JPS62137884A - 接合型半導体発光素子 - Google Patents
接合型半導体発光素子Info
- Publication number
- JPS62137884A JPS62137884A JP60279693A JP27969385A JPS62137884A JP S62137884 A JPS62137884 A JP S62137884A JP 60279693 A JP60279693 A JP 60279693A JP 27969385 A JP27969385 A JP 27969385A JP S62137884 A JPS62137884 A JP S62137884A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- junction
- flat plate
- light emitting
- plate part
- type 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
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〕
本発明は、発光ダイオードや半導体レーザとして使用し
得る接合型半導体発光素子に関し、特に基板に対して垂
直方向に形成されたp−n接合のみに実質的に電流が貫
通し、垂直方向に有効に発光する接合型半導体発光素子
に関する。
得る接合型半導体発光素子に関し、特に基板に対して垂
直方向に形成されたp−n接合のみに実質的に電流が貫
通し、垂直方向に有効に発光する接合型半導体発光素子
に関する。
(従来の技術〕
基板に対して垂直方向に光を放出する発光素子は光ファ
イバとの結合が容易であり、また、面発光体としての種
々の用途が期待されることから、半導体レーザや発光ダ
イオードの研究分野において開発が進められてきており
、近年、多種類のものが実用されている。
イバとの結合が容易であり、また、面発光体としての種
々の用途が期待されることから、半導体レーザや発光ダ
イオードの研究分野において開発が進められてきており
、近年、多種類のものが実用されている。
而して、垂直発光型素子の好適なものとして、第5図に
示した如きもの、即ち、平板部と、該平板部の片面上に
設けられた柱状突起と、該平板部の上下両側に設けられ
た電極とからなり1.に記柱状突起内には該平板部に対
して垂直方向に延在する筒状のp−n接合(以下、p−
n接合PN1という)を、また該平板部には該平板部に
平行に延在するp−n接合(以下、p−n接合PN2と
いう)をそれぞれ有する接合型半導体発光素子であり、
p−n接合PNIを貫通ずる回路C1とp−n接合PN
2を貫通する回路C2の2つの回路が存在し、回路C1
、C2に生ずる電流密度J 1、j2が弐(1) Jl>0.IJ2 (1)を満
足するものが12案されている。
示した如きもの、即ち、平板部と、該平板部の片面上に
設けられた柱状突起と、該平板部の上下両側に設けられ
た電極とからなり1.に記柱状突起内には該平板部に対
して垂直方向に延在する筒状のp−n接合(以下、p−
n接合PN1という)を、また該平板部には該平板部に
平行に延在するp−n接合(以下、p−n接合PN2と
いう)をそれぞれ有する接合型半導体発光素子であり、
p−n接合PNIを貫通ずる回路C1とp−n接合PN
2を貫通する回路C2の2つの回路が存在し、回路C1
、C2に生ずる電流密度J 1、j2が弐(1) Jl>0.IJ2 (1)を満
足するものが12案されている。
しかしながら、かかる接合型半導体発光素子においては
、上記2種類のp−n接合のうちp−n接合PNIのみ
が有用であり、p−n接合PN2、 は水平発光をもた
らすのみであり、本来忌むべきものである。しかしなが
ら、p−n接合PN2の存在を許容することによって、
当該発光素子の製造に際して5ipn接合を形成せしめ
ないようにするための準6iff、工夫などが一切不要
となるので当該発光素子を工業的に低コストで大量生産
することが可能である。従って、p−n接合PNIがよ
り効率的に発光する接合型半導体発光素子、特に上記の
如(p−n接合PNIおよびp−n接合PN2の両者を
有する接合型半導体発光素子においても、p−n接合P
NIのみが実質的に発光するものが切望される。
、上記2種類のp−n接合のうちp−n接合PNIのみ
が有用であり、p−n接合PN2、 は水平発光をもた
らすのみであり、本来忌むべきものである。しかしなが
ら、p−n接合PN2の存在を許容することによって、
当該発光素子の製造に際して5ipn接合を形成せしめ
ないようにするための準6iff、工夫などが一切不要
となるので当該発光素子を工業的に低コストで大量生産
することが可能である。従って、p−n接合PNIがよ
り効率的に発光する接合型半導体発光素子、特に上記の
如(p−n接合PNIおよびp−n接合PN2の両者を
有する接合型半導体発光素子においても、p−n接合P
NIのみが実質的に発光するものが切望される。
本発明の目的は、基板に対して垂直方向および平行方向
にp−n接合を有する接合型半導体発光素子であって、
実質的に当該垂直方向のp−n接合のみが発光機113
を発揮しうる発光素子を提供することである。
にp−n接合を有する接合型半導体発光素子であって、
実質的に当該垂直方向のp−n接合のみが発光機113
を発揮しうる発光素子を提供することである。
本発明−の他の目的は、基板に対して垂直方向のp−n
接合がより有効的に発光機能を発揮しうる発光素子を提
供することである。
接合がより有効的に発光機能を発揮しうる発光素子を提
供することである。
本発明は、平板部と、該平板部の片面上に設けられた柱
状突起とからなり、柱状突起内には平板部に対して垂直
方向に延在するp−n接合を有し、電極が平板部の柱状
突起を有する側の表面ツタ(に設けられてなる接合型半
導体発光素子に関する。
状突起とからなり、柱状突起内には平板部に対して垂直
方向に延在するp−n接合を有し、電極が平板部の柱状
突起を有する側の表面ツタ(に設けられてなる接合型半
導体発光素子に関する。
・〔実施例〕
以下、図面に基づき、本発明を具体的に説明する。
本発明の発光素子は、例えば第1図aに示す如く平板部
Bとその片面に設けられた柱状突起Pならびに柱状突起
Pの側周部に設けられた電極E1と平板部Bの底面に設
けられた電極E2とがらなっている。電極E1及び電極
E2は、第1図aに示す通り、柱状突起Pの側周部およ
び平板部Bの底面の全面に設けられていてもよく、また
それぞれの一部に設けられていてもよい、柱状突起P内
には平板部Bに対して垂直方向に延在する筒状のp−n
接合PNIが存在しており、また平板部B内には、該平
板部と平行に延在するp−n接合PN2が存在している
。p−n接合PNIとp−n接合PN2とは第1図aに
示す通り互いに連通してもよく、また非連続であっても
よい。
Bとその片面に設けられた柱状突起Pならびに柱状突起
Pの側周部に設けられた電極E1と平板部Bの底面に設
けられた電極E2とがらなっている。電極E1及び電極
E2は、第1図aに示す通り、柱状突起Pの側周部およ
び平板部Bの底面の全面に設けられていてもよく、また
それぞれの一部に設けられていてもよい、柱状突起P内
には平板部Bに対して垂直方向に延在する筒状のp−n
接合PNIが存在しており、また平板部B内には、該平
板部と平行に延在するp−n接合PN2が存在している
。p−n接合PNIとp−n接合PN2とは第1図aに
示す通り互いに連通してもよく、また非連続であっても
よい。
第2図は本発明の他の態様であり、電極E1は柱状突起
Pの側周壁に、また電極E2は柱状突起頂部にp−n接
合部PNIを被覆しない態様で設けられている以外は第
1図のものと同しである。
Pの側周壁に、また電極E2は柱状突起頂部にp−n接
合部PNIを被覆しない態様で設けられている以外は第
1図のものと同しである。
第3図は本発明のさらに他の態様であり、第3図の態様
においては、平板部Bに平行に延在するp−n接合PN
2が存在しない点においてのみ第2図における態様と異
なる。かくして、第3図の態様においては、平板部Bに
対して水平方向に延在するp−n接合PN2がないので
、さらに効率的に垂直方向の光が取得できる。
においては、平板部Bに平行に延在するp−n接合PN
2が存在しない点においてのみ第2図における態様と異
なる。かくして、第3図の態様においては、平板部Bに
対して水平方向に延在するp−n接合PN2がないので
、さらに効率的に垂直方向の光が取得できる。
本発明においては、p−n接合の形成方法については、
特に制限を要せず、たとえば不純物の拡散法、p(また
はn)型半導体Iりとn(またはp)型半導体層のエピ
タキシャル気相成長法(この場合は、異種接合すること
も可能である)、あるいはその他の方法によってよい。
特に制限を要せず、たとえば不純物の拡散法、p(また
はn)型半導体Iりとn(またはp)型半導体層のエピ
タキシャル気相成長法(この場合は、異種接合すること
も可能である)、あるいはその他の方法によってよい。
本発明においては、垂直発光に寄与するp−n接合PN
Iの長さは、柱状突起Pの高さを大きくすることにより
長くすることができるので、柱状突起Pの高さは少な(
とも2N、、特に少なくとも101−とすることが好ま
しい。半導体ウェハの表面上に柱状突起Pを形成するこ
とは、たとえば反応性イオンエツチング法により可能で
あり、しかして高さ数十〜数百1.の柱状突起を有する
本発明の発光素子が容易に製造できる。
Iの長さは、柱状突起Pの高さを大きくすることにより
長くすることができるので、柱状突起Pの高さは少な(
とも2N、、特に少なくとも101−とすることが好ま
しい。半導体ウェハの表面上に柱状突起Pを形成するこ
とは、たとえば反応性イオンエツチング法により可能で
あり、しかして高さ数十〜数百1.の柱状突起を有する
本発明の発光素子が容易に製造できる。
本発明に関して、柱状突起Pにおりる「垂直方向」の意
味は平板部Bに対して角度90度の直交方向のみと限定
的に解釈する必要はなく、平板部Bに対して90度より
多少大きい、または小さい(頃斜角度を有する場合も含
まれる0例えば、柱状突起Pの全体、もしくはその内部
に形成された円軸円筒状p−n接合PNIのみを、下部
の直径を大きくした円119台状に形成し、光ファイバ
に対して一層結合し易いように出力光を集束するもよく
、あるいは逆に上記とは逆の円S(を台状とし、使用目
的に応じて適度に発散させるもよい。更に、柱状突起P
の断面形状または筒状のp−n接合PNIの断面形状は
円形のほか、楕円形、矩形、方形、三角形、或いはその
他任意の形状であ゛ってもよい。
味は平板部Bに対して角度90度の直交方向のみと限定
的に解釈する必要はなく、平板部Bに対して90度より
多少大きい、または小さい(頃斜角度を有する場合も含
まれる0例えば、柱状突起Pの全体、もしくはその内部
に形成された円軸円筒状p−n接合PNIのみを、下部
の直径を大きくした円119台状に形成し、光ファイバ
に対して一層結合し易いように出力光を集束するもよく
、あるいは逆に上記とは逆の円S(を台状とし、使用目
的に応じて適度に発散させるもよい。更に、柱状突起P
の断面形状または筒状のp−n接合PNIの断面形状は
円形のほか、楕円形、矩形、方形、三角形、或いはその
他任意の形状であ゛ってもよい。
本発明接合型半導体発光素子に用いる発光材料としては
、m−v族化合物半導体であるGaAS、Aj!GaA
s、InP、InGaAsP。
、m−v族化合物半導体であるGaAS、Aj!GaA
s、InP、InGaAsP。
InGaP、InA6P、GaAsP、、GaN。
InAsP、InAsSb等、II−Vll族化合物半
導体あるZn5e、Zn5s ZnO,、CdSe。
導体あるZn5e、Zn5s ZnO,、CdSe。
CdTc等、あるいはIV−Vl族化合物半導体である
PbTe、Pb5nTe、、Pb5nSe等があり、そ
れぞれの材料の長所を活かして適用することが可能であ
る。
PbTe、Pb5nTe、、Pb5nSe等があり、そ
れぞれの材料の長所を活かして適用することが可能であ
る。
本発明の接合型半導体発光素子の製造方法の一例をGa
As−AeGaAS系半専体t、t tqを用いた場合
について説明する(第4図のフローシート参照)。
As−AeGaAS系半専体t、t tqを用いた場合
について説明する(第4図のフローシート参照)。
まず、n型G a A s基板B3の上にn型A/xG
a、−XA3の層B2、および柱状突起Pと上部層B1
とを形成するためのn型GaA!1層Aを順次にエビク
キシャル成長させて3層構造のへテロウェハを制作する
(第4図C参照)。各層の厚さは、例えば層B2が2〜
50.、、最上層が2〜200 、、、である。このヘ
テロウェハにつき、たとえば反応性イオンエツチング法
により、上記最」二部のn型GaAs1il!をエツチ
ングし、直径および高さがそれぞれ、たとえば5〜10
0s、、、20〜200、、、の円柱状突起Pを形成す
る。円柱状突起Pを切り出した上記最上部磨の残余の部
分が上部層B1となる(第4図す参照)0円柱状突起P
の頂上面には、上記エツチング工程の際に施与したマス
ク層が存在しているが、該マスク層を残存させた状態で
円柱状突起Pの側周壁及び」二部層r31の表面からP
型を形成するための不純物、例えばZnを拡散させる。
a、−XA3の層B2、および柱状突起Pと上部層B1
とを形成するためのn型GaA!1層Aを順次にエビク
キシャル成長させて3層構造のへテロウェハを制作する
(第4図C参照)。各層の厚さは、例えば層B2が2〜
50.、、最上層が2〜200 、、、である。このヘ
テロウェハにつき、たとえば反応性イオンエツチング法
により、上記最」二部のn型GaAs1il!をエツチ
ングし、直径および高さがそれぞれ、たとえば5〜10
0s、、、20〜200、、、の円柱状突起Pを形成す
る。円柱状突起Pを切り出した上記最上部磨の残余の部
分が上部層B1となる(第4図す参照)0円柱状突起P
の頂上面には、上記エツチング工程の際に施与したマス
ク層が存在しているが、該マスク層を残存させた状態で
円柱状突起Pの側周壁及び」二部層r31の表面からP
型を形成するための不純物、例えばZnを拡散させる。
その際、基板B3の方向に向かう拡散フロントは、バリ
アFiB2内まで侵入させる。かくして、GaASホモ
接合たるp−n接合PNI及びAlGaAsホモ接合た
るp−n接合PN2がそれぞれ形成される(第4図C参
照)。
アFiB2内まで侵入させる。かくして、GaASホモ
接合たるp−n接合PNI及びAlGaAsホモ接合た
るp−n接合PN2がそれぞれ形成される(第4図C参
照)。
拡散過程の後、円柱状突起Pの頂上面を除き該突起Pの
側周壁土に電極E1が、また平板部B底面には拡散部分
を除去後、電極E2が被着される。
側周壁土に電極E1が、また平板部B底面には拡散部分
を除去後、電極E2が被着される。
かくして第1図すに示した構成の接合型半導体発光素子
が製造される。なお、第1図すは第1図aをより詳細に
示した図である。
が製造される。なお、第1図すは第1図aをより詳細に
示した図である。
第3図に示した構成の接合型半導体発光素子は、例えば
次のようにして製造される。
次のようにして製造される。
即ち、第4図Cに示した接合型半導体発光素子の円柱状
突起頂部(好ましくは、円柱状突起Pの頂上面にマスク
層1を有する。但し、第4図すでは当該マスク層1を省
略した)および平板部表面部にマスク層2を設け、柱状
突起Pの側周壁は非マスキング状態で不純物の拡散(好
適には、亜鉛の拡散)を行って、実質的に柱状突起P内
に平板部Bに対して垂直方向に延在するp−n接合PN
1のみを形成させることによって製造される(第4図C
参照)、電極Elおよび電極E2は自体既知の手段にて
設ければよ(、例えば蒸着等の手段にて前面に設け、リ
フトオフして不必要な?iJ極を除去することによって
形成される。
突起頂部(好ましくは、円柱状突起Pの頂上面にマスク
層1を有する。但し、第4図すでは当該マスク層1を省
略した)および平板部表面部にマスク層2を設け、柱状
突起Pの側周壁は非マスキング状態で不純物の拡散(好
適には、亜鉛の拡散)を行って、実質的に柱状突起P内
に平板部Bに対して垂直方向に延在するp−n接合PN
1のみを形成させることによって製造される(第4図C
参照)、電極Elおよび電極E2は自体既知の手段にて
設ければよ(、例えば蒸着等の手段にて前面に設け、リ
フトオフして不必要な?iJ極を除去することによって
形成される。
かくして、第3図に示した構成の接合型半導体発光素子
が製造される。
が製造される。
かくして実質的に垂直方向にのみ発光する接合型半導体
発光素子が得られる。更に、平板部Bの柱状突起Pの反
対面に反射鏡または反射膜を設け、かつ柱状突起Pの頂
上面に半透明の反射鏡または反射膜を破着形成して光共
振a横を具備せしめると半導体レーザとして使用するこ
とができる。この半導体(/−ザにおいては、p−n接
合PNIからの前記した増幅された自然放出に光帰還が
生じて誘導放出によりレーザ発振し、而して強力で指向
性の良好な発光光が上記の半透明反射鏡または反射膜を
通して平板部Bに対して垂直方向に放出される。
発光素子が得られる。更に、平板部Bの柱状突起Pの反
対面に反射鏡または反射膜を設け、かつ柱状突起Pの頂
上面に半透明の反射鏡または反射膜を破着形成して光共
振a横を具備せしめると半導体レーザとして使用するこ
とができる。この半導体(/−ザにおいては、p−n接
合PNIからの前記した増幅された自然放出に光帰還が
生じて誘導放出によりレーザ発振し、而して強力で指向
性の良好な発光光が上記の半透明反射鏡または反射膜を
通して平板部Bに対して垂直方向に放出される。
本発明の接合型半導体発光素子は、基板に対して垂直方
向のp−n接合を存している発光素子において、平板部
Bの柱状突起を有する側の表面以外に(具体的には、柱
状突起Pの側周壁および平板部Bの底面あるいは柱状突
起Pの頂上に)?!極を設けたので、垂直方向のp−n
接合のみをTi、流が貫通する。
向のp−n接合を存している発光素子において、平板部
Bの柱状突起を有する側の表面以外に(具体的には、柱
状突起Pの側周壁および平板部Bの底面あるいは柱状突
起Pの頂上に)?!極を設けたので、垂直方向のp−n
接合のみをTi、流が貫通する。
上記作用から明らかなように、本発明の接合型半導体発
光素子は、実質的に垂直方向のp−n接合のみが発光機
能を有するので、効率的に垂直方向の光を有効に利用で
きるものである。本発明の発光素子は、KW 1’?J
、放出による増幅作用を利用してより強力な垂直方向出
力光が得られ、発光ダイオード、半導体レーザ、スーパ
ールミッセントダイオード、高出力発光ダイオード等を
実現することができる。
光素子は、実質的に垂直方向のp−n接合のみが発光機
能を有するので、効率的に垂直方向の光を有効に利用で
きるものである。本発明の発光素子は、KW 1’?J
、放出による増幅作用を利用してより強力な垂直方向出
力光が得られ、発光ダイオード、半導体レーザ、スーパ
ールミッセントダイオード、高出力発光ダイオード等を
実現することができる。
第1図a、第1図b、第2図および第3図は本発明の接
合型上ぶ体発光累子の実施例の1llli面図である。 第4図は本発明の接合型上え7体発光素子の製法フロー
シー1−である。 第5図は従来例の断面図である。 PNI、PN2 : l1l−1接合 B ;平板部 P :柱状突起 El、B2 :電極 C1、C2+回路 B1 :上部層 B2 :n型Δ7!x G a +−xAs
のIり
合型上ぶ体発光累子の実施例の1llli面図である。 第4図は本発明の接合型上え7体発光素子の製法フロー
シー1−である。 第5図は従来例の断面図である。 PNI、PN2 : l1l−1接合 B ;平板部 P :柱状突起 El、B2 :電極 C1、C2+回路 B1 :上部層 B2 :n型Δ7!x G a +−xAs
のIり
Claims (2)
- (1)平板部と、該平板部の片面上に設けられた柱状突
起とからなり、柱状突起内には平板部に対して垂直方向
に延在するp−n接合を有し、電極が平板部の柱状突起
を有する側の表面以外に設けられてなる接合型半導体発
光素子。 - (2)一方の電極が柱状突起の側周壁の全部または一部
に、他方の電極が平板の底面の全部または一部あるいは
柱状突起頂部に設けられてなる特許請求の範囲第(1)
項記載の接合型半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60279693A JPS62137884A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 接合型半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60279693A JPS62137884A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 接合型半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62137884A true JPS62137884A (ja) | 1987-06-20 |
Family
ID=17614554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60279693A Pending JPS62137884A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 接合型半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62137884A (ja) |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP60279693A patent/JPS62137884A/ja active Pending
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