JPS62137885A - 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
- JPS62137885A JPS62137885A JP60279694A JP27969485A JPS62137885A JP S62137885 A JPS62137885 A JP S62137885A JP 60279694 A JP60279694 A JP 60279694A JP 27969485 A JP27969485 A JP 27969485A JP S62137885 A JPS62137885 A JP S62137885A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- junction
- flat plate
- light emitting
- plate part
- type semiconductor
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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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- Semiconductor Lasers (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〕
本発明は、発光ダイオードや半導体レーザとして使用し
得る半導体素子に関し、特に基板に対して垂直方向に形
成されたｐ−ｎ接合由来の発光を効率的に得ることがで
きる接合型半導体発光素子に関する。
得る半導体素子に関し、特に基板に対して垂直方向に形
成されたｐ−ｎ接合由来の発光を効率的に得ることがで
きる接合型半導体発光素子に関する。
基仮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化されている。
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化されている。
而して、垂直発光型素子の好適なものとして、第３図に
示す如き、平板部Ｂと、該平板部Ｂの片面上に設けられ
た柱状突起へと、該平板部Ｂの上面および柱状突起入側
壁面とに設けられた電極Ｅｌならびに平板部Ｂの底面に
設けられたＥ２とがらなり、上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１）Ｎ１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）をそれぞれ存する接合型半導体発光素子
であり、ｐ−ｎ接合ＰＮＩを貫通する回路Ｃ１とｐ−ｎ
接合ＰＮ２を貫通する回路Ｃ２０２つの回路が存在し、
回路Ｃ１、Ｃ２に生ずる電流密度Ｊ１、＋２が弐（１） Ｊｌ＞０．ＩＩ２ （＋）を満足するも
のが提案されている。
示す如き、平板部Ｂと、該平板部Ｂの片面上に設けられ
た柱状突起へと、該平板部Ｂの上面および柱状突起入側
壁面とに設けられた電極Ｅｌならびに平板部Ｂの底面に
設けられたＥ２とがらなり、上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１）Ｎ１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）をそれぞれ存する接合型半導体発光素子
であり、ｐ−ｎ接合ＰＮＩを貫通する回路Ｃ１とｐ−ｎ
接合ＰＮ２を貫通する回路Ｃ２０２つの回路が存在し、
回路Ｃ１、Ｃ２に生ずる電流密度Ｊ１、＋２が弐（１） Ｊｌ＞０．ＩＩ２ （＋）を満足するも
のが提案されている。
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’ｆ３ｐ ｎ接合ＰＮ
Ｉのみが有用であり、従ってｐ−ｎ接合ＰＮ１由来の発
光をより効率的に得て垂直方向の坪度を高めることが要
求される。
、上記２種類のｐ−ｎ接合のう’ｆ３ｐ ｎ接合ＰＮ
Ｉのみが有用であり、従ってｐ−ｎ接合ＰＮ１由来の発
光をより効率的に得て垂直方向の坪度を高めることが要
求される。
その際、当該ｐ−ｎ接合ＰＮＩにおける接合回路のバス
を可及的に小さくすることが、応答速度を速くし、より
高効率に光を取得するために好適である。
を可及的に小さくすることが、応答速度を速くし、より
高効率に光を取得するために好適である。
従って、本発明の目的は、当該ｐ−ｎ接合ＰＮ１におけ
る接合回路のバスの小さい接合型半導体発光素子を捉供
することである。
る接合回路のバスの小さい接合型半導体発光素子を捉供
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、少なくとも柱状突起内に平板部に対
して垂直方向に延在するｐ−ｎ接合１）Ｎｌを有する接
合型半導体発光素子において、柱状突起の外周部がｐ、
中心部がｎであるＩ’） Ｎ １においてはｎを露出さ
せ、また柱状突起の外周部がｎ、中心部がｐであるＰＮ
Ｉにおいてはｐを露出させ、当該柱状突起の露出された
ｎおよびｐの表面にそれぞれ電極を設けてなる接合型半
導体発光素子に関する。
状突起とからなり、少なくとも柱状突起内に平板部に対
して垂直方向に延在するｐ−ｎ接合１）Ｎｌを有する接
合型半導体発光素子において、柱状突起の外周部がｐ、
中心部がｎであるＩ’） Ｎ １においてはｎを露出さ
せ、また柱状突起の外周部がｎ、中心部がｐであるＰＮ
Ｉにおいてはｐを露出させ、当該柱状突起の露出された
ｎおよびｐの表面にそれぞれ電極を設けてなる接合型半
導体発光素子に関する。
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、基本的には、たとえば第１図に示
す如く平板部Ｂとその片面上に設けられた柱状突起λか
らなり、柱状突起へにおけるｐ−ｎ接合ＰＮＩのｐおよ
びｎはそれぞれ外部に露出されζおり（もっとも、ｐお
よびｎには、後記電極が設けられるので、最後的にはそ
の一部面または全面が電極で被覆される）、第１図にお
いては当該柱状突起Ａは径方向断面が半円状の柱状突起
であり、ｎの一部を取り巻く形でｐが設けられているが
、ｐの一部を取り巻く形でｎが設けられていてもよい、
また柱状突起Ａの形状は特に限定されるものではない。
す如く平板部Ｂとその片面上に設けられた柱状突起λか
らなり、柱状突起へにおけるｐ−ｎ接合ＰＮＩのｐおよ
びｎはそれぞれ外部に露出されζおり（もっとも、ｐお
よびｎには、後記電極が設けられるので、最後的にはそ
の一部面または全面が電極で被覆される）、第１図にお
いては当該柱状突起Ａは径方向断面が半円状の柱状突起
であり、ｎの一部を取り巻く形でｐが設けられているが
、ｐの一部を取り巻く形でｎが設けられていてもよい、
また柱状突起Ａの形状は特に限定されるものではない。
第１図においては、当該柱状突起Ａのｐ側周面には１を
極Ｅｌが、またｎ側面には電極Ｅ２が設けられている。
極Ｅｌが、またｎ側面には電極Ｅ２が設けられている。
電極Ｅ１および電極Ｅ２は、第１図に示す位置、および
大きさに特定されるものではなく、本発明の目的を達成
しうる限り、前記の位置の範囲内であれば、任意の位置
に任意の大きさで設けられる。露出されるｐおよびｎは
柱状突起Ａの長手方向に連続的であることが好ましい。
大きさに特定されるものではなく、本発明の目的を達成
しうる限り、前記の位置の範囲内であれば、任意の位置
に任意の大きさで設けられる。露出されるｐおよびｎは
柱状突起Ａの長手方向に連続的であることが好ましい。
なお、第１図に示す如く平板部に平行に延在するｐ−ｎ
接合１） Ｎ ２は存在していてもよいが、存在しない
方が好ましい。
接合１） Ｎ ２は存在していてもよいが、存在しない
方が好ましい。
本発明に関して、柱状突起Ａは平板部Ｂに対して「垂直
方向」に設けられるが、「垂直方向」の意味は平板部Ｂ
に対して角度９０度の直角方向のみと限定的に解釈する
必要はなく、平板部に対して９０度より多少大きい、ま
たは小さい傾斜角度を有する場合も含まれる。たとえば
、柱状突起Ａの全体、もしくはその内部に形成された同
軸円筒状ｐ−ｎ接合ＰＮＩのみを、下部の直径を大きく
した円錐台を縦切りした形状等に形成し、光ファイバに
対して一店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錐台箱切りした形状とし、
使用目的に応じて適度に発散させるもよい。
方向」に設けられるが、「垂直方向」の意味は平板部Ｂ
に対して角度９０度の直角方向のみと限定的に解釈する
必要はなく、平板部に対して９０度より多少大きい、ま
たは小さい傾斜角度を有する場合も含まれる。たとえば
、柱状突起Ａの全体、もしくはその内部に形成された同
軸円筒状ｐ−ｎ接合ＰＮＩのみを、下部の直径を大きく
した円錐台を縦切りした形状等に形成し、光ファイバに
対して一店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錐台箱切りした形状とし、
使用目的に応じて適度に発散させるもよい。
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、ＡｆｆＧａＡ
ｓ、 ＩｎＰ ％ ＩｎＧａＡｓＰ 、： ＩｎＧａＰ
、、 ＩｎＡ６Ｐ ５ＧａＡｓＰ、 ＧａＮ 、
１ｎＡｓＰ 、 ＩｎＡｓＳｂ等、ＩＩ−Ｖｌ族化合物
半導体であるＺｎ５ｅ、、 ＺｎＳ ％ ＺｎＯ、、Ｃ
ｄＳｅ、、 ＣｄＴｅ等、或いはｒＶ−Ｖｌ族化合物半
導体であるＰｂＴｅ、 ｒ’ｂＳｎＴｅ、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。
、ｍ−ｖ族化合物半導体であるＧａＡｓ、ＡｆｆＧａＡ
ｓ、 ＩｎＰ ％ ＩｎＧａＡｓＰ 、： ＩｎＧａＰ
、、 ＩｎＡ６Ｐ ５ＧａＡｓＰ、 ＧａＮ 、
１ｎＡｓＰ 、 ＩｎＡｓＳｂ等、ＩＩ−Ｖｌ族化合物
半導体であるＺｎ５ｅ、、 ＺｎＳ ％ ＺｎＯ、、Ｃ
ｄＳｅ、、 ＣｄＴｅ等、或いはｒＶ−Ｖｌ族化合物半
導体であるＰｂＴｅ、 ｒ’ｂＳｎＴｅ、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 −Ａ Ｉ ＧａＡｓ系半導体材料を用いた場合に
ついて説明する（第２図のフローシート参照）。
Ａｓ −Ａ Ｉ ＧａＡｓ系半導体材料を用いた場合に
ついて説明する（第２図のフローシート参照）。
まずはじめに、ｎ型ＧａＡｓ ５板Ｂ３の上にｎ型の八
ｌ ｘＧａ、−ｘＡｓの層Ｂ２、及び柱状突起Ａを」二
部１： ＋３１とを形成するためのｎ型ＧａＡｓ Ｆｉ
Ｃを順次にエピタキシャル成長させて３層構造のヘテ
ロウエバを制作する（第２図Ｃ参照）。各層のｊ′Ｊ−
さは、例えば層Ｂ２が２〜５０ｔ、、、最上層が２〜２
００ ｐ−である、このヘテロウェハにつき、例えば反
応性イオンエツチング法により上記最上部のｎ型ＧａＡ
ｓ５ｃをエツチングし、柱状突起Ａを形成する。当該柱
状突起へを切り出した上記最上部層Ｃの残余の部分が上
部層Ｂ１となる（第２図す参照）。当該柱状突起Ａの頂
上面には、上記のエツチング工程の際に施与したマスク
層１が存在しているが、咳マスク層１を所望とするｐ−
ｎ接合ＰＮＩの形状に成型して当該柱状突起への頂上面
に残存させた状態で当該柱状突起Ａの側周壁および上部
層Ｂ１の表面からｐ型を形成するための不純物、たとえ
ばＺｎを拡１ｉｋさせる。その際、基板Ｂ３の方向に向
う拡散フロントは、バリア層Ｂ２内まで侵入させる。か
くしてＧａＡｓホモ接合たるｐ−ｎ接合ＰＮＩおよび＾
Ｉ ＧａＡｓホモ接合たるｐ−ｎ接合ＰＮ２がそれぞれ
形成される（第２図Ｃ参照）。
ｌ ｘＧａ、−ｘＡｓの層Ｂ２、及び柱状突起Ａを」二
部１： ＋３１とを形成するためのｎ型ＧａＡｓ Ｆｉ
Ｃを順次にエピタキシャル成長させて３層構造のヘテ
ロウエバを制作する（第２図Ｃ参照）。各層のｊ′Ｊ−
さは、例えば層Ｂ２が２〜５０ｔ、、、最上層が２〜２
００ ｐ−である、このヘテロウェハにつき、例えば反
応性イオンエツチング法により上記最上部のｎ型ＧａＡ
ｓ５ｃをエツチングし、柱状突起Ａを形成する。当該柱
状突起へを切り出した上記最上部層Ｃの残余の部分が上
部層Ｂ１となる（第２図す参照）。当該柱状突起Ａの頂
上面には、上記のエツチング工程の際に施与したマスク
層１が存在しているが、咳マスク層１を所望とするｐ−
ｎ接合ＰＮＩの形状に成型して当該柱状突起への頂上面
に残存させた状態で当該柱状突起Ａの側周壁および上部
層Ｂ１の表面からｐ型を形成するための不純物、たとえ
ばＺｎを拡１ｉｋさせる。その際、基板Ｂ３の方向に向
う拡散フロントは、バリア層Ｂ２内まで侵入させる。か
くしてＧａＡｓホモ接合たるｐ−ｎ接合ＰＮＩおよび＾
Ｉ ＧａＡｓホモ接合たるｐ−ｎ接合ＰＮ２がそれぞれ
形成される（第２図Ｃ参照）。
拡散過程の後に、柱状突起Ａの頂上部に残ったマスク層
１及び平板部の上部の表面にレジスト５２を設けた後、
ホトリングラフ等を用いて片面のｎ層が露出するように
マスク層１をパターニングして反応性イオンエソヂング
法等により異方性エツチングを行ってｎを露出させる（
第２図Ｃ参照２図１１の工程参照）０次に当該柱状突起
Ａの側周壁上の所定部分に電極［１およびＢ２が被着さ
れる。
１及び平板部の上部の表面にレジスト５２を設けた後、
ホトリングラフ等を用いて片面のｎ層が露出するように
マスク層１をパターニングして反応性イオンエソヂング
法等により異方性エツチングを行ってｎを露出させる（
第２図Ｃ参照２図１１の工程参照）０次に当該柱状突起
Ａの側周壁上の所定部分に電極［１およびＢ２が被着さ
れる。
なお、エツチングによる柱状突起への形成の際、エツチ
ングを高程度に行って、上部［Ｂ１が残存しないように
してもよく、更にはバリア層Ｂ２の一部をも除去して、
平板部Ｂの表面にはバリア層Ｂ２の内部が露出する程度
としてもよい。
ングを高程度に行って、上部［Ｂ１が残存しないように
してもよく、更にはバリア層Ｂ２の一部をも除去して、
平板部Ｂの表面にはバリア層Ｂ２の内部が露出する程度
としてもよい。
本発明の接合型半導体発光素子であって、ｐ−ｎ接合Ｐ
Ｎ２を実質的に有しないものは、例えば次のようにして
製造される。
Ｎ２を実質的に有しないものは、例えば次のようにして
製造される。
即ち、第２図すに示した半島体発光素子の柱状突起頂部
（好ましくは、柱状突起への頂上面にマスク層ｌを有す
る。但し、第２図すでは当該マスク層１を省略した。）
及び平板部８表面部にマスク層３を設け、柱状突起Ａ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Ａ内に平板部
Ｂに対して垂直方向に延在するｐ−ｎ接合ＰＮＩのみを
形成させることによって製造される（第２図Ｃ参照）、
その後の処理は上記と同様にして行われる。
（好ましくは、柱状突起への頂上面にマスク層ｌを有す
る。但し、第２図すでは当該マスク層１を省略した。）
及び平板部８表面部にマスク層３を設け、柱状突起Ａ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Ａ内に平板部
Ｂに対して垂直方向に延在するｐ−ｎ接合ＰＮＩのみを
形成させることによって製造される（第２図Ｃ参照）、
その後の処理は上記と同様にして行われる。
かくして発光ダイオードとして使用することのできる本
発明の接合型半導体発光素子が得られる。
発明の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Ａの反対面に反射鏡または反
射膜を設け、かつ柱状突起Ａの頂上面に半透明の反射鏡
または反射膜を被着形成して光共振機構を具備せしめる
と半導体レーザとしても使用することが出来る。この半
導体レーザにおいては、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して誘導放出により
レーザ発振し、而して強力で指向性の良好な発光光が上
記した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。
射膜を設け、かつ柱状突起Ａの頂上面に半透明の反射鏡
または反射膜を被着形成して光共振機構を具備せしめる
と半導体レーザとしても使用することが出来る。この半
導体レーザにおいては、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して誘導放出により
レーザ発振し、而して強力で指向性の良好な発光光が上
記した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４体発光素子は、平板部に垂直に延在
するｐ−ｎ接合における接合回路のバスが掻めて小さい
ので、応答速度が速（なり、かつ高効率の光出力を得る
。けだし、半島体も抵抗分というものはもっているが、
垂直方向のｐ−ｎ接合の近くから発光のちととなるキャ
リアを注入できるので、高出力化を朋待てきるのである
。
するｐ−ｎ接合における接合回路のバスが掻めて小さい
ので、応答速度が速（なり、かつ高効率の光出力を得る
。けだし、半島体も抵抗分というものはもっているが、
垂直方向のｐ−ｎ接合の近くから発光のちととなるキャ
リアを注入できるので、高出力化を朋待てきるのである
。
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、平板部に垂直に延在するｐ−ｎ接合における
応答速度が速く、高山ツノ化が図られるので、垂直方向
の発光を効率的に得ることができる。
光素子は、平板部に垂直に延在するｐ−ｎ接合における
応答速度が速く、高山ツノ化が図られるので、垂直方向
の発光を効率的に得ることができる。
第１図は本発明の接合型半導体発光素子の実施例の斜視
図である。 第２図は本発明の接合型半導体発光素子の製造例のフロ
ーシートである。 第３図は従来既知の接合型半導体発光素子の断面図であ
る。 Ｂ ：平板部 Ａ ：柱状突起 Ｅｌ、Ｂ２ ；電極 ＣＩ、Ｃ２：回路 ＰＮＩ、ＰＮ２：ｐ−ｎ接合 Ｂ１ ：上部層 Ｂ２ ：バリア層 Ｂ３ ：基板 Ｃ：ｎ型ＧａＡｓ層 １＼３ ：マスク層 ２ ニレジスト層
図である。 第２図は本発明の接合型半導体発光素子の製造例のフロ
ーシートである。 第３図は従来既知の接合型半導体発光素子の断面図であ
る。 Ｂ ：平板部 Ａ ：柱状突起 Ｅｌ、Ｂ２ ；電極 ＣＩ、Ｃ２：回路 ＰＮＩ、ＰＮ２：ｐ−ｎ接合 Ｂ１ ：上部層 Ｂ２ ：バリア層 Ｂ３ ：基板 Ｃ：ｎ型ＧａＡｓ層 １＼３ ：マスク層 ２ ニレジスト層
Claims (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、少なくとも柱状突起内に平板部に対して垂直
方向に延在するｐ−ｎ接合ＰＮ１を有する接合型半導体
発光素子において、柱状突起の外周部がｐ、中心部がｎ
であるＰＮ１においてはｎを露出させ、また柱状突起の
外周部がｎ、中心部がｐであるＰＮ１においてはｐを露
出させ、当該柱状突起の露出されたｎおよびｐの表面に
それぞれ電極を設けてなる接合型半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60279694A JPS62137885A (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 |
|---|---|---|---|
| JP60279694A JPS62137885A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 接合型半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62137885A true JPS62137885A (ja) | 1987-06-20 |
Family
ID=17614569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60279694A Pending JPS62137885A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 接合型半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62137885A (ja) |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP60279694A patent/JPS62137885A/ja active Pending
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