CN1108819A - 半导体发光器件及使用半导体发光器件的光学装置 - Google Patents

Abstract

一种半导体发光器件，包括发光层；用于向所述 发光层提供电流的第一、第二电极；至少设于第一电 极所在面、并把将发光层发出的光发射到外部去的有 效光发射区限定在预定区的有效光发射区限制部件； 以及至少从第一电极延长到所述有效光发射区内的 延长电极。本发明的半导体发光器件具有很小的发 光直径并有大的光输出功率。可将其用于光学检测 装置、光学信息处理装置、投光器、光纤组件等，制造 出分辨率等光学性能良好的光学装置。

Description

说明书

本发明涉及的是在光通信或光信息处理等领域很重要的高输出功率、发光面积很小的面发光型半导体发光器件。更具体地说涉及应用了这种半导体发光器件的发光装置、光耦合装置、光学检测装置、光学信息处理装置、投光器以及光纤组件。

图1（a）、（b）分别是表示发光面积小的面发光型半导体发光器件的现有技术示例的剖面图和局部的扩大平面图。在此半导体发光器件A中，在n型半导体基板1上依次外延生长上n型下覆盖层2、p型活性层3、p型第1上覆盖层4、p型第2上覆盖层5和p型顶层6。然后，在第2上覆盖层5内（除去一部分区域之外）注入n型离子形成导电型的反型层7，并把没有形成反型层7的部分作成电流通路区域8。再在顶层6的上面形成p侧电极9，在p侧电极9上与电流电路区域8正相对的地方开一个采光窗口10。在半导体基板1的下面形成n侧电极11。

于是，当给p侧电极9和n侧电极11之间加上电压时，反型层7的下面和第2上覆盖层5之间的界面将成为反向偏置，故仅仅在由反型层7所围起来的电流通路区域8才有电流流动，只有在活性层3的与电流通路区域8相对的区域中才被注入电流而发光。就是说，形成了电流狭窄构造的半导体发光器件A。

然而，在如图1（a）、（b）所示构造的半导体发光器件A中，在顶层6和p侧电极9之间，由于电流仅仅集中于p侧电极9的内周部分，例如，在发光直径为50μm的情况下，和采光窗口10的周围相比，中央部分的光输出功率下降了约90%，变成了环形发光。

此外，由于发光强度分布集中于采光窗口10外侧的p侧电极9的正下方，故活性层3发出的光在p侧电极9的下面被反射，使得光不能高效率地取出。特别是在电流通路区域所形成的发光区域比较大的时候，或者是在注入电流扩展较小的半导体材料系列等情况下，由于不能向发光区域的中央部分供以足够的电流，故中央部分不能参与发光，使发光效率降低。所以，需要进行改善，以提高光的输出效率。

本发明考虑到上述现有技术的缺点，其目的是增加采光窗口中央部分的电流注入量以消除光输出的降低并实现发光面积小但外部量子效率高的半导体发光器件，本发明的目的还在于提供应用此半导体发光器件作为光源的高分辨率的发光装置、光耦合装置、光学检测装置、光学信息处理装置、投光器和光纤组件。

本发明的第1种半导体发光器件的特征是：在具有微小发光直径的面发射型半导体发光器件中，将电极部分地设在采光窗口上，所述面发射型半导体发光器件在包含有发光层的半导体芯片的表面上具有采光窗口，且在上述采光窗口的周围有用于向发光层注入电流的电极。

本发明的第2种半导体发光器件的特征是：在微小发光直径的面发射型半导体发光器件中，采光窗口上桥接有电极，以将采光窗口大体上均等地进行细分，所述面发射型半导体发光器件含有发光层的半导体芯片的表面上有采光窗口，且在上述采光窗口的周围具有用于向发光层注入电流的电极。

本发明的第3种半导体发光器件的特征是：微小发光直径的面发射型半导体发光器件中，用比采光窗口面积更小的多个点状采光口构成采光窗口，所述面发射型半导体发光器件含有发光层的半导体芯片的表面上有采光窗口，且上述采光窗口的周围具有用于向发光层注入电流的电极。

在上述各种半导体发光器件中，上述电流仅仅流入采光窗口的正下方也行。为此，例如可以用离子注入法在半导体芯片内形成电流狭窄构造，使上述电流仅仅流向上述采光窗口的正下方而不使上述电流流向采光窗口周围的电极的正下方。或者，也可以不用离子注入法，而用扩散法形成电流狭窄构造。还可以用刻蚀的方法去除半导体芯片的采光窗口周围的下边部分来形成电流狭窄构造。

在上述半导体发光器件中，半导体芯片也可以具有由在与发光层的采光窗口相对的一侧折射率比发光层还小的异质结构成的多层膜。此多层膜，例如假定发光波长为λ₀、折射率为n时，由膜厚d＝λ₀/（4n）的薄膜组成。也可以由膜厚d<λ₀/（4n）的薄膜组成。或者由具有膜厚d<λ₀/（4n）的多种薄膜的光干涉型反射层构成的多层膜也行。

本发明的第4种半导体发光器件的特征是：在面发射型半导体发光器件中，在上述半导体芯片表面的光发射区域内部分地形成上述电极，而在光发射区域之外还存在着没有形成上述电极的区域，所述面发射型半导体发光器件在半导体芯片内形成用于仅仅在发光层的一部分注入电流而使之发光的电流通路区域作为电流狭窄构造，并在半导体芯片的表面上设有用于通过上述电流通路区域向发光层注入电流的电极。

在该半导体发光器件中，上述半导体芯片表面的上述电极，也可以由从上述光发射区域外向光发射区域的中央部延伸的至少一条电极结构形成。另外，在位于上述半导体芯片表面的光发射区域的大致中心部分也可以不存在上述电极。还可以不用上述电极分割上述光发射区域。

此外，在上述第4种半导体发光器件中，也可以用离子注入法形成上述电流狭窄构造、还可通过用杂质扩散法形成上述电流通路区域的办法来构成电流狭窄构造。还可以用刻蚀法除去半导体芯片的光发射区域周围的下方部分来形成使电流仅仅流向光发射区域正下方的电流狭窄构造。

在第4种半导体发光器件中，所述半导体芯片在与发光层的采光侧相对的一侧也可以具有反射多层膜。在这种情况下，构成反射多层膜的各层薄膜也可以由多种膜厚构成。

再者，上述半导体发光器件可以用作发光装置、投光器，以及用作光耦合装置、光学检测装置、光学信息处理装置以及光纤组件等的光源。

在本发明的第1-第3种半导体发光器件中，在微小发光直径的表面发射型半导体发光器件，特别是在具有电流狭窄构造的半导体发光器件中，由于或者把电极部分地设于采光窗口上，或者把电极桥接于采光窗口上，或者用多个点状采光口构成采光窗口，故不仅从采光窗口的周围的电极向发光层注入电流，也可以从采光窗口内的电极向发光层注入电流。因而，可使发光层在与采光窗口相对的区域均匀地发光、即便是在采光窗口的中心附近也可以得到均等的发光图形而无光输出的下降，从而提高了发光效率。

另外，如果在发光层与采光窗口相对的一侧形成由膜厚为1/（4n）发光波长的薄膜组成的多层膜的话，则可以用多层膜反射从发光层发射到与光发射窗相反方向一侧的光，并将其从采光窗口取出到外部，从而提高发光效率。

再有，如果在发光层中与采光窗口相对的一侧形成包括膜厚比发光波长的1/（4n）还薄的薄膜的多层膜的话，则从发光层斜射到与光发射窗相对方向一侧去的光也可用多层膜进行反射，并将此反射光从采光窗口取出到外部，从而可进一步提高发光效率。

另外，在本发明具有电流狭窄构造的第4种半导体发光器件中，由于上述电极部分地形成在上述半导体芯片表面的光发射区域内，故可以从光发射区域内的电极向发光层到处均匀地注入电流，可以得到均等的发光图形，即便是在光发射区域的中央部分也没有光输出的下降，从而提高了发光效率。另外，根据电极的形状，不仅可以提高发光效率，还可以提高最大光输出功率。而且，由于在光发射区域外还存在着上述未形成电极的区域，故可以减少从光发射区外周部分注入的电流，由此而相对应地增加了从光发射区内的电极注入的电流量。这样，在提高光发射区的发光效率的同时增大了最大光输出功率，因而可以消除环形发光现象。为此，比如说，可以用从光发射区外边向光发射区中央部分延伸的至少一条电极结构来形成电极。

如果使光发射区的大致中心部分不存在电极，则在光发射区的中心部分发射的光不会为电极遮挡，故可以防止中央部位发光强度的下降。

再有，如果使光发射区不为电极所分割，则即便是在用剥离法制作该电极的情况下也可容易地去掉电极膜的不必要部分，故可以容易地制作电极。

如果在与发光层的光输出侧相对一侧设有反射多层膜的话，则由于从发光层发射到与光发射一侧相对侧的光可由反射多层膜反射，故增加了从光发射区发射到外部去的光量，从而改善了外部量子效率。

把上述半导体发光器件用作发光装置、投光器、光耦合装置、光学检测装置、光学信息处理装置以及光纤组件的光源、可以使这些装置达到高分辨率。

下边对附图进行简单的说明。

图1（a）和（b）分别是表示现有技术的半导体发光器件的剖面图和局部的放大平面图。

图2（a）和（b）分别表示基于本发明一实施例的半导体发光器件的剖面图和局部的放大平面图。

图3（a）给出了现有技术的半导体发光器件中注入电流和光输出功率的关系。图3（b）给出了本发明的半导体发光器件中注入电流与光输出功率的关系。

图4（a）、（b）、（c）、（d）、（e）和（f）分别给出了采光窗口的各种图形。

图5是本发明的另外一个实施例的半导体发光器件的剖面图。

图6是本发明的再一种实施例的半导体发光器件的剖面图。

图7给出了基于本发明的再一种实施例的半导体发光器件的多层反射膜的反射光谱。

图8（a）、（b）分别表示基于本发明的再一种实施例的半导体发光器件的构造的剖面图和采光窗口附近的平面图。

图9（a）为表示上述半导体发光器件的采光窗口附近的近视场图，图9（b）、（c）给出了沿图9（a）的X₁-X₁线和Y₁-Y₁线的发光强度。

图10（a）、（b）分别给出基于现有技术的半导体发光器件构造的剖面图和采光窗口附近情况的平面图。

图11（a）给出了上述现有技术示例的采光窗口附近的近视场图，图11（b）、（c）给出了沿图11（a）的X₂-X₂线和Y₂-Y₂线的发光强度。

图12（a）、（b）分别示出本发明再一种实施例的半导体发光器件构造的剖面图和采光窗口附近情况的平面图。

图13（a）给出了上述半导体发光器件的采光窗口附近的近视场图，图13（b）、（c）给了沿图13（a）的X₃-X₃线及Y₃-Y₃线的发光强度。

图14是示出了本发明再一种实施例的半导体发光器件构造的平面图。

图15（a）给出了上述半导体发光器件的采光窗口附近的近视场图，图15（b）、（c）给出了沿图15（a）的X4-X4线和Y4-Y4线的发光强度。

图16是示出了本发明再一种实施例的半导体发光器件构造的平面图。

图17（a）给出了上述半导体发光器件的采光窗口附近的近视场图，图17（b）、（c）给出了沿图17（a）X5-X5线和Y5-Y5线的发光强度。

图18为给出了可适用于图8-图17的各个实施例的半导体芯片的另外一种构造的剖面图。

图19为给出了可适用于图8-图17的各个实施例的半导体芯片的再一种构造的剖面图。

图20为给出了可适用于图8-图17的各个实施例的半导体芯片的再一种构造的剖面图。

图21为给出了可适用于图8-图17的各个实施例的半导体芯片的再一种构造的剖面图。

图22（a）、（b）、（c）分别为应用了本发明的半导体发光器件的投光器的斜视图、水平剖面图和侧视剖面图。

图23是给出了现有技术投光器的局剖斜视图。

图24为给出了应用本发明的半导体发光器件的平面布局式光耦合器的剖面图。

图25为表示应用了本发明的半导体发光器件的指示器（pointer）的剖面图。

图26（a）的斜视图给出了应用本发明的半导体发光器件的旋转编码器，图26（b）的波形图给出了该编码器的A相信号的B相信号。

图27为给出了应用本发明的半导体发光器件的距离传感器的构成情况的略图。

图28给出了用上述距离传感器测得的测定结果。

图29为表示应用了本发明的半导体发光器件的激光光束打印机的斜视图。

图30（a）示出应用了本发明的半导体发光器件的条形码阅读器的斜视图，图30（b）给出了条形码阅读器产生的检测信号。

图31（a）、（b）、（c）、（d）、（e）、（f）、（g）分别给出了应用本发明的各种光纤组件的概略图。

图32为表示在直接耦合方式和透镜耦合方式的光纤组件中耦合效率的理论极限值的图。

图33（a）是给出光纤型传感器的结构的示意图，图33（b）给出了随对象物体的距离而变的受光输出功率的变化曲线。

图2（a）、（b）分别是示出本发明一实施例的半导体发光器件B构造的剖面图和局部剖切的放大平面图。下面沿着此半导体发光器件B的制作顺序进行说明。首先，依次在n型GaAs基板21上外延生长1μm厚的n型AlGaInP下覆盖层22、1μm厚的p型GaInP活性层（发光层）23、0.5μm厚的p型AlGaInP第1上覆盖层24、p型AlGaAs第2上覆盖层25、0.2μm厚的p型GaAs顶层26，以形成半导体芯片27。接着，用AZ光刻胶膜（没有画出来）覆盖顶层26上面要形成采光窗口28的区域，并把AZ光刻胶膜作为掩模向半导体芯片27中注入n型离子。这时，离子注入要使得离子达到第2上覆盖层25内离子注入区域的上端和下端。这样一来，在第2上覆盖层25内形成了n型反型层（离子注入区域）29，而第2上覆盖层25内未形成反型层29的部分就成为电流通路区域30。这时，假定n型离子的注入深度没有达到第2上覆盖层25和第1上覆盖层24之间的边界处的深度。此后，先除出上述AZ光刻胶膜并在顶层26的上面重新形成AZ光刻胶膜使之和采光窗口28的开口31的图形相一致，然后从其上方蒸镀金属电极并用剥离法形成p型电极32。这样一来，与电流通路区域30正对着形成了采光窗口28。p型电极32如图2（b）所示，由位于采光窗口28外侧的（对应于反型层29）电极部分32a和处于采光窗口28内并桥接为十字形状以把采光窗口28均等分割开来的电极部分32b构成。此外，在GaAs基板21的下面形成n侧电极33。

于是，当在p侧电极32和n侧电极33之间加上电压时，由于反型层29的下面和第2上覆盖层25之间的pn结变成反向偏置，从p侧电极32注入的电流仅仅在反型层29所围起来的电流通路区域30中流动，故活性层23中只有与电流通路区域30相对应的区域才被注入电流而发光，活性层23所发出的光从采光窗口28的开口31发射到外部。也就是说，构成了电流狭窄构造的半导体发光器件B。而且，由于被注入的电流不仅要从采光窗口28外侧的电极部分32a的内周边沿，也从采光窗口28内的电极部分32b注入活性层23，故得以消除采光窗口28中央部分光输出功率下降的缺陷，提高了半导体发光器件B的发光效率。再有，在本实施例中，也可以做成为不设反型层29的构造。在这种情况下，与设置反型层29的情况相比，虽然发光效率差，但却具有消除采光窗口28中央部分的光输出功率下降的效果。

图3a给出了现有技术的半导体发光器件A的注入电流If和光输出功率P的关系。这种半导体发光器件A具有如图1（b）那样的直径ρ＝50μm的圆形开口的采光窗口28。图3（b）给出了本实施例的半导体发光器件B的注入电流If和光输出功率P的关系。在半导体发光器件B的如图2（b）所示那样的直径ρ＝50μm的采光窗口28内设有宽度δ＝4μm的十字形的电极部分32b。将图3（a）和图3（b）进行比较就会知道，本实施例的半导体发光器件B与现有技术示例的半导体发光器件A相比，光输出功率P增加了80%，同时也增加了光输出饱和电流Is。

再有，在图2的实施例中，使电流阻断的反型层29是用离子注入法形成的，但也可以用扩散法形成。此外，反型层29的上表面位于第2上覆盖层25的内部，但即使位于顶层26的内部或顶层26的上表面也不要紧。

设于采光窗口28内的电极部分32b的图形不限于图2（b）那样的图形，它可以是任意的图形。例如，图4（a）-（f）就给出其部分范例。图4（a）是把采光窗口28内多个电极图形平行地进行桥接形成的电极部分32b。图4（b）把电极部分32b设置为从周围的电极部分32a的内周突出到采光窗口28内的图形。图4（c）是使环状的电极图形和直线状的电极图形组合起来形成电极部分32b。图4（d）为用井字形电极图形形成的电极部分32b。图4（e）是用多个小圆点状光输出口34的集合构成采光窗口28的结构。图4（f）为用螺旋状的电极图形形成的电极部分32b。应用由这些图形构成的电极部分也可以得到与图2的半导体发光器件B同样的效果。

图5给出了本发明的再一种实施例的半导体发光器件C。在本实施例中，和图2的情况一样，在通过晶体生长得到半导体芯片27（GaAs基板21-顶层26）之后，在除去采光窗口28之外的区域中刻蚀掉从半导体芯片27的顶层26到下覆盖层22的一部分区域，从而在采光窗口28之下形成台面部分35，并从台面部分35的外周面到下覆盖层22的上表面的区域形成SiO₂等绝缘膜36，接着从绝缘膜36之上在台面部分35的外周面上形成p侧电极32的同时使其与顶层26的上表面外周进行接触。如此在顶层26的上表面上形成采光窗口28，同时，在采光窗口28内形成图2（b）或图4（a）-（f）等图形的电极部分32b。

由于在本实施例中也形成了把电流通路区域仅限定于采光窗口28之下的台面部分35的电流狭窄构造，电流也是从采光窗口28周围的电极部分32a和采光窗口28之内的电极部分32b注入活性层23的，故得以消除采光窗口28中央的光输出功率的下降，对提高半导体发光器件C的光输出效率、提高总体的光输出功率是有效的。

图6的剖面图给出了本发明的再一个实施例的半导体发光器件D。在本半导体发光器件D中，首先通过采用MBE法或MOCVD法等在n型GaAs基板41上面交互淀积30对Al_0.1Ga_0.9As层42的AlAs层43以形成多层反射膜〔分布布喇格反射镜（DBR）膜〕44，再在其上依次外延生长1μm厚的n型Al_0.45Ga_0.55As下覆盖层45，1μm厚的p型Al_0.03Ga_0.97As活性层46、0.5μm厚的p型Al_0.45Ga_0.55As上覆盖层47、n型AlGaAs电流阻断层48和0.2μm厚的p型GaAs顶层49。

构成多层反射膜44的AlGaAs层42的折射率为n₁、其膜厚是比发光波长λ₀（＝850nm）短50nm的波长（800nm）的1/（4n₁）。另外，AlAs层43的折射率为n₂，其膜厚为同一波长（800nm）的1/（4n₂）。再有，这里使用了30对AlGaAs层42/AlAs层43，但是，多层反射膜44的组成和对的数目并无特殊限制。

此后，在顶层49之上形成采光窗口28的区域（例如顶层49的中央部分直径为50μm的区域）扩散Zn，从顶层49的上表面穿过电流阻断层48直到电流阻断层48和上覆盖层47之间的界面之下的地方形成p型电流通路区域50。接着，在顶层49的上表面上形成AZ光刻胶膜（没有画出来）使之与采光窗口28的开口31的图形相一致，然后从其上边蒸镀电极金属并用剥离法形成p侧电极32。这样，与电流通路区域50相对应形成采光窗口28，p侧电极32由位于采光窗口28外侧的电极部分32a和采光窗口28内的电极部分32b（例如图4（a）-（f）那样的图形）构成。此外，在GaAs基板41的下面形成n侧电极33。

于是，当给p侧电极32和n侧电极33之间加电压时，由于电流阻断层48的下表面和上覆盖层47之间的pn结为反向偏置，故电流阻断层48的区域内没有电流。与此相反，在电流通路区域（扩散区）50中，由于电流阻断层48的导电类型反型为p型，故从p侧电极32注入的电流仅仅流入电流通路区域50、仅在活性层46与电流通路50相对应的区域才因注入电流向发光。活性层46所发出的光从采光窗口28的开口31发射到外部去。从而构成了电流狭窄构造的半导体发光器件D。而且，注入电流不仅从采光窗口28外侧的电极部分32a的内周边沿，也从采光窗口28内的电极部分32b注入活性层46，故得以消除采光窗口28中央部分的光输出功率的下降，提高半导体发光器件D的发光效率。

本实施例的多层反射膜层44的峰值反射率在垂直入射时为800nm，但在入射角为20°的情况下，多层反射膜层44的膜厚从外观上看变厚了，具有峰值反射率的波长也变成了和发光波长相同的850nm。即，成为在倾斜入射时反射率提高的结构。因此，从活性层46向下方射出的光中，倾斜入射到多层反射膜层44的成分被多层反射膜层44以很好的效率反射并从采光窗口28发射往外部，从而提高了光输出效率。

也可令构成多层反射膜层44的AlGaAs层42的膜厚为发光波长λ₀（＝850nm）的1/（4n₁），令AlAs层43的膜厚为发光波长λ₀的1/（4n₂）。这时，从活性层46发射到GaAs基板41一侧的光中垂直入射到多层反射膜层44的成分被多层发射膜层44以良好的效率反射并从采光窗口38发射到外部去。

多层反射膜层44也可以如下述那样构成。例如，可以依次淀积10对膜厚为中心波长770nm的1/（4n₁）的AlGaAs层42和膜厚为中心波长770nm的1/（4n₂）的AlAs层43，10对膜厚为中心波长810nm的1/（4n₁）的AlGaAs层42和膜厚为中心波长810nm的1/（4n₁）的AlAs层43，10对膜厚为中心波长850nm的1/（4n₁）的AlGaAs层42和膜厚为中心波长810nm的1/（4n₂）的AlAs层43，从而构成由共计30对组成的具有多个中心波长的多层反射膜层44。图7给出了应用这种多层反射膜层44时的反射光谱。应用这种多层反射膜层44的半导体发光器件在比发光波长λ₀（＝850nm）更短的波长范围内具有高的反射率，可以以很好的效率反射从活性层46发射到GaAs基板41并以各种角度入射到多层反射膜层44的入射光，得以进一步改善光出效率。

图8（a）、（b）分别示出本发明的另一种实施例的半导体发光器件的剖面图和平面图。这种半导体发光器件Q制作过程如下。即，在半导体基板151上依次外延生长下覆盖层152、使之发光的活性层153、上覆盖层154和顶层155之后，在其上形成用于使电流狭窄的绝缘层156，并在绝缘层156上开一个将变成实质上有效的光发射区157的开口。接着，在此半导体芯片150上表面上形成电极焊盘158和表面电极159。电极焊盘158形成于绝缘层156的上边。使从电极焊盘158延伸出来的两条带状电极159a在通过光发射区157的顶层155上表面的同时，以十字交叉形式形成表面电极159。在半导体基板151的下表面上形成背面电极160，在形成了表面和背面电极159、160之后，刻蚀去掉暴露于光发射区157内的顶层155，使上覆盖层154露出来。

在这种半导体发光器件Q中，由于光发射区157以外的区域由绝缘层156所绝缘，所以就变成了只能通过光发射区157进行电流注入的电流狭窄构造，于是，通过与光发射区157相对应而形成的电流通路区域161向活性层153注入电流，在与电流通路区域161相对应的发光区域162发光。在绝缘层156为透明的情况下，从绝缘层156上的开口外的区域也将发射出光来，但是，由于发光区域162形成于绝缘层156的开口正下方的区域，故从绝缘层156的开口区域射出来的光多，这部分将变成为实质上有效的光发射区。而且由于注入电流从被桥接于光发射区157内的表面电极159向活性层153注入，故得以消除光发射区157中央部分的光输出功率的下降，得以提高半导体发光器件Q的发光效率。再者，本实施例和前面几个实施例不同，光发射区157周围的大部分地方不存在表面电极159，故来自光发射区157周边区域的电流注入极少，可使电流大量集中于光发射区157的中心部位，得以使中心部位的电流注入量增加。为此，电流注入遍及整个发光区域162，消除了环状发光现象，而且可以使发光直径更小，并改善发光效率。

图9（a）是本半导体发光器件Q的光发射区157附近的近视场图（黑点密度越大的区域越暗，以下同），图9（b）、（c）分别给出了沿图9（a）的X1-X1线和Y1-Y1线的发光强度分布。这个发光图形从微观上看是因为电极图形的原故而变成十字状的发光图形，但是，中央部分的辉度比外周部分更高因而变得更加明亮，消除环状发光，发光直径被微小化。

与此相反，如图10（a）、（b）所示，在采用现有技术构造的半导体发光器件R中，在顶层155和绝缘层156上开出光发射区157，并使设置于绝缘层156的整个上表面上的表面电极163在光发射区157的内周部分与顶层155接触，所以来自光发射区157周缘的注入电流变成支配性的。为此，在此现有技术的半导体发光器件R中，光发射区157近旁的发光图形变成图11（a）所示的那样。此外，沿图11（a）的X2-X2线和Y2-Y2线的发光强度分布成为图11（b）和图11（c）那样。即，在现有技术的半导体发光器件R中，中央部分的发光强度弱，成为环状发光图形。

在将发光器件应用于光学装置时，由于期望近视场像在发光面内均一或者希望中央部位的发光强度最强，故图8所示本发明的半导体发光器件Q的发光图形与采用现有技术的图10所示的半导体发光器件R的发光图形相比，在装置应用方面，是有利的。另外，在半导体发光装置中，成为问题的是被表面电极159所遮挡的部分不发光。但是，倘若使表面电极159的宽度变窄，则将不成什么问题。还有，当对AlGaInP系发光二极管的发光效率进行典型计算时，在发光直径为50μm、电极宽度为4μm的情况下，和采用现有技术的半导体发光器件R相比，用本发明的半导体发光器件Q，发光效率可增加85%。这一计算结果和实验结果也很好地一致，因而可以确认发光效率的改善和光输出功率的增加。

图12（a）、（b）分别为本发明另外一种实施例的半导体发光器件S的剖面构造图和光发射区157附近的示意图。在本半导体发光器件S中，在光发射区域157内的顶层155的上表面上将从电极焊盘158延伸出来的表面电极159形成井字形状。图13（a）给出了该半导体发光器件S的光发射区157近旁的近视场图。图13（b）、（c）分别示出了沿图12（a）的X3-X3线和Y3-Y3线的发光强度分布。如从此近视场图的发光图形可以知道的那样，在半导体发光器件S中，由于来自光发射区157的中央部分的发射光未被表面电极159遮挡，所以在光发射区157中央部分的发光强度提高的同时，发光强度也得到均匀化。

在此半导体发光器件S中，有4条从光发射区157表面的周边部分穿过中央部分伸向对边边缘而形成的带状电极159a，且仅从这4条带状电极159a可以高效率地注入电流。为此，其近视场像与采用现有技术构造的半导体发光器件R相比，由于连接到光发射区157的电极面积变大，所以能够流过与此变大的量相对应的较多的电流，最大光输出功率也将增加。当然，由于在现有技术构造中不参与发光的中央部分也参与了发光，故发光效率也提高了。在同样采用上述计算方法进行典型计算时，在此半导体发光器件S中，发光效率变为51%，最大光输出功率预计将增加23%，这和实验结果也大体上一致。

图14表示本发明的另一个实施例的半导体发光器件T的平面图。在此半导体发光器件T中，在形成于半导体芯片150上表面的绝缘层156的周围使之与光发射区157隔离开形成方框状的电极焊盘158。表面电极159由在光发射区157内形成的环状图形159b和从电极焊盘158向圆环状图形159b延伸过来的带状图形159c构成。即便是在这样的构造中，也可以使来自光发射区域157的周边部分的电流注入尽可能地小而使来自发射区域157内部的电流注入量尽可能地大。而且，在光发射区157的中心没有表面电极159，故来自光发射区157中心的光发射不会受到表面电极159的妨碍。图15（a）给出了这种半导体发光器件T的光发射区157近傍的近视场像。图15（b）、（c）分别给出了沿图15（a）的X4-X4线和Y4-Y4的发光强度分布。从这个发光强度分布可知，在此半导体发光器件T中，中央部分（特别是圆环图形159b内）的发光强度提高。当把半导体发光器件T应用到光学装置中去时，在为了提高透镜与半导体发光器件之间的耦合效率而发出比光发射区157中心部分更强的光时是有利的。

图16的剖面图和平面图给出了本发明的另外一种实施例的半导体发光器件U。在此半导体发光器件U中，表面电极159是这样构成的：在绝缘层156的周围形成电极焊盘158并由光发射区157隔开，从电极焊盘158向光发射区157的中央延伸出4条带状图形159d，但这4条带状图形并不到达光发射区157的中央部分。在这种构造中，也可以尽量减少来自光发射区157周边部分的注入电流而尽量加大来自光发射区157内部的电流注入量。而且，由于在光发射区157的中心没有表面电极159，故来自光发射区157中心的光发射不会受到表面电极159的妨碍。图17（a）给出了本半导体发光器件U的光发射区157附近的近视场像。图17（b）、（c）分别给出了沿图17（a）的X5-X5线和Y5-Y5线的发光强度分布。从该发光图形可知，在本半导体发光器件U中，中央部分的发光强度提高了，同时还在X5-X5方向和Y5-Y5方向上获得了平缓的发光强度分布。

此外，本实施例是作为光发射区157内部没有由表面电极159分割开来的实施例而示出的。作为表面电极159的形成方法大多采用剥离法，这时，被除掉电极膜的部分集中在一起而且区域越大就越易于用剥离法去掉。为此，如果是图16的那种电极图形形状的话，就容易用剥离法形成表面电极159，对于器件制作是有利的。

在图8-图17中，我们对用于进一步增加光发射区157内部的电流注入量的电极图形进行了说明。在图18-图21中，我们将对用于形成这些电极图形的其他若干半导体芯片150的构造进行说明。

在示于图18的半导体发光器件V1中，在上覆盖层154和顶层155之间形成了导电层164。在此导电层164中，除了部分区域之外均用离子注入法设置高阻层165，并把不存在高阻层165的区域用作光发射区157而实现电流狭窄构造。此外，电极焊盘158和表面电极159设于顶层155的上边，电极焊盘158和表面电极159露出来的那部分顶层155用刻蚀法去掉。在形成这种构造的半导体芯片150中，由于使电流狭窄的部分距发光区162较近，与此相应地提高了狭窄效果，发光效率也得到了改善。

在示于图19的半导体发光器件V2中，在上覆盖层154的上边设有与上覆盖层154的导电类型相反的电流阻断层166，并在其上形成与上覆盖层154导电类型相同的导电层167，再在其上设以顶层155。而且，通过对电流通路区161和作为光发射区157的区域扩散与上覆盖层154的导电类型相同的杂质，使电流阻断层166的导电类型反型。于是，能够仅通过使电流阻断层166的导电类型反型的电流通路161向活性层153注入电流，从而实现了电流狭窄构造。在这种结构的半导体芯片150中，由于使电流变为狭窄的部分更靠近发光区域162，故狭窄效果变得更高，发光效率也提高了。

在示于图20的半导体发光器件V3中，采用把下覆盖层152、活性层153及上覆盖层154留下一部分刻蚀成台面型的办法实现了电流狭窄构造。在采用这种结构的半导体芯片150中，电流狭窄效果更高，发光效率也相应地提高了。

在示于图21的半导体发光器件V4中，在半导体基板151与下覆盖层152之间形成了多层反射膜168。多层反射膜168一般说来是把不同折射率n1、n2的物质分别以β1＝λ₀/（4n1）、β2＝λ₀/（4n2）的膜厚（λ₀为从活性层153发射出来的光的中心波长）交互淀积而构成的。这时，在多层反射膜168的物质内波长4β1＝4β2＝λ₀的光可受到最强的发射。因此，在活性层153的发光区162所发出的光中，向半导体基板151方向前进的光也被多层反射膜168反射而从光发射区157发射到外部，故提高了发光效率，光输出功率也将会增加。

此外，在发光区162所发出的光的波长成分有一个宽度，故可以谋求在宽广的波长区段内用多层反射膜168进行光反射。在这种情况下，假定多层反射膜168的膜厚每层都不同，设为β11，β12，β13，…;β21，β22，β23，…，这时，由于波长为4β11，4β12，4β13，…;4p21，4B22，4B23，…的波反射最强，故可以在宽广的波长区段内进行反射，从提高发光效率观点来看是有利的。

在图8以后的各个实施例中，理想的是加大发光区域162到表面电极159的膜厚（各层的总的膜厚）。当加大这个膜厚时，将会增加从表面电极159注入的电流到达发光区162这一期间横向扩展的光成分。其结果是将进一步优化发光强度的面内均一性，对装置应用有利。

此外，本发明不限于发光二极管，也可适用于表面发射型半导体激光器件。还有，本发明的电流狭窄构造也可以设于活性层以下的层上。

把具有微小发光区域的本发明的半导体发光器件应用到发光装置、光耦合装置、光学检测装置、光学信息处理装置和投光器等装置中时，由于其准直性、集光性好，故可以飞跃性地提高机器的性能（例如分辨率）。下边，对应用了上述半导体发光器件的应用例进行说明。

在图22（a）、（b）、（c）中，作为发光装置的一个例子对投光器E进行说明。本投光器E是这样构成的：把本发明的半导体发光器件61粘焊在一边的管腿框架62上，同时引线压焊在另一边的管腿框架63上，在这种状态下用透明环氧树脂等密封树脂64低压注塑，密封为预定的形状，整体形成一个四方块状的外形。在密封树脂64的表面上把多个环状透镜单元排列成同心状的菲涅尔（Fresnel）型平板状透镜65，形成为一个整体，同时，在表面的两侧固定设置有与菲涅尔型平板状透镜65同等高度或比其稍高一点的颚状部分66，用此颚状部分66来保护菲涅尔型平板状透镜66。

在这种投光器E的情况下，由于半导体发光器件61具有高发光效率，且是具有微小发光区域的器件，故即便是在长距离的情况下，借助于菲涅尔型平板状透镜65也可以得到光的指向性狭小、输出功率强且细的光束。比如，假定菲涅尔型平板状透镜65的焦距f＝4.5mm、透镜直径为3.5mm，半导体发光器件61的采光窗口直径做成20μm的时候，在距离1m处的光束直径约为4mm。然而，用现在一直采用的通常的发光二极管（即其光发射面积约为350平方微米的二极管）则在相同距离的情况下，直径将扩展为70μm左右，所以，用本发明的半导体发光器件61制作投光器E优点很大。

另外，迄今一直应用的投光器F，其构造示于图23。这是一种密封帽型的器件。在从塞子71上突出的散热器72上装设有半导体激光器件73和菲涅尔型平板状透镜74，然后把它们用金属管帽覆盖起来。和这种现有的投光器F相比，本发明的投光器的构造有大幅度简化，故可以谋求造价和容器体积的减小。

在这里，作为投射光束，我们就发射指向性狭窄的平行光线的投光器进行了说明，但通过改变菲涅尔型平板状透镜65的参数，不言而喻，本发明的半导体发光器件也可以应用于聚光光束和偏转光束等等的投光器中去。

示于图24的装置是光耦合装置。具体地说是一种把本发明所涉及的半导体发光装置171用作光源的平面配置的光耦合器W。这种光耦合器W把半导体发光器件171和半导体受光器件172分别粘片于管腿框架173和175上，然后再把引线焊于另外的管腿框架174和176上，并在这种状态下将它们密封于透明环氧树脂177内。此外，在透明环氧树脂177的表面上形成反射膜178。一般说来，光耦合器大多把发光器件放在受光器件的对面，这种平面布局型光耦合器W的特征是发光器件171和受光器件172布置在同一个平面上。

对于这种平面布局型光耦合器W，由于可以简单地成形，故易于制作，但存在着当发光强度不大时得不到高耦合效率的问题。但由于采用本发明的发光器件171比采用现有技术的半导体发光器件所得到的发光输出功率要高，故可以得到高耦合效率。此外，当把透明环氧树脂177做成椭圆球形并把发光器件171、受光器件172布置在椭圆球的各个焦点上时，就可形成高效率的耦合。这时，若采用本发明的发光器件171，则由于其发光直径小，可获得更高的耦合系数。

示于图25的装置是用于指示屏幕等之上的图形等位置的手持式指示器（投光器）G。这种指示器G由本发明的发光二极管（LED）81、准直用的投光透镜82、工作电路83，以及电池84组成，从半导体发光器件81发射出来的投光投射透镜82准直后投射到屏幕上，用光点来指示位置。

现在所使用的指示器几乎都使用了半导体激光器件，但由于使用的是激光，发射出的激光若进入周围的人眼是有害的。由于有这种危险性，产生了限制使用激光等的问题。所以，为解决这样的问题，人们研究了使用发光二极管的LED指示器。但是，在应用现有技术的面发光型LED（发光直径400μm）、并用焦距f＝10mm、透镜直径为4mm的投射透镜进行准直的LED指示器的情况下，在5m远处的屏幕的光束直径扩展为200mm之大，几乎已看不见了。

与此相比，在采用本发明的LED81的指示器G的时候，在应用发光直径为10μm的LED81和焦距f＝10mm、透镜直径为4mm的投射透镜82时，即例在5m远的屏幕上光束直径也小到5mm，很容易看到。所以，由于应用本发明的LED81提高了光输出功率和指向性，故可以制作安全且容易看见的指示器G。

示于图26（a）的装置是采用本发明的半导体发光器件95的透过型光学旋转编码器H的斜视图。这种旋转编码器H由安装在旋转轴91上的旋转板92、面对旋转板92外周部分的固定板93、隔着旋转板92和固定板93相对放置的投光透镜94和本发明的半导体发光器件95及受光器件96组成。在旋转板92的外圆周的整个圆周上每隔1mm的间隔打一个缝隙97，在固定板93上也以1mm的间隔开有径迹（track）A的缝隙98和径迹B的缝隙99。

这样，从半导体发光器件95发射出来的光用投光透镜94进行准直之后，被固定板93的缝隙98和99分割并通过旋转板92的缝隙97用受光器件96进行检测。固定板93的径迹A的缝隙98与径迹B的缝隙99相差90°的电学相位角，当A相信号和B相信号同时变为通导（受光状态）时，就计数一个刻度单位（1个缝隙），由此来读取刻度。另外，如图26（b）所示那样，可以根据由A相变为导通或由B相变为通导来判别旋转方向。

在这种旋转编码器中，用现有技术的面发光型半导体发光器件（发光直径400μm）时，若用焦距f＝10mm、透镜直径为4mm的投光透镜进行准直，由于指向性不好，旋转板上的光束直径将扩展为固定板缝隙宽度十大约40μm。因此，在600DPI（40μ步距）以上的刻度的情况下，光束将扩展为大于缝隙宽度，因而不可能读取刻度，故达不到高分辨率。

采用本发明的半导体发光器件95的旋转编码器H时，由于可以使半导体发光器件95的发光直径达到10μm以下，故即便是用焦距f＝10mm、透镜直径为4mm的同样的投光透镜进行准直，旋转板92上的光束直径也可被抑制到扩展为固定板93的缝隙宽度+约0.5μm。这样，就可能实现高分辨率，且可以读取600DPI（40μm步距）以上的刻度。因而，通过把本发明的半导体发光器件95用于旋转编码H中去，就可以提高旋转编码器H的分辨率而无需采用特别的光学系统。

在上述实施例中对旋转编码器进行了说明，在直线编码器中采用本发明的半导体发光器件，也可以得到同样的效果。

图27是示出应用本发明的半导体发光器件101的光学式距离传感器J结构的说明图。本距离传感器由投光部分和受光部分构成。投光部分由本发明的半导体发光器件101物准直透镜102组成。受光部分由受光透镜103和位置检测器104组成。

图27所表示的是用该距离传感器J测量对象物所具有的凹凸阶差d的情况。从半导体发光器件101射出的光用准直透镜102使之变成平行光后照射到对象物105上生成束斑SP1和SP2，并分别在位置检测器104上成像为束斑SP1和SP2的反射像。这些束斑的成像位置可以通过用位置检测器104的信号线106和107所得到的信号比进行检测，然后用三角测量原理由其位置偏移量计算出阶差d。

本发明的半导体发光器件101是一种输出功率高且由于发光区域受到限制而具有微小发光窗口的器件。通常的发光二极管的光发射面积为350μm²左右，故难于进行长距离检测和高精度检测。但如果距离传感器J中采用本发明的半导体发光器件101，则可进行长距离检测，而且束斑直径小，可以提高分辨率。采用激光二极管是可以使长距离高精度检测变为可能，但由于使用了激光光线，其安全方面存在着问题。对此，如果使用本发明的这种高输出功率、微小发光直径的发光二极管101的话，则可以得到即使在长距离下也可以进行检测、且束斑直径小、分辨率高的安全的器件。

图28给出了用上述距离传感器J所得到的阶差d的测定结果。这是把对象物体放在离距离传感器J仅10cm的位置上时的测定结果。这个被测物体具有高度为2mm和5mm的凸部，以及深2mm和5mm的凹部，从测定结果得出了对应于阶差d的特性曲线108。另外，在特性曲线108中，1对应于2mm的凸部，Ⅱ对应于5mm的凸部，Ⅲ对应于5mm的凹部，Ⅳ对应于2mm的凹部。

图29是一个斜视图，它示出了采用本发明的半导体激光器件111的激光光束打印机K。这种激光光束打印机K由半导体激光器件111、投光侧准直透镜112、旋转多面镜113、使旋转多面镜113在一定的方向上以一定的速度旋转的扫描电机114、扫描控制器115、聚光透镜116、感光体磁鼓117以及用于水平同步的受光传感器118等构成。

从半导体激光器件111射出的光通过投光侧的准直透镜112变成为准直光。准直光被旋转多面镜113反射，同时向水平方向扫描，再用聚光透镜116将其聚光于感光体磁鼓117上使在感光体磁鼓上生成潜像。

在这样的激光光束打印机中，如果采用面发光型现有技术的LED（发光直径400μm），并假定用焦距f＝15mm的聚光透镜聚光于150mm处的感光体磁鼓上，则由于其聚光性不好，感光体磁鼓上光束直径将变大为4.8mm，不能满足400DPI的打印密度规格。

对此，在采用本发明的半导体激光器件111的激光光束打印机K中，由于其发光直径可以小到约5μm左右，故即使是在同一条件下进行聚光，光束直径也可聚焦到60μm以上，故可以充分满足400DPI的规格。

图30（a）的斜视图示出了采用本发明的半导体发光器件121的条形码阅读器L。该条形码阅读器L由半导体发光器件121、投光侧的聚光透镜122、旋转多面镜123、使旋转多面镜123在一定方向上以一定速度旋转的扫描电机124、等速扫描透镜125、受光侧聚光透镜126和受光器件127构成。

这样，从半导体发光器件121射出的光通过投光侧聚光透镜122在被旋转多面镜123反射的同时向水平方向扫描，在由等速扫描透镜125等速化之后，聚光于条形码128上，并在条形码128上扫描。来自条形码128的反射光用受光侧的聚光透镜126聚光于受光器件127上并被读出，从而得到条形码信号BS。在本条形码阅读器L中，由于采用等速扫描透镜125使光束的扫描速度等速化。当把横轴定为时间轴、纵轴定为信号（条形码BS）轴时，如图30（b）所示，可以得到与条形码128相应的信号BS。

在这样的条形码阅读器中，若应用面发光型的现有技术的LED（发光直径400μm），并假定用焦距f＝15mm的聚光透镜聚光于250mm处的条形码上，则由于其聚光性不好，在条形码上的半径变大为约6.7mm以上，结果，无法读取条形码（一般说条形码的最小线宽为0.2mm）。

在采用本发明的半导体发光器件121的条形码阅读器L中，由于其发光直径可以小到10μm以下，故即使是在同一条件下使之聚光，也可以把条形码128上的光束直径聚焦为小于条形码128的最小线宽（0.2mm弱）以下，因而可以读取条形码128。

图31（a）-（g）分别为给出了由本发明的半导体发光器件131和光纤132组成的光纤组件M1-M7的示意图。图31（a）给出的是直接耦合式光纤组件M1。在M1中使半导体发光器件131的发光区对准光纤132的端面，并使从半导体发光器件131射出的光从光纤132端面入射到光纤芯中去、在光纤132内传送。图31（b）给出的是直接耦合式光纤组件M2。在M2中，半导体发光器件131与光纤132的端面靠得很近，并在半导体发光器件131和光纤132的端面之间填充以光学树脂133。图31（c）、（d）、（e）给出的是各个透镜耦合式光纤组件M3-M5。在这些组件中，在半导体发光器件131和光纤132的端面之间设有用于调焦的光学系统、从半导体发光器件131发出的光用调焦用的光学系统使之聚焦并以良好的效率入射到光纤132中去。作为调焦用的光学系统，在图31（c）的光纤组件M3中采用的是用于调焦的条形透镜134。在图31（d）的光纤组件M4中用的是用树脂138固定的球形透镜136。在图31（e）的光纤组件M5中用的是用于调焦的条形透镜134和球形透镜136。图31（f）、（g）的光纤组件M6、M7是光纤透镜耦合方式的光纤组件。在这些组件中，把在顶端设有具有透镜功能的球形部分137的光纤（顶球光纤）132放置在半导体发光器件131的对面。

在这样的光纤组件中，半导体发光器件和光纤的耦合效率强烈地依赖于半导体发光器件的发光直径。图32给出了直接耦合方式和透镜耦合方式的几种光纤组件的耦合效率的理论极限值dc（光学图书“光通信素子工程”，米津宏雄著）。就如在本图中所表明的那样，半导体发光器件的发光直径D_L越小则耦合效率越高，这是从所周知的。因而，为了提高光纤组件的耦合效率，非常有效的办法就是减小半导体发光器件的发光直径。

但是，在现有技术的LED等半导体发光器件中，当减小发光直径时，器件电阻就将上升，发热急剧增大因而不能获得大的光输出功率。

对此，在本发明的微小发光直径的半导体发光器件（特别是LED）131中，即便是把发光直径减小也可以把器件电阻的上升压得很低，故可以减小光输出功率的降低。因而，可以得到高耦合效率而不会引起光输出功率的降低。特别是由于本发明的半导体发光器件131在活性层46中使用了AlGaInP系的材料，即便是在塑料光纤的传送损耗为最小的660nm附近，也可以获得高发光效率，在采用塑料光纤的光纤通信系统中，可以构成低损耗且高SN比的系统。

图33（a）的概略图给出了采用本发明的半导体发光器件141的光纤型传感器N。本光纤型传感器N由半导体发光器件141、用于投光的光纤142。用于受光的光纤143、受光器件144及处理电路145构成。

这样，从半导体发光器件141射出的光以低损耗在用于投光的光纤142内传送，并从光纤142的端面射向对象物体146。对象物体146所反射的光入射到用于受光的光纤143内，由受光器件144检测。由于被受光器件144如此检测到的受光信号的输出功率如图33（b）示出的那样随投光受光用光纤142、143的端面与对象物体146之间的距离而改变，故可以从受光输出功率得知端面到对象物体146之间的距离S。在这种传感器中把受光信号降低到不能够检测出来的电平之前的距离作为可检测距离。因此，若应用本发明的半导体发光器件141，由于可以发射出发光直径很小的光，故与投光用的光纤142之间的耦合效率变高，并增加入射到投光用的光纤142内的光，即使增加端面到被检测对象145之间的距离S，也可以得到足够的检测信号，因而得以增长可能检测的距离。

采用本发明，由于在发光直径很小的半导体发光器件中不仅从采光窗口周围的电极，也从采光窗口内的电极向发光层注入电流，故可以使发光层中与采光窗口相对的区域均匀地发光，即便是在采光窗口的中央附近也没有光输出功率的下降，从而可得到均匀的发光图形，得以提高发光效率。

再者，随着电极面积的增加，可以减小正向电压、增加光输出饱和电流，结果是增加全部的光输出。

若在发光层中与采光窗口相对的一侧形成由膜厚为发光波长的1/（4n）的薄膜组成的多层膜，则从发光层射往与采光窗口相对的一侧去的光也可被多层膜反射并从采光窗口发射到外部，因而能进一步提高发光效率。

若在发光层中与采光窗口相对的一侧形成包含其厚度比发光波长的1/（4n）还薄的薄膜的多层膜，则从发光层斜向射往与采光窗口相反一侧去的光也可被多层膜反射，并将此反射光从采光窗口射出到外部，从而能进一步提高发光效率。

由于本发明的半导体发光器件能够具有很小的发光直径并有大的光输出功率，所以将其用于光学检测装置或光学信息处理装置、投光器、光纤组件等等，可以制作出分辨率等光学性能良好的各种光学装置。

还有，为了使电流注入遍及整个光发射区，不是在光发射区的上部表面的整个周边部分形成电极，而是，例如，从周边部分朝着光发射区的中央部分形成宽度狭窄的带状电极，这样，整个光发射区均能够参与发光。结果是提高了光效率。借助于电极的形状，不仅可提高发光效率，还可提高最大光输出功率。

由于电极部分正下方的发光射不到外部去，故在光发射区的中心部分不形成电极将会提高透镜耦合效率，这在光学装置应用方面是有利的。

光发射区不为电极分隔开来的那种电极形状能提高在形成电极时所必需的剥离工序的成品率。作为电流狭窄构造的制作方法，一般是应用绝缘膜的方法，但除此之外还有用离子注入在器件内部形成高电阻的方法、用扩散形成电流通路区域的方法以及刻蚀器件表面的方法等等，用这些方法都可期待得到更高的发光效率。

此外，当把这样的半导体发光器件用于光学检测装置时，由于其发光直径小且发光功率大，故不必采用复杂的光学系统就可得到检测精度优良且安全的光学检测装置。在光学信息处理装置中也可得到同样的效果。在应用于光耦合装置时，可以得到高变换效率的装置。用于发光装置时，可得到光束狭窄且高输出功率的发光装置。

Claims (24)

1、一种半导体发光器件，包括：

发光层；

用于向所述发光层提供电流的第一电极和第二电极；

至少设于第一电极所在面、并把将发光层发出的光发射到外部去的有效发射区限定在预定区域的有效光发射区限制部件；以及

至少从第一电极延长到所述有效光发射区内的延长电极。

2、如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：上述有效光发射区限制部件由不透明材料构成并具有开口，是上述延长电极以外的区域的所述第一电极。

3、如权利要求2所述的半导体发光器件，其特征在于：具有限制电流通路的电流狭窄层，它处于所述第一电极和第二电极之间，使上述电流仅仅流向第1电极的上述开口的投影区域。

4、如权利要求2所述的半导体发光器件，其特征在于：上述半导体发光器件具有台面部分。

5、如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：上述有效光发射区限制部件是用于限制发光层的发光区域而限制上述电流通路的电流限制部件。

6、如权利要求5所述的半导体发光器件，其特征在于：上述电流限制部件为电流狭窄层。

7、如权利要求5所述的半导体发光器件，其特征在于：上述半导体发光器件具有台面部分，且上述电流限制部件是在上述台面部分的外周面上形成的绝缘构件。

8、如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：上述延长电极是桥接于有效光发射区的形状。

9、如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：上述延长电极是把有效光发射区网格状地覆盖起来的形状。

10、如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：上述延长电极是避开有效光发射区的中心的形状。

11、如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：上述延长电极是不分割有效光发射区的形状。

12、如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：上述发光层和第1电极之间有多层反射膜。

13、一种发光器件组件，由下列部分组成：

权利要求1所述的半导体发光器件;

保护上述半导体发光器件的保护部件;

用于向上述半导体发光器件供给电流的端子。

14、投光装置，包括权利要求1所述的半导体发光器件和把从上述半导体发光器所发出的光变成光束的透镜。

15、如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：它具有与上述半导体发光器件的发光有关的电路。

16、如权利要求15所述的投光装置，它具有向上述与发光有关的电路供电的电源装置。

17、一种光耦合装置，它由下述部分组成：

权利要求1所述的半导体发光器件;

半导体受光器件;

容纳上述半导体发光器件和上述半导体受光器件的容纳构件，

其中，上述半导体发光器件发射出来的光入射到上述半导体受光器件。

18、一种编码器，包括：

权利要求1所述的半导体发光器件;

由与上述半导体发光器件的相对位置来调制从上述半导体器件发射出来的光的位置信息板;

接收由上述位置信息板所调制的光的受光器件，

其中，基于上述受光器件的输出而输出与上述半导体发光器件和上述位置信息板的相对位置有关的位置信息。

19、一种光学检测装置，包括：

把光束投射到对象物体上去的权利要求14所述的投光装置;

其中，基于上述受光器件的输出信号输出有关对象物体的信号。

20、一种光学信息读取装置，包括：

权利要求14所述的投光装置;

对从上述投光装置射出的光束进行扫描、并照射具有光学符号化的信息图形的对象物体上去的扫描装置;

接收从上述对象物体来的反射光的受光器件，

其中，依据上述受光器件的输出信号输出有关上述信息图形的信息。

21、一种打印机，包括：

权利要求14所述的投光装置;

对从上述投光装置射出的光束进行扫描的扫描装置;

基于用上述扫描装置扫描后的光束的照射进行印刷的印刷装置;以及

控制各装置的动作的控制电路。

22、一种光纤组件，包括：权利要求1所述的半导体发光器件和光纤，

其构成是使上述半导体发光器件所射出的光入射到上述光纤中去。

23、一种半导体发光器件，包括：

发光层;

用于向所述发光层提供电流的第一电极和第二电极装置;

至少设于第一电极所在面、并把将发光层发出的光发射到外部去的有效光发射区限制在预定区域的有效光发射区限制装置，以及

至少从第一电极延长到所述有效光发射区内的延长电极。

24、如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于：所述第二电极设置在所述发光器件的一个面的整个表面上。

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