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JPH01155669A - Array-type semiconductor light-emitting device - Google Patents

Array-type semiconductor light-emitting device

Info

Publication number
JPH01155669A
JPH01155669A JP62314105A JP31410587A JPH01155669A JP H01155669 A JPH01155669 A JP H01155669A JP 62314105 A JP62314105 A JP 62314105A JP 31410587 A JP31410587 A JP 31410587A JP H01155669 A JPH01155669 A JP H01155669A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
substrate
layer
type semiconductor
light
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
Application number
JP62314105A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Sato
史朗 佐藤
Tomoaki Yoshida
吉田 友晶
Tetsuo Saito
斎藤 哲郎
Fumio Inaba
稲場 文男
Hiromasa Ito
弘昌 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Japan Science and Technology Agency
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Research Development Corp of Japan
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd, Mitsubishi Cable Industries Ltd, Research Development Corp of Japan, Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Priority to JP62314105A priority Critical patent/JPH01155669A/en
Publication of JPH01155669A publication Critical patent/JPH01155669A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 扶」C九野 本発明は半導体発光素子に関し、素子内で発光した光を
基板に対し垂直に取り出すことのできる半導体発光素子
をアレー状に形成したアレー型半導体発光装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor light-emitting device, and more particularly to an array-type semiconductor light-emitting device in which semiconductor light-emitting devices are formed in an array, and light emitted within the device can be extracted perpendicularly to a substrate. .

藍米且潰 従来、発光した光を基板に対し垂直に取り出す、例えば
CTJ型発光素子やBurrus型面発光素子等の面発
光半導体レーザの欠点を補うものとして、特願昭81−
002891号、あるいは特願昭62−48f183号
等による素子が提案されていた。特願昭82−0028
91号の素子は、n型半導体基板の上にn型半導体層が
積層され、n型半導体層の上にn型の半導体発光層が積
層され、発光層の上にp型半導体層が積層され、p型半
導体層の上にn型半導体層が積層され、n型半導体層に
は、基板の主表面側、つまり各層の積層側に基板に対し
て垂直な方向に略凹部が形成されている*  P−n接
合が略凹部の周囲に形成され、積層側と基板面とに形成
された電極間に電流を流すことにより、活性領域におい
て発光が生じ、光出力を基板に対してほぼ垂直の方向に
取り出すことができるというものであった。この構造で
は、凹部の周囲に形成されたp型拡散領域と、上述した
積層構造とによってpnpnの電流阻止構造が形成され
、素子の電極間に電流を流した場合に、注入された電流
が発光層の発光領域に効率よく注入することができるも
のであった。
Japanese Patent Application No. 1981-2007 was proposed as a device to compensate for the drawbacks of conventional surface-emitting semiconductor lasers, such as CTJ-type light-emitting devices and Burrus-type surface-emitting devices, which emit emitted light perpendicularly to the substrate.
Devices such as No. 002891 or Japanese Patent Application No. 1983-48F183 have been proposed. Patent application 1982-0028
In the device No. 91, an n-type semiconductor layer is laminated on an n-type semiconductor substrate, an n-type semiconductor light-emitting layer is laminated on the n-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer is laminated on the light-emitting layer. , an n-type semiconductor layer is stacked on the p-type semiconductor layer, and the n-type semiconductor layer has a substantially recessed portion formed in the direction perpendicular to the substrate on the main surface side of the substrate, that is, on the stacked side of each layer. * A P-n junction is formed approximately around the recess, and by passing a current between the electrodes formed on the stack side and the substrate surface, light emission occurs in the active region and the optical output is directed approximately perpendicular to the substrate. It was possible to take it out in any direction. In this structure, a pnpn current blocking structure is formed by the p-type diffusion region formed around the recess and the laminated structure described above, and when a current is passed between the electrodes of the device, the injected current emits light. It was possible to efficiently inject into the light emitting region of the layer.

この素子をアレー化してそれぞれの素子を個別に動作さ
せる場合、電極のパターンを工夫して個々の発光部に対
応した電極を形成することによって行われていた。しか
し、電極のパターンによる発光部の隔離だけでは、素子
同士の間隔が狭くなった場合に、隣接する素子の間にお
ける電極的分離を行うことが困難であった。したがって
When forming an array of these elements and operating each element individually, this has been done by devising an electrode pattern to form electrodes corresponding to individual light emitting parts. However, by simply isolating the light emitting portions using the electrode pattern, it is difficult to achieve electrode separation between adjacent elements when the spacing between the elements becomes narrow. therefore.

所望の素子を動作させるためにその装置に対応した電極
だけ電流を流した場合においても、隣接する素子の発光
領域に電流が流れ込み、所望の素子と同時に隣接する素
子も動作してしまうという問題が生じていた。
Even when a current is applied to only the electrodes corresponding to the device in order to operate a desired element, the current flows into the light emitting region of the adjacent element, causing the adjacent element to operate at the same time as the desired element. was occurring.

また、この問題を解決するものとしてそれぞれの素子の
発光部の間に絶縁層を埋め込むものがあった。しかし、
この場合、絶縁層を埋め込むためには素子に穴を開け、
その後に絶縁層を埋め込むという作業が必要となり、素
子をアレー状に形成するアレー型半導体発光装置の製造
工程が複雑になるという欠点があった。
In order to solve this problem, there has been a method in which an insulating layer is embedded between the light emitting parts of each element. but,
In this case, in order to embed the insulating layer, a hole is made in the element.
There is a drawback that the process of embedding an insulating layer is required after that, which complicates the manufacturing process of an array type semiconductor light emitting device in which elements are formed in an array.

目   的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、隣接した
素子の電気的な分離を向上させることにより、隣接素子
間の小さい高密度アレーにおける素子の個別動作が可能
なアレー型半導体発光装置を提供することを目的とする
Purpose The present invention solves the drawbacks of the prior art and improves electrical isolation between adjacent elements, thereby providing an array type semiconductor light emitting device that enables individual operation of elements in a small, high-density array between adjacent elements. The purpose is to provide equipment.

逢−羞 本発明は上記の目的を達成させるため、半導体基板と、
半導体基板の主表面に形成され、 p−n接合を有し、
p−n接合近傍において主表面に対して実質的に垂直な
方向に発光を生じる発光層と、発光層に電流を注入する
電極とを有する複数の半導体発光素子を含むアレー型半
導体発光装置において、複数の半導体発光素子は、基板
上の積層部に主表面に対して実質的に垂直な方向に形成
された凹部を有し、  p−n接合が主として凹部の側
面に沿って形成され、複数の半導体発光素子の間には各
素子を電気的に隔離する間隙が形成されていることを特
徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づいて
具体的に説明する。
In order to achieve the above object, the present invention includes a semiconductor substrate,
formed on the main surface of a semiconductor substrate, having a p-n junction,
In an array-type semiconductor light-emitting device including a plurality of semiconductor light-emitting elements having a light-emitting layer that emits light in a direction substantially perpendicular to the main surface near the p-n junction and an electrode that injects current into the light-emitting layer, The plurality of semiconductor light emitting devices have a recess formed in a laminated portion on the substrate in a direction substantially perpendicular to the main surface, a p-n junction is mainly formed along the side surface of the recess, and a plurality of semiconductor light emitting devices are provided. This device is characterized in that a gap is formed between the semiconductor light emitting devices to electrically isolate each device. Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on examples.

本発明は、第1導電型半導体基板の上に電流阻止層が積
層され、電流阻止層の上に第2導電型の半導体層が積層
されている。また、第2導電型の半導体層には、基板の
主表面側、つまり各層の積層側に基板に対して垂直な方
向に複数の略凹部が形成されおり、各略凹部の段差下部
は第1導電型の半導体基板に達するように形成されてい
る。
In the present invention, a current blocking layer is laminated on a first conductive type semiconductor substrate, and a second conductive type semiconductor layer is laminated on the current blocking layer. Further, in the semiconductor layer of the second conductivity type, a plurality of substantially concave portions are formed in a direction perpendicular to the substrate on the main surface side of the substrate, that is, on the stacked side of each layer, and the lower part of the step of each substantially concave portion is the first concave portion. It is formed to reach a conductive type semiconductor substrate.

第1導電型を形成させる不純物を熱拡散することにより
略凹部の側面、または略凹部の側面および凹部の底面に
第1導電型の活性領域が形成され、 p−n接合が略凹
部の周囲に形成されている。
By thermally diffusing impurities that form the first conductivity type, an active region of the first conductivity type is formed substantially on the side surface of the recess, or on the substantially side surfaces of the recess and the bottom surface of the recess, and a p-n junction is formed approximately around the recess. It is formed.

複数の略凹部のそれぞれが、基板に対して垂直に光を放
出する発光部として形成され、この発光部がアレー状に
なっている。
Each of the plurality of substantially concave portions is formed as a light emitting portion that emits light perpendicularly to the substrate, and the light emitting portions are arranged in an array.

また、発光領域を有する第2導電型の半導体層には各発
光部を隔離する間隙が形成されている0間隙は、第2導
電型の半導体層の上部に、基板に対して垂直な方向に所
定の深さをもって形成されている。
In addition, a gap is formed in the second conductivity type semiconductor layer having a light emitting region to isolate each light emitting part. It is formed with a predetermined depth.

第2導電型側の電極は、第2導電型半導体層の表面の間
隙の両側、つまり各略凹部に形成されたそれぞれの発光
部に対応するように個別に形成されている。また、第1
導電型側の電極は基板裏面、つまり各層の積層側と反対
側の基板面に各発光部の共通電極として形成されている
The electrodes on the second conductivity type side are individually formed so as to correspond to the respective light emitting portions formed on both sides of the gap on the surface of the second conductivity type semiconductor layer, that is, in each substantially concave portion. Also, the first
The electrode on the conductive type side is formed as a common electrode for each light emitting section on the back surface of the substrate, that is, on the substrate surface on the opposite side to the lamination side of each layer.

以上の構造を有することにより、第1導電型側の電極と
第2導電型側の電極の電極間に電流を通した場合に、装
置に形成された複数の発光部は隣接した発光部との電気
的な相互干渉がないため、それぞれの発光部を独立して
動作させることがでる。したがって、装置に形成された
所望の発光部から光出力を取り出すことができる。
With the above structure, when a current is passed between the electrodes on the first conductivity type side and the electrodes on the second conductivity type side, the plurality of light emitting parts formed in the device are connected to adjacent light emitting parts. Since there is no mutual electrical interference, each light emitting section can be operated independently. Therefore, light output can be extracted from a desired light emitting section formed in the device.

第1図には本発明によるアレー型半導体発光装置の一実
施例の断面図が示されている。この装置は、特願昭82
−48883号による半導体発光素子をアレー化した場
合に本発明を適用したものである。
FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of an array type semiconductor light emitting device according to the present invention. This device was developed by patent application in 1982.
The present invention is applied to the case where the semiconductor light emitting devices according to No. 48883 are arrayed.

p型ガリウム・砒素(GaAs)基板101の上にi型
GaAs等からなる高抵抗層の電流阻止R130が積層
され、電流阻止層130の上にn型のGaAg、または
A lGaAsからなる半導体発光層102が積層され
ている。また、n型の発光層102には、基板101の
主表面側、つまり各層の積層側に基板101に対して垂
直な方向にほぼ円筒の略凹部140(略凹部140aお
よび140bを含む略凹部を総称する)が形成されおり
、略凹部140の段差下部は基板101に達するように
形成されている。
A high-resistance current blocking layer R130 made of i-type GaAs or the like is laminated on a p-type gallium arsenide (GaAs) substrate 101, and a semiconductor light-emitting layer made of n-type GaAg or AlGaAs is laminated on the current blocking layer 130. 102 are stacked. In addition, the n-type light emitting layer 102 has a substantially cylindrical substantially recessed portion 140 (including substantially recessed portions 140a and 140b) in a direction perpendicular to the substrate 101 on the main surface side of the substrate 101, that is, on the laminated side of each layer. ) is formed, and the lower part of the step of the substantially recessed part 140 is formed so as to reach the substrate 101.

また、不純物の亜鉛(Zn)等を略凹部140の内部側
面に拡散させることによりp型拡散領域131  (p
型拡散領域131aおよび131bを含むp型拡散領域
を総称する)が形成されている。このP型拡散領域13
1は、略凹部140の側面に沿って形成され、その下部
は基板101に達している。p型拡散領域131が形成
されたことによって、 p−n接合108(p−n接合
108aおよび108bを含むp−n接合を総称する)
は基板101に対してほぼ垂直に形成される0以上の構
造を有する複数の略凹部140が基板101にアレー状
に形成され、基板101に対して垂直に光を放出する発
光部200(発光部200aおよび200bを含む発光
部を総称する)を構成している。
Further, by diffusing an impurity such as zinc (Zn) into the inner side surface of the substantially recessed portion 140, the p-type diffusion region 131 (p
A p-type diffusion region including p-type diffusion regions 131a and 131b) is formed. This P type diffusion region 13
1 is formed substantially along the side surface of the recess 140, and its lower part reaches the substrate 101. By forming the p-type diffusion region 131, a p-n junction 108 (general term for p-n junctions including p-n junctions 108a and 108b) is formed.
A plurality of substantially concave portions 140 having zero or more structures are formed substantially perpendicularly to the substrate 101 in an array shape, and a light emitting portion 200 (light emitting portion) that emits light perpendicularly to the substrate 101 is formed on the substrate 101. 200a and 200b are collectively referred to as a light emitting section).

また、発光領域131を有するn型の発光層102には
各発光部200を隔離する間隙161が形成されている
0間隙181は、n型発光層102の上部に、基板10
1に対してほぼ垂直な方向に、基板101に向って形成
され、その深さはn型発光層102内の電流阻止層13
0に達しない深さに形成されている。
Further, in the n-type light-emitting layer 102 having the light-emitting region 131, a gap 161 is formed to isolate each light-emitting part 200. A zero gap 181 is formed on the top of the n-type light-emitting layer 102, and the substrate 10
The current blocking layer 13 is formed toward the substrate 101 in a direction substantially perpendicular to the current blocking layer 13 in the n-type light emitting layer 102 .
It is formed to a depth that does not reach zero.

n側電極107(n側電極107aおよび107bを含
むn側電極を総称する)は、n型発光層102の上部に
、各略凹部140、つまりそれぞれの発光部200に対
応するように個別に形成されており、P側電極10Bは
基板101の裏面、つまり各層の積層側と反対側の基板
面に各発光部の共通電極として形成されている。
The n-side electrodes 107 (collectively the n-side electrodes including the n-side electrodes 107a and 107b) are individually formed on the upper part of the n-type light emitting layer 102 so as to correspond to each substantially concave portion 140, that is, each light emitting section 200. The P-side electrode 10B is formed as a common electrode for each light emitting section on the back surface of the substrate 101, that is, on the surface of the substrate opposite to the lamination side of each layer.

共通電極のp側電極10Bと個別電極のn側電極107
の両型極に電流を通すことにより、基板101に対しほ
ぼ垂直に形成されたp−n接合108に電流が注入され
、キャリアの再結合による発光が生じる0発光した光は
、n側電極107側、つまり装置の上部の開口部150
から基板101に対して垂直上方に光出力として取り出
すことができる。
P-side electrode 10B of common electrode and n-side electrode 107 of individual electrode
By passing current through both type electrodes, the current is injected into the p-n junction 108 formed almost perpendicular to the substrate 101, and light emission occurs due to carrier recombination. an opening 150 on the side, i.e. on the top of the device;
The light output can be extracted vertically upward from the substrate 101 as a light output.

例えば、共通電極のp側電極108と個別電極のn側電
極107aの電極間に電流を流した場合には、電流は略
凹部140aの周囲に形成されたp−n接合108aに
注入され、p−n接合108aにおいて発光が生じ、発
光した光は開口部150aから基板101に対して垂直
上方に光出力として取り出すことができる。また、共通
電極のp側電極108bとn側電極107bの電極間に
電流を流した場合には、電流は略凹部140bの周囲に
形成されたp−n接合108bに注入され、  p−n
接合108bにおいて発光が生じ、発光した光は開口部
150bから基板101に対して垂直上方に光出力とし
て取り出すことができる。このように、本実施例では、
発光部200のそれぞれの間に間隙1131が形成され
ていることから、隣接する発光部200aおよび発光部
200bの間の電気的な相互干渉を著しく抑制すること
ができる。したがって、それぞれの発光部を独立して動
作させ、所望の発光部から光出力を取り出すことが可能
となる。
For example, when a current is passed between the p-side electrode 108 of the common electrode and the n-side electrode 107a of the individual electrodes, the current is injected into the p-n junction 108a formed approximately around the recess 140a, Light is emitted at the -n junction 108a, and the emitted light can be extracted from the opening 150a vertically upward relative to the substrate 101 as optical output. Furthermore, when a current is passed between the p-side electrode 108b and the n-side electrode 107b of the common electrode, the current is injected into the p-n junction 108b formed approximately around the concave portion 140b, and the p-n
Light is emitted at the junction 108b, and the emitted light can be extracted from the opening 150b vertically upward relative to the substrate 101 as optical output. In this way, in this example,
Since the gap 1131 is formed between each of the light emitting parts 200, mutual electrical interference between the adjacent light emitting parts 200a and 200b can be significantly suppressed. Therefore, it is possible to operate each light emitting section independently and extract light output from a desired light emitting section.

なお、間隙181は、例えば各発光部200を一次元ア
レー状に形成する場合には、後に説明する第4図に示さ
れた装置のように間隙181を隣接する発光部200の
間にストライプ状に形成させ、また二次元アレー状に形
成させる場合には、後述する第5図の装置のように間隙
181を各発光部200を囲繞するようなパターンで形
成させるというように各発光部200の配列パターンに
より間隙161を適当なパターンに形成させることがで
きる。
Note that the gap 181 may be formed in a stripe pattern between adjacent light emitting units 200, as in the device shown in FIG. In addition, when forming a two-dimensional array, the gaps 181 are formed in a pattern that surrounds each light emitting part 200, as in the apparatus shown in FIG. 5, which will be described later. The gaps 161 can be formed in an appropriate pattern depending on the arrangement pattern.

間隙161の形成は、p型拡散領域131の形成の際に
同時に形成させることが可能であり、またp型拡散領域
131の形成時以外においても形成させることができる
ことは言うまでもない。
It goes without saying that the gap 161 can be formed at the same time as the p-type diffusion region 131 is formed, and can also be formed at a time other than when the p-type diffusion region 131 is formed.

第2図には、第1図に示されている装置に形成された間
隙161が電流阻止層130を貫いて基板101に達す
るように形成された場合の例の断面図が示されている。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of an example in which the gap 161 formed in the device shown in FIG. 1 is formed to penetrate the current blocking layer 130 and reach the substrate 101.

この装置の構造では、各発光部200における発光層1
02が間隙161によって完全に分離されることになる
ため、共通電極のp側電極108と個別電極のn側電極
107の両電極に電流を流した場合に、隣接する発光部
200の間の電気的な分離が完全に行われ、隣接する発
光部200への電流注入がなくなる。したがって、各発
光部200への電流注入効率がより一層向上する。
In the structure of this device, the light emitting layer 1 in each light emitting section 200
02 are completely separated by the gap 161, when a current is passed through both the p-side electrode 108 of the common electrode and the n-side electrode 107 of the individual electrode, the electricity between the adjacent light emitting parts 200 complete separation is achieved, and no current is injected into the adjacent light emitting section 200. Therefore, the efficiency of current injection into each light emitting section 200 is further improved.

なお、間隙161の深さは、第1図の実施例に示された
装置、あるいはこの実施例に示された装置の他、電流阻
止層130内の基板101に達しない程度の深さに形成
させることもできる。
Note that the depth of the gap 161 is formed to a depth that does not reach the substrate 101 in the current blocking layer 130 in the device shown in the embodiment of FIG. 1 or in addition to the device shown in this embodiment. You can also do it.

第3図には1本発明によるアレー型半導体発光装置の他
の例の断面図が示されている。この装置は、特願昭81
−002891号による半導体発光素子をアレー化した
場合に本発明を適用したものである。
FIG. 3 shows a sectional view of another example of the array type semiconductor light emitting device according to the present invention. This device was developed by patent application in 1981.
The present invention is applied to the case where semiconductor light emitting devices according to No. 002891 are arrayed.

n型ガリウムφ砒素(GaAs)基板201の上にn型
AlGaAsからなる中間層210が積層され、中間層
210の上にn型のGaAs、あるいはAlGaAsか
らなる半導体発光層202が積層されている。半導体発
光層202の上に電流阻止層230が積層され、電流阻
止層230の上にはn型のGaAs、あるいはA lG
aAgからなる層203が積層されている。また、n型
の層203には、基板101の主表面側、つまり各層の
積層側に基板101に対して垂直な方向にほぼ円筒の略
凹部140が形成されおり、略凹部140の段差下部は
中間層210に達するように形成されている。
An intermediate layer 210 made of n-type AlGaAs is laminated on an n-type gallium φ arsenide (GaAs) substrate 201, and a semiconductor light emitting layer 202 made of n-type GaAs or AlGaAs is laminated on the intermediate layer 210. A current blocking layer 230 is laminated on the semiconductor light emitting layer 202, and n-type GaAs or AlG is formed on the current blocking layer 230.
A layer 203 made of aAg is laminated. Further, in the n-type layer 203, a substantially cylindrical substantially recessed portion 140 is formed in a direction perpendicular to the substrate 101 on the main surface side of the substrate 101, that is, on the laminated side of each layer, and the lower part of the step of the substantially recessed portion 140 is formed. It is formed to reach the intermediate layer 210.

また、不純物の亜鉛(Zn)等を略凹部140の内部側
面に拡散させることによりp型拡散領域131が形成さ
れている。このp型拡散領域131は、積層部の表面、
および略凹部140の側面に沿って形成され、その下部
は中間層210に達している。p型拡散領域131が形
成されたことによって、 p−n接合108は基板10
1に対してほぼ垂直に形成される0以上の構造を有する
複数の略凹部140が基板101にアレー状に形成され
、基板101に対して垂直な方向に光を放出する発光部
200を構成している。
In addition, a p-type diffusion region 131 is formed by diffusing an impurity such as zinc (Zn) into the substantially inner side surface of the recess 140 . This p-type diffusion region 131 is formed on the surface of the laminated portion,
and is formed substantially along the side surfaces of the recessed portion 140, and the lower portion thereof reaches the intermediate layer 210. By forming the p-type diffusion region 131, the p-n junction 108 is connected to the substrate 10.
A plurality of substantially concave portions 140 having zero or more structures formed substantially perpendicular to the substrate 101 are formed in an array on the substrate 101, and constitute a light emitting portion 200 that emits light in a direction perpendicular to the substrate 101. ing.

また、n型の層203には各発光部200を隔離する間
隙181が形成されている0間隙181は、n型の層2
03の上部に、基板101に対してほぼ垂直な方向に、
基板101に向って形成され、その深さは電流阻止層2
30に達する深さに形成されている。
Further, a gap 181 is formed in the n-type layer 203 to isolate each light emitting part 200.
03, in a direction substantially perpendicular to the substrate 101,
It is formed toward the substrate 101 and has a depth equal to that of the current blocking layer 2.
It is formed to a depth of up to 30 mm.

p側電極106は、n型層203の上部に、各略凹部1
04、つまりそれぞれの発光部200に対応するように
個別に形成されており、n側電極107は基板101の
裏面、つまり各層の積層側と反対側の基板面に各発光部
の共通電極として形成されている。
The p-side electrode 106 is formed in each substantially concave portion 1 on the top of the n-type layer 203.
04, that is, they are formed individually to correspond to each light emitting section 200, and the n-side electrode 107 is formed as a common electrode for each light emitting section on the back surface of the substrate 101, that is, on the substrate surface on the opposite side to the lamination side of each layer. has been done.

共通電極のn側電極107と個別電極のp側電極106
の両電極に電流を通すことにより、基板101に対しほ
ぼ垂直に形成されたp−n接合10Bに電流が注入され
、キャリアの再結合による発光が生じる0発光した光は
、p側電極106側、つまり装置の上部の開口部150
から基板101に対して垂直上方に光出力として取り出
すことができる。
N-side electrode 107 of the common electrode and p-side electrode 106 of the individual electrode
By passing a current through both electrodes, a current is injected into the p-n junction 10B formed almost perpendicular to the substrate 101, and light is emitted due to carrier recombination.The emitted light is directed to the p-side electrode 106 side. , i.e. the opening 150 at the top of the device.
The light output can be extracted vertically upward from the substrate 101 as a light output.

なお、間隙161は、C12ガス系を使用したドライエ
ツチングにより形成させることができる。また、硫酸、
過酸化水素、および水の溶液を使用したウェットエツチ
ングによっても形成させることができ、この場合におけ
る間隙161の断面の形状は、メサ型、あるいは逆メサ
型となる。
Note that the gap 161 can be formed by dry etching using a C12 gas system. Also, sulfuric acid,
The gap 161 can also be formed by wet etching using a solution of hydrogen peroxide and water, and in this case, the cross-sectional shape of the gap 161 is a mesa type or an inverted mesa type.

第4図には、本発明によるアレー型半導体発光装置を一
次元アレー状に形成した場合の例の斜視図が示されてい
る。
FIG. 4 shows a perspective view of an example in which the array type semiconductor light emitting device according to the present invention is formed into a one-dimensional array.

この例を素子上部、つまり素子に形成された開口部15
0からみると、各発光部200を形成する素子上部の開
口部150の周囲にp型拡散領域131が形成され、p
型拡散領域131の周囲に個別電極のn側電極107が
形成されている0間隙161が、例えば発光部200C
と、発光部200Cに隣接する発光部200dとの間に
ストライプ状に形成されており、この間隙181によっ
て青発光部は電気的に分離されている。したがって、発
光部200Cと発光部200dとは個別に動作させるこ
とが可能となる。
In this example, the upper part of the element, that is, the opening 15 formed in the element.
When viewed from zero, a p-type diffusion region 131 is formed around the opening 150 at the top of the element forming each light emitting section 200, and the p-type diffusion region 131 is
The zero gap 161 in which the n-side electrode 107 of the individual electrode is formed around the type diffusion region 131 is, for example, the light emitting part 200C.
and a light emitting part 200d adjacent to the light emitting part 200C in a stripe shape, and the blue light emitting part is electrically separated by this gap 181. Therefore, the light emitting section 200C and the light emitting section 200d can be operated independently.

第5図には、第2図に示されている構造を有する発光部
を二次元アレー状に形成した場合の断面斜視図が示され
ている。
FIG. 5 shows a cross-sectional perspective view of a case where the light emitting parts having the structure shown in FIG. 2 are formed in a two-dimensional array.

この例では、図に示されているように1間隙181が二
次元アレー状に形成された各発光部200のそれぞれを
囲繞するように形成されている。したがって、共通電極
のp側電極10EIと個別電極のn側電極107の円電
極に電流を流すことにより、各発光部200を個別に動
作させることができ、所望の発光部200に対応する開
口部150から光出力を取り出すことができる。
In this example, as shown in the figure, one gap 181 is formed so as to surround each of the light emitting sections 200 formed in a two-dimensional array. Therefore, by passing current through the circular electrodes of the p-side electrode 10EI of the common electrode and the n-side electrode 107 of the individual electrodes, each light emitting section 200 can be operated individually, and the opening corresponding to the desired light emitting section 200 can be opened. Light output can be extracted from 150.

なお、この例では二次元アレー状に形成された各発光部
200のそれぞれが方形の間隙181によって囲繞され
ているが、その間隙181の形成パターンは各発光部2
00の引き出し電極の形状により、例えば円形、あるい
は多角形等、種々の形に形成させることができる。
In this example, each of the light emitting parts 200 formed in a two-dimensional array is surrounded by a rectangular gap 181, but the formation pattern of the gap 181 is different from that of each light emitting part 2.
Depending on the shape of the extraction electrode 00, it can be formed into various shapes, such as a circle or a polygon.

以上示された本発明の各実施例において、発光部200
近傍の電流注入領域を除く、個別電極のn側電極107
とその個別電極に接して形成されている半導体層との間
に電気的絶縁層を形成させることも可能である。この電
気的絶縁層を形成させることによって、より一層p型拡
散領域131への電流注入効率を向上させることができ
る。
In each embodiment of the present invention shown above, the light emitting section 200
N-side electrode 107 of the individual electrodes excluding the nearby current injection region
It is also possible to form an electrically insulating layer between the semiconductor layer and the semiconductor layer formed in contact with the individual electrode. By forming this electrically insulating layer, the efficiency of current injection into the p-type diffusion region 131 can be further improved.

本発明は、以上の実施例の構造を有するアレー型半導体
発光装置だけでなく、発光部200の発光領域131の
上部、あるいは下部、または上下に反射鏡、あるいは半
導体積層構造による反射層を設けた構造を有する半導体
発光装置や半導体レーザにも適用することが可能である
。また、従来提案されている特願昭81−002891
号、あるいは特願昭82−4ft883号等の素子他、
基板上部に形成された積層部に、基板に対して垂直に形
成された凹部を有し、その凹部の周囲に基板に対して垂
直なp−n接合が形成され、素子表面のp−n接合の周
囲に表面に露出したn型層が形成された、基板に対して
垂直方向に光を取り出す素子のアレーにも応用すること
ができる。
The present invention not only provides an array type semiconductor light emitting device having the structure of the above embodiment, but also provides a reflective mirror or a reflective layer of a semiconductor laminated structure above or below the light emitting region 131 of the light emitting section 200, or above and below the light emitting region 131. It is also possible to apply the present invention to semiconductor light emitting devices and semiconductor lasers having a structure. In addition, the previously proposed patent application No. 81-002891
No., or elements such as patent application No. 82-4ft 883, etc.
The laminated portion formed on the upper part of the substrate has a recess formed perpendicular to the substrate, and a p-n junction perpendicular to the substrate is formed around the recess, and a p-n junction on the surface of the element is formed. It can also be applied to an array of elements that extract light in a direction perpendicular to the substrate, in which an n-type layer is formed around the surface and exposed on the surface.

各実施例において電流阻止層130 、230は、p型
半導体層とn型半導体層が交互に2層ないしは3層積層
された構造でもよい。
In each embodiment, the current blocking layers 130 and 230 may have a structure in which two or three p-type semiconductor layers and n-type semiconductor layers are alternately stacked.

発光層102は、 GaAsあるいはA lGaAs以
外に、例えばGaAsP 、 InGaAsP 、 I
nGaP 、 InGaAIP 。
The light emitting layer 102 is made of GaAsP, InGaAsP, I
nGaP, InGaAIP.

Zn5e、またはZnS等を使用することができる。Zn5e, ZnS, etc. can be used.

また、以上の各実施例における凹部の横断面はほぼ円形
に形成されているが、円形に限らず方形や多角形等に形
成してもよい。
Further, although the cross section of the recess in each of the above embodiments is formed into a substantially circular shape, the cross section is not limited to a circle, but may be formed into a rectangular shape, a polygonal shape, or the like.

参考のため、面発光半導体素子として従来提案されてい
るものの例が第6図に示されている。
For reference, an example of what has been conventionally proposed as a surface emitting semiconductor device is shown in FIG.

n型半導体基板1の上にn型半導体からなる中間層2が
積層され、中間層2の上にn型の半導体発光層3が積層
され、発光層3の上にp型半導体層4が積層され、p型
半導体層4の上にn型半導体層5が積層され、n型半導
体層5には、基板1の主表面側、つまり各層の積層側に
基板lに対して垂直な方向に略凹部14が形成されてい
る。  p−n接合18が略凹部14の周囲に形成され
、積層側と基板面とに形成された電極6と電極7との間
に電流を流すことにより、活性領域において発光が生じ
、光出力を基板1に対してほぼ垂直の方向に取り出すこ
とができる。この構造では、四部の周囲にp型拡散領域
が形成されており、このp型拡散領域と、上述した積層
構造とによってpnpnの電流阻止領域が形成されるた
め、素子の電極間に電流を流した場合に、注入された電
流が発光層の発光領域に効率よく注入することができる
ものであった。また、この素子をアレー化し、それぞれ
の素子を個別に動作させる場合には、電極のパターンを
工夫して個々の発光部20に対応した電極を形成するこ
とによって行われていた。しかし、電極のパターンによ
る発光部の隔離だけでは、素子同士の間隔が狭くなった
場合に、隣接する素子の間における電極的分離を行うこ
とが困難であった。したがって、所望の素子を動作させ
るためにその素子に対応した電極だけ電流を流した場合
においても、隣接する素子の発光領域に電流が流れ込み
、所望の素子と同時に隣接する素子も動作してしまうと
いう問題が生じていた。
An intermediate layer 2 made of an n-type semiconductor is laminated on an n-type semiconductor substrate 1, an n-type semiconductor light emitting layer 3 is laminated on the intermediate layer 2, and a p-type semiconductor layer 4 is laminated on the light emitting layer 3. An n-type semiconductor layer 5 is laminated on the p-type semiconductor layer 4, and the n-type semiconductor layer 5 has a layer approximately perpendicular to the substrate 1 on the main surface side of the substrate 1, that is, on the lamination side of each layer. A recess 14 is formed. A p-n junction 18 is formed approximately around the recess 14, and by passing a current between the electrodes 6 and 7 formed on the lamination side and the substrate surface, light emission occurs in the active region and light output is generated. It can be taken out in a direction substantially perpendicular to the substrate 1. In this structure, a p-type diffusion region is formed around the four parts, and a pnpn current blocking region is formed by this p-type diffusion region and the above-mentioned laminated structure, so that current is not allowed to flow between the electrodes of the element. In this case, the injected current could be efficiently injected into the light emitting region of the light emitting layer. In addition, when these elements are arranged in an array and each element is operated individually, the pattern of the electrodes is devised to form electrodes corresponding to the individual light emitting parts 20. However, by simply isolating the light emitting portions using the electrode pattern, it is difficult to achieve electrode separation between adjacent elements when the spacing between the elements becomes narrow. Therefore, even if current is applied to only the electrode corresponding to a desired element in order to operate that element, the current will flow into the light emitting region of the adjacent element, causing the adjacent element to operate at the same time as the desired element. A problem had arisen.

しかし、第1図〜第5図に示された本発明による装置は
、アレー型半導体発光装置に形成された各発光部200
の間に間隙181が形成されおり、隣接する発光部20
0の間の電気的な相互干渉を著しく抑制することができ
るため、それぞれの発光部を独立して動作させることが
できる。したがって、発光部に対応する電極に電流を流
すことによって所望の発光部から光出力を取り出すこと
が可能となる。
However, in the device according to the present invention shown in FIGS. 1 to 5, each light emitting section 200 formed in an array type semiconductor light emitting device is
A gap 181 is formed between adjacent light emitting parts 20.
Since mutual electrical interference between the two light emitting parts can be significantly suppressed, each light emitting part can be operated independently. Therefore, by passing a current through the electrode corresponding to the light emitting part, it is possible to extract light output from the desired light emitting part.

しかも、素子には、半導体基板101の主表面に対して
実質的に垂直な方向には凹1部140が形成され、活性
領域を形成するp−n接合108が凹部140の側面の
光出力を取り出す方向に長く形成されていることから、
高い発光効率が得られる。また、活性領域が凹部側面に
形成されているため放熱特性がよくなる。したがって2
発光領域において生じた光を高い発光出力として基板1
01に対し垂直方向に取り出すことができる。
Moreover, a recess 140 is formed in the element in a direction substantially perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate 101, and a p-n junction 108 forming an active region absorbs light output from the sides of the recess 140. Because it is long in the direction of extraction,
High luminous efficiency can be obtained. Furthermore, since the active region is formed on the side surface of the recess, heat dissipation characteristics are improved. Therefore 2
The substrate 1 uses the light generated in the light emitting region as a high light emitting output.
It can be taken out in a direction perpendicular to 01.

また装置の製造においても、本発明の装置では隣接する
素子間に間隙を形成することで各発光部を電気的に隔離
することができるため、絶縁層の埋め込み等の複雑な工
程を行う必要がない。
Furthermore, in device manufacturing, the device of the present invention can electrically isolate each light emitting part by forming a gap between adjacent elements, so there is no need to perform complicated steps such as embedding an insulating layer. do not have.

仇−1 本発明によれば、アレー型半導体発光装置に形成された
各発光部の間に各発光部を電気的に隔離する間隙が形成
されているため、隣接する発光部の間の電気的な相互干
渉を著しく抑制することができる。したがって、隣接素
子間の小さい高密度アレーのそれぞれの発光部を独立し
て動作させることが可能となり、発光部に対応する電極
に電流を通すことによって所望の発光部から光出力を取
り出すことができる。しかも、発光部の活性領域が凹部
の側面に形成されているため、放熱効率が向上し、活性
領域の温度上昇による発光効率の低下を防止することが
でき、基板面に対して垂直な方向に大きな発光出力を得
ることができる。
Advantage-1 According to the present invention, a gap is formed between each light emitting part formed in an array type semiconductor light emitting device to electrically isolate each light emitting part. It is possible to significantly suppress mutual interference. Therefore, it is possible to operate each light emitting part of a small high-density array between adjacent elements independently, and light output can be extracted from a desired light emitting part by passing current through the electrode corresponding to the light emitting part. . Moreover, since the active region of the light emitting part is formed on the side surface of the recess, heat dissipation efficiency is improved, and a decrease in luminous efficiency due to a rise in the temperature of the active region can be prevented. Large luminous output can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明によるアレー型半導体発光装置の一実
施例を部分的に示す断面図、 第2図および第3図は、本発明によるアレー型半導体発
光装置の他の例を部分的に示す断面図、第4図は1本発
明を一次元アレー型半導体発光装置に適用した場合の一
実施例を部分的に示す斜視図、 第5図は、本発明を二次元アレー型半導体発光装置に適
用した例を示す断面斜視図、 第6図は、従来技術による半導体発光素子をアレー状に
した例を示す斜視図である。 部 の符 の1 101.201  、 、 、 、基板102.202
 、 、 、 、発光層10B 、 、 、 、 、 
、 p側電極107 、 、 、 、 、 、 n側電
極130.230 、 、 、 、電流阻止層131 
 、 、 、 、 、 、 P型拡散領域140 、 
、 、 、 、 、凹部 150 、 、 、 、 、 、開口部181  、 
、 、 、 、 、間隙200 、 、 、 、 、 
、発光部第1図 第2図 第3図
FIG. 1 is a sectional view partially showing one embodiment of an array type semiconductor light emitting device according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are partially sectional views showing other examples of the array type semiconductor light emitting device according to the present invention. 4 is a perspective view partially showing an embodiment in which the present invention is applied to a one-dimensional array type semiconductor light-emitting device. FIG. FIG. 6 is a perspective view showing an example in which semiconductor light emitting devices according to the prior art are arranged in an array. Part No. 1 101.201 , , , , Substrate 102.202
, , , , light emitting layer 10B , , , , , ,
, p-side electrode 107 , , , , , n-side electrode 130.230 , , , current blocking layer 131
, , , , , , P-type diffusion region 140 ,
, , , , , recess 150 , , , , , , opening 181 ,
, , , , , gap 200 , , , , ,
, Light emitting part Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板と、 該半導体基板の主表面に形成され、p−n接合を有し、
該p−n接合近傍において前記主表面に対して実質的に
垂直な方向に発光を生じる発光層と、該発光層に電流を
注入する電極とを有する複数の半導体発光素子を含むア
レー型半導体発光装置において、 前記複数の半導体発光素子は、前記基板上の積層部に前
記主表面に対して実質的に垂直な方向に形成された凹部
を有し、 前記p−n接合が主として該凹部の側面に沿って形成さ
れ、 前記複数の半導体発光素子の間には各素子を電気的に隔
離する間隙が形成されていることを特徴とするアレー型
半導体発光装置。
[Claims] 1. A semiconductor substrate; formed on the main surface of the semiconductor substrate, having a p-n junction;
An array type semiconductor light emitting device including a plurality of semiconductor light emitting elements having a light emitting layer that emits light in a direction substantially perpendicular to the main surface in the vicinity of the p-n junction, and an electrode that injects current into the light emitting layer. In the device, the plurality of semiconductor light emitting elements have a recess formed in a laminated portion on the substrate in a direction substantially perpendicular to the main surface, and the p-n junction mainly forms a side surface of the recess. What is claimed is: 1. An array type semiconductor light emitting device, characterized in that a gap is formed between the plurality of semiconductor light emitting elements to electrically isolate each element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107768399A (en) * 2012-12-21 2018-03-06 首尔伟傲世有限公司 Light emitting diode
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