JPS62162383A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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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】
鼓先光ユ
本発明は、ｐｎ接合を介して電流を通過させその際に電
子と正孔との再結合によって光を発生させる半導体発光
装置に関するものであり、更に詳細には、発生される光
を基板の表面に対して略垂直方向に射出させることの可
能な面発光型の半導体発光装置に関するものである。
子と正孔との再結合によって光を発生させる半導体発光
装置に関するものであり、更に詳細には、発生される光
を基板の表面に対して略垂直方向に射出させることの可
能な面発光型の半導体発光装置に関するものである。
丈米致嵐
発生された光を基板の表面に対して垂直に射出する所謂
面発光型半導体レーザ装置は公知である。
面発光型半導体レーザ装置は公知である。
この様な装置では、端面発光型レーザ装置と異なって、
共振器面をへき開で作製する必要が無く、モノリシック
化が容易であり、又２次元アレイへの集積化が簡単であ
って、更に共振器を容易に短寸とすることが可能であり
、又動的モードの単一化が図れる等の特徴を有している
。
共振器面をへき開で作製する必要が無く、モノリシック
化が容易であり、又２次元アレイへの集積化が簡単であ
って、更に共振器を容易に短寸とすることが可能であり
、又動的モードの単一化が図れる等の特徴を有している
。
従来の代表的な面発光増レーザ装置を第１３図に示しで
ある。この装置においては、第１導電型の第１半導体層
１と、それよりも禁制帯幅の小さく且つ活性層として機
能する第２半導体層２とを有しており、第２半導体層２
の上には第１導電型とは反対極性の第２導電型の第３半
導体層３が積層して形成されておりそれは第２半導体層
２よりも広い禁制帯幅を持っている。更に、第３半導体
層３上には、第２導電型の第４及び第５半導体層４及び
５が順次積層されており、−力筒１半導体層１の下面上
の選択部分には第１導電型の電極用半導体層６が形成さ
れておりその他の第１半導体層１の下面上には二酸化シ
リコン層７が形成されており、更にこれらの層６及び７
の上には反射鏡としても機能する第１導電型の電極金属
８が被着形成されている。
ある。この装置においては、第１導電型の第１半導体層
１と、それよりも禁制帯幅の小さく且つ活性層として機
能する第２半導体層２とを有しており、第２半導体層２
の上には第１導電型とは反対極性の第２導電型の第３半
導体層３が積層して形成されておりそれは第２半導体層
２よりも広い禁制帯幅を持っている。更に、第３半導体
層３上には、第２導電型の第４及び第５半導体層４及び
５が順次積層されており、−力筒１半導体層１の下面上
の選択部分には第１導電型の電極用半導体層６が形成さ
れておりその他の第１半導体層１の下面上には二酸化シ
リコン層７が形成されており、更にこれらの層６及び７
の上には反射鏡としても機能する第１導電型の電極金属
８が被着形成されている。
第４及び第５半導体層４及び５には凹所が形成されてお
り、その凹所の底面は層３と４との境界面と一致してい
る。第５半導体層５の表面上には第２導電型の電極金属
９が形成されており、更にその上及び凹所を形成する側
壁及び底壁上には反射用金属１０が形成されている。
り、その凹所の底面は層３と４との境界面と一致してい
る。第５半導体層５の表面上には第２導電型の電極金属
９が形成されており、更にその上及び凹所を形成する側
壁及び底壁上には反射用金属１０が形成されている。
この様な構成において、上下の電極８及び９間に電流を
供給すると、電流は矢印３１で示した如く流れ、従って
その電流３１は主に第２半導体層２の活性層乃至は発光
部２ａを流れてそこで光を発生させ、その様にして発生
された光は夫々反射鏡としても機能する電極金属８及び
９の間に閉じ込められ、レーザ発振を行い、レーザ光３
ｏとして装置の表面に対して垂直に光が取りだされる。
供給すると、電流は矢印３１で示した如く流れ、従って
その電流３１は主に第２半導体層２の活性層乃至は発光
部２ａを流れてそこで光を発生させ、その様にして発生
された光は夫々反射鏡としても機能する電極金属８及び
９の間に閉じ込められ、レーザ発振を行い、レーザ光３
ｏとして装置の表面に対して垂直に光が取りだされる。
この様な従来の面発光型レーザ装置においては、キャリ
アを活性層に閉じ込めるので、活性領域を形成する半導
体層２の厚さをキャリアの拡散長（２〜３ミクロン）以
下にせざるを得ないので、基板と垂直方向に利得領域を
長くとることは出来ない。従って、光出力を増加させる
為には、入電）７ｉεを必要とする。更に、先出カ取出
側の電極９は。
アを活性層に閉じ込めるので、活性領域を形成する半導
体層２の厚さをキャリアの拡散長（２〜３ミクロン）以
下にせざるを得ないので、基板と垂直方向に利得領域を
長くとることは出来ない。従って、光出力を増加させる
為には、入電）７ｉεを必要とする。更に、先出カ取出
側の電極９は。
ドーナツ形状である為に、注入電流は１３で示した如く
横方向へ拡がる傾向となり、電流集中させることが困罵
であり、更に発光領域も横方向へ拡がるので、電流の注
入効率が悪い。これらの理由から、この様な従来の装置
を半導体レーザとして動作させる場合に、しきい値電流
を低下させることは困難であり、大出力化することは不
可能である。
横方向へ拡がる傾向となり、電流集中させることが困罵
であり、更に発光領域も横方向へ拡がるので、電流の注
入効率が悪い。これらの理由から、この様な従来の装置
を半導体レーザとして動作させる場合に、しきい値電流
を低下させることは困難であり、大出力化することは不
可能である。
−１−善一
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、構成が簡単である為
に製造が容易であり且つ高出力を得ることの可能な半導
体発光装置を提供することを目的とする。更に本発明の
目的とするところは、面発光型半導体発光装置の特性を
改善することである。
した如き従来技術の欠点を解消し、構成が簡単である為
に製造が容易であり且つ高出力を得ることの可能な半導
体発光装置を提供することを目的とする。更に本発明の
目的とするところは、面発光型半導体発光装置の特性を
改善することである。
■−」又
本発明に拠れば、基板の１表面上に半導体層を形成し、
その半導体層の外側表面から基板へ向かって半導体層内
を延在する凹所を設け、少なくともその凹所の側壁に沿
って延在するｐｎ接合を半導体層内に形成した半導体発
光装置が提供され、該ｐｎ接合を横断して電流を通過さ
せることによってｐｎ接合近傍で電子と正孔との再結合
を発生させ、その際に発生する光を基板の表面、即ち装
置の表面と略垂直に取り出すことを特徴とする。
その半導体層の外側表面から基板へ向かって半導体層内
を延在する凹所を設け、少なくともその凹所の側壁に沿
って延在するｐｎ接合を半導体層内に形成した半導体発
光装置が提供され、該ｐｎ接合を横断して電流を通過さ
せることによってｐｎ接合近傍で電子と正孔との再結合
を発生させ、その際に発生する光を基板の表面、即ち装
置の表面と略垂直に取り出すことを特徴とする。
好適実施例においては、この様なｐｎ接合は、半導体層
の外側表面から所定の不純物を熱拡散させることによっ
て形成する。
の外側表面から所定の不純物を熱拡散させることによっ
て形成する。
以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。
に付いて詳細に説明する。
第１図は、本発明の１実施例に基づいて構成された半導
体発光装置を示した概略斜視図であり、第２図はその概
略断面図である。図示した如く、ｎ型ＧａＡｓ基板１１
上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層
１３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層１４、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層
１５が順次この順に積層して形成されており、層１３．
１４．１５を貫通してこれらの層を垂直に延在する凹所
２０が凹設されている。従って、凹所２０は基板１１の
表面に対して略垂直に延在しており、又凹所２０の底面
は層１２と１３との境界面で画定されている。本例にお
いては、凹所２０は断面が円形の円筒形状であるが、そ
の断面形状は任意の形状とすることが可能である。
体発光装置を示した概略斜視図であり、第２図はその概
略断面図である。図示した如く、ｎ型ＧａＡｓ基板１１
上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層
１３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層１４、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層
１５が順次この順に積層して形成されており、層１３．
１４．１５を貫通してこれらの層を垂直に延在する凹所
２０が凹設されている。従って、凹所２０は基板１１の
表面に対して略垂直に延在しており、又凹所２０の底面
は層１２と１３との境界面で画定されている。本例にお
いては、凹所２０は断面が円形の円筒形状であるが、そ
の断面形状は任意の形状とすることが可能である。
凹所２０の側壁及び底壁と層１５の外側表面から、好適
にはＺｎとする不純物が熱拡散されていて、Ｐ型拡散領
域１６とｐ中型拡散領域１７とが形成されている。更に
、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１５の表面上にはｐ側電極１８
が被着形成されており、一方基板１１の裏面上にはｎ側
電極１９が被着形成されている。尚、基板１１には、凹
所２ｏに位置整合されその裏面側からｎ型Ａ Ｉ Ｇ
ａ Ａ ｓ半導体層１２との境界面に達する対向凹所１
１ａが形成されている。後述する如く、本例においては
、発生される光は白抜き矢印２１の方向へ取りだされる
。
にはＺｎとする不純物が熱拡散されていて、Ｐ型拡散領
域１６とｐ中型拡散領域１７とが形成されている。更に
、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１５の表面上にはｐ側電極１８
が被着形成されており、一方基板１１の裏面上にはｎ側
電極１９が被着形成されている。尚、基板１１には、凹
所２ｏに位置整合されその裏面側からｎ型Ａ Ｉ Ｇ
ａ Ａ ｓ半導体層１２との境界面に達する対向凹所１
１ａが形成されている。後述する如く、本例においては
、発生される光は白抜き矢印２１の方向へ取りだされる
。
注意すべきことであるが、基板１１の上表面に平行であ
ってｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１５の内部に形成されている
ｐｎ接合面は、ｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層１４には
達していない。従ってｐ型拡散領域１６と、ｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓ層１５と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層１４と、ｎ型Ｇ
ａ Ａ ｓ層１３とによってｒｐ ｎ ｐ ｎＪ槽構
造形成されている。この為に、電極１８と１９との間に
流される電流に対して、このｐｎｐｎ構造は電流阻止層
として機能し、その結果、上下の電極１８と１９間に流
される電流は、凹所２０の側壁に沿って基板１１の表面
に対して垂直に延在するｐｎ接合面を優先的に通過する
構成とされている。凹所２０の側壁に沿って垂直に延在
するｐｎ接合及びその近傍において、電子と正孔との
・再結合が発生して光を放出し、その光は主に基板１
１に開口させた先取出口としての底部凹所１１ａから矢
印２１で示したごとく取りだされる。従って、凹所２０
の側壁に沿って延在するｐｎ接合は実質的に光を発生す
る活性領域を画定している。
ってｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１５の内部に形成されている
ｐｎ接合面は、ｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層１４には
達していない。従ってｐ型拡散領域１６と、ｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓ層１５と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層１４と、ｎ型Ｇ
ａ Ａ ｓ層１３とによってｒｐ ｎ ｐ ｎＪ槽構
造形成されている。この為に、電極１８と１９との間に
流される電流に対して、このｐｎｐｎ構造は電流阻止層
として機能し、その結果、上下の電極１８と１９間に流
される電流は、凹所２０の側壁に沿って基板１１の表面
に対して垂直に延在するｐｎ接合面を優先的に通過する
構成とされている。凹所２０の側壁に沿って垂直に延在
するｐｎ接合及びその近傍において、電子と正孔との
・再結合が発生して光を放出し、その光は主に基板１
１に開口させた先取出口としての底部凹所１１ａから矢
印２１で示したごとく取りだされる。従って、凹所２０
の側壁に沿って延在するｐｎ接合は実質的に光を発生す
る活性領域を画定している。
上述した如く、本実施例の構成によれば、ｐｎｐｎ構造
が電流阻止層として機能するので、電極１８及び１９間
を流れる電流はその殆どが基板１１の表面に対して垂直
に延在するｐｎ接合を横断して流れるので、電流の注入
効率が向上されている。更に、この構成によれば、電極
金属１８側をヒートシンク（不図示）上にマウントさせ
ることが可能であり、従って発光を行う活性領域をヒー
トシンクへ可及的に近接させることが可能であり、これ
により放熱特性が改良され、高出力を得ることが可能で
ある。又、活性領域を画定するｐｎ接合を光の放出方向
へ長く延在させることが可能であるから、放出光のビー
ムの拡がり角を狭めて指向性を向上させることが可能で
ある。更に、後に詳述する如く、発光領域を挟む様に、
上下に反射鏡を設けることによって、利得域の長い面発
光型のレーザを構成することが容易である。尚、第２図
に示した実施例においては、凹所２０の底壁は層１２に
達する構成であるが、この底壁は層１３内に位置させる
ことも可能である。
が電流阻止層として機能するので、電極１８及び１９間
を流れる電流はその殆どが基板１１の表面に対して垂直
に延在するｐｎ接合を横断して流れるので、電流の注入
効率が向上されている。更に、この構成によれば、電極
金属１８側をヒートシンク（不図示）上にマウントさせ
ることが可能であり、従って発光を行う活性領域をヒー
トシンクへ可及的に近接させることが可能であり、これ
により放熱特性が改良され、高出力を得ることが可能で
ある。又、活性領域を画定するｐｎ接合を光の放出方向
へ長く延在させることが可能であるから、放出光のビー
ムの拡がり角を狭めて指向性を向上させることが可能で
ある。更に、後に詳述する如く、発光領域を挟む様に、
上下に反射鏡を設けることによって、利得域の長い面発
光型のレーザを構成することが容易である。尚、第２図
に示した実施例においては、凹所２０の底壁は層１２に
達する構成であるが、この底壁は層１３内に位置させる
ことも可能である。
次に、第３ａ図乃至第３ｃ図を参照して、第１図及び第
２図に示した半導体発光装置の製造方法の１例に付いて
説明する。第３ａ図に示した如く、ｎ型ＧａＡｓ基板１
１上に、厚さ２乃至１００ミクロンのｎ型ＡｌＧａＡｓ
層１２（ＡｌとＧａとの混晶比はＸ対１− ｘで、Ｘは
Ａ１モル分率であって、ｘ＝０．２乃至０．４５）と、
厚さ２乃至１００ミクロンのｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１３
と、厚さ０゜５乃至３ミクロンのｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓ層１４（ＡｌとＧａとの混晶比はＸ対１−ｘで、
Ｘ＝Ｏ乃至０．４）と、厚さ３乃至１０ミクロンのｎ型
ＧａＡｓ層１５を順次この順に積層形成する。次いで、
第３ｂ図に示した如く、層１５上に、リソグラフィによ
って開口を形成した絶縁層２２を形成する。
２図に示した半導体発光装置の製造方法の１例に付いて
説明する。第３ａ図に示した如く、ｎ型ＧａＡｓ基板１
１上に、厚さ２乃至１００ミクロンのｎ型ＡｌＧａＡｓ
層１２（ＡｌとＧａとの混晶比はＸ対１− ｘで、Ｘは
Ａ１モル分率であって、ｘ＝０．２乃至０．４５）と、
厚さ２乃至１００ミクロンのｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１３
と、厚さ０゜５乃至３ミクロンのｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓ層１４（ＡｌとＧａとの混晶比はＸ対１−ｘで、
Ｘ＝Ｏ乃至０．４）と、厚さ３乃至１０ミクロンのｎ型
ＧａＡｓ層１５を順次この順に積層形成する。次いで、
第３ｂ図に示した如く、層１５上に、リソグラフィによ
って開口を形成した絶縁層２２を形成する。
この場合の絶縁層２２は、例えば、酸化シリコン、窒化
シリコン、レジスト等を使用して形成すると良い。この
絶縁層２２をマスクとして使用して、ドライエツチング
技術によって、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２に達する凹所２
０を形成する。この凹所２０は、円形、四角形、その他
の多角形、及びその他任意の形状のものとすることが可
能である。
シリコン、レジスト等を使用して形成すると良い。この
絶縁層２２をマスクとして使用して、ドライエツチング
技術によって、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１２に達する凹所２
０を形成する。この凹所２０は、円形、四角形、その他
の多角形、及びその他任意の形状のものとすることが可
能である。
又、この場合のドライエツチング技術としては、例えば
、塩素ガスとＡｒガスの混合ガスを使用した反応性イオ
ンエツチングを使用することが可能である。
、塩素ガスとＡｒガスの混合ガスを使用した反応性イオ
ンエツチングを使用することが可能である。
次いで、第３ｃ図に示した如く、マスク２２を除去した
後に、不純物としてＺｎを使用して、熱拡散を行い、Ｐ
型拡散領域１６とｐ生型拡散領域１７を凹所２０の周囲
とｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１５の表面とに沿って形成する
。尚、好適には、この場合の拡散方法としては、２段拡
散方法を使用する。
後に、不純物としてＺｎを使用して、熱拡散を行い、Ｐ
型拡散領域１６とｐ生型拡散領域１７を凹所２０の周囲
とｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１５の表面とに沿って形成する
。尚、好適には、この場合の拡散方法としては、２段拡
散方法を使用する。
又、この場合に、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１５の表面から
の拡散によって形成される拡散フロン１−がその下側の
ｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層１４に到達しない様にす
”る。その後、基板１１の下面と層１５の表面とに夫々
電極を形成し、更に凹所２０に対応して位置され且つ層
１２との境界面に達する開口１１ａを基板１１内にエツ
チングによって形成することにより第１図及び第２図に
示した半導体発光装置が完成される。尚、この場合のエ
ツチングとしては、例えばアンモニア＋過酸化水素系水
溶液を用いたウェットエツチングで行うと良い。この水
溶液はＧａＡｓのみをエツチングし、Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓをエツチングしないので、ｎ型Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓ層１２が露出されると自動的にエツチングが停止
されるので好都合である。
の拡散によって形成される拡散フロン１−がその下側の
ｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層１４に到達しない様にす
”る。その後、基板１１の下面と層１５の表面とに夫々
電極を形成し、更に凹所２０に対応して位置され且つ層
１２との境界面に達する開口１１ａを基板１１内にエツ
チングによって形成することにより第１図及び第２図に
示した半導体発光装置が完成される。尚、この場合のエ
ツチングとしては、例えばアンモニア＋過酸化水素系水
溶液を用いたウェットエツチングで行うと良い。この水
溶液はＧａＡｓのみをエツチングし、Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓをエツチングしないので、ｎ型Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓ層１２が露出されると自動的にエツチングが停止
されるので好都合である。
第４図は、本発明の別の実施例を示している。
本実施例も基本的には前述した実施例と同様な構成を有
しているので、同一の要素には同一の番号を付して説明
の繰り返しを回避する。本実施例においては、前述した
実施例におけるｐｎｐｎ構造の代りに絶縁層２２がｎ型
Ｇ ａ Ａ ｓ層１３の表面上に設けてあり、これが電
流阻止層として機能する。更に、本実施例においては、
Ｚｎ拡散による拡散領域１６及び１７は凹所２０の側壁
と底壁とに沿ってのみ設けられている。又、Ｐ側電極金
属１８は絶９１９２２上に延在すると共に、凹所２２の
内側側壁上にも延在して設けられており、この部分を１
８ａで示しである。従って、本構成においても、上下の
電極１８及び１９間に流される電流は、基板１１の上表
面に対して垂直に延在するｐｎ接合面を横断して優先的
に流れるので、活性領域への電流注入効率は著しく増加
されている。
しているので、同一の要素には同一の番号を付して説明
の繰り返しを回避する。本実施例においては、前述した
実施例におけるｐｎｐｎ構造の代りに絶縁層２２がｎ型
Ｇ ａ Ａ ｓ層１３の表面上に設けてあり、これが電
流阻止層として機能する。更に、本実施例においては、
Ｚｎ拡散による拡散領域１６及び１７は凹所２０の側壁
と底壁とに沿ってのみ設けられている。又、Ｐ側電極金
属１８は絶９１９２２上に延在すると共に、凹所２２の
内側側壁上にも延在して設けられており、この部分を１
８ａで示しである。従って、本構成においても、上下の
電極１８及び１９間に流される電流は、基板１１の上表
面に対して垂直に延在するｐｎ接合面を横断して優先的
に流れるので、活性領域への電流注入効率は著しく増加
されている。
この構成においては、凹所２０をドライエツチングで形
成した時に使用する絶縁層マスク２２を、Ｚｎ拡散を行
う際の拡散マスクとして使用すると共に、電極金属１８
とｎ型ＧａＡｓ層１３との間の絶縁層としても使用する
ことが出来、製造工程を簡略化することを可能としてい
る。又１本実施例においても、前述した実施例と同様に
、高出力化することが可能であると共に、放出光のビー
ムの拡がりを抑制することが可能であり、更に利得域の
長い面発光型のレーザ構成とすることが容易である。
成した時に使用する絶縁層マスク２２を、Ｚｎ拡散を行
う際の拡散マスクとして使用すると共に、電極金属１８
とｎ型ＧａＡｓ層１３との間の絶縁層としても使用する
ことが出来、製造工程を簡略化することを可能としてい
る。又１本実施例においても、前述した実施例と同様に
、高出力化することが可能であると共に、放出光のビー
ムの拡がりを抑制することが可能であり、更に利得域の
長い面発光型のレーザ構成とすることが容易である。
第５図は、本発明の更に別の実施例を示しており、これ
は第４図の変形例である。即ち１本実施例は、第４図の
実施例と略同様の構成であるが。
は第４図の変形例である。即ち１本実施例は、第４図の
実施例と略同様の構成であるが。
本例においは、拡散領域１６及び１７が凹所２０の周囲
だけでなく、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１３内にその表面に
沿って延在している点が異なっている。本実施例におい
ては、絶縁層２２はＺｎ拡散の時のマスクとしては使用
されておらず、Ｚｎ拡散の後に新たに形成されたもので
ある。
だけでなく、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１３内にその表面に
沿って延在している点が異なっている。本実施例におい
ては、絶縁層２２はＺｎ拡散の時のマスクとしては使用
されておらず、Ｚｎ拡散の後に新たに形成されたもので
ある。
第６図は、本発明の更に別の実施例を示しており、この
場合には、凹所２０内に電極金属１８と同じ材料を充填
して充填部１８ｂを形成している。
場合には、凹所２０内に電極金属１８と同じ材料を充填
して充填部１８ｂを形成している。
この場合、基板１１の表面に対して垂直な発光領域が電
極金属１８，１８ｂを介して直接ヒートシンクと接続出
来、従って放熱特性を一層改善することが可能である。
極金属１８，１８ｂを介して直接ヒートシンクと接続出
来、従って放熱特性を一層改善することが可能である。
尚、本実施例においては、凹所２２の底面上に絶縁層２
２ａが設けられている。
２ａが設けられている。
第７図は、本発明の更に別の実施例を示しており、この
場合には、凹所２２は熱伝導性樹脂２３で充填されてお
り放熱特性を改善している。尚、樹脂２３の代りにポリ
シリコンで充填することも可能である。
場合には、凹所２２は熱伝導性樹脂２３で充填されてお
り放熱特性を改善している。尚、樹脂２３の代りにポリ
シリコンで充填することも可能である。
第８図乃至第１１図は、本発明をレーザに適用した場合
の実施例を示している。即ち、第８図は。
の実施例を示している。即ち、第８図は。
本発明を面発光型レーザに適用した場合の１例を示して
おり、第９図は第８図中の丸印Ａ部の詳細を示している
。本実施例においては、ｎ型ＡｌＧａ Ａ ｓ層１２上
に積層体２４が形成されており。
おり、第９図は第８図中の丸印Ａ部の詳細を示している
。本実施例においては、ｎ型ＡｌＧａ Ａ ｓ層１２上
に積層体２４が形成されており。
この積層体２４は、第９図に示した如く、ｎ型ＧａＡｓ
層２６とＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層２７とを交互に積層
して構成されており、層２６と層２７の夫々の厚さは放
出光の波長をＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓ層内の波長に換
算した値の１／４に設定しである。
層２６とＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層２７とを交互に積層
して構成されており、層２６と層２７の夫々の厚さは放
出光の波長をＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓ層内の波長に換
算した値の１／４に設定しである。
従って、これによって所謂Ｄ Ｆ Ｂ （Ｄｉｓｔｒｉ
ｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｋ）構造が与えられている。
ｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｋ）構造が与えられている。
この様にＤＦＢ構造を与えることによって、基板１１の
表面に対して垂直に進行する光に対し共振器が提供され
る。特に、本実施例においては、ｐ型拡散領域２５と共
にＺｎ拡散によって形成されたｐ十拡散領域２４はＧ
ａ Ａ ｓ層２６とＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層２７の平
均組成を有するｐ十型ＡｌＧａＡｓ層となっており、該
ｐ生型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層の禁制帯幅は、ＧａＡ
ｓ層２６のものよりも大きく且つ屈折率は小さくなって
いるので、発光領域への電流閉じ込め効果及び発光した
光に対する光閉じ込め効果が得られている。その為、本
実施例に拠れば、高出力とすることが可能であり、且つ
しきい値電流を低下させることが可能である。
表面に対して垂直に進行する光に対し共振器が提供され
る。特に、本実施例においては、ｐ型拡散領域２５と共
にＺｎ拡散によって形成されたｐ十拡散領域２４はＧ
ａ Ａ ｓ層２６とＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層２７の平
均組成を有するｐ十型ＡｌＧａＡｓ層となっており、該
ｐ生型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層の禁制帯幅は、ＧａＡ
ｓ層２６のものよりも大きく且つ屈折率は小さくなって
いるので、発光領域への電流閉じ込め効果及び発光した
光に対する光閉じ込め効果が得られている。その為、本
実施例に拠れば、高出力とすることが可能であり、且つ
しきい値電流を低下させることが可能である。
第１０図は、面発光型の半導体レーザに適用した場合の
本発明の更に別の実施例を示しており、第１１図は第１
０図中の丸印Ｂ部分の詳細な構造を示している。本実施
例においては、ｎ型ＧａＡｓ層１３の表面上に多層反射
膜２８を形成しており、又拡散領域１６及び１７は凹所
２０の周囲にのみ設けである。多層反射膜２８は、第１
１図に詳細に示した如く、第１誘電体層３ｏと第２誘電
体層３１とを交互に積層して形成されており、その場合
に、夫々のＭ電体層３０及び３１の厚さは放出光の波長
を夫々の誘電体内の波長に換算した値の１／４に設定し
である。一方、基板１１の下面上に形成した電極１９上
及び光取出用開口１１ａの内側面上に金属反射膜２９を
被着形成している。従って、多層反射膜２８と金属反射
膜２９とは、凹所２０の側壁に沿って平行に延在するｐ
ｎ接合によって画定される活性乃至は発光領域において
発生されこのｐｎ接合に沿って、即ち基板１１の表面に
対して垂直に進行する光に対しての共振器を構成してい
る。又、上部電極１８は凹所２０の垂直な側壁上に形成
された部分１８ａを有しており、電極１８と１９との間
に流される電流は優先的に垂直なｐｎ接合を横断して流
れることとなる。本実施例に拠れば、高出力とすること
が可能であり、更にしきい値電流を低下させることも可
能である。尚、１例として、第１誘電体としてＴ ｉ
Ｏ２を使用し、第２誘電体としてはＳ ｉ Ｏ２を使用
し、更に金属反射膜２９としてはＡｕを使用すると良い
。
本発明の更に別の実施例を示しており、第１１図は第１
０図中の丸印Ｂ部分の詳細な構造を示している。本実施
例においては、ｎ型ＧａＡｓ層１３の表面上に多層反射
膜２８を形成しており、又拡散領域１６及び１７は凹所
２０の周囲にのみ設けである。多層反射膜２８は、第１
１図に詳細に示した如く、第１誘電体層３ｏと第２誘電
体層３１とを交互に積層して形成されており、その場合
に、夫々のＭ電体層３０及び３１の厚さは放出光の波長
を夫々の誘電体内の波長に換算した値の１／４に設定し
である。一方、基板１１の下面上に形成した電極１９上
及び光取出用開口１１ａの内側面上に金属反射膜２９を
被着形成している。従って、多層反射膜２８と金属反射
膜２９とは、凹所２０の側壁に沿って平行に延在するｐ
ｎ接合によって画定される活性乃至は発光領域において
発生されこのｐｎ接合に沿って、即ち基板１１の表面に
対して垂直に進行する光に対しての共振器を構成してい
る。又、上部電極１８は凹所２０の垂直な側壁上に形成
された部分１８ａを有しており、電極１８と１９との間
に流される電流は優先的に垂直なｐｎ接合を横断して流
れることとなる。本実施例に拠れば、高出力とすること
が可能であり、更にしきい値電流を低下させることも可
能である。尚、１例として、第１誘電体としてＴ ｉ
Ｏ２を使用し、第２誘電体としてはＳ ｉ Ｏ２を使用
し、更に金属反射膜２９としてはＡｕを使用すると良い
。
第１２図は、本発明の更に別の実施例を示しており、こ
の場合には活性領域を位置付ける為の凹所２０を２次元
アレイ状に配列したものである。
の場合には活性領域を位置付ける為の凹所２０を２次元
アレイ状に配列したものである。
肱−米
以上、詳説した如く、本発明に拠れば、特性を改良した
面発光型の半導体発光装置を提供することが可能である
。特に、凹所を利用して所望の方向に延在するｐｎ接合
を形成し、それによって発光領域を画定することが可能
であり、製造が簡単である。又、高出力化することが可
能であり、発光に寄与する利得領域を所望の長さとする
ことが可能である。更に、発光領域への電流の注入効率
が向上されており、又放熱特性を著しく改善することが
可能である。更に、射出光の指向性が向上されており、
特にレーザ化することが容易である。
面発光型の半導体発光装置を提供することが可能である
。特に、凹所を利用して所望の方向に延在するｐｎ接合
を形成し、それによって発光領域を画定することが可能
であり、製造が簡単である。又、高出力化することが可
能であり、発光に寄与する利得領域を所望の長さとする
ことが可能である。更に、発光領域への電流の注入効率
が向上されており、又放熱特性を著しく改善することが
可能である。更に、射出光の指向性が向上されており、
特にレーザ化することが容易である。
以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるへきもの
では無く１本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。例えば、凹所
２ｏの側壁は基板１１の表面に対して必ずしも垂直であ
る必要は無く、例えば凹所の口部よりも底部の方が狭く
基板表面に対して傾斜する構成とすることも可能であり
、そうした場合には、射出光のビームの拡がり角をより
小さく且つ指向性を上げることが可能となる。
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるへきもの
では無く１本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。例えば、凹所
２ｏの側壁は基板１１の表面に対して必ずしも垂直であ
る必要は無く、例えば凹所の口部よりも底部の方が狭く
基板表面に対して傾斜する構成とすることも可能であり
、そうした場合には、射出光のビームの拡がり角をより
小さく且つ指向性を上げることが可能となる。
また凹所２０の側壁および底部を蛍光物質、たとえばシ
アニン系色素を含む樹脂等でおおうことにより、光出力
２１に寄与しないところの、凹所２０の側壁および底部
から凹所内に放射される光を蛍光物質にあて、その蛍光
物質から発する蛍光をも光出力とすることができるので
、光出力の向上をはかることができる。更に、本発明は
、基板としてＧ ａ Ａ ｓ以外の物質を使用すること
が可能であり、別の半導体物質を使用する場合には、例
えばＧ ａ ＰやＩｎＰ等を使用することも可能である
。
アニン系色素を含む樹脂等でおおうことにより、光出力
２１に寄与しないところの、凹所２０の側壁および底部
から凹所内に放射される光を蛍光物質にあて、その蛍光
物質から発する蛍光をも光出力とすることができるので
、光出力の向上をはかることができる。更に、本発明は
、基板としてＧ ａ Ａ ｓ以外の物質を使用すること
が可能であり、別の半導体物質を使用する場合には、例
えばＧ ａ ＰやＩｎＰ等を使用することも可能である
。
又、基板表面に対して垂直なｐｎ接合を形成する半導体
層としては、Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓやＧａＡｓだけで
なく、例えばＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓＰ、工ｎＧａＰ
、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡＩＧａＩｎＰ等を使用することも
可能である。
層としては、Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓやＧａＡｓだけで
なく、例えばＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓＰ、工ｎＧａＰ
、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡＩＧａＩｎＰ等を使用することも
可能である。
第１図は本発明の１実施例に基づいて構成された半導体
発光装置の概略斜視図、第２図はその概略断面図、第３
ａ図乃至第３Ｃ図はその製造方法の１例を示した各概略
断面図、第４図乃至第７図は本発明の幾つかの別の実施
例を示した各概略断面図、第８図は本発明はレーザに適
用した場合の１実施例を示した概略断面図、第９図は第
８図中の丸印Ａ部分の詳細を示した部分拡大図、第１０
図はレーザに適用した場合の別の実施例を示した概略断
面図、第１１図は第１０図中の丸印Ｂ部分の詳細を示し
た部分拡大図、第１２図は本発明を２次元アレイ構成と
した場合の概略斜視図、第１３図は従来の面発光型発光
装置を示した概略断面図、である。 （符号の説明） １１：基板 １１ａ：開口（凹所） １２．１３，１４，１５：半導体層 １６．１７：拡散領域 １８．１９：電極 ２０：凹所 特許出願人 稲 場 文 男同
伊 藤 弘 昌ｊ、゛畳ｒ′ソ′ 第１図 第２Ｆ’１ １１α 第３ａ１４ 第４図 ２１．５ Ｌ′Ｉ 第６図 ム′シフ図 １１α １ソ 第８図 １り 第１０図 第１２図 第１３０
発光装置の概略斜視図、第２図はその概略断面図、第３
ａ図乃至第３Ｃ図はその製造方法の１例を示した各概略
断面図、第４図乃至第７図は本発明の幾つかの別の実施
例を示した各概略断面図、第８図は本発明はレーザに適
用した場合の１実施例を示した概略断面図、第９図は第
８図中の丸印Ａ部分の詳細を示した部分拡大図、第１０
図はレーザに適用した場合の別の実施例を示した概略断
面図、第１１図は第１０図中の丸印Ｂ部分の詳細を示し
た部分拡大図、第１２図は本発明を２次元アレイ構成と
した場合の概略斜視図、第１３図は従来の面発光型発光
装置を示した概略断面図、である。 （符号の説明） １１：基板 １１ａ：開口（凹所） １２．１３，１４，１５：半導体層 １６．１７：拡散領域 １８．１９：電極 ２０：凹所 特許出願人 稲 場 文 男同
伊 藤 弘 昌ｊ、゛畳ｒ′ソ′ 第１図 第２Ｆ’１ １１α 第３ａ１４ 第４図 ２１．５ Ｌ′Ｉ 第６図 ム′シフ図 １１α １ソ 第８図 １り 第１０図 第１２図 第１３０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板と、該基板の１表面上に形成した第１導電型の
半導体層とを有しており、前記半導体層にはその外側表
面から凹設した少なくとも１個の凹所が形成されており
且つ少なくとも前記凹所の側壁に沿って延在するｐｎ接
合が形成されており前記ｐｎ接合を横断して電流を流す
ことによって発光させることを特徴とする半導体発光装
置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ｐｎ接合は前
記半導体層を外側から第２導電型の不純物を拡散して形
成したものであることを特徴とする半導体発光装置。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、前記凹
所の側壁は前記基板の１表面に対して垂直であることを
特徴とする半導体発光装置。 ４、特許請求の範囲第１項乃至第３項の内の何れか１項
において、前記半導体層は複数個の半導体物質の層から
なる複合層であることを特徴とする半導体発光装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記複合層が第１
導電型及びそれと反対極性の第２導電型の半導体物質か
らなる層を具備しており、前記半導体層を流れる電流の
流れを規制して前記側壁に沿って存在するｐｎ接合を横
断して優先的に電流が流れる構成としたことを特徴とす
る半導体発光装置。 ６、特許請求の範囲第１項乃至第４項の内の何れか１項
において、前記半導体層の外側表面上に絶縁層が形成さ
れており、前記半導体層を介して流れる電流が優先的に
前記側壁に沿って延在するｐｎ接合を横断して流れる構
成としたことを特徴とする半導体発光装置。 ７、特許請求の範囲第１項乃至第６項の内の何れか１項
において、前記半導体層に形成した凹所に位置整合させ
て前記基板の裏面から前記基板内に延在する対向凹所が
形成されており、前記対向凹所を前記ｐｎ接合近傍で発
生された光の取出口とすることを特徴とする半導体発光
装置。 ８、特許請求の範囲第１項乃至第７項の内の何れか１項
において、前記側壁に沿って延在するｐｎ接合に対して
共振器手段が設けられており、前記ｐｎ接合近傍で発生
される光がレーザ光として取りだされることを特徴とす
る半導体発光装置。 ９、特許請求の範囲第１項乃至第８項の内の何れか１項
において、前記凹所が所定の物質で少なくとも部分的に
充填されていることを特徴とする半導体発光装置。 １０、特許請求の範囲第９項において、前記所定の物質
が導電性物質であることを特徴とする半導体発光装置。 １１、特許請求の範囲第９項において、前記所定の物質
が絶縁性物質であることを特徴とする半導体発光装置。 １２、特許請求の範囲第１項乃至第１１項の内の何れか
１項において、前記半導体層に設けられる凹所が１次元
又は２次元のアレイ状に配列して複数個設けられている
ことを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002891A JPS62162383A (ja) | 1986-01-11 | 1986-01-11 | 半導体発光装置 |
| CA526082A CA1271550C (en) | 1985-12-24 | 1986-12-22 | SEMICONDUCTOR LUMINESCENT DEVICE, ILLUMINATING VERTICALLY |
| NL8603283A NL8603283A (nl) | 1985-12-24 | 1986-12-23 | Licht emitterende halfgeleiderinrichting met vertikale lichtemissie. |
| GB8630856A GB2186425B (en) | 1985-12-24 | 1986-12-24 | Semiconductor light emitting device with vertical light emission |
| FR8618156A FR2592227B1 (fr) | 1985-12-24 | 1986-12-24 | Dispositif photoemissif a semi-conducteur de type directionnel |
| DE3644380A DE3644380C2 (de) | 1985-12-24 | 1986-12-24 | Lichtemittierende einrichtung mit einem scheibenfoermigen halbleiterkoerper |
| US06/946,324 US4797890A (en) | 1985-12-24 | 1986-12-24 | Semiconductor light emitting device with vertical light emission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002891A JPS62162383A (ja) | 1986-01-11 | 1986-01-11 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62162383A true JPS62162383A (ja) | 1987-07-18 |
Family
ID=11541980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61002891A Pending JPS62162383A (ja) | 1985-12-24 | 1986-01-11 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62162383A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01243482A (ja) * | 1988-03-24 | 1989-09-28 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2012064772A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Sharp Corp | ダイオード |
| JP5675944B1 (ja) * | 2013-09-02 | 2015-02-25 | 隆達電子股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオードのパッケージ構造及びその製造方法 |
| US9190590B2 (en) | 2010-09-01 | 2015-11-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting element and production method for same, production method for light-emitting device, illumination device, backlight, display device, and diode |
| JP2020036038A (ja) * | 2015-01-06 | 2020-03-05 | アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． | 非発光性側壁再結合を低減させるｌｅｄ構造 |
-
1986
- 1986-01-11 JP JP61002891A patent/JPS62162383A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01243482A (ja) * | 1988-03-24 | 1989-09-28 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体発光装置 |
| US9190590B2 (en) | 2010-09-01 | 2015-11-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting element and production method for same, production method for light-emitting device, illumination device, backlight, display device, and diode |
| JP2012064772A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Sharp Corp | ダイオード |
| JP5675944B1 (ja) * | 2013-09-02 | 2015-02-25 | 隆達電子股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオードのパッケージ構造及びその製造方法 |
| JP2020036038A (ja) * | 2015-01-06 | 2020-03-05 | アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． | 非発光性側壁再結合を低減させるｌｅｄ構造 |
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