JP2000277806A - Light emitting diode array - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プリンタ
などの光源として用いられる発光ダイオードアレイの構
造、特に高発光効率の発光ダイオードアレイの構造に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a light emitting diode array used as a light source for an electrophotographic printer, and more particularly to a structure of a light emitting diode array having high luminous efficiency.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子写真方式を採用した光プリンタ等の
光源への適用を目的として、発光ダイオードアレイなど
の光半導体素子の研究が盛んに行われている。2. Description of the Related Art Optical semiconductor devices such as light-emitting diode arrays have been actively studied for the purpose of application to light sources such as optical printers employing an electrophotographic system.
【０００３】自己発光型の発光ダイオードアレイを光源
としたＬＥＤプリンタは、画像信号に応じて発光ダイオ
ードアレイの各ドットを発光させ、分布屈折率レンズな
どの等倍結像素子により、感光体ドラム上に露光して静
電潜像を形成し、現像器でトナーを選択的に付着させた
あと、普通紙などに付着したトナーを転写させることに
より、印字を行うものである。An LED printer using a light emitting diode array of a self-luminous type as a light source emits each dot of the light emitting diode array in response to an image signal, and forms an image on a photosensitive drum by an equal magnification imaging element such as a distributed index lens. To form an electrostatic latent image by exposing the toner to the toner image, selectively attaching toner with a developing device, and then transferring the toner attached to plain paper or the like to perform printing.
【０００４】この種の発光ダイオードアレイとして、文
献１：トリケップス ＷＳ６（光プリンタ設計）、１２
１頁〜１２６頁、１９８５年に示されているように、Ｇ
ａＡｓ基板上にＧａＡｓＰ層をエピタキシャル成長させ
た基板を用いて、選択的にＰ型の不純物として働くＺｎ
などを気相拡散法などでＰ型拡散部を形成し、光源アレ
イとしたものが開発されている。As a light emitting diode array of this type, reference 1: Trikeps WS6 (designed by optical printer), 12
As shown in pages 1 to 126, 1985, G
Using a substrate in which a GaAsP layer is epitaxially grown on an aAs substrate, Zn selectively acting as a P-type impurity
A light source array has been developed in which a P-type diffusion portion is formed by a gas phase diffusion method or the like.
【０００５】そして、昨今プリンタの印刷速度の高速化
に伴い、より高発光効率の光源として、注入電流に対し
て発光効率の大きな発光ダイオードアレイが求められて
いる。また、高速化と同時に印刷密度の高密度化も進め
られてきており、ドット数の増加に伴う消費電力の増大
を防ぐためにも、より高発光効率の発光ダイオードアレ
イが求められてきている。[0005] Recently, with the increase in the printing speed of the printer, a light emitting diode array having a high luminous efficiency with respect to an injection current is required as a light source having a higher luminous efficiency. In addition, as the printing speed is increased and the printing density is increased, a light emitting diode array having higher luminous efficiency is required in order to prevent an increase in power consumption due to an increase in the number of dots.
【０００６】このような背景により、文献２：特開平６
−３０２８５６号公報に示されているような、発光効率
の高いダブルヘテロ構造型の発光ダイオードアレイなど
が提案されている。[0006] Due to such a background, Document 2:
A double hetero structure type light emitting diode array having a high luminous efficiency as disclosed in JP-A-302856 has been proposed.
【０００７】この文献２に示されている面発光型発光ダ
イオードアレイの構造断面図を図１３に示す。この断面
図では１つの発光ダイオード部を示す。FIG. 13 is a sectional view showing the structure of the surface-emitting type light-emitting diode array disclosed in Reference 2. This cross-sectional view shows one light emitting diode unit.
【０００８】図１３において、３３はＧａＡｓ基板、３
４はバッファー層、３５および３７がクラッド層、３６
が活性層、３８が電流拡散層、３９がコンタクト層、４
０がオーミック層、４１が上部電極、４２が配線電極、
４３が絶縁膜、４４が下部電極である。上記バッファー
層３４、クラッド層３５及び３７、活性層３６、電流拡
散層３８、コンタクト層３９、オーミック層４０はそれ
ぞれエピタキシャル成長により形成されている。In FIG. 13, reference numeral 33 denotes a GaAs substrate;
4 is a buffer layer, 35 and 37 are cladding layers, 36
Is an active layer, 38 is a current diffusion layer, 39 is a contact layer,
0 is an ohmic layer, 41 is an upper electrode, 42 is a wiring electrode,
43 is an insulating film and 44 is a lower electrode. The buffer layer 34, cladding layers 35 and 37, active layer 36, current spreading layer 38, contact layer 39, and ohmic layer 40 are each formed by epitaxial growth.
【０００９】図１４に、その発光ダイオード部の平面図
をしめす。この図１４において、Ａは発光領域であり、
上部電極４１は横長の形状で、該上部電極４１に配線電
極４２が接続した構造となっている。FIG. 14 is a plan view of the light emitting diode unit. In FIG. 14, A is a light emitting area,
The upper electrode 41 has a horizontally long shape, and has a structure in which a wiring electrode 42 is connected to the upper electrode 41.
【００１０】文献２に開示される発光ダイオードは、内
部発光効率をあげるために、ダブルヘテロ構造をとって
いるが、さらに上部電極４１で遮光されるのを防ぐため
に、活性層３６の上に電流を広げるための層として電流
拡散層３８を１〜２μｍの厚みに設け、上部電極４１直
下の発光量を低減し、発光の取り出し効率をあげるよう
にしている。The light emitting diode disclosed in Document 2 has a double hetero structure in order to increase the internal light emitting efficiency. However, in order to prevent light from being shielded by the upper electrode 41, a current is applied on the active layer 36. A current spreading layer 38 having a thickness of 1 to 2 [mu] m is provided as a layer for widening the light emission, so that the amount of light emitted immediately below the upper electrode 41 is reduced, and the efficiency of extracting light is increased.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献２
に示される上記従来の発光ダイオードアレイの場合、以
下のような問題があった。Problems to be Solved by the Invention However, Document 2
In the case of the above-mentioned conventional light emitting diode array shown in (1), there are the following problems.
【００１２】即ち、文献２にしめされた構造の発光ダイ
オードアレイでは、１〜２μｍ厚みの電流拡散層３８を
設けているために、その分トータルのエピタキシャル層
の厚みが厚くなるために、エピタキシャル基板そのもの
の価格が高くなり、その結果として発光ダイオードアレ
イチップそのものの単価が高くなるという問題があっ
た。That is, in the light emitting diode array having the structure described in Document 2, since the current diffusion layer 38 having a thickness of 1 to 2 μm is provided, the total thickness of the epitaxial layer becomes thicker by that amount. There is a problem that the price of the light emitting diode array chip itself becomes high, and as a result, the unit price of the light emitting diode array chip itself becomes high.
【００１３】また、文献２に示された構造の発光ダイオ
ードアレイでは、各発光ダイオードを電気的に分離する
ために、その実施例に示されているように、ＧａＡｓ基
板に到達するまでの深さでエッチングし、素子分離を行
っている。その結果、本文献２のように１〜２μｍの電
流拡散層がある場合には、その分も含めてエッチングす
ることとなるために、少なくとも２μｍ以上の深さでエ
ッチングして素子分離を行うこととなり、このような素
子分離深さの場合には、各発光部に接続される電極配線
が、素子分離された各発光部のエッジで段切れしやすい
という問題がある。その結果、歩留まりが悪くなり製造
コストが高くなるという問題があった。Further, in the light emitting diode array having the structure shown in Document 2, in order to electrically separate each light emitting diode, as shown in the embodiment, the depth until reaching the GaAs substrate is shown. To perform element isolation. As a result, when a current diffusion layer having a thickness of 1 to 2 μm is present as in Document 2, etching including the current diffusion layer must be performed at least to a depth of 2 μm or more to perform element isolation. In the case of such an element isolation depth, there is a problem that the electrode wiring connected to each light emitting unit is easily disconnected at the edge of each element-isolated light emitting unit. As a result, there is a problem that the yield is lowered and the manufacturing cost is increased.
【００１４】本発明は、上記問題点を解決し、トータル
のエピタキシャル層の厚みが従来のものよりも薄く、し
かも発光効率が従来のダブルヘテロ構造の発光ダイオー
ドより高く、さらに歩留まりのよい、低コストな発光ダ
イオードアレイを提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems, and the total thickness of the epitaxial layer is thinner than that of the conventional light emitting diode, and the luminous efficiency is higher than that of the conventional light emitting diode having a double heterostructure. It is an object to provide a light emitting diode array.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、共通の基板上に、活性層を下部
クラッド層及び上部クラッド層で挟んでなるダブルへテ
ロ構造部と、上部クラッド層上に設けたオーミック層
と、オーミック層上に設けた個別電極と、基板裏面側に
設けた共通電極とを少なくとも有する発光ダイオード
を、個々に素子分離して複数個アレイ状に配列した発光
ダイオードアレイにおいて、前記上部クラッド層と前記
活性層とが反対の導電型からなり、前記活性層が１×１
０17ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度範囲のＮ
型からなり、その厚みが０．０５μｍ以上であることを
特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a double-heterostructure comprising an active layer sandwiched between a lower cladding layer and an upper cladding layer on a common substrate. A plurality of light emitting diodes each having at least an ohmic layer provided on the upper cladding layer, an individual electrode provided on the ohmic layer, and a common electrode provided on the back surface of the substrate, and are arranged in an array in a plurality of elements. In the light emitting diode array, the upper clad layer and the active layer are of opposite conductivity types, and the active layer is 1 × 1
N in the carrier concentration range of 0 17 cm −3 to 3 × 10 18 cm −3
A mold having a thickness of 0.05 μm or more.
【００１６】請求項２の発明は、請求項１記載の発光ダ
イオードアレイにおいて、前記素子分離が素子分離溝に
より行われ、当該素子分離溝の深さを少なくとも前記活
性層表面に到達する深さとしたことを特徴とする。請求
項３の発明は、請求項１又は２記載の発光ダイオードア
レイにおいて、前記オーミック層上に位置する個別電極
が少なくとも２本以上に分岐していることを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, in the light emitting diode array according to the first aspect, the element isolation is performed by an element isolation groove, and the depth of the element isolation groove is at least a depth reaching the surface of the active layer. It is characterized by the following. According to a third aspect of the present invention, in the light emitting diode array according to the first or second aspect, the individual electrode located on the ohmic layer is branched into at least two or more electrodes.
【００１７】請求項４の発明は、請求項１又は２記載の
発光ダイオードアレイにおいて、前記オーミック層上に
位置する個別電極が少なくとも２本以上に分岐し、その
各分岐部が終端側で接続されていることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the light emitting diode array according to the first or second aspect, the individual electrode located on the ohmic layer is branched into at least two or more electrodes, and each of the branch portions is connected on the terminal side. It is characterized by having.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１９】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
上面発光型発光ダイオードアレイのチップの平面図を示
す。この発光ダイオードアレイは、例えばドット密度が
６００ｄｐｉ相当のものである。図２は、図１の発光ダ
イオードアレイの発光部の拡大図を示しており、図３は
図１の発光ダイオードアレイのＡ−Ａ’断面を示した断
面図である。FIG. 1 is a plan view of a chip of a top emission type light emitting diode array according to a first embodiment of the present invention. This light emitting diode array has, for example, a dot density equivalent to 600 dpi. FIG. 2 is an enlarged view of a light emitting portion of the light emitting diode array of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting diode array of FIG.
【００２０】図１に示したごとく、発光ダイオードアレ
イ１には、１９２個の発光ダイオード部２（２−１〜２
−１９２）が６００ｄｐｉのピッチ（約４２．３μｍ）
で直線状に配設されており、各発光ダイオード２（２−
１〜２−１９２）の間は、素子分離溝６により、素子分
離された構造となっており、また、各発光ダイオードに
電気的に接続される上部電極としての個別電極３（３−
１〜３−１９２）、配線電極４（４−１〜４−１９２）
および接続電極５（５−１〜５−１９２）が形成されて
いる。なお、これら個別電極３、配線電極４および接続
電極５は同一電極材料で同一工程で形成される連続した
導体である。As shown in FIG. 1, the light-emitting diode array 1 has 192 light-emitting diode units 2 (2-1 to 2).
-192) is a pitch of 600 dpi (about 42.3 μm)
Are arranged linearly, and each light emitting diode 2 (2-
1 to 2-192), the element is isolated by the element isolation groove 6, and the individual electrode 3 (3-D) as an upper electrode electrically connected to each light emitting diode.
1-3-192), wiring electrode 4 (4-1 to 4-192)
And connection electrodes 5 (5-1 to 5-192). The individual electrodes 3, the wiring electrodes 4, and the connection electrodes 5 are continuous conductors formed of the same electrode material in the same process.
【００２１】本実施の形態において、各々の発光ダイオ
ードは、発光波長に対応するエネルギーバンドギャップ
の活性層１３を、該活性層１３よりもエネルギーバンド
ギャップの大きいクラッド層１２、１４で挟んだダブル
ヘテロ構造部を有している。In this embodiment, each light emitting diode has a double heterostructure in which an active layer 13 having an energy band gap corresponding to the emission wavelength is sandwiched between cladding layers 12 and 14 having an energy band gap larger than the active layer 13. It has a structural part.
【００２２】次に、図３を参照して本実施の形態の発光
ダイオードアレイの構造について説明する。Next, the structure of the light emitting diode array of the present embodiment will be described with reference to FIG.
【００２３】この発光ダイオードアレイは、Ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１０の上に、ＭＯＣＶＤ法により、Ｎ型ＧａＡｓ
バッファー層１１、Ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部クラッ
ド層１２、Ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層１３、Ｐ型
Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド層１４、Ｐ+型ＧａＡ
ｓオーミック層１５を、それぞれエピタキシャル成長さ
せ、積層している。そして、個々の発光ダイオード部２
に対応して上部クラッド層１４、オーミック層１５を島
状部１６に加工し、島状部１６以外では活性層１３が露
出している。また、この加工により、各島状部１６間に
は素子分離溝６が形成され、この素子分離溝６により各
島状部１６が素子分離される。This light emitting diode array is an N-type GaAs
N-type GaAs is formed on the s substrate 10 by MOCVD.
Buffer layer 11, N-type Al 0.4 Ga 0.6 As lower cladding layer 12, N-type Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 13, P-type Al 0.4 Ga 0.6 As upper cladding layer 14, P + type GaAs
The s ohmic layers 15 are each grown epitaxially and stacked. Then, the individual light emitting diode units 2
The upper cladding layer 14 and the ohmic layer 15 are processed into island-shaped portions 16 corresponding to the above, and the active layer 13 is exposed in areas other than the island-shaped portions 16. In addition, by this processing, element isolation grooves 6 are formed between the island-shaped portions 16, and the island-shaped portions 16 are element-isolated by the element isolation grooves 6.
【００２４】この素子分離溝６は少なくとも活性層１３
の表面に到達する深さに形成され、その結果活性層１３
の表面が露出されることになる。なお、この素子分離溝
の深さは、下部クラッド層１２に到達する深さとするこ
とも可能であるが、配線電極１８が島状部１６の段差部
上に設けられる際の段差を小さくするためには活性層１
３の表面まで或いは活性層１３をある程度エッチングし
た深さまでとすることが望ましい。This element isolation groove 6 has at least an active layer 13
Of the active layer 13
Will be exposed. Note that the depth of the element isolation groove may be a depth reaching the lower cladding layer 12, but in order to reduce the step when the wiring electrode 18 is provided on the step of the island-shaped portion 16. Has an active layer 1
3 or the depth to which the active layer 13 is etched to some extent.
【００２５】そして、露出した活性層１３表面及びこの
島状部１６を覆うように絶縁膜１７を設けているが、上
部電極３とオーミック層１５との接続のために、個々の
島状部１６のオーミック層１５上の絶縁膜１７に開口部
１７ａを設けている。また、絶縁膜１７上に各発光ダイ
オード部に対応して個別電極３、配線電極４および接続
電極５が形成されている。この個別電極３は、絶縁膜１
７に形成された開口部１７ａを介して、オーミック層１
５に電気的に接続されている。本例では、発光ダイオー
ドアレイを６００ｄｐｉとしているので、約２０μｍ×
約２０μｍのサイズの開口部１７ａをアレイ状に配設
し、幅２〜４μｍのストライプ状の個別電極３を設けて
いる（図２参照）。発光ダイオードの駆動時は、この開
口部１７ａから露出されたオーミック層の表面は発光面
として機能する。The insulating film 17 is provided so as to cover the exposed surface of the active layer 13 and the islands 16. However, in order to connect the upper electrode 3 and the ohmic layer 15, the individual islands 16 are formed. The opening 17a is provided in the insulating film 17 on the ohmic layer 15 of FIG. Further, the individual electrodes 3, the wiring electrodes 4, and the connection electrodes 5 are formed on the insulating film 17 corresponding to the respective light emitting diode units. This individual electrode 3 is made of an insulating film 1
7 through the opening 17a formed in the ohmic layer 1
5 is electrically connected. In this example, since the light emitting diode array is set to 600 dpi, about 20 μm ×
The openings 17a having a size of about 20 μm are arranged in an array, and the striped individual electrodes 3 having a width of 2 to 4 μm are provided (see FIG. 2). When the light emitting diode is driven, the surface of the ohmic layer exposed from the opening 17a functions as a light emitting surface.
【００２６】また、前述のように、個別電極３、配線電
極４および接続電極５は同一電極材料で同一工程で形成
される連続した導体であるが、これらはＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ（但し、Ｔｉが基板側）の積層構造として構成され、
そのトータルの膜厚は０．５〜１．０μｍとしている。
また、基板１０の裏面には、Ａｕ系材料からなるＮ側電
極即ち共通電極１８が設けられている。この共通電極１
８は、各発光ダイオード部２−１〜２−１９２のＮ側電
極として共通に用いられる。As described above, the individual electrodes 3, the wiring electrodes 4, and the connection electrodes 5 are continuous conductors formed of the same electrode material and in the same process, and these are Ti / Pt / A
u (where Ti is the substrate side) is configured as a laminated structure,
The total film thickness is 0.5 to 1.0 μm.
An N-side electrode made of Au-based material, that is, a common electrode 18 is provided on the back surface of the substrate 10. This common electrode 1
Reference numeral 8 is commonly used as the N-side electrode of each of the light emitting diode units 2-1 to 2-192.
【００２７】なお、本実施の形態では、図３の断面図で
も明らかなように、従来のような発光領域を広げるため
の電流拡散層は設けていない。In this embodiment, as is apparent from the cross-sectional view of FIG. 3, a current diffusion layer for expanding a light emitting region is not provided as in the related art.
【００２８】なお、前述のダブルへテロ構造部は、図３
に示すように、Ｎ型ＧａＡｓ基板１０の上に形成され、
基本的には、ＭＯＣＶＤ法によるエピタキシャル成長に
より順次形成された、Ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部クラ
ッド層１２、Ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層１３、Ｐ
型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド層１４の各層よりな
るが、広い意味ではＮ型ＧａＡｓバッファ層１１も含
む。It should be noted that the above-mentioned double hetero structure is shown in FIG.
As shown in the figure, the N-type GaAs substrate 10 is formed on
Basically, an N-type Al 0.4 Ga 0.6 As lower cladding layer 12, an N-type Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 13, which are sequentially formed by epitaxial growth by MOCVD.
Although it made of layers of the type Al 0.4 Ga 0.6 As upper cladding layer 14 also includes N-type GaAs buffer layer 11 in a broad sense.
【００２９】また、本実施の形態では、活性層１３の組
成は、プリンタの感光体ドラムの感度の高い領域の波長
とするために、Ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓとし、発光ダ
イオードの発光波長が７６０ｎｍになるようにしてい
る。なお、上記各層のキャリア濃度及び膜厚の概略値
は、以下の通りとしている。Further, in the present embodiment, the composition of the active layer 13 is N-type Al 0.15 Ga 0.85 As in order to make the wavelength in the high sensitivity region of the photosensitive drum of the printer. 760 nm. The approximate values of the carrier concentration and the film thickness of each layer are as follows.
【００３０】（１）ＧａＡｓ基板１０：キャリア濃度５
×１０17ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ-3； （２）Ｎ型ＧａＡｓバッファー層１１：キャリア濃度５
×１０17ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3、膜厚０．１μｍ〜
０．３μｍ； （３）Ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部クラッド層１２：キ
ャリア濃度１×１０17ｃｍ-3〜５×１０17ｃｍ-3、膜厚
０．１μｍ〜０．５μｍ； （４）Ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層１３：キャリア
濃度１×１０17ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3、膜厚０．０
５μｍ〜１．０μｍ； （５）Ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド層１４：キ
ャリア濃度５×１０17ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3、膜厚
０．５μｍ〜１．０μｍ； （６）Ｐ型ＧａＡｓオーミック層１５：キャリア濃度５
×１０18ｃｍ-3〜７×１０19ｃｍ-3、膜厚０．０１μｍ
〜０．１μｍ； 本実施の形態では、ダブルヘテロ構造の発光ダイオード
若しくは発光ダイオードアレイにおいて、活性層をＮ型
にして、かつ素子分離溝の深さを少なくとも活性層に到
達する深さとし、かつキャリア濃度を後述する特定の範
囲になるようにしたことを特徴としている。(1) GaAs substrate 10: carrier concentration 5
× 10 17 cm −3 to 1 × 10 18 cm −3 ; (2) N-type GaAs buffer layer 11: carrier concentration 5
× 10 17 cm −3 to 5 × 10 18 cm −3 , film thickness 0.1 μm
0.3 μm; (3) N-type Al 0.4 Ga 0.6 As lower cladding layer 12: carrier concentration 1 × 10 17 cm −3 to 5 × 10 17 cm −3 , film thickness 0.1 μm to 0.5 μm; N-type Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 13: carrier concentration 1 × 10 17 cm −3 to 3 × 10 18 cm −3 , film thickness 0.0
(5) P-type Al 0.4 Ga 0.6 As upper cladding layer 14: carrier concentration 5 × 10 17 cm −3 to 5 × 10 18 cm −3 , film thickness 0.5 μm to 1.0 μm; 6) P-type GaAs ohmic layer 15: carrier concentration 5
× 10 18 cm -3 to 7 × 10 19 cm -3 , thickness 0.01 μm
In the present embodiment, in the light-emitting diode or the light-emitting diode array having the double hetero structure, the active layer is N-type, the depth of the element isolation groove is at least the depth reaching the active layer, and the carrier is It is characterized in that the concentration is in a specific range described later.
【００３１】次に、活性層の選定のために、我々が行っ
た実験結果を用いて説明する。Next, the selection of the active layer will be described using the results of experiments conducted by us.
【００３２】まず、Ｐ型で活性層を形成した場合とＮ型
で活性層を形成した場合の、発光ダイオードの電流−光
量特性（以下、Ｉ−Ｐ特性という）の比較結果を、図４
に示す。First, FIG. 4 shows a comparison result of the current-light amount characteristics (hereinafter, referred to as IP characteristics) of the light emitting diode when the active layer is formed of the P type and when the active layer is formed of the N type.
Shown in
【００３３】図４において、曲線は活性層をＰ型とし
キャリア濃度を１×１０18ｃｍ-3とした場合のＩ−Ｐ特
性を示し、曲線は活性層をＰ型としキャリア濃度を３
×１０18ｃｍ-3とした場合のＩ−Ｐ特性を示し、曲線
は活性層をＰ型としキャリア濃度を３×１０15ｃｍ-3と
した場合のＩ−Ｐ特性を示し、曲線は、本実施の形態
に係るもので、活性層をＮ型としキャリア濃度を１×１
０18ｃｍ-3とした場合のＩ−Ｐ特性を示す。また、曲線
は参考のために示したもので、上記〜のダブルへ
テロ構造の発光ダイオードとは異なり、文献１に示され
る、ＧａＡｓＰエピタキシャル基板を用いて作製したホ
モ接合発光ダイオードのＩ−Ｐ特性を示している。な
お、上記〜の場合、それぞれ下部クラッド層はＮ
型、上部クラッド層はＰ型としている。In FIG. 4, the curve shows the IP characteristics when the active layer is P-type and the carrier concentration is 1 × 10 18 cm −3, and the curve is P-type and the carrier concentration is 3 × 10 18 cm −3.
× indicates I-P characteristic of the case of the 10 18 cm -3, curve shows the I-P characteristics when the active layer was set to 3 × 10 15 cm -3 carrier concentration of P-type, the curve, the According to the embodiment, the active layer is N-type and the carrier concentration is 1 × 1.
This shows the IP characteristics in the case of 0 18 cm -3 . Also, the curves are shown for reference, and unlike the above-mentioned light emitting diodes having a double heterostructure, the IP characteristics of a homojunction light emitting diode manufactured using a GaAsP epitaxial substrate shown in Document 1 are described. Is shown. In the above cases, the lower cladding layer is made of N
The mold and the upper cladding layer are P-type.
【００３４】一般的に、ＭＯＣＶＤ法による成膜では、
Ｐ型としては、活性層のキャリア濃度の下限は３×１０
15ｃｍ-3程度であり、それ以上のキャリア濃度が設定で
きる。Generally, in film formation by MOCVD,
For P-type, the lower limit of the carrier concentration in the active layer is 3 × 10
It is about 15 cm -3 , and a higher carrier concentration can be set.
【００３５】図４から明らかように、活性層がＰ型の場
合（曲線〜）、キャリア濃度の大小に係わらず、Ｉ
−Ｐ特性において、低電流領域での立ち上がりが悪く、
Ｉ−Ｐ特性に直線性がないものとなってしまう。一方、
活性層が１×１０18ｃｍ-3のキャリア濃度のＮ型の場合
（曲線）、活性層がＰ型の場合に比べ、そのＩ−Ｐ特
性から明らかなように、低電流域での立ち上がりが早
く、直線性が良いものとなる。これは、活性層がＮ型の
場合、Ｐ型に比較して抵抗が低くなるために、電流の広
がりに有利に働くことによると推察される。As is apparent from FIG. 4, when the active layer is of the P-type (from the curve 〜), regardless of the carrier concentration, I
In the -P characteristic, the rise in a low current region is poor,
The IP characteristics have no linearity. on the other hand,
When the active layer is N-type having a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 (curve), the rise in the low current region is more prominent than that in the case where the active layer is P-type, as is clear from its IP characteristics. Quick and good linearity. This is presumed to be due to the fact that when the active layer is of the N-type, the resistance is lower than that of the P-type, so that the active layer has an advantageous effect on the spread of the current.
【００３６】次に、図５を参照して、光量とＮ型活性層
のキャリア濃度との関係について説明する。具体的に
は、活性層をＮ型とし、キャリア濃度を変えた場合の通
電電流３ｍＡ時での光量の変化を図５に示す。図５にお
いて、横軸のキャリア濃度は対数で示している。図５か
ら明らかなように、光量とＮ型のキャリア濃度には相関
関係があり、最大の光量を得られるキャリア濃度が存在
することがわかる。図５に示されるように、キャリア濃
度を高くし過ぎると光量は小さくなる傾向が見られる
が、キャリア濃度が高い場合の光量低下は、高濃度不純
物の添加による点欠陥を中心とした結晶欠陥の増加によ
る非発光再結合の増加等に起因するものと推察される。
また、キャリア濃度が小さい場合も光量低下が見られる
が、これは活性層での発光が活性層での電子及びホール
密度の積に比例するために、活性層でのキャリア濃度が
小さすぎると、キャリアの再結合確率が減り、その結果
として光量が低下することによるものと推察される。Next, the relationship between the amount of light and the carrier concentration of the N-type active layer will be described with reference to FIG. Specifically, FIG. 5 shows a change in the amount of light at a current of 3 mA when the active layer is N-type and the carrier concentration is changed. In FIG. 5, the carrier concentration on the horizontal axis is represented by a logarithm. As is apparent from FIG. 5, there is a correlation between the light amount and the N-type carrier concentration, and it is found that there is a carrier concentration that can obtain the maximum light amount. As shown in FIG. 5, the amount of light tends to decrease when the carrier concentration is too high. However, the decrease in the amount of light when the carrier concentration is high is caused by the increase of the crystal defects centering on point defects due to the addition of high concentration impurities. It is presumed to be due to an increase in non-radiative recombination due to the increase.
In addition, when the carrier concentration is low, a decrease in the amount of light is observed, but this is because light emission in the active layer is proportional to the product of the electron and hole densities in the active layer. It is presumed that the probability of carrier recombination decreases, and as a result, the amount of light decreases.
【００３７】図５に示した結果から明らかなように、キ
ャリア濃度を高くし過ぎると光量は小さくなる傾向が見
られるが、この光量の点から見て、有効なキャリア濃度
の範囲は１×１０17ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3の範囲と
することが望ましい。As is apparent from the results shown in FIG. 5, the amount of light tends to decrease when the carrier concentration is too high. However, in view of the amount of light, the effective carrier concentration range is 1 × 10 It is desirable to set the range of 17 cm −3 to 3 × 10 18 cm −3 .
【００３８】また、各エピタキシャル層をトータルした
厚みを極力抑えるために、活性層１３の膜厚について
は、極力薄くすることが望ましい。そのために、活性層
１３の膜厚を、量子効果があらわれる約０．０１μｍか
ら1μｍの範囲での評価を行った。その結果を図６に示
す。この図６は、光量とＮ型活性層の膜厚との関係を示
す図である。図６において、横軸の活性層膜厚は対数で
示している。この図６に示した結果から明らかなよう
に、活性層１３の膜厚が、約０．０１μｍから厚くして
いくと約０．０５μｍに達するまでは光量の増加が見ら
れ、約０．０５μｍ以上になると光量がほぼ一定になる
ことが判明した。従って、活性層１３の膜厚は０．０５
μｍ以上とするのが望ましい。なお、製造マージン等を
考慮すると、この活性層１３の厚みは約０．１μｍ以上
とすることがより望ましい。また、全体の膜厚を薄くす
ると共にエピタキシャル成長のコストを低減するため
に、活性層１３の膜厚の上限は１μｍ程度とすることが
望ましい。In order to minimize the total thickness of each epitaxial layer, it is desirable that the thickness of the active layer 13 be as small as possible. For this purpose, the thickness of the active layer 13 was evaluated in the range of about 0.01 μm to 1 μm at which the quantum effect appears. FIG. 6 shows the result. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the amount of light and the thickness of the N-type active layer. In FIG. 6, the thickness of the active layer on the horizontal axis is represented by a logarithm. As is clear from the results shown in FIG. 6, when the thickness of the active layer 13 is increased from about 0.01 μm to about 0.05 μm, the amount of light increases until about 0.05 μm. It was found that the light amount became substantially constant when the above was reached. Therefore, the thickness of the active layer 13 is 0.05
It is desirable that the thickness be not less than μm. In consideration of a manufacturing margin and the like, it is more preferable that the thickness of the active layer 13 be about 0.1 μm or more. Further, in order to reduce the overall film thickness and reduce the cost of epitaxial growth, it is desirable that the upper limit of the film thickness of the active layer 13 be about 1 μm.
【００３９】以上の結果から、活性層をＮ型にし、かつ
キャリア濃度を１×１０17ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ-3の
範囲とし、活性層の厚みを０．０５μｍ以上とすること
により、図４に示されるように、Ｉ−Ｐ特性において、
文献１で示されたＧａＡｓＰエピタキシャル基板を用い
た従来のホモ接合発光ダイオードに比べ数倍以上の光量
が得られ、また活性層をＰ型とした場合に比べても光量
を大きくでき、低電流領域で直線性のよい発光ダイオー
ドが形成できる。しかも従来必要とした電流拡散層を備
えることなく上記のような特性を有する発光ダイオード
を実現できる。From the above results, the active layer should be N-type, the carrier concentration should be in the range of 1 × 10 17 cm −3 to 3 × 10 18 cm −3 , and the thickness of the active layer should be 0.05 μm or more. As a result, as shown in FIG.
A light quantity several times higher than that of a conventional homojunction light emitting diode using a GaAsP epitaxial substrate shown in Document 1 can be obtained, and the light quantity can be increased even in comparison with the case where the active layer is a P-type. Thus, a light emitting diode with good linearity can be formed. In addition, a light emitting diode having the above-described characteristics can be realized without including a conventionally required current diffusion layer.
【００４０】更に、本実施の形態においては、活性層と
して上部クラッド層と反対の導電型であるＮ型としたの
で、素子分離溝の深さを少なくとも活性層表面に到達す
る深さに設定することができる。Further, in the present embodiment, the active layer is of the N-type, which is of the opposite conductivity type to the upper cladding layer, so that the depth of the element isolation groove is set to at least the depth reaching the active layer surface. be able to.
【００４１】つまり、活性層が上部クラッド層と同一の
導電型の場合、隣接する上部電極間のショートをプロー
ビングにより検査する場合に、素子分離の深さが活性層
内の場合には、活性層を介して容易に電流が流れてしま
い、電極間ショートとして判定されてしまう。そのため
に、活性層と上部クラッド層とが同一の型の場合には、
少なくともエッチング深さが下部クラッド層に届くよう
に素子分離を行う必要がある。That is, when the active layer is of the same conductivity type as the upper clad layer, when the short between adjacent upper electrodes is inspected by probing, when the element isolation depth is within the active layer, the active layer is , A current easily flows through the electrodes, and it is determined as a short circuit between the electrodes. Therefore, when the active layer and the upper cladding layer are of the same type,
It is necessary to perform element isolation so that at least the etching depth reaches the lower cladding layer.
【００４２】それに対して、本実施の形態のように、活
性層を上部クラッド層と反対の導電型にすることで、素
子分離溝の深さを少なくとも活性層表面に到達する深さ
とすれば、素子分離され、且つ隣接する上部電極間のパ
スがＰＮＰ構造となるために、電流が容易には流れなく
なり、ショート検査が可能になる。また本実施の形態に
おいては、活性層を上部クラッド層と反対の導電型とし
ているため、素子分離溝の深さを小さくすることが可能
となる。そして、素子分離溝の深さを小さくすることに
より、段差が小さくなり、その分、配線電極の段切れな
ども発生しにくくなり、歩留まりが向上するというメリ
ットがある。On the other hand, as in the present embodiment, by making the active layer the conductivity type opposite to that of the upper clad layer, the depth of the element isolation groove is at least as deep as the surface of the active layer. Since the element is isolated and the path between the adjacent upper electrodes has a PNP structure, current does not easily flow, and short-circuit inspection can be performed. Further, in the present embodiment, the active layer has the conductivity type opposite to that of the upper cladding layer, so that the depth of the element isolation groove can be reduced. By reducing the depth of the element isolation groove, the step is reduced, and accordingly, disconnection of the wiring electrode is less likely to occur, and there is an advantage that the yield is improved.
【００４３】なお、本実施の形態によれば、発光部の個
別電極３、配線電極４及び接続電極５が、同一材料で且
つ同一工程で同時に形成されるので、文献２に示されて
いるような、上部電極、配線電極及び接続電極が別工程
で形成される場合に比較して、製造工程が少なくなり、
その結果製造コストの低減を図れる。According to the present embodiment, the individual electrodes 3, the wiring electrodes 4, and the connection electrodes 5 of the light-emitting portion are formed of the same material and in the same process at the same time. As compared with the case where the upper electrode, the wiring electrode and the connection electrode are formed in separate steps, the number of manufacturing steps is reduced,
As a result, manufacturing costs can be reduced.
【００４４】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【００４５】この第２の実施の形態では、基本的な発光
ダイオードアレイの構造は、前述した第１の実施の形態
と同様である。この第２の実施の形態と前述の第１の実
施の形態との相違点は、その個別電極３の構成にある。In the second embodiment, the basic structure of the light emitting diode array is similar to that of the first embodiment. The difference between the second embodiment and the above-described first embodiment lies in the configuration of the individual electrode 3.
【００４６】第１の実施の形態においては、図２若しく
は図７（ａ）に示すように絶縁膜１７の開口部１７ａか
ら露出される発光部のオーミック層１５上に位置する個
別電極３は１本であったが、この第２の実施の形態で
は、図７（ｂ）に示すごとく、絶縁膜１７の開口部１７
ａから露出されるオーミック層１５上に位置する個別電
極が３ａと３ｂのストライプ状の平行な２本に分岐し
て、発光部のオーミック層１５と電気的に接続してい
る。In the first embodiment, as shown in FIG. 2 or FIG. 7A, the individual electrode 3 located on the ohmic layer 15 of the light emitting portion exposed from the opening 17a of the insulating film 17 has one In the second embodiment, as shown in FIG. 7B, the opening 17 of the insulating film 17 is used.
The individual electrode located on the ohmic layer 15 exposed from a is branched into two parallel stripes 3a and 3b, and is electrically connected to the ohmic layer 15 of the light emitting section.
【００４７】この第２の実施の形態では、２つに分岐し
た個別電極３ａ、３ｂのそれぞれの電極幅を４μｍと
し、かつ各分岐した個別電極３ａ、３ｂ間のスペースを
６μｍとし、各分岐した個別電極３ａと３ｂとの間の中
央位置が開口部１７ａのほぼ中央になるように配設して
いる。In the second embodiment, each of the two branched individual electrodes 3a and 3b has an electrode width of 4 μm, and the space between each of the branched individual electrodes 3a and 3b has a width of 6 μm. They are arranged so that the central position between the individual electrodes 3a and 3b is substantially at the center of the opening 17a.
【００４８】ここで、発光部の個別電極３が１本の場合
と２本の場合について、図８（ａ）、（ｂ）を用いて、
比較説明する。図８（ａ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ’線に
対応する位置での発光のニアフィールドパターン強度を
示し、図８（ｂ）は図７（ｂ）のＣ−Ｃ’線に対応する
位置での発光のニアフィールドパターン強度を示す。Here, the case where the number of the individual electrodes 3 of the light emitting section is one and the case where the number of the individual electrodes 3 is two will be described with reference to FIGS.
A comparison will be described. 8A shows the near-field pattern intensity of light emission at a position corresponding to the line BB ′ in FIG. 7A, and FIG. 8B shows the intensity along the line CC ′ in FIG. 7B. 9 shows a near-field pattern intensity of light emission at a corresponding position.
【００４９】まず図８（ａ）に示すように、個別電極３
が１本で形成されている場合は、個別電極から遠ざかる
につれ、光強度が低下する。この減少の度合いは、図８
（ａ）に模式的に示したように注入電流が大きくなるほ
ど顕著になる。First, as shown in FIG.
Is formed as a single line, the light intensity decreases as the distance from the individual electrode increases. The degree of this decrease is shown in FIG.
As shown schematically in (a), the larger the injected current, the more noticeable.
【００５０】一方、この第２の実施の形態のように発光
部の個別電極を３ａ、３ｂの２本に分岐し、両者の間に
所定の空隙を設けて、配設するようにすると、１つの電
極に注入される電流は、個別電極が１本の場合に比較し
小さくなるため、分岐した各個別電極からの距離に対す
る光強度の減少は小さくなる。On the other hand, as in the second embodiment, the individual electrodes of the light emitting portion are branched into two electrodes 3a and 3b, and a predetermined gap is provided between the two to arrange them. Since the current injected into one electrode is smaller than that in the case of one individual electrode, the decrease in light intensity with respect to the distance from each branched individual electrode is small.
【００５１】図８（ｂ）において、図７（ｂ）の分岐個
別電極３ａに基づく発光に起因した光強度を曲線、
で示し、図７（ｂ）の分岐個別電極３ｂに基づく発光に
起因した光強度を曲線、で示す。In FIG. 8B, the light intensity resulting from light emission based on the branch individual electrode 3a in FIG.
The light intensity resulting from light emission based on the branch individual electrode 3b in FIG. 7B is indicated by a curve.
【００５２】即ち、図７（ｂ）の構造にすることによ
り、個々の分岐した個別電極３ａ及び３ｂ近傍からの距
離に対する発光強度の変化は、図８（ｂ）の、及び
、で示す光強度のように、小さいものとなる。図８
（ｂ）で示した各曲線はニアフィールドの光強度であ
り、両分岐個別電極３ａ、３ｂ間の光強度は各分岐個
別電極３ａ、３ｂによる光強度、を合成したものと
なる。That is, by adopting the structure shown in FIG. 7B, the change in the light emission intensity with respect to the distance from the vicinity of each of the branched individual electrodes 3a and 3b can be changed by the light intensity shown in FIGS. It becomes small like. FIG.
Each curve shown in (b) is the light intensity in the near field, and the light intensity between the two branched individual electrodes 3a, 3b is a combination of the light intensity of each branched individual electrode 3a, 3b.
【００５３】前述した図７（ａ）、及び図７（ｂ）の個
別電極の構造の場合、各発光ダイオードの光量は、それ
ぞれ図８（ａ）、及び図８（ｂ）に斜線部で示される光
強度の和に対応するものとなり、この第２の実施の形態
による構造による光量の方が、図７（ａ）の構造による
光量よりも大きくなる。なお、ここでは１次元的に光量
の比較を行ったが、実際には２次元的となるものの、２
次元的に考えてもこの関係は維持されるものである。In the case of the individual electrode structure shown in FIGS. 7A and 7B, the light amounts of the respective light emitting diodes are indicated by hatching in FIGS. 8A and 8B, respectively. This corresponds to the sum of the light intensities, and the light quantity by the structure according to the second embodiment is larger than the light quantity by the structure of FIG. Although the light quantity is compared one-dimensionally here, it is actually two-dimensional,
This relationship is maintained even when considered in a dimension.
【００５４】なお、図９（ａ）、図９（ｂ）は、それぞ
れ上述した第２の実施の形態の変形例をしめすものであ
り、図９（ａ）は個別電極３を略十字形状に分岐したも
のであり、図９（ｂ）は個別電極３を略Ｘ字形状に分岐
したものである。FIGS. 9 (a) and 9 (b) show modifications of the above-described second embodiment, respectively. FIG. 9 (a) shows the individual electrodes 3 in a substantially cross shape. FIG. 9B is a diagram in which the individual electrode 3 is branched into a substantially X-shape.
【００５５】以上のような形状の、個別電極を有する発
光ダイオードとすることにより、発光部領域全体におい
て、各枝別れした個別電極による発光を有効に重ね合わ
すことができ、その結果、前述の第１の実施の形態に係
る発光ダイオード以上に、光量を大きくすることができ
る。With the light emitting diode having the individual electrodes having the above-described shape, the light emitted by the branched individual electrodes can be effectively overlapped over the entire light emitting portion region. The light amount can be made larger than that of the light emitting diode according to the first embodiment.
【００５６】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described.
【００５７】この第３の実施の形態では、基本的な発光
ダイオードアレイの構造は、前述した第１の実施の形態
と同様である。この第３の実施の形態と前述の第１の実
施の形態並びに第２の実施の形態との相違点は、その個
別電極３の構成にある。In the third embodiment, the basic structure of the light emitting diode array is the same as that of the first embodiment. The difference between the third embodiment and the above-described first and second embodiments lies in the configuration of the individual electrode 3.
【００５８】図１０は、本発明の第３の実施の形態に係
る発光ダイオードアレイの個別電極の構成を示す平面図
である。この第３の実施の形態においては、図１０に示
したごとく、絶縁膜１７の開口部１７ａから露出される
オーミック層１５上に位置する個別電極が３ａと３ｂの
ストライプ状の平行な２本に分岐して、発光部のオーミ
ック層１５と電気的に接続し、さらに終端部Ｘで再び接
続したような構造になっている。FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the individual electrodes of the light emitting diode array according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, as shown in FIG. 10, the individual electrodes located on the ohmic layer 15 exposed from the opening 17a of the insulating film 17 are formed into two striped parallel electrodes 3a and 3b. The structure is such that the light is branched, electrically connected to the ohmic layer 15 of the light emitting portion, and further connected to the terminal portion X again.
【００５９】次に図１１を参照して、本発明の第３の実
施の形態について説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００６０】この第３の実施の形態では、上述の構造と
したことにより、図１１に示したごとく、たとえば、オ
ーミック層１５上で個別電極の一部がごみ等などの原因
により断線した場合（断線箇所をＹで示す）にも、電極
の終端部Ｘを通して、電流を発光部に供給することが可
能になる。In the third embodiment, due to the above-described structure, as shown in FIG. 11, for example, when a part of the individual electrode is disconnected on the ohmic layer 15 due to dust or the like ( Even when a disconnection is indicated by Y), a current can be supplied to the light emitting unit through the terminal X of the electrode.
【００６１】この第３の実施の形態によれば、上述のよ
うに、各発光ダイオードの複数本に分かれた電極配線の
終端がパターン的に接続されているために、図１１の断
線箇所Ｙで示すように、オーミック層１５上でたとえば
複数本に分かれた電極配線の１本が断線した場合に、別
の電極配線を介して前記断線した個別電極の先の個別電
極部分にも電気的な供給が可能となる。その結果、発光
ダイオードはほとんど発光特性に差がないようにするこ
とができ、歩留まりよく、高出力の発光ダイオードが製
造できる。According to the third embodiment, as described above, the ends of the plurality of electrode wirings of each light emitting diode are connected in a pattern, and therefore, at the disconnection point Y in FIG. As shown, for example, when one of a plurality of divided electrode wires is broken on the ohmic layer 15, an electric power is also supplied to the individual electrode portion ahead of the broken individual electrode via another electrode wire. Becomes possible. As a result, the light emitting diode can be made to have almost no difference in light emitting characteristics, and a light emitting diode with high yield and high output can be manufactured.
【００６２】なお、図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、そ
れぞれ上述した第３の実施の形態の変形例をしめすもの
であり、図１２（ａ）は個別電極３を中抜きの略四角形
状にしたものであり、図１２（ｂ）は個別電極３を中抜
きの略円形状にしたものである。FIGS. 12 (a) and 12 (b) show modified examples of the above-described third embodiment, respectively. FIG. FIG. 12 (b) shows an individual electrode 3 having a substantially circular shape with a hollow portion.
【００６３】なお、上述した各実施の形態では、６００
ｄｐｉ相当のアレイについて説明したが、より高密度な
例えば１２００ｄｐｉなどのアレイにも適用可能である
ことは当然である。その場合には、本実施例で用いた電
極の幅や電極間隔は、適宜変更されてよいのは当然であ
る。In each of the above embodiments, 600
Although an array corresponding to dpi has been described, it is obvious that the present invention can be applied to an array having a higher density, for example, 1200 dpi. In this case, the width and the interval between the electrodes used in this embodiment may be changed as appropriate.
【００６４】また、上述した各実施の形態では、上部側
の電極配線として主としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造
の導体膜を用いた場合について説明したが、それに代え
て、その他のオーミック接合が可能な導体膜、例えばＡ
ｕＺｎ／Ａｕ（但し、ＡｕＺｎがオーミック層側）など
の積層構造の導体膜、或いはＡｌ或いはＡｌ系合金等か
らなる導体膜等を用いても良い。Further, in each of the above-described embodiments, the case where a conductor film having a laminated structure of Ti / Pt / Au is mainly used as the upper electrode wiring has been described, but other ohmic junctions are possible instead. Conductive film, for example, A
A conductor film having a laminated structure such as uZn / Au (where AuZn is on the ohmic layer side) or a conductor film made of Al or an Al-based alloy may be used.
【００６５】[0065]
【発明の効果】請求項１の発明によれば、上部クラッド
層と活性層とを反対の導電型として、活性層をＮ型と
し、そのキャリア濃度を１×１０17ｃｍ-3〜３×１０18
ｃｍ-3の範囲とし、その厚みを０．０５μｍ以上とする
ことにより、従来必要であった電流拡散層を不要とした
構造であっても、十分光量の高い発光ダイオードを備え
た発光ダイオードアレイを実現できるという効果を有す
る。また、電流拡散層が不要なためトータルのエピタキ
シャル層の厚みを従来よりも薄くでき、その結果エピタ
キシャルウエハーを安価に製造する事ができ、これによ
り、発光ダイオードアレイのチップ単価を安価にできる
という効果も有する。According to the first aspect of the present invention, the upper cladding layer and the active layer are of the opposite conductivity type, the active layer is of the N type, and the carrier concentration is 1 × 10 17 cm −3 to 3 × 10 3. 18
By setting the thickness in the range of cm -3 and the thickness to be 0.05 μm or more, a light emitting diode array having a light emitting diode with a sufficiently high light quantity can be realized even with a structure that does not require a current diffusion layer which has been conventionally required. It has the effect that it can be realized. In addition, since the current diffusion layer is not required, the total thickness of the epitaxial layer can be made thinner than before, and as a result, the epitaxial wafer can be manufactured at a low cost. As a result, the chip unit cost of the light emitting diode array can be reduced. Also have.
【００６６】更に、請求項２の発明によれば、素子分離
溝の深さを少なくとも活性層表面に到達する深さとし、
且つ電流拡散層も不要なため、素子分離する深さを浅く
することができるため、島状部における段差が小さくな
り、これにより、製造プロセスでの配線電極の段切れを
容易に防止することが可能になり、製造歩留まりを良く
することができるという効果も有する。Further, according to the second aspect of the present invention, the depth of the element isolation groove is at least a depth reaching the active layer surface,
In addition, since a current diffusion layer is not required, the depth of element isolation can be reduced, so that a step in an island portion is reduced, thereby easily preventing disconnection of a wiring electrode in a manufacturing process. This makes it possible to improve the production yield.
【００６７】また、請求項３の発明によれば、請求項１
または２の発明における、オーミック層上に設ける個別
電極として、２本以上に分岐した形状の個別電極とする
ことにより、発光部領域全体において、各枝別れした個
別電極による発光を有効に重ね合わすことができ、その
結果、光量を大きくすることができるという効果を有す
る。Further, according to the invention of claim 3, according to claim 1
Alternatively, in the invention of the second aspect, the individual electrode provided on the ohmic layer is an individual electrode having a shape branched into two or more, so that the light emitted by each of the branched individual electrodes can be effectively overlapped in the entire light emitting portion region. As a result, there is an effect that the amount of light can be increased.
【００６８】また、請求項４の発明によれば、請求項１
または２の発明における、オーミック層上に設ける個別
電極として、２本以上に分岐した形状でしかも各分岐部
の終端が接続された個別電極とすることにより、個別電
極の一部がごみ等などの原因により仮に断線した場合に
も、個別電極の終端部を通して、断線箇所に対応する部
分を除いて発光部に電流を供給することが可能となり、
その結果、発光ダイオードアレイの各発光ダイオード
は、断線の有無の影響が低減され、ほとんど発光特性に
差がないようにすることができ、歩留まりよく、高出力
の発光ダイオードが製造できるという効果を有する。According to the invention of claim 4, according to claim 1,
Alternatively, in the invention of the second aspect, the individual electrode provided on the ohmic layer is an individual electrode having a shape branched into two or more and connected to an end of each branch portion, so that a part of the individual electrode may be a dust or the like. Even if the wire is disconnected due to the cause, it becomes possible to supply a current to the light emitting portion through the terminal portion of the individual electrode except for the portion corresponding to the broken portion,
As a result, each light emitting diode of the light emitting diode array has the effect that the influence of the presence or absence of disconnection is reduced, the light emitting characteristics can be made hardly different, and a high output light emitting diode can be manufactured with good yield. .
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る上面発光ダイ
オードアレイの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a top light emitting diode array according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の発光ダイオードアレイの発光部の拡大図
である。FIG. 2 is an enlarged view of a light emitting unit of the light emitting diode array of FIG.
【図３】図１の発光ダイオードアレイのＡ−Ａ’断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting diode array of FIG.
【図４】発光ダイオードのＩ−Ｐ特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing IP characteristics of a light emitting diode.
【図５】光量とＮ型活性層のキャリア濃度との関係を示
す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a light amount and a carrier concentration of an N-type active layer.
【図６】光量とＮ型活性層の膜厚との関係を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a light amount and a film thickness of an N-type active layer.
【図７】図７（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る
発光ダイオードアレイの個別電極の構成を示す平面図で
あり、図７（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る発
光ダイオードアレイの個別電極の構成を示す平面図であ
る。FIG. 7A is a plan view showing a configuration of an individual electrode of the light emitting diode array according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a plan view showing a second embodiment of the present invention. It is a top view showing composition of an individual electrode of a light emitting diode array concerning an embodiment.
【図８】図８（ａ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ’線に対応す
る位置での発光のニアフィールドパターン強度を示す図
であり、図８（ｂ）は図７（ｂ）のＣ−Ｃ’線に対応す
る位置での発光のニアフィールドパターン強度を示す図
である。8A is a diagram showing a near-field pattern intensity of light emission at a position corresponding to line BB ′ in FIG. 7A, and FIG. 8B is a diagram showing FIG. 7B. FIG. 4 is a diagram showing a near-field pattern intensity of light emission at a position corresponding to line CC ′ of FIG.
【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）は、それぞれ本発明の
第２の実施の形態に係る個別電極の構成の変形例を示す
平面図である。FIGS. 9A and 9B are plan views each showing a modification of the configuration of the individual electrode according to the second embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る発光ダイオ
ードアレイの個別電極の構成を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a configuration of an individual electrode of a light emitting diode array according to a third embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第３の実施の形態の効果を説明する
ための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining an effect of the third exemplary embodiment of the present invention.
【図１２】図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、それぞれ本
発明の第３の実施の形態に係る個別電極の構成の変形例
をしめす平面図である。FIGS. 12A and 12B are plan views showing modified examples of the configuration of the individual electrode according to the third embodiment of the present invention.
【図１３】従来の面発光型発光ダイオードの構造を示す
断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional surface-emitting light emitting diode.
【図１４】図１３の発光ダイオードの平面図である。FIG. 14 is a plan view of the light emitting diode of FIG.
１ 発光ダイオードアレイ ２、２−１〜２−１９２ 発光ダイオード部 ３、３−１〜３〜１９２ 個別電極 ３ａ、３ｂ 分岐した個別電極 ４、４−１〜４〜１９２ 配線電極 ５、５−１〜５〜１９２ 接続電極 ６ 素子分離溝 １０ Ｎ型ＧａＡｓ基板 １１ Ｎ型ＧａＡｓバッファー層 １２ Ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部クラッド層 １３ Ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層 １４ Ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド層 １５ Ｐ＋型ＧａＡｓオーミック層 １６ 島状部 １７ 絶縁膜 １７ａ 絶縁膜の開口部 １８ 共通電極Reference Signs List 1 light emitting diode array 2, 2-1 to 2-192 light emitting diode unit 3, 3-1 to 3 to 192 individual electrode 3a, 3b branched individual electrode 4, 4-1 to 4 to 192 wiring electrode 5, 5-1 5 to 192 Connection electrode 6 Element isolation groove 10 N-type GaAs substrate 11 N-type GaAs buffer layer 12 N-type Al 0.4 Ga 0.6 As lower cladding layer 13 N-type Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 14 P-type Al 0.4 Ga 0.6 As Upper cladding layer 15 P + type GaAs ohmic layer 16 Island 17 Insulating film 17a Insulating film opening 18 Common electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 登 正治 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 小椋 茂樹 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C162 FA17 FA23 FA50 5F041 AA41 AA42 CA04 CA12 CA35 CA36 CA53 CA65 CA74 CA82 CA85 CA87 CA92 CA93 CB25 EE11 FF13 5F073 AB02 AB16 AB27 BA07 CA05 CB02 CB14 CB18 CB22 DA05 DA14 DA21 EA29 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shoji Tono 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. (72) Inventor Shigeki Ogura 1-7-112 Toranomon, Minato-ku, Tokyo F-term (reference) in Electric Industries Co., Ltd.
Claims (4)
層及び上部クラッド層で挟んでなるダブルへテロ構造部
と、上部クラッド層上に設けたオーミック層と、オーミ
ック層上に設けた個別電極と、基板裏面側に設けた共通
電極とを少なくとも有する発光ダイオードを、個々に素
子分離して複数個アレイ状に配列した発光ダイオードア
レイにおいて、 前記上部クラッド層と前記活性層とが反対の導電型から
なり、前記活性層が１×１０17ｃｍ-3〜３×１０18ｃｍ
-3のキャリア濃度範囲のＮ型からなり、その厚みが０．
０５μｍ以上であることを特徴とする発光ダイオードア
レイ。1. A double hetero structure comprising an active layer sandwiched between a lower clad layer and an upper clad layer, an ohmic layer provided on the upper clad layer, and an individual ohmic layer provided on the ohmic layer on a common substrate. In a light-emitting diode array in which a plurality of electrodes and a light-emitting diode having at least a common electrode provided on the backside of the substrate are individually separated and arranged in an array, the upper cladding layer and the active layer have opposite conductive properties. The active layer is 1 × 10 17 cm −3 to 3 × 10 18 cm
Made of N-type with a carrier concentration range of -3 , and a thickness of 0.3.
A light emitting diode array having a thickness of at least 05 μm.
いて、前記素子分離が素子分離溝により行われ、当該素
子分離溝の深さを少なくとも前記活性層表面に到達する
深さとしたことを特徴とする発光ダイオードアレイ。2. The light emitting diode array according to claim 1, wherein the element isolation is performed by an element isolation groove, and the depth of the element isolation groove is at least a depth reaching the surface of the active layer. Light emitting diode array.
イにおいて、前記オーミック層上に位置する個別電極が
少なくとも２本以上に分岐していることを特徴とする発
光ダイオードアレイ。3. The light emitting diode array according to claim 1, wherein the individual electrodes located on the ohmic layer are branched into at least two or more electrodes.
イにおいて、前記オーミック層上に位置する個別電極が
少なくとも２本以上に分岐し、その各分岐部が終端側で
接続されていることを特徴とする発光ダイオードアレ
イ。4. The light-emitting diode array according to claim 1, wherein the individual electrode located on the ohmic layer is branched into at least two or more electrodes, and each branch portion is connected on the terminal side. LED array.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8404299A JP2000277806A (en) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | Light emitting diode array |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8404299A JP2000277806A (en) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | Light emitting diode array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277806A true JP2000277806A (en) | 2000-10-06 |
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ID=13819468
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|---|---|---|---|
| JP8404299A Withdrawn JP2000277806A (en) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | Light emitting diode array |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000277806A (en) |
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- 1999-03-26 JP JP8404299A patent/JP2000277806A/en not_active Withdrawn
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