JPS63107075A - 半導体発光素子 - Google Patents

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、面発光型半導体発光素子に関し、特にテープ
などの検査用、ＯＡ機器などの表示用または光フアイバ
通信用に最適な半導体発光素子に関するものである。

〔従来の技術・発明が解決しようとする問題点〕半導体
板材（基板と基板上に設けた結晶層を含む）に対して垂
直方向に光を放出する半導体発光素子は、光ファイバと
の結合が容易であり、また、面発光体として一次元或い
は二次元のアレイ構造を形成することによりテープなど
の検査用、ＯＡ情報機器などの表示用または光フアイバ
通信用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
られてきている。

しかして、本発明者等は上記基板に対して垂直方向に発
光する発光素子として、第１３図及び第１４図に示した
ような構造の発光素子を提案している。

まず第１３図に示した発光素子は、基板Ｂと、その片面
上に設けた円柱状突起Ｐと、円柱状突起Ｐの側周面及び
基板Ｂの上面に設けたｐ側電極Ｅｌと、基板Ｂの下面に
設けたｎ側電極Ｅ２とからなるものである０円柱状突起
Ｐ内には、基板Ｂに対して垂直方向に延在するｐｎ接合
ＰＮを含む活性領域が、また基板Ｂの上面と電極Ｂ１と
の間にはＳｉ島やＳｉＮ４からなる抵抗７１）０が存在
している。この発光素子において、活性領域はホモ接合
により構成してあり、すなわちｐｎ接合ＰＮはｐ型不純
物として、たとえば亜鉛（Ｚｎ）の拡散によって形成し
たものである。また、第１４図に示した発光素子は突起
Ｐに特徴がある。すなわち、基板Ｂの片面上に設けた突
起Ｐが該面上を横切って延在する一条の細長い四角柱状
を呈し、しかもこの突起Ｐの長さは少なくとも１００〜
７５，００６−である。そのため突起Ｐ内に延在するｐ
ｎ接合ＰＮを含む活性領域も、突起Ｐの側面に沿って突
起Ｐを縦断する方向に存在する。

これらの発光素子は、いずれも電極Ｅ１、Ｅ２間に電流
を流すことにより、突起Ｐから基板Ｂに対して垂直方向
に、第１３図では点状の光、第１４図では線状の光をそ
れぞれ放出することができる。

ところで、第１３図及び第１４図からも明らかであるが
、第１３図に示すものの突起Ｐの径方向における断面、
並びに第１４図に示すものの突起Ｐの横断方向における
断面を示した第１５図において、本来この種の発光素子
は、基板Ｂに対して垂直方向に発光することを目的とす
るものであり、それがために突起Ｐの側周面及び両側面
の電極Ｅｌからｐｎ接合ＰＮを含む活性領域に電流が効
率良く注入されるように、基板Ｂの上面の電極Ｅ１の下
に抵抗層１０を介在させている。この抵抗層１０により
、基板Ｂの上面の電極Ｅ１から基板Ｂの下面の電極Ｅ２
に無駄な電流が流れるのを阻止している。

上記の如く構造の発光素子は、図からも明らかなように
、抵抗層１０を基板Ｂの上面の電極Ｅ１の下にだけ設け
たものであるが、このような位置に抵抗層１０を設けて
あっても、未だなお基板Ｂの上面の電極Ｅ１から抵抗Ｆ
ＩＩＯを経て基板Ｂの下面の電極Ｅ２に無駄な電流が流
れてしまい、活性領域に対する電流注入効率の向上が図
れないという不都合を有する。

従って本発明の目的は、テープなどの検査用、ＯＡ機器
などの表示用または光フアイバ通信用に最適で光の集束
性に優れかつ高輝度に発光すると共に、ｐ、ｎ接合を含
む活性領域に対する電流注入効率を一層高めた半導体発
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、半導体板材（基板と基板上に設けた結晶層
を含む、以下同様）と、該半導体板材の上面から内部に
向かって半導体板材に対して垂直方向に延在するｐｎ接
合を含む活性領域と、半導体板材の下面に設けた下部電
極と、半導体板材の下部電極を設けた部分以外の任意の
部分に設けた下部電極とは極性の異なる下部電極とから
なる発光素子であって、上部電極と下部電極との間に垂
直方向の活性領域を通る電流の流れを妨げないように上
部及び下部抵抗層を設けてなる半導体発光素子により達
成される。

本発明の半導体発光素子は、基本的には本発明者等が先
に提案している第１３図及び第１４図に示したもの、す
なわち基板Ｂに対して垂直方向に延在するｐｎ接合を含
む活性領域を有し、この活性領域に効率良く電流が注入
されるようにＳｔｏｗやＳｉＮ＊などからなる抵抗層を
設けたものを改良したものである。それ故、本発明の発
光素子においてその特徴としては、前述の基板の上面の
電極の下に介在させた抵抗層を上部抵抗層とし、これと
は別にこの上部抵抗層の下方の部分に上部抵抗層と対向
する下部抵抗層を設けたことであり、活性領域を流れる
電流の回路を狭くしていわゆる電流狭窄構造とすること
により、活性領域への電流注入効率を高めることができ
る。

本発明の特徴である上部及び下部抵抗層の形成方法には
特に限定はな（、任意の方法を用いればよい。たとえば
上部抵抗層としては、以下の実施例に記載の製法例でも
述べであるが、製造工程中でＳｉＯ２やＳｉＮ４などを
電子ビーム蒸着、スパッタ、ＣＶＤ法などで設ける方法
、或いは基板上にエピタキシャル結晶を成長させる時に
アンドープ半絶縁性層を介在させる方法もある。後者の
エピタキシャル成長時に抵抗層を設ける方法は前者の方
法よりも安定した抵抗層が得られる。また下部抵抗層も
製法例に記述しであるように、不純物を拡散させる方法
または５ｉｏｔや５ｉＮｎなどを電子ビーム蒸着、スパ
ッタ、ＣＶＤ法などで設ける方法の他、半絶縁性基板を
用い、この基板を研磨する際に抵抗層として適当な厚さ
に残して置く方法がある。

半絶縁性基板を用いる方法は工程が簡単になる分だけコ
スト面などで有利である。

本発明の発光素子のｐｎ接合を含む活性領域としては、
本発明者等が先に提案している第１３図及び第１４図に
示したもののホモ接合の他に、シングルヘテロ接合やダ
ブルヘテロ接合であってもよく、発光素子の用途に応じ
て任意に採用すればよい。

（実施例〕 以下、本発明の半導体発光素子を実施例に基づいて説明
する。

本発明の半導体発光素子の第一の実施例を第１図ｉａｌ
、中）に示す、この発光素子はホモ接合構造を有し、ｎ
型ＧａＡｓからなる基板Ｂと、その基板Ｂ上にエピタキ
シャル成長させたｎ型ＧａＡｓ層から形成した円柱状突
起Ｐと、突起Ｐの側周面及び基板Ｂの突起Ｐを形成した
側の面（基板Ｂの上面）に設けたｐ側電極Ｅ１と、基板
Ｂの下面に設けた高反射率の材料からなるｎ側電極Ｅ２
と、基板Ｂの上面の電極Ｅｌの下に介在させた上部抵抗
層ｌと、基板Ｂの下面の上部抵抗層１に対向する位置に
おいて電ｔｉＥ２の上に介在させた下部抵抗層２とで構
成されている。また、基板Ｂの下面において活性領域に
対向する位置に円形状の凹溝５が形成され、この凹溝５
の部分には下部抵抗層２が存在していない。

突起Ｐ内には、その側周面に沿ってｐ型不純物（たとえ
ば亜鉛）が拡散され、基板Ｂに対して垂直方向に延在す
る拡散領域が形成され、その拡散フロントでｐｎ接合Ｐ
Ｎを含む活性領域が形成されている。

本実施例の発光素子は、電極Ｅ１．８２間に電流を注入
した場合、突起Ｐ内のｐｎ接合ＰＮを含む活性領域にお
いてキャリアが接合面で再結合し、突起Ｐの先端から実
質的に基板Ｂに対して垂直方向に発光する。しかも、電
流は突起Ｐの側周面の電極Ｅ１から活性領域を通って凹
溝５内に設けである電極Ｅ２に流れるが、基板Ｂの上面
の電極Ｅ１から基板Ｂの下面の電極Ｅ２、特に凹溝５内
の電極Ｅ２を除いた電極Ｅ２には上部及び下部抵抗層１
．２によって流れないので、活性領域への電流の注入効
率が一段と向上し、その結果として応答速度が高まり、
発光輝度が増大することになる。さらに凹溝５内の電極
［！２が高反射率の材料からなるため反射面を呈し、活
性領域での発光のうち基板Ｂの下面の方向に進行する光
を上方向に反射するので、光出力が増加する。

このような発光素子は、基板Ｂに対して垂直方向に延在
する活性領域を有する構造であることにより、活性領域
からの光は集束性に優れ、かつ高輝度で発光するので、
検査、表示または通信用として最適であり、たとえば光
ファイバと結合して通信用として使用するには、光ファ
イバを突起Ｐの頂上面に箭単に結合でき、高輝度の光を
光ファイバに伝送することができる。

第１図に示したものの変更例としての第二の実絶倒を第
２図に示す、この実施例では、基本構造は第１図のもの
と同一であるが、突起Ｐの側周面に導電性塗料など（た
とえば銀ポリイミド系、銀エポキシ系、金エポキシ系、
銀ガラス系などの導電性塗料など）からなる放熱層７を
設けたことが異なる点であり、放熱層７により活性領域
での発光による熱の放散が良くなる。

次に第１図に示した構造の半導体発光素子の製造方法の
一例を、ｎ型ＧａＡｓ基板を用いた場合について第３図
（ａｌ〜ｃ−を参照しながら説明する。

まず、ｎ型ＧａＡｓ基板Ｂ上に、液相エピタキシャル成
長法（ＬＰＥ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ
）又は有機金属熱分解気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などを
用いてｎ型ＧａＡｓＪｉＬ１をエピタキシャル成長させ
る（第３図（ａｌ参照）０次に、フォトリソグラフィを
行うべく、ｎ型ＧａＡｓＭＬ１の上面にＳｉＯ２やＳｉ
Ｎつ膜などを形成し、その後にレジストＲを塗布して所
望のパターンをｎ型ＧａＡｓ１ｌＬ１の上面に露光・現
像してエツチングを行い、反応性イオンエツチング法（
ＲＩＢ）または反応性イオンビームエツチング法（ＲＩ
ＢＥ）によってエンチングマスクを形成する（第３図（
ｂｌ参照）。

その後、たとえばＲＩＥまたはＲＩＢＥにより上記ｎ型
ＧａＡｓＪＩＬｌを所定の深さまでイオンエツチングし
、基板Ｂ上に所定の高さを有するｎ型ＧａＡｓからなる
円柱状突起Ｐを形成しく第３図（Ｃ１参照）、基板Ｂの
上面にマスキング剤（たとえば窒化ケイ素、酸化ケイ素
などが例示され、これらは電子ビーム蒸着、スパッタ、
ＣＶＤ法などによって適用される）で上部抵抗層１を設
ける（第３図（ｄｌ参照）。

そして、ｐ型不純物（好適には亜鉛）の拡散を行って、
突起Ｐ内に基板Ｂに対して垂直方向に延在する拡散領域
（活性領域を含む）を形成して、この領域をｐ型ＧａＡ
ｓとし、これにより不純物の拡散していない領域と拡散
フロントとの界面にｐｎ接合ＰＮを形成すると共に、基
板Ｂの下面にも拡散領域を形成して、この領域をｐ型Ｇ
ａＡｓとし、下部抵抗層２とする（第３図（８１参照）
。

拡散工程の後に、基板Ｂの下面の突起Ｐ（ｐｎ接合ＰＮ
を含む活性領域）に対向する部分をＲＩＥまたはＲＩＢ
Ｈによりイオンエツチングするか、或いはウェットエツ
チングなどによりエツチングし、該部分の不要な下部抵
抗層を除去して、円形状の凹溝５を形成しく第３図ｆｆ
）参照）、突起Ｐの側周面、基板Ｂの上面及びレジスト
Ｐ上にｐ側の電極材としてたとえばＣｒ　−Ａｕからな
る電極Ｅ１を、また基板Ｂの下面及び凹溝５内にｎ側の
高反射率の電極材としてたとえばＡｕからなる電１ＩＥ
２を真空蒸着などの手段によって設ける（第３図（勢参
照）。

その後、突起Ｐ上の電極Ｅ１及びレジストＲをリフトオ
フ法により除去することにより（第３図（ｈｌ参照）、
第１図（ａｌ、山）に示した如く基板Ｂ上に円柱状突起
Ｐを有し、突起Ｐ内に基板Ｂに対して垂直方向に延在す
るｐｎ接合ＰＮを含む活性領域を有し、基板Ｂの上面の
電極Ｂ１の下及び基板Ｂの下面の電極Ｅ２の上にそれぞ
れ上部及び下部抵抗層１．２を介在させた半導体発光素
子が製造される。

上述の第一の実施例の発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板上
にｎ型ＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させて製造した
ものであるが、発光材料を変えることにより、すなわち
化合物半導体の禁制帯幅の異なる材料を使用することに
より、発光波長を種々に変えることも可能である０発光
材料としては、■＝■族化合物半導体であるＧａＡｓ、
　ＧａＰ５　ＡｌＧａＡｓ、　ＩｎＰｓＩｎＧａＡｓＰ
、　　ＩｎＧａＰ、　　ＩｎＡＩＰ、　　ＧａＡｓＰ、
　　ＧａＮ、　　ＩｎＡｓＰ、　　ＩｎＡｓＳｂなど、
ｎ−ｖｘ族化合物半導体であるＺｎ５ｅｓ　Ｚｎ５ｓＺ
ｎＯ１ＣｄＳｅ、　ＣｄＴｅなど、ＩＶ−Ｖｌ族化合物
半導体であるＰｂＴｅ、　Ｐｂ５ｎＴｅ、　Ｐｂ５ｎＳ
ｅなど、更にＩＶ−ＴＶ族化合物半導体であるＳＩＣな
どがあり、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。

異なる発光材料を用い、さらにｐｎｔＤ合を含む活性領
域をシングルヘテロ接合で構成した第三の実施例を第４
図に示す。この発光素子は、基板Ｂがｐ型ＧａＡｓから
なり、基板Ｂ上にｐ型ＡｌＧａＡｓ層をエピタキシャル
成長させ、このｐ型ＡｌＧａＡｓ層に対してｎ型ＡＩＧ
ａＡｓｊｉをエピタキシャル成長させたシングルヘテロ
構造を有する。その他の構造は第一の実施例と同一であ
るが、基＋１がｐ型ＧａＡｓであるため、基板Ｂの下面
の下部電極がｐ側電極Ｅ１で、突起Ｐの側周面がｎ型Ａ
ｌＧａＡｓであるため、突起Ｐの側周面及び基板Ｂの上
面の上部電極がｎ側電極［！２になっている。

一般にシングルヘテロ構造の発光素子は、ホモ接合のも
のに比べてその光出力が大きいため、上記第三の実施例
では第一の実施例よりも出力の高い発光が得られる。

次に第三の実施例、すなわちシングルヘテロ構造のもの
の変更例（第四の実施例）を第５図（ａｌ、（ｂｌに示
す０図からも明らかなように、これは放熱を高めるため
に第二の実施例と同様に放熱層７を設けたもので、放熱
層７がｎ型ＡｌＧａＡｓからなり、基板Ｂ上のｐ型＾ｌ
ＧａＡｓとｐｎ接合ＰＭを形成している。上部抵抗層１
は５ＩＣｈやＳｉＮ、などからなるものではなく、ｎ型
ＡｌＧａＡｓ膜１°とｐ型ＡＩＧａＡａ膜１″とで構成
され、この上部抵抗層ｌ内でｐｎ接合を反転し、電極Ｅ
１．８２間に電流を注入した時に逆バイアス状態にする
ことにより、上部抵抗Ｆｉｌを電流が通過することはな
い、上部電極Ｅ２は発光素子の上面に露出するｐｎ接合
ＰＮを包囲するように環状形を呈し、第二の実施例の上
部電極［！１よりも高速応答性に優れている。なお上部
抵抗層Ｉとしては上記の構成の他、アンドープ半絶縁性
ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓなどを介在させたものであ
ってもよい。

次に、第４図に示したシングルヘテロ構造の発光素子の
製造方法の一例を、ｐ型ＧａＡｓ基板Ｂ上にｐ型＾ｌＧ
ａＡｓ層及びｎ型ＡｌＧａＡｓ層をエピタキシャル成長
させた場合について第６図＋８）〜ｉｌｌを参照しなが
ら説明する。

まず、ｐ型ＧａＡｓ基板Ｂの上面全体にたとえばＬＰＥ
、ＭＢＥまたはＭＯＣＶＤなどによってｐ型ＡｌＧａＡ
ｓエピタキシャル成長ＩＬ２を設ける（第６図（ａｌ参
照）０次にフォトリソグラフィを行うべく、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ１ｉＬ２の上面にｓｔｏｗやＳｉＮ、　ｗＸなど
を形成し、その後にレジストＲを塗布して所望のパター
ンをｐ型ＡｌＧａＡｓ１ｉＬ２の上面に露光・現像して
エツチングを行い、ＲＩＥまたはＲＩＢＥのエツチング
マスクを形成する（第６回申）参照）。

その後、たとえばＲＩＥまたはＲＩＢＥにより上記ｐ型
ＡＩＧａＡｓｊｌｌＬ２を所定の深さまでイオンエツチ
ングし、基板Ｂ上に所定の高さを有するｐ型ＡｌＧａＡ
ｓからなる細い円柱状層Ｌ２を形成する（第６図（Ｃ１
参照）、さらに円柱状層Ｌ２の側周面にＬＰＥによって
ｎ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長層Ｌ３を設け（第
６図＋８１参照）、ＲＩＥまたはＲＩＢＢを用いてｎ型
ＡｌＧａＡｓ１ｉＬ３をイオンエツチングし、円柱状層
Ｌ２の側周面を包囲する中空円筒状層Ｌ３を形成しく第
６図＋８１参照）、この円柱状層Ｌ２と中空円筒状層し
３により円柱状突起Ｐとなすと共に、基板Ｂに対して垂
直方向に延在するシングルヘテロ構造のｐｎ接合ＰＮを
形成する。

次いで、基板Ｂの上面及び下面にマスキング剤（たとえ
ば窒化ケイ素、酸化ケイ素などが例示され、これらは電
子ビーム蒸着、スパッタ、ＣＶＤ法などによって適用さ
れる）で、それぞれ上部及び下部抵抗層１．２を設け（
第６図（ｆｌ参照）、基板Ｂの下面のうちｐｎ接合ＰＮ
を含む活性領域に対向する部分をＲＩＥまたはＲｒＢＥ
によりイオンエンチングするか、或いはウェットエツチ
ングなどによりエツチングし、該部分の不要な下部抵抗
層を除去して円形状の凹溝５を形成する（第６図（（参
照）、そして、突起Ｐの側周面及び基板Ｂの上面にｎ側
の電極材としてたとえばｆ；ｅ−Ａｕからなる電極Ｅ２
を、また基板Ｂの下面及び凹溝５内にｐ側の高反射率の
電極材としてたとえばＡｕからなる電ｉＥ１を真空蒸着
などの手段によって設ける（第６図（（へ）参照）、Ｊ
ｌ後に、突起Ｐ上のレジス）Ｒをリフトオフ法により除
去することにより（第６図１））参照）、第４図に示し
たような発光素子が製造される。

また、ダブルヘテロ構造のもの（第五の実施例）を第７
図に示す、この実施例ではｐｎ接合ＰＮがダブルヘテロ
接合で構成されている以外は、第４図に示した第三の実
施例と同一の構造であり、ｐ型Ｇａ＾３基板Ｂ上にｐ型
ＡｌＧａＡｓ層、このｐ型ＡＩＧａＡｓＪｉとはＡＩの
含有量が異なるｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層及びｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ層をエピタキシャル成長させたもので、シングル
ヘテロ構造のものよりも活性領域での電流及び光に対す
る閉じ込め効果が大きくなり、その結果、高出力化が可
能となり、発光輝度を高めることができる。

第五の実施例の変更例（第六の実施例）として第８図に
示した如き構造のものがある。これも、第四の実施例と
は、ｐｎ接合ＰＮをダブルヘテロ接合で構成した点だけ
が異なり、発熱を効率良（放散させるための放熱層７は
同様にｎ型Ａ　ｌＧａＡｓからなる。

第五及び第六の実施例のようなダブルヘテロ構造の発光
素子は、活性層（実施例ではいずれもｐ型＾ｌＧａＡｓ
活性ｌｌ）を基板Ｂに対して垂直方向に長く形成するこ
とができるため、スーパー・ルミネッセンス・ダイオー
ドやレーザ・ダイオードとして有力なものである。

以下に、第７図に示したダブルヘテロ構造の発光素子の
製造方法の一例を、ｐ型ＧａＡｓ基板Ｂ上にｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ層、ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層及びｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ層をエピタキシャル成長させた場合について第９図ｆ
ａｔ〜（ｋ＋を参照しながら説明する。

まず、ｐ型ＧａＡｓ基板Ｂの上面全体にたとえばＬＰＥ
、ＭＢＥまたはＭＯＣＶＤなどによってｐ型ＡｌＧａＡ
ｓエピタキシャル成長１）Ｌ４を設ける（第９図Ｔａｌ
参照）０次にフォトリソグラフィを行うべく、ｐ型ＡＩ
ＧａＡｓＪｉＬ４の上面に５ｉｆｔやＳｉＮ、膜などを
形成し、その後にレジストＲを塗布して所望のパターン
をｐ型ＡＩＧａＡｓＪＷＬ４の上面に露光・現像してエ
ツチングを行い、ＲＩＥまたはＲＩＢＥのエツチングマ
スクを形成する（第９図（ｂｌ参照）。

その後、たとえばＲＩＥまたはＲＩＢＥにより上記ｐ型
ＡＩＧａＡｓＮＬ４を所定の深さまでイオンエツチング
し、基板Ｂ上に所定の高さを有するｐ型ＡｌＧａＡｓか
らなる細い円柱状層Ｌ４を形成しく第９図（Ｃ１参照）
、円柱状層Ｌ４の側周面にＬＰＥによって円柱状層Ｌ４
とはＡＩの含有量の異なるｐｆｉＡＩＧａＡｓエピタキ
シャル成長層Ｌ５を設け（第９図（ｄ）参照）、ＲＩＥ
またはＲＩＢＢを用いてｐ型ＡｌＧａＡｓ層Ｌ５をイオ
ンエツチングし、円柱状層Ｌ４の側周面を包囲する中空
円筒状層Ｌ５を形成しく第９図（８１参照）、この中空
円筒状層Ｌ５を活性層とする。さらに活性層Ｌ５の側周
面にＬＰＥによってｎ型ＡｌＧａＡｓエピタキシャル成
長層Ｌ６を設け（第９図ｉｆ）参照）、同様にＲＩＢま
たはＲＩＢＥでｎ型ＡＩＧａＡｓＪｉｉＬ６をイオンエ
ツチングし、活性層Ｌ５の側周面を包囲する中空円筒状
層Ｌ６を形成しく第９図（沿参照）、これら層Ｌ４、Ｌ
５、Ｌ６により円柱状突起Ｐとなすと共に、基板Ｂに対
して垂直方向に延在するダブルヘテロ構造のｐｎ接合Ｐ
Ｎを形成する。

次いで、基板Ｂの上面及び下面にマスキング剤（たとえ
ば窒化ケイ素、酸化ケイ素などが例示され、これらは電
子ビーム蒸着、スパッタ、ＣＶＤ法などによって適用さ
れる）で、それぞれ上部及び下部抵抗層１．２を設け（
第９図（ｈｌ参照）、基板Ｂの下面のうちｐｎ接合ＰＮ
を含む活性領域に対向する部分をＲＩＥまたはＲＩＢＥ
によりイオンエツチングするか、或いはウェットエツチ
ングなどによりエツチングし、該部分の不要な下部抵抗
層を除去して円形状の凹溝５を形成する（第９図（１）
参照）、そして、突起Ｐの側周面及び基板Ｂの上面にｎ
側の電極材としてたとえばＧｅ　−Ａｕからなる電極Ｅ
２を、また基板Ｂの下面及び凹溝５内にｐ側の高反射率
の電極材としてたとえば＾Ｕからなる電極Ｅ１を真空蒸
着などの手段によって設ける（第９図０１参照）、最後
に、突起Ｐ上のレジス）Ｒをリフトオフ法により除去す
ることにより（第９図（ｋｌ参照）、第７図に示したよ
うな発光素子が製造される。

以上に記述した第一〜第六までの実施例では、いずれも
ｐｎ接合ＰＮを含む活性領域を環状に形成したもので、
これらは前述した如く本発明者等が先に提案している第
１３図に示した発光素子の改良であるが、次に同じく本
発明者等が提案している第１４図の発光素子を改良した
第七〜第九の実施例を説明する。

第１Ｏ図から第１２図において、これらの発光素子は基
板Ｂが長（、ｐｎ接合ＰＮを含む活性領域も互いに分離
しかつ平行で長いことに特徴があり、第１０図の第七の
実施例では基板Ｂの片面上に設けた該片面上を横切って
延在する細長い一条の突起Ｐ内に活性領域が形成され、
横断面は第１図ｆｂｌに示した構造と同一で、第１）図
の第への実施例は第七の実施例の突起Ｐの両側面に放熱
Ｎ７を設けたもので、横断面の構造は第２図に示した構
造と同じであり、また第１２図の第九の実施例はシング
ルヘテロ構造で、上部電極Ｅ２が互いに平行な細長い形
状を呈し、その横断面は第５図（ａｌと同じである。

これら第七〜第九の実施例の発光素子は、第一〜第六の
実施例のものが点状に発光するのに対して線状に発光す
るので、特にテープの検査用として最適で、テープの幅
に対応する大きさのものをテープの検査用として用いた
場合に、テープの全幅にわたって均一で高輝度な光を照
射でき、検査の感度を向上させることが可能になる。さ
らに上記構造の発光素子を二次元アレイ化したもの、た
とえば基板Ｂ上に互いに平行な細長い三条の突起Ｐを設
けたものであれば、光ファイバと結合するに際しては、
突起Ｐと整合するように三列に整列させて二次元アレイ
化した光ファイバを使用すればよい、用途に応じて基板
Ｂ上に多条の突起Ｐを設けた発光素子は、光ファイバと
の結合が容易であり、実用上極めて便利なものである。

なお第七〜第九の実施例でもダブルヘテロ構造とするこ
とはもちろん可能であり、これらの発光素子を製造する
には、発光素子の用途に応じた活性領域の長さを縦方向
または横方向に有する基板を使用すればよ（、たとえば
活性領域の全長が１〜２備である発光素子を製造する場
合は、それに応じた長さを有する基板を用いればよい。

本発明において、電極Ｅｌ、　Ｅ２は、実施例に示す大
きさ及び形状に特定されるものではなく、基板Ｂに対し
て垂直方向に延在する活性領域に効率良く電流が注入さ
れうる限り、任意の大きさ及び形状で設けることができ
る。

〔発明の効果〕

上記より明らかなように、本発明の半導体発光素子は、
半導体板材（基板と基板上に設けた結晶層を含む）の上
面から内部に向かって、半導体板材に対して垂直方向に
延在するｐｎ接合を含む活性領域を形成し、半導体板材
に互いに対向する上部抵抗層と下部抵抗層とを設けたこ
とにより、活性領域に対する電流注入効率が一層向上し
、優れた集束性かつ高輝度な発光が得られ、テープなど
の検査用、ＯＡ機器などの表示用または光フアイバ通信
用として最適なものであると共に、光ファイバとの結合
が容易であり、その製造工程も簡単で大量生産すること
ができ、しかも製造工程において任意の発光パターンを
得ることができるなど、実用上非常に有用なものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、山）は本発明の半導体発光素子の第一の
実施例を示し、（ａｌはその斜視図、（ｂｌは突起の径
方向における横断面図、第２図は第１図に示した発光素
子の変更例である第二の実施例の横断面図、第３図（ａ
）〜（ｈｌは第１図に示した発光素子の製作工程の一例
を示す流れ図、第４図は本発明の発光素子の第三の実施
例の横断面図、第５図Ｃａｌ、（ｂｌは第４図に示した
発光素子の変更例である第四の実施例を示し、ｆ８＋は
その横断面図、（ｂｌは斜視図、第６図（ａｌ〜（１）
は第４図に示した発光素子の製作工程の一例を示す流れ
図、第７図は本発明の発光素子の第五の実施例の横断面
図、第８図は第７図に示した発光素子の変更例である第
六の実施例の横断面図、第９図（ａｌ〜（ト））は第７
図に示した発光素子の製作工程の一例を示す流れ図、第
１θ図は本発明の発光素子の第七の実施例の斜視図、第
１）図は第１０図に示した発光素子の変更例である第へ
の実施例の斜視図、第１２図は本発明の発光素子の第九
の実施例の斜視図、第１３図及び第１４図は本発明者等
が先に提案している発光素子の斜視図、第１５図は第１
３図の発光素子の突起の径方向かつ第１４図の発光素子
の突起の横断方向における断面図である。 Ｂ　　　　　　：基板 Ｌ１〜Ｌ６：エピタキシャル成長層 Ｐ　　　　　　：突起 Ｅｌ　　　　　　　：　ｐ側電極 Ｅ２　　　　　　　：　ｎ側電極 ＰＮ　　　　　　　：ｐｎ接合 １　　　　　　：上部抵抗層 ２　　　　　　：下部抵抗層 ５　　　　　　：凹溝 ７　　　　　　：放熱層 Ｒニレジスト 特許出願人　新技術開発事業団〈ほか６名）第１図 第３し くＣ）　　　　　　　　　　　（ｄ） 第５図 第７図 Ｚ ′図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体板材と、該半導体板材の上面から内部に向
   かって半導体板材に対して垂直方向に延在するｐｎ接合
   を含む活性領域と、半導体板材の下面に設けた下部電極
   と、半導体板材の下部電極を設けた部分以外の任意の部
   分に設けた下部電極とは極性の異なる上部電極とからな
   る発光素子であって、上部電極と下部電極との間に垂直
   方向の活性領域を通る電流の流れを妨げないように上部
   及び下部抵抗層を設けてなることを特徴とする半導体発
   光素子。
2. （２）前記下部電極が光反射面を呈することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の半導体発光素子。
3. （３）前記活性領域の周囲が放熱層であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の
   半導体発光素子。
4. （４）前記活性領域が半導体板材の上面上に設けた柱状
   突起内に形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項または第（２）項記載の半導体発光素子。
5. （５）前記活性領域が半導体板材の上面上に設けた該半
   導体板材を横切って延在する一条の突起内に形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または
   第（２）項記載の半導体発光素子。
6. （６）前記活性領域がホモ接合で構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項〜第（５）項のい
   ずれか一項に記載の半導体発光素子。
7. （７）前記活性領域がシングルヘテロ接合で構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項〜第（
   ５）項のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
8. （８）前記活性領域がダブルヘテロ接合で構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項〜第（５
   ）項のいずれか一項に記載の半導体発光素子。