JPS62188386A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPS62188386A JPS62188386A JP61028847A JP2884786A JPS62188386A JP S62188386 A JPS62188386 A JP S62188386A JP 61028847 A JP61028847 A JP 61028847A JP 2884786 A JP2884786 A JP 2884786A JP S62188386 A JPS62188386 A JP S62188386A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion 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】
発明の要約
シリコン基板にＰＮ接合フォトダイオードが形成され、
このＰＮ接合上に発光波長に対して透明なバッファ層を
介して混晶発光部が設けられている。バッファ層を透過
してフォトダイオードに達する光が受光され、この受光
信号によって発光部から外部に出力される光をモニタす
ることが１１能な半導体発光素子。
このＰＮ接合上に発光波長に対して透明なバッファ層を
介して混晶発光部が設けられている。バッファ層を透過
してフォトダイオードに達する光が受光され、この受光
信号によって発光部から外部に出力される光をモニタす
ることが１１能な半導体発光素子。
発明の背景
技術分野
この発明は、たとえば光通信、光情報処理の光源に用い
ることができ、かつＩＣ化に適した半導体発光素子に関
する。
ることができ、かつＩＣ化に適した半導体発光素子に関
する。
従来技術
従来の面発光型素子の例として、 Ｓ、ＨＯＩ？ＩＵＣ
Ｈ１ｅｔ ａｌ ”Ａ Ｎｅｗ ＬＥＤ ５ｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ａ Ｓｃｌｒ−Ａｌｉｎｇｅｄ
５ｐｈｅｒｅ Ｌｅｎｓ ｆｏｒ Ｅｆｌ’ｊｃｉｅｎ
ｔ Ｃｏｕｐｌｉｎｇｔｏ ０ｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅ
ｒｓ ” ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、 ｏｎ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ、 Ｖｏｌ、 ＥＤ−２４，Ｎｏ
、 ７． Ｊｕｌｙ １９７７、 ［）。
Ｈ１ｅｔ ａｌ ”Ａ Ｎｅｗ ＬＥＤ ５ｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ａ Ｓｃｌｒ−Ａｌｉｎｇｅｄ
５ｐｈｅｒｅ Ｌｅｎｓ ｆｏｒ Ｅｆｌ’ｊｃｉｅｎ
ｔ Ｃｏｕｐｌｉｎｇｔｏ ０ｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅ
ｒｓ ” ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、 ｏｎ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ、 Ｖｏｌ、 ＥＤ−２４，Ｎｏ
、 ７． Ｊｕｌｙ １９７７、 ［）。
９８Ｂ−９９０に示されたものがある。
このような従来例の概略構造が第５図に示されている。
第５図において、３１はｎ−ＧａＡｓ基板。
３２はｎ−Ａｊ７ＧａＡｓクラッド層、３３はｐ−ＡＩ
！ＧａＡｓ活性層、３４はｐ−Ａｊ！ＧａＡｓクラッド
層、３５はｎ−Ａ、９ＧａＡｓ電流狭窄層。
！ＧａＡｓ活性層、３４はｐ−Ａｊ！ＧａＡｓクラッド
層、３５はｎ−Ａ、９ＧａＡｓ電流狭窄層。
３６は層３４および３５の一部に施したｐ型拡散領域、
３７．３８は電極、３９は活性層３３中の発光部分であ
る。
３７．３８は電極、３９は活性層３３中の発光部分であ
る。
電極３７から注入された電流が、逆バイアス電流狭窄層
３５の作用によってｐ型拡散領域３６の最も活性層３３
に近い部分から活性層３３に注入され２発光部分３９に
おいて再結合発光を引きおこす。
３５の作用によってｐ型拡散領域３６の最も活性層３３
に近い部分から活性層３３に注入され２発光部分３９に
おいて再結合発光を引きおこす。
しかしながら、このような構造においては、光源として
用いられるのは上方に向って外部に出力される光Ｂ１の
みであり、下方への出力光Ｂ２は基板３１に吸収され、
全く無効となる光出力であるという問題があった。さら
にこのような構造においては１発光素子を高速光通信や
アナログ光情報処理等に適用する際に必要となる光出力
の安定化、光出力／注入電流の直線性の補償１９のため
の光出力のモニタが困難であるという問題もあった。
用いられるのは上方に向って外部に出力される光Ｂ１の
みであり、下方への出力光Ｂ２は基板３１に吸収され、
全く無効となる光出力であるという問題があった。さら
にこのような構造においては１発光素子を高速光通信や
アナログ光情報処理等に適用する際に必要となる光出力
の安定化、光出力／注入電流の直線性の補償１９のため
の光出力のモニタが困難であるという問題もあった。
発明の概要
発明の目的
この発明は、上記の無効出力光を有効に利用して出力光
のモニタが可能となる構造の半導体発光素子を提供する
ことを目的とする。
のモニタが可能となる構造の半導体発光素子を提供する
ことを目的とする。
発明の構成と効果
この発明による半導体発光素子は、シリコン基板にフォ
トダイオードとして作用するＰＮ接合か形成され、この
ＰＮ接合」二に１発光波長に対して透明な混晶バッファ
層を介して、混晶からなる面発光部が形成されているこ
とを特徴とする。
トダイオードとして作用するＰＮ接合か形成され、この
ＰＮ接合」二に１発光波長に対して透明な混晶バッファ
層を介して、混晶からなる面発光部が形成されているこ
とを特徴とする。
この発明によると、シリコン争フォトダイオード構造を
有するシリコン基板１−にバッファ層を介して発光部が
設けられているから、従来無効出力光となっていた基板
側へ向う光を透明なバッファ層を通してフォトダイオー
ドに人力させることができ、出力光のモニタが可能とな
る。したがって、フォトダイオードの受光信号を、出力
光の安定化、出力光／注入電流の直線性補償等に利用す
ることが可能となる。また、■族シリコン基板」二に混
晶バッファ層を介して混晶発光部（たとえば■−Ｖ族二
重異種接合発光素了）を成長させているので、格子不整
合に起因して発生する内部歪みを緩和することが６１能
であり、良質の発光部の成長が確保される。
有するシリコン基板１−にバッファ層を介して発光部が
設けられているから、従来無効出力光となっていた基板
側へ向う光を透明なバッファ層を通してフォトダイオー
ドに人力させることができ、出力光のモニタが可能とな
る。したがって、フォトダイオードの受光信号を、出力
光の安定化、出力光／注入電流の直線性補償等に利用す
ることが可能となる。また、■族シリコン基板」二に混
晶バッファ層を介して混晶発光部（たとえば■−Ｖ族二
重異種接合発光素了）を成長させているので、格子不整
合に起因して発生する内部歪みを緩和することが６１能
であり、良質の発光部の成長が確保される。
−３＝
さらに、基板が一般にＩＣに用いられるシリコンでつく
られているから、同一基板」−に、上述の発光出力安定
化、出力光／注入電流特性の直線性の補償のための帰還
回路、制御回路等を容易に集積化することができる。ま
た、シリコン基板はＧａＡｓ基板等の混晶基板よりも熱
伝導率が大きいので熱対策上も有利であるという効果も
ある。
られているから、同一基板」−に、上述の発光出力安定
化、出力光／注入電流特性の直線性の補償のための帰還
回路、制御回路等を容易に集積化することができる。ま
た、シリコン基板はＧａＡｓ基板等の混晶基板よりも熱
伝導率が大きいので熱対策上も有利であるという効果も
ある。
実施例の説明
第１図はこの発明の第１実施例を示すもので。
半導体発光素子の断面模式図である。
第１図において、１はｐ型シリコン基板。
２はその中に設けられたｎ型領域、３はｐ型Ａｊｊ
Ｇａ Ａｓバッファ層、４はｐ−ｖ １−ｗ Ａｌ１ Ｇａ Ａｓ下部クラッド層、５はＡＩ！
ｙｚ １−ｚ Ｇａ Ａｓ活性層（発光層）、６はｎ−Ａｌ１゜＋
−ｙ Ｇａ ＡｓＪ二部クラッド層、７．８および９は−
ｘ 電極である。
Ｇａ Ａｓバッファ層、４はｐ−ｖ １−ｗ Ａｌ１ Ｇａ Ａｓ下部クラッド層、５はＡＩ！
ｙｚ １−ｚ Ｇａ Ａｓ活性層（発光層）、６はｎ−Ａｌ１゜＋
−ｙ Ｇａ ＡｓＪ二部クラッド層、７．８および９は−
ｘ 電極である。
上記の層４，５および６はいわゆるダブルへテロ（二重
異種）接合構造をとっている。この構造に代えて従来例
のように電流狭窄構造をつくってもよい。
異種）接合構造をとっている。この構造に代えて従来例
のように電流狭窄構造をつくってもよい。
この半導体発光素子の電気的等価回路および駆動系が第
２図に示されている。電極８，９間に負電圧ｖ１を印加
することにより、活性層５において再結合発光が生じ、
これによって発生した光はＡＩ、Ａ２で示すように上、
下方向に向う。上方向への光Ａ１は外部出力光となる。
２図に示されている。電極８，９間に負電圧ｖ１を印加
することにより、活性層５において再結合発光が生じ、
これによって発生した光はＡＩ、Ａ２で示すように上、
下方向に向う。上方向への光Ａ１は外部出力光となる。
一方、従来無効であった基板１側に向う出力光Ａ２は、
その波長に対して透明なエネルギー−ギャップを有する
層４および３を透過して、逆バイアスｖ２が印加された
ｐｎ接合部（１，２）に入力し、光電流を生じる。この
光電流をモニタ出力として外部電子回路に人力し、たと
えば光出力Ａ１を一定にしたり、注入電流に対して光出
力Ａ１の非線形歪みを補償したりするように、駆動電圧
Ｖ に帰還させることが可能となる。
その波長に対して透明なエネルギー−ギャップを有する
層４および３を透過して、逆バイアスｖ２が印加された
ｐｎ接合部（１，２）に入力し、光電流を生じる。この
光電流をモニタ出力として外部電子回路に人力し、たと
えば光出力Ａ１を一定にしたり、注入電流に対して光出
力Ａ１の非線形歪みを補償したりするように、駆動電圧
Ｖ に帰還させることが可能となる。
第１図に示す半導体発光素子は次のようにして作製され
る。
る。
まずｐ型Ｓｉ基板１上（面方位は特に問題としない）に
熱拡散やイオン注入によりｎ型領域２を設ける。このｎ
型領域２の面積は後につくる発光部より十分大きいもの
とする。その後２分子線エピタキシャル法や有機金属気
相成長法１９の非熱平衡系の成長法を用いて、ｐ型Ａ
Ａ Ｇ ａｔ １Ａｓバッファ層３を成長させる。こ
れは１μｍの厚みもあれば十分である。その」二にｐ−
Ａｊ！２Ｇａ Ａｓ上部クラッド層４．ｐまたはｎ
型−ｚ Ａｊ！ Ｇａ Ａｓ活性層５．およびｎ型Ａ（８
ｙ ｌ−！１’ Ｇａ Ａｓ上部クラッド層６を成長させる。こｘ こでバッファ層３は活性層５で再結合により発生した光
に対して透明であるようにｗａｙとする。
熱拡散やイオン注入によりｎ型領域２を設ける。このｎ
型領域２の面積は後につくる発光部より十分大きいもの
とする。その後２分子線エピタキシャル法や有機金属気
相成長法１９の非熱平衡系の成長法を用いて、ｐ型Ａ
Ａ Ｇ ａｔ １Ａｓバッファ層３を成長させる。こ
れは１μｍの厚みもあれば十分である。その」二にｐ−
Ａｊ！２Ｇａ Ａｓ上部クラッド層４．ｐまたはｎ
型−ｚ Ａｊ！ Ｇａ Ａｓ活性層５．およびｎ型Ａ（８
ｙ ｌ−！１’ Ｇａ Ａｓ上部クラッド層６を成長させる。こｘ こでバッファ層３は活性層５で再結合により発生した光
に対して透明であるようにｗａｙとする。
またクラッド層４および６は活性層５へ注入された電子
／正孔を有効に閉じこめ得るようｚ＞ｙ。
／正孔を有効に閉じこめ得るようｚ＞ｙ。
ｘ＞ｙとする。層５，６および４から構成される発光部
およびバッファ層３はｎ型領域２より小さくなるように
、成長後エツチングにより削ってもよいし、マスクを用
いてｎ型領域２の一部上にのみ選択成長させてもよい。
およびバッファ層３はｎ型領域２より小さくなるように
、成長後エツチングにより削ってもよいし、マスクを用
いてｎ型領域２の一部上にのみ選択成長させてもよい。
最後に、基板１の裏面に電極７を、ｎ型領域２」二に電
極８を２層６上に中央に孔のあけられた電極９をそれぞ
れ形成する。
極８を２層６上に中央に孔のあけられた電極９をそれぞ
れ形成する。
第３図は他の実施例を示している。第１図の実施例では
基板１を導電性のＳｉ基板としたが、第３図に示すよう
に高抵抗８１基板１１を用いて。
基板１を導電性のＳｉ基板としたが、第３図に示すよう
に高抵抗８１基板１１を用いて。
２市イオン注入法や２重拡散法等により基板１１内発光
部下部にｎ型領域１２．ｎ型領域１３を設けてｐ−ｎ接
合をつくるようにしてもよい。各領域１２．１３には電
極１４．１５が設けられている。また上記のｐｎ接合よ
りなるフォトダイオードをＰＩＮやＡＰＤ構造にしても
よい。
部下部にｎ型領域１２．ｎ型領域１３を設けてｐ−ｎ接
合をつくるようにしてもよい。各領域１２．１３には電
極１４．１５が設けられている。また上記のｐｎ接合よ
りなるフォトダイオードをＰＩＮやＡＰＤ構造にしても
よい。
上記実施例の導電性ｐ、ｎは特に限定されたものでなく
極性をすべて反転してもよいのはいうまでもない。
極性をすべて反転してもよいのはいうまでもない。
第４図は、上記発光素子とその駆動制御回路を基板１上
に集積化した場合の概念図である。上述の発光部および
フォトダイオードに加えて、フォトダイオードの受光信
号を増１１する増巾回路２１および発光部の駆動電流を
制御する回路２２がＳｉ基板１」二に形成されている。
に集積化した場合の概念図である。上述の発光部および
フォトダイオードに加えて、フォトダイオードの受光信
号を増１１する増巾回路２１および発光部の駆動電流を
制御する回路２２がＳｉ基板１」二に形成されている。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施例を示すもので素子構造の断面
図、第２図は駆動等価回路を示す回路図、第３図はこの
発明の他の実施例を示す断面図、第４図は集積化の概念
図である。 第５図は従来例を示す断面図である。 １・・・Ｓｉ基板、 ２・・・ｎ型領域。 ３・・・バッファ層。 ４．６・・・クラッド層、 ５・・・活性層。 以 上 特許出願人 立石電機株式会社 代 理 人 弁理士 牛 久 健 司（外１名） １−酔一一」騒−−−一轡一軸一一一一−１１ヒ−一一
−−一雫−輪一甲１□−□−―−□−一轡一一〜吟寸Ｌ
Ｏψト
図、第２図は駆動等価回路を示す回路図、第３図はこの
発明の他の実施例を示す断面図、第４図は集積化の概念
図である。 第５図は従来例を示す断面図である。 １・・・Ｓｉ基板、 ２・・・ｎ型領域。 ３・・・バッファ層。 ４．６・・・クラッド層、 ５・・・活性層。 以 上 特許出願人 立石電機株式会社 代 理 人 弁理士 牛 久 健 司（外１名） １−酔一一」騒−−−一轡一軸一一一一−１１ヒ−一一
−−一雫−輪一甲１□−□−―−□−一轡一一〜吟寸Ｌ
Ｏψト
Claims (1)
- シリコン基板にフォトダイオードとして作用するＰＮ接
合が形成され、このＰＮ接合上に、発光波長に対して透
明な混晶バッファ層を介して、混晶からなる面発光部が
形成されている、半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61028847A JPS62188386A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61028847A JPS62188386A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62188386A true JPS62188386A (ja) | 1987-08-17 |
Family
ID=12259759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61028847A Pending JPS62188386A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62188386A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5010375A (en) * | 1988-05-23 | 1991-04-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US5251500A (en) * | 1990-09-27 | 1993-10-12 | Fanuc Ltd. | Industrial robot with a compound drive mechanism |
| JP2011142294A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd | 光デバイス及びその製造方法 |
| JP2014525685A (ja) * | 2011-08-31 | 2014-09-29 | マイクロン テクノロジー， インク． | 状態検出を備える固体変換器、関連システム、および方法 |
| JP2017135276A (ja) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 京セラ株式会社 | 受発光素子、受発光素子モジュールおよびセンサ装置 |
| US9978807B2 (en) | 2011-08-31 | 2018-05-22 | Micron Technology, Inc. | Solid state transducer devices, including devices having integrated electrostatic discharge protection, and associated systems and methods |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP61028847A patent/JPS62188386A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9978807B2 (en) | 2011-08-31 | 2018-05-22 | Micron Technology, Inc. | Solid state transducer devices, including devices having integrated electrostatic discharge protection, and associated systems and methods |
| US10347614B2 (en) | 2011-08-31 | 2019-07-09 | Micron Technology, Inc. | Solid state transducers with state detection, and associated systems and methods |
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| JP2017135276A (ja) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 京セラ株式会社 | 受発光素子、受発光素子モジュールおよびセンサ装置 |
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