JPH0512872B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0512872B2 JPH0512872B2 JP57018956A JP1895682A JPH0512872B2 JP H0512872 B2 JPH0512872 B2 JP H0512872B2 JP 57018956 A JP57018956 A JP 57018956A JP 1895682 A JP1895682 A JP 1895682A JP H0512872 B2 JPH0512872 B2 JP H0512872B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- semiconductor substrate
- optical
- refractive index
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明は光半導体素子用レンズ、光半導体素子
用レンズの製造方法、及び光半導体素子に関す
る。
用レンズの製造方法、及び光半導体素子に関す
る。
従来技術とその問題点
面発光型発光ダイオード（バラス型LEDとも
言う、以下バラスLEDを記す）は、出力線形性
の良さや素子の信頼性の良さからアナログ系光通
信用光源として広く用いられている。
言う、以下バラスLEDを記す）は、出力線形性
の良さや素子の信頼性の良さからアナログ系光通
信用光源として広く用いられている。
一般に光通信用光源は、光伝送体である光フア
イバーとの結合を高めるため、放射される光に指
向性が要求される。しかし、バラスLEDはその
構造上からくる特性により放射光の指向性が鈍
く、光フアイバーとの結合が難しいため欠点を有
する。
イバーとの結合を高めるため、放射される光に指
向性が要求される。しかし、バラスLEDはその
構造上からくる特性により放射光の指向性が鈍
く、光フアイバーとの結合が難しいため欠点を有
する。
従来かかる欠点を補うために外部レンズ又は内
部レンズを設けて光フアイバーとの結合を高める
方法が各種提案されている。
部レンズを設けて光フアイバーとの結合を高める
方法が各種提案されている。
外部レンズ方式は、球レンズ等のいわゆるマイ
クロレンズをバラスLEDに装着する方法で、そ
の焦点距離等の光学定数を適切に選ぶ事により光
フアイバーとの結合を高める事ができる。しか
し、この方法ではマイクロレンズとバラスLED
との光軸調整を精密に行う必要があり、調整及び
組立てが容易でない欠点を有する。特に、マイク
ロレンズの取り扱いとその固定保持する方法にお
いて考慮しなければならない。
クロレンズをバラスLEDに装着する方法で、そ
の焦点距離等の光学定数を適切に選ぶ事により光
フアイバーとの結合を高める事ができる。しか
し、この方法ではマイクロレンズとバラスLED
との光軸調整を精密に行う必要があり、調整及び
組立てが容易でない欠点を有する。特に、マイク
ロレンズの取り扱いとその固定保持する方法にお
いて考慮しなければならない。
また、内部レンズ方式は、バラスLEDの光取
り出し面を救面加工する事により光フアイバーと
の結合を高める方法で、外部レンズを用いずに結
合できるので調整及び組立てが容易な方法であ
る。
り出し面を救面加工する事により光フアイバーと
の結合を高める方法で、外部レンズを用いずに結
合できるので調整及び組立てが容易な方法であ
る。
しかし、この方法では精密な球面加工を必要と
し、その加工技術が難しく又、大量に生産する事
が困難である。
し、その加工技術が難しく又、大量に生産する事
が困難である。
発明の目的
本発明の目的は、内部レンズによつてバラス
LEDの放射指向性を高め、且つ生産性の高い発
光ダイオードを提供する事にある。
LEDの放射指向性を高め、且つ生産性の高い発
光ダイオードを提供する事にある。
発明の概要
本発明の特徴は、発光波長に対して透明な半導
体基板を用い、該基板中に局部的高屈折率化によ
るレンズ部を設け、半導体発光素子の放射指向性
を高めた事にある。
体基板を用い、該基板中に局部的高屈折率化によ
るレンズ部を設け、半導体発光素子の放射指向性
を高めた事にある。
発明の効果
本発明によれば、バラスLEDの放射指向性を
高め光フアイバーとの結合を容易にできる。ま
た、本発明によるバラスLEDは、生産性が高く
大量生産にも適する。
高め光フアイバーとの結合を容易にできる。ま
た、本発明によるバラスLEDは、生産性が高く
大量生産にも適する。
発明の実施例
ここでは、光通信用バラスLEDとして
InGaAsP／InP系結晶材料について記述する。
InGaAsP／InP系結晶材料について記述する。
第１図はｎ型InP基板１に拡散法によつてレン
ズ部を設ける工程を示したものである。
ズ部を設ける工程を示したものである。
まずこの工程はInP基板１の両側に拡散マスク
となるSiO2等の酸化膜（又はSi3N4等の窒化膜）
２を設け、片面にはピンホールを設けて拡散窓と
する〔ａ図〕。但し、ピンホールを設けない面を
後で研摩する場合は、拡散マスク２はレンズ部を
設ける面だけでよい。
となるSiO2等の酸化膜（又はSi3N4等の窒化膜）
２を設け、片面にはピンホールを設けて拡散窓と
する〔ａ図〕。但し、ピンホールを設けない面を
後で研摩する場合は、拡散マスク２はレンズ部を
設ける面だけでよい。
その後、該InP基板１をZn及びＰを含む高温雰
囲気中においてZnの拡散を行う〔ｂ図〕。そして
拡散マスク２を取り除く〔ｃ図〕。
囲気中においてZnの拡散を行う〔ｂ図〕。そして
拡散マスク２を取り除く〔ｃ図〕。
この結果、Znの拡散された領域３は他の領域
に比べて屈折率が約0.001程度高い領域となり、
しかもピンホールからの拡散のためピンホールか
ら等方向に拡散されて半球状に屈折率が高くな
る。これによりInP基板中に、局部的高屈折率化
によるレンズ部が形製される。
に比べて屈折率が約0.001程度高い領域となり、
しかもピンホールからの拡散のためピンホールか
ら等方向に拡散されて半球状に屈折率が高くな
る。これによりInP基板中に、局部的高屈折率化
によるレンズ部が形製される。
こうして作成されたInP基板を用いた実施例を
第２図ａ及びｂに示す。図中の２′は第１図中の
２と同じ膜であるが、ここでは電流制限絶縁膜と
して用いている。まず、ａ図はレンズ部を設けた
面に結晶成長を行つた例である。また、ｂ図はａ
図とは反対面に結晶成長を行つた例である。どち
らの場合においても拡散により形成されたレンズ
部が作用してバラスLEDの放射光に指向性をも
たせる事が判る。この様に本発明によれば、簡単
な製作工程によつて内部レンズを有するバラス
LEDが作製できる。これは従来の内部レンズ方
式に比べて半球加工するための特殊な装置が不要
であり、一度に多数の製作が可能であるため、大
量生産にも適している。次に第３図に製作工程を
変えた本発明実施例を示す。この実施例は第２図
の様に先にInP基板中にレンズ部を設けるのでは
なく、InP基板上に結晶成長を行つてからレンズ
部を設けるものである。この実施例の特徴は、結
晶成長が先に行われている事により、成長ウエハ
ーの発光効率等の特性を確認してスクリーニング
できる事である。これにより結晶成長による不備
等でウエハーを損う事が少くなる。図中ａ図は、
第１図ｂ図と同様にレンズ部作製の状況を示すも
のである。
第２図ａ及びｂに示す。図中の２′は第１図中の
２と同じ膜であるが、ここでは電流制限絶縁膜と
して用いている。まず、ａ図はレンズ部を設けた
面に結晶成長を行つた例である。また、ｂ図はａ
図とは反対面に結晶成長を行つた例である。どち
らの場合においても拡散により形成されたレンズ
部が作用してバラスLEDの放射光に指向性をも
たせる事が判る。この様に本発明によれば、簡単
な製作工程によつて内部レンズを有するバラス
LEDが作製できる。これは従来の内部レンズ方
式に比べて半球加工するための特殊な装置が不要
であり、一度に多数の製作が可能であるため、大
量生産にも適している。次に第３図に製作工程を
変えた本発明実施例を示す。この実施例は第２図
の様に先にInP基板中にレンズ部を設けるのでは
なく、InP基板上に結晶成長を行つてからレンズ
部を設けるものである。この実施例の特徴は、結
晶成長が先に行われている事により、成長ウエハ
ーの発光効率等の特性を確認してスクリーニング
できる事である。これにより結晶成長による不備
等でウエハーを損う事が少くなる。図中ａ図は、
第１図ｂ図と同様にレンズ部作製の状況を示すも
のである。
第４図は、第１図作製方法においてInP基板の
相対する両側にレンズ部を設けた実施例である。
これは片側のレンズ部を研摩により小さくしたり
する事により、光学的定数の設計範囲が広くなる
特徴を有する。
相対する両側にレンズ部を設けた実施例である。
これは片側のレンズ部を研摩により小さくしたり
する事により、光学的定数の設計範囲が広くなる
特徴を有する。
第５図は、第２図ａの実施例を用いて、ｎ型
InP層を選択除去した事による実施例である。
InP層を選択除去した事による実施例である。
ｎ型InPの選択エツチングは、フオトエツチン
グや電界エツチング等の手法がある。例えば、
FeCl3水溶液中において光照射を行うと、ｎ形
InPの光照射された部分だけが選択的にエツチン
グされ、光照射されない部分はほとんどエツチン
グされない事が一般に知られている。また、この
時ｐ型InPは光照射の有無にかかわらずほとんど
エツチングされない。
グや電界エツチング等の手法がある。例えば、
FeCl3水溶液中において光照射を行うと、ｎ形
InPの光照射された部分だけが選択的にエツチン
グされ、光照射されない部分はほとんどエツチン
グされない事が一般に知られている。また、この
時ｐ型InPは光照射の有無にかかわらずほとんど
エツチングされない。
その手法を用いる事により第５図実施例の作製
が可能である。この実施例もまた、第４図実施例
と同様に、光学定数の設計範囲が広くなる手法の
１つである。
が可能である。この実施例もまた、第４図実施例
と同様に、光学定数の設計範囲が広くなる手法の
１つである。
発明の他の実施例
本発明では、InGaAsP／InP系材料について述
べて来たが、本発明はGaAs／GaAlAs系材料等
の材料にも応用が可能である。また、本発明の実
施例ではZn拡散法によるレンズ作製について述
べているが、これは他にもイオン注入法や選択結
晶成長法などの手法も可能であり、又拡散物が
Znの他にも実施可能な物質が存在する事は述べ
るまでもない事である。
べて来たが、本発明はGaAs／GaAlAs系材料等
の材料にも応用が可能である。また、本発明の実
施例ではZn拡散法によるレンズ作製について述
べているが、これは他にもイオン注入法や選択結
晶成長法などの手法も可能であり、又拡散物が
Znの他にも実施可能な物質が存在する事は述べ
るまでもない事である。
つまり、本発明はその範囲と本質を離れる事な
く種々の応用が可能である。
く種々の応用が可能である。
第１図〜第５図は、本発明実施例の断面図であ
る。 １……ｎ型InP基板、２……SiO2、Al2O3、
Si3N4等の拡散マスク、２′……SiO2、Al2O3、
Si3N4等の絶縁膜、３……Zn拡散ｐ型領域（レン
ズ部）、４……ｎ型InPバツフアー層、５……
InGaAsP発光層（活性層）、６……ｐ型InPクラ
ツド層、７……ｐ型InGaAsPオーミツクコンタ
クト層、８……ｐ側電極金属、９……ｎ側電極金
属。
る。 １……ｎ型InP基板、２……SiO2、Al2O3、
Si3N4等の拡散マスク、２′……SiO2、Al2O3、
Si3N4等の絶縁膜、３……Zn拡散ｐ型領域（レン
ズ部）、４……ｎ型InPバツフアー層、５……
InGaAsP発光層（活性層）、６……ｐ型InPクラ
ツド層、７……ｐ型InGaAsPオーミツクコンタ
クト層、８……ｐ側電極金属、９……ｎ側電極金
属。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 使用する波長に対して透明な半導体基板と、
この半導体基板表面に形成され不純物分布により
高屈折率化されたレンズ機構部とを具備すること
を特徴とする光半導体素子用レンズ。 ２ 使用する波長に対して透明な半導体基板表面
にピンホールを有するマスク膜を形成し、次いで
このマスク膜上から不純物を拡散して前記半導体
基板表面に高屈折率化されたレンズ機構部を形成
する工程とを具備することを特徴とする光半導体
素子用レンズの製造方法。 ３ 使用する波長に対して透明な半導体基板と、
この半導体基板表面に形成され不純物分布により
高屈折率化されたレンズ機構部と、前記半導体基
板に隣接して形成され、発した光を前記レンズ機
構部に照射する発光部とを具備することを特徴と
する光半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018956A JPS58137271A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | 光半導体素子用レンズ、光半導体素子用レンズの製造方法、及び光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018956A JPS58137271A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | 光半導体素子用レンズ、光半導体素子用レンズの製造方法、及び光半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58137271A JPS58137271A (ja) | 1983-08-15 |
| JPH0512872B2 true JPH0512872B2 (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=11986094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57018956A Granted JPS58137271A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | 光半導体素子用レンズ、光半導体素子用レンズの製造方法、及び光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58137271A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0017655D0 (en) * | 2000-07-19 | 2000-09-06 | Secr Defence | Light emtting diode arrangements |
| JP4704628B2 (ja) * | 2001-08-31 | 2011-06-15 | アーベル・システムズ株式会社 | 発光ダイオード |
| JP4899344B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2012-03-21 | 富士ゼロックス株式会社 | 表面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5643783A (en) * | 1979-09-18 | 1981-04-22 | Toshiba Corp | Light emitting diode for optical communication |
-
1982
- 1982-02-10 JP JP57018956A patent/JPS58137271A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58137271A (ja) | 1983-08-15 |
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