JPS62122285A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JPS62122285A
JPS62122285A JP60261466A JP26146685A JPS62122285A JP S62122285 A JPS62122285 A JP S62122285A JP 60261466 A JP60261466 A JP 60261466A JP 26146685 A JP26146685 A JP 26146685A JP S62122285 A JPS62122285 A JP S62122285A
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JP
Japan
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layer
light emitting
gaas
gaalas
main surface
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Application number
JP60261466A
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English (en)
Inventor
Yasuo Idei
出井 康夫
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はGaAlAs系の半導体発光素子に関するも
ので、特に0.8μm帯光通信用発光素子やカメラのオ
ートフォーカス用、室内の赤外光を用いた空間伝搬伝達
用の高出力光源として用いられる。
〔発明の技術的背景〕
ドーム型LED(発光素子)と称する高出力発光素子の
構造を断面図で第3図に示す。図において、101はZ
nが添加されP−Ga0−tiAlo−zsASでなる
半球型の基板、102は前記基板に形成されたZn添加
のp−Ga6 、、AI、 、2As層、103は前記
p−Ga0−aAlo−zAs層102主面の中央に外
周がp型層との分離溝110セ囲まれて形成されZn添
加の活性層p−Ga、 、、、AL。、、sAs層、1
04は前記活性層103に形成されたTe添加のn−G
a、、、Al。、2As層、105は前記n −Ga、
 、、AI。、、As層104に形成されたTe添加の
n−GaAs層、106は前記n−GaAs層105に
前記活性層102と溝を介して外側に形成されたZn添
加のp”−GaAs層であり、このp+−GaAs層1
06にp側オーミック電極107pがまた前記n−Ga
As、1105にn側オーミック電極107nが夫々形
成されてなる。また、前記活性層p−Gao−95A1
0−asks103およびこれに積層されたn型層10
4,105と、前記p”−GaAs層106との間に形
成された分離溝110は接合の保護のために露出面がS
un、層111で被覆さ  ゛れている。
上記発光素子の製造は−p−Gao、75A10.25
Ag層101にダブルヘテロ層のGaAlAs層102
,103,104を成長させ、周辺部をZn拡散によっ
てp領域とし、中央部のみ表面をn化させた形で一部分
をエツチング除去し分離溝110を設ける。中央部のn
領域部と周辺部のp領域部に夫々電極を形成したのち。
p−Ga、−tsAll 、zsAssAs層の基板部
に第3図に示すように機械研磨を施して光の取出し効率
を上げるようにした構造になっている。
〔背景技術の問題点〕
上記従来のドーム型LEDは主に高電流動作による高出
力を目的としているが、次にあげるような問題点がある
まず、ドーム型状の加工はステムにペレットをマウント
したのち、ペレットを1個ずつ機械研磨する必要がある
が、光の放出面を加工形成するので1個当り1分以上か
かりコスト高になる。
次に、厚く形成されたGaAlAs層にダブルヘテロG
aAlAs層を再成長させるので、p−GaAlAs活
性層の特性(主にキャリヤ濃度)は上記厚いGaAlA
s層のZnが拡散することで変動し、歩留りが低下する
また、構造上同一面にpおよびnのオーミック電極が設
けられるが、工程上、ZnによるP+拡散およびアイソ
レーションのための分離溝形成のためのエツチング工程
が増しコスト高になる問題がある。
〔発明の目的〕
この発明は狭い指向性が要求され、高出力光源に適する
ように高出力動作における信頼性を確保できる発光素子
の改良構造を提供する。
〔発明の概要〕
この発明にかかる発光素子は、p−GaAs基板の一方
の主面に電流の障壁となる厚いp−GaAs層を設けか
つその中央部にp型の通電領域を有し、さらにダブルヘ
テロGaAlAs層が積層して形成され、n側電極が設
けられている。このn側電極は、上記基板の他方の主面
に設けられたn側電極に対向し、上記n−GaAs層の
通電領域に対応する開孔を備えたものである。また、こ
の開孔に球形のレンズを設けることによって極めて高い
指向性と高出力が得られるとともに高出力における信頼
性が確保できる。さらにこの発明にかかる発光素子はそ
の製造が簡単である利点もある。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の発光素子の一実施例につき第1図およ
び第2図を参照して説明する。
第1図において、12はp−GaAs基板11の一方の
主面に液相成長(LPE)法により層厚5μmに成長形
成されたTe添加のn−GaAs層で、その中央部に6
0〜120μIψにZnt&選択拡散して形成されたp
−GaAs層でなる狭窄通電領域22を備える。この選
択拡散には、例えば513N4膜を被着し、これに狭窄
通電領域形成予定域に開孔を設は封管中にてZn拡散を
施してp型化させて達成する。
次に、上記Si3N、膜を除去し、LPE法にて次のD
H−AIGaAs層を順次積層形成する。すなわち、キ
ャリヤ濃度2 X 10”cm−’にGeを添加して層
厚4pmのp−Ga、 、7A1. 、、As(クラッ
ド)層13を1次いで1.5X10”cm−3にGeを
添加して層厚1μmのp−Gao−*tA’o、++:
+A8 (活性)層14を、さらにIXlolXlol
sにTeを添加して層厚’Ipmのn −Ga、 、、
A1..3As(クラッド)層15を成長させて形成さ
れる。これらp型層を形成するのにGeを用いることは
、従来のZnによるものに比し、Geが桁違いにドリフ
トしにくいことを発光領域の活性層とその隣接層に適用
して高い信頼性に結びつけることができる。ここで、p
およびnクラッド層13.15は駆動電圧(定電流動作
時)を下げるためには高濃度にした方がよいが、高濃度
にて結晶性が悪くなると光出力が低下するので上記キャ
リヤ濃度に設定した。また、P−Gaa −17AIQ
−azAs(活性)層のキャリヤ濃度は光出力と周波数
応答特性に対する要求で決定されるもので、高濃度にて
光出力は低下す・るが、高い周波数応答が得られ通信用
素子に適用される。
次に、オーミック電極として、p−(1:aAs基板1
1に例えばAuBe合金でなるp側電極16p、n−G
aAlAs層15に例えばAuGe合金でなるn側電極
16nが形成される。なお、n側電極16nには光放出
側に形成されるので、前記狭窄通電領域22の直上のp
−GaAlAs活性層領域が発光領域となるが、光のと
り出し効果を保ちつつ駆動電圧の低減をはかるための開
孔26が設けられている。この開孔26は前記狭窄通電
領域の径の1.5倍程度の大きさに設定する。
次に、ペレットの大きさが0.6mm角になるようにダ
イシングを施して個々に分割を施す。また、次に狭い指
向性を持たせるために発光領域に位置合わせしてn側電
極の開孔26上に一例として径250μm前後の球レン
ズ17が樹脂18で固着される。
上記構造のLEDにおける狭窄領域の径に対する発光出
力と信頼性(P、の変動率)の相関を第2図に示す。図
しこ示されるように1発光出力は狭窄領域の径が小なる
ほど電流密度が大になり高出力が得られる。例えば通電
電流300mAにおいて、径が60μmでは20mW、
 120μmでは15+nWが得られる6一方、信頼性
について、300mAにて1/2比(Duty)の条件
で5時間の通電を行なった場合の光出力(PG)の変動
率を調べたところ、径が120μmでは100%。
60μmでは95%で良好であるのにこれよりも小にな
ると個下し、30μmでは88%と以下さらに低減の傾
向にある。上記により、高出力を保ちつつ高信頼性(9
0%以上の変動率)を保つためには狭窄領域の径は60
〜120μmに限定する必要がある。
〔発明の効果〕
この発明によれば、発光素子の高い指向性と高出力が得
られるとともに、高出力動作における信頼性が同時に充
足できる顕著な利点がある。また、この発明の構造は、
その製造にあたって従来の構造に比し簡単で精度良く達
成できる利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の発光素子の断面図、第2
図は電気的特性を示す線図、第3図は従来例の発光素子
の断面図である。 11−−−一−−GaAs基板 12−−−−−− n−GaAsクラッド層(Te添加
)13−−−−−− p−Gaa −tAlo 、3A
s層(Ge添加)14−−−−−− p−Ga、、9.
Al、、、3As活性層(Ge添加)15−−−一−−
n−Ga、、tAla、AsクラッドM(Te添加)1
6n −−−−−−n(II!II!極(AuGe合金
)16p −−−−−−p側電極(AuBe合金)22
−−−−−一狭窄通電領域

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一方の主面にp型オーミック電極を有するp−G
    aAs基板、前記基板の他方の主面に形成され一部に狭
    窄通電領域を有するn−GaAs層、前記n−GaAs
    層に積層されたp−GaAlAsクラッド層とp−Ga
    AlAs活性層とn−GaAlAsクラッド層でなるダ
    ブルヘテロ層、および前記n−GaAlAsクラッド層
    に形成されたn型オーミック電極を備えた半導体発光素
    子。
  2. (2)一方の主面にp型オーミック電極を有するp−G
    aAs基板、前記基板の他方の主面に形成され一部に狭
    窄通電領域を有するn−GaAs層、前記n−GaAs
    層に積層されたp−GaAlAsクラッド層とドーパン
    トとしてGeが添加されたp−GaAlAs活性層とn
    −GaAlAsクラッド層でなるダブルヘテロ層、およ
    び前記n−GaAlAsクラッド層に形成されたn型オ
    ーミック電極を備えた半導体発光素子。
  3. (3)一方の主面にp型オーミック電極を有するp−G
    aAs基板、前記基板の他方の主面に形成され一部に狭
    窄通電領域を有するn−GaAs層、前記n−GaAs
    層に積層されたp−GaAlAsクラッド層とp−Ga
    AlAs活性層とn−GaAlAs層でなるダブルヘテ
    ロ層、および前記n−GaAlAsクラッド層に形成さ
    れ前記狭窄通電領域に対応した光導出開孔を有するn型
    オーミック電極を備えた半導体発光素子。
  4. (4)一方の主面にp型オーミック電極を有するp−G
    aAs基板、前記基板の他方の主面に形成され一部に狭
    窄通電領域を有するn−GaAs層、前記n−GaAs
    層に積層されたp−GaAlAsクラッド層とドーパン
    トとしてGeが添加されたp−GaAlAs活性層とn
    −GaAlAs層でなるダブルヘテロ層、および前記n
    −GaAlAsクラッド層に形成され前記狭窄通電領域
    に対応した光導出開孔を有するn型オーミック電極を備
    えた半導体発光素子。
  5. (5)狭窄通電領域が径60ないし120μmであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項のい
    ずれかに記載の半導体発光素子。
JP60261466A 1985-11-22 1985-11-22 半導体発光素子 Pending JPS62122285A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4989051A (en) * 1990-02-13 1991-01-29 The Univ. Of Delaware Bi-directional, feed through emitter-detector for optical fiber transmission lines
JP2007150364A (ja) * 2007-03-09 2007-06-14 Hitachi Cable Ltd 発光装置

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WO1991012633A1 (en) * 1990-02-13 1991-08-22 E.I. Du Pont De Nemours And Company Bi-directional, feed through emitter-detector for optical fiber transmission lines
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