JPH01312871A - スリット光用半導体発光ダイオード - 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】 発明の要約 端面発光素子において２幅３０μｍ以上のメサ構造を形
成することにより１発光領域が限定されたスリットが得
られる。また結晶性の面内均−性に優れた成長法を用い
ることにより、輝度均一な発光出力が得られる。そして
、ｒ！を子井戸構造の採用により高出力化が図られる。

発明の背景 この発明はスリット光用半導体発光ダイオードに関する
。

発光領域が制限され、スリット光に近い出射光が得られ
る従来の端面発光ダイオードには、オキサイド・ストラ
イブ型端面発光ダイオードがある。これはダブル・ヘテ
ロ接合型のＧａＡｊ７Ａｓ端而出射発光端面オードで、
電流の流路を小さな領域に制限するために、電極がスト
ライブ状になるようにＳｉＯ□絶縁膜を形成したもので
ある。

しかしながら、このような素子構造では、′ＦＷ流が素
子上部の５１０２膜によって制限されているだけである
から、素子内部では電流が広がり、この広がりによりキ
ャリアの不均一分布が生じ、その結果出射面での近視野
像に不均一な輝度分布が生じる。このような発光ダイオ
ードをスリット光源として用いる場合、素子によるばら
つきのためにスリット光の幅が一様とならず、また不均
一輝度分布があるためにユーザにとっては非常に使いづ
らいという問題点がある。また、一般にこのようｌよ発
光ダイオードでは光出力が低いという問題点もある。

発明の概要 この発明は、とくに輝度分布が比較的均一で。

スリット光の幅のばらつきが少なく、さらに高出力化を
図ることのできるスリット光用半導体発光ダイオードを
提供することを目的とする。

この発明によるスリット光用゛１６導体発光ダイオード
は、基板上に、下部クラッド層、活性層および上部クラ
ット層を含む発光素子構造が形成され、活性層が７２　
ｒ−井戸！Ｍ造であり、出射させるべきスリット光の幅
に対応した幅を残してその両側を、活性層を横切ってＦ
部クラッド層に達するまでエツチングすることによりメ
サ構造が形成され、スリット光の出射端面に無反射コー
トが施こされていることを特徴とする。

この発明によると、活性層が量子井戸構造であるから発
光効率が向−［−シ、高出力化が図られる。

また、活性層を横切って下部クラッド層までエツチング
することによりメサ構造か形成されているので、素子内
部の発光部における電流の広がりを制限でき、出射光強
度分布の均一化を図ることができる。メサ構造の幅によ
って出射スリット光の幅が規定されるので、スリット光
幅のばらつきの少ない発光ダイオードが実現する。

さらに、出射光の出射端面に無反射コートが施こされて
いるので、共振器がほとんど形成されず、レーザ発振す
ることなく高出力の発光ダイオードが得られる。

好ましくは結晶性の面内１ろ粗性ないしは均一性にすぐ
れた結晶成長法（たとえばＭＢＥ−Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
Ｒｅａｔｓ　　Ｅｐｌｔａｘｙ、　　ＭＯＶＰＥ−Ｍｅ
ｔａｌ　　Ｏｒｇａｎｉｃ　　ＶａｐｏｒＰｈａｓｅ　
Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いて素子横這をつくることにより
、出射光の輝度が一層均一な発光が得られる。

実施例の説明 この発明によるスリット光用半導体発光ダイオードの構
造を、その作製過程を説明することにより、明らかにす
る。

第１図（Ａ）において、　　（１００）　ｎ　−Ｇ　ａ
　Ａ　ｓ　ｊＩｓ板１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２
．ｎ−Ａ、ｇＧａＡｓ下部クランド層３．ＧＲＩＮ−５
ＱＷ（Ｇｒａｄｅｄ　Ｉｎｄｅｘ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｑｕ
ａｎｔｕｍ　Ｗｅｌｌ）活性層４、ｐ−Ａ、ｊＧａＡｓ
上部クラッド層５．およびｐ−ＧａＡｓキャップ層６を
、ＭＢＥ法により成長させることにより、ＧＲＩＮ−５
ＣＨ−ＳＱＷ購造をつくる（　５ＣＩＩ：　５ｅｐａｒ
ａｔｅ　Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔｌｌｃｔｃｒｏｓｔｒ
ｕｃｔｕｒｃ）。この構造における各層の組成（とくに
Ａ　Ｊ　ｉｆ４晶比）、膜厚およびキャリア濃度の一例
が第２図に示されている。ＧＲＩＮＳＱＷ活性層４は、
中央のｉｌＩ　　Ｑ子井戸（ＳＱＷ）層とその１−下の
ＧＲＩＮ層とから構成されている。また、ｎ−ＧａＡｓ
バッファ層２は超格子バッファ層を含んでいる。

たとえば幅５０μｍのスリット光を出射する発光ダイオ
ードの場合には、第１図（Ａ）に示すように、キャップ
層６［に幅５０μｍのＣｒ　／　Ａ　ｕ層７をリフトオ
フ法によって形成する。

次に第１図（Ｂ）に示すように、キャップ層６上面に再
度ＡＺレジスト１２を塗布し、Ｃｒ／Ａｕ層７を中心と
して幅１００μｍの窓をあける。

そして、第１図（Ｃ）に示すように、Ｃｒ／Ａｕ層７と
ＡＺレジストＩ２をエツチングマスクとしてＢＣｊ！３
を用いたＲ　Ｉ　Ｅ　（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｆａｎ　Ｉ
Ｅｔｅｈｌｎｇ）法で下部クラッド層３に達するまでエ
ツチングを行ない（溝１３の形成）１幅５０μｍのメサ
構造を形成する。その後０２アツシングによりレジスト
１２を除去する。

次に第１図（［））に示すように、プラズマＣＶＤによ
りＳ　ｉＮｘ絶縁膜８を溝１３を含む、Ｌ面全体にオ）
たって形成する。

さらに、第１図（Ｐ、）に示すように、ＣＦ４十Ｈ２ガ
スを用いたＲＩＥでコンタクト用つィンドウφエツチン
グを行ない、Ｃｒ／Ａｕ層７の上部において絶縁膜８に
窓１４をあける。

最後に裏面を研磨し、第１図（Ｆ）に示すように１両面
にＣｒ　／　Ａ　ｕ電極９およびＡｕＧｅＮｉ／　Ａ　
１１電極ＩＯをそれぞれ蒸着し合金化を行なう。

以１．のようにして作製したウェハから共振器長駒１０
０μｍのバーを臂開法により切り出し、出射面側にＡで
。０３　（無反射コート）を厚さλ／４ｎ（λ；光の波
長、ｎ；屈折率）に形成し、こン・ダウンで組−γてる
。

以上のようにして作製した発光ダイオードの電流／光出
力特性が第３図に示されている。連続（ＣＷ）動作にお
いてｉ　ｐ　−１０ｈＡで光出力３ｍＷという高出力が
ｉ′７られた。これは量子井戸構造による発光効率の向
上によるものである。また、安定なＬＥＤ動作をしてい
ることが発光スペクトルから分った。

第４図に近視野像が、第５図に遠視野像がそれぞれ示さ
れている。第５図（＾）は出射スリット光断面を、第５
図（Ｂ）はその輝度分布をそれぞれ示すものである。第
６図（Ａ）は活性層に平行な面における出射光の広がり
分布を、第６図（Ｂ）は活性層に垂直な面における広が
り分布をそれぞれ示すものである。

近視野像から輝度均一な発光が得られているのがよくわ
かる。これは、平坦性に優れたＭＢＥによる成長と、メ
サ構造によるものである。そして、メサ構造により、素
子内部での電流の広がりを制限しているので、出射スリ
ット光の幅が５０μｍと設計どおりに制御されている。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｐ）はスリット光用半導体発光ダイオ
ードの作製工程を示すものであり、第２図は１発光ダイ
オードの各層の組成、膜厚およびキャリア濃度を示すも
のである。 第３図は作製した発光ダイオードの電流／光出力特性を
示すグラフ、第４図（Ａ）　、　（Ｂ）は近視野像を、
第５図（Ａ）　、　（Ｂ）は遠視野像をそれぞれ示すも
のである。 ３・・・下部クラッド層。 ４・・・ＧＲＩＮ−８ＱＷ活性層。 ５・・・−１一部クラッド層。 以　　」二 特許出願人　！γ石電機株式会社 代　理　人　　弁理士　牛久　健司（外１名）第２図 ＡＩ比 第１図 （Ａ） ゝ１ 〜１ Ｉ ＼−１ ｎ 第３図 重置（ｍＡ） 第４図 （Ａ） （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　ＣＢ）エ　　
　　　　　　　　　　　　攬 手続打１ｆｆ正書（方式） 昭和６３年９月２日 特二′１庁長官　吉１）文毅　殿 １　事件の表示 昭和６３年特許願第１４１５７０号 ２　発明の名称 スリット光用土導体発光ダイオード ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　ノ：緒ｓ市右京区花園土堂町１０番地名称　　
（２９４）立石電機株式会社 ４　代理人 住所　　〒１０５東京都港区西新橋１丁目１２番８号西
新橋中ビル５階 電話（０３）　５０８−０２９５ （全送日：昭和６３年８月３０日）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　基板上に、下部クラッド層、活性層および上部クラッ
   ド層を含む発光素子構造が形成され、活性層が量子井戸
   構造であり。 出射させるべきスリット光の幅に対応した幅を残してそ
   の両側を、活性層を横切って下部クラッド層に達するま
   でエッチングすることによりメサ構造が形成され、 スリット光の出射端面に無反射コートが施こされている
   、 スリット光用半導体発光ダイオード。