JPH04162782A - 端面発光ダイオード - Google Patents
端面発光ダイオードInfo
- Publication number
- JPH04162782A JPH04162782A JP2290308A JP29030890A JPH04162782A JP H04162782 A JPH04162782 A JP H04162782A JP 2290308 A JP2290308 A JP 2290308A JP 29030890 A JP29030890 A JP 29030890A JP H04162782 A JPH04162782 A JP H04162782A
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- JP
- Japan
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- light
- layer
- electrode
- inp
- emitting diode
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- Pending
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- 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、発光ダイオード、特に、光通信や情報処理お
よび計測の分野などにおける端面発光ダイオードに関す
るものである。
よび計測の分野などにおける端面発光ダイオードに関す
るものである。
(従来の技術)
端面発光ダイオードにおいて、レーザ発振を抑制し、低
温での温度依存性を小さくすることは、最も重要な課題
であるが、従来は、第4図、第5図に示すような種々の
対策が行なわれている。
温での温度依存性を小さくすることは、最も重要な課題
であるが、従来は、第4図、第5図に示すような種々の
対策が行なわれている。
第4図は、発光部分の後方に非導波領域を設けた端面発
光ダイオードの一例を示すものであり、内部を説明する
ため、その一部を切り開いて図示した。図中、40はn
電極、41はn−工nPの基板、42はn−InPのバ
ッファ層、43は工nGaAsPの活性層、44はp−
1nPのクラッド層、45はp−InGaAsPのコン
タクト層、46はp−InPのブロック層、47はn−
InPのブロック層、48はn−InGaAsP層、4
9はp電極である。InGaASPの活性層43の後部
におけるp−InPのブロック層46、n−InPのブ
ロック層47は、非導波領域となり、InGaAsPの
活性層43がら後方へ伝搬される励起光は拡がり、後部
から出射される。
光ダイオードの一例を示すものであり、内部を説明する
ため、その一部を切り開いて図示した。図中、40はn
電極、41はn−工nPの基板、42はn−InPのバ
ッファ層、43は工nGaAsPの活性層、44はp−
1nPのクラッド層、45はp−InGaAsPのコン
タクト層、46はp−InPのブロック層、47はn−
InPのブロック層、48はn−InGaAsP層、4
9はp電極である。InGaASPの活性層43の後部
におけるp−InPのブロック層46、n−InPのブ
ロック層47は、非導波領域となり、InGaAsPの
活性層43がら後方へ伝搬される励起光は拡がり、後部
から出射される。
第5図は、後方部分にレーザ発振を抑制するための非励
起吸収領域を設けた従来の端面発光ダイオードの一部を
切り欠いて図示した斜視図である。
起吸収領域を設けた従来の端面発光ダイオードの一部を
切り欠いて図示した斜視図である。
図中、51はp電極、52はp−InPの基板、53は
n−InPのブロック層、54はp−:[nPのブロッ
ク層、55.56はp−InPのクララド層、57.5
8は工nGaAsPの活性層、59はn−InPのクラ
ッド層、60はn−工nGaAsPのコンタクト層、6
1はn電極、62はS i O2の絶縁層である。p−
InPのクラッド層55.56とInGaAsPの活性
層57゜58は、埋め込み領域の前後に同時に形成され
るものであり、前方の活性層57はn電極51とn電極
61との間に流れる電流により励起される励起領域とな
るから、前方が発光ダイオードを構成している。後方の
活性層58には電流が流れず、この部分は非励起吸収領
域となる。その中間に存在するn−InPのブロック層
53とp−InPのブロック層54とは、非導波領域を
形成しており、活性層の励起領域から後方への光を活性
層の光吸収領域へ拡散しながら伝達する。したがって、
活性層の励起領域から後方にしみ出した光は、光吸収領
域で吸収され、発振を防止することができる。
n−InPのブロック層、54はp−:[nPのブロッ
ク層、55.56はp−InPのクララド層、57.5
8は工nGaAsPの活性層、59はn−InPのクラ
ッド層、60はn−工nGaAsPのコンタクト層、6
1はn電極、62はS i O2の絶縁層である。p−
InPのクラッド層55.56とInGaAsPの活性
層57゜58は、埋め込み領域の前後に同時に形成され
るものであり、前方の活性層57はn電極51とn電極
61との間に流れる電流により励起される励起領域とな
るから、前方が発光ダイオードを構成している。後方の
活性層58には電流が流れず、この部分は非励起吸収領
域となる。その中間に存在するn−InPのブロック層
53とp−InPのブロック層54とは、非導波領域を
形成しており、活性層の励起領域から後方への光を活性
層の光吸収領域へ拡散しながら伝達する。したがって、
活性層の励起領域から後方にしみ出した光は、光吸収領
域で吸収され、発振を防止することができる。
しかしながら、このような従来の端面発光ダイオードに
おいては、活性層の励起領域から後方にしみ出した光の
吸収を十分にするためには、光吸収領域の長さを長くす
る必要があり、発光ダイオードの素子寸法が大きくなる
という問題がある。
おいては、活性層の励起領域から後方にしみ出した光の
吸収を十分にするためには、光吸収領域の長さを長くす
る必要があり、発光ダイオードの素子寸法が大きくなる
という問題がある。
また、端面発光ダイオードは、温度特性にも問題がある
。第6図は、端面発光ダイオードの温度特性の一例を示
すもので、横軸がケース温度、縦軸が相対光出力である
。図からもわかるように、特に、低温領域での温度依存
性が大きく、0°C付近では、−3%/℃程度にも達し
、この値は、通常の表面発光ダイオードの光出力の温度
依存性が、−〇、5%/℃程度であるのに比べると、非
常に大きいものである。
。第6図は、端面発光ダイオードの温度特性の一例を示
すもので、横軸がケース温度、縦軸が相対光出力である
。図からもわかるように、特に、低温領域での温度依存
性が大きく、0°C付近では、−3%/℃程度にも達し
、この値は、通常の表面発光ダイオードの光出力の温度
依存性が、−〇、5%/℃程度であるのに比べると、非
常に大きいものである。
この対策として、自動光出力制御をすることが考えられ
るが、第4図や第5図で説明したように、励起領域の後
方に、非励起領域や非導波領域を設けているため、活性
層の励起領域から後方にしみ出した光がここで吸収され
、また広がってしまい、後方端面から出射する光の強度
が非常に弱くなる。
るが、第4図や第5図で説明したように、励起領域の後
方に、非励起領域や非導波領域を設けているため、活性
層の励起領域から後方にしみ出した光がここで吸収され
、また広がってしまい、後方端面から出射する光の強度
が非常に弱くなる。
したがって、後方出射光をフォトダイオードでモニタし
、出力制御するということは困難である。
、出力制御するということは困難である。
(発明が解決しようとする課題)
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単
な構成で、活性層から後方へしみ出した光を十分に吸収
することができ、また、光出力のモニタもできる端面発
光ダイオードを提供することを目的とするものである。
な構成で、活性層から後方へしみ出した光を十分に吸収
することができ、また、光出力のモニタもできる端面発
光ダイオードを提供することを目的とするものである。
(課題を解決するための手段)
本発明は、端面発光ダイオードにおいて、その後方に傾
斜した反射面を形成するとともに、上層あるいは下層に
、受光素子として機能する層構造を形成し、後方出射光
を前記反射面により前記受光素子に入射させるようにし
たことを特徴とするものである。
斜した反射面を形成するとともに、上層あるいは下層に
、受光素子として機能する層構造を形成し、後方出射光
を前記反射面により前記受光素子に入射させるようにし
たことを特徴とするものである。
(作 用)
本発明は、端面発光ダイオードの後方に、傾斜した反射
面が形成されるとともに、上層あるいは下層に、受光素
子として機能する層構造が形成されている。発光ダイオ
ードの活性層の励起領域から後方にしみ出した光は、前
記反射面により反射して、上層あるいは下層に形成され
た受光素子に入射され、その光吸収層で吸収される。こ
のとき発生した電子、正孔対は、上下電極間に印加され
た逆バイアス電圧により電流として取り出され、発光部
における発光強度のモニタとして利用することができる
。
面が形成されるとともに、上層あるいは下層に、受光素
子として機能する層構造が形成されている。発光ダイオ
ードの活性層の励起領域から後方にしみ出した光は、前
記反射面により反射して、上層あるいは下層に形成され
た受光素子に入射され、その光吸収層で吸収される。こ
のとき発生した電子、正孔対は、上下電極間に印加され
た逆バイアス電圧により電流として取り出され、発光部
における発光強度のモニタとして利用することができる
。
(実施例)
第1図は、本発明の端面発光ダイオードの一実施例を説
明するためのもので、同図(A)は、発光側端面の正面
図、同図(B)は、活性領域に沿った側断面図である。
明するためのもので、同図(A)は、発光側端面の正面
図、同図(B)は、活性領域に沿った側断面図である。
図中、11はn工電極、12はn−InPの基板、13
はn−InPのバッファ層、14はn−−InGaAs
の光吸収層、15はp−InPのコンタクト層、16は
n−InPの電流ブロック層、17はp−InPの電流
ブロック層、18はp−InPのクラッド層、19はI
nGaAsPの活性層、20はp−InPの層、21は
n−InPのクラッド層、22はn−InGaAsPの
コンタクト層、23はn2電極、24はp電極、25は
反射面である。
はn−InPのバッファ層、14はn−−InGaAs
の光吸収層、15はp−InPのコンタクト層、16は
n−InPの電流ブロック層、17はp−InPの電流
ブロック層、18はp−InPのクラッド層、19はI
nGaAsPの活性層、20はp−InPの層、21は
n−InPのクラッド層、22はn−InGaAsPの
コンタクト層、23はn2電極、24はp電極、25は
反射面である。
第1図の端面発光ダイオードの製造方法を、第2図によ
り説明する。
り説明する。
■ 第2図(A)に示すように、第1回目の結晶成長に
より、n−In、Pの基板12上に、受光素子としての
機能を持たせるためのn−InPのバッファ層13.r
r −InGaAsの光吸収層14、p−InPのコン
タクト層15を、そして、その上に、発光素子のための
n−InPの電流ブロック層16、p−InPの電流ブ
ロック層17を、最後に、矢尻型の埋め込み溝の形成の
ためのInGaAsPのマスク層26を順に成長する。
より、n−In、Pの基板12上に、受光素子としての
機能を持たせるためのn−InPのバッファ層13.r
r −InGaAsの光吸収層14、p−InPのコン
タクト層15を、そして、その上に、発光素子のための
n−InPの電流ブロック層16、p−InPの電流ブ
ロック層17を、最後に、矢尻型の埋め込み溝の形成の
ためのInGaAsPのマスク層26を順に成長する。
結晶成長法は、液相エピタキシャル成長(LPE)法が
一般的であるが、気相エピタキシャル成長(VPE、M
OCVD)法等、適宜の方法を用いることができる。
一般的であるが、気相エピタキシャル成長(VPE、M
OCVD)法等、適宜の方法を用いることができる。
■ その上に、エツチングマスクとしてSiO□を着膜
し、フォトリソグラフィーの手法によりバターニングし
た後、埋め込み溝を形成する部分の3102を除去した
後、第2図(B)に示すように、InGaAsPマスク
層26によるマスクパターンを作成し、これに塩酸系の
エツチング液を用いて、第2図(C)に示すように、p
−InPの電流ブロック層17、n−InP電流ブロッ
ク層16をエツチングし、矢尻型の埋め込み溝を形成し
、S i O2を除去する。結晶の<011>方向に溝
を形成するから、溝は矢尻型になる。
し、フォトリソグラフィーの手法によりバターニングし
た後、埋め込み溝を形成する部分の3102を除去した
後、第2図(B)に示すように、InGaAsPマスク
層26によるマスクパターンを作成し、これに塩酸系の
エツチング液を用いて、第2図(C)に示すように、p
−InPの電流ブロック層17、n−InP電流ブロッ
ク層16をエツチングし、矢尻型の埋め込み溝を形成し
、S i O2を除去する。結晶の<011>方向に溝
を形成するから、溝は矢尻型になる。
■ 次に、第2図(D)に示すように、第2回目の結晶
成長を行ない、形成された埋め込み溝内に、p−InP
のクラッド層18、工nGaAsPの活性層19を順次
成長する。埋め込み溝の両側に形成されたp−InPの
層20は、p−InPのクラッド層18と同時に形成さ
れた層である。InGaAsPの活性層19と同じ層が
p−InPの層20の上にも形成されるが、薄いので、
図示を省略した。さらに、その上に、n−InPのクラ
ッド層21、n−InGaAsPのコンタクト層22を
成長させる。
成長を行ない、形成された埋め込み溝内に、p−InP
のクラッド層18、工nGaAsPの活性層19を順次
成長する。埋め込み溝の両側に形成されたp−InPの
層20は、p−InPのクラッド層18と同時に形成さ
れた層である。InGaAsPの活性層19と同じ層が
p−InPの層20の上にも形成されるが、薄いので、
図示を省略した。さらに、その上に、n−InPのクラ
ッド層21、n−InGaAsPのコンタクト層22を
成長させる。
■ さらに、Sighを着膜し、フォトリソグラフィー
の手法を用いてバターニングし、後方部分をp−InP
のコンタクト層15までをエツチングする。このとき、
エツチング液として、塩酸系のものを使用することによ
り、水平とのなす角θがおよそ54°となる斜面が形成
され、反射面25となる。この面に、例えば、Auのよ
うな金属膜を蒸着などにより形成してもよい。
の手法を用いてバターニングし、後方部分をp−InP
のコンタクト層15までをエツチングする。このとき、
エツチング液として、塩酸系のものを使用することによ
り、水平とのなす角θがおよそ54°となる斜面が形成
され、反射面25となる。この面に、例えば、Auのよ
うな金属膜を蒸着などにより形成してもよい。
その後、n工電極11、n2電極23、p電極24を形
成し、最後に、ウェハから各素子にへき関して、端面に
図示しない反射防止膜を形成して、第2図(E)に示す
端面発光ダイオードが完成する。なお、第2図(E)に
おいては、右半分の一部を切断した斜面図として図示し
た。
成し、最後に、ウェハから各素子にへき関して、端面に
図示しない反射防止膜を形成して、第2図(E)に示す
端面発光ダイオードが完成する。なお、第2図(E)に
おいては、右半分の一部を切断した斜面図として図示し
た。
動作について説明する。
前方の領域は、発光ダイオードとして動作する。
すなわち、n1電極11とn2電極23との間に印加さ
れた電圧により、n2電極23の下は励起領域となり、
InGaAsPの活性層19が励起されて発光する。活
性層の後方のn2電極23が設けられていない領域は、
非励起吸収領域である。
れた電圧により、n2電極23の下は励起領域となり、
InGaAsPの活性層19が励起されて発光する。活
性層の後方のn2電極23が設けられていない領域は、
非励起吸収領域である。
励起領域から後方にしみ出した光は、非励起吸収領域を
介して後方の反射面25で下方に反射され、n−−In
GaAsの光吸収層14で吸収される。
介して後方の反射面25で下方に反射され、n−−In
GaAsの光吸収層14で吸収される。
光の吸収により発生した電子・正孔対は、n1電極11
とp電極24との間に印加された逆バイアス電圧により
電流として取り8される。
とp電極24との間に印加された逆バイアス電圧により
電流として取り8される。
第3図は、第1図の端面発光ダイオードの等両回路を示
すものであり、発光部であるLED部分と受光部である
PD部分が並列に接続され、光結合しているから、PD
部分からの電流を、LED部分における発光強度のモニ
タとして利用することができ、自動8力制御回路の入力
電流とすることにより、温度変化等による出力変動を保
証して、安定した光出力を得ることができる。
すものであり、発光部であるLED部分と受光部である
PD部分が並列に接続され、光結合しているから、PD
部分からの電流を、LED部分における発光強度のモニ
タとして利用することができ、自動8力制御回路の入力
電流とすることにより、温度変化等による出力変動を保
証して、安定した光出力を得ることができる。
なお、上述した実施例は、n型基板を用いた場合につい
て説明したが、p型基板を用いることができることは勿
論である。また、InGaAsP系に限らず、他の系の
ものに本発明を適用することができる。
て説明したが、p型基板を用いることができることは勿
論である。また、InGaAsP系に限らず、他の系の
ものに本発明を適用することができる。
また、矢m型の埋め込み溝の端面発光ダイオードについ
て説明したが、■溝のものや、最初に活性層を形成し、
後で周辺を埋め込むBH(Buried Heter
o)型にも適用することができる。電流の通路を工夫す
ることにより、上方に受光素子部分を積層することも可
能である。
て説明したが、■溝のものや、最初に活性層を形成し、
後で周辺を埋め込むBH(Buried Heter
o)型にも適用することができる。電流の通路を工夫す
ることにより、上方に受光素子部分を積層することも可
能である。
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、レー
ザ発振を十分に抑制でき、自動出力制御を行なうことが
できる端面発光ダイオードを提供できる効果がある。
ザ発振を十分に抑制でき、自動出力制御を行なうことが
できる端面発光ダイオードを提供できる効果がある。
また、1つの基板上に発光素子部分と受光素子部分とが
形成されるから、両者の位置合わせの必要もなく、実装
が簡単にでき、下方または上方に受光素子が設けらるか
ら、受光素子を後方に設けた場合に比べて素子長を短く
でき、製造コストを低下できる効果もある。
形成されるから、両者の位置合わせの必要もなく、実装
が簡単にでき、下方または上方に受光素子が設けらるか
ら、受光素子を後方に設けた場合に比べて素子長を短く
でき、製造コストを低下できる効果もある。
第1図は、本発明の端面発光ダイオードの一実施例を説
明するためのもので、同図(A)は、発光側端面の正面
図、同図(B)は、活性領域に沿った側断面図、第2図
は、第1図の端面発光ダイオードの製造工程の説明図、
第3図は、第1図の端面発光ダイオードの等価回路図、
第4図、第5図は、従来例の端面発光ダイオードの一部
を切り欠いて図示した斜視図、第6図は、端面発光ダイ
オードの温度特性を示す線図である。 1l−n1電極、12−n−InPの基板、13・・・
n−InPのバッファ層、14・・・n−−InGaA
sの光吸収層、15・・・p−InPのコンタクト層、
16・・・n−4nPの電流ブロック層、17・・・p
−InPの電流ブロック層、18・・・p−InPのク
ラッド層、19・・・InGaAsPの活性層、20
・p −I n Pの層、21・n−工nPのクラッド
層、22・・・n−InGaAsPのコンタクト層、2
3・・・n2電極、24・・・p電極、25・・・反射
面。 特許出願人 株式会社島津製作所
明するためのもので、同図(A)は、発光側端面の正面
図、同図(B)は、活性領域に沿った側断面図、第2図
は、第1図の端面発光ダイオードの製造工程の説明図、
第3図は、第1図の端面発光ダイオードの等価回路図、
第4図、第5図は、従来例の端面発光ダイオードの一部
を切り欠いて図示した斜視図、第6図は、端面発光ダイ
オードの温度特性を示す線図である。 1l−n1電極、12−n−InPの基板、13・・・
n−InPのバッファ層、14・・・n−−InGaA
sの光吸収層、15・・・p−InPのコンタクト層、
16・・・n−4nPの電流ブロック層、17・・・p
−InPの電流ブロック層、18・・・p−InPのク
ラッド層、19・・・InGaAsPの活性層、20
・p −I n Pの層、21・n−工nPのクラッド
層、22・・・n−InGaAsPのコンタクト層、2
3・・・n2電極、24・・・p電極、25・・・反射
面。 特許出願人 株式会社島津製作所
Claims (1)
- 端面発光ダイオードにおいて、その後方に傾斜した反
射面を形成するとともに、上層あるいは下層に、受光素
子として機能する層構造を形成し、後方出射光を前記反
射面により前記受光素子に入射させるようにしたことを
特徴とする端面発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290308A JPH04162782A (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 端面発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290308A JPH04162782A (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 端面発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04162782A true JPH04162782A (ja) | 1992-06-08 |
Family
ID=17754427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2290308A Pending JPH04162782A (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 端面発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04162782A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08181350A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-12 | Nec Corp | 半導体光集積素子 |
-
1990
- 1990-10-26 JP JP2290308A patent/JPH04162782A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08181350A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-12 | Nec Corp | 半導体光集積素子 |
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