JPS63301574A - 発光ダイオ−ド - Google Patents
発光ダイオ−ドInfo
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- JPS63301574A JPS63301574A JP62137862A JP13786287A JPS63301574A JP S63301574 A JPS63301574 A JP S63301574A JP 62137862 A JP62137862 A JP 62137862A JP 13786287 A JP13786287 A JP 13786287A JP S63301574 A JPS63301574 A JP S63301574A
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- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 28
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Led Device Packages (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
この発明は、高出力で且つ光ファイバに効率良く光を入
射させることのできる、光通信に好適な発光ダイオード
に関する。 （従来の技術］ 従来より第２図に示すようなモノリシックレンズ付発光
ダイオードが知られている。この発光ダイオードは、ｎ
型ＩｎＰ基板３０の裏面上にｎ型ＩｎＰバッファ層３１
、ｐ型１ｎＧａＡｓＰ活性層３２、ｐ型ＩｎＰクラッド
層３３、ｎ型１ｎＧａＡｓＰ電流制限層３４、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層３５を順次エピタキシャル成長さ
せた構造を有している。そして裏面中央の直径１０〜２
０鴎の領域からクラッド層３３に到達するようなＺｎ拡
散領域４１が形成されている。裏面側のキャップ層３５
上の５ｉ０２絶縁層３６に設けられた直径３０μｍはど
の窓を通してｐ型電極３７がこのＺｎ拡散領域４１に接
触している。 基板３０の表面側にはｎ型電極３８が形成されるととも
に凸レンズ状部分の上に反射防止コート３９が設けられ
ている。 このように、ｎ型電流制限層３４中にＺｎを拡散してｐ
型の領域（Ｚｎ拡散領域４１）を作ることによりこのｐ
壁領域にのみ電流が流れるようにして電流制限を行って
いる。すなわち、電流が流れる領域を直径１０〜２０μ
ｍ程度に制限し、これによって活性層３２における発光
領域４２も直径１０〜２０ｕｍ程度に制限するのである
。その結果、光の広がりが抑えられ、モノリシックレン
ズの光集束作用と相乗し、入射開口の小さな光ファイバ
に効率よく光を入射させることができる。
射させることのできる、光通信に好適な発光ダイオード
に関する。 （従来の技術］ 従来より第２図に示すようなモノリシックレンズ付発光
ダイオードが知られている。この発光ダイオードは、ｎ
型ＩｎＰ基板３０の裏面上にｎ型ＩｎＰバッファ層３１
、ｐ型１ｎＧａＡｓＰ活性層３２、ｐ型ＩｎＰクラッド
層３３、ｎ型１ｎＧａＡｓＰ電流制限層３４、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層３５を順次エピタキシャル成長さ
せた構造を有している。そして裏面中央の直径１０〜２
０鴎の領域からクラッド層３３に到達するようなＺｎ拡
散領域４１が形成されている。裏面側のキャップ層３５
上の５ｉ０２絶縁層３６に設けられた直径３０μｍはど
の窓を通してｐ型電極３７がこのＺｎ拡散領域４１に接
触している。 基板３０の表面側にはｎ型電極３８が形成されるととも
に凸レンズ状部分の上に反射防止コート３９が設けられ
ている。 このように、ｎ型電流制限層３４中にＺｎを拡散してｐ
型の領域（Ｚｎ拡散領域４１）を作ることによりこのｐ
壁領域にのみ電流が流れるようにして電流制限を行って
いる。すなわち、電流が流れる領域を直径１０〜２０μ
ｍ程度に制限し、これによって活性層３２における発光
領域４２も直径１０〜２０ｕｍ程度に制限するのである
。その結果、光の広がりが抑えられ、モノリシックレン
ズの光集束作用と相乗し、入射開口の小さな光ファイバ
に効率よく光を入射させることができる。
しかしながら、このようなＺｎ拡散領域は、拡散工程の
精密なコントロールを要するため、製造上極めて難しく
、素子製作の点で問題があった。つまり、Ｚｎ拡散領域
４１の先端がクラッド層３３にまで到達しない場合には
電流が流れず発光しないことになり、反対に、Ｚｎ拡散
領域４１の先端が活性層３２にまで到達してしまった場
合には発光領域４２の不純物濃度が高くなり発光が弱く
なるので、Ｚｎ拡散領域４１の先端が第２図のようにち
ょうどクラッド層３３に到達する程度とする必要がある
からである。 この発明は、高い発光出力が得られ、且つ製造が容易で
低価格化可能な発光ダイオードを提供することを目的と
する。
精密なコントロールを要するため、製造上極めて難しく
、素子製作の点で問題があった。つまり、Ｚｎ拡散領域
４１の先端がクラッド層３３にまで到達しない場合には
電流が流れず発光しないことになり、反対に、Ｚｎ拡散
領域４１の先端が活性層３２にまで到達してしまった場
合には発光領域４２の不純物濃度が高くなり発光が弱く
なるので、Ｚｎ拡散領域４１の先端が第２図のようにち
ょうどクラッド層３３に到達する程度とする必要がある
からである。 この発明は、高い発光出力が得られ、且つ製造が容易で
低価格化可能な発光ダイオードを提供することを目的と
する。
この発明による発光ダイオードは、ｐ型ＩｎＰ基板の一
表面上に順次成長させられた活性層及びｎ型クラッド層
と、該ｎ型クラッド層の表面側より該クラッド層中にｐ
型不純物を拡散することにより所定の小さな領域を残し
て該クラッド層中に形成された拡散領域と、この表面側
に設けられたｎ型電極と、上記基板の反対側の表面に設
けられたｎ型電極及び凹部と、この凹部内に固定された
レンズとからなる。
表面上に順次成長させられた活性層及びｎ型クラッド層
と、該ｎ型クラッド層の表面側より該クラッド層中にｐ
型不純物を拡散することにより所定の小さな領域を残し
て該クラッド層中に形成された拡散領域と、この表面側
に設けられたｎ型電極と、上記基板の反対側の表面に設
けられたｎ型電極及び凹部と、この凹部内に固定された
レンズとからなる。
ｐ型ＩｎＰ基板の一表面上に活性層及びＩ〕型クラッド
層が順次成長させられており、ｎ型クラッド層の表面に
ｎ型電極が形成され、上記基板の反対側の表面にｎ型電
極が形成されているので、ｎ型電極からｎ型電極に向け
て基板、活性層、クラッド層を通って電流が流れようと
する。ところが、ｎ型クラッド層には、所定の小さな領
域を残してｐ型不純物が拡散されているので、この拡散
領域はｐ型となり、この拡散領域には電流が流れないこ
とになる。つまり、拡散領域でない小さな領域にだけ電
流が流れることになり、その結果、発光領域が制限され
て小さなものとなり、光の広がりを防止できる。 また、ｐ型ＩｎＰ基板のｎ型電極側の表面には凹部が設
けられていて、その部分では光の透過距離が短くなって
いるので、このｐ型ＩｎＰ基板での光の吸収を減少させ
ることができて、高出力化を図ることができる。 さらに、この凹部内にはレンズが固定されているので、
ｐ型ＩｎＰ基板より外部に出射した光がこのレンズで集
束される。 したがって、発光領域が小さいこと、光の吸収が少ない
こと、及び光が集束されることの各作用が相乗的に働き
合って細い光ファイバに効率良く光を入射できる。 また、上記のｐ型不純物の拡散領域は０型クラッド層中
に形成されていればよいので、それほどの拡散精度を要
するものではない。そのため拡散工程の精密なコントロ
ールが不要で、製造容易である。その結果、低い価格で
製造することが可能である。
層が順次成長させられており、ｎ型クラッド層の表面に
ｎ型電極が形成され、上記基板の反対側の表面にｎ型電
極が形成されているので、ｎ型電極からｎ型電極に向け
て基板、活性層、クラッド層を通って電流が流れようと
する。ところが、ｎ型クラッド層には、所定の小さな領
域を残してｐ型不純物が拡散されているので、この拡散
領域はｐ型となり、この拡散領域には電流が流れないこ
とになる。つまり、拡散領域でない小さな領域にだけ電
流が流れることになり、その結果、発光領域が制限され
て小さなものとなり、光の広がりを防止できる。 また、ｐ型ＩｎＰ基板のｎ型電極側の表面には凹部が設
けられていて、その部分では光の透過距離が短くなって
いるので、このｐ型ＩｎＰ基板での光の吸収を減少させ
ることができて、高出力化を図ることができる。 さらに、この凹部内にはレンズが固定されているので、
ｐ型ＩｎＰ基板より外部に出射した光がこのレンズで集
束される。 したがって、発光領域が小さいこと、光の吸収が少ない
こと、及び光が集束されることの各作用が相乗的に働き
合って細い光ファイバに効率良く光を入射できる。 また、上記のｐ型不純物の拡散領域は０型クラッド層中
に形成されていればよいので、それほどの拡散精度を要
するものではない。そのため拡散工程の精密なコントロ
ールが不要で、製造容易である。その結果、低い価格で
製造することが可能である。
第１図において、Ｐ型ＩｎＰ基板１０の裏面上にｐ型Ｉ
ｎＰバッファ層１１、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１２、ｎ型
ＩｎＰクラッド層１３が順次エピタキシャル成長させら
れている。次に裏面側からＺｎの拡散を行なって、直径
約３０μｍ程の領域を残してその周囲にＺｎ拡散層２１
を設ける。この拡散層２１の深さはクラッド層１３の深
さ内とする。ＺｎＪｔ散されなかった領域は電流制限部
１４として機能する。 この電流制限部１４及びＺｎ拡散１２１の上にＴｉ、／
Ｐｔ／Ａｕよりなるｎ型電極１７が形成される。ｎ型電
ｆ！１７にはＡｕメッキ層２５が付着され、このＡｕメ
ッキ層２５の表面に図示しないヒートシンクが設けられ
る。 他方、ｐ型ＩｎＰ基板１０の反対側の表面にはｎ型電極
１８が形成されるとともに、エツチングにより四部２３
が形成され、この凹部２３内に球レンズ２４が接着剤で
固定される。ｐ型ＩｎＰ基板１０の厚さは１００μｍは
どであるが、この凹部２３が形成されたことによりその
底面部分では１０〜２０μｍの厚さとなっている。また
、球レンズ２４は直径１００μｍ程度である。 この場合、ｐ型ＩｎＰ基板１０の表面側のｎ型電極１８
から裏面側のｎ型電極１７に向けて基板１０、バッファ
層１１、活性層１２、クラッド層１３を通って電流が流
れるが、ｎ型クラッド層１３には、小さな領域の電流制
限部１４を残してｐ型不純物が拡散されているので、こ
の拡散層２１はｐ型となり、この拡散層２１には電流が
流れないことになる。つまり、小さな電流制限部１４に
だけ電流が流れることになり、その結果、発光領域２２
が制限されて小さなものとなり、光の広がりを防止でき
る。 また、ｐ型ｒｎＰ基板１０のｎ型電極１８側の表面には
四部２３が設けられていて、この凹部２３の底面ではｐ
型ＩｎＰ基板１０の厚さが薄くなっているので、発光領
域２２で発生した光のｐ型ＩｎＰ基板１０中の透過距離
が短くなる。そこで、このｐ型ＩｎＰ基板１０での光の
吸収を減少させることができて、高出力化を図ることが
できる。 さらに、この凹部２３内には球レンズ２４が固定されて
いるので、ｐ型［ｎＰ基板１０より外部に出射した光が
この球レンズ２４で集束される。 したがって、小さい発光領域２２から発光した光が、基
板１０で吸収を受けることなく出射し、球レンズ２４に
よって集束されるので、細い光ファイバに効率良く光を
入射できる。 また、Ｚｎ拡散層２１はｎ型クラッド層１３中に形成さ
れていればよいので、それほどの拡散精度を要するもの
ではない。そのため拡散工程の精密なコントロールが不
要で、製造容易である。その結果、低い価格で製造する
ことが可能である。 さらに、この実施例では、Ａｕメッキ層２５と発光領域
２２との間カ月ｎＰ層１３となっているので、熱伝導が
良好である。そのため、発光領域２２の温度上昇が少な
くなり、高電流領域で発光強度が大きくなる。同一条件
の場合は信頼性が高くなる。 球レンズ２４はｐ型ＩｎＰ基板１０の凹部２３内に固定
されるが、凹部２３はエツチング等で形成されるため、
その位置精度を高くすることが容易である。したがって
発光領域２２と球レンズ２４との軸ずれを少なくし、光
ファイバとの結合効率を上げることが容易にできる。 なお、電流制限用の拡散層２１としてはＺｎだけでなく
、この拡散層２１がｐ型となればよいので、他の、たと
えばＣｄなとのｐ型不純物を拡散して作ることができる
。 さらに、ｎ型ＩｎＰクラッド層１３の次にｎ型ＩｎＧａ
Ａｓ Ｐキヤツプ層を成長させてＴｉ７Ｐｔ／Ａｕ電極
１７とのオーミック性を改善するようにしてもよい。 ただし、この場合、放熱性は劣化する。 【発明の効果］ この発明による発光ダイオードでは、精密な拡散工程を
経ずに電流制限を行うことができ、安価に製造できる。 また、発光領域が限定され、この限定された小さな領域
から光が発生するため発光領域が小さくなり、しかもこ
の光が基板の薄くなった部分を通って基板から外部に出
射されるので、光が基板によって吸収されることがほと
んど無くなり、高い光出力を得ることができる。基板か
ら出射した光はレンズで集束されるので、細い光ファイ
バに対し高い結合効率で光を入射させることができる。
ｎＰバッファ層１１、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１２、ｎ型
ＩｎＰクラッド層１３が順次エピタキシャル成長させら
れている。次に裏面側からＺｎの拡散を行なって、直径
約３０μｍ程の領域を残してその周囲にＺｎ拡散層２１
を設ける。この拡散層２１の深さはクラッド層１３の深
さ内とする。ＺｎＪｔ散されなかった領域は電流制限部
１４として機能する。 この電流制限部１４及びＺｎ拡散１２１の上にＴｉ、／
Ｐｔ／Ａｕよりなるｎ型電極１７が形成される。ｎ型電
ｆ！１７にはＡｕメッキ層２５が付着され、このＡｕメ
ッキ層２５の表面に図示しないヒートシンクが設けられ
る。 他方、ｐ型ＩｎＰ基板１０の反対側の表面にはｎ型電極
１８が形成されるとともに、エツチングにより四部２３
が形成され、この凹部２３内に球レンズ２４が接着剤で
固定される。ｐ型ＩｎＰ基板１０の厚さは１００μｍは
どであるが、この凹部２３が形成されたことによりその
底面部分では１０〜２０μｍの厚さとなっている。また
、球レンズ２４は直径１００μｍ程度である。 この場合、ｐ型ＩｎＰ基板１０の表面側のｎ型電極１８
から裏面側のｎ型電極１７に向けて基板１０、バッファ
層１１、活性層１２、クラッド層１３を通って電流が流
れるが、ｎ型クラッド層１３には、小さな領域の電流制
限部１４を残してｐ型不純物が拡散されているので、こ
の拡散層２１はｐ型となり、この拡散層２１には電流が
流れないことになる。つまり、小さな電流制限部１４に
だけ電流が流れることになり、その結果、発光領域２２
が制限されて小さなものとなり、光の広がりを防止でき
る。 また、ｐ型ｒｎＰ基板１０のｎ型電極１８側の表面には
四部２３が設けられていて、この凹部２３の底面ではｐ
型ＩｎＰ基板１０の厚さが薄くなっているので、発光領
域２２で発生した光のｐ型ＩｎＰ基板１０中の透過距離
が短くなる。そこで、このｐ型ＩｎＰ基板１０での光の
吸収を減少させることができて、高出力化を図ることが
できる。 さらに、この凹部２３内には球レンズ２４が固定されて
いるので、ｐ型［ｎＰ基板１０より外部に出射した光が
この球レンズ２４で集束される。 したがって、小さい発光領域２２から発光した光が、基
板１０で吸収を受けることなく出射し、球レンズ２４に
よって集束されるので、細い光ファイバに効率良く光を
入射できる。 また、Ｚｎ拡散層２１はｎ型クラッド層１３中に形成さ
れていればよいので、それほどの拡散精度を要するもの
ではない。そのため拡散工程の精密なコントロールが不
要で、製造容易である。その結果、低い価格で製造する
ことが可能である。 さらに、この実施例では、Ａｕメッキ層２５と発光領域
２２との間カ月ｎＰ層１３となっているので、熱伝導が
良好である。そのため、発光領域２２の温度上昇が少な
くなり、高電流領域で発光強度が大きくなる。同一条件
の場合は信頼性が高くなる。 球レンズ２４はｐ型ＩｎＰ基板１０の凹部２３内に固定
されるが、凹部２３はエツチング等で形成されるため、
その位置精度を高くすることが容易である。したがって
発光領域２２と球レンズ２４との軸ずれを少なくし、光
ファイバとの結合効率を上げることが容易にできる。 なお、電流制限用の拡散層２１としてはＺｎだけでなく
、この拡散層２１がｐ型となればよいので、他の、たと
えばＣｄなとのｐ型不純物を拡散して作ることができる
。 さらに、ｎ型ＩｎＰクラッド層１３の次にｎ型ＩｎＧａ
Ａｓ Ｐキヤツプ層を成長させてＴｉ７Ｐｔ／Ａｕ電極
１７とのオーミック性を改善するようにしてもよい。 ただし、この場合、放熱性は劣化する。 【発明の効果］ この発明による発光ダイオードでは、精密な拡散工程を
経ずに電流制限を行うことができ、安価に製造できる。 また、発光領域が限定され、この限定された小さな領域
から光が発生するため発光領域が小さくなり、しかもこ
の光が基板の薄くなった部分を通って基板から外部に出
射されるので、光が基板によって吸収されることがほと
んど無くなり、高い光出力を得ることができる。基板か
ら出射した光はレンズで集束されるので、細い光ファイ
バに対し高い結合効率で光を入射させることができる。
第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図は従来例
の断面図である。 １０・・・ｐ型ＩｎＰ基板、１１・・・ｐ型ＩｎＰバッ
ファ層、１２．３２ ・−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、１
Ｂ −ｎ型ＩｎＰクラッド層、１４・・・電流制限部、
１７．３８・・・ｎ型電極、１８．３７ ・ｎ型電極、
２１．４１ ・−・Ｚｎ拡散領域、２２．４２・・・発
光領域、２３・・・凹部、２４・・・球レンズ、２５・
・・Ａｕメッキ層、３０・・・ｎ型ＩｎＰ基板、３１・
・・ｎ型ＩｎＰバッファ層、３３・・・ｐ型ＴｎＰクラ
ッド層、３４−ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流制限層、３５−
ｐ型１ｎＧａＡｓＰキャップ層、３６−５ｉ０２絶縁層
、３つ・・・反射防止コート。
の断面図である。 １０・・・ｐ型ＩｎＰ基板、１１・・・ｐ型ＩｎＰバッ
ファ層、１２．３２ ・−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、１
Ｂ −ｎ型ＩｎＰクラッド層、１４・・・電流制限部、
１７．３８・・・ｎ型電極、１８．３７ ・ｎ型電極、
２１．４１ ・−・Ｚｎ拡散領域、２２．４２・・・発
光領域、２３・・・凹部、２４・・・球レンズ、２５・
・・Ａｕメッキ層、３０・・・ｎ型ＩｎＰ基板、３１・
・・ｎ型ＩｎＰバッファ層、３３・・・ｐ型ＴｎＰクラ
ッド層、３４−ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流制限層、３５−
ｐ型１ｎＧａＡｓＰキャップ層、３６−５ｉ０２絶縁層
、３つ・・・反射防止コート。
Claims (1)
- （１）ｐ型ＩｎＰ基板の一表面上に順次成長させられた
活性層及びｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層の表面
側より該クラッド層中にｐ型不純物を拡散することによ
り所定の小さな領域を残して該クラッド層中に形成され
た拡散領域と、この表面側に設けられたｎ型電極と、上
記基板の反対側の表面に設けられたｐ型電極及び凹部と
、この凹部内に固定されたレンズとからなることを特徴
とする発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62137862A JPS63301574A (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | 発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62137862A JPS63301574A (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | 発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63301574A true JPS63301574A (ja) | 1988-12-08 |
Family
ID=15208489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62137862A Pending JPS63301574A (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | 発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63301574A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0340472A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| JP2006043972A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Seiko Epson Corp | ラインヘッド及びこれを備えた画像形成装置 |
| JP2015056629A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 富士通株式会社 | 光デバイス、光モジュール、光デバイスの製造方法及び光モジュールの製造方法 |
-
1987
- 1987-05-31 JP JP62137862A patent/JPS63301574A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0340472A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| JP2006043972A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Seiko Epson Corp | ラインヘッド及びこれを備えた画像形成装置 |
| JP2015056629A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 富士通株式会社 | 光デバイス、光モジュール、光デバイスの製造方法及び光モジュールの製造方法 |
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