JPH04294591A - 高密度、個別アドレス可能型表面発光半導体レーザー／発光ダイオードアレイ - Google Patents

高密度、個別アドレス可能型表面発光半導体レーザー／発光ダイオードアレイ

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JPH04294591A
JPH04294591A JP3343627A JP34362791A JPH04294591A JP H04294591 A JPH04294591 A JP H04294591A JP 3343627 A JP3343627 A JP 3343627A JP 34362791 A JP34362791 A JP 34362791A JP H04294591 A JPH04294591 A JP H04294591A
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dbr
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light
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JP3343627A
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Robert L Thornton
ロバート・エル・ソーントン
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Original Assignee
Xerox Corp
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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】
【０００１】本発明は表面発光型半導体レーザー／発光
ダイオード構造に関するもので、より詳細には、個別ア
ドレス可能な独立発光ダイオード素子を備えた高密度表
面発光型半導体構造に関するものである。
【０００２】間隔を詰めた、または高密度な個別アドレ
ス可能なレーザーおよび発光ダイオード（ＬＥＤ）発光
源を製造できる能力は多くの応用分野、例えば光学ディ
スク技術、レーザー印刷並びに走査、光学的相互接続、
及び光ファイバー通信などで重要である。
【０００３】個別には、半導体発光ダイオードおよび半
導体レーザーはこれらの応用の幾つかで不十分な出力を
有することがある。半導体発光ダイオードまたは半導体
レーザーのアレイを使って出力を向上させ、並列処理を
行ない、また光学システム設計を単純化することができ
る。アレイの発光素子相互間で良好な光学的配列状態を
提供しまたこれを保持し、さらに関連するアセンブリー
を最小限に押えるため、アレイは発光素子が単一の半導
体基板上に存在するように製造される。
【０００４】このようなアレイにおける問題の一つは、
個々の発光素子間の電気的および光学的絶縁の維持であ
る。もう一つの問題は、基板内の発光素子密度を素子間
隔を詰めることで向上させながらも絶縁状態を保ち、熱
放散の問題を回避し、さらにこれらの素子の正確な配列
を提供することである。
【０００５】もう一つの問題点はアレイ内部の個々の発
光素子各々に独立してアドレスできるようにすることで
ある。発光素子は高密度化するほど相互の間隔が狭まる
ので、単独で、個別に、また独立して個々の素子に発光
させることが徐々に困難になる。
【０００６】典型的なレーザーおよびＬＥＤ発光源はこ
れまで端部発光型だった。光は半導体層のモノリシック
構造端部から放射される。これに代る製造方法は表面発
光型で、この場合光は半導体層のモノリシック構造表面
から放射される。
【０００７】表面放射型半導体発光源は端部放射型に対
して幾つかの潜在的利点を有している。表面放射型の発
光面積は端部放射型のそれより広く、そのため表面放射
型により生成される出力は端部放射型のそれより大きい
。光の放射を起こすために必要とされる電力も端部放射
型より表面放射型の方が少ない。表面放射型ＬＥＤは発
光領域が広いことにより端部放射型ＬＥＤより高効率で
ある。表面放射型レーザーの製造が端部放射型レーザー
の製造より簡単にできるのは端部放射において必要とさ
れる劈開と鏡面透過が不要なためである。
【０００８】よって、本発明の目的は単一基板上に表面
放射型光源の高密度アレイを提供することである。
【０００９】本発明のさらなる目的はこの高密度アレイ
中にある個々のレーザーまたは発光ダイオード素子に対
し個別にアドレスする手段を提供することである。
【００１０】本発明に従うと、高密度表面放射型半導体
ＬＥＤアレイは第１の禁制帯層および一方の荷電の基板
、活動層、第２の禁制帯層および反対の荷電の端子層よ
りなる。端子層から第１の伝導層へ通して広がる拡散領
域はこの間で光学的空洞を形成する。各拡散領域に整列
している端子層上の個々の端子に光学的空洞を通して基
板上の端子へ電流を注入することにより光学的空洞内の
活動層から端子層の表面を通して光の放射が起こる。
【００１１】第１の禁制帯層は分散型ブラッグレフレク
タ（ＤＢＲ）で置き換え、増光型ＬＥＤアレイを形成す
ることができる。両方の禁制帯層をＤＢＲで置き換えて
レーザーアレイを形成することができる。第１の禁制帯
層を分散型ブラッグレフレクタ（ＤＢＲ）で置き換え、
さらに誘電性反射スタックを端子層に形成してレーザー
アレイを形成することができる。
【００１２】他の特徴および利点と本発明の一層の理解
は添付の図面を参照した以下の詳細な説明および請求項
を参照することにより明らかになるであろう。
【００１３】図１は本発明に従って製造した高密度で個
別アドレス可能な表面放射型半導体ＬＥＤアレイの模式
的側面図である。
【００１４】図２は図１のＬＥＤアレイの模式的上面図
である。
【００１５】図３は本発明に従って製造した高密度、個
別アドレス可能で表面放射型半導体ＬＥＤアレイの別の
実施例の模式的上面図である。
【００１６】図４は本発明に従って製造した増光型、高
密度、個別アドレス可能な表面放射型のＤＢＲ付き半導
体ＬＥＤアレイの模式的横断面図である。
【００１７】図５は本発明に従って製造した高密度で個
別アドレス可能な表面放射型半導体レーザーアレイの別
の実施例の模式的横断面図である。
【００１８】図６は本発明に従って製造した高密度で個
別アドレス可能な表面放射型の誘電性反射スタック付き
半導体レーザーアレイの別の実施例の模式的横断面図で
ある。
【００１９】ここで図１を参照すると、本発明の高密度
で独立アドレス可能な表面放射型半導体発光ダイオード
（ＬＥＤ）アレイ１０が図示されている。
【００２０】ＬＥＤアレイ１０はｎ型Ａｌｘ　Ｇａ１−
ｘ　Ａｓの第１の禁制帯層１４をエピタキシャル被覆し
た基板１２、光波生成および放散を行うための不純物を
添加していないＧａＡｓの活動層、ｘ＝または≠ｙであ
るｐ型Ａｌｙ　Ｇａ１−ｙ　Ａｓの第２の禁制帯層、お
よびｐ型ＧａＡｓの端子層２０よりなる。活動層１６の
半導体材料のバンドギャップ幅は狭くなければならず、
その一方で、禁制帯層１４および１８の半導体材料はバ
ンドギャップが広い必要がある。第２の禁制帯層１８お
よび端子層２０もまた不必要な抵抗を生じない程度にで
きる限り低い不純物拡散レベルを有する必要があり、こ
れによって活動層内で生成される光に対し各層が透明と
なる。その一方基板は電気電導度を向上させるため充分
に不純物が添加されるべきである。
【００２１】第２の禁制帯層１８および端子層２０はど
ちらもｐ型荷電しているため、活動層からＬＥＤアレイ
のこの側をＬＥＤアレイのｐ型面と呼ぶ。同様に、第１
の禁制帯層１４および基板１２はどちらもｎ型であるの
で、活動層からＬＥＤアレイのこの側をＬＥＤアレイの
ｎ型面と呼ぶ。
【００２２】活動層は、選択するなら不純物拡散なしま
たはｐ型拡散またはｎ型拡散であるか、ＧａＡｓ、Ａｌ
ｙ　Ｇａ１−ｙ　Ａｓまたは（　Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　
）０．５　Ｉｎ０．５　Ｐ、または比較的薄い従来から
の二重ヘテロ構造（ＤＨ）活動層、またはＧａＡｓまた
はｙが極めて小さくかつｙ＜ｘであるＡｌｙ　Ｇａ１−
ｙ　Ａｓ単一量子井戸、またはｙ＜ｘであるＧａＡｓお
よびＡｌｙＧａ１−ｙ　Ａｓの重層のような多重量子井
戸超越格子またはＢ＜ｗ＜ｘであるＡｌｗ　Ｇａ１−ｗ
　ＡｓおよびＡｌＢ　Ｇａ１−Ｂ　Ａｓの重層とＢ＜ｗ
＜ｚであるｐ−Ａｌｚ　Ｇａ１−ｚ　Ａｓの第２の禁制
帯層、または分離禁制帯層洞内の分離単一または多重量
子井戸構造でもよい。
【００２３】従来の技術で周知のように、ＬＥＤアレイ
１０のエピタキシャル成長は分子ビームエキタクシー（
ＭＢＥ）または有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）によっ
て起こる。基板１２は１００ミクロン厚であり得る。 禁制帯層１４および１８は各々が０．１ないし１ミクロ
ンの範囲の厚みを有してよい。活動層１６は５０ないし
３００ナノメートルの厚みを有する従来からの薄層か、
または３から５０ナノメートルの厚みであり得る量子井
戸の超越格子構造よりなることもある。端子層は１００
ないし１０００オングストロームの範囲の厚みであり得
る。
【００２４】希望する拡散または元素移植／焼結技術を
もたらすための従来の重層技術および拡散／不純物移植
がある。ここから先の説明は不純物により惹起される拡
散に限定される。しかし、これらのほかの技術および元
素拡散または移植が同等に応用可能である点は銘記すべ
きことである。
【００２５】エピタキシャル成長の完了時点で、端子層
２０の上面２２に半導体構造の領域を拡散を惹起する不
純物に露出する開口部を有するＳｉ３　Ｎ４　のマスク
を作成する。このマスクは円形、楕円形、正方形、並行
四辺形、台形、三角形、または器包する形状または寸法
であり得るＬＥＤを形成することになる非露出領域を保
護するものである。
【００２６】発光領域はまず高濃度ｎ型不純物、例えば
シリコンなどをマスクを通して露出している半導体構造
の領域に選択的に拡散させる。他のｎ型不純物元素とし
てはゲルマニウム（Ｇｅ）やセレン（Ｓｎ）がある。
【００２７】Ｓｉ３　Ｎ４　のマスク内の開口内にシリ
コン層が形成され、その後Ｓｉ３　Ｎ４　の層でさらに
被覆される。シリコンの拡散は約８５０℃の温度で、ま
た充分に長い期間、例えば７ないし８時間これを保持す
ることで完了し、端子層２０、第２の禁制帯層１８、お
よび活動層１６に浸透し、また部分的には第１の禁制帯
層１４にも浸透する。
【００２８】ｐ型ＧａＡｓの端子層２０を通して活動層
１６および禁制帯層１４と１８へのシリコン拡散により
活動層１６および禁制帯層１４および１８内でＧａとＡ
ｌが混和され、それによってｎ型不純物の惹起する拡散
層２４が形成される。ＬＥＤアレイの処理はＬＥＤアレ
イの一方の側、ｐ型側からだけで完了する。
【００２９】不純物による拡散段階の完了時点で、上面
２２を通してのプロトン移植によって電気的絶縁領域２
６が拡散領域２４内に形成され、ＬＥＤ発光領域の電気
的絶縁レベルが得られることでここの発光領域各々に独
立してアドレスが可能になる。
【００３０】半導体ＬＥＤアレイ内の拡散領域２４の間
には端子層２０の比較山部分、第２の禁制帯層１８、活
動層１６、および第１の禁制帯層１４からなるＬＥＤ発
光領域がある。拡散領域は光学的および電気的に発光領
域と絶縁また分離されている。発光領域は禁制帯層によ
って縦方向に形状が規定され、横方向には拡散層の形状
を有している。
【００３１】標準の科学的エッチング手段または他の技
術を用いてＣｒ−ＡｕまたはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕの金属端
子３０が端子層２０の上面２２に形成される。各端子は
各拡散領域２４に整列している。各端子は各拡散領域の
電気的絶縁領域２６に部分的に整列しているかまたは整
列していない。図において、端子は環状の形状をしてい
るが、断面でみると非拡散端子層２０および下のＬＥＤ
発光領域２８を包囲している。端子３０はＬＥＤアレイ
のｐ型側にあることからｐ端子と称される。
【００３２】基板１２の底面３２も合金化Ａｕ−Ｇｅ、
さらにＣｒ−ＡｕまたはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕによって金属
被覆され、基板端子３４を形成する。基板端子は全ての
拡散領域の下の基板の底面全体を被覆し、接地電位にあ
る。基板端子３４はＬＥＤアレイのｎ極にあることから
ｎ型端子とも称される。
【００３３】電流はｐ端子３０およびｎ型端子３４の間
に注入され、ｐ型禁制帯層１８およびｎ型禁制帯層１４
によるｐ−ｎ結合に正のバイアスをかけ、活動層１６に
発光領域２８から発光させる。電流はＬＥＤ発光領域と
実質的に並行して注入され個々の発光領域のｐ型端子３
０、ｐ型端子層２０、ｐ型禁制帯層１８、活動層１６を
通ってｎ型禁制帯層１４に拡散し、基板１２へ進入して
ｎ型端子３４から出て行く。
【００３４】接地またはｎ型端子は全ての発光領域で共
通であるが、各発光領域またはＬＥＤ素子はｐ端子を通
して全てのほかの素子とは独立してバイアスのかかって
いるｐ−ｎ接合を含んでいる。各ｐ端子は接地から見て
正にバイアスされているので、電流は各ｐ端子から接地
方向にのみ流れる。電気的絶縁領域および拡散領域はあ
らゆる単一ｐ端子が隣接発光領域を発光させないように
している。異なるｐ接点間に電流が流れないのはアドレ
スしたｐ端子と隣接するｐ端子の間にある全ての微小電
位差が隣接するｐ端子において逆電圧に相応するためで
ある。
【００３５】発光装置表面３６を通して光が放射され、
実質的に端子層２０の上面２２に垂直であるので、ＬＥ
Ｄアレイ１０は表面放射型ＬＥＤである。基板１２と基
板端子３０の厚みが光学的空洞からＬＥＤアレイのｎ側
を通して発光するのを防止している。
【００３６】発光装置表面領域の形状および結果的に放
射される光は、円形、楕円、正方形、平行四辺形、台形
、三角形、またはあらゆる希望の寸法または形状であり
得るＬＥＤ発光領域の形状によって規定される。本図に
おいて、断面図では発光装置表面が環状のｐ端子によっ
て囲まれる円形をしている。放射光自体は連続波または
パルスのいずれかである。
【００３７】一般に、ＬＥＤアレイ１０の動作電流は１
０ミリアンペアで、その出力は個々の発光素子当たり約
３０マイクロワットである。
【００３８】ｐ型ＧａＡｓ端子層２０は化学的エッチン
グまたは他の手段によってＬＥＤ発光領域の発光素子表
面領域３６から除去することができ、その直下の第２の
禁制帯層１８を露出して発光を容易にできる。発光装置
表面領域は薄層（３０ナノメートル）のＡｌ２　Ｏ３　
などの反射防止コーティングを施すことが可能で、発光
を容易にできる。
【００３９】図２は図１のＬＥＤアレイの上面図で、端
子層の上面２２とＬＥＤ発光領域の円形の発光表面領域
３６の直線形アレイが示されている。ここで光は環状の
ｐ型端子３０内の端子層表面を通して放射される。ｐ型
端子の円形環は端子ストリップ３８によって電力パッド
４０に接続され、個々のＬＥＤ素子各々に電流を供給し
、個々のＬＥＤ素子を個別にまた独立してアドレスしう
るようにしている。端子ストリップおよび接続されてい
る電力パッドは端子層の上面と同一の面に沿っている。 端子ストリップおよび電力パッドは同時に、そしてｐ型
端子と同じ手段で、または従来の技術で公知の別の手段
によって形成し得る。
【００４０】電気的絶縁領域２６はこれも図において破
線として示されているように環状の形状をしており、環
状のｐ型端子および円形の発光表面領域を取り囲んでい
る。端子ストリップは絶縁領域をまたいで配置され電流
が電力パッドからｐ型端子へと流れることができる。
【００４１】円形の放射領域表面の直径約１ミクロンに
対し、個々のＬＥＤ素子の一つの中心４４から隣のＬＥ
Ｄ素子の中心４４までの間隔４２は、放射表面領域から
測定すると約２．５ないし３ミクロンで、アレイ内に高
密度でＬＥＤを配置している。不純物による拡散で個々
のＬＥＤ素子の中心間隔は正確にとられている。
【００４２】円形の放射表面領域、環状のｐ型端子およ
び電気的絶縁領域、および直線的配置の放射表面領域は
単なる図解例である。図３に示したように、放射表面領
域４６は楕円形としてフィンガーｐ型端子ストリップ４
８で電力パッド５０に接続することが可能である。フィ
ンガー端子は放射表面領域の一方の側にのみ、また方形
の電気的絶縁領域５２（破線部分）内に有すればよい。 フィンガー端子および電力パッドは端子層５４の同一側
面に存在する必要はない。
【００４３】円環状端子に対してフィンガー端子を使用
した場合、一つの独立ＬＥＤ素子から次の独立ＬＥＤ素
子までの間隔は約２ミクロンである。同様に、図にある
ごとく互い違いの、またはオフセットのある放射表面領
域のアレイでも高密度ＬＥＤ素子を作成できる。
【００４４】放射表面領域の形状は、円形、楕円形、方
形、平行四辺形、台形、三角形、またはあらゆる希望の
形状または寸法をとり得るＬＥＤ発光領域の形状によっ
て決定される。電気的絶縁領域もあらゆる形状が可能で
、ｐ型端子と同一形状である必要はない。電気的絶縁領
域はその辺縁部が重複してよい。
【００４５】ｐ型端子は放射表面領域の形状に従っても
、またはその形状に従わなくても、または放射表面領域
の形状の周囲と単に接触するだけでもよい。ｐ型端子が
拡散領域と接触する電気的絶縁領域内に存在するのが唯
一実用的な配置である。ｐ型端子、ストリップ端子およ
びそれに接続した電力パッドは半導体技術において公知
のように端子層上にパターン配置することができる。
【００４６】ｐ型端子用駆動回路および必要なボンディ
ングパッドは図示していないがシリコンチップ上に作成
してＬＥＤアレイの上面と延面に配置できる。シリコン
チップはＬＥＤアレイからの発光に対して光学的に透明
であるかまたはチップ上にエッチングによって適切な孔
または溝を有して光の伝達ができるのがよい。さらに、
電気的駆動回路は半導体ＬＥＤアレイ上に形成するかま
たは分離してアレイと隣接させるかまたは半導体アレイ
の基板内に作成することが可能である。
【００４７】図４の増光型ＬＥＤアレイ５６は図１のＬ
ＥＤアレイ１０と同一構造であるが、図１のｎ型禁制帯
層１４が図４で分散型ブラッグレフレクタ（ＤＢＲ）５
８に置き換えられている点が異なる。
【００４８】つまり、ＬＥＤアレイ５６は、ｘ≠ｙであ
るｎ型Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　とｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙ　
ＡＳの重層によるｎ型ＤＢＲ５８をエピタキシャル生成
したｎ型ＧａＡｓ基板６０、光波生成および伝播を行う
ための不純物添加していないＧａＡｓの活動層６２、ｚ
≠ｘまたはｙであるｐ型Ａｌｚ　Ｇａ１−ｚ　Ａｓの禁
制帯層６４、およびｐ型ＧａＡｓの端子層６６よりなる
。
【００４９】ｎ型不純物により惹起された拡散領域６８
は増光型ＬＥＤアレイ５６内に形成され、部分的に端子
層６６、ｐ型禁制帯層６４、活動層６２およびｎ型ＤＢ
Ｒ５８へと延在する。電気的絶縁領域７０は拡散領域６
８内に端子層６６の上面７２を通して形成される。ｐ型
端子７４は端子層６６上に各拡散領域６８と整列して形
成され、またｎ型端子７６は基板６０上に形成される。
【００５０】増光型ＬＥＤアレイ５６内の拡散領域６８
の間には増光型ＬＥＤ発光領域７８があり、これは端子
層６６の非拡散部分、ｐ型禁制帯層６４、活動層６２お
よびｎ型ＤＢＲ５８よりなる。ｎ型ＤＢＲは可能な限り
同等な反射率を有するように製作されている。
【００５１】光は放射表面領域８０を通して、実質的に
は端子層６６の上面７２に垂直に放射される。ｎ型ＤＢ
Ｒは光学的空洞からＬＥＤアレイのｐ極側の表面を通り
ＬＥＤアレイ裏面のｎ極側に向かって放射される光を反
射する。これによりＬＥＤアレイの放射光量を増加させ
ている。
【００５２】一般的に増光型ＬＥＤアレイ５６の動作電
流は１０ミリアンペア程度で、その出力は約６０マイク
ロワットである。
【００５３】図５において、レーザーアレイ８２は図４
の増光型ＬＥＤアレイ５６と同一の構造を有しているが
、図４のｐ型禁制帯層が図５では分散型ブラッグレフレ
クタ（ＤＢＲ）によって置き換えられ、また図４で光波
生成および伝播を行う活動層が図５ではレーザー生成条
件下で光波生成および伝播を行うための活動層に置き換
えられている点が異なる。
【００５４】つまりレーザーアレイ８２はｘ≠ｙである
ｎ型Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓとｎ型Ａｌｙ　Ｇａ１−
ｙ　Ａｓの重層によるｎ型ＤＢＲ９０をエピタキシャル
生成したｎ型ＧａＡｓ基板８８、レーザー発振条件下で
光波生成および伝播を行うための不純物添加していない
ＧａＡｓの活動層８６、ａ≠ｂであるｐ型Ａｌａ　Ｇａ
１−ａ　Ａｓとｐ型Ａｌｂ　Ｇａ１−ｂ　Ａｓの重層に
よるｐ型ＤＢＲ８４、およびｐ型ＧａＡｓの端子層９２
よりなる。
【００５５】ｎ型不純物により惹起された拡散領域９４
はレーザーアレイ８２内に形成され、部分的に端子層９
２、ｐ型ＤＢＲ８４、活動層８６およびｎ型ＤＢＲ９０
を通して延在する。電気的絶縁領域９６は拡散領域９４
内に端子層９２の上面９８を通して形成される。ｐ型端
子１００は端子層９２上に各拡散領域９４と整列して形
成され、さらにｎ型端子１０２は基板８８上に形成され
る。
【００５６】レーザーアレイ８２内の拡散領域９４の間
にはレーザー光学的空洞領域１０４があり、これは端子
層９２の非拡散部分、ｐ型ＤＢＲ８４、活動層８６およ
びｎ型ＤＢＲ９０よりなる。ｎ型ＤＢＲは可能な限り同
等な反射率を有するように製作されているが、ｐ型ＤＢ
Ｒは反射鏡に近いがｎ型ＤＢＲより少ない反射率になる
よう製作されている。
【００５７】光は表面領域１０６を通して、実質的には
端子層９２の上面９８に垂直に放射される。光はレーザ
ー光学的空洞から発せられるので、当然コヒーレントで
ある。放射光は連続はまたはパルスのどちらでも可能で
ある。
【００５８】一般にレーザーアレイ８２の閾値電流は１
ないし５ミリアンペア、動作電流は約１０ミリアンペア
であり、その出力は約１から３ミリワットとなる。１ミ
リアンペア以下の閾値電流もレーザーアレイ用では可能
である。
【００５９】図６において、レーザーアレイ１０８は図
４の増光型ＬＥＤアレイ５６と同一の構造であるが、誘
電性反射スタック１１０が端子層１１４の上面１１２上
に、図４の発光領域７８に代る図６の光学的空洞１１６
と整列しまたその一部として作成され、さらに図４で光
波の生成と伝播を行う活動層６２がレーザー発振条件下
で光波生成と伝播を受け持つ図６の活動層１１８に置き
換えられている点で異なっている。
【００６０】つまりレーザーアレイ１０８はｘ≠ｙであ
るｎ型Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓとｎ型Ａｌｙ　Ｇａ１
−ｙ　Ａｓの重層によるｎ型ＤＢＲ９０をエピタキシャ
ル生成したｎ型ＧａＡｓ基板１２０、レーザー発振条件
下で光波生成および伝播を行うための不純物添加してい
ないＧａＡｓの活動層１１８、ｚ≠ｘであるｐ型Ａｌｚ
　Ｇａ１−ｚ　Ａｓの禁制帯層１２４、およびｐ型Ｇａ
Ａｓの端子層１２６よりなる。
【００６１】ｎ型不純物により惹起された拡散領域１２
８はレーザーアレイ１０８内に形成され、部分的に端子
層１２６、ｐ型禁制帯層１２４、活動層１１８およびｎ
型ＤＢＲ１２２を通して延在する。電気的絶縁領域１３
０は拡散領域１２８内に端子層１１４の上面１１２を通
して形成される。
【００６２】誘電性反射スタック１１０は真空蒸着によ
り端子層１１４の上面１１２に形成し得る。スタック１
１０はＡｌ２　Ｏ３　とＳｉの４分の１波長厚の６層の
重層よりなり、これが全厚で５０００オングストローム
の誘電性反射スタックを形成することになる。スタック
は端子層１１４の非拡散部分に整列している。ｐ型端子
１３０は端子層１２６上で各拡散領域１２８と整列して
形成され、またｎ型端子１３２は基板１２０上に形成さ
れる。
【００６３】増光型ＬＥＤアレイ５６内の拡散領域６８
の間にはレーザー光学的空洞１１６があり、これは誘電
性反射スタック１１０および端子層１２６の非拡散部分
、ｐ型禁制帯層１２４、活動層１１８およびｎ型ＤＢＲ
１２２よりなる。ｎ型ＤＢＲは可能な限り反射鏡と同等
な反射率を有するように製作されているが、誘電性反射
スタックはこれと同等だがｎ型ＤＢＲより小さい反射率
を有するように製作される。
【００６４】光は放射表面領域１３４を通して、実質的
には誘電性反射スタック１１０の上面１３６に垂直に放
射される。光はレーザー光学的空洞から発せられるので
、当然コヒーレントである。放射光は連続はまたはパル
スのどちらでも可能である。
【００６５】これ以外に、誘電性反射スタックは一般に
従来の技術で周知のごとく、反射率も異なる２種類の異
なった素材の重層からなる。その他の素材としてはＧａ
ＡｓおよびＧａＡｌＡｓの重層またはＳｉＯ２　とＴｉ
Ｏ２の重層が含まれる。
【００６６】本発明における各種表面放射型ＬＥＤ、増
光型ＬＥＤ、およびレーザーアレイの実施例の放射表面
領域はエッチングを施してフレネルレンズを形成し、放
射光を拡散、平行化、収束、およびその他の光学的変更
を加えることが可能である。マイクロレンズアレイを放
射表面領域に近接して配置し、同様の光学的変更を放射
光に対して加えることも可能である。透明な屈折層をｐ
型禁制帯層またはｐ型ＤＢＲと端子層の間に配置して放
射光を拡散させることができる。半導体表面放射型レー
ザー／発光ダイオードアレイはまた２次元アレイとして
製作が可能である。
【００６７】本発明は特定の実施例と関連させて説明し
たが、これまでの説明を熟慮して様々な改定、変更およ
び変化を加えることができることは当業者には理解され
るである。従って本発明はこれら全ての改定、変更およ
び変化を付録の請求項の精神と範囲に含まれるものと見
なすことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って製造した高密度で個別アドレス
可能な表面放射型半導体ＬＥＤアレイの模式的側面図で
ある。
【図２】図１のＬＥＤアレイの模式的上面図である。
【図３】本発明に従って製造した高密度、個別アドレス
可能で表面放射型半導体ＬＥＤアレイの別の実施例の模
式的上面図である。
【図４】本発明に従って製造した増光型、高密度、個別
アドレス可能な表面放射型のＤＢＲつき半導体ＬＥＤア
レイの模式的横断面図である。
【図５】本発明に従って製造した高密度で個別アドレス
可能な表面放射型半導体レーザーアレイの別の実施例の
模式的横断面図である。
【図６】本発明に従って製造した高密度で個別アドレス
可能な表面放射型の誘電性反射スタック付き半導体レー
ザーアレイの別の実施例の模式的横断面図である。
【符号の説明】
１０　　ＬＥＤアレイ，１２　　基板，１４　　禁制帯
層，１６　　活動層，１８　　第２の禁制帯層，２０　
　端子層，２２　　上面，２４　　拡散層，２６　　電
気的絶縁領域，２８　　ＬＥＤ発光領域，３０　　端子
，３２　　底面，３４　　基板端子，３６発光表面領域
，３８　　端子ストリップ，４２　　間隔，４４　　中
心，４６　　放射表面領域，４８　　端子ストリップ，
５０　　電力パッド，５２　　電気的絶縁領域，５４　
　端子層，５６　　ＬＥＤアレイ，５８　　分散型ブラ
ッグレフレクタ，６０　　基板，６２　　活動層，６４
　　禁制帯層，６６　　端子層，６８　　拡散領域，７
０　　電気的絶縁領域，７２　　上面，７４　　ｐ型端
子，７６　　ｎ型端子，７８　　ＬＥＤ発光領域，８０
　　放射表面領域，８２　　レーザーアレイ，８４　　
ｐ型ＤＢＲ，８６活動層，８８　　基板，９０　　ｎ型
ＤＢＲ，９２　　端子層，９４　　拡散領域，９６　　
電気的絶縁領域，９８　　上面，１００　　ｐ型端子，
１０２　　ｎ型端子，１０４　　レーザー光学的空洞領
域，１０６　　表面領域，１０８　　レーザーアレイ，
１１０　　誘電性反射スタック，１１２　　上面，１１
４　　端子層，１１６　　光学的空洞，１１８　　活動
層，１２０　　基板，１２２　　ｎ型ＤＢＲ，１２４　
　禁制帯層，１２６　　端子層，１２８　　拡散領域，
１３０　　電気的絶縁領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　基板上に配置され、第１の分散型ブラ
    ッグレフレクタ（ＤＢＲ）を形成する半導体層の重層で
    あって、上記第１のＤＢＲ及び上記基板が同一の導電率
    を有するものと、上記第１のＤＢＲ上に配置され、レー
    ザー発光条件下で光波の発生と伝播を受け持つ半導体活
    動層と、上記活動層上に配置され、第２の分散型ブラッ
    グレフレクタ（ＤＢＲ）を形成する半導体重層部であっ
    て、上記第２のＤＢＲが上記第１のＤＢＲと上記基板と
    は反対の導電型を有するものと、上記第２のＤＢＲ上に
    配置された半導体端子層であって、上記端子層および上
    記第２のＤＲが同一の導電型を有するものと、上記端子
    層、上記第２のＤＢＲ、上記活動層を通り、さらに少な
    くとも部分的に上記第一のＤＢＲを通り延在し、上記端
    子層および上記第２のＤＢＲとは反対の導電型を有する
    拡散領域と、上記端子層上に形成された端子であって、
    その一つが上記拡散領域の一つと整合するものと、上記
    基板上に形成された少なくとも一つの端子と、上記拡散
    領域間に形成された光学的空洞とからなり、上記端子層
    の上記端子の一つと上記板上の上記端子の少なくとも一
    つとの間に注入された電流が上記光学的空洞の一つから
    上記端子層の表面を通して発光を起こさせることを特徴
    とする高密度、表面発光型半導体レーザーアレイ。
JP3343627A 1990-12-28 1991-12-25 高密度、個別アドレス可能型表面発光半導体レーザー／発光ダイオードアレイ Pending JPH04294591A (ja)

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