JPS62137888A - 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
- JPS62137888A JPS62137888A JP60279697A JP27969785A JPS62137888A JP S62137888 A JPS62137888 A JP S62137888A JP 60279697 A JP60279697 A JP 60279697A JP 27969785 A JP27969785 A JP 27969785A JP S62137888 A JPS62137888 A JP S62137888A
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- Japan
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- plate part
- columnar protrusion
- columnar
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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
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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、特に柱状突起内に基板(平板部
)に対して垂直方向に形成されたp−n接合におけるリ
ング方向の光の自然増殖のない接合型半導体素子に関す
る。
得る半導体素子に関し、特に柱状突起内に基板(平板部
)に対して垂直方向に形成されたp−n接合におけるリ
ング方向の光の自然増殖のない接合型半導体素子に関す
る。
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、平板部と
、該平板部の片面上に設けた柱状突起と、該平板部の両
側および柱状突起の側周面とに設けられた電極とからな
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PNIとい
う)を、また該平板部内には該平板部に平行に延在する
p −n t、5合(以下、p−n接合PN2という)
をそれぞれ有し、PNIの径方向断面が円形である接合
型半導体発光素子が提案されている。
、該平板部の片面上に設けた柱状突起と、該平板部の両
側および柱状突起の側周面とに設けられた電極とからな
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PNIとい
う)を、また該平板部内には該平板部に平行に延在する
p −n t、5合(以下、p−n接合PN2という)
をそれぞれ有し、PNIの径方向断面が円形である接合
型半導体発光素子が提案されている。
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p−n接合PNIの径方向断面が円形であるため
、p−n接合PNIにおいて、リング方向の光の自然増
殖が生起し、これが本来、光を基板に垂直に取り出すべ
き面方向でのレーザ発振を妨げる原因となるという問題
点がある。
、上記p−n接合PNIの径方向断面が円形であるため
、p−n接合PNIにおいて、リング方向の光の自然増
殖が生起し、これが本来、光を基板に垂直に取り出すべ
き面方向でのレーザ発振を妨げる原因となるという問題
点がある。
従って、本発明の目的は、当該リング方向の光の自然増
殖を阻止した接合型半導体素子を提供することにある。
殖を阻止した接合型半導体素子を提供することにある。
本発明は、平板部と、該平板部の片面上に設けた柱状突
起と、平板部及び柱状突起の任意の箇所に設けた?1極
とからなり、少なくとも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接合を存し、当該p−n接合
PNIの径方向断面が非円形状であることを特徴とする
接合型半導体発光素子に関する。
起と、平板部及び柱状突起の任意の箇所に設けた?1極
とからなり、少なくとも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接合を存し、当該p−n接合
PNIの径方向断面が非円形状であることを特徴とする
接合型半導体発光素子に関する。
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PNI、即ち柱状突起P内に形成された
p−n接合PNIの径方向断面が非円形状であるので、
リング状の光の自然増殖がない。
向のp−n接合PNI、即ち柱状突起P内に形成された
p−n接合PNIの径方向断面が非円形状であるので、
リング状の光の自然増殖がない。
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、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た柱状突起P(但し、その径方向
断面は楕円形である)からなり、平板部Bの柱状突起P
側表面並びに柱状突起Pの側周面に設けたp側電極E1
と平板部Bの底面に設けたn(llIJ?!極E2とか
らなっている。電極Elおよび電極E2は、第1図に示
す位置、および面積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、任意の位置に任意の大きさで
設けられる。柱状突起P内には平板部已に対して垂直方
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(当該p−n接合PN2は必
須ではない)、柱状突起Pの形状が楕円形のため、p−
n接合PNIは楕円形を有しており、かくしてp−n接
合PNIにて発生した光は当該p n接合PNIの円
軌道をとることが出来ないので、自然増殖されることが
ない。
Bとその片面上に設けた柱状突起P(但し、その径方向
断面は楕円形である)からなり、平板部Bの柱状突起P
側表面並びに柱状突起Pの側周面に設けたp側電極E1
と平板部Bの底面に設けたn(llIJ?!極E2とか
らなっている。電極Elおよび電極E2は、第1図に示
す位置、および面積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、任意の位置に任意の大きさで
設けられる。柱状突起P内には平板部已に対して垂直方
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(当該p−n接合PN2は必
須ではない)、柱状突起Pの形状が楕円形のため、p−
n接合PNIは楕円形を有しており、かくしてp−n接
合PNIにて発生した光は当該p n接合PNIの円
軌道をとることが出来ないので、自然増殖されることが
ない。
第2図は本発明の他の態様であり、柱状突起P(その径
方向断面は円形である)の一部が長さ方向に渡って欠切
されている以外は第1図のものと同じである。この欠切
を有するものは、柱状突起Pを一旦形成した後にその一
部を切削することによって製造される。柱状突起Pが欠
切された状態で拡散工程を行えば図示したような形状の
p−n接合PNIが形成される。第2の態様の変更態様
として、p−n接合PNIを形成した後に柱状突起Pの
一部を切削してもよい、すなわち、p−n接合PNIは
その径方向断面において連続していない形状になる。
方向断面は円形である)の一部が長さ方向に渡って欠切
されている以外は第1図のものと同じである。この欠切
を有するものは、柱状突起Pを一旦形成した後にその一
部を切削することによって製造される。柱状突起Pが欠
切された状態で拡散工程を行えば図示したような形状の
p−n接合PNIが形成される。第2の態様の変更態様
として、p−n接合PNIを形成した後に柱状突起Pの
一部を切削してもよい、すなわち、p−n接合PNIは
その径方向断面において連続していない形状になる。
第3図は本発明のさらに他の実施例を示し、柱状突起P
の形状が星形をなす以外は第1図のものと同じである。
の形状が星形をなす以外は第1図のものと同じである。
この場合のp−n接合PNIは柱状突起Pの形状と同様
に星形状になる。当該態様においては発光面積が多くな
るので特に好ましい。
に星形状になる。当該態様においては発光面積が多くな
るので特に好ましい。
p−n接合PNIの径方向断面形状は、その他、円形以
外であれば特に制限されず、柱状突起Pの径方向断面の
形状と相似形のp−n接合ができる。
外であれば特に制限されず、柱状突起Pの径方向断面の
形状と相似形のp−n接合ができる。
上述した各実施例では、平板部B内にp−n接合PN2
が存在した発光素子を使用したが、p−n接合PN2は
必須ではなく、p−n接合PN2を有しないものが好ま
しい、それはたとえば、不純物の拡散工程の際に平板部
Bの柱状突起P側表面はマスキング状態で、かつ柱状突
起Pの側周面は非マスキング状態で拡散を行えば、p−
n接合PN2を有しない発光素子が得られる。
が存在した発光素子を使用したが、p−n接合PN2は
必須ではなく、p−n接合PN2を有しないものが好ま
しい、それはたとえば、不純物の拡散工程の際に平板部
Bの柱状突起P側表面はマスキング状態で、かつ柱状突
起Pの側周面は非マスキング状態で拡散を行えば、p−
n接合PN2を有しない発光素子が得られる。
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)型半導体層と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もよい
。
特に制限を要せず、たとえば不純物の拡散法、p (ま
たはn)型半導体層と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もよい
。
本発明においては、垂直発光に寄与するp−n接合r’
Nl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
くとも2戸、特に少なくとも10戸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m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。
Nl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
くとも2戸、特に少なくとも10戸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m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における「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変より多
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Pの全体、もしくはその内部に
形成されたp−n接合PNIのみを、下部の直径を大き
くした円錐台状等に形成し、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
上記とは逆の円錐台状とし、使用目的に応じて適度に発
11(させるもよい。
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変より多
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Pの全体、もしくはその内部に
形成されたp−n接合PNIのみを、下部の直径を大き
くした円錐台状等に形成し、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
上記とは逆の円錐台状とし、使用目的に応じて適度に発
11(させるもよい。
本発明の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。
は、m−v族化合物半導体であるGaAs。
A lGaAs、 InP、 InGaAsP、
InGaP、 InAj!I’、 GaAsP。
InGaP、 InAj!I’、 GaAsP。
GaN、 InAsP、 1nAssb等、n−vt族
化合物半窩体であるZn5e+ ZnS、 ZnO+
CdSe、 CdTe等、あるいは、IV−VI族化合
物半導体であるPbTe、 r’bSnTe+P11S
nSc等があり、それぞれの材料の長所を活かして適用
することが可能ごある。
化合物半窩体であるZn5e+ ZnS、 ZnO+
CdSe、 CdTe等、あるいは、IV−VI族化合
物半導体であるPbTe、 r’bSnTe+P11S
nSc等があり、それぞれの材料の長所を活かして適用
することが可能ごある。
次に、第1図に示した本発明の第1の実施例である柱状
突起Pの形状が楕円形の接合型半導体素子の装造方法の
一例をGaAs −A /! GaAs系半導体材料を
用いた場合について説明する、 まず、第4図に示すようにn型GaAs基板B3の上に
、バリア層であるn型のA7?χGa l−にA5層B
2、および柱状突起Pと上部aBtとを形成するための
n型GaAs層を順次にエピタ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。
突起Pの形状が楕円形の接合型半導体素子の装造方法の
一例をGaAs −A /! GaAs系半導体材料を
用いた場合について説明する、 まず、第4図に示すようにn型GaAs基板B3の上に
、バリア層であるn型のA7?χGa l−にA5層B
2、および柱状突起Pと上部aBtとを形成するための
n型GaAs層を順次にエピタ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。
各層の厚さは、例えば層132が2〜5ON・鞠、最」
二層が2〜200 /1111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
記最上部のn型GaAs層をエツチングし、柱状突起P
(但し、その径方向断面は楕円形である)を形成する。
二層が2〜200 /1111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
記最上部のn型GaAs層をエツチングし、柱状突起P
(但し、その径方向断面は楕円形である)を形成する。
当該柱状突起Pを切り出した上記最1部石の残余の部分
が上部層r+iとなる。当該柱状突起P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が存在し
ているが、該マスク層を所望とするp−n接合PNIの
形状に成型して当該柱状突起Pの頂上面に残存させた状
態で当該柱状突起Pの側周面および上部[B1の表面か
らP型を形成するための不純物、たとえばZnを拡散さ
せる。その際、基板B3の方向に向う拡散フロントは、
バリアI’lB2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AII GaAs
ホモ接合たるp−n接合PN2がそれぞれ形成される。
が上部層r+iとなる。当該柱状突起P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が存在し
ているが、該マスク層を所望とするp−n接合PNIの
形状に成型して当該柱状突起Pの頂上面に残存させた状
態で当該柱状突起Pの側周面および上部[B1の表面か
らP型を形成するための不純物、たとえばZnを拡散さ
せる。その際、基板B3の方向に向う拡散フロントは、
バリアI’lB2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AII GaAs
ホモ接合たるp−n接合PN2がそれぞれ形成される。
拡散工程の後に、当該柱状突起Pの頂上面を除き該突起
Pの側周面上にp側電極E1が、また平板部Bの底面に
n側電極E2が被着される。次いで柱状突起Pの頂上面
に残存する電極材料およびマスク層が除去される。なお
、エツチングによる柱状突起Pの形成の際、エツチング
を高程度に行って、上部層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。
Pの側周面上にp側電極E1が、また平板部Bの底面に
n側電極E2が被着される。次いで柱状突起Pの頂上面
に残存する電極材料およびマスク層が除去される。なお
、エツチングによる柱状突起Pの形成の際、エツチング
を高程度に行って、上部層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。
かくして、垂直方向に発光するがp−n接合PN1にお
けるリング状の光の自然増殖のない接合型半導体発光素
子が得られる。かくして得られた、半4体発光素子にお
いて、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使用することができる。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じてレーザ発振し、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
または反射膜を透して平板部Bに対して垂直方向に放出
される。
けるリング状の光の自然増殖のない接合型半導体発光素
子が得られる。かくして得られた、半4体発光素子にお
いて、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使用することができる。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じてレーザ発振し、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
または反射膜を透して平板部Bに対して垂直方向に放出
される。
上記事項から明らかなように、本発明の接合型半導体発
光素子は、柱状突起内において、平板部に平行な方向の
光の自然増殖を抑えるので、効率的に垂直方向の光を在
勤に利用できるものである。
光素子は、柱状突起内において、平板部に平行な方向の
光の自然増殖を抑えるので、効率的に垂直方向の光を在
勤に利用できるものである。
本発明の発光素子は、誘導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・ルミネセンス・ダイオード
、高出力発光ダイオード等ヲ実現することができる。
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・ルミネセンス・ダイオード
、高出力発光ダイオード等ヲ実現することができる。
第1図、第2図および第3図は本発明の発光素子の実施
例の一部破断斜視図、第4図は第1図に示した発光素子
の一部破断斜視図である。 P :柱状突起 B :平板部 B1 :上部層 B2 :バリア層 B3 二基板 El、B2 :電極
例の一部破断斜視図、第4図は第1図に示した発光素子
の一部破断斜視図である。 P :柱状突起 B :平板部 B1 :上部層 B2 :バリア層 B3 二基板 El、B2 :電極
Claims (1)
- 平板部と、該平板部の片面上に設けた柱状突起と、平
板部及び柱状突起の任意の箇所に設けた電極とからなり
、少なくとも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、当該p−n接合の径方向断
面が非円形状であることを特徴とする接合型半導体発光
素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60279697A JPS62137888A (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 |
---|---|---|---|
JP60279697A JPS62137888A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 接合型半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62137888A true JPS62137888A (ja) | 1987-06-20 |
Family
ID=17614613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60279697A Pending JPS62137888A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 接合型半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62137888A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018110816A1 (ko) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 재단법인 대구경북과학기술원 | 단일 방향 발진 마이크로 디스크 레이저 |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP60279697A patent/JPS62137888A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018110816A1 (ko) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 재단법인 대구경북과학기술원 | 단일 방향 발진 마이크로 디스크 레이저 |
US10868406B2 (en) | 2016-12-16 | 2020-12-15 | Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology | Unidirectionally oscillating micro disk laser |
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