JPH04199688A - 超発光ダイオード - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は超発光ダイオードに関し、特に、レーザ発振を
防止できる超発光ダイオードに関するものである。

従来の技術 活性層などの種々の層か気相成長法や液相成長法などの
エピタキシャル成長法により基板上に積層されて成り、
その活性層で発生した光をその活性層の一端に形成され
た光放出面から取り出す超発光ダイオード（ｓｕｐｅｒ
ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｄｉｏｄｅ）が知られている
。この超発光ダイオードは、位相の揃っていない光が強
い出力で得られ、産業用機器などの分野において利用さ
れている。この超発光ダイオードにおいては、通常、活
性層の光放出面およびその活性層の光放出面側と反対側
の端面と空気との間の界面が一対の反射鏡として作用す
ることにより光が共振してレーザが発振するのを防止す
るために、活性層の光放出面側と反対側の端面に反射防
止膜を設けたり、あるいは、活性層から出る光が光放出
面から斜めに出るようにストライブ状の電極を斜めに設
けたりすることが行われている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のように活性層の光放出面側と反対
側の端面に反射防止膜を設ける場合においては、基板上
への活性層等の積層工程とは別の工程で反射防止膜か設
けられることとなるため、超発光ダイオードの加工プロ
セスが複雑となる欠点があった。

また、ストライブ状電極を活性層の光放出面に対して斜
めに設ける場合においては、以下の問題があった。すな
わち、上記のような超発光ダイオードは、通常、共通の
基板上に多数形成された後に分割されて作製されるか、
このとき、ストライブ状電極を分割前の超発光ダイオー
ド毎に不連続な状態で斜めに形成する場合には、そのス
トライブ状電極の形成に手間かかかって超発光ダイオー
ドの加工プロセスが複雑となる欠点があった。これに対
し、ストライブ状電極を複数の超発光ダイオードにおい
て連続して形成すれば加工プロセスが簡単となるが、こ
の場合には、分割後の超発光ダイオードにおいて電極が
所定の位置に形成されていないものが生ずるため、材料
ロスか多くなってコストか高くなる欠点があるのである
。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであって
、その目的とするところは、レーザ発振を防止し得ると
ともに加工プロセスが簡単であって且つ低コストの超発
光ダイオードを提供することにある。

課題を解決するための第一の手段 上記目的を達成するための第一発明の要旨とするところ
は、半導体基板の成長面上に結晶成長により形成された
積層構造を有し、活性層の端面に形成された光放出面か
ら光を取り出す超発光ダイオードにおいて、前記成長面
を平坦部とその一端に連なる傾斜部とを備えて構成する
とともに、その成長面上に成長させられた前記活性層の
前記平坦部上に位置する部分の前記傾斜部側と反対側の
端面に前記光放出面を形成したことにある。

作用および第一発明の効果 かかる構成の超発光ダイオードにおいては、半導体基板
の成長面は平坦部とその一端に連なる傾斜部とを備えて
構成されているとともに、その半導体基板の成長面上に
成長させられた活性層の前記平坦部上に位置する部分の
前記傾斜部側と反対側の端面に光放出面が形成されるの
で、活性層の平坦部上に位置する部分の光放出面側と反
対側の端部を成長面の傾斜部と対向させることにより、
活性層から発生して光放出面側と反対側へ向かう光を成
長面の傾斜部にて好適に散乱させ得て光放出面側へ反射
するのを防止することができ、これにより、レーザ発振
を防止することができる。このように成長面に傾斜部を
形成するだけでレーザ発振を防止でき、従来のように反
射防止膜を別個に設けたり或いはストライブ状電極を光
放出面に対して斜めに形成したりする必要がないため、
従来に比べて、レーザ発振が防止された超発光ダイオー
ドの加工プロセスが一層簡単となるとともにコストが好
適に低減される。

課題を解決するための第二の手段 また、上記目的を達成するための第二発明の要旨とする
ところは、上記第一発明の超発光ダイオードにおいて、
半導体多層膜にて構成され、前記活性層から発生して前
記光放出面側と反対側へ向かう光かその光放出面側へ反
射するのを防止する反射防止層を、前記成長面上に設け
たことにある。

作用および第二発明の効果 このようにすれば、活性層から発生して光放出面側と反
対側へ向かう光がその光放出面側へ反射するのを反射防
止層により防止することができる。

すなわち、反射防止層には前記成長面の傾斜部に対応し
て傾斜する傾斜部分が形成され、その成長面上に成長さ
せられた活性層の前記平坦部上に位置する部分の前記傾
斜部側の端部を前記反射防止層の傾斜部分と対向させる
ことにより、活性層から発生して光放出面側と反対側（
前記傾斜部側）へ向かう光が反射防止層の傾斜部分に入
射されて光放出面側へ反射することが防止され、これに
より、レーザ発振を防止することができる。このように
レーザ発振を防止するために従来のように活性層等の積
層工程とは別の工程で反射防止膜を設けたり或いはスト
ライブ状の電極を光放出面に対して斜めに形成したりす
る必要かないため、従来に比べて、レーザ発振が防止さ
れた超発光ダイオードの加工プロセスが簡単となり且つ
コストが低減される。

なお、第一発明の超発光ダイオードにおいては、成長面
の傾斜部の傾斜角度か４５°である場合には、活性層の
平坦部上に位置する部分で発生して光放出面側と反対側
（傾斜部側）へ向かう光が傾斜部で反射させられた後、
その反射光が再び傾斜部へ戻されて光放出面に向かって
反射させられる虞があるが、第二発明の超発光ダイオー
ドによれば、成長面の傾斜部の傾斜角度が４５°であっ
ても、活性層で発生して光放出面側と反対側へ向かう光
が光放出面側へ反射するのを反射防止層により防止でき
るため、傾斜部の傾斜角度に拘らずレーザ発振を防止で
きる利点がある。

実施例 第１図は本発明の一実施例である超発光ダイオ−ＦＩＯ
の斜視図であり、第２図はその積層構成を説明するため
の図である。それらの図において、１２はｎ−ＧａＡｓ
単結晶から成る半導体基板（以下、単に基板という）で
ある。基板Ｉ２は、互いに平行な一対の平坦部１．４．
１６およびそれら平坦部１４．１６の一端を互いに連結
する傾斜部１８を有して階段状を成す成長面２０を備え
ており、傾斜部１８の傾斜角度θは４５°とされている
。基板１２の成長面２０上には、反射防止層２２、ｎ　
　Ａ　］　ｘ　Ｇ　ａ　＋、Ａｓから成るクラッド層２
４、ｐ−ＡＩ、Ｇａｐ−ｙ　Ａｓから成り、たとえば８
３０ｎｍの波長の光を発生する活性層２６、ｐ−ＡＩ、
Ｇａｐ−、Ａｓから成るクラッド層２８、ｎ−Ａ１．Ｇ
ａｐ−、Ａｓから成るブロック層３０、ｐ−ＧａＡｓか
ら成るコンタクト層３２、および５１０２から成る絶縁
層３４が、たとえば有機金属化学気相成長法によって単
結晶の状態で順次気相成長させられることにより積層さ
れている。上記クラッド層２４．２８は２μｍ、活性層
２６は０．１μｍ１ブロツク層３０は０．５μｍ１コン
タクト層３２は１８ｍ１絶縁層３４は０．５μｍの膜厚
でそれぞれ設けられており、上記組成ｘ、　　ｙ、　　
ｚは０．４５．　０．０６．　０．４５にそれぞれ設定
されている。なお、第１図および第２図において、反射
防止層２２、クラッド層２４．２８、活性層２６、ブロ
ック層３０、コンタクト層３２、および絶縁層３４はそ
れらの膜厚の相互関係を無視して描かれている。

基板１２の底面にはＡｕＧｅ／Ｎｉから成るｎ型オーミ
ック電極３６が設けられている。一方、絶縁層３４の基
板１２の平坦部１４上に位置する部分には、その一部が
フォトリソグラフィー技術により除去されて切欠３８か
形成されており、絶縁層３４の上面および絶縁層３４の
切欠３８内に位置するコンタクト層３２の上面にはＣｒ
／Ａｕから成るストライブ状のｐ型オーミック電極４０
が設けられている。

上記反射防止層２２は、たとえば６２ｎｍの厚みを有す
るｎ−ＧａＡｓ層４２と６８ｎｍの厚みを有するｎ　　
Ａ　Ｉ　ｏ、　＋６Ｇ　ａ　ｏ、　ｓ５Ａ　８層４４と
が交互に２０対積層されることにより所謂超格子に構成
されており、基板１２の成長面２０の傾斜部１８に対応
して傾斜する傾斜部分４６を備えている。

この反射防止層２２の傾斜部分４６には、活性層２６の
基板】２の平坦部１４上に位置する平坦部分４８の内側
端部（第２図において右端部）かクラッド層２４を介し
て対向させられている。成長面２０の傾斜部１８の高さ
寸法や、反射防止層２２およびクラッド層２４の膜厚な
どが予めそのように決定されているのである。本実施例
においては、上記平坦部１４がクレームにおける平坦部
を構成する。

以上のように構成された超発光ダイオード１゜において
は、電極３６．４０間に順方向の駆動電流が流されるこ
とにより、活性層２６の前記平坦部分４８であって且つ
電極４０の略直下に位置する部分から８３０ｎｍの波長
の光が発生させられる。活性層２６の平坦部分４８内に
おいて第２図中左側へ向かう光は、そのまま平坦部分４
８の左端面に形成された光放出面５０から放射される−
方、平坦部分４８内において第２図中右側へ向かう光は
、クラッド層２４を通して反射防止層２２の傾斜部分４
６へ入射されて、散乱させられたり或いは光波干渉によ
り消滅させられたりすること等により、光放出面５０側
への反射が好適に防止されるようになっている。

ここで、上記反射防止層２２が設けられていない場合に
は、活性層２６の平坦部分４８内で発生して第２図中右
側へ向かう光は、成長面２０の傾斜角度θが４５°であ
ることから、その傾斜部１８で第２図中上方へ反射させ
られた後、たとえば、絶縁層３４の上面で下方へ反射さ
せられて再び傾斜部１８において光放出面５０側へ反射
させられることにより、光放出し面５０と絶縁層３４の
上面との間のＬ字状反射路において共振させられてレー
ザを発振することか避は難いのであるが、本実施例によ
れば、活性層２６の平坦部分４８内で発生して第２図中
右側へ向かう光は、反射防止層２２の傾斜部分４６へ入
射されて散乱させられたり或いは消滅させられたりする
こと等により、光放出面５０側へ反射させられることが
好適に防止されて、活性層２６内で発生した光の共振が
防止されるため、レーザ発振を好適に防止することがで
きる。この場合において、反射防止層２２は共通のチャ
ンバ内においてクラッド層２４．２８や活性層２６など
と共に順次結晶成長させることにより積層することがで
き、レーザ発振を防止するために従来のように活性層等
の積層工程とは別の工程でその活性層の光放出面側と反
対側の端面に反射防止膜を設けたり或いはストライブ状
電極を光放出面に対して斜めに形成したりする必要がな
いため、超発光ダイオード１０の加工プロセスが簡単と
なるとともに、超発光ダイオード１０を安価に提供する
ことができるのである。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明は他の態様で実施することもできる。

たとえば、前記実施例では、基板１２の成長面２０は一
対の平坦部１４．１６とそれら平坦部１４．１６の一端
を互いに連結する傾斜部１８とから構成されているが、
平坦部Ｉ６は設けられていなくても差し支えない。

また、前記実施例では、基板１２の成長面２０には反射
防止層２２．活性層２６の順に成長させられているが、
それとは逆に活性層１反射防止層の順に成長させた場合
においても本発明の効果を得ることができる。

また、前記実施例では、反射防止層２２としてＧａＡｓ
／ＡＩａ、＊５Ｇａｏ、５ｓＡＳ超格子層が設けられて
いるが、屈折率などを考慮して他の半導体材料から成る
多層膜の反射防止層を用いることも可能である。

また、前記実施例では、成長面２０の傾斜部１８の傾斜
角度θは４５°とされているが、それ以外の角度であっ
てもよい。このように傾斜部１８の傾斜角度を４５°以
外の角度とした場合には、反射防止層２２が設けられて
いなくても、活性層２６の平坦部分４８内で発生して第
２図中右側へ向かう光を傾斜部１８において好適に散乱
させることが可能となるため、成長面上に傾斜部を形成
するだけでレーザ発振を防止できる。これにより、レー
ザ発振が防止された超発光ダイオードの加工プロセスが
一層簡単となり且つコストが一層低減される。

また、前記実施例の超発光ダイオード１０はＡｌＧａＡ
ｓダブルへテロ構造を成しているか、ＧａＡｓ、ＧａＰ
、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰなどの他の化合物半導体から
成るダブルへテロ構造や単一へテロ構造の超発光ダイオ
ード、あるいはホモ構造の超発光ダイオードにも本発明
は同様に適用され得る。

その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である超発光ダイオードの斜
視図である。第２図は第１図の超発光ダイオードの積層
構造を説明するための図であって、一部を切り欠いて示
す図である。 １０：超発光ダイオード １２：半導体基板 １４：平坦部 １８：傾斜部 ２０：成長面 ２２：反射防止層 ２６：活性層 ５０：光放出面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の成長面上に結晶成長により形成され
   た積層構造を有し、活性層の端面に形成された光取出面
   から光を取り出す超発光ダイオードにおいて、 前記成長面を平坦部と該平坦部の一端に連なる傾斜部と
   を備えて構成するとともに、該成長面上に成長させられ
   た前記活性層の前記平坦部上に位置する部分の前記傾斜
   部側と反対側の端面に前記光取出面を形成したことを特
   徴とする超発光ダイオード。
2. （２）半導体多層膜にて構成され、前記活性層から発生
   して前記光放出面側と反対側へ向かう光が該光放出面側
   へ反射するのを防止する反射防止層を、前記成長面上に
   設けたことを特徴とする請求項（１）に記載の超発光ダ
   イオード。