JPS60244080A - 負性抵抗発光素子及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） この発明は光フアイバ通信に用いる負性抵抗発光素子及
びその製造方法に関する。

（従来技術の説明） 従来、この種の発光素子は発光素子、受光素子又はスイ
ッチ素子として動作する。この発光素子としてバラス型
構造のものが知られている。このバラス型負性抵抗発光
素子の構造を第３図（Ａ）に断面図として示す。この発
光素子は、ＧａＡｓから成るｎ型基板３０上に、ＡＱｇ
Ｇａｚ−ｘＡｓから成るｎ型クラッド層３１．　ＡＱ　
ｙＧａ　ｔ−ｙＡｓから成るｐ型活性層３２、ＡＱｙＧ
ａ＋−ｙＡｓから成るｎ型活性層３３．　ＡＱｘＧａノ
ーｘＡｓから成るｐ型りラッド層３４及びＧａＡｓから
成るｎ型キャップ層３５を液相又は気相エピタキシャル
成長させて形成し、続いて、亜鉛の熱拡散により高不純
物濃度領域であるｐ′″拡散領域３６を形成し、然る後
、ｐ側電極３７及びｎ側電極３８を蒸着し、次いで、ｎ
側電極３８側からｎ型基板３０に光取り出し用窓３８を
エツチング形成して得ている。

この構造の負性抵抗発光素子は、これらｎ型クラッド層
３１．　ｐ型活性層３２、ｎ型活性層３３及びｐ型りラ
ッド層３４で発光層４０を構成しており、この発光層４
０は等測的には電流増幅率αｌのｐｎＰ　ｌ’ランジス
タと、電流増幅率α２のｎｐｎ　トランジスタとで構成
されているとみなすことが出来る。そして、この素子は
、第３図（Ｂ）に示すように、いわゆるｐｎｐｎ構造の
サイリスタと同様なＳ字型の負性抵抗特性を示す。第３
図（Ｂ）において、すはオフ領域、ｎは負性抵抗領域、
ｍはオン領域、Ｔはオフ領域文から負性抵抗領域ｎへの
私移東及びＶｔは転移、ＩＴにおけるターン電圧である
。

（解決すべき問題点） このように、従来の負性抵抗発光素子の構造ではｐ＋拡
散層３６により電流集中を行っているが、基板面３０ａ
の全面上に発光層４０が形成されているため、発光層の
幅は４００〜５００　ｐ、ｒｎとなる。従って、両電極
３７及び３８間の静電容量が大きく、これがため、速い
立上りのバイアス電圧を印加した時、電流が大きくなる
。従って、発光層４０の等価回路を構成する両トランジ
スタの電流増幅率α１及びα２がこの電流の増大に伴な
って大きくなり、ターン電圧Ｖｔが低下して動作が不安
定となるので、結局はこの発光素子を高速作動させるの
が困難であった。

さらに、従来の製造方法では、発光層４０と基板３０と
を合わせた全体の厚さが数ＩＬ１１〜数＋ｐ、ｍと非常
に薄いため、光取り出し又は受光用窓の加工の除歪が入
り易く、又、その加工が困難であるという欠点があった
。

さらに、この加工時の機械歪や、熱処理時の熱歪等に起
因してその結晶に欠陥が生じ、そのため光出力パワーが
低下してしまうので、この発光素子の信頼性が乏しいと
いう欠点が゛あった。

（発明の目的） この発明の第一の目的は、高速動作が可能で、動作特性
の信頼性が高く、しかも、製造プロセスが簡単となる構
造の負性抵抗発光素子を提供することにある。

この発明の他の目的はこの負性抵抗発光素子の製造方法
を提供することにある。

（発明の構成） この第一の目的の達成を図るため、静電容量を小さくし
、かつ、発光層の基板とは反対側で光取り出し又は受光
を行う構造にすれば良い。

従って、この発明の負性抵抗発光素子においては、 基板の一方の基板面上に突出させて順次に設けられた第
一クラッド層、第一活性層、第二活性層及び第二クラッ
ド層から成り該基板面に平行な断面形状を円形にした発
光層と、 該発光層を埋込むように設けた電流阻止層と、 該電流阻止層の表面から前記第二クラッド層の深さの一
部分に達すると共に、前記発光層の径よりも大きな径で
設けられた高不純物濃度領域と、 前記発光層の上方に該発光層の径よりも大きくかつ前記
高不純物濃度領域の径よりも小さな径の光取り出し又は
受光用窓を有すると共に、前記電流１１ＪＩ　＋Ｉｚ層
上に設けられた第一電極層と、前記基板の他方の基板面
」二に設けられた第二電極層と を具えることを特徴とする。

さらに、この負性抵抗発光素子の製造方法においては、 基板の一方の基板面上に第一クラッド層、第一活性層、
第二活性層及び第二クラッド層を順次にエピタキシャル
成長させた後、前記基板面から突出しかつ基板面に平行
な断面形状が円形の発光層をエツチング形成する工程と
、 該基板面及び発光層上に該発光層を埋込むように電流阻
止層をエピタキシャル成長させる工程と該電流阻止層の
表面から前記第二クラッド層の深さの一部分に達すると
共に、前記発光層の径よりも大きな径を有する高不純物
濃度領域を形成する工程と、 該電流阻止層上に直接又は間接的に第一電極層を被着す
る工程と、 該第−電極層をエツチングして前記発光層の」一方に該
発光層の径よりも大きくかつ前記高不純物濃度領域の径
よりも小さな径の光取り出し又は受光用窓を形成する工
程と、 前記基板の他方の基板面上に第二電極層を被着する工程
と を具えることを特徴とする。

（実施例の説明） 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明す
る。

第１図はこの発明の光フアイバ通信用負性抵抗発光素子
の一実施例を示す断面図及び第２図（Ａ）〜（Ｅ）はそ
の製造工程の一実施例を説明するための工程図である。

第１図において、ｌは基板で、例えばｎ型ＧａＡｓ基板
とするゆ２はこの基板１の基板面ｌａ上に突出しかつ基
板面１ａに平行な断面形状を円形にした発光層で、基板
側から順次にＭｘＧａｌ−ｘＡｓ層から成るｎ型の第一
クラッド層３、ＡＱ　ｙＧａｌ−ｙＡｓ層から成るｐ型
の第一活性層４、ＡＯｙＧａｚ−ｙＡｓ層から成るｎ型
の第二活性層５及びＡＯ菫Ｇａ／−ｗＡｓ層から成るｐ
型の第二クラッド層６から成る。

７はこの発光層２を埋込むように設けた電流阻止層であ
り、基板面１ａ及び発光層２上に設けられたＡＱ　ｚＧ
ａ　／−２ＡＳ層から成る高抵抗層７ｄと、その上側に
設けられたｐ又はｎ型のＧａＡｓ層から成るキャップ層
７ｂとから成る。このキャップ層７ｂの、発光層２の上
側に発光層２の径よりも大きな径の窓８ａを有している
ので、キャップ層７ｂは発光層２の上側の領域外にのみ
設けられている。

９は電流阻止層７の窓８ａのところの高抵抗層７ａ及び
この窓８ａの周囲のキャップ層７ｂの一部分の表面から
第二クラッド層６の深さの一部分に達する高不純物濃度
領域であり、この領域９の径は発光層２の径よりも大き
い。

さらに、１０はこの窓８ａを有するキャップ層７ｂ上に
設けられた第一電極層、この場合にはｐ側電極である。

このため、第一電極層ｌＯは窓８ａと同一の大きさの窓
８ｂを有し、これら内窓８ａ及び８ｂで光取り出し又は
受光用の窓８を構成する。

１１は基板１の他方の基板面１ｂに設けた第二電極層、
すなわち、ｎ側電極である。

この発明の負性抵抗素子の構造によれば、基板面１ａの
全面上に発光層２を具えるのではなく、基板面１ａの一
部分にのみ発光層２を具えた構造となっており、発光層
２の径は３０〜５０ＩＬｍであって従来の発光層の幅４
００〜５００　ＩＬ腸に比べると著しく小さく、従って
、静電容量も従来の４０％程度となる。

また、この発明の素子は、従来の素子のような基板に光
取り出し又は受光用窓を有しておらず、基板とは反対側
で光の取り出し又は受光を行う構造となっているので、
素子全体の厚さを１５０〜２５０ル層程度まで厚くする
ことが出来る。

尚、この場合は、第一活性層４及び第二活性層５の組成
比ｙの値は必要な発光波長に応じて決定され、ｙの値に
より第一クラッド層３及び第二クラッド層６の組成比Ｘ
の値及び高抵抗層７ａの組成比２の値が決定される。Ｘ
の値はｙの値より０．３程度及び２の値はｙの値よりも
０．５〜０．６程度大きな値であって、必要な発光波長
が８３０　ｎｍとすると、ｘ、ｙ、ｚの値はそれぞれ０
．３５，０．０５，０．８となる。

この構造の負性抵抗発光素子も第３図（Ｂ）に示したと
同様なＳ字型の負性抵抗特性を示す。

次に、この素子の製造方法につき説明する。

先ず、第２図（Ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の一方の基板面１ａＪ１にｎ型の第一クラッド層３とし
てのＡＱ　ｘＧａ　ｔ−ｙＡｓ層、ｐ型の第一活性層４
としてのＡＯｚＧａ７−ｙＡｓ層、ｎ型の第二活性層５
としてのＡＱｙＧａノーｙＡｓ層及びｐ型の第二クラッ
ド層６としてのＡＯｚＧａ７−ｙＡｓ層を順次に液相又
は気相エピタキシャル成長させる。

次に、第２図（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ
ー技術を用いて、必要な発光径を有する円形部分を残す
ようにして第二クラッド層６の表面８ａから基板面１ａ
までエツチングを行って、基板面１ａから突出しかつ基
板面に平行な断面形状が円形の発光層２を形成する。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、液相エピタキシャル
成長法で、露出した基板面１ａ及び発光層２上にこの発
光層２を埋込むように高抵抗層７ｄとしてのＡＯｚＧａ
　ｚＡｓ層及びｐ型のキャップ層？ｂとしてのＧａＡｓ
層を順次に成長させ、電流阻止層７を形成する。

続いて、選択拡散又はイオン注入により、第２図（Ｄ）
に示すように、電流阻止層の表面この場合にはキャップ
層７ｂの表面から第二クラッド層６の深さの一部分に達
するまで不純物を高濃度に注入し、高不純物濃度領域９
を形成する。この場合、基板面１ａに垂直な方向から見
て、この領域９の径を発光層２の径よりも大きくなるよ
うにする。また、この領域９の深さはこの領域の先端が
発光層２の第二クラッド層６の中間に位置するようにす
るのが好適である。この領域９をｐ″″型コンタクト層
とする 次に、第２図（Ｅ）に示すように、キャップ層７ｂ上に
第一電極層１０であるｐ側電極を被着し、この第一電極
層１０と下側のキャップ層？ｂとをアンモニア系のエツ
チング液により選択的にエツチングして、それぞれ円形
の窓８ｂ及び８ａを掘り、光取り出し又は受光用窓８を
形成する。この窓８の径は発光層２の径よりも大きくか
つ前記高不純物濃度領域の径よりも小さな径とする。

次に、基板ｌの下側の基板面１ｂを研摩して全体の厚み
が１５０〜２５０舊膳程度となるようにした後、第二電
極層１１であるｎ側電極を被着し、第２図（Ｅ）に示す
ような素子構造を完成する。

次に、この負性抵抗発光素子の動作につき簡単に説明す
る。

ｐ側電極１０を正電位とし、ｎ側電極１１を負電位とす
るような電圧を印加すると、ｐ型の第一活性層４及びｎ
型の第二活性層５の間の接合が逆バイアスとなり、第３
図（Ｂ）の文で示したオフ状態となっている。印加電圧
を増加し、負性抵抗発光素子のターン電圧Ｖｔ以上とな
ると、この素子は急激にオン状態（第３図にｎで示す）
となって、ｐ側電極１０からｐ＋型コンタクト層９を通
じてｐ型の第二クラッド層６→ｎ型の第二活性層５→ｐ
型の第一活性層４→ｎ型の第一クラッド層３→ｎ型基板
ｌを経てｎ側電極１１へと流れ、この時電波は電流阻止
層７の高抵抗層７ａの働きにより発光層２にのみ集中す
る。この電流集中により、第−及び第二活性層４及び５
の部分で発光し、この光はｐ型の第二クラッド層６、ｐ
＋型コンタクト層９及び光取り出し用窓８から吸収及び
遮蔽を受ずに取り出すことが出来る。尚、この発光素子
がオン状態にある時、ｐ１型コンタクト層９から高抵抗
層７ａを通じてｎ型基板ｌに流れる漏洩電流の大きさが
問題となるが、その大きさは高抵抗層７ａの比抵抗を１
×１０７Ωｃｍとすると、高抵抗層７ａの抵抗値が３Ｍ
Ω程度となり、これがためターン電圧が１５Ｖの時、３
ＩＬ１１程度にすぎず、この漏洩電流は実用上問題とな
らない。上述した実施例では、基板１の導電型をｎ型と
したが、ｐ型とすることもできる。その場合には、これ
に関連させて他の層の導電型を反対導電型とすること明
らかである。

さらに、上述した実施例では、キャップ層７ｂを設けて
いるが、これを省略することも出来る。

さらに、上述した実施例では、ＧａＡｓ系の発光素子に
つき説明したが、他の材料系の発光素子、例えば、Ｉｎ
Ｐ系の発光素子であっても良い。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の負性抵
抗発光素子は、発光素子の有する静電容量を従来の発光
素子よりも著しく小さくした構造となっているので、こ
の素子を速い立上りパルス電圧で作動させる場合であっ
ても、電流増幅率の急激な増加が生じないため、ターン
電圧の低下が起りにくく、従って、この発光素子を高速
作動させても安定動作するという利点がある。

さらに、この発明の発光素子は発光層の基板とは反対側
の部分で光の取り出し又は受光を行う構造であり、かつ
、この発光素子の製造方法によれば、基板に光取り出し
又は受光用窓を掘るという機械加工を必要としないので
、機械的歪に起因する出力パワーの低下といった素子の
特性の劣化が生じる恐れがなく、特性の信頼性に優れた
負性抵抗発光素子を製造することが出来る利点がある。

さらに、この発明の発光素子の製造方法によれば、加工
の困難な基板の窓開は作業を必要としないので、製造プ
ロセスが簡単容易となる利点がある。

この発明の負性抵抗発光素子は以」−のような利点を有
するので、光フアイバ通信用に使用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の負性抵抗発光素子の一例を示す路線
的断面図、 第２図（Ａ）〜（Ｅ）は第１図の発光素子の製造方法を
説明するための製造工程図、 第３図（Ａ）は従来の負性抵抗発光素子を示し断面図、 第３図（Ｂ）はこの発明及び従来の負性抵抗発光素子の
説明に供する負性抵抗特性を示す線図である。 １・・・基板、　ｌａ・・・基板面 １ｔＩ・・・他方の基板面、２・・・発光層３・・・第
一クラッド層、　４・・・第一活性層５・・・第二活性
層、　６・・・第二クラッド層６ａ・・・（第二クラッ
ド層の）表面 ７・・・電流阻止層、　７ａ・・・高抵抗層７ｂ・・・
キャップ層 ８・・・光取り出し又は受光用窓 ８ａ・・・（キャップ層の）窓 ８ｂ・・・（電極の）窓、　９・・・高不純物濃度領域
１０・・・第一電極層、　１１・・・第二電極層。 特許出願人　沖電気工業株式会社 代理人弁理士　大　垣　孝 ！：Ｓ１　Ｆ＞＋ ど＼　 ！ ロー 第３図 ｖｔ　を圧 手続補正書 昭和６０年８月１０日 特許庁長官　定貫　道部　殿 その製造方法 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所（〒−１０５） 東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号 名称（０２！３）沖電気工業株式会社 代表者　橋本　南海男 ４代理人〒１７０　ｆｆ　（ｆ１８８）５５６３住所　
東京都豊島区東池袋１丁目２０番地５池袋ホワイトハウ
スビル８０５号 願書の発明の名称の欄、明細書の全文、図面の第１図 ７補正の内容　別紙の通り （訂正）明細書 １、発明の名称　負性抵抗発光素子及びその製造方法 ２、特許請求の範囲 １、基板の一方の基板面上に突出させて順次に設けられ
た第一　クラッド層、第一活性層、第二活性層及び第二
クラッド層から成り該基板面に平行な断面形状を円形に
した動作領域と、 該動作領域を埋込むように設けた電流阻止層と、該電流
阻止層の表面から前記第二クラッド層の深さの一部分に
達すると共に、前記動作領域の径よりも大きな径で設け
られた高不純物濃度領域と、前記動作領域の上方に該動
作領域の径よりも大きくかつ前記高不純物濃度領域の径
よりも小さな径の光取り出し又は受光用窓を有すると共
に。 前記電流阻止層上に設けられた第一電極層と、前記基板
の他方の基板面一４二に設けられた第二電極層と を具えることを特徴とする負性抵抗発光素子。 ２、基板の一方の基板面上に第一クラッド層、第一活性
層、第二活性層及び第二クラッド層を順次にエピタキシ
ャル成長させた後、前記基板面から突出しかつ基板面に
平行な断面形状が円形の勲１飢鷹をエツチング形成する
工程と、 該基板面及び動作領域上に該動作領域を埋込むように電
流阻止層をエピタキシャル成長させる工程と、 該電流阻止層の表面から前記第二クラッド層の深さの一
部分に達すると共に、前記動作領域の径よりも大きな径
を有する高不純物濃度領域を形成する工程と、 該電流阻止層上に直接又は間接的に第一電極層を被着す
る工程と、 該第−電極層をエツチングして前記動作領域の上方に該
動作領域の径よりも大きくかつ前記高不純物濃度領域の
径よりも小さな径の光取り出し又は受光用窓を形成する
工程と、 前記基板の他方の基板面上に第二電極層を被着する工程
と を具えることを特徴とする負性抵抗発光素子の製遣方法
。 ３、発明の詳細な説明 （発明の技術分野） この発明は光フアイバ通信に用いる負性抵抗発光素子及
びその製造方法に関する。 （従来技術の説明） 従来、この種の発光素子は発光素子、受光素子又はスイ
ッチ素子として動作する。この発光素子としてバラス型
構造のものが知られている。このバラス型負性抵抗発光
素子の構造を第３図（Ａ）に断面図として示す。この発
光素子は、ＧａＡｓから成るｎ型基板３０］−に、　Ａ
Ｍ　ｘＧａ　／−ｘＡｓから成るｎ型クラッド層３１、
　Ａ文ｙＧａ　／−ｙＡｓから成るｐ型活性層３２、　
ＡＭ　ｙＧａ　／−ｙＡｓから成るｎ型活性層３３、　
ＡＪ１ｘＧａ／−ｘＡＳから成るｐ型りラッド層３４及
びＧａＡｓから成るｎ型キャップ層３５を液相又は気相
エピタキシャル成長させて形成し、続いて、亜鉛の熱拡
散により高不純物濃度領域であるｐ十拡散領域３６を形
成し、然る後、ｐ側電極３７及びｎ側電極３８を蒸着し
、次いで、ｎ側電極３８側からｎ型基板３０に光取り出
し用窓３８をエツチング形成して得ている。 この構造の負性抵抗発光素子は、これらｎ型クラッド層
３１、Ｐ型活性層３２、ｎ型活性層３３及びｐ型りラッ
ド層３４で動作領域４０を構成しており、この動作領域
４０は等測的には電流増幅率α１のｐｎｐトランジスタ
と、電流増幅率α２のｎｐｎ　）ランジスタとで構成さ
れているとみなすことが出来る。 そして、この素子は、第３図（Ｂ）に示すように、いわ
ゆるｐｎｐｎ構造のサイリスタと同様なＳ字型の負性抵
抗特性を示す。第３図（Ｂ）において、父はオフ領域、
ｍは負性抵抗領域、ｎはオン領域、Ｔはオフ領域文から
負性抵抗領域ｍへの転移点及びＶｔは転移点Ｔにおける
ターン電圧である。 （解決すべき問題点） このように、従来の負性抵抗発光素子の構造ではｐ十拡
散層３６により電流集中を行っているが、基板面３０ａ
の全面上に動作領域４０が形成されているため、動作領
域の面積は４００〜５００　ｇｒｎ　となる。従って、
両電極３７及び３８間の静電容量が大きく、これがため
、速い立上りのバイアス電圧を印加した詩、電流が大き
くなる。従って、動作領域４０の等価回路を構成する両
トランジスタの電流増幅率α１及びα２がこの電流の増
大に伴なって大きくなり、ターン電圧Ｖｔが低下して動
作が不安定となるので、結局はこの発光素子を高速作動
させるのが困難であった。 さらに、従来の製造方法では、動作領域４０とキャップ
層３５とを合わせた全体の厚さが数７ｔｍ〜数七ＩＬＩ
１１と非常に薄いため、光取り出し又は受光用窓の加工
の除歪が入り易く、又、その加工が困難であるという欠
点があった。 さらに、この加工時の機械歪や、熱処理時の熱歪等に起
因してその結晶に欠陥が生じ、そのため光出力パワーが
低下してしまうので、この発光素子の信頼性が乏しいと
いう欠点があった。 （発明の目的） この発明の第一の目的は、高速動作が可能で、動作特性
の信頼性が高く、しかも、製造プロセスが簡単となる構
造の負性抵抗発光素子を提供することにある。 この発明の他の目的はこの負性抵抗発光素子の製造方法
を提供することにある。 （発明の構成） この第一の目的の達成を図るため、静電容量を小さくし
、かつ、動作領域の基板とは反対側で光取り出し又は受
光を行う構造にすれば良い。 従って、この発明の負性抵抗発光素子においては、 基板の一方の基板面上に突出させて順次に設けられた第
一クラッド層、第一活性層、第二活性層及び第二クラッ
ド層から成り該基板面に平行な断面形状を円形にした動
作領域と、 該動作領域を埋込むように設けた電流阻止層と、 該電流阻止層の表面から前記第二クラッド層の深さの一
部分に達すると共に、前記動作領域の径よりも大きな径
で設けられた高不純物濃度領域と、 前記動作領域の上方に該動作領域の径よりも大きくかつ
前記高不純物濃度領域の径よりも小さな径の光取り出し
又は受光用窓を有すると共に、前記電流阻止層］：に設
けられた第一電極層と、前記基板の他方の基板面一１−
に設けられた第二電極層と を具えることを特徴とする。 さらに、この負性抵抗発光素子の製造方法においては。 基板の一方の基板面一１−に第一クラッド層、第一活性
層、第二活性層及び第二クラッド層を順次にエピタキシ
ャル成長させた後、前記基板面から突出しかつ基板面に
平行な断面形状が円形の動作領域をエツチング形成する
工程と、 該基板面及び動作領域上に該動作領域を埋込むように電
流阻止層をエピタキシャル成長させる工程と。 該電流阻止層の表面から前記第二クラッド層の深さの一
部分に達すると共に、前記動作領域の径よりも大きな径
を有する高不純物濃度領域を形成する工程と、 該電流阻止層上に直接又は間接的に第一電極層を被着す
る工程と、 該第−電極層をエツチングして前記動作領域の上方に該
動作領域の径よりも大きくかつ前記高不純物濃度領域の
径よりも小さな径の光取り出し又は受光用窓を形成する
工程と、 前記基板の他方の基板面」二に第二電極層を被着する工
程と を具えることを特徴とする。 （実施例の説明） 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明す
る。 第１図はこの発明の光フアイバ通信用負性抵抗発光素子
の一実施例を示す断面図及び第２図（Ａ）〜（Ｅ）はそ
の製造工程の一実施例を説明するための工程図である。 第１図において、■は基板で、例えばｎ型ＧａＡｓ基板
とする。２はこの基板ｌの基板面１ａ上に突出しかつ基
板面１ａに平行な断面形状を円形にした動作領域で、基
板側から順次にＡＪＩＩ　ｘＧａ　／−ＸＡｓ層から成
るｎ型の第一クラッド層３、　Ａ文ｙＧａ　／−４ＡＳ
層から成るｐ型の第一活性層４、Ａ文ｙＧａ　７−ｙＡ
ｓ層から成るｎ型の第二活性層５及びＡ　ｌ　ｘＧａ　
／−４ＡＳ層から成るｐ型の第二クラッド層６から成る
。 ７はこの動作領域２を埋込むように設けた電流阻止層で
あり、基板面１ａ及び動作領域２上に設けられたＡｎ　
ｚＧａ　ｔ−ｚＡｓ層から成る高抵抗層７ａと、その上
側に設けられたｐ又はｎ型のＧａＡｓ層から成るキャン
プ層？ｂとから成る。このキャップ層７ｂの、動作領域
２の上側に動作領域２の径よりも大きな径の窓８ａを有
しているので、キャップ層７ｂは動作領域２の上側の領
域外にのみ設けられている。 ９は電流阻止層７の窓８ａのところの高抵抗層７ａ及び
この窓８ａの周囲のキャップ層７ｂの一部分の表面から
第二クラッド層６の深さの一部分に達する高不純物濃度
領域であり、この領域９の径は動作領域２の径よりも大
きい。 さらに、１０はこの窓８ａを有するキャップ層７ｂ上に
設けられた第一電極層、この場合にはｐ側電極である。 このため、第一電極層ｌＯは窓８ａと同一の大きさの窓
８ｂを有し、これら内窓８ａ及び８ｂで光取り出し又は
受光用の窓８を構成する。 １１は基板１の他方の基板面１ｂに設けた第二電極層、
すなわち、ｎ側電極である。 この発明の負性抵抗素子の構造によれば、基板面１ａの
全面上に動作領域２を具えるのではなく、基板面１ａの
一部分にのみ動作領域２を具えた構造となっており、動
作領域２の径は３０〜５０ｐｍであって従来の動作領域
の＠４００〜５００　ｇｍに比べると著しく小さく、従
って、静電容量も従来の５％程度となる。 また、この発明の素子は、従来の素子のような基板に光
取り出し又は受光用窓を有しておらず、基板とは反対側
で光の取り出し又は受光を行う構造となっているので、
素子全体の厚さを１５０〜２５０　ｐ、ｍ程度まで厚く
することが出来る。 尚、この場合は、第一活性層４及び第二活性層５の組成
比ｙの値は必要な発光波長に応じて決定され、ｙの値に
より第一クラッド層３及び第二クラッド層６の組成比Ｘ
の値及び高抵抗層７ａの組成比２の値が決定される。Ｘ
の値はｙの値より０．３程度及び２の値はｙの値よりも
０．５〜０．６程度大きな値であって、必要な発光波長
が８３０ｎｍとすると、ｘ、ｙ、ｚの値はそれぞれ０．
３５，０．０５，０．６となる。 この構造の負性抵抗発光素子も第３図（Ｂ）に示したと
同様なＳ字型の負性抵抗特性を示す。 次に、この素子の製造方法につき説明する。 先ず、第２図（Ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の一方の基板面１ａＪｚにｎ型の第一クラッド層３とし
てのＡ文ｘＧａ　１−ｙＡｓ層、ｐ型の第一活性層４と
してのＡＭ　ｙＧａ　７−ｙＡｓ層、ｎ型の第二活性層
５としてのＡ　ｌ　ｙＧａ　／−ＹＡＳ層及びｐ型の第
二クラッド層６としてのＡ　ｌ　ｘＧａ　／−ｙＡｓ層
を順次に液相又は気相エピタキシャル成長させる。 次に、第２図（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ
ー技術を用いて、必要な発光径を有する円形部分を残す
ようにして第二クラッド層６の表面６ａから基板面１ａ
までエツチングを行って、基板面１ａから突出しかつ基
板面に平行な断面形状が円形の動作領域２を形成する。 次に、第２図（Ｃ）に示すように、液相エピタキシャル
成長法で、露出した基板面１ａ及び動作領域２」−にこ
の動作領域２を埋込むように高抵抗層７ａとしてのＡ　
ｌ　ｚＧａ　７−ｚＡｓ層及びｐ型のキャップ層７ｂと
してのＧａＡｓ層を順次に成長させ、電流阻止層７を形
成する。 続いて、選択拡散又はイオン注入により、第２図（Ｄ）
に示すように、電流阻止層の表面この場合にはキャップ
層７ｂの表面から第二クラッド層６の深さの一部分に達
するまで不純物を高濃度に注入し、高不純物濃度領域９
を形成する。この場合、基板面１ａに垂直な方向から見
て、この領域９の径を動作領域２の径よりも大きくなる
ようにする。 また、この領域９の深さはこの領域の先端が動作領域２
の第二クラッド層６の中間に位置するようにするのが好
適である。この領域９をｐ中型コンタクト層とする 次に、第２図（Ｅ）に示すように、キャップ層７ｂ上に
第一電極層１０であるｐ側電極を被着し、この第一電極
層１０と下側のキャップ層７ｂとをアンモニア−過酸化
水素系のエツチング液により選択的にエツチングして、
それぞれ円形の窓８ｂ及び８ａを掘り、光取り出し又は
受光用窓８を形成する。この窓８の径は動作領域２の径
よりも大きくかつ前記高不純物濃度領域の径よりも小さ
な径とする。 次に、基板ｌの下側の基板面１ｂを研摩して全体の厚み
が１５０〜２５０７ｚｍ程度となるようにした後、第二
電極層１１であるｎ側電極を被着し、第２図（Ｅ）に示
すような素子構造を完成する。 次に、この負性抵抗発光素子の動作につき簡単に説明す
る。 ｐ側電極１０を正電位とし、ｎ側電極１１を負電位とす
るような電圧を印加すると、ｐ型の第一活性層４及びｎ
型の第二活性層５の間の接合が逆バイアスとなり、第３
図（Ｂ）の文で示したオフ状態となっている。印加電圧
を増加し、負性抵抗発光素子のターン電圧Ｖｔ以ｔとな
ると、この素子は急激にオン状態（第３図にｎで示す）
となって、ｐ側電極ｌＯからｐ十型コンタクト層９を通
じてｐ型の第二クラッド層６→ｎ型の第二活性層５→Ｐ
型の第一活性層４→ｎ型の第一クラッド層３→ｎ型基板
１を経てｎ側電極１１へと流れ、この時電流は電流阻止
層７の高抵抗層７ａの働きにより動作領域２にのみ集中
する。この電流集中により、第−及び第二活性層４及び
５の部分で発光し、この光はｐ型の第二クラッド層６、
ｐ十型コンタクト層９及び光取り出し用窓８から吸収及
び遮蔽を受ずに取り出すことが出来る。尚、この発光素
子がオン状態にある時、ｐ十型コンタクト層９から高抵
抗層７ａを通じてｎ型基板ｌに流れる漏洩電流の大きさ
が問題となるが、その大きさは高抵抗層７ａの比抵抗を
ｌＸ１０７Ωｃｍとすると、高抵抗層７ａの抵抗値が３
ＭΩ程度となり、これがためターン電圧が１５Ｖの時、
３ｇＡ程度にすぎず、この漏洩電流は実用上問題となら
ない。上述した実施例では、基板１の導電型をｎ型とし
たが、ｐ型とすることもできる。その場合には、これに
関連させて他の層の導電型を反対導電型とすること明ら
かである。 さらに、上述した実施例では、キャップ層７ｂを設けて
いるが、これを省略することも出来る。 さらに、上述した実施例では、ＧａＡｓ系の発光素子に
つき説明したが、他の材料系の発光素子、例えば、Ｉｎ
Ｐ系の発光素ｆ−であっても良い。 （発明の効果） ］−述した説明からも明らかなように、この発明の負性
抵抗発光素子は、発光素子の有する静電容量を従来の発
光素子よりも著しく小さくした構造となっているので、
この素子を速い立１−リパルス電圧で作動させる場合で
あっても、電流増幅率の急激な増加が生じないため、タ
ーン電圧の低下が起りにくく、従って、この発光素子を
高速作動させても安定動作するという利点がある。 さらに、この発明の発光素子は動作領域の基板とは反対
側の部分で光の取り出し又は受光を行う構造であり、か
つ、この発光素子の製造方法によれば、基板に光取り出
し又は受光用窓を掘るという機械加工を必要としないの
で、機械的歪に起因する出力パワーの低下といった素子
の特性の劣化が生じる恐れがなく、特性の信頼性に優れ
た負性抵抗発光素子を製造することが出来る利点がある
。 ざらに、この発明の発光素子の製造方法によれば、加Ｔ
の困難な基板の窓開は作業を必要としないので、製造プ
ロセスが簡単容易となる利点がある。 この発明の負性抵抗発光素子は以上のような利点を有し
ているので、光フアイバ通信用に使用して好適である。 ４、図面の簡単な説明 第１図はこの発明の負性抵抗発光素子の一例を示す路線
的断面図、 第２図（Ａ）〜（Ｅ）は第１図の発光素子の製造方法を
説明するための製造工程図、 第３図（Ａ）は従来の負性抵抗発光素子を示す断面図、 第３図ＣＢ）はこの発明及び従来の負性抵抗発光素子の
説明に供する負性抵抗特性を示す線図である。 ｌ・・・基板、ｌａ・・・基板面 ｌｂ・・・他方の基板面、　２・・・動作領域３・・・
第一クラッド層、４・・・第一活性層５・・・第二活性
層、　６・・・第二クラッド層６ａ・・・（第二クラッ
ド層の）表面 ７・・・電流阻止層、　７ａ・・・高抵抗層７ｂ・・・
キャップ層 ８・・・光取り出し又は受光用窓 ８ａ・・・（キャップ層の）窓 ８ｂ・・・（電極の）窓、９・・・高不純物濃度領域１
０・・・第一電極層、　１１・・・第二電極層。 特許出願人　沖電気工業株式会社 イ シ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板の一方の基板面上に突出させて順次に設けられ
   た第一クラッド層、第一活性層、第二活性層及び第二ク
   ラッド層から成り該基板面に平行な断面形状を円形にし
   た発光層と、 該発光層を埋込むように設けた電流阻止層と、該電流阻
   止層の表面から前記第二クラッド層の深さの一部分に達
   すると共に、前記発光層の径よりも大きな径で設けられ
   た高不純物濃度領域と、前記発光層の上方に該発光層の
   径よりも大きくかつ前記高不純物濃度領域の径よりも小
   さな径の光取り出し又は受光用窓を有すると共に、前記
   電流阻止層上に設けられた第一電極層と、前記基板の他
   方の基板面上に設けられた第二電極層と を具えることを特徴とする負性抵抗発光素子。 ２、基板の一方の基板面上に第一クラッド層、第一活性
   層、第二活性層及び第二クラッド層を順次にエピタキシ
   ャル成長させた後、前記基板面から突出しかつ基板面に
   平行な断面形状が円形の発光層をエツチング形成する工
   程と、 該基板面及び発光層」二に該発光層を埋込むように電流
   阻止層をエピタキシャル成長させる工程と該電流阻止層
   の表面から前記第二クラッド層の深さの一部分に達する
   と共に、前記発光層の径よりも大きな径を有する高不純
   物濃度領域を形成する工程と、 該電流阻止層上に直接又は間接的に第一電極層を被着す
   る工程と、 該第−電極層をエツチングして前記発光層の上方に該発
   光層の径よりも大きくかつ前記高不純物濃度領域の径よ
   りも小さな径の光取り出し又は受光用窓を形成する工程
   と、 前記基板の他方の基板面」二に第二電極層を被着する工
   程と を具えることを特徴とする負性抵抗発光素子の製造方法
   。