JPS60130873A - 発光半導体装置 - Google Patents
発光半導体装置Info
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- JPS60130873A JPS60130873A JP58239243A JP23924383A JPS60130873A JP S60130873 A JPS60130873 A JP S60130873A JP 58239243 A JP58239243 A JP 58239243A JP 23924383 A JP23924383 A JP 23924383A JP S60130873 A JPS60130873 A JP S60130873A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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 body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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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】
産業上の利用分野
不発シ１は発光半導体装置、詳しくは、固体発光素子の
表面部に球レンズを配して、高性能化をはかった発光半
導体装置に関するものである。
表面部に球レンズを配して、高性能化をはかった発光半
導体装置に関するものである。
１、’ｌ： ！ｉ／−（Ｍｌの絋す号μ矛の１１１閉占
光通信技術が実用段階に至り、高性能の発光素子が強く
要望されている。
光通信技術が実用段階に至り、高性能の発光素子が強く
要望されている。
一般に、光通信用の発光素子は、光ファイバとの結合性
をよくするために、発光領域を小面積に絞ると共に、高
密度の発光出力が得られるように構成される。
をよくするために、発光領域を小面積に絞ると共に、高
密度の発光出力が得られるように構成される。
第１図は、光通信用発光素早の代表的従来例の断面構造
図であり、発光部は電流狭穿用接合領域を有するダブル
へテロ構造で、その発光部１）「１面に球レンズを配し
たものである。すなわち、この発光素子は、ｎ形のひ化
ガリウム（以下、ＧａＡｓと記す）基板１上に、ｎ形の
ひ化ガリウム・アルミニウム（以下、ＧａＡＱＡｓ と
記す）層２、低濃度Ｐ形のＧ ａ Ａ ｓ層３、Ｐ形の
Ｇ ａ Ａ １２ Ａ ｓ層４およびｎ形のＧ ａ Ａ
Ｑ Ａ ｓ層６ｆ：、順次、エピタキシャル成長技術
で形成し、さらに、ｎ形のＧ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ層６
の一部に、直径１００μｍ程度の開孔を形成して発光窓
となし、ついで、全面に亜鉛（Ｚｎ）の拡散導入による
高濃度Ｐ形（Ｐ＋ ）層６を設け１両面にオーミック電
ｔｆｉ７，８を形成した、いわゆる、ダブルへテロ手、
１ｌｌｌ造であり、その発光窓上に、直径数ｉ；１ｔｔ
ｍの微小球レンズ９を透明エポキシ樹脂１０で接イ１し
たものである。
図であり、発光部は電流狭穿用接合領域を有するダブル
へテロ構造で、その発光部１）「１面に球レンズを配し
たものである。すなわち、この発光素子は、ｎ形のひ化
ガリウム（以下、ＧａＡｓと記す）基板１上に、ｎ形の
ひ化ガリウム・アルミニウム（以下、ＧａＡＱＡｓ と
記す）層２、低濃度Ｐ形のＧ ａ Ａ ｓ層３、Ｐ形の
Ｇ ａ Ａ １２ Ａ ｓ層４およびｎ形のＧ ａ Ａ
Ｑ Ａ ｓ層６ｆ：、順次、エピタキシャル成長技術
で形成し、さらに、ｎ形のＧ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ層６
の一部に、直径１００μｍ程度の開孔を形成して発光窓
となし、ついで、全面に亜鉛（Ｚｎ）の拡散導入による
高濃度Ｐ形（Ｐ＋ ）層６を設け１両面にオーミック電
ｔｆｉ７，８を形成した、いわゆる、ダブルへテロ手、
１ｌｌｌ造であり、その発光窓上に、直径数ｉ；１ｔｔ
ｍの微小球レンズ９を透明エポキシ樹脂１０で接イ１し
たものである。
このも１１１造では、ｎ、形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ
層６を電流狭穿用接合領域と称し、電極７から流入され
る電流はほとんとその開孔の面積部に集中され、これに
より、発光出力部もほとんどこの開孔面積部に絞られ、
畠密度発光出力が得られる。なお、発光領域はＰ形Ｇ
ａ Ａ ｓ層３であり、捷だ、その両側のＰ形Ｇ ａ
Ａ ｐ、Ａ ｓ Ａ’４’ ４およびｎ形ＧａＡＲＡｓ
Ｊ’Ｑ ２は、それぞれ、閉じ込め層と称し、少数キ
ャリアの閉じ込めを行なう領域である。゛ ところが、上述の従来例によれば、球レンズ９を接イＴ
した場合、発光窓の形状により、発光出力が左（ｉさ
れるという問題がある。
層６を電流狭穿用接合領域と称し、電極７から流入され
る電流はほとんとその開孔の面積部に集中され、これに
より、発光出力部もほとんどこの開孔面積部に絞られ、
畠密度発光出力が得られる。なお、発光領域はＰ形Ｇ
ａ Ａ ｓ層３であり、捷だ、その両側のＰ形Ｇ ａ
Ａ ｐ、Ａ ｓ Ａ’４’ ４およびｎ形ＧａＡＲＡｓ
Ｊ’Ｑ ２は、それぞれ、閉じ込め層と称し、少数キ
ャリアの閉じ込めを行なう領域である。゛ ところが、上述の従来例によれば、球レンズ９を接イＴ
した場合、発光窓の形状により、発光出力が左（ｉさ
れるという問題がある。
４０１月の１．１１勺
木光１月は、発光窓形状を最適化して、安定、かつ、高
出力性能を実現し得る発光半導体装置を提１共するもの
である。
出力性能を実現し得る発光半導体装置を提１共するもの
である。
発１月の構成
本発明は、要約するに、固体表面ｆｕｌｌに電流狭穿用
接合領域を有すると共に、同型ｆＡＬ狭穿用接合ｆ＋Ｉ
′ｊ域に開孔された発光窓を周辺喘面傾４１の漏ド１−
状になし、Ｒ’ｌ記発先発光窓レンズを配設した発光半
導体装置であり、これにより、発光出力をｉｔ；’ｉめ
ると共に、光ファイバとの結合性の最適化がｉｊＪ’
Ｅである。
接合領域を有すると共に、同型ｆＡＬ狭穿用接合ｆ＋Ｉ
′ｊ域に開孔された発光窓を周辺喘面傾４１の漏ド１−
状になし、Ｒ’ｌ記発先発光窓レンズを配設した発光半
導体装置であり、これにより、発光出力をｉｔ；’ｉめ
ると共に、光ファイバとの結合性の最適化がｉｊＪ’
Ｅである。
実施例の説す］
以下、本発明を実施例により、第２図の断面図を参照し
て、詳しく述べる。
て、詳しく述べる。
発光素子、とりわけ、光光領」或を含む客層のも＋７゜
成は、概ね、第１図の従来例と同じであるが、次の手順
にしたがっ□て製造される。
成は、概ね、第１図の従来例と同じであるが、次の手順
にしたがっ□て製造される。
まず、ｎ形Ｇ ａ Ａ ｓ基板１は、シリコン（Ｓｔ）
ドープで、キャリア濃度１×１０１８．ｎ−３のものを
用い、この」ニに、順次、ダブルへテロ構造を連続的に
エピタキシャル成長技術により形成する。
ドープで、キャリア濃度１×１０１８．ｎ−３のものを
用い、この」ニに、順次、ダブルへテロ構造を連続的に
エピタキシャル成長技術により形成する。
成長条件としては、成長開始温度か８２ｏ℃であり、成
長停止温度が７９０℃であり、この間の冷却速度が０．
１℃／論〜１℃／ｍ１ｎＫ設定される。
長停止温度が７９０℃であり、この間の冷却速度が０．
１℃／論〜１℃／ｍ１ｎＫ設定される。
各層のうち、ＧａＡＱＡｓ 層中のひ化アルミニウム（
ＡＱＡｓ ）混晶比（Ｘ）は、ｎ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ
ｓ層２かＸ＝０．２５であり、Ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ
Ａ ｓ層４がＸ＝０．３５であり、さらに、電流狭穿用
接合領域のｎ形Ｇ ａ Ａ １ Ａ ｇ 層５／′ｉ、
発光吸収性ならびに電極７との接触性を考慮して、Ｘ＝
０．１５に設定した。
ＡＱＡｓ ）混晶比（Ｘ）は、ｎ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ
ｓ層２かＸ＝０．２５であり、Ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ
Ａ ｓ層４がＸ＝０．３５であり、さらに、電流狭穿用
接合領域のｎ形Ｇ ａ Ａ １ Ａ ｇ 層５／′ｉ、
発光吸収性ならびに電極７との接触性を考慮して、Ｘ＝
０．１５に設定した。
各成長層の厚さ、キャリア濃度は、それぞれ、次の通り
である。
である。
ｎ形ＧａＡｆｆｉＡｓ層２−−２０／ｚｍ 、 ２Ｘ１
０ ｃ１ｎＰ形ＧａＡｓ 層３−−０．８／ｚｍ、５Ｘ
１０ ｃｍＰ形ＧａＡｇＡｓ層４−−−−−・３／Ａｍ
、 ２Ｘ１０ ｏｎｎ形ＧａＡＱＡｓ層５−− ４．
ｌｊｍ、１Ｘ１０ ｃｌｎなお、ｎ形不純物には錫（Ｓ
ｎ）を、Ｐ形不純物にはゲルマニウム（Ｇｅ）を使用し
、これによって得られる発光出力は、ピーク波長８８０
ｎｍである。
０ ｃ１ｎＰ形ＧａＡｓ 層３−−０．８／ｚｍ、５Ｘ
１０ ｃｍＰ形ＧａＡｇＡｓ層４−−−−−・３／Ａｍ
、 ２Ｘ１０ ｏｎｎ形ＧａＡＱＡｓ層５−− ４．
ｌｊｍ、１Ｘ１０ ｃｌｎなお、ｎ形不純物には錫（Ｓ
ｎ）を、Ｐ形不純物にはゲルマニウム（Ｇｅ）を使用し
、これによって得られる発光出力は、ピーク波長８８０
ｎｍである。
次に、ｎ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ 層６に対して、フ
ォトリングラフィの技術によって、直径８０μｍ、深さ
３／Ａｍの食刻凹所を形成する。このエツチング液には
、過酸化水床（Ｈ２Ｏ２）と硝酸（ＮＨ３）との混合液
を用いる。エツチング液の組成を変化させると、第２図
に示すような凹所のテーパ角度φが変えられる。経験に
よると、このテーパ角度φに依存して、発光出力とその
発光強度特性とが、それぞれ、多少、変化することが１
町らかになった。
ォトリングラフィの技術によって、直径８０μｍ、深さ
３／Ａｍの食刻凹所を形成する。このエツチング液には
、過酸化水床（Ｈ２Ｏ２）と硝酸（ＮＨ３）との混合液
を用いる。エツチング液の組成を変化させると、第２図
に示すような凹所のテーパ角度φが変えられる。経験に
よると、このテーパ角度φに依存して、発光出力とその
発光強度特性とが、それぞれ、多少、変化することが１
町らかになった。
次表は、エツチング液組成、テーパ角度φ、順方向電流
ＩＦ ＝ １００ ｍＡでの発光出力（ｍ Ｗ ）およ
び発光強度分布特性」ニの発光半値角を示す。
ＩＦ ＝ １００ ｍＡでの発光出力（ｍ Ｗ ）およ
び発光強度分布特性」ニの発光半値角を示す。
なお、発光半値角は、発光強度分布の中心軸上の最大強
度を１としたとき、その強度が％になる角度幅を表わし
、その角度が小さいほど、指向性か鋭いことを示してい
る。
度を１としたとき、その強度が％になる角度幅を表わし
、その角度が小さいほど、指向性か鋭いことを示してい
る。
光ファイバとの結合性を考慮すると、光通信用”′ の
発ソロ諧子では、その発光半値角は１０度以下に限定さ
れる。したかって、ｌｌ’ｌ記表の特性からみると、テ
ーパ角度φは、せいぜい４０度〜６０度が限度で、これ
をこえると、指向性が鈍化して、光通信用には不向きに
なる。それでも、テーパ角度φを４０度〜６０度にすれ
ば、発光出力は（ｌｌｌｉ実に２古す以）川ｉ’−１４
ユすることがわかる。
発ソロ諧子では、その発光半値角は１０度以下に限定さ
れる。したかって、ｌｌ’ｌ記表の特性からみると、テ
ーパ角度φは、せいぜい４０度〜６０度が限度で、これ
をこえると、指向性が鈍化して、光通信用には不向きに
なる。それでも、テーパ角度φを４０度〜６０度にすれ
ば、発光出力は（ｌｌｌｉ実に２古す以）川ｉ’−１４
ユすることがわかる。
なお、Ｐ４一層６の形成方法は、拡散源として、だとえ
ぽ、ひ化１１０鉛（Ｚｎ３ＡＳ２）を用い、石英Ｊｉ、
ｊ管中、６５０℃、３０分の拡散処理により、深さ１．
６ｔｔｍの拡散層か得られる。また、この」二に形成さ
れる電極層７は、前記食刻凹所を中心に、直？ｉ′−１
２０ｌｔｍの円形窓を設け、この部分が発光面となるよ
うにした。さらに、この発光面ト、に、直ｐ６００μｍ
の微小ガラス球レンズ９を透す］エポキシ樹脂１Ｏによ
り接Ｖ”ｉ固定する。この場合、ガラス球レンズ９は、
ｊ１１４折率が１．９１程度の高屈折率ガラスを用いて
形成される。
ぽ、ひ化１１０鉛（Ｚｎ３ＡＳ２）を用い、石英Ｊｉ、
ｊ管中、６５０℃、３０分の拡散処理により、深さ１．
６ｔｔｍの拡散層か得られる。また、この」二に形成さ
れる電極層７は、前記食刻凹所を中心に、直？ｉ′−１
２０ｌｔｍの円形窓を設け、この部分が発光面となるよ
うにした。さらに、この発光面ト、に、直ｐ６００μｍ
の微小ガラス球レンズ９を透す］エポキシ樹脂１Ｏによ
り接Ｖ”ｉ固定する。この場合、ガラス球レンズ９は、
ｊ１１４折率が１．９１程度の高屈折率ガラスを用いて
形成される。
発明の効果
本発明によれば、固体表面側の発光窓部の開孔形状を周
辺端面傾斜の漏斗状となしたことにより、発光出力の確
実な増大が達成され、光通信用光ン６素子、とりわけ、
光ファイバとの結合性のまい宛先半導体装置が実現でき
る。
辺端面傾斜の漏斗状となしたことにより、発光出力の確
実な増大が達成され、光通信用光ン６素子、とりわけ、
光ファイバとの結合性のまい宛先半導体装置が実現でき
る。
第１図は従来例の発光素子断面構造図、第２図は本発明
実施例の発光半桿体装置断面図である。 １・・・・・・ｎ形Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・・・
・ｎ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ層、３・・・・・・Ｐ形
Ｇ ａ Ａ ｇ層、４・・・・・・Ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ
Ａ ｓ層、６・・・・・Ｐ＋層、７，８・・・・・オ
ーミック電極、９・・・・・・球レンズ。
実施例の発光半桿体装置断面図である。 １・・・・・・ｎ形Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・・・
・ｎ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ層、３・・・・・・Ｐ形
Ｇ ａ Ａ ｇ層、４・・・・・・Ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ
Ａ ｓ層、６・・・・・Ｐ＋層、７，８・・・・・オ
ーミック電極、９・・・・・・球レンズ。
Claims (3)
- （１）固体表面側に電流狭穿用接合領域を有するとノ（
に、同電流狭穿用接合領域に開孔された発光窓を周辺端
面傾斜の漏斗状になし、前記発光窓に球レンズを１１に
！設した発光半導体装置。 - （２） 電流狭穿用接合領域がダブルへテロ構造の一方
の閉じ込め層」ニに設けられた特許請求の範囲第１項に
記載の発光゛１−瑯休装置。 - （３）発光窓の周辺端面傾斜角が鉛直線からの角度を４
０度〜５０度の範囲となした特許請求の範囲第１項に記
載の発光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23924383A JPH0770758B2 (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 発光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23924383A JPH0770758B2 (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 発光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60130873A true JPS60130873A (ja) | 1985-07-12 |
| JPH0770758B2 JPH0770758B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=17041864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23924383A Expired - Lifetime JPH0770758B2 (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 発光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770758B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04198802A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-20 | Toshiba Corp | 紙葉類の厚さ検知装置 |
| US7157743B2 (en) | 2002-03-01 | 2007-01-02 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting light-emitting device and method of manufacturing the same, optical module, and light-transmission device |
| JP2007059762A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体積層基板およびその製造方法並びに半導体発光素子 |
| JP2012522388A (ja) * | 2009-03-31 | 2012-09-20 | 西安▲電▼子科技大学 | 紫外光発光ダイオード装置及びその製造方法 |
-
1983
- 1983-12-19 JP JP23924383A patent/JPH0770758B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04198802A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-20 | Toshiba Corp | 紙葉類の厚さ検知装置 |
| US7157743B2 (en) | 2002-03-01 | 2007-01-02 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting light-emitting device and method of manufacturing the same, optical module, and light-transmission device |
| JP2007059762A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体積層基板およびその製造方法並びに半導体発光素子 |
| JP2012522388A (ja) * | 2009-03-31 | 2012-09-20 | 西安▲電▼子科技大学 | 紫外光発光ダイオード装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0770758B2 (ja) | 1995-07-31 |
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