JPH05315709A - 半導体発光素子及び当該半導体発光素子を用いた光学装置 - Google Patents
半導体発光素子及び当該半導体発光素子を用いた光学装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子におい
て、素子抵抗を低減させ、微小径で発光させながら高出
力を得る。 【構成】 活性層１４の上にｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上クラ
ッド層１５、ｐ−ＡｌＧａＡｓ拡散停止層１６、ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ電流阻止層１７、ｐ−ＡｌＧａＡｓ導電層１
８及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１９を積層し、コンタ
クト層１９から拡散停止層１６までＺｎを拡散させて電
流通路領域２１を形成する。電流通路領域２１の中央領
域は拡散停止層１６まで達し、電流通路領域２１の周辺
領域は導電層１８まで形成されていて中央領域よりも浅
くなっている。
て、素子抵抗を低減させ、微小径で発光させながら高出
力を得る。 【構成】 活性層１４の上にｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上クラ
ッド層１５、ｐ−ＡｌＧａＡｓ拡散停止層１６、ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ電流阻止層１７、ｐ−ＡｌＧａＡｓ導電層１
８及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１９を積層し、コンタ
クト層１９から拡散停止層１６までＺｎを拡散させて電
流通路領域２１を形成する。電流通路領域２１の中央領
域は拡散停止層１６まで達し、電流通路領域２１の周辺
領域は導電層１８まで形成されていて中央領域よりも浅
くなっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子及び当該
半導体発光素子を用いた光学装置に関する。具体的にい
うと、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ素子等
の半導体発光素子に関する。さらに、投光器やポイン
タ、光学式エンコーダや距離センサ等の光学検知装置、
レーザビームプリンタやバーコードリーダ等の光スキャ
ナを備えた装置、光ファイバーモジュールなどの、当該
半導体発光素子を用いた光学装置に関する。
半導体発光素子を用いた光学装置に関する。具体的にい
うと、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ素子等
の半導体発光素子に関する。さらに、投光器やポイン
タ、光学式エンコーダや距離センサ等の光学検知装置、
レーザビームプリンタやバーコードリーダ等の光スキャ
ナを備えた装置、光ファイバーモジュールなどの、当該
半導体発光素子を用いた光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１はｐｎ接合を用いて電流狭窄構造を
実現した従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子Ａの構
造を示す断面図である。従来の半導体発光素子Ａにあっ
ては、ｎ−ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
下クラッド層２、undoped-ＡｌＧａＩｎＰ活性層３、ｐ
−ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
電流阻止層５、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層６を順次エピ
タキシャル成長させた後、電流阻止層５を貫通させてコ
ンタクト層６から上クラッド層４までＺｎのようなｐ型
不純物をドーピングしてｐ型電流通路領域７を形成して
いる。さらに、コンタクト層６の上面には電流通路領域
７の上方で開口したｐ側電極８を設け基板１の下面全面
にはｎ側電極９を設けている。
実現した従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子Ａの構
造を示す断面図である。従来の半導体発光素子Ａにあっ
ては、ｎ−ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
下クラッド層２、undoped-ＡｌＧａＩｎＰ活性層３、ｐ
−ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
電流阻止層５、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層６を順次エピ
タキシャル成長させた後、電流阻止層５を貫通させてコ
ンタクト層６から上クラッド層４までＺｎのようなｐ型
不純物をドーピングしてｐ型電流通路領域７を形成して
いる。さらに、コンタクト層６の上面には電流通路領域
７の上方で開口したｐ側電極８を設け基板１の下面全面
にはｎ側電極９を設けている。
【０００３】しかして、ｐ側電極８から電流を注入する
と、電流阻止層５と上クラッド層４との間は逆バイアス
となって電流が流れず、ｐ側電極８から導入された電流
は電流通路領域７を通って活性層３へ注入される。活性
層３に電流が注入されると、その部分で活性層３が発光
し、発光した光は電流通路領域７を通ってｐ側電極８の
光出射窓から出射される。したがって、電流狭窄構造の
半導体発光素子Ａが実現される。
と、電流阻止層５と上クラッド層４との間は逆バイアス
となって電流が流れず、ｐ側電極８から導入された電流
は電流通路領域７を通って活性層３へ注入される。活性
層３に電流が注入されると、その部分で活性層３が発光
し、発光した光は電流通路領域７を通ってｐ側電極８の
光出射窓から出射される。したがって、電流狭窄構造の
半導体発光素子Ａが実現される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ｐ型の
ＡｌＧａＩｎＰはキャリア濃度を高くするのが困難な材
料であって、そのドーピング濃度は５×１０17ｃｍ-3程
度までしか上昇せず、低抵抗化が難しい。このため、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子Ａにおいて電流狭窄構
造を実現した場合には、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層
５にｐ型不純物を導入して電流阻止層５の一部分をｐ型
に反転させたとしても、反転領域（電流通路領域７）の
キャリア濃度を高くすることが困難で素子抵抗が高くな
る。このため微小発光径を得るために電流通路領域７を
小さくしていくと、素子の抵抗が非常に高くなってしま
い、その抵抗による発熱のために光出力の低下や信頼性
の低下を招くという問題があった。
ＡｌＧａＩｎＰはキャリア濃度を高くするのが困難な材
料であって、そのドーピング濃度は５×１０17ｃｍ-3程
度までしか上昇せず、低抵抗化が難しい。このため、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子Ａにおいて電流狭窄構
造を実現した場合には、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層
５にｐ型不純物を導入して電流阻止層５の一部分をｐ型
に反転させたとしても、反転領域（電流通路領域７）の
キャリア濃度を高くすることが困難で素子抵抗が高くな
る。このため微小発光径を得るために電流通路領域７を
小さくしていくと、素子の抵抗が非常に高くなってしま
い、その抵抗による発熱のために光出力の低下や信頼性
の低下を招くという問題があった。
【０００５】また、電流通路領域７におけるコンタクト
層６とｐ型反転した電流阻止層５との間のｐ−ＧａＡｓ
／ｐ−ＡｌＧａＩｎＰのヘテロ接合においては、図２に
示すように、価電子帯のバンド不連続値ΔＥｖが３６０
ｍｅＶと非常に大きいため、有効質量の大きい正孔をヘ
テロ障壁ΔＥｖを越えてｐ−ＧａＡｓコンタクト層６か
らｐ−（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）ＩｎＰ電流阻止層５に注入す
るためには、大きな電圧を加えないと注入できなくな
り、前述のように光出力の低下や信頼性の低下といった
問題があった。
層６とｐ型反転した電流阻止層５との間のｐ−ＧａＡｓ
／ｐ−ＡｌＧａＩｎＰのヘテロ接合においては、図２に
示すように、価電子帯のバンド不連続値ΔＥｖが３６０
ｍｅＶと非常に大きいため、有効質量の大きい正孔をヘ
テロ障壁ΔＥｖを越えてｐ−ＧａＡｓコンタクト層６か
らｐ−（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）ＩｎＰ電流阻止層５に注入す
るためには、大きな電圧を加えないと注入できなくな
り、前述のように光出力の低下や信頼性の低下といった
問題があった。
【０００６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、発光ダイオードや半導体レーザ素子等
のＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子において、電流通
路領域における電流阻止層の抵抗を低減し、微小発光径
化を図りながら素子抵抗を小さくすることを主な目的と
してなされたものである。
れたものであり、発光ダイオードや半導体レーザ素子等
のＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子において、電流通
路領域における電流阻止層の抵抗を低減し、微小発光径
化を図りながら素子抵抗を小さくすることを主な目的と
してなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、活性層の上方にｐ型上クラッド層、ｎ型電流阻止
層、ｐ型コンタクト層を備えた電流阻止構造を有し、ｐ
型不純物の導入により前記ｎ型電流阻止層の一部を貫通
する電流通路領域を形成された電流狭窄型の半導体発光
素子において、前記活性層を含む主要構成部分にＡｌＧ
ａＩｎＰ系材料を用い、前記ｎ型電流阻止層にＡｌＧａ
Ａｓ系材料を用いたことを特徴としている。
は、活性層の上方にｐ型上クラッド層、ｎ型電流阻止
層、ｐ型コンタクト層を備えた電流阻止構造を有し、ｐ
型不純物の導入により前記ｎ型電流阻止層の一部を貫通
する電流通路領域を形成された電流狭窄型の半導体発光
素子において、前記活性層を含む主要構成部分にＡｌＧ
ａＩｎＰ系材料を用い、前記ｎ型電流阻止層にＡｌＧａ
Ａｓ系材料を用いたことを特徴としている。
【０００８】また、本発明の半導体発光素子は、活性層
の上方にｐ型上クラッド層、ｎ型電流阻止層、ｐ型コン
タクト層を備えた電流阻止構造を有し、ｐ型不純物の導
入により前記ｎ型電流阻止層の一部を貫通する電流通路
領域を形成された電流狭窄型の半導体発光素子におい
て、前記電流通路領域の中央領域と周辺領域とで不純物
導入の深さが異なり、当該中央領域ではｎ型電流阻止層
の下側接合面よりも深い部分までｐ型不純物が導入さ
れ、当該周辺領域ではｐ型コンタクト層の下側接合面よ
りも深く、ｎ型電流阻止層の下側接合面よりも浅い部分
までｐ型不純物が導入されていることを特徴としてい
る。
の上方にｐ型上クラッド層、ｎ型電流阻止層、ｐ型コン
タクト層を備えた電流阻止構造を有し、ｐ型不純物の導
入により前記ｎ型電流阻止層の一部を貫通する電流通路
領域を形成された電流狭窄型の半導体発光素子におい
て、前記電流通路領域の中央領域と周辺領域とで不純物
導入の深さが異なり、当該中央領域ではｎ型電流阻止層
の下側接合面よりも深い部分までｐ型不純物が導入さ
れ、当該周辺領域ではｐ型コンタクト層の下側接合面よ
りも深く、ｎ型電流阻止層の下側接合面よりも浅い部分
までｐ型不純物が導入されていることを特徴としてい
る。
【０００９】また、本発明の半導体発光素子は、活性層
の上方にｐ型上クラッド層、ｎ型電流阻止層、ｐ型コン
タクト層を備えた電流阻止構造を有し、ｐ型不純物の導
入により前記ｎ型電流阻止層の一部を貫通する電流通路
領域を形成された電流狭窄型の半導体発光素子におい
て、前記活性層を含む主要構成部分にＡｌＧａＩｎＰ系
材料を用い、前記ｎ型電流阻止層にＡｌＧａＩｎＰ系材
料もしくはＡｌＧａＡｓ系材料を用いると共に当該電流
阻止層のＡｌ組成比を上記ｐ型コンタクト層に向かって
減少させたことを特徴としている。
の上方にｐ型上クラッド層、ｎ型電流阻止層、ｐ型コン
タクト層を備えた電流阻止構造を有し、ｐ型不純物の導
入により前記ｎ型電流阻止層の一部を貫通する電流通路
領域を形成された電流狭窄型の半導体発光素子におい
て、前記活性層を含む主要構成部分にＡｌＧａＩｎＰ系
材料を用い、前記ｎ型電流阻止層にＡｌＧａＩｎＰ系材
料もしくはＡｌＧａＡｓ系材料を用いると共に当該電流
阻止層のＡｌ組成比を上記ｐ型コンタクト層に向かって
減少させたことを特徴としている。
【００１０】本発明の半導体発光素子においては、前記
ｎ型電流阻止層と前記ｐ型コンタクト層との間に第１の
ｐ型ＡｌＧａＡｓ層を設けてもよい。
ｎ型電流阻止層と前記ｐ型コンタクト層との間に第１の
ｐ型ＡｌＧａＡｓ層を設けてもよい。
【００１１】また、本発明の半導体発光素子において
は、前記ｐ型コンタクト層と前記第１のｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ層とのヘテロ接合における価電子帯バンド不連続値
が、ｐ型コンタクト層とｎ型電流阻止層のｐ型に反転し
た領域との間における価電子帯バンド不連続値よりも小
さく、ｐ型コンタクト層とｐ型上クラッド層との間にお
ける価電子帯バンド不連続値よりも小さく設定してもよ
い。
は、前記ｐ型コンタクト層と前記第１のｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ層とのヘテロ接合における価電子帯バンド不連続値
が、ｐ型コンタクト層とｎ型電流阻止層のｐ型に反転し
た領域との間における価電子帯バンド不連続値よりも小
さく、ｐ型コンタクト層とｐ型上クラッド層との間にお
ける価電子帯バンド不連続値よりも小さく設定してもよ
い。
【００１２】さらに、本発明の半導体発光素子において
は、前記第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比が、前
記ｐ型コンタクト層に向かって減少させてもよい。
は、前記第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比が、前
記ｐ型コンタクト層に向かって減少させてもよい。
【００１３】さらに、本発明の半導体発光素子において
は、前記ｎ型電流阻止層と前記ｐ型上クラッド層との間
に、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層を設けても良い。
は、前記ｎ型電流阻止層と前記ｐ型上クラッド層との間
に、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層を設けても良い。
【００１４】さらに、本発明の半導体発光素子において
は、前記第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア濃度が、
前記ｎ型電流阻止層のｐ型に反転した領域のｐ型キャリ
ア濃度よりも低く設定してもよい。
は、前記第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア濃度が、
前記ｎ型電流阻止層のｐ型に反転した領域のｐ型キャリ
ア濃度よりも低く設定してもよい。
【００１５】さらに、本発明の半導体発光素子は、前記
第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア濃度が、前記第１
のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア濃度よりも低く設定し
てもよい。
第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア濃度が、前記第１
のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア濃度よりも低く設定し
てもよい。
【００１６】さらに、本発明の半導体発光素子は、前記
ｎ型電流阻止層、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層及び第２の
ｐ型ＡｌＧａＡｓ層のバンドギャップを、いずれも活性
層のバンドギャップよりも大きくしてもよい。
ｎ型電流阻止層、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層及び第２の
ｐ型ＡｌＧａＡｓ層のバンドギャップを、いずれも活性
層のバンドギャップよりも大きくしてもよい。
【００１７】さらに、本発明の半導体発光素子は、端面
出射型の素子であってもよく、上面出射型の素子であっ
てもよい。
出射型の素子であってもよく、上面出射型の素子であっ
てもよい。
【００１８】さらに、本発明の半導体発光素子は、前記
電流通路領域のｐ型コンタクト層部分を、エッチングに
より除去もしくは薄く形成してもよい。
電流通路領域のｐ型コンタクト層部分を、エッチングに
より除去もしくは薄く形成してもよい。
【００１９】また、本発明の半導体発光素子は、受光素
子や光スキャナ等と共に光学装置に用いることができ
る。
子や光スキャナ等と共に光学装置に用いることができ
る。
【００２０】
【作用】本発明にあっては、活性層や上下クラッド層等
の主要構成部分をＡｌＧａＩｎＰ系材料によって形成し
た電流狭窄構造の半導体発光素子において、ｎ型電流阻
止層をＡｌＧａＡｓ系材料によって形成している。Ａｌ
ＧａＡｓ系材料は、ｐ型のキャリア濃度を高くすること
ができるので、ｐ型不純物の導入によりｎ型電流阻止層
をｐ型に反転させて電流通路領域を形成する場合、電流
阻止層のｐ型反転領域で高いｐ型キャリア濃度を得るこ
とができる。このため、電流通路領域の高抵抗化を防止
することができ、低抵抗化を図ることができる。特に、
活性層へ注入する電流を微小領域に狭窄しようとした場
合でも、電流通路領域の低抵抗化を図れ、発熱による光
出力の低下や信頼性の低下を招くことがなく、微小発光
径のＡｌＧａＩｎＰ系材料による半導体発光素子を実現
することができる。
の主要構成部分をＡｌＧａＩｎＰ系材料によって形成し
た電流狭窄構造の半導体発光素子において、ｎ型電流阻
止層をＡｌＧａＡｓ系材料によって形成している。Ａｌ
ＧａＡｓ系材料は、ｐ型のキャリア濃度を高くすること
ができるので、ｐ型不純物の導入によりｎ型電流阻止層
をｐ型に反転させて電流通路領域を形成する場合、電流
阻止層のｐ型反転領域で高いｐ型キャリア濃度を得るこ
とができる。このため、電流通路領域の高抵抗化を防止
することができ、低抵抗化を図ることができる。特に、
活性層へ注入する電流を微小領域に狭窄しようとした場
合でも、電流通路領域の低抵抗化を図れ、発熱による光
出力の低下や信頼性の低下を招くことがなく、微小発光
径のＡｌＧａＩｎＰ系材料による半導体発光素子を実現
することができる。
【００２１】また、本発明の半導体発光素子は、電流通
路領域の中央領域と周辺領域とで不純物導入の深さが異
なり、当該中央領域ではｎ型電流阻止層の下側接合面よ
りも深い部分までｐ型不純物が導入され、当該周辺領域
ではｐ型コンタクト層の下側接合面よりも深く、ｎ型電
流阻止層の下側接合面よりも浅い部分までｐ型不純物が
導入されているので、電流通路領域の周辺領域は少なく
ともコンタクト層の下まで拡散を行なわれているので、
正孔がヘテロ障壁を感じる領域が広くなり、低抵抗化さ
れる。一方、電流通路領域の活性層に近い部分は中央領
域だけであるので、電流狭窄構造により微小発光径で発
光させることができる。
路領域の中央領域と周辺領域とで不純物導入の深さが異
なり、当該中央領域ではｎ型電流阻止層の下側接合面よ
りも深い部分までｐ型不純物が導入され、当該周辺領域
ではｐ型コンタクト層の下側接合面よりも深く、ｎ型電
流阻止層の下側接合面よりも浅い部分までｐ型不純物が
導入されているので、電流通路領域の周辺領域は少なく
ともコンタクト層の下まで拡散を行なわれているので、
正孔がヘテロ障壁を感じる領域が広くなり、低抵抗化さ
れる。一方、電流通路領域の活性層に近い部分は中央領
域だけであるので、電流狭窄構造により微小発光径で発
光させることができる。
【００２２】また、本発明の半導体発光素子は、電流阻
止層のＡｌ組成比をｐ型コンタクト層に向かって減少さ
せているので、電流阻止層とコンタクト層の間における
価電子帯の不連続（ヘテロ障壁）がなくなり、価電子帯
のエネルギーレベルが電流阻止層とコンタクト層との間
で滑らかに変化し、正孔の移動が容易になって、素子抵
抗を低減させることができる。
止層のＡｌ組成比をｐ型コンタクト層に向かって減少さ
せているので、電流阻止層とコンタクト層の間における
価電子帯の不連続（ヘテロ障壁）がなくなり、価電子帯
のエネルギーレベルが電流阻止層とコンタクト層との間
で滑らかに変化し、正孔の移動が容易になって、素子抵
抗を低減させることができる。
【００２３】同様に、電流阻止層とコンタクト層の間に
第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層を設けている場合には、第１
のＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を、ｐ型コンタクト層に
向かって減少させることにおり、第１のｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ層とコンタクト層の間における価電子帯の不連続をな
くすことができ、一層素子抵抗を低減させることができ
る。
第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層を設けている場合には、第１
のＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を、ｐ型コンタクト層に
向かって減少させることにおり、第１のｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ層とコンタクト層の間における価電子帯の不連続をな
くすことができ、一層素子抵抗を低減させることができ
る。
【００２４】さらに、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャ
リア濃度が、ｎ型電流阻止層のｐ型に反転した領域のｐ
型キャリア濃度や第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア
濃度よりも低く設定すれば、一旦電流狭窄を行なったに
も拘らず、再び電流が広がるということがなく、高い電
流狭窄効果を達成でき、高い発光効率が得られる。
リア濃度が、ｎ型電流阻止層のｐ型に反転した領域のｐ
型キャリア濃度や第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア
濃度よりも低く設定すれば、一旦電流狭窄を行なったに
も拘らず、再び電流が広がるということがなく、高い電
流狭窄効果を達成でき、高い発光効率が得られる。
【００２５】また、ｐ型コンタクト層の下に第１のｐ型
ＡｌＧａＡｓ層を設け、ｐ型コンタクト層と第１のｐ型
ＡｌＧａＡｓ層とのヘテロ接合における価電子帯バンド
不連続値が、ｐ型コンタクト層とｎ型電流阻止層のｐ型
に反転した領域との間における価電子帯バンド不連続値
よりも小さく、かつ、ｐ型コンタクト層とｐ型上クラッ
ド層との間における価電子帯バンド不連続値よりも小さ
く設定してあるので、ｐ型コンタクト層とその下層のｐ
型ＡｌＧａＡｓ層とのヘテロ障壁を小さくすることがで
き、活性層への電流注入に際して低抵抗化を図ることが
でき、より素子抵抗を低減することができる。
ＡｌＧａＡｓ層を設け、ｐ型コンタクト層と第１のｐ型
ＡｌＧａＡｓ層とのヘテロ接合における価電子帯バンド
不連続値が、ｐ型コンタクト層とｎ型電流阻止層のｐ型
に反転した領域との間における価電子帯バンド不連続値
よりも小さく、かつ、ｐ型コンタクト層とｐ型上クラッ
ド層との間における価電子帯バンド不連続値よりも小さ
く設定してあるので、ｐ型コンタクト層とその下層のｐ
型ＡｌＧａＡｓ層とのヘテロ障壁を小さくすることがで
き、活性層への電流注入に際して低抵抗化を図ることが
でき、より素子抵抗を低減することができる。
【００２６】さらに、ｎ型電流阻止層の下に設けた第２
のｐ型ＡｌＧａＡｓ層は、ＡｌＧａＩｎＰ層に比べて不
純物の拡散速度が小さいので、不純物の導入に際し、そ
の不純物の導入位置を容易に制御することができ、電流
通路領域の不純物プロファイルを制御することができ
る。特に、中央領域と周辺領域とで深さの異なる不純物
プロファイルを有する電流通路領域の場合には、中央領
域における不純物深さを容易に制御することができる。
この結果、素子の歩留まりが向上し、素子製作の再現性
が向上する。
のｐ型ＡｌＧａＡｓ層は、ＡｌＧａＩｎＰ層に比べて不
純物の拡散速度が小さいので、不純物の導入に際し、そ
の不純物の導入位置を容易に制御することができ、電流
通路領域の不純物プロファイルを制御することができ
る。特に、中央領域と周辺領域とで深さの異なる不純物
プロファイルを有する電流通路領域の場合には、中央領
域における不純物深さを容易に制御することができる。
この結果、素子の歩留まりが向上し、素子製作の再現性
が向上する。
【００２７】さらに、ｎ型電流阻止層、第１のｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ層及び第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のバンドギャ
ップを、いずれも活性層のバンドギャップよりも大きく
することにより、活性層で発生した光が電流阻止層や第
１及び第２のＡｌＧａＡｓ層で吸収され、発光効率が低
下することを防止することができる。
ＧａＡｓ層及び第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のバンドギャ
ップを、いずれも活性層のバンドギャップよりも大きく
することにより、活性層で発生した光が電流阻止層や第
１及び第２のＡｌＧａＡｓ層で吸収され、発光効率が低
下することを防止することができる。
【００２８】また、本発明の半導体発光素子は、微小発
光径を有し、光出力も大きくすることができるので、受
光素子や光スキャナ、レンズ等と共に用いて投光器や光
学センサ、レーザビームプリンタ、バーコードリーダ等
の光学装置を構成することにより、性能の良好な光学装
置を製作することができる。
光径を有し、光出力も大きくすることができるので、受
光素子や光スキャナ、レンズ等と共に用いて投光器や光
学センサ、レーザビームプリンタ、バーコードリーダ等
の光学装置を構成することにより、性能の良好な光学装
置を製作することができる。
【００２９】
【実施例】図３は本発明の一実施例によるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系の面発光型発光ダイオードＢの構造を示す一部破断
した斜視図である。この発光ダイオードＢを製造手順に
沿って説明する。まず、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１１の上に、ｎ−ＡｌＡｓ層及びｎ−（Ａｌx
Ｇａ1-x）Ａｓ層［ｘ＝０.４；以下、Ａｌ組成ｘのみを
示す。］からなる多層反射膜層１２、ｎ−（ＡｌyＧａ
1-y）ＩｎＰ［ｙ＝０.７；以下、Ａｌ組成ｙのみを示
す。］下クラッド層１３、ｐ−ＧａＩｎＰ活性層１４、
ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ［ｙ＝０.７］上クラッド層１５、
ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］拡散停止層１６、ｎ−
ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］電流阻止層１７、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓ［ｘ＝０.５］導電層１８、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層１９を順次エピタキシャル成長させる。
Ｐ系の面発光型発光ダイオードＢの構造を示す一部破断
した斜視図である。この発光ダイオードＢを製造手順に
沿って説明する。まず、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１１の上に、ｎ−ＡｌＡｓ層及びｎ−（Ａｌx
Ｇａ1-x）Ａｓ層［ｘ＝０.４；以下、Ａｌ組成ｘのみを
示す。］からなる多層反射膜層１２、ｎ−（ＡｌyＧａ
1-y）ＩｎＰ［ｙ＝０.７；以下、Ａｌ組成ｙのみを示
す。］下クラッド層１３、ｐ−ＧａＩｎＰ活性層１４、
ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ［ｙ＝０.７］上クラッド層１５、
ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］拡散停止層１６、ｎ−
ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］電流阻止層１７、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓ［ｘ＝０.５］導電層１８、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層１９を順次エピタキシャル成長させる。
【００３０】この後、電流阻止層１７の一部を貫通させ
てコンタクト層１９から拡散停止層１６に達するように
ｐ型不純物としてＺｎを拡散させ、電流通路領域２１を
形成する。この電流通路領域２１は、中央領域では深く
なっていて電流阻止層１７の下側接合面よりも下の拡散
停止層１６まで達しており、周辺領域は浅くなっていて
コンタクト層１９の下側接合面よりも下の導電層１８ま
で達している。
てコンタクト層１９から拡散停止層１６に達するように
ｐ型不純物としてＺｎを拡散させ、電流通路領域２１を
形成する。この電流通路領域２１は、中央領域では深く
なっていて電流阻止層１７の下側接合面よりも下の拡散
停止層１６まで達しており、周辺領域は浅くなっていて
コンタクト層１９の下側接合面よりも下の導電層１８ま
で達している。
【００３１】図４（ａ）〜（ｅ）は、このように中央領
域と周辺領域とで拡散深さの異なる不純物プロファイル
を得るための方法を示す。図４（ａ）は上記のようにｎ
−ＧａＡｓ基板１１の上に多層反射膜層１２からコンタ
クト層１９までの各層をエピタキシャル成長させた状態
（図４では、基板１１から上クラッド層１５までの各層
は省略している。）を示している。このコンタクト層１
９の全面にＳｉＯ2膜２５を成膜し、図４（ｂ）に示す
ように、ＳｉＯ2膜２５をパターニングして電流通路領
域２１の中央領域と対応する形状の窓２６を開口する。
ついで、ＳｉＯ2膜２５の窓２６からコンタクト層１９
の表面にＺｎドープ・スピンオングラス２７を塗布する
と共に電流通路領域２１の周辺領域と対応させてＳｉＯ
2膜２５の上にＺｎドープ・スピンオングラス２７を塗
布し、ＳｉＯ2膜２５のスピンオングラス２７によって
覆われていない領域をエッチング等によって除去する
〔図４（ｃ）〕。この後、スピンオングラス２７中のＺ
ｎを拡散させると、ＳｉＯ2膜２５の被着していない中
央部ではＺｎが直接コンタクト層１９から拡散してゆく
ので拡散速度が大きく、拡散深さも深くなる。これに対
し、ＳｉＯ2膜２５の被着している周辺部では、ＳｉＯ2
膜２５を通してＺｎが拡散させられるので、ＳｉＯ2膜
２５の被着していない中央部よりもＺｎの拡散速度が遅
くなり、拡散深さも浅くなる〔図４（ｄ）〕。この後、
スピンオングラス２７及びＳｉＯ2膜２５を除去する
と、図４（ｅ）に示すように、中央領域で深く、周辺領
域で浅い不純物プロファイルを有する電流通路領域２１
が得られる。
域と周辺領域とで拡散深さの異なる不純物プロファイル
を得るための方法を示す。図４（ａ）は上記のようにｎ
−ＧａＡｓ基板１１の上に多層反射膜層１２からコンタ
クト層１９までの各層をエピタキシャル成長させた状態
（図４では、基板１１から上クラッド層１５までの各層
は省略している。）を示している。このコンタクト層１
９の全面にＳｉＯ2膜２５を成膜し、図４（ｂ）に示す
ように、ＳｉＯ2膜２５をパターニングして電流通路領
域２１の中央領域と対応する形状の窓２６を開口する。
ついで、ＳｉＯ2膜２５の窓２６からコンタクト層１９
の表面にＺｎドープ・スピンオングラス２７を塗布する
と共に電流通路領域２１の周辺領域と対応させてＳｉＯ
2膜２５の上にＺｎドープ・スピンオングラス２７を塗
布し、ＳｉＯ2膜２５のスピンオングラス２７によって
覆われていない領域をエッチング等によって除去する
〔図４（ｃ）〕。この後、スピンオングラス２７中のＺ
ｎを拡散させると、ＳｉＯ2膜２５の被着していない中
央部ではＺｎが直接コンタクト層１９から拡散してゆく
ので拡散速度が大きく、拡散深さも深くなる。これに対
し、ＳｉＯ2膜２５の被着している周辺部では、ＳｉＯ2
膜２５を通してＺｎが拡散させられるので、ＳｉＯ2膜
２５の被着していない中央部よりもＺｎの拡散速度が遅
くなり、拡散深さも浅くなる〔図４（ｄ）〕。この後、
スピンオングラス２７及びＳｉＯ2膜２５を除去する
と、図４（ｅ）に示すように、中央領域で深く、周辺領
域で浅い不純物プロファイルを有する電流通路領域２１
が得られる。
【００３２】図５はＧａＡｓ中におけるＺｎの拡散深さ
ｄと拡散時間ｔとの関係を示す図であって、直線αはＳ
ｉＯ2膜２５が被着しておらず、直接Ｚｎが拡散する場
合の関係を示し、直線β及びγは厚さＤ1，Ｄ2（Ｄ1＜
Ｄ2）のＳｉＯ2膜２５が被着しており、ＳｉＯ2膜２５
を通してＺｎが拡散する場合の関係を示している。Ｓｉ
Ｏ2膜２５が被着していない部分では、拡散深さｄが拡
散時間√ｔに比例するのに対し、ＳｉＯ2膜２５が被着
している部分では√ｔ切片を有し、ＳｉＯ2膜２５が被
着していない部分と比較して同じ拡散時間ｔでは拡散深
さｄが浅くなる。また、被着するＳｉＯ2膜２５の厚さ
が厚いほど拡散深さｄは浅くなる。例えば、拡散時間ｔ
がｔ1の場合には、ＳｉＯ2膜２５が被着していない部分
では拡散深さがｄ1となり、比較的薄い膜厚Ｄ1のＳｉＯ
2膜２５が被着している部分では拡散深さがｄ2となり、
比較的厚い膜厚Ｄ2のＳｉＯ2膜２５が被着している部分
では拡散深さがｄ3となる（ｄ1＞ｄ2＞ｄ3）。したがっ
て、拡散時間ｔとＳｉＯ2膜２５の膜厚をコントロール
することにより、電流通路領域２１の中央領域の拡散深
さと周辺領域の拡散深さとをそれぞれ自由にコントロー
ルすることができ、容易に図３のような不純物プロファ
イルを得ることができる。
ｄと拡散時間ｔとの関係を示す図であって、直線αはＳ
ｉＯ2膜２５が被着しておらず、直接Ｚｎが拡散する場
合の関係を示し、直線β及びγは厚さＤ1，Ｄ2（Ｄ1＜
Ｄ2）のＳｉＯ2膜２５が被着しており、ＳｉＯ2膜２５
を通してＺｎが拡散する場合の関係を示している。Ｓｉ
Ｏ2膜２５が被着していない部分では、拡散深さｄが拡
散時間√ｔに比例するのに対し、ＳｉＯ2膜２５が被着
している部分では√ｔ切片を有し、ＳｉＯ2膜２５が被
着していない部分と比較して同じ拡散時間ｔでは拡散深
さｄが浅くなる。また、被着するＳｉＯ2膜２５の厚さ
が厚いほど拡散深さｄは浅くなる。例えば、拡散時間ｔ
がｔ1の場合には、ＳｉＯ2膜２５が被着していない部分
では拡散深さがｄ1となり、比較的薄い膜厚Ｄ1のＳｉＯ
2膜２５が被着している部分では拡散深さがｄ2となり、
比較的厚い膜厚Ｄ2のＳｉＯ2膜２５が被着している部分
では拡散深さがｄ3となる（ｄ1＞ｄ2＞ｄ3）。したがっ
て、拡散時間ｔとＳｉＯ2膜２５の膜厚をコントロール
することにより、電流通路領域２１の中央領域の拡散深
さと周辺領域の拡散深さとをそれぞれ自由にコントロー
ルすることができ、容易に図３のような不純物プロファ
イルを得ることができる。
【００３３】また、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１７の
下には、拡散停止層１６が形成されているので、中央領
域におけるＺｎの拡散深さの制御が容易になっている。
電流阻止層１７の下までＺｎなどの不純物を導入する場
合、電流阻止層１７の下の層がＡｌＧａＩｎＰ系材料で
あると、拡散係数が大きいために不純物の拡散深さ制御
が非常に困難であるが、ＡｌＧａＡｓ層（拡散停止層１
６）であると、拡散係数が小さいため不純物の拡散深さ
制御を容易にできる。この結果、電流通路領域２１の拡
散パターンの再現性が良好となり、素子の特性や信頼性
が向上する。
下には、拡散停止層１６が形成されているので、中央領
域におけるＺｎの拡散深さの制御が容易になっている。
電流阻止層１７の下までＺｎなどの不純物を導入する場
合、電流阻止層１７の下の層がＡｌＧａＩｎＰ系材料で
あると、拡散係数が大きいために不純物の拡散深さ制御
が非常に困難であるが、ＡｌＧａＡｓ層（拡散停止層１
６）であると、拡散係数が小さいため不純物の拡散深さ
制御を容易にできる。この結果、電流通路領域２１の拡
散パターンの再現性が良好となり、素子の特性や信頼性
が向上する。
【００３４】こうして電流通路領域２１が形成された
後、活性層１４から出射される光の吸収を防止するた
め、電流通路領域２１の中央領域においてコンタクト層
１９を除去して光出射窓２０を開口し、さらに、コンタ
クト層１９の上にオーミック接触のｐ側電極２２を設
け、ｐ側電極２２にも光出射窓２３を開口する。一方、
基板１１の下面にはオーミック接触のｎ側電極２４を設
ける。
後、活性層１４から出射される光の吸収を防止するた
め、電流通路領域２１の中央領域においてコンタクト層
１９を除去して光出射窓２０を開口し、さらに、コンタ
クト層１９の上にオーミック接触のｐ側電極２２を設
け、ｐ側電極２２にも光出射窓２３を開口する。一方、
基板１１の下面にはオーミック接触のｎ側電極２４を設
ける。
【００３５】しかして、ｐ側電極２２とｎ側電極との間
に電圧を印加すると、電流通路領域２１を通ってｐ側電
極２２から活性層１４へ正孔が注入され、活性層１４で
発光した光は電流通路領域２１を通って光出射窓２０，
２３から外部へ出射される。
に電圧を印加すると、電流通路領域２１を通ってｐ側電
極２２から活性層１４へ正孔が注入され、活性層１４で
発光した光は電流通路領域２１を通って光出射窓２０，
２３から外部へ出射される。
【００３６】このようなＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオ
ードＢにおいて、本発明ではｎ型電流阻止層１７にＡｌ
ＧａＡｓを用いている。ＡｌＧａＡｓはｐ型キャリア濃
度を高くすることができるので、Ｚｎの拡散によりｐ型
に反転した電流阻止層１７内の電流通路領域２１はキャ
リア濃度も高く、抵抗率も小さくなり、この結果ｐ側電
極２２とｎ側電極間の素子抵抗を低くすることができ
る。
ードＢにおいて、本発明ではｎ型電流阻止層１７にＡｌ
ＧａＡｓを用いている。ＡｌＧａＡｓはｐ型キャリア濃
度を高くすることができるので、Ｚｎの拡散によりｐ型
に反転した電流阻止層１７内の電流通路領域２１はキャ
リア濃度も高く、抵抗率も小さくなり、この結果ｐ側電
極２２とｎ側電極間の素子抵抗を低くすることができ
る。
【００３７】さらに、ｎ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］
電流阻止層１７とｐ−ＧａＡｓ［ｘ＝０］コンタクト層
１９との間にｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.５］導電層１
８を設け、コンタクト層１９と導電層１８とのヘテロ接
合における価電子帯バンド不連続値が、コンタクト層１
９と電流阻止層１７のｐ型に反転した領域との間におけ
る価電子帯バンド不連続値よりも小さく、かつ、コンタ
クト層１９と上クラッド１５層との間における価電子帯
バンド不連続値よりも小さく設定してあるので、図６に
示すように、価電子帯における導電層１８とコンタクト
層１９の間のバンド不連続によるヘテロ障壁ΔＥｖを減
少させることができ、コンタクト層１９の下面における
ヘテロ接合部分で正孔の移動を容易にして活性層１４へ
の電流注入を低電圧で容易に行なえるようにできる。具
体的には、従来の発光ダイオードでは、前述のようにヘ
テロ障壁ΔＥｖが３６０ｍｅＶであったのに対し、本発
明による発光ダイオードでは、ヘテロ障壁ΔＥｖを２５
０ｍｅＶにすることができ、１００ｍｅＶ以上も低減す
ることができた。
電流阻止層１７とｐ−ＧａＡｓ［ｘ＝０］コンタクト層
１９との間にｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.５］導電層１
８を設け、コンタクト層１９と導電層１８とのヘテロ接
合における価電子帯バンド不連続値が、コンタクト層１
９と電流阻止層１７のｐ型に反転した領域との間におけ
る価電子帯バンド不連続値よりも小さく、かつ、コンタ
クト層１９と上クラッド１５層との間における価電子帯
バンド不連続値よりも小さく設定してあるので、図６に
示すように、価電子帯における導電層１８とコンタクト
層１９の間のバンド不連続によるヘテロ障壁ΔＥｖを減
少させることができ、コンタクト層１９の下面における
ヘテロ接合部分で正孔の移動を容易にして活性層１４へ
の電流注入を低電圧で容易に行なえるようにできる。具
体的には、従来の発光ダイオードでは、前述のようにヘ
テロ障壁ΔＥｖが３６０ｍｅＶであったのに対し、本発
明による発光ダイオードでは、ヘテロ障壁ΔＥｖを２５
０ｍｅＶにすることができ、１００ｍｅＶ以上も低減す
ることができた。
【００３８】また、ｐ−ＡｌＧａＡｓ導電層１８は、比
較的高濃度にドーピングされているので、電流通路領域
２１の外側からコンタクト層１９を通じて注入された正
孔が導電層１８内で移動し易くなっており、導電層１８
で正孔が電流通路領域２１の全体に均一に広がる。
較的高濃度にドーピングされているので、電流通路領域
２１の外側からコンタクト層１９を通じて注入された正
孔が導電層１８内で移動し易くなっており、導電層１８
で正孔が電流通路領域２１の全体に均一に広がる。
【００３９】さらに、電流通路領域２１の不純物プロフ
ァイルが、中央領域で深く、周辺領域で比較的浅くなっ
ているので、電流通路領域２１の上部では水平断面面積
が大きくなっていて電流拡散領域２１が低抵抗化されて
おり、しかも、活性層１４に近い電流通路領域２１の下
部では水平断面積が小さくなっているので、電流狭窄構
造となっており、微小発光径化されている。つまり、電
流通路領域２１の周辺領域は少なくともコンタクト層１
９の下面よりも下まで拡散を行なわれているので、正孔
がヘテロ障壁を感じる領域が広くなり、低抵抗化され
る。このようにすれば、光の吸収を防ぐためにコンタク
ト層１９を除去していても、広い領域から電流通路領域
２１へ正孔を注入することができるので、より低抵抗化
できる。
ァイルが、中央領域で深く、周辺領域で比較的浅くなっ
ているので、電流通路領域２１の上部では水平断面面積
が大きくなっていて電流拡散領域２１が低抵抗化されて
おり、しかも、活性層１４に近い電流通路領域２１の下
部では水平断面積が小さくなっているので、電流狭窄構
造となっており、微小発光径化されている。つまり、電
流通路領域２１の周辺領域は少なくともコンタクト層１
９の下面よりも下まで拡散を行なわれているので、正孔
がヘテロ障壁を感じる領域が広くなり、低抵抗化され
る。このようにすれば、光の吸収を防ぐためにコンタク
ト層１９を除去していても、広い領域から電流通路領域
２１へ正孔を注入することができるので、より低抵抗化
できる。
【００４０】また、拡散停止層１６のキャリア濃度は、
５×１０17ｃｍ-3程度となっており、導電層１８のキャ
リア濃度やｐ型に反転した電流阻止層１７のｐ型キャリ
ア濃度よりも低く設定することにより、一旦電流狭窄を
行なったにも拘らず、再び電流が広がるということがな
く、高い電流狭窄効果を達成でき、高い発光効率が得ら
れる。
５×１０17ｃｍ-3程度となっており、導電層１８のキャ
リア濃度やｐ型に反転した電流阻止層１７のｐ型キャリ
ア濃度よりも低く設定することにより、一旦電流狭窄を
行なったにも拘らず、再び電流が広がるということがな
く、高い電流狭窄効果を達成でき、高い発光効率が得ら
れる。
【００４１】本発明によれば、上記各構成により微小発
光径を達成しながら、素子抵抗を低減することができ
る。図７は発光ダイオードにおける順方向電圧と電流通
路領域２１の拡散面積（電流通路領域の断面積）との関
係を示す図であって、δは電流阻止層５にＡｌＧａＩｎ
Ｐ層を用いた従来例、εは電流阻止層１７にＡｌＧａＡ
ｓ層を用いた本発明の発光ダイオードを示している。な
お、ここでは、順方向電流ＩFが１０ｍＡ時における電
圧を順方向電圧としている。従来例では、拡散面積が小
さくなると、素子抵抗の増大に伴い、順方向電圧が３Ｖ
近くと非常に高い値となっている。これに対し、本発明
によりＡｌＧａＡｓを電流阻止層１７に用いた素子にお
いては、順方向電圧を２Ｖ程度と低く抑えることができ
た。
光径を達成しながら、素子抵抗を低減することができ
る。図７は発光ダイオードにおける順方向電圧と電流通
路領域２１の拡散面積（電流通路領域の断面積）との関
係を示す図であって、δは電流阻止層５にＡｌＧａＩｎ
Ｐ層を用いた従来例、εは電流阻止層１７にＡｌＧａＡ
ｓ層を用いた本発明の発光ダイオードを示している。な
お、ここでは、順方向電流ＩFが１０ｍＡ時における電
圧を順方向電圧としている。従来例では、拡散面積が小
さくなると、素子抵抗の増大に伴い、順方向電圧が３Ｖ
近くと非常に高い値となっている。これに対し、本発明
によりＡｌＧａＡｓを電流阻止層１７に用いた素子にお
いては、順方向電圧を２Ｖ程度と低く抑えることができ
た。
【００４２】このように本発明によれば、素子抵抗を下
げることが可能で、それに伴う初熱量を低く抑えること
が可能になる。この結果、発熱による光出力の飽和を抑
えることができ、高出力動作が可能になる。また、素子
の温度上昇を抑えることができるので、長寿命化が図れ
る。特に、発光領域を微小化（例えば、発光径が直径１
０μｍや５μｍ）する場合には、本発明は非常に有効で
ある。
げることが可能で、それに伴う初熱量を低く抑えること
が可能になる。この結果、発熱による光出力の飽和を抑
えることができ、高出力動作が可能になる。また、素子
の温度上昇を抑えることができるので、長寿命化が図れ
る。特に、発光領域を微小化（例えば、発光径が直径１
０μｍや５μｍ）する場合には、本発明は非常に有効で
ある。
【００４３】また、ｎ型電流阻止層、第１のｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ層及び第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のバンドギャッ
プは、いずれも活性層のバンドギャップよりも大きくし
ているので、活性層で発生した光が電流阻止層や第１及
び第２のＡｌＧａＡｓ層で吸収されず、発光効率を高め
ることができる。
ａＡｓ層及び第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のバンドギャッ
プは、いずれも活性層のバンドギャップよりも大きくし
ているので、活性層で発生した光が電流阻止層や第１及
び第２のＡｌＧａＡｓ層で吸収されず、発光効率を高め
ることができる。
【００４４】図８（ａ）〜（ｅ）は、中央領域と周辺領
域で拡散深さの異なる不純物プロファイルを形成するた
めの別な方法を示す断面図である。この方法にあって
は、図８（ａ）に示すようにｎ−ＧａＡｓ基板１１の上
に多層反射膜層１２からコンタクト層１９までの各層を
エピタキシャル成長させた（図８では、基板１１から上
クラッド層１５までの各層は省略している。）後、図８
（ｂ）に示すように、電流通路領域２１の中央領域とな
る箇所においてコンタクト層１９の上面をエッチングし
てコンタクト層１９の中央部に凹部２８を設ける。つい
で、コンタクト層１９の全面にＺｎドープ・スピンオン
グラス２７を塗布した後、スピンオングラス２７をパタ
ーニングして電流通路領域２１と対応する領域にスピン
オングラス２７を残し、他の領域でスピンオングラス２
７を除去する〔図８（ｃ）〕。この後、スピンオングラ
ス２７中のＺｎを拡散させると、コンタクト層１９のＧ
ａＡｓ中では拡散速度が遅いので、コンタクト層１９の
凹部２８ではＺｎのコンタクト層通過時間が短く、拡散
深さが深くなる。これに対し、コンタクト層１９の凹部
２８の周辺部では、Ｚｎのコンタクト層通過時間が長い
ので、中央領域よりも拡散深さが浅くなる〔図８
（ｄ）〕。この後、スピンオングラス２７を除去する
と、図８（ｅ）に示すように、中央領域で深く、周辺領
域で浅い不純物プロファイルの電流通路領域２１が得ら
れる。なお、コンタクト層１９の凹部２８における膜厚
の薄い部分は、このまま残しておいてもよく、あるい
は、この後除去して光出射窓２０を開口してもよい。
域で拡散深さの異なる不純物プロファイルを形成するた
めの別な方法を示す断面図である。この方法にあって
は、図８（ａ）に示すようにｎ−ＧａＡｓ基板１１の上
に多層反射膜層１２からコンタクト層１９までの各層を
エピタキシャル成長させた（図８では、基板１１から上
クラッド層１５までの各層は省略している。）後、図８
（ｂ）に示すように、電流通路領域２１の中央領域とな
る箇所においてコンタクト層１９の上面をエッチングし
てコンタクト層１９の中央部に凹部２８を設ける。つい
で、コンタクト層１９の全面にＺｎドープ・スピンオン
グラス２７を塗布した後、スピンオングラス２７をパタ
ーニングして電流通路領域２１と対応する領域にスピン
オングラス２７を残し、他の領域でスピンオングラス２
７を除去する〔図８（ｃ）〕。この後、スピンオングラ
ス２７中のＺｎを拡散させると、コンタクト層１９のＧ
ａＡｓ中では拡散速度が遅いので、コンタクト層１９の
凹部２８ではＺｎのコンタクト層通過時間が短く、拡散
深さが深くなる。これに対し、コンタクト層１９の凹部
２８の周辺部では、Ｚｎのコンタクト層通過時間が長い
ので、中央領域よりも拡散深さが浅くなる〔図８
（ｄ）〕。この後、スピンオングラス２７を除去する
と、図８（ｅ）に示すように、中央領域で深く、周辺領
域で浅い不純物プロファイルの電流通路領域２１が得ら
れる。なお、コンタクト層１９の凹部２８における膜厚
の薄い部分は、このまま残しておいてもよく、あるい
は、この後除去して光出射窓２０を開口してもよい。
【００４５】図９は本発明の別な実施例による発光ダイ
オードのバンド構造を示すバンド構造図である。この実
施例においては、導電層１８のコンタクト層１９に近接
している領域にＡｌの組成比ｘが次第に変化するｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ［ｘ＝０.５〜０］グレード層２９を形成し
ている。すなわち、導電層１８のコンタクト層１９から
離れた領域ではＡｌ組成比はｘ＝０.５となっている
が、グレード層２９ではＡｌ組成比がコンタクト層１９
に向けてｘ＝０.５〜０と次第に減少している。このた
め、価電子帯の不連続がなくなり、価電子帯のエネルギ
ーレベルが導電層１８とコンタクト層１９との間で滑ら
かに連続的に変化する。この結果、正孔がコンタクト層
１９と導電層１８の間のヘテロ障壁を移動し易くなり、
素子抵抗を低減させることができる。なお、この実施例
では、グレード層２９のＡｌ組成比は連続的に変化させ
ているが、ステップ状に変化させてもよい。
オードのバンド構造を示すバンド構造図である。この実
施例においては、導電層１８のコンタクト層１９に近接
している領域にＡｌの組成比ｘが次第に変化するｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ［ｘ＝０.５〜０］グレード層２９を形成し
ている。すなわち、導電層１８のコンタクト層１９から
離れた領域ではＡｌ組成比はｘ＝０.５となっている
が、グレード層２９ではＡｌ組成比がコンタクト層１９
に向けてｘ＝０.５〜０と次第に減少している。このた
め、価電子帯の不連続がなくなり、価電子帯のエネルギ
ーレベルが導電層１８とコンタクト層１９との間で滑ら
かに連続的に変化する。この結果、正孔がコンタクト層
１９と導電層１８の間のヘテロ障壁を移動し易くなり、
素子抵抗を低減させることができる。なお、この実施例
では、グレード層２９のＡｌ組成比は連続的に変化させ
ているが、ステップ状に変化させてもよい。
【００４６】図１０に示すものは本発明による発光ダイ
オードのさらに別な実施例を示す断面図である。この発
光ダイオードＢ１にあっては、電流阻止層１７とコンタ
クト層１９との間に導電層１８を設けず、電流阻止層１
７の上に直接コンタクト層１９を設けている。この実施
例においては、電流阻止層１７のコンタクト層１９に近
接している領域にＡｌの組成比ｘが次第に変化するｐ−
ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７〜０］グレード層３０を形成
している。すなわち、電流阻止層１７のコンタクト層１
９から離れた領域ではＡｌ組成比はｘ＝０.７となって
いるが、グレード領域３０ではＡｌ組成比がコンタクト
層１９に向けてｘ＝０.７〜０と次第に減少している。
このため、図１１に示すように、価電子帯のエネルギー
レベルが電流阻止層１７とコンタクト層１９との間で滑
らかに連続的に変化する。この結果、導電層１８を設け
ない場合でも、電流通路領域２１において正孔がコンタ
クト層１９と電流阻止層１７の間のヘテロ障壁を移動し
易くなり、素子抵抗を低減させることができる。なお、
この実施例においても、グレード層３０のＡｌ組成比は
連続的に変化させているが、ステップ状に変化させても
よい。なお、この実施例においては、電流阻止層はｎ−
ＡｌＧａＡｓであっても、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰであって
もよい。
オードのさらに別な実施例を示す断面図である。この発
光ダイオードＢ１にあっては、電流阻止層１７とコンタ
クト層１９との間に導電層１８を設けず、電流阻止層１
７の上に直接コンタクト層１９を設けている。この実施
例においては、電流阻止層１７のコンタクト層１９に近
接している領域にＡｌの組成比ｘが次第に変化するｐ−
ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７〜０］グレード層３０を形成
している。すなわち、電流阻止層１７のコンタクト層１
９から離れた領域ではＡｌ組成比はｘ＝０.７となって
いるが、グレード領域３０ではＡｌ組成比がコンタクト
層１９に向けてｘ＝０.７〜０と次第に減少している。
このため、図１１に示すように、価電子帯のエネルギー
レベルが電流阻止層１７とコンタクト層１９との間で滑
らかに連続的に変化する。この結果、導電層１８を設け
ない場合でも、電流通路領域２１において正孔がコンタ
クト層１９と電流阻止層１７の間のヘテロ障壁を移動し
易くなり、素子抵抗を低減させることができる。なお、
この実施例においても、グレード層３０のＡｌ組成比は
連続的に変化させているが、ステップ状に変化させても
よい。なお、この実施例においては、電流阻止層はｎ−
ＡｌＧａＡｓであっても、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰであって
もよい。
【００４７】図１２は本発明のさらに別な実施例による
ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子Ｃの構造を示す斜
視図である。この半導体レーザ素子Ｃは、ｎ−ＧａＡｓ
基板３１の上に、ｎ−（ＡｌyＧａ1-y）ＩｎＰ［ｙ＝
０.７］下クラッド層３２、undoped−ＧａＩｎＰ活性層
３３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ［ｙ＝０.７］上クラッド層
３４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］拡散停止層３
５、ｎ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］電流阻止層３６、
ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.５］導電層３７、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層３８を順次エピタキシャル成長させ、
このエピタキシャル結晶基板３１の全長にわたって端面
から端面まで電流通路領域３９を形成したものである。
電流通路領域３９は、電流阻止層３６を貫通してコンタ
クト層３８から拡散停止層３５に達するようにＺｎを拡
散させて形成されたものであり、中央領域では深くなっ
ていて電流阻止層３６の下側接合面よりも下の拡散停止
層３５まで達しており、周辺領域では浅くなっていてコ
ンタクト層３８の下側接合面よりも下の導電層３７まで
達している。なお、このような不純物プロファイルを形
成するためには、図４や図８に示したのと同様な方法に
よればよい。また、コンタクト層３８の上面にはｐ側電
極４０を設け、基板３１の下面にはｎ側電極４１を設け
てある。
ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子Ｃの構造を示す斜
視図である。この半導体レーザ素子Ｃは、ｎ−ＧａＡｓ
基板３１の上に、ｎ−（ＡｌyＧａ1-y）ＩｎＰ［ｙ＝
０.７］下クラッド層３２、undoped−ＧａＩｎＰ活性層
３３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ［ｙ＝０.７］上クラッド層
３４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］拡散停止層３
５、ｎ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］電流阻止層３６、
ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.５］導電層３７、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層３８を順次エピタキシャル成長させ、
このエピタキシャル結晶基板３１の全長にわたって端面
から端面まで電流通路領域３９を形成したものである。
電流通路領域３９は、電流阻止層３６を貫通してコンタ
クト層３８から拡散停止層３５に達するようにＺｎを拡
散させて形成されたものであり、中央領域では深くなっ
ていて電流阻止層３６の下側接合面よりも下の拡散停止
層３５まで達しており、周辺領域では浅くなっていてコ
ンタクト層３８の下側接合面よりも下の導電層３７まで
達している。なお、このような不純物プロファイルを形
成するためには、図４や図８に示したのと同様な方法に
よればよい。また、コンタクト層３８の上面にはｐ側電
極４０を設け、基板３１の下面にはｎ側電極４１を設け
てある。
【００４８】この半導体レーザ素子Ｃにあっては、電流
通路領域３９を通して活性層３３に正孔が注入される
と、活性層３３の端面からレーザ光が出射される。
通路領域３９を通して活性層３３に正孔が注入される
と、活性層３３の端面からレーザ光が出射される。
【００４９】図１３は本発明の別な実施例によるＡｌＧ
ａＩｎＰ系の端面出射型発光ダイオードＤの構造を示す
斜視図である。この発光ダイオードＤは、ｎ−ＧａＡｓ
基板５１の上に、ｎ−（ＡｌyＧａ1-y）ＩｎＰ［ｙ＝
０.７］下クラッド層５２、undoped−ＧａＩｎＰ活性層
５３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ［ｙ＝０.７］上クラッド層
５４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］拡散停止層５
５、ｎ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］電流阻止層５６、
ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.５］導電層５７、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層５８を順次エピタキシャル成長させ、
このエピタキシャル結晶基板５１の一方の端面に臨ませ
るようにして部分的に電流通路領域５９を形成したもの
である。電流通路領域５９は、電流阻止層５６を貫通し
てコンタクト層５８から拡散停止層５５に達するように
Ｚｎを拡散させて形成されたものであり、中央領域では
深くなっていて電流阻止層５６の下側接合面よりも下の
拡散停止層５５まで達しており、周辺領域では浅くなっ
ていてコンタクト層５８の下側接合面よりも下の導電層
５７まで達している。また、コンタクト層５８の上面に
はｐ側電極６０を設け、基板５１の下面にはｎ側電極６
１を設けてある。
ａＩｎＰ系の端面出射型発光ダイオードＤの構造を示す
斜視図である。この発光ダイオードＤは、ｎ−ＧａＡｓ
基板５１の上に、ｎ−（ＡｌyＧａ1-y）ＩｎＰ［ｙ＝
０.７］下クラッド層５２、undoped−ＧａＩｎＰ活性層
５３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ［ｙ＝０.７］上クラッド層
５４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］拡散停止層５
５、ｎ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.７］電流阻止層５６、
ｐ−ＡｌＧａＡｓ［ｘ＝０.５］導電層５７、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層５８を順次エピタキシャル成長させ、
このエピタキシャル結晶基板５１の一方の端面に臨ませ
るようにして部分的に電流通路領域５９を形成したもの
である。電流通路領域５９は、電流阻止層５６を貫通し
てコンタクト層５８から拡散停止層５５に達するように
Ｚｎを拡散させて形成されたものであり、中央領域では
深くなっていて電流阻止層５６の下側接合面よりも下の
拡散停止層５５まで達しており、周辺領域では浅くなっ
ていてコンタクト層５８の下側接合面よりも下の導電層
５７まで達している。また、コンタクト層５８の上面に
はｐ側電極６０を設け、基板５１の下面にはｎ側電極６
１を設けてある。
【００５０】この発光ダイオードＤは端面出射型である
ので、電流通路領域５９を通して活性層５３に電流が注
入されると、活性層５３の端面から光が出射される。
ので、電流通路領域５９を通して活性層５３に電流が注
入されると、活性層５３の端面から光が出射される。
【００５１】つぎに、上記半導体発光素子を用いた応用
例について説明する。まず、図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）
に示す投光器Ｅについて説明する。この投光器Ｅは、本
発明の半導体発光素子７１を一方のリードフレーム７２
の上にダイボンディングすると共に他方のリードフレー
ム７３にワイヤボンディングした状態で透明エポキシ樹
脂等の封止樹脂７４で所定形状に低圧注型して封止し、
全体として角ブロック状の外形に構成されている。封止
樹脂７４の表面には多数の環状レンズ単位を同心状に配
列したフレネル型平板状レンズ７５が一体形成されると
共に、表面の両側にはフレネル型平板状レンズ７５と同
じ高さ、あるいはフレネル型平板状レンズ７５よりもや
や高いアゴ部７６を突設してあり、アゴ部７６によって
フレネル型平板状レンズ７５を保護している。
例について説明する。まず、図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）
に示す投光器Ｅについて説明する。この投光器Ｅは、本
発明の半導体発光素子７１を一方のリードフレーム７２
の上にダイボンディングすると共に他方のリードフレー
ム７３にワイヤボンディングした状態で透明エポキシ樹
脂等の封止樹脂７４で所定形状に低圧注型して封止し、
全体として角ブロック状の外形に構成されている。封止
樹脂７４の表面には多数の環状レンズ単位を同心状に配
列したフレネル型平板状レンズ７５が一体形成されると
共に、表面の両側にはフレネル型平板状レンズ７５と同
じ高さ、あるいはフレネル型平板状レンズ７５よりもや
や高いアゴ部７６を突設してあり、アゴ部７６によって
フレネル型平板状レンズ７５を保護している。
【００５２】この投光器Ｅの場合、半導体発光素子７１
は、高い発光効率で、しかも微小な発光領域を有するも
のであるから、フレネル型平板状レンズ７５により光の
指向特性が狭小化し、出力が強く、かつ細いビームが長
距離においても得られる。例えば、フレネル型平板状レ
ンズ７５を焦点距離ｆ＝４.５ｍｍ、レンズ直径３.５ｍ
ｍとし、半導体発光素子７１の光取り出し窓を直径２０
μｍにしたとき、１ｍの距離におけるビーム径は直径４
ｍｍ程度である。しかるに、従来より用いられている通
常の発光ダイオード（すなわち、その光の出射面積が３
５０μｍ角程度のもの）では、直径７０ｍｍ程度まで広
がってしまうので、本発明による半導体発光素子７１を
用いて投光器Ｅを作製することにより大きなメリットが
得られる。
は、高い発光効率で、しかも微小な発光領域を有するも
のであるから、フレネル型平板状レンズ７５により光の
指向特性が狭小化し、出力が強く、かつ細いビームが長
距離においても得られる。例えば、フレネル型平板状レ
ンズ７５を焦点距離ｆ＝４.５ｍｍ、レンズ直径３.５ｍ
ｍとし、半導体発光素子７１の光取り出し窓を直径２０
μｍにしたとき、１ｍの距離におけるビーム径は直径４
ｍｍ程度である。しかるに、従来より用いられている通
常の発光ダイオード（すなわち、その光の出射面積が３
５０μｍ角程度のもの）では、直径７０ｍｍ程度まで広
がってしまうので、本発明による半導体発光素子７１を
用いて投光器Ｅを作製することにより大きなメリットが
得られる。
【００５３】また、従来より用いられている投光器とし
ては、ステムから突出したヒートシンクに半導体レーザ
素子及びフレネル型平板状レンズを取り付け、これらを
金属キャップで覆ったキャンシール型のものなどがある
が、このような従来の投光器と比較して本発明の投光器
Ｅは構造が大幅に簡略化されており、コスト及び嵩体積
の低減を図ることができる。
ては、ステムから突出したヒートシンクに半導体レーザ
素子及びフレネル型平板状レンズを取り付け、これらを
金属キャップで覆ったキャンシール型のものなどがある
が、このような従来の投光器と比較して本発明の投光器
Ｅは構造が大幅に簡略化されており、コスト及び嵩体積
の低減を図ることができる。
【００５４】なお、ここでは投光ビームとして指向性の
狭い平行光線を出射するものについて説明したが、フレ
ネル型平板状レンズ７５のパラメータを変えることによ
り、集光ビームや偏向ビームなどの投光器にも適用でき
ることは自明である。
狭い平行光線を出射するものについて説明したが、フレ
ネル型平板状レンズ７５のパラメータを変えることによ
り、集光ビームや偏向ビームなどの投光器にも適用でき
ることは自明である。
【００５５】図１５に示すものは、スクリーンなどの上
の映像等の位置を指示するためのハンディタイプのポイ
ンタ（投光器）Ｆである。このポインタＦは、本発明に
よる発光ダイオード（ＬＥＤ）８１、コリメート用の投
光レンズ８２、動作回路８３及びバッテリー８４からな
っており、半導体発光素子８１から出射された光は投光
レンズ８２でコリメートされた後、スクリーン上に投射
され、光スポットにより指示箇所を示す。
の映像等の位置を指示するためのハンディタイプのポイ
ンタ（投光器）Ｆである。このポインタＦは、本発明に
よる発光ダイオード（ＬＥＤ）８１、コリメート用の投
光レンズ８２、動作回路８３及びバッテリー８４からな
っており、半導体発光素子８１から出射された光は投光
レンズ８２でコリメートされた後、スクリーン上に投射
され、光スポットにより指示箇所を示す。
【００５６】現在使用されているポインタは、半導体レ
ーザ素子を用いたものがほとんどであるが、レーザ光を
用いているため、出射レーザ光が周囲の人の目に入ると
有害である。この危険性のため、レーザ規制等の問題が
起こっている。したがって、このような問題を解決する
ため、発光ダイオードを用いたＬＥＤポインタなどが考
えられている。しかし、従来の全面発光型ＬＥＤ（発光
径４００μｍ）を用い、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ
径４ｍｍの投光レンズでコリメートしたＬＥＤポインタ
の場合、５ｍ先のスクリーン上でのビーム径は２００ｍ
ｍと大きく広がってしまい、ほとんど見えなくなってし
まう。
ーザ素子を用いたものがほとんどであるが、レーザ光を
用いているため、出射レーザ光が周囲の人の目に入ると
有害である。この危険性のため、レーザ規制等の問題が
起こっている。したがって、このような問題を解決する
ため、発光ダイオードを用いたＬＥＤポインタなどが考
えられている。しかし、従来の全面発光型ＬＥＤ（発光
径４００μｍ）を用い、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ
径４ｍｍの投光レンズでコリメートしたＬＥＤポインタ
の場合、５ｍ先のスクリーン上でのビーム径は２００ｍ
ｍと大きく広がってしまい、ほとんど見えなくなってし
まう。
【００５７】これに対し、本発明によるＬＥＤ８１を用
いたポインタＦの場合には、発光径１０μｍのＬＥＤ８
１と、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径４ｍｍの同様な
投光レンズ８２を用いた場合、５ｍ先のスクリーン上で
もビーム径は５ｍｍと小さく、見易いものとなる。した
がって、本発明のＬＥＤ８１で光出力や指向性を向上さ
せることにより、安全で見易いポインタＦを製作するこ
とができる。
いたポインタＦの場合には、発光径１０μｍのＬＥＤ８
１と、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径４ｍｍの同様な
投光レンズ８２を用いた場合、５ｍ先のスクリーン上で
もビーム径は５ｍｍと小さく、見易いものとなる。した
がって、本発明のＬＥＤ８１で光出力や指向性を向上さ
せることにより、安全で見易いポインタＦを製作するこ
とができる。
【００５８】図１６（ａ）に示すものは本発明による半
導体発光素子９５を用いた透過型光学式ロータリーエン
コーダＧを示す斜視図である。このロータリーエンコー
ダＧは、回転軸９１に取り付けられた回転板９２、回転
板９２の外周部に対向した固定板９３、回転板９２及び
固定板９３を挟んで対向させられた投光レンズ９４と本
発明による半導体発光素子９５及び受光素子９６から構
成されている。回転板９２の外周部には全周にわたって
１ｍｍの間隔のスリット９７が穿孔されており、固定板
９３にも１ｍｍの間隔でトラックＡスリット９８及びト
ラックＢスリット９９が穿孔されている。
導体発光素子９５を用いた透過型光学式ロータリーエン
コーダＧを示す斜視図である。このロータリーエンコー
ダＧは、回転軸９１に取り付けられた回転板９２、回転
板９２の外周部に対向した固定板９３、回転板９２及び
固定板９３を挟んで対向させられた投光レンズ９４と本
発明による半導体発光素子９５及び受光素子９６から構
成されている。回転板９２の外周部には全周にわたって
１ｍｍの間隔のスリット９７が穿孔されており、固定板
９３にも１ｍｍの間隔でトラックＡスリット９８及びト
ラックＢスリット９９が穿孔されている。
【００５９】しかして、半導体発光素子９５から出射さ
れた光は、投光レンズ９４でコリメートされた後、固定
板９３のスリット９８，９９で分割され、回転板９２の
スリット９７を通り、受光素子９６で検知される。固定
板９３のトラックＡスリット９８とトラックＢスリット
９９は電気位相角を９０゜ずらしてあり、Ａ相信号・Ｂ
相信号が共にオン（受光状態）になるときをスケールの
１単位（１スリット）と数えることによりスケールを読
むものである。また、図１６（ｂ）に示すようにＡ相か
らオンになるか、あるいはＢ相からオンになるかで回転
方向を判別できるようになっている。
れた光は、投光レンズ９４でコリメートされた後、固定
板９３のスリット９８，９９で分割され、回転板９２の
スリット９７を通り、受光素子９６で検知される。固定
板９３のトラックＡスリット９８とトラックＢスリット
９９は電気位相角を９０゜ずらしてあり、Ａ相信号・Ｂ
相信号が共にオン（受光状態）になるときをスケールの
１単位（１スリット）と数えることによりスケールを読
むものである。また、図１６（ｂ）に示すようにＡ相か
らオンになるか、あるいはＢ相からオンになるかで回転
方向を判別できるようになっている。
【００６０】このロータリーエンコーダにおいて、例え
ば、従来の全面発光型半導体発光素子（発光径４００μ
ｍ）を用い、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径４ｍｍの
投光レンズでコリメートしたとすると、そのコリメート
性の悪さによって回転板上のビーム径は、固定板のスリ
ット幅＋約４０μｍに広がってしまう。したがって、６
００ＤＰＩ（４０μｍピッチ）以上のスケールではスリ
ット幅以上にビームが広がることとなり、スケールを読
み取ることができず、高分解能化が不可能である。
ば、従来の全面発光型半導体発光素子（発光径４００μ
ｍ）を用い、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径４ｍｍの
投光レンズでコリメートしたとすると、そのコリメート
性の悪さによって回転板上のビーム径は、固定板のスリ
ット幅＋約４０μｍに広がってしまう。したがって、６
００ＤＰＩ（４０μｍピッチ）以上のスケールではスリ
ット幅以上にビームが広がることとなり、スケールを読
み取ることができず、高分解能化が不可能である。
【００６１】これに対し、本発明による半導体発光素子
９５を用いたロータリーエンコーダＧでは、半導体発光
素子９５の発光径を１０μｍ程度に微小発光径化できる
ので、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径４ｍｍの同様な
投光レンズ９４を用いてコリメートしたとしても、回転
板９２上のビーム径は、固定板９３のスリット幅＋約
０.５μｍにビームの広がりを抑えることができる。し
たがって、高分解能化が可能であり、６００ＤＰＩ（４
０μｍピッチ）以上のスケールを読み取ることも可能に
なる。よって、本発明による半導体発光素子９５をロー
タリーエンコーダＧに用いることにょり、特別な光学系
を用いることなく、ロータリーエンコーダＧの分解能を
向上させることができる。
９５を用いたロータリーエンコーダＧでは、半導体発光
素子９５の発光径を１０μｍ程度に微小発光径化できる
ので、焦点距離ｆ＝１０ｍｍ、レンズ径４ｍｍの同様な
投光レンズ９４を用いてコリメートしたとしても、回転
板９２上のビーム径は、固定板９３のスリット幅＋約
０.５μｍにビームの広がりを抑えることができる。し
たがって、高分解能化が可能であり、６００ＤＰＩ（４
０μｍピッチ）以上のスケールを読み取ることも可能に
なる。よって、本発明による半導体発光素子９５をロー
タリーエンコーダＧに用いることにょり、特別な光学系
を用いることなく、ロータリーエンコーダＧの分解能を
向上させることができる。
【００６２】なお、上記実施例では、ロータリーエンコ
ーダを説明したが、リニアエンコーダヘッドにおいて本
発明による半導体発光素子を用いることによっても同様
な効果を得ることができる。
ーダを説明したが、リニアエンコーダヘッドにおいて本
発明による半導体発光素子を用いることによっても同様
な効果を得ることができる。
【００６３】図１７は本発明による半導体発光素子１０
１を用いた光学式距離センサＨの構成を示す説明図であ
る。この距離センサＨは、本発明による半導体発光素子
１０１及びコリメートレンズ１０２からなる投光部と、
受光レンズ１０３及び位置検出素子１０４からなる受光
部とから構成されている。
１を用いた光学式距離センサＨの構成を示す説明図であ
る。この距離センサＨは、本発明による半導体発光素子
１０１及びコリメートレンズ１０２からなる投光部と、
受光レンズ１０３及び位置検出素子１０４からなる受光
部とから構成されている。
【００６４】図１７は当該距離センサＨによって対象物
１０５が有する凹凸の段差ｄを計測する場合を表わして
いる。半導体発光素子１０１から出射された光はコリメ
ートレンズ１０２で平行光化された後、対象物１０５上
に照射されてビームスポットＳＰ1，ＳＰ2を生成し、そ
れぞれビームスポットＳＰ1，ＳＰ2の反射像を位置検出
素子１０４上に結像させる。これらの結像位置は、位置
検出素子１０４の信号線１０６，１０７で得た信号比を
もって検出でき、その位置ずれ量より三角測量の原理を
用いて段差ｑが算出される。
１０５が有する凹凸の段差ｄを計測する場合を表わして
いる。半導体発光素子１０１から出射された光はコリメ
ートレンズ１０２で平行光化された後、対象物１０５上
に照射されてビームスポットＳＰ1，ＳＰ2を生成し、そ
れぞれビームスポットＳＰ1，ＳＰ2の反射像を位置検出
素子１０４上に結像させる。これらの結像位置は、位置
検出素子１０４の信号線１０６，１０７で得た信号比を
もって検出でき、その位置ずれ量より三角測量の原理を
用いて段差ｑが算出される。
【００６５】本発明による半導体発光素子１０１は、高
出力で、かつ発光領域が制限されていて微小発光窓を有
するものであるので、このような距離センサＨに本発明
による半導体発光素子１０１を用いれば、長距離検出が
可能で、しかもビームスポット径が小さく、分解能を向
上させることができる。
出力で、かつ発光領域が制限されていて微小発光窓を有
するものであるので、このような距離センサＨに本発明
による半導体発光素子１０１を用いれば、長距離検出が
可能で、しかもビームスポット径が小さく、分解能を向
上させることができる。
【００６６】図１８は上記距離センサＨによる段差ｑの
測定結果を示している。これは距離センサＨから１０ｃ
ｍだけ離れた位置に高さが２ｍｍと５ｍｍの凸部及び２
ｍｍと５ｍｍの凹部を有する対象物を位置させた場合の
測定結果であり、段差ｑに応じた特性曲線１０８が得ら
れている。なお、特性曲線１０８において、イは２ｍｍ
の凸部、ロは５ｍｍの凸部、ハは２ｍｍの凹部、ニは５
ｍｍの凹部に対応する箇所である。
測定結果を示している。これは距離センサＨから１０ｃ
ｍだけ離れた位置に高さが２ｍｍと５ｍｍの凸部及び２
ｍｍと５ｍｍの凹部を有する対象物を位置させた場合の
測定結果であり、段差ｑに応じた特性曲線１０８が得ら
れている。なお、特性曲線１０８において、イは２ｍｍ
の凸部、ロは５ｍｍの凸部、ハは２ｍｍの凹部、ニは５
ｍｍの凹部に対応する箇所である。
【００６７】図１９は本発明による半導体レーザ素子１
１１を用いたレーザビームプリンタＪを示す斜視図であ
る。これは、半導体レーザ素子１１１、投光側コリメー
トレンズ１１２、回転多面鏡（ポリゴンミラー）１１
３、回転多面鏡１１３を一定方向に一定速度で回転させ
るスキャナモータ１１４、スキャナコントローラ１１
５、集光レンズ１１６、感光体ドラム１１７、水平同期
用受光センサ１１８などから構成されている。
１１を用いたレーザビームプリンタＪを示す斜視図であ
る。これは、半導体レーザ素子１１１、投光側コリメー
トレンズ１１２、回転多面鏡（ポリゴンミラー）１１
３、回転多面鏡１１３を一定方向に一定速度で回転させ
るスキャナモータ１１４、スキャナコントローラ１１
５、集光レンズ１１６、感光体ドラム１１７、水平同期
用受光センサ１１８などから構成されている。
【００６８】しかして、半導体レーザ素子１１１から出
射された光は投光側コリメートレンズ１１２を通ってコ
リメート光となり、回転多面鏡１１３で反射されると共
に水平方向にスキャンされ、集光レンズ１１６で感光体
ドラム１１７上に集光され、感光体ドラム１１７上に潜
像を生じさせる。
射された光は投光側コリメートレンズ１１２を通ってコ
リメート光となり、回転多面鏡１１３で反射されると共
に水平方向にスキャンされ、集光レンズ１１６で感光体
ドラム１１７上に集光され、感光体ドラム１１７上に潜
像を生じさせる。
【００６９】このようなレーザビームプリンタにおい
て、例えば全面発光型の従来のＬＥＤ（発光径４００μ
ｍ）を用い、焦点距離ｆ＝１５ｍｍの集光レンズで１５
０ｍｍ先の感光体ドラム上に集光したとすると、その集
光性の悪さのため、感光体ドラム上でのビーム径は４.
８ｍｍと大きくなり、４００ＤＰ１の印字密度仕様を満
足できなかった。
て、例えば全面発光型の従来のＬＥＤ（発光径４００μ
ｍ）を用い、焦点距離ｆ＝１５ｍｍの集光レンズで１５
０ｍｍ先の感光体ドラム上に集光したとすると、その集
光性の悪さのため、感光体ドラム上でのビーム径は４.
８ｍｍと大きくなり、４００ＤＰ１の印字密度仕様を満
足できなかった。
【００７０】これに対し、本発明による半導体レーザ素
子１１１を用いたレーザビームプリンタＪにあっては、
その発光径を５μｍ程度に微小化できるので、同一条件
で集光させた場合でもビーム径を６０μｍ以下に絞るこ
とができ、４００ＤＰＩの仕様を十分に満足することが
できる。
子１１１を用いたレーザビームプリンタＪにあっては、
その発光径を５μｍ程度に微小化できるので、同一条件
で集光させた場合でもビーム径を６０μｍ以下に絞るこ
とができ、４００ＤＰＩの仕様を十分に満足することが
できる。
【００７１】図２０（ａ）は本発明による半導体発光素
子１２１を用いたバーコードリーダＫを示す斜視図であ
る。このバーコードリーダＫは、半導体発光素子１２
１、投光側集光レンズ１２２、回転多面鏡１２３、回転
多面鏡１２３を一定方向に一定速度で回転させるスキャ
ナモータ１２４、等速走査レンズ１２５、受光側集光レ
ンズ１２６、受光素子１２７から構成されている。
子１２１を用いたバーコードリーダＫを示す斜視図であ
る。このバーコードリーダＫは、半導体発光素子１２
１、投光側集光レンズ１２２、回転多面鏡１２３、回転
多面鏡１２３を一定方向に一定速度で回転させるスキャ
ナモータ１２４、等速走査レンズ１２５、受光側集光レ
ンズ１２６、受光素子１２７から構成されている。
【００７２】しかして、半導体発光素子１２１から出射
された光は投光側集光レンズ１２２を通り、回転多面鏡
１２３で反射されると共に水平方向にスキャンされ、等
速走査レンズ１２５で等速化された後、バーコード１２
８上で集光され、バーコード１２８上を走査される。さ
らに、バーコード１２８からの反射光は、受光側集光レ
ンズ１２６により受光素子１２７上に集光されて検知さ
れ、バーコード信号ＢＳが得られる。このバーコードリ
ーダＫにおいては、等速走査レンズ１２５により光ビー
ムの走査速度が等速化されているので、横軸に時間をと
り、縦軸に検知信号（バーコード信号ＢＳ）をとると、
図２０（ｂ）に示すようにバーコードに応じた信号ＢＳ
が得られる。
された光は投光側集光レンズ１２２を通り、回転多面鏡
１２３で反射されると共に水平方向にスキャンされ、等
速走査レンズ１２５で等速化された後、バーコード１２
８上で集光され、バーコード１２８上を走査される。さ
らに、バーコード１２８からの反射光は、受光側集光レ
ンズ１２６により受光素子１２７上に集光されて検知さ
れ、バーコード信号ＢＳが得られる。このバーコードリ
ーダＫにおいては、等速走査レンズ１２５により光ビー
ムの走査速度が等速化されているので、横軸に時間をと
り、縦軸に検知信号（バーコード信号ＢＳ）をとると、
図２０（ｂ）に示すようにバーコードに応じた信号ＢＳ
が得られる。
【００７３】このようなバーコードリーダにおいて、例
えば全面発光型の従来のＬＥＤ（発光径４００μｍ）を
用い、焦点距離ｆ＝１５ｍｍの集光レンズで２５０ｍｍ
先のバーコード上に集光したとすると、その集光性の悪
さのため、バーコード上でのビーム径は約６.７ｍｍと
大きくなり、ハーコード（一般的に、最小線幅は０.２
ｍｍ）は到底読み取ることができない。
えば全面発光型の従来のＬＥＤ（発光径４００μｍ）を
用い、焦点距離ｆ＝１５ｍｍの集光レンズで２５０ｍｍ
先のバーコード上に集光したとすると、その集光性の悪
さのため、バーコード上でのビーム径は約６.７ｍｍと
大きくなり、ハーコード（一般的に、最小線幅は０.２
ｍｍ）は到底読み取ることができない。
【００７４】これに対し、本発明による半導体発光素子
１２１を用いたバーコードリーダＫにあっては、その発
光径を１０μｍ程度に微小発光径化できるので、同一条
件で集光させた場合でもバーコード１２８上のビーム径
をバーコード１２８の最小線幅以下（０.２ｍｍ弱）ま
で絞ることができ、バーコード１２８を読み取ることが
できる。
１２１を用いたバーコードリーダＫにあっては、その発
光径を１０μｍ程度に微小発光径化できるので、同一条
件で集光させた場合でもバーコード１２８上のビーム径
をバーコード１２８の最小線幅以下（０.２ｍｍ弱）ま
で絞ることができ、バーコード１２８を読み取ることが
できる。
【００７５】図２１（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ、本発
明による半導体発光素子１３１と光ファイバー１３２と
からなる光ファイバーモジュールＬ１〜Ｌ７を示す概略
図である。図２１（ａ）は、半導体発光素子１３１の発
光領域に光ファイバー１３２の端面を対向させ、半導体
発光素子１３１から出射された光が光ファイバー１３２
の端面からコア内に入射し、光ファイバー１３２内を伝
送されるようになった直接結合方式の光ファイバーモジ
ュールＬ１である。また、図２１（ｂ）は、半導体発光
素子１３１と光ファイバー１３２の端面とを近接させ、
半導体発光素子１３１と光ファイバー１３２の端面との
間に光学樹脂１３３を充填した直接結合方式の光ファイ
バーモジュールＬ２である。また、図２１（ｃ）（ｄ）
（ｅ）は、半導体発光素子１３１と光ファイバー１３２
の端面との間に集束用光学系を置き、半導体発光素子１
３１から出た光が集束用光学系で集束させられて光ファ
イバー１３２内に効率的に入射するようにした個別レン
ズ結合方式の光ファイバーモジュールＬ３〜Ｌ５であっ
て、集束用光学系として図２１（ｃ）の光ファイバーモ
ジュールＬ３では集束用ロッドレンズ１３４を用い、図
２１（ｄ）の光ファイバーモジュールＬ４では樹脂１３
５で固定された球レンズ１３６を用い、図２１（ｅ）の
光ファイバーモジュールＬ５では集束用ロッドレンズ１
３４及び球レンズ１３６を用いている。また、図２１
（ｆ）（ｇ）の光ファイバーモジュールＬ６，Ｌ７は、
先端にレンズ機能をもつ球状部１３７を設けた光ファイ
バー（先球ファイバー）１３２を半導体発光素子１３１
に対向させたファイバーレンズ結合方式のものである。
明による半導体発光素子１３１と光ファイバー１３２と
からなる光ファイバーモジュールＬ１〜Ｌ７を示す概略
図である。図２１（ａ）は、半導体発光素子１３１の発
光領域に光ファイバー１３２の端面を対向させ、半導体
発光素子１３１から出射された光が光ファイバー１３２
の端面からコア内に入射し、光ファイバー１３２内を伝
送されるようになった直接結合方式の光ファイバーモジ
ュールＬ１である。また、図２１（ｂ）は、半導体発光
素子１３１と光ファイバー１３２の端面とを近接させ、
半導体発光素子１３１と光ファイバー１３２の端面との
間に光学樹脂１３３を充填した直接結合方式の光ファイ
バーモジュールＬ２である。また、図２１（ｃ）（ｄ）
（ｅ）は、半導体発光素子１３１と光ファイバー１３２
の端面との間に集束用光学系を置き、半導体発光素子１
３１から出た光が集束用光学系で集束させられて光ファ
イバー１３２内に効率的に入射するようにした個別レン
ズ結合方式の光ファイバーモジュールＬ３〜Ｌ５であっ
て、集束用光学系として図２１（ｃ）の光ファイバーモ
ジュールＬ３では集束用ロッドレンズ１３４を用い、図
２１（ｄ）の光ファイバーモジュールＬ４では樹脂１３
５で固定された球レンズ１３６を用い、図２１（ｅ）の
光ファイバーモジュールＬ５では集束用ロッドレンズ１
３４及び球レンズ１３６を用いている。また、図２１
（ｆ）（ｇ）の光ファイバーモジュールＬ６，Ｌ７は、
先端にレンズ機能をもつ球状部１３７を設けた光ファイ
バー（先球ファイバー）１３２を半導体発光素子１３１
に対向させたファイバーレンズ結合方式のものである。
【００７６】このような光ファイバーモジュールにおい
ては、半導体発光素子と光ファイバーとの結合効率は、
半導体発光素子の発光径に強く依存している。図２２は
直接結合方式及びレンズ結合方式の数種の光ファイバー
モジュールにおける結合効率の理論限界値αｃを示す図
である（光学図書「光通信素子工学」米津宏雄 著）。
この図に表わされているように、半導体発光素子の発光
径Ｄが小さければ小さいほど、結合効率が高くなること
が一般に知られている。したがって、光ファイバーモジ
ュールの結合効率を高くするためには、半導体発光素子
の発光径を小さくすることが非常に有効である。
ては、半導体発光素子と光ファイバーとの結合効率は、
半導体発光素子の発光径に強く依存している。図２２は
直接結合方式及びレンズ結合方式の数種の光ファイバー
モジュールにおける結合効率の理論限界値αｃを示す図
である（光学図書「光通信素子工学」米津宏雄 著）。
この図に表わされているように、半導体発光素子の発光
径Ｄが小さければ小さいほど、結合効率が高くなること
が一般に知られている。したがって、光ファイバーモジ
ュールの結合効率を高くするためには、半導体発光素子
の発光径を小さくすることが非常に有効である。
【００７７】しかし、従来のＬＥＤ等の半導体発光素子
では、発光径を小さくすると素子抵抗が上昇し、発熱が
激しくなって大きな光出力が得られなかった。
では、発光径を小さくすると素子抵抗が上昇し、発熱が
激しくなって大きな光出力が得られなかった。
【００７８】これに対し、本発明による微小発光径の半
導体発光素子（特に、ＬＥＤ）１３１では、発光径を小
さくしていっても素子抵抗の上昇を低く抑えることがで
きるので、光出力の低下を小さくすることができる。し
たがって、光出力の低下を招くことなく高い結合効率を
得ることが可能になる。特に、本発明の半導体発光素子
１３１は、活性層にＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いてい
るため、プラスチックファイバーの伝送損失が最小とな
る６６０ｎｍあたりでも高い発光効率を得ることがで
き、プラスチックファイバーを用いた光ファイバー通信
システムにおいて低損失でＳＮ比の高いシステムを構成
することができる。
導体発光素子（特に、ＬＥＤ）１３１では、発光径を小
さくしていっても素子抵抗の上昇を低く抑えることがで
きるので、光出力の低下を小さくすることができる。し
たがって、光出力の低下を招くことなく高い結合効率を
得ることが可能になる。特に、本発明の半導体発光素子
１３１は、活性層にＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いてい
るため、プラスチックファイバーの伝送損失が最小とな
る６６０ｎｍあたりでも高い発光効率を得ることがで
き、プラスチックファイバーを用いた光ファイバー通信
システムにおいて低損失でＳＮ比の高いシステムを構成
することができる。
【００７９】図２３（ａ）は本発明による半導体発光素
子１４１を用いた光ファイバー型センサＭを示す概略図
である。この光ファイバー型センサＭは、半導体発光素
子１４１、投光用光ファイバー１４２、受光用光ファイ
バー１４３、受光素子１４４及び処理回路１４５より構
成されている。
子１４１を用いた光ファイバー型センサＭを示す概略図
である。この光ファイバー型センサＭは、半導体発光素
子１４１、投光用光ファイバー１４２、受光用光ファイ
バー１４３、受光素子１４４及び処理回路１４５より構
成されている。
【００８０】しかして、半導体発光素子１４１から出射
された光は投光用光ファイバー１４２内を低損失で送ら
れ、光ファイバー１４２の端面から対象物１４６に向け
て出射される。対象物１４６で反射された光は受光用光
ファイバー１４３内に入射し、受光素子１４４で検知さ
れる。こうして受光素子１４４で検知される受光信号の
出力は、投受光用光ファイバー１４２，１４３の端面と
対象物１４６との距離Ｓによって図２３（ｂ）のように
変化するので、受光出力から対象物１４６までの距離Ｓ
を知ることができる。このようなセンサにおいては、受
光信号が検出可能なレベルまで低下したときの距離が検
知可能距離となる。したがって、本発明による半導体発
光素子１４１を用いると、微小発光径の光を出射するこ
とができるので、投光用光ファイバー１４２との結合効
率が高くなり、投光用光ファイバー１４２内に入射する
光を増加させ、検知物１４５までの距離Ｓを長くとって
も十分な検知信号を得ることができ、検知可能距離を長
くすることができる。
された光は投光用光ファイバー１４２内を低損失で送ら
れ、光ファイバー１４２の端面から対象物１４６に向け
て出射される。対象物１４６で反射された光は受光用光
ファイバー１４３内に入射し、受光素子１４４で検知さ
れる。こうして受光素子１４４で検知される受光信号の
出力は、投受光用光ファイバー１４２，１４３の端面と
対象物１４６との距離Ｓによって図２３（ｂ）のように
変化するので、受光出力から対象物１４６までの距離Ｓ
を知ることができる。このようなセンサにおいては、受
光信号が検出可能なレベルまで低下したときの距離が検
知可能距離となる。したがって、本発明による半導体発
光素子１４１を用いると、微小発光径の光を出射するこ
とができるので、投光用光ファイバー１４２との結合効
率が高くなり、投光用光ファイバー１４２内に入射する
光を増加させ、検知物１４５までの距離Ｓを長くとって
も十分な検知信号を得ることができ、検知可能距離を長
くすることができる。
【００８１】
【発明の効果】本発明によれば、ｎ型電流阻止層をＡｌ
ＧａＡｓ系材料によって形成することにより、電流通路
領域を低抵抗化することができる。特に、活性層へ注入
する電流を微小領域に狭窄しようとした場合でも、電流
通路領域の低抵抗化を図れ、発熱による光出力の低下や
信頼性の低下を招くことがなく、微小発光径のＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料による半導体発光素子を実現することがで
きる。
ＧａＡｓ系材料によって形成することにより、電流通路
領域を低抵抗化することができる。特に、活性層へ注入
する電流を微小領域に狭窄しようとした場合でも、電流
通路領域の低抵抗化を図れ、発熱による光出力の低下や
信頼性の低下を招くことがなく、微小発光径のＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料による半導体発光素子を実現することがで
きる。
【００８２】また、電流通路領域を中央領域では深く、
周辺領域で浅くすることにより、正孔がヘテロ障壁を感
じる領域が広くなり、素子抵抗を小さくできる。一方、
電流通路領域の活性層に近い下部は中央領域だけである
ので、電流狭窄構造により微小発光径で発光させること
ができる。
周辺領域で浅くすることにより、正孔がヘテロ障壁を感
じる領域が広くなり、素子抵抗を小さくできる。一方、
電流通路領域の活性層に近い下部は中央領域だけである
ので、電流狭窄構造により微小発光径で発光させること
ができる。
【００８３】また、電流阻止層（あるいは、第１のＡｌ
ＧａＡｓ層）のＡｌ組成比をｐ型コンタクト層に向かっ
て減少させているので、正孔のコンタクト層から電流阻
止層（あるいは、第１のＡｌＧａＡｓ層）への移動が容
易になり、素子抵抗を低減させることができる。
ＧａＡｓ層）のＡｌ組成比をｐ型コンタクト層に向かっ
て減少させているので、正孔のコンタクト層から電流阻
止層（あるいは、第１のＡｌＧａＡｓ層）への移動が容
易になり、素子抵抗を低減させることができる。
【００８４】さらに、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャ
リア濃度が、ｎ型電流阻止層のｐ型に反転した領域のｐ
型キャリア濃度や第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア
濃度よりも低く設定すれば、一旦電流狭窄を行なったに
も拘らず、再び電流が広がるということがなく、高い電
流狭窄効果を達成でき、高い発光効率が得られる。
リア濃度が、ｎ型電流阻止層のｐ型に反転した領域のｐ
型キャリア濃度や第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア
濃度よりも低く設定すれば、一旦電流狭窄を行なったに
も拘らず、再び電流が広がるということがなく、高い電
流狭窄効果を達成でき、高い発光効率が得られる。
【００８５】また、ｐ型コンタクト層の下に第１のｐ型
ＡｌＧａＡｓ層を設けているので、ｐ型コンタクト層と
その下層のｐ型ＡｌＧａＡｓ層とのヘテロ障壁を小さく
することができ、活性層への電流注入に際して低抵抗化
を図ることができ、より素子抵抗を低減することができ
る。
ＡｌＧａＡｓ層を設けているので、ｐ型コンタクト層と
その下層のｐ型ＡｌＧａＡｓ層とのヘテロ障壁を小さく
することができ、活性層への電流注入に際して低抵抗化
を図ることができ、より素子抵抗を低減することができ
る。
【００８６】さらに、ｎ型電流阻止層の下に設けた第２
のｐ型ＡｌＧａＡｓ層は、ＡｌＧａＩｎＰ層に比べて不
純物の拡散速度が小さいので、不純物の導入に際し、そ
の不純物の導入位置を容易に制御することができ、電流
通路領域の不純物プロファイルを制御することができ
る。特に、中央領域と周辺領域とで深さの異なる不純物
プロファイルを有する電流通路領域の場合には、中央領
域における不純物深さを容易に制御することができる。
この結果、素子の歩留まりが向上し、素子製作の再現性
が向上する。
のｐ型ＡｌＧａＡｓ層は、ＡｌＧａＩｎＰ層に比べて不
純物の拡散速度が小さいので、不純物の導入に際し、そ
の不純物の導入位置を容易に制御することができ、電流
通路領域の不純物プロファイルを制御することができ
る。特に、中央領域と周辺領域とで深さの異なる不純物
プロファイルを有する電流通路領域の場合には、中央領
域における不純物深さを容易に制御することができる。
この結果、素子の歩留まりが向上し、素子製作の再現性
が向上する。
【００８７】さらに、ｎ型電流阻止層、第１のｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ層及び第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のバンドギャ
ップを、いずれも活性層のバンドギャップよりも大きく
することにより、活性層で発生した光が電流阻止層や第
１及び第２のＡｌＧａＡｓ層で吸収され、発光効率が低
下することを防止することができる。
ＧａＡｓ層及び第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のバンドギャ
ップを、いずれも活性層のバンドギャップよりも大きく
することにより、活性層で発生した光が電流阻止層や第
１及び第２のＡｌＧａＡｓ層で吸収され、発光効率が低
下することを防止することができる。
【００８８】また、本発明の半導体発光素子は、微小発
光径を有し、光出力も大きくすることができるので、受
光素子や光スキャナ、レンズ等と共に用いて投光器や光
学センサ、レーザビームプリンタ、バーコードリーダ等
の光学装置を構成することにより、性能の良好な光学装
置を製作することができる。
光径を有し、光出力も大きくすることができるので、受
光素子や光スキャナ、レンズ等と共に用いて投光器や光
学センサ、レーザビームプリンタ、バーコードリーダ等
の光学装置を構成することにより、性能の良好な光学装
置を製作することができる。
【図１】従来の電流狭窄構造を有するＡｌＧａＩｎＰ系
の半導体発光素子を示す断面図である。
の半導体発光素子を示す断面図である。
【図２】同上の半導体発光素子のコンタクト層と電流阻
止層におけるバンド構造を示すバンド構造図である。
止層におけるバンド構造を示すバンド構造図である。
【図３】本発明の一実施例による面発光型の発光ダイオ
ードを示す一部破断した斜視図である。
ードを示す一部破断した斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は同上の発光
ダイオードにおいて、電流通路領域を形成するための工
程を示す断面図である。
ダイオードにおいて、電流通路領域を形成するための工
程を示す断面図である。
【図５】ＧａＡｓ中におけるＺｎの拡散深さと拡散時間
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図６】導電層とコンタクト層の間におけるバンド構造
を示すバンド構造図である。
を示すバンド構造図である。
【図７】順方向電圧と拡散面積との関係を示す図であ
る。
る。
【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は電流通路領
域を形成するための別な工程を示す断面図である。
域を形成するための別な工程を示す断面図である。
【図９】本発明の別な実施例による発光ダイオードのバ
ンド構造を示すバンド構造図である。
ンド構造を示すバンド構造図である。
【図１０】本発明のさらに別な実施例を示す断面図であ
る。
る。
【図１１】同上のバンド構造を示すバンド構造図であ
る。
る。
【図１２】本発明のさらに別な実施例による半導体レー
ザ素子を示す斜視図である。
ザ素子を示す斜視図である。
【図１３】本発明のさらに別な実施例による端面出射型
の発光ダイオードを示す斜視図である。
の発光ダイオードを示す斜視図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明による投光器を
示す斜視図、水平断面図及び側断面図である。
示す斜視図、水平断面図及び側断面図である。
【図１５】本発明によるポインタを示す断面図である。
【図１６】（ａ）は本発明によるロータリーエンコーダ
を示す斜視図、（ｂ）は当該エンコーダのＡ相信号とＢ
相信号を示す波形図である。
を示す斜視図、（ｂ）は当該エンコーダのＡ相信号とＢ
相信号を示す波形図である。
【図１７】本発明による距離センサの構成を示す概略図
である。
である。
【図１８】同上の距離センサによる測定結果の一例を示
す図である。
す図である。
【図１９】本発明によるレーザビームプリンタを示す斜
視図である。
視図である。
【図２０】（ａ）は本発明によるバーコードリーダを示
す斜視図、（ｂ）はバーコードリーダによる検知信号を
示す図である。
す斜視図、（ｂ）はバーコードリーダによる検知信号を
示す図である。
【図２１】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）
（ｇ）は、それぞれ、本発明による各種光ファイバーモ
ジュールを示す概略図である。
（ｇ）は、それぞれ、本発明による各種光ファイバーモ
ジュールを示す概略図である。
【図２２】直接結合方式及びレンズ結合方式の光ファイ
バーモジュールにおける結合効率の理論限界値を示す図
である。
バーモジュールにおける結合効率の理論限界値を示す図
である。
【図２３】（ａ）は光ファイバー型センサの構成を示す
概略図、（ｂ）は対象物の距離による受光出力の変化を
示す図である。
概略図、（ｂ）は対象物の距離による受光出力の変化を
示す図である。
１４ 活性層 １５ 上クラッド層 １６ 拡散停止層 １７ 電流阻止層 １８ 導電層 １９ コンタクト層 ２１ 電流通路領域 ２９ グレード層 ３０ グレード層
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｂ 8934−4Ｍ Ｌ 8934−4Ｍ
Claims (16)
- 【請求項１】 活性層の上方にｐ型上クラッド層、ｎ型
電流阻止層、ｐ型コンタクト層を備えた電流阻止構造を
有し、ｐ型不純物の導入により前記ｎ型電流阻止層の一
部を貫通する電流通路領域を形成された電流狭窄型の半
導体発光素子において、 前記活性層を含む主要構成部分にＡｌＧａＩｎＰ系材料
を用い、 前記ｎ型電流阻止層にＡｌＧａＡｓ系材料を用いたこと
を特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 活性層の上方にｐ型上クラッド層、ｎ型
電流阻止層、ｐ型コンタクト層を備えた電流阻止構造を
有し、ｐ型不純物の導入により前記ｎ型電流阻止層の一
部を貫通する電流通路領域を形成された電流狭窄型の半
導体発光素子において、 前記電流通路領域の中央領域と周辺領域とで不純物導入
の深さが異なり、 当該中央領域ではｎ型電流阻止層の下側接合面よりも深
い部分までｐ型不純物が導入され、 当該周辺領域ではｐ型コンタクト層の下側接合面よりも
深く、ｎ型電流阻止層の下側接合面よりも浅い部分まで
ｐ型不純物が導入されていることを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項３】 活性層の上方にｐ型上クラッド層、ｎ型
電流阻止層、ｐ型コンタクト層を備えた電流阻止構造を
有し、ｐ型不純物の導入により前記ｎ型電流阻止層の一
部を貫通する電流通路領域を形成された電流狭窄型の半
導体発光素子において、 前記活性層を含む主要構成部分にＡｌＧａＩｎＰ系材料
を用い、 前記ｎ型電流阻止層にＡｌＧａＩｎＰ系材料もしくはＡ
ｌＧａＡｓ系材料を用いると共に当該電流阻止層のＡｌ
組成比を上記ｐ型コンタクト層に向かって減少させたこ
とを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記ｎ型電流阻止層と前記ｐ型コンタク
ト層との間に第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層を設けたことを
特徴とする請求項１，２又は３に記載の半導体発光素
子。 - 【請求項５】 前記ｐ型コンタクト層と前記第１のｐ型
ＡｌＧａＡｓ層とのヘテロ接合における価電子帯バンド
不連続値が、ｐ型コンタクト層とｎ型電流阻止層のｐ型
に反転した領域との間における価電子帯バンド不連続値
よりも小さく、ｐ型コンタクト層とｐ型上クラッド層と
の間における価電子帯バンド不連続値よりも小さく設定
されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体発
光素子。 - 【請求項６】 前記第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組
成比が、前記ｐ型コンタクト層に向かって減少している
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記ｎ型電流阻止層と前記ｐ型上クラッ
ド層との間に、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層を設けたこと
を特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６に記載の
半導体発光素子。 - 【請求項８】 前記第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリ
ア濃度が、前記ｎ型電流阻止層のｐ型に反転した領域の
ｐ型キャリア濃度よりも低く設定されていることを特徴
とする請求項７に記載の半導体発光素子。 - 【請求項９】 前記第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリ
ア濃度が、前記第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のキャリア濃
度よりも低く設定されていることを特徴とする請求項７
に記載の半導体発光素子。 - 【請求項１０】 前記ｎ型電流阻止層、第１のｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ層及び第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ層のバンドギャ
ップが、いずれも活性層のバンドギャップよりも大きい
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，
８又は９に記載の半導体発光素子。 - 【請求項１１】 ｐ型不純物の導入による前記電流通路
領域が前記電流阻止構造の端面に臨んで形成され、前記
ｐ型コンタクト層の上面のほぼ全面にオーミック接触電
極が形成された端面出射型の素子であることを特徴とす
る請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０
に記載の半導体発光素子。 - 【請求項１２】 ｐ型不純物の導入による前記電流通路
領域が前記電流阻止構造の一部に形成され、この電流通
路領域に対応する領域を除くｐ型コンタクト層上面のほ
ぼ全面にオーミック接触電極を形成された上面出射型の
素子であることを特徴とする請求項１，２，３，４，
５，６，７，８，９又は１０に記載の半導体発光素子。 - 【請求項１３】 前記電流通路領域のｐ型コンタクト層
部分が、エッチングにより除去もしくは薄く形成されて
いることを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素
子。 - 【請求項１４】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２又は１３に記載の半導体発光
素子を備えた光学装置。 - 【請求項１５】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２又は１３に記載の半導体発光
素子と、受光素子とを備えた光学装置。 - 【請求項１６】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２又は１３に記載の半導体発光
素子と、当該半導体発光素子から出射された光を走査さ
せる光スキャナとを備えた光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4146588A JPH05315709A (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 半導体発光素子及び当該半導体発光素子を用いた光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4146588A JPH05315709A (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 半導体発光素子及び当該半導体発光素子を用いた光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315709A true JPH05315709A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=15411114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4146588A Pending JPH05315709A (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 半導体発光素子及び当該半導体発光素子を用いた光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315709A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11186601A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-09 | Showa Denko Kk | 化合物半導体発光素子 |
| JP2005248461A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Sekisui Jushi Co Ltd | 道路案内装置 |
| JP2006253370A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Oki Data Corp | 半導体装置、プリントヘッド、及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP2011507261A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-03-03 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体発光デバイス用コンタクト |
| JP2015084391A (ja) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | 富士ゼロックス株式会社 | 半導体発光素子、光源ヘッド、及び画像形成装置 |
-
1992
- 1992-05-11 JP JP4146588A patent/JPH05315709A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11186601A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-09 | Showa Denko Kk | 化合物半導体発光素子 |
| JP2005248461A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Sekisui Jushi Co Ltd | 道路案内装置 |
| JP2006253370A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Oki Data Corp | 半導体装置、プリントヘッド、及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP2011507261A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-03-03 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体発光デバイス用コンタクト |
| US8679869B2 (en) | 2007-12-14 | 2014-03-25 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Contact for a semiconductor light emitting device |
| JP2015084391A (ja) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | 富士ゼロックス株式会社 | 半導体発光素子、光源ヘッド、及び画像形成装置 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |