）法等の結晶成長技術を用いて基板上に一連
の半導体層を結晶成長させる際に、不純物（ドナーやア
クセプタ）の添加量を少なくした半導体層（高抵抗層）
を形成するだけで良く、容易且つ安価に製造できる。
【００１４】第２発明および第３発明では、光取出し面
の略真下部分のみを電流が流れるようにする電流狭窄部
が高抵抗層の近くに設けられているため、優れた光取出
し効率が得られるとともに、主としてその電流狭窄部の
範囲内で電流が分散されるため、環状の第１電極によっ
て遮蔽される光の割合が更に少なくなって発光出力が一
層増大する。また、高抵抗層の厚さが２μm 以下でキャ
リア濃度が１×１０17以下であるため、駆動電圧や発熱
等に大きな影響を与えることなく発光強度分布が良好に
改善される。
の略真下部分のみを電流が流れるようにする電流狭窄部
が高抵抗層の近くに設けられているため、優れた光取出
し効率が得られるとともに、主としてその電流狭窄部の
範囲内で電流が分散されるため、環状の第１電極によっ
て遮蔽される光の割合が更に少なくなって発光出力が一
層増大する。また、高抵抗層の厚さが２μm 以下でキャ
リア濃度が１×１０17以下であるため、駆動電圧や発熱
等に大きな影響を与えることなく発光強度分布が良好に
改善される。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、光取出し面の大きさ
（例えば直径寸法）が数十〜数百μm 程度と小さく、各
種センサやエンコーダ等の光の集束性が要求される計測
装置や光ファイバー通信の光源として用いられる面発光
型発光ダイオードに好適に適用される。
（例えば直径寸法）が数十〜数百μm 程度と小さく、各
種センサやエンコーダ等の光の集束性が要求される計測
装置や光ファイバー通信の光源として用いられる面発光
型発光ダイオードに好適に適用される。
【００１６】また、本発明はAlGaAs系、AlInGaP 系など
種々の半導体材料の発光ダイオードに適用されるととも
に、有機金属化学気相成長法や分子線エピタキシー法等
の所定の結晶成長技術を用いて製造される。高抵抗層
は、結晶成長時の不純物添加量を他の半導体層よりも少
なくすることにより、一連の結晶成長過程の中で連続し
て形成できる。
種々の半導体材料の発光ダイオードに適用されるととも
に、有機金属化学気相成長法や分子線エピタキシー法等
の所定の結晶成長技術を用いて製造される。高抵抗層
は、結晶成長時の不純物添加量を他の半導体層よりも少
なくすることにより、一連の結晶成長過程の中で連続し
て形成できる。
【００１７】光取出し面の形状は、円形や楕円、四角形
など適宜設定することが可能で、それに応じて第１電極
の環状形状も定められる。高抵抗層のキャリア濃度は例
えば第２発明のように１×１０17以下とすることが望ま
しく、更には１×１０16程度とすることが望ましい。高
抵抗層が設けられると、駆動電圧（定電流駆動の場合の
順方向電圧Ｖｆ）や発熱が増大するため、これを抑制す
るために、高抵抗層の厚さは第２発明のように２μm 以
下、更には１μm 程度とすることが望ましい。
など適宜設定することが可能で、それに応じて第１電極
の環状形状も定められる。高抵抗層のキャリア濃度は例
えば第２発明のように１×１０17以下とすることが望ま
しく、更には１×１０16程度とすることが望ましい。高
抵抗層が設けられると、駆動電圧（定電流駆動の場合の
順方向電圧Ｖｆ）や発熱が増大するため、これを抑制す
るために、高抵抗層の厚さは第２発明のように２μm 以
下、更には１μm 程度とすることが望ましい。
【００１８】第３発明では、第１電極はｐ型電極で、電
流狭窄部は第１電極と発光層との間に設けられており、
高抵抗層は電流狭窄部と発光層との間に設けられている
が、他の発明の実施に際しては必ずしもこれに限定され
るものではなく、種々の態様で実施できる。
流狭窄部は第１電極と発光層との間に設けられており、
高抵抗層は電流狭窄部と発光層との間に設けられている
が、他の発明の実施に際しては必ずしもこれに限定され
るものではなく、種々の態様で実施できる。
【００１９】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ
詳細に説明する。なお、以下の実施例における図面の各
部の寸法は必ずしも正確な割合で図示したものではな
い。
詳細に説明する。なお、以下の実施例における図面の各
部の寸法は必ずしも正確な割合で図示したものではな
い。
【００２０】図１は、本発明の一実施例である点光源用
の面発光型発光ダイオード１０の構成を示す図である。
この面発光型発光ダイオード１０は、例えば有機金属化
学気相成長法や分子線エピタキシー法等のエピタキシャ
ル結晶成長技術により、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、高抵抗層２２、狭窄電流通電層２
４、ブロック層２６、エッチング制御層２８、キャップ
層３０、およびコンタクト層３２と、基板１２の下面お
よびコンタクト層３２の上面にそれぞれ蒸着された下部
電極３４および上部電極３６とから構成されている。反
射層１４〜コンタクト層３２の各層が半導体層で活性層
１８が発光層であり、下部電極３４が第２電極で上部電
極３６が第１電極である。
の面発光型発光ダイオード１０の構成を示す図である。
この面発光型発光ダイオード１０は、例えば有機金属化
学気相成長法や分子線エピタキシー法等のエピタキシャ
ル結晶成長技術により、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、高抵抗層２２、狭窄電流通電層２
４、ブロック層２６、エッチング制御層２８、キャップ
層３０、およびコンタクト層３２と、基板１２の下面お
よびコンタクト層３２の上面にそれぞれ蒸着された下部
電極３４および上部電極３６とから構成されている。反
射層１４〜コンタクト層３２の各層が半導体層で活性層
１８が発光層であり、下部電極３４が第２電極で上部電
極３６が第１電極である。
【００２１】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-Al0.2Ga0.8As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
う光が光取出し面３８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。
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-Al0.2Ga0.8As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
う光が光取出し面３８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。
【００２２】前記第１クラッド層１６は、例えば0.5 μ
m 程度の厚さのn-Al0.45Ga0.55As単結晶から成る化合物
半導体、活性層１８は、例えば１μm 程度の厚さのp-Ga
As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0.5 μm 程度の厚さのp-Al0.45Ga0.55As単結
晶から成る化合物半導体、高抵抗層２２は、例えば 1μ
m 程度の厚さのp-Al0.1Ga0.9As単結晶から成る化合物半
導体、狭窄電流通電層２４は、例えば２μm 程度の厚さ
のp-Al0.1Ga0.9As単結晶から成る化合物半導体、ブロッ
ク層２６は、例えば１μm 程度の厚さのn-Al0.1Ga0.9As
単結晶から成る化合物半導体、エッチング制御層２８
は、例えば 0.2μm 程度の厚さのn-Al0.45Ga 0.55As単結
晶から成る化合物半導体、キャップ層３０は、例えば２
μm 程度の厚さのn-Al0.1Ga0.9As単結晶から成る化合物
半導体、コンタクト層３２は、例えば0.1μm 程度の厚
さのn-GaAs単結晶から成る化合物半導体である。
m 程度の厚さのn-Al0.45Ga0.55As単結晶から成る化合物
半導体、活性層１８は、例えば１μm 程度の厚さのp-Ga
As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0.5 μm 程度の厚さのp-Al0.45Ga0.55As単結
晶から成る化合物半導体、高抵抗層２２は、例えば 1μ
m 程度の厚さのp-Al0.1Ga0.9As単結晶から成る化合物半
導体、狭窄電流通電層２４は、例えば２μm 程度の厚さ
のp-Al0.1Ga0.9As単結晶から成る化合物半導体、ブロッ
ク層２６は、例えば１μm 程度の厚さのn-Al0.1Ga0.9As
単結晶から成る化合物半導体、エッチング制御層２８
は、例えば 0.2μm 程度の厚さのn-Al0.45Ga 0.55As単結
晶から成る化合物半導体、キャップ層３０は、例えば２
μm 程度の厚さのn-Al0.1Ga0.9As単結晶から成る化合物
半導体、コンタクト層３２は、例えば0.1μm 程度の厚
さのn-GaAs単結晶から成る化合物半導体である。
【００２３】上記各半導体層１４〜３２の結晶成長時に
は所定量の不純物が添加され、高抵抗層２２のキャリア
濃度は１×１０16程度、両クラッド層１６、２０のキャ
リア濃度は５×１０17程度、それ等以外の各半導体層１
４、１８、２４〜３２のキャリア濃度は１×１０18程度
とされている。なお、基板１２のキャリア濃度は１×１
０18程度である。
は所定量の不純物が添加され、高抵抗層２２のキャリア
濃度は１×１０16程度、両クラッド層１６、２０のキャ
リア濃度は５×１０17程度、それ等以外の各半導体層１
４、１８、２４〜３２のキャリア濃度は１×１０18程度
とされている。なお、基板１２のキャリア濃度は１×１
０18程度である。
【００２４】前記下部電極３４は 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１２側から
順にAu−Ge合金、NiおよびAuが積層形成されたｎ型オー
ミック電極である。上部電極３６は、コンタクト層３２
の上面の外周部に円環形状に設けられており、コンタク
ト層３２側から順にAu−Zn合金およびAuが積層形成され
たｐ型オーミック電極である。
って、例えば基板１２の下面全面にその基板１２側から
順にAu−Ge合金、NiおよびAuが積層形成されたｎ型オー
ミック電極である。上部電極３６は、コンタクト層３２
の上面の外周部に円環形状に設けられており、コンタク
ト層３２側から順にAu−Zn合金およびAuが積層形成され
たｐ型オーミック電極である。
【００２５】また、前記キャップ層３０およびコンタク
ト層３２には、上部電極３６よりも内周側に位置する例
えば直径30μm 程度の円形部分がエッチング等により除
去されて凹部４０が設けられており、これにより、エッ
チング制御層２８の上面にて構成されている光取出し面
３８が露出させられている。また、上部電極３６を取り
付ける前に上面側からｐ型のドーパントである不純物、
例えばＺｎ等が拡散されることにより、図に斜線で示さ
れている拡散領域４２が形成されている。
ト層３２には、上部電極３６よりも内周側に位置する例
えば直径30μm 程度の円形部分がエッチング等により除
去されて凹部４０が設けられており、これにより、エッ
チング制御層２８の上面にて構成されている光取出し面
３８が露出させられている。また、上部電極３６を取り
付ける前に上面側からｐ型のドーパントである不純物、
例えばＺｎ等が拡散されることにより、図に斜線で示さ
れている拡散領域４２が形成されている。
【００２６】上記拡散領域４２の拡散深さは、上部電極
３６の下側すなわち凹部４０よりも外側ではキャップ層
３０の中間位置までであるが、凹部４０の下側では狭窄
電流通電層２４の中間位置まで達している。この拡散領
域４２においては、キャリア濃度が例えば１×１０20程
度と高くされて導電性が高められると共に、ブロック層
２６〜コンタクト層３２では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、高抵抗層２２、お
よび狭窄電流通電層２４と同じ導電型にされている。こ
れにより、狭窄電流通電層２４とブロック層２６との境
界で通電可能な領域４４は拡散領域４２内、言い換えれ
ば光取出し面３８の略真下の部分のみに限定される。光
取出し面３８の略真下部分のみに拡散領域４２が形成さ
れ、その部分がｐ型半導体とされたブロック層２６は電
流狭窄部として機能している。
３６の下側すなわち凹部４０よりも外側ではキャップ層
３０の中間位置までであるが、凹部４０の下側では狭窄
電流通電層２４の中間位置まで達している。この拡散領
域４２においては、キャリア濃度が例えば１×１０20程
度と高くされて導電性が高められると共に、ブロック層
２６〜コンタクト層３２では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、高抵抗層２２、お
よび狭窄電流通電層２４と同じ導電型にされている。こ
れにより、狭窄電流通電層２４とブロック層２６との境
界で通電可能な領域４４は拡散領域４２内、言い換えれ
ば光取出し面３８の略真下の部分のみに限定される。光
取出し面３８の略真下部分のみに拡散領域４２が形成さ
れ、その部分がｐ型半導体とされたブロック層２６は電
流狭窄部として機能している。
【００２７】以上のように構成された面発光型発光ダイ
オード１０においては、下部電極３４と上部電極３６と
の間に所定の駆動電圧が印加されることにより、活性層
１８のうち光取出し面３８の略真下に位置する通電領域
のみで面垂直方向すなわち図の上下方向に光が放出さ
れ、下方へ出た光は反射層１４で上方へ反射されること
により、活性層１８と平行な光取出し面３８から取り出
される。
オード１０においては、下部電極３４と上部電極３６と
の間に所定の駆動電圧が印加されることにより、活性層
１８のうち光取出し面３８の略真下に位置する通電領域
のみで面垂直方向すなわち図の上下方向に光が放出さ
れ、下方へ出た光は反射層１４で上方へ反射されること
により、活性層１８と平行な光取出し面３８から取り出
される。
【００２８】ここで、本実施例では、キャリア濃度が低
くて電気抵抗が高い高抵抗層２２が第２クラッド層２０
と狭窄電流通電層２４との間に設けられているため、そ
の高抵抗層２２によって電流が光取出し面３８全体に広
げられ、光取出し面３８からの発光強度分布が均一化さ
れるとともに、局部的に電流密度が高くなって寿命が低
下することが回避される。本実施例ではブロック層２６
により光取出し面３８の略真下部分のみが通電領域４４
とされているため、高抵抗層２２で堰止められた電流は
主にその通電領域４４の範囲内で分散され、優れた光取
出し効率が得られる。また、光取出し面３８の周縁部の
発光強度が低下するため、上部電極３６によって遮蔽さ
れる光の割合が少なくなって発光出力が増大する。
くて電気抵抗が高い高抵抗層２２が第２クラッド層２０
と狭窄電流通電層２４との間に設けられているため、そ
の高抵抗層２２によって電流が光取出し面３８全体に広
げられ、光取出し面３８からの発光強度分布が均一化さ
れるとともに、局部的に電流密度が高くなって寿命が低
下することが回避される。本実施例ではブロック層２６
により光取出し面３８の略真下部分のみが通電領域４４
とされているため、高抵抗層２２で堰止められた電流は
主にその通電領域４４の範囲内で分散され、優れた光取
出し効率が得られる。また、光取出し面３８の周縁部の
発光強度が低下するため、上部電極３６によって遮蔽さ
れる光の割合が少なくなって発光出力が増大する。
【００２９】一方、発光強度分布を均一化するためにキ
ャリア濃度が低い高抵抗層２２を設けるようになってい
るため、有機金属化学気相成長法や分子線エピタキシー
法等の結晶成長技術を用いて基板１２上に一連の半導体
層１４〜３２を結晶成長させる過程で、不純物の添加量
を少なくした高抵抗層２２を連続的に形成すれば良く、
容易且つ安価に製造できる。
ャリア濃度が低い高抵抗層２２を設けるようになってい
るため、有機金属化学気相成長法や分子線エピタキシー
法等の結晶成長技術を用いて基板１２上に一連の半導体
層１４〜３２を結晶成長させる過程で、不純物の添加量
を少なくした高抵抗層２２を連続的に形成すれば良く、
容易且つ安価に製造できる。
【００３０】更に、上記高抵抗層２２の厚さは１μm 程
度でキャリア濃度は１×１０16程度であるため、駆動電
圧や発熱等に大きな影響を与えることなく発光強度分布
が良好に改善される。
度でキャリア濃度は１×１０16程度であるため、駆動電
圧や発熱等に大きな影響を与えることなく発光強度分布
が良好に改善される。
【００３１】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の実施例において前記実施例と共通する部分に
は同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
お、以下の実施例において前記実施例と共通する部分に
は同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３２】図２の面発光型発光ダイオード５０は、前
記高抵抗層２２を設ける代わりに、前記狭窄電流通電層
２４のキャリア濃度を１×１０16程度として、そのまま
高抵抗層５２として用いるようにした場合で、製造が一
層容易になる。
記高抵抗層２２を設ける代わりに、前記狭窄電流通電層
２４のキャリア濃度を１×１０16程度として、そのまま
高抵抗層５２として用いるようにした場合で、製造が一
層容易になる。
【００３３】なお、この場合には、高抵抗層５２のうち
拡散領域４２と第２クラッド層２０との間の部分が実質
的に高抵抗層として機能する部分であり、その間の厚さ
が好ましくは２μm 以下、更には１μm 程度となるよう
にすれば良い。
拡散領域４２と第２クラッド層２０との間の部分が実質
的に高抵抗層として機能する部分であり、その間の厚さ
が好ましくは２μm 以下、更には１μm 程度となるよう
にすれば良い。
【００３４】図３の面発光型発光ダイオード６０は、前
記ブロック層２６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 から成る拡散バリア膜６２が設けられ、その状態
で上面側からｐ型のドーパントである不純物、例えばＺ
ｎ等が拡散されることにより、図に斜線で示されている
拡散領域６４が形成され、前記通電領域４４が設けられ
ている。そして、ブロック層２６および拡散バリア膜６
２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３６が設けられ、ブロック層２６の
上面のうち上部電極３６よりも内周側に位置して露出し
ている部分、言い換えれば通電領域４４の略真上に位置
する部分が光取出し面６６とされている。上部電極３６
の内周側端部は、拡散バリア膜６２の内周側端部よりも
内周側に位置させられて、ブロック層２６の上面に直接
固設され、電気的に拡散領域６４に接続されている。
記ブロック層２６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 から成る拡散バリア膜６２が設けられ、その状態
で上面側からｐ型のドーパントである不純物、例えばＺ
ｎ等が拡散されることにより、図に斜線で示されている
拡散領域６４が形成され、前記通電領域４４が設けられ
ている。そして、ブロック層２６および拡散バリア膜６
２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３６が設けられ、ブロック層２６の
上面のうち上部電極３６よりも内周側に位置して露出し
ている部分、言い換えれば通電領域４４の略真上に位置
する部分が光取出し面６６とされている。上部電極３６
の内周側端部は、拡散バリア膜６２の内周側端部よりも
内周側に位置させられて、ブロック層２６の上面に直接
固設され、電気的に拡散領域６４に接続されている。
【００３５】この面発光型発光ダイオード６０は、前記
凹部４０を形成する必要がないため、エッチングが不要
で一層簡単且つ安価に製造される。なお、拡散バリア膜
６２は拡散領域６４を規定するために設けられたもので
あり、必要に応じて上部電極３６を取り付ける前に除去
しても良い。
凹部４０を形成する必要がないため、エッチングが不要
で一層簡単且つ安価に製造される。なお、拡散バリア膜
６２は拡散領域６４を規定するために設けられたもので
あり、必要に応じて上部電極３６を取り付ける前に除去
しても良い。
【００３６】図４の面発光型発光ダイオード７０は、前
記高抵抗層２２の上面の例えば直径30μm 程度の円形領
域を除く部分に前記ブロック層２６と同様なブロック層
７２が設けられており、それら高抵抗層２２およびブロ
ック層７２の上側にキャップ層７４が設けられている。
このキャップ層７４は、例えばp-Al0.1Ga0.9As単結晶か
ら成る化合物半導体である。また、上部電極３６は、こ
のキャップ層７４の表面の中央部の直径30μm 程度の領
域を除く外周部分に設けられており、その内周側の部分
が光取出し面７６とされている。ブロック層７２は電流
狭窄部として機能している。
記高抵抗層２２の上面の例えば直径30μm 程度の円形領
域を除く部分に前記ブロック層２６と同様なブロック層
７２が設けられており、それら高抵抗層２２およびブロ
ック層７２の上側にキャップ層７４が設けられている。
このキャップ層７４は、例えばp-Al0.1Ga0.9As単結晶か
ら成る化合物半導体である。また、上部電極３６は、こ
のキャップ層７４の表面の中央部の直径30μm 程度の領
域を除く外周部分に設けられており、その内周側の部分
が光取出し面７６とされている。ブロック層７２は電流
狭窄部として機能している。
【００３７】以上、本発明の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得
る。
細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され得
る。
【００３８】例えば、前記各実施例ではGaAs／AlGaAsダ
ブルヘテロ構造の面発光型発光ダイオードについて説明
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。
ブルヘテロ構造の面発光型発光ダイオードについて説明
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。
【００３９】また、前記実施例における各半導体層の厚
さはあくまでも一例であり、必要に応じて適宜変更され
得る。
さはあくまでも一例であり、必要に応じて適宜変更され
得る。
【００４０】また、前述の実施例においては、ブロック
層２６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
ドを構成する半導体の種類等を考慮して適宜定められ
る。
層２６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】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。
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１】本発明の一実施例である面発光型発光ダイオー
ドの構成を説明する図である。
ドの構成を説明する図である。
【図２】本発明の他の実施例の面発光型発光ダイオード
の構成を説明する図である。
の構成を説明する図である。
【図３】本発明の更に別の実施例の面発光型発光ダイオ
ードの構成を説明する図である。
ードの構成を説明する図である。
【図４】本発明の更に別の実施例の面発光型発光ダイオ
ードの構成を説明する図である。
ードの構成を説明する図である。
１０，５０，６０，７０：面発光型発光ダイオード １２：基板 １８：活性層（発光層） ２２，５２：高抵抗層 ２６，７２：ブロック層（電流狭窄部） ３４：下部電極（第２電極） ３６：上部電極（第１電極） ３８，７６：光取出し面
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に発光層を含む複数の半導体層が
積層されているとともに、 該積層された半導体層の上面に設けられた環状の第１電
極と、 該第１電極の内側に設けられた光取出し面と、 前記基板の裏面に設けられた第２電極と を有し、前記第１電極と第２電極との間に通電されるこ
とにより前記発光層から面垂直方向へ放出された光が前
記光取出し面から発せられる面発光型発光ダイオードに
おいて、 他の半導体層よりもキャリア濃度が低い高抵抗層を設け
たことを特徴とする面発光型発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記光取出し面の略真下部分のみを電流
が流れるようにする電流狭窄部が前記高抵抗層の近くに
設けられているとともに、該高抵抗層の厚さは２μm 以
下でキャリア濃度は１×１０17以下であることを特徴と
する請求項１に記載の面発光型発光ダイオード。 - 【請求項３】 前記第１電極はｐ型電極で、前記電流狭
窄部は該第１電極と前記発光層との間に設けられてお
り、前記高抵抗層は該電流狭窄部と該発光層との間に設
けられていることを特徴とする請求項２に記載の面発光
型発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17730097A JPH1126815A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 面発光型発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17730097A JPH1126815A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 面発光型発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126815A true JPH1126815A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16028598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17730097A Pending JPH1126815A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 面発光型発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126815A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007150364A (ja) * | 2007-03-09 | 2007-06-14 | Hitachi Cable Ltd | 発光装置 |
-
1997
- 1997-07-02 JP JP17730097A patent/JPH1126815A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007150364A (ja) * | 2007-03-09 | 2007-06-14 | Hitachi Cable Ltd | 発光装置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040531 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060919 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060926 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070206 |