JPH02119275A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH02119275A JPH02119275A JP63273614A JP27361488A JPH02119275A JP H02119275 A JPH02119275 A JP H02119275A JP 63273614 A JP63273614 A JP 63273614A JP 27361488 A JP27361488 A JP 27361488A JP H02119275 A JPH02119275 A JP H02119275A
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- light
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- emitting
- cap layer
- lens
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Landscapes
- Led 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、化合物半導体を用いた発光ダイオードに関し
、特に半導体基板もしくはキャップ層から光出力を取り
出す面発光型の発光ダイオードに関する。
、特に半導体基板もしくはキャップ層から光出力を取り
出す面発光型の発光ダイオードに関する。
従来、この種の発光ダイオードは、光出力を取り出す基
板面もしくはキャップ層面が平面であるものが多かった
。しかし、光ファイバーを用いた情報伝達用光源とする
場合には、光ファイバーとの結合損失が多いため第２図
のように発光面を球凸レンズ状に加工した構造も用いら
れていた。すなわち、ＩｎＰ基板１上にＧａＩｎＰＡｓ
活性層２、ＩｎＰクラッド１Ｂ、ＧａＩｎＰＡｓキャッ
プ層４を順次エピタキシャル結晶成長させ、ＧａＩｎＰ
Ａｓキャップ層４にＺｎ拡散部を形成し、発光面のＩｎ
Ｐ基板１に球凸レンズ７を形成した構造を有している。
板面もしくはキャップ層面が平面であるものが多かった
。しかし、光ファイバーを用いた情報伝達用光源とする
場合には、光ファイバーとの結合損失が多いため第２図
のように発光面を球凸レンズ状に加工した構造も用いら
れていた。すなわち、ＩｎＰ基板１上にＧａＩｎＰＡｓ
活性層２、ＩｎＰクラッド１Ｂ、ＧａＩｎＰＡｓキャッ
プ層４を順次エピタキシャル結晶成長させ、ＧａＩｎＰ
Ａｓキャップ層４にＺｎ拡散部を形成し、発光面のＩｎ
Ｐ基板１に球凸レンズ７を形成した構造を有している。
上述した従来の球凸レンズ加工した発光ダイオードは、
球面加工のとき曲率半径を小さくしようとすると、レン
ズ部以外を深くエツチングしなければならず加工がむず
かしいこと、そのため球面の形状が変形して発光パター
ンが変形しやすいこと、キャップ層を加工する場合には
予めキャップ層を非常に厚く結晶成長しなければならな
い欠点があった。
球面加工のとき曲率半径を小さくしようとすると、レン
ズ部以外を深くエツチングしなければならず加工がむず
かしいこと、そのため球面の形状が変形して発光パター
ンが変形しやすいこと、キャップ層を加工する場合には
予めキャップ層を非常に厚く結晶成長しなければならな
い欠点があった。
また、球レンズ部の周囲に電極を形成する際、レンズの
凸部のためにフォト・リソグラフィ工程において密着露
光ができず、電極パターンの周辺部が不安定に変形する
という欠点もあった。
凸部のためにフォト・リソグラフィ工程において密着露
光ができず、電極パターンの周辺部が不安定に変形する
という欠点もあった。
本発明の目的は、発光面の平坦性を残した薄い領域の加
工でありながら、充分に焦点距離の短かいレンズを備え
た面発光型の発光ダイオードを提供することにある。
工でありながら、充分に焦点距離の短かいレンズを備え
た面発光型の発光ダイオードを提供することにある。
本発明は、半導体基板もしくはキャップ層から光を取り
出す面発光ダイオードにおいて、発光面となる半導体基
板もしくはキャップ層に同心円状の溝を形成することに
よって作成したフレネル・レンズを有していることを特
徴とする。
出す面発光ダイオードにおいて、発光面となる半導体基
板もしくはキャップ層に同心円状の溝を形成することに
よって作成したフレネル・レンズを有していることを特
徴とする。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例で、Ｇａ Ｉ ｎＰＡｓ／Ｉ
ｎＰ系の発光ダイオードに応用した場合の横断面図であ
る。まずｎ型のＩｎＰ基板１上に、発光領域となるＰ型
のＧａ Ｉ ｎＰＡｓ活性層２、光を閉じ込めるＰ型の
ＩｎＰクラッドＮ３とｎ型のＧａ Ｉ ｎＰＡｓキャッ
プ層４を順次エピタキシャル結晶成長させる。次に発光
領域として限定する部分に対応するＧａ Ｉ ｎＰＡｓ
キャップ層の一部をＺｎ拡散によってＰ型とすることで
発光ダイオードが作成され、Ｚｎ拡散部５と対向したＩ
ｎＰ基板１の表面から光出力が取り出される。本実施例
では、ＩｎＰ基板１の表面に同心円状のフレネル・レン
ズ６を形成すると、光出力を一点に集束させることがで
きるので、光ファイバーとの結合が良好となる。このと
きフレネル・レンズの加工法はフォト・リソグラフィと
化学エツチング法でも可能であるが、集束されたイオン
・ビームを用いたスパッタリング法によって形成すれば
、より正確な形状とすることができる。
ｎＰ系の発光ダイオードに応用した場合の横断面図であ
る。まずｎ型のＩｎＰ基板１上に、発光領域となるＰ型
のＧａ Ｉ ｎＰＡｓ活性層２、光を閉じ込めるＰ型の
ＩｎＰクラッドＮ３とｎ型のＧａ Ｉ ｎＰＡｓキャッ
プ層４を順次エピタキシャル結晶成長させる。次に発光
領域として限定する部分に対応するＧａ Ｉ ｎＰＡｓ
キャップ層の一部をＺｎ拡散によってＰ型とすることで
発光ダイオードが作成され、Ｚｎ拡散部５と対向したＩ
ｎＰ基板１の表面から光出力が取り出される。本実施例
では、ＩｎＰ基板１の表面に同心円状のフレネル・レン
ズ６を形成すると、光出力を一点に集束させることがで
きるので、光ファイバーとの結合が良好となる。このと
きフレネル・レンズの加工法はフォト・リソグラフィと
化学エツチング法でも可能であるが、集束されたイオン
・ビームを用いたスパッタリング法によって形成すれば
、より正確な形状とすることができる。
たとえば、ＩｎＰ基板１と平行なＸ−Ｙ平面上で、Ｘ＝
ａ ｓｉｎθ、Ｙ＝ａ ｃｏｓθ（ａは振幅、θは
位相角）なる交流電圧を加えた偏向電極Ｘ、Ｙによって
イオン・ビームを走査させれば、円形にイオン・ビーム
を照射することができる。そして偏向電圧（＠幅ａ）を
変えればビーム円の半径を変化させることができ、照射
時間を変えればスパッタリング量（削れる深さ）を調整
することができる。このような方法を用いたとき、フレ
ネル・レンズ６の形状であれば加工溝は浅くてすむので
、わずかな手間で第２図の球凸レンズ７の場合よりも焦
点距離が短かいレンズを形成することができる。
ａ ｓｉｎθ、Ｙ＝ａ ｃｏｓθ（ａは振幅、θは
位相角）なる交流電圧を加えた偏向電極Ｘ、Ｙによって
イオン・ビームを走査させれば、円形にイオン・ビーム
を照射することができる。そして偏向電圧（＠幅ａ）を
変えればビーム円の半径を変化させることができ、照射
時間を変えればスパッタリング量（削れる深さ）を調整
することができる。このような方法を用いたとき、フレ
ネル・レンズ６の形状であれば加工溝は浅くてすむので
、わずかな手間で第２図の球凸レンズ７の場合よりも焦
点距離が短かいレンズを形成することができる。
これまでは、Ｇａ Ｉ ｎＰＡｓ／Ｉ ｎＰ系の発光ダ
イオードを例に説明してきたが、ＡＪＩＧａＡｓ系など
他のｍ−ｖ、ｎ−ｖｒ化合物半導体を用いた発光ダイオ
ードにも応用することができる。さらにキャップ層から
光出力を取り出す場合でも同様なので面発光レーザー等
にも応用することができる。
イオードを例に説明してきたが、ＡＪＩＧａＡｓ系など
他のｍ−ｖ、ｎ−ｖｒ化合物半導体を用いた発光ダイオ
ードにも応用することができる。さらにキャップ層から
光出力を取り出す場合でも同様なので面発光レーザー等
にも応用することができる。
以上説明したように、本発明を用いると発光面を平坦に
保ったまま、わずかな加工量で充分に焦点距離の短かい
レンズの付いた面発光ダイオードが得られる効果がある
。そしてレンズ形状の再現性が向上するばかりでなく、
レンズ周囲の電極形状も均一にできる効果がある。
保ったまま、わずかな加工量で充分に焦点距離の短かい
レンズの付いた面発光ダイオードが得られる効果がある
。そしてレンズ形状の再現性が向上するばかりでなく、
レンズ周囲の電極形状も均一にできる効果がある。
第１図は、本発明の一実施例の発光ダイオードの断面図
、第２図は従来の発光ダイオードの断面図である。 １− Ｉ ｎ Ｐ基板、２−Ｇａ１ｎＰＡｓ活性層、３
・・・ＩｎＰクラッド層、４・・・Ｇａ Ｉ ｎＰＡｓ
キャップ層、５・・・ｎ拡散部、６・・・フレネル・レ
ンズ、７・・・球凸レンズ。
、第２図は従来の発光ダイオードの断面図である。 １− Ｉ ｎ Ｐ基板、２−Ｇａ１ｎＰＡｓ活性層、３
・・・ＩｎＰクラッド層、４・・・Ｇａ Ｉ ｎＰＡｓ
キャップ層、５・・・ｎ拡散部、６・・・フレネル・レ
ンズ、７・・・球凸レンズ。
Claims (1)
- 半導体基板もしくはキャップ層から光を取り出す面発光
型発光ダイオードにおいて、発光面となる半導体基板も
しくはキャップ層に同心円状の溝を形成することによっ
て発光面をフレネル・レンズとした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 |
|---|---|---|---|
| JP63273614A JPH02119275A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63273614A JPH02119275A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02119275A true JPH02119275A (ja) | 1990-05-07 |
Family
ID=17530195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63273614A Pending JPH02119275A (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02119275A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5875205A (en) * | 1993-12-22 | 1999-02-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelectronic component and method for the manufacture thereof |
| JP2002141556A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-05-17 | Lumileds Lighting Us Llc | 改良された光抽出効果を有する発光ダイオード |
| DE10120703A1 (de) * | 2001-04-27 | 2002-10-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterchip für die Optoelektronik |
| US7026657B2 (en) | 2000-04-19 | 2006-04-11 | Osram Gmbh | High radiance led chip and a method for producing same |
| JP2009010435A (ja) * | 2001-03-30 | 2009-01-15 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 光取出率を改善するための発光デバイスにおける光学エレメントの形成 |
| JP2014165205A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59205774A (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-21 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
| JPS6184878A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-04-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光素子 |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP63273614A patent/JPH02119275A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59205774A (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-21 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
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| US10312422B2 (en) | 2000-09-12 | 2019-06-04 | Lumileds Llc | Light emitting devices with optical elements and bonding layers |
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| DE10291889B4 (de) * | 2001-04-27 | 2013-02-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterchip für die Optoelektronik |
| JP2014165205A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子及びその製造方法 |
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