JPS63301573A - 発光ダイオ−ド - Google Patents
発光ダイオ−ドInfo
- Publication number
- JPS63301573A JPS63301573A JP62137861A JP13786187A JPS63301573A JP S63301573 A JPS63301573 A JP S63301573A JP 62137861 A JP62137861 A JP 62137861A JP 13786187 A JP13786187 A JP 13786187A JP S63301573 A JPS63301573 A JP S63301573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- active layer
- light
- light emitting
- semiconductor substrate
- 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.)
- Pending
Links
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
この発明は、高出力で且つ光ファイバに効率良く光を入
射させることのできる、光通信に好適な発光ダイオード
に関する。
射させることのできる、光通信に好適な発光ダイオード
に関する。
従来より第３図に示すようなモノリシックレンズ付発光
ダイオードが知られている。この発光ダイオードは、光
通信システムの長距離化や伝送マージンの向上のため、
高出力化とともに、凸レンズ状に形成されたｎ−１ｎＰ
基板３０により光を集束して光ファイバに効率良く光を
入射させることができる構造としたものである。 すなわち、この発光ダイオードは、ｎ−ＩｎＰ基板３０
の裏面上にｎｌｎＰ層（バッファ層）３１、ｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ層（活性層）３２、ｐ−１ｎＰ層（バッファ層
） ３３ 、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層（電流制限層）３４
を順次エピタキシャル成長させた構造を有している。 裏面中央には、裏面側がら活性層３２までＺｎを拡散し
た領域４２が設けられている。このＺｎ拡散領域４２は
、後述のように電流制限のためと、不純！ｉ！Ｉ濃度を
高くしてｐ−電極３７とのオーミック性接触を得るため
である。さらに、裏面側からエツチングすることにより
活性層３２を貫通してバッファ層３１に到達するような
ドーナツ状凹部４１が形成されている。このドーナツ状
凹部４１の内面の中央側及び中央凸部の頂面周辺部に５
ｉ０２層（絶縁層）３５が設けられている。つまり中央
部と周辺部とが５ｉ０２層３５の形成されていない部分
となっている。この５ｉ０２層３５のない周辺側の部分
には、凹部４１内のバッファ層３１に接触するようｎ−
電極３６が設けられ、５ｉ０２層３５のない中央の部分
にはｐ−電極３７が設けられている。これらの電極３７
．３６間に電流を流すことによって、ｐ−電極３７から
電流制限層３４、バッファ層３３、活性層３２、バッフ
ァ層３１を通りｎ−電極３６へと電流が流れて活性層３
２において発光が生じるが、ｐ−電極３７から注入され
た電流はＺｎが拡散されてｐ型となったＺｎ拡散領域４
２にのみながれるので電流制限される。活性層３２にお
いて発光した光が凸レンズ状に形成されたｎ−１ｎＰ基
板３０によって集束されるので、小さな入射開口の光フ
ァイバに効率よく光を入射することができる。
ダイオードが知られている。この発光ダイオードは、光
通信システムの長距離化や伝送マージンの向上のため、
高出力化とともに、凸レンズ状に形成されたｎ−１ｎＰ
基板３０により光を集束して光ファイバに効率良く光を
入射させることができる構造としたものである。 すなわち、この発光ダイオードは、ｎ−ＩｎＰ基板３０
の裏面上にｎｌｎＰ層（バッファ層）３１、ｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ層（活性層）３２、ｐ−１ｎＰ層（バッファ層
） ３３ 、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層（電流制限層）３４
を順次エピタキシャル成長させた構造を有している。 裏面中央には、裏面側がら活性層３２までＺｎを拡散し
た領域４２が設けられている。このＺｎ拡散領域４２は
、後述のように電流制限のためと、不純！ｉ！Ｉ濃度を
高くしてｐ−電極３７とのオーミック性接触を得るため
である。さらに、裏面側からエツチングすることにより
活性層３２を貫通してバッファ層３１に到達するような
ドーナツ状凹部４１が形成されている。このドーナツ状
凹部４１の内面の中央側及び中央凸部の頂面周辺部に５
ｉ０２層（絶縁層）３５が設けられている。つまり中央
部と周辺部とが５ｉ０２層３５の形成されていない部分
となっている。この５ｉ０２層３５のない周辺側の部分
には、凹部４１内のバッファ層３１に接触するようｎ−
電極３６が設けられ、５ｉ０２層３５のない中央の部分
にはｐ−電極３７が設けられている。これらの電極３７
．３６間に電流を流すことによって、ｐ−電極３７から
電流制限層３４、バッファ層３３、活性層３２、バッフ
ァ層３１を通りｎ−電極３６へと電流が流れて活性層３
２において発光が生じるが、ｐ−電極３７から注入され
た電流はＺｎが拡散されてｐ型となったＺｎ拡散領域４
２にのみながれるので電流制限される。活性層３２にお
いて発光した光が凸レンズ状に形成されたｎ−１ｎＰ基
板３０によって集束されるので、小さな入射開口の光フ
ァイバに効率よく光を入射することができる。
しかしながら、従来では上記のように基板としてｎ−Ｉ
ｎＰ基板を使用しており、このｎ−１ｎＰ基板は光の吸
収が大きいため、この基板で光が吸収され、光出力が低
下することが避けられないという問題がある。 この発明は、高い発光出力が得られる発光ダイオードを
提供することを目的とする。
ｎＰ基板を使用しており、このｎ−１ｎＰ基板は光の吸
収が大きいため、この基板で光が吸収され、光出力が低
下することが避けられないという問題がある。 この発明は、高い発光出力が得られる発光ダイオードを
提供することを目的とする。
この発明による発光ダイオードは、不純物濃度が低い半
導体基板の一表面上にｐｎ接合による活性層が設けられ
ていることを特徴とする。
導体基板の一表面上にｐｎ接合による活性層が設けられ
ていることを特徴とする。
不純物濃度が低い半導体基板では、光の吸収が少ない。
そのため、活性層において発光した光が吸収を受けるこ
となく、高い出力で出射することになる。
となく、高い出力で出射することになる。
第１図において、ノンドープＩｎＰ基板１０の裏面上に
ｐ−Ｉ ｎＰ層（バッファ層）１１、ＩｎＧａＡｓＰ層
（活性層）１２、ｎ−１ｎＰ層（バッファ層）１３、ｎ
−ｒｎＧａＡｓＰ層１４が順次エピタキシャル成長させ
られている。次に裏面側からエツチングを行なって、直
径約３０μｍの発光領域の周囲に、たとえば幅２０μｍ
のドーナツ状凹部２１を形成する。 この凹部２１は活性層１２を貫通してその底面がｐ−Ｉ
ｎＰ層１１に到達するほど深く形成されている。 その後、５ｉ０２層（絶縁層）１５が裏面全面に形成さ
れ、ドーナツ状凹部２１の内面の中央側及び中央凸部の
頂面周辺部にのみこの絶縁層１５が残るよう他の部分が
除去されて、中央部と周辺部とが５ｉ０２層１５の形成
されていない部分とされる。 この絶縁層１５のない周辺側の部分には、凹部２１の底
面において露出しているｐ−Ｉｎ Ｐ層１１に接触する
ようｐ−電極１６が設けられ、絶縁層１５のない中央の
部分にはｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層１４に接触するｎ−電極
１７が設けられる。また、ノンドープＩｎＰ基板１０の
反対側は凸レンズ状に形成されている。 ここで、ＩｎＰ基板におけるキャリア濃度と光透過率と
の関係を測定してみると、第２図のようなデータが得ら
れる。この第２図から、上記のノンドープＩｎＰ基板１
０の場合、波長１，３μｍで殆ど光を吸収しないことが
分かる。そのため、基板１０での光吸収がなく、大きな
光出力を得ることができる。 また、活性層１２がドーナツ状凹部２１によって削り取
られ、その残った部分の活性層１２にのみ電流が流れて
発光領域として機能するので、発光領域が小さな領域に
制限されることになり、出射光の広がりを防ぐことがで
きる。そのため、光ファイバとの結合効率が高くなり、
光ファイバＩ＼の入射光パワーを大きくできて、光通信
用光源として好適である。 さらに、ドーナツ状四部２１によりエツチングされずに
残った中央凸部の頂部にｎ−電極１７を設けており、こ
のｎ−電極１７の場合はｐ−電極の場合に比べて半導体
表面の不純物濃度が比較的低くても良好なオーミック性
接触が得られるので、Ｚｎなどの不純物を拡散する必要
がない（第３図の従来の場合、不純物濃度を高くしてｐ
−電極３７とのオーミック性接触を得る必要性から、Ｚ
ｎの拡散工程が不可欠であり、コストアップの要因とな
っている）。また、ｐ−電極１６は比較的大きな半径の
リング状の部分でｐ−ＩｎＰ層１１に接触しており、そ
の接触面積が大きなものであるため、Ｚｎ拡散工程なし
に良好なオーミック性接触が得られる。このようにＺｎ
拡散工程が不要となることにより、プロセスが簡略化さ
れ、価格の低下に寄与できる。 なお、第２図から、ノンドープＩｎＰ基板１０の代わり
に、不純物濃度がＩ Ｘ １０”ｃｍ−３程度以下のｎ
−ＩｎＰ基板や５Ｉ−１ｎＰ基板、ｐ−１ｎＰ基板など
を使用しても同様の効果を得ることができることが分か
るので、これらを使用することもできる。
ｐ−Ｉ ｎＰ層（バッファ層）１１、ＩｎＧａＡｓＰ層
（活性層）１２、ｎ−１ｎＰ層（バッファ層）１３、ｎ
−ｒｎＧａＡｓＰ層１４が順次エピタキシャル成長させ
られている。次に裏面側からエツチングを行なって、直
径約３０μｍの発光領域の周囲に、たとえば幅２０μｍ
のドーナツ状凹部２１を形成する。 この凹部２１は活性層１２を貫通してその底面がｐ−Ｉ
ｎＰ層１１に到達するほど深く形成されている。 その後、５ｉ０２層（絶縁層）１５が裏面全面に形成さ
れ、ドーナツ状凹部２１の内面の中央側及び中央凸部の
頂面周辺部にのみこの絶縁層１５が残るよう他の部分が
除去されて、中央部と周辺部とが５ｉ０２層１５の形成
されていない部分とされる。 この絶縁層１５のない周辺側の部分には、凹部２１の底
面において露出しているｐ−Ｉｎ Ｐ層１１に接触する
ようｐ−電極１６が設けられ、絶縁層１５のない中央の
部分にはｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層１４に接触するｎ−電極
１７が設けられる。また、ノンドープＩｎＰ基板１０の
反対側は凸レンズ状に形成されている。 ここで、ＩｎＰ基板におけるキャリア濃度と光透過率と
の関係を測定してみると、第２図のようなデータが得ら
れる。この第２図から、上記のノンドープＩｎＰ基板１
０の場合、波長１，３μｍで殆ど光を吸収しないことが
分かる。そのため、基板１０での光吸収がなく、大きな
光出力を得ることができる。 また、活性層１２がドーナツ状凹部２１によって削り取
られ、その残った部分の活性層１２にのみ電流が流れて
発光領域として機能するので、発光領域が小さな領域に
制限されることになり、出射光の広がりを防ぐことがで
きる。そのため、光ファイバとの結合効率が高くなり、
光ファイバＩ＼の入射光パワーを大きくできて、光通信
用光源として好適である。 さらに、ドーナツ状四部２１によりエツチングされずに
残った中央凸部の頂部にｎ−電極１７を設けており、こ
のｎ−電極１７の場合はｐ−電極の場合に比べて半導体
表面の不純物濃度が比較的低くても良好なオーミック性
接触が得られるので、Ｚｎなどの不純物を拡散する必要
がない（第３図の従来の場合、不純物濃度を高くしてｐ
−電極３７とのオーミック性接触を得る必要性から、Ｚ
ｎの拡散工程が不可欠であり、コストアップの要因とな
っている）。また、ｐ−電極１６は比較的大きな半径の
リング状の部分でｐ−ＩｎＰ層１１に接触しており、そ
の接触面積が大きなものであるため、Ｚｎ拡散工程なし
に良好なオーミック性接触が得られる。このようにＺｎ
拡散工程が不要となることにより、プロセスが簡略化さ
れ、価格の低下に寄与できる。 なお、第２図から、ノンドープＩｎＰ基板１０の代わり
に、不純物濃度がＩ Ｘ １０”ｃｍ−３程度以下のｎ
−ＩｎＰ基板や５Ｉ−１ｎＰ基板、ｐ−１ｎＰ基板など
を使用しても同様の効果を得ることができることが分か
るので、これらを使用することもできる。
この発明による発光ダイオードでは、活性層において発
生した光が吸収を受けることなく基板から外部に出射さ
れるので、高い光出力を得ることができる。
生した光が吸収を受けることなく基板から外部に出射さ
れるので、高い光出力を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図はＩｎＰ
基板の光透過率とキャリア濃度との関係を示すグラフ、
第３図は従来例の断面図である。 １０・・・ノンドープＩｎＰ基板、１１．３３−ｐ−Ｉ
ｎ Ｐ層、１２．３２−・・活性層、１３．３１−・−
ｎ−１ｎＰ層、１４．３４−ｎ−１ｎＧａＡｓＰ層、１
５．３５・・・５ｉ０２層、１６．３７−ｐ−電極、１
７．３６・・・ｎ−電極、２１．４１・・・ドーナツ状
凹部、３０・・・ｎ−１ｎＰ基板、４２・・・Ｚｎ拡散
領域。
基板の光透過率とキャリア濃度との関係を示すグラフ、
第３図は従来例の断面図である。 １０・・・ノンドープＩｎＰ基板、１１．３３−ｐ−Ｉ
ｎ Ｐ層、１２．３２−・・活性層、１３．３１−・−
ｎ−１ｎＰ層、１４．３４−ｎ−１ｎＧａＡｓＰ層、１
５．３５・・・５ｉ０２層、１６．３７−ｐ−電極、１
７．３６・・・ｎ−電極、２１．４１・・・ドーナツ状
凹部、３０・・・ｎ−１ｎＰ基板、４２・・・Ｚｎ拡散
領域。
Claims (3)
- （１）不純物濃度が低い半導体基板の一表面上にｐｎ接
合による活性層が設けられていることを特徴とする発光
ダイオード。 - （２）上記半導体基板は他の表面側が凸レンズ状に形成
されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の発光ダイオード。 - （３）上記半導体基板の一表面には活性層を貫通するよ
うなドーナツ状の凹部が形成され、該ドーナツ状凹部に
囲まれ残った部分の頂部に接触する電極と上記凹部の底
面に接触する電極とが設けられていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62137861A JPS63301573A (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | 発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62137861A JPS63301573A (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | 発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63301573A true JPS63301573A (ja) | 1988-12-08 |
Family
ID=15208469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62137861A Pending JPS63301573A (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | 発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63301573A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019212834A (ja) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | 信越半導体株式会社 | 発光素子及びその製造方法 |
| JP2020167373A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | ウシオオプトセミコンダクター株式会社 | 赤外ｌｅｄ素子 |
-
1987
- 1987-05-31 JP JP62137861A patent/JPS63301573A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019212834A (ja) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | 信越半導体株式会社 | 発光素子及びその製造方法 |
| JP2020167373A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | ウシオオプトセミコンダクター株式会社 | 赤外ｌｅｄ素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5953361A (en) | DFB laser diode structure having complex optical grating coupling | |
| JPH05198829A (ja) | 総合光学ガイドと、光検出器とを備えたオプトエレクトロニックデバイス | |
| US5281829A (en) | Optical semiconductor device having semiconductor laser and photodetector | |
| US5181220A (en) | Semiconductor light emitting light concentration device | |
| CN114069391A (zh) | 一种垂直腔面发射激光器以及制备方法 | |
| JPH0730082A (ja) | 半導体基板へのモノリシックレンズ形成方法 | |
| JPH06268196A (ja) | 光集積装置 | |
| JPS6386580A (ja) | 発光ダイオ−ド | |
| US5038354A (en) | Semiconductor light emitting, light concentrating device | |
| CA2477989A1 (en) | A laser diode with a low absorption diode junction | |
| JPH0542837B2 (ja) | ||
| JP3224192B2 (ja) | 半導体導波路型受光器 | |
| JPH11112013A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS5875879A (ja) | 光集積化素子 | |
| JPS5871669A (ja) | 面発光型発光ダイオ−ド | |
| JPS5886788A (ja) | 半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子 | |
| JP2001024211A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS5880887A (ja) | 半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子 | |
| JPS60123083A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS5839080A (ja) | 発光ダイオ−ド | |
| JPH01205478A (ja) | 受光素子 | |
| JPS625674A (ja) | 半導体発光ダイオ−ド | |
| JPH07202259A (ja) | ＧａＡｌＡｓ系発光ダイオード | |
| JPS6320398B2 (ja) | ||
| JPS61267378A (ja) | 発光受光素子 |