JPS6134983A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JPS6134983A JPS6134983A JP59156076A JP15607684A JPS6134983A JP S6134983 A JPS6134983 A JP S6134983A JP 59156076 A JP59156076 A JP 59156076A JP 15607684 A JP15607684 A JP 15607684A JP S6134983 A JPS6134983 A JP S6134983A
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- H01L33/40—Materials therefor
- H01L33/405—Reflective materials
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】
［産業上の利用分野コ
本発明は光半導体装置、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）
に関する。
に関する。
衆知のように、最近、光通信が通信技術として脚光を浴
びており、このような光通信に使用される光源としてＬ
ＥＤとレーザダイオード（ＬＤ）がある。
びており、このような光通信に使用される光源としてＬ
ＥＤとレーザダイオード（ＬＤ）がある。
ＬＥＤはレーザダイオードに比べて応答速度が遅く、光
ファイバへの結合効率も小さいが、使い易く駆動回路も
簡単であることから、低速の短。
ファイバへの結合効率も小さいが、使い易く駆動回路も
簡単であることから、低速の短。
中距離光システムに広く利用される。この光通信用のＬ
？３Ｄは、レーザダイオードと同様にマイクロ波のよう
な高周波のコヒーレントな光を発生ずる材料で作成され
１．、例えば、ＧａＡｌＡｓ （ガリウム・アルミニウ
ム・砒素）材料を用いた二重へテロ構造のものが用いら
れる。一般に、光通信用のＬＥＤは、光の取り出し方に
より接合面から光を垂直に取り出す面発光形と、接合面
と水平な方向に光を取り出す端面発光形とに分けられ、
本発明は前者の面発光形ＬＥＤに関する。
？３Ｄは、レーザダイオードと同様にマイクロ波のよう
な高周波のコヒーレントな光を発生ずる材料で作成され
１．、例えば、ＧａＡｌＡｓ （ガリウム・アルミニウ
ム・砒素）材料を用いた二重へテロ構造のものが用いら
れる。一般に、光通信用のＬＥＤは、光の取り出し方に
より接合面から光を垂直に取り出す面発光形と、接合面
と水平な方向に光を取り出す端面発光形とに分けられ、
本発明は前者の面発光形ＬＥＤに関する。
このような光通信用ＬＥＤは発光効率が良くて、高輝度
、高出力が要求される。
、高出力が要求される。
Ｆ従来の技術］
第３図は従前の面発光形ＧａＡｌＡｓ Ｌ Ｅ Ｄ素子
の断面構造図を例示しており、１は金ゲルマニウム（八
ｕＧｅ）電極（表面電極）、２はｎ型Ｇａハ１八Ｓから
なるクラッド層であって光を出力するウィンド層。
の断面構造図を例示しており、１は金ゲルマニウム（八
ｕＧｅ）電極（表面電極）、２はｎ型Ｇａハ１八Ｓから
なるクラッド層であって光を出力するウィンド層。
３はＧａＡｓ活性層、４はｐ型ＧａＡｌＡｓからなるク
ラッド層、５は絶縁膜、６は金（Ａｕ）電極（裏面電極
）である。
ラッド層、５は絶縁膜、６は金（Ａｕ）電極（裏面電極
）である。
発光部７は活性層３の中央部分で、即ち絶縁膜の中心に
設けた金電極６とｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の接続部
の直上にあたる部分である。発光はチップ表面の円形窓
８ （金ゲルマニウム電極１の中央に設けた窓）から取
り出される。
設けた金電極６とｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層の接続部
の直上にあたる部分である。発光はチップ表面の円形窓
８ （金ゲルマニウム電極１の中央に設けた窓）から取
り出される。
素子の大きさは０．４ｍ角、厚さ４０μｍ程度のもので
、このような素子がパンケージ（ＴＯ−４６等）に封入
されて、ＬＥＤが仕上げられている。
、このような素子がパンケージ（ＴＯ−４６等）に封入
されて、ＬＥＤが仕上げられている。
ところが、上記構造では、発光部７から発光した光が素
子（チップ）内外で無差別に放散されるため、円形窓８
からチップ外に出る光を集光し、発光効率（この場合は
、広い意味の発光効率で、実際はファイバの受光効率で
ある）を良くする目的をもって、第４図の断面図に示す
ような素子表面を突出したレンズ状の球面にした構造の
ＬＥＤ素子が考案されている。
子（チップ）内外で無差別に放散されるため、円形窓８
からチップ外に出る光を集光し、発光効率（この場合は
、広い意味の発光効率で、実際はファイバの受光効率で
ある）を良くする目的をもって、第４図の断面図に示す
ような素子表面を突出したレンズ状の球面にした構造の
ＬＥＤ素子が考案されている。
第４図においては、第３図と同一部材に同一記号が付し
てあり、相違点は図のように、円形窓８の表面に形成し
た突出する球面９（球面の大きさ２００μｍφ程度）の
部分である。このように中央を球面にすれば、第３図に
示す構造よりも、チップの上部中央に取付けるファイバ
端（図示せず）に、より多くの光が集光できる。
てあり、相違点は図のように、円形窓８の表面に形成し
た突出する球面９（球面の大きさ２００μｍφ程度）の
部分である。このように中央を球面にすれば、第３図に
示す構造よりも、チップの上部中央に取付けるファイバ
端（図示せず）に、より多くの光が集光できる。
［発明が解決しようとする問題点コ
しかし、第４図に示すＬＥＤ素子の構造においても、発
光効率は十分ではなく、未だ改善できる余地がある。即
ち、ｐ型クラッド層４側に発光した光は、金電極６との
接続面で乱反射し、この光は円形窓８から余り取り出せ
ない構造となっていることである。
光効率は十分ではなく、未だ改善できる余地がある。即
ち、ｐ型クラッド層４側に発光した光は、金電極６との
接続面で乱反射し、この光は円形窓８から余り取り出せ
ない構造となっていることである。
本発明は、この裏面電極と素子裏面との接続面における
乱反射を少なくして、これを中心部分に集光し、更に発
光効率を向上させる構造のしｔＤ素子を提案するもので
ある。
乱反射を少なくして、これを中心部分に集光し、更に発
光効率を向上させる構造のしｔＤ素子を提案するもので
ある。
［問題点を解決するための手段］
それは、光出力側に設けられた一導電型の第一の半導体
層と、それとは反対側に設けられ、且つ逆導電型の第二
の半導体層と、該第二の半導体層上に付設され電極用窓
を有する絶縁層と、前記電極窓を通して前記第二の半導
体層に接続されたキャリア注入用電極と、該電極に対応
してなる発光領域を有し、前記第一の半導体層と前記第
二の半導体層の間に設けられた第三の半導体層とを備え
た光半導体装置において、前記第二の半導体層の前記電
極および前記絶縁層との接触面を発光領域側に中心を有
する球面とする光半導体装置によって達成される。
層と、それとは反対側に設けられ、且つ逆導電型の第二
の半導体層と、該第二の半導体層上に付設され電極用窓
を有する絶縁層と、前記電極窓を通して前記第二の半導
体層に接続されたキャリア注入用電極と、該電極に対応
してなる発光領域を有し、前記第一の半導体層と前記第
二の半導体層の間に設けられた第三の半導体層とを備え
た光半導体装置において、前記第二の半導体層の前記電
極および前記絶縁層との接触面を発光領域側に中心を有
する球面とする光半導体装置によって達成される。
［作用］
即ち、本発明は、素子表面をレンズ状にした第４図の構
造と同様なレンズ状の構造を、素子裏面にも設けて、裏
面での反射光を集光するものである。
造と同様なレンズ状の構造を、素子裏面にも設けて、裏
面での反射光を集光するものである。
［実施例］
以下１図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第１図は本発明にがかるＬＥＤ素子の断面構造図を示し
ており、第３図、第４歯と同一部材に同じ記号が付しで
ある。且つ、１０は本発明にかかる球面部分を示してお
り、このような形状にすれば、発光部７から素子裏面に
達した光は、球面状の絶縁膜５と電極６とで反射して、
表面中央の窓部分に集中し易くなって、発光効率が向上
する。
ており、第３図、第４歯と同一部材に同じ記号が付しで
ある。且つ、１０は本発明にかかる球面部分を示してお
り、このような形状にすれば、発光部７から素子裏面に
達した光は、球面状の絶縁膜５と電極６とで反射して、
表面中央の窓部分に集中し易くなって、発光効率が向上
する。
ここで形成すべき球面９は、発光部７の部分を中心とす
る球面とすれば、最も集光量が多く、理想的に高い発光
効率が得られる。
る球面とすれば、最も集光量が多く、理想的に高い発光
効率が得られる。
かくして、表面の球面９と併せると、恰も発光部７を中
心にした凸レンズが形成されて、形状的な発光効率は最
高になる。
心にした凸レンズが形成されて、形状的な発光効率は最
高になる。
第１図ではｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層にキャリア注入
用電極が接続された構造となっているが、実際には接続
部分のｐ型層を高濃度とするために、不純物を導入した
り、別の層を設ける場合がある。
用電極が接続された構造となっているが、実際には接続
部分のｐ型層を高濃度とするために、不純物を導入した
り、別の層を設ける場合がある。
尚、本発明は第１図に示すような構造に限らすに、裏面
にのみ球面を設けたＬＥＤ素子にしても良い。
にのみ球面を設けたＬＥＤ素子にしても良い。
且つ、本発明にかかる素子裏面の球面形状の形成方法は
難しくはない。第１図の素子構造の形成工程順断面図を
第２図（ａ）ないしｆｇ＞に示しており、以下に、その
概要を説明する。
難しくはない。第１図の素子構造の形成工程順断面図を
第２図（ａ）ないしｆｇ＞に示しており、以下に、その
概要を説明する。
第２図ｆａｔ参照：
膜厚４００μｍのＧａＡｓ基板１１の上に液相エピタキ
シャル成長法によって、ｎ型ＧａＡ］Ａｓ層２ （クラ
・ノド層であって、光を出力するウィンド層） 、 Ｇ
ａＡｓ活性層３． ｐ型ＧａＡｌＡｓ層４（クラッド
層）を順次に成長する。
シャル成長法によって、ｎ型ＧａＡ］Ａｓ層２ （クラ
・ノド層であって、光を出力するウィンド層） 、 Ｇ
ａＡｓ活性層３． ｐ型ＧａＡｌＡｓ層４（クラッド
層）を順次に成長する。
第２図［ｂ）参照：
次いで、ｐ型ＧａＡｌＡｓ層４の上に気相成長法によっ
て膜厚１０００人の二酸化シリコン（Ｓｉ０２）膜１２
を被着し、パターンニングした後、硫酸系エツチング液
でエツチングする。そうすると、結晶方位＜ｉｏｏ＞面
をもったＧａＡｌＡｓの表面は、異方性エツチングされ
て、球面１０が形成される。この球面の広さは、例えば
２００μｍφ、その球面の半径（Ｒ）は１８０μｍ程度
にする。
て膜厚１０００人の二酸化シリコン（Ｓｉ０２）膜１２
を被着し、パターンニングした後、硫酸系エツチング液
でエツチングする。そうすると、結晶方位＜ｉｏｏ＞面
をもったＧａＡｌＡｓの表面は、異方性エツチングされ
て、球面１０が形成される。この球面の広さは、例えば
２００μｍφ、その球面の半径（Ｒ）は１８０μｍ程度
にする。
第２図ｆｃｌ参照：
次いで、５ｉＣｈ膜１２をエツチング除去した後、膜厚
６０００人の５ｉ０２膜５を被着し、パターンニングし
て、３０μｍφの電極接続窓を形成する。次に、その窓
から亜鉛を拡散して電極コンタクト層１３を形成する。
６０００人の５ｉ０２膜５を被着し、パターンニングし
て、３０μｍφの電極接続窓を形成する。次に、その窓
から亜鉛を拡散して電極コンタクト層１３を形成する。
第２図（ｄｌ参照：
次いで、裏面の金電極６を形成するが、それにはチタン
、白金を蒸着し、これをパタ〜ンニングして、その上に
膜厚２０／１７ｍの金を鍍金する。
、白金を蒸着し、これをパタ〜ンニングして、その上に
膜厚２０／１７ｍの金を鍍金する。
第２図ｔｅｌ参照：
次いで、裏面の金電極６面をガラスＦｊ、１４に接着し
て、ＧａＡｓ基板１１を硫酸系エツチング液でエツチン
グ除去する。このエツチング終止前には、硫酸系液に換
えて、アンモニア系エツチング液でエツチングする。そ
うすると、ＧａＡｓ基板は除去され、ＧａＡｌＡｓは腐
食されずに残り、選択エツチングがなされる。
て、ＧａＡｓ基板１１を硫酸系エツチング液でエツチン
グ除去する。このエツチング終止前には、硫酸系液に換
えて、アンモニア系エツチング液でエツチングする。そ
うすると、ＧａＡｓ基板は除去され、ＧａＡｌＡｓは腐
食されずに残り、選択エツチングがなされる。
第２図Ｔｆｌ参照：
次いで、ｎ型ＧａＡｌＡｓ層２上に表面の金ゲルマニウ
ム電極１を被着し、パターンニングして円形窓を形成す
る。この電極１ば、下層が膜厚２０００人のｈｕＧｅ層
、」二層がＭａｌ￥６０００人のへＵ層からなる２層の
電極である。
ム電極１を被着し、パターンニングして円形窓を形成す
る。この電極１ば、下層が膜厚２０００人のｈｕＧｅ層
、」二層がＭａｌ￥６０００人のへＵ層からなる２層の
電極である。
第２図（用参照：
次いで、５ｉ０２１９１５を気相成長法で被着し、パタ
ーンニングした後、再び硫酸系エツチング液でエツチン
グし、異方性エツチングによって、円形窓に球面９を形
成する。
ーンニングした後、再び硫酸系エツチング液でエツチン
グし、異方性エツチングによって、円形窓に球面９を形
成する。
以下は、ガラス板をはがして、Ｌ Ｅ Ｄ素子が完成さ
れ、この素子の裏面電極６をパッケージに半田づけして
、ＬＥＤが仕上げられる。
れ、この素子の裏面電極６をパッケージに半田づけして
、ＬＥＤが仕上げられる。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明によれば形状的
に一層改善された発光効率を有するＬＥＤ素子が得られ
、光通信における光源の高輝度。
に一層改善された発光効率を有するＬＥＤ素子が得られ
、光通信における光源の高輝度。
高出力化に大きく寄与するものである。
尚、上記実施例はＧａＡｌＡｓ素子（発光波長７３０〜
８９０ ｎｍ程度）で説明したが、ＩｎＰ素子（発光波
長１．２〜１．７層ｍ程度）などの他の素子にも適用で
きることは云うまでもない。
８９０ ｎｍ程度）で説明したが、ＩｎＰ素子（発光波
長１．２〜１．７層ｍ程度）などの他の素子にも適用で
きることは云うまでもない。
第１図は本発明にかかるＬ Ｅ ’Ｄ素子の断面構造を
示す図、 第２図（ａｌ〜（川はそのＬＥＤ素子の形成工程順断面
を示す図、 第３図および第４図は従前のＬＥＤ素子の断面構造を示
す図である。 図において、 １は金ゲルマニウム電極（表面電極）、２はｎ型ＧａＡ
ＩＡｓＮ（ウィンド層とクラッド層、３はＧａＡｓ活性
層、 ４はｐ型ＧａＡｌＡｓ層（クラッド層）、５は絶縁膜（
Ｓｔ Ｏ２膜）、 ６は金（Ａｕ）電極（裏面電極ン、 ７は発光部、 ８は円形窓、 ９は表面の球面、 １０は本発明にかかる裏面の球面、 を示している。 第１図 第３図 第２図 第２図
示す図、 第２図（ａｌ〜（川はそのＬＥＤ素子の形成工程順断面
を示す図、 第３図および第４図は従前のＬＥＤ素子の断面構造を示
す図である。 図において、 １は金ゲルマニウム電極（表面電極）、２はｎ型ＧａＡ
ＩＡｓＮ（ウィンド層とクラッド層、３はＧａＡｓ活性
層、 ４はｐ型ＧａＡｌＡｓ層（クラッド層）、５は絶縁膜（
Ｓｔ Ｏ２膜）、 ６は金（Ａｕ）電極（裏面電極ン、 ７は発光部、 ８は円形窓、 ９は表面の球面、 １０は本発明にかかる裏面の球面、 を示している。 第１図 第３図 第２図 第２図
Claims (1)
- 光出力側に設けられた一導電型の第一の半導体層と、そ
れとは反対側に設けられ、且つ逆導電型の第二の半導体
層と、該第二の半導体層上に付設され電極用窓を有する
絶縁層と、前記電極窓を通して前記第二の半導体層に接
続されたキャリア注入用電極と、該電極に対応してなる
発光領域を有し、前記第一の半導体層と前記第二の半導
体層の間に設けられた第三の半導体層とを備えた光半導
体装置において、前記第二の半導体層の前記電極および
前記絶縁層との接触面を発光領域側に中心を有する球面
とすることを特徴とする光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59156076A JPS6134983A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59156076A JPS6134983A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6134983A true JPS6134983A (ja) | 1986-02-19 |
Family
ID=15619777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59156076A Pending JPS6134983A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6134983A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0316278A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-24 | Hitachi Ltd | 半導体発光素子 |
| WO2002015286A1 (de) * | 2000-08-18 | 2002-02-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterchip und verfahren zu dessen herstellung |
| JP2006332696A (ja) * | 2001-03-02 | 2006-12-07 | Innovative Solutions & Support Inc | ヘッドアップディスプレイのためのイメージ表示生成器 |
| JP2014075486A (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 発光素子及び立体画像表示装置 |
| JP2014082269A (ja) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 発光素子及び立体画像表示装置 |
| JP2015162566A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置およびその製造方法、並びにプロジェクター |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP59156076A patent/JPS6134983A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0316278A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-24 | Hitachi Ltd | 半導体発光素子 |
| WO2002015286A1 (de) * | 2000-08-18 | 2002-02-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterchip und verfahren zu dessen herstellung |
| US7678591B2 (en) | 2000-08-18 | 2010-03-16 | Osram Gmbh | Semicoductor chip and method for production thereof |
| JP2006332696A (ja) * | 2001-03-02 | 2006-12-07 | Innovative Solutions & Support Inc | ヘッドアップディスプレイのためのイメージ表示生成器 |
| JP2014075486A (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 発光素子及び立体画像表示装置 |
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| JP2015162566A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置およびその製造方法、並びにプロジェクター |
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