JPH0669540A

JPH0669540A - 半導体発光素子、半導体発光素子アレー、光学検知装置、光学的情報処理装置および発光装置。

Info

Publication number: JPH0669540A
Application number: JP24428192A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hayamizu; 一行速水
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1992-08-19
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】電流狭窄構造を有し、しかも、素子の同一方
向にｐ側電極及びｎ側電極が設けられた半導体発光素子
を提供する。【構成】ｐ型基板１上にｐ型下部クラッド層２、活性
層３、ｎ型上部クラッド層４、ｐ型電流ブロック層５お
よびｎ型キャップ層６を積層する。このウエハ１４の一
部領域に上部クラッド層４に達する深さのｎ型電流通路
領域（Ｓｉ拡散域）９と、下部クラッド層２に達する深
さのｐ型電流通路領域（Ｚｎ拡散域）１０を形成し、両
領域１０，９を分離するようにウエハ全幅にわたってア
イソレート用溝１１を掘り込む。アイソレート用溝１１
を隔ててｐ型電流通路領域１０側にｐ側電極８を設け、
ｎ型電流通路領域９側にｎ側電極７を設け、ｎ型電流通
路領域９と対向させて基板１に光取り出し窓１２を開口
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子、半導体
発光素子アレー、光学検知装置、光学的情報処理装置お
よび発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】チップの同一方向からｐ側及びｎ側両電
極を取り出すことができる半導体発光素子は、ワイヤレ
ス実装が可能になるという特徴がある。すなわち、ワイ
ヤレス実装することにより、電極ワイヤ（ボンディン
グワイヤ）が不要になるため、ワイヤボンディング工程
が不要になる。ワイヤボンディングに必要なボンディ
ングパッドが不要となるため、素子自体を小さくするこ
とができ、高密度実装が可能になる。素子自体を小さ
くできることに伴って発光部の間隔を狭めることができ
るので、素子の集積度を上げることができ、１次元ない
し２次元アレー化に向いており、また、ワイヤボンディ
ング工程が不要であるため、１次元ないし２次元アレー
化が容易である、という長所がある。

【０００３】また、このような半導体発光素子では、一
方表面から他方表面に向けて電流を流す必要がないの
で、絶縁体基板を使用できるという特徴がある。

【０００４】このようにチップの同一方向からｐ側及び
ｎ側電極を取り出すことができる半導体発光素子として
は、従来より、図２３に示すような構造のものが知られ
ている。この半導体発光素子１７１は、いわゆるドーム
型発光素子であって、ｐ−ＡｌＧａＡｓ層１７２の下面
に別なｐ−ＡｌＧａＡｓ層１７３を設け、このｐ−Ａｌ
ＧａＡｓ層１７３の下面中央部にｎ−ＡｌＧａＡｓ層１
７４を埋め込み、ｐ−ＡｌＧａＡｓ層１７３とｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ層１７４との間に電流注入により発光させるた
めのｐｎ接合を形成している。さらに、上面側を半球面
状に形成してＣｅＯ₂反射防止膜１７５を形成してあ
り、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層１７４の下面にｎ側電極１７６
を設け、ｐ−ＡｌＧａＡｓ層１７３の下面に環状のｐ側
電極１７７を設けてある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような半
導体発光素子１７１は外径Ｄ２が４００μｍ程度あり、
この発光素子１７１をエンコーダ、フォトマイクロセン
サ、バーコードリーダ、光ポインタなどの光学検知装
置、光学的情報処理装置、投光器などに応用する際に
は、発光素子の発光領域が大きいため、各装置を高分解
能化したり、ビーム径を微小化したりすることが困難で
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、その目的とするところは、チップの同
一方向からｐ側及びｎ側電極を取り出すことができる微
小発光径の半導体発光素子を提供することにある。

【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、基板と、該基板の上面に形成された第１導電型の下
部クラッド層と、該下部クラッド層の上面に形成された
活性層と、該活性層の上面に形成された第２導電型の上
部クラッド層と、該上部クラッド層の上面に形成された
第１導電型の電流ブロック層とを有する素子母体に、
第１導電型の不純物を導入することによって、上記電流
ブロック層から少なくとも上記活性層へと形成される第
１の電流通路領域、第２導電型の不純物を導入するこ
とによって、上記電流ブロック層から上記上部クラッド
層へと形成される第２の電流通路領域、上記電流ブロ
ック層の上方に形成され、上記第１の電流通路領域に導
電される第１の電極、および、上記電流ブロック層の
上方に形成され、上記第１の電流通路領域とは絶縁さ
れ、上記第２の電流通路領域に導電される第２の電極を
形成したことを特徴としている。

【０００８】この半導体発光素子においては、上記第１
導電型の電流ブロック層の上面に第２導電型のキャップ
層が形成され、該キャップ層の上面に上記第１の電極お
よび第２の電極が形成されていてもよい。さらに、上記
第１の電流通路領域と上記第２の電流通路領域との間
に、少なくとも当該キャップ層を貫く深さまで絶縁領域
を形成してもよい。

【０００９】また、上記第１の電極と第２の電極は、上
記素子母体の同一面側に形成することができる。

【００１０】また、上記基板は絶縁物によって形成され
ていてもよい。

【００１１】また、上記第１の電流通路領域を上記素子
母体の端面に臨ませて形成し、端面出射型の半導体発光
素子としてもよい。この場合には、上記第１の電流通路
領域が、上記素子母体の一方の端面から他方の端面にわ
たって形成されていてもよい。

【００１２】また、上記第１の電流通路領域を上記素子
母体の端面に臨ませることなく一部の領域に形成し、面
出射型の半導体発光素子としてもよい。この場合には、
上記第１の電極の上記電流通路領域にほぼ対応する領域
に、光取り出し窓を形成してもよい。また、上記基板の
上記電流通路領域にほぼ対応する領域に、光取り出し窓
を形成してもよい。また、上記基板を発光波長に対して
透明な基板としてもよい。

【００１３】この半導体発光素子は、複数個アレー化す
ることができる。また、この半導体発光素子は、光学検
知装置や光学的情報処理装置、発光装置に用いることが
できる。

【００１４】

【作用】本発明の半導体発光素子にあっては、基板の上
に活性層や電流ブロック層等の結晶層を積層した素子母
体の上面から素子母体内に第１（第１導電型）の電流通
路領域及び第２（第２導電型）の電流通路領域をそれぞ
れ形成し、素子母体の上面に第１の電流通路領域と導通
する第１の電極と第２の電流通路領域と導通する第２の
電極を設けているので、第１の電極及び電流通路領域と
第２の電極及び電流通路領域との間に注入電流を流すこ
とによって活性層へ電流を注入し、活性層から光を発生
させることができる。

【００１５】しかも、活性層の上方に逆バイアスｐｎ接
合によって電流を遮断する第１の導電型の電流ブロック
層を設け、第２（第２導電型）の電流通路領域によって
電流ブロック層の一部を第２の導電型に反転させている
から、注入電流は第２の電流通路領域を通ってのみ活性
層に注入され、電流狭窄構造が実現されている。従っ
て、この第２導電型の電流通路領域を微小径にすること
により電流の閉じ込め効果を高くすることができ、活性
層の発光領域を微細化することができ、ビーム径を微小
化することができる。

【００１６】また、本発明の半導体発光素子にあって
は、素子の同一面側から第１及び第２の電流通路領域を
形成し、同一面側に第１及び第２の電極を設けているの
で、電極ワイヤレス実装が可能になり、ワイヤボンディ
ング実装に比べて実装方法が簡単になる。また、ワイヤ
ボンディングに必要なボンディングパッドが不要になる
ので、素子を小さくでき、配線基板等への高密度実装が
可能になる。

【００１７】さらに、ワイヤレス実装化によって素子自
体を小さくできるので、発光部の間隔を狭めることがで
き、素子の集積度を上げることができ、１次元ないし２
次元アレー化に適している。しかも、ワイヤレス実装が
可能であるので、多数の半導体発光素子をアレー化した
場合でも、ワイヤボンディング実装のように実装作業が
繁雑になることがなく、ワイヤレス実装によって実装作
業を簡単にすることができる。

【００１８】さらに、第１及び第２の電極が素子の同一
面側にあり、注入電流は必ずしも基板を貫通して流れる
必要がないので、基板を絶縁体によって形成することが
可能になる。

【００１９】また、第１の電流通路領域と第２の電流通
路領域との間においては、少なくとも電流ブロック層の
上面のキャップ層を貫く深さまで絶縁領域を形成すれ
ば、注入電流が活性層に注入されることなく、キャップ
層等を通してリークすることを防止することができる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例による裏面出射
面発光型の発光ダイオード（ＬＥＤ）Ａを示す上面図、
断面図及び下面図である。この発光ダイオードＡにあっ
ては、ｐ−ＧａＡｓ基板１の上に、ｐ−Ａｌ_0.45Ｇａ
_0.55Ａｓ下部クラッド層２、ｐ^-−Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ａ
ｓ活性層３、ｎ−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ上部クラッド層
４、ｐ−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ電流ブロック層５および
ｎ−Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓキャップ層６を積層してウエハ
（素子母体）１４が構成されている。このウエハ１４の
一部微小領域には、キャップ層６の表面から少なくとも
電流ブロック層５を貫通する深さ（図示例では、上部ク
ラッド層４に達する深さ）までＳｉを拡散させてｎ型電
流通路領域９を形成してある。また、ウエハ１４のｎ型
電流通路領域９と隔離した領域では、キャップ層６の表
面から少なくとも活性層３に届く深さ（図示例では、下
部クラッド層２に達する深さ）までＺｎを拡散させてウ
エハ１４の全幅にわたってｐ型電流通路領域１０を形成
してある。さらに、ウエハ１４の表面には、ｐ型電流通
路領域１０とｎ型電流通路領域９を分離するようにウエ
ハ１４の全幅にわたってアイソレート用溝（絶縁領域）
１１が掘り込まれており、アイソレート用溝１１を隔て
てキャップ層６のｐ型電流通路領域１０側の表面にｐ側
電極８を設け、キャップ層６のｎ型電流通路領域９側の
表面にｎ側電極７を設けている。アイソレート用溝１１
は、キャップ層６を通じてｐ型電流通路領域１０からｎ
型電流通路領域９へ電流がリークするのを防止するため
のものであって、少なくともキャップ層６を貫く深さ
（好ましくは基板１に達する深さ）まで掘り込んでい
る。ウエハ１４の下面においては、ｎ型電流通路領域９
の下端面と対向させて基板１に光取り出し窓１２が開口
されている。

【００２１】したがって、この発光ダイオードＡにおい
ては、ｐ側電極８及びｎ側電極７が同一方向もしくは同
一面内から取り出されており、しかも、微小領域に形成
されたｎ型電流通路領域９によって電流狭窄構造の発光
ダイオードＡが実現されている。すなわち、上部クラッ
ド層４と電流ブロック層５との間のｐｎ接合は電圧印加
時には逆バイアスとなるので電流が流れず、電流ブロッ
ク層５の一部の導電型が反転しているｎ型電流通路領域
９を通してのみ電流が流れる電流狭窄構造となってい
る。この結果、ｐ側電極８及びｎ側電極７間に駆動電圧
を印加すると、ｐ側電極８から注入されたホールはｐ型
電流通路領域１０を通って基板１に流れ、アイソレート
用溝１１を跨いで活性層３に注入される。一方、ｎ側電
極７から注入された電子はｎ型電流通路領域９を通って
活性層３に注入され、活性層３でホールと電子とが再結
合して発光する。こうして活性層３のｎ型電流通路領域
９の下端面と対向する微小領域で発光した微小発光径の
光はウエハ１４の下面の光取り出し窓１２から外部へ出
射される。

【００２２】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は上記発光
ダイオードＡの製造方法を示す断面図である。以下、図
２に従って当該発光ダイオードＡの製造方法を説明す
る。まず、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長）法また
はＭＯＣＶＤ（metal-organicCVD）法等を用いて、ｐー
ＧａＡｓ基板１の上にｐ−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ下部ク
ラッド層２、ｐ^-−Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ａｓ活性層３、ｎ
−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ上部クラッド層４、ｐ−Ａｌ
_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ電流ブロック層５およびｎ−Ａｌ_0.1
Ｇａ_0.9Ａｓキャップ層６を順次成長させてウエハ１４
を形成する。これはｐｎｐｎ構造である。

【００２３】ついで、キャップ層６の上に例えば塗布性
の拡散剤（ＯＣＤ）を塗布することにより、ｐ型の拡散
剤として例えばＳｉＯ₂とＺｎＯとの混合物からなるＳ
ｉＯ₂−ＺｎＯ膜１５を形成する。あるいは、スパッタ
法などを用いてＳｉＯ₂−ＺｎＯ膜１５を形成してもよ
い。ついで、ＨＦなどのエッチング液を用いてＳｉＯ₂
−ＺｎＯ膜１５を所望の形状（例えば、縦１００μｍ、
横３００μｍの長方形）にエッチングする。この後、Ｓ
ｉＯ₂−ＺｎＯ膜１５の上からキャップ層６表面の全面
にＳｉＮ_x膜１６を形成し、ＨＦなどのエッチング液を
用いてウエハ１４の外周端面に臨まない所望の位置（ｎ
型電流通路領域９を設けようとする位置）に所望の形状
（例えば、直径５０μｍの円形）の窓１７を開口する。
ついで、ＳｉＮ_x膜１６の上から全面にｎ型拡散剤とし
て例えばＳｉ膜１８をスパッタ法などを用いて形成する
〔図２（ａ）〕。ここで、ＳｉＮ_x膜１６はＳｉの拡散
を阻止するマスクの機能を果たす。

【００２４】次に、例えば赤外線ランプフラッシュアニ
ール炉などを用いて、ウエハ１４を熱処理することによ
りｐ型およびｎ型拡散を同時に行ない、ｐ型電流通路領
域１０及びｎ型電流通路領域９を形成する〔図２
（ｂ）〕。ここで、ｎ型電流通路領域９（Ｓｉ拡散領
域）を形成するためのｎ型拡散は少なくとも電流ブロッ
ク層５を貫く深さまで行ない、また、ｐ型電流通路領域
１０（Ｚｎ拡散領域）を形成するためのｐ型拡散は少な
くとも活性層３に届く深さ（つまり、発光層となるｐｎ
接合面を貫く深さ）まで行なう。図１及び図２の実施例
では、ｎ型拡散は、上部クラッド層４に届く深さまで行
い、ｐ型拡散は、下部クラッド層２に届くまで行ってい
る。このような拡散工程において、上記拡散源を用いる
と、ｎ型（Ｓｉ）拡散は１０００℃、１０秒間の熱処理
で約０.２５μｍの拡散深さが得られ、ｐ型（Ｚｎ）拡
散は１０００℃、１０秒間の熱処理で約１.２０μｍの
拡散深さが得られるので、各層の厚みや熱処理条件を適
切に設定すれば、ｐ型電流通路領域１０及びｎ型電流通
路領域９ともに設計通りのものが得られる。

【００２５】しかして、ｎ型拡散により電流ブロック層
５の一部がｎ型に反転させられ、キャップ層６の表面よ
り連続したｎ型電流通路領域９が形成される。またｐ型
拡散によりキャップ層６及び上部クラッド層４の一部が
ｐ型に反転させられ、ｎ型電流通路領域９と同一面（キ
ャップ層６表面）上からｐ型電流通路領域１０が形成さ
れる。このようにウエハ１４の同一面上より、ｐ型及び
ｎ型電流通路領域１０，９が形成されているため、ウエ
ハ１４の同一面上にｐ側電極８とｎ側電極７を設けるこ
とができることとなる。また、ｎ型拡散により微小なｎ
型電流通路領域９を形成することにより、微小発光領域
化の達成が可能になる。

【００２６】こうして、ｐ型及びｎ型電流通路領域１
０，９を形成した後、ＳｉＯ₂−ＺｎＯ膜１５、ＳｉＮ_x
膜１６、Ｓｉ膜１８をそれぞれ除去する。

【００２７】つぎに、キャップ層６を伝ってｐ型電流通
路領域１０からｎ型電流通路領域９に電流がリークする
のを防ぐため、ウエハ１４を横切る形で例えば幅３０μ
ｍのストライプ状にアイソレート用溝１１を掘り込む
〔図２（ｃ）〕。このアイソレート用溝１１は、例えば
４Ｈ₂ＳＯ₄：１Ｈ₂Ｏ₂：１Ｈ₂Ｏを用いて少なくともキ
ャップ層６を貫く深さまでエッチングすることにより形
成される。図示例では、アイソレート用溝１１は、基板
１に到達する深さまでエッチングされている。

【００２８】この後、スパッタ法などにより、キャップ
層６の表面のアイソレート用溝１１によって隔てられた
片側領域にｐ型電流通路領域１０と導通するようにｐ側
電極８を設け、もう一方領域にｎ型電流通路領域９と導
通するようにｎ側電極７を設ける。さらに、ｎ型電流通
路領域９と向かい合う位置において、例えば１ＮＨ₄Ｏ
Ｈ：２ＯＨ₂Ｏ₂をエッチング液として基板１を所望の大
きさ及び形状（例えば、直径１００μｍの円形）で下部
クラッド層２に届くまでエッチングし、基板１に光取り
出し窓１２を開口し〔図２（ｄ）〕、図１のような裏面
出射面発光型の発光ダイオードＡを得る。

【００２９】図３は上記発光ダイオードＡによって構成
された半導体発光素子アレーＢを示す断面図である。こ
の半導体発光素子アレーＢは、図１に示した発光ダイオ
ードＡを１次元もしくは２次元アレー化したものであ
り、当該発光ダイオードＡを同一ウエハ１４上に１次元
状もしくは２次元状に配列してある。さらに、キャップ
層６を伝って一方の発光ダイオードＡのｐ型電流通路領
域１０から隣接する他方の発光ダイオードＡのｎ型電流
通路領域９に電流がリークするのを防止するため、エッ
チングによって少なくともキャップ層６を貫く深さ（好
ましくは基板１に達する深さ）まで素子間アイソレート
用溝１３を形成し、素子間アイソレート用溝１３によっ
て素子間を分離してある。

【００３０】このように発光ダイオードＡをアレー化し
ても１個の発光ダイオードＡを製作するのと同一工程に
よって製作することができ（アイソレート用溝１１と素
子間アイソレート用溝１３は同時に作製できる。）、各
ｐ側電極８が１列に並び、各ｎ側電極７も１列に並ぶの
で、素子同一方向からｐ側電極８及びｎ側電極７を取り
出せるというメリットがさらに生きてくる。すなわち、
多数の素子を含んでいるので、ワイヤボンディングによ
ればボンディング箇所が非常に多くなり、実装作業が面
倒になるが、ワイヤレス実装することにより一度にボン
ディングでき、実装作業が簡単になる。

【００３１】なお、上記図１及び図３の実施例において
は、基板１に光取り出し窓１２を開口したが、発光波長
に対して透明な基板１を用いれば、光取り出し窓１２を
開口する必要がなくなり、そのための基板１の裏面エッ
チングが不要となる。

【００３２】図４（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施例
による発光ダイオードＣを示す上面図及び断面図であ
る。この発光ダイオードＣは上面出射面発光型の発光ダ
イオードであって、活性層３で発生した光をｎ型電流通
路領域９を通してｎ側電極７に開口した光取り出し窓２
２から外部へ出射させるようにしたものである。従っ
て、この発光ダイオードＣにあっては、ｐ側電極８とｎ
側電極７と光取り出し窓２２が同一面側に形成されるこ
とになる。

【００３３】この発光ダイオードＣを製造する場合に
は、図２の製造方法と同様にしてｐ型及びｎ型電流通路
領域１０，９を形成し、さらに、ｐ型電流通路領域１０
及びｎ型電流通路領域９を分離するようにエッチングに
よってアイソレート用溝１１を掘り込んだ後、ｎ型電流
通路領域９の上面に臨む所定の大きさ及び形状の領域
（例えば、ｎ型電流通路領域９の上面の直径５０μｍの
円形領域）を除き、ｎ側電極７とｐ側電極８をスパッタ
法などで形成することにより、光取り出し窓２２を設け
るとよい。

【００３４】この上面出射型の発光ダイオードＣも、同
一ウエハ１４上に１次元もしくは２次元アレー化し、各
発光ダイオードＣ間を素子間アイソレート用溝２３によ
って分離することにより、図５に示すような１次元もし
くは２次元の半導体発光素子アレーＤを構成することが
できる。

【００３５】なお、上記各実施例では発光ダイオードの
場合について説明したが、図１〜図５のような構造は面
発光型の半導体レーザ素子にも適用できることはいうま
でもない。

【００３６】図６は本発明の第３の実施例による端面出
射型の発光ダイオードＥを示す斜視図である。この発光
ダイオードＥにあっては、ｎ型電流通路領域３９がウエ
ハ４３の一方の端面に臨んで形成されており、活性層３
３のｎ型電流通路領域３９下端面と対向する領域で発生
した光は、ウエハ４３の端面から外部へ出射される。

【００３７】図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は図６の発光ダイ
オードＥの製造方法を示す正面図である。以下、図７に
従って当該発光ダイオードＥの製造方法を説明する。ま
ず、ＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法等を用いて、ｐ−Ｇａ
Ａｓ基板３１の上にｐ−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ下部クラ
ッド層３２、ｐ^-−Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ａｓ活性層３３、
ｎ−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ上部クラッド層３４、ｐ−Ａ
ｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ電流ブロック層３５およびｎ−Ｇａ
Ａｓキャップ層３６を順次成長させてウエハ４３を形成
する。これはｐｎｐｎ構造である。

【００３８】ついで、キャップ層３６の上に例えば塗布
性の拡散剤（ＯＣＤ）を塗布することにより、ｐ型の拡
散剤として例えばＳｉＯ₂とＺｎＯとの混合物からなる
ＳｉＯ₂−ＺｎＯ膜４４を形成する。あるいは、スパッ
タ法などを用いてＳｉＯ₂−ＺｎＯ膜４４を形成しても
よい。ついで、ＨＦなどのエッチング液を用いてＳｉＯ
₂−ＺｎＯ膜４４を所望の形状（例えば、縦１００μ
ｍ、横３００μｍの長方形）にエッチングする。この
後、ＳｉＯ₂−ＺｎＯ膜４４の上からキャップ層３６表
面の全面にＳｉＮ_x膜４５を形成し、ＨＦなどのエッチ
ング液を用いてウエハ４３の端面に臨む所望の位置（ｎ
型電流通路領域９を設けようとする位置）に所望の形状
（例えば、幅５μｍ、長さ１００μｍの長方形）の窓４
６を開口する。ついで、ＳｉＮ_x膜４５の上から全面に
ｎ型拡散剤として例えばＳｉ膜４７をスパッタ法などを
用いて形成する〔図７（ａ）〕。ここで、ＳｉＮ_x膜４
５はＳｉの拡散を阻止するマスクの機能を果たす。

【００３９】次に、例えば赤外線ランプフラッシュアニ
ール炉などを用いて、ウエハ４３を熱処理することによ
りｐ型およびｎ型拡散を同時に行ない、ｐ型電流通路領
域４０及びｎ型電流通路領域３９を形成する〔図７
（ｂ）〕。ここで、ｎ型電流通路領域（Ｓｉ拡散領域）
３９を形成するためのｎ型拡散は少なくとも電流ブロッ
ク層３５を貫く深さまで行ない、また、ｐ型電流通路領
域（Ｚｎ拡散領域）４０を形成するためのｐ型拡散は少
なくとも活性層３３に届く深さ（つまり、発光層となる
ｐｎ接合面を貫く深さ）まで行なう。図６及び図７の実
施例では、ｎ型拡散は、上部クラッド層３４に届く深さ
まで行い、ｐ型拡散は、下部クラッド層３２に届く深さ
まで行っている。このような拡散工程において、上記拡
散源を用いると、ｎ型（Ｓｉ）拡散は１０００℃、１０
秒間の熱処理で約０.２５μｍの拡散深さが得られ、ｐ
型（Ｚｎ）拡散は１０００℃、１０秒間の熱処理で約
１.２０μｍの拡散深さが得られるので、各層の厚みや
熱処理条件を適切に設定すれば、ｐ型電流通路領域４０
及びｎ型電流通路領域３９ともに設計通りのものが得ら
れる。

【００４０】しかして、ｎ型拡散により電流ブロック層
３５の一部がｎ型に反転させられ、キャップ層３６の表
面より連続したｎ型電流通路領域３９が形成される。ま
たｐ型拡散によりキャップ層３６及び上部クラッド層３
４の一部がｐ型に反転させられ、ｎ型電流通路領域３９
と同一面（キャップ層３６の表面）上からｐ型電流通路
領域４０が形成される。このようにウエハ４３の同一面
上より、ｐ型及びｎ型電流通路領域４０，３９が形成さ
れているため、ウエハ４３の同一面上からｐ側電極３８
とｎ側電極３７を設けることができることとなる。ま
た、ｎ型拡散により微小な電流通路領域を形成すること
により、微小発光領域化が達成される。

【００４１】こうして、ｐ型及びｎ型電流通路領域４
０，３９を形成した後、ＳｉＯ₂−ＺｎＯ膜４４、Ｓｉ
Ｎ_x膜４５、Ｓｉ膜４７をそれぞれ除去する。

【００４２】つぎに、キャップ層３６を伝ってｐ型電流
通路領域４０からｎ型電流通路領域３９に電流がリーク
するのを防ぐため、ウエハ４３を横切る形で例えば幅３
０μｍのストライプ状にアイソレート用溝１１を掘り込
む〔図７（ｃ）〕。このアイソレート用溝１１は、例え
ば４Ｈ₂ＳＯ₄：１Ｈ₂Ｏ₂：１Ｈ₂Ｏを用いて少なくとも
キャップ層３６を貫く深さまでエッチングすることによ
り形成される。図示例では、アイソレート用溝１１は、
基板３１に到達する深さまでエッチングされている。

【００４３】この後、スパッタ法などにより、キャップ
層３６の表面のアイソレート用溝１１によって隔てられ
た片側領域にｐ型電流通路領域４０と導通するようにｐ
側電極３８を設け、もう一方の領域にｎ型電流通路領域
３９と導通するようにｎ側電極３７を設け、図６のよう
な端面出射型の発光ダイオードＥを得る。

【００４４】図８は上記発光ダイオードＥによって構成
された半導体発光素子アレーＦを示す一部破断した斜視
図である。この半導体発光素子アレーＦは、図６に示し
た端面出射型の発光ダイオードＥを１次元アレー化した
ものであり、当該発光ダイオードＥを同一ウエハ４３上
に１次元状に配列してある。さらに、キャップ層３６を
伝って一方の発光ダイオードＥのｐ型電流通路領域４０
から隣接する他方の発光ダイオードＥのｎ型電流通路領
域３９に電流がリークするのを防止するため、エッチン
グによって少なくともキャップ層３６を貫く深さ（好ま
しくは基板３１に達する深さ）まで素子間アイソレート
用溝４２を形成し、素子間アイソレート用溝４２によっ
て素子間を分離している。

【００４５】図９は本発明の第４の実施例による端面出
射型の半導体レーザ素子Ｇを示す斜視図である。この半
導体レーザ素子Ｇにあっては、ｎ型電流通路領域３９が
ウエハ４３の一方の端面から他方の端面に達するように
全長にわたって形成されており、この構造のものはレー
ザ発振するためレーザ発振器となり、活性層３３の端面
から外部へレーザ光が出射される。なお、この半導体レ
ーザ素子Ｇも図６の発光ダイオードＥと同様にして製造
される。

【００４６】また、この半導体レーザ素子Ｇも図１０に
示す半導体発光素子アレーＨのように、素子間を素子間
アイソレート用溝４２によって分離することによってウ
エハ４３上に１次元アレー化することができる。

【００４７】図１１（ａ）（ｂ）は、本発明の半導体発
光素子の実装形態を示す図である。本発明の半導体発光
素子Ｊは、ｐ側電極及びｎ側電極が同一方向から取り出
されているので、ワイヤレス実装が可能であり、また、
２本のボンディングワイヤを用いて実装することも可能
であり、ダイボンディングとワイヤボンディングを併用
した通常の実装も可能である。図１１（ａ）はワイヤレ
ス実装の一例を示す斜視図であって、一方のリード５２
に導通したｐ側コンタクト部５３及び他方のリード５４
に導通したｎ側コンタクト部５５が、互いに絶縁状態で
ステム５１の上面に設けられており、ｐ側及びｎ側電極
５６，５７を下にしてステム５１の上面に実装された半
導体発光素子Ｊ（例えば、図１のような裏面出射型の発
光素子）のｐ側電極５６がｐ側コンタクト部５３にダイ
ボンディングされ、ｎ側電極５７がｎ側コンタクト部５
５にダイボンディングされている。５８は光取り出し窓
である。

【００４８】また、図１１（ｂ）はボンディングワイヤ
を用いた実装方法の一例を示す斜視図であって、一方の
リード５２に導通したｐ側ポール５９及び他方のリード
５４に導通したｎ側ポール６０が、互いに絶縁状態でス
テム５１の上面に設けられており、ｐ側及びｎ側電極５
６，５７を上にしてステム５１の上面に実装された半導
体発光素子Ｊ（例えば、図４のような上面出射型の発光
素子）のｐ側電極５６がｐ側ポール５９にボンディング
ワイヤ６１によってワイヤボンディングされ、ｎ側電極
５７がｎ側ポール６０にワイヤボンディングされてい
る。

【００４９】なお、上記各実施例においては、半導体基
板の上に下部クラッド層等の結晶成長層を積層している
が、本発明の半導体発光素子にあっては、ｐ側電極とｎ
側電極とが同一面側に形成されているので、基板を貫通
して電流が流れる必要はなく、絶縁体基板を用いてもよ
い。但し、ｐ側電極とｎ側電極の間に電流を流す必要が
あるので、アイソレート用溝は基板まで達しない深さに
する必要がある。

【００５０】また、図２や図７で説明した発光素子の製
造方法では、ｐ型不純物拡散とｎ型不純物拡散とを同時
に行なったが、ｐ型とｎ型の不純物導入は必ずしも同時
に行なう必要はなく、互いに独立した工程として、例え
ばｎ型の不純物を導入した後、ｐ型の不純物を導入して
も良い。さらに、不純物導入方法としては、上述のよう
な固相拡散源による開管法に限らず、例えば閉管法、イ
オン注入法などでも良い。

【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。本発明によれば、素子の同一面側
からｐ側及びｎ側電極を取り出し、かつ、半導体発光素
子を微小発光径化することができる。このような微小な
発光径を有する半導体発光素子を光学検知装置や光学的
情報処理装置、投光器等に応用した場合、そのコリメー
ト性の良さ、集光性の良さから、機器の性能（例えば、
分解能）を飛躍的に向上させることができる。以下、そ
れらの応用例について詳述する。

【００５２】まず、図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す投
光器Ｋについて説明する。この投光器Ｋ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。

【００５３】この投光器Ｋ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Ｋを作製することにより大きなメリットが
得られる。

【００５４】また、従来より用いられている投光器１６
１としては、図２２に示すように、ステム１６２から突
出したヒートシンク１６３に半導体レーザ素子１６４及
びフレネル型平板状レンズ１６５を取り付け、これらを
金属キャップ１６６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１６１と比較して本
発明の投光器Ｋ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。

【００５５】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。

【００５６】図１３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）Ｌである。このポインタＬ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、ＬＥＤ８１から出射された光は投光レンズ８
２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。

【００５７】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。

【００５８】これに対し、本発明によるＬＥＤ８１を用
いたポインタＬ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Ｌを製作するこ
とができる。

【００５９】図１４（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Ｍを示す斜視図である。このロータリーエンコー
ダＭ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。

【００６０】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１４（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。

【００６１】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。

【００６２】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Ｍ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Ｍ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Ｍの分解能を
向上させることができる。

【００６３】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。さらに、光電センサにおい
ても同様な効果を得ることができる。

【００６４】図１５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Ｎの構成を示す説明図であ
る。この距離センサＮ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。

【００６５】図１５は当該距離センサＮによって対象物
１０５が有する凹凸の段差ｑ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。

【００６６】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Ｎ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。

【００６７】図１６は上記距離センサＮ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Ｎ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。

【００６８】図１７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Ｐ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。

【００６９】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。

【００７０】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、４００ＤＰＩの印字密度仕様を満
足できなかった。

【００７１】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Ｐ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。

【００７２】図１８（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Ｑを示す斜視図であ
る。このバーコードリーダＱ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。

【００７３】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Ｑ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１８（ｂ）に示すようにバーコードに応じた信号ＢＳ
が得られる。

【００７４】このようなバーコードリーダにおいては、
発光素子は一般的に半導体レーザ素子が用いられている
が、半導体レーザ素子は人体（特に、目など）に対して
危険性を有しており、発光ダイオードを用いたバーコー
ドリーダが望まれている。

【００７５】しかしながら、発光ダイオードは一般的に
４００μｍ程度の発光領域を有するため、この発光ダイ
オードを用いた場合、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以上と大きくなり、バーコード（一般的
に、最小線幅は０.２ｍｍ）は到底読み取ることができ
ない。

【００７６】これに対し、本発明によれば、半導体発光
素子１２１として発光ダイオードを用いたバーコードリ
ーダＱでも、その発光径を１０μｍ以下に微小発光径化
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１２
８を読み取ることができる。このように本発明による半
導体発光素子１２１を用いることにより、特別の光学系
を用いずとも、発光ダイオードを用いたバーコードリー
ダＱの実現が可能となる。

【００７７】図１９（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Ｒ１〜Ｒ７を示す概略
図である。図１９（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Ｒ１である。また、図１９（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Ｒ２である。また、図１９（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Ｒ３〜Ｒ５であっ
て、集束用光学系として図１９（ｃ）の光ファイバーモ
ジュールＲ３では集束用ロッドレンズ１３４を用い、図
１９（ｄ）の光ファイバーモジュールＲ４では樹脂１３
５で固定された球レンズ１３６を用い、図１９（ｅ）の
光ファイバーモジュールＲ５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１９
（ｆ）（ｇ）の光ファイバーモジュールＲ６，Ｒ７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。

【００７８】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２０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（工学図書「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Ｄ１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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】図２１（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Ｔを示す概略図
である。この光ファイバー型センサＴ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。

【００８２】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２１（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。

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば、第１及び第２の電極が
素子の同一面側から取り出されていてワイヤレス実装が
可能で、しかも、電流狭窄構造を有する半導体発光素子
を得ることができる。

【００８４】この発光素子は、ワイヤレス実装が可能で
あるので、ワイヤボンディング実装に比べて実装方法を
簡単にできる。また、ワイヤボンディングに必要なボン
ディングパッドが不要になるので、素子を小さくでき、
配線基板等への高密度実装が可能になる。

【００８５】さらに、ワイヤレス実装化によって素子自
体を小さくできるので、発光部の間隔を狭めることがで
き、素子の集積度を上げることができ、１次元ないし２
次元アレー化に適している。しかも、ワイヤレス実装が
可能であるので、多数の半導体発光素子をアレー化した
場合でも、ワイヤボンディング実装のように実装作業が
繁雑になることがなく、ワイヤレス実装によって実装作
業を簡単にすることができる。

【００８６】また、この発光素子は、電流狭窄構造によ
り電流の閉じ込め効果を高くすることができるので、活
性層の発光領域を微細化することができ、ビーム径を微
小化することができる。

【００８７】また、基板を絶縁体によって形成すること
が可能になる。さらに、第１の電流通路領域と第２の電
流通路領域との間に形成された絶縁領域により、キャッ
プ層等を通して電流がリークするの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を光学検知
装置や光学的情報処理装置、投光器等に応用すれば、微
小ビーム径を用いることができるので、分解能等の光学
的性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の第１の実施例に
よる発光ダイオードを示す上面図、断面図及び下面図で
ある。

【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上の発光ダイオ
ードの製造方法を示す断面図である。

【図３】同上の発光ダイオードをアレー化した半導体発
光素子アレーを示す断面図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施例による発
光ダイオードを示す上面図及び断面図である。

【図５】同上の発光ダイオードをアレー化した半導体発
光素子アレーを示す断面図である。

【図６】本発明の第３の実施例による発光ダイオードを
示す斜視図である。

【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の発光ダイオードの
製造方法を示す正面図である。

【図８】同上の発光ダイオードをアレー化した半導体発
光素子アレーを示す一部破断した斜視図である。

【図９】本発明の第４の実施例による半導体レーザ素子
を示す斜視図である。

【図１０】同上の半導体レーザ素子をアレー化した半導
体発光素子アレーを示す一部破断した斜視図である。

【図１１】（ａ）（ｂ）は本発明にかかる半導体発光素
子の実装形態を示す斜視図である。

【図１２】（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。

【図１３】本発明によるポインタを示す断面図である。

【図１４】（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。

【図１５】本発明による距離センサの構成を示す概略図
である。

【図１６】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。

【図１７】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。

【図１８】（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。

【図１９】（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。

【図２０】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。

【図２１】（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。

【図２２】従来の投光器を示す一部破断した斜視図であ
る。

【図２３】従来例の半導体発光素子を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ裏面出射型の発光ダイオードＣ上面出射型の発光ダイオードＥ端面出射型の発光ダイオードＧ端面出射型の半導体レーザ素子Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈ半導体発光素子アレー１，３１基板２，３２下部クラッド層３，３３活性層４，３４上部クラッド層５，３５電流ブロック層６，３６キャップ層７，３７ｎ側電極８，３８ｐ側電極９，３９ｎ型電流通路領域、１０，４０ｐ型電流通路領域、１１，４１アイソレート用溝１２，２２光取り出し窓１３，４２素子間アイソレート用溝１４，４３ウエハＫ投光器ＬポインタＭロータリーエンコーダＮ光学式距離センサＰレーザビームプリンタＱバーコードリーダＲ１〜Ｒ７光ファイバーモジュールＴ光ファイバー型センサ

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Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、該基板の上面に形成された第１
導電型の下部クラッド層と、該下部クラッド層の上面に
形成された活性層と、該活性層の上面に形成された第２
導電型の上部クラッド層と、該上部クラッド層の上方に
形成された第１導電型の電流ブロック層とを有する素子
母体に、第１導電型の不純物を導入することによって、上記電流
ブロック層から少なくとも上記活性層へと形成される第
１の電流通路領域、第２導電型の不純物を導入することによって、上記電流
ブロック層から上記上部クラッド層へと形成される第２
の電流通路領域、上記電流ブロック層の上方に形成され、上記第１の電流
通路領域に導電される第１の電極、および、上記電流ブロック層の上方に形成され、上記第
１の電流通路領域とは絶縁され、上記第２の電流通路領
域に導電される第２の電極を形成したことを特徴とする
半導体発光素子。
【請求項２】上記第１導電型の電流ブロック層の上面
に第２導電型のキャップ層が形成され、該キャップ層の
上面に上記第１の電極および第２の電極が形成されたこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】上記第１の電流通路領域と上記第２の電
流通路領域との間に、少なくとも上記キャップ層を貫く
深さまで、絶縁領域を形成したことを特徴とする請求項
２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】上記第１の電極と第２の電極が、上記素
子母体の同一面側に形成されている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】上記基板が絶縁物によって形成されてい
ることを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の半
導体発光素子。
【請求項６】上記第１の電流通路領域は、上記素子母
体の端面に臨んで形成され、端面出射型であることを特
徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の半導体発
光素子。
【請求項７】上記第１の電流通路領域は、上記素子母
体の一方の端面から他方の端面にわたって形成されたこ
とを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
【請求項８】上記第１の電流通路領域は、上記素子母
体の端面に臨まず、一部の領域に形成され、面出射型で
あることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記
載の半導体発光素子。
【請求項９】上記第１の電極の上記電流通路領域にほ
ぼ対応する領域に、光取り出し窓が形成されたことを特
徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】上記基板の上記電流通路領域にほぼ対
応する領域に、光取り出し窓が形成されたことを特徴と
する請求項８に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】上記基板が、発光波長に対して透明で
あることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素
子。
【請求項１２】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０又は１１に記載の半導体発光素子がアレー
化されたことを特徴とする半導体発光素子アレー。
【請求項１３】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０又は１１に記載の半導体発光素子を備えた
ことを特徴とする光学検知装置。
【請求項１４】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０又は１１に記載の半導体発光素子を備えた
ことを特徴とする光学的情報処理装置。
【請求項１５】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０又は１１に記載の発光装置。