JPS62140481A - 接合型半導体発光素子 - Google Patents

接合型半導体発光素子

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JPS62140481A
JPS62140481A JP60281780A JP28178085A JPS62140481A JP S62140481 A JPS62140481 A JP S62140481A JP 60281780 A JP60281780 A JP 60281780A JP 28178085 A JP28178085 A JP 28178085A JP S62140481 A JPS62140481 A JP S62140481A
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JP
Japan
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junction
columnar projection
electrode
flat plate
columnar
Prior art date
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Pending
Application number
JP60281780A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Inaba
稲場 文男
Hiromasa Ito
弘昌 伊藤
Masashige Tsuji
辻 誠滋
Kazuyuki Tadatomo
一行 只友
Akira Mizuyoshi
明 水由
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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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】 (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、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
起の任意の個所に設けた電極とからなり、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pn接合
を存し、該pn接合からの発光を一層効率良く得ること
ができる接合型半導体発光素子に関するものである。
〔従来の技術〕
基板(平板部)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、本願出願人は、垂直発光型素子の好適なものと
して第5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)と、柱状突起(P)の側周面及び
平板部(B)の柱状突起(P)形成側の面〔すなわち、
平板部(B)の上面〕に設けた一方の電8ii(El)
と、平板部(B)の下面に設けた他方の電極(E2)と
からなり、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pn接合PNIが、また平板部(B
)内には該平板部(B)に対して平行方向に延在するp
n接合PN2が存在する接合型半導体発光素子を提案し
ている。そして電極(El)、(E2)間に電流を注入
してpn接合PNIにより平板部(B)に対して垂直方
向の光を得られるようにしである。図から明らかなよう
に、柱状突起(P)は先端に行くに従って細くなるテー
パ状、即ち、切頭円錐台形状を呈するものである。
かかる構造の発光素子は、光ファイバに対する光の集束
が容易であり、光ファイバとの結合が極めて簡単に行え
ることから、非常に好ましいものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述のような接合型半導体発光素子は、柱状突起(P)
の切頭円錐台形状により、その内部のpn接合PNIも
同様の形状を呈することになるので、pn接合PNIに
よる発光は矢印で示した如く柱状突起(P)内のpn接
合PNIの外周部分全体に及んでいる。しかしながら、
電極(El)が柱状突起(P)の側周面の全面に設けら
れているため、pn接合PNIのうち柱状突起(P)の
先端から放出される以外の光は電極(El)によって妨
害されて、柱状突起(P)の先端から外部に取り出すこ
とができない。
従って本発明の目的は、pn接合PNIからの発光をよ
り強力なものとするため、柱状突起(P)の側周面がp
n接合PNIからの発光を全面的または部分的に透過す
ることができる接合型半導体発光素子を提供することに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的は、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個所に設けた電極
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pn接合を有し、当該柱状突起はその
高さ方向においてテーパ状を呈し、当該柱状突起に設け
た電極がその柱状突起の側周面の全部または一部を露出
する状態で設けられてなることを特徴とする接合型半導
体発光素子により達成される。
ところで、上記のような接合型半導体発光素子は、平板
部に対して垂直方向に延在するpn接合(pn接合PN
 1 )による光を得ることをその本来の目的とするも
のであり、平板部に対して平行方向に延在するpn接合
(pn接合PN2)は存在しないか、または存在しても
できるだけ発光しないように様々な工夫をすることが好
ましい。たとえば1つの工夫として、柱状突起内及び平
板部内にpn接合を形成する際に平板部の上部表面をマ
スキングして不純物の拡散を行えば、平板部内に水平方
向に延在するpn接合PN2が実質的に形成されない接
合型半導体発光素子を得ることができる。
本発明においてはかかる構造の接合型半導体発光素子を
使用することが好ましい。
〔作用〕
本発明の接合型半導体発光素子は、平板部の片面上に設
けた柱状突起がその高さ方向においてテーパ状を呈し、
一方の電極が当該柱状突起の側周面の全部または一部を
露出する状態で設けられた構造を有するので、当該柱状
突起の側周面からも光を放出することができる。
〔実施例〕
以下、図面に示した実施例に基づき、本発明の接合型半
導体発光素子を具体的に説明する。
第1図は本発明の発光素子の一実施例であり、発光素子
は、平板部(B)と、その片面上に設けた柱状突起(P
)と、柱状突起(P)の側周面に設けた一方の電極(E
l)と、平板部(B)の下面に設けた他方の電極(E2
)とよりなる。柱状突起(P)は先端に行くに従って細
くなるテーパ状、即ちこの実施例では切頭円錐台形状を
呈している。
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〔柱状突起CP)と同様の形状〕のpn接
合PNIが、また平板部(B)内には該平板部(B)に
平行に延在するpn接合PN2が存在している。このp
n接合PNIとpn接合PN2とは第1図に示す通り互
いに連通してもよ(、また非連続であってもよい。図よ
り明らかなように、電極(El)は柱状突起(P)の側
周面の全面に設けられているのではなく、柱状突起(P
)の先細方向に延びる複数の帯状のものであり、各帯状
の電極は電流が導通するように互いに連結されている。
かくして、pn接合PNIからの発光は柱状突起(P)
の先端だけでなく、電極(El)の設けられていない側
周面をも通じて平板部(B)に対して垂直方向に放出さ
れ、より強力な光を得ることができる。
電極(El)は、第1図に示したものに限定されること
はなく、たとえば第2図に示す如く、複数個の互いに連
結されたリング状のものであってもよい。要するところ
電極(El)は、pn接合PNIからの発光を出来る限
り阻止しない形状及び面積を存するものであれば、柱状
突起(P)のどの位置に設けても構わない。また、電極
(El)、(E2)−間を流れる電流がpn接合PNI
を貫通するのならば、電極(E2)の位置も平板部(B
)の下面に限定する必要はない。
その一つの例として、電極(El)、(E2)を第3図
に示した位置に設けてもよい。即ち第3図に示した発光
素子では、電極(E2)が平板部(B)の上面に設けら
れ、電極(El)は柱状突起(P)の頂上面に現出する
pn接合PNIを覆わない状態で該頂上面に設けられて
いる。柱状突起(P)の側周面は電極(El)で全く覆
われていないので、pn接合PNIからの発光を全て取
り出すことができる。
第1図〜第3図の各実施例に示した発光素子の柱状突起
の切頭円錐台形状の形成方法の一例を、GaAs半導体
材料を用いた場合について第4図に基づき説明する。
まず、n型GaAs基板(B)上にポジ型レジスト(R
)を形成する(第り図a参照)。次にaに示したような
中央部が紫外線を通さない材料(たとえば、クロム等)
で非常に薄くマスクされたフォトマスク(M)と基板(
B)とを離して紫外線により露光する。レジスト(R)
において露光量の少ない個所は薄く残るので、bに示し
たような形状のレジスト(R)ができる。この状態で、
たとえば反応性イオンエツチング法により基板(B)を
エツチングすると、レジスト(R)はGaAs基板(B
)と比較して少しずつエツチングされる(第4図C参照
)。さらに長時間エツチングすることにより、切頭円錐
台形状の柱状突起(P)が形成される(第4凹d参照)
その後に、不純物を拡散してpn接合PNI及びPN2
を形成し、所定の位置に電極(El)、(E2)を設け
れば、発光ダイオードとして使用することのできる接合
型半導体発光素子が得られる。
さらに、得られた半導体発光素子において、平板部(B
)の下面のうち柱状突起(P)の直下に当たる個所に反
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も使用すること
が出来る。この半導体レーザにおいては、pn接合PN
I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
好な発光が上記した半透明反射鏡または反射膜を通して
柱状突起(P)の先端から平板部(B)に対して垂直方
向に放出される。
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”の直角方向の
みと限定的に解釈する必要はなく、平板部CB)に対し
て90°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pn接合PNIのみを、
下部の直径を小さくした実施例とは反対向きのテーパ状
に形成してもよい。さらに、柱状突起(P)の径方向断
面形状またはpn接合PNIの径方向断面形状は切頭円
錐台形状の場合の円形の他、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。
本発明においては、垂直発光に寄与するpn接合PNI
の長さは、柱状突起(P)の亮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IO−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mの柱状突起(P
)を有する本発明の発光素子が容易に製造できる。また
、pn接合の形成方法については、特に制限を要せず、
例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)、或い
はその他の方法であってもよい。
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、11GaA
s、 InP 、 InGaAsP 、、InGaP 
、  InAsSb %GaAsP % GaN % 
InAsP 、 InAsSb等、II−VI族化合物
半導体であるZn5e 、 ZnS 、 ZnO、Cd
Se、 CdTe等、或いはTV−Vl族化合物半導体
であるPbTe、Pb5nTeXPbSnSe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。
〔発明の効果〕
上記事項から明らかなように、本発明の接合型半導体発
光素子においては、pn接合からの光を当該柱状突起の
先端だけでなく側周面からも放出することができるので
、より強力な光を効率的に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の接合型半導体発光素子の一実施例の斜
視図、第2図は第1図に示した接合型半導体発光素子の
変形例の斜視図、第3図は本発明の接合型半導体発光素
子の別の実施例の斜視図、第4図(a)〜(d)は第1
図〜第3図に示した発光素子の切頭円錐台状柱状突起の
形成方法の一例を示す流れ図、第5図は従来の接合型半
導体発光素子の断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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個所に設けた電極とからなり、
    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pn接合を有し、当該柱状突起はその高さ方向にお
    いてテーパ状を呈し、当該柱状突起に設けた電極がその
    柱状突起の側周面の全部または一部を露出する状態で設
    けられてなることを特徴とする接合型半導体発光素子。
JP60281780A 1985-12-13 1985-12-13 接合型半導体発光素子 Pending JPS62140481A (ja)

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JP60281780A JPS62140481A (ja) 1985-12-13 1985-12-13 接合型半導体発光素子

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JP60281780A JPS62140481A (ja) 1985-12-13 1985-12-13 接合型半導体発光素子

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ID=17643870

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JP60281780A Pending JPS62140481A (ja) 1985-12-13 1985-12-13 接合型半導体発光素子

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JP (1) JPS62140481A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002280674A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Toshiba Corp 半導体発光装置及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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