JPS59121985A - 反射電極型半導体発光素子 - Google Patents
反射電極型半導体発光素子Info
- Publication number
- JPS59121985A JPS59121985A JP57229016A JP22901682A JPS59121985A JP S59121985 A JPS59121985 A JP S59121985A JP 57229016 A JP57229016 A JP 57229016A JP 22901682 A JP22901682 A JP 22901682A JP S59121985 A JPS59121985 A JP S59121985A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- curved surface
- light
- parabolic curved
- layer
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
- H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
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】
本発明は光通信用の発光源として有用な半導体発光素子
に関する。
に関する。
近年、中距離用の光通信用の発光源として発光ダイオー
ドが重要になってきている。ところで、発光ダイオード
は全方向にほぼ均一に発光している。ところが、発光ダ
イオードを構成している半導体結晶は屈折率が大きいた
め、結晶内部から外へ出る光に対する臨界角が小さくな
る。そのため光のとり出し面、すなわち発光面が平面で
ある場合、内部の発光の極一部しか外部にとり出せない
。
ドが重要になってきている。ところで、発光ダイオード
は全方向にほぼ均一に発光している。ところが、発光ダ
イオードを構成している半導体結晶は屈折率が大きいた
め、結晶内部から外へ出る光に対する臨界角が小さくな
る。そのため光のとり出し面、すなわち発光面が平面で
ある場合、内部の発光の極一部しか外部にとり出せない
。
発光の半導体素子の外部へのとり出し効率を向上するこ
とにより発光ダイオードの外部量子効率をあげることは
発光ダイオードの高光出力化を図る上で重要であり、外
部量子効率の効率化を図る試みがこれまでにいくつかな
されていた。その１つに凹面鏡状の反射電極をつけ反射
効果を利用したものがあった。凹面鏡型をｎ型半導体基
板上に形成し、凹面鏡型上に半導体層をエピタキシャル
成長してゆき、最後の層を４０〜５０μｍの厚膜成長し
凹型を埋めるものである。また、反射電極による効果を
得て外部量子効率を上げる方法の他に、光のとり出し面
にドーム型レンズ面を形成し、外部に出る発光の放射角
の範囲を拡大することにより外部量子効率をあげるもの
があった。前者の方法においては凹型を基板に加工する
ため反射面の形成が比較的容易である。しかし、厚膜の
結晶成長に結晶性を制御するための高い技術の要求され
ること、また、成長に長時間を要する、という問題点が
あった。
とにより発光ダイオードの外部量子効率をあげることは
発光ダイオードの高光出力化を図る上で重要であり、外
部量子効率の効率化を図る試みがこれまでにいくつかな
されていた。その１つに凹面鏡状の反射電極をつけ反射
効果を利用したものがあった。凹面鏡型をｎ型半導体基
板上に形成し、凹面鏡型上に半導体層をエピタキシャル
成長してゆき、最後の層を４０〜５０μｍの厚膜成長し
凹型を埋めるものである。また、反射電極による効果を
得て外部量子効率を上げる方法の他に、光のとり出し面
にドーム型レンズ面を形成し、外部に出る発光の放射角
の範囲を拡大することにより外部量子効率をあげるもの
があった。前者の方法においては凹型を基板に加工する
ため反射面の形成が比較的容易である。しかし、厚膜の
結晶成長に結晶性を制御するための高い技術の要求され
ること、また、成長に長時間を要する、という問題点が
あった。
本発明の目的は、上記の問題を解決し、さらに、反射電
極を利用して外部量子効率をあげる反射電極型半導体発
光素子を提供することにある。
極を利用して外部量子効率をあげる反射電極型半導体発
光素子を提供することにある。
本発明によれば、面発光型半導体発光素子中の、結晶内
部の発光部を焦点とした、光のとり出し面に対し凹の、
素子を形成する半導体結晶の発光波長に対する臨界角の
２分の１以内のずれを許容した放物曲面を有し、反射効
果により、発光ダイオードの外部量子効率を大幅に改善
せしめた反射電極型半導体発光素子が得られる。
部の発光部を焦点とした、光のとり出し面に対し凹の、
素子を形成する半導体結晶の発光波長に対する臨界角の
２分の１以内のずれを許容した放物曲面を有し、反射効
果により、発光ダイオードの外部量子効率を大幅に改善
せしめた反射電極型半導体発光素子が得られる。
以下、本発明について一実施例を示しながら説明する。
ＩｎＰの上に、バッファ一層のｎ型ＩｎＰ １１、活性
層／２ のＩｎ１−ｘ’ＪａｘＡｓ ＋−ｙＰｙ （ｘ′ｌ：’
０．２５ 、 ｙ ””０．５６ ） Ｍ！＼ 第３の
半導体層のｐ型ＩｎＰ １３の各層を１〜２μｍ程度ず
つ成長する。さらに、第４の半導体層１４のｎ型ＩｎＰ
またはｎ型Ｉｎ １ ｘＧａ ｘ Ａｓ １□Ｐｙ （
ｘＺｏ、２＋ ｙ刊−４）のマスクレスイオンビームプ
ロセス法によって、放物曲面１６に形成する。ここで、
放物曲面１６を反射曲面を経た反射光が光のとり出し面
を形成する半導体結晶、本例では、ＩｎＰ基板１０の発
光波長をこ対する臨界角以内で、光のとり出し面２２に
轟たり、光が結晶外部へとり出される様に、放物曲面か
ら±２分の該臨界角以内のずれをもった曲面に形成する
。次にｎ側電極１５とｎ側電極１７を形成する。
層／２ のＩｎ１−ｘ’ＪａｘＡｓ ＋−ｙＰｙ （ｘ′ｌ：’
０．２５ 、 ｙ ””０．５６ ） Ｍ！＼ 第３の
半導体層のｐ型ＩｎＰ １３の各層を１〜２μｍ程度ず
つ成長する。さらに、第４の半導体層１４のｎ型ＩｎＰ
またはｎ型Ｉｎ １ ｘＧａ ｘ Ａｓ １□Ｐｙ （
ｘＺｏ、２＋ ｙ刊−４）のマスクレスイオンビームプ
ロセス法によって、放物曲面１６に形成する。ここで、
放物曲面１６を反射曲面を経た反射光が光のとり出し面
を形成する半導体結晶、本例では、ＩｎＰ基板１０の発
光波長をこ対する臨界角以内で、光のとり出し面２２に
轟たり、光が結晶外部へとり出される様に、放物曲面か
ら±２分の該臨界角以内のずれをもった曲面に形成する
。次にｎ側電極１５とｎ側電極１７を形成する。
次に電極部を除いた、放物曲面と放物曲面の周辺６１８
に、８ｉ０．などの透明絶縁膜１９をＣＶＤ法によって
数千＾形成する。そして電極部、Ｓｉｎ、膜上に反射率
の高い金属、例えばＡｕなどの膜２０を形成する。上記
の方法で加工されたウエノλ−をペレツタイズしｐ側を
下に融着し、従来の方法により素子を組み立てる。上記
の構造中の放物曲面型の反射面を介し、活性層からの発
光がｎ側の光のとり出し面より外部へとり出される。そ
の結果、本例によれば、活性層における反射光の再吸収
を考慮しても、発光ダイオードの外部量子効率を１．７
ｄＢに高めることができる。ここで、反射曲面が、放
物曲面から±２分の該臨界角以外のずれをもった曲面に
おいては、外部量子効率の改善は１．１〜１．２ｄＢ程
度に留まってしまい、反射面が平面のものと変わらず効
果的でない。本発明によれば、放物曲面型の反射面を介
して、反射面が平面である場合よりも、より広い範囲の
発光が外部へとり出される。また、曲面を作成するため
に厚膜成長が必要となることもない。また、本発明によ
る発光ダイオードの構造は、放物面型を形成する他に、
素で 子の作成上のプロー７１スにおける大きな変化はなく、
はぼ従来の手段で作成できる。本発明は前記で一実施例
をあげた、Ｉ ｎＰ／ Ｉ ｎ （）ａＡｓ Ｐ系の発
光素子のみでなく、他のｌ［／Ｖ加合物にも適用できる
。また、例にあげたものはｐ側を下に融着面とし、ｎ側
を上に光のとり出し面としたが、ｎ側とｐ側の上下を逆
にしたものについても適用できる。
に、８ｉ０．などの透明絶縁膜１９をＣＶＤ法によって
数千＾形成する。そして電極部、Ｓｉｎ、膜上に反射率
の高い金属、例えばＡｕなどの膜２０を形成する。上記
の方法で加工されたウエノλ−をペレツタイズしｐ側を
下に融着し、従来の方法により素子を組み立てる。上記
の構造中の放物曲面型の反射面を介し、活性層からの発
光がｎ側の光のとり出し面より外部へとり出される。そ
の結果、本例によれば、活性層における反射光の再吸収
を考慮しても、発光ダイオードの外部量子効率を１．７
ｄＢに高めることができる。ここで、反射曲面が、放
物曲面から±２分の該臨界角以外のずれをもった曲面に
おいては、外部量子効率の改善は１．１〜１．２ｄＢ程
度に留まってしまい、反射面が平面のものと変わらず効
果的でない。本発明によれば、放物曲面型の反射面を介
して、反射面が平面である場合よりも、より広い範囲の
発光が外部へとり出される。また、曲面を作成するため
に厚膜成長が必要となることもない。また、本発明によ
る発光ダイオードの構造は、放物面型を形成する他に、
素で 子の作成上のプロー７１スにおける大きな変化はなく、
はぼ従来の手段で作成できる。本発明は前記で一実施例
をあげた、Ｉ ｎＰ／ Ｉ ｎ （）ａＡｓ Ｐ系の発
光素子のみでなく、他のｌ［／Ｖ加合物にも適用できる
。また、例にあげたものはｐ側を下に融着面とし、ｎ側
を上に光のとり出し面としたが、ｎ側とｐ側の上下を逆
にしたものについても適用できる。
図は本発明の一実施例を示す構造の模式断面図である。
１０・・ＩｎＰ基板、ｔｉ−・・第１の半導体層（Ｉｎ
Ｐ ）、１２・・・第２の半導体層（Ｉｆｌｌ−ｘＧａ
ｘＡｓｌ−ｙ”ｙ＋ Ｘ”：’０．２５１ｙ＝ｏ、ｓ６
）、１３−・・第３の半導体層（ＩｎＰ）％１４・・・
第４の半導体層（ＩｎＰまたはＩｎ １−ｔ Ｇａ ｘ
ＡＳ ＋。 Ｐ、 、 ｘ 〜０．２ 、 ｙ〜０．４ ）、１５・
ｌ側電極、１６・・・反射面、１７・・・ｎ側電極、１
８・・・反射面の外側の平面、１９・・・透明絶縁膜（
８ｉ０．）、２０・・・反射金属（Ａｕ ）、２１・・
・発光部、２２・・・光のとり出し面、２３・・・融着
剤。 代理人弁理士内原 晋°′２ り、゛−ヨ
Ｐ ）、１２・・・第２の半導体層（Ｉｆｌｌ−ｘＧａ
ｘＡｓｌ−ｙ”ｙ＋ Ｘ”：’０．２５１ｙ＝ｏ、ｓ６
）、１３−・・第３の半導体層（ＩｎＰ）％１４・・・
第４の半導体層（ＩｎＰまたはＩｎ １−ｔ Ｇａ ｘ
ＡＳ ＋。 Ｐ、 、 ｘ 〜０．２ 、 ｙ〜０．４ ）、１５・
ｌ側電極、１６・・・反射面、１７・・・ｎ側電極、１
８・・・反射面の外側の平面、１９・・・透明絶縁膜（
８ｉ０．）、２０・・・反射金属（Ａｕ ）、２１・・
・発光部、２２・・・光のとり出し面、２３・・・融着
剤。 代理人弁理士内原 晋°′２ り、゛−ヨ
Claims (1)
- 面発光型半導体素子において、裏面に光を反射する反射
曲面として、該面発光型半導体素子の発光面との界面の
発光波長に対する臨界角による制限をうけずに反射曲面
で反射された光が該発光面よりとり出される、放物曲面
から該臨界角の２分の１以内のずれを許容する放物曲面
を有し、反射光を利用して外部量子効率を向上すること
を特徴とする反射電極型半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57229016A JPS59121985A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 反射電極型半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57229016A JPS59121985A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 反射電極型半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59121985A true JPS59121985A (ja) | 1984-07-14 |
Family
ID=16885432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57229016A Pending JPS59121985A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 反射電極型半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59121985A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2768566A1 (fr) * | 1997-09-12 | 1999-03-19 | France Telecom | Composants presentant une cavite optique definie par au moins un miroir courbe |
| WO2001080322A3 (de) * | 2000-04-19 | 2002-03-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Lumineszenzdiodenchip und verfahren zu dessen herstellung |
| EP1221722A1 (en) * | 2001-01-06 | 2002-07-10 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Highly efficient paraboloid light emitting diode |
| EP1221725A1 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-10 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Highly efficient paraboloid light emitting diode |
| JP2006332189A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| TWI565096B (zh) * | 2012-12-24 | 2017-01-01 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 發光二極體晶粒及其製造方法、發光二極體車燈 |
-
1982
- 1982-12-28 JP JP57229016A patent/JPS59121985A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2768566A1 (fr) * | 1997-09-12 | 1999-03-19 | France Telecom | Composants presentant une cavite optique definie par au moins un miroir courbe |
| WO2001080322A3 (de) * | 2000-04-19 | 2002-03-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Lumineszenzdiodenchip und verfahren zu dessen herstellung |
| US7026657B2 (en) | 2000-04-19 | 2006-04-11 | Osram Gmbh | High radiance led chip and a method for producing same |
| US7306960B2 (en) | 2000-04-19 | 2007-12-11 | Osram Gmbh | High radiance LED chip and a method for producing same |
| EP1221725A1 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-10 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Highly efficient paraboloid light emitting diode |
| EP1221722A1 (en) * | 2001-01-06 | 2002-07-10 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Highly efficient paraboloid light emitting diode |
| JP2006332189A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| JP4692075B2 (ja) * | 2005-05-24 | 2011-06-01 | ソニー株式会社 | 半導体発光素子 |
| TWI565096B (zh) * | 2012-12-24 | 2017-01-01 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 發光二極體晶粒及其製造方法、發光二極體車燈 |
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