JPS59103387A - ホトカプラ - Google Patents
ホトカプラInfo
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- JPS59103387A JPS59103387A JP57212884A JP21288482A JPS59103387A JP S59103387 A JPS59103387 A JP S59103387A JP 57212884 A JP57212884 A JP 57212884A JP 21288482 A JP21288482 A JP 21288482A JP S59103387 A JPS59103387 A JP S59103387A
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- gaas
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
- H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by at least one potential or surface barrier
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は発光素子と受光素子を光結合してなるホトカプ
ラに関するものである。
ラに関するものである。
〈従来技術〉
第１図は従来から最も一般的に利用されているホトカプ
ラの断面図で、リードフレーム／に搭載しｈ赤外発光ダ
イオ−トコと、他のリードフレーム３に搭載したホトト
ランジスタグとを相対向させて配置し、画素子の対向間
隔に透引シリコーン樹脂５を充填して光結合路を確保し
、更に外周囲を外部光から遮断するために黒色エポキシ
樹脂２でモールドした構造からなっている。このような
構造からなるホトカプラは、発光素子−と受光素子グと
の間隔が比較的大きいために光のノｌｉ失があり、ホト
カプラの高感度化、即ち発光素子−を低電流で駆動する
ことは難しいという欠点があった。
ラの断面図で、リードフレーム／に搭載しｈ赤外発光ダ
イオ−トコと、他のリードフレーム３に搭載したホトト
ランジスタグとを相対向させて配置し、画素子の対向間
隔に透引シリコーン樹脂５を充填して光結合路を確保し
、更に外周囲を外部光から遮断するために黒色エポキシ
樹脂２でモールドした構造からなっている。このような
構造からなるホトカプラは、発光素子−と受光素子グと
の間隔が比較的大きいために光のノｌｉ失があり、ホト
カプラの高感度化、即ち発光素子−を低電流で駆動する
ことは難しいという欠点があった。
上記構造に対して、素子間間隔の短縮化を図ることによ
り高感度化を試みた第一図に示ずようなホトカプララも
提案されている。即ち、プレーナ型発光素子７をガラス
等の透明スペーサ２を挾んで受光素子檄に重ねて配置し
、スペーサ２を介して光結合したものである。該構造の
ホトカプラは、発光・受光素子間距離を小さくし、且つ
絶縁することで一応の高感度化は得られる。しかし発光
素子７は電極取り出し等の都合からＺｎを選択拡散した
プレーナ型ＧａＡｓチップが用いられる。該拡散型Ｇａ
Ａｓ発光ダイオードは、ｐｎ接合を液相エピタキシャル
を利用して形成したＧａＡｓ発光ダイオード（以下単に
ＬＰＥ型Ｌ ＥＤと略す）に比べて発光出力が％程度し
か得られず、発光出力そのものが低いために高感度化の
メリットが少ないという問題があった。
り高感度化を試みた第一図に示ずようなホトカプララも
提案されている。即ち、プレーナ型発光素子７をガラス
等の透明スペーサ２を挾んで受光素子檄に重ねて配置し
、スペーサ２を介して光結合したものである。該構造の
ホトカプラは、発光・受光素子間距離を小さくし、且つ
絶縁することで一応の高感度化は得られる。しかし発光
素子７は電極取り出し等の都合からＺｎを選択拡散した
プレーナ型ＧａＡｓチップが用いられる。該拡散型Ｇａ
Ａｓ発光ダイオードは、ｐｎ接合を液相エピタキシャル
を利用して形成したＧａＡｓ発光ダイオード（以下単に
ＬＰＥ型Ｌ ＥＤと略す）に比べて発光出力が％程度し
か得られず、発光出力そのものが低いために高感度化の
メリットが少ないという問題があった。
処で発光出力が大きいとされるＬＰＥ型ＬＥＤはプレー
ナ型が困難なため、ＬＰＥ型ＬＥＩ）を用いて素子間距
離の短かいホトカプラを作るとすれば第３図に示すよう
な構造になる。
ナ型が困難なため、ＬＰＥ型ＬＥＩ）を用いて素子間距
離の短かいホトカプラを作るとすれば第３図に示すよう
な構造になる。
即ち、基板の夫々の面にｐ、ｎ各領域のための取り出し
電極を作成したＬＰＥ型ＬＥＤ／θを用いて、特に受光
素子／／との対向面側にはバンプ電極７．２を設け、該
バンブ電極／−？をスペーサ／３の表面に形成した導体
／グにボンディングすることによって電気的接続し、発
光素子１０と受光素子／／を光結合している。
電極を作成したＬＰＥ型ＬＥＤ／θを用いて、特に受光
素子／／との対向面側にはバンプ電極７．２を設け、該
バンブ電極／−？をスペーサ／３の表面に形成した導体
／グにボンディングすることによって電気的接続し、発
光素子１０と受光素子／／を光結合している。
上記構造においても、光結合部分にバンブ電極／、２や
導体／グがあるため照射光が遮断されるこう とになり、効率の低下は避けなれない。また、ＧａＡｓ
基板／θとスペーサ／３との間に空気層がてき、両者の
屈折率に大きな差があるため基板内に発生した光は基板
内に反射されて戻り、これも効率を低下させる原因にな
っている。
導体／グがあるため照射光が遮断されるこう とになり、効率の低下は避けなれない。また、ＧａＡｓ
基板／θとスペーサ／３との間に空気層がてき、両者の
屈折率に大きな差があるため基板内に発生した光は基板
内に反射されて戻り、これも効率を低下させる原因にな
っている。
」二記のような問題点に対して、液相エピタキシャル成
長層を作成したＧａＡｓ基板１５を利用して、第７図に
示すように一部の成長層をメサ加工し、Ｐ及びＮのいず
れの電極／乙、／２も基板／、５の一方の面に設けた素
子構造も考えられる。
長層を作成したＧａＡｓ基板１５を利用して、第７図に
示すように一部の成長層をメサ加工し、Ｐ及びＮのいず
れの電極／乙、／２も基板／、５の一方の面に設けた素
子構造も考えられる。
しかし従来から用いられているＬＰＥ−ＧａＡｓ層は、
通常両性不純物であるＳｉ（シリコン）をドープし、冷
却過程中の自然反転を利用してｐｎ接合を作成している
。このような積層構造をもつ素子では、ｐｎ接合からの
電子流入による発光領域はＰ層に偏在しており、発光を
確保するためには♂０μ程度のＰ層が必要になる。この
ようなＬＰＥ−ＧａＡｓ にメサエッチングを施こそう
とすれば、７００μ以上のエツチング深さが必要になり
、エツチングが非常に困難でこのような基板表面に、ま
たホトソングラフイによって電極を形成するにも技術的
に困難であった。
通常両性不純物であるＳｉ（シリコン）をドープし、冷
却過程中の自然反転を利用してｐｎ接合を作成している
。このような積層構造をもつ素子では、ｐｎ接合からの
電子流入による発光領域はＰ層に偏在しており、発光を
確保するためには♂０μ程度のＰ層が必要になる。この
ようなＬＰＥ−ＧａＡｓ にメサエッチングを施こそう
とすれば、７００μ以上のエツチング深さが必要になり
、エツチングが非常に困難でこのような基板表面に、ま
たホトソングラフイによって電極を形成するにも技術的
に困難であった。
〈発明の目的〉
本−発−明は上記従来のホトカプラがもつ欠点を除去し
、ＬＰＥ−ＧａＡｓ基板を用いて高感度な特性を得るこ
とができるホトカプラを提供することである。
、ＬＰＥ−ＧａＡｓ基板を用いて高感度な特性を得るこ
とができるホトカプラを提供することである。
〈実施例〉
ＬＰＥ−ＧａＡｓ基板を用いてメサ構造の発光ダ、イオ
ードを作成する場合、メサ溝の深さが７０μ程度であれ
ば充分にエツチング加工することができる。
ードを作成する場合、メサ溝の深さが７０μ程度であれ
ば充分にエツチング加工することができる。
第５図は本発明によるホトカプラに適用する発光ダイオ
ード基板−？０で、Ｎ＋−ＧａＡｓ基板、！／上にＮ−
ＧａＡｓ、、２６２．Ｐ−ＧａＡｓ、２３及びｐ −Ｇ
ａ ＡノＡｓ、２グが順次液相エピタキシャル成長法
によって形成されている。即ちＮ −Ｇ ａ Ａ ｓ基
板ノ／上にＰ −Ｇ ａ Ａ ｓ 、、２３及びＰ−Ｇ
ａＡｉＡｓ、２グを積層してシングルへテロ接合が形成
される。
ード基板−？０で、Ｎ＋−ＧａＡｓ基板、！／上にＮ−
ＧａＡｓ、、２６２．Ｐ−ＧａＡｓ、２３及びｐ −Ｇ
ａ ＡノＡｓ、２グが順次液相エピタキシャル成長法
によって形成されている。即ちＮ −Ｇ ａ Ａ ｓ基
板ノ／上にＰ −Ｇ ａ Ａ ｓ 、、２３及びＰ−Ｇ
ａＡｉＡｓ、２グを積層してシングルへテロ接合が形成
される。
液相エピタキシャル成長によって形成される上記層は、
半導体レーザー製造技術で用いられてＧするスラ゛イド
ボードを利用して作成され、いずれも数μ程度の薄い層
からなり、成長層全体の層厚も７０μ以下の極めて薄い
層として作成されてＧ）る。
半導体レーザー製造技術で用いられてＧするスラ゛イド
ボードを利用して作成され、いずれも数μ程度の薄い層
からなり、成長層全体の層厚も７０μ以下の極めて薄い
層として作成されてＧ）る。
第２図は上記積層構造が示すバンドギヤ・ンプ図で、Ｐ
−Ｇ ａ Ａ ｓ層ｅ２３がもつバンドギヤ・ｙプに
対してＰ−ＧａＡｊ？Ａｓ層、２グは大きいノくンドギ
ャップを示し、両者のギャップ差のためにヘテロ接合部
で電位障壁ができる。該電位障壁はｐｎ接合部で生じた
電子の拡散を防ぎ、簿いＰ−Ｇ ａ Ａ ｓ層、２３で
も電子濃度が高くなって十分な発光性再結合簀すること
ができ、ＬＰＥ型ＬＥＤかもつ低電流駆動の特性を得る
ことができる。
−Ｇ ａ Ａ ｓ層ｅ２３がもつバンドギヤ・ｙプに
対してＰ−ＧａＡｊ？Ａｓ層、２グは大きいノくンドギ
ャップを示し、両者のギャップ差のためにヘテロ接合部
で電位障壁ができる。該電位障壁はｐｎ接合部で生じた
電子の拡散を防ぎ、簿いＰ−Ｇ ａ Ａ ｓ層、２３で
も電子濃度が高くなって十分な発光性再結合簀すること
ができ、ＬＰＥ型ＬＥＤかもつ低電流駆動の特性を得る
ことができる。
上記液相エピタキシャル成長によってシングルへテロ接
合が形成されたＧａＡｓ基板−〇の成長層側にメサ溝を
エツチングによって形成し、Ｎ −ＧａＡｓ基板、２／
の一部を露出させる。露出したＮ Ｇ ａ Ａ、 ｓ
基板、Ｉ／の表面及び液相エピタキシャルＰ Ｇ ａ
Ａ １２ Ａ ｓ層、２グの表面に夫々Ｎ、Ｐの電極
−２，５，２１を形成して発光素子とする。
合が形成されたＧａＡｓ基板−〇の成長層側にメサ溝を
エツチングによって形成し、Ｎ −ＧａＡｓ基板、２／
の一部を露出させる。露出したＮ Ｇ ａ Ａ、 ｓ
基板、Ｉ／の表面及び液相エピタキシャルＰ Ｇ ａ
Ａ １２ Ａ ｓ層、２グの表面に夫々Ｎ、Ｐの電極
−２，５，２１を形成して発光素子とする。
第７図は、シングルへテロ接合を液相エピタキシャル成
長によって作成した上記発光素子を用いた本考案による
ホトカプラで、シリコンホトトランジスタ、２７と積層
するにあたって、Ｐ−ＧａＡｓ基板、２／底面にＡノコ
０３膜、２ｇが被着され、ガラス等の透明絶縁層、２２
を介してホトトランジスタの受光面に重ねられる。上記
基板、２／底面に被着されたＡノコ０３膜、、２♂は、
透明絶縁層−？２の屈折率が低いためにＧａＡｓ基板、
、？／との屈折率調整のために介挿される。
長によって作成した上記発光素子を用いた本考案による
ホトカプラで、シリコンホトトランジスタ、２７と積層
するにあたって、Ｐ−ＧａＡｓ基板、２／底面にＡノコ
０３膜、２ｇが被着され、ガラス等の透明絶縁層、２２
を介してホトトランジスタの受光面に重ねられる。上記
基板、２／底面に被着されたＡノコ０３膜、、２♂は、
透明絶縁層−？２の屈折率が低いためにＧａＡｓ基板、
、？／との屈折率調整のために介挿される。
上記構造のホトカプラにおいては、発光素子のＰ、Ｇａ
Ａｓ層で発光した光はＧ ａ Ａ ｉ Ａ Ｓ層、２グ
の屈折率がＧａＡｓ、２Ｊより小さいためＰ側からは放
射されずに反射し、Ｎ側へより多く放射して一層発光の
放射効率を高め得る。
Ａｓ層で発光した光はＧ ａ Ａ ｉ Ａ Ｓ層、２グ
の屈折率がＧａＡｓ、２Ｊより小さいためＰ側からは放
射されずに反射し、Ｎ側へより多く放射して一層発光の
放射効率を高め得る。
〈他の実施例〉
前記実施例は一方の表面から電極を取り出すためにメサ
構造としたが、本発明は次に説明するよ基板３／の一方
の表面の一部にＮ、Ｐ−ＧａＡｓ３．２’、３３及びＰ
−ＧａＡ、ｌ２ＡｓＪグを順次液相エピタキシャル成長
によって形成する。第２図（ａ）〜（ｃ）は上記基板の
製造工程を示す図で、Ｎ＋−Ｇ、ａＡｓ基板３／の表面
に一〇μ程度の窪み３．５をエツチングによって作成し
、その後基板表面にＮ−ＧａＡｓ３．２．Ｐ−ＧａＡｓ
３３及びＰ −Ｇ ａ ＡノＡＳＪ’グを成長層厚〜１
０μの範囲で形成し、成長面をｌ１ｌｆ摩エツチングし
て表面の夫々の領域番こ電極３Ｚ。
構造としたが、本発明は次に説明するよ基板３／の一方
の表面の一部にＮ、Ｐ−ＧａＡｓ３．２’、３３及びＰ
−ＧａＡ、ｌ２ＡｓＪグを順次液相エピタキシャル成長
によって形成する。第２図（ａ）〜（ｃ）は上記基板の
製造工程を示す図で、Ｎ＋−Ｇ、ａＡｓ基板３／の表面
に一〇μ程度の窪み３．５をエツチングによって作成し
、その後基板表面にＮ−ＧａＡｓ３．２．Ｐ−ＧａＡｓ
３３及びＰ −Ｇ ａ ＡノＡＳＪ’グを成長層厚〜１
０μの範囲で形成し、成長面をｌ１ｌｆ摩エツチングし
て表面の夫々の領域番こ電極３Ｚ。
３７を形成しプレーナ型構造とする。上記プレーナ型Ｇ
ａＡｓ発光ダイオード３０も前記実施例と同様に、第７
図に示すように受光素子と積層してホトトランジスタを
構成する。
ａＡｓ発光ダイオード３０も前記実施例と同様に、第７
図に示すように受光素子と積層してホトトランジスタを
構成する。
く効 果〉
以上本発明によれば、液相エピタキシャル成長を利用し
た低電流駆動の発光素子を８用いて、受光素子との素子
間距離の短縮を図ったホトカプラを得ることができ、光
結合の効率を著しく改善することができる。
た低電流駆動の発光素子を８用いて、受光素子との素子
間距離の短縮を図ったホトカプラを得ることができ、光
結合の効率を著しく改善することができる。
第１図乃至第３図は従来のホトカプラ構狗を示す側断面
図、第７図は従来のメサ型構造をもつ発光素子の断面図
、第Ｓ図は本発明による発光素子を作成するためのＧａ
Ａｓ基板のエピタキシャル成長断面図、第７図は同Ｇａ
’Ａｓ基板のバンドキャップ図、第７図は本発明による
ホトカプラの一実施例を示す側面図、第２図は本発明に
よる他の実施例を説明するための発光素子基板断面図、
第２図（ａ）〜（Ｃ）は同実施例の発光素子を製造する
ための工程図である。 、２／ 、３／ ： Ｎ −ＧａＡｓ基板１、、？、
２ 、３２ ： Ｎ−ＧａＡｓ、 、２．３．３３
： Ｐ−ＧａＡｓ１゜≦ピづシζ、、３４にＰ−ＧａＡ
、ＡＡｓ。 、２．５．．２１．．３１；、、３７：電極１．２７：
受光素子、 、２２：透ｑ］絶縁層。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他−名）第５［χ１
第６１父１ 第７Ｆン１ η〜θｅＸ１ ６７）
（ｂ）
６２ツカ） ９ タ１
図、第７図は従来のメサ型構造をもつ発光素子の断面図
、第Ｓ図は本発明による発光素子を作成するためのＧａ
Ａｓ基板のエピタキシャル成長断面図、第７図は同Ｇａ
’Ａｓ基板のバンドキャップ図、第７図は本発明による
ホトカプラの一実施例を示す側面図、第２図は本発明に
よる他の実施例を説明するための発光素子基板断面図、
第２図（ａ）〜（Ｃ）は同実施例の発光素子を製造する
ための工程図である。 、２／ 、３／ ： Ｎ −ＧａＡｓ基板１、、？、
２ 、３２ ： Ｎ−ＧａＡｓ、 、２．３．３３
： Ｐ−ＧａＡｓ１゜≦ピづシζ、、３４にＰ−ＧａＡ
、ＡＡｓ。 、２．５．．２１．．３１；、、３７：電極１．２７：
受光素子、 、２２：透ｑ］絶縁層。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他−名）第５［χ１
第６１父１ 第７Ｆン１ η〜θｅＸ１ ６７）
（ｂ）
６２ツカ） ９ タ１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）発光素子と受光素子を光結合してなるホトカプラに
おいて、発光素子は、ＧａＡｓ基板上に液相エピタキシ
ャル成長によって形成されたシングルへテロ接合を有し
、上記ＧａＡｓ基板の液相エピタキシャル成長層側にｐ
及びｎの両電極が形成され、ＧａＡｓ基板の電極が設け
られていない側から光を導出してなり、導出された光を
受光素子に入射して光結合することを特徴とするホトカ
プラ。 ２）前記発光素子は、一方の電極が液相エピタキシャル
成長層主で他方の電極が液相エピタキシャル成長層をメ
サエッチングして露出させたＧａＡｓ基板に形成されて
いることを特徴とする請求の範囲第／項記載のホトカプ
ラ。 ３）前記発光素子のシングルへテロ接合を含む液相エピ
タキシャル成長層の厚さは７０μ以下であることを特徴
とする請求の範囲第１項記載のホトカプラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57212884A JPS59103387A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | ホトカプラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57212884A JPS59103387A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | ホトカプラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59103387A true JPS59103387A (ja) | 1984-06-14 |
Family
ID=16629851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57212884A Pending JPS59103387A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | ホトカプラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59103387A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4888625A (en) * | 1986-09-30 | 1989-12-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelectronic coupling element, and method of making same |
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1982
- 1982-12-03 JP JP57212884A patent/JPS59103387A/ja active Pending
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