JPH0438880A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH0438880A JPH0438880A JP2144304A JP14430490A JPH0438880A JP H0438880 A JPH0438880 A JP H0438880A JP 2144304 A JP2144304 A JP 2144304A JP 14430490 A JP14430490 A JP 14430490A JP H0438880 A JPH0438880 A JP H0438880A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 6
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- 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、ドーム形高出力半導体発光素子に関する。
従来例のドーム形発光素子として、アイ・イー・イー・
イー、トランザクションズ オン エレクトロン デバ
イシズ、イー デイ−28、374(1981) (
IEEE、 Transactions on Ele
ctronDevices、 Vol ED−28,3
74(1981)に記載のような構造を挙げることがで
きる。
イー、トランザクションズ オン エレクトロン デバ
イシズ、イー デイ−28、374(1981) (
IEEE、 Transactions on Ele
ctronDevices、 Vol ED−28,3
74(1981)に記載のような構造を挙げることがで
きる。
上記従来例の素子は、n電極側とP電極側がアイソレー
ション溝により電気的に分離された構造となっていた。
ション溝により電気的に分離された構造となっていた。
このアイソレーション溝の形成により発光領域への電流
注入をより効果的に行なうことができる。しかしながら
、この従来技術においては電流注入により生しる発光領
域の熱は、発光領域の電極部を通してのみサブマウント
側へ放熱される。したがって、光出力を増すために高電
流注入を行なうと、光出力−電流特性において光出力の
飽和が起こるという問題があった。
注入をより効果的に行なうことができる。しかしながら
、この従来技術においては電流注入により生しる発光領
域の熱は、発光領域の電極部を通してのみサブマウント
側へ放熱される。したがって、光出力を増すために高電
流注入を行なうと、光出力−電流特性において光出力の
飽和が起こるという問題があった。
本発明の目的は、発光領域の熱放散を良くし、高電流注
入領域における光出力の飽和を低減することにあり、更
に高出力の発光素子を提供することにある。
入領域における光出力の飽和を低減することにあり、更
に高出力の発光素子を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明においては、従来のア
イソレーション溝領域を高抵抗半導体層により形成した
。
イソレーション溝領域を高抵抗半導体層により形成した
。
従来の発光素子では、n側領域とn側領域がアイソレー
ション溝により分離されているため発光領域の熱の放散
が悪く高電流側で光出力の飽和があった。本発明では、
上記アイソレーション溝部が高抵抗半導体層で形成され
ているため、電流注入はアイソレーション溝の場合と同
様発光領域のみに制限される。更に発光領域で発生した
熱は上記高抵抗半導体層を通して横方向へも放熱される
ため熱放散が良くなり、高電流注入時の光出力の飽和が
生じにくく、高出力動作が可能である。
ション溝により分離されているため発光領域の熱の放散
が悪く高電流側で光出力の飽和があった。本発明では、
上記アイソレーション溝部が高抵抗半導体層で形成され
ているため、電流注入はアイソレーション溝の場合と同
様発光領域のみに制限される。更に発光領域で発生した
熱は上記高抵抗半導体層を通して横方向へも放熱される
ため熱放散が良くなり、高電流注入時の光出力の飽和が
生じにくく、高出力動作が可能である。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図〜第5図により説明する
。
。
〔実施例1〕
第1図は、本発明を長波長発光ダイオードに適用した場
合の素子構造を示す。
合の素子構造を示す。
n−InP基板1 (キャリア濃度1−5 X10”a
m−3)上に有機金属気相成長(MOCVD)法により
n−InPバッファ層2 (3±1μm、キャリア濃度
I X 1018C1−勺、 p−1nGaAsP活
性層3(1g 〜1.3 p m T O−5±0.3
μm、キャリア濃度5X1017cn−3) 、p−I
nPクラッド層4(1±0.5μm、キャリア濃度1
x10”a++−3) −n−InGaAsPキャップ
層5 (1±0.5μm、キャリア濃度1〜4×10’
73)を順次積層する。次に、n−InPバッファ層2
に達する深さのアイソレーション溝14の形成により2
o〜50μmφの発光領域を形成する。
m−3)上に有機金属気相成長(MOCVD)法により
n−InPバッファ層2 (3±1μm、キャリア濃度
I X 1018C1−勺、 p−1nGaAsP活
性層3(1g 〜1.3 p m T O−5±0.3
μm、キャリア濃度5X1017cn−3) 、p−I
nPクラッド層4(1±0.5μm、キャリア濃度1
x10”a++−3) −n−InGaAsPキャップ
層5 (1±0.5μm、キャリア濃度1〜4×10’
73)を順次積層する。次に、n−InPバッファ層2
に達する深さのアイソレーション溝14の形成により2
o〜50μmφの発光領域を形成する。
次に上記アイソレーション溝14をMOCVD法により
TiドープInP高抵抗層6 (0,5μm)、および
FeドープInP高抵抗層7(1〜3μm)で平坦に埋
込む。TiおよびFeを同時ドーピングしたInP層1
層のみでもよい。その後、発光領域の中央部へp−In
Pクラッド層4に達するZn拡散8を施こし、n電極9
.n電極10を蒸着により形成する。更に、チップ化し
た後光出射面の一部あるいは全面を図のようにドーム状
に加工する。
TiドープInP高抵抗層6 (0,5μm)、および
FeドープInP高抵抗層7(1〜3μm)で平坦に埋
込む。TiおよびFeを同時ドーピングしたInP層1
層のみでもよい。その後、発光領域の中央部へp−In
Pクラッド層4に達するZn拡散8を施こし、n電極9
.n電極10を蒸着により形成する。更に、チップ化し
た後光出射面の一部あるいは全面を図のようにドーム状
に加工する。
第2図に以上の様にして作製した発光素子の光出力−電
流特性を示す。
流特性を示す。
従来の発光素子のようにnおよびp電極間がアイソレー
ション溝によって電気的に分離されている場合は、熱放
散が悪いため高電流領域において光出力の飽和が生し易
く、高出力動作時に不利である。ところが、本発明のよ
うにアイソレーション溝内部が高抵抗半導体層によって
埋込まれている場合、発光領域において発生した熱の横
方向への放散が良いため高電流領域における光出力の飽
和が起こりにくく高出力動作が可能である。
ション溝によって電気的に分離されている場合は、熱放
散が悪いため高電流領域において光出力の飽和が生し易
く、高出力動作時に不利である。ところが、本発明のよ
うにアイソレーション溝内部が高抵抗半導体層によって
埋込まれている場合、発光領域において発生した熱の横
方向への放散が良いため高電流領域における光出力の飽
和が起こりにくく高出力動作が可能である。
更に本実施例のようにまず正孔をトラップする深い不純
物準位を形成する遷移元素(Ti)をドブした層で埋込
み1次に電子をトラップする深い不純物準位を形成する
遷移元素(Fe)をトープした層で埋込み、Feトープ
層がp導電形層と接触しない構造とするとリーク電流が
少なく発光効率の良い素子が得られる。また、Feの替
わりに同様に電子をトラップする不純物準位をつくるM
nやCoなど他の遷移元素を用いても良く、更にT1ド
ープ層の替わりにn導電形層(0,1〜0.5μm)を
用いても同様の効果が得られる。また、1種類の遷移元
素のみをドープした高抵抗層1層で平坦に埋込んでも良
い。
物準位を形成する遷移元素(Ti)をドブした層で埋込
み1次に電子をトラップする深い不純物準位を形成する
遷移元素(Fe)をトープした層で埋込み、Feトープ
層がp導電形層と接触しない構造とするとリーク電流が
少なく発光効率の良い素子が得られる。また、Feの替
わりに同様に電子をトラップする不純物準位をつくるM
nやCoなど他の遷移元素を用いても良く、更にT1ド
ープ層の替わりにn導電形層(0,1〜0.5μm)を
用いても同様の効果が得られる。また、1種類の遷移元
素のみをドープした高抵抗層1層で平坦に埋込んでも良
い。
〔実施例2〕
第3図に5本発明の他の実施例の素子構造を示した。実
施例1と同様にMOCVD法により作製した。まず、n
−InP基板上にP−InPバッファ層2’ (10
〜30μm、キャリア濃度1〜2 X 10”an−’
)を成長し、その後p −InGaAsP活性層3(λ
g=1.3μm、0.5±0.3μm。
施例1と同様にMOCVD法により作製した。まず、n
−InP基板上にP−InPバッファ層2’ (10
〜30μm、キャリア濃度1〜2 X 10”an−’
)を成長し、その後p −InGaAsP活性層3(λ
g=1.3μm、0.5±0.3μm。
キャリア濃度5X1017a++−3)、n−I nP
クラッド層4′ (1±0.5μm 、キャリア濃度1
×10”a++−3) 、 n −InGaAsP
キャップ層5 (λ1=1.5μm、1±0.5μm、
キャリア濃度1〜4 X I Q”as−”)を順次積
層する。次に発光領域を20〜50μmφにp−InP
バッファ層に達する深さにメサエッチして形成し、発光
領域の側部をFeおよびT1ドープ高抵抗層7′で平坦
に。
クラッド層4′ (1±0.5μm 、キャリア濃度1
×10”a++−3) 、 n −InGaAsP
キャップ層5 (λ1=1.5μm、1±0.5μm、
キャリア濃度1〜4 X I Q”as−”)を順次積
層する。次に発光領域を20〜50μmφにp−InP
バッファ層に達する深さにメサエッチして形成し、発光
領域の側部をFeおよびT1ドープ高抵抗層7′で平坦
に。
かつ選択的に埋込む。この埋込み層は実施例]−と同様
に多層埋込み構造としても良い。次に高抵抗埋込み層の
一部にp−InPバッファ層に達する深さのZn拡散8
を施こし、n電極9+P電極10を形成する。更に実施
例1と同様にチップ化し光出射面をドーム状に加工する
。
に多層埋込み構造としても良い。次に高抵抗埋込み層の
一部にp−InPバッファ層に達する深さのZn拡散8
を施こし、n電極9+P電極10を形成する。更に実施
例1と同様にチップ化し光出射面をドーム状に加工する
。
本実施例においても、実施例1と同様高電流領域におい
て光出力飽和の少ない高出力発光ダイオードが得られた
。
て光出力飽和の少ない高出力発光ダイオードが得られた
。
〔実施例3〕
第4図は、実施例2の発光ダイオードに半導体多層反射
膜を適用し、更に高出力化を図った素子の断面構造であ
る。素子製作については、実施例2とほぼ同様でありn
−InPクラット層4′とn−InGaAsPキャップ
層5の間に半導体多層反射膜11をエピタキシャル成長
するのみであるので、詳細は省略する。
膜を適用し、更に高出力化を図った素子の断面構造であ
る。素子製作については、実施例2とほぼ同様でありn
−InPクラット層4′とn−InGaAsPキャップ
層5の間に半導体多層反射膜11をエピタキシャル成長
するのみであるので、詳細は省略する。
半導体多層反射膜11の構造は、高屈折率層としてn
−InGsAsP (λg”1.15μm、971.3
Aキャリア濃度I X 1015cm’−3) 、低屈
折率層としてn−InP (1012,6人 、キャリ
ア濃度IX 1018aa−3)を用い16ペアとした
。反射膜のトータル膜厚は3.17μmである。
−InGsAsP (λg”1.15μm、971.3
Aキャリア濃度I X 1015cm’−3) 、低屈
折率層としてn−InP (1012,6人 、キャリ
ア濃度IX 1018aa−3)を用い16ペアとした
。反射膜のトータル膜厚は3.17μmである。
本実施例では、多層反射膜11を採用したため、実施例
1,2の発光ダイオードに比へ、更に高出力の素子が得
られ、第2図に示した高抵抗埋込の場合に比へて30%
程度光出力が向上した。また。
1,2の発光ダイオードに比へ、更に高出力の素子が得
られ、第2図に示した高抵抗埋込の場合に比へて30%
程度光出力が向上した。また。
この素子においても、FeおよびTiドープInP層埋
込みの効果により高電流領域における光出力の飽和は第
2図の高抵抗埋込の場合とほぼ同程度に低減された。
込みの効果により高電流領域における光出力の飽和は第
2図の高抵抗埋込の場合とほぼ同程度に低減された。
〔実施例4〕
第5図は、本発明を面発光型レーザに適用した場合の実
施例である。n −丁n P基板1上にMOCVD法に
よりp−InPバッファ層2’ (10〜30μm)
を成長し、次にp −InGaAsP (λ8=1.
15μm、971.3人、キャリア濃度0.5−IXL
O”ao−一とp−InP(1012,6人、匁ヤlア
濃度0.5〜l X 1019an−’)を交互に16
ヘア積層した多層反射膜12を成長する。更に、p −
I n Pクララト層13(−5μm、キャリア濃度l
X1019cn−’) 、 p−4nGaAsP活性層
3(λg”1.3μm、2〜5μm、キャリア濃度0.
5=IXl○1″Qll−’)、n−InPクラット層
4′ (〜5μm、キャリア濃度I X 10”■−3
)を順次積層し、つづいて上記反射膜と同構造の多層反
射膜11およびn−InPキャップ層5(λg” ]、
、 15 p m、1±0.5 μm、キャリア濃度
1〜4X10”8】〜1)を積層する。その後、発光領
域が10〜20μmφになるよう反射膜12またL:!
p−InPバッファ層に達する深さのアイツレジョン溝
14を形成する。次にそのアイソレーション溝をFeト
ープInP7 (または、Feおよび1゛]トープIn
P7’)で平坦に埋込み、図に示すようなZn拡散8を
施こす。更に、n電極9 、 n電極10を形成し、光
出射面をドーム状に加工して素子は完了する。
施例である。n −丁n P基板1上にMOCVD法に
よりp−InPバッファ層2’ (10〜30μm)
を成長し、次にp −InGaAsP (λ8=1.
15μm、971.3人、キャリア濃度0.5−IXL
O”ao−一とp−InP(1012,6人、匁ヤlア
濃度0.5〜l X 1019an−’)を交互に16
ヘア積層した多層反射膜12を成長する。更に、p −
I n Pクララト層13(−5μm、キャリア濃度l
X1019cn−’) 、 p−4nGaAsP活性層
3(λg”1.3μm、2〜5μm、キャリア濃度0.
5=IXl○1″Qll−’)、n−InPクラット層
4′ (〜5μm、キャリア濃度I X 10”■−3
)を順次積層し、つづいて上記反射膜と同構造の多層反
射膜11およびn−InPキャップ層5(λg” ]、
、 15 p m、1±0.5 μm、キャリア濃度
1〜4X10”8】〜1)を積層する。その後、発光領
域が10〜20μmφになるよう反射膜12またL:!
p−InPバッファ層に達する深さのアイツレジョン溝
14を形成する。次にそのアイソレーション溝をFeト
ープInP7 (または、Feおよび1゛]トープIn
P7’)で平坦に埋込み、図に示すようなZn拡散8を
施こす。更に、n電極9 、 n電極10を形成し、光
出射面をドーム状に加工して素子は完了する。
この面発光レーザにおいては、発振波長1.3μmしき
い値電流20〜30mAの素子が得られ、熱放散が改善
されたため光出力−電流特性の直線性良い素子が得られ
た。
い値電流20〜30mAの素子が得られ、熱放散が改善
されたため光出力−電流特性の直線性良い素子が得られ
た。
以上の実施例ではInP基扱としてn導電形のウェハを
用いたが、p形1nP基板を用いても良く、その場合実
施例2,3.4においてはp −InPバッファ層2′
が薄くても良い(〜5μm)という利点がある。
用いたが、p形1nP基板を用いても良く、その場合実
施例2,3.4においてはp −InPバッファ層2′
が薄くても良い(〜5μm)という利点がある。
また1本発明はG a A s系の発光素子についても
適用可能であり、その場合高抵抗層のドーパントとして
はCr、V、Oなどが良く用いられる。
適用可能であり、その場合高抵抗層のドーパントとして
はCr、V、Oなどが良く用いられる。
本発明によれば、n電極とn電極を高抵抗層により電気
的にアイソレーションしているため、発光領域において
発生した熱の横方向への放散が良くなるため、高電流領
域における光出力の飽和が低減され、高出力動作が可能
になる。
的にアイソレーションしているため、発光領域において
発生した熱の横方向への放散が良くなるため、高電流領
域における光出力の飽和が低減され、高出力動作が可能
になる。
第1図は本発明の一実施例のアイソレーション溝のみを
高抵抗層で埋込んだ発光素子の断面図、第2図は第1図
の発光素子の光出力−電流特性図、第3図は発光領域以
外を全て高抵抗層で埋込んだ実施例になる発光素子の断
面図、第4図は多層反射膜を具備した実施例になる発光
素子の断面図、第5図は本発明を面発光レーザに適用し
た実施例の素子断面図である。 1・・InP基板、2,2′・・バッファ層、3・・活
性層、4・・・pクラッド層、S・・・キャップ層、6
・・高抵抗層、7,7′・・・高抵抗層、8・・・Zn
拡散、9・n電極、10・・P電極、11・・・多層反
射膜。 12・・多層反射膜、13・・・nクラッド層、14・
・アイソレーション溝。
高抵抗層で埋込んだ発光素子の断面図、第2図は第1図
の発光素子の光出力−電流特性図、第3図は発光領域以
外を全て高抵抗層で埋込んだ実施例になる発光素子の断
面図、第4図は多層反射膜を具備した実施例になる発光
素子の断面図、第5図は本発明を面発光レーザに適用し
た実施例の素子断面図である。 1・・InP基板、2,2′・・バッファ層、3・・活
性層、4・・・pクラッド層、S・・・キャップ層、6
・・高抵抗層、7,7′・・・高抵抗層、8・・・Zn
拡散、9・n電極、10・・P電極、11・・・多層反
射膜。 12・・多層反射膜、13・・・nクラッド層、14・
・アイソレーション溝。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に、少なくとも活性層、クラッド層を
含む多層構造を有し、かつn電極とp電極が光出射面に
対して反対側に有り、光出射面の少なくとも一部がドー
ム状になっている発光素子において、該電極間が高抵抗
半導体層により電気的にアイソレーションされているこ
とを特徴とする半導体発光素子。 2、高抵抗半導体層が、Fe、Co、Ti、Mn、Cr
、V、Oのうち少なくとも1つを添加した少なくとも1
つの半導体層で形成されていることを特徴とする請求項
1記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2144304A JPH0438880A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2144304A JPH0438880A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0438880A true JPH0438880A (ja) | 1992-02-10 |
Family
ID=15358962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2144304A Pending JPH0438880A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0438880A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995002910A1 (en) * | 1993-07-12 | 1995-01-26 | British Telecommunications Public Limited Company | Electrical barrier structure for semiconductor device |
CN103730431A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-04-16 | 宝钢金属有限公司 | 一种大功率阵列led芯片表面散热结构及制作方法 |
-
1990
- 1990-06-04 JP JP2144304A patent/JPH0438880A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995002910A1 (en) * | 1993-07-12 | 1995-01-26 | British Telecommunications Public Limited Company | Electrical barrier structure for semiconductor device |
EP0639875A1 (en) * | 1993-07-12 | 1995-02-22 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Electrical barrier structure for semiconductor device |
US5838025A (en) * | 1993-07-12 | 1998-11-17 | British Telecommunications Public Limited Company | Electrical barrier structure for semiconductor device doped with chromium and/or titanium |
CN103730431A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-04-16 | 宝钢金属有限公司 | 一种大功率阵列led芯片表面散热结构及制作方法 |
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